JP6489206B2 - Piezoelectric generator and piezoelectric generator - Google Patents
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Description
本発明は、圧電発電素子及び該圧電発電素子を用いた圧電発電装置に関する。 The present invention relates to a piezoelectric power generation element and a piezoelectric power generation apparatus using the piezoelectric power generation element.
従来、外部からの荷重によって発電する圧電発電素子を用いた圧電発電装置が広く知られている。 2. Description of the Related Art Conventionally, a piezoelectric power generation apparatus using a piezoelectric power generation element that generates power by an external load is widely known.
例えば、下記の特許文献1には、自由端に重りが設けられたレバー部と、重りとレバー部との振動により加圧される積層型の圧電発電素子とを備える、圧電発電装置が開示されている。 For example, the following Patent Document 1 discloses a piezoelectric power generation apparatus including a lever portion having a weight at a free end and a laminated piezoelectric power generation element that is pressurized by vibration of the weight and the lever portion. ing.
しかしながら、特許文献1の圧電発電装置のように、圧電発電素子に繰り返し応力や歪みが加わると、クラックが生じたり、積層部が剥離したりすることがあった。そのため、内部電極間のマイグレーションが生じ、電気的に短絡することがあった。 However, like the piezoelectric power generation apparatus of Patent Document 1, when stress or strain is repeatedly applied to the piezoelectric power generation element, cracks may occur or the laminated portion may peel off. For this reason, migration between the internal electrodes may occur, causing an electrical short circuit.
本発明の目的は、繰り返し押圧された場合においても、クラックや、電極間のマイグレーションが生じ難い、圧電発電素子及び該圧電発電素子を用いた圧電発電装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a piezoelectric power generation element and a piezoelectric power generation apparatus using the piezoelectric power generation element that are unlikely to cause cracks or migration between electrodes even when repeatedly pressed.
本発明に係る圧電発電素子は、押圧部材を用いて押圧することにより、電荷を発生させる圧電発電素子であって、複数の圧電セラミック層が積層された圧電セラミック積層体を備え、前記圧電セラミック積層体が、前記圧電セラミック層の積層方向の最外側の主面であって、前記押圧部材により押圧される領域を有する第1の主面と、該第1の主面と対向している前記積層方向の最外側の第2の主面と、を有し、前記圧電セラミック積層体の内部に設けられている、複数の第1の内部電極と、前記圧電セラミック積層体の内部に設けられており、かつ発電に際し前記第1の内部電極とは異なる電位となる、複数の第2の内部電極と、をさらに備え、前記複数の第1,第2の内部電極のうち少なくともいずれかが、切欠き部を有し、前記第1,第2の内部電極における、前記押圧部材により間接的に押圧される領域及び/又は外周縁に前記切欠き部が設けられている。 A piezoelectric power generation element according to the present invention is a piezoelectric power generation element that generates electric charges by pressing using a pressing member, and includes a piezoelectric ceramic laminate in which a plurality of piezoelectric ceramic layers are stacked, The body is the outermost main surface in the stacking direction of the piezoelectric ceramic layers, the first main surface having a region pressed by the pressing member, and the stack facing the first main surface A plurality of first internal electrodes provided in the piezoelectric ceramic multilayer body, and provided in the piezoelectric ceramic multilayer body. And a plurality of second internal electrodes that have different potentials from the first internal electrodes during power generation, and at least one of the plurality of first and second internal electrodes is notched The first and the first In 2 of the internal electrodes, wherein the notch is provided in a region and / or outer edge is indirectly pressed by the pressing member.
本発明に係る圧電発電素子のある特定の局面では、前記複数の第1,第2の内部電極が、前記積層方向において、交互に配置され、かつ互いに対向している対向領域を有しており、前記複数の第1,第2の内部電極のうち、前記積層方向において前記第1の主面側に最も近い側から少なくとも1つの内部電極は、当該内部電極が形成されていない前記切欠き部を前記対向領域に有し、前記積層方向から視たときに、前記切欠き部は、前記押圧部材により押圧される前記領域と重なっている。この場合には、容量の低下が生じ難い。 In a specific aspect of the piezoelectric power generating element according to the present invention, the plurality of first and second internal electrodes have opposing regions that are alternately arranged in the laminating direction and face each other. Of the plurality of first and second internal electrodes, at least one internal electrode from the side closest to the first main surface side in the stacking direction is the notch in which the internal electrode is not formed. And the notch overlaps the region pressed by the pressing member when viewed from the stacking direction. In this case, the capacity is hardly reduced.
本発明に係る圧電発電素子の他の特定の局面では、前記第1,第2の内部電極が、それぞれ複数の切欠き部を有し、前記各第1,第2の内部電極における外周縁に前記各切欠き部が設けられている。この場合には、クラック及び電極間のマイグレーションを効果的に抑制することができる。 In another specific aspect of the piezoelectric power generating element according to the present invention, each of the first and second internal electrodes has a plurality of notches, and the outer peripheral edge of each of the first and second internal electrodes. Each said notch is provided. In this case, cracks and migration between electrodes can be effectively suppressed.
本発明に係る圧電発電素子のさらに他の特定の局面では、前記複数の圧電セラミック積層体の内部に浮き電極がそれぞれ設けられており、前記浮き電極を囲むように、前記切欠き部が設けられている。この場合には、クラック及び電極間のマイグレーションがより一層生じ難い。 In still another specific aspect of the piezoelectric power generating element according to the present invention, floating electrodes are respectively provided in the plurality of piezoelectric ceramic laminates, and the notch portions are provided so as to surround the floating electrodes. ing. In this case, cracks and migration between electrodes are less likely to occur.
本発明に係る圧電発電素子の別の特定の局面では、前記複数の第1,第2の内部電極のうち、前記積層方向において前記第1の主面側に最も近い側から少なくとも2つの内部電極は、前記切欠き部を有し、前記第1の主面側から前記第2の主面側に向かうにつれて、前記切欠き部の面積が小さくなっている。この場合、容量の低下が生じ難い。 In another specific aspect of the piezoelectric power generating element according to the present invention, among the plurality of first and second internal electrodes, at least two internal electrodes from the side closest to the first main surface side in the stacking direction. Has the cutout portion, and the area of the cutout portion decreases from the first main surface side toward the second main surface side. In this case, the capacity is hardly reduced.
本発明に係る圧電発電素子のさらに別の特定の局面では、前記積層方向から視たときに、前記押圧部材により押圧される領域と、前記切欠き部とは、一方が他方に含まれるように重なっている。 In still another specific aspect of the piezoelectric power generating element according to the present invention, one of the region pressed by the pressing member and the cutout portion is included in the other when viewed from the stacking direction. overlapping.
本発明に係る圧電発電素子の他の特定の局面では、前記積層方向から視たときに、前記押圧部材により押圧される領域は、前記切欠き部に含まれるように前記切欠き部と重なっている。 In another specific aspect of the piezoelectric power generating element according to the present invention, when viewed from the stacking direction, an area pressed by the pressing member overlaps the notch so as to be included in the notch. Yes.
本発明に係る圧電発電素子のさらに別の特定の局面では、前記積層方向から視たときに、前記押圧部材により押圧される領域と、前記切欠き部とは、部分的に重なっている。 In still another specific aspect of the piezoelectric power generating element according to the present invention, when viewed from the stacking direction, the region pressed by the pressing member partially overlaps the notch.
本発明に係る圧電発電素子のさらに別の特定の局面では、前記圧電セラミック積層体の第1の主面上に設けられており、かつ前記複数の第1の内部電極に接続されている第1の外表面電極と、前記圧電セラミック積層体の第1の主面に設けられており、かつ前記複数の第2の内部電極に接続されている第2の外表面電極とをさらに備え、前記複数の第1,第2の内部電極が、前記積層方向において、交互に配置され、かつ互いに対向している対向領域を有しており、前記第1の外表面電極が、前記複数の第1,第2の内部電極の対向領域と積層方向において重なる領域に設けられている。 In still another specific aspect of the piezoelectric power generating element according to the present invention, the first piezoelectric element is provided on the first main surface of the piezoelectric ceramic laminate and connected to the plurality of first internal electrodes. A plurality of outer surface electrodes, and a plurality of second outer surface electrodes provided on the first main surface of the piezoelectric ceramic laminate and connected to the plurality of second inner electrodes. The first and second inner electrodes are alternately arranged in the stacking direction and have opposed regions facing each other, and the first outer surface electrode is formed of the plurality of first and second inner electrodes. It is provided in a region overlapping with the opposing region of the second internal electrode in the stacking direction.
本発明に係る圧電発電素子のさらに他の特定の局面では、前記第1の外表面電極において、前記押圧部材により直接的又は間接的に押圧される領域の少なくとも一部を覆うように、保護層が設けられている。この場合には、クラック及び電極間のマイグレーションがより一層生じ難い。 In still another specific aspect of the piezoelectric power generating element according to the present invention, a protective layer is formed on the first outer surface electrode so as to cover at least a part of a region pressed directly or indirectly by the pressing member. Is provided. In this case, cracks and migration between electrodes are less likely to occur.
本発明に係る圧電発電素子のさらに他の特定の局面では、前記保護層を覆うように、樹脂シートが設けられている。この場合には、電極間のマイグレーションがより一層生じ難い。 In still another specific aspect of the piezoelectric power generating element according to the present invention, a resin sheet is provided so as to cover the protective layer. In this case, migration between the electrodes is less likely to occur.
本発明に係る圧電発電素子のさらに他の特定の局面では、前記第1の外表面電極が、前記押圧部材により直接的又は間接的に押圧される領域を含む領域を囲むように、前記第1の外表面電極が形成されていない外表面電極欠落部を有する。 In still another specific aspect of the piezoelectric power generating element according to the present invention, the first outer surface electrode surrounds a region including a region pressed directly or indirectly by the pressing member. The outer surface electrode missing portion is not formed.
本発明に係る圧電発電素子のさらに他の特定の局面では、前記押圧部材により直接的又は間接的に押圧される領域を含む領域に、保護層が設けられており、前記保護層を囲むように前記外表面電極欠落部が設けられている。 In still another specific aspect of the piezoelectric power generating element according to the present invention, a protective layer is provided in a region including a region pressed directly or indirectly by the pressing member so as to surround the protective layer. The outer surface electrode missing portion is provided.
本発明に係る圧電発電素子のさらに他の特定の局面では、前記第1の外表面電極上に、フレキシブル基板が設けられている。前記フレキシブル基板は、樹脂シートと、前記樹脂シートの前記第1の外表面電極側の主面において、前記押圧部材により直接的又は間接的に押圧される領域の少なくとも一部に設けられている金属層とを有することが好ましい。この場合には、部品点数を削減することができ、しかも工程を簡略化することができる。 In still another specific aspect of the piezoelectric power generating element according to the present invention, a flexible substrate is provided on the first outer surface electrode. The flexible substrate is a resin sheet and a metal provided on at least a part of a region pressed directly or indirectly by the pressing member on a main surface of the resin sheet on the first outer surface electrode side. It is preferable to have a layer. In this case, the number of parts can be reduced, and the process can be simplified.
本発明に係る圧電発電装置のある広い局面では、ケース部材と、前記ケース部材上に設けられている支持体と、第3の主面と、該第3の主面に対向している第4の主面とを有し、前記第3の主面側が前記支持体により支持されている、金属板と、前記金属板の前記第4の主面側に設けられている、本発明に従って構成される圧電発電素子と、前記圧電発電素子を押圧するように設けられている押圧部材と、を備える。 In a wide aspect of the piezoelectric power generation device according to the present invention, a case member, a support provided on the case member, a third main surface, and a fourth surface facing the third main surface. The metal plate is provided on the fourth main surface side of the metal plate, and the third main surface side is supported by the support, and is configured according to the present invention. And a pressing member provided to press the piezoelectric power generating element.
本発明に係る圧電発電装置のある特定の局面では、絶縁膜がさらに備えられており、前記圧電発電素子が、前記絶縁膜を介して、前記金属板の前記第4の主面上に設けられている。 In a specific aspect of the piezoelectric power generation device according to the present invention, an insulating film is further provided, and the piezoelectric power generation element is provided on the fourth main surface of the metal plate via the insulating film. ing.
本発明に係る圧電発電装置の他の広い局面では、支持体と、前記第2の主面が前記支持体により支持されている、本発明に従って構成された圧電発電素子と、前記圧電発電素子における前記第1の主面に設けられている金属板と、前記金属板を押圧するように設けられている押圧部材とを備え、前記積層方向から視たときに、前記切欠き部が、前記支持体を含んでいる。 In another broad aspect of the piezoelectric power generating apparatus according to the present invention, a support, a piezoelectric power generating element configured according to the present invention in which the second main surface is supported by the support, and the piezoelectric power generating element A metal plate provided on the first main surface; and a pressing member provided so as to press the metal plate, and when viewed from the stacking direction, the notch portion is the support Contains the body.
本発明に係る圧電発電装置の他の広い局面では、複数の支持体と、前記第2の主面が前記支持体により支持されている、本発明に従って構成された圧電発電素子と、前記圧電発電素子における前記第1の主面に設けられている金属板と、前記金属板を押圧するように設けられている押圧部材とを備え、前記積層方向から視たときに、前記複数の第1,第2の内部電極の前記各浮き電極が、前記各支持体に重なっている。 In another broad aspect of the piezoelectric power generation device according to the present invention, a plurality of supports, the piezoelectric power generation element configured according to the present invention, wherein the second main surface is supported by the support, and the piezoelectric power generation A metal plate provided on the first main surface of the element; and a pressing member provided to press the metal plate, and when viewed from the stacking direction, The floating electrodes of the second internal electrode overlap the support bodies.
本発明によれば、繰り返し押圧された場合においても、クラックや、電極間のマイグレーションが生じ難い、圧電発電素子を提供することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to provide a piezoelectric power generation element that hardly causes cracks or migration between electrodes even when repeatedly pressed.
以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。 Hereinafter, the present invention will be clarified by describing specific embodiments of the present invention with reference to the drawings.
なお、本明細書に記載の各実施形態は、例示的なものであり、異なる実施形態間において、構成の部分的な置換または組み合わせが可能であることを指摘しておく。 It should be pointed out that each embodiment described in this specification is an exemplification, and a partial replacement or combination of configurations is possible between different embodiments.
(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態に係る圧電発電装置の斜視図である。また、図2は、その分解斜視図である。図1及び図2における左右方向を長さ方向、図1及び図2における上下方向、すなわち図2における積層方向を厚み方向、長さ方向及び厚み方向に直交する方向を幅方向と定義する。(First embodiment)
FIG. 1 is a perspective view of a piezoelectric power generator according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is an exploded perspective view thereof. The horizontal direction in FIGS. 1 and 2 is defined as the length direction, the vertical direction in FIGS. 1 and 2, that is, the stacking direction in FIG. 2 is defined as the thickness direction, and the direction perpendicular to the length direction and the thickness direction is defined as the width direction.
圧電発電装置1は、圧電発電素子10を有する。より具体的には、圧電発電装置1は、押圧部材15と、圧電発電素子10と、絶縁膜9と、金属板5と、支持体14とを備える。以下、圧電発電素子10の詳細について先に説明し、次に各構成部材の詳細について説明する。
The piezoelectric power generation apparatus 1 includes a piezoelectric
圧電発電素子10は、押圧部材15により押圧されることにより、電荷を発生させる素子である。圧電発電素子10は、圧電セラミック積層体2と、第1,第2の外表面電極3,4と、複数の第1,第2の内部電極12,13と、第1,第2のリード端子6,7と、保護層8と、樹脂シート16とを備える。
The piezoelectric
圧電セラミック積層体2では、図2に示すように複数の圧電セラミック層11が積層されている。各圧電セラミック層11の厚みは、特に限定されないが、例えば、10〜20μmとすることができる。
In the piezoelectric
圧電セラミック積層体2は、図1及び図2に示すように第1,第2の主面2a,2b、第1,第2の側面2c,2d及び第1,第2の端面2e,2fを有する直方体状の形状である。もっとも、圧電セラミック積層体2の形状は、円盤状であってもよい。
As shown in FIGS. 1 and 2, the piezoelectric
第1,第2の主面2a,2bは、長さ方向及び幅方向に沿って延びている。第1,第2の主面2a,2bは、圧電セラミック層11の積層方向(以下、単に積層方向ともいう。)の最外側の主面である。第1,第2の側面2c,2dは、長さ方向及び厚み方向に沿って延びている。第1,第2の端面2e,2fは、幅方向及び厚み方向に沿って延びている。なお、第1の主面2aは、押圧部材15により押圧される領域2Aを有している。押圧部材15により押圧される領域2Aは、押圧部材15により間接的に押圧される領域である。もっとも、本発明において、第1の主面2aは、押圧部材15により直接的に押圧される領域を有していてもよく、間接的に押圧される領域を有していてもよい。また、第1,第2の主面2a,2bは互いに対向し合っている。
The first and second
圧電セラミック積層体2は、例えば、以下のようにして製造される。まず、セラミックスを主体とする複数枚のセラミックグリーンシートを用意する。しかる後、複数枚のセラミックグリーンシートに電極ペーストを印刷する。印刷後、複数枚のセラミックグリーンシートを積層して積層体を作製する。次に、作製した積層体を焼成する。それによって、圧電セラミック積層体2を得ることができる。
The piezoelectric ceramic
本実施形態において、圧電セラミック積層体2は、チタン酸ジルコン酸鉛系セラミックスを主成分とする材料からなる。もっとも、ニオブ酸カリウムナトリウム系やアルカリニオブ酸系セラミックス等の他の非鉛系圧電セラミックスを主成分とする材料からなっていてもよい。
In the present embodiment, the piezoelectric
複数の第1,第2の内部電極12,13は、圧電セラミック積層体2の内部に設けられている。第1,第2の内部電極12,13は、圧電セラミック層11の積層方向において、交互に積層されている。第1,第2の内部電極12,13は、同じ第1の端面2eから引き出されるように設けられている。第1,第2の内部電極12,13は、それぞれ、異なる電位に接続されている。
The plurality of first and second
なお、本発明において、第1,第2の内部電極12,13は、第2の端面2fや、第1又は第2の側面2c,2dから引き出されるように設けられていてもよい。また、第1の内部電極12及び第2の内部電極13は、それぞれ、異なる面から引き出されていてもよい。
In the present invention, the first and second
第1の内部電極12は、対向領域12aと、引き出し領域12bとを有する。対向領域12aは、第2の内部電極13と積層方向において対向している領域である。引き出し領域12bは、対向領域12aと第1の端面2eとの間に位置している。
The first
第2の内部電極13は、対向領域13aと、引き出し領域13bとを有する。対向領域13aは、第1の内部電極12と積層方向において対向している領域である。引き出し領域13bは、対向領域13aと第1の端面2eとの間に位置している。
The second
なお、第1の内部電極12の引き出し領域12bと、第2の内部電極13の引き出し領域13bとは、積層方向において対向していない。より詳細には、第1の端面2eにおいて、引き出し領域12bは、第1の側面2c側に寄せられている。他方、第1の端面2eにおいて、引き出し領域13bは、第2の側面2d側に寄せられている。
The
本実施形態においては、複数の第1,第2の内部電極12,13のうち、積層方向において第1の主面2a側に最も近い側から2つの内部電極が、内部電極欠落部12c,13cを有している。なお、内部電極欠落部12c,13cにおいては、内部電極が形成されていない。内部電極欠落部12c,13c及び後述する内部電極切欠き部が本願発明の「切欠き部」に相当する。
In the present embodiment, among the plurality of first and second
もっとも、本発明においては、積層方向において第1の主面2a側に最も近い側から少なくとも1つの内部電極が、内部電極欠落部12c又は内部電極欠落部13cを有していればよい。従って、全ての第1,第2の内部電極12,13が、内部電極欠落部12c,13cを有していてもよい。
However, in the present invention, it is only necessary that at least one internal electrode from the side closest to the first
内部電極欠落部12cは、対向領域12aに設けられており,内部電極欠落部13cは、対向領域13aに設けられている。積層方向から視たときに、内部電極欠落部12c,13cは、押圧部材15により押圧される領域2Aと重なっている。より具体的には、積層方向から視たときに、押圧部材15により押圧される領域2Aは、内部電極欠落部12c,13cに含まれるように内部電極欠落部12c,13cと重なっている。
The internal
なお、本発明においては、積層方向から視たときに押圧部材15により押圧される領域2Aと、内部電極欠落部12c,13cとが、一方が他方に含まれるように重なっていてもよく、部分的に重なっていてもよい。電極間のマイグレーションをより一層抑制する観点からは、積層方向から視たときに押圧部材15により押圧される領域2Aが、内部電極欠落部12c,13cに含まれるように内部電極欠落部12c,13cと重なっていることが好ましい。
In the present invention, the
内部電極欠落部12c,13cの平面形状は、楕円状である。もっとも、本発明において、内部電極欠落部12c,13cの平面形状は、特に限定されず、例えば、矩形であってもよい。
The planar shape of the internal
本実施形態においては、積層方向において第1の主面2a側に最も近い側から2つの内部電極に、内部電極欠落部12c,13cが設けられているため、押圧部材15により繰り返し押圧された場合においても、クラックが生じ難い。そのため、クラックから湿気が侵入し難く、湿気に起因する電極間のマイグレーションが生じ難い。
In the present embodiment, the internal
しかも、そもそも、内部電極欠落部12c,13cには、内部電極が存在しないため、電極間のマイグレーションが発生し難い。
In addition, since the internal electrodes are not present in the internal
本実施形態においては、第1の主面2a側から第2の主面2b側に向かうにつれて、内部電極欠落部12c,13cの面積が小さくなっている。この場合、上記本発明の効果を得つつ、容量の低下を抑制することができるため好ましい。
In the present embodiment, the areas of the internal
また、積層方向において最も第1の主面2a側に近い内部電極欠落部12cは、積層方向から視たときに押圧部材15により押圧される領域2Aを含むように、押圧部材15により押圧される領域2Aと重なっていることが好ましい。また、積層方向において最も第1の主面2a側に近い内部電極欠落部12cは、積層方向から視たときに押圧部材15により押圧される領域2Aより広い領域に設けられていることがより好ましい。その場合、電極間のマイグレーションがより一層生じ難い。
Further, the internal
第1,第2の内部電極12,13を構成する材料としては、特に限定されないが、Niなどの卑金属を主成分とする金属であることが好ましい。第1,第2の内部電極12,13の厚みとしては特に限定されないが、例えば、数μm程度とすることができる。
The material constituting the first and second
第1,第2の外表面電極3,4は、圧電セラミック積層体2の外表面に設けられている。より具体的には、第1,第2の外表面電極3,4は、圧電セラミック積層体2の第1の主面2aから、第1の端面2eを経て、第2の主面2bに至っている。
The first and second
本発明において、第1,第2の外表面電極3,4は、第1の主面2aから、第2の端面2fや、第1又は第2側面2c,2dを経て、第2の主面2bに至っていてもよい。また、第1,第2の外表面電極3,4を、第1,第2の主面2a,2bの双方に設けて、第1,第2の主面2a,2bの外表面電極間をビアホール導体により電気的に接続してもよい。
In the present invention, the first and second
第1の外表面電極3は、第1の端面2eにおいて、複数の第1の内部電極12に接続されている。他方、第2の外表面電極4は、第1の端面2eにおいて、複数の第2の内部電極13に接続されている。
The first
第1の外表面電極3は、第1の主面2a上に、積層方向において、第1の内部電極12と対向している対向領域3aを有している。また、第1の外表面電極3は、第2の主面2b上に、積層方向において、第1の内部電極12と対向している対向領域3bを有している。第1の外表面電極3は、積層方向から視たときに第1,第2の内部電極12,13の対向領域12a,13aと重なる領域に設けられている。
The first
第1,第2の外表面電極3,4を構成する材料としては、特に限定されないが、例えば、Ag、Ni、Cu、Pd又はAuなどの金属が用いられる。
Although it does not specifically limit as a material which comprises the 1st, 2nd
本実施形態においては、第1の外表面電極3上に、保護層8と、第1のリード端子6とが設けられている。保護層8は、第1の外表面電極3において、押圧部材15により直接的又は間接的に押圧される領域の少なくとも一部を覆うように設けられている。また、第2の外表面電極4上に第2のリード端子7が設けられている。
In the present embodiment, a
第1,第2のリード端子6,7は、それぞれ、第1,第2の外表面電極3,4に接続されるように設けられている。第1,第2のリード端子6,7は、第1の端面2eから突出するように設けられている。
The first and
保護層8及び第1,第2のリード端子6,7は、金属により構成されている。保護層8及び第1,第2のリード端子6,7は、金属箔により構成されていることが好ましい。金属箔を構成する材料としては、例えば、リン青銅、黄銅、42Ni又はステンレスなどを用いることができる。
The
また、保護層8及び第1,第2のリード端子6,7は、異なる材料により構成されていてもよいが、同じ材料により構成されていることが好ましい。この場合、部品点数を削減することができ、しかも工程を簡略化することができる。
The
保護層8及び第1,第2のリード端子6,7の厚みは、特に限定されないが、例えば、10〜50μmとすることができる。なお、保護層8及び第1,第2のリード端子6,7は、上述の実施形態の形状に限るものではない。例えば、図3に示すように、保護層8及び第1のリード端子6は、連結部17によって連結されていてもよい。
Although the thickness of the
本実施形態においては、保護層8が、押圧部材15により直接的又は間接的に押圧される領域に設けられているため、押圧部材15により繰り返し押圧された場合においても、押圧される領域の応力が緩和される。そのため、より一層クラックが生じ難い。また、保護層8を設けることで、圧電発電素子10の機械的強度をより一層高めることもできる。
In this embodiment, since the
さらに、クラックが発生した場合においても、保護層8により、湿気を遮断することができるため、電極間のマイグレーションがより一層生じ難い。
Furthermore, even when a crack is generated, moisture can be blocked by the
圧電セラミック積層体2の第1の主面2a上には、第1,第2の外表面電極3,4、保護層8及び第1,第2のリード端子6,7を覆うように、樹脂シート16が設けられている。
On the first
樹脂シート16を構成する材料としては、特に限定されないが、例えば、ポリイミドや、PETなどを用いることができる。樹脂シート16の厚みとしても、特に限定されず、例えば、10〜100μmとすることができる。
Although it does not specifically limit as a material which comprises the
樹脂シート16を設けることにより、押圧部材15により繰り返し押圧された場合におけるクラックの発生をより一層抑制することができる。
By providing the
本実施形態のように、第1の主面2aのみが樹脂シート16に覆われていてもよいが、圧電セラミック積層体2全体が樹脂シート16に覆われていてもよい。その場合、湿気や、ガス、塩水などによる腐食をより一層抑制することができる。また、発電時の圧縮の繰り返しに起因するクラックの発生をより一層抑制することができる。なお、樹脂シート16は設けられることが望ましいが、本発明においては、必ずしも設けなくともよい。
As in the present embodiment, only the first
図4は、圧電発電素子10の分極状態を説明するための模式的断面図である。なお、図4においては、第1,第2のリード端子6,7、保護層8及び樹脂シート16の図示は省略してある。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view for explaining the polarization state of the piezoelectric
図4に示すように、圧電発電素子10においては、予め分極処理がなされている。より詳細には、圧電発電素子10では、第1の主面2aから第2の主面2bに向かう方向に分極処理がなされた圧電セラミック層と、第2の主面2bから第1の主面2aに向かう方向に分極処理がなされた圧電セラミック層とが交互に積層されている。すなわち、圧電発電素子10では、積層方向において、互いに逆方向に分極した圧電セラミック層が交互に積層されている。
As shown in FIG. 4, the piezoelectric
圧電発電素子10には、予め上記分極処理が施されている。よって、後述するように押圧部材15によって、押圧されることにより、電荷が発生する。なお、発生した電荷は、第1,第2のリード端子6,7を介して取り出すことができる。
The piezoelectric
圧電発電装置1において、押圧部材15は、先端が圧電セラミック積層体2の第1の主面2aと対向するように配置されている。押圧部材15は、第1の主面2aの押圧部に当接し、繰り返し押圧されるように設けられている。押圧部材15の先端は、第1,第2の内部電極12,13の対向領域12a,13aと積層方向において重なるように配置されている。
In the piezoelectric power generation apparatus 1, the pressing
より詳細には、押圧部材15は、第1,第2の内部電極12,13の内部電極欠落部12c,13cと、積層方向から視たときに、重なるように配置されている。
More specifically, the pressing
また、圧電発電装置1において、圧電発電素子10は、金属板5上に配置されている。金属板5は、第3の主面5aと、第3の主面5aと対向している第4の主面5bとを有する。
In the piezoelectric power generation apparatus 1, the piezoelectric
圧電発電素子10は、金属板5の第4の主面5b上に設けられている。より詳細には、圧電発電素子10は、絶縁膜9を介して、金属板5の第4の主面5b上に接着剤等で接合されている。
The piezoelectric
金属板5は、インバー材、すなわち42Niにより構成されている。このように、金属板5は、圧電セラミックと熱膨張係数がほぼ同等の金属材料により構成されることが望ましいが、他の適宜の金属材料により構成されていてもよい。金属板5の厚みは、例えば圧電発電素子10の厚みの2倍である。
The
金属板5は、矩形の板状である。もっとも、金属板5は円盤状であってもよく、形状としては、特に限定されない。
The
絶縁膜9を構成する材料としては、特に限定されないが、弾性係数の高い材料であることが望ましい。絶縁膜9を構成する材料として、例えば、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、絶縁性セラミック又はダイヤモンドライクカーボンなどの材料を用いることができる。
The material constituting the insulating
絶縁膜9の厚みとしては、特に限定されないが、数十μm以下とすることが望ましい。絶縁膜9は、エポキシ系接着剤などの接着剤により接着して用いることができる。あるいは、エポキシ接着剤自体を絶縁膜9として使用できる。
The thickness of the insulating
なお、絶縁膜9は、必ずしも設ける必要はない。もっとも、絶縁膜9を設けることにより、圧電発電素子1の第1,第2の外表面電極3,4の短絡をより一層確実に防止することができる。よって、絶縁膜9を設けることが望ましい。
Note that the insulating
金属板5の第3の主面5aは、支持体14によって支持されている。図5に示すように、圧電発電素子10は、ケース部材18に収納されていてもよく、ケース部材18と支持体14とが一体化して構成されていてもよい。なお、支持体14は、金属板5の長さ方向両端に設けられており、幅方向に沿うように設けられている。
The third
図6は、押圧部材により押圧したときの圧電発電素子の変形状態を示す模式図である。圧電発電素子10を押圧部材15により押圧すると、図6に示すように圧電発電素子10の中央部が下方に突出するように変形する。
FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a deformed state of the piezoelectric power generation element when pressed by the pressing member. When the piezoelectric
圧電セラミック積層体2には、上述したように分極処理が施されているため、変形に際し電荷が発生する。圧電発電装置1においては、発生した電荷を、第1,第2のリード端子6,7を介して取り出すことができる。
Since the piezoelectric
このように、圧電発電装置1においては、外部からの荷重により発電する。そのため、圧電発電装置1は、例えば、ネットワーク用の電源や、照明制御用スイッチ、あるいは各種スイッチの電源として利用することができる。 As described above, the piezoelectric power generation device 1 generates electric power by an external load. Therefore, the piezoelectric power generation apparatus 1 can be used as, for example, a network power supply, a lighting control switch, or a power supply for various switches.
上述したように、圧電発電装置1では、積層方向において第1の主面2a側に樹脂シート16と、保護膜8が設けられている。さらに、圧電セラミック積層体2の内部において、第1の主面2aに最も近い側から少なくとも1つの内部電極に、内部電極欠落部12c又は内部電極欠落部13cが設けられているため、押圧部材15により繰り返し押圧された場合においても、クラックが生じ難い。そのため、湿気が侵入しにくく、電極間のマイグレーションが生じ難い。しかも、そもそも、内部電極欠落部12c,13cには、内部電極が存在しないため、電極間のマイグレーションが発生し難い。
As described above, in the piezoelectric power generation device 1, the
(第2の実施形態)
本発明の第2の実施形態に係る圧電発電装置21の構成は、第1の実施形態で説明したものと基本的には共通するが、以下の点で異なる。図7は、本発明の第2の実施形態に係る圧電発電装置の分解斜視図である。圧電発電装置21においては、圧電発電素子10の第1の外表面電極3の対向領域3aにおいて押圧部材15により直接的又は間接的に押圧される領域を含む領域を囲むように、外表面電極欠落部3cが設けられている。外表面電極欠落部3cには、第1の外表面電極3が形成されていない。(Second Embodiment)
The configuration of the piezoelectric
言い換えると、第1の外表面電極3は、押圧部材15により直接的又は間接的に押圧される領域を含む領域を囲むように、第1の外表面電極3が形成されていない外表面電極欠落部3cを有する。
In other words, the first
より詳細には、押圧部材15により直接的又は間接的に押圧される領域を含む領域には、第1の外表面電極3の一部である浮き電極3Aが設けられおり、浮き電極3Aを囲むように外表面電極欠落部3cが設けられている。浮き電極3Aは、第1の外表面電極3と電気的に分離されている。浮き電極3Aは、保護層としても機能する。浮き電極3Aは、例えば円状であり、外表面電極欠落部3cは、例えば環状である。浮き電極3Aは、第1の外表面電極3と同一の材料により構成されている。
More specifically, a floating
なお、浮き電極3Aは、金属箔により構成されていてもよい。金属箔を構成する材料としては、例えば、リン青銅、黄銅、42Ni又はステンレスなどを用いることができる。
The floating
また、第1,第2のリード端子6,7の代わりに、第1,第2のリード線6A,7Aが設けられている。さらに、圧電発電装置21においては、圧電発電素子10に保護層及び樹脂シートが設けられていない。
Further, instead of the first and
圧電発電装置21においても、積層方向において第1の主面2a側に最も近い側から少なくとも1つの内部電極に、内部電極欠落部12c又は内部電極欠落部13cが設けられているため、押圧部材15により繰り返し押圧された場合においても、クラックが生じ難い。そのため、湿気が侵入しにくく、電極間のマイグレーションが生じ難い。しかも、そもそも、内部電極欠落部12c,13cには、内部電極が存在しないため、内部電極間のマイグレーションが発生し難い。
Also in the piezoelectric
さらに、圧電発電装置21では、上記浮き電極3Aは、第1の外表面電極3と電気的に分離されている。そのため、押圧部材15により繰り返し押圧された場合においても、浮き電極3Aの局部的な摩耗による第1の外表面電極3の導通不良が発生し難い。
Further, in the piezoelectric
(第3の実施形態)
本発明の第3の実施形態に係る圧電発電装置31の構成は、第1の実施形態で説明したものと基本的には共通するが、以下の点で異なる。図8は、本発明の第3の実施形態に係る圧電発電装置の分解斜視図である。図8に示すように、圧電発電装置31においては、第1の外表面電極3を覆うようにフレキシブル基板19が設けられている。(Third embodiment)
The configuration of the piezoelectric
フレキシブル基板19は、樹脂シート16A、第1,第2のリード端子6B,7B及び金属層20を有する。第1,第2のリード端子6B,7B及び金属層20は、樹脂シート16Aの押圧部材15側とは反対側の主面に設けられている。
The
フレキシブル基板19では、樹脂シート16A、第1,第2のリード端子6B,7B及び金属層20が一体化されている。その他の点は、第1の実施形態と同様である。
In the
第1,第2のリード端子6B,7B及び金属層20は、金属箔により構成されていることが好ましい。金属箔を構成する材料としては、例えば、銅を用いる。
The first and
また、樹脂シート16Aを構成する材料としては、例えば、ポリイミドや、PETなどを用いることができる。 Moreover, as a material which comprises 16 A of resin sheets, a polyimide, PET, etc. can be used, for example.
圧電発電装置31においても、積層方向において第1の主面2a側に最も近い側から少なくとも1つの内部電極に、内部電極欠落部12c又は内部電極欠落部13cが設けられているため、押圧部材15により繰り返し押圧された場合においても、クラックが生じ難い。そのため、湿気が侵入しにくく、電極間のマイグレーションが生じ難い。しかも、そもそも、内部電極欠落部12c,13cには、内部電極が存在しないため、電極間のマイグレーションが発生し難い。
Also in the piezoelectric
また、圧電発電装置31では、フレキシブル基板19として、樹脂シート16A、第1,第2のリード端子6B,7B及び金属層20が一体化されているため、部品点数を削減することができ、しかも工程を簡略化することができる。
Moreover, in the piezoelectric
第1〜第3の実施形態においては、圧電発電素子10を金属板5側とは反対側から押圧する例を示した。なお、下記の図9(a)及び図9(b)に示す第1の実施形態の変形例のように、圧電発電素子10を金属板5側から押圧してもよい。
In 1st-3rd embodiment, the example which presses the
図9(a)は、押圧部材を金属板5側に配置した圧電発電素子をケース部材に収納したときの模式図である。図9(b)は、圧電発電素子を押圧したときの変形状態を示す模式図である。この変形例のように、圧電発電素子10は、支持部14により、金属板5側とは反対側から支持されていてもよい。圧電発電素子10を押圧部材15により押圧すると、図9(b)に示すように圧電発電素子10の中央部が下方に突出するように変形する。
FIG. 9A is a schematic diagram when the piezoelectric power generating element in which the pressing member is disposed on the
(第4の実施形態)
図10は、本発明の第4の実施形態に係る圧電発電装置の分解斜視図である。図11(a)は、第4の実施形態に係る圧電発電装置の模式的斜視図である。図11(b)は、図11(a)中のI−I線に沿う圧電発電装置の模式的断面図である。(Fourth embodiment)
FIG. 10 is an exploded perspective view of the piezoelectric power generation apparatus according to the fourth embodiment of the present invention. FIG. 11A is a schematic perspective view of the piezoelectric power generation device according to the fourth embodiment. FIG. 11B is a schematic cross-sectional view of the piezoelectric power generation device taken along line II in FIG.
本発明の第4の実施形態に係る圧電発電装置41の構成は、第1の実施形態で説明したものと基本的には共通するが、以下の点で異なる。図10、図11(a)及び図11(b)に示すように、圧電発電装置41は、4個の支持体46を有する。各支持体46は、圧電発電装置41における板状の圧電発電素子10Aの樹脂シート16側の四隅を支持している。積層方向から視て、圧電発電素子10Aの外周縁のうち支持されている部分(ここでは四隅)を含むように、第1,第2の内部電極12A,13Aに切欠き部12Ad,13Adが設けられている。また、圧電セラミック積層体42の第1の主面2aは支持体46側に位置しており、第2の主面2bは押圧部材15側に位置している。押圧部材15の直下に金属板45が設けられている。
The configuration of the piezoelectric
より具体的には、圧電発電装置41は、押圧部材15と、金属板45と、絶縁膜9と、圧電発電素子10Aと、支持体46とを備え、これらが順に積層されている。
More specifically, the piezoelectric
圧電発電素子10Aは、押圧部材15により押圧されることにより、電荷を発生させる素子である。圧電発電素子10Aは、圧電セラミック積層体42と、第1,第2の外表面電極43,44と、複数の第1,第2の内部電極12A,13Aと、第1,第2のリード端子6,7と、樹脂シート16とを備える。本実施形態では、金属板45は、絶縁膜9と押圧部材15との間に設けられている。本実施形態では、圧電発電素子10Aは金属板45を介して押圧部材15により押圧される。
The piezoelectric
圧電セラミック積層体42においては、複数の圧電セラミック層11が積層されている。圧電セラミック積層体42は、第1,第2の主面2a,2b、第1,第2の側面及び第1,第2の端面を有する直方体状の形状である。
In the piezoelectric
複数の第1,第2の内部電極12A,13Aは、略直方体形状である。第1,第2の内部電極12A,13Aには、積層方向から視て四隅に内部電極切欠き部12Ad,13Adが設けられている。言い換えると、第1,第2の内部電極12A,13Aは、四隅が切り欠かれている。なお、内部電極切欠き部12Ad,13Adは本願発明の「切欠き部」に相当する。
The plurality of first and second
ここで、図11(b)に示すように、積層方向から視たときに、圧電発電素子10Aの上記各支持体46に重なっている部分を、支持部Xとする。このとき、各切欠き部12Ad,13Adが、それぞれ支持部Xを含んでいる。
Here, as shown in FIG. 11B, a portion of the piezoelectric
支持体46の形状は特に限定されず、板状であってもよい。
The shape of the
図10に示すように、圧電発電素子10Aにおいては、第1,第2の内部電極12A,13Aが、圧電発電素子10Aの外周縁のうち支持体46に支持されている部分に重ならないように設けられている。そのため、圧電発電素子10Aが押圧部材15により繰り返し押圧された場合においても、支持部に集中した応力で発生するクラックや摩耗を抑制し、機械的強度、耐環境性を向上できる。
As shown in FIG. 10, in the piezoelectric
なお、支持体46及び内部電極切欠き部12Ad,13Adの個数及び配置は上記に限定されない。内部電極切欠き部12Ad,13Adは、積層方向から視たときに各支持体46を含んでいればよく、各第1,第2の内部電極12Ad,13Adの外周縁に連なるように設けられていればよい。
In addition, the number and arrangement | positioning of the
第1,第2の内部電極12A,13Aと同様に、第1,第2の外表面電極43,44は、電極切欠き部43d,44dを有する。第1,第2の外表面電極43,44の各電極切欠き部43d,44dは、積層方向から視たときに、各支持体46を含んでいる。それによって、電極間のマイグレーションがより一層発生し難い。
Similar to the first and second
本実施形態では、電極切欠き部43d,44dは、一方の対向領域43a側に設けられている。電極切欠き部43d,44dは、対向領域43a側及び対向領域43b側のうち少なくとも一方側に設けられていることが好ましい。
In the present embodiment, the
(第5の実施形態)
図12は、本発明の第5の実施形態に係る圧電発電装置の分解斜視図である。図13(a)は、第5の実施形態に係る圧電発電装置の模式的斜視図である。図13(b)は、図13(a)中のII−II線に沿う圧電発電装置の模式的断面図である。(Fifth embodiment)
FIG. 12 is an exploded perspective view of the piezoelectric power generation device according to the fifth embodiment of the present invention. FIG. 13A is a schematic perspective view of the piezoelectric power generation device according to the fifth embodiment. FIG. 13B is a schematic cross-sectional view of the piezoelectric power generator taken along line II-II in FIG.
本発明の第5の実施形態に係る圧電発電装置51の構成は、第4の実施形態で説明したものと基本的には共通するが、以下の点で異なる。図12、図13(a)及び図13(b)に示すように、圧電発電装置51は、圧電発電素子10Aの樹脂シート16側の四隅が各支持体46に支持されている。圧電発電素子10Bの外周縁のうち各支持体46に支持されている部分に重ならないように、第1,第2の内部電極12A,13Aが設けられている。さらに、積層方向から視て、圧電発電素子10Bの外周縁のうち支持されている部分に重なるように、各圧電セラミック層11上に複数の浮き電極55が設けられている。複数の浮き電極55は、いずれの第1,第2の内部電極12A,13Aにも電気的に接続されていない。
The configuration of the piezoelectric
より具体的には、圧電発電装置51は、押圧部材15と、金属板45と、絶縁膜9と、圧電発電素子10Bと、支持体46とを備え、これらが順に積層されている。
More specifically, the piezoelectric
圧電発電素子10Bは、押圧部材15により押圧されることにより、電荷を発生させる素子である。圧電発電素子10Bは、圧電セラミック積層体52と、第1,第2の外表面電極43,44と、複数の第1,第2の内部電極12A,13Aと、複数の浮き電極55と、第1,第2のリード端子6,7と、樹脂シート16とを備える。本実施形態では、圧電発電素子10Bは金属板45を介して押圧部材15により押圧される。
The piezoelectric
圧電セラミック積層体52は、複数の圧電セラミック層11が積層されている。圧電セラミック積層体52は、第1,第2の主面2a,2b、第1,第2の側面及び第1,第2の端面を有する直方体状の形状である。
In the piezoelectric
図13(b)に示すように、複数の圧電セラミック層11の支持部Xである四隅には、複数の浮き電極55が設けられている。図12に示すように、各第1,第2の内部電極12A,13Aの各内部電極切欠き部12Ad,13Adは、各浮き電極55を囲むように設けられている。複数の浮き電極55は、第1,第2の外表面電極43,44の電極切欠き部43d,44dに囲まれるように設けられていてもよい。浮き電極55は、少なくとも一層の圧電セラミック層11に設けられていることが好ましい。より好ましくは、全ての圧電セラミック層11に設けられていることが望ましい。また、積層方向から視たときに、各浮き電極55が、圧電発電素子10Bを支持している上記各支持体46に重なっていることが好ましい。
As shown in FIG. 13B, a plurality of floating
以上のように構成されているので、圧電発電素子10Bが押圧部材15により繰り返し押圧された場合においても、支持部に集中した応力で発生するクラックや摩耗を抑制し、機械的強度、耐環境性を向上できる。
Since it is configured as described above, even when the piezoelectric
圧電セラミック積層体52の第1の主面2aに、第1,第2の外表面電極43,44の各電極切欠き部43d,44dに囲まれるように、それぞれ金属箔49が設けられていてもよい。金属箔49は、第1,第2のリード端子6,7と同じ材料からなることが好ましい。
Metal foils 49 are provided on the first
(第6の実施形態)
図14は、本発明の第6の実施形態に係る圧電発電装置の分解斜視図である。本発明の第6の実施形態に係る圧電発電装置61の構成は、第4の実施形態で説明したものと基本的には共通するが、以下の点で異なる。図14に示すように、圧電発電素子10Cにおいては、樹脂シート16のかわりにフレキシブル基板19が設けられている。(Sixth embodiment)
FIG. 14 is an exploded perspective view of a piezoelectric power generating apparatus according to the sixth embodiment of the present invention. The configuration of the piezoelectric
圧電セラミック積層体42の第1の主面2a上には、第1,第2の外表面電極43,44を覆うように、フレキシブル基板19が設けられている。
On the first
フレキシブル基板19を設けることにより、押圧部材15により繰り返し押圧された場合におけるクラックの発生をより一層抑制することができる。また、第1,第2のリード端子6B,7Bをフレキシブル基板19内の配線で実現することができるので、部品点数の削減と、加工工数の削減ができる。
By providing the
本実施形態のように、第1の主面2aのみがフレキシブル基板19に覆われていてもよいが、圧電セラミック積層体42全体がフレキシブル基板19に覆われていてもよい。その場合、湿気や、ガス、塩水などによる腐食をより一層抑制することができる。また、発電時の圧縮の繰り返しに起因するクラックの発生をより一層抑制することができる。
As in the present embodiment, only the first
1,21,31…圧電発電装置
2…圧電セラミック積層体
2a,2b…第1,第2の主面
2c,2d…第1,第2の側面
2e,2f…第1,第2の端面
2A…押圧部材により押圧される領域
3,4…第1,第2の外表面電極
3a,3b,12a,13a…対向領域
3c…外表面電極欠落部
3A…浮き電極
5…金属板
5a,5b…第3,第4の主面
6,6B,7,7B…第1,第2のリード端子
6A,7A…第1,第2のリード線
8…保護層
9…絶縁膜
10,10A,10B,10C…圧電発電素子
11…圧電セラミック層
12,13…第1,第2の内部電極
12b,13b…引き出し領域
12c,13c…内部電極欠落部
12A,13A…第1,第2の内部電極
12Ad,13Ad…内部電極切欠き部
14…支持体
15…押圧部材
16,16A…樹脂シート
17…連結部
18…ケース部材
19…フレキシブル基板
20…金属層
41…圧電発電装置
42…圧電セラミック積層体
43…第1の外表面電極
43a,43b…対向領域
43d…電極切欠き部
44…第2の外表面電極
44d…電極切欠き部
45…金属板
46…支持体
49…金属箔
51…圧電発電装置
52…圧電セラミック積層体
55…浮き電極
61…圧電発電装置DESCRIPTION OF
Claims (20)
複数の圧電セラミック層が積層された圧電セラミック積層体を備え、
前記圧電セラミック積層体が、前記圧電セラミック層の積層方向の最外側の主面であって、前記押圧部材により押圧される領域を有する第1の主面と、該第1の主面と対向している前記積層方向の最外側の第2の主面と、を有し、
前記圧電セラミック積層体の内部に設けられている、複数の第1の内部電極と、
前記圧電セラミック積層体の内部に設けられており、かつ発電に際し前記第1の内部電極とは異なる電位となる、複数の第2の内部電極と、
をさらに備え、
前記複数の第1,第2の内部電極のうち少なくともいずれかが、切欠き部を有し、前記第1,第2の内部電極における、前記押圧部材により間接的に押圧される領域に前記切欠き部が設けられている、圧電発電素子。 A piezoelectric power generating element that generates electric charges by pressing using a pressing member,
Comprising a piezoelectric ceramic laminate in which a plurality of piezoelectric ceramic layers are laminated;
The piezoelectric ceramic laminate is an outermost main surface in the stacking direction of the piezoelectric ceramic layers, and has a first main surface having a region pressed by the pressing member, and faces the first main surface. And an outermost second main surface in the stacking direction,
A plurality of first internal electrodes provided inside the piezoelectric ceramic laminate;
A plurality of second internal electrodes that are provided inside the piezoelectric ceramic laminate and have different potentials from the first internal electrodes during power generation;
Further comprising
It said plurality of first, at least one of the second internal electrodes has a cutout portion, the in the first and second internal electrodes, the realm to be indirectly pressed by the pressing member A piezoelectric power generating element provided with a notch.
複数の圧電セラミック層が積層された圧電セラミック積層体を備え、Comprising a piezoelectric ceramic laminate in which a plurality of piezoelectric ceramic layers are laminated;
前記圧電セラミック積層体が、前記圧電セラミック層の積層方向の最外側の主面であって、前記押圧部材により押圧される領域を有する第1の主面と、該第1の主面と対向している前記積層方向の最外側の第2の主面と、を有し、The piezoelectric ceramic laminate is an outermost main surface in the stacking direction of the piezoelectric ceramic layers, and has a first main surface having a region pressed by the pressing member, and faces the first main surface. And an outermost second main surface in the stacking direction,
前記圧電セラミック積層体の内部に設けられている、複数の第1の内部電極と、A plurality of first internal electrodes provided inside the piezoelectric ceramic laminate;
前記圧電セラミック積層体の内部に設けられており、かつ発電に際し前記第1の内部電極とは異なる電位となる、複数の第2の内部電極と、A plurality of second internal electrodes that are provided inside the piezoelectric ceramic laminate and have different potentials from the first internal electrodes during power generation;
をさらに備え、Further comprising
前記圧電セラミック積層体の前記第2の主面側が前記支持体によって支持され、The second main surface side of the piezoelectric ceramic laminate is supported by the support,
前記複数の第1,第2の内部電極のうち少なくともいずれかが、切欠き部を有し、前記第1,第2の内部電極における、前記支持体に支持されている領域に前記切欠き部が設けられている、圧電発電素子。At least one of the plurality of first and second internal electrodes has a notch, and the notch in the region of the first and second internal electrodes supported by the support body A piezoelectric power generating element provided with
前記複数の第1,第2の内部電極のうち、前記積層方向において前記第1の主面側に最も近い側から少なくとも1つの内部電極は、当該内部電極が形成されていない前記切欠き部を前記対向領域に有し、
前記積層方向から視たときに、前記対向領域に設けられた前記切欠き部は、前記押圧部材により押圧される前記領域と重なっている、請求項1または2に記載の圧電発電素子。 The plurality of first and second internal electrodes have opposing regions that are alternately arranged in the laminating direction and are opposed to each other,
Among the plurality of first and second internal electrodes, at least one internal electrode from the side closest to the first main surface side in the stacking direction is the notched portion where the internal electrode is not formed. Having in the opposing area;
3. The piezoelectric power generating element according to claim 1, wherein when viewed from the stacking direction, the notch provided in the facing region overlaps the region pressed by the pressing member.
前記第1の主面側から前記第2の主面側に向かうにつれて、前記切欠き部の面積が小さくなっている、請求項3に記載の圧電発電素子。 Among the plurality of first and second internal electrodes, at least two internal electrodes from the side closest to the first main surface side in the stacking direction have the cutout portions,
4. The piezoelectric power generating element according to claim 3 , wherein an area of the notch portion decreases from the first main surface side toward the second main surface side. 5.
前記複数の第1,第2の内部電極が、前記積層方向において、交互に配置され、かつ互いに対向している対向領域を有しており、
前記第1の外表面電極が、前記複数の第1,第2の内部電極の対向領域と積層方向において重なる領域に設けられている、請求項1〜9のいずれか1項に記載の圧電発電素子。 A first outer surface electrode provided on a first main surface of the piezoelectric ceramic laminate and connected to the plurality of first inner electrodes; and a first main surface of the piezoelectric ceramic laminate. A second outer surface electrode provided on the surface and connected to the plurality of second inner electrodes,
The plurality of first and second internal electrodes have opposing regions that are alternately arranged in the laminating direction and are opposed to each other,
The piezoelectric power generation according to any one of claims 1 to 9 , wherein the first outer surface electrode is provided in a region overlapping with a facing region of the plurality of first and second inner electrodes in a stacking direction. element.
前記ケース部材に設けられている支持体と、
第3の主面と、該第3の主面に対向している第4の主面とを有し、前記第3の主面側が前記支持体により支持されている、金属板と、
前記金属板の前記第4の主面側に設けられている、請求項1〜16のいずれか1項に記載の圧電発電素子と、
前記圧電発電素子を押圧するように設けられている押圧部材と、
を備える、圧電発電装置。 A case member;
A support provided on the case member;
A metal plate having a third main surface and a fourth main surface facing the third main surface, the third main surface side being supported by the support;
The piezoelectric power generation element according to any one of claims 1 to 16 , provided on the fourth main surface side of the metal plate,
A pressing member provided to press the piezoelectric power generation element;
A piezoelectric power generator comprising:
前記圧電発電素子が、前記絶縁膜を介して、前記金属板の前記第4の主面上に設けられている、請求項17に記載の圧電発電装置。 Further comprising an insulating film;
The piezoelectric power generation device according to claim 17 , wherein the piezoelectric power generation element is provided on the fourth main surface of the metal plate via the insulating film.
前記第2の主面が前記支持体により支持されている、請求項4又は5に記載の圧電発電素子と、
前記圧電発電素子における前記第1の主面に設けられている金属板と、
前記金属板を押圧するように設けられている押圧部材と、
を備え、
前記積層方向から視たときに、前記切欠き部が、前記支持体を含んでいる、圧電発電装置。 A support;
The piezoelectric power generating element according to claim 4 or 5 , wherein the second main surface is supported by the support.
A metal plate provided on the first main surface of the piezoelectric power generation element;
A pressing member provided to press the metal plate;
With
The piezoelectric power generator, wherein the notch includes the support when viewed from the stacking direction.
前記第2の主面が前記支持体により支持されている、請求項5に記載の圧電発電素子と、
前記圧電発電素子における前記第1の主面に設けられている金属板と、
前記金属板を押圧するように設けられている押圧部材と、
を備え、
前記積層方向から視たときに、前記複数の第1,第2の内部電極の前記各浮き電極が、前記各支持体に重なっている、圧電発電装置。 A plurality of supports;
The piezoelectric power generation element according to claim 5 , wherein the second main surface is supported by the support.
A metal plate provided on the first main surface of the piezoelectric power generation element;
A pressing member provided to press the metal plate;
With
The piezoelectric power generation apparatus, wherein each floating electrode of the plurality of first and second internal electrodes overlaps with each support when viewed from the stacking direction.
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