１．概要
まず、本実施形態に係る圧電デバイス１の概要について説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略することがある。
1. Outline First, an outline of the piezoelectric device 1 according to the present embodiment will be described. In the present specification and the drawings, the same components are denoted by the same reference numerals, and redundant description may be omitted.
本実施形態に係る圧電デバイス１は、圧電素子２と、伝達機構３とを備える。伝達機構３は、第一方向Ｄ１の外力を受けると、圧電素子２の一部である第一部分２１に第二方向Ｄ２の力をかけ、かつ圧電素子２の第一部分２１とは異なる一部である第二部分２２に第三方向Ｄ３の力をかけることで、圧電素子２を変形させるように構成されている（例えば図２参照）。第一方向Ｄ１と第二方向Ｄ２と第三方向Ｄ３とは、互いに異なる方向である。このため、伝達機構３は、第一方向の外力を受けると、圧電素子２を、第一部分２１及び第二部分２２の位置並びに第二方向Ｄ２及び第三方向Ｄ３によって規定される方向に変形させることができる。そのため、圧電デバイス１の変形の方向を、外力の方向とは異なる方向に規制することができる。また、圧電素子２が変形することで圧電素子２に分極が生じ、圧電デバイス１に電圧を発生させることができる。
The piezoelectric device 1 according to this embodiment includes a piezoelectric element 2 and a transmission mechanism 3. When the transmission mechanism 3 receives an external force in the first direction D1, the transmission mechanism 3 applies a force in the second direction D2 to the first portion 21 which is a part of the piezoelectric element 2, and is a part different from the first portion 21 of the piezoelectric element 2. The piezoelectric element 2 is deformed by applying a force in the third direction D3 to a certain second portion 22 (see, for example, FIG. 2). The first direction D1, the second direction D2, and the third direction D3 are different from each other. For this reason, when receiving the external force in the first direction, the transmission mechanism 3 deforms the piezoelectric element 2 in the direction defined by the positions of the first portion 21 and the second portion 22 and the second direction D2 and the third direction D3. be able to. Therefore, the direction of deformation of the piezoelectric device 1 can be restricted to a direction different from the direction of the external force. Further, when the piezoelectric element 2 is deformed, the piezoelectric element 2 is polarized, and a voltage can be generated in the piezoelectric device 1.
伝達機構３は、第一方向Ｄ１の外力を、第一方向Ｄ１とは異なる方向（すなわち第二方向Ｄ２及び第三方向Ｄ３）の力に変換して圧電素子２に伝達する機能を有するともいえる。第一方向Ｄ１は、圧電デバイス１の伝達機構３に対して、一つの方向に規定される。
The transmission mechanism 3 has a function of converting the external force in the first direction D1 into a force in a direction different from the first direction D1 (that is, the second direction D2 and the third direction D3) and transmitting the force to the piezoelectric element 2. I can say that. The first direction D1 is defined in one direction with respect to the transmission mechanism 3 of the piezoelectric device 1.
伝達機構３は、第一方向Ｄ１だけでなく、第一方向Ｄ１以外の方向の力を受けた場合にも、第一部分２１に第二方向Ｄ２の力をかけ、かつ第二部分２２に第三方向Ｄ３の力をかけてもよい。この場合の第一方向Ｄ１以外の方向の力とは、例えば伝達機構３が第一方向Ｄ１へベクトル分解することが可能な力である。すなわち、伝達機構３は、例えば第一方向Ｄ１へのベクトル分解が可能な力を受けた場合に、第一部分２１に第二方向Ｄ２の力をかけ、かつ第二部分２２に第三方向Ｄ３の力をかけるように構成されていてもよい。伝達機構３へかけられる第一方向Ｄ１の外力又は第一方向Ｄ１へのベクトル分解が可能な力は、例えば伝達機構３へかけられる押圧力、引っ張り力又は摩擦力である。
The transmission mechanism 3 applies a force in the second direction D2 to the first portion 21 and receives a force in the second direction 22 not only in the first direction D1 but also in a direction other than the first direction D1. A force in the direction D3 may be applied. The force in the direction other than the first direction D1 in this case is a force that allows the transmission mechanism 3 to perform vector decomposition in the first direction D1, for example. That is, for example, when the transmission mechanism 3 receives a force capable of vector decomposition in the first direction D1, the transmission mechanism 3 applies a force in the second direction D2 to the first portion 21, and applies a force in the third direction D3 to the second portion 22. It may be configured to apply power. The external force in the first direction D1 applied to the transmission mechanism 3 or the force capable of vector decomposition in the first direction D1 is, for example, a pressing force, a pulling force, or a frictional force applied to the transmission mechanism 3.
第二方向Ｄ２と第三方向Ｄ３とは、向きが互いに反対方向であることが好ましい。この場合、伝達機構３が第一方向Ｄ１の外力を受けた場合の、圧電素子２の変形の程度を大きくできる。これにより、外力の大きさに対する圧電デバイス１で発生する電圧の値を高くできる。
It is preferable that the directions of the second direction D2 and the third direction D3 are opposite to each other. In this case, the degree of deformation of the piezoelectric element 2 when the transmission mechanism 3 receives an external force in the first direction D1 can be increased. Thereby, the value of the voltage generated in the piezoelectric device 1 with respect to the magnitude of the external force can be increased.
なお、伝達機構３が、第一方向Ｄ１の外力を受けることによって、圧電素子２にかかる力は、第二方向及Ｄ２及び第三方向Ｄ３以外の方向の力を更に含んでいてもよい。
Note that the force applied to the piezoelectric element 2 by the transmission mechanism 3 receiving the external force in the first direction D1 may further include forces in directions other than the second direction, the D2, and the third direction D3.
第二方向Ｄ２及び第三方向Ｄ３と、圧電素子２の変形する方向とは同一方向であってもよいが、異なる方向であってもよい。例えば、伝達機構３が第一方向Ｄ１の外力を受け、圧電素子２に第二方向Ｄ２及び第三方向Ｄ３の力が加わった場合に、圧電素子２は、第二方向Ｄ２及び第三方向Ｄ３とは異なる方向に変形してもよい。
The second direction D2 and the third direction D3 and the direction in which the piezoelectric element 2 deforms may be the same direction, but may be different directions. For example, when the transmission mechanism 3 receives an external force in the first direction D1 and a force in the second direction D2 and the third direction D3 is applied to the piezoelectric element 2, the piezoelectric element 2 has the second direction D2 and the third direction D3. It may be deformed in a different direction.
例えば、第二方向Ｄ２と第三方向Ｄ３とが、向きが互いに反対方向である場合に、第一部分２１と第二部分２２とは、第二方向Ｄ２及び第三方向Ｄ３と直交する方向に間隔をあけて位置していてもよい（例えば図３参照）。第二部分２２が、第一部分２１に対して、第二方向Ｄ２及び第三方向Ｄ３と直交する方向に間隔をあけて位置する部分を含んでいてもよい（図３参照）。これらの場合、圧電素子２は、第二方向Ｄ２及び第三方向Ｄ３に対して傾斜する方向に変形できる。すなわち、圧電素子２の変形する方向を、第二方向Ｄ２及び第三方向Ｄ３に対して傾斜する方向に規制できる。また、第一部分２１と第二部分２２とが第二方向Ｄ２及び第三方向Ｄ３に沿って並んでいる場合と比べて、第一部分２１及び第二部分２２の変位量に対する圧電素子２の変形の程度を大きくできる。
For example, when the second direction D2 and the third direction D3 are opposite directions, the first portion 21 and the second portion 22 are spaced in a direction orthogonal to the second direction D2 and the third direction D3. It may be positioned with a gap (see, for example, FIG. 3). The 2nd part 22 may contain the part located at intervals in the direction orthogonal to the 2nd direction D2 and the 3rd direction D3 with respect to the 1st part 21 (refer FIG. 3). In these cases, the piezoelectric element 2 can be deformed in a direction inclined with respect to the second direction D2 and the third direction D3. That is, the direction in which the piezoelectric element 2 is deformed can be restricted to a direction inclined with respect to the second direction D2 and the third direction D3. Further, as compared with the case where the first portion 21 and the second portion 22 are arranged along the second direction D2 and the third direction D3, the deformation of the piezoelectric element 2 with respect to the displacement amount of the first portion 21 and the second portion 22 is reduced. The degree can be increased.
第一部分２１及び第二部分２２の形状に制限はない。例えば第一部分２１及び第二部分２２は、点状の部分であってもよく、線状の部分であってもよく、面状の部分であってもよい。例えば第一部分２１が圧電素子２の一方の端縁にあり、第二部分２２が圧電素子２のもう一方の端縁にあってもよい。
There is no restriction | limiting in the shape of the 1st part 21 and the 2nd part 22. FIG. For example, the first portion 21 and the second portion 22 may be dot-like portions, linear portions, or planar portions. For example, the first portion 21 may be at one edge of the piezoelectric element 2 and the second portion 22 may be at the other edge of the piezoelectric element 2.
圧電素子２は、圧電材料を含む。圧電材料は、Ｌ体ポリ乳酸、Ｄ体ポリ乳酸、ポリフッ化ビニリデンといった圧電高分子材料でもよく、チタン酸バリウム、チタン酸鉛、チタン酸ジルコン酸鉛、チタン酸ジルコン酸ランタン鉛といった圧電セラミックであってもよい。
The piezoelectric element 2 includes a piezoelectric material. The piezoelectric material may be a piezoelectric polymer material such as L-form polylactic acid, D-form polylactic acid, or polyvinylidene fluoride, and is a piezoelectric ceramic such as barium titanate, lead titanate, lead zirconate titanate, or lead lanthanum zirconate titanate. May be.
圧電素子２は、圧電材料からなる圧電フィルム２０２を含むことが好ましい。圧電素子２が圧電フィルム２０２を含む場合、第二方向Ｄ２及び第三方向Ｄ３は、いずれも圧電フィルム２０２の厚み方向と直交する方向に沿っていることが好ましい。この場合、圧電素子２をより大きく変形させることができる。そのため、圧電デバイス１に、更に大きな電圧を発生させることができる。
The piezoelectric element 2 preferably includes a piezoelectric film 202 made of a piezoelectric material. When the piezoelectric element 2 includes the piezoelectric film 202, the second direction D2 and the third direction D3 are preferably along the direction orthogonal to the thickness direction of the piezoelectric film 202. In this case, the piezoelectric element 2 can be deformed more greatly. Therefore, a larger voltage can be generated in the piezoelectric device 1.
圧電素子２は、例えば図１に示すように、少なくとも二つの電極（第一電極２０１ａ及び第二電極２０１ｂ）と、この二つの電極の間に介在する圧電フィルム２０２とを備える。図１に示す圧電素子２は複数の圧電フィルム２０２、複数の第一電極２０１ａ、複数の第二電極２０１ｂ、及び複数の絶縁層２０３を備える。これらの要素は、第一電極２０１ａ、圧電フィルム２０２、第二電極２０１ｂ、絶縁層２０３の順に繰り返し積層している。
For example, as shown in FIG. 1, the piezoelectric element 2 includes at least two electrodes (a first electrode 201 a and a second electrode 201 b), and a piezoelectric film 202 interposed between the two electrodes. The piezoelectric element 2 illustrated in FIG. 1 includes a plurality of piezoelectric films 202, a plurality of first electrodes 201a, a plurality of second electrodes 201b, and a plurality of insulating layers 203. These elements are repeatedly laminated in the order of the first electrode 201a, the piezoelectric film 202, the second electrode 201b, and the insulating layer 203.
圧電フィルム２０２は、例えば圧電材料を含有し、かつ配向性を有する。圧電フィルム２０２の配向性は、圧電フィルム２０２が製造時に延伸されることで生じる。すなわち、圧電フィルム２０２に含まれる圧電高分子材料の配向方向は、圧電フィルム２０２の延伸方向と一致する。圧電フィルム２０２は、その厚み方向と直交する方向に引っ張られることで変形すると、その厚み方向に分極して電圧を生じる。
The piezoelectric film 202 contains, for example, a piezoelectric material and has orientation. The orientation of the piezoelectric film 202 occurs when the piezoelectric film 202 is stretched during manufacturing. That is, the orientation direction of the piezoelectric polymer material included in the piezoelectric film 202 matches the stretching direction of the piezoelectric film 202. When the piezoelectric film 202 is deformed by being pulled in a direction perpendicular to the thickness direction, the piezoelectric film 202 is polarized in the thickness direction to generate a voltage.
圧電素子２は、導電性を有する二つの外部電極２０４も備える。二つの外部電極２０４のうち一方の外部電極はすべての第一電極２０１ａと電気的に接続され、いずれの第二電極２０１ｂとも電気的に接続されていない。二つの外部電極２０４のうちもう一方の外部電極は、すべての第二電極２０１ｂと電気的に接続され、いずれの第一電極２０１ａとも電気的に接続されていない。圧電素子２が外部電極２０４を備えるため、圧電フィルム２０２で電圧が生じると、圧電素子２からは、外部電極２０４を通じて電力を取り出せる。
The piezoelectric element 2 also includes two external electrodes 204 having conductivity. One of the two external electrodes 204 is electrically connected to all the first electrodes 201a, and is not electrically connected to any second electrode 201b. The other external electrode of the two external electrodes 204 is electrically connected to all the second electrodes 201b and is not electrically connected to any of the first electrodes 201a. Since the piezoelectric element 2 includes the external electrode 204, when voltage is generated in the piezoelectric film 202, electric power can be extracted from the piezoelectric element 2 through the external electrode 204.
なお、圧電素子２の構造は、上記の説明に限られない。すなわち、圧電素子２は、公知の構造を有することができる。
The structure of the piezoelectric element 2 is not limited to the above description. That is, the piezoelectric element 2 can have a known structure.
圧電フィルム２０２が、特にポリ乳酸樹脂の延伸フィルムである場合には、圧電素子２は、圧電フィルム２０２の厚み方向と直交し、かつ圧電フィルム２０２の延伸方向に対して傾斜する方向に変形すると、より大きな電圧が発生しうる。この場合、第二方向Ｄ２と第三方向Ｄ３との向きが互いに反対方向であり、第二方向Ｄ２と第三方向Ｄ３とが圧電フィルム２０２の厚み方向と直交し、かつ圧電フィルム２０２の延伸方向に沿っているか直交していることが好ましい。さらに、第二部分２２が、第一部分２１に対して、第二方向Ｄ２及び第三方向Ｄ３と直交する方向に間隔をあけて位置する部分を含んでいることが好ましい。この場合、圧電素子２を、圧電フィルム２０２の延伸方向に対して傾斜する方向に変形させることができ、圧電デバイス１で発生する電圧の値を、特に高くすることができる。
When the piezoelectric film 202 is a stretched film of polylactic acid resin in particular, when the piezoelectric element 2 is deformed in a direction perpendicular to the thickness direction of the piezoelectric film 202 and inclined with respect to the stretching direction of the piezoelectric film 202, Larger voltages can be generated. In this case, the directions of the second direction D2 and the third direction D3 are opposite directions, the second direction D2 and the third direction D3 are orthogonal to the thickness direction of the piezoelectric film 202, and the extending direction of the piezoelectric film 202 It is preferable that it is along or orthogonal. Furthermore, it is preferable that the second portion 22 includes a portion that is located at a distance from the first portion 21 in a direction orthogonal to the second direction D2 and the third direction D3. In this case, the piezoelectric element 2 can be deformed in a direction inclined with respect to the stretching direction of the piezoelectric film 202, and the value of the voltage generated in the piezoelectric device 1 can be particularly increased.
圧電素子２の形状は、圧電デバイス１の寸法、形状、及び性能等に応じて適宜設定すればよい。圧電素子２は、例えば長尺に形成することができ、長辺と短辺とを有する矩形状としてもよい。
The shape of the piezoelectric element 2 may be appropriately set according to the size, shape, performance, and the like of the piezoelectric device 1. The piezoelectric element 2 can be formed, for example, in a long shape, and may have a rectangular shape having a long side and a short side.
このような圧電デバイス１では、発生する電圧に基づき、センサとして利用可能であり、また電力供給源として利用可能である。具体的には、例えば圧電デバイス１を歩道及び車道等に設置し、人及び車両等の通過に伴う電圧を検出して、その結果の信号を出力することにより、人及び車両等の交通量調査といったセンシングが可能である。さらに、この場合、人及び車両の通過によって発生する電圧を利用して電力供給できうる。また、床、階段、椅子等といった人の移動等が多い場所、あるいは建物等の壁といった接触しやすい場所に設置すれば、より多くの電力を容易に供給することができる。また、圧電デバイス１は、電源の設置が困難な橋などであっても容易に設置することができ、振動などに応じて電圧を発生させる電力供給源として利用できる。
Such a piezoelectric device 1 can be used as a sensor based on the generated voltage, and can also be used as a power supply source. Specifically, for example, by installing the piezoelectric device 1 on a sidewalk, a roadway, etc., detecting a voltage associated with the passage of a person and a vehicle, and outputting a result signal, the traffic volume of the person and the vehicle is investigated. Such sensing is possible. Furthermore, in this case, it is possible to supply power using a voltage generated by passing a person and a vehicle. Further, if it is installed in a place where there is a lot of movement of people such as a floor, stairs, chairs, etc., or a place such as a wall such as a building that is easily contacted, more electric power can be easily supplied. The piezoelectric device 1 can be easily installed even on a bridge where it is difficult to install a power supply, and can be used as a power supply source that generates a voltage in response to vibrations.
２．実施形態
次に、上記圧電デバイスについて、具体的な実施形態の例を挙げて、以下詳細に説明する。以下の第一から第五の実施形態は、上記「１．概要」で説明した構成を備えるため、共通する要素には同じ符号を付し、重複する説明は適宜省略する。なお、第一の実施形態から第五の実施形態は、本発明の様々な実施形態の一つに過ぎない。そのため、実施形態は、本発明の目的を達成できれば設計に応じて種々の変更が可能である。
2. Embodiments Next, the piezoelectric device will be described in detail below with reference to specific embodiments. Since the following first to fifth embodiments have the configuration described in “1. Overview” above, common elements are denoted by the same reference numerals, and redundant descriptions are omitted as appropriate. The first to fifth embodiments are only one of various embodiments of the present invention. Therefore, the embodiment can be variously changed according to the design as long as the object of the present invention can be achieved.
２．１．第一の実施形態
第一の実施形態について、図２及び３を参照して説明する。
2.1. First embodiment
A first embodiment will be described with reference to FIGS.
第一の実施形態に係る圧電デバイス１では、伝達機構３は、第一保持部材３２と、第二保持部材３２とを備える。第一保持部材３１は、受け面３１１と、受け面３１１に対する傾斜角度が９０°より大きく１８０°より小さい第一保持面３１２とを有する。第二保持部材３２は、第一保持面３１２に対向する第二保持面３２１を有する。第一保持部材３１は、第二保持部材３２に対して、第二保持面３２１に沿って移動可能である。第一保持面３１２と第二保持面３２１との間には、圧電素子２が介在している。圧電素子２の第一部分２１は第一保持部材３１に固定され、第二部分２２は第二保持部材３２に固定されている。
In the piezoelectric device 1 according to the first embodiment, the transmission mechanism 3 includes a first holding member 32 and a second holding member 32. The first holding member 31 includes a receiving surface 311 and a first holding surface 312 whose inclination angle with respect to the receiving surface 311 is greater than 90 ° and smaller than 180 °. The second holding member 32 has a second holding surface 321 that faces the first holding surface 312. The first holding member 31 is movable along the second holding surface 321 with respect to the second holding member 32. The piezoelectric element 2 is interposed between the first holding surface 312 and the second holding surface 321. The first portion 21 of the piezoelectric element 2 is fixed to the first holding member 31, and the second portion 22 is fixed to the second holding member 32.
以下、受け面３１１の向く方向を上方向、上方向とは反対方向を下方向、上方向と直交する一方向を前方向、前方向とは反対方向を後方向という。また、下方向及び前方向と直交し、下方向に見て前方向に対して時計回りに９０°回転した方向を右方向、下方向及び前方向と直交し、下方向に見て前方向に対して反時計回りに９０°回転した方向を左方向という。ただし、これらの方向の名称は説明上の便宜的な名称であり相対的な関係にあるものである。以下、他の実施形態でも、方向を規定する名称については同様である。
Hereinafter, a direction in which the receiving surface 311 faces is referred to as an upward direction, a direction opposite to the upward direction as a downward direction, a direction orthogonal to the upward direction as a forward direction, and a direction opposite to the forward direction as a backward direction. Also, the direction that is orthogonal to the downward direction and the forward direction, and rotated 90 ° clockwise relative to the forward direction when viewed in the downward direction is orthogonal to the right direction, the downward direction, and the forward direction, and forward when viewed in the downward direction. The direction rotated 90 ° counterclockwise is referred to as the left direction. However, the names of these directions are for convenience in explanation and are in a relative relationship. Hereinafter, in other embodiments, the same applies to the name that defines the direction.
図２は、第一の実施形態に係る圧電デバイス１を左方向に見た概略を示す図（右側面図）であり、図３は、同上の圧電デバイス１の概略を示す斜視図である。
FIG. 2 is a diagram (right side view) showing an outline of the piezoelectric device 1 according to the first embodiment when viewed in the left direction, and FIG. 3 is a perspective view showing an outline of the piezoelectric device 1 according to the first embodiment.
第一の実施形態では、圧電素子２は、図１に示す構成を有することができる。圧電素子２における圧電フィルム２０２は、ポリ乳酸の延伸フィルムであることが好ましい。圧電素子２の形状は、例えば圧電フィルム２０２の延伸方向に長い矩形状であり、又は圧電フィルム２０２の延伸方向と直交する方向に長い矩形状である。
In the first embodiment, the piezoelectric element 2 can have the configuration shown in FIG. The piezoelectric film 202 in the piezoelectric element 2 is preferably a stretched film of polylactic acid. The shape of the piezoelectric element 2 is, for example, a rectangular shape that is long in the extending direction of the piezoelectric film 202 or a rectangular shape that is long in a direction orthogonal to the extending direction of the piezoelectric film 202.
圧電デバイス１は、上述の通り、伝達機構３が、第一保持部材３１と、第二保持部材３２とを備える。
As described above, in the piezoelectric device 1, the transmission mechanism 3 includes the first holding member 31 and the second holding member 32.
第一保持部材３１は、受け面３１１と、第一保持面３１２とを有する。受け面３１１は上方向を向いている。受け面３１１は、第一方向Ｄ１の外力を受ける面である。第一の実施形態における第一方向Ｄ１は、受け面３１１の法線と平行であり、かつ受け面３１１の向く方向とは反対側を向く方向である。すなわち、第一方向Ｄ１は下方向と一致する。第一保持面３１２は、受け面３１１に対する傾斜角度が９０°より大きく１８０°より小さい。なお、受け面３１１に対する傾斜角度は、受け面３１１と同じ方向を向く面の場合は０°、受け面３１１とは反対方向を向く面の場合は１８０°と規定され、０°から１８０°までの間で規定される。第一の実施形態において、第一保持面３１２は、右方向及び左方向と平行であり、かつ前方向に対して下方向に傾斜している。第一保持面３１２の傾斜角度は、１３５°以上１６５°以下であることが好ましい。
The first holding member 31 has a receiving surface 311 and a first holding surface 312. The receiving surface 311 faces upward. The receiving surface 311 is a surface that receives an external force in the first direction D1. The first direction D1 in the first embodiment is a direction that is parallel to the normal line of the receiving surface 311 and that faces away from the direction in which the receiving surface 311 faces. That is, the first direction D1 coincides with the downward direction. The first holding surface 312 has an inclination angle greater than 90 ° and smaller than 180 ° with respect to the receiving surface 311. The inclination angle with respect to the receiving surface 311 is defined as 0 ° for a surface facing the same direction as the receiving surface 311 and 180 ° for a surface facing the opposite direction to the receiving surface 311, from 0 ° to 180 °. Is defined between. In the first embodiment, the first holding surface 312 is parallel to the right direction and the left direction, and is inclined downward with respect to the front direction. The inclination angle of the first holding surface 312 is preferably 135 ° or more and 165 ° or less.
第二保持部材３２は、第一保持部材３１の第一保持面３１２に対向する第二保持面３２１を有する。第二保持面３２１は、第一保持面３１２と略平行であることが好ましい。「略平行」とは、第一保持面３１２に対して第二保持面３２１が平行又は第一保持面３１２に対して第二保持面３２１が５°以下の角度で傾斜していることをいう。
The second holding member 32 has a second holding surface 321 that faces the first holding surface 312 of the first holding member 31. The second holding surface 321 is preferably substantially parallel to the first holding surface 312. “Substantially parallel” means that the second holding surface 321 is parallel to the first holding surface 312 or is inclined at an angle of 5 ° or less with respect to the first holding surface 312. .
第一保持部材３１の形状は、図２及び３では、受け面３１１及び第一保持面３１２が長方形であり、左右側面が三角形状の三角柱状の形状を有する。第二保持部材３２の形状は、第一保持部材３１と同様の形状であってもよい。第一保持部材３１及び第二保持部材３２の形状は特に制限されず、例えば第一保持部材３１の形状は、側面視において、断面形状が倒Ｖ字状に形成され、受け面３１１と第一保持面３１２との間には空間が形成されていてもよい。第一保持部材３１は、例えば上記の受け面３１１と、第一保持面３１２との関係を満たすように、受け面３１１と第一保持面３１２とが同一の部材で形成されていてもよく、受け面３１１と第一保持面３１２とが別の部材からなるものであってもよい。第二保持部材３２の形状は、例えば上記の第一保持部材３１で説明した形状と同様の形状を有していてもよい。第二保持部材３２は、例えば第二保持部材３２を構成しない他の部材上に配置され、上記の傾斜角度を満たすように配置できる板状に形成された部材であってもよい。
2 and 3, the first holding member 31 has a triangular prism shape in which the receiving surface 311 and the first holding surface 312 are rectangular and the left and right side surfaces are triangular. The shape of the second holding member 32 may be the same shape as the first holding member 31. The shape of the first holding member 31 and the second holding member 32 is not particularly limited. For example, the shape of the first holding member 31 is formed in an inverted V shape in cross section when viewed from the side. A space may be formed between the holding surface 312. In the first holding member 31, for example, the receiving surface 311 and the first holding surface 312 may be formed of the same member so as to satisfy the relationship between the receiving surface 311 and the first holding surface 312. The receiving surface 311 and the first holding surface 312 may be made of different members. The shape of the second holding member 32 may have the same shape as that described for the first holding member 31, for example. The 2nd holding member 32 may be a member formed in the shape of a plate which can be arranged, for example so that it may be arranged on other members which do not constitute the 2nd holding member 32, and satisfy the above-mentioned inclination angle.
伝達機構３は、第一保持部材３１を第二保持部３２に対して移動可能に支持する支持部を備える。第一の実施形態では、支持部は、複数の支持材６０を含む。
The transmission mechanism 3 includes a support portion that supports the first holding member 31 so as to be movable with respect to the second holding portion 32. In the first embodiment, the support portion includes a plurality of support members 60.
支持材６０は、例えば図２及び３に示すように、第一保持部材３１及び第二保持部材３２の側面（図３では右側面及び左側面）に設けられている。各支持材６０の一方の端部は第二保持部材３２に固定され、もう一方の端部は第一保持部材３１に固定されている。これにより、支持材６０は、第二保持部材３２に対して第一保持部材３１を支持している。
支持材６０は、例えば弾性変形可能な部材である。
For example, as shown in FIGS. 2 and 3, the support member 60 is provided on the side surfaces (the right side surface and the left side surface in FIG. 3) of the first holding member 31 and the second holding member 32. One end of each support member 60 is fixed to the second holding member 32, and the other end is fixed to the first holding member 31. Thereby, the support member 60 supports the first holding member 31 with respect to the second holding member 32.
The support material 60 is a member that can be elastically deformed, for example.
支持材６０は、第一保持部材３１の受け面３１１に第一方向Ｄ１の外力がかかると、弾性変形する。具体的には、例えば第一保持部材３１に第一方向Ｄ１の外力が加わることで、第一保持部材３１が、第一保持面３１２の傾斜に沿った方向Ｓ（すなわち前方向側の斜め下方向）に移動する。この際、支持材６０は、第二保持部材３２に対して第一保持部材３１を支持したまま、外力を受ける前の第一保持部材３１と第二保持部材３２とにおける支持材６０の固定位置の間隔が大きくなり、それに応じて、支持材６０が弾性変形して伸びる。この状態から、第一保持部材３１への第一方向Ｄ１の外力が解除されると、支持材６０が収縮して支持材６０の形状が元の状態に復帰し、それに伴って、第一保持部材３１が第二保持部材３２に対して移動して元の位置に復帰する。このように、支持材６０は、第一保持部材３１を第二保持部材３２に対して支持するように構成されている。さらに、支持材６０は、第一保持部材３１にかかる外力に応じて第一保持部材３１を第二保持部材３２に対して移動させ、外力が解除されたら第一保持部材３１を元の位置に戻すように、構成されている。したがって、複数の支持部は、第一保持部材３１を第二保持部材３２に対して支持し、かつ第一保持部材３１の支持される位置を復帰させる機能を有するともいえる。
The support member 60 is elastically deformed when an external force in the first direction D1 is applied to the receiving surface 311 of the first holding member 31. Specifically, for example, when an external force in the first direction D1 is applied to the first holding member 31, the first holding member 31 moves in the direction S along the inclination of the first holding surface 312 (that is, obliquely downward on the front side). Direction). At this time, the support member 60 is in a fixed position of the support member 60 between the first holding member 31 and the second holding member 32 before receiving the external force while supporting the first holding member 31 with respect to the second holding member 32. And the support material 60 is elastically deformed and stretched accordingly. When the external force in the first direction D1 to the first holding member 31 is released from this state, the support material 60 contracts and the shape of the support material 60 returns to the original state, and accordingly the first holding The member 31 moves relative to the second holding member 32 and returns to the original position. Thus, the support member 60 is configured to support the first holding member 31 with respect to the second holding member 32. Further, the support member 60 moves the first holding member 31 relative to the second holding member 32 according to the external force applied to the first holding member 31, and when the external force is released, the first holding member 31 is returned to the original position. Is configured to return. Therefore, it can be said that the plurality of support portions have a function of supporting the first holding member 31 with respect to the second holding member 32 and returning the position where the first holding member 31 is supported.
なお、支持部は、第一保持部材３１を上記のように動作させることができるのであれば、上記の構成に限られない。
In addition, a support part will not be restricted to said structure if the 1st holding member 31 can be operated as mentioned above.
第一の実施形態では、図２及び図３に示すように、圧電素子２は、第一保持面３１２と第二保持面３２１との間に介在する。圧電素子２における圧電フィルム２０２の厚み方向は、第一保持面３１２及び第二保持面３２１の法線に沿っている。圧電フィルム２０２の延伸方向は、第一保持面３１２及び第二保持面３２１に沿っている。圧電フィルム２０２の延伸方向は、例えば第一保持面３１２の傾斜する方向（すなわち方向Ｓ）に沿っている。なお、圧電フィルム２０２の延伸方向は、方向Ｓと直交する方向（すなわち右方向及び左方向）に沿っていてもよい。
In the first embodiment, as shown in FIGS. 2 and 3, the piezoelectric element 2 is interposed between the first holding surface 312 and the second holding surface 321. The thickness direction of the piezoelectric film 202 in the piezoelectric element 2 is along the normal line of the first holding surface 312 and the second holding surface 321. The extending direction of the piezoelectric film 202 is along the first holding surface 312 and the second holding surface 321. The extending direction of the piezoelectric film 202 is, for example, along the direction in which the first holding surface 312 is inclined (that is, the direction S). In addition, the extending | stretching direction of the piezoelectric film 202 may be along the direction (namely, right direction and left direction) orthogonal to the direction S. FIG.
圧電素子２の第一部分２１は、第一保持部材３１に固定され、第二部分２２は第二保持部材３２に固定されている。第一の実施形態において、第一部分２１は圧電素子２の一つの辺（左辺）に沿った端縁部分（左側端縁）であり、第二部分２２は第一部分２１とは反対側の辺（右辺）に沿った端縁部分（右側端縁）である。圧電素子２の第一部分２１は、第一保持部材３１における第一保持面３１２の、第一部分２１と対向する部分である左側端部３１３に、固定されている。圧電素子２の第二部分２２は、第二保持部材３２における第二保持面３２１の、第二部分２２と対向する部分である右側端部３２３に、固定されている。
The first portion 21 of the piezoelectric element 2 is fixed to the first holding member 31, and the second portion 22 is fixed to the second holding member 32. In the first embodiment, the first portion 21 is an edge portion (left edge) along one side (left side) of the piezoelectric element 2, and the second portion 22 is a side opposite to the first portion 21 ( It is an edge part (right edge) along the right side. The first portion 21 of the piezoelectric element 2 is fixed to the left end 313 of the first holding surface 312 of the first holding member 31 that is the portion facing the first portion 21. The second portion 22 of the piezoelectric element 2 is fixed to the right end 323 of the second holding surface 321 of the second holding member 32 that is the portion facing the second portion 22.
圧電素子２における外部電極２０４は、例えば第一部分２１と第二部分２２とに設けられる。この場合、例えば第一保持部材３１の左側端部３１３に電圧取り出し用の端子が設けられ、圧電素子２の外部電極２０４と電気的に接続される。同様に、例えば第二保持部材３２の右側端部３２３に電圧取り出し用の端子が設けられ、圧電素子２の外部電極２０４と電気的に接続される。そして、電圧取り出し用の端子は、外部回路に電気的に接続される。これにより、圧電デバイス１を、圧電素子２から電圧取り出し可能に構成できる。
The external electrode 204 in the piezoelectric element 2 is provided on the first portion 21 and the second portion 22, for example. In this case, for example, a voltage extraction terminal is provided at the left end 313 of the first holding member 31 and is electrically connected to the external electrode 204 of the piezoelectric element 2. Similarly, for example, a terminal for voltage extraction is provided at the right end 323 of the second holding member 32 and is electrically connected to the external electrode 204 of the piezoelectric element 2. The voltage extraction terminal is electrically connected to an external circuit. Thereby, the piezoelectric device 1 can be configured to be able to extract voltage from the piezoelectric element 2.
第一の実施形態の圧電デバイス１の動作を説明する。
The operation of the piezoelectric device 1 of the first embodiment will be described.
伝達機構３における第一保持部材３１が、受け面３１１が、第一方向Ｄ１の外力を受けると、第一保持部材３１は、上述のとおり支持材６０が弾性変形することで、方向Ｓ（図２参照）へ移動する。この第一保持部材３１の移動に伴って、圧電素子２の第一部分２１に、第一保持部材３１の左側端部３１３から、方向Ｓの力がかかる。すなわち、第一の実施形態における第二方向Ｄ２は、方向Ｓと一致する。また、圧電素子２の第二部分２２には、第二保持部材３２の右側端部３２３から、方向Ｓとは反対方向の力がかかる。すなわち、第一の実施形態における第三方向Ｄ３は、方向Ｓとは反対方向である。このため、第一の実施形態では、第二方向Ｄ２と第三方向Ｄ３とは、互いに反対方向である。さらに、第一部分２１と第二部分２２とは、第二方向Ｄ２と第三方向Ｄ３と直交する方向に間隔をあけて位置する。
When the receiving surface 311 receives the external force in the first direction D1, the first holding member 31 in the transmission mechanism 3 is deformed in the direction S (FIG. 2). As the first holding member 31 moves, a force in the direction S is applied to the first portion 21 of the piezoelectric element 2 from the left end 313 of the first holding member 31. That is, the second direction D2 in the first embodiment coincides with the direction S. Further, a force in the direction opposite to the direction S is applied to the second portion 22 of the piezoelectric element 2 from the right end portion 323 of the second holding member 32. That is, the third direction D3 in the first embodiment is opposite to the direction S. For this reason, in the first embodiment, the second direction D2 and the third direction D3 are opposite to each other. Furthermore, the 1st part 21 and the 2nd part 22 are located in the direction orthogonal to the 2nd direction D2 and the 3rd direction D3 at intervals.
上記のとおり圧電素子２の第一部分２１及び第二部分２２に力がかけられると、圧電素子２は、第二方向Ｄ２及び第三方向Ｄ３に対して傾斜する方向に変形する。これにより、圧電デバイス１に電圧を発生させることができる。特に、圧電フィルム２０２がポリ乳酸樹脂の延伸フィルムであり、圧電フィルム２０２の延伸方向が方向Ｓに沿っているか、方向Ｓと直交する方向に沿っており、圧電フィルム２０２の厚み方向が第一保持面３１２の法線に沿っている場合は、圧電デバイス１は延伸方向に対して傾斜する方向に変形する。そのため、圧電デバイス１に発生する電圧の値を特に高くできる。
As described above, when a force is applied to the first portion 21 and the second portion 22 of the piezoelectric element 2, the piezoelectric element 2 is deformed in a direction inclined with respect to the second direction D2 and the third direction D3. Thereby, a voltage can be generated in the piezoelectric device 1. In particular, the piezoelectric film 202 is a stretched film of polylactic acid resin, the stretching direction of the piezoelectric film 202 is along the direction S or along the direction orthogonal to the direction S, and the thickness direction of the piezoelectric film 202 is maintained first. When along the normal line of the surface 312, the piezoelectric device 1 is deformed in a direction inclined with respect to the stretching direction. Therefore, the value of the voltage generated in the piezoelectric device 1 can be particularly increased.
第一方向Ｄ１の外力が解除されると、上記のとおり、支持材６０は、第一保持部材３１を第一保持部材３１が移動する前の元の位置に戻す。これにより、圧電素子２も変形前の形状に戻される。
When the external force in the first direction D1 is released, as described above, the support member 60 returns the first holding member 31 to the original position before the first holding member 31 moves. Thereby, the piezoelectric element 2 is also returned to the shape before deformation.
２．２．第二の実施形態
第二の実施形態について、図４Ａ，Ｂ及び図５Ａ，Ｂを参照して説明する。図４Ａは、第二の実施形態に係る圧電デバイス１を左方向に見た概略を示す図（右側面図）であり、図４Ｂは、同上の圧電デバイス１の下方向に見た断面図である。また、図５Ａは、同上の圧電デバイス１を上側方向から見た概略を示す斜視図であり、図５Ｂは、圧電デバイス１を後方向に見た圧電デバイス１の一部の概略を示す拡大図である。以下、第一実施形態と重複する構成は、図３Ａ，Ｂ及び図４に同じ符号を付して、詳細な説明を適宜省略する。
2.2. Second Embodiment A second embodiment will be described with reference to FIGS. 4A and 4B and FIGS. 5A and 5B. FIG. 4A is a diagram (right side view) showing an outline of the piezoelectric device 1 according to the second embodiment when viewed in the left direction, and FIG. is there. 5A is a perspective view showing an outline of the piezoelectric device 1 as viewed from above, and FIG. 5B is an enlarged view showing an outline of a part of the piezoelectric device 1 when the piezoelectric device 1 is seen in the rear direction. It is. Hereinafter, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals in FIGS. 3A, 3B, and 4 and detailed description thereof is omitted as appropriate.
第二の実施形態に係る圧電デバイス１は、伝達機構３が、受け面３３１を有する受け部材３３と、第一連結部４１１及び第二連結部４１２とを備える。圧電デバイス１は、受け部材３３に対して受け面３３１の向く側とは反対側にあり並列に配置されている第一固定レール５１及び第二固定レール５２を更に備える。受け部材３３は、受け面３３１が押されると第一固定レール５１及び第二固定レール５２に近づくように構成される。圧電素子２の第一端縁２２１は、第一固定レール５１に第一固定レール５１の長さ方向に沿って移動可能に支持される。圧電素子２の第一端縁２２１とは反対側の第二端縁２２２は、第二固定レール５２に第二固定レール５２の長さ方向に沿って移動可能に支持される。第一連結部４１１は、受け部材３３と圧電素子２の第一部分２１とを、受け面３３１の向く方向とは傾斜する方向に連結する。第二連結部４１２は、受け部材３３と圧電素子２の第二部分と２２を、受け面３３１の向く方向とは傾斜する方向に連結する。
In the piezoelectric device 1 according to the second embodiment, the transmission mechanism 3 includes a receiving member 33 having a receiving surface 331, a first connecting portion 411, and a second connecting portion 412. The piezoelectric device 1 further includes a first fixed rail 51 and a second fixed rail 52 that are disposed in parallel to the receiving member 33 on the side opposite to the side facing the receiving surface 331. The receiving member 33 is configured to approach the first fixed rail 51 and the second fixed rail 52 when the receiving surface 331 is pressed. The first end edge 221 of the piezoelectric element 2 is supported by the first fixed rail 51 so as to be movable along the length direction of the first fixed rail 51. The second end edge 222 opposite to the first end edge 221 of the piezoelectric element 2 is supported by the second fixed rail 52 so as to be movable along the length direction of the second fixed rail 52. The first connecting portion 411 connects the receiving member 33 and the first portion 21 of the piezoelectric element 2 in a direction inclined with respect to the direction in which the receiving surface 331 faces. The second connecting portion 412 connects the receiving member 33 and the second portion 22 of the piezoelectric element 2 in a direction inclined with respect to the direction in which the receiving surface 331 faces.
第二の実施形態では、圧電素子２は、図１に示す構成を有することができる。すなわち、圧電素子２の構成は、第一の実施形態と同じであってよい。
In the second embodiment, the piezoelectric element 2 can have the configuration shown in FIG. That is, the configuration of the piezoelectric element 2 may be the same as that of the first embodiment.
伝達機構３は、上述のとおり、受け部材３３と、第一連結部４１１及び第二連結部４１２と、第一固定レール５１及び第二固定レール５２とを備える。伝達機構３は、受け部材３３、第一固定レール５１及び第二固定レール５２を支持する支持部３４０を、更に備える。
As described above, the transmission mechanism 3 includes the receiving member 33, the first connecting portion 411 and the second connecting portion 412, and the first fixed rail 51 and the second fixed rail 52. The transmission mechanism 3 further includes a support portion 340 that supports the receiving member 33, the first fixed rail 51, and the second fixed rail 52.
受け部材３３は、受け面３３１を有し、受け面３３１は、第一方向Ｄ１の外力を受ける面である。第二の実施形態における第一方向Ｄ１は、受け面３３１の向く方向（上方向）とは反対側を向く方向である。すなわち、第一方向Ｄ１は、下方向と一致する。
The receiving member 33 has a receiving surface 331, and the receiving surface 331 is a surface that receives an external force in the first direction D1. The first direction D1 in the second embodiment is a direction facing the direction opposite to the direction (upward direction) of the receiving surface 331. That is, the first direction D1 coincides with the downward direction.
支持部３４０は、基部３４及び支持脚部３５を備える。基部３４は、受け部材３３に対して受け面３３１の向く側とは反対側の位置、すなわち受け部材３３に対して第一方向Ｄ１側の位置にある。基部３４は、上方向を向く支持面３４１を有する。支持脚部３５は、支持面３４１から上方に突出し、支持脚部３５の上端は受け部材３３に固定されている。これにより、受け部材３３が支持部３４０に支持されている。図４Ａ，Ｂ及び図５Ａでは、支持部３４０は、前後に間隔をあけて並ぶ二つの支持脚部３５を有する。支持脚部３５の数及び位置は、受け部材３３を安定して支持できるのであれば、図４Ａ，Ｂ及び図５に限られない。
The support portion 340 includes a base portion 34 and support leg portions 35. The base 34 is located on the opposite side of the receiving member 33 from the side on which the receiving surface 331 faces, that is, on the first direction D1 side with respect to the receiving member 33. The base 34 has a support surface 341 facing upward. The support leg 35 protrudes upward from the support surface 341, and the upper end of the support leg 35 is fixed to the receiving member 33. Thereby, the receiving member 33 is supported by the support portion 340. 4A, B, and 5A, the support portion 340 has two support leg portions 35 that are arranged at a distance from each other in the front-rear direction. The number and position of the support legs 35 are not limited to FIGS. 4A, 4B, and 5 as long as the receiving member 33 can be stably supported.
支持部３４０は、受け部材３３の受け面３３１が第一方向Ｄ１の外力を受けた場合に受け部材３３が第一方向Ｄ１、すなわち下方向に移動するように、受け部材３３を支持する。例えば、支持脚部３５は、下方への荷重がかけられた場合に上方向に沿った寸法が縮むように弾性変形するように構成される。そのためには、例えば支持脚部３５の一部又は全部がゴムなどの弾性体、コイルバネなどで形成される。この場合、受け面３３１が第一方向Ｄ１の外力を受けると、支持脚部３５が弾性変形することで受け部材３３が第一方向Ｄ１へ移動する。受け面３３１にかけられていた外力が解除されると、支持脚部３５が元の形状に戻ることで、受け部材３３が元の位置に戻る。
The support portion 340 supports the receiving member 33 so that the receiving member 33 moves in the first direction D1, that is, in the downward direction when the receiving surface 331 of the receiving member 33 receives an external force in the first direction D1. For example, the support leg 35 is configured to be elastically deformed so that the dimension along the upward direction is contracted when a downward load is applied. For this purpose, for example, a part or all of the support leg 35 is formed of an elastic body such as rubber, a coil spring, or the like. In this case, when the receiving surface 331 receives an external force in the first direction D1, the receiving leg 33 moves in the first direction D1 due to elastic deformation of the support leg portion 35. When the external force applied to the receiving surface 331 is released, the support leg portion 35 returns to the original shape, so that the receiving member 33 returns to the original position.
受け部材３３が第一方向Ｄ１に移動するに当たって、受け部材３３の一部が第一方向Ｄ１に移動してもよい。例えば、受け部材３３は、受け面３３１が第一方向Ｄ１の外力を受けた場合に第一方向Ｄ１へ撓むことで、受け部材３３の一部が第一方向Ｄ１に移動してもよい。この場合、例えば、受け部材３３における支持脚部３５の固定位置の間隔が、受け部材３３が十分に撓むことができるように調整される。
When the receiving member 33 moves in the first direction D1, a part of the receiving member 33 may move in the first direction D1. For example, the receiving member 33 may be bent in the first direction D1 when the receiving surface 331 receives an external force in the first direction D1, whereby a part of the receiving member 33 may move in the first direction D1. In this case, for example, the interval between the fixing positions of the support legs 35 in the receiving member 33 is adjusted so that the receiving member 33 can be sufficiently bent.
第一固定レール５１及び第二固定レール５２は、受け部材３３に対して受け面３３１の向く側とは反対側の位置、すなわち受け部材３３に対して第一方向Ｄ１側の位置にある。第一固定レール５１及び第二固定レール５２は、基部３４の支持面３４１上に配置されることで、基部３４に支持されている。第一固定レール５１及び第二固定レール５２は、第一方向Ｄ１と直交する同じ方向（図４では前方向）に沿った長さを有し、かつ第一固定レール５１及び第二固定レール５２の間には、長さ方向と直交する方向（図４では右方向及び左方向）に間隔があいている。このため、第一固定レール５１及び第二固定レール５２は、並列に配置されている。
The first fixed rail 51 and the second fixed rail 52 are located on the opposite side of the receiving member 33 from the side on which the receiving surface 331 faces, that is, on the first direction D1 side with respect to the receiving member 33. The first fixed rail 51 and the second fixed rail 52 are supported on the base 34 by being disposed on the support surface 341 of the base 34. The first fixed rail 51 and the second fixed rail 52 have a length along the same direction (front direction in FIG. 4) orthogonal to the first direction D1, and the first fixed rail 51 and the second fixed rail 52 There is a gap in the direction perpendicular to the length direction (right direction and left direction in FIG. 4). For this reason, the first fixed rail 51 and the second fixed rail 52 are arranged in parallel.
図５Ｂに示すように、第一固定レール５１は、内部に空洞を有し、かつ空洞に通じる第一固定レール５１の長さ方向に長い開口を有する。第一固定レール５１の開口は、第二固定レール５２に向いている。第二固定レール５２も内部に空洞を有し、かつ空洞に通じる第二固定レール５２の長さ方向に長い開口を有する。第二固定レール５２の開口は、第一固定レール５１に向いている。
As shown in FIG. 5B, the first fixed rail 51 has a cavity inside, and has a long opening in the length direction of the first fixed rail 51 leading to the cavity. The opening of the first fixed rail 51 faces the second fixed rail 52. The second fixed rail 52 also has a cavity inside, and has a long opening in the length direction of the second fixed rail 52 leading to the cavity. The opening of the second fixed rail 52 faces the first fixed rail 51.
第一連結部４１１及び第二連結部４１２は、図４Ａ，Ｂ及び図５Ａに示すように、長さを有する棒状の部材である。
The 1st connection part 411 and the 2nd connection part 412 are the rod-shaped members which have length, as shown to FIG. 4A, B, and FIG. 5A.
第一連結部４１１は、受け部材３３に対して下方向側にあり、受け部材３３と圧電素子２の第一部分２１とを連結している。第一連結部４１１の長さ方向は、受け面３３１の向く方向（図４Ａの上方向）に対して傾斜している。第一連結部４１１の第一端部４１３が、後述するように圧電素子２の第一部分２１に固定され、第一連結部４１１の第一端部４１３とは反対側の第二端部４１５が受け部材３３に固定されている。第一連結部４１１は、受け面３３１の向く方向とは傾斜する方向に延びて、受け部材３３と圧電素子２の第一部分２１とを連結している、ということもできる。
The first connecting portion 411 is on the lower side with respect to the receiving member 33, and connects the receiving member 33 and the first portion 21 of the piezoelectric element 2. The length direction of the 1st connection part 411 inclines with respect to the direction (upward direction of FIG. 4A) which the receiving surface 331 faces. A first end 413 of the first connecting portion 411 is fixed to the first portion 21 of the piezoelectric element 2 as described later, and a second end 415 opposite to the first end 413 of the first connecting portion 411 is provided. It is fixed to the receiving member 33. It can also be said that the first connecting portion 411 extends in a direction inclined with respect to the direction in which the receiving surface 331 faces, and connects the receiving member 33 and the first portion 21 of the piezoelectric element 2.
第二連結部４１２は、受け部材３３と圧電素子２の第二部分２２とを連結している。第二連結部４１２は、受け面３３１の向く方向（図４Ａの上方向）に対して、傾斜している。第二連結部４１２の第一端部４１４が、後述するように圧電素子２の第二部分２２に固定され、第二連結部４１２の第一端部４１４とは反対側の第二端部４１６が受け部材３３に固定されている。第二連結部４１２は、受け面３３１の向く方向とは傾斜する方向に延びて、受け部材３３と圧電素子２の第二部分２２とを連結している、ということもできる。
The second connecting portion 412 connects the receiving member 33 and the second portion 22 of the piezoelectric element 2. The 2nd connection part 412 inclines with respect to the direction (upward direction of FIG. 4A) which the receiving surface 331 faces. A first end 414 of the second connecting portion 412 is fixed to the second portion 22 of the piezoelectric element 2 as described later, and a second end 416 opposite to the first end 414 of the second connecting portion 412. Is fixed to the receiving member 33. It can also be said that the second connecting portion 412 extends in a direction inclined with respect to the direction in which the receiving surface 331 faces, and connects the receiving member 33 and the second portion 22 of the piezoelectric element 2.
第二実施形態では、受け部材３３における、第二端部４１５及び第二端部４１６の固定位置は、同じ位置である。この第二端部４１５及び第二端部４１６の固定位置は、受け部材における、二つの支持脚部３５の固定位置の間にある。第一連結部４１１及び第二連結部４１２は、受け面３３１の向く方向に対して、互いに反対側に傾斜している。
In the second embodiment, the fixing positions of the second end 415 and the second end 416 in the receiving member 33 are the same position. The fixed positions of the second end 415 and the second end 416 are between the fixed positions of the two support legs 35 in the receiving member. The first connecting portion 411 and the second connecting portion 412 are inclined to opposite sides with respect to the direction in which the receiving surface 331 faces.
第二の実施形態では、圧電素子２は、基部３４と受け部材３３との間において、第一固定レール５１及び固定レール５２に支持されている。
In the second embodiment, the piezoelectric element 2 is supported by the first fixed rail 51 and the fixed rail 52 between the base portion 34 and the receiving member 33.
圧電素子２における圧電フィルム２０２の厚み方向は、受け面３３１の向く方向に沿っている。圧電フィルム２０２の延伸方向は、例えば第一固定レール５１及び第二固定レール５２の長さ方向（すなわち前方向及び後方向）に沿っている。なお、圧電フィルム２０２の延伸方向は、第一固定レール５１及び第二固定レール５２の長さ方向と直交する方向（すなわち左方向及び右方向）に沿っていてもよい。
The thickness direction of the piezoelectric film 202 in the piezoelectric element 2 is along the direction in which the receiving surface 331 faces. The extending | stretching direction of the piezoelectric film 202 is along the length direction (namely, front direction and back direction) of the 1st fixed rail 51 and the 2nd fixed rail 52, for example. In addition, the extending | stretching direction of the piezoelectric film 202 may be along the direction (namely, left direction and right direction) orthogonal to the length direction of the 1st fixed rail 51 and the 2nd fixed rail 52. FIG.
圧電素子２の第一端縁２２１は第一固定レール５１に第一固定レール５１の長さ方向に沿って移動可能に支持され、圧電素子２の第一端縁２２１とは反対側の第二端縁２２２は、第二固定レール５２に第二固定レール５２の長さ方向に沿って移動可能に支持されている。具体的には、圧電素子２は、第一端縁２２１と、第一端縁２２１とは反対側の第二端縁２２２とを有する。第一端縁２２１は、圧電素子２における右側の端縁であり、第二端縁２２２は、圧電素子２における左側の端縁である。圧電素子２は、第一端縁２２１に、この第一端縁２２１に沿って長い第一保持具２３１を有する。第一保持具２３１の上下寸法は、第一固定レール５１内の空洞の上下寸法より小さく、第一固定レール５１の開口の幅寸法より小さい。この第一保持具２３１が第一固定レール５１の空洞に配置されることで、第一端縁２２１は第一固定レール５１に第一固定レール５１の長さ方向に沿って移動可能に支持されている。圧電素子２は、第二端縁２２２に、この第二端縁２２２に沿って長い第二保持具２３２を有する。第二保持具２３２の上下寸法は、第二固定レール５２内の空洞の上下寸法より小さく、第二固定レール５２の開口の幅寸法より小さい。この第二保持具２３２が第二固定レール５２の空洞に配置されることで、第二端縁２２２は第二固定レール５２に第二固定レール５２の長さ方向に沿って移動可能に支持されている。
The first end edge 221 of the piezoelectric element 2 is supported by the first fixed rail 51 so as to be movable along the length direction of the first fixed rail 51, and the second end opposite to the first end edge 221 of the piezoelectric element 2. The end edge 222 is supported by the second fixed rail 52 so as to be movable along the length direction of the second fixed rail 52. Specifically, the piezoelectric element 2 has a first end edge 221 and a second end edge 222 opposite to the first end edge 221. The first end edge 221 is the right end edge of the piezoelectric element 2, and the second end edge 222 is the left end edge of the piezoelectric element 2. The piezoelectric element 2 has a first holder 231 that is long along the first end edge 221 at the first end edge 221. The vertical dimension of the first holder 231 is smaller than the vertical dimension of the cavity in the first fixed rail 51 and smaller than the width dimension of the opening of the first fixed rail 51. By arranging the first holder 231 in the cavity of the first fixed rail 51, the first end edge 221 is supported by the first fixed rail 51 so as to be movable along the length direction of the first fixed rail 51. ing. The piezoelectric element 2 has a second holder 232 that is long along the second end edge 222 at the second end edge 222. The vertical dimension of the second holder 232 is smaller than the vertical dimension of the cavity in the second fixed rail 52 and smaller than the width dimension of the opening of the second fixed rail 52. By arranging the second holder 232 in the cavity of the second fixed rail 52, the second end edge 222 is supported by the second fixed rail 52 so as to be movable along the length direction of the second fixed rail 52. ing.
圧電素子２の第一部分２１には、上述の通り、第一連結部４１１の第一端部４１３が固定されている。圧電素子２の第二部分２２には、上述の通り、第二連結部４１２の第一端部４１４が固定されている。第二の実施形態において、第一部分２１は圧電素子２の第一端縁２２１側の一つの隅部であり、第二部分２２は圧電素子２の第二端縁２２２側の、第一部分２１の対角に位置する一つの隅部である。
As described above, the first end portion 413 of the first connecting portion 411 is fixed to the first portion 21 of the piezoelectric element 2. As described above, the first end portion 414 of the second connecting portion 412 is fixed to the second portion 22 of the piezoelectric element 2. In the second embodiment, the first portion 21 is one corner on the first end edge 221 side of the piezoelectric element 2, and the second portion 22 is the first end 21 on the second end edge 222 side of the piezoelectric element 2. One corner located diagonally.
下方向（すなわち第一方向Ｄ１）に見ると、受け部材３３における第一連結部４１１の第二端部４１５及び第二連結部４１２の第二端部４１６の固定位置は、圧電素子２と重なっており、かつ圧電素子２の外周の如何なる位置とも間隔があいている。
When viewed in the downward direction (that is, the first direction D1), the fixing positions of the second end 415 of the first connecting portion 411 and the second end 416 of the second connecting portion 412 in the receiving member 33 overlap with the piezoelectric element 2. And spaced apart from any position on the outer periphery of the piezoelectric element 2.
圧電素子２における外部電極２０４は、例えば第一保持具２３１と第二保持具２３２とに設けられる。この場合、例えば第一固定レール５１及び第二固定レール５２内に電圧取り出し用の端子が設けられ、圧電素子２の外部電極２０４と電気的に接続される。そして、電圧取り出し用の端子は、外部回路に電気的に接続される。これにより、圧電デバイス１を、圧電素子２から電圧取り出し可能に構成できる。
The external electrode 204 in the piezoelectric element 2 is provided, for example, on the first holder 231 and the second holder 232. In this case, for example, a voltage extraction terminal is provided in the first fixed rail 51 and the second fixed rail 52, and is electrically connected to the external electrode 204 of the piezoelectric element 2. The voltage extraction terminal is electrically connected to an external circuit. Thereby, the piezoelectric device 1 can be configured to be able to extract voltage from the piezoelectric element 2.
第二の実施形態の圧電デバイス１の動作を説明する。
The operation of the piezoelectric device 1 of the second embodiment will be described.
伝達機構３における受け部材３３の受け面３３１が、第一方向Ｄ１の外力を受けると、上述のとおり、受け部材３３は、第一固定レール５１及び第二固定レール５２に近づくように移動する。この受け部材３３の移動に伴って、第一連結部４１１の第二端部４１５が下降し、それに伴って、第一連結部４１１の第一端部４１３が圧電素子２の第一部分２１に力をかける。圧電素子２の第一端縁２２１は第一固定レール５１に支持されているため、第一端部４１３から第一部分２１にかけられる力は、第一固定レール５１の長さ方向に沿った分力を含む。すなわち、第一部分２１には、第一固定レール５１の長さ方向に沿った第二方向Ｄ２の力がかけられる。また、受け部材３３の移動に伴って、第二連結部４１２の第二端部４１６も下降し、それに伴って、第二連結部４１２の第一端部４１４が圧電素子２の第二部分２２に力をかける。圧電素子２の第二端縁２２２は第二固定レール５２に支持されているため、第一端部４１４から第二部分２１にかけられる力は、第二固定レール５２の長さ方向に沿った分力を含む。すなわち、第二部分２２には、第二固定レール５２の長さ方向に沿った、第二方向Ｄ２とは反対方向の第三方向Ｄ３の力がかけられる。このため、第二の実施形態では第二方向Ｄ２と第三方向Ｄ３とは、互いに反対方向である。さらに、第一部分２１と第二部分２２とは、第二方向Ｄ２と第三方向Ｄ３と直交する方向に間隔をあけて位置する。
When the receiving surface 331 of the receiving member 33 in the transmission mechanism 3 receives the external force in the first direction D1, the receiving member 33 moves so as to approach the first fixed rail 51 and the second fixed rail 52 as described above. As the receiving member 33 moves, the second end 415 of the first connecting portion 411 descends, and accordingly, the first end 413 of the first connecting portion 411 exerts a force on the first portion 21 of the piezoelectric element 2. multiply. Since the first end edge 221 of the piezoelectric element 2 is supported by the first fixed rail 51, the force applied from the first end 413 to the first portion 21 is a component force along the length direction of the first fixed rail 51. including. That is, a force in the second direction D <b> 2 along the length direction of the first fixed rail 51 is applied to the first portion 21. As the receiving member 33 moves, the second end portion 416 of the second connecting portion 412 also descends, and accordingly, the first end portion 414 of the second connecting portion 412 becomes the second portion 22 of the piezoelectric element 2. Apply power to. Since the second end edge 222 of the piezoelectric element 2 is supported by the second fixed rail 52, the force applied from the first end 414 to the second portion 21 is the amount along the length direction of the second fixed rail 52. Including power. That is, a force in the third direction D3 opposite to the second direction D2 along the length direction of the second fixed rail 52 is applied to the second portion 22. For this reason, in the second embodiment, the second direction D2 and the third direction D3 are opposite to each other. Furthermore, the 1st part 21 and the 2nd part 22 are located in the direction orthogonal to the 2nd direction D2 and the 3rd direction D3 at intervals.
上記の通り、圧電素子２の第一部分２１及び第二部分２２に力がかけられると、圧電素子２は、第二方向Ｄ２及び第三方向Ｄ３に対して傾斜する方向に変形する。これにより、圧電デバイス１に電圧を発生させることができる。特に、圧電フィルム２０２がポリ乳酸樹脂の延伸フィルムであり、圧電フィルム２０２の延伸方向が第一固定レール５１及び第二固定レール５２の長さ方向に沿っているか、第一固定レール５１及び第二固定レール５２の長さ方向と直交する方向に沿っており、圧電フィルム２０２の厚み方向が受け部材３３の受け面３３１の向く方向に沿っている場合は、圧電デバイス１は延伸方向に対して傾斜する方向に変形する。そのため、圧電デバイス１に発生する電圧の値を特に高くできる。
As described above, when a force is applied to the first portion 21 and the second portion 22 of the piezoelectric element 2, the piezoelectric element 2 is deformed in a direction inclined with respect to the second direction D2 and the third direction D3. Thereby, a voltage can be generated in the piezoelectric device 1. In particular, the piezoelectric film 202 is a stretched film of polylactic acid resin, and the extending direction of the piezoelectric film 202 is along the length direction of the first fixed rail 51 and the second fixed rail 52, or the first fixed rail 51 and the second fixed rail 51. When the thickness direction of the piezoelectric film 202 is along the direction facing the receiving surface 331 of the receiving member 33, the piezoelectric device 1 is inclined with respect to the extending direction. Deform in the direction of Therefore, the value of the voltage generated in the piezoelectric device 1 can be particularly increased.
第一方向Ｄ１の外力が解除されると、上記のとおり、支持脚部３５は、受け部材３３を受け部材３３が移動する前の元の位置に戻す。これにより、圧電素子２も変形前の形状に戻される。
When the external force in the first direction D1 is released, the support leg 35 returns to the original position before the receiving member 33 moves, as described above. Thereby, the piezoelectric element 2 is also returned to the shape before deformation.
２．３．第三の実施形態
第三の実施形態について、図６Ａ，Ｂ及び図７を参照して説明する。図６Ａは、第三の実施形態に係る圧電デバイス１を後方向に見た概略を示す図（前面図）であり、図６Ｂは、同上の圧電デバイス１を下方向に見た概略を示す図（Ｘ−Ｘ線断面図）である。また、図７は、同上の圧電デバイス１の概略を示す斜視図である。以下、第一及び第二の実施形態と重複する構成は、図６Ａ，Ｂ及び図７に同じ符号を付して、詳細な説明を適宜省略する。
2.3. Third Embodiment A third embodiment will be described with reference to FIGS. 6A and 6B and FIG. FIG. 6A is a diagram (front view) showing an outline of the piezoelectric device 1 according to the third embodiment as viewed in the rear direction, and FIG. 6B is a diagram showing an outline of the piezoelectric device 1 as viewed in the downward direction. It is (XX sectional view). FIG. 7 is a perspective view showing an outline of the piezoelectric device 1 according to the embodiment. Hereinafter, the same components as those in the first and second embodiments are denoted by the same reference numerals in FIGS. 6A, 6B, and 7 and detailed description thereof is omitted as appropriate.
第三の実施形態に係る圧電デバイス１では、伝達機構３は、受け面３３１を有する受け部材３３と、第一連結部４２１と、第二連結部４２２と、受け部材３３に対して受け面３３１の向く側とは反対側にある基部３４とを備える。受け部材３３は、受け面３３１が押されると基部３４に近づくように構成される。圧電素子２は、受け部材３３と基部３４との間に位置する。第一連結部４２１は、受け部材３３と圧電素子２の第一部分２１とを連結する。第二連結部４２２は、基部３４と圧電素子２の第二部分２２とを連結する。
In the piezoelectric device 1 according to the third embodiment, the transmission mechanism 3 includes the receiving member 33 having the receiving surface 331, the first connecting portion 421, the second connecting portion 422, and the receiving surface 331 with respect to the receiving member 33. And a base 34 on the side opposite to the side facing the side. The receiving member 33 is configured to approach the base 34 when the receiving surface 331 is pressed. The piezoelectric element 2 is located between the receiving member 33 and the base portion 34. The first connecting portion 421 connects the receiving member 33 and the first portion 21 of the piezoelectric element 2. The second connecting portion 422 connects the base portion 34 and the second portion 22 of the piezoelectric element 2.
第三の実施形態では、圧電素子２は、図１に示す構成を有することができる。すなわち、圧電素子２の構成は、第一の実施形態及び第二の実施形態と同じであってよい。
In the third embodiment, the piezoelectric element 2 can have the configuration shown in FIG. That is, the configuration of the piezoelectric element 2 may be the same as in the first embodiment and the second embodiment.
上述の通り、伝達機構３は、受け部材３３と、第一連結部４２１と、第二連結部４２２と、支持部３４０とを備える。
As described above, the transmission mechanism 3 includes the receiving member 33, the first connection portion 421, the second connection portion 422, and the support portion 340.
受け部材３３は、受け面３３１を有し、受け面３３１は、第一方向Ｄ１の外力を受ける面である。第三の実施形態における第一方向Ｄ１は、受け面３３１の向く方向（上方向）とは反対側を向く方向である。すなわち、第一方向Ｄ１は、下方向と一致する。
The receiving member 33 has a receiving surface 331, and the receiving surface 331 is a surface that receives an external force in the first direction D1. The first direction D1 in the third embodiment is a direction facing the direction opposite to the direction (upward direction) of the receiving surface 331. That is, the first direction D1 coincides with the downward direction.
支持部３４０は、基部３４と、支持脚部３５とを備える。支持部３４０は、受け部材３３に対して受け面３３１の向く側とは反対側の位置、すなわち受け部材３３に対して第一方向Ｄ１側の位置にある。基部３４は、上方向を向く支持面３４１を有する。支持脚部３５は、支持面３４１から上方に突出し、支持脚部３５の上端は受け部材３３に固定されている。これにより、受け部材３３が支持部３４０に支持されている。図６Ａ，Ｂ及び図７では、支持部３４０は左右に間隔をあけて並ぶ二つの支持脚部３５を有する。支持脚部３５の数及び位置は、受け部材３３を安定して支持できるのであれば、図６Ａ，Ｂ及び図７に限られない。
The support portion 340 includes a base portion 34 and support leg portions 35. The support portion 340 is located on the opposite side of the receiving member 33 from the side on which the receiving surface 331 faces, that is, on the first direction D1 side with respect to the receiving member 33. The base 34 has a support surface 341 facing upward. The support leg 35 protrudes upward from the support surface 341, and the upper end of the support leg 35 is fixed to the receiving member 33. Thereby, the receiving member 33 is supported by the support portion 340. In FIGS. 6A, B, and 7, the support portion 340 has two support legs 35 that are arranged at a distance from each other on the left and right. The number and positions of the support legs 35 are not limited to those shown in FIGS. 6A, 6B, and 7 as long as the receiving member 33 can be stably supported.
支持部３４０は、受け部材３３の受け面３３１が第一方向Ｄ１の外力を受けた場合に受け部材３３が第一方向Ｄ１、すなわち下方向に移動するように、受け部材３３を支持する。例えば支持脚部３５は、下方への荷重がかけられた場合に上方向に沿った寸法が縮むように弾性変形するように構成される。そのためには、例えば支持脚部３５の一部又は全部がゴムなどの弾性体、コイルバネなどで形成される。この場合、受け面３３１が第一方向Ｄ１の外力を受けると、支持脚部３５が弾性変形することで受け部材３３が第一方向Ｄ１へ移動する。受け面３３１にかけられていた外力が解除されると、支持脚部３５が元の形状に戻ることで、受け部材３３が元の位置に戻る。
The support portion 340 supports the receiving member 33 so that the receiving member 33 moves in the first direction D1, that is, in the downward direction when the receiving surface 331 of the receiving member 33 receives an external force in the first direction D1. For example, the support leg 35 is configured to be elastically deformed so that the dimension along the upper direction contracts when a downward load is applied. For this purpose, for example, a part or all of the support leg 35 is formed of an elastic body such as rubber, a coil spring, or the like. In this case, when the receiving surface 331 receives an external force in the first direction D1, the receiving leg 33 moves in the first direction D1 due to elastic deformation of the support leg portion 35. When the external force applied to the receiving surface 331 is released, the support leg portion 35 returns to the original shape, so that the receiving member 33 returns to the original position.
受け部材３３が第一方向Ｄ１に移動するに当たって、受け部材３３の一部が第一方向Ｄ１に移動してもよい。例えば、受け部材３３は、受け面が第一方向Ｄ１の外力を受けた場合に第一方向Ｄ１へ撓むことで、受け部材３３の一部が第一方向Ｄ１に移動してもよい。この場合、例えば受け部材３３における支持脚部３５の固定位置の間隔が、受け部材３３が十分に撓むことができるように調整される。
When the receiving member 33 moves in the first direction D1, a part of the receiving member 33 may move in the first direction D1. For example, the receiving member 33 may be bent in the first direction D1 when the receiving surface receives an external force in the first direction D1, so that a part of the receiving member 33 may move in the first direction D1. In this case, for example, the interval between the fixing positions of the support legs 35 in the receiving member 33 is adjusted so that the receiving member 33 can be sufficiently bent.
第一連結部４２１及び第二連結部４２２は、受け部材３３と基部３４との間にあり、第一連結部４２１は受け部材３３から基部３４へ向けて下方向に突出し、第二連結部４２２は基部３４の支持面３４１から受け部材３３へ向けて上方向に突出している。第一連結部４２１及び第二連結部４２２は、いずれも二つの支持脚部３５の間に位置している。第一連結部４２１は、第二連結部４２２の一部分と、左方向及び右方向に沿った方向に間隔をあけて対向している。具体的には、第一連結部４２１の前方向及び後方向に沿った方向の寸法は、第二連結部４２２の前方向及び後方向に沿った方向の寸法よりも短く、かつ第一連結部４２１は、第二連結部４２２の後方向側の部分と、左方向及び左方向に沿った方向に間隔をあけて対向する位置にある。第一連結部４２１の下端の端部４２３は、基部３４よりも上方向側の位置にあり、第二連結部４２２の上端の端部４２４は受け部材３３よりも下方向側の位置にある。さらに、第一連結部４２１の下端の端部４２３は、第二連結部４２２の上端の端部４２４よりも下方向側に位置する。
The first connecting portion 421 and the second connecting portion 422 are located between the receiving member 33 and the base portion 34, and the first connecting portion 421 protrudes downward from the receiving member 33 toward the base portion 34, and the second connecting portion 422. Protrudes upward from the support surface 341 of the base portion 34 toward the receiving member 33. Both the first connecting portion 421 and the second connecting portion 422 are located between the two support leg portions 35. The first connecting part 421 faces a part of the second connecting part 422 with a gap in the direction along the left direction and the right direction. Specifically, the dimension in the direction along the front direction and the rear direction of the first connection part 421 is shorter than the dimension in the direction along the front direction and the rear direction of the second connection part 422, and the first connection part. 421 is located at a position facing the rear side portion of the second connecting portion 422 with a gap in the left direction and the direction along the left direction. An end 423 at the lower end of the first connecting portion 421 is located on the upper side with respect to the base 34, and an end 424 at the upper end of the second connecting portion 422 is located on the lower side with respect to the receiving member 33. Furthermore, the lower end portion 423 of the first connection portion 421 is located on the lower side than the upper end portion 424 of the second connection portion 422.
上述のとおり、第一連結部４２１は、受け部材３３と圧電素子２の第一部分２１とを連結し、第二連結部４２２は、支持部３４０の基部３４と圧電素子２の第二部分２２とを連結している、これにより、圧電素子２は、基部３４と受け部材３３との間において、第一連結部４２１及び第二連結部４２２に支持されている。
As described above, the first connection portion 421 connects the receiving member 33 and the first portion 21 of the piezoelectric element 2, and the second connection portion 422 includes the base portion 34 of the support portion 340 and the second portion 22 of the piezoelectric element 2. Thus, the piezoelectric element 2 is supported by the first connecting portion 421 and the second connecting portion 422 between the base portion 34 and the receiving member 33.
具体的には、圧電素子２は、第一端縁２２１と、第一端縁２２１とは反対側の第二端縁２２２とを有する。第一端縁２２１は、圧電素子２における右側の端縁であり、第二端縁２２２は、圧電素子２における左側の端縁である。圧電素子２の第一部分２１は、第一端縁２２１における、後方向側の部分である。圧電素子２の第二部分２２は、第二端縁２２２の全体である。圧電素子２の第一部分２１に第一連結部４２１の端部４２３が固定されることで、第一連結部４２１は、受け部材３３と圧電素子２の第一部分２１とを連結している。また、圧電素子２の第二部分２２に第二連結部４２２の端部４２４が固定されることで、第二連結部４２２は、基部３４と圧電素子２の第二部分２２とを連結している。
Specifically, the piezoelectric element 2 has a first end edge 221 and a second end edge 222 opposite to the first end edge 221. The first end edge 221 is the right end edge of the piezoelectric element 2, and the second end edge 222 is the left end edge of the piezoelectric element 2. The first portion 21 of the piezoelectric element 2 is a rear side portion of the first end edge 221. The second portion 22 of the piezoelectric element 2 is the entire second end edge 222. By fixing the end 423 of the first connecting portion 421 to the first portion 21 of the piezoelectric element 2, the first connecting portion 421 connects the receiving member 33 and the first portion 21 of the piezoelectric element 2. In addition, the end 424 of the second connecting portion 422 is fixed to the second portion 22 of the piezoelectric element 2, so that the second connecting portion 422 connects the base portion 34 and the second portion 22 of the piezoelectric element 2. Yes.
圧電素子２における圧電フィルム２０２の厚み方向は、第一端縁２２１に沿った方向（第二端縁２２２に沿った方向でもある）と、第一端縁２２１と第二端縁２２２とが並ぶ方向（すなわち右方向及び左方向）とに、直交する方向に沿っている。圧電フィルム２０２の延伸方向は、例えば圧電素子２の第一端縁２２１及び第二端縁２２２に沿う方向（すなわち、前方向及び後方向）である。なお、圧電フィルム２０２の延伸方向は、第一端縁２２１及び第二端縁２２２に沿う方向と直交する方向（すなわち右方向及び左方向）に沿っていてもよい。
The thickness direction of the piezoelectric film 202 in the piezoelectric element 2 is a direction along the first end edge 221 (also a direction along the second end edge 222), and the first end edge 221 and the second end edge 222 are aligned. It is along the direction orthogonal to the direction (that is, right direction and left direction). The extending direction of the piezoelectric film 202 is, for example, a direction along the first end edge 221 and the second end edge 222 of the piezoelectric element 2 (that is, the front direction and the rear direction). In addition, the extending | stretching direction of the piezoelectric film 202 may be along the direction (namely, right direction and left direction) orthogonal to the direction along the 1st end edge 221 and the 2nd end edge 222. FIG.
圧電素子２における外部電極２０４は、例えば第一部分２１及び第二部分２２に設けられる。この場合、例えば第一連結部４２１の端部４２３に電圧取り出し用の端子が設けられ、この端子が第一部分２１の外部電極２０４と電気的に接続される。同様に、例えば第二連結部４２２の端部４２４に電圧取り出し用の端子が設けられ、この電極が第二部分２２の外部電極２０４と電気的に接続される。そして、電圧取り出し用の端子は、外部回路に電気的に接続される。これにより、圧電デバイス１を、圧電素子２から電圧取り出し可能に構成できる。
The external electrode 204 in the piezoelectric element 2 is provided on the first portion 21 and the second portion 22, for example. In this case, for example, a terminal for voltage extraction is provided at the end 423 of the first coupling portion 421, and this terminal is electrically connected to the external electrode 204 of the first portion 21. Similarly, for example, a terminal for voltage extraction is provided at the end 424 of the second connecting portion 422, and this electrode is electrically connected to the external electrode 204 of the second portion 22. The voltage extraction terminal is electrically connected to an external circuit. Thereby, the piezoelectric device 1 can be configured to be able to extract voltage from the piezoelectric element 2.
第三の実施形態の圧電デバイス１の動作を説明する。
The operation of the piezoelectric device 1 of the third embodiment will be described.
受け部材３３の受け面３３１が、第一方向Ｄ１の外力を受けると、受け部材３３は、基部３４に近づくように下方向へ移動する。この受け部材３３の移動に伴って、第一連結部４２１も、基部３４に近づくように下方向へ移動する。これにより、第一連結部４２１の端部４２３と第二連結部４２２の端部４２４との間の距離大きくなり、そのため、圧電素子２の第一部分２１に、第一連結部４２１の端部４２３が第二連結部４２２の端部４２４から離れる方向（すなわち、右方向側の斜め下方向）の力がかかる。また、圧電素子２の第二部分２２には、端部４２３にかかる力とは反対方向（すなわち、左方向側の斜め上方向）の抗力がかかる。すなわち、第三の実施形態における第二方向Ｄ２の方向と第三方向Ｄ３とは互いに反対方向である。さらに、本実施形態では、第二部分２２は、第一部分２１に対して、第二方向Ｄ２及び第三方向Ｄ３と直交する方向に間隔をあけて位置する部分２２ａ（すなわち、第二部分２２における前方向側の部分）を含む。そのため、圧電素子２は、第二方向Ｄ２及び第三方向Ｄ３に対して傾斜する方向に変形する。これにより、圧電デバイス１に電圧を発生させることができる。特に、圧電フィルム２０２がポリ乳酸樹脂の延伸フィルムであり、圧電フィルム２０２の延伸方向が、圧電素子２の第一端縁２２１及び第二端縁２２２に沿う方向又は第一端縁２２１及び第二端縁２２２に沿う方向と直交する方向である場合は、圧電デバイス１は延伸方向に対して傾斜する方向に変形する。そのため、圧電デバイス１に発生する電圧の値を特に高くできる。
When the receiving surface 331 of the receiving member 33 receives an external force in the first direction D <b> 1, the receiving member 33 moves downward so as to approach the base portion 34. As the receiving member 33 moves, the first connecting portion 421 also moves downward so as to approach the base portion 34. As a result, the distance between the end 423 of the first connecting portion 421 and the end 424 of the second connecting portion 422 is increased, so that the first portion 21 of the piezoelectric element 2 is connected to the end 423 of the first connecting portion 421. Is applied in a direction away from the end 424 of the second connecting portion 422 (that is, a diagonally downward direction on the right side). Further, the second portion 22 of the piezoelectric element 2 is subjected to a drag force in a direction opposite to the force applied to the end portion 423 (that is, the diagonally upward direction on the left side). That is, the direction of the second direction D2 and the third direction D3 in the third embodiment are opposite to each other. Further, in the present embodiment, the second portion 22 is a portion 22a (that is, the second portion 22 in the second portion 22) spaced from the first portion 21 in a direction orthogonal to the second direction D2 and the third direction D3. Part on the front side). Therefore, the piezoelectric element 2 is deformed in a direction inclined with respect to the second direction D2 and the third direction D3. Thereby, a voltage can be generated in the piezoelectric device 1. Particularly, the piezoelectric film 202 is a stretched film of polylactic acid resin, and the stretching direction of the piezoelectric film 202 is the direction along the first end edge 221 and the second end edge 222 of the piezoelectric element 2 or the first end edge 221 and the second end. When the direction is perpendicular to the direction along the edge 222, the piezoelectric device 1 is deformed in a direction inclined with respect to the stretching direction. Therefore, the value of the voltage generated in the piezoelectric device 1 can be particularly increased.
第一方向Ｄ１の外力が解除されると、上記のとおり、支持脚部３５は、受け部材３３を受け部材３３が移動する前の元の位置に戻す。これにより、圧電素子２も変形前の形状に戻される。
When the external force in the first direction D1 is released, the support leg 35 returns to the original position before the receiving member 33 moves, as described above. Thereby, the piezoelectric element 2 is also returned to the shape before deformation.
２．４．第四の実施形態
第四の実施形態について、図８Ａ、Ｂ及び図９を参照して説明する。図８Ａは、第四の実施形態に係る圧電デバイス１を左方向に見た概略を示す図（右側面図）であり、図８Ｂは、同上の圧電デバイス１を下方向に見た概略を示す図（Ｙ−Ｙ線断面図）である。また、図９は、同上の圧電デバイス１の斜視図である。以下、第一から第三の実施形態と重複する構成は、図８Ａ，Ｂ及び図９に同じ符号を付して、詳細な説明を適宜省略する。
2.4. Fourth Embodiment A fourth embodiment will be described with reference to FIGS. 8A, 8B and 9. FIG. 8A is a diagram (right side view) showing an outline of the piezoelectric device 1 according to the fourth embodiment when viewed in the left direction, and FIG. It is a figure (YY sectional view taken on the line). FIG. 9 is a perspective view of the above-described piezoelectric device 1. Hereinafter, the same components as those in the first to third embodiments are denoted by the same reference numerals in FIGS. 8A, 8B, and 9, and detailed description thereof is omitted as appropriate.
第四の実施形態に係る圧電デバイス１は、伝達機構３は、受け面３３１を有する受け部材３３と、第一連結部４３１と、第二連結部４３２と、受け部材３３に対して受け面３３１の向く側とは反対側にある基部３４とを備える。受け部材３３は、受け面３３１が押されると基部３４に近づくように構成される。圧電素子２は、受け部材３３と基部３４との間に位置する。第一連結部４３１は、受け部材３３と基部３４とを連結する伸縮可能な第一ガイド部７１と、第一ガイド部７１と圧電素子２の第一部分２１とを連結する伸縮可能な第二ガイド部７２と、第一ガイド部７１と圧電素子２の第一部分２１とを受け面３３１の向く方向とは傾斜する方向に連結する伝達部７３とを備える。第二連結部４３２は、基部３４と圧電素子２の第二部分２２とを連結している。なお、第一方向Ｄ１の外力を受けた時、伝達部７３は、第一ガイド部７１及び第二ガイド部７２よりも伸縮度合いが小さい。また、伝達部７３は伸縮しないことがより好ましい。伝達部７３は、受け面３３１の向く方向とは傾斜する方向に伸びて、第一ガイド部７１と圧電素子２の第一部分２１とを連結している、ということもできる。
In the piezoelectric device 1 according to the fourth embodiment, the transmission mechanism 3 includes a receiving member 33 having a receiving surface 331, a first connecting portion 431, a second connecting portion 432, and a receiving surface 331 with respect to the receiving member 33. And a base 34 on the side opposite to the side facing the side. The receiving member 33 is configured to approach the base 34 when the receiving surface 331 is pressed. The piezoelectric element 2 is located between the receiving member 33 and the base portion 34. The first connecting portion 431 includes an extendable first guide portion 71 that connects the receiving member 33 and the base portion 34, and an extendable second guide that connects the first guide portion 71 and the first portion 21 of the piezoelectric element 2. Part 72, a first guide part 71, and a first part 21 of piezoelectric element 2, and a transmission part 73 connected in a direction inclined with respect to the direction in which receiving surface 331 faces. The second connecting portion 432 connects the base portion 34 and the second portion 22 of the piezoelectric element 2. In addition, when the external force of the 1st direction D1 is received, the transmission part 73 has a smaller expansion-contraction degree than the 1st guide part 71 and the 2nd guide part 72. FIG. Moreover, it is more preferable that the transmission part 73 does not expand and contract. It can also be said that the transmission portion 73 extends in a direction inclined with respect to the direction in which the receiving surface 331 faces to connect the first guide portion 71 and the first portion 21 of the piezoelectric element 2.
第四の実施形態では、圧電素子２は、図１に示す構成を有することができる。すなわち、圧電素子２の構成は、第一から第三の実施形態と同じであってよい。本実施形態では、後述の受け部材３３と基部３４との間に圧電素子２が位置している。
In the fourth embodiment, the piezoelectric element 2 can have the configuration shown in FIG. That is, the configuration of the piezoelectric element 2 may be the same as in the first to third embodiments. In the present embodiment, the piezoelectric element 2 is located between a receiving member 33 and a base portion 34 which will be described later.
圧電デバイス１は、上述の通り、伝達機構３が、受け部材３３と、第一連結部４３１と、第二連結部４３２と、基部３４とを備える。
As described above, in the piezoelectric device 1, the transmission mechanism 3 includes the receiving member 33, the first connecting portion 431, the second connecting portion 432, and the base portion 34.
受け部材３３は、受け面３３１を有し、受け面３３１は、第一方向Ｄ１の外力を受ける面である。第三の実施形態における第一方向Ｄ１は、受け面３３１の向く方向（上方向）とは反対側を向く方向である。すなわち、第一方向Ｄ１は、下方向と一致する。
The receiving member 33 has a receiving surface 331, and the receiving surface 331 is a surface that receives an external force in the first direction D1. The first direction D1 in the third embodiment is a direction facing the direction opposite to the direction (upward direction) of the receiving surface 331. That is, the first direction D1 coincides with the downward direction.
支持部３４０は、基部３４と、支持脚部３５とを備える。支持部３４０は、受け部材３３に対して受け面３３１の向く側とは反対側の位置、すなわち受け部材３３に対して第一方向Ｄ１側の位置にある。基部３４は、上方向を向く支持面３４１を有する。支持脚部３５は、支持面３４１から上方に突出し、支持脚部３５の上端は受け部材に固定されている。これにより、受け部材３３が支持部３４０に支持されている。図８Ａ，Ｂ及び図９では、支持部３４０は前後に間隔をあけて並ぶ二つの支持脚部３５を有する。支持脚部３５の数及び位置は、受け部材３３を安定して支持できるのであれば、図８Ａ，Ｂ及び図９に限られない。
The support portion 340 includes a base portion 34 and support leg portions 35. The support portion 340 is located on the opposite side of the receiving member 33 from the side on which the receiving surface 331 faces, that is, on the first direction D1 side with respect to the receiving member 33. The base 34 has a support surface 341 facing upward. The support leg 35 protrudes upward from the support surface 341, and the upper end of the support leg 35 is fixed to the receiving member. Thereby, the receiving member 33 is supported by the support portion 340. In FIGS. 8A, B, and 9, the support portion 340 has two support legs 35 that are arranged at a distance from each other in the front-rear direction. The number and position of the support legs 35 are not limited to those shown in FIGS. 8A, 8B, and 9 as long as the receiving member 33 can be stably supported.
支持部３４０は、受け部材３３の受け面３３１が第一方向Ｄ１の外力を受けた場合に受け部材３３が第一方向Ｄ１、すなわち下方向に移動するように、受け部材３３を支持する。例えば支持脚部３５は、下方への荷重がかけられた場合に上方向に沿った寸法が縮むように弾性変形するように構成される。そのためには、例えば支持脚部３５の一部又は全部がゴムなどの弾性体、コイルバネなどで形成される。この場合、受け面３３１が第一方向Ｄ１の外力を受けると、支持脚部３５が弾性変形することで受け部材３３が第一方向Ｄ１へ移動する。受け面３３１にかけられていた外力が解除されると、支持脚部３５が元の形状に戻ることで、受け部材３３が元の位置に戻る。
The support portion 340 supports the receiving member 33 so that the receiving member 33 moves in the first direction D1, that is, in the downward direction when the receiving surface 331 of the receiving member 33 receives an external force in the first direction D1. For example, the support leg 35 is configured to be elastically deformed so that the dimension along the upper direction contracts when a downward load is applied. For this purpose, for example, a part or all of the support leg 35 is formed of an elastic body such as rubber, a coil spring, or the like. In this case, when the receiving surface 331 receives an external force in the first direction D1, the receiving leg 33 moves in the first direction D1 due to elastic deformation of the support leg portion 35. When the external force applied to the receiving surface 331 is released, the support leg portion 35 returns to the original shape, so that the receiving member 33 returns to the original position.
受け部材３３が第一方向Ｄ１に移動するに当たって、受け部材３３の一部が第一方向Ｄ１に移動してもよい。例えば、受け部材３３は、受け面３３１が第一方向Ｄ１の外力を受けた場合に第一方向Ｄ１へ撓むことで、受け部材３３の一部が第一方向Ｄ１に移動してもよい。この場合、例えば受け部材３３における支持脚部の固定位置の間隔が、受け部材３３が十分に撓むことができるように調整される。
When the receiving member 33 moves in the first direction D1, a part of the receiving member 33 may move in the first direction D1. For example, the receiving member 33 may be bent in the first direction D1 when the receiving surface 331 receives an external force in the first direction D1, whereby a part of the receiving member 33 may move in the first direction D1. In this case, for example, the interval between the fixing positions of the support legs in the receiving member 33 is adjusted so that the receiving member 33 can be sufficiently bent.
第一連結部４３１及び第二連結部４３２は、受け部材３３と基部３４との間に配置おいて、二つの支持脚部３５の間に配置されている。第二連結部４３２は、第一連結部４３１に対して左方向側に、第一連結部４３１とは間隔をあけて配置されている。
The first connecting portion 431 and the second connecting portion 432 are disposed between the two support leg portions 35 while being disposed between the receiving member 33 and the base portion 34. The second connecting portion 432 is disposed on the left side with respect to the first connecting portion 431 and spaced from the first connecting portion 431.
第一連結部４３１は、上述の通り、第一ガイド部７１と、第二ガイド部７２と、伝達部７３とを備える。第一ガイド部７１及び第二ガイド部７２は伸縮可能であり、伝達部７３は伸縮しないか、又は、伝達部７３は、第一ガイド部７１及び第二ガイド部７２よりも伸縮度合いが小さい。そのため、第一ガイド部７１及び第二ガイド部７２は、伝達部７３の動きをガイドする機能を有する。
The 1st connection part 431 is provided with the 1st guide part 71, the 2nd guide part 72, and the transmission part 73 as above-mentioned. The first guide portion 71 and the second guide portion 72 can be expanded and contracted, and the transmission portion 73 does not expand or contract, or the transmission portion 73 has a smaller expansion / contraction degree than the first guide portion 71 and the second guide portion 72. Therefore, the first guide part 71 and the second guide part 72 have a function of guiding the movement of the transmission part 73.
具体的には、第四の実施形態では、第一ガイド部７１は、上方向及び下方向に沿った長さを有し、第一ガイド部７１の上端が受け部材３３に固定され、下端が基部３４の支持面３４１に固定されている。これにより、第一ガイド部７１が受け部材３３と基部３４とを連結している。第一ガイド部７１は、長さ方向に伸縮可能である。第一ガイド部７１は、例えば長さ方向に伸縮可能な伸縮部７１１を備えることで、長さ方向に伸縮可能である。伸縮部７１１は、例えば筒状の部材と、この筒状の部材に挿入されている棒状の部材との組み合わせである。この場合、棒状の部材の筒状の部材に対してスライド移動可能であることで、伸縮部７１１が伸縮可能である。これ以外にも、伸縮部７１１は、適宜の構造によって伸縮可能に構成されうる。例えば伸縮部７１１は、ゴム、ツルマキバネといった、弾性変形することで伸縮する部材であってもよい。
Specifically, in the fourth embodiment, the first guide portion 71 has a length along the upward direction and the downward direction, the upper end of the first guide portion 71 is fixed to the receiving member 33, and the lower end is It is fixed to the support surface 341 of the base 34. Accordingly, the first guide portion 71 connects the receiving member 33 and the base portion 34. The first guide portion 71 can be expanded and contracted in the length direction. For example, the first guide portion 71 can be expanded and contracted in the length direction by including an expandable portion 711 that can be expanded and contracted in the length direction. The expansion / contraction part 711 is a combination of, for example, a cylindrical member and a rod-shaped member inserted into the cylindrical member. In this case, the telescopic portion 711 can be expanded and contracted by being slidable relative to the cylindrical member of the rod-shaped member. In addition to this, the stretchable part 711 can be configured to be stretchable by an appropriate structure. For example, the expansion / contraction part 711 may be a member that expands and contracts by elastic deformation, such as rubber or a crumbling spring.
第二ガイド部７２は、前方向及び後方向に沿った長さを有し、第二ガイド部７２の後方向側の端部７２２は、第一ガイド部７１に固定されている。第二ガイド部７２は、長さ方向に伸縮可能である。第二ガイド部７２は、例えば上記の第一ガイド部７１の場合と同様に伸縮部７２１を備えることで、伸縮可能に構成されうる。
The second guide portion 72 has a length along the front direction and the rear direction, and an end portion 722 on the rear side of the second guide portion 72 is fixed to the first guide portion 71. The second guide part 72 can be expanded and contracted in the length direction. The second guide portion 72 can be configured to be extendable / contractable by including the extension / contraction portion 721 as in the case of the first guide portion 71 described above, for example.
伝達部７３は、前方側の斜め下方向に沿った長さを有する。伝達部７３の、斜め上方向側の端部である取付部７３１は、第一ガイド部７１に、右方向及び左方向に沿った回転軸を中心に回転可能に取り付けられている。伝達部７３の、斜め下方向側の端部である固定部７３２は、第二ガイド部７２の前方向側の端部７２３に、右方向及び左方向に沿った回転軸を中心に回転可能に取り付けられている。
The transmission part 73 has a length along the diagonally downward direction on the front side. An attachment portion 731, which is an end portion on the obliquely upward direction side of the transmission portion 73, is attached to the first guide portion 71 so as to be rotatable about a rotation axis along the right direction and the left direction. The fixing portion 732 that is the end portion on the obliquely downward direction side of the transmission portion 73 can be rotated around the rotation axis along the right direction and the left direction at the end portion 723 on the front direction side of the second guide portion 72. It is attached.
第一ガイド部７１において、伝達部７３の取付部７３１の取り付け位置は、第二ガイド部７２の固定位置よりも上方向側にある。第一ガイド部７１は、第一ガイド部７１が伸縮した場合、それに応じて取付部７３１の取り付け位置は移動するが、第二ガイド部７２の固定位置は移動しないように構成されている。そのためには、例えば第二ガイド部７２の固定位置は第一ガイド部７１において伸縮部７１１よりも下方向側の位置にあり、取付部７３１の取り付け位置は第一ガイド部７１において伸縮部７１１よりも上方向側の位置にある。なお、第一連結部４３１は、後述するように動作させることができるのであれば、上記の構成に限られない。すなわち、第一ガイド部７１、第二ガイド部７２及び伝達部７３の各々の形状、材質、及び寸法等は適宜設定すればよい。
In the first guide portion 71, the attachment position of the attachment portion 731 of the transmission portion 73 is on the upper side of the fixed position of the second guide portion 72. The first guide portion 71 is configured such that, when the first guide portion 71 expands and contracts, the attachment position of the attachment portion 731 moves accordingly, but the fixed position of the second guide portion 72 does not move. For this purpose, for example, the fixing position of the second guide part 72 is at a position below the expansion / contraction part 711 in the first guide part 71, and the attachment position of the attachment part 731 is in the first guide part 71 from the expansion / contraction part 711. Is also located on the upper side. The first connecting portion 431 is not limited to the above configuration as long as it can be operated as will be described later. That is, the shape, material, dimension, etc. of each of the first guide portion 71, the second guide portion 72, and the transmission portion 73 may be set as appropriate.
第四の実施形態では、圧電素子２は、上述の通り、受け部材３３と基部３４との間に位置する。圧電素子２における圧電フィルム２０２の厚み方向は、第一方向Ｄ１に沿っている。圧電素子２は、第一端縁２２１と、第一端縁２２１とは反対側の第二端縁２２２とを有する。第一端縁２２１は、圧電素子２における右側の端縁であり、第二端縁２２２は、圧電素子２における左側の端縁である。第一端縁２２１及び第二端縁２２２は、前方向及び後方向に沿っている。圧電素子２の第一部分２１は、第一端縁２２１にある、前方向側の隅部である。圧電素子２の第二部分２２は、第二端縁２２２の全体である。圧電フィルム２０２の延伸方向は、例えば圧電素子２の第一端縁２２１及び第二端縁２２２に沿う方向（すなわち、前方向及び後方向）である。なお、圧電フィルム２０２の延伸方向は、第一端縁２２１及び第二端縁２２２に沿う方向と直交する方向（すなわち右方向及び左方向）に沿っていてもよい。
In the fourth embodiment, the piezoelectric element 2 is located between the receiving member 33 and the base 34 as described above. The thickness direction of the piezoelectric film 202 in the piezoelectric element 2 is along the first direction D1. The piezoelectric element 2 has a first end edge 221 and a second end edge 222 opposite to the first end edge 221. The first end edge 221 is the right end edge of the piezoelectric element 2, and the second end edge 222 is the left end edge of the piezoelectric element 2. The first end edge 221 and the second end edge 222 are along the front direction and the rear direction. The first portion 21 of the piezoelectric element 2 is a corner on the front direction side at the first end edge 221. The second portion 22 of the piezoelectric element 2 is the entire second end edge 222. The extending direction of the piezoelectric film 202 is, for example, a direction along the first end edge 221 and the second end edge 222 of the piezoelectric element 2 (that is, the front direction and the rear direction). In addition, the extending | stretching direction of the piezoelectric film 202 may be along the direction (namely, right direction and left direction) orthogonal to the direction along the 1st end edge 221 and the 2nd end edge 222. FIG.
圧電素子２の第一部分２１は、第一連結部４３１における伝達部７３に固定され、第二部分は、第二連結部４３２に固定されている。具体的には、圧電素子２の第一部分２１が伝達部７３の固定部７３２に固定され、圧電素子２の第二部分２２の全部が第二連結部４３２に固定されている。
The first part 21 of the piezoelectric element 2 is fixed to the transmission part 73 in the first connection part 431, and the second part is fixed to the second connection part 432. Specifically, the first portion 21 of the piezoelectric element 2 is fixed to the fixing portion 732 of the transmission portion 73, and the entire second portion 22 of the piezoelectric element 2 is fixed to the second connecting portion 432.
圧電素子２における外部電極２０４は、例えば第一部分２１及び第二部分２２に設けられる。この場合、例えば第一連結部４３１の伝達部７３に電圧取り出し用の端子が設けられ、圧電素子２の外部電極２０４と電気的に接続される。同様に、例えば第二連結部４３２に電圧取り出し用の端子が設けられ、圧電素子２の外部電極２０４と電気的に接続される。そして、電圧取り出し用の端子は、外部回路に電気的に接続される。これにより、圧電デバイス１を、圧電素子２から電圧取り出し可能に構成できる。
The external electrode 204 in the piezoelectric element 2 is provided on the first portion 21 and the second portion 22, for example. In this case, for example, a terminal for voltage extraction is provided in the transmission portion 73 of the first coupling portion 431 and is electrically connected to the external electrode 204 of the piezoelectric element 2. Similarly, for example, a terminal for voltage extraction is provided in the second connecting portion 432 and is electrically connected to the external electrode 204 of the piezoelectric element 2. The voltage extraction terminal is electrically connected to an external circuit. Thereby, the piezoelectric device 1 can be configured to be able to extract voltage from the piezoelectric element 2.
第四の実施形態の圧電デバイス１の動作を説明する。
The operation of the piezoelectric device 1 according to the fourth embodiment will be described.
伝達機構３における、受け部材３３が、受け面３３１が第一方向Ｄ１の外力を受けると、受け部材３３は、受け部材３３は、基部３４に近づくように移動する。受け部材３３が移動する際、第一連結部４３１の第一ガイド部７１が収縮する。このため、受け部材３３の移動方向が、第一ガイド部７１が収縮する方向、すなわち下方向に、ガイドされる。第一ガイド部７１が収縮すると、それに伴って伝達部７３の取付部７３１が下方向へ移動する。取付部７３１が移動することに伴って、伝達部７３の固定部７３２が、前方向へ移動する。固定部７３２が移動するに当たって、第二ガイド部７２が伸長することで、固定部７３２の移動方向がガイドされる。このため、伝達部７３全体の動作が、第一ガイド部７１及び第二ガイド部７２によってガイドされている。
When the receiving member 33 in the transmission mechanism 3 receives the external force in the first direction D1 on the receiving surface 331, the receiving member 33 moves so that the receiving member 33 approaches the base 34. When the receiving member 33 moves, the first guide portion 71 of the first connecting portion 431 contracts. For this reason, the moving direction of the receiving member 33 is guided in the direction in which the first guide portion 71 contracts, that is, in the downward direction. When the first guide portion 71 contracts, the attachment portion 731 of the transmission portion 73 moves downward accordingly. As the mounting portion 731 moves, the fixing portion 732 of the transmission portion 73 moves in the forward direction. As the fixing portion 732 moves, the moving direction of the fixing portion 732 is guided by the extension of the second guide portion 72. For this reason, the operation of the entire transmission portion 73 is guided by the first guide portion 71 and the second guide portion 72.
固定部７３２が前方向に移動すると、固定部７３２から圧電素子２の第一部分２１に、前方向の力（引っ張り力）がかかる。また、圧電素子２の第二部分２２には、第二連結部４３２から後方向の抗力（引っ張り力）がかかる。すなわち、第四の実施形態における第二方向Ｄ２の方向と第三方向Ｄ３とは互いに反対方向である。さらに、本実施形態では、第一部分２１は、第二部分２２に対して、第二方向Ｄ２及び第三方向Ｄ３と直交する方向に間隔をあけて位置する。
When the fixing portion 732 moves in the forward direction, a forward force (tensile force) is applied from the fixing portion 732 to the first portion 21 of the piezoelectric element 2. Further, a backward drag (tensile force) is applied to the second portion 22 of the piezoelectric element 2 from the second connecting portion 432. That is, the direction of the second direction D2 and the third direction D3 in the fourth embodiment are opposite to each other. Furthermore, in this embodiment, the 1st part 21 is located in the direction orthogonal to the 2nd direction D2 and the 3rd direction D3 with respect to the 2nd part 22 at intervals.
圧電素子２の第一部分２１及び第二部分２２に上記の通り力がかけられると、圧電素子２は、第二方向Ｄ２及び第三方向Ｄ３に対して傾斜する方向に変形する。これにより、圧電デバイス１に電圧を発生させることができる。特に、圧電フィルム２０２がポリ乳酸樹脂の延伸フィルムであり、圧電フィルム２０２の延伸方向が圧電素子２の第一端縁２２１及び第二端縁２２２に沿うか、第一端縁２２１及び第二端縁２２２に沿う方向と直交する方向に沿っており、圧電フィルム２０２の厚み方向が、受け部材３３の受け面３３１の向く方向に沿っている場合は、圧電デバイス１は延伸方向に対して傾斜する方向に変形する。そのため、圧電デバイス１に発生する電圧の値を特に高くできる。
When the force is applied to the first portion 21 and the second portion 22 of the piezoelectric element 2 as described above, the piezoelectric element 2 is deformed in a direction inclined with respect to the second direction D2 and the third direction D3. Thereby, a voltage can be generated in the piezoelectric device 1. In particular, the piezoelectric film 202 is a stretched film of polylactic acid resin, and the stretching direction of the piezoelectric film 202 is along the first end edge 221 and the second end edge 222 of the piezoelectric element 2 or the first end edge 221 and the second end. When the thickness direction of the piezoelectric film 202 is along the direction of the receiving surface 331 of the receiving member 33 along the direction orthogonal to the direction along the edge 222, the piezoelectric device 1 is inclined with respect to the stretching direction. Deform in the direction. Therefore, the value of the voltage generated in the piezoelectric device 1 can be particularly increased.
第一方向Ｄ１の外力が解除されると、受け部材３３が元の位置に戻る。これにより、圧電素子２も変形前の形状に戻される。
When the external force in the first direction D1 is released, the receiving member 33 returns to the original position. Thereby, the piezoelectric element 2 is also returned to the shape before deformation.
２．５．第五の実施形態
第五の実施形態について、図１０Ａ，図１０Ｂ，図１０Ｃ及び図１１を参照して説明する。図１０Ａは、第五の実施形態に係る圧電デバイス１を後方向に見た概略を示す図（前面図）であり、図１０Ｂは、同上の圧電デバイス１に第一方向Ｄ１から力を加えたときの概略を示す側面図（右側面図）であり、図１０Ｃは、同上の圧電デバイス１を下方向に見た概略を示す断面図（Ｙ−Ｙ線断面図）である。また、図１１は、同上の圧電デバイス１の概略を示す斜視図である。以下、第一から第四の実施形態と重複する構成は、図１０Ａ，Ｂ，Ｃ及び図１１に同じ符号を付して、詳細な説明を適宜省略する。
2.5. Fifth Embodiment A fifth embodiment will be described with reference to FIGS. 10A, 10B, 10C, and 11. FIG. FIG. 10A is a diagram (front view) showing an outline of the piezoelectric device 1 according to the fifth embodiment as viewed in the rear direction, and FIG. FIG. 10C is a sectional view (YY sectional view) showing an outline of the piezoelectric device 1 as viewed downward. FIG. 11 is a perspective view showing an outline of the piezoelectric device 1 according to the embodiment. Hereinafter, the same components as those in the first to fourth embodiments are denoted by the same reference numerals in FIGS. 10A, 10B, and 10 and detailed description thereof is omitted as appropriate.
第五の実施形態に係る圧電デバイス１は、受け面３３１を有する受け部材３３と、受け部材３３に対して受け面３３１の向く側とは反対側にある基部３４と、第一弾性部材８１と、第二弾性部材８２と、第一伝達部９１と、第二伝達部９２とを備える。第一弾性部材８１及び第二弾性部材８２の各々は、受け部材３３と基部３４との間に挟まれ、かつ基部３４に固定されている。圧電素子２は、受け部材３３と基部３４との間に位置する。第一伝達部９１は、第一弾性部材８１と圧電素子２の第一部分２１とを連結している。第一弾性部材８１における第一伝達部９１が固定されている位置は、第一弾性部材８１における基部３４に固定されている位置に対して、第一部分２１とは反対側の位置にある。第二伝達部９２は、第二弾性部材８２と圧電素子２の第二部分２２とを連結している。第二弾性部材８２における第二伝達部９２が固定されている位置は、第二弾性部材８２における基部３４に固定されている位置に対して、第二部分２２とは反対側の位置にある。
The piezoelectric device 1 according to the fifth embodiment includes a receiving member 33 having a receiving surface 331, a base 34 on the opposite side of the receiving member 33 from the side facing the receiving surface 331, and a first elastic member 81. The second elastic member 82, the first transmission part 91, and the second transmission part 92 are provided. Each of the first elastic member 81 and the second elastic member 82 is sandwiched between the receiving member 33 and the base portion 34 and is fixed to the base portion 34. The piezoelectric element 2 is located between the receiving member 33 and the base portion 34. The first transmission portion 91 connects the first elastic member 81 and the first portion 21 of the piezoelectric element 2. The position where the first transmission portion 91 is fixed in the first elastic member 81 is at a position opposite to the first portion 21 with respect to the position where the first elastic member 81 is fixed to the base 34. The second transmission portion 92 connects the second elastic member 82 and the second portion 22 of the piezoelectric element 2. The position where the second transmission portion 92 is fixed in the second elastic member 82 is at a position opposite to the second portion 22 with respect to the position where the second elastic member 82 is fixed to the base 34.
第五の実施形態では、圧電素子２は、図１に示す構成を有することができる。すなわち、圧電素子２の構成は、第一から第四の実施形態と同じであってよい。
In the fifth embodiment, the piezoelectric element 2 can have the configuration shown in FIG. That is, the configuration of the piezoelectric element 2 may be the same as in the first to fourth embodiments.
上述の通り、伝達機構３は、受け部材３３と、基部３４と、第一弾性部材８１と、第二弾性部材８２と、第一伝達部９１と、第二伝達部９２とを備える。
As described above, the transmission mechanism 3 includes the receiving member 33, the base portion 34, the first elastic member 81, the second elastic member 82, the first transmission portion 91, and the second transmission portion 92.
受け部材３３は、受け面３３１を有し、受け面３３１は、第一方向Ｄ１の外力を受ける面である。第五の実施形態における第一方向Ｄ１は、受け面３３１の向く方向（上方向）とは反対側を向く方向である。すなわち、第一方向Ｄ１は、下方向と一致する。
The receiving member 33 has a receiving surface 331, and the receiving surface 331 is a surface that receives an external force in the first direction D1. The first direction D1 in the fifth embodiment is a direction facing the direction opposite to the direction (upward direction) of the receiving surface 331. That is, the first direction D1 coincides with the downward direction.
基部３４は、受け部材３３に対して受け面３３１の向く側とは反対側の位置、すなわち受け部材３３に対して第一方向Ｄ１側の位置にある。基部３４は、上方向を向く支持面３４１を有する。
The base 34 is located on the opposite side of the receiving member 33 from the side on which the receiving surface 331 faces, that is, on the first direction D1 side with respect to the receiving member 33. The base 34 has a support surface 341 facing upward.
第一弾性部材８１及び第二弾性部材８２の各々は、受け部材３３と基部３４との間に挟まれ、かつ基部３４に固定されている。第一弾性部材８１及び第二弾性部材８２は、左方向及び右方向に沿った方向に間隔をあけて配置されている。第一弾性部材８１及び第二弾性部材８２は、弾性変形可能な部材である。第一弾性部材８１及び第二弾性部材８２は、例えばゴムなどの弾性体から作製される。第一弾性部材８１及び第二弾性部材８２は、弾性変形して第一方向Ｄ１に沿って収縮すると、押しつぶされることで、第一弾性部材８１と第二弾性部材８２とが並ぶ方向の寸法が増大するように、構成される。図１０Ａ，Ｂ,Ｃ及び図１１に示す例では、第一弾性部材８１及び第二弾性部材８２の各々は、円筒状であり、その中心軸は前方向及び後方向に沿っている。そのため、第一弾性部材８１及び第二弾性部材８２は、弾性変形して第一方向Ｄ１に沿って収縮すると、押しつぶされることで、右方向及び左方向に沿った方向の寸法が増大する。なお、第一弾性部材８１及び第二弾性部材８２の形状は、前記のように弾性変形して第一方向Ｄ１に沿って収縮すると、押しつぶされることで、第一弾性部材８１と第二弾性部材８２とが並ぶ方向の寸法が増大するのであれば、いかなるものでもよい。第一弾性部材８１の外周面の一部が基部３４の支持面３４１上に固定されることで、第一弾性部材８１が基部３４に固定されている。第一弾性部材８１は、例えば基部３４に接着されることで基部３４に固定される。なお、第一弾性部材８１が基部３４に接触しているだけであり、かつ第一弾性部材８１が基部３４と受け部材３３とに挟まれることで移動できないようにされることによって、第一弾性部材８１が基部３４に固定されてもよい。第二弾性部材８２も、第一弾性部材８１と同様に基部３４に固定されている。
Each of the first elastic member 81 and the second elastic member 82 is sandwiched between the receiving member 33 and the base portion 34 and is fixed to the base portion 34. The 1st elastic member 81 and the 2nd elastic member 82 are arrange | positioned at intervals in the direction along the left direction and the right direction. The first elastic member 81 and the second elastic member 82 are elastically deformable members. The first elastic member 81 and the second elastic member 82 are made of an elastic body such as rubber, for example. When the first elastic member 81 and the second elastic member 82 are elastically deformed and contract along the first direction D1, the first elastic member 81 and the second elastic member 82 are crushed so that the dimension in the direction in which the first elastic member 81 and the second elastic member 82 are aligned is reduced. Configured to increase. In the example shown in FIGS. 10A, B, C, and FIG. 11, each of the first elastic member 81 and the second elastic member 82 is cylindrical, and the central axis thereof is along the front direction and the rear direction. Therefore, when the first elastic member 81 and the second elastic member 82 are elastically deformed and contract along the first direction D1, the first elastic member 81 and the second elastic member 82 are crushed to increase the dimensions in the right and left directions. The first elastic member 81 and the second elastic member 82 are crushed when elastically deformed and contracted along the first direction D1 as described above, whereby the first elastic member 81 and the second elastic member Any dimension can be used as long as the dimension in the direction in which 82 is aligned increases. The first elastic member 81 is fixed to the base 34 by fixing a part of the outer peripheral surface of the first elastic member 81 on the support surface 341 of the base 34. The first elastic member 81 is fixed to the base 34 by, for example, being bonded to the base 34. The first elastic member 81 is only in contact with the base portion 34, and the first elastic member 81 is prevented from moving by being sandwiched between the base portion 34 and the receiving member 33. The member 81 may be fixed to the base portion 34. Similarly to the first elastic member 81, the second elastic member 82 is also fixed to the base portion 34.
受け部材３３は、第一弾性部材８１及び第二弾性部材８２の上に配置され、これにより受け部材３３は、第一弾性部材８１及び第二弾性部材８２に支持されている。第一弾性部材８１及び第二弾性部材８２は、受け部材３３の受け面３３１が第一方向Ｄ１の外力を受けた場合に受け部材３３が第一方向Ｄ１、すなわち下方向に移動するように、受け部材３３を支持する。すなわち、受け面３３１が第一方向Ｄ１の外力を受けると、第一弾性部材８１及び第二弾性部材８２が弾性変形することで受け部材３３が第一方向Ｄ１へ移動する。受け面３３１にかけられていた外力が解除されると、第一弾性部材８１及び第二弾性部材８２が元の形状に戻ることで、受け部材３３が元の位置に戻る。
The receiving member 33 is disposed on the first elastic member 81 and the second elastic member 82, whereby the receiving member 33 is supported by the first elastic member 81 and the second elastic member 82. The first elastic member 81 and the second elastic member 82 are configured such that when the receiving surface 331 of the receiving member 33 receives an external force in the first direction D1, the receiving member 33 moves in the first direction D1, that is, in the downward direction. The receiving member 33 is supported. That is, when the receiving surface 331 receives an external force in the first direction D1, the first elastic member 81 and the second elastic member 82 are elastically deformed to move the receiving member 33 in the first direction D1. When the external force applied to the receiving surface 331 is released, the first elastic member 81 and the second elastic member 82 return to their original shapes, so that the receiving member 33 returns to its original position.
第一伝達部９１及び第二伝達部９２は、第一弾性部材８１と第二弾性部材８２とが並ぶ方向に沿った長さを有する。第一伝達部９１及び第二伝達部９２は、例えば紐状又は棒状の部材である。
The first transmission part 91 and the second transmission part 92 have a length along the direction in which the first elastic member 81 and the second elastic member 82 are arranged. The 1st transmission part 91 and the 2nd transmission part 92 are a string-like or rod-shaped member, for example.
なお、第一弾性部材８１及び第二弾性部材８２、並びに第一伝達部９１及び第二伝達部９２は、後述するように動作させることができるのであれば、上記の構成に限られない。すなわち、第一弾性部材８１及び第二弾性部材８２、並びに第一伝達部９１及び第二伝達部９２の各々の形状、材質、及び寸法等は適宜設定すればよい。
The first elastic member 81, the second elastic member 82, the first transmission unit 91, and the second transmission unit 92 are not limited to the above configuration as long as they can be operated as described later. That is, the shapes, materials, dimensions, and the like of the first elastic member 81 and the second elastic member 82, and the first transmission portion 91 and the second transmission portion 92 may be set as appropriate.
第一伝達部９１は第一端部９１１と、第一端部９１１とは反対側の第二端部９１２とを有する。第一端部９１１は第一弾性部材８１に固定されている。第一弾性部材８１における第一端部９１１が固定されている位置は、第一弾性部材８１の基部３４との固定位置に対して、第二弾性部材８２とは反対側にある部分である。すなわち、第一端部９１１は、第一弾性部材８１の右方向側の端部８１１に固定されている。第二端部９１２は、第一端部９１１に対して、第二弾性部材８２側の位置にあり、後述するように圧電素子２の第一部分２１に固定されている。
The first transmission portion 91 has a first end portion 911 and a second end portion 912 opposite to the first end portion 911. The first end 911 is fixed to the first elastic member 81. The position where the first end 911 of the first elastic member 81 is fixed is a portion on the opposite side of the second elastic member 82 with respect to the fixed position of the first elastic member 81 with the base 34. That is, the first end 911 is fixed to the right end 811 of the first elastic member 81. The second end portion 912 is located on the second elastic member 82 side with respect to the first end portion 911, and is fixed to the first portion 21 of the piezoelectric element 2 as described later.
第二伝達部９２は第一端部９２１と、第一端部９２１とは反対側の第二端部９２２とを有する。第一端部９２１は第二弾性部材８２に固定されている。第二弾性部材８２における第一端部９２１が固定されている位置は、第二弾性部材８２の基部３４との固定位置に対して、第一弾性部材８１とは反対側にある部分である。すなわち、第一端部９２１は、第二弾性部材８２の左方向側の端部８２１に固定されている。第二端部９２２は、第一端部９２１に対して、第一弾性部材８１側の位置にあり、後述するように圧電素子２の第二部分２２に固定されている。
The second transmission portion 92 has a first end portion 921 and a second end portion 922 opposite to the first end portion 921. The first end 921 is fixed to the second elastic member 82. The position at which the first end 921 of the second elastic member 82 is fixed is a portion on the side opposite to the first elastic member 81 with respect to the fixed position of the second elastic member 82 with the base 34. That is, the first end 921 is fixed to the left end 821 of the second elastic member 82. The second end 922 is located on the first elastic member 81 side with respect to the first end 921, and is fixed to the second portion 22 of the piezoelectric element 2 as described later.
第五の実施形態では、圧電素子２は、受け部材３３と基部３４との間に位置する。例えば、また、圧電素子２は、第一弾性部材８１と第二弾性部材８２との間に位置している。
In the fifth embodiment, the piezoelectric element 2 is located between the receiving member 33 and the base portion 34. For example, the piezoelectric element 2 is located between the first elastic member 81 and the second elastic member 82.
第五の実施形態では、圧電素子２における圧電フィルム２０２の厚み方向は、第一方向Ｄ１に沿っている。圧電素子２は、第一端縁２２１と、第一端縁２２１とは反対側の第二端縁２２２とを有する。第一端縁２２１は、圧電素子２における前方向側の端縁であり、第二端縁２２２は、圧電素子２における後方向側の端縁である。圧電素子２の第一部分２１は、第一端縁２２１にある、右方向側の隅部である。圧電素子２の第二部分２２は、第二端縁２２２にある、左方向側の隅部である。圧電フィルム２０２の延伸方向は、例えば圧電素子２の第一端縁２２１及び第二端縁２２２に沿う方向（すなわち、右方向及び左方向）である。なお、圧電フィルム２０２の延伸方向は、第一端縁２２１及び第二端縁２２２に沿う方向と直交する方向（すなわち前方向及び後方向）に沿っていてもよい。
In the fifth embodiment, the thickness direction of the piezoelectric film 202 in the piezoelectric element 2 is along the first direction D1. The piezoelectric element 2 has a first end edge 221 and a second end edge 222 opposite to the first end edge 221. The first end edge 221 is an end edge on the front side in the piezoelectric element 2, and the second end edge 222 is an end edge on the rear side in the piezoelectric element 2. The first portion 21 of the piezoelectric element 2 is a corner on the right side at the first end edge 221. The second portion 22 of the piezoelectric element 2 is a corner on the left direction side at the second end edge 222. The extending direction of the piezoelectric film 202 is, for example, a direction along the first end edge 221 and the second end edge 222 of the piezoelectric element 2 (that is, the right direction and the left direction). In addition, the extending | stretching direction of the piezoelectric film 202 may be along the direction (namely, front direction and back direction) orthogonal to the direction along the 1st end edge 221 and the 2nd end edge 222.
圧電素子２の第一部分２１に、第一伝達部９１の第二端部９１２が固定されている。これにより、第一伝達部９１が、第一弾性部材８１と圧電素子２の第一部分２１とを連結し、かつ第一弾性部材８１における第一伝達部９１が固定されている位置が、第一弾性部材８１における基部３４に固定されている位置に対して、第一部分２１とは反対側の位置にある。また、圧電素子２の第二部分２２に、第二伝達部９２の第二端部９２２が固定されている。これにより、第二伝達部９２が、第二弾性部材８２と圧電素子２の第二部分２２とを連結し、かつ第二弾性部材８２における第二伝達部９２が固定されている位置が、第二弾性部材８２における基部３４に固定されている位置に対して、第二部分２２とは反対側の位置にある。
The second end 912 of the first transmission portion 91 is fixed to the first portion 21 of the piezoelectric element 2. Thereby, the position where the 1st transmission part 91 connects the 1st elastic member 81 and the 1st part 21 of the piezoelectric element 2, and the 1st transmission part 91 in the 1st elastic member 81 is fixed is 1st. The elastic member 81 is at a position opposite to the first portion 21 with respect to the position fixed to the base 34. The second end 922 of the second transmission portion 92 is fixed to the second portion 22 of the piezoelectric element 2. Thereby, the position where the second transmission part 92 connects the second elastic member 82 and the second portion 22 of the piezoelectric element 2 and the second transmission part 92 is fixed on the second elastic member 82 is the first position. The second elastic member 82 is at a position opposite to the second portion 22 with respect to the position fixed to the base portion 34.
圧電素子２における外部電極２０４は、例えば第一部分２１と第二部分２２とに設けられる。この場合、例えば第一弾性部材８１あるいは第一伝達部９１に電圧取り出し用の端子が設けられ、圧電素子２の外部電極２０４と電気的に接続される。同様に、例えば第二弾性部材８２あるいは第二伝達部９２に電圧取り出し用の端子が設けられ、圧電素子２の外部電極２０４と電気的に接続される。そして、電圧取り出し用の端子は、外部回路に電気的に接続される。これにより、圧電デバイス１を、圧電素子２から電圧取り出し可能に構成できる。
The external electrode 204 in the piezoelectric element 2 is provided on the first portion 21 and the second portion 22, for example. In this case, for example, a terminal for voltage extraction is provided in the first elastic member 81 or the first transmission portion 91 and is electrically connected to the external electrode 204 of the piezoelectric element 2. Similarly, for example, a terminal for extracting voltage is provided in the second elastic member 82 or the second transmission portion 92 and is electrically connected to the external electrode 204 of the piezoelectric element 2. The voltage extraction terminal is electrically connected to an external circuit. Thereby, the piezoelectric device 1 can be configured to be able to extract voltage from the piezoelectric element 2.
本実施形態では、圧電デバイス１は、上記の圧電素子２、第一弾性部材８１、第二弾性部材８２、第一伝達部９１及び第二伝達部９２の組み合わせで構成される圧電部１０を、複数備える。図１０Ｃ及び図１１では、複数の圧電部１０は、受け部材３３と基部３４との間において、前方向及び後方向に沿った方向に並んでいる。圧電デバイス１は、圧電部１０を受け部材３３と基部３４との間に介在させて、交互に複数積層させることで構成されていてもよい。
In the present embodiment, the piezoelectric device 1 includes the piezoelectric unit 10 configured by a combination of the piezoelectric element 2, the first elastic member 81, the second elastic member 82, the first transmission unit 91, and the second transmission unit 92. Provide multiple. In FIG. 10C and FIG. 11, the plurality of piezoelectric portions 10 are arranged in a direction along the front direction and the rear direction between the receiving member 33 and the base portion 34. The piezoelectric device 1 may be configured by interposing a plurality of the piezoelectric portions 10 alternately between the receiving member 33 and the base portion 34 and interposing them.
第五の実施形態の圧電デバイス１の動作を説明する。
The operation of the piezoelectric device 1 of the fifth embodiment will be described.
受け部材３３の受け面３３１が第一方向Ｄ１の外力を受けると、受け部材３３は第一方向Ｄ１へ移動し、それに伴って第一弾性部材８１及び第二弾性部材８２が、第一方向Ｄ１に沿って収縮するように弾性変形する。第一弾性部材８１は、弾性変形することに伴い、押しつぶされることで、第一弾性部材８１と第二弾性部材８２とが並ぶ方向の寸法が増大する。同様に、第二弾性部材８２も、弾性変形することに伴い、押しつぶされることで、第一弾性部材８１と第二弾性部材８２とが並ぶ方向の寸法が増大する。このため、第一弾性部材８１における第一伝達部９１の第一端部９１１の固定位置が、圧電素子２の第一部分２１側とは反対側の方向（すなわち右方向）へ移動する。それに応じて、第一伝達部９１の第二端部９１２が、第一部分２１に、右方向へ引っ張る力をかける。また、第二弾性部材８２における第二伝達部９２の第一端部９２１の固定位置が、圧電素子２の第二部分２２側とは反対側の方向（すなわち左方向）へ移動する。それに応じて、第二伝達部９２の第二端部９２２が、第二部分２２に、左方向へ引っ張る力をかける。すなわち、第五の実施形態における第二方向Ｄ２は、右方向に一致し、第三方向Ｄ３は、左方向に一致する。このため、第二方向Ｄ２と第三方向Ｄ３とは、互いに反対方向である。さらに、第一部分２１と第二部分２２とは、第二方向Ｄ２と第三方向Ｄ３と直交する方向に間隔をあけて位置する。
When the receiving surface 331 of the receiving member 33 receives an external force in the first direction D1, the receiving member 33 moves in the first direction D1, and accordingly, the first elastic member 81 and the second elastic member 82 are moved in the first direction D1. It is elastically deformed so as to shrink along. As the first elastic member 81 is elastically deformed, the first elastic member 81 is crushed to increase the dimension in the direction in which the first elastic member 81 and the second elastic member 82 are arranged. Similarly, the second elastic member 82 is also crushed as it is elastically deformed, whereby the dimension in the direction in which the first elastic member 81 and the second elastic member 82 are arranged increases. For this reason, the fixed position of the first end portion 911 of the first transmission portion 91 in the first elastic member 81 moves in a direction opposite to the first portion 21 side of the piezoelectric element 2 (that is, in the right direction). Accordingly, the second end portion 912 of the first transmission portion 91 applies a force that pulls the first portion 21 in the right direction. Further, the fixing position of the first end 921 of the second transmission portion 92 in the second elastic member 82 moves in the direction opposite to the second portion 22 side of the piezoelectric element 2 (that is, the left direction). In response thereto, the second end 922 of the second transmission portion 92 applies a pulling force to the second portion 22 in the left direction. That is, the second direction D2 in the fifth embodiment matches the right direction, and the third direction D3 matches the left direction. For this reason, the second direction D2 and the third direction D3 are opposite to each other. Furthermore, the 1st part 21 and the 2nd part 22 are located in the direction orthogonal to the 2nd direction D2 and the 3rd direction D3 at intervals.
上記の通り、圧電素子２の第一部分２１及び第二部分２２に力がかけられると、圧電素子２は、第二方向Ｄ２及び第三方向Ｄ３に対して傾斜する方向に変形する。これにより、圧電デバイス１に電圧を発生させることができる。特に、圧電フィルム２０２がポリ乳酸樹脂の延伸フィルムであり、圧電フィルム２０２の延伸方向が圧電素子２の第一端縁２２１及び第二端縁２２２に沿うか、第一端縁２２１及び第二端縁２２２に沿う方向と直交する方向に沿っており、圧電フィルム２０２の厚み方向が、受け部材３３の受け面３３１の向く方向に沿っている場合は、圧電デバイス１は延伸方向に対して傾斜する方向に変形する。そのため、圧電デバイス１に発生する電圧の値を特に高くできる。
As described above, when a force is applied to the first portion 21 and the second portion 22 of the piezoelectric element 2, the piezoelectric element 2 is deformed in a direction inclined with respect to the second direction D2 and the third direction D3. Thereby, a voltage can be generated in the piezoelectric device 1. In particular, the piezoelectric film 202 is a stretched film of polylactic acid resin, and the stretching direction of the piezoelectric film 202 is along the first end edge 221 and the second end edge 222 of the piezoelectric element 2 or the first end edge 221 and the second end. When the thickness direction of the piezoelectric film 202 is along the direction of the receiving surface 331 of the receiving member 33 along the direction orthogonal to the direction along the edge 222, the piezoelectric device 1 is inclined with respect to the stretching direction. Deform in the direction. Therefore, the value of the voltage generated in the piezoelectric device 1 can be particularly increased.
受け部材３３への第一方向Ｄ１の外力が解除されると、第一弾性部材８１及び第二弾性部材８２の形状が元の状態に復帰し、それに伴って、受け部材３３が基部３４に対して移動して元の位置に復帰する。これにより、圧電素子２も変形前の形状に戻される。
When the external force in the first direction D <b> 1 on the receiving member 33 is released, the shapes of the first elastic member 81 and the second elastic member 82 are restored to the original state, and accordingly, the receiving member 33 is against the base 34. To move back to the original position. Thereby, the piezoelectric element 2 is also returned to the shape before deformation.
３．まとめ
以上説明したように、第一の態様の圧電デバイス（１）は、圧電素子（２）と、伝達機構（３）とを備え、伝達機構（３）は、第一方向（Ｄ１）の外力を受けると、圧電素子（２）の一部である第一部分（２１）に第二方向（Ｄ２）の力をかけ、かつ圧電素子（２）の第一部分（２１）とは異なる一部である第二部分（２２）に第三方向（Ｄ３）の力をかけることで圧電素子（２）を変形させるように構成され、第一方向（Ｄ１）と第二方向（Ｄ２）と第三方向（Ｄ３）とは、互いに異なる方向である。
3. Summary As described above, the piezoelectric device (1) of the first aspect includes the piezoelectric element (2) and the transmission mechanism (3), and the transmission mechanism (3) is an external force in the first direction (D1). Is applied, a force in the second direction (D2) is applied to the first part (21) which is a part of the piezoelectric element (2), and the part is different from the first part (21) of the piezoelectric element (2). The piezoelectric element (2) is deformed by applying a force in the third direction (D3) to the second portion (22), and the first direction (D1), the second direction (D2), and the third direction ( D3) are directions different from each other.
第一の態様によれば、伝達機構（３）は、第一方向（Ｄ１）の外力を受けると、圧電素子（２）を、第一部分（２１）及び第二部分（２２）の位置、並びに第二方向（Ｄ２）及び第三方向（Ｄ３）によって規定される方向に変形させることができる。そのため、圧電デバイス（１）の変形の方向を、外力の方向とは異なる方向に規制することができる。
According to the first aspect, when the transmission mechanism (3) receives an external force in the first direction (D1), the piezoelectric element (2) moves the position of the first part (21) and the second part (22), and It can be deformed in the direction defined by the second direction (D2) and the third direction (D3). Therefore, the deformation direction of the piezoelectric device (1) can be restricted to a direction different from the direction of the external force.
第二の態様の圧電デバイス（１）は、第一の態様において、圧電素子（２）は、圧電材料からなる圧電フィルム（２０２）を含む。
In the piezoelectric device (1) according to the second aspect, in the first aspect, the piezoelectric element (2) includes a piezoelectric film (202) made of a piezoelectric material.
第二の態様によれば、圧電デバイス（１）の変形の方向を、外力の方向とは異なる方向に規制することができ、圧電素子（２）をより大きく変形させることができる。そのため、圧電デバイス（１）に、より大きな電圧を発生させることができる。
According to the second aspect, the direction of deformation of the piezoelectric device (1) can be restricted to a direction different from the direction of the external force, and the piezoelectric element (2) can be deformed more greatly. Therefore, a larger voltage can be generated in the piezoelectric device (1).
第三の態様の圧電デバイス（１）は、第二の態様において、第二方向（Ｄ２）及び第三方向（Ｄ３）は、いずれも圧電フィルム（２０２）の厚み方向と直交する方向に沿っている。
In the piezoelectric device (1) of the third aspect, in the second aspect, the second direction (D2) and the third direction (D3) are both along the direction orthogonal to the thickness direction of the piezoelectric film (202). Yes.
第三の態様によれば、圧電デバイス（１）の変形の方向を、外力の方向とは異なる方向に規制することができ、圧電素子（２）を更に大きく変形させることができる。そのため、圧電デバイス（１）に、より大きな電圧を発生させることができる。
According to the third aspect, the deformation direction of the piezoelectric device (1) can be restricted to a direction different from the direction of the external force, and the piezoelectric element (2) can be deformed further greatly. Therefore, a larger voltage can be generated in the piezoelectric device (1).
第四の態様の圧電デバイス（１）は、第一から第三の態様において、第二方向（Ｄ２)と第三方向（Ｄ３）とは向きが互いに反対方向である。
In the piezoelectric device (1) of the fourth aspect, in the first to third aspects, the directions of the second direction (D2) and the third direction (D3) are opposite to each other.
第四の態様によれば、圧電デバイス（１）の変形の方向を、外力の方向とは異なる方向に規制することができ、圧電素子（２）をより大きく変形させることができる。そのため、圧電デバイス（１）に、より大きな電圧を発生させることができる。
According to the fourth aspect, the deformation direction of the piezoelectric device (1) can be restricted to a direction different from the direction of the external force, and the piezoelectric element (2) can be deformed more greatly. Therefore, a larger voltage can be generated in the piezoelectric device (1).
第五の態様の圧電デバイス（１）は、第四のいずれかの態様において、第一部分（２１）と第二部分（２２）とは、第二方向（Ｄ２）及び第三方向（Ｄ３）と直交する方向に間隔をあけて位置し、又は第二部分（２２）は、第一部分（２１）に対して、第二方向（Ｄ２）及び第三方向（Ｄ３）と直交する方向に間隔をあけて位置する部分を含む。
The piezoelectric device (1) of the fifth aspect is any one of the fourth aspects, wherein the first part (21) and the second part (22) are the second direction (D2) and the third direction (D3). The second part (22) is spaced from the first part (21) in the direction orthogonal to the second direction (D2) and the third direction (D3). Including the part located.
第五の態様によれば、圧電デバイス（１）の変形の方向を、外力の方向とは異なる方向に規制することができ、圧電素子（２）を特に大きく変形させることができる。そのため、圧電デバイス（１）に、特に大きな電圧を発生させることができる。
According to the fifth aspect, the direction of deformation of the piezoelectric device (1) can be restricted to a direction different from the direction of the external force, and the piezoelectric element (2) can be particularly greatly deformed. Therefore, a particularly large voltage can be generated in the piezoelectric device (1).
第六の態様の圧電デバイス（１）は、第一から第五のいずれかの態様において、伝達機構（３）は、第一保持部材（３１）と、第二保持部材（３２）とを備え、第一保持部材（３１）は、受け面（３１１）と、受け面（３１１）に対する傾斜角度が９０°より大きく１８０°より小さい第一保持面（３１２）とを有し、第二保持部材（３２）は、第一保持面（３１２）に対向する第二保持面（３２１）を有し、第一保持部材（３１）は、第二保持部材（３２）に対して、第二保持面（３２１）に沿って移動可能であり、第一保持面（３１２）と第二保持面（３２１）との間には、圧電素子（２）が介在し、圧電素子（２）の第一部分（２１）は第一保持部材（３１）に固定され、第二部分（２２）は第二保持部材（３２）に固定されている。
In any one of the first to fifth aspects, the piezoelectric device (1) according to the sixth aspect includes the first holding member (31) and the second holding member (32). The first holding member (31) has a receiving surface (311) and a first holding surface (312) having an inclination angle with respect to the receiving surface (311) of greater than 90 ° and smaller than 180 °, and the second holding member (32) has a second holding surface (321) facing the first holding surface (312), and the first holding member (31) is a second holding surface with respect to the second holding member (32). (321) is movable, and the piezoelectric element (2) is interposed between the first holding surface (312) and the second holding surface (321), and the first portion of the piezoelectric element (2) ( 21) is fixed to the first holding member (31), and the second part (22) is fixed to the second holding member (32).
第六の態様によれば、圧電デバイス（１）の変形の方向を、外力の方向とは異なる方向に規制することができ、圧電素子（２）をより大きく変形させることができる。そのため、圧電デバイス（１）に、より大きな電圧を発生させることができる。
According to the sixth aspect, the deformation direction of the piezoelectric device (1) can be restricted to a direction different from the direction of the external force, and the piezoelectric element (2) can be deformed more greatly. Therefore, a larger voltage can be generated in the piezoelectric device (1).
第七の態様の圧電デバイス（１）は、第一から第五のいずれかの態様において、伝達機構（３）は、受け面（３３１）を有する受け部材（３３）と、第一連結部（４１１）及び第二連結部（４１２）と、受け部材（３３）に対して受け面（３３１）の向く側とは反対側にあり並列に配置されている第一固定レール（５１）及び第二固定レール（５２）とを備え、受け部材（３３）は、受け面（３３１）が押されると第一連結部（４１１）及び第二連結部（４１２）に近づくように構成され、圧電素子（２）の第一端縁（２２１）は第一固定レール（５１）に第一固定レール（５１）の長さ方向に沿って移動可能に支持され、圧電素子（２）の第一端縁（２２１）とは反対側の第二端縁（２２２）は、第二固定レール（５２）に第二固定レール（５２）の長さ方向に沿って移動可能に支持され、第一連結部（４１１）は、受け部材（３３）と圧電素子（２）の第一部分（２１）とを、受け面（３３１）の向く方向とは傾斜する方向に連結し、第二連結部（４１２）は、受け部材（３３）と圧電素子（２）の第二部分（２２）とを、受け面（３３１）の向く方向とは傾斜する方向に連結する。
The piezoelectric device (1) of the seventh aspect is any one of the first to fifth aspects. The transmission mechanism (3) includes a receiving member (33) having a receiving surface (331) and a first connecting portion ( 411) and the second connecting portion (412) and the first fixed rail (51) and the second rail arranged in parallel on the side opposite to the side facing the receiving surface (331) with respect to the receiving member (33) The receiving member (33) is configured to approach the first connecting portion (411) and the second connecting portion (412) when the receiving surface (331) is pressed, and the piezoelectric element ( The first end edge (221) of 2) is supported by the first fixed rail (51) so as to be movable along the length direction of the first fixed rail (51), and the first end edge of the piezoelectric element (2) ( 221) opposite the second end edge (222) to the second fixed rail (52) 52) is movably supported along the length direction of the first connecting portion (411), and the first connecting portion (411) connects the receiving member (33) and the first portion (21) of the piezoelectric element (2) to the receiving surface (331). The second connecting portion (412) is connected to the receiving member (33) and the second portion (22) of the piezoelectric element (2) in the direction in which the receiving surface (331) faces. Are connected in an inclined direction.
第七の態様によれば、圧電デバイス（１）の変形の方向を、外力の方向とは異なる方向に規制することができ、圧電素子（２）をより大きく変形させることができる。そのため、圧電デバイス（１）に、より大きな電圧を発生させることができる。
According to the seventh aspect, the deformation direction of the piezoelectric device (1) can be restricted to a direction different from the direction of the external force, and the piezoelectric element (2) can be deformed more greatly. Therefore, a larger voltage can be generated in the piezoelectric device (1).
第八の態様の圧電デバイス（１）は、第一から第五のいずれかの態様において、伝達機構（３）は、受け面（３３１）を有する受け部材（３３）と、第一連結部（４２１）と、第二連結部（４２２）と、受け部材（３３）に対して受け面（３３１）の向く側とは反対側にある基部（３４）とを備え、受け部材（３３）は、受け面（３３１）が押されると基部（３４）に近づくように構成され、圧電素子（２）は、受け部材（３３）と基部（３４）との間に位置し、第一連結部（４２１）は、受け部材（３３）と圧電素子（２）の第一部分（２１）とを連結し、第二連結部（４２２）は、基部（３４）と圧電素子（２）の第二部分（２２）とを連結している。
In any one of the first to fifth aspects, the piezoelectric device (1) of the eighth aspect includes a receiving member (33) having a receiving surface (331), a first connecting portion ( 421), a second connecting portion (422), and a base (34) on the opposite side of the receiving member (33) from the side facing the receiving surface (331), the receiving member (33) When the receiving surface (331) is pushed, it is configured to approach the base portion (34), and the piezoelectric element (2) is positioned between the receiving member (33) and the base portion (34), and the first connecting portion (421). ) Connects the receiving member (33) and the first part (21) of the piezoelectric element (2), and the second connecting part (422) connects the base part (34) and the second part (22) of the piezoelectric element (2). ).
第八の態様によれば、圧電デバイス（１）の変形の方向を、外力の方向とは異なる方向に規制することができ、圧電素子（２）をより大きく変形させることができる。そのため、圧電デバイス（１）に、より大きな電圧を発生させることができる。
According to the eighth aspect, the direction of deformation of the piezoelectric device (1) can be restricted to a direction different from the direction of the external force, and the piezoelectric element (2) can be deformed more greatly. Therefore, a larger voltage can be generated in the piezoelectric device (1).
第九の態様の圧電デバイス（１）は、第一から第五のいずれかの態様において、伝達機構（３）は、受け面（３３１）を有する受け部材（３３）と、第一連結部（４３１）と、第二連結部（４３２）と、受け部材（３３１）に対して受け面（３３１）の向く側とは反対側にある基部（３４）とを備え、受け部材（３３）は、受け面（３３１）が押されると基部（３４）に近づくように構成され、圧電素子（２）は、受け部材（３３）と基部（３４）との間に位置し、第一連結部（４３１）は、受け部材（３３）と基部（３４）とを連結する伸縮可能な第一ガイド部（７１）と、第一ガイド部（７１）と圧電素子（２）の第一部分（２１）とを連結する伸縮可能な第二ガイド部（７２）と、第一ガイド部（７１）と圧電素子（２）の第一部分（２１）とを受け面（３３１）の向く方向とは傾斜する方向に連結する伝達部（７３）とを備え、第二連結部（４３２）は、基部（３４）と圧電素子（２）の第二部分（２２）とを連結している。
In any one of the first to fifth aspects, the piezoelectric device (1) of the ninth aspect includes a receiving member (33) having a receiving surface (331), a first connecting portion ( 431), a second connecting portion (432), and a base portion (34) on the opposite side of the receiving surface (331) to the receiving member (331), the receiving member (33) When the receiving surface (331) is pressed, it is configured to approach the base portion (34), and the piezoelectric element (2) is positioned between the receiving member (33) and the base portion (34), and the first connecting portion (431). ) Includes an extendable first guide part (71) for connecting the receiving member (33) and the base part (34), the first guide part (71), and the first part (21) of the piezoelectric element (2). The extendable second guide part (72) to be connected, the first guide part (71) and the first part of the piezoelectric element (2) ( 1) and a transmission portion (73) connected in a direction inclined with respect to the direction in which the receiving surface (331) faces, and the second connection portion (432) is a first portion of the base portion (34) and the piezoelectric element (2). The two parts (22) are connected.
第九の態様によれば、圧電デバイス（１）の変形の方向を、外力の方向とは異なる方向に規制することができ、圧電素子（２）をより大きく変形させることができる。そのため、圧電デバイス（１）に、より大きな電圧を発生させることができる。
According to the ninth aspect, the deformation direction of the piezoelectric device (1) can be restricted to a direction different from the direction of the external force, and the piezoelectric element (2) can be deformed more greatly. Therefore, a larger voltage can be generated in the piezoelectric device (1).
第十の態様の圧電デバイス（１）は、第一から第五のいずれかの態様において、伝達機構（３）は、受け面（３３１）を有する受け部材（３３）と、受け部材（３３）に対して受け面（３３１）の向く側とは反対側にある基部（３４）と、第一弾性部材（８１）と、第二弾性部材（８２）と、第一伝達部（９１）と、第二伝達部（９２）とを備え、第一弾性部材（８１）及び第二弾性部材（８２）の各々は、受け部材（３３）と基部（３４）との間に挟まれ、かつ基部（３４）に固定されており、圧電素子（２）は、受け部材（３３）と基部（３４）との間に位置し、第一伝達部（９１）は、第一弾性部材（８１）と圧電素子（２）の第一部分（２１）とを連結し、第一弾性部材（８１）における第一伝達部（９１）が固定されている位置は、第一弾性部材（８１）における基部（３４）に固定されている位置に対して、第一部分（２１）とは反対側の位置にあり、第二伝達部（９２）は、第二弾性部材（８２）と圧電素子（２）の第二部分（２２）とを連結し、第二弾性部材（８２）における第二伝達部（９２）が固定されている位置は、第二弾性部材（８２）における基部（３４）に固定されている位置に対して、第二部分（２２）とは反対側の位置にある。
In the piezoelectric device (1) of the tenth aspect according to any one of the first to fifth aspects, the transmission mechanism (3) includes a receiving member (33) having a receiving surface (331), and a receiving member (33). A base portion (34) on the opposite side to the side facing the receiving surface (331), a first elastic member (81), a second elastic member (82), a first transmission portion (91), Each of the first elastic member (81) and the second elastic member (82) is sandwiched between the receiving member (33) and the base (34), and the base ( 34), the piezoelectric element (2) is positioned between the receiving member (33) and the base (34), and the first transmission portion (91) is piezoelectric with the first elastic member (81). The position where the first transmission part (91) in the first elastic member (81) is fixed is connected to the first part (21) of the element (2). The first elastic member (81) is at a position opposite to the first portion (21) with respect to the position fixed to the base (34), and the second transmission portion (92) 82) and the second portion (22) of the piezoelectric element (2) are connected, and the position where the second transmission portion (92) of the second elastic member (82) is fixed is the second elastic member (82). It is in the position on the opposite side to the 2nd part (22) with respect to the position currently fixed to the base (34).
第十の態様によれば、圧電デバイス（１）の変形の方向を、外力の方向とは異なる方向に規制することができ、圧電素子（２）をより大きく変形させることができる。そのため、圧電デバイス（１）に、より大きな電圧を発生させることができる。
According to the tenth aspect, the direction of deformation of the piezoelectric device (1) can be restricted to a direction different from the direction of the external force, and the piezoelectric element (2) can be deformed more greatly. Therefore, a larger voltage can be generated in the piezoelectric device (1).
