專利名稱：壓電產(chǎn)生裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的背景本發(fā)明的領(lǐng)域本發(fā)明涉及壓電產(chǎn)生裝置，它使用壓電陶瓷元件組成。
相關(guān)技術(shù)的說明作為機(jī)械能和電能之間的換能器，壓電材料具有一系列的應(yīng)用。大量的無機(jī)和有機(jī)材料為已知的具有壓電效應(yīng)的材料，以及現(xiàn)代實(shí)際使用的是壓電陶瓷，例如PZT(鋯鈦酸鉛)。壓電陶瓷元件是一種器件，它具有的壓電性能是對(duì)多晶體施加高電壓的直流電而引起的，從而產(chǎn)生殘余的極化。由于壓電陶瓷元件可以根據(jù)成分改變基本的壓電常數(shù)，壓電陶瓷元件具有廣泛的應(yīng)用。鋯鈦酸鉛陶瓷的壓電陶瓷元件特別具有成分比和添加劑的寬闊的選擇范圍，以及具有一系列的應(yīng)用。
圖7示出普通的壓電產(chǎn)生裝置。此壓電產(chǎn)生裝置是由丙烯酸或類似材料的襯底32與壓電陶瓷元件板31接合而成，以及襯底32的兩端用硬質(zhì)材料(如金屬)制造的夾頭33固定。隨后，一個(gè)鋼球35墜落在壓電陶瓷元件板31上，從而借助對(duì)壓電陶瓷元件板31的碰撞施加機(jī)械沖擊能，以及在包括襯底32的壓電陶瓷元件板31上激勵(lì)撓性振動(dòng)，從而拾取電能。
盡管上述PZT壓電陶瓷元件預(yù)期在實(shí)際中使用，但產(chǎn)生的功率量很小。因此，壓電陶瓷元件缺乏實(shí)際使用仍是問題。由于襯底32和壓電陶瓷元件板31是不同的材料，在襯底32和壓電陶瓷元件板31的接合面上難以定位一個(gè)振動(dòng)中心點(diǎn)(一個(gè)沒有膨脹和收縮的位置)。如果此中心出現(xiàn)在壓電陶瓷元件板31內(nèi)，由于產(chǎn)生對(duì)介質(zhì)極化的消除而使壓電產(chǎn)生的效率減少。
本發(fā)明的概要針對(duì)上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種壓電產(chǎn)生裝置，它具有優(yōu)異的壓電產(chǎn)生效率和簡化的結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的另一目的是提供一種壓電產(chǎn)生裝置，它具有優(yōu)異的壓電產(chǎn)生效率，它有可能顯著地改進(jìn)具有單層結(jié)構(gòu)的壓電產(chǎn)生裝置的壓電產(chǎn)生效率，從而簡化這種壓電產(chǎn)生裝置的結(jié)構(gòu)，使其緊湊至可在多種用途中使用以及以低成本制造。
為了解決這些技術(shù)問題，按照本發(fā)明的第一方面，提供一種壓電產(chǎn)生裝置，包括由兩個(gè)板形壓電陶瓷元件形成的壓電陶瓷板，它們是分層的和以反極化彼此接合的，其中借助拍打壓電陶瓷板的至少一個(gè)表面產(chǎn)生電。
在上述方面，由于這種結(jié)構(gòu)是使用由兩個(gè)板形壓電陶瓷元件形成的壓電陶瓷板，它們是分層的和彼此接合的，以及它是拍打以產(chǎn)生電，獲取一種具有優(yōu)異的壓電產(chǎn)生效率和有效的小功率產(chǎn)生的壓電產(chǎn)生裝置的努力已經(jīng)實(shí)現(xiàn)。
按照本發(fā)明的第二方面，提供一種壓電產(chǎn)生裝置，包括由兩個(gè)板形壓電陶瓷元件形成的壓電陶瓷板，它們是分層的和以反極化彼此接合的，以及襯墊材料接合到壓電陶瓷板的一個(gè)表面的中心，其中借助拍打壓電陶瓷板的另一表面產(chǎn)生電。
按照本發(fā)明的第三方面，提供一種壓電產(chǎn)生裝置，包括由兩個(gè)板形壓電陶瓷元件形成的壓電陶瓷板，它們是分層的和以反極化彼此接合的，以及襯墊材料，用于分別支承壓電陶瓷板的兩端，其中借助拍打壓電陶瓷板的至少一個(gè)表面產(chǎn)生電。
按照本發(fā)明的第四方面，提供一種按照第二方面的壓電產(chǎn)生裝置，它具有兩個(gè)壓電陶瓷板，每個(gè)與襯墊材料接合，彼此面對(duì)面地排列，以及還具有在壓電陶瓷板之間設(shè)置的硬拍打器，以及它在壓電陶瓷板之間向前和向后移動(dòng)，從而拍打每個(gè)壓電陶瓷板。
按照本發(fā)明的第五方面，提供一種按照第三方面的壓電產(chǎn)生裝置，包括壓電陶瓷板，被襯墊材料設(shè)置和支承，以及還具有硬拍打器，設(shè)置在壓電陶瓷板的至少一個(gè)側(cè)面，以及在壓電陶瓷板的間隙內(nèi)向前和向后移動(dòng)，從而拍打壓電陶瓷板。
在第二至第五方面，由于此結(jié)構(gòu)是使用被襯墊材料支承的分層的壓電陶瓷板，壓電陶瓷板的振動(dòng)可以保持長時(shí)間，從而使產(chǎn)生效率獲得改進(jìn)。
此外，按照本發(fā)明的第六方面，提供一種按照第一至第五方面中任一項(xiàng)的壓電產(chǎn)生裝置，在其中兩個(gè)壓電陶瓷元件制成相同的形狀。在此方面，由于分層的壓電陶瓷板是使用具有一致形狀的壓電陶瓷板制成的，壓電陶瓷元件的膨脹和收縮是性能適應(yīng)的，因此壓電產(chǎn)生效率獲得改進(jìn)。
按照本發(fā)明的第七方面，提供一種按照第一至第六方面中任一項(xiàng)的壓電產(chǎn)生裝置，在其中壓電陶瓷板具有保護(hù)板與拍打部分連接，以及借助拍打保護(hù)板產(chǎn)生電。在此方面，由于保護(hù)板與壓電陶瓷板的拍打部分連接，壓電陶瓷板有效地被保護(hù)免遭拍打。
按照本發(fā)明的第八方面，提供一種按照第一至第七方面中任一項(xiàng)的壓電產(chǎn)生裝置，在其中兩個(gè)壓電陶瓷元件中的每個(gè)是由一組壓電陶瓷元件以分層的形式接合制成的。在此方面，由于每個(gè)壓電陶瓷元件是以分層接合形狀使用，壓電陶瓷元件的強(qiáng)度可以有效地保持。
按照本發(fā)明的第九方面，提供一種按照第一至第八方面中任一項(xiàng)的壓電產(chǎn)生裝置，在其中使用鋯鈦酸鉛陶瓷作為壓電陶瓷元件。在此方面，由于使用鋯鈦酸鉛陶瓷作為壓電陶瓷元件，作為產(chǎn)生裝置的應(yīng)用領(lǐng)域在實(shí)際使用中變得廣闊和有效。
按照本發(fā)明的第十方面，提供一種壓電產(chǎn)生裝置，包括借助接合壓電陶瓷元件與金屬板形成的壓電陶瓷體，它可以用施加碰撞載荷到壓電陶瓷元件或金屬板上的方法產(chǎn)生電，它是一個(gè)技術(shù)前提，在這里結(jié)構(gòu)使金屬板的撓曲量與壓電陶瓷元件的撓曲量平衡，方法是調(diào)節(jié)金屬板的厚度，以及在壓電陶瓷元件和金屬板的接合的條件下，把振動(dòng)中心點(diǎn)設(shè)在位于壓電陶瓷元件和金屬板的接合界面上。
在第十方面，由于結(jié)構(gòu)使金屬的撓曲量與壓電陶瓷元件的撓曲量平衡，方法是調(diào)節(jié)金屬板的厚度，以及在壓電陶瓷元件和金屬板的接合的條件把振動(dòng)中心點(diǎn)設(shè)在位于壓電陶瓷元件和金屬板的接合界面上，壓電產(chǎn)生效率顯著地改進(jìn)，壓電產(chǎn)生裝置具有優(yōu)異的壓電產(chǎn)生效率，可以獲得有效的小功率產(chǎn)生，以及使其緊湊和達(dá)到以低成本制造，因?yàn)椴考臄?shù)目減少。
按照本發(fā)明的第十一方面，提供一種按照第十方面的壓電產(chǎn)生裝置，在其中陶瓷體被襯墊元件支承。
在第十一方面，由于使用的結(jié)構(gòu)中陶瓷體被襯墊材料支承，壓電陶瓷體的振動(dòng)保持長時(shí)間，從而壓電產(chǎn)生效率獲得改進(jìn)。
按照本發(fā)明的第十二方面，提供一種按照第十或十一方面的壓電產(chǎn)生裝置，它還具有粘接在壓電陶瓷體的拍打表面上的保護(hù)板，以及從而耐火性獲得改進(jìn)。
在第十二方面，由于保護(hù)板粘接在陶瓷體的拍打表面上，壓電陶瓷裝置有效地被保護(hù)免遭壓電陶瓷體的碰撞載荷。
按照本發(fā)明的第十三方面，提供一種按照第十至第十一任何方面的壓電產(chǎn)生裝置，在其中壓電陶瓷元件是由鋯鈦酸鉛陶瓷材料制成的。
在第十三方面，鋯鈦酸鉛陶瓷材料被用作壓電陶瓷元件，產(chǎn)生裝置的應(yīng)用領(lǐng)域加寬以及裝置可有效地在實(shí)際中使用。
附圖的簡要說明

圖1的示意圖示出按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的壓電產(chǎn)生裝置；圖2是相同的充電器裝置的電路圖；圖3的示意圖示出按照本發(fā)明的另一實(shí)施例使用一個(gè)壓電陶瓷板的壓電產(chǎn)生裝置；圖4的示意圖示出按照本發(fā)明的另一實(shí)施例的風(fēng)鈴形壓電產(chǎn)生裝置；圖5的示意圖示出按照本發(fā)明的另一實(shí)施例的使用一個(gè)彈簧元件的壓電產(chǎn)生裝置；圖6的示意圖示出按照本發(fā)明的另一實(shí)施例的壓電產(chǎn)生裝置；以及圖7的示意圖示出普通的壓電產(chǎn)生裝置。
最佳實(shí)施例的詳細(xì)說明本發(fā)明將根據(jù)附圖中所示的實(shí)施例予以說明。
參見圖1，壓電陶瓷板1設(shè)置在圓筒形容器8的兩端側(cè)面，容器8堵塞住兩端，當(dāng)鋼球4拍打這些壓電陶瓷板1時(shí)，產(chǎn)生了電。襯墊板3使用粘接材料6粘接在容器8的一個(gè)側(cè)壁上，以及壓電陶瓷板1使用粘接材料6僅粘接在襯墊板3的中心，與上述相同，在容器8的另一側(cè)壁粘接壓電陶瓷板1，以及因而使兩個(gè)壓電陶瓷板1彼此面對(duì)面。在每個(gè)壓電陶瓷板1面對(duì)的表面的中心固定保護(hù)板2。在兩個(gè)壓電陶瓷板1之間設(shè)置一個(gè)管子7，以及鋼球4可以在管子7內(nèi)自由地滾動(dòng)。
壓電陶瓷板1是通過接合兩個(gè)板形的壓電陶瓷元件1a和1b形成的，兩個(gè)板形的壓電陶瓷元件1a和1b具有一致的形狀(相同材料，相同形狀和相同厚度)以及陶瓷元件1a和1b彼此帶有相反的介電極化的極性。由于一致性形成的陶瓷元件1a和1b接合，圍繞作為中心點(diǎn)的(在此位置它不會(huì)膨脹和收縮)的接合表面產(chǎn)生撓曲振動(dòng)。在此情況下，如果在一側(cè)的陶瓷元件1a膨脹，在另一側(cè)的陶瓷元件1b收縮，以及輸出電壓的極性是相同方向，以及在電產(chǎn)生結(jié)構(gòu)中壓電陶瓷元件1a和1b是串聯(lián)的。
當(dāng)撓曲振動(dòng)已產(chǎn)生，以接合面為中心，膨脹和收縮的兩種動(dòng)作在一個(gè)壓電陶瓷元件上進(jìn)行(1a或1b上)以及有效地實(shí)現(xiàn)產(chǎn)生電，而沒有取消極化。產(chǎn)生的電流作為電能通過導(dǎo)線9被拾取。
在此情況下，兩個(gè)壓電陶瓷元件1a和1b是分層的或?qū)盈B的，但每個(gè)壓電陶瓷元件1a或1b可以以分層或?qū)盈B的形式形成。在分層的結(jié)構(gòu)中，一組薄的壓電陶瓷板(在此情況下極化的極性是相同的)接合和分層，這樣形成一個(gè)壓電陶瓷元件1a或1b。這樣一來，因?yàn)槭欠謱拥慕Y(jié)構(gòu)，如果壓電陶瓷板是用具有彈性性能的粘接劑接合的，例如，由缺乏強(qiáng)度材料制成的壓電陶瓷板基于粘接劑的彈性作用而變得易于彎曲，以及保持彎曲強(qiáng)度。此陶瓷板由于薄的厚度變得抗彎曲。壓電陶瓷板1的外形不受限制，可選擇圓形、橢圓形、三角形、四邊形、多邊形、或類似形狀。
襯墊板3可以用軟材料合成樹脂、橡膠或海綿制造。使用襯墊板3以及使用粘接劑5把壓電陶瓷板1固定在襯墊板3的中心的原因是為了防止壓電陶瓷板1的振動(dòng)減少。當(dāng)壓電陶瓷板1振動(dòng)時(shí)，支承壓電陶瓷板1的元件成為壓電陶瓷板1的振動(dòng)的減少因素。為了消除此減少因素，壓電陶瓷板1應(yīng)根據(jù)情況更多地自由使用襯墊板3。
由于使用襯墊板3，壓電陶瓷板1的自然振動(dòng)可保持長時(shí)間，產(chǎn)生效率獲得改進(jìn)，襯墊元件還可以吸收施加在壓電陶瓷板1上的沖擊。保護(hù)板2是由金屬、合成樹脂或類似材料制成，它保護(hù)壓電陶瓷板1免遭鋼球4拍打。
如果壓電產(chǎn)生裝置設(shè)置在預(yù)定的運(yùn)動(dòng)條件的環(huán)境下，利用風(fēng)力、波浪或人力動(dòng)作，鋼球4上、下滾動(dòng)和拍打壓電陶瓷板1的左、右側(cè)面，從而由碰撞施加沖擊能。隨后在壓電陶瓷板1上激勵(lì)振動(dòng)，陶瓷板1重復(fù)地膨脹和收縮，以及因此壓電陶瓷板1產(chǎn)生交流電。
在上述實(shí)施例中，由于鋼球4作為位于管子7內(nèi)的拍打器，拍打壓電陶瓷板1，材料和形狀不局限于鋼球，其它的柱形、蛋形或類似的結(jié)實(shí)的材料也可以使用。也不局限于管子7，只要元件與拍打器可以自由地移動(dòng)，這種情況可以借助拍打器沿軌道移動(dòng)實(shí)現(xiàn)。彈簧元件(安排成向上或向下)可以用于代替管子7。在這種構(gòu)成中，彈簧元件的一端固定，鋼球4可以配合在彈簧的另一端，因此鋼球借助彈簧元件的向左和向右搖擺而拍打壓電陶瓷板1的兩個(gè)側(cè)面。
圖2示出與上述的壓電產(chǎn)生裝置一起使用的充電器裝置的電路圖，此產(chǎn)生裝置用來充電。充電器裝置包括PZT1和PZT2作為兩個(gè)壓電陶瓷板1，整流二極管D1-D6，存儲(chǔ)電的電容器C，開關(guān)SW和發(fā)光二極管L1-L3。PZT1產(chǎn)生的電被二極管D1-D3全波整流，而PZT2產(chǎn)生的電是被二極管D4-D6全波整流。這些以全波形狀整流的電充入電容器C。隨后電容器C借助開關(guān)SW的操作放電以及接通發(fā)光二極管L1-L3。
圖3示出使用壓電陶瓷板1的壓電產(chǎn)生裝置的一個(gè)實(shí)施例。此壓電產(chǎn)生裝置具有圓筒形容器12，其兩端封堵，襯墊元件11設(shè)置在容器中心部分的上內(nèi)表面和下內(nèi)表面處，以及壓電陶瓷板1(1a和1b)被襯墊元件11支承，并嚙合在襯墊元件11的凹槽內(nèi)。保護(hù)板2固定在壓電陶瓷板1的兩個(gè)側(cè)面上。管子7設(shè)置在壓電陶瓷板1相應(yīng)的兩個(gè)側(cè)面，以及在管子7設(shè)置可自由活動(dòng)的內(nèi)部鋼球4。襯墊元件11的材料與襯墊板3的材料相同，以及其它元件與上述相同。
如果壓電產(chǎn)生裝置設(shè)置在預(yù)定的運(yùn)行條件的環(huán)境下，鋼球在管子7內(nèi)上、下滾動(dòng)，以及交替地拍打壓電陶瓷板1，從而在壓電陶瓷板1上激勵(lì)振動(dòng)，壓電陶瓷板1重復(fù)地膨脹和收縮，因此壓電陶瓷板1產(chǎn)生交流電電流。
圖4示出風(fēng)鈴形狀的壓電產(chǎn)生裝置的一個(gè)實(shí)施例。在此壓電產(chǎn)生裝置中，壓電陶瓷板1固定在杯形容器14內(nèi)周邊的兩個(gè)位置(也可能是3個(gè)或更多位置)，并彼此面對(duì)面。當(dāng)固定時(shí)，襯墊板3粘接在容器14的內(nèi)周邊，以及壓電陶瓷板1僅使用粘接劑5粘接在襯墊板3的中心。隨后，壓電陶瓷板1也安裝在容器14的面對(duì)的表面上。保護(hù)板2粘接在兩個(gè)壓電陶瓷板1的面對(duì)的表面的中心。
隨后，鋼球4用細(xì)索15懸掛在容器14內(nèi)，以及由鋼球4懸掛一個(gè)平板元件16。每個(gè)元件的材料如同上述。如果壓電產(chǎn)生裝置設(shè)置在有風(fēng)的環(huán)境下，鋼球搖擺和拍打壓電陶瓷板1，以及因而壓電陶瓷板1產(chǎn)生交流電。
圖5示出使用彈簧元件的壓電產(chǎn)生裝置的一個(gè)實(shí)施例。在此壓電產(chǎn)生裝置中，鋼球4是使用彈簧元件18懸掛的。一個(gè)襯墊板3設(shè)置在它的下面，壓電陶瓷板1僅使用粘接劑5固定在襯墊板3的中心，以及保護(hù)板2固定在壓電陶瓷板1的中心。每個(gè)元件的材料如同上述。如果壓電產(chǎn)生裝置設(shè)置在預(yù)定的運(yùn)動(dòng)條件的環(huán)境下，鋼球4借助彈簧元件18的膨脹和收縮運(yùn)動(dòng)重復(fù)地拍打壓電陶瓷板1，以及因而壓電陶瓷板1被振動(dòng)激勵(lì)，從而產(chǎn)生電。
另外，壓電產(chǎn)生裝置可以用風(fēng)扇形狀實(shí)現(xiàn)。在這個(gè)風(fēng)扇形壓電產(chǎn)生裝置中，壓電陶瓷板1使用襯墊板3和粘接劑5如上所述固定在徑向形成表面上。隨后，風(fēng)扇利用例如風(fēng)力轉(zhuǎn)動(dòng)，以及轉(zhuǎn)動(dòng)的壓電陶瓷板1被鋼球4一個(gè)接一個(gè)地拍打，鋼球4可活動(dòng)地固定在這種彈簧元件的一端。可考慮有一系列不同于上述的壓電產(chǎn)生裝置。
因此，按照上述實(shí)施例的壓電產(chǎn)生裝置可以改進(jìn)壓電產(chǎn)生效率，方法是借助形成帶有分層的板形壓電陶瓷元件，以及可以有效地作為充電器或者光發(fā)射裝置的電源。由于壓電產(chǎn)生裝置結(jié)構(gòu)簡單和經(jīng)濟(jì)，壓電產(chǎn)生裝置期待實(shí)際的使用。例如，如果壓電產(chǎn)生裝置設(shè)置在自行車或靴子上，以及使接通發(fā)光二極管，它可以用作夜間存在的識(shí)別工具。如果壓電產(chǎn)生裝置設(shè)置在電池供電的手表或移動(dòng)電話上，壓電產(chǎn)生裝置可用于代替電池，或可以用于測(cè)量電池的失效。再者，還期望壓電產(chǎn)生裝置可用作利用波浪的俯仰和滾動(dòng)接通浮標(biāo)。
圖6示出按照本發(fā)明的壓電產(chǎn)生裝置的結(jié)構(gòu)。壓電產(chǎn)生裝置具有金屬襯底10與壓電陶瓷器件板22連接，在此實(shí)施例中，壓電陶瓷器件板的兩端的每一端用軟元件23比如雙面粘接帶固定在襯墊元件21上。當(dāng)然，軟元件23和襯墊元件11也可以設(shè)置在金屬襯底20的側(cè)面以及壓電陶瓷器件板22的側(cè)面可以被鋼球24拍打。
金屬襯底20的設(shè)置使其撓曲量與壓電陶瓷元件12的撓曲量平衡，方法是調(diào)節(jié)金屬襯底的厚度，以及在壓電陶瓷元件22和金屬襯底20連接的情形下，振動(dòng)的中心點(diǎn)L設(shè)成位于壓電陶瓷元件22和金屬襯底20的接合界面上。
因此，在此實(shí)施例中，由于鋼球撞擊一個(gè)金屬襯底20，施加碰撞產(chǎn)生的沖擊能至壓電陶瓷器件22，以及從而激勵(lì)撓曲振動(dòng)至包括金屬襯底20的壓電陶瓷體A沒有使產(chǎn)生在壓電陶瓷器件22內(nèi)的振動(dòng)被取消，因此，大多數(shù)撓曲振動(dòng)集中在接合界面上，在這里存在振動(dòng)的中心點(diǎn)L，可以作為電能引出。產(chǎn)生的電流作為電能通過導(dǎo)線29被拾取。
在此實(shí)施例中，保護(hù)板(圖中未示出)由比如金屬或合成樹脂制成，可以固定在其上，以便提高耐久性，如果鋼球24是拍打在壓電陶瓷體22上。
由于壓電陶瓷板1的外形不受限制，圓形、橢圓形、三角形、四邊形、多邊形或類似形狀可以選擇作為前視圖。
襯墊元件21可以由軟材料制造，比如合成樹脂、橡膠或海綿。使用這種襯墊元件21，可以防止減少壓電陶瓷體A的振動(dòng)。當(dāng)壓電陶瓷體A振動(dòng)時(shí)，支承壓電陶瓷體A的元件變成壓電陶瓷體A的振動(dòng)減少的因素。為了消除減少振動(dòng)的因素，優(yōu)選地，壓電陶瓷體A借助使用襯墊元件21而處于盡可能自由的條件。
借助使用襯墊元件21，由于壓電陶瓷體A的自然振動(dòng)保持長的時(shí)間，壓電產(chǎn)生效率獲得改進(jìn)。襯墊元件21還吸收施加在壓電陶瓷體A上的沖擊。
如果這種壓電產(chǎn)生裝置設(shè)置在利用風(fēng)力、波浪或人力動(dòng)作的運(yùn)動(dòng)條件的環(huán)境下，碰撞產(chǎn)生的沖擊能施加在壓電陶瓷體A上。隨后在壓電陶瓷體上振動(dòng)被激勵(lì)，壓電陶瓷體A反復(fù)地膨脹和收縮，以及因此壓電陶瓷體A產(chǎn)生交流電。
如果使用壓電產(chǎn)生裝置以及某人想要用產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的電充電，充電器裝置(圖中未示出)具有PZT作為壓電陶瓷元件22，必須數(shù)量的整流二極管，存儲(chǔ)電用的一個(gè)電容器，一開關(guān)，以及必須數(shù)量的發(fā)光二極管。PZT產(chǎn)生的電被二極管全波整流。以全波形狀整流的電進(jìn)入電容器。隨后電容器借助開關(guān)的操作放電，以及接通發(fā)光二極管。
按照上述實(shí)施例的壓電產(chǎn)生裝置，由于壓電陶瓷元件22是單層的，這里不必?fù)?dān)心在壓電陶瓷元件中產(chǎn)生的振動(dòng)被取消，以及大多數(shù)撓曲振動(dòng)產(chǎn)生在圍繞振動(dòng)中心點(diǎn)L的接合面上，它可以有效地作為電能被抽出，壓電產(chǎn)生裝置的結(jié)構(gòu)顯著地簡化，整個(gè)裝置可以緊湊，以及制造費(fèi)用可以減少，因而實(shí)際應(yīng)用獲得發(fā)展。例如，如果這種壓電產(chǎn)生裝置設(shè)置在自行車或靴子上，以及接通發(fā)光二極管，它可以作為夜間存在的識(shí)別工具。如果壓電產(chǎn)生裝置設(shè)置在電池供電的手表或移動(dòng)電話上，壓電產(chǎn)生裝置可用于代替電池，或可用于測(cè)量電池的失效。另外，還期望壓電產(chǎn)生裝置可用作利用波浪的俯仰和滾動(dòng)接通浮標(biāo)。再者，還可以設(shè)計(jì)連續(xù)充電的、直至達(dá)到預(yù)定的電壓，當(dāng)電壓達(dá)到預(yù)定的電壓值時(shí)，充電的電能在一個(gè)沖程中放電。
權(quán)利要求
1.一種壓電產(chǎn)生裝置，包括由兩個(gè)板形壓電陶瓷元件形成的壓電陶瓷板，這些陶瓷元件是分層的和以反極化彼此接合的，其中借助拍打上述壓電陶瓷板的兩個(gè)表面的至少一個(gè)表面產(chǎn)生電。
2.一種壓電產(chǎn)生裝置，包括由兩個(gè)板形壓電陶瓷元件形成的壓電陶瓷板，它們是分層的和以反極化彼此接合的，以及襯墊元件連接至上述壓電陶瓷板的一個(gè)表面的中心，其中借助拍打上述壓電陶瓷板的另一表面產(chǎn)生電。
3.一種壓電產(chǎn)生裝置，包括由兩個(gè)板形壓電陶瓷元件形成的壓電陶瓷板，它們是分層的和以反極化彼此接合的，以及襯墊材料用于分別地支承上述壓電陶瓷板的兩端，其中借助拍打上述壓電陶瓷板的至少一個(gè)表面產(chǎn)生電。
4.一種按照權(quán)利要求2的壓電產(chǎn)生裝置，其特征在于包括兩個(gè)上述壓電陶瓷板，各與上述襯墊材料接合，彼此面對(duì)面地排列，以及還包括硬拍打器，設(shè)置在上述壓電陶瓷板之間以及在上述壓電陶瓷板之間往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而拍打每個(gè)上述壓電陶瓷板。
5.一種按照權(quán)利要求3的壓電產(chǎn)生裝置，其特征在于包括上述壓電陶瓷板，用上述襯墊材料支承和設(shè)置，它還包括硬拍打器，設(shè)置在上述壓電陶瓷板的至少一個(gè)側(cè)面上，以及相對(duì)于上述壓電陶瓷板往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而拍打上述壓電陶瓷板。
6.按照權(quán)利要求1的壓電產(chǎn)生裝置，其特征在于上述兩個(gè)壓電陶瓷板制成相同的形狀。
7.按照權(quán)利要求1的壓電產(chǎn)生裝置，其特征在于上述壓電陶瓷板具有保護(hù)板，連接至拍打部分，其中借助拍打上述保護(hù)板產(chǎn)生電。
8.按照權(quán)利要求1的壓電產(chǎn)生裝置，其特征在于上述兩個(gè)壓電陶瓷元件中的每個(gè)是由一組壓電陶瓷元件以分層形式制成的。
9.按照權(quán)利要求1的壓電產(chǎn)生裝置，其特征在于使用鋯鈦酸鉛陶瓷作為上述壓電陶瓷元件。
10.一種壓電產(chǎn)生裝置，它具有借助接合壓電陶瓷元件與金屬板形成的壓電陶瓷體，它可以用施加碰撞載荷到一個(gè)上述壓電陶瓷元件或上述金屬板上的方法產(chǎn)生電，其特征在于一種結(jié)構(gòu)使上述金屬板的撓曲量與上述壓電陶瓷元件的撓曲量平衡，方法是調(diào)節(jié)上述金屬板的厚度以及在上述壓電陶瓷元件和上述金屬板接合的條件下使振動(dòng)中心點(diǎn)設(shè)在位于上述壓電陶瓷元件和上述金屬板的接合界面上。
11.按照權(quán)利要求10的壓電產(chǎn)生裝置，其特征在于上述壓電陶瓷體被襯墊元件支承。
12.按照權(quán)利要求10的壓電產(chǎn)生裝置，它還包括保護(hù)板，連接至上述壓電陶瓷體的拍打表面。
13.按照權(quán)利要求10的壓電產(chǎn)生裝置，其特征在于上述壓電陶瓷元件是由鋯鈦酸鉛陶瓷材料制造的。
全文摘要
一種結(jié)構(gòu)，包括由兩個(gè)板形的壓電陶瓷元件(1a、1b)形成的壓電陶瓷板(1)，它們是分層的和以反極化彼此接合的，其中借助用硬拍打器(4)拍打壓電陶瓷板的一面或兩面，從而激勵(lì)在壓電陶瓷板中的撓曲振動(dòng)來產(chǎn)生電。優(yōu)選地，該結(jié)構(gòu)由襯墊元件(3、11)支承和承載著一個(gè)保護(hù)板(2)，因此，獲得優(yōu)異的產(chǎn)生效率。
文檔編號(hào)H01L41/113GK1409889SQ00817051
公開日2003年4月9日 申請(qǐng)日期2000年11月10日 優(yōu)先權(quán)日1999年11月12日
發(fā)明者梅田干雄, 坂井康弘 申請(qǐng)人:Usc株式會(huì)社