壓電發(fā)電裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種能緊湊地配置多個固有振動頻率低且發(fā)電量大的壓電元件，且整體小型的壓電發(fā)電裝置。壓電發(fā)電裝置（A）具備被固定在殼體（1）的對置的兩個側(cè)壁部（11）、（12）上的懸臂結(jié)構(gòu)的第1壓電元件（2）及第2壓電元件（4）。第1壓電元件（2）及第2壓電元件（4）以交替地對置的方式被配置，在其自由端分別結(jié)合有第1錠子（3）和第2錠子（5）。通過使一方的錠子位于另一方的壓電元件的固定端側(cè)的下方，將形成于壓電元件（2）、（4）的固定端側(cè)的下方的無效空間作為錠子（3）、（5）的可動空間加以利用。
【專利說明】壓電發(fā)電裝置【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及利用壓電效應(yīng)發(fā)電的壓電發(fā)電裝置，尤其涉及使用了懸臂(懸臂梁)結(jié)構(gòu)的發(fā)電元件的壓電發(fā)電裝置?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]如圖17所示，專利文獻(xiàn)I公開有將發(fā)電元件100的一端固定在固定部件101上，在作為自由端的另一端安裝錠子102的懸臂結(jié)構(gòu)的壓電發(fā)電裝置。發(fā)電元件100是在金屬板103的兩面粘貼壓電體104、105而成的元件，在從上側(cè)觀察壓電元件100時，呈寬度從固定端向自由端逐漸變窄的等腰三角形形狀。該情況下，能使施加在壓電元件100上的彎曲應(yīng)力在長度方向上均等化，所以，壓電元件100能夠在全長幾乎均等地產(chǎn)生電荷，與使用了長方形形狀的發(fā)電元件的情況相比，能改善發(fā)電效率。
[0003]然而，存在如利用人步行時的振動、自行車、汽車的振動等的發(fā)電裝置那樣，在較低頻率的振動區(qū)域使用的發(fā)電裝置。如果使發(fā)電元件的固有頻率接近這樣的低頻率的外部振動，則能使發(fā)電元件共振，發(fā)電量也增大。發(fā)電元件的發(fā)電量P如下式所示，由常數(shù)A、施加至壓電體的應(yīng)力σ、及壓電體的體積V決定，其中，常數(shù)A由構(gòu)成壓電體的壓電材料決定。
[0004]P=AX σ 2XV
[0005]可是，若如專利文獻(xiàn)I所記載的那樣，僅使用單一的發(fā)電元件100，則難以期待其發(fā)電量的大幅增加。如果使發(fā)電元件的長度變長，則應(yīng)力增大，所以即使是單一的元件也能夠使發(fā)電量增加，但是與小型化相違背。
[0006]專利文獻(xiàn)2公開有將共振頻率不同的多個發(fā)電元件支承為懸臂梁狀的壓電發(fā)電裝置。該壓電發(fā)電裝置如圖18所示，具備:一端被固定于基部200，另一端作為自由端的多個發(fā)電元件201~203 ;及被安裝于發(fā)電元件201~203的自由端的錠子204~206，各發(fā)電元件201~203的長度分別不同。該壓電發(fā)電裝置為了在較寬的頻率范圍內(nèi)進(jìn)行發(fā)電而使每個發(fā)電元件的共振頻率不同，但如果使每個發(fā)電元件的共振頻率一致，則能夠在規(guī)定的頻域內(nèi)使發(fā)電量增加。但由于并列配置多個發(fā)電元件201~203，所以占用大的空間，不能使發(fā)電裝置小型化。
[0007]專利文獻(xiàn)1:日本特開平11-136964號公報
[0008]專利文獻(xiàn)2:日本特開平7-245970號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的在于提供一種能緊湊地配置多個固有振動頻率低且發(fā)電量大的壓電元件，且整體小型的壓電發(fā)電裝置。
[0010]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種壓電發(fā)電裝置，其特征在于，具備:固定部件，其具有隔開空間而對置的第I和第2固定部；第I壓電元件，其一端部被固定于上述第I固定部，另一端部向第2固定部延伸；第I錠子，其結(jié)合于上述第I壓電元件的另一端部；第2壓電元件，其一端部被固定于上述第2固定部，另一端部向第I固定部延伸；第2錠子，其結(jié)合于上述第2壓電元件的另一端部，上述第I壓電元件與第2壓電元件被配置為在寬度方向隔開間隔。結(jié)合于上述第I壓電元件的另一端部的第I錠子，其一部分位于第2壓電元件的一端部側(cè)的下方。結(jié)合于所述第2壓電元件的另一端部的第2錠子，其一部分位于第I壓電元件的一端部側(cè)的下方。
[0011]在將懸臂結(jié)構(gòu)的壓電元件橫向配置的情況下，結(jié)合了錠子的自由端的位移量大，固定端附近的位移微小。因此，固定端附近的下部存在無效空間(靜區(qū))。尤其是在為了低頻化而將大型錠子結(jié)合于壓電元件的自由端的情況下，無效空間與錠子大小成比例地擴(kuò)大。因此，本發(fā)明中，將多個懸臂結(jié)構(gòu)的壓電元件以交替地對置的方式進(jìn)行配置，通過使一方的錠子位于另一方的壓電元件的固定端側(cè)的下方，來有效活用無效空間。其結(jié)果，能夠使固有振動頻率變低且確保發(fā)電量，而且能夠使發(fā)電裝置小型化。
[0012]本發(fā)明的壓電元件例如是指在金屬板、硅基板、樹脂基板等振動板的一主面或者兩主面上粘貼具有電極的壓電體而成的結(jié)構(gòu)的元件。在使用了金屬板的情況下，能利用該金屬板兼任壓電元件的接地側(cè)的電極。
[0013]例如在由箱型的殼體構(gòu)成固定部件的情況下，如果將殼體的對置的兩個壁部作為第I與第2固定部利用，則能夠?qū)⒌贗壓電元件(包含第I錠子)及第2壓電元件(包含第2錠子)緊湊地收納在殼體中。
[0014]優(yōu)選由一對的元件構(gòu)成第2壓電元件，在將第I壓電元件設(shè)置于中間，將一對的第2壓電元件配置在寬度方向兩側(cè)的情況下，使第I錠子形成為以其兩端部位于一對的第2壓電元件的一端部側(cè)的下方的方式，從第I壓電元件的另一端部向?qū)挾确较騼蓚?cè)突出，使第2錠子構(gòu)成為，以連結(jié)一對第2壓電元件的另一端部彼此的方式被結(jié)合，第2錠子的中間部位于第I壓電元件的一端部側(cè)的下方。在該情況下，由于能夠使第I壓電元件與第2壓電元件以梳齒狀咬合，所以空間效率高，能小型地構(gòu)成。
[0015]也可以分別由多個元件構(gòu)成第I壓電元件及第2壓電元件，構(gòu)成第I壓電元件的多個元件與構(gòu)成第2壓電元件的多個元件以交替地咬合的方式配置，以連結(jié)構(gòu)成第I壓電元件的多個元件的另一端部彼此的方式，結(jié)合一個第I錠子，以連結(jié)構(gòu)成第2壓電元件的多個元件的另一端部彼此的方式，結(jié)合一個第2錠子。在該情況下，由于能使壓電元件的個數(shù)增加，所以發(fā)電量進(jìn)一步增大。
[0016]也可如下構(gòu)成，第I壓電元件的另一端部位于比第2壓電元件的一端低的位置，以使第I錠子不與第2壓電元件的一端部側(cè)接觸，第2壓電元件的另一端部位于比第I壓電元件的一端部低的位置，以使第2錠子不與第I壓電元件的一端部側(cè)接觸。即使在不施加外部振動的狀態(tài)下，第I壓電元件及第2壓電元件的自由端部也因錠子的重量而共同向下方撓曲。因此，在外部振動引起的位移比重力加速度引起的位移小的情況下，即使使用上表面平坦的錠子，也能防止錠子與壓電元件產(chǎn)生干擾。
[0017]也可以以如下方式構(gòu)成，在第I錠子的上表面形成有結(jié)合于第I壓電元件的另一端下表面的凸部，除凸部以外的第一錠子的上表面形成為比該凸部低，第2錠子的上表面形成有結(jié)合于第2壓電元件的另一端部下表面的凸部，除凸部以外的第2錠子的上表面形成為比該凸部低。在該情況下，由于在錠子的上表面形成有凹凸部，所以即便在外部振動引起的位移比重力加速度引起的位移大的情況下，也能防止錠子與壓電元件發(fā)生干擾。
[0018]也可以以如下方式構(gòu)成，包含第I錠子的第I壓電元件的彎曲振動的共振頻率與包含第2錠子的第2壓電元件的彎曲振動的共振頻率一致。雖然在第I壓電元件的共振頻率與第2壓電元件的共振頻率不同的情況下，可在寬的頻率范圍內(nèi)進(jìn)行發(fā)電，但如果使兩共振頻率一致，則能夠在規(guī)定的頻率使發(fā)電量加倍。能夠進(jìn)而使輸出端子共用化、將整流電路合并成一個，能使電路簡化。
[0019]優(yōu)選第I壓電元件及第I錠子，和第2壓電元件及第2錠子形成為以寬度方向中心軸為中心的線對稱。雖然也可將第I壓電元件與第I錠子、或者第2壓電元件與第2錠子設(shè)為非對稱形狀，但由于使第I壓電元件及第2壓電元件產(chǎn)生扭曲振動，所以發(fā)電量下降。與此相對，如果呈線對稱形狀，則壓電元件不易產(chǎn)生扭曲，能高效地產(chǎn)生撓曲振動，能夠提聞發(fā)電量。
[0020]如上所述，根據(jù)本發(fā)明，由于將多個懸臂型壓電元件交替對置地配置，使一方的錠子位于另一方側(cè)的壓電元件的固定端側(cè)的下方，所以可將形成于壓電元件的固定端附近的下方的無效空間作為錠子的可動空間而有效加以利用。因此，能使固有振動頻率低且確保發(fā)電量，并且能夠使發(fā)電裝置小型化。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1是本發(fā)明所涉及的壓電發(fā)電裝置的第I實施例的立體圖。
[0022]圖2是圖1所示的壓電發(fā)電裝置的俯視圖。
[0023]圖3是圖2的IIIa-1IIa線剖視圖及IIIb-1IIb線剖視圖。
[0024]圖4是從下方觀察振動板的一個例子的立體圖。
[0025]圖5是與各壓電元件連接的整流電路、蓄電元件的電路圖。
[0026]圖6是表示向下方對第I錠子及第2錠子作用規(guī)定加速度時的位移的剖視圖。
[0027]圖7是表示第I壓電元件與第2壓電元件的共振頻率不同的情況下的、從外部施加加速度時的各壓電元件的發(fā)電量與頻率的關(guān)系的圖。
[0028]圖8是表示第I壓電元件與第2壓電元件的共振頻率相同的情況下的、從外部施加加速度時的各壓電元件的發(fā)電量與頻率的關(guān)系的圖。
[0029]圖9是本發(fā)明所涉及的壓電發(fā)電裝置的第2實施例的錠子部分的剖視圖。
[0030]圖10是本發(fā)明所涉及的壓電發(fā)電裝置的第3實施例的俯視圖。
[0031]圖11是圖10的XIA-XIA線剖視圖及XIB-XIB線剖視圖。
[0032]圖12是本發(fā)明所涉及的壓電發(fā)電裝置的第4實施例的俯視圖。
[0033]圖13是本發(fā)明所涉及的壓電發(fā)電裝置的第5實施例的俯視圖。
[0034]圖14是本發(fā)明所涉及的壓電發(fā)電裝置的第6實施例的分解立體圖。
[0035]圖15是在圖14所示的壓電發(fā)電裝置的第2錠子部分切割的縱向剖視圖。
[0036]圖16是在連結(jié)第I錠子、第2錠子的中心線切割圖14所示的壓電發(fā)電裝置的縱向剖視圖。
[0037]圖17是專利文獻(xiàn)I所示的壓電發(fā)電裝置的剖視圖。
[0038]圖18是專利文獻(xiàn)2所示的壓電發(fā)電裝置的剖視圖。
【具體實施方式】
[0039](第I實施例)[0040]圖1?圖3表示本發(fā)明所涉及的壓電發(fā)電裝置的第I實施例。本實施例的壓電發(fā)電裝置A具備箱型的殼體1，該殼體I具有四個側(cè)壁部11?14及一個底壁部15，由側(cè)壁部11?14和底壁部15形成內(nèi)部空間16。殼體I的四個側(cè)壁部11?14中，對置的兩個側(cè)壁部的第1、第2側(cè)壁部11、12分別為第I固定部與第2固定部。此外，在殼體I的上表面安裝有未圖示的覆蓋物，殼體I的內(nèi)部被密封。殼體I是本發(fā)明中的固定部件，側(cè)壁部11與側(cè)壁部12分別是本發(fā)明中的第I與第2固定部。
[0041]在第I側(cè)壁部11的上表面固定有第I壓電元件2的一端部(固定端部)2a，第I壓電元件2的另一端部(自由端部)2b向第2側(cè)壁部12延伸，在該另一端部2b結(jié)合有第I錠子3。在第2側(cè)壁部12的上表面固定有一對第2壓電元件4、4的一端部(固定端部)4a，第2壓電元件4、4的另一端部(自由端部)4b向第I側(cè)壁部11延伸，在該另一端部4b結(jié)合有第2錠子5。S卩、第I壓電元件2與第2壓電元件4相互平行，并且交替向?qū)χ梅较蜓由?。在圖2中，帶斜線的部分是錠子3、5與壓電兀件2、4的結(jié)合部。將第I錠子3與第2錠子5以在上下方向自由位移的方式收納在殼體I的內(nèi)部空間16中。將第2壓電元件4、4等間隔地配置在第I壓電元件2的寬度方向兩側(cè)。第2壓電元件4、4的長度及寬度彼此相等。包含第I錠子3的第I壓電元件2、及包含第2錠子5的第2壓電元件4、4形成以寬度方向中心軸CL為中心的線對稱。
[0042]第I壓電元件2及第2壓電元件4、4可以是將壓電體(未圖示)貼附在振動板的一主面上的單壓電晶片(unimorph)元件，也可以是將壓電體貼在振動板的兩主面上的雙壓電晶片(bimorph)元件。在壓電體的兩面形成有電極，并在厚度方向上被極化。此外，作為振動板，除金屬板以外，也可以使用硅基板、環(huán)氧玻璃基板等彈性板。
[0043]結(jié)合于第I壓電元件2的自由端2b的第I錠子3，以其寬度方向兩端部3a、3b位于一對第2壓電元件4、4的固定端4a側(cè)的下方的方式，形成比第I壓電元件2的自由端2b的寬度寬的寬度。這里，第2錠子5以連結(jié)第2壓電元件4、4的自由端4b彼此的方式與第2壓電元件4、4的自由端4b結(jié)合，該第2錠子5的中間部5a位于第I壓電元件2的固定端2a側(cè)的下方。第I壓電元件2的自由端2b及第2壓電元件4、4的自由端4b在不被施加外部振動的自然狀態(tài)下，如圖3 (a)、圖3 (b)所示那樣，因第I錠子3及第2錠子5的重量而向下方撓曲。因此，在第I錠子3的兩端部3a、3b與第2壓電元件4、4的固定端4a之間存在上下方向的間隙δ I，在第2錠子5的中間部5a與第I壓電元件2的固定端2a之間存在上下方向的間隙3 2。
[0044]在該實施例中，構(gòu)成第I壓電兀件2及第2壓電兀件4、4的振動板6由一張金屬板形成。即、如圖1所示，在殼體I的四個側(cè)壁部11?14的上表面粘合有通過沖壓、蝕刻等加工一張金屬板而成的振動板6的框部61。在振動板6上一體形成有從框部61沿著對置方向延伸的長方形形狀的第I梁部62與第2梁部63、63。通過在第I梁部62的一主面或者兩主面上粘貼壓電體來構(gòu)成第I壓電元件2，通過在第2梁部63、63的一主面或者兩主面上粘貼壓電體來構(gòu)成第2壓電元件4、4。
[0045]壓電體可以個別地貼在第I梁部62、第2梁部63的去除結(jié)合錠子的部分的區(qū)域，也可以在加工梁部62、63之前的振動板6的整個面上形成壓電體，以不在結(jié)合錠子的部分、與第3、第4側(cè)壁部13、14對應(yīng)的部分形成電極的方式將電極圖案化后，同時加工振動板6與壓電體。圖4是從下方觀察在下表面整個面上粘貼壓電體20的振動板6的一個例子的立體圖，陰影線所示的部分是在壓電體20的下表面圖案化的輸出側(cè)電極66、67。第2壓電元件4、4的輸出側(cè)電極67相互連接。此外，振動板6作為接地側(cè)電極而被利用。沒有在第
1、第2壓電兀件2、4的自由端側(cè)的下表面形成輸出側(cè)電極66、67，在該非電極形成部21、22分別固定有第I錠子3及第2錠子5。
[0046]在第I及第2壓電元件2、4 (包含錠子)的共振頻率不同的情況下，如圖5 (a)所示，在第I壓電元件2中產(chǎn)生的電荷及在第2壓電元件4、4中產(chǎn)生的電荷分別被整流電路71、72整流，并蓄積在蓄電元件73中。在第I及第2壓電元件2、4 (包含錠子)的共振頻率相同的情況下，如圖5 (b)所示，在第I壓電元件2中產(chǎn)生的電荷、及在第2壓電元件4、4中產(chǎn)生的電荷被單一的整流電路74整流，并蓄積在蓄電元件73中。由于整流電路及蓄電元件均已知，所以省略詳細(xì)的說明。
[0047]圖6表示對第I錠子3及第2錠子5作用向下方的加速度時的位移。第I錠子3使第I壓電元件2以向上呈凸?fàn)畹姆绞綋锨趬弘娫?中產(chǎn)生與該彎曲應(yīng)力對應(yīng)的電力。另一方面，第2錠子5使第2壓電元件4也以向上呈凸?fàn)畹姆绞綋锨趬弘娫?中產(chǎn)生與該彎曲應(yīng)力對應(yīng)的電力。由于第I錠子3位于第2壓電元件4、4的固定端4a側(cè)的下部，第2錠子5也位于第I壓電元件2的固定端2a側(cè)的下部，所以能夠?qū)⑿纬捎趦蓧弘娫?、4的固定端2a、4a側(cè)的下部的無效空間有效活用為第I錠子3及第2錠子5的可動空間，能夠?qū)崿F(xiàn)整體小型的壓電發(fā)電裝置A。在外部振動引起的位移比重力加速度引起的位移小的情況下，即使使用上表面平坦的第I錠子3及第2錠子5，第I錠子3也能夠不與第2壓電元件4、4產(chǎn)生干擾地位移，第2錠子5也能夠不與第I壓電元件2產(chǎn)生干擾地位移。此外，圖6中示出第I壓電元件2與第2壓電元件4、4共同向下方位移的狀態(tài)，在兩壓電元件2、4 (包含錠子)的共振頻率不同的情況下，第I壓電元件2與第2壓電元件4、4分別產(chǎn)生位移。
[0048]圖7表示從外部施加了 0.1G的加速度時的第I壓電元件及第2壓電元件4、4的發(fā)電量與頻率的關(guān)系。這里，將第I壓電元件2的寬度Wl與第I壓電元件4、4的寬度W2、W3設(shè)為W2+W3=l.5XW1的關(guān)系(其中，W2=W3)。壓電元件2、4的長度彼此相等，第I錠子3與第2錠子5的重量相同。該情況下，由于第I壓電元件2 (包含第I錠子3)的共振頻率比第2壓電元件4、4 (包含第2錠子5)的共振頻率稍低，所以兩方的壓電元件2、4的發(fā)電量的峰值在不同的頻率上出現(xiàn)。因此，如圖5 (a)所示，使用個別的整流回路71、72進(jìn)行整流較好。
[0049]圖8是表示設(shè)為W1=W2+W3的情況下的壓電元件2、4、4的發(fā)電量與頻率的關(guān)系的圖。其他條件與圖7相同。該情況下，由于第I壓電元件2的共振頻率與第2壓電元件4、4的共振頻率一致，所以能夠使兩方的壓電元件2、4的發(fā)電量的峰值一致。即、能夠在規(guī)定的頻率中使整體的發(fā)電量提高約2倍。該情況下，由于各壓電元件2、4具有相同的特性，所以能將電極共用化，如圖5 (b)所示，能夠使用相同的整流電路74對從各壓電元件2、4產(chǎn)生的電荷進(jìn)行整流。
[0050](第2實施例)
[0051]圖9表示本發(fā)明所涉及的壓電發(fā)電裝置的第2實施例。在本實施例的壓電發(fā)電裝置B中，在與第I實施例共同的部分標(biāo)注相同符號，省略重復(fù)說明。圖9 (a)是與圖3 (a)對應(yīng)的部分的剖視圖，圖9 (b)是與圖3 (b)對應(yīng)的部分的剖視圖。該實施例中，在第I錠子3的中央部上表面形成有凸部3c，在凸部3c的兩側(cè)形成有低一級的階梯部3d、3e。第I錠子3的凸部3c被固定于第I壓電元件2的自由端2b的下表面，并且，階梯部3d、3e被配置于第I壓電元件4的固定端4a側(cè)的下方。另一方面，在第2錠子5的兩端部上表面形成有凸部5b、5c，在這些凸部5b、5c的中間形成有低一級的凹部5d。第2錠子5的凸部5b、5c被固定于第2壓電元件4、4的自由端4b的下表面，并且凹部5d被配置于第I壓電元件2的固定端2a側(cè)的下方。
[0052]在該實施例的壓電發(fā)電裝置B中，由于與第I實施例相比，能夠擴(kuò)大階梯部3d、3e與第2壓電元件4、4的固定端4a的上下方向的間隙δ 1、及凹部5d與第I壓電元件2的固定端2a的上下方向的間隙δ 2，所以即使如虛線所示那樣，第I壓電元件2及第2壓電元件
4、4向上方大幅位移，第I錠子3也會因階梯部3d、3e而不與第2壓電元件4、4接觸，第2錠子5也會因凹部5d而不與第I壓電元件2接觸。因此，即使在外部振動引起的位移比重力加速度引起的位移大的情況下，也能夠防止錠子與壓電元件之間的干擾。在該實施例中，由于能夠使第I壓電元件2與第2壓電元件4、4進(jìn)一步大幅撓曲，所以能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)電量的增大。
[0053](第3實施例)
[0054]圖10、圖11表示本發(fā)明所涉及的壓電發(fā)電裝置的第3實施例。在本實施例的壓電發(fā)電裝置C中，對與第I實施例共同的部分標(biāo)注相同的符號，省略重復(fù)說明。在該實施例中，由一對元件2、2構(gòu)成第I壓電元件這一點與第I實施例不同。這些第I壓電元件2、2位于一對第2壓電元件4、4之間。第I錠子3以連結(jié)第I壓電元件2、2的自由端彼此的方式被固定于第I壓電元件2、2的自由端彼此，第I錠子3的寬度方向兩端部3a、3b以非接觸的方式位于第2壓電元件4、4的固定端側(cè)的下方。第2錠子5以連結(jié)第2壓電元件4、4的自由端彼此的方式被固定于第2壓電元件4、4的自由端彼此，其中間部5a以非接觸的方式位于第I壓電元件2、2的固定端側(cè)的下方。此外，也可以與第2實施例(圖9)相同，在第I錠子3及第2錠子5的上表面設(shè)置凸部、凹部。
[0055]第I壓電元件2、2的各寬度Wl、W2 (其中，W1=W2)與第2電壓元件4、4的各寬度W3、W4 (其中，W3=W4)可以不同(Wl、W2關(guān)W3、W4)也可以相同(W1=W2=W3=W4)。在W1、W2 Φ W3、W4的情況下，如圖7所示，在不同的頻率上產(chǎn)生發(fā)電量的峰值。在W1=W2=W3=W4的情況下，第I壓電元件2、2 (包含錠子)的共振頻率與第2壓電元件4、4 (包含錠子)的共振頻率一致，如圖8所示，能夠在規(guī)定的頻率使發(fā)電量加倍。
[0056]在該實施例中，由于第I壓電元件2、2與第2壓電元件4、4均由一對元件構(gòu)成，所以能夠抑制第I錠子3、第2錠子5上下振動時的第I壓電元件2、2及第2壓電元件4、4的扭曲，能夠高效地產(chǎn)生撓曲振動。
[0057](第4實施例)
[0058]圖12表示本發(fā)明所涉及的壓電發(fā)電裝置的第4實施例。在本實施例的壓電發(fā)電裝置D中，從上側(cè)觀察時，使第I壓電元件2呈寬度從一端部(固定端)向另一端部(自由端)逐漸變窄的等腰三角形形狀，使第2壓電元件4、4呈具有與第I壓電元件2的斜邊平行的斜邊的直角三角形形狀。此外，雖然任意的壓電元件2、4均為頂部呈銳角狀的尖的三角形形狀，但也可以呈在頂部具有規(guī)定寬度的梯形。在圖12中，斜線部是錠子3、5與壓電元件
2、4的結(jié)合部。[0059]在該實施例中，在將僅距第I側(cè)壁部11距離LI的位置處的第I壓電元件2的寬度設(shè)為W1、將僅距第I側(cè)壁部12相同距離LI的位置處的第2壓電元件4、4的寬度設(shè)為W2、W3的情況，優(yōu)選以如下方式設(shè)定。
[0060]ffl=W2+W3
[0061]尤其優(yōu)選設(shè)為W1:W2:W3=2:1:1。通過像這樣設(shè)定，第I壓電元件2 (包含第I錠子3)的共振頻率與第2壓電元件4、4 (包含第2錠子5)的共振頻率幾乎相等，能夠在規(guī)定的頻率使發(fā)電量加倍。
[0062](第5實施例)
[0063]圖13表示本發(fā)明所涉及的壓電發(fā)電裝置的第5實施例。在本實施例的壓電發(fā)電裝置E中，其特征在于，由等腰三角形形狀的一對元件2、2構(gòu)成第I壓電元件，第2壓電元件也由與第I壓電元件2、2全等的等腰三角形形狀的一對元件4、4構(gòu)成。
[0064]在該實施例中，在將僅距第I側(cè)壁部11距離LI的位置處的第I壓電元件2、2的寬度設(shè)為w1、W2，將僅距第2側(cè)壁部12相同距離LI的位置處的第2壓電元件4、4的寬度設(shè)為W3、W4的情況下，優(yōu)選設(shè)為W1+W2=W3+W4，尤其通過設(shè)為W1=W2=W3=W4，能夠使第I壓電兀件2、2 (包含第I錠子3)的共振頻率與第2壓電兀件4、4 (包含第2錠子5)的共振頻率幾乎相等。通過由一對元件構(gòu)成第I壓電元件2、2，不易使第I壓電元件2、2產(chǎn)生扭曲，提高發(fā)電效率。
[0065](第6實施例)
[0066]圖14、圖15、圖16表示本發(fā)明所涉及的壓電發(fā)電裝置的第6實施例。在該壓電發(fā)電裝置F中，在箱型殼體I的對置的兩個側(cè)壁部11、12上表面分別固定有輸出端子(熱側(cè)端子)81、82，在其上配置有構(gòu)成壓電元件的振動板6。在輸出端子81、82上分別接合并電連接有形成于振動板6下表面的輸出側(cè)電極(圖4中以符號66、67表不)。在振動板6上形成有梳齒狀的多個壓電元件2、4。在該實施例中，第I壓電元件由兩個元件2、2構(gòu)成，第2壓電元件由三個元件4、4、4構(gòu)成,這些元件交替咬合。通過使元件的個數(shù)增加，能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)電量的進(jìn)一步增大。在振動板6的框部61的寬度方向兩側(cè)一體形成有沿著殼體I的側(cè)壁向下方延伸的輸出端子(接地側(cè)端子)64、65。因此，在殼體I的四個側(cè)壁分別設(shè)置有輸出端子81,82 及 64,65ο
[0067]如圖15所示，在第2錠子5的上表面形成有與第2壓電元件4、4、4的自由端的下表面接合的多個凸部5e，在凸部5e以外的上表面形成有兩個凹部5f。由于第I壓電元件
2、2的固定端側(cè)位于該凹部5f的上方，所以，即使第I錠子5上下位移，也不與第I壓電元件2、2產(chǎn)生干擾。此外，第I錠子3與第2錠子5相同，也形成有凸部3f與凹部3g，凸部3f與第I壓電元件2的自由端的下表面接合。此外，圖15、圖16示出壓電元件2、4未發(fā)生撓曲的狀態(tài)，但在未作用外部振動的通常狀態(tài)下，也可以使壓電元件2、4通過作用于第I錠子3、5的重力而向下方撓曲。
[0068]在殼體I的上表面粘接有蓋9，殼體I的內(nèi)部被密封。因此，可將該壓電發(fā)電裝置F看作密封結(jié)構(gòu)的一個電子部件，能夠與其他電子部件一樣安裝在印刷布線基板上。
[0069]當(dāng)然，本發(fā)明所涉及的壓電發(fā)電裝置并不局限于上述的實施例，能夠?qū)嵤└鞣N變更。第I錠子及第2錠子的形狀可以是任意的。例如，也可以使第I錠子及第2錠子的一端部從與第I壓電元件及第2壓電元件的結(jié)合部向?qū)χ梅较蜓由?，使形成于兩錠子之間的空間縮小。該情況下，由于兩個錠子接近，所以能夠使閑置的空間減小。將第I錠子及第2錠子的形狀設(shè)為相對于寬度方向的中心軸CL呈線對稱，但也無需是線對稱。但存在壓電元件產(chǎn)生扭曲模式的可能性，所以，優(yōu)選將錠子重心配置在壓電元件的寬度方向中心線上。
[0070]附圖符號說明
[0071]A?F壓電發(fā)電裝置；I殼體(固定部件)；11、12側(cè)壁部(第1、第2固定部);2第I壓電元件；2a —端部(固定端)；2b另一端部(自由端)；3第I錠子；3a、3b端部；4第2壓電元件；4a —端部(固定端);4b另一端部(自由端);5第2錠子；5a中間部；6振動板；61框部；62第I梁部；63第2梁部；66、67電極；71、72、74整流電路；73蓄電元件；81、82輸出端子；9覆蓋物(蓋)。
【權(quán)利要求】
1.一種壓電發(fā)電裝置，其特征在于，具備: 固定部件，其具有隔開空間而對置的第I固定部和第2固定部； 第I壓電兀件，其一端部被固定于所述第I固定部，另一端部向第2固定部延伸； 第I錠子，其結(jié)合于所述第I壓電元件的另一端部； 第2壓電兀件,其一端部被固定于所述第2固定部,另一端部向第I固定部延伸； 第2錠子，其結(jié)合于所述第2壓電元件的另一端部， 其中，所述第I壓電元件與第2壓電元件被配置為在寬度方向隔開間隔， 結(jié)合于所述第I壓電元件的另一端部的第I錠子，其一部分位于第2壓電元件的一端部側(cè)的下方， 結(jié)合于所述第2壓電元件的另一端部的第2錠子，其一部分位于第I壓電元件的一端部側(cè)的下方。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓電發(fā)電裝置，其特征在于， 所述第2壓電元件由一對的元件構(gòu)成， 將所述第I壓電元件設(shè)置于中間，將所述一對的第2壓電元件配置于寬度方向兩側(cè)，所述第I錠子以其兩端部位于所述一對第2壓電元件的一端部側(cè)的下方的方式，從所述第I壓電元件的另一端部向?qū)挾确较騼蓚?cè)突出地形成， 所述第2錠子以連結(jié)所述一`對第2壓電元件的另一端部彼此的方式被結(jié)合，該第2錠子的中間部位于所述第I壓電元件的一端部側(cè)的下方。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓電發(fā)電裝置，其特征在于， 所述第I壓電元件及第2壓電元件分別由多個元件構(gòu)成， 被配置為構(gòu)成所述第I壓電元件的多個元件，與構(gòu)成所述第2壓電元件的多個元件交替地咬合， 以連結(jié)構(gòu)成所述第I壓電元件的多個元件的另一端部彼此的方式，結(jié)合一個第I錠子， 以連結(jié)構(gòu)成所述第2壓電元件的多個元件的另一端部彼此的方式，結(jié)合一個第2錠子。
4.根據(jù)權(quán)利要求1~3中任意一項所述的壓電發(fā)電裝置，其特征在于， 所述第I壓電元件的另一端部位于比第2壓電元件的一端部低的位置，以使所述第I錠子不與所述第2壓電元件的一端部側(cè)接觸， 所述第2壓電元件的另一端部位于比第I壓電元件的一端部低的位置，以使所述第2錠子不與所述第I壓電元件的一端部側(cè)接觸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1~3中任意一項所述的壓電發(fā)電裝置，其特征在于， 在所述第I錠子的上表面形成有結(jié)合于所述第I壓電元件的另一端部下表面的凸部，除所述凸部以外的第I錠子的上表面形成為比該凸部低， 所述第2錠子的上表面形成有結(jié)合于所述第2壓電元件的另一端部下表面的凸部，除所述凸部以外的第2錠子的上表面形成為比該凸部低。
6.根據(jù)權(quán)利要求1~5中任意一項所述的壓電發(fā)電裝置，其特征在于， 包含所述第I錠子的第I壓電元件的彎曲振動的共振頻率與包含第2錠子的第2壓電元件的彎曲振動的共振頻率一致。
7.根據(jù)權(quán)利要求1~6中任意一項所述的壓電發(fā)電裝置，其特征在于， 所述第I壓電元件及第I錠子、與所述第2壓電元件及第2錠子形成為以寬度方向中心軸 為中心的線對稱。
【文檔編號】H02N2/18GK103493356SQ201280019515
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2012年4月11日 優(yōu)先權(quán)日:2011年5月9日
【發(fā)明者】堀口睦弘, 坂口仁志 申請人:株式會社村田制作所