发电装置制造方法及图纸

发电装置(100)具备发电部(1)、电感器(L)、与电感器(L)串联连接的开关(SW)、以及控制电路(3)。发电部(1)包括压电元件(11)、和形成于压电元件(11)的表面的上部电极(112)以及下部电极(113)。电感器(L)与上部电极(112)以及下部电极(113)并联电连接，并与压电元件(11)的电容分量构成共振电路。控制电路(3)具有与在压电元件(11)中产生的电压取极值的时刻同步地使开关(SW)成为接通状态的驱动模式、和在上述取极值的时刻使开关(SW)成为断开状态的休止模式。控制电路(3)在振动的振动频率是发电部的固有振动频率的情况下，在基于驱动模式的控制中插入基于休止模式的控制。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及发电装置，尤其涉及具备压电体的发电装置。
技术介绍
利用压电体的压电效应来进行发电的技术正被开发。例如日本特开2012 — 254005号公报(专利文献I)所公开的发电装置具备:压电部件，由压电材料形成;一对电极，设置于压电部件;变形部件，使压电部件反复变形；电感器，设置于一对电极之间，并与压电部件的电容分量构成共振电路;开关，与电感器串联连接;电压检测部，检测压电部件的电压；以及控制部，判断由电压检测部检测到的第一电压是极大值还是极小值。利用压电效应的发电装置除此以外，例如还被公开于日本特开2012 —175712号公报(专利文献2)、日本特开2012 —105518号公报(专利文献3)、日本特开2012 —110143号公报(专利文献4)、美国专利申请公开第2010/0079034号说明书(专利文献5)、日本特开2012 — 65533 号公报(专利文献 6)、以及 Yogesh K.Ramadass et al.，〃An EfficientPiezoelectric Energy Harvesting Interface Circuit Using a Bias-Flip Rectifierand Shared Inductor"，IEEE JOURNAL OF SOLID-STATE CIRCUITS, VOL 45,N0.1,JANUARY 2010(非专利文献I)。专利文献I:日本特开2012 — 254005号公报专利文献2:日本特开2012 —175712号公报专利文献3:日本特开2012 —105518号公报专利文献4:日本特开2012 — 110143号公报专利文献5:美国专利申请公开第2010/0079034号说明书专利文献6:日本特开2012 — 65533号公报非专利文献1: Yogesh K.Ramadass et al.，"An Efficient PiezoelectricEnergy Harvesting Interface Circuit Using a Bias-Flip Rectifier and SharedInductor",IEEE JOURNAL OF SOLID-STATE CIRCUITS,VOL 45，N0.I，JANUARY 2010若压电体产生电荷，则通过逆压电效应而产生机械力。该力能够根据在压电体中产生的电荷分布的状态而作用于妨碍压电体的振动的方向。另外，该力的大小与在压电体中产生的电荷量成比例。随着压电的振动的振幅的增加，在压电体中产生的电荷的量增加，但另一方面，通过逆压电效应而产生的力也增加。因此，会产生发电装置的发电量降低这一课题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，在具备压电体的发电装置中，得到高的发电效率。根据本专利技术的某个方式，发电装置具备通过从外部施加的振动而进行发电的发电部。发电部包括:压电体，通过上述振动而变形，并产生与变形量对应的电压；以及一对电极，形成于压电体的表面。发电装置还具备电感器、与电感器串联连接的开关、以及控制开关的控制电路。电感器与一对电极并联电连接，并与压电体的电容分量构成共振电路。控制电路具有与在压电体中产生的电压取极值的时刻同步地使开关成为接通状态的第一控制模式、和在上述取极值的时刻使开关成为断开状态的第二控制模式。控制电路在上述振动的振动频率是上述发电部的固有振动频率的情况下，在基于第一控制模式的控制中插入基于第二控制模式的控制。优选控制电路在第一控制模式中，在共振电路的共振周期的1/2的奇数倍的期间使开关成为接通状态。优选发电装置还具备:整流电路，并联连接在一对电极间，并对一对电极间的电压进行整流;以及蓄电部，积蓄被整流电路整流后的电压。优选发电装置还具备检测一对电极间的电压的电压检测部。控制电路在由电压检测部检测到的电压的振幅低于规定的基准值的情况下，插入基于第二控制模式的控制。优选发电装置还具备检测发电部的位移的位移检测部。控制电路在由位移检测部检测到的位移的振幅低于规定的基准值的情况下，插入基于第二控制模式的控制。根据本专利技术，能够提高具备压电体的发电装置的发电效率。【附图说明】图1是概略地表示本专利技术的实施方式I涉及的发电装置的构成的电路图。图2A是概略地表示图1所示的发电部的构成的立体图。图2B是概略地表示图1所示的发电部的构成的分解图。图3是用于对图1所示的发电部进行振动的情况进行说明的图。图4是用于对图1所示的控制电路的开关控制进行说明的图。图5是用于对图4所示的开关控制中的共振电路的共振进行说明的图。图6是表示重物的位移的振幅的振动频率依存性的图。图7是表示对发电部施加的振动的振动频率与固有振动频率不同的情况下的电压以及重物的位移的图。图8是表示对发电部施加了固有振动频率的振动的情况下的电压以及重物的位移的图。图9是表示制动效果对电压的振幅带来的影响的振动频率依存性的图。图10是表示制动效果对重物的位移的振幅带来的影响的振动频率依存性的图。图11是在本专利技术的实施方式I涉及的发电装置中，用于对发电部在固有振动频率下的开关控制进行说明的图。图12是在本专利技术的实施方式2涉及的发电装置中，用于对发电部在固有振动频率下的开关控制进行说明的图。图13A是表示对图1所示的蓄电部中积蓄的静电能量进行比较的条件的图。图13B是用于对图1所示的蓄电部中积蓄的静电能量进行比较的图。【具体实施方式】以下，参照附图对本专利技术的实施方式详细地进行说明。其中，对图中相同或者相当的部分标注相同的符号，不重复其说明。<发电装置的构成>图1是概略地表示本专利技术的实施方式I涉及的发电装置的构成的电路图。图2A是概略地表示图1所示的发电部的构成的立体图。图2B是概略地表示图1所示的发电部的构成的分解图。图3是用于对图1所示的发电部I进行振动的情况加以说明的图。参照图1?图3，发电装置100具备发电部1、电感器L、电压检测部2、控制电路3、开关SW、整流电路4、蓄电部5、输出端子Tl、T2、以及位移检测部6。发电部I被设置在用于对发电部I施加振动的励振器200上。发电部I通过从励振器200施加的振动而发电。发电部I包括压电元件11、金属板12、支承部13、以及重物(锤)14。压电元件11例如是单层型的压电元件。在压电体111的一个面粘合有金属板12。压电元件11具有压电体111、上部电极112、以及下部电极113。压电体111是被形成为薄板状的压电材料。压电材料例如可使用锆钛酸铅(PZT)、水晶(S12)、或者氧化锌(ZnO)。上部电极112以及下部电极113以将压电体111夹持于之间的方式形成于压电体111的表面。其中，上部电极112以及下部电极113相当于本专利技术的“一对电极”。当前第1页1 2 3 4 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发电装置，其中，具备通过从外部施加的振动而进行发电的发电部，上述发电部包括：压电体，通过上述振动而变形，并产生与变形量对应的电压；以及一对电极，形成于上述压电体的表面，上述发电装置还具备：电感器，与上述一对电极并联电连接，并与上述压电体的电容分量构成共振电路；开关，与上述电感器串联连接；以及控制电路，控制上述开关，上述控制电路具有与在上述压电体中产生的电压取极值的时刻同步地使上述开关成为接通状态的第一控制模式、和在上述取极值的时刻使上述开关成为断开状态的第二控制模式，在上述振动的振动频率是上述发电部的固有振动频率的情况下，在基于上述第一控制模式的控制中插入基于上述第二控制模式的控制。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：槙原干十朗，坂口仁志，堀口睦弘，
申请(专利权)人：国立大学法人东北大学，株式会社村田制作所，
类型：发明
国别省市：日本;JP