JP2003061369A - 圧電発電ユニット - Google Patents
圧電発電ユニットInfo
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- JP2003061369A JP2003061369A JP2001247847A JP2001247847A JP2003061369A JP 2003061369 A JP2003061369 A JP 2003061369A JP 2001247847 A JP2001247847 A JP 2001247847A JP 2001247847 A JP2001247847 A JP 2001247847A JP 2003061369 A JP2003061369 A JP 2003061369A
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- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 回転運動を効率的かつ断続的に電気エネルギ
ーに変換する圧電素子による発電ユニット。 【解決手段】 回転軸に取り付けられた圧電素子を持ち
上げて撓ませる凸部を有するカムで圧電素子を持ち上
げ、カムに内蔵又は外部に取り付けた圧電素子が撓みの
反動て゛自由振動する際に衝突するように配置された凸
部で衝撃を加えることにより、回転運動を効率的かつ断
続的に電気エネルギーに交換する。
ーに変換する圧電素子による発電ユニット。 【解決手段】 回転軸に取り付けられた圧電素子を持ち
上げて撓ませる凸部を有するカムで圧電素子を持ち上
げ、カムに内蔵又は外部に取り付けた圧電素子が撓みの
反動て゛自由振動する際に衝突するように配置された凸
部で衝撃を加えることにより、回転運動を効率的かつ断
続的に電気エネルギーに交換する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、圧電素子に振動や
衝撃を与え、歪ませることで電気を発生させ、その振動
や衝撃を検出したり、あるいはその発生電力を利用して
発光素子等を点灯させたり、二次電池等に充電し利用す
る等の圧電素子による発電ユニットに関する。
衝撃を与え、歪ませることで電気を発生させ、その振動
や衝撃を検出したり、あるいはその発生電力を利用して
発光素子等を点灯させたり、二次電池等に充電し利用す
る等の圧電素子による発電ユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来この種の圧電素子による発電をする
場合には通常、板状素子の面積の最も広い対になる面に
電極を形成し分極をし、金属球、セラミック球などの衝
撃体を衝突させたり、圧電素子の一端を固定してこの反
対の端を押圧し変形させたりして、圧電素子の分極方向
と直行する素子の歪みによって発電する。このとき発電
した電力を発光体の発光に利用したり、ニ次電池に充電
して取り出し利用したりされている。この発電装置を靴
底に取り付けて、歩いたり走ったりする動きに合わせ、
左右または上下の往復運動により組み込まれた衝撃体が
圧電素子を打撃し電気を発生させ発光体を発光させる発
明がなされている。
場合には通常、板状素子の面積の最も広い対になる面に
電極を形成し分極をし、金属球、セラミック球などの衝
撃体を衝突させたり、圧電素子の一端を固定してこの反
対の端を押圧し変形させたりして、圧電素子の分極方向
と直行する素子の歪みによって発電する。このとき発電
した電力を発光体の発光に利用したり、ニ次電池に充電
して取り出し利用したりされている。この発電装置を靴
底に取り付けて、歩いたり走ったりする動きに合わせ、
左右または上下の往復運動により組み込まれた衝撃体が
圧電素子を打撃し電気を発生させ発光体を発光させる発
明がなされている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】前項で説明したとお
り、従来技術では機械的な運動を電気エネルギーに変換
する手段としては圧電現象を応用する場合、主として外
部からの振動や、衝撃を受けてこれを直接あるいは間接
的に圧電素子に伝えることで圧電素子に歪みを発生させ
て電気エネルギーを取り出す提案がなされているが、い
ずれも往復運動から衝撃を取り出し発電する方法に限定
されており利用分野が限られていた。
り、従来技術では機械的な運動を電気エネルギーに変換
する手段としては圧電現象を応用する場合、主として外
部からの振動や、衝撃を受けてこれを直接あるいは間接
的に圧電素子に伝えることで圧電素子に歪みを発生させ
て電気エネルギーを取り出す提案がなされているが、い
ずれも往復運動から衝撃を取り出し発電する方法に限定
されており利用分野が限られていた。
【０００４】断続的に発電する為には風車、水車、車軸
等の回転運動から圧電素子へ衝撃を取り出し発電可能と
なれば利用分野が広く有用である。同種の発明として特
願昭５４−５６８７２号に歯車に接触して振動する接触
子の振動を圧電素子に伝えて、発電する発明がなされて
いるが、図−１に示すとおり、撓み型圧電素子先端が歯
車に接触し歯車回転時の弾きを利用しているため圧電素
子に伝える衝撃が小さく発電効率が悪いという問題があ
った。
等の回転運動から圧電素子へ衝撃を取り出し発電可能と
なれば利用分野が広く有用である。同種の発明として特
願昭５４−５６８７２号に歯車に接触して振動する接触
子の振動を圧電素子に伝えて、発電する発明がなされて
いるが、図−１に示すとおり、撓み型圧電素子先端が歯
車に接触し歯車回転時の弾きを利用しているため圧電素
子に伝える衝撃が小さく発電効率が悪いという問題があ
った。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、回転軸に取り
付けられた圧電素子を持ち上げ、解放する機能と、圧電
素子に衝撃を与える機能のカムの両方を備えるか、また
は別の位置に設けた部材によって圧電素子に断続的に衝
撃を加えることにより、回転運動を電気エネルギーに効
率的に変換する圧電阻止による発電ユニットを提供す
る。
付けられた圧電素子を持ち上げ、解放する機能と、圧電
素子に衝撃を与える機能のカムの両方を備えるか、また
は別の位置に設けた部材によって圧電素子に断続的に衝
撃を加えることにより、回転運動を電気エネルギーに効
率的に変換する圧電阻止による発電ユニットを提供す
る。
【０００６】本発明では例として図−２の２，５に示す
ような形状で作成したが圧電素子を持ち上げる機能を備
えたカムであれば別の形状でも良い。また、持ち上げる
機構は複数でも良い。
ような形状で作成したが圧電素子を持ち上げる機能を備
えたカムであれば別の形状でも良い。また、持ち上げる
機構は複数でも良い。
【０００７】また、カム、凸部の材質であるが、少なく
とも圧電素子に衝撃を与える機能を有する部分は金属、
又はセラミック等の硬度の高い材質が望ましい。全体を
同じ材質で製造しても良い。
とも圧電素子に衝撃を与える機能を有する部分は金属、
又はセラミック等の硬度の高い材質が望ましい。全体を
同じ材質で製造しても良い。
【０００８】圧電素子を固定する弾性体は材質を問わな
いが、板バネ等の弾性材料を使用しこの反発力を利用し
て衝撃を与え発電するのが最も効率がよい。
いが、板バネ等の弾性材料を使用しこの反発力を利用し
て衝撃を与え発電するのが最も効率がよい。
【０００９】
【実施の形態】以下本発明を図示の実施例について説明
する。
する。
【００１０】図２は本発明の請求項１について発明の一
実施例を示す側面図である。１は圧電素子。２は圧電素
子を固定する板バネ。３は回転軸に取り付けられた圧電
素子を持ち上げる機能と、圧電素子に衝撃を与える機能
の両方を兼ね備えたカム、本実施例ではカムの材質とし
てアルミニウムを用いた。１の圧電素子にはチタン酸バ
リウムやチタン酸ジルコン酸鉛などの圧電セラミックス
が用いられる。
実施例を示す側面図である。１は圧電素子。２は圧電素
子を固定する板バネ。３は回転軸に取り付けられた圧電
素子を持ち上げる機能と、圧電素子に衝撃を与える機能
の両方を兼ね備えたカム、本実施例ではカムの材質とし
てアルミニウムを用いた。１の圧電素子にはチタン酸バ
リウムやチタン酸ジルコン酸鉛などの圧電セラミックス
が用いられる。
【００１１】圧電素子１を板バネ２に接着剤で固定して
いるカム３を回転軸に固定する。カム３の軸は中心軸に
しても偏心軸にしても良いが本実施例では中心軸にし
た。３のカムの衝撃を与える部分に１の圧電素子が当た
るように２の板バネの根本を固定する。１の圧電素子の
両電極に電線をハンダ付けし発生した電気を電線で取り
出すように構成した。これによりＬＥＤなどの発光体を
発光させたり、コンデンサ等のニ次電池に蓄えたりして
利用することができる。
いるカム３を回転軸に固定する。カム３の軸は中心軸に
しても偏心軸にしても良いが本実施例では中心軸にし
た。３のカムの衝撃を与える部分に１の圧電素子が当た
るように２の板バネの根本を固定する。１の圧電素子の
両電極に電線をハンダ付けし発生した電気を電線で取り
出すように構成した。これによりＬＥＤなどの発光体を
発光させたり、コンデンサ等のニ次電池に蓄えたりして
利用することができる。
【００１２】次に図３、図４に本発明の発電ユニットの
動作を説明する。図３は３ａのカムの圧電素子を持ち上
げる部分が圧電素子を持ち上げている図である。３のカ
ムが回転すると、１の圧電素子が持ち上げる凸部から外
れ圧電素子が板バネの弾性力で、カム構造の中に構成さ
れた別の凸部３ｂに衝突する。これにより圧電素子から
電気エネルギーが発生し両電極に接続した電線から電気
を取り出すことができる。前記一連の動作は回転運動が
続く限り、連続して発電することができ効率的に電気を
取り出すことができる。
動作を説明する。図３は３ａのカムの圧電素子を持ち上
げる部分が圧電素子を持ち上げている図である。３のカ
ムが回転すると、１の圧電素子が持ち上げる凸部から外
れ圧電素子が板バネの弾性力で、カム構造の中に構成さ
れた別の凸部３ｂに衝突する。これにより圧電素子から
電気エネルギーが発生し両電極に接続した電線から電気
を取り出すことができる。前記一連の動作は回転運動が
続く限り、連続して発電することができ効率的に電気を
取り出すことができる。
【００１３】図５は本発明の請求項２について発明の実
施例を示す側面図である。４は圧電素子。５は圧電素子
を固定する板バネ。６は回転軸に取り付けられた圧電素
子を持ち上げる機能を備えたカム、本実施例ではプラス
チックを用いた。７は圧電素子に衝撃を与える突起部、
本実施例ではカムにアルミニウムを用いた。
施例を示す側面図である。４は圧電素子。５は圧電素子
を固定する板バネ。６は回転軸に取り付けられた圧電素
子を持ち上げる機能を備えたカム、本実施例ではプラス
チックを用いた。７は圧電素子に衝撃を与える突起部、
本実施例ではカムにアルミニウムを用いた。
【００１４】４の圧電素子に、５の板バネを接着剤で固
定する。６のカムを回転軸に固定する。７のカムの衝撃
を与える突起部に４の圧電素子が当たるように５の板バ
ネの根本を固定する。４の圧電素子の両電極に電線をハ
ンダ付けし、発生した電気を電線で取り出し、ＬＥＤな
どの発光体を発光させたり、コンデンサ等のニ次電池に
蓄えたりして利用する。
定する。６のカムを回転軸に固定する。７のカムの衝撃
を与える突起部に４の圧電素子が当たるように５の板バ
ネの根本を固定する。４の圧電素子の両電極に電線をハ
ンダ付けし、発生した電気を電線で取り出し、ＬＥＤな
どの発光体を発光させたり、コンデンサ等のニ次電池に
蓄えたりして利用する。
【００１５】次に図６、図７で本発明の発電ユニットの
動作を説明する。図６は６ａのカムの圧電素子を持ち上
げる部分が圧電素子を持ち上げている図である。６のカ
ムが回転していく、４の圧電素子が持ち上げる部分から
外れ圧電素子が板バネの弾性力で７の衝撃を与える突起
部に衝突する。これにより圧電素子から電気が発生し両
電極に接続した電線から電気を取り出すことができる。
前記一連の動作は回転運動が続く限り、連続して発電す
ることができ効率的に電気を取り出すことができる。
動作を説明する。図６は６ａのカムの圧電素子を持ち上
げる部分が圧電素子を持ち上げている図である。６のカ
ムが回転していく、４の圧電素子が持ち上げる部分から
外れ圧電素子が板バネの弾性力で７の衝撃を与える突起
部に衝突する。これにより圧電素子から電気が発生し両
電極に接続した電線から電気を取り出すことができる。
前記一連の動作は回転運動が続く限り、連続して発電す
ることができ効率的に電気を取り出すことができる。
【００１６】実施例の発電ユニットはいずれも、交流電
圧が発生するので図８に示すように、必要に応じて８の
整流回路で整流し直流電圧を取り出したり、９のコンデ
ンサを負荷に対して並列に接続したりすることで発生電
圧を平滑して利用することも可能である。
圧が発生するので図８に示すように、必要に応じて８の
整流回路で整流し直流電圧を取り出したり、９のコンデ
ンサを負荷に対して並列に接続したりすることで発生電
圧を平滑して利用することも可能である。
【００１７】
【発明の効果】以上述べた如く本発明によれば、圧電素
子を板又は柱等に固定し、この圧電素子に、回転軸に取
り付けられた圧電素子を持ち上げる機能と圧電素子に衝
撃を与える機能の両方を備えたカムで衝撃を加えたり、
圧電素子を板又は柱等に固定し、この圧電素子の付いた
板又は柱を、回転軸に取り付けられた、持ち上げる機能
を備えたカムで持ち上げ、外部に取り付けた圧電素子に
衝撃を与える部材で衝撃を加えたりすることにより、回
転運動を効率的かつ電気エネルギーに変換する圧電素子
による発電ユニットが提供できる。
子を板又は柱等に固定し、この圧電素子に、回転軸に取
り付けられた圧電素子を持ち上げる機能と圧電素子に衝
撃を与える機能の両方を備えたカムで衝撃を加えたり、
圧電素子を板又は柱等に固定し、この圧電素子の付いた
板又は柱を、回転軸に取り付けられた、持ち上げる機能
を備えたカムで持ち上げ、外部に取り付けた圧電素子に
衝撃を与える部材で衝撃を加えたりすることにより、回
転運動を効率的かつ電気エネルギーに変換する圧電素子
による発電ユニットが提供できる。
【図１】従来技術の例
【図２】本発明の実施例１を示す側面図
【図３】本発明の実施例１の動作（圧電素子の持ち上
げ）を示す側面図
げ）を示す側面図
【図４】本発明の実施例１の動作（圧電素子への衝撃）
を示す側面図
を示す側面図
【図５】本発明の実施例２を示す側面図
【図６】本発明の実施例２の動作（圧電素子の持ち上
げ）を示す側面図
げ）を示す側面図
【図７】本発明の実施例２の動作（圧電素子への衝撃）
を示す側面図
を示す側面図
【図８】本発明の実施例１、２で発電した交流電圧を直
流に整流するための回路例
流に整流するための回路例
１ 圧電素子
２ 板バネ
３ カム
３ａ カムの圧電素子を持ち上げる部分
３ｂ カムの圧電素子が衝突する凸部
４ 圧電素子
５ 板バネ
６ カム
６ａ カムの圧電素子を持ち上げる部分
７ 圧電素子が撓みの反動で衝突するように配置された
凸部 ８ 整流回路 ９ コンデンサ
凸部 ８ 整流回路 ９ コンデンサ
Claims (2)
- 【請求項１】 一端が固定され他端が自由振動できる板
状あるいは棒状の圧電素子単体、或いは弾性体の一部に
圧電素子が固定された圧電素子と、回転運動する装置の
回転軸に取り付けたカム機構より構成され、圧電素子部
の自由端を持ち上げて撓ませる凸部と、回転によって圧
電素子の撓みが解放された後の反動で圧電素子が衝突す
るよう配置された別の凸部を同一のカム構造に設けたこ
とを特徴とする圧電発電ユニット。 - 【請求項２】 圧電素子の自由端を持ち上げて撓ませる
凸部を有するカムと、回転によって圧電素子の撓みが解
放された後の反動で圧電素子が衝突するように部材を適
当な位置に設けたことを特徴とする請求項１記載の圧電
発電ユニット。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001247847A JP2003061369A (ja) | 2001-08-17 | 2001-08-17 | 圧電発電ユニット |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001247847A JP2003061369A (ja) | 2001-08-17 | 2001-08-17 | 圧電発電ユニット |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003061369A true JP2003061369A (ja) | 2003-02-28 |
Family
ID=19077098
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001247847A Withdrawn JP2003061369A (ja) | 2001-08-17 | 2001-08-17 | 圧電発電ユニット |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003061369A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008258343A (ja) * | 2007-04-04 | 2008-10-23 | Shimizu Corp | 発電床 |
| US20110193350A1 (en) * | 2008-06-19 | 2011-08-11 | Omnitek Partners Llc | Electrical Generators For Low-Frequency and Time-Varying Rocking and Rotary Motions |
| KR101121013B1 (ko) * | 2010-05-14 | 2012-03-16 | 김신호 | 동력전달용 기어 치면 접촉을 이용한 발전장치 |
| KR101147224B1 (ko) | 2010-06-21 | 2012-05-18 | 한국전기연구원 | 압전발전시스템을 이용한 무선전원스위치 |
| JP5503784B1 (ja) * | 2013-07-18 | 2014-05-28 | 株式会社シマダ | 羽根車、発電装置及び電気製品 |
| JP2015035953A (ja) * | 2011-11-09 | 2015-02-19 | 株式会社村田製作所 | 圧電発電素子 |
| CN104662684A (zh) * | 2012-09-25 | 2015-05-27 | 裴祥喆 | 发电用压电器件及基于该压电器件工作的发电装置 |
| JP6230143B1 (ja) * | 2017-08-17 | 2017-11-15 | 次郎 蔭山 | 電池不要の電子時計および電子機器。 |
-
2001
- 2001-08-17 JP JP2001247847A patent/JP2003061369A/ja not_active Withdrawn
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008258343A (ja) * | 2007-04-04 | 2008-10-23 | Shimizu Corp | 発電床 |
| US20110193350A1 (en) * | 2008-06-19 | 2011-08-11 | Omnitek Partners Llc | Electrical Generators For Low-Frequency and Time-Varying Rocking and Rotary Motions |
| US8410667B2 (en) * | 2008-06-19 | 2013-04-02 | Omnitek Partners Llc | Electrical generators for low-frequency and time-varying rocking and rotary motions |
| KR101121013B1 (ko) * | 2010-05-14 | 2012-03-16 | 김신호 | 동력전달용 기어 치면 접촉을 이용한 발전장치 |
| KR101147224B1 (ko) | 2010-06-21 | 2012-05-18 | 한국전기연구원 | 압전발전시스템을 이용한 무선전원스위치 |
| JP2015035953A (ja) * | 2011-11-09 | 2015-02-19 | 株式会社村田製作所 | 圧電発電素子 |
| US9350273B2 (en) | 2011-11-09 | 2016-05-24 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Piezoelectric power generating device having a stress applying member |
| CN104662684A (zh) * | 2012-09-25 | 2015-05-27 | 裴祥喆 | 发电用压电器件及基于该压电器件工作的发电装置 |
| JP5503784B1 (ja) * | 2013-07-18 | 2014-05-28 | 株式会社シマダ | 羽根車、発電装置及び電気製品 |
| JP6230143B1 (ja) * | 2017-08-17 | 2017-11-15 | 次郎 蔭山 | 電池不要の電子時計および電子機器。 |
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Legal Events
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| A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20050216 |
|
| A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20050314 |
|
| A072 | Dismissal of procedure [no reply to invitation to correct request for examination] |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A072 Effective date: 20050628 |