JP5909858B2 - 圧電型発電機及びセンサーノード - Google Patents
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Description
<圧電型発電機の構成>
まず、第1の実施形態に係る圧電型発電機の概略構成について、図1を参照して説明する。図1は、第1の実施形態に係る圧電型発電機の概略構成を示す模式図である。詳しくは、図1(A)は圧電型発電機の概略平面図であり、図1(B)は図1(A)におけるA−A線に沿った概略断面図である。
このようにすることで、支持部30の下面は基体20により拘束され、支持部30の上面は第1の錘40により拘束されるので、支持部30の変形は抑制される。また、振動部32と支持部30との境を支点とした振動部32側のモーメント(G+GA)×(W1×B1)よりも、支持部30側のモーメントG×WM×L1が大きくなるので、振動部32側のモーメントは打ち消される。これにより、外部より加わる振動により、振動部32に振動が誘起されたときでも、支持部30の変形は抑制されるため、振動部32の振動は減衰しにくくなる。これにより、圧電変換部24が発生する電気エネルギーを大きくすることができる。
次に、第1の実施形態に係る圧電型発電機の製造方法について、図2、図3、及び図4を参照して説明する。図2は、第1の実施形態に係る圧電型発電機の製造方法を示すフローチャートである。図3及び図4は、第1の実施形態に係る圧電型発電機の製造方法を示す概略断面図である。
次に、第1の実施形態に係るセンサーノードの概略構成について、図5を参照して説明する。図5は、第1の実施形態に係るセンサーノードの概略構成を示す模式図である。
<圧電型発電機の構成>
次に、第2の実施形態に係る圧電型発電機の概略構成について、図6を参照して説明する。図6は、第2の実施形態に係る圧電型発電機の概略構成を示す模式図である。詳しくは、図6(A)は圧電型発電機の概略平面図であり、図6(B)は図6(A)におけるA−A線に沿った概略断面図である。
図7は、変形例に係る圧電型発電機の概略構成を示す図である。詳しくは、図7(A)、(B)、(C)は、それぞれ異なる構成の圧電型発電機の概略断面図である。なお、上記実施形態と共通する構成要素については、同一の符号を付しその説明を省略する。
図7(A)に示す圧電型発電機1Aは、圧電変換部24(第1の電極21、圧電体22、及び第2の電極23)の上に、さらに圧電体27と第3の電極28とが積層されている。圧電型発電機1Aでは、第2の電極23、圧電体27、及び第3の電極28により圧電変換部24aが構成される。第2の電極23は、圧電変換部24aにおける電極を兼ねる。したがって、圧電型発電機1Aは、第1の実施形態における圧電型発電機1に対して、圧電変換部24の上に積層された圧電変換部24aを有している点が異なっている。
図7(B)に示す圧電型発電機1Bは、変形例1の圧電型発電機1Aと同様に、圧電変換部24の上に圧電変換部24aが積層された構成を有している。ただし、配線の仕方が異なっており、分極方向が圧電変換部24と圧電変換部24aとで互いに対向する方向となっている。このような構成により、圧電型発電機1Bは、圧電型発電機1に対して、出力される電圧を増加させることができる。
図7(C)に示す圧電型発電機1Cは、圧電変換部24(第1の電極21、圧電体22、及び第2の電極23)の上に絶縁層25が配置され、絶縁層25上にさらに第4の電極26と圧電体27と第3の電極28とが積層されている。第4の電極26、圧電体27、及び第3の電極28で圧電変換部24cが構成される。したがって、圧電型発電機1Cは、圧電型発電機1に対して、圧電変換部24上に絶縁層25を介して圧電変換部24cが積層されている点が異なっている。
Claims (6)
- 基体と、
第1の電極および第2の電極と、
前記第1の電極と前記第2の電極との間に配置された圧電体を有し、前記基体に配置された圧電変換部と、
前記圧電変換部に配置された第1の錘と、を備え、
前記圧電変換部は、
前記基体に固定された支持部と、
前記基体から離間され、かつ、一端が前記支持部に接続され他端が自由端とされて外部より加わる振動により振動する振動部と、を含み、
前記振動部における前記第1の電極の厚さが、前記一端から前記他端に向けて徐々に薄
くなっており、前記振動部の前記他端と前記基体との距離が、前記振動部の前記一端と前
記基体との距離よりも大きく、
前記振動部における前記第1の電極の長さは前記圧電体の長さより長くされ、前記振動部における前記第2の電極の長さは前記圧電体の長さより短くされた、
ことを特徴とする圧電型発電機。 - 請求項1に記載の圧電型発電機であって、
前記圧電型発電機は、前記第2の電極に配置された第2の錘をさらに備え、
前記振動部の質量をW1、前記第1の錘の質量をWM、前記第2の錘の質量をW、前記一端から前記第2の錘の重心までの距離をL2、前記一端から前記第1の錘の重心までの距離をL1、前記一端から前記振動部の重心までの距離をB1、重力加速度をG、外部より加わる振動の加速度をGA、としたとき、以下の式
- 請求項1又は2に記載の圧電型発電機であって、
前記圧電変換部は、前記基体に配置された第1の電極と、前記第1の電極に配置された圧電体と、前記圧電体に配置された第2の電極と、を備え、
前記第1の電極の熱収縮率は、前記圧電体の熱収縮率よりも小さいことを特徴とする圧電型発電機。 - 請求項1から3のいずれか一項に記載の圧電型発電機であって、
前記圧電変換部は、前記基体に配置された第1の電極と、前記第1の電極に配置された圧電体と、前記圧電体に配置された第2の電極と、を備え、
前記第2の電極の熱収縮率は、前記圧電体の熱収縮率よりも大きいことを特徴とする圧電型発電機。 - 請求項1から4のいずれか一項に記載の圧電型発電機であって、
前記支持部において、前記第1の電極のうち前記基体に固定された部分とは反対側の部分が露出するように、前記第1の電極及び前記圧電体は少なくとも一部が重ならないように配置されていることを特徴とする圧電型発電機。 - センサーと、前記センサーが取得したデータを処理する回路と、前記センサーが取得したデータを通信する通信システムと、前記センサー、前記通信システム、及び前記回路を駆動する電源と、を備えたセンサーノードであって、
前記電源として、請求項1から5のいずれか一項に記載の圧電型発電機を有していることを特徴とするセンサーノード。
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JP2011074391A JP5909858B2 (ja) | 2011-03-30 | 2011-03-30 | 圧電型発電機及びセンサーノード |
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