CN106134064A - 发电装置和便携式电子设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种能够高效地使旋转电极组旋转进行驻极体发电的发电装置。该发电装置包括：分别由驻极体材料形成为面状的、沿第一面彼此隔开间隔地配置为环状的多个驻极体电极(12)；沿与第一面相对的第二面以与多个驻极体电极(12)相对的方式排列为环状地配置的多个相对电极(14)；能够旋转地被支承的摆陀(16)；将基于摆陀(16)的旋转的动力传递至多个驻极体电极(12)和多个相对电极(14)的任一者的旋转电极组，通过使该旋转电极组旋转使其相对另一方的电极组相对移动的动力传递机构(17)，动力传递机构(17)包括仅传递摆陀(16)的规定的一个方向的旋转的离合器机构(22)。
Description
技术领域
本发明涉及通过摆陀的运动使电极旋转来进行发电的发电装置和使用该发电装置的便携式电子设备。
背景技术
存在利用具有半永久性保持电荷的性质的驻极体材料的发电装置。该发电装置包括由驻极体材料构成的驻极体电极和与其相对的相对电极，利用由于两者的重叠面积变化而产生的静电感应而发电。这样的发电装置，具有比较小型且能够将通过装置自身的运动产生的电极的振动转换为电能的优点。因此，探讨例如用于如手表等那样的佩戴在人身上或者拿着运动的便携式电子设备。
通常，在上述发电装置中，为了提高发电效率，将多个驻极体电极彼此隔开间隔排列配置，以与其相对的方式相对电极也多个排列配置。根据这样的结构，通过使各驻极体电极相对于各相对电极相对移动，能够从多个相对电极同时取得电力。在专利文献1～4中，将驻极体电极和相对电极均呈环状排列配置，通过使其一方旋转，由多个相对电极同时进行充放电。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：特开2011-097718号公报
专利文献2：特开2011-078214号公报
专利文献3：特开2013-059149号公报
专利文献4：特开2011-072070号公报
发明内容
发明想要解决的技术问题
在上述发电装置中，在使多个相对电极和多个驻极体电极的任意者(以下称为旋转电极组)旋转的情况下，在其旋转轴上连结摆陀。由此，发电装置自体进行运动，由此摆陀因惯性而旋转，旋转电极组与该旋转连动地进行旋转。在此，适合于发电的旋转电极组的旋转速度和由发电装置的运动产生的摆陀的旋转速度之间通常存在偏差。例如在发电装置内置于手表的情况下，因人的歩行时等的手腕的运动而使摆陀旋转，该情况下的摆陀的旋转速度与发电装置的想要的旋转速度相比为几分之一程度。为了消除这样的旋转速度的偏差，考虑如专利文献4那样在摆陀和旋转电极组之间设置增速机构。但是，当设置增速机构时，存在因其负载反而摆陀难以旋转的问题。另外，摆陀的旋转减速或逆旋转的情况下，也存在损失旋转电极组的惯性能的问题。
本发明是考虑这样的课题而完成的，其目的之一在于提供能够有效地使旋转电极组旋转来进行驻极体发电的发电装置和使用该发电装置的便携式电子设备。
用于解决技术问题的技术方案
为了解决上述课题而在本申请中公开的发明具有各种方面，这些方面的代表性内容的概要如以下所述。
(1)一种发电装置，其特征在于，包括：分别由驻极体材料形成为面状的、沿第一面彼此隔开间隔排列为环状地配置的多个驻极体电极；沿与上述第一面相对的第二面以与上述多个驻极体电极相对的方式排列为环状地配置的多个相对电极；能够旋转地被支承的摆陀；和动力传递机构，其将上述摆陀的旋转产生的动力传递至上述多个驻极体电极和上述多个相对电极的任一者的旋转电极组，通过使该旋转电极组旋转使其相对于另一者的电极组相对移动，上述动力传递机构包括仅传递上述摆陀的规定的一个方向上的旋转的离合器机构。
在(2)中的发电装置中，其特征在于：上述动力传递机构还包括将上述摆陀的旋转的速度增速后传递的增速机构。
(3)在(1)或者(2)中的发电装置中，其特征在于：上述旋转电极组固定在一个基板，上述动力传递机构通过使上述基板旋转来使上述旋转电极组旋转，在上述基板的外周安装有基板陀。
(4)在(1)至(3)中的发电装置中，其特征在于：上述动力传递机构还包括仅将与上述摆陀的上述规定的一个方向相反方向的旋转传递至上述旋转电极组的第二离合器机构。
(5)在(1)至(4)中的发电装置中，其特征在于：上述摆陀从其旋转中心至重心的距离随该摆陀的旋转速度的变动而变化。
(6)在(1)至(5)中的发电装置中，其特征在于：上述驻极体电极形成在上述离合器机构中的与上述相对电极相对的一侧的面。
(7)一种便携式电子设备，其特征在于，包括：(1)至(6)中任一项上述的发电装置；和消耗由上述发电装置产生的电力进行工作的负载，通过该便携式电子设备自身的运动，上述摆陀进行旋转运动。
(8)在(7)中的便携式电子设备中，其特征在于，还包括：接受使用者的手动操作的操作部件；和将由上述操作部件所接受的操作产生的动力传递至上述旋转电极组的操作动力传递机构。
(9)在(7)或者(8)中的便携式电子设备中，其特征在于，通过由上述发电装置发电的电力进行驱动的、将由上述发电产生的电压降压后输出的降压电路。
发明效果
根据上述(1)的方面，通过仅将摆陀的一个方向的旋转传递到旋转电极组，能够使旋转电极组高效地旋转。
根据上述(2)的方面，能够使旋转电极组更高速地旋转。
根据上述(3)的方面，利用惯性能够容易维持旋转电极组的旋转。
根据上述(4)的方面，通过将摆陀的两个方向的旋转高效地传递至旋转电极组，能够使旋转电极组高速旋转。
根据上述(5)的方面，即使在搭载有发电装置的便携式电子设备不运动之后，也能够容易维持摆陀的旋转。
根据上述(6)的方面，能够减薄发电装置的旋转轴方向的厚度，能够实现发电装置的小型化。
根据上述(7)的方面，利用本发明的发电装置，能够实现能够高效地在内部发电的便携式电子设备。
根据上述(8)的方面，能够通过手动进行利用发电装置的发电。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式的发电装置的概略构成的立体图。
图2是表示具备本发明的第一实施方式的发电装置的便携式电子设备的概略构成的构成图。
图3是用于说明本发明的第一实施方式的发电装置的动力传递机构的说明图。
图4是用于说明本发明的第二实施方式的发电装置的动力传递机构的说明图。
图5是用于说明本发明的第三实施方式的发电装置的动力传递机构的说明图。
图6是用于说明本发明的第四实施方式的发电装置的动力传递机构的说明图。
图7是用于说明本发明的第五的实施方式的发电装置的动力传递机构的说明图。
图8是用于说明本发明的第六的实施方式的发电装置的动力传递机构的说明图。
图9A是表示摆陀的变形例的平面图。
图9B是表示摆陀的变形例的平面图。
图10是表示摆陀的变形例的部分截面立体图。
图11是表示操作动力传递机构的第一例的说明图。
图12A是表示操作动力传递机构的第二例的说明图。
图12B是表示操作动力传递机构的第二例的说明图。
图13是表示发电波形和降压电路的驱动状态的时序图。
图14是用于说明本发明的第7的实施方式的发电装置的动力传递机构的说明图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式详细地进行说明。
[第一实施方式]
图1是表示本发明的第一实施方式的发电装置10的概略构成的立体图。另外，图2是表示内置发电装置10的便携式电子设备1的概略构成的构成图。如图1所示，发电装置10包括第一基板11、多个驻极体电极12、第二基板13、多个相对电极14和旋转轴15。并且，虽然图1未表示，但是，发电装置10包括摆陀(旋转陀)16和动力传递机构17。另外，如图2所示，便携式电子设备1包括发电装置10、整流电路2、蓄电部件3、负载4和降压电路5。
第一基板11由金属等的导电体形成，作为整体形呈为大致圆盘型的形状。在第一基板11设置有从其中心位置看呈辐射状排列的多个贯通孔。这些贯通孔分别呈大致梯形的形状，向其第一基板11的外周和中心去的2个边沿第一基板11的外周形成为弧状。通过该贯通孔，在第一基板11的中心和外周之间，多个大致梯形的导电体彼此隔开间隔呈辐射状地排列形成。
在形成在第一基板11的大致梯形的导电体的第二基板13侧的面上，驻极体电极12形成为膜状。该驻极体电极12也作为整体形成为大致梯形的形状，向该第一基板11的外周和中心去的2个边沿第一基板11的外周形成为弧状。驻极体电极12含有驻极体材料，保持负电荷。此外，在此，驻极体电极12带负电，但是，驻极体电极12可以由带正电的材料构成。驻极体材料为容易带电的材料，例如作为带负电的材料能够使用硅氧化物(SiO2)、氟树脂材料等。作为带负电的材料的具体的一个例子，有旭硝子公司制的作为氟树脂材料的CYTOP(注册商标)。并且，作为其它的驻极体材料，作为高分子材料有聚丙烯(PP)、聚乙烯对苯二甲酸酯(PET)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚氟乙烯(PVF)等，作为无机材料能够使用上述的氧化硅物(SiO2)、氮化硅物(SiN)等。另外，在此，将包含各驻极体电极12的第二基板13侧的面的仮想的平面称为第一面S1。多个驻极体电极12沿该第一面S1彼此隔开间隔地环状排列配置。
第二基板13与第一基板11同样由金属等的导电体形成，其形状和大小也与第一基板11对应。即，第二基板13形成为大致圆盘型的形状，设置有与第一基板11大致同型和相同数量的贯通孔。通过该贯通孔，在第二基板13的中心和外周之间呈辐射状排列形成有与驻极体电极12大致同型和相同数量的导电体。这些多个导电体保持原状作为相对电极14发挥作用。第一基板11和第二基板13配置成相互平行且相对，因此，第一基板11上的各驻极体电极12与第二基板13的相对电极14相对。此外，在此，将包含多个相对电极14的第一基板11侧的面的仮想的平面称为第二面S2。第二面S2与第一面S1相对，多个相对电极14沿该第二面S2彼此隔开间隔地环状排列配置。
旋转轴15配置成与第一面S1和第二面S2正交，贯通第一基板11的中心和第二基板13的中心。并且，第一基板11以旋转轴15为中心能够旋转地被支承。另一方面，第二基板13相对于便携式电子设备1的框体被固定。
通过这样的结构，第一基板11伴随便携式电子设备1自身的运动如图1和图2中箭头所示进行旋转。此外，虽然图中未表示，但是，为了使第一基板11旋转，摆陀16经由动力传递机构17与旋转轴15连结。对于通过摆陀16和动力传递机构17使第一基板11旋转的构成在后文详细说明。通过该第一基板11的旋转，各驻极体电极12以相对于相对电极14其重叠面积变化的方式在第一面S1上相对移动。通过该旋转，各驻极体电极12移动至与任一相对电极14从正面相对的状态时，通过静电感应对相对电极14充电与驻极体电极12相反的极性(在此为正)的电荷。然后，第一基板11进一步旋转，成为驻极体电极12不与相对电极14相对的状态、即驻极体电极12与第二基板13的贯通孔相对的状态时，被充电到相对电极14的电荷被放电。如上所述，通过第一基板11的旋转，在各相对电极14反复进行电荷的充放电。
通过各相对电极14的充放电，电流从发电装置10流向整流电路2侧。该电流通过整流电路2整流。然后，通过降压电路5将电压降压而输入到蓄电部件3。由此，由发电装置10发电的电力被蓄积在蓄电部件3。蓄积在蓄电部件3的电力根据需要供给到负载4。蓄电部件3可以为锂二次电池等的能够充放电的二次电池，也可以为蓄积电荷的电容器。负载4是用于实现便携式电子设备1的功能的电路，消耗从蓄电部件3供给的电力进行工作。例如在便携式电子设备1是手表的情况下，负载4包括计时电路等，进行当前时刻的计时等的各种控制。
以下，使用图3对摆陀16和动力传递机构17的构成进行说明。图3是用于说明动力传递机构17的构成的图，示意地表示从侧面方向观察发电装置10时的各部件的位置关系。其中，在该图中，第二基板13的图示省略。此外，以下为了说明，将成为通过摆陀16和动力传递机构17旋转的对象的多个驻极体电极12总称为旋转电极组。
摆陀16由旋转轴21能够旋转地被支承，其重心位置处于从作为旋转中心的旋转轴21离开的位置。摆陀16通过便携式电子设备1自身的运动进行旋转。例如在便携式电子设备1是手表的情况下，佩戴着手表的使用者歩行或运动手腕，从而摆陀16进行旋转。此外，摆陀16在顺时针、逆时针的任一方向上都能够旋转。
通过摆陀16的旋转产生的动力由动力传递机构17传递至旋转电极组。在本实施方式中特征之一在于，该动力传递机构17包括离合器机构22。此外，至此为止说明的旋转轴21、旋转轴15、和第一基板11也构成动力传递机构17的一部分。
本实施方式中的离合器机构22是所谓的单向离合器机构，仅将摆陀16的旋转中的、规定的一个方向上的旋转传递至旋转电极组。以下将离合器机构22传递的摆陀16的旋转的方向称为正方向。另外，将与正方向相反的旋转的方向称为反方向。离合器机构22可以通过公知的各种方式实现。如图3所示，离合器机构22构成为与旋转轴21和旋转轴15分别啮合连动。由此，在摆陀16向正方向旋转的情况下，其动力依次传递至旋转轴21、离合器机构22、旋转轴15和第一基板11，使固定在第一基板11的旋转电极组在规定的一个方向上旋转。此外，在图3中，旋转电极组的旋转方向与摆陀16的正方向一致。另一方面，在摆陀16向反方向旋转的情况下，其动力被离合器机构22遮挡而摆陀16空转，其旋转不被传递至旋转电极组。
在此，作为比较例，对使用不具备作为单向离合器机构的离合器机构22的动力传递机构的便携式电子设备的动作进行说明。图13(a)是表示比较例的发电波形和降压电路的驱动状态的时序图。比较例的便携式电子设备通过便携式电子设备自身的运动而摆陀16交替重复进行右方向的旋转和左方向的旋转，右方向的旋转和左方向的旋转的任一旋转都被传递至旋转电极组。即，摆陀16向右方向旋转时，旋转电极组向右方向旋转，摆陀16向左方向旋转时，旋转电极组向左方向旋转。如以上所述，在摆陀16的旋转方向和旋转电极组的旋转方向相同的结构中，当摆陀16的旋转方向改变时，旋转电极组的旋转急剧减速。
当旋转电极组的旋转急剧减速时，发生基于发电装置10的发电停止的期间，在该期间中降压电路5的驱动停止。减速、停止的旋转电极组开始向相反方向旋转而导致伴随发电的重新开始，与此同时降压电路5的驱动也重新开始，但是，产生由于暂时停止的降压电路5再次驱动的上升期间。如上所述，在比较例的构成中，充电效率不仅在旋转电极组的旋转减速而发电停止的期间降低，而且还与降压电路5的上升期间的产生而相应降低。
另一方面，在第一实施方式中，如上所述，离合器机构22仅将摆陀16的正方向的旋转传递至旋转电极组，由此旋转电极组总是在一个方向上持续旋转。具体来说，通过便携式电子设备1自身的运动，摆陀16交替反复进行正方向的旋转和反方向的旋转，其中的反方向的旋转不被传递至旋转电极组。因此，摆陀16在反方向上旋转期间，旋转电极组由于惯性而在正方向上继续旋转，并不急剧减速。因此，在第一实施方式中，如图13(b)的时序图所示，即使摆陀16的旋转方向改变旋转电极组也不急剧减速，因此，没有发电波形急剧降低的情况。因此，通过发电装置10的发电而驱动的降压电路5不停止驱动而继续进行。而且，摆陀16再次在正方向上旋转时，利用该动力使旋转电极组的旋转加速。因此，根据本实施方式的发电装置10，通过设置离合器机构22，能够增大旋转电极组的旋转速度。而且，与仅通过增速机构使旋转速度增大的情况比较，能够不对摆陀16施加负载，能够将由摆陀16的旋转产生的动力有效地传递至旋转电极组。
[第二实施方式]
接着，对本发明的第二实施方式进行说明。本实施方式的发电装置和便携式电子设备的动力传递机构17的构成与第一实施方式不同，但是其他的构成与图1和图2所示的第一实施方式相同。因此，以下对与第一实施方式相同的构成组件使用相同的附图标记参照，其详细的说明省略。
图4是用于说明本实施方式中的动力传递机构17的构成的说明图。如该图所示，本实施方式的动力传递机构17不仅包括离合器机构22，还包括增速机构23。
增速机构23配置在离合器机构22和旋转轴15之间，对离合器机构22传递的旋转进行增速并将其传递至旋转轴15。增速机构23可以是由齿轮速比(传动比、gear ratio)不同的多个齿轮构成的增速齿轮组等。
在本实施方式中，摆陀16的正方向的旋转通过增速机构23增速并传递至旋转电极组。因此，与第一实施方式相比，能够进一步增大旋转电极组的旋转速度。另一方面，通过设置离合器机构22，与仅利用增速机构23使摆陀16的旋转增速的情况相比，能够减少为了获得目标的旋转速度需要对摆陀16施加的负载。
[第三实施方式]
接着，对本发明的第三实施方式进行说明。本实施方式的发电装置和便携式电子设备，除了后述的基板陀24安装在第一基板11之外，与第二实施方式相同。因此，对与第二实施方式相同的部分省略说明。
图5是用于说明本实施方式中的动力传递机构17的构成的说明图。如该图所示，在本实施方式中，与第二实施方式同样，动力传递机构17包括离合器机构22和增速机构23。并且，在固定有旋转电极组的第一基板11，安装有基板陀24。该基板陀24沿第一基板11的外周被固定。由此，第一基板11的转动惯量变大，第一基板11的旋转容易维持。特别在本实施方式中，为了使旋转电极组的旋转速度上升，优选即使摆陀16向反方向旋转的期间，旋转电极组也持续旋转。由于具有基板陀24，在来自摆陀16的动力不被传递至旋转电极组的期间，也容易维持旋转电极组的旋转。
[第四实施方式]
接着，对本发明的第四实施方式进行说明。本实施方式与第二实施方式的情况同样，除了动力传递机构17之外具有与第一实施方式同样的构成。
图6是用于说明本实施方式中的动力传递机构17的构成的说明图。如该图所示，在本实施方式中，与第二实施方式同样，动力传递机构17包括离合器机构22和增速机构23。但是，与第二实施方式不同，增速机构23不配置在离合器机构22与旋转轴15之间，而配置在旋转轴21和离合器机构22之间。由此，增速机构23对从旋转轴21传递的摆陀16的旋转进行增速并传递至离合器机构22。
根据本实施方式，与第二实施方式同样，与第一实施方式相比能够增大旋转电极组的旋转速度。另外，本实施方式中，与第二实施方式相比容易维持旋转电极组的旋转。这是由以下的理由所导致，即：在第二实施方式中，在通过离合器机构22切断来自摆陀16的动力传递期间，增速机构23和离合器机构22这两者成为第一基板11因惯性而继续旋转时的负载。对此，在本实施方式中，增速机构23相对于离合器机构22不配置在旋转电极侧而配置在摆陀16侧，所以，在离合器机构22切断动力传递期间，成为第一基板11的旋转的负载的是离合器机构22，而增速机构23不成为负载。因此，在离合器机构22切断动力传递期间，与第二实施方式相比，利用旋转电极组的惯性产生的旋转容易维持。
[第五实施方式]
接着，对本发明的第五实施方式进行说明。本实施方式也与第二实施方式的情况同样，除了动力传递机构17之外具有与第一实施方式相同的构成。
图7是用于说明本实施方式中的动力传递机构17的构成的说明图。如该图所示，本实施方式中的动力传递机构17除了包括用于传递摆陀16的正方向的旋转的离合器机构22之外，还包括第二离合器机构25和齿轮26。
第二离合器机构25是与离合器机构22相同的单向离合器机构。其中，在旋转轴21和第二离合器机构25之间设置有齿轮26，由此，基于摆陀16的旋转产生的动力以相对于离合器机构22反转地被输入到第二离合器机构25。因此，第二离合器机构25仅将摆陀16的反方向的旋转传递至旋转电极组。本实施方式中的动力传递机构17通过离合器机构22和第二离合器机构25的组合，实现所谓的双向离合器机构的功能。
具体来说，在摆陀16在正方向旋转的情况下，与第二实施方式同样，其动力经由离合器机构22传递至旋转电极组，使旋转电极组在规定的一个方向上(在此，与摆陀16的正方向一致的方向)旋转。另一方，在摆陀16在正方向旋转时，齿轮26在反方向上旋转，但是，第二离合器机构25不传递其旋转。相反，在摆陀16在反方向上旋转的情况下，离合器机构22不传递其旋转，但是，第二离合器机构25被输入与摆陀16在正方向上旋转的情况相反的旋转，第二离合器机构25将该旋转传递至旋转电极组。而且，从第二离合器机构25传递至旋转电极组的旋转的方向，与摆陀16在正方向上旋转时从离合器机构22传递的旋转的方向一致。由此，在摆陀16在正方向上旋转的情况和在反方向上旋转的情况的任一种情况下，由其旋转产生的动力以相同的方向传递至旋转电极组。即，在本实施方式中，在第一实施方式等中被忽略的摆陀16向反方向的旋转产生的动力，也被用于使旋转电极组旋转。因此，能够高效地以较大的旋转速度使旋转电极组旋转。
[第六实施方式]
接着，对本发明的第六实施方式进行说明。本实施方式除了动力传递机构17之外包括与第一实施方式相同的构成。
图8是用于说明本实施方式中的动力传递机构17的构成的说明图。在本实施方式中，作为与第五实施方式同样的双向离合器机构的作用由行星齿轮实现。具体来说，本实施方式的动力传递机构17，除了离合器机构22、第二离合器机构25之外，还包括行星齿轮27、第一行星齿轮架28、第二行星齿轮架29和固定齿轮30。另外，摆陀16不安装在旋转轴21而安装在第一行星齿轮架28。行星齿轮27包括上齿轮27a、下齿轮27b和将该两者连结并贯通第一行星齿轮架28的连结轴27c，与第一行星齿轮架28的旋转连动地进行公转。另外，上齿轮27a和下齿轮27b相互连动地自转。上齿轮27a与固定齿轮30啮合，下齿轮27b与第二行星齿轮架29啮合。
在摆陀16在正方向旋转的情况下，第一行星齿轮架28与其连动地在正方向上旋转，其旋转经由离合器机构22传递至旋转轴15。由此，旋转电极组也在正方向上旋转。此时，行星齿轮27与第一行星齿轮架28一起在正方向上公转的同时，通过上齿轮27a与固定齿轮30的啮合而在正方向上自转。向该正方向的自转从下齿轮27b传递至第二行星齿轮架29，使第二行星齿轮架29在反方向上旋转。但是，第二离合器机构25不传递该第二行星齿轮架29的反方向的旋转。
另一方面，在摆陀16在反方向旋转的情况下，第一行星齿轮架28与其连动地在反方向上旋转，但是，离合器机构22不传递该反方向的旋转。此时，行星齿轮27一边在反方向上公转一边在反方向上自转。通过该反方向的自转，第二行星齿轮架29在正方向上旋转。第二离合器机构25将该正方向的旋转传递至旋转轴15。由此，旋转电极组在正方向上旋转。
如上所述，根据本实施方式的传递机构17，与第五实施方式同样，在摆陀16在正方向上旋转的情况和在反方向上旋转的情况的任一种情况下，该旋转产生的动力被传递至旋转电极组而使旋转电极组在正方向上旋转。由此，能够使旋转电极组以比摆陀16大的旋转速度高效地旋转。
[第7实施方式]
接着，对本发明的第7实施方式进行说明。本实施方式的发电装置和便携式电子设备中，离合器机构22的构成与第一实施方式不同，另外的构成与图1和图2所示的第一实施方式同样。
图14是用于说明第7实施方式中的动力传递机构的构成的说明图。如图14所示，第7实施方式的动力传递机构不具有在第一实施方式中所说明的第一基板11(参照图3)。因此，离合器机构22的最下表面不隔着其它的部件地与相对电极14(在图14不图示)直接相对。如图14所示，将离合器机构22中的具有与相对电极14相对的最下表面的部分作为离合器下部22a，将离合器下部22a以外的部分作为离合器上部22b。在第7实施方式中，在离合器下部22a的最下表面彼此隔着间隔环状地排列配置驻极体电极12。
离合器机构22的离合器下部22a伴随摆陀16的旋转，以旋转轴15为中心进行旋转。通过该离合器下部22a的旋转，与第一实施方式同样，驻极体电极12以相对于相对电极14其重叠的面积变化的方式相对移动，在各相对电极14中进行电荷的充放电。此外，离合器下部22a的直径比离合器上部22b的直径大，形成为了在离合器下部22a的最下表面形成的驻极体电极12与相对电极14相对重叠而足够大的大小。
如以上说明的方式，在第7实施方式中，离合器机构22采用兼有在第一实施方式中所示的第一基板11的作用的结构，能够减薄发电装置的旋转轴15方向的厚度，能够实现发电装置和使用该发电装置的便携式电子设备的小型化。
[摆陀的变形例]
接着，对摆陀16的变形例进行说明。在以上的说明中，在任一实施方式中，摆陀16是由单一的刚体形成的部件。但是也可以构成为摆陀16由多个部件构成，根据其旋转速度，整体的重心位置变化。
图9A和图9B是表示该变形例中的摆陀16的构成的图，均是从上方观察发电装置10的平面图。另外，图10是表示通过摆陀16的旋转中心的截面的部分截面立体图。如这些图所示，摆陀16包括第一陀构件31、第一旋转轴32、第二陀构件33、第二旋转轴34和基座35。
第一陀构件31包括重心部31a、腕部31b和卡合部31c。重心部31a是包括第一陀构件31的重心、其重量的大部分集中的主要部分。重心部31a形成为大致扇形。卡合部31c形成为大致扇形，在其弧的部分设置有齿形。重心部31a和卡合部31c经由腕部31b连结，在腕部31b和卡合部31c的边界附近固定有第一旋转轴32。第一陀构件31以该第一旋转轴32为中心相对于基座35进行旋转。第二陀构件33也以与第一陀构件31同样的形状包含重心部33a、腕部33b和卡合部33c，以第二旋转轴34为中心相对于基座35旋转。另外，第一陀构件31的卡合部31c和第二陀构件33的卡合部33c以其齿形彼此啮合的方式配置。由此，第一陀构件31和第二陀构件33相互连动地反向旋转。
第一旋转轴32和第二旋转轴34均由基座35可旋转地支承。并且，基座35固定在构成动力传递机构17的旋转轴21，以该旋转轴21为中心进行旋转。基座35的旋转经由动力传递机构17传递至旋转电极组。
在发电装置10成为相对于水平面垂直的朝向的情况下，重心部31a和重心部33a均因重力而在铅垂方向上变位，如图9A所示相互接触。在该状态下摆陀16开始旋转时，第一陀构件31和第二陀构件33成为一体以旋转轴21为中心进行旋转。即，在摆陀16的旋转速度低的期间，其重心偏在从旋转中心(旋转轴21的位置)离开的位置，与摆陀16由单一的刚体构成的情况同样地发挥作用。
另一方面，在摆陀16整体的旋转速度变大时，重心部31a与重心部33a因离心力而分离，第一陀构件31以第一旋转轴32为中心顺时针地旋转，第二陀构件33以第二旋转轴34为中心逆时针地旋转。此时，卡合部31c与卡合部33c啮合，所以，第一陀构件31和第二陀构件33连动而对称地旋转。如上所述，随着摆陀16整体的旋转速度变大，重心部31a与重心部33a之间的距离变大，摆陀16整体的重心位置接近旋转中心(旋转轴21的位置)。最终，摆陀16的旋转速度达到所给与的速度时，重心部31a和重心部33a相互移动到相反的位置，成为图9B所示的状态。此时，摆陀16整体的重心最接近旋转中心。当成为这样的状态时，摆陀16作为惯性轮发挥作用，容易继续维持旋转。此外，也可以设置阻挡件，使得第一陀构件31和第二陀构件33如图9B所示那样从两者成为反向的状态不进一步旋转。
如上所述，本变形例的摆陀16具有相互连动地反向旋转的两个陀构件，由此，从其旋转中心至重心的距离根据摆陀16本身的旋转速度的变动而变化。因此，能够实现在摆陀16的旋转较低的期间，容易进行与便携式电子设备1的运动连动的旋转，在旋转速度提高后容易维持其高速旋转这两个机能。特别是在本实施方式中，使驻极体电极12与相对电极14的重叠面积变化来进行发电，但是在以这样的方式进行发电的情况下，即使旋转速度过快也不进行高效的充放电，发电效率降低。即，为了高效地发电，在一定的范围内的速度成为理想的速度。以容易维持该理想的速度的旋转的方式调整构成摆陀16的各陀构件的质量等，由此，摆陀16容易维持能够高效地发电的旋转速度。
[操作动力传递机构]
除了以上的构成之外，本发明的实施方式的发电装置10可以具备不仅通过便携式电子设备1自身的运动、还可以通过便携式电子设备1的使用者进行的手动操作来发电的功能。这样的功能通过操作部件41和操作动力传递机构42实现。
操作部件41是接收使用者的手动操作的部件，在此被可旋转地支承，接受使用者的旋转操作。例如在便携式电子设备1为手表的情况下，操作部件41可以为表冠。
操作动力传递机构42将通过操作部件41接受的操作所产生的动力传递至旋转电极组。由此，使用者进行手动旋转操作部件41的操作时，其动力使旋转电极组旋转，能够进行利用发电装置10进行的发电。该操作动力传递机构42可以由各种的构成实现，但是，以下对操作动力传递机构42的二个实施例进行说明。
图11是表示操作动力传递机构42的第一例的说明图，表示从上方观察便携式电子设备1内部的各部件的位置关系。如该图所示，在操作部件41的前端设置有伞形齿轮41a，与和单向离合器44同轴地连结的伞形齿轮43啮合。当伞形齿轮43在规定的一个方向上旋转时，其旋转通过单向离合器44经由带45传递至基座35。此外，在此，与图9A和图9B不同，基座35为圆板形状。通过这样的结构，使用者使操作部件41在规定的一个方向上旋转时，其旋转经由伞形齿轮43、单向离合器44、带44和基座35传递至旋转电极组。另外，使用者使操作部件41在反方向上旋转的情况下，单向离合器44不传递其旋转，因此，旋转电极组不旋转。
接着，使用图12A和图12B对操作动力传递机构42的第二例进行说明。该第二例中的操作动力传递机构42包括伞形齿轮46、第一移动齿轮47、齿轮48和第二移动齿轮49。伞形齿轮46以与第一移动齿轮47和齿轮48啮合的方式配置，第二移动齿轮49以与齿轮48啮合的方式配置。另外，第一移动齿轮47和第二移动齿轮49各自的旋转轴插入到弧状的导向槽50a和50b。而且，当对第一移动齿轮47和第二移动齿轮49分别施加基于旋转产生的动力时，齿轮整体的位置沿该导向槽50a和50b变化。图12A表示接受了第一移动齿轮47顺时针旋转、第二移动齿轮49逆时针旋转的动力的状态的各齿轮的位置，第一移动齿轮47与设置在基座35的齿形啮合，另一方面，第二移动齿轮49不与基座35啮合地空转。图12B表示接受了第一移动齿轮47逆时针旋转、第二移动齿轮49接收顺时针旋转的动力的状态的各齿轮的位置，与图12A相反，第二移动齿轮49与设置在基座35的齿形啮合，但是，第一移动齿轮47不与基座35啮合。
当操作部件41接收向规定的一个方向(在此，从纸面右侧观察为逆时针)的旋转操作时，其旋转从操作部件41前端的伞形齿轮41a传递至伞形齿轮46。伞形齿轮46接受该旋转而逆时针地旋转，与该旋转连动，第一移动齿轮47和齿轮48顺时针地旋转，第二移动齿轮49逆时针地旋转。由此，各移动齿轮移动至图12A所示的位置，从第一移动齿轮47传递使旋转电极组相对于基座35逆时针地旋转的动力。相反，操作部件41接受向反方向(从纸面右侧观察为顺时针)的旋转操作时，由此，伞形齿轮46顺时针地旋转。与该旋转连动，第一移动齿轮47和齿轮48逆时针地旋转，第二移动齿轮49顺时针地旋转。由此，各移动齿轮移动至图12B所示的位置，从第二移动齿轮49传递使旋转电极组相对于基座35逆时针地旋转的动力。如上所述，通过使用两个移动齿轮，操作部件41接受任一方向的旋转操作，都能够使旋转电极组旋转。
根据该操作动力传递机构42，例如在一定期间不使用便携式电子设备1，蓄积在蓄电部件3的电力放完了电的情况等，使用者通过手动进行基于发电装置10的发电，能够使便携式电子设备1工作。
此外，本发明的实施方式不限于以上说明的方式。例如在以上的说明中，相对电极14的位置被固定，通过驻极体电极12旋转而两者的重叠的面积发生变化，但是，与此相反，可以将驻极体电极12的位置固定，以多个相对电极14为旋转电极组，依照摆陀16的运动进行旋转。
另外，以上说明的各实施方式的构成和变形例的构成可以相互组合使用。例如具有第三实施方式的发电装置的基板陀24能够应用与其它的实施方式中的动力传递机构17。另外，图9A、图9B和图10所示的摆陀16的变形例能够应用于以上说明的第一～第六七实施方式的任一动力传递机构17。同样，上述的操作动力传递机构42可以与以上说明的第一～第六七实施方式的任一动力传递机构17组合。
附图标记说明
1便携式电子设备；2整流电路；3蓄电部件；4负载；10发电装置；11第一基板；12驻极体电极；13第二基板；14相对电极；15旋转轴；16摆陀；17动力传递机构；21旋转轴；22离合器机构；22a离合器下部；22b离合器上部；23增速机构；24基板陀；25第二离合器机构；26齿轮；27行星齿轮；28第一行星齿轮架；29第二行星齿轮架；30固定齿轮；31第一陀构件；32第一旋转轴；33第二陀构件；34第二旋转轴；35基座；41操作部件；42操作动力传递机构；43伞形齿轮；44单向离合器；45带；46伞形齿轮；47第一移动齿轮；48齿轮；49第二移动齿轮；50a和50b导向槽。
Claims (9)
1.一种发电装置，其特征在于，包括：
分别由驻极体材料形成为面状的、沿第一面彼此隔开间隔排列为环状地配置的多个驻极体电极；
沿与所述第一面相对的第二面以与所述多个驻极体电极相对的方式排列为环状地配置的多个相对电极；
能够旋转地被支承的摆陀；和
动力传递机构，其将所述摆陀的旋转产生的动力传递至所述多个驻极体电极和所述多个相对电极的任一者的旋转电极组，通过使该旋转电极组旋转使其相对于另一者的电极组相对移动，
所述动力传递机构包括仅传递所述摆陀的规定的一个方向上的旋转的离合器机构。
2.如权利要求1所述的发电装置，其特征在于：
所述动力传递机构还包括将所述摆陀的旋转的速度增速后传递的增速机构。
3.如权利要求1或2所述的发电装置，其特征在于：
所述旋转电极组固定在一个基板，
所述动力传递机构通过使所述基板旋转来使所述旋转电极组旋转，
在所述基板的外周安装有基板陀。
4.如权利要求1至3中任一项所述的发电装置，其特征在于：
所述动力传递机构还包括仅将与所述摆陀的所述规定的一个方向相反方向的旋转传递至所述旋转电极组的第二离合器机构。
5.如权利要求1至4中任一项所述的发电装置，其特征在于：
所述摆陀从其旋转中心至重心的距离随该摆陀的旋转速度的变动而变化。
6.如权利要求1至5中任一项所述的发电装置，其特征在于：
所述驻极体电极形成在所述离合器机构中的与所述相对电极相对的一侧的面。
7.一种便携式电子设备，其特征在于，包括：
权利要求1至6中任一项所述的发电装置；和
消耗由所述发电装置产生的电力进行工作的负载，
通过该便携式电子设备自身的运动，所述摆陀进行旋转运动。
8.如权利要求7所述的便携式电子设备，其特征在于，还包括：
接受使用者的手动操作的操作部件；和
将由所述操作部件所接受的操作产生的动力传递至所述旋转电极组的操作动力传递机构。
9.如权利要求7或8所述的便携式电子设备，其特征在于，还包括：
通过由所述发电装置发电的电力进行驱动的、将由所述发电产生的电压降压后输出的降压电路。
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