壓電發(fā)電的制造方法
【專利摘要】本公開提供了包括多個(gè)壓電元件在內(nèi)的離子環(huán)、包括離子環(huán)的壓電設(shè)備、以及包括離子環(huán)的壓電發(fā)電機(jī)和并入了壓電發(fā)電機(jī)的主機(jī)設(shè)備。壓電發(fā)電機(jī)可以用于在便攜式電子設(shè)備上響應(yīng)于機(jī)械形變來生成能量。所生成的能量可以用于取代便攜式電子設(shè)備的電池，或可以用于對(duì)電池充電。
【專利說明】壓電發(fā)電機(jī)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本申請(qǐng)涉及壓電發(fā)電機(jī)，且具體地涉及壓電發(fā)電機(jī)及相關(guān)設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]在便攜式電子設(shè)備的設(shè)計(jì)中，電池和其它電源組或便攜式能量源是重要的考慮因素。由于在設(shè)備變得更小且更輕的同時(shí)，在使用能量密集硬件(例如，觸摸屏和多核心中央處理器)的情況下能耗持續(xù)增加，因此向便攜式電子設(shè)備提供必要功率的挑戰(zhàn)是持續(xù)需求的，這對(duì)于要類似更小且更輕的所有類型和設(shè)計(jì)的電池產(chǎn)生了壓力。對(duì)更小且更輕電池的使用通常導(dǎo)致降低的能量密度，引起在充電之間的降低的電池壽命，導(dǎo)致需要更頻繁的充電。從而，依然存在對(duì)用于向便攜式電子設(shè)備供電的增強(qiáng)解決方案的需要。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0003]圖1A是示出了陰離子和陽離子組件的五偶極子壓電晶體的示意圖，其中，壓電晶體處于未致動(dòng)(unactuated)狀態(tài)。
[0004]圖1B是示出了陰離子和陽離子組件的圖1A的五偶極子壓電晶體的示意圖，其中，壓電晶體處于致動(dòng)(actuated)狀態(tài)。
[0005]圖1C是示出了壓電晶體的示例幾何構(gòu)造的五偶極子壓電晶體的示意圖。
[0006]圖1D是示出了壓電晶體的示例幾何構(gòu)造的三偶極子壓電晶體的示意圖。
[0007]圖2是根據(jù)本公開的示例實(shí)施例的壓電設(shè)備的示意圖。
[0008]圖3A是根據(jù)本公開的一個(gè)示例實(shí)施例的并入了圖2的壓電設(shè)備的壓電設(shè)備的示意圖。
[0009]圖3B是根據(jù)本公開的另一個(gè)示例實(shí)施例的并入了圖2的壓電設(shè)備的壓電設(shè)備的示意圖。
[0010]圖4是圖3B的壓電設(shè)備的橫截面圖。
[0011]圖5A是根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例的壓電線纜的橫截面圖。
[0012]圖5B是根據(jù)本公開的另一個(gè)實(shí)施例的壓電線纜的橫截面圖。
[0013]圖6A?6C是根據(jù)本公開的各種實(shí)施例的壓電線纜的分解圖。
[0014]圖7是根據(jù)本公開的示例實(shí)施例的壓電發(fā)電機(jī)的電路圖。
[0015]圖8是適用于執(zhí)行本公開的示例實(shí)施例的電子設(shè)備的組件的簡(jiǎn)化框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]本公開提供了包括在壓電發(fā)電機(jī)中使用的多個(gè)壓電元件在內(nèi)的離子環(huán)、包括離子環(huán)在內(nèi)的壓電發(fā)電機(jī)、以及包括壓電發(fā)電機(jī)在內(nèi)的相關(guān)設(shè)備。壓電發(fā)電機(jī)可以用于在便攜式電子設(shè)備上響應(yīng)于(彈性)機(jī)械形變來生成電能。換言之，壓電發(fā)電機(jī)將機(jī)械能(例如，施加的力或應(yīng)力)轉(zhuǎn)換為可以由便攜式電子設(shè)備所使用的電能。壓電發(fā)電機(jī)提供了針對(duì)電池的備選，作為便攜式電子設(shè)備上的電源。壓電發(fā)電機(jī)可以用于向便攜式電子設(shè)備的電池或其它電源組充電，或可以提供由便攜式電子設(shè)備的電子組件消耗的功率，或這二者。
[0017]根據(jù)本公開的一個(gè)方案，提供了一種壓電設(shè)備，包括:具有多個(gè)偶極子的壓電元件，其中，所述偶極子被布置為使得:在所述壓電元件的未致動(dòng)(unactuated)狀態(tài)下，由所述壓電元件的偶極子形成零偶極矩，在由力引起的所述壓電元件的致動(dòng)(actuated)狀態(tài)下，由所述壓電元件的偶極子形成凈偶極矩。所述壓電設(shè)備還可以包括位于所述壓電元件附近的一對(duì)電極，用于傳導(dǎo)(或接收)由所述壓電元件的偶極子形成的凈偶極矩所產(chǎn)生的電流。
[0018]根據(jù)本公開的另一方案，提供了一種壓電發(fā)電機(jī)，包括:壓電設(shè)備，包括:具有多個(gè)偶極子的壓電元件，其中，所述偶極子被布置為使得:在所述壓電元件的未致動(dòng)狀態(tài)下，由所述壓電元件的偶極子形成零偶極矩，在由力引起的所述壓電元件的致動(dòng)狀態(tài)下，由所述壓電元件的偶極子形成凈偶極矩；以及位于所述壓電元件附近的一對(duì)電極，用于傳導(dǎo)(或接收)由所述壓電元件的偶極子形成的凈偶極矩所產(chǎn)生的電流；以及連接到所述壓電設(shè)備的能量采集電路，用于捕獲并存儲(chǔ)由所述電流提供的電能。
[0019]可以將壓電設(shè)備嵌入在便攜式電子設(shè)備的外殼中。在整個(gè)外殼中，所述壓電元件可以被布置為陣列或網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。壓電設(shè)備可以被嵌入在便攜式電子設(shè)備的按鍵、觸摸屏、蜂鳴器或揚(yáng)聲器處或附近。
[0020]壓電設(shè)備可以是由以堆疊結(jié)構(gòu)布置的多個(gè)離子環(huán)構(gòu)成的壓電線纜，其中，每個(gè)離子環(huán)包括多個(gè)壓電元件，所述多個(gè)壓電元件容納在介質(zhì)襯底中，且壓電元件在介質(zhì)襯底中以環(huán)形結(jié)構(gòu)布置，且壓電元件彼此等距間隔。壓電線纜嵌入在可以攜帶或佩帶的物品中。壓電線纜嵌入在數(shù)據(jù)和/或電源線纜或線中。
[0021]根據(jù)本公開的另一方案，提供了一種離子環(huán)，包括:容納在介質(zhì)襯底中的多個(gè)壓電元件，其中，壓電元件在介質(zhì)襯底中以環(huán)形布置，且在環(huán)形布置中彼此等距間隔，每個(gè)壓電元件具有多個(gè)偶極子，其中，所述偶極子被布置為使得:在所述壓電元件的未致動(dòng)狀態(tài)下，由所述壓電元件的偶極子形成零偶極矩，在由力引起的所述壓電元件的致動(dòng)狀態(tài)下，由所述壓電元件的偶極子形成凈偶極矩。所述離子環(huán)還可以包括位于所述壓電元件附近的一對(duì)電極，用于傳導(dǎo)(或接收)由所述壓電元件的偶極子形成的凈偶極矩所產(chǎn)生的電流。
[0022]現(xiàn)在將參考通過示例示出了本公開的示例實(shí)施例的附圖。為了說明的簡(jiǎn)單和清楚，可以在附圖之間重復(fù)附圖標(biāo)記，以指示對(duì)應(yīng)或相似的元素。闡述了大量細(xì)節(jié)，以提供對(duì)本文所述示例實(shí)施例的理解?？梢栽跊]有這些細(xì)節(jié)的情況下實(shí)現(xiàn)示例實(shí)施例。在其他實(shí)例中，并未詳細(xì)描述眾所周知的方法、過程、和組件，以避免使得所述示例實(shí)施例含糊。不應(yīng)將本描述視為限制了本文所述的示例實(shí)施例的范圍。
[0023]圖1A和IB以示意形式示出了根據(jù)本公開的示例實(shí)施例的壓電元件100。壓電材料包括(但不限于)晶體和陶瓷。壓電晶體的示例包括石英(SiO2)、塊磷鋁礦(AlPO4)、磷酸鎵(GaPO4)、電氣石、黃玉、羅謝爾鹽、蔗糖。壓電陶瓷的示例包括鈦酸鋇(BaTiO3)和鋯鈦酸鉛(PbZrxTi1-A)(即“PZT”)。當(dāng)對(duì)壓電材料施加力(例如，機(jī)械應(yīng)力，例如(彈性)機(jī)械形變)時(shí)，壓電材料生成電勢(shì)差(即，電壓)。由壓電材料生成的電壓取決于壓電材料的分子結(jié)構(gòu)和所施加的力。當(dāng)正確連接到電路(例如，能量收集電路)時(shí)，電壓可以用于產(chǎn)生電流或電荷流動(dòng)(電壓和電流與電能和電功率相關(guān))。
[0024]壓電元件100是壓電晶體，具體地是包括具有正(陽離子)組件120和負(fù)(陰離子)組件130的形式的多個(gè)(在本上下文中，數(shù)目可以是2或2以上的整數(shù))離子組件在內(nèi)的多晶體。在陽離子組件120和陰離子組件130之間創(chuàng)建具有偶極矩的偶極子110。偶極矩是在壓電元件100中正和負(fù)電荷的分離的度量(壓電元件100的整體極性的度量)。在圖1A和IB中，將每個(gè)偶極子110表示為在多晶體中心的陽離子組件和環(huán)繞中心處陽離子組件的陰離子組件之間的箭頭。在其他實(shí)施例中，可以反轉(zhuǎn)離子組件的極性。與每個(gè)偶極子定向(orient)在相同方向上的單晶體不同，多晶體的偶極子各自定向在不同方向上。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所意識(shí)到的:將偶極子110定向的方向稱為其極化軸(poling axis)。
[0025]圖1A示出了在沒有施加力的情況下處于靜止的壓電元件100。圖1B示出了正在經(jīng)歷由力(例如，壓縮力“F”)引起的彈性形變的壓電元件100。在圖1A的未致動(dòng)狀態(tài)(靜止?fàn)顟B(tài))下，偶極子110的極化使得各個(gè)偶極子110彼此抵消，導(dǎo)致為零的偶極矩(或?yàn)榱愕膬襞紭O矩)(其可以包括可忽略的偶極矩以及精確為零的偶極矩)。在未致動(dòng)狀態(tài)下的壓電元件100的平衡狀態(tài)可以自然發(fā)生或通過對(duì)多晶體施加熱量和一個(gè)或多個(gè)強(qiáng)電場(chǎng)來創(chuàng)建。熱量允許多晶體的分子更自由地移動(dòng)，且一個(gè)或多個(gè)電場(chǎng)引起多晶體中的偶極子110列隊(duì)，以在相應(yīng)電場(chǎng)的方向上對(duì)齊。在其他示例中，可以預(yù)期的是:壓電元件100可以具有在未致動(dòng)狀態(tài)下的正或負(fù)的凈偶極矩。
[0026]當(dāng)對(duì)壓電元件100施加力(例如，機(jī)械應(yīng)力)時(shí),偶極子110的位移發(fā)生，且壓電元件100從未致動(dòng)狀態(tài)變至致動(dòng)狀態(tài)。偶極子110的位移由壓電元件100的分子結(jié)構(gòu)(例如，晶體結(jié)構(gòu))中的陽離子和陰離子的非對(duì)稱偏移所引起，這打破了偶極子110的平衡狀態(tài)，并導(dǎo)致凈偶極矩。在圖1B所示示例的致動(dòng)狀態(tài)下，在壓電元件100的上部中的偶極子110之間的空間響應(yīng)于壓縮力“F”而壓縮，同時(shí)在壓電元件100的下部的偶極子之間的空間響應(yīng)于壓縮力“F”而擴(kuò)張。偶極子110的位移引起壓電元件100的偶極矩從零至凈偶極矩的改變，取決于所施加的力的類型和方向，該凈偶極矩可以是正的或負(fù)的。該響應(yīng)的底層原理被稱為機(jī)械形變的極化感應(yīng)。凈偶極矩的方向取決于壓電元件100的幾何構(gòu)造和力的位置與大小。
[0027]盡管出于解釋的目的在圖1A和B的示例中將所施加的力描述為壓縮力，對(duì)壓電元件100施加的力可以是壓縮力、擴(kuò)張或拉伸力、振動(dòng)、扭力或任何其他力或引起偶極子110從未致動(dòng)狀態(tài)位移的任何其他類型的機(jī)械能。該力可以定向在二維空間或三維空間中的任何方向上。
[0028]如上所述，壓電元件100在未致動(dòng)狀態(tài)下具有零偶極矩，且在致動(dòng)狀態(tài)下具有凈偶極矩。在一些實(shí)施例中，該配置通過將壓電元件100中的偶極子110定向?yàn)樵谖粗聞?dòng)狀態(tài)下非對(duì)稱布置以使得偶極子110缺少對(duì)稱中心(即，沒有對(duì)稱中心且沒有反演對(duì)稱)來實(shí)現(xiàn)。對(duì)于壓電元件100中的任何偶極子110，當(dāng)在距離壓電元件100的中心的徑向相對(duì)的相等距離處存在偶極子時(shí)，偶極子110具有對(duì)稱中心。可以通過使用奇數(shù)個(gè)偶極子來提供偶極子110的非對(duì)稱。在不打算被理論束縛的情況下，相信奇數(shù)個(gè)偶極子110將避免或降低所施加的力引起各個(gè)偶極子110彼此抵消從而導(dǎo)致零偶極矩的位移的可能性。還相信在一些示例中，具有奇數(shù)個(gè)偶極子110的壓電元件100可以具有響應(yīng)于機(jī)械形變的更大凈偶極子，且可以不管從哪個(gè)方向?qū)弘娫┘恿Χ伎梢詫?shí)現(xiàn)更大的凈偶極子。當(dāng)具有奇數(shù)個(gè)偶極子時(shí)，壓電元件100可以具有3、5、或7個(gè)偶極子，或可能具有更多偶極子。在優(yōu)選實(shí)施例中，壓電元件100具有5個(gè)偶極子。[0029]圖1C示出了可以用于應(yīng)用本公開的教導(dǎo)的五偶極子壓電晶體的示例。五偶極子壓電晶體一般是偶極子定向在不同方向上的五邊形，且每個(gè)偶極子被定向?yàn)閺膲弘娋w的中心到壓電晶體的相應(yīng)邊或面。可以使用具有不同幾何構(gòu)造和/或不同偶極子定向的五偶極子壓電晶體。
[0030]圖1D不出了可以用于應(yīng)用本公開的教導(dǎo)的三偶極子壓電晶體的不例。三偶極子壓電晶體一般是偶極子定向在不同方向上的三角形，且每個(gè)偶極子被定向?yàn)閺膲弘娋w的中心到壓電晶體的相應(yīng)邊或面?？梢允褂镁哂胁煌瑤缀螛?gòu)造和/或不同偶極子定向的三偶極子壓電晶體。
[0031]盡管在圖1A和IB中的實(shí)施例示出的是具有五個(gè)偶極子，應(yīng)當(dāng)意識(shí)到:在其他示例實(shí)施例中，壓電元件100可以具有不同數(shù)目的偶極子110。偶極子的數(shù)目可以取決于壓電元件100的材料和結(jié)構(gòu)。增加偶極子110的數(shù)目將增加偶極子密度。具有更多偶極子110的壓電元件100可以導(dǎo)致響應(yīng)于機(jī)械形變的更大凈偶極矩。生成的壓電的量取決于壓電元件內(nèi)偶極子的定向和偶極子密度、晶體/材料對(duì)稱性、以及所施加的機(jī)械應(yīng)力。因此，偶極子的數(shù)目并不獨(dú)自確定哪個(gè)壓電元件將生成更多電力。
[0032]盡管為了說明的目的而示出和描述了壓電元件100的示例，偶極子的布置取決于包括(但不限于)以下各項(xiàng)在內(nèi)的多個(gè)因素:壓電元件的壓電材料、壓電元件的結(jié)構(gòu)和/或制造壓電元件的過程。
[0033]盡管在圖1A和IB中以二維示出了壓電元件100，在其他實(shí)施例中，壓電元件100和偶極子110可以占據(jù)三維，并可以布置在三維空間中。
[0034]盡管為了示例的目的本文描述了在壓電元件100中使用壓電晶體，也可以使用其他壓電材料?？梢葬槍?duì)壓電屬性、硬度/軟度、彈性、或任何其他屬性或?qū)傩缘慕M合來選擇在給定實(shí)施例中使用的壓電材料的類型。在一些示例中，可以對(duì)材料進(jìn)行摻雜，以獲得所需屬性，例如材料的硬度/軟度。
[0035]現(xiàn)在參見圖2，現(xiàn)在將描述根據(jù)本公開的示例壓電設(shè)備200。壓電設(shè)備200包括具有多個(gè)偶極子的壓電元件，例如上述壓電元件100。如上所述，偶極子被布置為使得:在壓電元件100的未致動(dòng)狀態(tài)下，由壓電元件100的偶極子形成零偶極矩，且在由力引起的壓電元件100的致動(dòng)狀態(tài)下，由壓電元件100的偶極子形成凈偶極矩。在所實(shí)施例中，壓電元件100是圖1C的五偶極子壓電晶體。在其他實(shí)施例中，可以使用具有不同幾何構(gòu)造的五偶極子壓電晶體，或在其他實(shí)施例中，可以使用具有不同數(shù)目偶極子的壓電晶體或其它壓電元件。
[0036]壓電設(shè)備200還包括定位在壓電元件100附近的一對(duì)電極，以傳導(dǎo)(或接收)由壓電元件100的偶極子形成的凈偶極矩所產(chǎn)生的電流。一般而言，當(dāng)電極處于用于傳導(dǎo)可以生成的電流或可以穿過壓電元件100的電流的位置上時(shí)，電極可以定位在壓電元件100附近。在典型實(shí)施例中，壓電元件100可以響應(yīng)于從一個(gè)或多個(gè)方向施加力來進(jìn)入致動(dòng)狀態(tài)，產(chǎn)生正或負(fù)的凈偶極矩，并由此生成電壓和電流。在所示示例中，該對(duì)電極由連接到壓電元件100的陽離子組件120的第一電極210 (例如，正電極)和連接到壓電元件100的陰離子組件130的第二電極220 (例如，負(fù)電極)來提供。電極經(jīng)由激光焊接、粘接、沉積、蝕刻、或任何其他合適的技術(shù)連接到壓電元件100的陽離子組件120和陰離子組件130。用于將電極粘接到壓電元件100的陽離子組件120和陰離子組件130的合適粘接材料的示例包括氰基丙烯酸鹽粘合劑(cyanoacrylate)和雙組分環(huán)氧樹脂(two part epoxies)。
[0037]如果壓縮壓電元件100，與極化電壓相同極性的電壓將出現(xiàn)在電極210、220之間。如果拉伸壓電元件100，則與極化電壓相反極性的電壓將出現(xiàn)在電極210、220之間。
[0038]圖2示出了第一電極210位于壓電元件100的中心處或附近的實(shí)施例。第一電極210可以是棍形或其它形狀，例如圓柱形或圓錐形。第二電極220環(huán)繞壓電元件的外側(cè)。第二電極220是五邊形形狀，以對(duì)應(yīng)于所示實(shí)施例中的壓電元件100的形狀。第二電極220可以包括以五邊形形狀配置的五個(gè)片，這五個(gè)片是電連接或耦合的。備選地，第二電極220可以實(shí)現(xiàn)為針對(duì)每個(gè)偶極子的單獨(dú)電極(例如，在所示實(shí)施例中的五個(gè)電極)。在該備選中，第一電極210可以類似地實(shí)現(xiàn)為針對(duì)每個(gè)偶極子的單獨(dú)電極(例如，在所示實(shí)施例中的五個(gè)電極)。如果使用具有不同幾何構(gòu)造的壓電元件，則應(yīng)當(dāng)改變第二電極220的配置，以對(duì)應(yīng)于壓電元件100的形狀。
[0039]圖3A示出了根據(jù)本公開的一個(gè)示例實(shí)施例的并入了圖2的壓電設(shè)備200的壓電設(shè)備300。壓電設(shè)備300包括容納(例如，嵌入)在介質(zhì)襯底310內(nèi)的多個(gè)壓電元件100。介質(zhì)襯底310是合適的非傳導(dǎo)(即，電絕緣)材料，其示出了由壓電設(shè)備200生成的電流，如下所述。介質(zhì)襯底310被選擇為響應(yīng)于所施加的力而發(fā)生彈性形變。在所實(shí)施示例中，壓電元件100是壓電設(shè)備200的每個(gè)部分。在其他實(shí)施例中，可以使用具有不同數(shù)目偶極子或不同幾何或結(jié)構(gòu)構(gòu)造的不同壓電元件。
[0040]壓電元件100在介質(zhì)襯底310中以類環(huán)形狀環(huán)形布置，以形成包括多個(gè)壓電元件在內(nèi)的離子環(huán)(或壓電環(huán))340。當(dāng)壓電元件是壓電晶體時(shí)，離子環(huán)340提供壓電晶體的圓形陣列。應(yīng)當(dāng)意識(shí)到:離子環(huán)340是由壓電元件100限定的壓電設(shè)備300的功能區(qū)域，而不是結(jié)構(gòu)。壓電元件100優(yōu)選地彼此等距間隔，以提供更均勻的分布，以更均勻地對(duì)所施加的力進(jìn)行接收和反應(yīng)。在所示實(shí)施例中，壓電設(shè)備300具有圓形碟的形狀，其補(bǔ)充了壓電元件100的環(huán)形布置，并與壓電元件100之間的相等間隔進(jìn)行合作，以更均勻地對(duì)所施加的力進(jìn)行接收和反應(yīng)。
[0041 ] 在所示實(shí)施例中，壓電設(shè)備300包括三個(gè)壓電設(shè)備200/壓電元件100，因此壓電設(shè)備200/元件100在環(huán)形結(jié)構(gòu)中彼此間隔120度。在其他實(shí)施例中可以使用不同數(shù)目的壓電元件；然而，為了壓電設(shè)備300的效果，通常包括不少于三個(gè)壓電元件100。增加壓電元件100的數(shù)目將增加偶極子110的數(shù)目，并由此增加了偶極子密度。如上所述，具有更多偶極子110可以導(dǎo)致響應(yīng)于機(jī)械形變的更大凈偶極矩，其可以進(jìn)而增加由壓電設(shè)備300產(chǎn)生的并可用于捕獲或收集的能量。
[0042]相信在環(huán)中布置多個(gè)壓電元件100避免或降低了所施加的力引起各個(gè)偶極子110彼此抵消從而導(dǎo)致零偶極矩的位移的可能性。這允許不管引起形變的力的位置或方向如何，都能在壓電設(shè)備300中通過機(jī)械形變來生成電勢(shì)。這些力可以包括相對(duì)于壓電設(shè)備300的任何方向上的力，包括但不限于:軸向力、徑向力、切向力或它們的任意組合。
[0043]盡管已描述了在壓電設(shè)備300中使用的具有壓電元件100的壓電設(shè)備200的示例，在其他實(shí)施例中可以使用具有不同配置的其它壓電設(shè)備和壓電元件。壓電設(shè)備300可以例如具有包括不同壓電元件的壓電設(shè)備。壓電元件可以在壓電材料、偶極子的配置和/或數(shù)目方面不同。
[0044]圖3B是根據(jù)本公開的另一示例實(shí)施例的并入了圖2的壓電設(shè)備200的壓電設(shè)備320的不意圖。圖3B以橫截面形式不出了壓電設(shè)備320。壓電設(shè)備320類似于壓電設(shè)備300，但是包括連接到每個(gè)壓電設(shè)備200中的電極對(duì)的中心導(dǎo)體330。導(dǎo)體330包括用于連接到每個(gè)壓電設(shè)備200的第一電極210的第一導(dǎo)體330A(例如，正導(dǎo)體)，其進(jìn)而連接到每個(gè)壓電元件100的陽離子組件120。導(dǎo)體330還包括用于連接到每個(gè)壓電設(shè)備200的第二電極220的第二導(dǎo)體330B(例如，負(fù)導(dǎo)體)，其進(jìn)而連接到每個(gè)壓電元件100的陰離子組件130。
[0045]第一導(dǎo)體330A和第二導(dǎo)體330B使用電子連接器(未示出)分別連接到第一電極210和第二電極220。電子連接器可以是任何合適的電子連接器，例如電線或柔性印刷電路板(PCB)，且可以以任何合適方式來連接。電子連接器可以是第一導(dǎo)體330A或第二導(dǎo)體330B，或是第一導(dǎo)體330A或第二導(dǎo)體330B的一部分(例如，電子連接器可以是分別與第一導(dǎo)體330A和第二導(dǎo)體330B整體形成的)。在這種實(shí)施例中，第一導(dǎo)體330A和第二導(dǎo)體330B可以是將第一電極210和第二電極220連接到能量收集電路(如下所述)的電線或?qū)Ь€。如果針對(duì)壓電元件100中的每個(gè)偶極子提供單獨(dú)電極，則應(yīng)當(dāng)針對(duì)每個(gè)電極對(duì)使用單獨(dú)導(dǎo)體和連接器，而不是單一導(dǎo)體330。
[0046]現(xiàn)在參見圖4至5B，將描述根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例的壓電線纜或電線。壓電線纜包括來自圖3A或3B的壓電設(shè)備的以堆疊結(jié)構(gòu)布置的多個(gè)離子環(huán)。圖4示出了圖3B的壓電設(shè)備320沿著線IV-1V的橫截面圖，其示出了中心導(dǎo)體330和由環(huán)繞中心導(dǎo)體330的壓電元件100提供的離子環(huán)340。
[0047]圖5A示出了根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例的以堆疊結(jié)構(gòu)布置并嵌入在介質(zhì)襯底310中以形成壓電線纜500的多個(gè)離子環(huán)340。介質(zhì)襯底310提供了壓電線纜500的鞘。在所示實(shí)施例中，離子環(huán)340串聯(lián)，且在每個(gè)離子環(huán)340的中心處有分離的導(dǎo)體330。不同離子環(huán)340的導(dǎo)體330經(jīng)由合適的電子連接器相連，例如電線或互聯(lián)。離子環(huán)340被連接為使得第一電極210(正電極)串聯(lián)且第二電極220 (負(fù)電極)串聯(lián)。第一導(dǎo)體330A擔(dān)當(dāng)正電子連接器，且第二導(dǎo)體330B擔(dān)當(dāng)負(fù)電子連接器。盡管圖5A中的離子環(huán)340可以表現(xiàn)為彼此緊鄰，壓電碟設(shè)備通常彼此分隔，以提供用于壓電設(shè)備200和導(dǎo)體330A、330B之間的各種連接器和互聯(lián)的容限。
[0048]圖5B示出了根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例的以堆疊結(jié)構(gòu)布置并嵌入在介質(zhì)襯底310中以形成壓電線纜520的多個(gè)離子環(huán)340。壓電線纜520類似于壓電線纜500，只是顯著的區(qū)別在于:將單一中心導(dǎo)體530用于連接到離子環(huán)340，而不是多個(gè)分離的導(dǎo)體330。類似于上述實(shí)施例，中心導(dǎo)體530具有擔(dān)當(dāng)正電子連接器的第一導(dǎo)體(未示出)和擔(dān)當(dāng)負(fù)電子連接器的第二導(dǎo)體(未示出)。
[0049]在其他實(shí)施例中，不是介質(zhì)襯底310提供壓電線纜的鞘，而可以為壓電線纜提供單獨(dú)的鞘，以保護(hù)線纜免受損害。在這種備選實(shí)施例中，來自圖3B的壓電碟設(shè)備320可以堆疊且與上述實(shí)施例類似地連接到離子環(huán)340，且可以向堆疊壓電碟設(shè)備320的外部施加該鞘。
[0050]盡管將圖5A和5B中的壓電線纜示出為具有六個(gè)離子環(huán)340，可以預(yù)期的是:在商用實(shí)施例中將提供多得多的離子環(huán)340，以增加捕獲的能量的量?？梢灶A(yù)期的是:可以使用任何數(shù)目的離子環(huán)340并將其串聯(lián)，以形成壓電線纜。還可以預(yù)期的是:至少一些離子環(huán)340可以并聯(lián)，以向主機(jī)設(shè)備提供多于一個(gè)電源(例如，一個(gè)源可以向傳感器或設(shè)備供電，而另一個(gè)源可以用于向另一個(gè)傳感器或設(shè)備供電，或?qū)﹄姵爻潆?。還可以預(yù)期的是:壓電線纜中的離子環(huán)340的長(zhǎng)度和/或數(shù)目可以針對(duì)具體應(yīng)用或功率生成要求來調(diào)整。
[0051]圖6A是根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例的壓電線纜的分解圖，其示出了三個(gè)相鄰的離子環(huán)340。以類似于圖1A和IB的離子形式示出了壓電元件100。在該實(shí)施例中，壓電線纜中的每個(gè)離子環(huán)340在以下方面實(shí)質(zhì)上相同:每個(gè)離子環(huán)340具有的相同類型、數(shù)目和布置的壓電元件100。將離子環(huán)340對(duì)齊，使得在堆疊時(shí)相鄰離子環(huán)的壓電元件100彼此相對(duì)(例如，在旁邊)。
[0052]圖6B是根據(jù)本公開的另一個(gè)實(shí)施例的壓電線纜的分解圖，其示出了三個(gè)相鄰的離子環(huán)340。以類似于圖1A和IB的離子形式示出了壓電元件100。該壓電線纜大體上類似于圖6A所示的壓電線纜，只是顯著區(qū)別在于:離子環(huán)340被偏移、旋轉(zhuǎn)、交錯(cuò)、或以其它方式定位，使得相鄰離子環(huán)中的壓電元件100不對(duì)齊?？梢灶A(yù)期的是:壓電元件100的交錯(cuò)布置可以不管形變的方向或大小如何而增強(qiáng)對(duì)壓電線纜的形變的電子響應(yīng)。
[0053]圖6C是根據(jù)本公開的另一實(shí)施例的壓電線纜的分解圖，其示出了三個(gè)相鄰的離子環(huán)340。以類似于圖1A和IB的離子形式示出了壓電元件100。在本實(shí)施例中，相鄰離子環(huán)中的壓電元件100在壓電元件100的類型、數(shù)目和/或布置方面不同。例如，在所示實(shí)施例中，離子環(huán)340可以具有3、5或7個(gè)壓電元件?？梢灶A(yù)期的是:偽隨機(jī)或其它方式不同的相鄰離子環(huán)可以不管形變的方向或大小如何而增強(qiáng)對(duì)壓電線纜的形變的電子響應(yīng)。
[0054]盡管將上述實(shí)施例中的離子環(huán)和壓電線纜示出為具有圓形橫截面，可以使用其他形狀和布置。
[0055]現(xiàn)在參見圖7，將描述根據(jù)本公開的示例實(shí)施例的壓電發(fā)電機(jī)700的能量收集電路圖。響應(yīng)于由所施加的力引起的機(jī)械形變，壓電發(fā)電機(jī)700從壓電元件100提取能量。壓電發(fā)電機(jī)700包括一個(gè)或多個(gè)壓電設(shè)備，例如壓電設(shè)備200、300或320或壓電線纜500或520。可以預(yù)期的是:壓電設(shè)備的數(shù)目和/或大小可以針對(duì)具體應(yīng)用或功率生成要求來調(diào)
難
iF.0
[0056]壓電發(fā)電機(jī)700還包括整流器710，因?yàn)槿Q于所施加力的方向和后續(xù)機(jī)械形變，壓電設(shè)備可以產(chǎn)生在任一方向上的電流。整流器710允許不管電流的方向如何而提取電能?？梢曰趬弘娫O(shè)備所生成的電能和正在向其提供直流(DC)電流的負(fù)載等若干因素來選擇合適的整流器710。取決于實(shí)施例，整流器710可以例如是半波或全波整流器。整流器710輸出DC電流，該DC電流傳遞至存儲(chǔ)電容器720。
[0057]存儲(chǔ)電容器720通常是超級(jí)電容器(supercapacitor),也被稱為超電容器(ultracapacitor)或雙層電容器，其與常規(guī)電容器的不同之處在于其具有非常高的電容。超級(jí)電容器力求至少臨時(shí)取代主機(jī)設(shè)備(在該主機(jī)設(shè)備中，并入了壓電發(fā)電機(jī)700)的電池功能或至少臨時(shí)補(bǔ)充電池。與電化學(xué)反應(yīng)相反，電容器借助靜電來存儲(chǔ)能量。在超級(jí)電容器的正和負(fù)片上施加電壓電勢(shì)的DC電流對(duì)超級(jí)電容器充電。超級(jí)電容器的優(yōu)點(diǎn)是其具有比電池可以提供的更多充電和放電循環(huán)。與電池相比，超級(jí)電容器的其它優(yōu)點(diǎn)是高功率密度、高循環(huán)效率、更長(zhǎng)的壽命、以及更低的使用材料毒性。
[0058]比較器(未示出)可以用于確定存儲(chǔ)電容器720何時(shí)已存儲(chǔ)了起始閾值水平能量。當(dāng)已存儲(chǔ)了起始閾值水平能量時(shí)，存儲(chǔ)電容器720可以用于至少臨時(shí)替代主機(jī)設(shè)備的電池功能或至少臨時(shí)補(bǔ)充電池，直到已將存儲(chǔ)電容器720中存儲(chǔ)的能量耗盡到關(guān)機(jī)閾值水平能量。
[0059]應(yīng)當(dāng)將起始閾值設(shè)置為避免、最小化或至少降低在系統(tǒng)從零存儲(chǔ)能量開始運(yùn)行時(shí)可能發(fā)生的冷啟動(dòng)。如果系統(tǒng)在其一旦收集到足夠能量時(shí)開始啟動(dòng)，有可能在啟動(dòng)之后短時(shí)間內(nèi)耗盡該能量，強(qiáng)制系統(tǒng)重置并重復(fù)無用的啟動(dòng)嘗試的循環(huán)。啟動(dòng)閾值水平能量的使用允許延遲啟動(dòng)壓電發(fā)電機(jī)700，直到已收集到充足的能量。應(yīng)當(dāng)針對(duì)最小化時(shí)延的需求來平衡該啟動(dòng)閾值水平。
[0060]向DC-DC轉(zhuǎn)換器730發(fā)送存儲(chǔ)電容器720的輸出。DC-DC轉(zhuǎn)換器730是用于將來自存儲(chǔ)電容器720的處于一個(gè)電壓電平的DC電流轉(zhuǎn)換為負(fù)載740的電壓電平的一類功率轉(zhuǎn)換器。盡管未示出，可以使用電壓穩(wěn)壓器來降低向負(fù)載740發(fā)送的電壓的變化。
[0061]負(fù)載740取決于其中并入了壓電發(fā)電機(jī)700的主機(jī)設(shè)備。當(dāng)主機(jī)設(shè)備是便攜式電子設(shè)備時(shí)，負(fù)載740可以是一個(gè)或多個(gè)設(shè)備組件，例如傳感器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備、電池接口、或耦合到電池接口的充電電路。在這種實(shí)施例中，在便攜式電子設(shè)備的外殼(外部或內(nèi)部)中嵌入壓電設(shè)備，例如便攜式電子設(shè)備的外部外殼。壓電發(fā)電機(jī)700的控制電路可以在便攜式電子設(shè)備之內(nèi)，其中，保護(hù)壓電發(fā)電機(jī)700的控制電路以避免來自用戶交互等的損害。在便攜式電子設(shè)備的外殼或其它嵌入的襯底中，壓電設(shè)備或壓電設(shè)備的組合可以被布置為使得壓電元件100形成直線陣列或網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。該陣列或網(wǎng)格結(jié)構(gòu)提供了具有大的覆蓋面積的壓電元件100的相對(duì)均勻分布。
[0062]當(dāng)壓電發(fā)電機(jī)700包括多于一個(gè)壓電設(shè)備，壓電設(shè)備串聯(lián)以對(duì)來自壓電設(shè)備的電流求和。然而，在對(duì)能量收集電路的必要調(diào)整的情況下，至少一些壓電設(shè)備可以并聯(lián)，以向主機(jī)設(shè)備提供多于一個(gè)功率源(例如，一個(gè)源可以向傳感器或設(shè)備供電，而另一個(gè)源可以用于向另一傳感器或設(shè)備供電或?qū)﹄姵爻潆?。壓電發(fā)電機(jī)700可以被配置為同時(shí)(例如，當(dāng)一些壓電設(shè)備并聯(lián)時(shí))或交替地向一個(gè)或多個(gè)設(shè)備組件供電，這取決于壓電發(fā)電機(jī)700的能力和壓電發(fā)電機(jī)700的控制電路等若干因素。
[0063]當(dāng)壓電發(fā)電機(jī)700的壓電設(shè)備嵌入在便攜式電子設(shè)備的外殼中時(shí)，在壓電設(shè)備在包、口袋或人手中攜帶時(shí)，壓電設(shè)備可以從施加的力(例如，機(jī)械應(yīng)力、應(yīng)力或設(shè)備的振動(dòng))來生成電能。
[0064]電能還可以通過與便攜式電子設(shè)備的用戶交互來生成，例如鍵入或敲擊按鍵或觸摸屏、擠壓便攜式電子設(shè)備、或由蜂鳴器或揚(yáng)聲器引起的振動(dòng)。為了方便對(duì)來自這種源的能量的收集，可以將壓電設(shè)備定位在觸摸屏、鍵盤、按鈕、揚(yáng)聲器或蜂鳴器的附近，以更好地捕獲與同這些設(shè)備組件的交互相關(guān)聯(lián)的機(jī)械能?？梢詫⒉煌膲弘娫O(shè)備定位在便攜式電子設(shè)備的外殼的不同區(qū)域中，以捕獲來自便攜式電子設(shè)備的不同區(qū)域或組件的機(jī)械能。
[0065]壓電發(fā)電機(jī)700可以被并入不同于便攜式電子設(shè)備的其它物體中，以從運(yùn)動(dòng)或?qū)@些物體施加的機(jī)械力來生成電能。在一個(gè)示例中，可以在鞋的鞋底等中嵌入一個(gè)或多個(gè)壓電線纜，以捕獲來自用戶行走的機(jī)械能，且負(fù)載740可以是并入在鞋等中的傳感器、控制接口、輸入設(shè)備或輸出設(shè)備。
[0066]在另一示例中，可以將一個(gè)或多個(gè)壓電線纜編織到用于制造物品(例如，衣服、包、手表、鞋面、水瓶等)的織物中，以捕獲在穿戴或攜帶物品的人員移動(dòng)時(shí)引起的機(jī)械能，且負(fù)載740可以是并入在物品中的傳感器、控制接口、輸入設(shè)備或輸出設(shè)備。
[0067]在另一示例中，可以將一個(gè)或多個(gè)壓電線纜編織或以其它方式并入帳篷、雨傘或其它野營用品中，以捕獲由風(fēng)或運(yùn)動(dòng)或其它源引起的機(jī)械能，且負(fù)載740可以是帳篷或雨傘中的集成照明、或并入在其它野營用品中的傳感器、控制接口、輸入設(shè)備或輸出設(shè)備。
[0068]在又一示例中，可以將一個(gè)或多個(gè)壓電線纜并入數(shù)據(jù)和/或電源線或線纜。線或線纜可以是用于頭戴式耳機(jī)組的音頻線纜、用于電子設(shè)備的電源線(例如電子剪草機(jī)、真空吸塵器或燈串(例如，圣誕燈飾))、數(shù)據(jù)線纜(例如，USB(通用串行總線)線纜、HDMI (高清多媒體接口)線纜)、電話線、或任何其他合適的線纜。這些線或線纜上的運(yùn)動(dòng)或機(jī)械應(yīng)力引起的機(jī)械能可以被捕獲并存儲(chǔ)，以對(duì)線或線纜(燈串)的負(fù)載提供補(bǔ)充功率，或者負(fù)載可以是與線或線纜相連的設(shè)備或該設(shè)備的一部分。
[0069]壓電發(fā)電機(jī)700的壓電電量取決于壓電元件的數(shù)目、壓電材料的類型、機(jī)械形變的量和類型、激勵(lì)的頻率、以及負(fù)載電阻等因素。
[0070]接下來參考示出了可以應(yīng)用本公開所述的示例實(shí)施例的便攜式電子設(shè)備800(為了方便，下文中僅稱為電子設(shè)備800)的圖8。下面描述的電子設(shè)備800具有無線通信能力；然而，可以預(yù)期的是:可以將本公開的教導(dǎo)應(yīng)用到?jīng)]有無線通信能力的設(shè)備。電子設(shè)備800的示例包括(但不限于):移動(dòng)電話、智能電話或超級(jí)電話、平板計(jì)算機(jī)、筆記本計(jì)算機(jī)(取決于設(shè)備能力，也被稱為膝上型計(jì)算機(jī)、上網(wǎng)本或超級(jí)本計(jì)算機(jī))、無線組織器、個(gè)人數(shù)字助理(PDA)、電子游戲設(shè)備、特殊用途數(shù)字相機(jī)(其能夠支持靜止圖像和視頻圖像捕獲)、導(dǎo)航設(shè)備(例如，全球定位系統(tǒng)導(dǎo)航器)、遙控器和數(shù)字音頻/視頻播放器。這種設(shè)備可以是手持的，即具有被人手所握住并攜帶且在握住或攜帶時(shí)使用的大小或形狀。
[0071]電子設(shè)備800包括容納電子設(shè)備800的電子組件的外殼(未不出)。電子設(shè)備800的電子組件被安裝在印刷電路板(未示出)上。電子設(shè)備800包括至少一個(gè)處理器802，例如控制電子設(shè)備800的整體操作的微處理器。通過通信子系統(tǒng)804來執(zhí)行包括數(shù)據(jù)和語音通信在內(nèi)的通信功能。由電子設(shè)備800接收的數(shù)據(jù)可以由解碼器806來解壓縮和解密。通信子系統(tǒng)804從無線網(wǎng)絡(luò)801接收消息并向無線網(wǎng)絡(luò)801發(fā)送消息。無線網(wǎng)絡(luò)801可以是任何合適類型的無線網(wǎng)絡(luò)。
[0072]處理器802與其他組件交互，例如一個(gè)或多個(gè)輸入設(shè)備805、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)808、只讀存儲(chǔ)器(R0M)810、顯示器812(例如，液晶顯示器(IXD))、持久性(非易失性)存儲(chǔ)器820(持久性(非易失性)存儲(chǔ)器820可以是高速可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器(EPROM)存儲(chǔ)器(“閃存”)或任何其他合適形式的存儲(chǔ)器)、壓電發(fā)電機(jī)700、使得處理器802能夠在任何恰當(dāng)?shù)臅r(shí)間(例如，當(dāng)捕獲圖像時(shí))確定電子設(shè)備800是否處于運(yùn)動(dòng)中以及任何所感測(cè)到的運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)的運(yùn)動(dòng)傳感器880、使得處理器802能夠在任何恰當(dāng)?shù)臅r(shí)間(例如，當(dāng)捕獲圖像時(shí))確定電子設(shè)備800指向哪個(gè)方向的定向傳感器882、使得處理器能夠在任何恰當(dāng)?shù)臅r(shí)間(例如，當(dāng)捕獲圖像時(shí))確定電子設(shè)備800的GPS坐標(biāo)(即，位置)的全球定位系統(tǒng)(GPS)設(shè)備884、輔助輸入/輸出(I/O)子系統(tǒng)850、數(shù)據(jù)端口 852 (例如，串行數(shù)據(jù)端口(例如，USB數(shù)據(jù)端口))、揚(yáng)聲器856、麥克風(fēng)858、短距通信子系統(tǒng)862、以及統(tǒng)稱為864的其它設(shè)備子系統(tǒng)。電子設(shè)備800的組件經(jīng)由在各種組件之間提供通信路徑的通信總線(未示出)耦合。
[0073]顯示器812通常包括可以顯示信息的顯示區(qū)域和在顯示區(qū)域的周界附近延伸的非顯示區(qū)域。不在非顯示區(qū)域中顯示信息。非顯示區(qū)域可以用于容納例如在顯示區(qū)域的邊緣周圍的電子跡線或電子連接、粘合劑或其它密封劑、和/或保護(hù)性涂層。[0074]顯示器812可以被提供為觸敏顯示器的一部分，該觸敏顯示器提供了輸入設(shè)備805。顯示器812與可操作耦合到電子控制器(未示出)的觸敏覆蓋(overlay)(未示出)一起構(gòu)成了觸敏顯示器。
[0075]通過輸入設(shè)備805來執(zhí)行與⑶I的用戶交互。經(jīng)由處理器802在顯示器812上呈現(xiàn)并顯示信息，例如文本、字符、符號(hào)、圖像、圖標(biāo)、和其他項(xiàng)目。處理器802可以與定向傳感器交互，以檢測(cè)重力或由重力引發(fā)的反作用力的方向，以確定例如電子設(shè)備800的定向，以確定GUI的屏幕定向。
[0076]當(dāng)顯示器812被提供為觸敏顯示器的一部分時(shí)，可以通過在顯示器812上顯示的屏幕上用戶界面元素，而不是物理界面組件或除了物理界面組件之外，來提供捕獲按鈕、縮放按鈕和其它相機(jī)控制。取決于實(shí)施例，可以取代觸敏顯示器或除了觸敏顯示器之外來提供鍵盤。至少一些控制按鈕可以是多用途按鈕，而不是特殊用途或?qū)Ｓ冒粹o。
[0077]處理器802在存儲(chǔ)的程序控制下工作，并執(zhí)行在存儲(chǔ)器(例如在持久性存儲(chǔ)器802中)中存儲(chǔ)的軟件模塊875。如圖8所示，軟件模塊875包括操作系統(tǒng)軟件877和軟件應(yīng)用879。持久性數(shù)據(jù)885 (例如，用戶數(shù)據(jù))也可以存儲(chǔ)在持久性存儲(chǔ)器820中。
[0078]軟件模塊875或其各部分可以臨時(shí)加載到易失性存儲(chǔ)器中，例如RAM808。RAM808用于存儲(chǔ)運(yùn)行中的數(shù)據(jù)變量和其它類型的數(shù)據(jù)或信息。盡管針對(duì)各種類型存儲(chǔ)器來描述具體功能，這僅是一個(gè)示例，且還可以使用針對(duì)各類型存儲(chǔ)器的不同功能指派。
[0079]電子設(shè)備800還包括作為電源的電池838，其通常是可以通過例如耦合到電池接口(例如串行數(shù)據(jù)端口 852)的充電電路來充電的一個(gè)或多個(gè)可充電電池。電池838向電子設(shè)備800中的至少一些電子電路提供電功率，且電池接口 836提供針對(duì)電池838的機(jī)械和電子連接。電池接口 836耦合到穩(wěn)壓器(未示出)，該穩(wěn)壓器向電子設(shè)備800的電路提供功率V+。
[0080]壓電發(fā)電機(jī)700被至少部分包含在電子設(shè)備800的外殼中。盡管壓電發(fā)電機(jī)700的控制電路可以被包含在外殼內(nèi)，壓電發(fā)電機(jī)700的壓電兀件100至少部分位于外殼的用于用戶交互的部分中，即用于接收引起壓電發(fā)電機(jī)700的壓電元件100的機(jī)械形變的施加力的部分中。壓電發(fā)電機(jī)700將施加的力轉(zhuǎn)換為用于至少部分對(duì)電子設(shè)備100供電的電能。
[0081]壓電發(fā)電機(jī)700連接到一個(gè)或多個(gè)設(shè)備組件，例如傳感器(例如，運(yùn)動(dòng)傳感器880或定向傳感器882)、輸入設(shè)備(例如，GPS設(shè)備884)、輸出設(shè)備(例如，觸摸屏顯示器)、或電池接口 836。取決于壓電發(fā)電機(jī)700的能力和壓電發(fā)電機(jī)700的控制電路等若干因素，壓電發(fā)電機(jī)700可以被配置為同時(shí)或交替地向一個(gè)或多個(gè)這些設(shè)備組件供電。
[0082]壓電發(fā)電機(jī)700可以連接到電池接口 836，并被配置為經(jīng)由恰當(dāng)?shù)某潆婋娐?，響?yīng)于壓電發(fā)電機(jī)700的壓電元件的機(jī)械形變向電池838充電，而不是直接向電子設(shè)備100供電。
[0083]接收信號(hào)(例如，文本消息、電子郵件消息、或網(wǎng)頁下載)由通信子系統(tǒng)804來處理，并輸入到處理器802中。處理器802處理接收信號(hào)，用于向顯示器812輸出和/或向輔助I/O子系統(tǒng)850輸出。訂戶可以生成數(shù)據(jù)項(xiàng)目，例如電子郵件消息，其可以例如通過通信子系統(tǒng)804在無線網(wǎng)絡(luò)801上發(fā)送。
[0084]可以在不脫離權(quán)利要求的主題的情況下以其他具體形式來體現(xiàn)本公開。應(yīng)當(dāng)在所有方面將所述示例實(shí)施例視為僅是說明性的，且不是限制性的。本公開意在覆蓋并包含技術(shù)上的所有合適改變。因此本公開的范圍由所附權(quán)利要求而不是前述描述來描述。權(quán)利要求的范圍不應(yīng)由示例中闡述的優(yōu)選實(shí)施例來限制，而是應(yīng)當(dāng)給與其與該描述整體上一致的最廣義的解釋。
【權(quán)利要求】
1.一種壓電設(shè)備，包括: 具有多個(gè)偶極子的壓電元件，其中，所述偶極子被布置為使得:在所述壓電元件的未致動(dòng)狀態(tài)下，由所述壓電元件的偶極子形成零偶極矩，在由力引起的所述壓電元件的致動(dòng)狀態(tài)下，由所述壓電元件的偶極子形成凈偶極矩；以及 位于所述壓電元件附近的一對(duì)電極，用于傳導(dǎo)由所述壓電元件的偶極子形成的凈偶極矩所產(chǎn)生的電流。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓電設(shè)備，其中，所述一對(duì)電極位于所述壓電元件附近，以傳導(dǎo)在所述壓電元件處于致動(dòng)狀態(tài)時(shí)由所述壓電元件的偶極子形成的凈偶極矩產(chǎn)生的電流。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的壓電設(shè)備，其中，所述壓電元件中的偶極子在未致動(dòng)狀態(tài)下是非對(duì)稱布置的，使得所述偶極子缺少對(duì)稱中心。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的壓電設(shè)備，其中，所述壓電元件包括奇數(shù)個(gè)偶極子。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的壓電設(shè)備，其中，所述壓電元件具有3個(gè)或3個(gè)以上偶極子。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的壓電設(shè)備，其中，所述壓電元件具有3、5、或7個(gè)偶極子。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的壓電設(shè)備，其中，所述壓電元件具有5個(gè)偶極子。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的壓電設(shè)備，包括容納在介質(zhì)襯底中的多個(gè)壓電元件。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的壓電設(shè)備，其中，所述壓電元件位于所述介質(zhì)襯底中的環(huán)形區(qū)域中，且在所述環(huán)形區(qū)域中彼此等距間隔，以形成離子環(huán)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的壓電設(shè)備，包括以堆疊結(jié)構(gòu)布置的多個(gè)離子環(huán)，以形成壓電線纜。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的壓電電纜，其中，相鄰的離子環(huán)在壓電元件的類型、數(shù)目和/或布置方面不同。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的壓電設(shè)備，其中，所述壓電環(huán)被布置為使得相鄰離子環(huán)的壓電元件不對(duì)齊。
13.根據(jù)權(quán)利要求8至12中任一項(xiàng)所述的壓電設(shè)備，其中，所述介質(zhì)襯底響應(yīng)于施加的力而彈性形變。
14.根據(jù)權(quán)利要求8至13中任一項(xiàng)所述的壓電設(shè)備，其中，每個(gè)壓電元件單獨(dú)連接到電極。
15.根據(jù)權(quán)利要求8至14中任一項(xiàng)所述的壓電設(shè)備，其中，所述壓電元件是壓電多晶體。
16.—種壓電發(fā)電機(jī),包括: 壓電設(shè)備，包括: 具有多個(gè)偶極子的壓電元件，其中，所述偶極子被布置為使得:在所述壓電元件的未致動(dòng)狀態(tài)下，由所述壓電元件的偶極子形成零偶極矩，在由力引起的所述壓電元件的致動(dòng)狀態(tài)下，由所述壓電元件的偶極子形成凈偶極矩；以及位于所述壓電元件附近的一對(duì)電極，用于傳導(dǎo)由所述壓電元件的偶極子形成的凈偶極矩所產(chǎn)生的電流；以及 連接到所述壓電設(shè) 備的能量采集電路，用于捕獲并存儲(chǔ)由所述電流提供的電能。
【文檔編號(hào)】H02N2/18GK103973160SQ201410044884
【公開日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2014年2月7日 優(yōu)先權(quán)日:2013年2月4日
【發(fā)明者】彼得·閔考斯基 申請(qǐng)人:黑莓有限公司