JP6330146B2 - 発電装置 - Google Patents
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
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- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Description
Pb1.015Zr0.44Ti0.46(Zn1/3Nb2/3)0.10O3.015
この組成は優れた圧電特性を示し、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)のBサイトをPb(Zn1/3Nb2/3)O3で10モル%置換し、Pbサイト比が1.015でありストイキオメトリーよりも過剰である。
2 振動板
2A 主面(第1の主面)
2B 主面(第1の主面)
2C 自由端
2D 固定端
3 下部電極(第1の下部電極)
4 圧電体層(第1の圧電体層)
5 上部電極(第1の上部電極)
6 固定部材
7A 錘部(第1の錘部)
7B 錘部(第2の錘部)
8 出力端子(第1の出力端子)
9 出力端子(第2の出力端子)
10 固定部
11 可動素子
51A コーティング部(第1のコーティング部)
51B コーティング部(第2のコーティング部)
103 下部電極(第2の下部電極)
104 圧電体層(第2の圧電体層)
105 上部電極(第2の上部電極)
Claims (20)
- 自由端と固定端とを有して第1の主面を有し、前記第1の主面に直角の方向に振動するように構成された振動板と、
前記振動板の前記第1の主面上に設けられた第1の下部電極と、
前記第1の下部電極上に設けられた圧電材料よりなる第1の圧電体層と、
前記第1の圧電体層を介して前記第1の下部電極に対向するように前記第1の圧電体層上に設けられた第1の上部電極と、
を有する圧電発電変換子と、
前記振動板の前記固定端を支持する固定部材と、
前記第1の下部電極に接続された第1の出力端子と、
前記第1の上部電極に接続された第2の出力端子と、
を備え、
前記振動板は変位が生じていない状態である振動していないときに前記第1の圧電体層に第1の圧縮応力を付与するとともに、
前記圧電発電変換子において、前記振動板は、前記第1の圧電体層の前記第1の下部電極側のみに設けられる、発電装置。 - 前記第1の圧縮応力は前記振動板の前記第1の主面と平行である、請求項1に記載の発電装置。
- 前記圧電発電変換子は、前記振動板の前記自由端で前記第1の主面上に設けられた第1の錘部をさらに有する、請求項1に記載の発電装置。
- 前記第1の錘部は磁性体からなる、請求項3に記載の発電装置。
- 前記振動板は前記第1の主面の反対側の第2の主面をさらに有し、
前記圧電発電変換子は、前記振動板の前記自由端で前記第2の主面上に設けられた第2の錘部をさらに有する、請求項3に記載の発電装置。 - 前記振動板の前記第1の主面の前記自由端を含む端部は前記第1の下部電極から露出して
いる、請求項1に記載の発電装置。 - 前記第1の圧電体層は前記第1の上部電極から露出する部分を有し、
前記第1の上部電極は、前記露出する部分に隣接する第1の領域と、前記露出する部分に隣接しない第2の領域とを有し、
前記圧電発電変換子は、前記第1の圧電体層の前記露出する部分と前記第1の上部電極の前記第1の領域とを覆う第1のコーティング部をさらに有し、
前記第1の上部電極の前記第2の領域は、前記第1のコーティング部で覆われない、請求項6に記載の発電装置。 - 前記振動板の前記自由端を含む端部の厚みは、前記振動板の前記第1の下部電極が設けられている部分の厚みより小さい、請求項1に記載の発電装置。
- 前記振動板は前記自由端が変位して或る位置に移動した後に解放されることで振動するように構成されており、
前記振動板の前記自由端が前記或る位置にあるときに前記第1の圧電体層が受ける引張り力は、前記第1の圧縮応力より小さい、請求項1に記載の発電装置。 - 前記振動板の前記自由端を変位させた後に解放することで、前記振動板を振動させるように構成された可動素子をさらに備えた、請求項1に記載の発電装置。
- 前記振動板は前記第1の主面の反対側の第2の主面をさらに有し、
前記圧電発電変換子は、
前記振動板の前記第2の主面上に設けられた第2の下部電極と、
前記第2の下部電極上に設けられた圧電材料よりなる第2の圧電体層と、
前記第2の圧電体層を介して前記第2の下部電極に対向するように前記第2の圧電体層上に設けられた第2の上部電極と、
をさらに有し、
前記振動板は変位が生じていない状態である振動していないときに前記第2の圧電体層に第2の圧縮応力を付与するとともに、
前記圧電発電変換子において、前記振動板は、前記第2の圧電体層の前記第2の下部電極側のみに設けられる、請求項1に記載の発電装置。 - 前記第1の圧電体層と前記第2の圧電体層は同じ方向に分極しており、
前記第1の出力端子は前記第1の上部電極と前記第2の上部電極とに接続されており、
前記第2の出力端子は前記第1の下部電極と前記第2の下部電極とに接続されている、請求項11に記載の発電装置。 - 前記第2の圧縮応力は前記振動板の前記第2の主面と平行である、請求項11に記載の発電装置。
- 前記圧電発電変換子は、前記振動板の前記自由端で前記第1の主面上に設けられた第1の錘部をさらに有する、請求項11に記載の発電装置。
- 前記圧電発電変換子は、前記振動板の前記自由端で前記第2の主面上に設けられた第2の錘部をさらに有する、請求項14に記載の発電装置。
- 前記第2の錘部は弾性部材からなる、請求項15に記載の発電装置。
- 前記振動板の前記第1の主面の前記自由端を含む端部は前記第1の下部電極から露出して
いる、請求項11に記載の発電装置。 - 前記第1の圧電体層は、前記第1の上部電極から露出する部分を有し、
前記第1の上部電極は、前記露出する部分に隣接する第1の領域と、前記露出する部分に隣接しない第2の領域とを有し、
前記圧電発電変換子は、前記第1の圧電体層の前記露出する部分と前記第1の上部電極の前記第1の領域とを覆う第1のコーティング部をさらに有し、
前記第1の上部電極の前記第2の領域は、前記第1のコーティング部で覆われない、請求項17に記載の発電装置。 - 前記第2の圧電体層は前記第2の上部電極から露出する部分を有し、
前記第2の上部電極は、前記第2の圧電体層の前記露出する部分に隣接する第3の領域と、前記露出する部分に隣接しない第4の領域とを有し、
前記圧電発電変換子は、前記第2の圧電体層の前記露出する部分と前記第2の上部電極の前記第3の領域とを覆う第2のコーティング部をさらに有し、
前記第2の上部電極の前記第4の領域は、前記第2のコーティング部で覆われない、請求項18に記載の発電装置。 - 前記振動板は前記自由端が変位して或る位置に移動した後に解放されることで振動するように構成されており、
前記振動板の前記自由端が前記或る位置にあるときに前記第1の圧電体層が受ける引張り力は前記第1の圧縮応力より小さく、
前記振動板の前記自由端が前記或る位置にあるときに前記第2の圧電体層が受ける引張り力は前記第2の圧縮応力より小さい、請求項11に記載の発電装置。
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