CN102959851A - 振动发电器、振动发电装置、及搭载有振动发电装置的电气设备和通信装置 - Google Patents

Abstract

本发明的振动发电器由第1基板(102)、被配置为与其对置的第2基板(103)、形成于第1基板上的第1电极(104L、104R)、第1电极(106)、形成于第2基板上的第2电极(105L、105R)、第2电极(107)构成，在第1电极以及第2电极保持同极性的电荷，按照在第1基板(102)处于静止过程中或振动过程中时对第1电极(104L(104R))的重心和第2电极(105L(105R))的重心进行连接线段与从第2电极(105L(105R))的重心起平行于第2基板的主表面而延伸且向着静止状态的第1电极(104L(104R))延伸的射线所形成的角度不超过55度的方式，第1基板振动。

Description

振动发电器、振动发电装置、及搭载有振动发电装置的电气设备和通信装置

技术领域

本发明涉及振动发电器，特别涉及使用了驻极体(electret)的静电型振动发电器。

背景技术

作为现有的振动发电器，对可变电容器的一个电极施加电荷并向对置的另一个电极通过静电感应来感应电荷的静电感应型振动发电装置是公知的。电容的变化所感应出的电荷会发生变化。静电振动发电装置通过将该电荷的变化作为电能取出从而进行发电(参照专利文献1)。

图24表示专利文献1中所记载的现有的静电振动发电器，是使用了驻极体材料的振动发电器10的概略截面图。

振动发电器10由具备了多个导电性表面区域13的第1基板11、以及包含多个驻极体材料区域15的第2基板16构成。第1基板11与第2基板16按照导电性表面区域13与驻极体材料区域15对置的方式彼此空出规定的间隔来进行配置。第2基板16被固定，第1基板11经由弹簧19与固定构造17连结。弹簧19不仅与第1基板11的两个侧面连接，而且与固定构造17连接。通过该弹簧19，即使第1基板11受外力而移位，因弹簧的恢复力而向返回原始位置的方向作用力从而进行侧方运动(例如，图的左右方向的运动)，也能回到原始的位置。

通过该第1基板11的移位，会产生驻极体材料区域15与对置的导电性表面区域13之间的重叠面积的增减，导电性表面区域13中所感应的电荷量会发生变化。振动发电器10通过将该电荷量的变化作为电能取出来进行发电。然后，根据用于发电的振动的频率来选择第1基板11的振动的谐振频率。

然而，在振动发电器10中，由于依赖于第1基板11和弹簧19来决定谐振频率，因此存在谐振频率的低频率化困难的问题。即，为了降低谐振频率，需要使第1基板11的质量增加或减小弹簧19的弹簧常数。弹簧19通常由硅等形成，因材料的弹性常数或弹簧的尺寸的制约，难以减小弹簧常数。故而，需要使第1基板11的质量增加。

然而，若增大第1基板11的质量来使谐振频率为低频率，则会因第1基板11的振动而对弹簧19施加较大的力(弹簧19发生大的变形)，因此不能长时间使用弹簧19。这会导致振动发电器10的耐久性以及可靠性不够的问题。

为了解决该问题，使用抗弹性变形强的树脂弹簧从而能从低频率的振动来进行发电的静电感应型振动发电器被提出(参照非专利文献1)。

图25是所述非专利文献1中所记载的、使用了树脂弹簧的静电感应型振动发电器的概略立体图。在图25中，振动发电器20由形成了包含驻极体膜的电极23的第1基板21、将第1基板21的两个侧面与固定构造体27连接的弹簧29、形成了对置电极25的第2基板26构成。弹簧29由具有耐疲劳性等耐久性的聚对亚苯基二甲基(parylene)树脂构成，因此弹性系数小。由此，弹簧29能在第1基板21较低的频率下且以大的振幅来振动。

进而，弹簧29具有高深宽比(aspect ratio)构造，即相比于弹簧的动作方向(图中，x方向)的长度，与动作方向垂直的方向(图中，y方向以及z方向)的长度更大。通过具有该构造，弹簧的动作方向的弹簧常数小，在该方向上弹簧容易移位。另一方面，与动作方向垂直的方向的弹簧常数大，在该方向上弹簧难以移位。故而，难以产生向动作方向以外的挠曲变形，第1基板21仅在动作方向上强制性地振动。

先行技术文献

专利文献

专利文献1：日本特表2005-529574号公报(第10-11页、图4)

非专利文献

非专利文献1：T.Tsutsumino，Y.Suzuki，N.Kasagi，and Y.Sakane，″SeismicPower Generator Using High-Performance Polymer Electret，″IEEEInt.Conf.MEMS 2006，Istanbul，(2006)，pp.98-101.(第1页、图1)

发明的概要

发明要解决的课题

如前所述，在专利文献1中记载的具有由硅构成的机械弹簧的构造中，存在反复使用所带来的弹簧的疲劳失效这样的耐久性的课题。另外，为了使非专利文献1记载那样的使用了树脂弹簧的构造的振动发电器在更低频率区域进行动作，存在增大树脂弹簧29的振动方向(图25中，x方向)的长度来减小弹簧常数的方法。根据该方法，弹簧29的振动方向以外的弹簧常数也变小，相对于期望的方向以外的外部振动也发生移位，从而不能使第1基板稳定地动作。故而，使用了树脂弹簧的振动发电器不适合以更低频率区域的振动来稳定地进行发电。

进而，在使用树脂弹簧的振动发电器20中，使用硅基板或玻璃基板等来作为第1基板21，与此相对，树脂弹簧29由与硅以及玻璃完全不同的聚对二甲苯等树脂形成。故而，存在振动发电器20的构造以及制造工艺变复杂的课题。

发明内容

本发明用于解决上述课题，其目的在于，提供一种i)在不需要复杂的构造和制造工艺的前提下确保高机械可靠性，ii)动作稳定性高，而且iii)能以更低频率的振动来进行发电的振动发电器、振动发电装置、以及搭载了振动发电装置的电子设备以及通信装置。

用于解决课题的手段

本发明作为一实施方式，提供一种振动发电器，具有：

第1基板；

第1电极，其配置于所述第1基板的至少一面；

第2基板，其以与所述第1基板之间有间隔的状态被配置为与第1基板对置；以及

第2电极，其按照与所述第1电极对置的方式被配置于所述第2基板，

所述第1基板能相对于所述第2基板振动，

所述第1电极和所述第2电极中的至少一者包含保持电荷的膜，

所述振动发电器利用从与形成有所述第1电极和所述第2电极的面垂直的方向观察下的重叠面积的变化来进行发电，

其中，所述振动发电器还具有：

第3电极，其在所述第1基板的形成有所述第1电极的面被配置于所述第1基板的振动方向的两端部；以及

第4电极，其在所述第2基板的形成有所述第2电极的面被配置于所述第1基板的振动方向的两端部，

所述第3电极和所述第4电极包含保持有彼此同极性的电荷的膜，

在沿着所述第1基板的振动方向的截面，

对位于一端部的所述第3电极的重心和位于所述一端部的第4电极的重心进行连接的线段与平行于所述第2基板的主表面且与从位于所述一端部的所述第4电极的重心起向着位于另一端部的所述第4电极延伸的射线所形成的角度在所述第1基板的静止过程中以及振动过程中不超过55度，而且，

对位于所述另一端部的所述第3电极的重心和位于所述另一端部的所述第4电极的重心进行连接的线段与平行于所述第2基板的主表面且与从位于所述另一端部的所述第4电极的重心起向着位于所述一端部的所述第4电极延伸的射线所形成的角度在所述第1基板的静止过程中以及振动过程中不超过55度。

发明效果

根据本发明的实施方式所涉及的振动发电器，由于将静电力利用为弹簧的恢复力，因此能避免在使用机械性的弹簧的情况下生成的、反复使用所导致的疲劳失效这样的耐久性的问题。另外，在本发明的实施方式所涉及的振动发电器中，例如，能以数Hz程度的低频率的外部振动而使第1基板以大的振幅进行振动，因此能实现基于环境中的低频区域的振动的发电。

附图说明

图1是实施方式1的振动发电器的截面图。

图2(a)以及(b)是分别表示实施方式1的振动发电器的第1基板以及第2基板的仰视图。

图3(a)以及(b)是分别表示实施方式1的振动发电器的第1变形例的第1基板以及第2基板的仰视图。

图4是实施方式1的振动发电器的第2变形例的截面图。

图5是实施方式1的振动发电器的第3变形例的截面图。

图6是实施方式1的振动发电器的第4变形例的截面图。

图7是实施方式2的振动发电器的截面图。

图8是表示实施方式1的振动发电器中的电极之间产生的静电力与电极位置的关系的图表。

图9是表示实施方式1的振动发电器中的第1基板的初始角度与振幅的关系的图表。

图10是实施方式2的振动发电器的第1变形例的截面图。

图11是实施方式2的振动发电器的第2变形例的截面图。

图12是实施方式2的振动发电器的第3变形例的截面图。

图13是实施方式2的振动发电器的第4变形例的截面图。

图14是实施方式2的振动发电器的第5变形例的截面图。

图15是实施方式3的振动发电器的截面图。

图16(a)以及(b)是分别表示实施方式3的振动发电器中的第1基板以及第2基板的仰视图。

图17(a)以及(b)是分别表示实施方式3的振动发电器的第1变形例的第1基板以及第2基板的仰视图。

图18是实施方式3的振动发电器的第2变形例的截面图。

图19是表示实施方式4所涉及的振动发电装置的框图。

图20(a)、(b)以及(c)是分别表示实施方式4所涉及的振动发电装置的各部的电压波形的图表。

图21是表示实施方式4所涉及的振动发电装置的其他构成的框图。

图22是表示使用了实施方式5所涉及的振动发电装置的通信装置的框图。

图23是表示使用了实施方式6中的振动发电装置的电子设备的框图。

图24是现有的静电感应型振动发电器的截面图。

图25是使用了现有的树脂弹簧的静电感应型振动发电器的立体图。

具体实施方式

(形态1)

形态1是一种振动发电器，具有：

第1基板；

第1电极，其配置于所述第1基板的至少一面；

第2基板，其以与所述第1基板之间有间隔的状态被配置为与第1基板对置；以及

第2电极，其按照与所述第1电极对置的方式被配置于所述第2基板，

所述第1基板能相对于所述第2基板振动，

所述第1电极和所述第2电极中的至少一者包含保持电荷的膜，

所述振动发电器利用从与形成有所述第1电极和所述第2电极的面垂直的方向观察下的重叠面积的变化来进行发电，

其中，所述振动发电器还具有：

第3电极，其在所述第1基板的形成有所述第1电极的面被配置于所述第1基板的振动方向的两端部；以及

第4电极，其在所述第2基板的形成有所述第2电极的面被配置于所述第1基板的振动方向的两端部，

所述第3电极和所述第4电极包含保持有彼此同极性的电荷的膜，

在沿着所述第1基板的振动方向的截面，

对位于一端部的所述第3电极的重心和位于所述一端部的第4电极的重心进行连接的线段、与平行于所述第2基板的主表面且从位于所述一端部的所述第4电极的重心起向着位于另一端部的所述第4电极延伸的射线所形成的角度在所述第1基板的静止过程中以及振动过程中不超过55度，而且，

对位于所述另一端部的所述第3电极的重心和位于所述另一端部的所述第4电极的重心进行连接的线段、与平行于所述第2基板的主表面且从位于所述另一端部的所述第4电极的重心起向着位于所述一端部的所述第4电极延伸的射线所形成的角度在所述第1基板的静止过程中以及振动过程中不超过55度。

形态1的振动发电器中除了进行发电的驻极体电极和导电性电极(第1电极以及第2电极)以外，在2个基板还分别具有基于静电力作为弹簧发挥功能的对电荷进行保持的驻极体电极(第3电极以及第4电极)。根据本构成，即使在驻极体电极之间静电力发挥作用从而第1基板因外部的振动而相对于第2基板发生了移位的情况下，也能通过静电力使第1基板回到原始的位置。进而，形态1的振动发电器构成为：在沿着第1基板的振动方向的截面，对位于一端部的第3电极的重心和位于该端部的第4电极的重心进行连接的线段，与从位于该端部的第4电极的重心起沿着平行于第2基板的主表面的方向延伸、且向着静止状态的第3电极(即，位于另一端部的第4电极)延伸的射线之间所形成的角度，在第1基板的静止过程中以及振动过程中不超过55度。通过如此构成振动发电器，能将第3电极与第4电极之间产生的静电力利用为弹簧的恢复力，能使第1基板稳定地振动。

(形态2)

形态2是在形态1记载的振动发电器的基础上，还具有：

第1止动器，其形成于所述第1基板的振动方向的两个侧面；

第2止动器，其能与所述第1止动器接触；以及

固定构造体，

所述固定构造体形成于所述第2基板，且在固定构造体形成有所述第2止动器，

在将所述第1基板与所述第2基板之间的间隔设为g、且将第3电极与第4电极之间的重心距离设为k的情况下，所述第1基板移位至所述第1止动器与所述第2止动器相接触的位置时，距离k在第1基板的振动方向的长度kv为g/tan55°以上。

通过该构成，能防止第1基板移位至超过所述角度为55度的位置，防止振动发电器的发电效率降低。

(形态3)

形态3是在形态1记载的振动发电器的基础上，还具有：

止动器，其能与所述第1基板的振动方向的两个侧面接触；以及

固定构造体，

所述固定构造体形成于所述第2基板，且在固定构造体形成有所述止动器，

在将所述第1基板与所述第2基板之间的间隔设为g、且将第3电极与第4电极之间的重心距离设为k的情况下，所述第1基板移位至所述第1基板的振动方向的两侧面与所述止动器相接触的位置时，距离k在第1基板的振动方向的长度kv为g/tan55°以上。

(形态4)

形态4是在形态1～3中任一项记载的振动发电器的基础上，还包括：

第5电极，其在所述第2基板的形成了所述第4电极的面被配置于所述第1基板的振动方向的两端部，

所述第5电极较之于所述第4电极形成于第2基板的中心侧，所述第5电极包含保持有与所述第3电极和所述第4电极同极性的电荷的膜。

形态4的振动发电器还具有在第2基板上保持电荷的驻极体电极(第5电极)。通过本构成，即使在第1基板发生了移位的情况下，也能在第1基板的振动方向的两端部中通过静电力来提起第1基板，由此使振动发电器稳定地动作。

(形态5)

形态5是在形态4中记载的振动发电器的基础上，

对位于一端部的所述第3电极的重心和位于所述一端部的所述第5电极的重心进行连接的线段、与平行于所述第2基板的主表面且从位于所述一端部的所述第5电极的重心起向着位于所述一端部的所述第4电极延伸的射线之间所形成的角度在所述第1基板的静止过程中以及振动过程中不超过55度，而且，

对位于另一端部的所述第4电极的重心和位于所述另一端部的所述第5电极的重心进行连接的线段、与平行于所述第2基板的主表面且从位于所述另一端部的所述第5电极的重心起向着位于所述另一端部的所述第4电极延伸的射线之间所形成的角度在所述第1基板的静止过程中以及振动过程中不超过55度。

(形态6)

形态6是一种振动发电装置，包括：

形态1～5中任一项所述的振动发电器；以及

对来自所述振动发电器的交流输出电压进行整流来变换成直流电压的整流电路。

(形态7)

形态7是在形态6中记载的振动发电装置的基础上，还包括：

电压变换电路，其将从所述整流电路输出的直流电压变换成期望的电压电平；

蓄电电路，其在不需要来自所述振动发电装置的输出的情况下，对由振动发电器发电而得到的电力进行蓄存；

电压控制电路，其将来自所述电压变换电路或者所述蓄电电路的输出电压控制为规定的电压；以及

输出切换电路，其将所述电压变换电路的输出切换至蓄电电路或者电压控制电路。

(形态8)

形态8是使用了形态6或7记载的振动发电装置的通信装置。

(形态9)

形态9是具有形态1～5中任一者记载的振动发电器和电池的通信装置。

(形态10)

形态10是使用了形态6或7记载的发电装置的电子设备。

(形态11)

形态11是具有形态1～5中任一者记载的振动发电器和电池的电子设备。

以下，参照附图来说明本发明的实施方式。在以下的说明中，根据需要来使用表示特定的方向以及位置的术语(例如，“上”、“下”、“左”、“右”以及包含这些语素的其他术语)，但这些术语的使用是为了参照附图时更加容易理解发明，并不是通过这些术语的含义来限制本发明的技术范围。

(实施方式1)

图1是实施方式1的振动发电器100的截面图，图2(a)以及(b)分别是图1的振动发电器100的第1基板、以及第2基板的俯视图。图1所示的截面相当于图2的A-B截面。

振动发电器100由第1基板102、第2基板103构成。第1基板102和第2基板103由Si基板构成，第1基板102和第2基板103被设置为隔着一定的间隔而基板面(形成电极的面，相当于主表面)相对置。第1基板102以浮在空中的状态被保持。第2基板103被固定(未图示)。在第1基板102上形成有第3电极104L、104R，在第2基板103上形成有第4电极105L、105R，第3电极104L、104R与第4电极105L、105R分别位于对置的基板面上。如后所述，第1基板102通过第3电极104L、104R、以及第4电极105L、105R之间产生的静电力(推斥力)，以静止时浮在空中的状态被保持，并通过来自外部的振动而沿着符号108的箭头方向进行振动。因此，该图也可称为沿着第1基板102的振动方向的切面。图1表示第1基板102向左侧移位的状态。

在图示的形态下，在第1基板102的振动方向的两端部附近分别设有第3电极104L以及104R。2个第4电极105L以及105R相对于第1基板的振动方向的中心被配置为与第3电极104L以及104R分别同侧。即，在图1中，第3电极104L以及第4电极105L被设置于振动方向的中心的左侧，第3电极104R以及第4电极105R被设置于振动方向的中心的右侧。

在图1中，第3电极以及第4电极的组(104L与105L的组、104R与105R的组)在沿振动方向的切面上被设为相对于振动方向的中心呈对称。在本实施方式中，第3电极以及第4电极的数量(在沿振动方向的切面上可数的个数)不受限定，但若在振动方向的两端部分别设置第3电极以及第4电极，则易于维持第1基板与第2基板之间的间隔。

第3电极和第4电极是包含保持有彼此同极性的电荷的膜的驻极体电极。同极性的电荷发生彼此推斥的静电力(推斥力)。静电力根据第1基板与第2基板103的相对位置而变化。静电力能在如下方向进行分解：与第2基板103的主表面平行的方向即与第1基板102的振动方向108平行的方向(图1的x方向)、与第2基板103的主表面垂直的方向(图1的z方向)、与第2基板的主表面平行的方向即与第1基板102的振动方向108垂直的方向(图1的y方向，与纸面垂直的方向)。静电力的z方向分量确保第1基板102经由一定的间隔与第2基板103对置，即，第1基板102浮在空中的状态。

另外，静电力的x方向分量是在第1基板102受外力作用从而向振动方向中的任一方移动了时使第1基板102回到原始位置的力(恢复力)。具体而言，若第1基板102移位至左侧，第3电极104L与第4电极105L靠近，则因静电力会在2个电极之间作用斥力使第3电极104L远离，即，作用使第1基板102向右侧移位的力。接着，在第3电极104R与第4电极105R之间也同样地作用静电力，使第1基板102移位至左侧。该移位的反复使第1基板102在108所示的箭头方向上振动。

本实施方式的振动发电器构成为：在第1基板102的静止过程中以及振动过程中，对第3电极104L(104R)的重心和第4电极105L(105R)的重心进行连接的线段、与从第4电极105L(105R)的重心起平行于第2基板103的主表面而延伸的线段即向着静止状态的第3电极104L(104R)延伸的射线之间所形成的角度θ不超过55度。

更具体而言，角度θ是对图中左侧的第3电极104L的重心和第4电极105L的重心进行连接的线段、与平行于第2基板103的主表面且从第4电极105L的重心起向着第4电极105R延伸的射线之间所形成的角度。另外，角度θ是对图中右侧的第3电极104R的重心和第4电极105R的重心进行连接的线段、与平行于第2基板103的主表面且从第4电极105R的重心起向着第4电极105L延伸的射线之间所形成的角度。

在此，“静止状态的第3电极”是指第1基板未振动而处于静止时的第3电极。

在图1中，静止状态的第3电极104L相对于第4电极105L的重心在右，静止状态的第3电极104R相对于第4电极105R的重心在左。因此，决定θ的射线是从第4电极105L起向右延伸的与第2基板103的主表面平行的射线、以及从第4电极105R起向左延伸的与第2基板103的主表面平行的射线。图1所示的振动发电器100构成为在第1基板102的振动过程中以及静止过程中2个θ均不超过55度。

具体而言，在图1中，按照即使第1基板102移位到了最左侧时θ也小于55度的方式来构成振动发电器。这样的构成如图中虚线所示，通过将收纳振动发电器的筐体109构成为其内壁成为作为止动器发挥作用的尺寸而得到。若如此构成筐体109，则将防止第1基板102大幅度移位至左侧以及右侧，从而θ不会超过55度。

在第1基板102的形成有电极104L、104R的面，形成有第1电极106a、106b、106c，在第2基板103上的形成有电极105L、105R的面，形成有第2电极107a、107b、107c。第1电极106a、106b、106c以及第2电极107a、107b、107c中的任一者是包含保持电荷的膜在内的驻极体电极。在本实施方式中，在第1电极106a、106b、106c中保持有电荷。第1电极106a、106b、106c与第2电极107a、107b、107c之间在z方向的重叠面积根据第1基板102的振动而变化，并利用该变化来进行发电。如前所述，图1是在因第1基板102振动而移位时的振动发电器的截面。在第1基板102静止时，第1电极106a、106b、106c的重心与第2电极107a、107b、107c的重心在z方向上重叠。

如前所述，电极104L、104R、105L、以及105R、进而106a、106b、106c是包含保持电荷的硅氧化膜等无机类的驻极体膜在内的电极。另外，电极104L与105L，电极104R与105R保持着同极性的电荷。驻极体膜具有在经掺杂的多晶Si膜上层叠有硅氧化膜和硅氮化膜而得到的构造。通过如此构成，构成振动发电器100的材料全部成为Si类的材料，能使用CMOS工艺来实施成膜工艺。这能使用已有的设备等来制作振动发电器100，成本上也有利。另外，CMOS工艺适于精细图案的形成，因此根据CMOS工艺，能精度良好地形成精细的电极。优选第3电极104L、104R与第1电极106a、106b、106c的极性相同。由此，能同时进行向这些电极的集电，能使制造工艺更简单。

接下来，说明电极配置。第1电极106由沿y方向延伸的长方形的多个电极106a、106b、106c构成，多个电极彼此电连接。第2电极107也由沿y方向延伸的长方形的多个电极107a、107b、107c构成，多个电极彼此电连接。布线构造简单，故图中未记载。

如图2所示，第3电极104L、104R配置于第1基板102的振动方向的两端部附近，第4电极105L、105R配置于第2基板103的第1振动方向的两端部附近。在图示的形态中，在第1基板102静止时，第4电极105L、105R的外缘比第3电极104L、104R的外缘更位于外侧，且按照第3电极104L、104R与第4电极105L、105R有一部分在z方向上重叠的方式来配置第3电极以及第4电极。这是为了，在第1基板102振动时，使所述角度θ不超过55度，且在第1基板102静止时，第1基板102浮在空中。若第3电极与第4电极在z方向上完全不重叠，则静电力的z方向分量变小，有时不能使第1基板浮起来。

针对上述那样所构成的振动发电器的动作来进行说明。

振动发电器100若被外部施加振动，则第1基板102相对于第2基板103进行相对移位。此时，电极104L与105L，电极104R与105R保持有同极性的电荷，若电极间的距离变小，则静电力增大，向着与移位的方向相反的方向第1基板102被推回而返回至原始的位置。

如此，因第1基板102与第2基板103相对地移位，电极106a、106b、106c与电极107a、107b、107c的重叠面积发生增减。因该重叠面积的增减，电极107a、107b、107c上所感应出的电荷量发生增减，通过将该电荷作为电能取出从而进行发电。

根据本实施方式的振动发电器100，能得到如下效果。

1.可靠性的提高

2.可发电的振动的低频率化

3.发电输出的提高以及稳定动作

针对1进行详细的说明。在本实施方式中，由于利用静电力来使第1基板动作，因此振动发电器100不具有进行机械连接的机构，从而不会产生反复使用所带来的弹簧的疲劳失效这样的现象。故而，振动发电器100的耐久性得以提高，由此能使其可靠性提高。另外，由于不需要像由硅以及玻璃等构成的基板和树脂弹簧那样通过完全不同的材料来形成构件，因此具有构造以及制造工艺不复杂这样的优点。

针对2来进行详细的说明。在本实施方式的振动发电器100中，利用基于静电力的电气性的推斥来使第1基板102振动。因此，推回第1基板102的弹簧力不依赖于材料的弹性系数或形状，而依赖于第3电极104L(104R)和第4电极105L(105R)中所保持的电荷量。施加至第1基板102的静电力与第3电极104L(104R)和第4电极105L(105R)之间的距离的平方成反比，在电极间的距离大的情况下，静电力较之于机械性的弹簧推回第1基板102的力F＝kx，非常小。故而，第1基板102不依赖于频率而在小的外力作用下就能容易地产生大的移位。因此，本实施方式的振动发电机即使在施加了低频率区域的振动(环境中的振动)的情况下也能进行发电。本实施方式的振动发电器例如基于通过数Hz程度(例如1～2Hz)的低频率的振动而施加的外力，也能进行发电。

针对3来进行详细的说明。图8是作用于第1基板102的静电力与角度θ的关系。为了观察55度以上的区域的举动，因此在图1中忽略虚线所示的筐体109。将第1基板102推回的x方向的静电力在角度θ为0度至55度的范围内单调增加，而在越过55度的位置向90度趋近时单调减少。从图8可知，若角度θ为0度至90度的区域，则作为x方向的静电力按照将第1基板102推回的方式产生静电力作用。故而，为了发挥基于静电力的弹簧效应，角度θ需要在0度至90度的区域中进行动作。

另外，从图8可以明确，以角度θ为55度为界，x方向的静电力的增减反相。另外，θ越大z方向的静电力越大。若z方向的静电力过大，则在第3电极与第4电极之间产生大的推斥，基板间隔在基板的一端部变大，在另一端部变小，施加至第1基板的两端部附近的静电力会产生差异，从而动作变得不稳定。

图9表示在第3电极104L、104R、第4电极105L、105R所保持的电荷量为1.0×10^-10[C]，第1基板102的质量为0.17[g]，第1基板102与第2基板103之间的间隔g为40[μm]，第1基板102未被施加外力而处于静止时的角度θ为17度这样的条件下，使第1基板102分别移动至图中的初始角度且以初速度0基于静电力而开始振动时，通过计算而求出此时的基板的振幅变化的结果。此外，在计算时，图1中忽略以虚线所示的筐体109，且将第1基板102与第2基板103的间隔g始终设为恒定。

根据图9，在55度以下的区域中使第1基板102移位的情况下，振动频率随最大振幅的变大而增加。另一方面，在使第1基板102在超过55度的角度区域移位的情况下，越接近90度，x方向分量的静电力越减少，因此振动频率减少。在此，在将最大振幅设为55度来使第1基板102振动的情况下，若将55度的情况下的振动频率设为1，则在25度时成为0.85，能广泛对应外力的频率。

如上所述，若θ变大，则施加至第1基板102的z方向的静电力增大。在角度θ接近90度的区域，第1基板102振动时，施加至基板的左右的z方向的静电力差变大，从而不能稳定地振动。

另外，在θ为55度以下的区域(0度至55度)进行动作的情况下，第1基板102在40μm的间隙(gap)下，在低角度区域相对于振幅而言其角度的增加小，能进行2000μm以上的移位，因此能充分确保振幅，能增大发电输出。

以上，通过在55度以下的区域进行动作，即使在外部振动的频率发生变化的情况下也能广泛对应，而且第1基板102能稳定地进行动作。

在实施方式1的振动发电器100中，利用筐体109的内壁来防止θ超过55度从而第1基板102向左侧或右侧移位。由此，在振动发电器100被外部施加低频率的振动从而第1基板102开始振动时，能增大发电输出，而且稳定地进行振动。

在包含以下的实施方式的全部实施方式中，振动发电器被设计制造为θ不超过55度。然而，实际所制造的振动发电器在制造的过程中有误差，因而引起还存在θ略微超过55度从而第1基板振动的情况。因制造误差而引起第1基板移位至θ超过55度的位置的情况也能包含在本发明的实施方式的振动发电器中。

在本实施方式中，第1基板102和第2基板103是Si基板。这些基板不限于Si基板，还可以是由树脂、玻璃、或陶瓷等任意的材料构成的基板。

另外，导电性电极可以由经掺杂的多晶Si以外的材料例如Al等金属材料形成。在使用了金属材料的情况下，能降低电极的电阻率，因此能减少振动发电器中的电力损耗。故而，能得到与有效地输出通过静电感应而感应出的电荷同等的效果。

另外，驻极体膜既可以是硅氧化膜或硅氮化膜等的无机物，也可以由PTFE等有机物形成，均能达到同样的效果。使用作为无机驻极体材料的硅氧化膜或硅氮化膜而形成的驻极体膜较之于使用有机系驻极体材料而形成的驻极体膜，能保持被集电到更高温度的电荷，能使电荷稳定化。

在本实施方式中，第1基板浮在半空。在本实施方式的变形例中，可以通过在第1基板以及第2基板中的任一方形成突出体，并使突出体与另一方基板接触，来维持第1基板与第2基板之间的间隔。在该变形例中，也能得到与图1所示的振动发电器同样的效果。

作为驻极体膜的硅氧化膜可以通过CVD来成膜，或者通过溅镀来成膜。硅氮化膜也同样可以通过CVD来成膜。在将Si基板用作电极、且在Si基板上直接成膜驻极体膜的情况下，还能基于热氧化来成膜，能形成高精度且致密的膜。

另外，在本实施方式中，电极106a、106b、106c是包含保持电荷的驻极体膜的电极，电极107a、107b、107c是导电性电极。在本实施方式的变形例中，可以是，电极106a、106b、106c是导电性电极，电极107a、107b、107c是包含保持电荷的驻极体膜的电极。在该变形例中，也能得到与图1所示的振动发电器同样的效果。

在本实施方式中，如图2所示，第3电极以及第4电极在基板的端部附近形成为长方形。在本实施方式的变形例的振动发电器120中，可以将第3电极124以及125按照具有图3(a)以及(b)中分别所示那样的区域的方式来予以形成。在图3中，符号126以及127分别是第1电极以及第2电极，其构成配置与图1以及图2所示的第1电极106以及第2电极107相同。图3所示的构成的振动发电器120也起到与图1以及图2所示的振动发电器100同样的效果。另外，若第3电极以及第4电极如图3所示那样形成，则即使基板移位至振动方向以外，也会在中心附近产生使基板返回的力，从而存在振动发电器120能更稳定地动作这样的优点。

图示的形态均是本实施方式的例子，电极根数以及形状、电极尺寸、电极的膜厚、所保持的电荷量不特别加以限定。即使对其任意选择，也能得到本实施方式的效果。

图4表示本实施方式的变形例。图4示出振动发电器150的沿第1基板152的振动方向的切面。振动发电器150具有：第1基板152、以及2个第2基板153和173。下侧的第2基板153在与第1基板152的一个主表面之间具有间隔的状态下与第1基板152对置。上侧的第2基板173在与第1基板152的另一主表面之间具有间隔的状态下与第1基板152对置。在第1基板152的一个表面(下侧表面)形成有下侧的第3电极154L、154R，进而形成有发电用的下侧的第1电极156a、156b、156c。在下侧的第2基板153，形成有下侧的第4电极155L、155R，进而形成有发电用的下侧的第2电极157a、157b、157c。在图示的形态下，下侧的第1电极156a、156b、156c带电。在第1基板152的另一表面(上侧表面)，形成有上侧的第3电极174L、174R，形成有发电用的上侧的第1电极176a、176b、176c。在上侧的第2基板173，形成有上侧的第4电极175L、175R，形成有发电用的上侧的第2电极177a、177b、177c。在图示的形态下，上侧的第1电极176a、176b、176c带电。

按照在下侧的第3电极154L、154R与下侧的第4电极155L、155R之间作用静电力的方式，使这些电极带电同极性的电荷。同样，按照在上侧的第3电极174L、175R与上侧的第4电极175L、175R之间作用静电力的方式，使这些电极耐电同极性的电荷。上侧的第3电极174L、174R的电荷的极性与下侧的第3电极154L、154R的电荷的极性既可以相同，也可以不同。

若振动发电器150被施加外部振动，则第1基板152在x方向上振动，第1基板152相对于下侧以及上侧的第2基板153以及173移位。由此，下侧的第1电极156a、156b、156c与下侧的第2电极157a、157b、157c之间的重叠面积、以及上侧的第1电极176a、176b、176c与上侧的第2电极177a、177b、177c之间的重叠面积发生增减，第1电极上所感应出的电荷量发生增减。通过将该电荷作为电能取出从而进行发电。

在图4所示的振动发电器150中，当第1基板152处于静止过程中或振动过程中时，对位于一端部的第3电极154L(154R、174L、174R)的重心和位于该端部的第4电极155L(155R、175L、175R)的重心进行连接的线段(未图示)，与从位于该端部的第4电极155L(155R、175L、175R)的重心起沿平行于第2基板153(173)的主表面的方向延伸且向着静止状态的第3电极154L(154R、174L、174R)(即，位于另一端部的第4电极)延伸的射线之间所形成的角度θ(未图示)为55度以下，如此地，第1基板152的移位受筐体179限制。由此产生的效果如先前针对图1的振动发电器100所说明的那样。电极的配置、电极的材料、以及基板的材料等如先前参照图1～图3所说明的那样，故省略。

在图4所示的振动发电器150中，能使用二组对置的第1电极和第2电极(156a、156b、156c与157a、157b、157c的组、以及176a、176b、176c与177a、177b、177c的组)，来取出电能作为反相的电压。即，在第1基板152振动1次时由振动发电器150输出的电力变为仅在第1基板的一个主表面形成电极的图1的振动发电器100的电力的2倍。因此，根据图4的构成，能得到可设置为更小面积的振动发电器，或者在设置面积相同的情况下，与图1的构成比较，能得到给出更大的输出的振动发电器。

本实施方式的另一变形例如图5所示。图5是表示振动发电器200的沿第1基板202的振动方向208的切面。振动发电器200具有：第1基板202、形成于第1基板202的基板面的第3电极204L、204R、以及第1电极206a、206b、206c、第2基板203、形成于第2基板203的基板面的第4电极205L、205R、以及第2电极207a、207b、207c。振动发电器200在与现有的树脂弹簧209进行了组合这一点上与图1所示的振动发电器100不同。通过对树脂弹簧与本发明的任一实施方式的振动发电器进行组合，能解决因减小弹簧的弹簧常数而导致的向振动方向以外的方向移位的移位量增加这样的课题，能实现低频率区域中的更稳定的发电。此外，即使取代树脂弹簧而使用由Si等形成的弹簧，也能得到同样的效果。

图6表示图5所示的振动发电器的变形例。图6所示的振动发电器表示振动发电器250的沿第1基板252的振动方向的切面。振动发电器250具有：第1基板252、以及2个第2基板253和273。下侧的第2基板在与第1基板252的一个主表面之间具有间隔的状态与第1基板252对置。上侧的第2基板273在与第1基板252的另一主表面之间具有间隔的状态下与第1基板252对置。在第1基板252的一个表面(下侧表面)，形成有下侧的第3电极254L、254R，进而形成有发电用的下侧的第1电极256a、256b、256c。在下侧的第2基板253，形成有下侧的第4电极255L、255R，进而形成有发电用的下侧的第2电极257a、257b、257c。在图示的形态下，下侧的第1电极256a、256b、256c带电。在第1基板252的另一表面(上侧表面)，形成有上侧的第3电极274L、274R，形成有发电用的上侧的第1电极276a、276b、276c。在上侧的第2基板273，形成有上侧的第4电极275L、275R，形成有发电用的上侧的第2电极277a、277b、277c。在图示的形态下，上侧的第1电极276a、276b、276c带电。进而，振动发电器250与树脂弹簧259进行了组合。

该振动发电器250既起到图5所示的振动发电器200所起的效果又起到图4所示的振动发电器150所起的效果。因此，根据该振动发电器250，针对低频率区域中的外部振动，能够实现更稳定的发电，另外，能得到可设置为更小面积的振动发电器，或者在设置面积相同的情况下，与图5的构成比较，能得到给出更大输出的振动发电器。

(实施方式2)

图7是实施方式2的振动发电器300的截面图(第1基板302沿振动方向308的切面图)。与实施方式1之间的不同点为以下方面。

·固定构造体314L、314R形成于第2基板303的基板面。

·在第1基板302的两侧面形成有第1止动器313L、313R，在固定构造体314L、314R上形成有能与第1止动器313L、313R接触的第2止动器315L、315R。第1止动器313L、313R、以及第2止动器315L、315R如后所述，调节第1基板302的振动的振幅，防止第1基板302的移位量变大。在图示的形态下，第1止动器313L、313R、以及第2止动器315L、315R位于与第1基板302的振动方向308平行的直线上。

第1止动器313L、313R例如由Si形成。第1止动器313L、313R既可以与第1基板302分体地形成，或者，也可以通过将第3电极304L、304R形成于比第1基板302在振动方向308上的末端(图中，第1基板302的左右末端)靠内一侧，从而与第1基板302成为一体。即，可以按照能将第1基板302在振动方向308上的末端与第2止动器接触的方式，将第1基板自身作为止动器。

第2止动器315L、315R与第1止动器同样地由Si形成，与由CuTi等合金构成的固定构造体314L、314R连接。固定构造体314L、314R被固定于第2基板303。

第1止动器313L(313R)以及第2止动器315L(315R)按照如下目的进行设置：按照在图示的截面，对位于一端部的第3电极304L(304R)的重心和位于该端部的第4电极305L(305R)的重心进行连接的线段、与从位于该端部的第4电极305L(305R)的重心起沿着平行于第2基板303的主表面的方向延伸的射线即向着静止状态的第3电极304L(304R)(即，位于另一端部的第4电极)延伸的射线之间所形成的角度θ不超过55度的方式，对第1基板302的移位进行控制。更具体而言，按照在第1基板302如图示那样移位至第1止动器313L(313R)与第2止动器315L(315R)相接触的位置时，第3电极304L(304R)与第4电极305L(305R)之间的重心间的距离k在基板振动方向的长度kv为g/tan55°以上(g是第1基板302与第2基板303之间的间隔)的方式，来形成第1止动器313L(313R)和第2止动器315L(315R)。

此外，第1止动器313L、313R、以及第2止动器315L、315R可以由树脂以及金属等期望的材料来形成。在此情况下，也能得到本实施方式所起的效果。固定构造体314L、314R能以树脂以及焊料等任意的材料来形成。

针对如此形成的振动发电器的动作来进行说明。

振动发电器300与图1所示的振动发电器300同样，通过来自外部的振动而使第1基板302相对于第2基板303移位，由此来进行发电。第1基板302通过来自外部的振动而进行移位，在来自外部的振动小的情况下，通过静电力使第1基板202回到规定的位置。在来自外部的振动大的情况下，第1基板202通过第1止动器313L、313R和第2止动器315L、315R而停止在角度θ为55度的位置，通过静电力而回到原始的位置。故而，第1基板202能按照θ不超过55度以内的方式进行振动。

通过上述的构成，能得到与图1所示的振动发电器100所起效果同样的效果。进而，实施方式2中，振动发电器300自身具有固定构造体314L、314R，并在其设置有与第1止动器313L、313R接触的第2止动器315L、315R。即，振动发电机300具备按照能以高的输出进行发电的方式由发电器自身对第1基板302的移位进行控制的构件。因此，不需要如图1所示的振动发电器100那样，通过与振动发电器独立的构件(例如筐体)来控制第1基板的振动。这会减少筐体的形状尺寸的制约，另外，会减少使用振动发电器的装置的制约。

本实施方式的变形例如图10所示。图10表示振动发电器350的沿第1基板352的振动方向(x方向)的切面。振动发电器350具有：第1基板352、以及2个第2基板353和373。下侧的第2基板353在与第1基板352的一个主表面之间具有间隔的状态下与第1基板352对置。上侧的第2基板373在与第1基板352的另一主表面之间具有间隔的状态下与第1基板352对置。在第1基板352的一个表面(下侧表面)，形成有下侧的第3电极354L、354R。在下侧的第2基板353，形成有下侧的第4电极355L、355R。在第1基板352的另一表面(上侧表面)，形成有上侧的第3电极374L、374R。在上侧的第2基板373，形成有上侧的第4电极375L、375R。

进而，在振动发电器350，在第1基板352的两端部形成有第1止动器363L、363R。另外，具有在下侧的第2基板353以及上侧的第2基板373分别设置的下侧的固定构件364L、364R以及上侧的固定构件384L、384R，第2止动器365L、365R与这些固定构件连接。

在图10中，第1基板352和下侧的第2基板353之间的间隔g不同于第1基板253和上侧的第2基板373之间的间隔g’，在图10中g＜g’。因此，g/tan55°与g’/tan55°也彼此不同。在此情况下，按照对下侧的第3电极354L(354R)的重心和下侧的第4电极355L(355R)的重心进行连接的线段的距离k在振动方向(图中的x方向)的长度kv为g/tan55°以上、且对上侧的第3电极374L(374R)的重心和上侧的第4电极375L(375R)的重心进行连接的线段的距离k’在振动方向的长度kv’为g’/tan55°以上的方式，配置下侧和上侧的第3电极、以及下侧和上侧的第4电极，并且形成第1止动器和第2止动器。例如，如图10所示，按照在第1基板352的静止过程中以及振动过程中kv’＞kv的方式配置第3电极以及第4电极的情况下，按照kv成为g/tan55°以上的方式来形成第1止动器以及第2止动器。kv’大于kv，因此若kv≥g/tan55°，则满足kv’≥g/tan55°。

该振动发电器350既起到图7所示的振动发电器300所起的效果，又起到图4所示的振动发电器150所起的效果。因此，根据该振动发电器350，能通过与振动发电器一体设置的止动器来进行第1基板352的振动的控制，另外，能得到可设置为更小面积的振动发电器，或者在设置面积相同的情况下，与图7的构成比较，能得到给出更大输出的振动发电器。

本实施方式的又一变形例如图11所示。图11所示的振动发电器400除了第2止动器415L、415R的形状以外，与图7所示的振动发电器300相同。在图11中，将与图10中所示的构件或要素相同的构件或要素以低两位数字相同的400号段的符号来表示。

在图11的振动发电器400中，第2止动器415L、415R是它们的与第1止动器413L、413R相向的面和固定构造体414L、414R的内侧表面形成一个面的构造。在图11所示的振动发电器的变形例中，第2止动器415L、415R可以由固定构造体414L、414R来形成，成为与它们一体的构造。在此情况下，也能得到与图7所示的振动发电器同样的效果。

图11的振动发电器400的变形例如图12所示。图12所示的振动发电器450除了第2止动器465L、465R的形状之外，与图10所示的振动发电器350相同。在图12中，将与图10中所示的构件或要素相同的构件或要素以低两位数字相同的400号段的符号来表示。图12所示的振动发电器450的第2止动器的形状与图11所示的第2止动器415L、415R相同。因此，图12所示的振动发电器450既起到图11所示的振动发电器400所起的效果，又起到图10所示的振动发电器350所起的效果。

本实施方式的又一例如图13所示。图13所示的振动发电器500除了未设置第1止动器、以及第2止动器515L，515R的形状以外，与图9所示的振动发电器300相同。在图11中，将与图10中所示的构件或要素相同的构件或要素以低两位数字相同的500号段的符号来表示。如图13所示，即使是在第1基板502的两端部未形成止动器，或者在第1基板502不存在作为止动器发挥功能的部分，仅形成有第2止动器515L，515R的构造，也能起到与图7所示的振动发电器同样的效果。在图13所示的振动发电器中，在第1基板502的两端部形成有第3电极504L，504R，第1基板502的两末端与第2止动器515L，515R接触。无第1止动器，第1基板的末端与第3电极的末端重叠，因此第2止动器515L，515R具有比图7所示的第2止动器315L、315R更大的尺寸。

图13的振动发电器500的变形例如图14所示。图14所示的振动发电器550除了未形成第1止动器、以及第2止动器565L，565R的形状之外，与图10所示的振动发电器350相同。在图14中，将与图10中所示的构件或要素相同的构件或要素以使低两位数字相同的500号段的符号来表示。图14的振动发电器550中的第2止动器与图13所示的第2止动器515L，515R为相同的构造。因此，图14所示的振动发电器550起到图13所示的振动发电器500所起效果以及图10所示的振动发电器350所起效果这两者。

(实施方式3)

图15是实施方式3的振动发电器600的截面图，图16(a)以及(b)分别是图15的振动发电器600的第1基板、以及第2基板的俯视图。图15所示的截面相当于图16的A-B截面。

与实施方式1的不同点是在第2基板603上形成有第5电极609L，609R这一点。在图15中，将与图1中所示的构件或要素相同的构件或要素以使低两位数字相同的600号段的符号来表示。如图15所示，第5电极609L(609R)较之于第4电极605L(605R)，形成于第2基板的中心侧。

第5电极609L与第3电极604L、第4电极605L保持有同极性的电荷。关于第5电极609R也同样。在该振动发电器600中，按照在第1基板602处于静止过程中或振动过程中，对位于一端部的第3电极604L(604R)的重心和位于该端部的第5电极609L(609R)的重心进行连接的线段、与从位于该端部的第5电极609L(609R)的重心起平行于第2基板603的主表面而延伸的射线即向着静止状态的第3电极604L(604R)(即，位于该端部的第4电极)延伸的射线之间所形成的角度θ’也不超过55度的方式，对第1基板602的振动进行控制。

具体说明角度θ’。

角度θ’是指，对静止状态的第3电极604L的重心和第5电极609L的重心进行连接的线段，与平行于第2基板103的主表面且从第5电极609L的重心起向着第4电极605L延伸的射线之间所形成的角度。另外，角度θ’是对静止状态的第3电极604R的重心和第5电极609R的重心进行连接的线段，与平行于第2基板103的主表面且从第5电极609R的重心起向着第4电极605R延伸的射线之间所形成的角度θ。

通过该构成，第1基板602例如在移位至图中左侧时，不仅在移位的方向的末端附近(图中左侧末端)，而且在与移位的方向相反的末端附近(图中右侧末端)作用z方向的静电力。故而，能使第1基板602更稳定地振动。

在本实施方式中，如图16所示，第5电极609L，609R在第2基板603的振动方向(x方向)的端部形成为长方形。在该实施方式的变形例中，如图17(a)以及(b)所示，可以是，第3电极624以及第4电极625覆盖第1基板622以及第2基板627的周边，且第5电极629也按照包围第2电极群627的周围的方式形成。在图17中，符号626以及627分别是第1电极以及第2电极，其构成配置与图1以及图2所示的第1电极106以及第2电极107相同。在如图17所示那样构成第3电极、第4电极以及第5电极的振动发电器中，也能得到与图11所示同样的效果。另外，若采用该构成，则存在如下优点：即使基板向振动方向以外的方向移位也会在中心附近产生使基板返回的力，从而振动发电器620能更稳定地动作。

图15的振动发电器600的变形例如图18所示。图18所示的振动发电器650除了设置有下侧的第5电极659L，659R、以及上侧的第5电极679L，679R以外，与图4所示的振动发电器150相同。在图18中，将与图4中所示构件或要素相同的构件或要素以低两位的数字相同的600号段的符号来表示。在图示的振动发电器650中，图4所示的振动发电器400所起的效果以及图15所示的振动发电器600所起的效果均能得到。

(实施方式4)

作为实施方式4，说明振动发电装置。图19是本实施方式所涉及的振动发电装置700的框图。图19所示的振动发电器701是实施方式1～实施方式3中所示的振动发电器中的任意一者。

在图19中，振动发电装置700由振动发电器701、整流电路702、电压变换电路703、输出切换电路704、蓄电电路705、以及电压控制电路706构成。从振动发电器701输出的交流电压由整流电路702变换成直流电压。直流电压被输入至电压变换电路703，进行电压变换至振动发电装置700的输出电压电平为止，经变换后的电压通过输出切换电路704被输入至电压控制电路706或者蓄电电路705。在电压控制电路706中，按照输出电压为恒定的方式进行电压控制并输出该电压。

参照图20来说明如以上那样构成的振动发电装置700的动作。

图20示出了振动发电装置700的各部的电压波形，图20(a)是振动发电器701的输出电压波形。在本实施方式中为了简单，假设在第1基板的移位方向发生变化之处也效率良好地进行了发电，根据因振动而造成的重叠面积的增减来输出正弦波电压。在此，关于振动发电器701的输出电压，因第1基板的振动振幅、第1基板-第2基板之间的间隙、驻极体膜的保持电荷量、以及从振动发电器701观察下的外部阻抗的大小等的不同而电压振幅Vg不同。从振动发电器701输出的交流电压由整流电路702变换成直流电压VDC1(图20(b))。VDC1通过电压变换电路703被电压变换成振动发电装置700的输出电压电平VDC2。关于输出切换电路704的动作，进行如下切换：在不需要来自振动发电装置700的电压输出时，不对电压控制电路706进行输出，在蓄电电路705中蓄存通过发电得到的电力，另外，在需要来自振动发电装置700的电压输出且发电量小时，对蓄电电路705中所蓄存的电力进行输出。来自输出切换电路704的输出由电压控制电路706控制成期望的输出电压VOUT并被输出(图20(c))。

另外，如前所述，振动发电器700的输出电压因各种因素而变动。为了应对该变动，优选VDC2被设定成比最终所输出的电压VOUT高若干的电压。通过如此设定，即使对于微小的电压变动，输出电压也能保持恒定。以进行1.8V的输出为例的情况进行说明，在将VDC2设定为了1.8V的情况下，若振动发电器的输出电压减少，则振动发电器700的输出电压也减少，而例如若将VDC2设定为2V，则即使对于0.2V的电压减少也能充分进行控制，利用价值大。

图21是表示本实施方式所涉及的其他构造的振动发电装置710的框图。

在图21中，振动发电器710是实施方式1～实施方式10中任一者所示的振动发电器。

振动发电装置710由振动发电器711、整流电路712、电压变换电路713、输出控制电路714、蓄电电路715以及电压控制电路716构成。从振动发电器711输出的交流电压由整流电路712变换成直流电压。直流电压被输入至电压变换电路713并被电压变换成振动发电装置710可进行电压控制的电压电平，经变换后的电压通过电压控制电路716被控制成期望的电压并被输入至蓄电电路715。在输出控制电路714中，对蓄电电路715中所蓄存的电力根据负载的状态进行输出控制。

在具有这样的构成的振动发电装置710中，也能得到与振动发电装置700同样的效果，这是不言自明的。

振动发电装置710的动作与振动发电装置700的动作大致相同，但关于电压控制电路716的输出电压，按照控制为最适于蓄电电路715的电压的方式进行设定。另外，输出控制电路714根据负载的状态对来自振动发电装置710的输出进行控制。

(实施方式5)

图22是表示在汽车中搭载的轮胎空气压力监测系统中所使用的通信装置800的框图。在图22中，发电装置801表示实施方式11中所示的振动发电装置。

在图22中，通信装置800由以下构成：通过振动来进行发电的发电装置801、通信装置的主电源、或者作为发电装置801的辅电源的电池802、对来自发电装置801的输出和来自电池802的输出进行切换并提供给电路部的电源控制部803、对轮胎的空气压力进行测量的压力传感器804、处理来自压力传感器的输出并传递给通信部的处理部805、将来自处理部805的输入信号变换成高频信号并传输至天线807的通信部806、以及天线807。

针对如以上那样所构成的通信装置800的动作来进行说明。

通过电源控制部803从发电装置801或者电池802供应压力传感器804、处理部805、通信部806执行动作而需要的电力。压力传感器804对轮胎的空气压力进行测量，并将测量结果变换成电压信号来向处理部805输入。将处理部805中被处理后的信号输入至通信部806，并作为高频信号从天线807传播。

如此，在将振动发电装置利用为通信装置的电源的情况下，能减少电池交换等保养作业的次数，或者取消电池交换，利用价值大。

另外，在本实施方式中，示出了兼用振动发电装置和电池的例子。若来自振动发电装置的输出电力能充分满足压力传感器、处理部、通信部等电路中消耗的电力、通信所需的电力，则也可以不使用电池而仅使用振动发电装置。在此情况下，不需要电池、以及电源控制部，从而在设备的小型化这点上有效。

在本实施方式中，示出了使用实施方式1～4所示的振动发电器或振动发电装置的例子。其他方式的振动发电器也能得到同样的效果，这是不言自明的。

(实施方式6)

图23是玩具等中所搭载的发出声音的电子设备900的框图。在图23中，发电装置901表示实施方式11所示的振动发电装置。

在图23中，电子设备900由以下构成：通过振动来进行发电的发电装置901、通信设备的主电源、或者作为发电装置901的辅电源的电池902、对来自发电装置901的输出与来自电池902的输出进行切换并供应给电路部的电源控制部903、对来自外部的响应(例如，按钮按下、倾斜等)进行检测的传感器904、处理来自传感器的输出并传递给控制部905的处理部905、将来自处理部905的输入信号传递给扬声器907的控制部906、以及扬声器907。

针对以上那样所构成的通信装置(电子设备)900的动作进行说明。

通过电源控制部903从发电装置901或者电池902供应传感器904、处理部905、控制部906进行动作所需的电力。传感器904检测来自外部的响应，并将检测结果输入至处理部905。若处理部905中所处理得到的信号超过期望的值，则被输入至控制部906，并从扬声器907输出声音。

如此，在将振动发电装置利用为电子设备的电源的情况下，能减少电池交换等保养作业的次数或者取消电池交换，利用价值大。

另外，在本实施方式中，示出了兼用振动发电装置和电池的例子。若来自振动发电装置的输出电力能充分满足压力传感器、处理部、通信部等电路中消耗的电力、通信所需的电力，则也可以不使用电池而仅使用振动发电装置。在此情况下，不需要电池、以及电源控制部，在设备的小型化这点上是有效的。

另外，在本实施方式中示出了使用实施方式1～5所示的振动发电器或振动发电装置的例子，但其他方式的振动发电器也能得到同样的效果，这是不言自明的。

应该认为本次所公开的实施例全部都是例示，而非用于限定。本发明的范围不是由上述的说明而是由权利要求书来界定的，还包含与权利要求书的范围同等含义以及范围内的全部变更。

工业实用性

本发明的实施方式所涉及的振动发电器与现有的振动发电器相比，即使在被施加低频率区域的外部振动的情况下，也能稳定地进行发电，因此作为静电感应型振动发电器是有用的。本发明的实施方式所涉及的振动发电器优选使用于小功率的无线通信模块以及其他电子设备中。

符号说明

100  振动发电器

102  第1基板

103  第2基板

104L、104R  第3电极

105L、105R  第4电极

106a、106b、106c  第1电极

107a、107b、107c  第2电极

108  振动方向

Claims (11)

1.一种振动发电器，具有：

第1基板；

第1电极，其配置于所述第1基板的至少一面；

第2基板，其以与所述第1基板之间有间隔的状态被配置为与第1基板对置；以及

第2电极，其按照与所述第1电极对置的方式被配置于所述第2基板，

所述第1基板能相对于所述第2基板振动，

所述第1电极和所述第2电极中的至少一者包含保持电荷的膜，

所述振动发电器利用从与形成有所述第1电极和所述第2电极的面垂直的方向观察下的重叠面积的变化来进行发电，

其中，所述振动发电器还具有：

第3电极，其在所述第1基板的形成有所述第1电极的面被配置于所述第1基板的振动方向的两端部；以及

第4电极，其在所述第2基板的形成有所述第2电极的面被配置于所述第1基板的振动方向的两端部，

所述第3电极和所述第4电极包含保持有彼此同极性的电荷的膜，

在沿着所述第1基板的振动方向的截面，

对位于一端部的所述第3电极的重心和位于所述一端部的第4电极的重心进行连接的线段与平行于所述第2基板的主表面且与从位于所述一端部的所述第4电极的重心起向着位于另一端部的所述第4电极延伸的射线所形成的角度在所述第1基板的静止过程中以及振动过程中不超过55度，而且，

对位于所述另一端部的所述第3电极的重心和位于所述另一端部的所述第4电极的重心进行连接的线段与平行于所述第2基板的主表面且与从位于所述另一端部的所述第4电极的重心起向着位于所述一端部的所述第4电极延伸的射线所形成的角度在所述第1基板的静止过程中以及振动过程中不超过55度。

2.根据权利要求1所述的振动发电器，其中，还具有：

第1止动器，其形成于所述第1基板的振动方向的两侧面；

第2止动器，其能与所述第1止动器接触；以及

固定构造体，

所述固定构造体形成于所述第2基板，且在固定构造体形成有所述第2止动器，

在将所述第1基板与所述第2基板的间隔设为了g、且将第3电极与第4电极的重心间的距离设为了k的情况下，所述第1基板移位至所述第1止动器与所述第2止动器相接触的位置时，距离k在第1基板的振动方向的长度kv为g/tan55°以上。

3.根据权利要求1所述的振动发电器，其中，还具有：

止动器，其能与所述第1基板的振动方向的两侧面接触；以及

固定构造体，

所述固定构造体形成于所述第2基板，且在固定构造体形成有所述止动器，

在将所述第1基板与所述第2基板的间隔设为了g、且将第3电极与第4电极的重心间的距离设为了k的情况下，所述第1基板移位至所述第1基板的振动方向的两侧面与所述止动器相接触的位置时，距离k在第1基板的振动方向的长度kv为g/tan55°以上。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的振动发电器，其中，还包括：

第5电极，其在所述第2基板的形成有所述第4电极的面被配置于所述第1基板的振动方向的两端部，

所述第5电极较之于所述第4电极形成于第2基板的中心侧，所述第5电极包含保持有与所述第3电极和所述第4电极同极性的电荷的膜。

5.根据权利要求4所述的振动发电器，其中，

对位于一端部的所述第3电极的重心和位于所述一端部的所述第5电极的重心进行连接的线段与平行于所述第2基板的主表面且从位于所述一端部的所述第5电极的重心起向着位于所述一端部的所述第4电极延伸的射线所形成的角度在所述第1基板的静止过程中以及振动过程中不超过55度，而且，

对位于另一端部的所述第4电极的重心和位于所述另一端部的所述第5电极的重心进行连接的线段与平行于所述第2基板的主表面且从位于所述另一端部的所述第5电极的重心起向着位于所述另一端部的所述第4电极延伸的射线所形成的角度在所述第1基板的静止过程中以及振动过程中不超过55度。

6.一种振动发电装置，其特征在于，包括：

权利要求1～5中任一项所述的振动发电器；以及

对来自所述振动发电器的交流输出电压进行整流来变换成直流电压的整流电路。

7.根据权利要求6所述的振动发电装置，其特征在于，还包括：

电压变换电路，其将从所述整流电路输出的直流电压变换成期望的电压电平；

蓄电电路，其在不需要来自所述振动发电装置的输出的情况下，对由振动发电器发电而得到的电力进行蓄存；

电压控制电路，其将来自所述电压变换电路或者所述蓄电电路的输出电压控制为规定的电压；以及

输出切换电路，其将所述电压变换电路的输出切换至蓄电电路或者电压控制电路。

8.一种通信装置，使用了权利要求6或7所述的振动发电装置。

9.一种通信装置，具有权利要求1～5中任一项所述的振动发电器和电池。

10.一种电子设备，使用了权利要求6或7所述的发电装置。

11.一种电子设备，具有权利要求1～5中任一项所述的振动发电器和电池。

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