发电装置的制作方法

1.本发明涉及发电装置。


背景技术：

2.已知有将由操作部的操作所产生的动能通过电磁感应方式转换成电能而发电的发电装置。作为这样的技术，例如，可举出日本特开2015
‑
139267号公报(专利文献1)等。
3.在专利文献1中公开了如下技术：发电部具备磁路形成构件、第一发电线圈、第二发电线圈以及驱动体，通过按压操作构件，驱动体变化为第一姿势和第二姿势这两个稳定姿势，通过电磁感应而发电。
4.【在先技术文献】
5.【专利文献】
6.【专利文献1】日本特开2015
‑
139267号公报


技术实现要素：

7.【发明的概要】
8.【发明要解决的课题】
9.上述的专利文献1的发电输入装置需要各种构件，结构复杂。
10.本发明是为了解决上述那样的课题而作出的，其目的在于提供一种简易的结构的发电装置。
11.【用于解决课题的方案】
12.本发明的一方案的发电装置具备：线圈骨架，其具有中心孔；线圈，其卷绕于线圈骨架；磁铁体，其包括永久磁铁，能够在线圈骨架的中心孔内移动；第一磁轭，其固定地设置于线圈骨架，能够吸附于磁铁体的一端，在与线圈骨架的中心孔整齐排列的位置具有贯通孔；轴，其通过第一磁轭的贯通孔地延伸，其一端能够与磁铁体的一端抵接；以及操作部，其设置于轴的另一端，经由轴向磁铁体赋予从第一磁轭分离的力。
13.优选的是，发电装置还具备吸附于磁铁体的另一端的第二磁轭。
14.优选的是，磁铁体是能够在线圈骨架的中心孔内移动的永久磁铁。
15.优选的是，磁铁体包括能够在线圈骨架的中心孔内移动的磁性体以及吸附于磁性体的另一端侧的永久磁铁。
16.优选的是，发电装置具备：具有底壁和侧壁的上部开放的壳体；装配于壳体的上端部分且在中央部具有中央孔的盖；以及装配于盖的中央孔并能够在突出位置与后退位置之间位移的操作按钮，线圈骨架以及第一磁轭固定于壳体内，操作按钮与轴连接而构成操作部。
17.优选的是，线圈骨架俯视观察为圆形形状，第一磁轭俯视观察为四边形形状，壳体为四棱柱，在壳体的侧壁相交的角部分别设置保持有第一磁轭的第一突起部，在壳体的侧壁的内表面分别设置有保持线圈的第二突起部。
18.优选的是，发电装置还具备将线圈骨架的外周包围的第三磁轭。
19.【发明效果】
20.根据本发明，能够提供简易的结构的发电装置。
附图说明
21.图1是表示本发明的实施方式1的发电装置的动作的图。
22.图2是本发明的实施方式1的发电装置的分解立体图。
23.图3是表示本发明的实施方式1中的壳体的图，图3(a)是立体图，图3(b)是从图3(a)中的箭头b观察的俯视图，图3(c)是沿着图3(a)中的c
‑
c线的剖视图。
24.图4是表示本发明的实施方式2的发电装置的动作的图。
25.图5是表示本发明的实施方式3的发电装置的动作的图。
26.图6是表示本发明的实施方式3的第三磁轭的立体图。
27.符号说明：
28.1、1a、1b：发电装置；10、10b：线圈骨架；14：中心孔；20：线圈；30、32a：永久磁铁(磁铁体)；31a：磁性体(磁铁体)；40：第一磁轭；41：贯通孔；50：第二磁轭；60：轴；61：操作按钮(操作部)；70：盖；80：壳体；83：第一突起部；84：第二突起部；90b：第三磁轭。
具体实施方式
29.参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。需要说明的是，对图中相同或相当的部分标注相同的符号并省略其说明。
30.<实施方式1>
31.(关于结构)
32.参照图1～3对实施方式1的发电装置1进行说明。发电装置1大体上具备线圈骨架10、线圈20、永久磁铁30、第一磁轭40、第二磁轭50、轴60、操作按钮61以及壳体80。发电装置1是小型的发电机，典型地高度为15～30mm左右，横向尺寸为10～20mm左右。需要说明的是，在图1中，箭头a所示的上下方向为高度，与箭头a正交的方向为横向。
33.如图1、图2所示，线圈骨架10是两端带有凸缘的圆筒形状。具体而言，线圈骨架10包括轴部11、轴部11的上端的第一凸缘部12、轴部11的下端的第二凸缘部13。在线圈骨架10的轴部11设有上下贯通的中心孔14。第一凸缘部12、第二凸缘部13以及中心孔14俯视观察为圆形形状。线圈骨架10通过壳体80的第二突起部84(图3)将其位置固定。具体而言，第二凸缘部13的下端与壳体80的第二突起部84相接。
34.在线圈骨架10卷绕有线圈20。具体而言，线圈20设置在线圈骨架10的轴部11的外周。线圈20例如为电磁铁线圈。需要说明的是，为了便于理解而在图2中省略线圈20的图示。
35.永久磁铁30以能够沿着线圈骨架10的延伸方向(图1中的箭头a的方向)移动的状态设置在线圈骨架10的中心孔14内。通过永久磁铁30在中心孔14上下移动，线圈20产生电压。即，永久磁铁30沿着线圈20的卷轴方向上下移动，因此在线圈20产生交流电流。需要说明的是，在本实施方式中，能够在线圈骨架10的中心孔14内移动的是永久磁铁30，但只要是包括永久磁铁的磁铁体即可。具体在实施方式2的发电装置1a中进行说明。
36.永久磁铁30在上下移动的方向(轴向)上起磁。起磁(磁化)方法没有特别限定，例
如，可举出在空芯线圈的中央固定磁性材料，使脉冲高电流流动，在轴向上磁化的方法。而且，永久磁铁的材料没有特别限定，但是从表现高磁力的观点出发，优选使用nd
‑
fe
‑
b烧结磁铁。
37.图1、图2所示的永久磁铁30为柱体。柱体是指外形为柱体，包括内部为空洞的结构。而且，柱体包括圆柱、棱柱、盘状等，在本实施方式中为圆柱。需要说明的是，永久磁铁30只要能够插入到线圈骨架10的中心孔14中即可，其形状不受限定。永久磁铁30的上下尺寸优选比中心孔14的上下尺寸大。
38.在永久磁铁30的一端(具体而言，上端)设有第一磁轭40。第一磁轭40能够吸附于永久磁铁30的上端，相对于线圈骨架10固定地设置。具体而言，第一磁轭40被保持在壳体80的第一突起部83(图3)上，与线圈骨架10的第一凸缘部12的上端抵接。在此，第一磁轭40相对于线圈骨架10固定地设置是指第一磁轭40的位置和线圈骨架10的位置恒定，也包括粘结于线圈骨架10的上端的情况、处于从线圈骨架10的上端浮起的状态的情况。
39.第一磁轭40在与线圈骨架10的中心孔14整齐排列的位置具有贯通孔41。具体而言，贯通孔41设置在第一磁轭40的大致中央。在该贯通孔41贯通后述的轴60。图1、图2所示的第一磁轭40俯视观察为四边形形状。第一磁轭40是覆盖永久磁铁30的上端整面的大小。具体而言，第一磁轭40的平面形状与壳体80的内表面的平面形状相同，更具体而言，第一磁轭40的外周缘与壳体80的内表面抵接。
40.第一磁轭40的材质为磁轭(轭铁)。磁轭是将磁体所具有的吸附力放大的软铁，只要含有铁即可，包括软磁性材料。后述的第二磁轭50也为同样的材质。
41.在永久磁铁30的另一端(具体而言，下端)设有第二磁轭50。与第一磁轭40同样，第二磁轭50能够吸附于永久磁铁30的下端。本实施方式的第二磁轭50仅吸附于永久磁铁30的下端而相接，可以不用粘结于永久磁铁30。图1、图2所示的第二磁轭50俯视观察为圆形形状。第二磁轭50是覆盖永久磁铁30的下端整面的大小。第二磁轭50的俯视观察的面积比第一磁轭40小。第二磁轭50的厚度与第一磁轭40大致相同。永久磁铁30的上下由第一磁轭40以及第二磁轭50夹持，永久磁铁30所具有的吸附力被放大。
42.第二磁轭50由支承罩51支承。支承罩51由非磁性体形成。非磁性体为不是强磁性体的物质，包括常磁性体、反磁性体以及反强磁性体。作为非磁性体，例如可举出铝等金属、塑料等合成树脂等。本实施方式的支承罩51为合成树脂。
43.特别如图2所示，支承罩51包括将第二磁轭50的上端的一部分覆盖的上端部52和从上端部52的外周缘向下方突出的突缘部53。支承罩51对应于第二磁轭50的形状而俯视观察为圆形形状，在突缘部53内安装第二磁轭50。在上端部52的大致中央部设有上下贯通的开口部54。由此，在通过支承罩51支承了第二磁轭50的状态下，第二磁轭50与永久磁铁30相接。
44.轴60与永久磁铁30的上端抵接。轴60为长条状的棒状构件，沿着上下方向延伸。轴60由非磁性体形成。非磁性体与上述的支承罩51同样。本实施方式的轴60为铝。轴60通过第一磁轭40的贯通孔41地延伸，其下端与永久磁铁30的上端抵接。
45.需要说明的是，轴60可以是由磁性体形成的磁性轴。而且，轴60与永久磁铁30抵接，但只要能够通过按压轴60而使磁铁体移动即可，可以在轴60与磁铁体之间设置间隙。
46.在轴60的上端设置有操作按钮61。操作按钮61固定于轴60的上端。操作按钮61能
够在突出位置(图1(a))与后退位置(图1(b))之间位移。通过将操作按钮61向下方按压，轴60也向下方移动，永久磁铁30向下方移动。这样，操作按钮61经由轴60向永久磁铁30施加从第一磁轭40分离的力。
47.需要说明的是，本实施方式的操作按钮61与轴60连接而构成操作部，但是操作按钮61可以不必设置，可以是轴60向上方延伸，通过对轴60的上端进行操作而永久磁铁30移动的结构。在该情况下，轴60的上端成为操作部。
48.以上说明的构件、即线圈骨架10、线圈20、永久磁铁30、第一磁轭40、第二磁轭50、轴60以及操作按钮61收纳在壳体80内。壳体80为上部开放的四棱柱，具有底壁81和侧壁82。在壳体80的上端部分装配盖70，该盖70在中央部具有中央孔74。在盖70的中央孔74装配上述的操作按钮61。壳体80以及操作按钮61例如由非磁性材料形成，典型地由合成树脂形成。在壳体80的底壁81上可以设置例如橡胶、弹簧等弹性构件。由此，能够使永久磁铁30的返回容易。
49.图3是表示壳体80的图。在壳体80的侧壁82相交的角部分别设有俯视观察三角形形状的第一突起部83。第一突起部83从下方保持上述的俯视观察矩形形状的第一磁轭40的角部。第一突起部83的高度优选为壳体80的侧壁82的高度的2/3以上。在壳体80的侧壁82的内表面分别设有俯视观察矩形形状的第二突起部84。第二突起部84从下方保持上述的俯视观察圆形形状的线圈骨架10。第二突起部84的高度优选为壳体80的侧壁82的高度的三分之一以上且三分之二以下。由此，能够确保永久磁铁30和第二磁轭50向下方移动时的空间。
50.盖70包括主体部71、位于壳体80的侧壁82的上端缘的上框部72、以及与侧壁82的内表面抵接的横框部73。横框部73的下端与第一磁轭40的上端抵接。上框部72与壳体80的侧壁82的外表面共面。通过设置壳体80以及盖70，能够作为发电装置以单体提供。而且，能够防止废物或灰尘等进入线圈骨架10内的情况。
51.(关于动作)
52.接下来，主要参照图1对本实施方式的发电装置1的动作进行说明。
53.首先，如图1(a)所示，从上方向下方按压发电装置1的操作按钮61，使轴60向下方移动。轴60的下端与永久磁铁30的上端抵接，因此如图1(b)所示，伴随着操作按钮61的操作而永久磁铁30也向下方移动。此时，永久磁铁30与第一磁轭40吸引，因此，需要以比该吸引力强的力按压操作按钮61，将永久磁铁30与第一磁轭40分离。由于第二磁轭50吸引于永久磁铁30的下端，因此伴随着永久磁铁30向下方的移动而第二磁轭50也向下方移动。当将手从操作按钮61离开时，永久磁铁30与第一磁轭40相互吸引，如图1(a)所示，永久磁铁30返回到原来的位置。
54.如图1(a)、图1(b)的单点划线所示，发电装置1的磁回路的磁通从永久磁铁30产生，通过第一磁轭40并通过第二磁轭50而返回到永久磁铁30。在永久磁铁30位于上方的情况下，磁回路位于图1(a)的单点划线所示的位置。当按压操作按钮61而永久磁铁30和第二磁轭50向下方移动时，由于第一磁轭40的位置不变化，因此如图1(b)的单点划线所示，磁回路上下延伸。这样，磁回路相对于线圈20移动，因此产生电动势。本实施方式的发电装置1通过按下操作按钮61而使位于线圈20的中心孔14内的永久磁铁30从第一磁轭40离开，将手从操作按钮61放开而使永久磁铁30吸附于第一磁轭40这样简单的作业就能够发电，因此能够成为简易的结构。此外，也能够实现发电装置的小型化。
55.需要说明的是，在线圈20产生的电动势经由与线圈20的两端连接的配线(未图示)向整流部(未图示)传递，可以通过整流部进行对交流电流整流而形成为直流电源的全波整流。整流后的电流经由电极(未图示)向外部输出。输出到外部的电流向外部装置的负载供给，通过被供给的电流而驱动(运转)。外部装置只要是瞬间地需要电力的装置即可，没有限定，例如可举出门铃、按钮、遥控器等。
56.另外，通过按下操作按钮61而使永久磁铁30从第一磁轭40分离，通过将手从操作按钮61放开而永久磁铁30吸附于第一磁轭40，因此通过操作操作按钮61而“滴答滴答”地鸣叫，通过手指能够感觉到按压这样的感觉，因此能够赋予咔哒感。
57.(关于组装方法)
58.接下来，特别参照图2对本实施方式的发电装置1的组装方法进行说明。
59.首先，在线圈骨架10卷绕线圈20，向线圈骨架10的中心孔14插入永久磁铁30。使第一磁轭40吸引于永久磁铁30的上端，使第二磁轭50吸引于永久磁铁30的下端，通过第一磁轭40和第二磁轭50夹持永久磁铁30。在该状态下，以第二磁轭50侧为底壁81侧地插入到壳体80内。由此，壳体80的第二突起部84的上端与线圈骨架10的第二凸缘部13的下端抵接，线圈骨架10被保持在壳体80内。而且，壳体80的第一突起部83的上端与第一磁轭40的下端抵接，第一磁轭40被保持在壳体80内。
60.接下来，将安装有轴60的操作按钮61插入到盖70的中央孔74中，将盖70盖在壳体80的上方。这样，通过在壳体80内设置第一突起部83和第二突起部84，只要将分别单独设置的部件按顺序地插入到壳体80之中就能够组装，因此不需要粘结剂、螺钉等连结构件，组装容易。
61.在以下的实施方式中，对发电装置1的另一构成例进行说明。以下，仅详细说明与实施方式1的不同点。
62.<实施方式2>
63.在上述实施方式1的发电装置1中，能够在线圈骨架10的中心孔14内移动的是永久磁铁30，但只要是包括永久磁铁的磁铁体即可。其他的结构可以是与实施方式1同样的结构。
64.如图4所示，能够在线圈骨架10的中心孔14内移动的磁铁体包括能够在线圈骨架10的中心孔14内移动的磁性体31a以及吸附于磁性体31a的下端侧的永久磁铁32a。包括永久磁铁不仅是指如实施方式1那样仅设置永久磁铁的情况，也包括除了永久磁铁之外还设有磁性体的情况。磁性体31a是具有磁性的长条状构件，具体而言是磁轭。磁性体31a位于线圈骨架10的中心孔14内。磁性体31a的上下方向的尺寸优选等于或稍大于中心孔14的上下方向的尺寸。
65.永久磁铁32a是与实施方式1的永久磁铁30同样的材质，但是形状不同。永久磁32a典型地为圆柱形状，为横向长(直径>高度)。永久磁铁32a配置在从线圈骨架的中心孔14延伸的位置，不位于中心孔14内。永久磁铁32a的直径大于中心孔14的直径。
66.上述的实施方式1的永久磁铁30为纵向长(直径<高度)的圆柱形状，但是本实施方式的永久磁铁32a典型地为横向长(直径>高度)的圆柱形状。永久磁铁的磁力相比于高度更容易受到直径的影响。因此，通过使用本实施方式的横向长的永久磁铁32a，与实施方式1的发电装置1相比能够增大发电力。
67.这样，所谓磁铁体能够在线圈骨架10的中心孔14移动不仅包括磁铁体全部位于中心孔14内的情况，而且也包括磁铁体的一部分(磁性体31a)位于中心孔14内而其他的磁铁体(永久磁铁32a)位于中心孔14的外方的情况。
68.永久磁铁32a以及第二磁轭50由支承罩51a支承。支承罩51a与第一实施方式同样由非磁性体形成。支承罩51a包括将第二磁轭50的上端的一部分覆盖的上端部52a、从上端部52a的外周缘向下方突出的第一突缘部53a、从第一突缘部53a的外周缘向下方突出的第二突缘部54a。第二突缘部54a的直径大于第一突缘部53a的直径。通过第一突缘部53a保持永久磁铁32a，通过第二突缘部保持第二磁轭50。
69.<实施方式3>
70.上述实施方式1、2的发电装置1、1a设有壳体80，但是也可以不设置壳体80。其他的结构可以是与实施方式1同样的结构。
71.如图5所示，在本实施方式的发电装置1b中，线圈骨架10、线圈20、永久磁铁30、第一磁轭40、第二磁轭50、轴60以及操作按钮61的侧方由第三磁轭90b包围。如图6所示，第三磁轭90b为圆筒形状。第三磁轭90b是与上述的第一磁轭40以及第二磁轭50同样的材质。
72.本实施方式的线圈骨架10b除了设有中央孔14b的轴部11b、第一凸缘部12b以及第二凸缘部13b之外，还设有从第一凸缘部12b的外缘向上方延伸的第一侧部15b和从第二凸缘部13b的外缘向下方延伸的第二侧部16b。第一侧部15b和第二侧部16b与第三磁轭90b的内表面抵接。从第一侧部15b的上端缘到第二侧部16b的下端缘的尺寸与第三磁轭90b的高度大致相同。在第二侧部16b的下端设有将第三磁轭90b的下方覆盖的底壁81b。底壁81b发挥将线圈骨架10b的下端覆盖的盖的作用。
73.本实施方式的发电装置1b由于设有将线圈骨架10b的外周包围的第三磁轭90b，因此永久磁铁30由第一磁轭40、第二磁轭50以及第三磁轭90b覆盖，因此能够将永久磁铁30的磁回路形成为闭合回路，避免磁力向外部泄漏，因此能够进一步增大电动势。此外，如果设为第三磁轭90的内表面与线圈骨架10的第一侧部15b及第二侧部16b的外表面抵接的形状，则只要将线圈骨架10b收纳在第三磁轭90b内即可，因此组装容易。
74.需要说明的是，在实施方式1、3中，说明了在线圈骨架10的中心孔14设置永久磁铁30的方式，在实施方式2中，说明了在线圈骨架10的中心孔14设置磁性体31a并在中心孔14的延长线上设置永久磁铁32a的方式，但是并不限定为这些方式。例如，可以在中心孔14内设置多个永久磁铁，也可以在中心孔14内设置永久磁铁以及磁性体，还可以在中心孔14内设置永久磁铁并在中心孔14的延长线上设置磁性体。
75.另外，上述实施方式的发电装置1、1a、1b在磁铁体的上端设置第一磁轭40，在磁铁体的下端设置第二磁轭50，但是只要在磁铁体的一端设置第一磁轭40即可，第二磁轭50可以不必设置。
76.另外，在上述实施方式中，将设置操作按钮61的方向作为上方，将其相反方向作为下方，但是操作按钮61不需要设置在上方，可以横向使用，反之也可以将操作按钮61设置于下方。
77.以上，参照附图对本发明的实施方式进行了说明，但是本发明并不限定于图示的实施方式的结构。对于图示的实施方式，在与本发明相同的范围内或均等的范围内，可以施加各种修正、变形。