发电元件制造技术

本发明专利技术提供一种发电单元。具有挠性的第一属性的板状构造体(111)的根端部固定于台座(310)，前端部与不同属性间连接体(112)连接。具有挠性的第二属性的板状构造体(113、114)的根端部与不同属性间连接体(112)连接，前端部成为自由端。在不同属性间连接体(112)的下表面以及第二属性的板状构造体(113、114)的前端部的下表面连接重锤体(211、212、213)。当向台座(310)施加振动能量时，重锤体(211、212、213)振动，各板状构造体(111、113、114)发生变形。由压电元件等电荷产生元件(400)取出该变形能量进行发电。第一属性的板状构造体(111)沿Y轴正方向伸展，第二属性的板状构造体(113、114)沿Y轴负方向伸展，因此沿着同一轴而共振频率不同的多个共振系统混杂，扩宽能够发电的频带。

Generating element

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】发电元件
本专利技术涉及一种发电元件，尤其是涉及一种通过将振动能量转换为电能进行发电的技术。
技术介绍
为了有效利用有限的资源，提出了将各种形态的能量转换为电能并取出的技术。将振动能量转换为电能并取出的技术也是其中之一，例如在下述的专利文献1中公开了层叠层状的压电元件来形成发电用压电元件、并利用外力使该发电用压电元件振动进行发电的压电型的发电元件。另外，在专利文献2中公开了使用硅衬底的MEMS(MicroElectroMechanicalSystem)构造的发电元件。另一方面，在专利文献3中公开了如下类型的发电元件：使用由一端固定的悬臂梁支撑重锤体的锤头型的构造体，使构成头部分的重锤体振动，利用配置于柄的部分的发电用压电元件进行发电。另外，在专利文献4中，与使用该锤头型的构造体的发电元件一并公开了使用由呈L字型弯曲的板状桥梁部来支撑重锤体的构造体的压电元件。这些发电元件的基本原理在于，利用重锤体的振动使压电元件周期性产生挠曲，向外部取出基于对压电元件施加的应力而产生的电荷。若将这样的发电元件例如搭载于机动车、列车、船舶等，则能够将在输送中施加的振动能量作为电能取出。另外，也能够向冰箱或空调这样的振动源安装而进行发电。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开平10-243667号公报专利文献2：日本特开2011-152010号公报专利文献3：美国专利公开第2013/0154439号公报专利文献4：WO2015/033621号公报
技术实现思路
专利技术要解决的技术问题如上述的例子那样，在利用从外部给予的振动能量使重锤体振动、并将由该重锤体的振动产生的机械变形转换为电能的发电元件的情况下，为了提高发电效率，重要的是使重锤体尽可能高效地振动。然而，通常，在机械共振系统中，根据其构造而确定固有的共振频率，若从外部给予的振动能量的频率接近该共振频率，则能够使重锤体高效地振动，但若远离该共振频率，则无法使重锤体充分地振动。在上述的各专利文献所记载那样的MEMS构造的发电元件的情况下，作为机械构造部分的材料，大多使用硅、金属。使用这样的材料的共振系统的频率特性通常存在共振频率中的峰值(Q值)较高、但半值宽度变窄的趋势。这意味着，在实际环境中利用发电元件的情况下，在从外部环境给予的振动的频率接近该发电元件所固有的共振频率的情况下能够进行高效发电，但在远离共振频率的情况下无法获得足够的发电效率。通常，在设计发电元件时，进行假定在实际利用环境中可能从外部给予的振动的频率并使共振频率与该假定频率一致这样的工作。然而，在实际的利用环境中，具有各种频率的振动混杂，并非施加具有单一的频率的振动。因此，即便假定特定的振动频率而设计发电元件，在实际利用环境下，施加包含假定外的频率的振动的情况也不少。另外，由于由硅、金属构成的构造部分的共振频率也根据外部应力、温度而变动，因此即使给予具有设计时的假定那样的频率的振动，也未必进行高效的发电。对此，本专利技术的目的在于，提供一种扩宽能够发电的频带、能够在各种利用环境中进行高效发电的发电元件。用于解决技术问题的手段(1)本专利技术的第一方案提供一种发电元件，通过将振动能量转换为电能来进行发电，发电元件包括：基本构造部，包括具有挠性的第一属性的板状构造体、具有挠性的第二属性的板状构造体、将第一属性的板状构造体与第二属性的板状构造体彼此连接的不同属性间连接体、以及支撑第一属性的板状构造体的台座；以及电荷产生元件，基于基本构造部的变形而产生电荷，在定义了XYZ三维坐标系时，第一属性的板状构造体以及第二属性的板状构造体配置为其板面成为与XY平面平行的面，第一属性的板状构造体的根端部与台座直接或间接地连接，前端部与不同属性间连接体直接或间接地连接，以使从根端部朝向前端部的方向成为Y轴正方向的方式沿与Y轴平行的方向伸展，第二属性的板状构造体的根端部与不同属性间连接体直接或间接地连接，以使从根端部朝向前端部的方向成为Y轴负方向的方式沿与Y轴平行的方向伸展。(2)本专利技术的第二方案在上述的第一方案的发电元件的基础上，基本构造部还包括具有挠性的第三属性的板状构造体、以及将该第三属性的板状构造体与第二属性的板状构造体彼此连接的第二不同属性间连接体，第二属性的板状构造体的前端部与第二不同属性间连接体直接或间接地连接，第三属性的板状构造体配置为其板面成为与XY平面平行的面，根端部与第二不同属性间连接体直接或间接地连接，以使从根端部朝向前端部的方向成为Y轴正方向的方式，沿与Y轴平行的方向伸展。(3)本专利技术的第三方案在上述的第一方案的发电元件的基础上，基本构造部还包括具有挠性的第三属性的板状构造体～第n属性的板状构造体(其中，n为满足n≥4的任意的自然数)、连接第i属性的板状构造体与第(i-1)属性的板状构造体(其中，i为满足3≤i≤n的各自然数)的第(i-1)不同属性间连接体，第i属性的板状构造体配置为其板面成为与XY平面平行的面，根端部与第(i-1)不同属性间连接体直接或间接地连接，前端部与第i不同属性间连接体直接或间接地连接，或者成为自由端，以使从根端部朝向前端部的方向在i为奇数的情况下为Y轴正方向、在i为偶数的情况下为Y轴负方向的方式沿与Y轴平行的方向伸展。(4)本专利技术的第四方案在上述的第一方案～第三方案的发电元件的基础上，发电元件具有包括同一属性且以彼此平行的方式并联配置的多个板状构造体。(5)本专利技术的第五方案在上述的第一方案～第四方案的发电元件的基础上，发电元件具有包括同一属性且经由相同属性间连接体串联配置的多个板状构造体。(6)本专利技术的第六方案在上述的第一方案～第五方案的发电元件的基础上，不同属性间连接体或相同属性间连接体或者其双方具有沿与YZ平面正交的方向伸展的正交部，沿与Y轴平行的方向伸展的板状构造体的根端部或前端部与正交部的侧面的预定位置连接。(7)本专利技术的第七方案在上述的第一方案～第六方案的发电元件的基础上，在最前端的板状构造体的前端部连接有最前端部连接体。(8)本专利技术的第八方案在上述的第七方案的发电元件的基础上，发电元件设有将具有同一属性且以彼此平行的方式并联配置的多个板状构造体的前端部彼此连接的最前端部连接体。(9)本专利技术的第九方案在上述的第一方案～第八方案的发电元件的基础上，基本构造部具有包括与XY平面平行的板面的主基板，在具有板状构造体及不同属性间连接体、以及相同属性间连接体的情况下相同属性间连接体由主基板的一部分构成，在具有最前端部连接体的情况下最前端部连接体由主基板的一部分构成。(10)本专利技术的第十方案在上述的第一方案～第九方案的发电元件的基础上，基本构造部具有与板状构造体的预定位置、不同属性间连接体的预定位置、相同属性间连接体的预定位置、最前端部连接体的预定位置中的至少一处连接的重锤体。(11)本专利技术的第十一方案在上述的第十方案的发电元件的基础上，利用具有沿与YZ平面正交的方向伸展的正交部、从该正交部朝与Y轴平行的方向伸展的正侧翼状部以及负侧翼状部、且朝向XY平面的投影像形成U字状的形状的U字状板状构件，构成不同属性间连接体、相同属性间连接体以及最前端部连接体中的至少一部分，在使XY平面成为水平面、将由YZ平面分隔的空间中的具有正的X坐标值的空间定义为正侧空间、将具有负的X坐标值的空间定义为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种发电元件，通过将振动能量转换为电能来进行发电，其特征在于，所述发电元件包括：基本构造部，包括具有挠性的第一属性的板状构造体(111)、具有挠性的第二属性的板状构造体(113、114)、将所述第一属性的板状构造体(111)与所述第二属性的板状构造体(113、114)彼此连接的不同属性间连接体(112)、以及支撑所述第一属性的板状构造体(111)的台座(310)；以及电荷产生元件(400)，基于所述基本构造部的变形而产生电荷，在定义了XYZ三维坐标系时，所述第一属性的板状构造体(111)以及所述第二属性的板状构造体(113、114)配置为所述第一属性的板状构造体(111)以及所述第二属性的板状构造体(113、114)的板面成为与XY平面平行的面，所述第一属性的板状构造体(111)的根端部与所述台座(310)直接或间接地连接，前端部与所述不同属性间连接体(112)直接或间接地连接，所述第一属性的板状构造体(111)以使从根端部朝向前端部的方向成为Y轴正方向的方式沿与Y轴平行的方向伸展，所述第二属性的板状构造体(113、114)的根端部与所述不同属性间连接体(112)直接或间接地连接，所述第二属性的板状构造体(113、114)以使从根端部朝向前端部的方向成为Y轴负方向的方式沿与Y轴平行的方向伸展，基本构造部具有包括第一属性的中央板状构造体(111)、包括第二属性的正侧板状构造体(114)以及负侧板状构造体(113)、连接所述中央板状构造体(111)、所述正侧板状构造体(114)以及所述负侧板状构造体(113)的不同属性间连接体(112)、以及支撑所述中央板状构造体(111)的台座(310)，在使XY平面成为水平面、将由YZ平面分隔的空间中的具有正的X坐标值的空间定义为正侧空间、将具有负的X坐标值的空间定义为负侧空间时，所述中央板状构造体(111)配置在YZ平面上，根端部与所述台座(310)直接或间接地连接，前端部与所述不同属性间连接体(112)直接或间接地连接，所述中央板状构造体(111)以使从根端部朝向前端部的方向成为Y轴正方向的方式沿与Y轴平行的方向伸展，所述正侧板状构造体(114)配置于正侧空间，根端部与所述不同属性间连接体(112)直接或间接地连接，所述正侧板状构造体(114)以使从根端部朝向前端部的方向成为Y轴负方向的方式沿与Y轴平行的方向伸展，所述负侧板状构造体(113)配置于负侧空间，根端部与所述不同属性间连接体(112)直接或间接地连接，所述负侧板状构造体(113)以使从根端部朝向前端部的方向成为Y轴负方向的方式沿与Y轴平行的方向伸展，基本构造部还具有与不同属性间连接体(112)连接的第一重锤体(211)、与正侧板状构造体(114)的前端部连接的第二重锤体(212)、以及与负侧板状构造体(113)的前端部连接的第三重锤体(213)，所述第一重锤体(211)与所述第二重锤体(212)分离，所述第一重锤体(211)与所述第三重锤体(213)分离，所述第二重锤体(212)与所述第三重锤体(213)分离。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种发电元件，通过将振动能量转换为电能来进行发电，其特征在于，所述发电元件包括：基本构造部，包括具有挠性的第一属性的板状构造体(111)、具有挠性的第二属性的板状构造体(113、114)、将所述第一属性的板状构造体(111)与所述第二属性的板状构造体(113、114)彼此连接的不同属性间连接体(112)、以及支撑所述第一属性的板状构造体(111)的台座(310)；以及电荷产生元件(400)，基于所述基本构造部的变形而产生电荷，在定义了XYZ三维坐标系时，所述第一属性的板状构造体(111)以及所述第二属性的板状构造体(113、114)配置为所述第一属性的板状构造体(111)以及所述第二属性的板状构造体(113、114)的板面成为与XY平面平行的面，所述第一属性的板状构造体(111)的根端部与所述台座(310)直接或间接地连接，前端部与所述不同属性间连接体(112)直接或间接地连接，所述第一属性的板状构造体(111)以使从根端部朝向前端部的方向成为Y轴正方向的方式沿与Y轴平行的方向伸展，所述第二属性的板状构造体(113、114)的根端部与所述不同属性间连接体(112)直接或间接地连接，所述第二属性的板状构造体(113、114)以使从根端部朝向前端部的方向成为Y轴负方向的方式沿与Y轴平行的方向伸展，基本构造部具有包括第一属性的中央板状构造体(111)、包括第二属性的正侧板状构造体(114)以及负侧板状构造体(113)、连接所述中央板状构造体(111)、所述正侧板状构造体(114)以及所述负侧板状构造体(113)的不同属性间连接体(112)、以及支撑所述中央板状构造体(111)的台座(310)，在使XY平面成为水平面、将由YZ平面分隔的空间中的具有正的X坐标值的空间定义为正侧空间、将具有负的X坐标值的空间定义为负侧空间时，所述中央板状构造体(111)配置在YZ平面上，根端部与所述台座(310)直接或间接地连接，前端部与所述不同属性间连接体(112)直接或间接地连接，所述中央板状构造体(111)以使从根端部朝向前端部的方向成为Y轴正方向的方式沿与Y轴平行的方向伸展，所述正侧板状构造体(114)配置于正侧空间，根端部与所述不同属性间连接体(112)直接或间接地连接，所述正侧板状构造体(114)以使从根端部朝向前端部的方向成为Y轴负方向的方式沿与Y轴平行的方向伸展，所述负侧板状构造体(113)配置于负侧空间，根端部与所述不同属性间连接体(112)直接或间接地连接，所述负侧板状构造体(113)以使从根端部朝向前端部的方向成为Y轴负方向的方式沿与Y轴平行的方向伸展，基本构造部还具有与不同属性间连接体(112)连接的第一重锤体(211)、与正侧板状构造体(114)的前端部连接的第二重锤体(212)、以及与负侧板状构造体(113)的前端部连接的第三重锤体(213)，所述第一重锤体(211)与所述第二重锤体(212)分离，所述第一重锤体(211)与所述第三重锤体(213)分离，所述第二重锤体(212)与所述第三重锤体(213)分离。2.一种发电元件，通过将振动能量转换为电能来进行发电，其特征在于，所述发电元件包括：基本构造部，包括具有挠性的第一属性的板状构造体(111)、具有挠性的第二属性的板状构造体(113、114)、将所述第一属性的板状构造体(111)与所述第二属性的板状构造体(113、114)彼此连接的不同属性间连接体(112)、以及支撑所述第一属性的板状构造体(111)的台座(310)；以及电荷产生元件(400)，基于所述基本构造部的变形而产生电荷，在定义了XYZ三维坐标系时，所述第一属性的板状构造体(111)以及所述第二属性的板状构造体(113、114)配置为所述第一属性的板状构造体(111)以及所述第二属性的板状构造体(113、114)的板面成为与XY平面平行的面，所述第一属性的板状构造体(111)的根端部与所述台座(310)直接或间接地连接，前端部与所述不同属性间连接体(112)直接或间接地连接，所述第一属性的板状构造体(111)以使从根端部朝...

【专利技术属性】
技术研发人员：冈田和广，冈田美穗，
申请(专利权)人：株式会社和广，
类型：发明
国别省市：日本,JP