JP2010252509A - 圧電型発電機 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】非圧電材料からなる支持部1と、支持部1上に形成され且つ分極方向が当該支持部1に対して垂直な圧電体2と、圧電体2の分極方向と平行な向かい合う面に形成された電極5、6と、圧電体2で、支持部1と反対側に形成された錘部3とを有し、圧電体2の分極方向と直交方向で且つ電極5,6の対向方向の振動エネルギーで発電することにより、d15モードで発電することができ、発電効率がよい。圧電体2の電極5,6の形成されている面の幅を、電極5,6の形成されていない面の幅より大きくすることにより、圧電体2に発生する歪みを大きくすることができ、発電効率をより一層よくすることができる。
【選択図】図8
Description
本発明は、上記のような問題点に着目してなされたものであり、発電効率のよいd15モードの振動エネルギーを回収することが可能な圧電型発電機を提供することを目的とするものである。
この圧電型発電機によれば、錘部が圧電体を挟んで支持部と反対側に形成され、圧電体の分極方向が支持部に対して垂直な方向に一致し、電極が圧電体の分極方向と平行な向かい面に形成されているため、圧電体の分極方向と直交方向で且つ電極の対向方向の振動エネルギー、即ちd15モードで発電することができ、発電効率がよい。
この圧電型発電機によれば、圧電体に発生する歪みを大きくすることができ、発電効率をより一層よくすることができる。
また、前記錘部の厚さは圧電体の厚さの同厚以上2倍以下であることを特徴とするものである。
この圧電型発電機によれば、共振周波数を下げつつ、エネルギー効率を高めることが可能となる。
図1〜図8は、本実施形態の圧電型発電機の製造工程図である。図1は、本実施形態の圧電型発電機の支持部1である。この支持部1は、非圧電材料からなり、本実施形態では直方形のアルミナを用いた。非圧電材料としては、アルミナの他、ジルコニア、シリコン、窒化シリコン、シリコンカーバイト、石英、有機ポリマーなどが挙げられる。
図4は、支持部1から錘部3までの外周にマスク4a、4bを形成した状態を示している。錘部3、圧電体2は、この後、分割加工するので、錘部3の上方には加工及び保護用のマスク4aを形成し、錘部3、圧電体2、支持部1の図示側方及び支持部1の下面には保護用のマスク4bを形成する。マスク4a、4bは、ドライフィルムやフォトレジストを用いることができる。
図7は、前記図6と同様に、図の左斜め上方から、蒸着、スパッタリングなどによって他方の電極6を形成した状態を示している。電極の材料、電極の形成方法などは図6と同様である。
図9には、代表的な圧電型発電機の振動モードを示す。図9aは、所謂d31モードであり、分極方向と直交して向かい合う面に電極が形成され、分極方向と振動方向とが直交する振動モードであり、発電効率を表す等価圧電定数が小さい。図9bは、所謂d33モードであり、分極方向と直交して向かい合う面に電極が形成され、振動方向と分極方向とが一致する振動モードであり、d31モードほどではないものの、発電効率を表す等価圧電定数も比較的小さい。これに対し、図9Cは、本実施形態に相当する、所謂d15モードであり、分極方向と平行な向かい合う面に電極が形成され、分極方向と振動方向とが直交する振動モードであり、発電効率を表す等価圧電定数が大きい。
また、錘部3の厚さを圧電体2の厚さの同厚以上2倍以下とすることにより、共振周波数を下げつつ、エネルギー効率を高めることが可能となる。
Claims (3)
- 外部から加わる振動エネルギーを回収して電気エネルギーに変換するための発電機であって、非圧電材料からなる支持部と、前記支持部上に形成され且つ分極方向が当該支持部に対して垂直な圧電体と、前記圧電体の分極方向と平行な向かい合う面に形成された電極と、前記圧電体上で、前記支持部と反対側に形成された錘部とを有し、前記圧電体の分極方向と直交方向で且つ電極の対向方向の振動エネルギーで発電することを特徴とする圧電型発電機。
- 前記圧電体は、電極の形成されている面の幅が電極の形成されていない面の幅より大きいことを特徴とする請求項1に記載の圧電型発電機。
- 前記錘部の厚さは圧電体の厚さの同厚以上2倍以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載の圧電型発電機。
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