JP2006262575A - Generator - Google Patents

Generator Download PDF

Info

Publication number
JP2006262575A
JP2006262575A JP2005074421A JP2005074421A JP2006262575A JP 2006262575 A JP2006262575 A JP 2006262575A JP 2005074421 A JP2005074421 A JP 2005074421A JP 2005074421 A JP2005074421 A JP 2005074421A JP 2006262575 A JP2006262575 A JP 2006262575A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
piezoelectric element
buckling spring
power generation
buckling
spring
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2005074421A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takemi Aizawa
健実 相沢
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Taiheiyo Cement Corp
Original Assignee
Taiheiyo Cement Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Taiheiyo Cement Corp filed Critical Taiheiyo Cement Corp
Priority to JP2005074421A priority Critical patent/JP2006262575A/en
Publication of JP2006262575A publication Critical patent/JP2006262575A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a compact generator with high generation efficiency and high operability in performing a human key operation. <P>SOLUTION: This generator 10 includes a flexible piezoelectric element 11; a support member 15 for flexibly supporting the piezoelectric element 11; and a buckling spring 14. The piezoelectric element 11 rapidly bends and deforms for power generation when the buckling spring 14 is pressed and buckled through the piezoelectric element 11 by applying an external force F to the piezoelectric element 11 or when the external force F applied to the piezoelectric element 11 is removed to restore the buckling spring 14 to its original shape. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、圧電素子を用いて構成される発電装置に関する。   The present invention relates to a power generation device configured using a piezoelectric element.

近年、可撓性を有し、外力を受けて屈曲することで発電するバイモルフ型等の圧電素子等を用いた発電装置の用途開発が盛んに行われている。例えば、特許文献1に開示された携帯式電話機には、筐体内に圧電素子を内蔵し、携帯時や乗り物内で受ける外部振動によって筐体内部の圧電素子が機械的応力を受け、ここで発生する電気エネルギーを二次電池やコンデンサに蓄電し、この蓄電された電気エネルギーを電源電池の補助エネルギーとして利用する発電装置が記載されている。より具体的には、この発電装置では、矩形の圧電素子の一端を固定し、他端を自由端としてそこに錘を取り付け、この錘に加速度が加わることで圧電素子を屈曲、振動させて、圧電素子を発電させている。   2. Description of the Related Art In recent years, application development of power generation apparatuses using a piezoelectric element such as a bimorph type that has flexibility and generates electric power by bending under external force has been actively performed. For example, the portable telephone disclosed in Patent Document 1 has a piezoelectric element built in the casing, and the piezoelectric element inside the casing is subjected to mechanical stress due to external vibration received when carried or in a vehicle. A power generation device is described in which electric energy to be stored is stored in a secondary battery or a capacitor, and the stored electric energy is used as auxiliary energy for a power supply battery. More specifically, in this power generation device, one end of a rectangular piezoelectric element is fixed, a weight is attached to the other end as a free end, and acceleration is applied to the weight to bend and vibrate the piezoelectric element. The piezoelectric element is generating electricity.

しかしながら、携帯時に携帯電話に作用する加速度を利用する場合、その加速度の向きと圧電素子の屈曲する向きとが一致しなければ、大きな変位を得ることはできず、また圧電素子はゆっくり屈曲すると大きな電圧を発生することができないことから、このような発電装置では高い発電効率を得ることは難しいと考えられる。   However, when the acceleration acting on the mobile phone is used when carrying, if the direction of the acceleration and the direction of bending of the piezoelectric element do not match, a large displacement cannot be obtained, and if the piezoelectric element is bent slowly, it becomes large. Since a voltage cannot be generated, it is considered difficult to obtain high power generation efficiency with such a power generation device.

また、携帯電話の利用方法としては電子メールの利用頻度が高いことも事実で、この場合にはキーが多くの回数押されるために、この押圧力を利用したコンパクトな発電装置を実現することができれば、電源電池の補助にきわめて有用になると考えられる。携帯電話のみならず、携帯型の電子機器、例えば、ノートパソコン等においても、キーボードを叩くことによって発電することができれば、電源電池の補助に有効に利用することができる。このように人がキーを叩くことにって発電させる際には、そのキータッチの感覚が自然で実感のあること、つまり操作性がよいことも考慮する必要がある。
特開2002−171341号公報
In addition, as a method of using a mobile phone, it is also true that e-mail is frequently used. In this case, since the key is pressed many times, it is possible to realize a compact power generator using this pressing force. If possible, it will be very useful in assisting power batteries. Not only a mobile phone but also a portable electronic device such as a notebook computer can be used effectively to assist a power supply battery if power can be generated by tapping the keyboard. In this way, when a person taps a key to generate power, it is necessary to consider that the touch feeling is natural and real, that is, the operability is good.
JP 2002-171341 A

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、コンパクトで発電効率の高い発電装置を提供することを目的とする。また、本発明は、人によるキー操作が行われた場合の操作性が良好な発電装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a compact and highly efficient power generation apparatus. It is another object of the present invention to provide a power generation device with good operability when a key operation is performed by a person.

本発明によれば、可撓性を有する圧電素子と、前記圧電素子を屈曲自在に支持する支持部材と、座屈バネと、を有し、
前記圧電素子は、前記圧電素子に外力を印加することにより前記座屈バネが前記圧電素子から押圧されて座屈する際に、および、前記圧電素子に印加されている外力が取り除かれて前記座屈バネが元の形状に戻る際に、屈曲して発電することを特徴とする発電装置、が提供される。
According to the present invention, there is provided a piezoelectric element having flexibility, a support member that supports the piezoelectric element so as to be bent, and a buckling spring.
When the buckling spring is buckled by applying an external force to the piezoelectric element and the buckling spring is buckled by the piezoelectric element, and the external force applied to the piezoelectric element is removed, the buckling is performed. Provided is a power generation device characterized in that when a spring returns to its original shape, it is bent to generate power.

この発電装置においては、圧電素子に外力が作用していない状態で圧電素子は座屈バネに当接している構成とすることが好ましい。これにより、人が圧電素子を押圧する場合、圧電素子と座屈バネとが接触する感覚と、座屈バネが座屈する感覚とを混同しないようにすることができる。圧電素子としては矩形形状を有するものが好適であり、その長手方向の一端または両端が支持部材に支持された構成とすることが好ましい。圧電素子を両端支持した構造では、圧電素子の長手方向に一定の力が加えられて圧電素子が屈曲した状態に保持されている構造とすることが好ましい。このような構造では、圧電素子に押圧力が加わったときに、座屈バネの変形に加えて圧電素子そのもののバネ性を利用して圧電素子に急峻な撓み変形を生じさせることができ、また、圧電素子に掛かる押圧力が取り除かれた際にも、圧電素子そのもののバネ性を利用して圧電素子を元の姿勢に復帰させることが容易にでき、こうして発電効率を高めることができる。   In this power generation device, it is preferable that the piezoelectric element is in contact with the buckling spring in a state where no external force is applied to the piezoelectric element. Thereby, when a person presses a piezoelectric element, it is possible not to confuse the feeling that the piezoelectric element and the buckling spring are in contact with the feeling that the buckling spring is buckled. A piezoelectric element having a rectangular shape is suitable, and it is preferable that one end or both ends in the longitudinal direction be supported by a support member. In the structure in which the piezoelectric element is supported at both ends, a structure in which a constant force is applied in the longitudinal direction of the piezoelectric element to hold the piezoelectric element in a bent state is preferable. In such a structure, when a pressing force is applied to the piezoelectric element, it is possible to cause a steep bending deformation in the piezoelectric element by utilizing the spring property of the piezoelectric element itself in addition to the deformation of the buckling spring. Even when the pressing force applied to the piezoelectric element is removed, the piezoelectric element can be easily returned to the original posture by utilizing the spring property of the piezoelectric element itself, and thus the power generation efficiency can be improved.

本発明は、座屈バネが座屈する際に圧電素子が急速に変位するために、圧電素子に大きな電気エネルギーを発生させることができ、しかも圧電素子と座屈バネを押圧力の印加方向に重なるように配置しているのでコンパクトな構成とすることができるという優れた効果を奏する。また、本発明は、人が圧電素子に押圧力を加えた場合には、座屈バネに座屈変形が生ずる際の感触でキーを押したことを実感できるので、操作性にも優れているという効果を奏する。   In the present invention, since the piezoelectric element rapidly displaces when the buckling spring is buckled, large electric energy can be generated in the piezoelectric element, and the piezoelectric element and the buckling spring overlap in the direction in which the pressing force is applied. Since it arrange | positions in this way, there exists the outstanding effect that it can be set as a compact structure. In addition, when a person applies a pressing force to the piezoelectric element, the present invention can realize that the key has been pressed with a feel when buckling deformation occurs in the buckling spring. There is an effect.

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について詳細に説明する。図1に発電装置10の概略構造と動作状態を表す断面図を示す。図1(a)に示されるように、発電装置10は、補強板13と圧電板12とを貼り合わせて構成される、可撓性を有する圧電素子11と、圧電素子11を屈曲自在に支持する支持部材15と、座屈バネ14とを有している。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a schematic structure and an operation state of the power generation apparatus 10. As shown in FIG. 1A, the power generation apparatus 10 includes a flexible piezoelectric element 11 formed by bonding a reinforcing plate 13 and a piezoelectric plate 12, and supports the piezoelectric element 11 so as to be bent. And a buckling spring 14.

圧電板12は、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛系の圧電材料からなり、その厚み方向に分極され、図1における左右方向を長手方向とする矩形形状を有している。ここでは、圧電素子11として、所謂、ユニモルフ型の構造のものを示しているが、これに限定されるものではなく、モノモルフ素子、バイモルフ素子、積層型バイモルフ素子等、種々の可撓性を有する圧電素子を用いることができる。補強板13は金属または樹脂からなる。凹型の支持部材15の内壁面には切り欠き部16が形成されており、圧電素子11は、その両端が各切り欠き部16に可動な状態で挿入されて、支持されている。   The piezoelectric plate 12 is made of, for example, a lead zirconate titanate piezoelectric material, is polarized in the thickness direction thereof, and has a rectangular shape with the left-right direction in FIG. 1 as the longitudinal direction. Here, the piezoelectric element 11 has a so-called unimorph type structure, but is not limited to this, and has various flexibility such as a monomorph element, a bimorph element, and a multilayer bimorph element. A piezoelectric element can be used. The reinforcing plate 13 is made of metal or resin. A notch 16 is formed on the inner wall surface of the concave support member 15, and the piezoelectric element 11 is supported by being inserted into the notches 16 so that both ends thereof are movable.

座屈バネ14は、広く知られているように、一定の大きさよりも小さい外力が作用しているときには変形せず、この一定の大きさ以上の外力が作用すると、急激に屈する性質を有するものであり、例えば、皿(椀)状の形状を有し、その外周で支持されて中央部がへこむものや、アーチ型の形状を有し、その長手方向端で支持されて中央部がへこむものを用いることができる。   As is widely known, the buckling spring 14 does not deform when an external force smaller than a certain size is applied, and has a property of bending rapidly when an external force exceeding the certain size is applied. For example, it has a dish-like shape and is supported at its outer periphery, and the center part is recessed, or it has an arch shape and is supported at its longitudinal end, and the center part is recessed. Can be used.

なお、座屈バネ14は一般的に金属製であり、座屈バネ14が屈する側(支持部材15の底板側)に接点(端子)を設けることで、スイッチとして用いられることは広く知られている。そのため、補強板13が金属製の場合には、圧電素子11と座屈バネ14とを絶縁するために、圧電素子11を可撓性を有するプラスチック板に挟み、または、ラミネートコーティングする等することが好ましい。このように圧電素子11をプラスチック板に挟む等の構成とすることは、圧電素子11を保護する観点から、また圧電素子11の曲げ強度を調整する観点からも、好ましい。   The buckling spring 14 is generally made of metal, and it is widely known that the buckling spring 14 is used as a switch by providing a contact (terminal) on the side where the buckling spring 14 bends (the bottom plate side of the support member 15). Yes. Therefore, when the reinforcing plate 13 is made of metal, the piezoelectric element 11 is sandwiched between a flexible plastic plate or laminated to be insulated from the piezoelectric element 11 and the buckling spring 14. Is preferred. Such a configuration in which the piezoelectric element 11 is sandwiched between plastic plates is preferable from the viewpoint of protecting the piezoelectric element 11 and from the viewpoint of adjusting the bending strength of the piezoelectric element 11.

圧電素子11に外力が作用していない状態で、圧電素子11は実質的に平坦であり、かつ、その下側は座屈バネ14に接している。このような構成とする1つの理由は、例えば、人が圧電素子11を押す用途では、圧電素子11が座屈バネ14に接触するときの感触を、座屈バネ14を座屈させたという感触と勘違いしないようにするためである。   In a state where no external force is applied to the piezoelectric element 11, the piezoelectric element 11 is substantially flat and its lower side is in contact with the buckling spring 14. One reason for this configuration is that, for example, in an application where a person pushes the piezoelectric element 11, the feeling when the piezoelectric element 11 contacts the buckling spring 14 is the feeling that the buckling spring 14 is buckled. This is to avoid misunderstanding.

圧電素子11の補強板13を座屈バネ14に接触させた構造としているのは、圧電板12を座屈バネ14に接触させると、その接触部分に大きな応力が掛かって、圧電板12が破壊してしまうので、それを防止するためである。圧電素子11をこのような状態で支持することを容易とするためには、後に図2に示す発電装置20と同様に(但し、発電装置20のように極端に圧電素子11を曲げずに)、圧電素子11がわずかに屈曲した状態で保持されるように、切り欠き部16を形成するとよい。   The structure in which the reinforcing plate 13 of the piezoelectric element 11 is brought into contact with the buckling spring 14 is that when the piezoelectric plate 12 is brought into contact with the buckling spring 14, a large stress is applied to the contact portion and the piezoelectric plate 12 is destroyed. This is to prevent it. In order to easily support the piezoelectric element 11 in such a state, it is the same as the power generation device 20 shown in FIG. 2 later (however, without bending the piezoelectric element 11 as in the power generation device 20). The notch 16 may be formed so that the piezoelectric element 11 is held in a slightly bent state.

上述の通りに構成された発電装置10では、図1(a)に示す状態から図1(b)に示す状態に移行するように、圧電素子11に外力(押圧力)Fが作用すると、この外力Fが座屈バネ14を座屈させることができる大きさである場合に、図1(b)に示すように、圧電素子11は弓形に変形し、座屈バネ14は座屈変形する。このとき、座屈バネ14は急速に座屈するために、圧電素子11も急激に撓む。これにより圧電素子11に大きな電気エネルギーが発生し、それを取り出すことができる。   In the power generation apparatus 10 configured as described above, when an external force (pressing force) F acts on the piezoelectric element 11 so as to shift from the state shown in FIG. 1A to the state shown in FIG. When the external force F is large enough to buckle the buckling spring 14, the piezoelectric element 11 is deformed into an arcuate shape and the buckling spring 14 is buckled and deformed as shown in FIG. At this time, since the buckling spring 14 is buckled rapidly, the piezoelectric element 11 is also bent rapidly. As a result, large electric energy is generated in the piezoelectric element 11 and can be taken out.

なお、発電装置10の変形例として、座屈バネ14に圧電板12(または圧電素子11)を直接に貼り付けた構成とすることが考えられるが、座屈バネ14は図1(b)に示すように略M字型に変形するため、圧電板12を直接に座屈バネ14に貼り付けた構成では、圧電素子11の変形が座屈バネ14の変形に追従できずに破壊し易いという問題が生じる。これに対して、発電装置10では、圧電素子11は弓形に変形するだけで、座屈バネ14の形状に沿って変形することはないので、圧電素子11の耐久性が良好である。   As a modification of the power generation apparatus 10, it is conceivable that the piezoelectric plate 12 (or the piezoelectric element 11) is directly attached to the buckling spring 14, but the buckling spring 14 is shown in FIG. As shown in the figure, since the piezoelectric plate 12 is directly attached to the buckling spring 14 because it is deformed into an approximately M shape, the deformation of the piezoelectric element 11 cannot follow the deformation of the buckling spring 14 and is easily broken. Problems arise. On the other hand, in the power generation device 10, the piezoelectric element 11 is only deformed into an arcuate shape, and is not deformed along the shape of the buckling spring 14. Therefore, the durability of the piezoelectric element 11 is good.

圧電素子11に印加された外力Fが取り除かれる、つまり座屈バネ14に作用する力が一定の大きさよりも小さくなったときに、座屈バネ14は元の形状に瞬時に戻り、その際に圧電素子11も弓形の形状から図1(a)に示す元の形状に戻るか、または図1(c)に示す状態のように、圧電素子11が座屈バネ14から受ける力によって、図1(b)に示す向きとは逆向きに反る。このように、座屈バネ14が元の形状に戻る際にも圧電素子11は急激に撓み、これにより圧電素子11に大きな電気エネルギーを発生させ、取り出すことができる。   When the external force F applied to the piezoelectric element 11 is removed, that is, when the force acting on the buckling spring 14 becomes smaller than a certain magnitude, the buckling spring 14 instantaneously returns to its original shape. The piezoelectric element 11 also returns from the arcuate shape to the original shape shown in FIG. 1A, or, as in the state shown in FIG. The direction shown in FIG. Thus, even when the buckling spring 14 returns to its original shape, the piezoelectric element 11 bends rapidly, thereby generating a large electrical energy in the piezoelectric element 11 and taking it out.

図1(b)から図1(a)に示す状態に戻る場合の構成としては、圧電素子11の上側に圧電素子11に外力を作用させるためのボタン類が取り付けられており、そのボタン類が一定の範囲で動くように位置決めされているために、圧電素子11が上に凸の形状に反ることができない構造となっている場合が挙げられる。圧電素子11がフリーな場合には、図1(c)に示す状態となった後に、自由振動、減衰して、図1(a)に示す状態に落ち着く。   As a configuration for returning from the state shown in FIG. 1B to the state shown in FIG. 1A, buttons for applying an external force to the piezoelectric element 11 are attached to the upper side of the piezoelectric element 11, and the buttons are There is a case where the piezoelectric element 11 has a structure that cannot warp upward because it is positioned so as to move within a certain range. When the piezoelectric element 11 is free, after it enters the state shown in FIG. 1C, it is free-vibrated and attenuated, and settles to the state shown in FIG.

圧電素子11が屈曲する際に発生する電圧は、圧電素子11の屈曲する向きに依存して極性が変わるために、圧電素子11からの電気エネルギーの取り出しは、ブリッジ整流回路を用いて行うことが好ましい。これにより負荷や蓄電池等に逆の極性の電圧が印加されることを防止することができる。   Since the polarity of the voltage generated when the piezoelectric element 11 is bent changes depending on the bending direction of the piezoelectric element 11, electric energy can be extracted from the piezoelectric element 11 using a bridge rectifier circuit. preferable. Thereby, it is possible to prevent a voltage having a reverse polarity from being applied to a load, a storage battery, or the like.

次に本発明の別の実施形態である発電装置について説明する。図2に発電装置20の概略構造を表す断面図を示す。この発電装置20では、圧電素子11の長手方向に一定の力が加えられて圧電素子11が上に凸となるように屈曲した状態に保持され、かつ、座屈バネ14が圧電素子11の下面に当接した構造となっている。   Next, a power generator as another embodiment of the present invention will be described. FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a schematic structure of the power generation device 20. In this power generation device 20, a constant force is applied in the longitudinal direction of the piezoelectric element 11, and the piezoelectric element 11 is held in a bent state so as to be convex upward, and the buckling spring 14 is held on the lower surface of the piezoelectric element 11. It has a structure in contact with.

発電装置20における圧電素子11の屈曲形態および座屈バネ14の座屈形態は発電装置10と同様であるが、発電装置20のように圧電素子11の長手方向に一定の力が加えられて圧電素子11が屈曲した状態に保持されている構造では、圧電素子11に押圧力Fが加わったときに、座屈バネ14の変形に加えて圧電素子11自体のバネ性を利用して圧電素子11に急峻な撓み変形を生じさせることができる。また、圧電素子11に加えられた押圧力Fが取り除かれた際にも、座屈バネ14から受ける力に加えて圧電素子11自体のバネ性を利用して圧電素子を元の姿勢に急峻に復帰させることが容易である。このようにして圧電素子11を撓ませることにより、高い発電効率が得られる。   The bending form of the piezoelectric element 11 and the buckling form of the buckling spring 14 in the power generation apparatus 20 are the same as those of the power generation apparatus 10, but a certain force is applied in the longitudinal direction of the piezoelectric element 11 as in the power generation apparatus 20. In the structure in which the element 11 is held in a bent state, when a pressing force F is applied to the piezoelectric element 11, the piezoelectric element 11 utilizes the spring property of the piezoelectric element 11 itself in addition to the deformation of the buckling spring 14. Can cause steep bending deformation. Further, even when the pressing force F applied to the piezoelectric element 11 is removed, the piezoelectric element is sharpened to the original posture by utilizing the spring property of the piezoelectric element 11 itself in addition to the force received from the buckling spring 14. It is easy to return. By bending the piezoelectric element 11 in this way, high power generation efficiency can be obtained.

このような図1および図2に示す発電装置10・20において、圧電素子11にブリッジ整流回路を介して、発光ダイオードを取り付けたところ、座屈バネ14が座屈する際と座屈した座屈バネ14が元の姿勢に戻る際に発生する「カチッ」という音と同時に、発光ダイオードが最もよく光ることを確認した。   In the power generators 10 and 20 shown in FIGS. 1 and 2, when the light emitting diode is attached to the piezoelectric element 11 via the bridge rectifier circuit, the buckling spring that is buckled and the buckling spring 14 are buckled. It was confirmed that the light emitting diode shines best at the same time as the “click” sound generated when 14 returns to its original posture.

図3に本発明のさらに別の実施形態である発電装置30の概略構造を表す断面図を示す。この発電装置30において、圧電素子11の一端は断面略L字型の保持部材31に固定され、他端は自由端となっている。また、圧電素子11の下面は座屈バネ14に当接している。圧電素子11の保持方法としては、図4に示すように、圧電素子11の片端に円柱状部材34を固定し、また保持部材31に円柱状の孔部33を設け、この円柱状部材34を孔部33に円柱状部材34が回動自在となるように、嵌め込んだ構造とすることも好ましい。このような図4に示す圧電素子11の保持方法は、先に説明した発電装置10・20にも適用することができる。   FIG. 3 is a cross-sectional view showing a schematic structure of a power generator 30 which is still another embodiment of the present invention. In this power generation device 30, one end of the piezoelectric element 11 is fixed to a holding member 31 having a substantially L-shaped cross section, and the other end is a free end. The lower surface of the piezoelectric element 11 is in contact with the buckling spring 14. As shown in FIG. 4, the piezoelectric element 11 is held by fixing a cylindrical member 34 to one end of the piezoelectric element 11 and providing a cylindrical hole 33 in the holding member 31. It is also preferable to have a structure in which the cylindrical member 34 is fitted in the hole 33 so as to be rotatable. Such a method of holding the piezoelectric element 11 shown in FIG. 4 can also be applied to the power generation apparatuses 10 and 20 described above.

発電装置30でも圧電素子11による発電を発光ダイオードを発光させることができ、発光ダイオードが最もよく光るときは、座屈バネ14の変形に伴う音の発生時であることを確認しているが、その発電プロセスは圧電素子11の強度によって異なるものと考えられる。   The power generation device 30 can also generate power by the piezoelectric element 11 to cause the light emitting diode to emit light, and when the light emitting diode shines best, it has been confirmed that it is the time of generation of sound accompanying deformation of the buckling spring 14, The power generation process is considered to differ depending on the strength of the piezoelectric element 11.

すなわち、曲げ強度の高い圧電素子を用いた場合には、図3(a)に示す状態から図3(b)に示す状態を経ずに、図3(c)に示す状態となる。つまり、圧電素子11が殆ど屈曲することなく座屈バネ14を座屈させ、その際の屈曲変形によって電気エネルギーが発生する。保持部材31には、圧電素子11を過度に屈曲させることのないように、圧電素子11の自由端の移動を制限するためのストッパ32を設けることが好ましい。   That is, when a piezoelectric element having high bending strength is used, the state shown in FIG. 3C is changed from the state shown in FIG. 3A to the state shown in FIG. 3B. In other words, the buckling spring 14 is buckled with almost no bending of the piezoelectric element 11, and electric energy is generated by bending deformation at that time. The holding member 31 is preferably provided with a stopper 32 for limiting the movement of the free end of the piezoelectric element 11 so as not to bend the piezoelectric element 11 excessively.

圧電素子11の曲げ強度と座屈バネ14が座屈を起こす力とバランスが取れていれば、圧電素子11は、図3(b)に示すように、座屈バネ14の形状に沿って湾曲変形した後に、座屈バネ14を座屈させる。この場合、圧電素子11の変形量が大きくなるので、より大きな電気エネルギーを得ることができる。   If the bending strength of the piezoelectric element 11 and the force causing the buckling spring 14 to buckle are balanced, the piezoelectric element 11 bends along the shape of the buckling spring 14 as shown in FIG. After the deformation, the buckling spring 14 is buckled. In this case, since the amount of deformation of the piezoelectric element 11 is increased, larger electric energy can be obtained.

なお、発電装置30において、圧電素子11の曲げ強度が極めて小さいものを用いると、圧電素子11の自由端側に外力Fが作用したときに、座屈バネ14を座屈させることができずに、圧電素子11が湾曲するだけとなってしまうので、外力Fによって圧電素子11が急峻に屈曲しなければ、大きな電気エネルギーを得ることができない。しかし、前述した発電装置10・20では、発電装置30には適用することが好ましくない、曲げ強度が小さい圧電素子を用いることは、何ら悪影響を及ぼさない。   If the piezoelectric device 11 having a very low bending strength is used in the power generation device 30, the buckling spring 14 cannot be buckled when an external force F acts on the free end side of the piezoelectric device 11. Since the piezoelectric element 11 is only bent, a large electric energy cannot be obtained unless the piezoelectric element 11 is bent sharply by the external force F. However, in the power generation apparatuses 10 and 20 described above, it is not preferable to apply to the power generation apparatus 30, and the use of a piezoelectric element having a low bending strength has no adverse effect.

本発明は、携帯電話、携帯型ゲーム機、ノート型パソコン等の携帯型電子機器に好適である。また、このような用途に限定されず自然の力または人的な設備等により振動が発生する場所のオンサイト発電装置として好適である。   The present invention is suitable for portable electronic devices such as a mobile phone, a portable game machine, and a notebook personal computer. Moreover, it is not limited to such a use, It is suitable as an on-site power generation device of the place where a vibration generate | occur | produces by natural force or human equipment.

発電装置の概略構造と動作状態を表す断面図。Sectional drawing showing the schematic structure and operation | movement state of an electric power generating apparatus. 別の発電装置の概略構造と動作状態を表す断面図。Sectional drawing showing the schematic structure and operation | movement state of another electric power generating apparatus. さらに別の発電装置の概略構造と動作状態を表す断面図。Furthermore, sectional drawing showing the schematic structure and operation state of another electric power generating apparatus. 圧電素子の別の保持形態を示す断面図。Sectional drawing which shows another holding form of a piezoelectric element.

符号の説明Explanation of symbols

10・20・30;発電装置
11;圧電素子
12;圧電板
13;補強板
14;座屈バネ
15;支持部材
16;切り欠き部
31;保持部材
32;ストッパ
33;孔部
34;円柱状部材
10, 20, 30; power generation device 11; piezoelectric element 12; piezoelectric plate 13; reinforcing plate 14; buckling spring 15; support member 16; notch 31; holding member 32; stopper 33;

Claims (4)

可撓性を有する圧電素子と、前記圧電素子を屈曲自在に支持する支持部材と、座屈バネと、を有し、
前記圧電素子は、前記圧電素子に外力を印加することにより前記座屈バネが前記圧電素子から押圧されて座屈する際に、および、前記圧電素子に印加されている外力が取り除かれて前記座屈バネが元の形状に戻る際に、屈曲して発電することを特徴とする発電装置。
A piezoelectric element having flexibility, a support member that flexibly supports the piezoelectric element, and a buckling spring;
When the buckling spring is buckled by applying an external force to the piezoelectric element and the buckling spring is buckled by the piezoelectric element, and the external force applied to the piezoelectric element is removed, the buckling is performed. A power generator characterized by bending and generating electric power when the spring returns to its original shape.
前記圧電素子に外力が作用していない状態で、前記圧電素子は前記座屈バネに当接していることを特徴とする請求項1に記載の発電装置。   The power generation device according to claim 1, wherein the piezoelectric element is in contact with the buckling spring in a state where an external force is not applied to the piezoelectric element. 前記圧電素子は矩形の形状を有し、その長手方向の一端または両端が前記支持部材に支持されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の発電装置。   3. The power generation device according to claim 1, wherein the piezoelectric element has a rectangular shape, and one end or both ends in the longitudinal direction thereof are supported by the support member. 前記圧電素子は矩形の形状を有し、その長手方向に一定の力が加えられて屈曲した状態で、その長手方向の両端が前記支持部材に支持されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の発電装置。   The piezoelectric element has a rectangular shape, and both ends in the longitudinal direction are supported by the support member in a state in which the piezoelectric element is bent by applying a constant force in the longitudinal direction. The power generation device according to claim 2.
JP2005074421A 2005-03-16 2005-03-16 Generator Pending JP2006262575A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005074421A JP2006262575A (en) 2005-03-16 2005-03-16 Generator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005074421A JP2006262575A (en) 2005-03-16 2005-03-16 Generator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2006262575A true JP2006262575A (en) 2006-09-28

Family

ID=37101192

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005074421A Pending JP2006262575A (en) 2005-03-16 2005-03-16 Generator

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2006262575A (en)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011029239A (en) * 2009-07-21 2011-02-10 Fujitsu Ltd Piezoelectric power generation module, method of manufacturing the same, and piezoelectric generator
JP2012190435A (en) * 2011-03-08 2012-10-04 Arisawa Mfg Co Ltd Ic card display system
WO2014021196A1 (en) * 2012-08-01 2014-02-06 ミツミ電機株式会社 Power generation device
JP2015130784A (en) * 2013-12-03 2015-07-16 学校法人東京理科大学 Power generator
CN105391339A (en) * 2014-09-01 2016-03-09 三星电机株式会社 Piezoelectric energy harvester and wireless switch including the same
KR20160026636A (en) * 2014-09-01 2016-03-09 삼성전기주식회사 Wireless Switch
CN105391437A (en) * 2014-09-01 2016-03-09 三星电机株式会社 Wireless switch
WO2018055939A1 (en) * 2016-09-26 2018-03-29 株式会社村田製作所 Piezoelectric power generation device, piezoelectric power generation module, and transmitter
WO2018061499A1 (en) * 2016-09-29 2018-04-05 株式会社村田製作所 Piezoelectric power generation device and transmitter equipped with same

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011029239A (en) * 2009-07-21 2011-02-10 Fujitsu Ltd Piezoelectric power generation module, method of manufacturing the same, and piezoelectric generator
JP2012190435A (en) * 2011-03-08 2012-10-04 Arisawa Mfg Co Ltd Ic card display system
WO2014021196A1 (en) * 2012-08-01 2014-02-06 ミツミ電機株式会社 Power generation device
JP2015130784A (en) * 2013-12-03 2015-07-16 学校法人東京理科大学 Power generator
CN105391339A (en) * 2014-09-01 2016-03-09 三星电机株式会社 Piezoelectric energy harvester and wireless switch including the same
KR20160026636A (en) * 2014-09-01 2016-03-09 삼성전기주식회사 Wireless Switch
CN105391437A (en) * 2014-09-01 2016-03-09 三星电机株式会社 Wireless switch
KR101701031B1 (en) * 2014-09-01 2017-02-01 삼성전기주식회사 Wireless Switch
WO2018055939A1 (en) * 2016-09-26 2018-03-29 株式会社村田製作所 Piezoelectric power generation device, piezoelectric power generation module, and transmitter
JPWO2018055939A1 (en) * 2016-09-26 2019-01-17 株式会社村田製作所 Piezoelectric generator, piezoelectric generator module and transmitter
WO2018061499A1 (en) * 2016-09-29 2018-04-05 株式会社村田製作所 Piezoelectric power generation device and transmitter equipped with same
JP6465259B2 (en) * 2016-09-29 2019-02-06 株式会社村田製作所 Piezoelectric generator and transmitter having the same

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3768520B1 (en) Power generator
JP2006262575A (en) Generator
JP2007202293A (en) Generating set
JP5019615B2 (en) Vibration generator
CN110609637A (en) Haptic actuator assembly with spring preload device
CN110914785A (en) Apparatus for providing haptic feedback and device having the same
US9356225B2 (en) Actuator using electro-active polymer and electronic device therewith
US20080075516A1 (en) Key structure
TW201145336A (en) Flexure assemblies and fixtures for haptic feedback
JP2005312269A (en) Power generation method by vibration, vibration generator, and vibration generation device
JP2008211925A (en) Piezoelectric power generation device
JP2007166881A (en) Electric power generating apparatus
JP6657376B2 (en) Vibration presentation device
JP2004266033A (en) Piezoelectric apparatus
CN110609607A (en) Haptic actuator assembly with preload device
JP4931072B2 (en) Acoustic signal generator
JP2013012005A (en) Switch device
JP6761820B2 (en) How to manufacture piezoelectric generators, pushbuttons, wireless modules and piezoelectric generators
JP2009268262A (en) Electric power generating apparatus
JPH0935569A (en) Switch device
JPWO2017104530A1 (en) Piezoelectric generator
KR101061894B1 (en) Small actuator device and haptic feedback method using the same
CN105098057A (en) Novel piezoelectric vibration module
JP2010051069A (en) Power generator
KR101544902B1 (en) Key input device using piezoelectric sensor device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20061218

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20090519

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090616

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20091110