CN1336242A - 球类运动的球拍及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种改进的含有换能器和电子电路的用于球类运动的球拍,诸如网球、回力球和四面墙网球的球拍以及其制造方法。根据本发明,至少一个换能器迭层在球拍的框上并且把形变机械能转换成电能。所述电子电路跨接在换能器上并且向换能器供应电能,其中所有向换能器供应的电能由从机械形变提取的能量得到。其中,换能器还把电能转换成机械能,其中所述机械能影响球拍的振动特性。

Description

球类运动的球拍及其制造方法
本发明一般地涉及诸如网球、回力球和四面墙网球的球拍以及其制造方法。更具体地，本发明涉及一种球类运动的球拍，它含有用于建立理想的操作特性的电子电路。
在先技术中公知几种包括电子电路的实施。例如，WO-A-97/11756、EP-A-0857078和US-A-5 857 694涉及含有一个单一运动体、一个包括转换电能和机械应力能的压电应力元件的电有源组件，和一个连接到所述组件用于经所述组件引导电能控制压电元件中的应力以缓冲所述体部的振动响应。电有源组件通过压力联接融合进所述体内。所述组件可以是无源部件，把压力能转换成电能并且分流电能，从而消散运动执行体内的能量。在有源的实施中，系统包括一个电有源的组件，带有一个压电片材料和分开的电源，诸如可更换的电池。
类似的实施说明在WO-A-98/34689、WO-A-99/51310和WO-A-99/52606中。
这些公知的运动实施没有提供满意的操作特性，例如强度或者缓冲特性。在先技术的另一个缺点是电子电路要么以无源组件的形式用分流器(例如电阻器或者发光二极管)简单地消耗产生的电能，要么提供另外的电源(例如电池)向电子电路提供电能从而形成有源组件。但是两个可能上都没有完全地满足效率、重量、操作特性及制造方面。
本发明的一个目的是提供一种改进的球类运动的球拍及其改进的制造方法。尤其是现在仍然有改进诸如网球、回力球和四面墙网球的球拍之类的球类运动的球拍的操作特性的需要。这个目标和需要用权利要求书的特征达到。
根据本发明，球拍设有连接到至少一个安排在球拍上的换能器的自供电电子电路。更具体地，根据本发明，提供有一种用于球类运动的球拍，含有：一个带有拍头的框、一个喉区、一个柄部、至少一个把形变的机械能或者功率转换成电能或电功率的换能器及一个跨换能器连接的电路。所述电路向换能器供应能量或者说电能功率，其中所述向换能器供应的电能从来自从机械形变提取的能量或者电能得到。换能器把电能或者电功率转换成机械能或功率，其中所述机械能或功率影响球拍的振动特性。设在本发明的球拍上的所述至少一个换能器迭层在框上。
在一个优选的实施中，所述换能器是用于致动或者传感结构件的形变的复合物，含有一系列柔性的、以平行阵列安排的长纤维。各个纤维基本上彼此平行，同时毗邻的纤维由相对软的可形变聚合物分开，所述聚合物具有添加物以改变聚合物的电特性或者弹性特性。各纤维有一个共同的极化方向。所述复合物进一步包括沿纤维轴向延伸的柔性的导电电极材料，用于施加或者检测电埸。电极材料有一个交叉的图案形成相反极性的电极，所述极性交替地间隔开，并且构形得提供一个具有沿纤维的轴向的分量的埸。聚合物插入在纤维的电极之间。优选地纤维是含有压电材料的电陶瓷纤维。这种换能器更加详细地说明于美国专利申请US-A-5869189中。
优选地换能器成对地安装在球拍上，其中每对安装在球拍的一侧。当使用一个以上的换能器时，这些换能器优选地都电气连接到同一电路上。根据一个优选的实施，这种连接是借助于所谓的柔性电路建立的，所述柔性电路可以用薄层覆盖在球拍的框上。供选择地含有用于储存从至少一个换能器提取的电能的储存元件的电路可以优越地设在球拍框的柄部。
下面参照附图中所示的优选实施例说明本发明的其它细节和优点，其中：
图1是根据本发明的球类运动的球拍的一个实施的侧视图；
图2是沿图1的线II-II的剖视图；
图3A是可用于本发明的球拍的电力提取系统的实施的方框图；
图3B是图3A所示的电力提取系统的特定实施的电路图；
图4A是流经图3B的电路的电感器的电流相位图；
图4B和4C是流经电感器的交流电流图；
图5A-5G是图3B的电路的种种电压、电流、功率和能量波型图；
图6A是跨一个开路换能器上的电压的波形；
图6B是流经一个短路的换能器的电流的波形；
图6C是通过一个短路的换能器的电荷的波形；
图7是图3B的提取系统的方框图；
图8示图3B的提取系统的实施，以系统的换能器安装在一个结构上。
图9是电能提取系统的一个变形实施的电路图；
图10是电能提取系统的另一个变形实施的电路图；
图11是电能提取系统的另一个变形实施的电路图；
图12A是包括一个共振电路和一个整流器的电能提取系统的方框图；
图12B是图12A的电能提取系统的特定实施的电路图；
图13A-13G是图12B的电路的种种电压、电流、功率和能量波型图；
图14是图12B的提取系统的方框图；
图15是一个共振整流电能提取系统的一个变形实施的电路图；
图16是一个共振整流电能提取系统的另一个变形实施的电路图；
图17是一个无源整流电能提取系统的电路图；
图18A-18F是图17的电路的种种电压、电流、功率和能量波型图；
图19是一个无源整流电能提取系统一个变形实施的电路图；
图20A-20B示换能器的划分；
图21是电能提取系统的一个变形实施的电路图。
图22A-22C是电压和电流对时间的关系图表；
图23是图21的电能提取系统的控制电路的方框图；
图24是处供电控制电路的方框图；
图25是采用自供电控制电路的电能提取系统的电路图；
图26是电能提取系统的一个变形的实施的电路图；
图27是电缓冲系统的电路图；
图28是自供电缓冲系统的电路图；
图29是电能缓冲系统的一个变形实施的电路图；
图30是电能提取系统的另一个变形实施的电路图；
图31A-31C是电压对时间关系图；
图32是图30的电路的控制电路的电路图；
图33是表示没有电路的本发明的球拍的缓冲特性的图示。
图1示出本发明的网球拍600的优选实施。球拍600一般地含有：一个带有拍头604的框602、一个喉区606和一个柄部608。网球拍600还含有：至少一个换能器，优选一或者两对把形变的机械功率转换成电功率的换能器610和612。换能器610主612迭层在球拍600的框602上，并且经电连线614连接到安装在电子电路板上的自供电电路618上，并且仅打算用示意地示出在图1中与自供电电路618结合的换能器610和612改进本发明的球拍600的操作特性。特别地，打算用这些元件减少在打球时产生的振动。例如，当球员用本发明的内装有换能器和自供电电路618的球拍击球时，球在球拍上的冲击过程中产生的高频振动用于从换能器610和612提取能量。这种能量然后经电连线614传输到电路618，电路618转而向换能器610和620返回信号，以致动它们去缓冲机械振动。
如图1和2所示，柄部608优选地含有一个槽或者切口616，其中安排了承载电路618的自供电电子电路板。在制造球拍框602的过程中在本发明的球拍600的柄部608形成切口616。这是通过把材料管，优选地环氧材料或者复合碳纤维材料管放进环路形压模中达到的。在柄部608中的槽或者切口616设在一个其中管的两个末端彼此毗邻安排的区域中，这两个毗邻的末端在模中例如通过一个型芯分开，从而在压制(优选地在升高的湿度下)后可以得到准确安排的槽或者切口616。变通地，带槽616的球拍框602可以用热塑材料(例如聚酰氨)注模制造。在此情况下电路618可以优越地在注模过程中整体地与球拍制造在一起或者迭层制造在球拍框602中。
在图2中可见，切口616可沿横向完全地伸过柄区608，但是还可以只提供到一定的深度从而形成一个适当的凹陷以容纳电子电路板。尽管在图2中示出槽616在柄部608的中心，它也可以设得偏离柄部608的中心。
自供电电路618设在电子电路板上，板上安装电路的元件。优选地，电路板还承载储存从换能器提取的电能的储存元件。根据本发明的一个优选实施，在电路618完全地安排在切口或槽616中后，至少部分地把切口或者槽用一种材料填充以把电路固定在位。优选地，填充槽616中的电路618的材料是泡沫620，该泡沫可以填充槽616然后膨胀其体积从而至少部分地填充球折600的柄部608中的空腔。变通地或者另外地，可以借助于胶合剂把电路618安装在柄部608上，要么如果有槽618在槽618中，要么直接在框602的空心的柄部608内，例如管末端相遇处形成的间壁中。而且，电路618可以在端罩(未示)中，该端罩关闭球拍框602在柄部608的开放的末端，从而在把该端罩固定到球拍600上时电路618伸入到柄区608中。变通地，电路618可以安排在球拍框602上的任何其它位置，例如在柄部608和喉区606之间的过渡区621中。在此构形中，电路618优选地提供为集成电路(IC)，该集成电路可以从外部经球拍框602看见。
所述至少一个换能器优选地安装在球拍600的在使用球拍的过程中发生最大形变的区域中。更加具体地，这个区域在球拍600的前表面622或者其相反的背表面624上，因为最大的形变预计在离球拍框602的弹性线最大可能距离上。而且，假定球拍框602在打球过程中产生的最大形变在拍头604和喉区606之间的过度区域626中。现在优选地在球拍框602的前面622和/或背面设至少一对换能器610和612。换言之，换能器610和612可以设在球拍600的一或双侧。当只安装在一侧时，总共有两个换能器，框的每个框架上各一个。但是可以甚至在框架上迭放多个换能器以改善球拍600的性能。
薄层覆盖在球拍框602上的至少一个换能器优选地含有：银墨网板印刷在聚酯基底材料上的交叉的电极(IDE)、单向对齐的PZT-5A铅基压电纤维和热固化的树脂基料。如前所述，换能器具有传感及致动的双重作用。它们用于传感球拍框602中的应力并且经电极子系统向电路提供电输出。它们还用于在一旦检测出运动形变生对球拍框602致动。事实上，压电纤维是换能器并且把机械转换成电能，且反之亦然。当形变时，它们产生表面电荷，反之当施加电埸时诱发出形变。球的冲击在球拍中出现的机械应力使换能器形变，张紧压电纤维。交叉的电极拾取张紧的压电纤维产生的表面电荷并且为电荷通往适当的电路618提供电通道。反之，交叉电极还提供电通道以驱动换能器中的压电纤维的对抗球拍600中由球的冲击诱发的振动。
这些本发明优选的换能器制造是在特定的压力、温度和时间曲线条件下把压电纤维和基料树脂迭层在两个IDE电极之间。IDE图案可以用在复合物的一侧或者双侧。以特定的湿度和时间曲线条件下用高电压极化(pole)迭层的复合物。这个过程建立换能器工作的极性模式，使得必须跟随换能器电力导联接片上电“接地”极性。关于此类换能器及其制造的更多细节可见于美国专利申请5860189。本发明现在优选地使用的市售换能器是称为“智慧板”的有源纤维复合板(Continuum Control Control Corporation，Billerica，Massachusets，U.S.A.)。
换能器610和612及电路618之间的电连接614优选地用所谓“柔性电路”建立。例如，含有在聚脂基底材料上的Y形银墨网格印刷轨迹组的柔性电路。除了三个接片处的区域之外在导电的轨迹上施加一个绝缘材料层。在Y形的暴露的导电轨迹的顶上与前述的换能器接片的形状匹配。在Y形底处的暴露的导电轨迹上压接有可焊接的销针。在“Y”形的底端存在一个90度的弯曲以有效地把柔性电路安排进设在球拍600的柄部608中的，承载电路618的电子电路板的槽或者切口616中。
用在本发明的球拍600中的电路618是自供电电子电路，即不需要电池之类的外加电源的电子电路。优选地，电路618含有一个使用标准的表面贴(SMT)技术安装了有源和无源元件的印刷电路板(PWB)。电路的元件尤其包括高电压MOSFET、电容器、电阻器、晶体三极管和电感器。所用的电路技术详细说明如下。
电路或者说电子电路板618的作用是从换能器致动元件提取电荷、暂时保存电荷，然后以降低或者说缓冲拍600中的振动的方式重新施用电荷。电子电路按每个第一波形周期在电压波形的峰值切换两次进行工作。切换把换能器终端电压对于理论的开路电压移相90度。这个相位移动从换能器和球拍提取电能，提取的电能通过偏置换能器致动元件提高了终端电压。所述电压不因MOSFET及其它电子元件中的损耗有限而无限增加。切换发生到提取了足以降低球振动的电能为止，例如原幅度的约35％，优选地25％。
例如，换能器可以是压电换能器、反铁电换能器、电致伸缩换能器、压磁换能器、磁致伸缩换能器、磁形状记忆换能器或者压电陶瓷换能器。
至少一个换能器及优选地还有柔性电路在特定的温度、压力和时间曲线下用适当的树脂材料迭层在球拍框602上。优选地，用制造框602本身的相同树脂把至少一个换能器迭层在框602上。换能器和性电路的迭层可以同时进行可以在制造了框602以后用一个附加的步骤进行。在把换能器和性电路迭层在球拍框602上以后，可以在换能器和/或柔性电路上施加附加的保护涂层。保护涂层可以含有例如玻璃布或者玻璃纤维垫和/或漆或者清漆。优选地安装在本发明的球拍600上的每个换能器的尺寸约8至16平方厘米、优选地约10至14平方厘米，最优选地约12平方厘米。
对于本发明的球拍600的框602，特别优选地，框有在不同的框位置根据在那里发生的主应力类型显示不同的截面形状的轮廓，其中所述截面有适用于相应的应力类型的截面模数。例如，框602在发生弯曲的区域可以设有基本上矩形或者椭圆形的截面轮廓，或者在出现划分的区域中设有基本上圆形的截面。另外，如图1所示，在框602处可以设有瘤节样加固元件630和632。特别是，瘤节样加固元件630和632可以分别设在4点钟和6点钟之间以及6点钟和8点钟之间。可以取代或者补充于加固元件632设置的加固元件630位于本发明的球拍600的框602的喉区606。轮廓的轴向比例，即在瘤节630和/或632中的轮廓的高和宽之间的比例在1.0和1.4之间，优选地在1.2和1.35之间。
下面参照图3A至32说明电路618的优选实施。用于在扰动14，例如响应球对球拍600的冲击的形变的作用下从换能器12提取电能的电子电路10包括放大器电子电路15，例如，任何允许到和从换能器12双向电能流动的放大器诸如开关放大器、开关电容放大器、或者容性电荷泵；控制逻辑电路18；和储存元件20，例如电容器。放大器电子电路15提供从换能器12向储存元件20，以及从储存元件20向换能器12的电能流动。
参见图3B，开关放大器16包括开关，例如半桥安排的MOSFET32、34、双极晶体三极管、IGBT或者SCR，和二极管36、38(变通地，开关可以是双向无二极管的。)MOSFET32、34以高频，例如约10至100kHz之间开和关。开关放大器16经电感器30连接到换能器12。电感器30的量选择得使电感器30在MOSFET32、34的高频率开关之下调谐又高于扰动14能量的主要频率的最高者，以电感器起滤除电路16的高频开关信号的作用。
流经电感器30的电流由MOSFET32、34的开关决定并且可以分成相位：
相位I：MOSFET32截止，MOSFET34导通，电感器30中的电流增加，同时电感器从换能器12储能。
相位II：MOSFET34截止而MOSFET32导通，随着电感器30释放能量电流被迫流经二极管36然后至储存元件20。
相位III：随着电感器30中的电流变负电流停止流经二极管而流经MOSFET32，并且电能从储存元件20向电感器30传输。
相位IV：MOSFET32截止而MOSFET34导通，流经二极管38的电流增加，并且储存在电感器30中的能量转移到换能器12。
图4A是四相位开关的图象表示：(i)流经电感器30的电流时间关系、(ii)各中电流流过的MOSFET或者二极管，及(iii)各相中MOSFET的状态。取决于扰动的状态和开关的工作循环开关相位过程中的净电流可正或负。参照图4B，在所有的四个相位中电流可为正的，这此情况中电流流经开关34和二极管36。变通地(iv)、在所有的四个相位中电流可为负的，这此情况中电流流经开关32和二极管38。
MOSFET32在相位II中可以截止，并且MOSFET在相位IV中可以截止而不影响电流，因为在相应的相位中没有电流流经这些MOSFET。如果在相位II和IVMOSFET32、34分别导通，可以在一个MOSFET的截止和另一个MOSFET的导通之间插入一个死区时间以跨越MOSTFET32、34的跨导引起的开关损耗。
参见图5A-5G，图表表示了从换能器提取电能的例子，此处跨开路换能器的电压幅度可以是10伏特(见6A)。在此例中，换能器12是PZT-5H压电换能器，厚度是2毫米面积是10平方厘米。此换能器的特性是：顺性SE 33＝2.07×10-11m2/N，介电系统εT 33/ε。＝3400，而耦联系数d33＝593×10-12m/v。此换能器的电容量是15毫微法。以下的波形相应于经过厚度方向的幅度250牛顿的100Hz正弦波扰动，这本可以在换能器上产生10伏特的开路电压。
图5A示出跨换能器12上的电压作为时间的函数。电压的峰值幅度高于开路的换能器上的任何峰值电压的两倍。这里电路的峰值幅度是约60伏特。图5B示出换能器12的电流波形图5C示出换能器12上的电荷波形。由于电流从储存元件20流到换能器12，到和离换能器12的电流的整体的峰值大于仅由扰动引起的短路换能器的电流整体的任何峰值的两倍(见图6B和6C)。
由于电压和电流波形的相位，图5D，到和从换能器12的电力从0.021伏特与0.16伏特之间的峰值变化。从而，在对换能器12的扰动14的过程中例如在正弦波周期46的过程中，从储存元件20流到换能器12的电力流和从换能器12向换能器12向储存元件20的电力流动有从换能器12向储存元件20的净电力流动。周期不必是正弦的，例如，在扰动有多个频率的谐波或者宽频率的成分诸如方波、三角波、钳齿波及有限带宽的白噪音或者其它情况时。
进入电感器30中的电力示出于图5E中。下述的MOSFET32、34的高频开关见于电力波形中。在波形是正的时电力储存在电感器30中，而波形是负的时，电力从电感器30放出。
提取的电力示于图5F和5G。在0.06秒的时间上，约提取了1.5×10-4焦尔的电能。优越的电路是较高的峰值电压的峰值电荷见于换能器而不是其它处，并且因此可以从输入的扰动提取较高的电能。通过向换能器12施加有适当的幅度和与扰动14有适当的相位关系的电压，换能器12将在负荷下比其它方式经受更多的机械偏转。从而可以由扰动14对换能器12作更多的功并且可以通过电路10提取更多的电能。
再参见图3B，MOSFET32、34的工作循环由测量扰动14的运动控制并且选择与扰动的运动相匹配的时变周期。这在较宽的扰动频率范围上提供有效的电能提取。控制逻辑电路18包括：一个传感器40，例如，应力计、微压力传感器、PVDF膜、加速度计、或者复合传感器诸如测量扰动14的运动或者其它特性的有源纤维复合传感器；以及一个控制电子电路44。传感器40向驱动开关放大器16的MOSFET的控制电子电路44提供传感器信号42。传感器40可以测量的系统状态包括例如，振动幅度、振动模式、物理应力、位置、位移、加速度、电或机械状态诸如力、压力、电压或者电流，及其任何组合，或者它们的变化速率，以及温度、湿度、高度、或空气速度取向。一般地，任何相应于系统的机械或电气特性的可物理测量的量。
用于确定MOSFET32、34的工作循环的可能的控制方法或者过程包括比例反馈、正位置反馈、位置积分-求导反馈(PID)、线性二次高斯函数(LQG)、模块基控制器、或者任何动态补偿器的集。
对于上面参照图5A-5G说明的例子，对于100Hz的扰动使用100kHz的开关频率。选择1.68H的电感值，从而电感器30和换能器12的时间常数相应于1,000Hz。用比例反馈控制MOSFET32、34的工作循环。储存元件20上的电压设定到60伏特。
参见图3A，在从换能器12提取电能的另一个变形的控制方法或者说过程中，电路15中受控开关的工作循环是特定地基于升或降压型转换器的控制方程，从而换能器电压提升或者降低到储存元件的电压。跨换能器12出现的开路电压低于储存元件20上的电压时，降压转换器使得能够从换能器12上提取电能。跨换能器12出现的开路电压高于储存元件20上的电压时，降压转换器使得能够从换能器12上有效地提取电能。
控制方法或者说过程可以包括一个关闭断路工作模式，从而当跨换能器12的电压量低于某个限度时，MOSFET32、34和支持电子电路的部分载止以防止从储存元件不必要地耗散电能。变通地，控制方法所需要的工作循环高于或者低于一定的阈值时MOSFET32、34可以关闭断路。
图7示电能在扰动14和储存元件20之间的流动和信息流动(虚线)。来自机械扰动14的能传送到换能器12，该换能器把机械能转换成电能。来自换能器12的电能经开关放大器16传送到储存元件20。电能也可以经开关放大器16从储存元件20流动到换能器12。换能器12然后可以把任何接收到的电能转换成机械能，机械能再作用在一个结构602(图8)上产生扰动14。净能量流动到储存元件20。
传感器40和控制电子电路44用的电能以及换能器12需要的周期性峰值电能由储存元件20中储积的从扰动14提取的能量供应。储存元件20中积累的能量还可以或者变通地为外部应用48供电或者为电能提取电路本身供电。
系统中的消耗包括换能器12的能量转换消耗，在二极管36、38及MOSFET32、34上的电压降产生的消耗、开关损耗、及电路10中的寄生电阻或者电容产生的损耗。
控制方法或者说过程可以依据是希望产生最大的电能还是希望换能器的自供电起振动缓冲致动器的作用而不同。希望产生最大的电能时，反馈控制环路使用传感器40发出的信号引导MOSFET32、34向换能器12施加电压，该电压起增加对换能器12做的机械功的作用，与扰动14同相地收缩或者膨胀换能器12，基本上使换能器12顺应扰动14。从扰动14提取的能量越多，由扰动14引起的结构602(图8)的振动就越增加。
用换能器20缓冲机械扰动14的振动时，反馈控制环路发自传感器40的信号调节MOSFET32、34的工作循环以向换能器12施加电压，换能器将起振动的作用。系统提供自供电振动缓冲在于由换能器12产生的电能用于为换能器12供电用于缓冲。
参见图8，可以附着一或多个换能器12，迭层在球拍框602的一或多个位置上，并且连接到一个收获/驱动电路16(或者一个以上收获/驱动电路)。球拍框602的形变产生在换能器12上的扰动14。
例如，换能器12可以是压电换能器、反铁电换能器、电致伸缩换能器、压磁换能器、磁致伸缩换能器或者磁形状记忆换能器。压电换能器的例子包括多晶陶瓷诸如PZT5H、PZT4、PZT8、PMN-PT、细粒PZT，和PLZT；诸如电致伸缩和铁电聚合物之类的聚合物，例如PVDF和PVDF-TFE；单晶铁电材料诸如PZN-PT、PMN-PT、NaBiTi-BaTi和BaTi；及这些材料的复合物诸如有源纤维复合物和特殊复合物，一般地有1-3、3-3、0-3或2-2连接性图案。
换能器12可能的机械构形包括盘或片，以全厚度(33)模式、横向(31)模式或者平面(p)模式、或者剪(15)模式，单或多层、双晶、单晶、全厚度(33)模式的迭叠模式、横向或者沿纤维级化的杆或者纤维、环、径向、圆周或轴向极化的筒或者管，径向极化的球、用于磁系统的迭层的辊等。换能器可以集成进把装置外部的力/压力和形变转换成换能器12上的适当的优选的力/压力和形变。
扰动14可以是施加的力、施加的位移、或者其组合。对于沿33方向施加在换能器12上的扰动，如果系统设计用于测定在换能器上的应力幅度，形成换能器12的材料应当选择kgen 2sgen E值最大的，例如k33 2s33 E如果系统设计用于测定在换能器上的应力，形成换能器12的材料应当选择kgen 2/sgen D值最大的，例如k33 2/s33 D。其中kgen是在换能器12上产生的特定扰动的有效材料耦联系数。)sgen E是短路条件下对换能器产生的扰动或者位移相关的有效顺性，而sgen D是开路条件下对换能器产生的扰动或者位移相关的有效顺性。
参见图9，在另一个优选实施中，从换能器12提取电能的电路110包括一个储存元件120，该储存元件包括两个串连的储存部件122、124。换能器12的一侧126连接到部件122、124的中结点。这个连接偏置换能器12，使得在换能器12上的电压是正或负时电路110能够工作。
参见图10，电路210包括一个H形桥式放大器216。在第一方面，控制逻辑电路218一起操作MOSFET232’232a，并且一起操作MOSFET234、234a：
阶段1：MOSFET232、232a截止、MOSFET234、234a导通，电流流过MOSFET234、234a，并且来自换能器12的电能储存进电感器240、240a。
阶段2：MOSFET234、234a截止、MOSFET232、232a导通，电流流过二极管240、240a，储存进电感器240、240a的能量转移到储存元件20。
阶段III：所有电流成为负向，电流停止流过二极管236、236a，并且流过MOSFET232、232a，能量从储存元件20转移支电感器240、240a。
阶段IV：MOSFET232、232a截止，流过二极管238、238a的电流增加，储存进电感器240、240a的能量转移到换能器12。
在工作的第二方面，在任何时间只有一半的H形桥工作，这取决于在换能器12上预期的电压的极性。当预期为正电压时，MOSFET234a截止、MOSFET232a导通，把换能器12的侧226a接地。参照图4，MOSFET232、234然后按前面所述截止和导通，以影响换能器12的侧226上的电压。换能器12预期为负电压时，MOSFET232截止、MOSFET234导通，把换能器12的侧226接地。参照图4，MOSFET232a、234a然后按前面所述截止和导通，以影响换能器12的侧226a上的电压。
参见图11，通过包括一个独立的电源例如畜电池250对图10的电路进行了修改，电池250为传感器40和控制电子电路44供电。储存元件20还储存要转移的电能和从换能器20接收的电能。
参见图12A，可以用一个简化的电能提取电路300代替放大器电子电路15用于从换能器12提取电能。电路300包括一个共振电路302，一个整流器304、控制逻辑电路306、和一个储存元件20，例如一个可充电电池或一个电容器。共振电路302包括诸如电容器和电感器之类的元件，这些元件联接到换能器时在系统中产生电谐振。谐振电路302提供用于把电能从和向换能器流动。传感器40和电子电路308可以用于使用例如并励调节器适配储存元件20的电压电平，或者用于接通用不同数值的元件库中的不同的电感或电容调谐谐振电路。
例如，参见图12B，压电换能器12连接到由电感器312形成的谐振电路302。取决于电感器312的值谐振电路302得到一个窄的频带。电感器312的值选择得使换能器的电容量和电感器312的电感量的谐振频率调谐到扰动14或者说机械系统的共振主频率、频率或者频率范围附近。整流器304是倍压整流器，包括二极管314、316。从换能器12提取的电能储存在储存元件318、320中。
对于磁致伸缩换能器12，谐振电路302可包括一个与换能器12并联的电容器。
跨电感器12的电压幅度因谐振的结果上升直到电压高到足以正向偏转二极管314、316之一。在发生在跨电感器312的电压高于跨储存元件318、320之一的电压。
如球类运动的球拍中，在正弦扰动的情况下，流经电路310的电流可以以四个阶段说明：
阶段I：随着电压从零增长，没有电流流过二极管314、316同时换能器电压不高于储存元件318、320上的电压。
阶段II：换能器电压增加到高于储存元件318上的电压时，二极管开始正向导通，电流流经二极管314进入储存元件318。
阶段III：随着换能器电压下降，二极管314、316反向偏置，重新没有电流流经二极管。
阶段IV：换能器电压变负并且幅度大于储存元件320上的电压时，二极管变为正向偏置，电流流过二极管316进入储存元件320。随着换能器电压开始增加，二极管重新反向偏置然后重复阶段1。
参见图13A-13G，图象地表示出了从电路310中的换能器12提取电能的例子，其中跨换能器12的电压的开路幅度应为10伏特。在此例中使用与前面参照图5说明的相同的换能器和扰动。在此例中使用168H的电感器从而电感器和换能器的时间常数相应于100Hz。
图13A以时间的函数示出跨图12的换能器12的电压。此电压的峰值幅度因谐振的结果而增长直到它高于储存元件318、300上的电压。这个电压是仅由扰动14(见图6A)引起的换能器12上的开路电压的任何峰值的两倍以上。这里，该电压峰值幅度约为60伏特。虽然在图中示出从瞬态到稳态的过渡，但是该电路可以以纯瞬态方式动作。
图13B示出换能器12上的电流波形而图13C是换能器12上的电量波形。由于电路的谐振，向和离换能器12的整体电流的峰值大于仅由扰动(见图6B和6C)引起的短路换能器整体电流任何峰值的两倍。
由于电压相移和电流波形，图14中向和离换能器12的电能交替地约0.02和-0.02瓦特的峰值之间。从而在换能器12上的扰动14的过程中，例如在一个单个的正弦周期346中，从谐振电路312到换能器12的电能流和从换能器12向谐振电路312的电能流，是从换能器12向储存元件318、320的净电能流动。周期不必是正弦的，例如在扰动是多频率谐波，或者是宽频带含量诸如方波、三角波、锯齿和宽带噪声时。
进入电感器312的电能示于图13E。在波形是正的时，电能储存在电感器312中，而在波形是负的时，电能从电感器312放出。
提取的电能和能量示于图13F和13G。在0.06秒的时间上，约提取1.0×10-4焦耳能量。
跨储存元件318、320的电压调节到使提取电能最有效。例如，如果在换能器上没有整流器并且换能器和电感器并连在相同的扰动下共振时，跨储存元件318、320的电压理想地约为跨换能器的峰值稳态电压的一半。一个自适应电路使用一个传感器以适应改变系统的频率、缓冲，或者状态以适应谐振器或者把适应储存元件的电压电平。
图14示出扰动14和储存元件20之间的电能流动，以及信息流动(虚线)。来自机械扰动14的能量传递到换能器12，该换能器把机械能转换成电能。来自换能器12的电能经谐振电路302和整流器304传送到储存元件20。电能还可以从谐振电路302流到换能器12。换能器12可以把任何接收到的电能转换成机械能，机械能转而作用在机械扰动14上。
传感器40和控制电子电路308用的电能由积累在储存元件20中的从扰动14提取的能量提供。换能器12需要的周期峰值电能由谐振电路302提供。积累在储存元件20中的能量还或者用于或者变通地用于为外部应用48供电或者为电能提取电路本身供电以抑制振动。
取代采用储存元件，可以把提取的电能直接地用在为外部应用48供电。
图15中示出一个变形的谐振电路322。电路322包括一个电感器312和四个连接成全波桥式电路的二极管3214、326、328和330。从换能器12提取的电能储存在储存元件332中。
流经电路322的电流可以用四个阶段说明：
阶段I：换能器电压从零增长时，没有电流流经二极管324、326、328和330，同时换能器电压低于储存元件332上的电压。
阶段II：换能器口电压增长得大于储存元件332上的电压，二极管324、326变成正向偏置，电流流过二极管324、326进入储存元件332。
阶段III：随着换能器电压下降，所有二极管反向偏转系统以开路工作。
阶段IV：换能器电压变负并且大于储存元件332上的电压时，二极管328和330变为正向偏置，电流流过二极管328和330进入储存元件332。随着换能器电压开始增加，所有的二极管重新变成反向偏置并且重复阶段1。
参见图16，一个更加复杂的谐振电路350分别包括两个电容器和电感器对352、354及355、356，和两个谐振电感器357、358。从而电路350有多重谐振，可以调谐到或者接近机械系统的多重扰动频率或者说多重共振。可以加入附加电容器和电感器以增加电路350的谐振点数目。可以置与电感器串连或者并连的电阻得到宽带性能。图16示出连接到倍压整流器360的谐振电路350，其工作如图12B。
可以把图12B和图16的不同谐振电路连接到不同的整流电路诸如全桥整流电路或者N级馈电整流器。
用于从换能器12提取电能的正电压倍压整流电路410示出于图17中。电路410包括二极管4114、416。从换能器12提取的电能储存在储存元件418、420中。
流过电路410的电流可以用四个阶段说明：
阶段I：换能器电压从零增长时，没有电流流经二极管414、416，同时换能器电压低于储存元件418上的电压。
阶段II：换能器口电压增长得大于储存元件418上的电压，二极管414变成正向偏置，电流流过二极管414进入储存元件418。
阶段III：随着换能器电压下降，二极管414、416反向偏置，电路以开路工作。
阶段IV：换能器电压4变负并且大于储存元件420上的电压时，二极管416变为正向偏置，电流流过二极管416进入储存元件420。随着换能器电压开始增加，二极管414、416重新变成反向偏置并且重复阶段1。
参见图18A-18F，图象地表示出了从电路410中的换能器12提取电能的例子，其中跨换能器12的电压的开路幅度应为10伏特。图18A以时间的函数示出换能器12的电压。该电压的峰值幅度约为5伏特。图18B示出换能器12上的电流波形而图18C示出电量的波形。
图18D，向和离换能器12的电能有约5×10-4瓦特的峰值。提取的电能和能量示出在图18E和18F中。在0.06秒的时间上，约提取0.70×10-5焦耳能量。
跨储存元件418、420的电路调谐得使电能提取理想化。跨储存元件418、420的电压理想地是在同样机械扰动下会在开路的换能器上出现的电压的一半。
参照图19，在无源的，N级平行馈电整流器430中储存元件432的是扰动的电压幅度的N倍。电容器434、436起电能储存元件的作用，在每个级中的电压均高于上一级的电压。电容器438、440和442起把电荷经过二极管444-449从各级向下一级转移的泵的作用。可以在整流器430中加入前面说明的谐振电路。
换能器可以分隔开，并且可以使用不同的电极或者线圈构形，即对换能器的电气连接，以使电气特性理想化。在图20A和20B中示出用于压电换能器的这种构形，其中对于相同体积的材料和相同的外部扰动，不同的电极构形提供换能器12的电压和电流输出之间的折衷。例如，在图20A中换能器12纵向地分段并且与电极450、452和454电气并联，提供高电流和低电压。在图20B中换能器12区域分段并且与电极456、458、460和462电气串联，提供高电压和低电流。
参见图21，用于从换能器501提取电能的电路500包括一个电感器502，和两个对称的子电路504a、504b。每个子电路504a、504b分别具有二极管505a、505b、开关元件506a、5064b、储存元件507a、507b和控制电路508a、508b。开关元件506a、5064b例如是MOSFET、双极晶体三极管、IGBT、或者SCR。储存元件507a、507b例如是电容器、可充电电池或者其组合。
电路500优选地用于缓冲连接上换能器501的球类运动用的球拍的振动。
参照图22A-22C说明电路500的工作。为了参照，图22A示出没有电路500时振动的外部扰动产生的换能器501上的电压。电路500的工作可以划分成相，图22B以时间的函数示出跨换能器501上的电压，而图22C以时间的函数示出流过换能器501的电流。
阶段I：换能器510上电压响应振动扰动增加，开关506a和506b都处于关断位置，没有电流流过开关。
阶段II：在换能器501上的电压达峰值后，控制电路508a导通开关506a。电流从换能器501经电感器502、二极管505a和开关506a流进电能储存元件507a。
阶段IIa：开关506a接通的的同时，来自换能器501的电流幅度增加，向电感器502和储存元件507a储存能量。在此过程中，跨换能器501的电压下降而跨元件507a的电压上升。来自换能器501的电流继续增加直到跨电感器502的电压达到零。
阶段IIb随着换能器501流出的电流开始下降，释放出储存在电感器502中的能量，迫使跨换能器501的电压下降到零。这继续至电感器502中的能量耗完，在此点跨换能器501的电压达到开始阶段II时候的负值。
阶段III：在下半个周期两个开关506、506a都截止，换能器501上的电压响应振动的扰动继续下降。
阶段IV：在换能器501上的电压达到最低后，电路对称的部分504b被启动。控制电路508b接通开关506b。电流从换能器501经电感器502、二极管505b和开关506b流向能量储存元件507b。
阶段IVa：开关接通的同时，换能器501发出的电流幅度增加，在电感器502和储存元件507b中储存能量。在此过程中，跨换能器501的电压下降而跨储存元件507b的电压增加。换能器501发出的电流继续增加直到跨电感器502的电压达到零。
阶段IVb：随着换能器501发出的电流开始下降，释放出储存在电感器502中的能量，迫使跨换能器501的电压零以下。这继续到电感器502中的能量耗完，在此点跨换能器501的电压达到开始阶段II时候的负值。
随着这四个阶段重复进行，跨换能器501的电压量增加。该电压可以高于没有电路500的话能在换能器501测量到的几倍。结果，在阶段II和IV更多的能量从换能器501上提取了。
图33中示出的灰色代表本发明的球拍的振动特性，其中换能器上没有连接电路。为了缓冲球拍的振动，优选地把图21所示的电路500连接到换能器上。电路500含有两个能量储存元件507a和507b，设置能量储存元件507a和507b用于储存在球拍振动过程中从换能器提取的能量。球拍一开始振动，换能器就把施加于其上的机械扰动转换成电压信号。在阶段II和IV中，这个电压信号用于分别在能量储存元件507a和507b中储存电能。这个储存的电能然后在阶段III和I(见图22B)用于主动地缓冲球拍，其中把电能施加回换能器。把开关506a和506b的时钟控制得使如此施加在换能器上的电压引起换能器把电能转换成对球拍的振动运动起反作用的机械能，并且从而缓冲振动。比较图22A和22B可以清楚在相继的两个振动峰值(即图22A的曲线极值点)之间由电路500施加在换能器上的电压不改变其极性。因此从一个峰值到下一个峰值(例如阶段III)，施加的电压在球拍上作用一个与球拍的运动方向相反的力。因此，电路迫使跨换能器的电压改变极性。在球拍的返加运动时(阶段I)相反的电压施加在换能器上从而施加对球拍的运动起反作用的力并且缓冲球拍的振动。图33中的黑线表示带有自供电电路的本发明的球拍600的振动特性。
参见图23，控制电路508a和508b包括一个分别用于处理跨开关506a和506b的电压的滤波电路，和一个开关驱动电路532。在此实施中，控制电路由图中未示的外部的电压源供电，诸如电池或者电源。滤波电路531区分信号并且跨开关的电压开始下降时导通开关。另外，滤波电路531可以包括噪声抑制部件用于在跨开关的电压变得大于预定的阀值时导通开关。滤波电路还可以包括谐振元件用于响应特定模式的扰动。
参见图24，在一个变形实施中，控制电路包括一个由换能器501发出的电流的储存元件541。储存541然后用于为滤波电路531和开关驱动电路532供电。在不必要外部电源的意义上此实施是自供电的。
参见图25，用于从换能器501提取电能的自供电电路550不需要外部的电能运转控制电路549a、549b和换能器501。经电阻器552和/或经电阻器554、电容器555和二极管557在电路工作的阶段I(即跨换能器的电压上升时)充电的电容器551起储存元件541的作用。一个齐纳二极管553起防止电容器551上的电压超过预定的限度的作用。当跨换能器的电压开始下降时，一个滤波器(电阻器554和电容器555)导通一个P沟道MOSFET556。利用储存在电容器551中的电能为MOSFET556的栅极供电，MOSFET556然后导通开关506a。在此过程中电容器551充电，引起开关506a在预定的间隔后截止。然后在第二半电路中重复同样的过程。
参照图26，用于从换能器579提取电能的电路569包括一个整流器571、一个电感器572、一个开关573、一个储存元件574、和控制电路575。开关元件573是，例如MOSFE、双极晶体三极管、IGBT、或SCR。储存元件574是例如电容器、可充电电池或者其组合。控制电路575相应于前面参照图25说明的自供电控制电路549a。整流电路571有第一和第二输入端子571a、571b及第一和第二输出端子571c、571d。第一和第二输入端子571a、571b跨换能器570的第一和第二端子570a、570b连接。电感器572包括第一和第二端子572a、572b。电感器572的第一和第二端子572a、572b连接到流电路571的第一输出端子571c。开关元件573连接到电感器572的第二端子572b和整流器571的第二输出端子571d。
参见图27，用于缓冲连接有换能器511的球拍的振动的电路510包括一个电路中的能量消耗部件513，诸如电阻器。电路10还包括一个电感器和两个子电路514a和514b。每个子电路514a和514b各包括一个二极管516a和516b，及控制电路518a和518b。开关元件517a和517b，例如，是MOSFET、双极晶体三极管、IGB、或SCR。如果在其余的电路部件中的固有能量消耗提供足够的能量消耗，消耗元件513可以取消。
图28示出图27的电路实施，含有前面参照图26说明的自供电控制电路549a和549b。
参见图29，用于缓冲附着有换能器521的球拍的振动的电路520包括电感器522、能量消耗部件523诸如电阻器、和两个对称的子电路524a和524b。每个子电路524a和524b各包括一个二极管525a和525b，开关元件526a和526b及控制电路527a和527b。开关元件526a和526b，例如，是MOSFET、双极晶体三极管、IGB、或SCR。如果在其余的电路部件中的固有能量消耗提供足够的能量消耗，消耗元件523可以取消。控制电路527a和527b可以是前面参照图28所说明的。
图27和29中的消耗元件的放置影响选择以提供预期的消耗的电路部件的尺寸。具体地放置取决于扰动的振动幅度和频率及换能器的电容量。
参见图30，用于从换能器581提取能量的电路580包括电感器582和两个对称的子电路583a和583b。每个子电路583a和583b各包括一对二极管584a和585a、584b和585b、电容器586a、586b、电感器587a、587b、开关元件588a和588b、控制电路589a和589b，及储存元件593a和593b。开关元件588a和588b，例如，是MOSFET、双极晶体三极管、IGB、或SCR。电感器582有一个连接到换能器581的第一端子581a的第一端子582a，和连接到子电路583a的第二端子582b。子电路583a还连接到换能器581的第二端子581b。储存元件子电路593a和593b有相对  较大的电容量，从而其电压相对换能器电压或跨电容器586a、586b的电压小。二极管584a、584b、585a、585b保证电能流入储存元件593a和593b。
电路580还可以用于缓冲联接换能器531的球拍的振动。为此储存元件593a和593b可以用消耗部件代替，例如图25中所示的电阻器。变通地，可以与换能器581并联一消耗部件，如图29所示。如果在其余的电路部件中的固有能量消耗提供足够的能量消耗，消耗部件可以取消。
电路580的工作参照图31A-31C说明。图31A以时间的函数示出跨换能器581的电压并且可以与图22B的波形作比较。下面进一步说明，各个子电路中附加的电感器587a和587b和电容器586a和586b，结合控制电路589a和589b，引起阶段II和IV中电压的多个阶段。
阶段I：随着换能器581上的电压响应振动扰动增加，两个开关588a、588b都处于截止位置，没有电流流经开关。跨电容器586a上的电压效果上等于跨换能器581上的电压。
阶段II：换能器上的电压达到峰值后，控制电路589a导通开关588a。电容器586a流出的电流流过二极管585a和电感器587a流经开关588a。从而跨电容器586a的电压迅速下降。当跨电容器586a的电压下降到跨换能器581的电压之下时，电流592开始从换能器581经电感器582和二极管584a流向电容器586a。当电流592变得大于电流590时，跨电容器586a的电压停止下降并且开始上升。跨电容器586a的电压一开始上升，开关588a就截止。换能器581发出的电流然后引起跨电容器586a的电压迅速上升到可能大于其阶段II开始前的值。在此过程中，跨换能器581的电压降低到其阶段II开始前值的几分之一。在一个短延时后，控制电路重新导通开关588a，并且此过程在阶段II重复数次。从而跨换能器581的电压在数个阶段中下降。
阶段III：下半个周期中两个开关588a、588b截止，换能器581上的电压响应振动扰动继续下降。跨电容器586b的电压效果上等于跨换能器581上的电压。
阶段IV：电容器586b上的电压达到峰值后，阶段II的过程对子电路583b重复。
随着四个阶段重复，跨换能器581上的电压量增加。在阶段II和IV中发生的多个切换事件，在效果上表示在这些阶段中发生的换能器电压的过渡。结果，与图21的电路比较，在缓冲低频振动过程中联接换能器581的球拍引起较小的高频噪声。
参见图32，控制电路549a的一个优选实施是自供电的不需要外部的电能的。电容器711经电阻器710和/或经电阻器715、电容器716、二极管721和晶体三极管717在电路工作的阶段I(即跨换能器的电压上升时)充电。齐纳二极管712起防止电容器711上的电压超过预定的限度的作用。当跨换能器的电压开始下降时，一个高通滤波器(电阻器715和电容器716)导通一个P沟道MOSFET714。利用储存在电容器711中的电能为开关588a的栅极供电，MOSFET714然后导通开关588a。流经电感器587a和开关588a的电流引起跨电容器586a的电压迅速下降。随着跨电容器596a的电压下降，电流592开始从换能器581经电感器582和二极管584a向电容器586a流动。在电流592变得大于电流590是，电容器586a上的电压停止下降并且开始上升，在此点，高通滤波器(电容器713)经二极管721截止MOSFET714，并且导通晶体三极管717，晶体三极管717晶体三极管719导通。结果，开关588a截止此过程重复数次引起跨换能器581的电压用数个阶段下降，如图31所示。
图33示出缓冲或振动图示，其中在时间上画出加速度。更具体地，此图示出换能器上连接及不连接电子电路的本发明的球拍600的振动特性。图33中的灰线代表其中在换能器上没有连接电子电路的本发明的球拍600的的振动特性。图中的黑线示出在换能器上连接有自供电的电子电路的本发明的球拍600的的振动特性。从此图可以看出，球拍的振动特性可以基本上用连接到换能器上的电子电路影响，并且振动达到其半幅值的时间缩短了，例如缩短了三分之一到三分之二，优选地达约50％，从而可以得到实质上地改善操作特性。

Claims (44)

1.一种用于球类运动的球拍，含有：一个带有拍头的框、一个喉区、一个柄部，所述球拍还含有至少一个把形变的机械能转换成电能的换能器及一个跨换能器连接的电路。所述电路向换能器提供能量，其中所有向换能器提供的电能由从机械形变提取的能量得到，其特征在于，换能器把电能转换成机械能，所述机械能影响球拍的振动特性，其中所述换能器迭层在所述球拍的框上。
2.权利要求1所述的球拍，其特征在于，电子电路含有一个用于储存从换能器提取的电能的储存元件。
3.权利要求1或2所述的球拍，其特征在于，柄部设有一个切槽用于容纳电子电路和/或储存元件。
4.权利要求1至3之任何所述的球拍，其特征在于，柄部含有一个中空的轮廓和一个在中空轮廓中界定两个毗邻的腔的间壁，其中把间壁进行划分以提供所述的切槽。
5.权利要求3或4所述的球拍，其特征在于，在中空轮廓中的切槽至少部分是用一种材料填充，从而把电子电路和/或储存元件固定在位。
6.权利要求5所述的球拍，其特征在于，所述材料是泡沫。
7.权利要求1至6之任何所述的球拍，其特征在于，换能器是压电的、抗铁电的、电致伸缩的、压磁的、磁致伸缩的、磁形状记忆的和压电陶瓷的材料中至少之一。
8.权利要求1至7之任何所述的球拍，其特征在于，换能器含有纤维换能器材料。
9.权利要求1至8之任何所述的球拍，其特征在于，至少一个换能器安装在因球对球拍的冲击发生基本形变处的球拍位置上。
10.权利要求1至9之任何所述的球拍，其特征在于，换能器成对地安装在球拍上，其中每对换能器安排在球拍的一侧。
11.权利要求1至10之任何所述的球拍，其特征在于，换能器安排在球拍头和球拍的喉区之间的过渡区域中。
12.权利要求1至11之任何所述的球拍，其特征在于，在球拍上设有四个换能器，在球拍的每侧两个。
13.权利要求1至12之任何所述的球拍，其特征在于，所有的换能器都电气连接到同一电路上。
14.权利要求1至13之任何所述的球拍，其特征在于，至少一个换能器通过用于制造框本身的同样树脂迭层在框上。
15.权利要求1至14之任何所述的球拍，其特征在于，在至少一个换能器和电子电路之间的电连接用迭层的柔性电路建立。
16.权利要求1至15之任何所述的球拍，其特征在于，至少一个的换能器有约8至16平方厘米的尺寸，优选地约10至14平方百米，最优选地约12平方厘米。
17.权利要求1至16之任何所述的球拍，其特征在于，框具有在不同的框位置根据在该处的主应力的类型显示不同的截面形状的轮廓，截面形状具有适用于相应应力类型的模数。
18.权利要求1至17所述的球拍，其特征在于，在球拍的四和六点钟、六和八点钟和/或喉区之间至少设一个厚块样的加固元件。
19.权利要求18所述的球拍，其特征在于，在厚块区域中的轮廓的轴向比例在1.0和1.4之间，优选地在1.2和1.35之间。
20.权利要求1至19之任何所述的球拍，其特征在于，换能器经受的峰值电压大于仅由变形引起的开路换能器的任何峰值的两倍。
21.权利要求1至19之任何所述的球拍，其特征在于，流向和发自换能器的整体电流的峰值大于只因形变引起的短路换能器整体电流的任何峰值的两倍。
22.权利要求1至21之任何所述的球拍，其特征在于，电子电路包括跨换能器连接的开关电子电路，并且控制逻辑电路以高于形变的激励频率的两倍的频率切换开关电子电路。
23.权利要求1至22之任何所述的球拍，其特征在于，电子电路跨换能器连接并且能够在形变过程的不同时间区段从换能器提取电能和向换能器施加电能。
24.权利要求1至23之任何所述的球拍，其特征在于，电子电路包括：
一个电感器，电感器包括第一和第二端子，第一端子连接到换能器的第一端子；
一个第一子电路，连接到电感器的第二端子和换能器的第二端子，第一子电路包括一个开关；及
一个第二子电路，连接到电感器的第二端子和换能器的第二端子，第二子电路包括一个开关。
25.权利要求1至24之任何所述的球拍，其特征在于，电子电路包括：
一个整流电路，包括第一和第二输入端和及第一和第二输出端，第一和第二输入端连接跨换能器的第一和第二端子，
一个电感器，包括第一和第二端子，第一端子连接在整流电路第一输出端子，并且子电路连接到电感器的第二端子和整流电路的第二端子，子电路包括一个开关。
26.权利要求1至25之任何所述的球拍，其特征在于，包括一个用于测量机械状态的传感器，其中基于测量到的机械状态控制联接到换能器上的电子电路，并且电子电路被设置成从换能器提取电能并且把提取的电能储存在电子电路中和/或储存元件中。
27.权利要求26所述的球拍，其特征在于，电子电路含有基于测量的机械状态控制的开关。
28.权利要求1至27所述的球拍，其特征在于，电子电路含有一个谐振电路。
29.权利要求1至28之任何所述的球拍，其特征在于，所有向电子电路和/或储存元件提供的能量都从由机械形变提取的能量得到。
30.权利要求1至29之任何所述的球拍，其特征在于，电子电路包括放大器电子电路。
31.权利要求30所述的球拍，其特征在于，电子电路包括H桥和/或半桥。
32.权利要求30或31所述的球拍，其特征在于，电子电路包括用于控制放大器电子电路的控制电子电路。
33.权利要求32所述的球拍，其特征在于，控制电子电路控制放大器电子电路的工作循环。
34.权利要求1至33之任何所述的球拍，其特征在于，电子电路和/或储存元件包含电容器和/或可充电电池。
35.权利要求1至34所述的球拍，其特征在于，电子电路和/或储存元件包含串联连接的两个部件、换能器的一侧连接到这两个部件之间的结点上。
36.权利要求1至35之任何所述的球拍，其特征在于，储存元件设在电子电路相同的电路板上。
37.权利要求1至36之任何所述的球拍，其特征在于，设置成用于缓冲形变的振动。
38.权利要求1至37之任何所述的球拍，其特征在于，换能器是含有一系列柔性的、以平行阵列安排的长纤维的复合物。
39.一种方法，用于制造权利要求1至38之任何所述的球类运动的球拍，含有步骤：
a)提供一个球拍框；
b)把至少一个换能器迭层在球拍的框上；并且
c)把换能器与电子电路和/或储存元件电气连接。
40.权利要求39所述的方法，其特征在于，步骤a)和b)同时进行。
41.权利要求39所述的方法，其特征在于，步骤b)在提供框之后进行。
42.权利要求39至41之任何所述的方法，其特征在于，换能器用用于制造框的同样的树脂迭层到球拍的框上。
43.权利要求39至42之任何所述的方法，其特征在于，在换能器和/或电子连接上施加一个保护涂层。
44.权利要求39至43之任何所述的方法，其特征在于，柄部是中空的并且由一个间壁分开成为两个腔室，其中电子电路安排在间壁中的切口中并且通过一种插入在中空的柄部中的泡沫固定在位。
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