發電裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術提供一種能夠針對較寬頻域的振動輸入實現高效率的發電的、構造新穎的發電裝置。發電裝置(10)的振動系統形成為多自由度振動系統，該多自由度振動系統構成為包括第1塊構件(20)被第1彈簧構件(22)彈性支承的第1振動系統(14)和第2塊構件(32)利用第2彈簧構件(34)彈性連結于第1塊構件(20)的第2振動系統(16)，并且，發電元件(38)配置在第1塊構件(20)與第2塊構件(32)之間，通過該第1塊構件(20)與第2塊構件(32)之間的相對位移，從而振動構件(12)的振動能量向發電元件(38)輸入，而且，第1振動系統(14)的固有振動頻率與第2振動系統(16)的固有振動頻率不同。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】發電裝置
本專利技術涉及一種利用發電元件將振動構件的振動能量轉換為電能的發電裝置。
技術介紹
一直以來，在對汽車的動力單元、洗衣機的馬達等這樣的振動源進行支承的振動構件(車輛的車身、洗衣機的機身等)中，想方設法借助隔振裝置進行支承或者安裝動力減振器等來減少振動?？墒?，為了應對近來的對節能的高度要求，在日本特開2011－152004號公報(專利文獻1)等中提出了一種將振動能量轉換為電能的發電裝置。即，在專利文獻1的發電裝置中，針對利用彈簧構件將塊構件彈性連結于振動構件而成的振動系統安裝壓電元件，從而構成了振動壓電體，通過彈簧構件的變形，在壓電元件中進行振動能量向電能的轉換。但是，在專利文獻1所記載的發電裝置中，振動壓電體是利用彈簧構件彈性支承塊構件的一自由度的振動系統，因此，對于頻率偏離固有振動頻率的振動輸入，彈簧構件無法產生的充分的變形，存在無法有效地獲得電力的問題。另外，在專利文獻1中，也提出了一種通過設置固有振動頻率不同的多個振動壓電體，來針對較寬的頻域的振動輸入實現發電的技術。但是，即使是如此設置多個振動壓電體的結構，由于各個振動壓電體的可發電的頻域受到限制，因此也難以針對較寬的頻域的振動輸入進行發電。現有技術文獻專利文獻專利文獻1：日本特開2011－152004號公報
技術實現思路
專利技術要解決的問題本專利技術是以上述情況為背景而做成的，其解決問題在于提供一種能夠針對較寬頻域的振動輸入實現高效率的發電的、構造新穎的發電裝置。用于解決問題的方案即，本專利技術的第1技術方案是一種發電裝置，其具有安裝于振動構件的振動系統，安裝于該振動系統的發電元件將該振動構件的振動能量轉換為電能，其特征在于，所述振動系統形成為多自由度振動系統，該多自由度振動系統構成為包括第1塊構件被第1彈簧構件彈性支承的第1振動系統和第2塊構件利用第2彈簧構件彈性連結于該第1塊構件的第2振動系統，并且，所述發電元件配置在該第1塊構件與該第2塊構件之間，從所述振動構件施加于該第1塊構件的振動被向該第2塊構件傳遞且該第1塊構件與第2塊構件相對位移，從而所述振動構件的振動能量向該發電元件輸入，而且，所述第1振動系統的固有振動頻率與所述第2振動系統的固有振動頻率不同。根據按照這樣的第1技術方案構造成的發電裝置，在互不相同的多個固有振動頻率下，能夠通過共振現象確保第1塊構件與第2塊構件之間的相對位移量較大，能夠有效地獲得根據第1塊構件與第2塊構件之間的相對位移量而得到的發電元件的發電量。而且，在多自由度振動系統的第1塊構件和第2塊構件之間配置發電元件，從而在第1塊構件和第2塊構件以反相位相對位移的頻域的振動輸入時，即使輸入頻率偏離振動系統的固有振動頻率的振動，也能夠確保第1塊構件與第2塊構件之間的相對位移量較大。因此，能夠針對較寬頻域的振動輸入，充分地獲得發電元件的發電量，從而有效地獲得電力。在此，相對位移是指，振動構件的振動經由第1彈簧構件施加于第1塊構件，第1塊構件自身進行振動，而且，該振動經由第2彈簧構件向第2塊構件傳遞，從而第2塊構件相對于第1塊構件進行位移。這樣，根據本技術方案的發電裝置，不僅針對與振動系統的機械的固有振動頻率一致的頻率的振動輸入能夠實現有效的發電，而且對于偏離固有振動頻率的頻域的振動輸入也能夠實現有效的發電，能夠將振動能量有效地轉換為電能。根據第1技術方案所記載的發電裝置，在本專利技術的第2技術方案中，所述第2振動系統的固有振動頻率被設定為比所述第1振動系統的固有振動頻率低。在第2技術方案的發電裝置中，第2振動系統的固有振動頻率被設定為比第1振動系統的固有振動頻率低，因此將第2彈簧構件的彈簧常數設定得較小，易于確保第2塊構件相對于第1塊構件的相對位移量，也易于謀求進一步提高與第1塊構件和第2塊構件之間的相對位移量對應的發電效率。另外，在兩自由度的振動系統的比反共振頻率低頻的區域中，第1塊構件和第2塊構件均相對于輸入振動以同相位進行位移，因此輸入振動的能量有效地影響到第1振動系統和第2振動系統，能夠實現有效的發電。根據第1技術方案或第2技術方案所記載的發電裝置，在本專利技術的第3技術方案中，所述第1振動系統的固有振動頻率被設定為比所述第2振動系統的電反共振頻率高。根據第3技術方案，對于在一自由度振動系統的發電裝置中頻率比發電效率的降低易于成為問題的電反共振頻率高的區域，能夠謀求基于振動系統的二次固有振動頻率下的共振等來提高發電效率，能夠針對較寬頻域的振動輸入實現有效的發電。根據第1技術方案～第3技術方案中的任一技術方案所記載的發電裝置，在本專利技術的第4技術方案中，所述第1振動系統的固有振動頻率為所述第2振動系統的固有振動頻率的倍以下。根據第4技術方案，通過使第1振動系統的振動與第2振動系統的振動相互傳遞并設為耦合振動狀態，能夠在較寬的頻域中互補維持第1振動系統與第2振動系統的振動狀態，能夠實現有效的發電。根據第1技術方案～第4技術方案中的任一技術方案所記載的發電裝置，在本專利技術的第5技術方案中，所述第2振動系統的共振響應倍率大于所述第1振動系統的共振響應倍率，并且所述第1塊構件的質量與該第1振動系統的共振響應倍率之積大于所述第2塊構件的質量與該第2振動系統的共振響應倍率之積。根據第5技術方案，第2振動系統的共振響應倍率大于第1振動系統的共振響應倍率，從而能夠在振動輸入時確保第2塊構件的振幅較大，在配置于第2振動系統的發電元件中實現有效的發電。而且，能夠抑制作用于第1振動系統與第2振動系統之間的抵消的減振作用，穩定地確保了第1振動系統和第2振動系統的振動狀態，因此能夠針對較寬頻域的振動實現有效的發電。根據第1技術方案～第5技術方案中的任一技術方案所記載的發電裝置，在本專利技術的第6技術方案中，該發電裝置設有用于限制所述第2塊構件相對于所述第1塊構件的相對位移量的止擋部件。根據第6技術方案，能夠利用止擋部件防止第1塊構件與第2塊構件之間的過大的相對位移，因此能夠限制對發電元件的輸入，防止發電元件的損傷等。根據第1技術方案～第6技術方案中的任一技術方案所記載的發電裝置，在本專利技術的第7技術方案中，所述第1彈簧構件由橡膠彈性體形成。根據第7技術方案，第1彈簧構件由具有阻尼性能的橡膠彈性體形成，因此，能夠針對較寬頻域的振動輸入確保第1塊構件與第2塊構件之間的相對位移量，從而實現有效的發電。根據第1技術方案～第7技術方案中的任一技術方案所記載的發電裝置，在本專利技術的第8技術方案中，所述第1彈簧構件由橡膠彈性體形成并且所述第2彈簧構件由板簧形成，該板簧的一端側安裝于所述第1塊構件并且在該板簧的另一端側安裝有所述第2塊構件，所述振動構件的振動施加于該板簧，另一方面，所述發電元件安裝于該板簧。根據第8技術方案，利用構成第1振動系統的橡膠彈性體的高阻尼性能，能夠有效地謀求頻率特性的擴展化(日文：ブロード化)，并且利用構成第2振動系統的板簧的低阻尼性能，能夠獲得較大的振動倍率。因此，在作為第2彈簧構件的板簧中，能夠針對較寬頻域的振動輸入引起較大的彈性變形，能夠利用安裝于板簧的發電元件穩定地發揮更優異的發電效率。另外，作為安裝于板簧的發電元件，適當地采用能夠對板簧的應變、變形、應力等機械物理量進行能量轉換的壓電元件、磁致伸縮元件等。另外，作為板簧，適當地使用了彈本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種發電裝置，其具有安裝于振動構件的振動系統，安裝于該振動系統的發電元件將該振動構件的振動能量轉換為電能，其特征在于，所述振動系統形成為多自由度振動系統，該多自由度振動系統構成為包括第1塊構件被第1彈簧構件彈性支承的第1振動系統和第2塊構件利用第2彈簧構件彈性連結于該第1塊構件的第2振動系統，并且，所述發電元件配置在該第1塊構件與該第2塊構件之間，從所述振動構件施加于該第1塊構件的振動被向該第2塊構件傳遞且該第1塊構件與第2塊構件相對位移，從而所述振動構件的振動能量向該發電元件輸入，而且，所述第1振動系統的固有振動頻率與所述第2振動系統的固有振動頻率不同。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2013.03.13 JP 2013-0499621.一種發電裝置，其具有安裝于振動構件的振動系統，安裝于該振動系統的發電元件將該振動構件的振動能量轉換為電能，其特征在于，所述振動系統形成為多自由度振動系統，該多自由度振動系統構成為包括第1塊構件被第1彈簧構件彈性支承的第1振動系統和第2塊構件利用第2彈簧構件彈性連結于該第1塊構件的第2振動系統，并且，所述發電元件配置在該第1塊構件與該第2塊構件之間，從所述振動構件施加于該第1塊構件的振動被向該第2塊構件傳遞且該第1塊構件與第2塊構件相對位移，從而所述振動構件的振動能量向該發電元件輸入，而且，所述第1振動系統的固有振動頻率與所述第2振動系統的固有振動頻率不同，另一方面，所述第1彈簧構件由橡膠彈性體形成，并且，該橡膠彈性體配置在所述第1塊構件和安裝于所述振動構件的安裝構件的、在與振動輸入方向大致正交的方向上的相對面之間，且配置在該第1塊構件的周向上的多個部位，而且，所述第1塊構件形成為在內部具有空間的中空結構，在該空間內收納配置有所述第2振動系統，并且，該第2振動系統中的所述第2彈簧構件由板簧形成，在該板簧上安裝有所述...

【專利技術屬性】
技術研發人員：長谷川浩一，栗熊甫，村松篤，勝村英則，南波昭彥，加賀田博司，
申請(專利權)人：住友理工株式會社，松下電器產業株式會社，
類型：發明
國別省市：日本;JP