專利名稱：壓電發(fā)電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及壓電發(fā)電裝置，詳細(xì)地，涉及具備單壓電(imimorph)構(gòu)造的發(fā)電元件的壓電發(fā)電裝置。
背景技術(shù)：
以往以來，作為檢測汽車輪胎等空氣壓力的系統(tǒng)，已知有輪胎空氣壓力監(jiān)視系統(tǒng) (Tire Pressure Monitoring System :TPMS)。一般地，TPMS 安裝在輪胎的內(nèi)部，并具備 檢測輪胎的空氣壓力以及溫度的傳感器；和向配置在車輛側(cè)的無線機(jī)無線發(fā)送數(shù)據(jù)的發(fā)送機(jī)。由此，在TPMS中，需要用于向這些傳感器和發(fā)送機(jī)等提供電力的電源。作為能在TPMS等中使用的電源，以往以來，提案有各種發(fā)電裝置。其中尤其是，利用了壓電效應(yīng)的壓電發(fā)電裝置由于容易小型化，所以特別受到關(guān)注。例如，在下述專利文獻(xiàn)1中，記載有圖M所示的壓電發(fā)電裝置。如圖M所示，壓電發(fā)電裝置100具備彈性體102，該彈性體102固定一側(cè)的端部，并在另一側(cè)的端部安裝有錘 101。在彈性體102的兩主面102a、102b上設(shè)置有接觸器103、104。此外，在兩主面102a、 102b的上方，固定有壓電元件105、106。在壓電發(fā)電裝置100中，如果向錘101施加應(yīng)力從而彈性體102向上方方向位移， 則接觸器103對壓電元件105加壓。由此，壓電元件105發(fā)生變形，在壓電元件105中產(chǎn)生電力。此外，如果向錘101施加應(yīng)力從而彈性體102向下方方向位移，則接觸器104對壓電元件106加壓。由此，壓電元件106發(fā)生變形，在壓電元件106中產(chǎn)生電力。在先技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1 JP特開2005-312269號公報(bào)發(fā)明的概要發(fā)明要解決的課題在圖M所示的壓電發(fā)電裝置100中，在通過接觸器103、104對壓電元件105、106 進(jìn)行加壓從而發(fā)生變形時，在壓電元件105、106的壓電體105a、106a上施加拉伸應(yīng)力。這里，壓電體105a、106a相對拉伸應(yīng)力變?nèi)?，在施加拉伸?yīng)力時容易被損壞。因此，在壓電發(fā)電裝置100中，難以實(shí)現(xiàn)較高的耐久性。此外，在壓電發(fā)電裝置100中，也存在難以得到充分高的發(fā)電效率的問題。本發(fā)明鑒于上述方面而形成，其目的在于提供一種壓電發(fā)電裝置，該壓電發(fā)電裝置具有較高的耐久性，并且具有較高的發(fā)電效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的壓電發(fā)電裝置具備第一彈性體和發(fā)電元件。第一彈性體在受到應(yīng)力時沿著第一方向發(fā)生變形。發(fā)電元件具有第二彈性體和壓電元件。第二彈性體包括固定部和對接部。固定部固定在第一彈性體上。對接部位于比固定部更靠近第一方向的一側(cè)。對接部與第一彈性體對接，但是沒有固定在第一彈性體上。壓電元件安裝在第二彈性體的與第一彈性體相反側(cè)的表面上。在第一彈性體和第二彈性體中的至少一方上設(shè)置有滑動抑制機(jī)構(gòu)，該滑動抑制機(jī)構(gòu)在第一彈性體發(fā)生變形時，抑制對接部相對第一彈性體進(jìn)行滑動。在本發(fā)明的壓電發(fā)電裝置的某特定方面中，對接部具有朝向第一方向的一側(cè)的端面，滑動抑制機(jī)構(gòu)是停止器部，該停止器部按照位于對接部的端面的第一方向的一側(cè)的方式固定在第一彈性體上，并且在第一彈性體發(fā)生變形時與對接部的端面對接。根據(jù)該構(gòu)成， 能夠更可靠地抑制對接部相對第一彈性體的滑動。由此，能夠使第二彈性體和安裝在第二彈性體上的壓電元件產(chǎn)生更大的位移。因此，能夠更進(jìn)一步提高發(fā)電效率。在本發(fā)明的壓電發(fā)電裝置的其他特定方面中，在安裝有第二彈性體的第一彈性體的表面為平坦時，在停止器部和對接部的端面之間形成間隙。在該構(gòu)成中，例如，在第一彈性體朝向第二彈性體側(cè)變形為凸?fàn)顣r，抑制第二彈性體被擠向停止器部而變形為凸?fàn)?。因此，能夠更可靠地抑制對安裝在第二彈性體的與第一彈性體相反側(cè)的壓電元件施加拉伸應(yīng)力。其結(jié)果是，能夠?qū)崿F(xiàn)更高的耐久性。在本發(fā)明的壓電發(fā)電裝置的另外特定方面中，對接部的第一彈性體側(cè)的表面、和第一彈性體的與對接部對接的表面中的至少一個表面形成為粗糙面，滑動抑制機(jī)構(gòu)由粗糙面構(gòu)成。在該構(gòu)成中，不需要另外設(shè)置停止器部等，能夠簡化構(gòu)成。在本發(fā)明的壓電發(fā)電裝置的再其他特定方面中，固定部與第一方向上的對接部的另一側(cè)的端部連接，滑動抑制機(jī)構(gòu)按照抑制對接部的第一方向上的一側(cè)的端部相對第一彈性體進(jìn)行滑動的方式來設(shè)置。根據(jù)該構(gòu)成，能夠使第二彈性體和安裝在第二彈性體上的壓電元件發(fā)生更大的變形。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)更高的發(fā)電效率。在本發(fā)明的壓電發(fā)電裝置的再另外特定方面中，第二彈性體由一片彈性板構(gòu)成， 固定部包括第一固定部，其位于第一方向上的對接部的另一側(cè)；第二固定部及第三固定部，其位于對接部的側(cè)方；以及第四固定部，其位于第一方向上的對接部的一側(cè)；在彈性板中，形成用于劃分對接部、第二固定部及第三固定部、和第四固定部的縫隙，通過第四固定部的一部分來形成停止器部。根據(jù)該構(gòu)成，能夠通過一片彈性板容易地制作第二彈性體和停止器部。在本發(fā)明的壓電發(fā)電裝置的又其他特定方面中，第一彈性體和第二彈性體由一片彈性板構(gòu)成。根據(jù)該構(gòu)成，能夠提高第一彈性體和第二彈性體之間的接合部的強(qiáng)度。由此， 能夠抑制第二彈性體伴隨第一彈性體的變形而發(fā)生變形時第一彈性體和第二彈性體之間的接合部發(fā)生破損。因此，能夠進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)較高的耐久性。此外，根據(jù)該構(gòu)成，壓電發(fā)電裝置的制造變得較容易。發(fā)明效果在本發(fā)明中，由于在第一彈性體和第二彈性體中的至少一方上設(shè)置了滑動抑制機(jī)構(gòu)，在第一彈性體發(fā)生變形時，該滑動抑制機(jī)構(gòu)抑制對接部相對第一彈性體進(jìn)行滑動，因此，伴隨第一彈性體的變形，第二彈性體和壓電元件發(fā)生較大變形，由此，能夠?qū)崿F(xiàn)較高的發(fā)電效率。此外，由于對接部能夠相對第一彈性體進(jìn)行位移，所以在第一彈性體朝向第二彈性體側(cè)變形為凸?fàn)畹那闆r下，第二彈性體也難以向壓電元件側(cè)變形為凸?fàn)?。由此，難以在壓電元件上施加拉伸應(yīng)力，能夠提高壓電元件的耐久性。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)壓電發(fā)電裝置的較高
4耐久性。


圖1是安裝了第一實(shí)施方式的壓電發(fā)電裝置的輪胎的示意部分剖面圖。圖2是表示第一實(shí)施方式的壓電發(fā)電裝置的一部分的簡略立體圖。圖3是表示第一實(shí)施方式的壓電發(fā)電裝置的一部分的簡略分解立體圖。圖4是圖2中的IV-IV方向圖。圖5是第一彈性體彎曲為凹狀的狀態(tài)的壓電發(fā)電裝置的簡略剖面圖。圖6是表示相對輪胎的旋轉(zhuǎn)而作用在壓電元件上的應(yīng)力的曲線圖。圖7是用于說明未設(shè)置停止器部的情況的簡略剖面圖。圖8是用于說明在第一實(shí)施方式中第一彈性體變形為凸?fàn)畹那闆r的簡略剖面圖。圖9是第二實(shí)施方式的壓電發(fā)電裝置的簡略立體圖。圖10是第三實(shí)施方式的壓電發(fā)電裝置的簡略立體圖。圖11是第三實(shí)施方式的壓電發(fā)電裝置的簡略分解立體圖。圖12是第四實(shí)施方式的壓電發(fā)電裝置的示意平面圖。圖13是第四實(shí)施方式的壓電發(fā)電裝置的示意側(cè)面圖。圖14是第五實(shí)施方式的壓電發(fā)電裝置的示意平面圖。圖15是第五實(shí)施方式的壓電發(fā)電裝置的示意側(cè)面圖。圖16是第六實(shí)施方式的壓電發(fā)電裝置的示意平面圖。圖17是第六實(shí)施方式的壓電發(fā)電裝置的示意側(cè)面圖。圖18是第七實(shí)施方式的壓電發(fā)電裝置的示意側(cè)面圖。圖19是在實(shí)施例中作成的發(fā)電元件的平面圖。圖20是第一實(shí)施例的壓電發(fā)電裝置的示意圖。圖21是第二實(shí)施例的壓電發(fā)電裝置的示意圖。圖22是表示在第一實(shí)施例中由壓電發(fā)電裝置發(fā)電的電壓的曲線圖。圖23是表示在第二實(shí)施例中由壓電發(fā)電裝置發(fā)電的電壓的曲線圖。圖M是在專利文獻(xiàn)1中記載的壓電發(fā)電裝置的簡略剖面圖。
具體實(shí)施例方式以下，參照附圖，通過說明本發(fā)明的具體實(shí)施方式
來使本發(fā)明明確。(第一實(shí)施方式)在本實(shí)施方式中，說明壓電發(fā)電裝置配置在輪胎的內(nèi)部，在TPMS中使用的情況。 其中，本發(fā)明的壓電發(fā)電裝置的用途不僅僅限定在TPMS中。本發(fā)明的壓電發(fā)電裝置能夠應(yīng)用于包括TPMS在內(nèi)的所有用途中。本發(fā)明的壓電發(fā)電裝置也可以使用于例如ID標(biāo)簽(tag) 或IC卡等用途中。圖1是安裝了本實(shí)施方式的壓電發(fā)電裝置的輪胎的示意部分剖面圖。圖2是表示第一實(shí)施方式的壓電發(fā)電裝置的一部分的簡略立體圖。圖3是表示第一實(shí)施方式的壓電發(fā)電裝置的一部分的簡略分解立體圖。圖4是第一實(shí)施方式的壓電發(fā)電裝置的簡略剖面圖。如圖1所示，本實(shí)施方式的壓電發(fā)電裝置1設(shè)置在輪胎10的內(nèi)部。如圖4所示，壓電發(fā)電裝置1具備由橡膠制的輪胎10的一部分構(gòu)成的第一彈性體11。該第一彈性體11， 通過輪胎10旋轉(zhuǎn)從而接地的輪胎10的部分發(fā)生變化，由此受到應(yīng)力，沿著作為第一方向的輪胎10的旋轉(zhuǎn)方向R(也參照圖1)發(fā)生變形。另外，在本實(shí)施方式中，雖然說明了第一彈性體11由輪胎10的一部分構(gòu)成的情況，但是第一彈性體也可以與輪胎另外地進(jìn)行設(shè)置。此外，在本發(fā)明中，所謂彈性體指的是在施加應(yīng)力時發(fā)生彈性變形的構(gòu)件，具體來說，指的是由例如橡膠、金屬、塑料等形成的構(gòu)件。在第一彈性體11之上，安裝有發(fā)電元件12。發(fā)電元件12具備板狀的第二彈性體 13、和壓電元件14。第二彈性體13能夠由例如金屬、塑料或橡膠等形成。第二彈性體13具備固定部13a、對接部13b。第二彈性體13在固定部13a中固定在第一彈性體11上。另外，固定部13a對第一彈性體11的固定方法不特別進(jìn)行限定。固定部13a例如能夠由粘合劑、粘合帶、螺釘?shù)冉雍蠘?gòu)件、鉚釘、焊接嵌入機(jī)構(gòu)等固定在第一彈性體11上。如圖2以及圖3所示，固定部13a具備第一固定部13al、第二固定部13a2、第三固定部13a3、第四固定部13a4。第一固定部13al相對對接部1 位于旋轉(zhuǎn)方向R的Rl側(cè)。 第一固定部13al與對接部1 連接。第二以及第三固定部13a2、13a3位于對接部1 的兩側(cè)。也就是說，第二以及第三固定部13a2、13a3和對接部1 排列在與旋轉(zhuǎn)方向R正交的方向上。第二以及第三固定部13a2、13a3與第一固定部13al連接。第四固定部13a4相對對接部1 位于旋轉(zhuǎn)方向R的R2側(cè)。第四固定部13a4與第二以及第三固定部13a2、13a3 連接。在本實(shí)施方式中，第一 第四固定部13al 13a4和對接部13b由一張彈性板形成，第二 第四固定部13a2 13a4和對接部13b由縫隙13c劃分。也就是說，對接部1 能夠相對第二 第四固定部13a2 13a4進(jìn)行位移。對接部1 位于第一固定部13al的旋轉(zhuǎn)方向R的Rl側(cè)，與第一固定部13al連接。 對接部1 形成從第一固定部13al朝向旋轉(zhuǎn)方向R的R2側(cè)延伸的矩形形狀。對接部1 雖然沒有固定在第一彈性體11上，但是與第一彈性體11對接。另外，在本實(shí)施方式中，說明了除第二彈性體13的固定部13a以外的整體構(gòu)成對接部13b的例子，但是對接部1 也可以由從第二彈性體13中除去固定部13a后的部分的一部分構(gòu)成。在對接部13b的與第一彈性體11相反側(cè)的表面上安裝有壓電元件14。在本實(shí)施方式中，壓電元件14安裝在除去對接部13b的周緣部的中央部，但是也可以將壓電元件14 安裝在對接部13b的整體上。如圖4所示，壓電元件14具備壓電體14a、和夾持壓電體14a的第一以及第二電極14b、14c。第一以及第二電極14b、14c與端子電極16連接。在壓電元件14中發(fā)電的電力從該端子電極16中取出。另外，為了描繪方便，沒有詳細(xì)進(jìn)行描繪，但是在端子電極16 上，存在與第一電極14b連接的導(dǎo)電部、與第二電極Hc連接的導(dǎo)電部，兩導(dǎo)電部相互絕緣。壓電體1 通常在厚度方向上被極化。不過，壓電體14a的極化方向也可以不是厚度方向，壓電體Ha例如也可以在寬度方向和長度方向上極化。此外，壓電體Ha的形成材料也不特別限定，壓電體Ha例如由鋯鈦酸鉛(PZT)、LiTaO3^ LiNbO3、水晶等適當(dāng)?shù)膲弘姴牧闲纬伞５谝灰约暗诙姌O14b、14c的形成材料也沒有特別限定，第一以及第二電極14b、 Hc例如能夠由鐵、銅、鋁等金屬、不銹鋼、和硬鋁等的合金形成。如圖2 圖4所示，在本實(shí)施方式中，在第二彈性體13上設(shè)置停止器部15作為滑動抑制機(jī)構(gòu)。停止器部15通過輪胎10旋轉(zhuǎn)而對第一彈性體11施加應(yīng)力，在第一彈性體11 沿旋轉(zhuǎn)方向R發(fā)生變形時，抑制對接部1 相對第一彈性體進(jìn)行滑動。具體來說，如圖4所示，對接部1 具有朝向旋轉(zhuǎn)方向R的R2側(cè)的端面13bl，停止器部15由位于該對接部13b的端面13bl的R2側(cè)的第四固定部13a4的一部分構(gòu)成。詳細(xì)來說，第四固定部13a4的Rl側(cè)的端部通過朝向?qū)硬?3b的法線方向折彎從而形成停止器部15。如此，在本實(shí)施方式中，由于由第四固定部13a4的一部分形成停止器部15，所以能夠容易地由一張彈性板來制作停止器部15、固定部13a、和對接部13b。另外，如圖4所示，在本實(shí)施方式中，在安裝有第二彈性體13的第一彈性體11的部分的表面為平坦時，在停止器部15和對接部1 之間形成間隙。但是，如圖5所示，在第一彈性體11為凹狀時，對接部13b的R2側(cè)的端部與停止器部15對接。下面，主要參照圖6說明壓電發(fā)電裝置1的發(fā)電工作。在輪胎10中安裝有第二彈性體13的部分即第一彈性體11未接地的狀態(tài)下，如圖5所示，第一以及第二彈性體11、13 朝向半徑方向外側(cè)形成凹狀。如果輪胎10從該狀態(tài)開始旋轉(zhuǎn)，第一彈性體11開始接地，則對第一彈性體11施加應(yīng)力，第一以及第二彈性體11、13的曲率變小。由此，安裝在第二彈性體13上的壓電元件14的壓電體14a發(fā)生變形。其結(jié)果，產(chǎn)生電力。如果第一彈性體11 完全接地，則如圖4所示，第一以及第二彈性體11、13的表面變平坦。然后，如果第一彈性體11開始離開地面，則第一以及第二彈性體11、13再次變形為凹狀。由此，壓電體14a發(fā)生變形，產(chǎn)生電力。通過該重復(fù)，進(jìn)行發(fā)電。這里，例如，在未設(shè)置停止器部15的情況下，如圖7所示，即使第一彈性體111發(fā)生變形，第二彈性體113的對接部11 也相對第一彈性體111進(jìn)行滑動。由此，第二彈性體113的形狀并不追隨第一彈性體111的形狀變化而發(fā)生變化。因此，安裝在第二彈性體 113上的壓電元件114的壓電體11 不發(fā)生大的變形。由此，不能得到較大的電力，發(fā)電效率變低。相對于此，在本實(shí)施方式中，如圖4所示，設(shè)置了停止器部15。由此，如圖5所示， 在第一彈性體11發(fā)生變形時，對接部13b的R2側(cè)的端面13bl與相對第一彈性體11間接被固定的停止器部15對接。由此，抑制對接部13b的R2側(cè)的端面13bl相對第一彈性體11 發(fā)生滑動。因此，第二彈性體13以及安裝在第二彈性體13上的壓電元件14的壓電體1 發(fā)生較大變形。其結(jié)果是，伴隨第一彈性體11的變形而得到較大的電力，能夠?qū)崿F(xiàn)較高的發(fā)電效率。特別地，在本實(shí)施方式中，對接部13b的Rl側(cè)的端部通過與第一固定部13al連接，相對第一彈性體U固定，并且通過停止器部15來抑制對接部13b的R2側(cè)端部相對第一彈性體11進(jìn)行滑動。因此，伴隨第一彈性體11的變形，第二彈性體13以及安裝在第二彈性體13上的壓電元件14的壓電體1 發(fā)生更大變形。其結(jié)果是，伴隨第一彈性體11的變形而得到更大的電力，能夠?qū)崿F(xiàn)更高的發(fā)電效率。另外，作為伴隨第一彈性體的變形而使第二彈性體發(fā)生較大變形的其他方法，考慮將對接部粘貼在第一彈性體上的方法。但是，在將對接部粘貼在第一彈性體上的情況下， 在例如由于輪胎壓住石頭等而凹下，從而第一彈性體朝向半徑方向內(nèi)側(cè)變形為凸?fàn)畹那闆r下，第二彈性體也朝向半徑方向內(nèi)側(cè)變形為凸?fàn)睢Ｈ绻@樣，則安裝在第二彈性體之上的壓電元件的壓電體也變形為凸?fàn)睿瑥亩鴮弘婓w施加拉伸應(yīng)力。這里，壓電體由于相對拉伸應(yīng)力的耐久性較低，所以會存在如果這樣施加拉伸應(yīng)力則發(fā)生破損的情況。因此，在將對接部粘貼在第一彈性體上的情況下，壓電發(fā)電裝置的耐久性變低。相對于此，在本實(shí)施方式中，安裝有壓電元件14的對接部1 沒有粘貼在第一彈性體11上，而是經(jīng)由第一固定部13al固定在第一彈性體11上。由此，如圖8所示，即使在由于輪胎10壓住石頭等從而第一彈性體11朝向半徑方向內(nèi)側(cè)變形為凸?fàn)顣r，由于第二彈性體13也不被第一彈性體11所拘束，所以能夠有效抑制第二彈性體13變形為凸?fàn)睢Ｒ虼耍?也能夠有效抑制安裝在第二彈性體13上的壓電元件14的壓電體Ha變形為凸?fàn)?，并有效抑制對壓電體1 施加拉伸應(yīng)力。由此，實(shí)現(xiàn)較高的耐久性。特別地，在本實(shí)施方式中，如圖4所示，設(shè)置停止器部15，以便在第一彈性體11的表面變平坦時，在停止器部15和對接部13b的端面13bl之間形成間隙。由此，在第一彈性體11朝向半徑方向內(nèi)側(cè)變形為凸?fàn)顣r，不將對接部13b的前端部擠向停止器部15。因此， 更有效地抑制對接部Hb朝向半徑方向內(nèi)側(cè)而變形為凸?fàn)睢Ｆ浣Y(jié)果是，實(shí)現(xiàn)更高的耐久性。此外，從實(shí)現(xiàn)更高的耐久性的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選如本實(shí)施方式這樣，不在固定部13a 之上安裝壓電元件14，而在對接部1 之上安裝壓電元件14。以下，說明實(shí)施本發(fā)明的優(yōu)選方式的其他例子。另外，在下面說明中，對具有實(shí)質(zhì)上與上述第一實(shí)施方式共同的功能的構(gòu)件附加共同的符號，省略說明。(第二實(shí)施方式)在上述第一實(shí)施方式中，說明了第一彈性體11由輪胎10的一部分構(gòu)成的例子。但是，本發(fā)明不限定于該構(gòu)成。第一彈性體11也可以由與輪胎10不同的構(gòu)件構(gòu)成。在本實(shí)施方式中，參照圖9說明第一彈性體11由與輪胎10不同的構(gòu)件構(gòu)成的例子。如圖9所示，在第二實(shí)施方式的壓電發(fā)電裝置Ia中，第一彈性體11由與輪胎10 不同的彈性板構(gòu)成。具體來說，第一彈性體11和第二彈性體13由金屬板等一張彈性板構(gòu)成。本實(shí)施方式的壓電發(fā)電裝置Ia將第一彈性體11粘貼在輪胎10的內(nèi)部來使用。在本實(shí)施方式中，第二彈性體13具備安裝有壓電元件14的平板狀的對接部 13b ；以及連接對接部1 和第一彈性體11并朝向上方為凸?fàn)畹膹澢?3d。該彎曲部13d 的前端部構(gòu)成相對第一彈性體11固定的固定部13a。這樣，在本實(shí)施方式中，由于第一彈性體11和第二彈性體13由一張彈性板構(gòu)成， 所以能夠提高第一彈性體11和第二彈性體13之間的連接部的強(qiáng)度。因此，進(jìn)而能夠?qū)崿F(xiàn)較高的耐久性。此外，在本實(shí)施方式中，在對接部1 和第一彈性體11之間設(shè)置彎曲部13d。由此，在對壓電發(fā)電裝置Ia施加應(yīng)力從而第一以及第二彈性體11、13發(fā)生變形時，通過彎曲部13d的變形來緩和施加在第一彈性體11和對接部1 之間的連接部上的應(yīng)力。因此，能夠有效抑制第一彈性體11和對接部1 之間的連接部發(fā)生破損。(第三實(shí)施方式)在上述第二實(shí)施方式中，說明了第一彈性體11和第二彈性體13—體形成的情況。但是，本發(fā)明不限定為該構(gòu)成。例如，如圖10以及圖11所示，也可以由不同的彈性板構(gòu)成第一彈性體11和第二彈性體13。在該情況下，能夠通過例如圖11所示的粘合帶17來接合第一彈性體11和第二彈性體13。不過，第一彈性體11和第二彈性體13的接合方法不限定于此。例如，也可以使用粘合劑、螺絲及螺栓、螺釘?shù)冉雍蠘?gòu)件、鉚釘來接合第一彈性體11和第二彈性體13。此外， 在第一彈性體11和第二彈性體13分別是金屬板的情況下，第一彈性體11和第二彈性體13 也可以通過焊接來接合。(第四實(shí)施方式)圖12是第四實(shí)施方式的壓電發(fā)電裝置的示意平面圖。圖13是示意側(cè)面圖。如圖12以及圖13所示，通過將一張矩形形狀的彈性板折彎，從而一體形成第一彈性體11、第二彈性體13、和停止器部15。由此，本實(shí)施方式的壓電發(fā)電裝置制造容易并且具有較高的耐久性。另外，在圖12以及圖13中，在第二彈性板13為平板狀時，第二彈性體13和停止器部15相接觸，但是也可以與上述第一實(shí)施方式相同地，在第二彈性體13為平板狀時，在第二彈性體13和停止器部15之間形成間隙。(第五實(shí)施方式)在上述第一實(shí)施方式中，說明了停止器部15經(jīng)由固定部13a固定在第一彈性體11 上的例子，但是，停止器部15也可以直接安裝在第一彈性體11上。此外，如圖14以及圖15 所示，也可以與第一彈性體11 一體形成。在圖14以及圖15所示的例子中，具體來說，第一彈性體11由輪胎10的一部分構(gòu)成，并且停止器部15由形成在輪胎10的內(nèi)側(cè)的突起部構(gòu)成。(第六實(shí)施方式)在上述第五實(shí)施方式中，說明了停止器部15由突起部構(gòu)成的情況。但是，停止器部15也可以不是突起部。例如，也可以如圖16以及圖17所示，通過在輪胎10中形成凹部 10a，從而設(shè)置停止器部15。另外，在上述第一 第六實(shí)施方式中，說明了停止器部15設(shè)置在第二彈性體13的前端部的R2側(cè)的例子。但是，停止器部15的位置只要是在第一彈性體11發(fā)生變形時能夠抑制對接部1 相對第一彈性體11發(fā)生滑動的位置就沒有特別限定。(第七實(shí)施方式)在上述第一 第六實(shí)施方式中，說明了滑動抑制機(jī)構(gòu)由停止器部構(gòu)成的例子。但是，在本發(fā)明中，滑動抑制機(jī)構(gòu)不限定于停止器部。在本實(shí)施方式中，說明滑動抑制機(jī)構(gòu)由粗糙面構(gòu)成的例子。如圖18所示，在本實(shí)施方式中，突起部lib形成在構(gòu)成輪胎10的第一彈性體11 的部分。并且，與第二彈性體13對接的突起部lib的頂部的表面Ilbl形成為粗糙面。此外，與突起部lib的頂部對接的第二彈性體13的表面部分13f也形成為粗糙面。通過這些形成為粗糙面的表面Ilbl和表面部分13f來構(gòu)成滑動抑制機(jī)構(gòu)18。并且，在第一彈性體 11發(fā)生變形時，由該滑動抑制機(jī)構(gòu)18抑制第二彈性體13的對接部1 相對第一彈性體11 進(jìn)行滑動。因此，在本實(shí)施方式中，也能實(shí)現(xiàn)較高的發(fā)電效率。此外，即使在第一彈性體11 變形為凸?fàn)畹那闆r下，由于第二彈性體13以及安裝在第二彈性體13上的壓電元件14并不變形為凸?fàn)?，所以能夠?qū)崿F(xiàn)較高的耐久性。另外，表面Ilbl的粗糙度優(yōu)選是，通過第一彈性體11的變形，相比給予第二彈性體13的力的第一方向分量(第一彈性體11和第二彈性體 13的接觸面平行的分量/使接觸面錯開的力)，使在第一彈性體11和第二彈性體13的接觸面上產(chǎn)生的最大靜摩擦力變大的粗糙度。這里，所謂“粗糙面”是，在第一彈性體11發(fā)生變形時能夠抑制對接部1 相對第一彈性體11發(fā)生滑動的程度下，使表面粗糙度比這以外的部分更粗糙的面。粗糙面的表面粗糙度作為一個例子，優(yōu)選在由JIS R6010以及R 6252規(guī)定的粒度下，相當(dāng)于1000號以下的表面粗糙度，并進(jìn)而優(yōu)選相當(dāng)于180號以下的表面粗糙度。此外，這里，將滑動設(shè)為如下狀態(tài)，即，在第一彈性體和第二彈性體之間作用的與對接面平行的力超過在第一彈性體和第二彈性體之間作用的最大靜摩擦力的狀態(tài)。另外，在第七實(shí)施方式中，說明了對接部1 的第一彈性體11側(cè)的表面、和第一彈性體11的與對接部1 對接的表面這兩者形成為粗糙面的例子。但是，本發(fā)明不限定于該構(gòu)成。例如，也可以僅僅對接部13b的第一彈性體11側(cè)的表面、和第一彈性體11的與對接部Hb對接的表面中的一個形成為粗糙面，并由該粗糙面構(gòu)成滑動抑制機(jī)構(gòu)18。進(jìn)而，作為滑動抑制機(jī)構(gòu)的再一實(shí)施方式，雖然未圖示，但是優(yōu)選在第一彈性體和第二彈性體中的至少一個對接面上設(shè)置橡膠膜、樹脂膜。此時，優(yōu)選在橡膠膜、樹脂膜的表面形成波狀模樣的溝。此外，第一方向不僅僅包括旋轉(zhuǎn)方向，例如如果第一彈性體為IC卡等長方形形狀則包括長方形的面內(nèi)的直線方向，優(yōu)選包括與長方形形狀的長邊平行的直線方向。(實(shí)施例)進(jìn)行以下所示的確認(rèn)設(shè)置滑動抑制機(jī)構(gòu)的效果的實(shí)驗(yàn)。首先，作成如圖19所示的發(fā)電元件12 (電容7.3nF)。具體來說，首先，作成由厚度為0. 15/0. 15/0. 30 μ m的一對電極夾持由PZT構(gòu)成的厚度為0. 2mm的壓電體而形成的壓電元件14，其中，該一對電極由NiCr/NiCuAg構(gòu)成。壓電元件14的尺寸設(shè)為長度為20mm， 寬度為5mm。并且，通過在由42Ni構(gòu)成的厚度為0. 2mm、長度為24mm、寬度為6mm的第二彈性體13上粘貼該壓電元件14，從而完成發(fā)電元件12。在第一實(shí)驗(yàn)例中，發(fā)電元件12的一側(cè)的端部按照第二彈性體13的前端部與停止器部15對接的方式而安裝在安裝有由42Ni構(gòu)成的停止器部15的輪胎10上。另外，停止器部15的尺寸設(shè)為厚度為0. 5mm、長度為1mm、寬度為6mm。輪胎10的直徑設(shè)為320mm。然后，測定在設(shè)汽車的行駛速度為15km/小時時在發(fā)電元件上產(chǎn)生的電壓。在圖 22中示出結(jié)果。在第二實(shí)驗(yàn)例中，除了未設(shè)置停止器部15這點(diǎn)以外，與第一實(shí)施例相同，測定在設(shè)汽車的行駛速度為15km/小時時在發(fā)電元件上產(chǎn)生的電壓。在圖23中示出結(jié)果。如圖23所示，在未設(shè)置停止器部15的第二實(shí)驗(yàn)例中，相對于得到大約MV的電動勢(5.3μ焦耳的能量)，如圖M所示，在設(shè)置有停止器部15的第一實(shí)驗(yàn)例中，得到大約 45V(18.3y焦耳的能量)的電動勢。具體來說，得到未設(shè)置停止器部15時的大約2倍的電動勢，產(chǎn)生大約3倍的能量。根據(jù)該結(jié)果可知，通過設(shè)置停止器部等滑動抑制機(jī)構(gòu)，能夠提高發(fā)電效率。符號說明1、Ia壓電發(fā)電裝置
10
10 輪胎IOa 凹部11第一彈性體lib突起部Ilbl突起部lib的頂部的表面12發(fā)電元件13第二彈性體13a第二彈性體的固定部13al第一固定部13a2第二固定部13a3第三固定部13a4第四固定部1 對接部13bl對接部13b的R2側(cè)的端面13c 縫隙13d彎曲部13f與突起部lib的頂部對接的第二彈性體13的表面部分14壓電元件14a壓電體14b 第一電極Hc第二電極15停止器部16端子電極17粘合帶18滑動抑制機(jī)構(gòu)R旋轉(zhuǎn)方向(第一方向)
權(quán)利要求
1.一種壓電發(fā)電裝置，具備第一彈性體，其在受到應(yīng)力時沿著第一方向發(fā)生變形；以及發(fā)電元件，其具有第二彈性體和壓電元件，該第二彈性體包括固定部和對接部，該固定部固定在上述第一彈性體上，該對接部位于比上述固定部更靠近上述第一方向的一側(cè)，雖然該對接部與上述第一彈性體對接，但是該對接部沒有固定在上述第一彈性體上，該壓電元件安裝在上述第二彈性體的與上述第一彈性體相反側(cè)的表面上，該壓電發(fā)電裝置的特征在于，在上述第一彈性體和上述第二彈性體中的至少一方上設(shè)置有滑動抑制機(jī)構(gòu)，該滑動抑制機(jī)構(gòu)在上述第一彈性體發(fā)生變形時，抑制上述對接部相對上述第一彈性體進(jìn)行滑動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓電發(fā)電裝置，其特征在于， 上述對接部具有朝向上述第一方向的一側(cè)的端面，上述滑動抑制機(jī)構(gòu)是停止器部，該停止器部按照位于上述對接部的端面的上述第一方向的一側(cè)的方式固定在上述第一彈性體上，并且在上述第一彈性體發(fā)生變形時與上述對接部的端面對接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的壓電發(fā)電裝置，其特征在于，在安裝有上述第二彈性體的上述第一彈性體的表面為平坦時，在上述停止器部和上述對接部的端面之間形成間隙。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓電發(fā)電裝置，其特征在于，上述對接部的上述第一彈性體側(cè)的表面、和上述第一彈性體的與上述對接部對接的表面中的至少一個表面形成為粗糙面，上述滑動抑制機(jī)構(gòu)由上述粗糙面構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1 4中任一項(xiàng)所述的壓電發(fā)電裝置，其特征在于，上述固定部與上述第一方向上的上述對接部的另一側(cè)的端部連接，上述滑動抑制機(jī)構(gòu)按照抑制上述對接部的上述第一方向上的一側(cè)的端部相對上述第一彈性體進(jìn)行滑動的方式來設(shè)置。
6.根據(jù)權(quán)利要求2 5中任一項(xiàng)所述的壓電發(fā)電裝置，其特征在于，上述第二彈性體由一片彈性板構(gòu)成，上述固定部包括第一固定部，其位于上述第一方向上的上述對接部的另一側(cè)；第二固定部及第三固定部，其位于上述對接部的側(cè)方；以及第四固定部，其位于上述第一方向上的上述對接部的一側(cè)，在上述彈性板中，形成劃分上述對接部、上述第二固定部及第三固定部和上述第四固定部的縫隙，通過上述第四固定部的一部分來形成上述停止器部。
7.根據(jù)權(quán)利要求1 6中任一項(xiàng)所述的壓電發(fā)電裝置，其特征在于，上述第一彈性體和上述第二彈性體由一片彈性板構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明提供一種具有較高的耐久性并且具有較高的發(fā)電效率的壓電發(fā)電裝置。壓電發(fā)電裝置(1)，具備第一彈性體(11)，其在受到應(yīng)力時沿著第一方向發(fā)生變形；和發(fā)電元件(12)。發(fā)電元件(12)具有第二彈性體(13)和壓電元件(14)。第二彈性體(13)包括固定部(13a1)和對接部(13b)。固定部(13a1)固定在第一彈性體(11)上。對接部(13b)相對固定部(13a1)位于第一方向(R)的一側(cè)。對接部(13b)與第一彈性體(11)對接，但是沒有固定在第一彈性體(11)上。在第一彈性體(11)和第二彈性體(13)中的至少一方上設(shè)置有滑動抑制機(jī)構(gòu)(18)，該滑動抑制機(jī)構(gòu)(18)在第一彈性體(11)發(fā)生變形時，抑制對接部(13b)相對第一彈性體(11)進(jìn)行滑動。
文檔編號H02N2/00GK102396145SQ20108001669
公開日2012年3月28日 申請日期2010年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月15日
發(fā)明者山下俊明, 龜田英太郎 申請人:株式會社村田制作所