振动发电元件制造技术

振动发电元件具备：第1电极；第2电极，其能够相对于第1电极在预定的振动方向上移位，第1电极与第2电极的相对面的至少一个带电，由于第2电极的移位，第1电极与第2电极之间的静电容量变化，由此发电，在第2电极的至少包括振动中心的部分设置有即使第2电极移位，静电容量也不变化的区域。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】振动发电元件
本专利技术涉及一种振动发电元件。
技术介绍
近年来，作为从环境中获取能量的能量收集技术之一，使用振动发电元件(振动发电器件)从环境振动进行发电的方法受到了关注。在这样的用途的振动发电元件中，为了以小型获得较高的发电效率，提出了利用基于驻极体的静电力的振动发电元件。在例如专利文献1中公开有一种利用软X射线在梳齿电极的垂直面上形成有驻极体的静电感应型转换元件，该梳齿电极分别形成于可动部和固定部。现有技术文献专利文献专利文献1：日本国特许第5551914号说明书
技术实现思路
专利技术要解决的课题专利文献1所记载的静电感应型转换元件，由于环境振动而使可动部在预定方向上激振，由此进行发电。此时，相对的梳齿电极的驻极体面的重合面积变化，从而由于作用于梳齿电极间的静电力，力学的功被转换成静电能量，能够产生电动势。不过，为了使静止状态的可动部激振来使驻极体面的重合面积变化，由于激振而在可动部产生的惯性力需要超过与驻极体的静电力相应的预定的静电力间隙。因此，在振动的加速度小的情况下，无法使可动部运动，无法进行发电。用于解决课题的手段根据本专利技术的第1方式，振动发电元件具备：第1电极；第2电极，其能够相对于所述第1电极在预定的振动方向上移位。使所述第1电极与所述第2电极的相对面的至少一个带电，由于所述第2电极的移位，所述第1电极与所述第2电极之间的静电容量变化，由此进行发电，在所述第2电极的至少包括振动中心的部分设置有即使所述第2电极移位，所述静电容量也不变化的区域。根据本专利技术的第2方式，在第1方式的振动发电元件中，优选所述第1电极是固定电极。根据本专利技术的第3方式，在第1方式的振动发电元件中，优选第1电极是可动电极。根据本专利技术的第4方式，在第1～第3中任一方式的振动发电元件中，优选所述第1电极以及所述第2电极是梳齿电极。根据本专利技术的第5方式，在第4方式的振动发电元件中，优选所述振动方向是与所述梳齿电极的各梳齿的延伸方向以及排列方向垂直的方向。根据本专利技术的第6方式，在第5方式的振动发电元件中，优选通过在所述梳齿电极的至少一部分在沿着所述振动方向上设置台阶部分，来设置有所述静电容量不变化的区域。根据本专利技术的第7方式，在第1方式的振动发电元件中，优选在所述第1电极和所述第2电极上，沿着所述振动方向分别每隔预定间隔相对地设置有第1凸部以及第2凸部，通过使所述振动方向上的所述第1电极的所述第1凸部的宽度和所述第2电极的所述第2凸部的宽度互不相同，来设置有所述静电容量不变化的区域。专利技术效果根据本专利技术，能够实现即使在激振的加速度小的情况下也可发电的振动发电元件。附图说明图1是表示本专利技术的第1实施方式的振动发电元件的概略结构的平面图。图2是本专利技术的第1实施方式的振动发电元件中的固定电极和可动电极的局部放大图。图3是表示本专利技术的第1实施方式的振动发电元件中的可动电极的位移量与作用于可动电极的力之间的关系的图。图4是表示比较例的振动发电元件的概略结构的平面图。图5是比较例的振动发电元件中的固定电极和可动电极的局部放大图。图6是表示比较例的振动发电元件中的可动电极的位移量与作用于可动电极的力之间的关系的图。图7是在使用了比较例的振动发电元件的情况以及使用了第1实施方式的振动发电元件的情况下表示可动电极的振幅与输出功率之间的关系的图。图8是在使用了比较例的振动发电元件的情况以及使用了第1实施方式的振动发电元件的情况下表示可动电极的振幅与输出功率之间的关系的图。图9是对形成本专利技术的第1实施方式的振动发电元件的加工工艺的一个例子进行说明的图。图10是对形成本专利技术的第1实施方式的振动发电元件的加工工艺的一个例子进行说明的图。图11是对形成本专利技术的第1实施方式的振动发电元件的加工工艺的一个例子进行说明的图。图12是对形成本专利技术的第1实施方式的振动发电元件的加工工艺的一个例子进行说明的图。图13是对形成本专利技术的第1实施方式的振动发电元件的加工工艺的一个例子进行说明的图。图14是对形成本专利技术的第1实施方式的振动发电元件的加工工艺的一个例子进行说明的图。图15是对形成本专利技术的第1实施方式的振动发电元件的加工工艺的一个例子进行说明的图。图16是对形成本专利技术的第1实施方式的振动发电元件的加工工艺的一个例子进行说明的图。图17是对形成本专利技术的第1实施方式的振动发电元件的加工工艺的一个例子进行说明的图。图18是对形成本专利技术的第1实施方式的振动发电元件的加工工艺的一个例子进行说明的图。图19是表示本专利技术的第2实施方式的振动发电元件中的电极构造的图。图20是表示本专利技术的第2实施方式的振动发电元件中的可动电极的位移量与作用于可动电极的力之间的关系的图。具体实施方式以下，参照图来对用于实施本专利技术的方式进行说明。第1实施方式图1是表示本专利技术的第1实施方式的振动发电元件1的概略结构的平面图。振动发电元件1具备基座2、固定电极3a以及3b、可动电极4a以及4b、可动部5、弹性支承部6、连接焊盘部7。振动发电元件1连接有负载9。如图1所示，固定电极3a、3b和可动电极4a、4b分别具有梳齿构造。在固定电极3a形成有多个梳齿30a，在可动电极4a形成有多个梳齿40a。固定电极3a和可动电极4a以梳齿30a和梳齿40a相互啮合的方式配置。同样地，在固定电极3b形成有多个梳齿30b，在可动电极4b形成有多个梳齿40b。固定电极3b和可动电极4b以梳齿30b和梳齿40b相互啮合的方式配置。如此，固定电极3a、3b构成固定梳齿电极，可动电极4a、4b构成可动梳齿电极。梳齿电极是如图1的固定电极3a、3b、可动电极4a、4b那样并列配置多个梳齿而成的。此外，本专利技术中的梳齿的根数并不限定于图1所示的根数。在梳齿的根数最小的情况的梳齿电极的情况下，在固定梳齿电极和可动梳齿电极中的一个电极上形成有两个梳齿，以插入该两个梳齿之间的方式在另一个电极上形成有1个梳齿。只要是具有这样的基本结构的梳齿电极，不管梳齿的根数，都能够构成具有以下所记载那样的功能的振动发电元件。图2是本专利技术的第1实施方式的振动发电元件1中的固定电极3b和可动电极4b的局部放大图，将图1的对象部分100放大来表示。图2的(a)表示对象部分100的俯视图，图2的(b)表示对象部分100的主视图，图2的(c)表示对象部分100的立体图。如图1和图2所示，在可动电极4b的梳齿40b中，在包括与固定电极3b的梳齿30b的啮合部分的范围(图中的影线部分)内，沿着图2的(b)的上下方向(Z方向)设置有台阶。此外，图2仅图示了对象部分100所包含的梳齿40b的台阶构造，但可动电极4b的其他梳齿40b、可动电极4a的梳齿40a也具有同样的台阶构造。通过弹性支承部6在基座2上弹性支承的可动部5能够与可动电极4a、4b一体地沿着Z方向滑动移动。在图1和图2中虽然省略了图示，但在啮合的固定电极3a的梳齿30a与可动电极4a的梳齿40a中的至少一者、以及固定电极3b的梳齿30b和可动电极4b的梳齿40b中的至少一者，在各自的相对面的表面附近形成有驻极体。由此，固定电极3a和可动电极4a的至少一者的相对面以及固定电极3b和可动电极4b的至少一者的相对面分别带电。因此，若可动电极4a、4b与固定电极3a、3b分别啮合，即成为梳齿40a、40b分别本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种振动发电元件，其特征在于，该振动发电元件具备：第1电极；以及第2电极，其能够相对于所述第1电极在预定的振动方向上移位，使所述第1电极与所述第2电极的相对面的至少一个带电，由于所述第2电极的移位，所述第1电极与所述第2电极之间的静电容量变化，由此进行发电，在所述第2电极的至少包括振动中心的部分设置有即使所述第2电极移位，所述静电容量也不变化的区域。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.10.02 JP 2015-1967361.一种振动发电元件，其特征在于，该振动发电元件具备：第1电极；以及第2电极，其能够相对于所述第1电极在预定的振动方向上移位，使所述第1电极与所述第2电极的相对面的至少一个带电，由于所述第2电极的移位，所述第1电极与所述第2电极之间的静电容量变化，由此进行发电，在所述第2电极的至少包括振动中心的部分设置有即使所述第2电极移位，所述静电容量也不变化的区域。2.根据权利要求1所述的振动发电元件，其中，所述第1电极是固定电极。3.根据权利要求1所述的振动发电元件，其中，所述第1电极是可动电极。4.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：年吉洋，藤田博之，芦泽久幸，三屋裕幸，石桥和德，
申请(专利权)人：国立大学法人东京大学，株式会社鹭宫制作所，
类型：发明
国别省市：日本,JP