CN105518987B - 发电元件 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于，通过将包括各种方向分量的振动能量转换成电能而没有浪费来增强发电效率。形成悬臂结构，其中，板状桥梁部(20)从固定部(10)延伸出，并且重锤体(30)连接至所述板状桥梁部的端部。在所述悬臂结构的上表面上，形成共同下层电极(E0)、层状压电元件(50)以及各个上层电极(E11到E23)。由于由所述重锤体(30)的Z轴方向振动造成的挠曲，使得设置在所述板状桥梁部上的所述上层电极提取在所述压电元件(50)内生成的电荷。由于由所述重锤体(30)的X轴方向振动造成的挠曲，使得设置在所述板状桥梁部的中心线(Y)的两侧上的所述上层电极(E11、E13、E21、E23)提取在所述压电元件(50)内生成的电荷。

Description

发电元件

技术领域

本发明涉及一种发电元件，并且具体而言，涉及用于通过将振动能量转换成电能来产生电力的技术。

背景技术

为了有效利用有限的资源，提出了用于通过转换各种类型的能量获得电能的技术。其中的一种技术是用于通过转换振动能量获得电能的技术。例如，下面提供的专利文献1公开了一种压电型发电元件，其中，层状压电元件被层压以形成用于发电的压电元件，并且外力用于促使用于发电的压电元件振动，从而生成电力。进一步，专利文献2公开了一种发电元件，所述发电元件具有使用硅基板的MEMS(微机电系统)结构。

上述发电元件的基本原理在于，由重锤体的振动向压电元件施加周期性挠曲，从而将基于施加给压电元件的应力生成的电荷提取到外部。上述发电元件安装在(例如)汽车、火车以及轮船上，由此可以将运输期间施加的振动能量取得而作为电能。发电元件可以安装在振动源上，例如，冰箱和空调，从而生成电力。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：

日本专利未经审查的公开号H10-243667A

专利文献2：

日本专利未经审查的公开号2011-152010A

发明内容

本发明要解决的问题

在目前提出的通用型发电元件中，采用这样的方法，即，一端固定的悬臂梁用于在结构上支撑重锤体，给桥梁部施加由重锤体的上下振动产生的周期性挠曲，并且将该挠曲传送给压电元件，以生成电荷。然而，上述方法能够仅仅使用促使重锤体在上下方向振动的振动能量。因此，难以以足够高的效率生成电力。

诸如汽车、火车以及轮船等运输设备在行驶期间在各种方向随机接收力。因此，在安装在运输设备上的发电元件中，重锤体的振动包括各种方向分量。然而，上述传统的发电元件能够仅使用特定单轴方向分量用于振动能量的转换。因此，发电元件在振动能量到电能的转换效率上较差，造成难以增强发电效率。

因此，本发明的一个目标在于，提供一种能够将包括各种方向分量的振动能量转换成电能而没有浪费的发电元件，从而增强发电效率。

用于解决问题的手段

(1)本发明的第一特征在于一种发电元件，所述发电元件将振动能量转换成电能，以生成电力，

所述发电元件包括：

柔性板状桥梁部，沿着纵向轴延伸；

重锤体，连接至所述板状桥梁部的一端；

装置外壳，容纳所述板状桥梁部和所述重锤体；

固定部，将所述板状桥梁部的另一端固定至所述装置外壳；

下层电极，以层状方式形成在所述板状桥梁部的表面上；

压电元件，以层状方式形成在所述下层电极的表面上；

上层电极组，由多个上层电极构成，所述上层电极局部形成在所述压电元件的表面上；以及

发电电路，对基于在所述上层电极和所述下层电极上生成的电荷产生的电流进行整流，以取得电力；其中，

所述重锤体被构造为在施加有促使所述装置外壳振动的外力时，由于所述板状桥梁部的挠曲而在所述装置外壳内部振动，

所述压电元件在层方向伸缩的应力的作用下，易于在厚度方向极化，

上层电极组设置有由右侧电极和左侧电极构成的两种类型的上层电极，并且每个上层电极被设置为沿着纵向轴延伸并且与所述下层电极的预定区域相对，所述上层电极与所述下层电极以所述压电元件位于其间的方式彼此面向，

在所述板状桥梁部上限定沿着纵向轴的中心线时，所述右侧电极设置在所述中心线的一侧上，并且所述左侧电极设置在所述中心线的另一侧上。

(2)本发明的第二特征在于根据第一特征的发电元件，其中，

所述下层电极形成在所述板状桥梁部的上表面上，并且所述压电元件形成在所述下层电极的上表面上，并且

所述右侧电极和所述左侧电极穿过所述下层电极和所述压电元件形成在所述板状桥梁部的上表面上。

(3)本发明的第三特征在于根据第一特征的发电元件，其中，

所述下层电极不仅形成在所述板状桥梁部的上表面上，而且还形成在其侧面上，并且所述压电元件形成在所述下层电极的表面上，并且

所述右侧电极和所述左侧电极各自穿过所述下层电极和所述压电元件形成在所述板状桥梁部的侧面上。

(4)本发明的第四特征在于根据第一特征的发电元件，其中，

所述下层电极不仅形成在所述板状桥梁部的上表面上，而且还形成在其侧面上，并且所述压电元件形成在所述下层电极的表面上，并且

所述右侧电极和所述左侧电极各自穿过所述下层电极和所述压电元件从在所述板状桥梁部的上表面形成到其侧面上。

(5)本发明的第五特征在于根据第一特征到第四特征的发电元件，其中，

上层电极组设置有重锤体侧电极组以及固定部侧电极组，其中重锤体侧电极组被布置在所述板状桥梁部与所述重锤体的连接部附近，固定部侧电极组被布置在所述板状桥梁部与所述固定部的连接部附近，并且

重锤体侧电极组和固定部侧电极组均设置有由右侧电极和左侧电极构成的两种类型的上层电极。

(6)本发明的第六特征在于根据第一特征的发电元件，其中，

上层电极组设置有总共三种类型的上层电极：右侧电极、左侧电极以及中心电极，

每个上层电极被设置为沿着所述板状桥梁部的纵向轴延伸并且与所述下层电极的预定区域相对，所述上层电极与所述下层电极以所述压电元件位于其间的方式彼此面对，并且

所述中心电极设置在沿着所述板状桥梁部的纵向轴的中心线的位置上，所述右侧电极设置在所述中心电极的一侧上，并且所述左侧电极设置在所述中心电极的另一侧上。

(7)本发明的第七特征在于根据第六特征的发电元件，其中，

所述下层电极形成在所述板状桥梁部的上表面上，并且所述压电元件形成在所述下层电极的上表面上，并且

所述中心电极、所述右侧电极以及所述左侧电极穿过所述下层电极和所述压电元件形成在所述板状桥梁部的上表面上。

(8)本发明的第八特征在于根据第六特征的发电元件，其中，

所述下层电极不仅形成在所述板状桥梁部的上表面上，而且形成在其侧面上，并且所述压电元件形成在所述下层电极的表面上，

所述中心电极穿过所述下层电极和所述压电元件形成在所述板状桥梁部的上表面上，并且

所述右侧电极和所述左侧电极各自穿过所述下层电极和所述压电元件形成在所述板状桥梁部的侧面上。

(9)本发明的第九特征在于根据第六特征的发电元件，其中，

所述下层电极不仅形成在所述板状桥梁部的上表面上，而且形成在其侧面上，并且所述压电元件形成在所述下层电极的表面上，

所述中心电极穿过所述下层电极和所述压电元件形成在所述板状桥梁部的上表面上，并且

所述右侧电极和所述左侧电极各自穿过所述下层电极和所述压电元件从所述板状桥梁部的上表面形成到其侧面上。

(10)本发明的第10特征在于根据第六特征到第九特征的发电元件，其中，

上层电极组设置有重锤体侧电极组以及固定部侧电极组，其中重锤体侧电极组设置在所述板状桥梁部与所述重锤体的连接部附近，以及固定部侧电极组设置在所述板状桥梁部与所述固定部的连接部附近，并且

重锤体侧电极组和固定部侧电极组中的每个设置有三种类型的上层电极：中心电极、右侧电极以及左侧电极。

(11)本发明的第11特征在于一种发电元件，所述发电元件将在XYZ三维坐标系的各个坐标方向的振动能量转换成电能，以生成电力，

所述发电元件包括：

柔性第一板状桥梁部，沿着与Y轴平行的第一纵向轴延伸；

柔性第二板状桥梁部，直接或者间接连接至所述第一板状桥梁部并且沿着与X轴平行的第二纵向轴延伸；

重锤体，直接或者间接连接至所述第二板状桥梁部；

装置外壳，容纳所述第一板状桥梁部、所述第二板状桥梁部以及所述重锤体；

固定部，将所述第一板状桥梁部的一端固定至所述装置外壳；

下层电极，以层状方式形成在所述第一板状桥梁部的表面上以及所述第二板状桥梁部的表面上；

压电元件，以层状方式形成在所述下层电极的表面上；

上层电极组，由多个上层电极构成，所述上层电极局部形成在所述压电元件的表面上；以及

发电电路，对基于在所述上层电极和所述下层电极上生成的电荷产生的电流进行整流，以提取电力；其中，

所述固定部将所述第一板状桥梁部的根部端固定至所述装置外壳，所述第一板状桥梁部的前端直接或者间接连接至所述第二板状桥梁部的根部端，并且所述重锤体直接或者间接连接至所述第二板状桥梁部的前端，

所述重锤体被构造为在施加了使所述装置外壳振动的外力时，由于所述第一板状桥梁部和所述第二板状桥梁部的挠曲，而在所述装置外壳内部在每个坐标轴方向上振动，

所述压电元件在层方向伸缩的应力的作用下，易于在厚度方向上极化，

上层电极组设置有第一上层电极组以及第二上层电极组，第一上层电极组穿过所述下层电极和所述压电元件形成在所述第一板状桥梁部的表面上，第二上层电极组穿过所述下层电极和所述压电元件形成在所述第二板状桥梁部的表面上，

第一上层电极组设置有由第一右侧电极和第一左侧电极构成的两种类型的上层电极，并且每个第一上层电极设置为沿着第一纵向轴延伸并且与所述下层电极的预定区域相对，所述第一上层电极与下层电极以所述压电元件位于其间的方式面向彼此，

在所述第一板状桥梁部上限定沿着第一纵向轴的第一中心线时，所述第一右侧电极设置在所述第一中心线的一侧上，并且所述第一左侧电极设置在所述第一中心线的另一侧上，

第二上层电极组设置有由第二右侧电极和第二左侧电极构成的两种类型的上层电极，并且每个第二上层电极设置为沿着第二纵向轴延伸并且与所述下层电极的预定区域相对，所述第二上层电极与下层电极以所述压电元件位于其间的方式面向彼此，

在所述第二板状桥梁部上限定沿着第二纵向轴的第二中心线时，所述第二右侧电极设置在所述第二中心线的一侧上，并且所述第二左侧电极设置在所述第二中心线的另一侧上。

(12)本发明的第12特征在于根据第11特征的发电元件，其中，

所述第一板状桥梁部的前端通过中间连接部连接至所述第二板状桥梁部的根部端，以使得所述第一板状桥梁部和所述第二板状桥梁部布置为L字母形状，

所述第二板状桥梁部的前端通过重锤体连接部连接至所述重锤体的角部，以使得所述重锤体布置在所述第二板状桥梁部的旁边，并且

所述固定部的下表面固定至所述装置外壳的底板的上表面，并且所述第一板状桥梁部、所述第二板状桥梁部以及所述重锤体在无外力作用下，处于在所述装置外壳的底板上方悬浮的状态中。

(13)本发明的第13特征在于根据第12特征的发电元件，其中，

所述中间连接部设置有从所述第一板状桥梁部的前端的侧面朝外突出的屋檐结构部以及从所述第二板状桥梁部的根部端的侧面朝外突出的屋檐结构部，并且

所述重锤体连接部设置有从所述第二板状桥梁部的前端的侧面朝外突出的屋檐结构部。

(14)本发明的第14特征在于根据第12或第13特征的发电元件，其中，

所述固定部由沿着与X轴平行的固定部纵向轴延伸的固定部板状元件构成，并且所述第一板状桥梁部的根部端固定至所述固定部板状元件的一端，并且

由所述固定部板状元件、所述第一板状桥梁部以及所述第二板状桥梁部构成的结构体表示为U字母形状结构体，使得在XY平面上的投影图像呈现U字母形状，并且所述板状重锤体设置在由所述U字母形状结构体包围的内部区域内。

(15)本发明的第15特征在于根据第12或第13特征的发电元件，其中，

所述固定部由环形结构体构成，并且所述第一板状桥梁部、所述第二板状桥梁部以及所述重锤体设置在由所述环形结构体包围的内部区域内。

(16)本发明的第16特征在于一种发电元件，其中，

为了使在第15特征的发电元件中的所述固定部的作用以及所述重锤体的作用互换，由此在第15特征的发电元件中用作所述固定部的环形结构体被允许用作重锤体，并且在第15特征的发电元件中用作所述重锤体的板状主体被允许用过固定部，所述板状主体的下表面固定至装置外壳的底板的上表面，并且所述环形结构体在无外力作用下，处于在所述装置外壳的底板上方悬吊状态中。

(17)本发明的第17特征在于根据第11特征的发电元件，其中，

第三板状桥梁部到第K板状桥梁部(其中，K≥3)安装在所述第二板状桥梁部与所述重锤体之间，

第i板状桥梁部(其中，1≤i≤K-1)的前端直接或者间接连接至第i+1板状桥梁部的根部端，并且所述第K板状桥梁部的前端直接或者间接连接至所述重锤体，并且

如果j是奇数，那么第j板状桥梁部(其中，1≤j≤K)沿着与Y轴平行的第j纵向轴延伸，并且如果j是偶数，那么第j板状桥梁部沿着与X轴平行的第j纵向轴延伸。

(18)本发明的第18特征在于根据第17特征的发电元件，其中，

所述第i板状桥梁部(其中，1≤i≤K-1)的前端通过第i中间连接部连接至所述第i+1板状桥梁部的根部端，并且所述第K板状桥梁部的前端通过所述重锤体连接部连接至所述重锤体，并且

所述第i中间连接部设置有从所述第i板状桥梁部的前端的侧面朝外突出的屋檐结构部，并且所述重锤体连接部设置有从所述第K板状桥梁部的前端的侧面朝外突出的屋檐结构部。

(19)本发明的第19特征在于根据第17或第18特征的发电元件，其中，

从所述第一板状桥梁部的根部端到所述第K板状桥梁部的前端的结构体表示为螺旋形通道，并且所述重锤体设置在由所述螺旋形通道包围的中心位置。

(20)本发明的第20特征在于根据第17到第19特征的发电元件，其中，

下层电极、压电元件以及上层电极组还安装在所述第三板状桥梁部到所述第K板状桥梁部的表面上，并且发电电路也从由所述上层电极和所述下层电极生成的电荷中提取电力。

(21)本发明的第21特征在于根据第17特征到第20特征的发电元件，其中，

所述固定部由环形结构体构成，并且所述第一板状桥梁部到所述第K板状桥梁部以及所述重锤体设置在由所述环形结构体包围的内部区域内部。

(22)本发明的第22特征在于一种发电元件，其中，

为了使在第21特征的发电元件中的所述固定部的作用与所述重锤体的作用互换，由此在第21特征的发电元件中用作所述固定部的环形结构体被允许用作重锤体，并且在第21特征的发电元件中用作所述重锤体的板状主体被允许用作固定部，所述板状主体的下表面固定至装置外壳的底板的上表面，并且所述环形结构体在无外力作用下，处于在所述装置外壳的底板上方悬吊状态中。

(23)本发明的第23特征在于根据第11到第22特征的发电元件，其中，

所述下层电极形成在所述第一板状桥梁部和所述第二板状桥梁部的上表面上，并且所述压电元件形成在所述下层电极的上表面上，

所述第一右侧电极和所述第一左侧电极穿过所述下层电极和所述压电元件形成在所述第一板状桥梁部的上表面上，并且

所述第二右侧电极和所述第二左侧电极穿过所述下层电极和所述压电元件形成在所述第二板状桥梁部的上表面上。

(24)本发明的第24特征在于根据第11到第22特征的发电元件，其中，

所述下层电极不仅形成在所述第一板状桥梁部和所述第二板状桥梁部的上表面上，而且形成在其侧面上，并且所述压电元件形成在所述下层电极的表面上，

所述第一右侧电极和所述第一左侧电极各自穿过所述下层电极和所述压电元件形成在所述第一板状桥梁部的侧面上，并且

所述第二右侧电极和所述第二左侧电极各自穿过所述下层电极和所述压电元件形成在所述第二板状桥梁部的侧面上。

(25)本发明的第25特征在于根据第11到第22特征的发电元件，其中，

所述下层电极不仅形成在所述第一板状桥梁部和所述第二板状桥梁部的上表面上，而且形成在其侧面上，并且所述压电元件形成在所述下层电极的表面上，

所述第一右侧电极和所述第一左侧电极各自穿过所述下层电极和所述压电元件从所述第一板状桥梁部的上表面形成到其侧面上，并且

所述第二右侧电极和所述第二左侧电极各自穿过所述下层电极和所述压电元件从所述第二板状桥梁部的上表面形成到其侧面上。

(26)本发明的第26特征在于根据第11到第25特征的发电元件，其中，

第一上层电极组设置有第一根部端侧电极组以及第一前端侧电极组，第一根部端侧电极组设置在所述第一板状桥梁部的根部端附近，第一前端侧电极组设置在所述第一板状桥梁部的前端附近，

第二上层电极组设置有第二根部端侧电极组以及第二前端侧电极组，第二根部端侧电极组设置在所述第二板状桥梁部的根部端附近，第二前端侧电极组设置在所述第二板状桥梁部的前端附近，并且

第一根部端侧电极组、第一前端侧电极组、第二根部端侧电极组以及第二前端侧电极组中的每个设置有由右侧电极和左侧电极构成的两种类型的上层电极。

(27)本发明的第27特征在于根据第11到第22特征的发电元件，其中，

第一上层电极组具有总共三种类型的上层电极：第一右侧电极、第一左侧电极以及第一中心电极，

构成第一上层电极组的每个上层电极设置为沿着第一纵向轴延伸并且与所述下层电极的预定区域相对，所述上层电极与所述下层电极以所述压电元件位于其间的方式彼此面对，

所述第一中心电极设置在沿着所述第一板状桥梁部的第一纵向轴的中心线的位置上，所述第一右侧电极设置在所述第一中心电极的一侧上，并且所述第一左侧电极设置在所述第一中心电极的另一侧上，

第二上层电极组具有总共三种类型的上层电极：第二右侧电极、第二左侧电极以及第二中心电极，

构成第二上层电极组的每个上层电极设置为沿着第二纵向轴延伸并且与所述下层电极的预定区域相对，所述上层电极与所述下层电极以所述压电元件位于其间的方式彼此面对，并且

所述第二中心电极设置在沿着所述第二板状桥梁部的纵向轴的中心线的位置上，所述第二右侧电极设置在所述第二中心电极的一侧上，并且所述第二左侧电极设置在所述第二中心电极的另一侧上。

(28)本发明的第28特征在于根据第27特征的发电元件，其中，

所述下层电极形成在所述第一板状桥梁部和所述第二板状桥梁部的上表面上，并且所述压电元件形成在所述下层电极的上表面上，

所述第一中心电极、所述第一右侧电极以及所述第一左侧电极穿过所述下层电极和所述压电元件形成在所述第一板状桥梁部的上表面上，并且

所述第二中心电极、所述第二右侧电极和所述第二左侧电极穿过所述下层电极和所述压电元件形成在所述第二板状桥梁部的上表面上。

(29)本发明的第29特征在于根据第27特征的发电元件，其中，

所述下层电极不仅形成在所述第一板状桥梁部和所述第二板状桥梁部的上表面上，而且形成在其侧面上，并且所述压电元件形成在所述下层电极的表面上，

所述第一右侧电极和所述第一左侧电极各自穿过所述下层电极和所述压电元件形成在所述第一板状桥梁部的侧面上，

所述第一中心电极穿过所述下层电极和所述压电元件形成在所述第一板状桥梁部的上表面上，

所述第二右侧电极和所述第二左侧电极各自穿过所述下层电极和所述压电元件形成在所述第二板状桥梁部的侧面上，并且

所述第二中心电极穿过所述下层电极和所述压电元件形成在所述第二板状桥梁部的上表面上。

(30)本发明的第30特征在于根据第27特征的发电元件，其中，

所述下层电极不仅形成在所述第一板状桥梁部和所述第二板状桥梁部的上表面上，而且形成在其侧面上，并且所述压电元件形成在所述下层电极的表面上，

所述第一右侧电极和所述第一左侧电极各自穿过所述下层电极和所述压电元件从所述第一板状桥梁部的上表面形成到其侧面上，

所述第一中心电极穿过所述下层电极和所述压电元件形成在所述第一板状桥梁部的上表面上，

所述第二右侧电极和所述第二左侧电极各自穿过所述下层电极和所述压电元件从所述第二板状桥梁部的上表面形成到其侧面上，并且

所述第二中心电极穿过所述下层电极和所述压电元件形成在所述第二板状桥梁部的上表面上。

(31)本发明的第31特征在于根据第27特征到第30特征的发电元件，其中，

第一上层电极组具有设置在所述第一板状桥梁部的根部端附近的第一根部端侧电极组以及设置在所述第一板状桥梁部的前端附近的第一前端侧电极组，

第二上层电极组具有设置在所述第二板状桥梁部的根部端附近的第二根部端侧电极组以及设置在所述第二板状桥梁部的前端附近的第二前端侧电极组，并且

第一根部端侧电极组、第一前端侧电极组、第二根部端侧电极组以及第二前端侧电极组各自具有由中心电极、右侧电极以及左侧电极构成的三种类型的上层电极。

(32)本发明的第32特征在于一种发电元件，所述发电元件将在XYZ三维坐标系的各个坐标方向的振动能量转换成电能，以生成电力，

所述发电元件包括：

柔性第一板状桥梁部和柔性第二板状桥梁部；

重锤体，直接或者间接连接至所述第一板状桥梁部的前端和所述第二板状桥梁部的前端；

装置外壳，容纳所述第一板状桥梁部、所述第二板状桥梁部以及所述重锤体；

固定部，将所述第一板状桥梁部的根部端和所述第二板状桥梁部的根部端固定至所述装置外壳；

下层电极，以层状方式形成在所述第一板状桥梁部的表面上以及所述第二板状桥梁部的表面上；

压电元件，以层状方式形成在所述下层电极的表面上；

上层电极组，由多个上层电极构成，所述上层电极局部形成在所述压电元件的表面上；以及

发电电路，对基于在所述上层电极和所述下层电极上生成的电荷产生的电流进行整流，以提取电力；其中，

所述第一板状桥梁部的根部端和所述第二板状桥梁部的根部端连接至所述固定部的相同起始部分，

所述第一板状桥梁部的前端邻近部在与X轴平行的方向延伸，所述第一板状桥梁部的根部端邻近部在与Y轴平行的方向延伸，并且在所述第一板状桥梁部的所述前端邻近部与其根部端邻近部之间的中间部分成弯曲状或者被弯曲，

所述第二板状桥梁部的前端邻近部在与Y轴平行的方向延伸，所述第二板状桥梁部的根部端邻近部在与X轴平行的方向延伸，并且在所述第二板状桥梁部的所述前端邻近部与其根部端邻近部之间的中间部分成弯曲状或者被弯曲，

所述重锤体被构造为在施加了促使所述装置外壳振动的外力时，由于所述第一板状桥梁部和所述第二板状桥梁部的挠曲，在所述装置外壳内部在每个坐标轴方向振动，

所述压电元件在层方向伸缩的应力的作用下，易于在厚度方向上极化，

上层电极组具有第一前端侧上层电极组，其穿过所述下层电极和所述压电元件形成在所述第一板状桥梁部的前端邻近部的表面上；第一根部端侧上层电极组，其穿过所述下层电极和所述压电元件形成在所述第一板状桥梁部的根部端邻近部的表面上；第二前端侧上层电极组，其穿过所述下层电极和所述压电元件形成在所述第二板状桥梁部的前端邻近部的表面上；以及第二根部端侧上层电极组，其穿过所述下层电极和所述压电元件形成在所述第二板状桥梁部的根部端邻近部的表面上，

第一前端侧上层电极组具有由第一前端侧右侧电极和第一前端侧左侧电极构成的两种类型的上层电极，这些上层电极中的每个设置为沿着X轴方向延伸并且与所述下层电极的预定区域相对，上层电极以所述压电元件位于其间的方式与下层电极彼此面对，在所述第一板状桥梁部的前端邻近部上限定与X轴平行的第一前端侧中心线时，所述第一前端侧右侧电极设置在所述第一前端侧中心线的一侧上，并且所述第一前端侧左侧电极设置在所述第一前端侧中心线的另一侧上，

第一根部端侧上层电极组具有由第一根部端侧右侧电极和第一根部端侧左侧电极构成的两种类型的上层电极，这些上层电极中的每个设置为沿着Y轴方向延伸并且与所述下层电极的预定区域相对，所述第一根部端侧上层电极彼此面对，所述压电元件位于其间，在所述第一板状桥梁部的根部端附近上限定与Y轴平行的第一根部端侧中心线时，所述第一根部端侧右侧电极设置在所述第一根部端侧中心线的一侧上，并且所述第一根部端侧左侧电极设置在所述第一根部端侧中心线的另一侧上，

第二前端侧上层电极组具有由第二前端侧右侧电极和第二前端侧左侧电极构成的两种类型的上层电极，这些上层电极中的每个设置为沿着Y轴方向延伸并且与所述下层电极的预定区域相对，所述上层电极以所述压电元件位于其间的方式彼此面对，在所述第二板状桥梁部的前端邻近部上限定与Y轴平行的第二前端侧中心线时，所述第二前端侧右侧电极设置在所述第二前端侧中心线的一侧上，并且所述第二前端侧左侧电极设置在所述第二前端侧中心线的另一侧上，

第二根部端侧上层电极组具有由第二根部端侧右侧电极和第二根部端侧左侧电极构成的两种类型的上层电极，这些上层电极中的每个设置为沿着X轴方向延伸并且与所述下层电极的预定区域相对，这些上层电极以所述压电元件位于其间的方式彼此面对，在所述第二板状桥梁部的根部端邻近部上限定与X轴平行的第二根部端侧中心线时，所述第二根部端侧右侧电极设置在所述第二根部端侧中心线的一侧上，并且所述第二根部端侧左侧电极设置在所述第二根部端侧中心线的另一侧上，

(33)本发明的第33特征在于根据第32特征的发电元件，其中，

提供连接至所述第一板状桥梁部的前端和所述第二板状桥梁部的前端的中间连接部，并且所述重锤体连接至所述中间连接部，并且

所述固定部的下表面固定至所述装置外壳的底板的上表面，并且所述第一板状桥梁部、所述第二板状桥梁部、所述中间连接部以及所述重锤体在无外力作用下，处于在所述装置外壳的底板上方悬吊状态中。

(34)本发明的第34特征在于根据第33特征的发电元件，其中，

所述中间连接部具有从所述第一板状桥梁部的前端的侧面到两侧横向突出的屋檐结构部以及从所述第二板状桥梁部的前端的侧面到两侧横向突出的屋檐结构部，并且

所述固定部具有从所述第一板状桥梁部的根部端的侧面到两侧横向突出的屋檐结构部以及从所述第二板状桥梁部的根部端的侧面到两侧横向突出的屋檐结构部。

(35)本发明的第35特征在于根据第32到第34特征的发电元件，其中，

所述固定部由环形结构体构成，以便所述第一板状桥梁部、所述第二板状桥梁部以及所述重锤体设置在由所述环形结构体包围的内部区域内，并且所述重锤体设置在域内部，所述域的外围由所述第一板状桥梁部和所述第二板状桥梁部包围。

(36)本发明的第36特征在于一种发电元件，其中，

为了颠倒在第35特征的发电元件中的所述固定部的作用以及所述重锤体的作用，通过所述作用，允许用作在第35特征的发电元件中的所述固定部的环形结构体用作重锤体，并且允许用作在第35特征的发电元件中的所述重锤体的板状主体用作固定部，所述板状主体的下表面固定至装置外壳的底板的上表面，并且所述环形结构体处于在所述装置外壳的底板之上浮置的悬吊状态中，未应用外力。

(37)本发明的第37特征在于根据第32到第36特征的发电元件，其中，

所述下层电极形成在所述第一板状桥梁部和所述第二板状桥梁部的上表面上，并且所述压电元件形成在所述下层电极的上表面上，

所述第一前端侧右侧电极、所述第一前端侧左侧电极、所述第一根部端侧右侧电极以及所述第一根部端侧左侧电极通过所述下层电极和所述压电元件形成在所述第一板状桥梁部的上表面上，并且

所述第二前端侧右侧电极、所述第二前端侧左侧电极、所述第二根部端侧右侧电极以及所述第二根部端侧左侧电极通过所述下层电极和所述压电元件形成在所述第二板状桥梁部的上表面上。

(38)本发明的第38特征在于根据第32到第36特征的发电元件，其中，

所述下层电极不仅形成在所述第一板状桥梁部和所述第二板状桥梁部的上表面上，而且形成在其侧面上，并且所述压电元件形成在所述下层电极的表面上，

所述第一前端侧右侧电极、所述第一前端侧左侧电极、所述第一根部端侧右侧电极以及所述第一根部端侧左侧电极各自穿过所述下层电极和所述压电元件形成在所述第一板状桥梁部的侧面上，并且

所述第二前端侧右侧电极、所述第二前端侧左侧电极、所述第二根部端侧右侧电极以及所述第二根部端侧左侧电极各自穿过所述下层电极和所述压电元件形成在所述第二板状桥梁部的侧面上。

(39)本发明的第39特征在于根据第32到第36特征的发电元件，其中，

所述下层电极不仅形成在所述第一板状桥梁部和所述第二板状桥梁部的上表面上，而且形成在其侧面上，并且所述压电元件形成在所述下层电极的表面上，

所述第一前端侧右侧电极、所述第一前端侧左侧电极、所述第一根部端侧右侧电极以及所述第一根部端侧左侧电极各自穿过所述下层电极和所述压电元件形成在所述第一板状桥梁部的上表面到其侧面上，并且

所述第二前端侧右侧电极、所述第二前端侧左侧电极、所述第二根部端侧右侧电极以及所述第二根部端侧左侧电极各自穿过所述下层电极和所述压电元件形成在所述第二板状桥梁部的上表面到其侧面上。

(40)本发明的第40特征在于根据第11到第39特征的发电元件，其中，

在到所述重锤体的方向突出的止挡件突出安装在所述固定部上，

容纳所述止挡件突出的前端的止挡件凹槽安装在所述重锤体上；并且

所述止挡件突出的前端处于适合所述止挡件凹槽的状态中，在所述止挡件突出的前端的外表面与所述止挡件凹槽的内表面之间保持预定的空隙区域。

(41)本发明的第41特征在于根据第11到第40特征的发电元件，其中，

X轴、Y轴以及Z轴彼此正交的三维正交坐标系用作所述XYZ三维坐标系。

(42)本发明的第42特征在于根据第11到第40特征的发电元件，其中，

至少X轴和Y轴不彼此正交的三维非正交坐标系用作所述XYZ三维坐标系。

(43)本发明的第43特征在于根据第1到第42特征的发电元件，其中，

所述发电电路具有电容元件、正电荷整流元件以及负电荷整流元件，在所述正电荷整流元件中，从每个上层电极移动到所述电容元件的正电极的方向表示为正向，以便朝着所述电容元件的正电极，引导在每个上层电极上生成的正电荷，在所述负电荷整流元件中，从所述电容元件的负电极移动到每个上层电极的方向表示为正向，以便朝着所述电容元件的负电极，引导在每个上层电极上生成的负电荷，从而使用所述电容元件，整流并且供应从振动能量转换的电能。

(44)本发明的第44特征在于一种发电元件，所述发电元件将振动能量转换成电能，以生成电力，

所述发电元件包括：

柔性桥梁部，沿着纵向轴延伸；

重锤体，连接至所述桥梁部的一端；

装置外壳，容纳所述桥梁部和所述重锤体；

固定部，将所述桥梁部的另一端固定至所述装置外壳；

压电元件，固定在所述桥梁部的表面上的预定位置上；以及

发电电路，整流基于在所述压电元件上生成的电荷产生的电流，以提取电力；其中，

构成所述重锤体，以便在应用促使所述装置外壳振动的外力时，由于所述桥梁部的挠曲，所以在所述装置外壳内部振动，并且

所述压电元件设置在所述桥梁部的表面上的位置上，在所述位置中，由振动造成发生伸缩变形，所述位置偏离沿着纵向轴的中心线，从而基于所述伸缩变形，生成电荷。

(45)本发明的第45特征在于一种发电元件，所述发电元件将振动能量转换成电能，以生成电力，

所述发电元件包括：

柔性第一桥梁部，沿着第一纵向轴延伸；

柔性第二桥梁部，直接或者间接连接至所述第一桥梁部并且沿着第二纵向轴延伸；

重锤体，直接或者间接连接至所述第二桥梁部；

装置外壳，容纳所述第一桥梁部、所述第二桥梁部以及所述重锤体；

固定部，将所述第一桥梁部的一端固定至所述装置外壳；

压电元件，固定在所述第一桥梁部和所述第二桥梁部中的每个的表面上的预定位置上；以及

发电电路，整流基于在所述压电元件上生成的电荷产生的电流，以提取电力；其中，

所述固定部将所述第一桥梁部的根部端固定至所述装置外壳，所述第一桥梁部的前端直接或者间接连接至所述第二桥梁部的根部端，并且所述重锤体直接或者间接连接至所述第二桥梁部的前端，

构成所述重锤体，以便在应用促使所述装置外壳振动的外力时，由于所述第一桥梁部和所述第二桥梁部的挠曲，所以在所述装置外壳内部振动，并且

所述压电元件设置在所述第一桥梁部和所述第二桥梁部中的每个的表面上的位置上，在所述位置中，由振动造成发生伸缩变形，从而基于所述伸缩变形，生成电荷。

(46)本发明的第46特征在于一种发电元件，所述发电元件将振动能量转换成电能，以生成电力，

所述发电元件包括：

柔性第一桥梁部和柔性第二桥梁部；

重锤体，直接或者间接连接至所述第一桥梁部的前端和所述第二桥梁部的前端；

装置外壳，容纳所述第一桥梁部、所述第二桥梁部以及所述重锤体；

固定部，将所述第一桥梁部的根部端和所述第二桥梁部的根部端固定至所述装置外壳；

压电元件，固定在所述第一桥梁部和所述第二桥梁部中的每个的表面上的预定位置上；以及

发电电路，整流基于在所述压电元件上生成的电荷产生的电流，以提取电力；其中，

所述第一桥梁部的根部端和所述第二桥梁部的根部端连接至所述固定部的相同起始部分，在所述第一桥梁部的所述前端附近与其根部端附近之间的中间部分成曲状或者弯曲，并且在所述第二桥梁部的所述前端附近与其根部端附近之间的中间部分成曲状或者弯曲，

构成所述重锤体，以便在应用促使所述装置外壳振动的外力时，由于所述第一桥梁部和所述第二桥梁部的挠曲，所以在所述装置外壳内部振动，并且

所述压电元件设置在所述第一桥梁部和所述第二桥梁部中的每个的表面上的位置上，在所述位置中，由振动造成发生伸缩变形，从而基于所述伸缩变形，生成电荷。

(47)本发明的第47特征在于一种发电装置，所述发电元件具有根据第41特征的多个发电元件，从而将由单独的发电元件提取的电力供应到外面。

(48)本发明的第48特征在于根据第47特征的发电装置，其中，

一个或一些发电元件设置为在X轴方向或者Y轴方向或者其两个方向与在所述发电装置内的其他发电元件不同。

(49)本发明的第49特征在于根据第48特征的发电装置，其中，

提供四组发电元件，并且第一发电元件的X轴方向和Y轴方向表示为参考，第二发电元件设置在所述Y轴方向颠倒的方向，第三发电元件设置在所述X轴方向颠倒的方向，并且第四发电元件设置在所述X轴方向和所述Y轴方向颠倒的方向。

(50)本发明的第50特征在于根据第48到第49特征的发电装置，其中，

所述多个发电元件的每个重锤体具有彼此不同的谐振频率。

(51)本发明的第51特征在于根据第50特征的发电装置，其中，

所述重锤体设置为在XY平面上的投影图像的面积彼此不同，或者设置为在Z轴方向在厚度上不同，或者设置这两者，其中，所述多个发电元件的重锤体设置为在质量上彼此不同。

(52)本发明的第52特征在于根据第50或第51特征的发电装置，其中，

所述多个发电元件中的每个的所述第一板状桥梁部或所述第二板状桥梁部或者这两者设置为在XY平面上的投影图像的面积内互相不同，或者设置为在Z轴方向在厚度上互相不同，或者设置这两者，其中，所述多个发电元件的重锤体在谐振频率上互相不同。

本发明的效应

根据本发明的发电元件采用这种结构，以便构成悬臂梁的板状桥梁部的一端固定，并且其另一端连接至重锤体，通过该结构，可以不仅在与板状桥梁部垂直的方向使用振动能量，而且在与其水平的方向使用振动能量。因此，振动能量可以转换成电能(没有浪费)，以达到高发电效率。

具体而言，在根据本发明的发电元件的基本实施方式中，层状压电元件形成在构成悬臂梁的板状桥梁部上，并且几组三种类型的上层电极(即，中心电极、右手侧电极以及左手侧电极)局部形成在压电元件的表面上。在此处，由于中心电极设置在板状桥梁部的上表面上的沿着纵向轴的中心线的位置上，所以可以在与板状桥梁部垂直的方向根据挠曲有效地生成电荷。另一方面，右手侧电极和左手侧电极设置在中心电极的两侧。因此，能够在与板状桥梁部水平的方向根据挠曲有效地生成电荷。因此，可以将包括垂直和水平方向部件的振动能量转换成电能(没有浪费)，并且达到高发电效率。

进一步，根据使用在XYZ三维坐标系中设置在与Y轴平行的方向的第一板状桥梁部和设置在与X轴平行的方向的第二板状桥梁部的实施方式，可以由形成在第一和第二板状桥梁部上的右手侧电极和左手侧电极，更进一步由安装在第一和第二板状桥梁部中的每个上的中心电极，将在X轴方向的振动能量、在Y轴方向的振动能量以及在Z轴方向的振动能量转换成电能，通过该中心电极，可以将在Z轴方向的振动能量转换成电能。因此，包括在XYZ三维坐标系中在所有坐标轴方向的部件的振动能量可以转换成电能(没有浪费)，以达到更高的发电效率。

附图说明

图1包含平面图(图(a))和侧视图(图(b))，每幅图都示出了构成根据本发明的第一实施方式的发电元件的基本结构体；

图2包含示出了在图1中提供的基本结构体的重锤体30在X轴的正向上产生位移Δx(+)的状态的平面图(图(a))以及重锤体30在Z轴的正向上产生位移Δz(+)的状态的侧视图(图(b))；

图3包含根据本发明的第一实施方式的发电元件的平面图(图(a))以及在沿着YZ平面切割发电元件时的侧剖视图(图(b))；

图4是示出在3中示出的发电元件的重锤体30上发生在每个坐标轴方向的位移时在每个上层电极E11到E23上生成的电荷的极性的表格；

图5是示出在3中示出的发电元件中使用的发电电路60的特定构造的电路图；

图6是示出在3中示出的发电元件的修改实例的平面图；

图7是示出在6中示出的发电元件的重锤体30上发生在每个坐标轴方向的位移时在每个上层电极E31到E33上生成的电荷的极性的表格；

图8包含示出在根据本发明的发电元件中的上层电极的设置模式的变化的前剖视图；

图9包含构成根据本发明的第二实施方式的发电元件的基本结构体100的平面图(图(a))以及在沿着YZ平面切割基本结构体时的侧剖视图(图(b))；

图10包含根据本发明的第二实施方式的发电元件的平面图(图(a))以及在沿着YZ平面切割发电元件时的侧剖视图(图(b))；

图11是示出在图9中示出的基本结构体100的重锤体150在X轴的正向上产生位移Δx(+)时在形成每个上层电极的位置上的伸缩状态的平面图；

图12是示出在图9中示出的基本结构体100的重锤体150在Y轴的正向上产生位移Δy(+)时在形成每个上层电极的位置上的伸缩状态的平面图；

图13是示出在图9中示出的基本结构体100的重锤体150在Z轴的正向上产生位移Δz(+)时在形成每个上层电极的位置上的伸缩状态的平面图；

图14是示出在10中示出的发电元件的重锤体150上发生在每个坐标轴方向的位移时在每个上层电极Ex1到Ez4上生成的电荷的极性的表格；

图15是示出在10中示出的发电元件中使用的发电电路500的特定构造的电路图；

图16是示出提供在10中示出的四组发电元件的发电装置的基本结构体的结构的平面图(给结构体的内部部分提供阴影线，以便清晰地指示其平面形状)；

图17是示出作为在16中示出的发电装置的修改实例的发电装置的基本结构体的结构的平面图(给结构体的内部部分提供阴影线，以便清晰地指示其平面形状)；

图18包含示出根据在10中示出的发电元件的修改实例的发电元件的基本结构体的结构的平面图(图(a)：给结构体的内部部分提供阴影线，以便清晰地指示其平面形状)以及在沿着YZ平面切割基本结构体时的侧剖视图(图(b))；

图19(a)是相对于在10中示出的发电元件的基本结构体的示出在重锤体150在X轴的正向上产生位移Δx(+)时在每个板状桥梁部上发生的应力的幅度的应力分布图，并且图19(b)是相对于在18中示出的发电元件的基本结构体的应力分布图；

图20(a)是相对于在10中示出的发电元件的基本结构体的示出在重锤体150在Y轴的正向上产生位移Δy(+)时在每个板状桥梁部上发生的应力的幅度的应力分布图，并且图20(b)是相对于在18中示出的发电元件的基本结构体的应力分布图；

图21(a)是相对于在10中示出的发电元件的基本结构体的示出在重锤体150在Z轴的正向上产生位移Δz(+)时在每个板状桥梁部上发生的应力的幅度的应力分布图，并且图21(b)是相对于在18中示出的发电元件的基本结构体的应力分布图；

图22包含示出作为在18中示出的发电元件的修改实例的发电元件的基本结构体的结构的平面图(图(a))(给结构体的内部部分提供阴影线，以便清晰地指示其平面形状)以及在沿着YZ平面切割基本结构体时的侧剖视图(图(b))；

图23是示出作为在18中示出的发电元件的另一个修改实例的发电元件的基本结构体的结构的平面图(给结构体的内部部分提供阴影线，以便清晰地指示其平面形状)；

图24包含示出作为在18中示出的发电元件的另一个修改实例的发电元件的基本结构体的结构的平面图(图(a))(给结构体的内部部分提供阴影线，以便清晰地指示其平面形状)以及在沿着YZ平面切割基本结构体时的侧剖视图(图(b))；

图25包含示出作为在22中示出的发电元件的修改实例的发电元件的基本结构体的结构的平面图(图(a))(给结构体的内部部分提供阴影线，以便清晰地指示其平面形状)以及在沿着YZ平面切割基本结构体时的侧剖视图(图(b))；

图26是示出修改实例的平面图，其中，省略在图3中示出的实施方式中的中心电极；

图27是示出修改实例的平面图，其中，省略在图6中示出的实施方式中的中心电极；

图28是示出修改实例的平面图，其中，省略在图10中示出的实施方式中的中心电极；

图29包含示出形成三种类型的上层电极(即，中心电极、右手侧电极以及左手侧电极)的实例的平面图(图(a))以及示出形成两种类型的上层电极(即，右手侧电极和左手侧电极)的比较实例(图(b))的平面图(图(b))(提供阴影线，以便清晰地指示每个电极的形状)；

图30是示出修改实例的平面图，其中，在18中示出的基本结构体中采用止挡件结构(给结构体的内部部分提供阴影线，以便清晰地指示其平面形状)；

图31是示出修改实例的平面图，其中，在18中示出的基本结构体中采用双臂支撑结构(给结构体的内部部分提供阴影线，以便清晰地指示其平面形状)；

图32是示出修改实例的平面图，其中，在31中示出的基本结构体中采用止挡件结构(给结构体的内部部分提供阴影线，以便清晰地指示其平面形状)；

图33是示出修改实例的平面图，其中，在31中示出的基本结构体的板状桥梁部在形状上改变(给结构体的内部部分提供阴影线，以便清晰地指示其平面形状)；

图34是示出修改实例的平面图，其中，在图10的发电元件中的正交坐标系变成非正交坐标系。

具体实施方式

<<<章节1：第一实施方式(双轴发电类型)>>>

图1包含构成根据本发明的第一实施方式的发电元件的基本结构体的平面图(在上部分的图(a))和侧视图(在下部分的图(b))。如图1(a)中所示，基本结构体由固定部10、板状桥梁部20以及重锤体30构成。图1(b)的侧视图示出了固定部10的下表面固定至装置外壳的底板40的上表面的状态。在此处，为了方面描述，省略装置外壳，用于详细说明，并且在图1(b)中，给底板40的部分提供阴影线，仅仅用于指示。实际上，安装了整体上容纳基本结构体的装置外壳。

板状桥梁部20被构造为在图中示出的其左端由固定部10固定，并且其右端连接至重锤体30。板状桥梁部20用作悬臂梁，并且起着保持处于在装置外壳的底板40上方的悬吊状态中的重锤体30的作用。在后文中，在板状桥梁部20上的固定部10侧边上的端部(在图中，左端)称为根部端，并且在重锤体30侧边上的端部(在图中，右端)称为前端。

由于板状桥梁部20是柔性的，所以在应用外力时，发生挠曲。因此，在从外面给装置外壳应用振动时，其振动能量向重锤体30施加力，并且在板状桥梁部20的前端上施加力。由于板状桥梁部20的根部端固定，所以在板状桥梁部20上发生挠曲(偏转，deflection)，造成重锤体30在装置外壳内部振动。

在此处，为了方便描述振动方向，在装置外壳保持静止的状态中，原点O放在重锤体30的重心的位置，从而限定XYZ三维坐标系，如图中所示。即，在图1(a)的平面图中，在图的下面限定X轴，在图中的右手边限定Y轴，并且在与图的纸张表面垂直的方向的上面限定Z轴。在图1(b)的侧视图中，在图的上面限定Z轴，在图中的右手边限定Y轴，并且在与纸张表面垂直的方向的上面限定X轴。还在本申请的每个后续图中，在相似的方向限定每个相应的坐标轴。

进一步，为了方便描述，假设装置外壳在这种方向连接至振动源(例如，车辆)，以便上述三维坐标系的XY平面表示为水平表面，并且Z轴表示为垂直轴。结果，在本申请中，关于基本结构体，一般而言，“上面”表示Z轴的正向，并且一般而言，“下面”表示Z轴的负向(当然，“在图的上面”或“在图的下面”表示在所涉及的图的上面或下面)。

图2(a)是示出在重锤体30基于在图1中示出的基本结构体中的固定部10的位置在X轴的正向上产生位移Δx(+)时的变形状态的平面图。在X轴的正向上向重锤体30施加加速度时，发生上述位移。重锤体30在图中的下面经受位移，通过该位移，在图中的板状桥梁部20的上侧在Y轴方向伸张，而在图中的板状桥梁部20的下侧在Y轴方向收缩。换言之，由在图中的虚线表示的在图中的中心线的上部分在Y轴方向伸张，并且在图中的下部的部分在Y轴方向收缩。在本申请的图中，为了方便描述，放在小圆圈内的符号“+”表示伸张部分，而放在小圆圈内的符号“-”表示收缩部分。

图2(a)示出了在X轴的正向上发生的位移Δx(+)的状态。在X轴的负向发生位移Δx(-)时，重锤体30经受在图中的上面的位移。板状桥梁部20的每个部分的伸缩状态与在图2(a)中示出的状态相对。因此，在装置外壳上应用在X轴方向具有振动分量的振动能量时，基本结构体的形状变形，在图2(a)中示出的状态和其反向状态交替地重复。然后，重锤体30在装置外壳内部在X轴方向(水平方向)振动。

另一方面，图2(b)是示出在重锤体30基于在图1中示出的基本结构体中的固定部10的位置在Z轴的正向上产生位移Δz(+)时的变形状态的侧视图。在Z轴的正向上在重锤体30上应用加速度时，发生上述位移。重锤体30在图中的上面经受位移，通过该位移，在图中的板状桥梁部20的上表面在Y轴方向收缩，而在图中的板状桥梁部20的下表面在Y轴方向伸张。换言之，板状桥梁部20的上部分在Y轴方向收缩，并且其下部分在Y轴方向伸张。

图2(b)示出了在Z轴的正向上发生的位移Δz(+)的状态。在Z轴的负向发生位移Δz(-)时，重锤体30经受在图中的下面的位移。板状桥梁部20的每个部分的伸缩状态与在图2(b)中示出的状态相对。因此，在装置外壳上应用在Z轴方向具有振动分量的振动能量时，基本结构体的形状变形，在图2(b)中示出的状态和其反向状态交替地重复。然后，重锤体30在装置外壳内部在Z轴方向(竖直方向)振动。

在此处，省略说明在Y轴方向发生的位移Δy(+)或Δy(-)的变形状态。当然，在重锤体30上应用在Y轴方向的加速度时，板状桥梁部20在Y轴方向经受总体伸张和收缩，通过该总体伸张和收缩，重锤体30在Y轴方向位移。然而，在应用在数量上相等的振动能量时，在Y轴方向的位移Δy(+)或Δy(-)在数量上小于在X轴方向的位移Δx(+)或Δx(-)或者在Z轴方向的位移Δz(+)或Δz(-)。即，由在Y轴方向的振动能量造成的板状桥梁部20的伸缩在数量上小于由在X轴方向或者在Z轴方向的振动能量造成的板状桥梁部20的伸缩。

这可能是由于重锤体30在X轴方向的振动以及在Z轴方向的振动由使板状桥梁部20在预定方向弯曲的变形运动造成，如图2(a)或(b)所示，而在Y轴方向的振动由总体上伸张或压缩板状桥梁部20的变形运动造成，并且振动具有低机械变形效率。

由于上述原因，所以第一实施方式的发电元件设计为双轴发电型发电元件，其中，基于重锤体30在X轴方向的振动及其在Z轴方向的振动，生成电力，不考虑在Y轴方向的振动。当然，实际上，甚至在应用在Y轴方向的振动能量时，可以生成电力，然而，这在发电效率上比在应用在X轴方向或者在Z轴方向的振动能量时远远更低。

在上述实例的情况下，由固定部10、板状桥梁部20以及重锤体30构成的基本结构体均由从硅基板中切除的集成结构体构成。在这个实例的情况下，板状桥梁部20具有梁结构，该梁结构具有以下尺寸：在X轴方向的宽度是1mm，在Y轴方向的长度是4mm，在Z轴方向的厚度是约0.5mm。重锤体30在X轴方向的宽度是5mm，在Y轴方向的宽度是3mm，并且在Z轴方向的厚度是0.5mm。固定部10在X轴方向的宽度是5mm，在Y轴方向的宽度是2mm，并且在Z轴方向的厚度是1mm。

当然，可以设置每个部分，以便提供任何尺寸。简言之，可给板状桥梁部20提供具有造成变形的柔性的这种合适的尺寸，如图2中所示。可给重锤体30提供具有由振动能量从外面在板状桥梁部20上造成在图2中示出的变形的充分质量的这种尺寸。可给固定部10提供这种尺寸，所述尺寸可以使基本结构体整体上牢固地附接至装置外壳的底板40。

如图2(b)中所示，固定部10在厚度上大于板状桥梁部20和重锤体30，以便重锤体30在装置外壳内部保持在悬吊状态中，从而固定用于在竖直方向造成振动的空间。如上所述，基本结构体要容纳在装置外壳内部。而且，在装置外壳的内壁表面(例如，在图2(b)中示出的底板40的上表面)与重锤体30之间的间隙优选地设置为预定的尺寸，以便装置外壳的内壁表面用作控制元件，用于控制重锤体30的过多位移。因此，甚至在重锤体30上应用过多加速度(可破坏板状桥梁部20的加速度)的情况下，可以控制重锤体30的过多位移，以避免可破坏板状桥梁部20的这种情况。然而，过窄的间隙会受到空气阻尼的影响，以降低发电效率，因此，要注意这个。

上面参照图1和图2，提供了作为第一实施方式的发电元件的组成的基本结构体的结构及其变形运动的描述。通过将一些元件加入基本结构体中，构成发电元件。

图3(a)是第一实施方式的发电元件的平面图，并且图3(b)是在沿着YZ平面切割发电元件时的侧剖视图。如在图3(b)的侧剖视图中所示，层状下层电极E0形成在基本结构体的整个上表面(固定部10、板状桥梁部20以及重锤体30)上，如图1(b)中所示。此外，层状压电元件50形成在其整个另外的上表面上。而且，在压电元件50的上表面上，形成由局部形成的多个上层电极构成的上层电极组。

在这个实例的情况下，如图3(a)中所示，上层电极组由6个上层电极E11到E23构成(在图中提供阴影线，用于清晰地指示电极形成区域，而非用于指示横截面)。在图3(b)的侧剖视图中，在这些电极之中，在YZ横截面上仅仅出现上层电极E12、E22。图3(a)是在从上面观察发电元件时的平面图。因此，出现包含基本结构体的整个表面的压电元件50。然而，为了方便描述，在图3(a)中，固定部10、板状桥梁部20以及重锤体30中的每个的位置由具有虚线的引出线的符号表示。

在此处，在图3(a)中示出的6个上层电极E11到E23之中，形成在重锤体30侧上的3个电极E11、E12、E13称为重锤体侧电极组，并且形成在固定部10侧上的3个电极E21、E22、E23称为固定部侧电极组。进一步，关于重锤体侧电极组，设置在中心的电极E12称为中心电极，并且设置在其两侧上的电极E11、E13分别称为右手侧电极和左手侧电极。同样，关于固定部侧电极组，设置在中心的电极E22称为中心电极，并且设置在其两侧上的电极E21、E23分别称为右手侧电极和左手侧电极。

在本申请中的术语“右手侧”和“左手侧”用于将设置在中心电极的两侧上的一对电极彼此区分。为了方便描述，所述术语表示左边和右边，其中，从其根部端侧观察板状桥梁部的上表面。当然，在从其前端侧观察板状桥梁部的上表面的情况下，右边和左边颠倒。然而，在本申请中，术语“右手侧”和“左手侧”要基于右边和左边持续使用，其中，从根部端侧观察板状桥梁部的上表面。

在此处示出的实例的情况下，基本结构体(固定部10、板状桥梁部20以及重锤体30)由硅基板构成。进一步，可使用通用导电材料(例如，金属)，形成下层电极E0和上层电极E11到E23。在此处示出的实例的情况下，具有约300nm厚度的薄膜状金属层(由两层钛和铂膜构成的金属层)用于形成下层电极E0和上层电极E11到E23。另一方面，PZT(锆钛酸铅)、KNN(铌酸钾钠)等制成薄膜形式，这可用作压电元件50。在此处示出的情况下，形成具有约2μm厚度的薄膜状压电元件。

如图3(b)中所示，发电元件还具有发电电路60。在图3(b)中，发电电路60简单地描述为块体，并且下面描述特定的电路图。如在图中所述，为发电电路60并且还在下层电极E0和上层电极E11到E23之间提供布线，并且由发电电路60通过该布线提取在每个上层电极E11到E23上生成的电荷。实际上，布线可以由形成在压电元件50的上表面上的导电图样以及每个上层电极E11到E23单独构成。进一步，在基本结构体由硅基板构成的情况下，发电电路60可以形成在硅基板上(例如，在固定部10的一部分上)。

在图3中，省略装置外壳的说明(在图3(b)中示出的底板40构成装置外壳的一部分)。实际上，在图3(b)中示出的整个结构容纳在未说明的装置外壳内部。

结果，第一实施方式的发电元件是具有通过将振动能量转换成电能来生成电力的功能的发电元件。然后，发电元件具有：柔性板状桥梁部20，沿着预定的纵向轴(在图中示出的实例中，Y轴)延伸；重锤体30，连接至所述板状桥梁部20的一端(前端)；装置外壳，容纳所述板状桥梁部20和所述重锤体30；固定部10，将所述板状桥梁部20的另一端(根部端)固定至所述装置外壳(在图中示出的实例中，底板40的上表面)；下层电极E0，在所述板状桥梁部20的表面上成层状；压电元件50，在所述下层电极E0的表面上成层状；上层电极组，由多个上层电极E11到E23构成，所述上层电极局部形成在所述压电元件50的表面上；以及发电电路60，通过整流基于在上层电极E11到E23和下层电极E0上生成的电荷产生的电流，提取电力。

如上所述，在上面构成的发电元件中，在应用促使所述装置外壳振动的外力时，板状桥梁部20经受挠曲，通过该挠曲，重锤体30在装置外壳内部振动。然后，将板状桥梁部20的挠曲传输给压电元件50，从而在压电元件50上造成相似的挠曲。在此处，由于施加了在层方向上产生伸缩的应力，所以压电元件50易于在厚度方向极化。因此，在其上表面和下表面上生成电荷。从上层电极E11到E23和下层电极E0中提取这样生成的电荷。

在此处示出的实例的情况下，使用压电元件50，其中，在应用在层方向伸张的应力时，在上表面上发生正电荷，并且在下表面上发生负电荷。相对，在应用在层方向收缩的应力时，在上表面上发生负电荷，并且在下表面上发生正电荷。当然，某个压电元件具有与上述极化特征正好相对的极化特征。具有任何极化特征的压电元件可用于本发明的发电元件中。

接下来，考虑发电元件的特定发电运动。在图3(a)中示出的实例的情况下，上层电极组分成设置在板状桥梁部20与重锤体30的连接部附近的重锤体侧电极组E11到E13以及设置在板状桥梁部20与固定部10的连接部附近的固定部侧电极组E21到E23。然后，这组重锤体侧电极由三种类型的电极构成，即，中心电极E12、右侧电极E11以及左侧电极E13。这组固定部侧电极也由三种类型的电极构成，即，中心电极E22、右侧电极E21以及左侧电极E23。

全部6个上层电极E11到E23设置为沿着板状桥梁部20的纵向轴(Y轴)延伸并且与下层电极E0的预定区域相对，所述上层电极与下层电极以压电元件50位于其间的方式彼此面对。换言之，下层电极E0和压电元件50共同设置，而这6个上层电极E11到E23局部并且单独设置。结果，6个发电主体中的每个相应地设置在特定的位置。

在此处，每个中心电极E12、E22设置在板状桥梁部20的上表面上沿着纵向轴(Y轴)的中心线的位置上(中心线限定为通过将Y轴向上平行移动到压电元件50的上表面所获得的线路)。安装这些电极，用于在重锤体30在Z轴方向振动时有效地提取电荷的目的。

进一步，右手侧电极E11设置在中心电极E12的一侧上(在从根部端侧观察时，在右手侧)，并且左手侧电极E13设置在中心电极E12的另一侧上(在从根部端侧观察时，在左手侧)。同样，右手侧电极E21设置在中心电极E22的一侧上(在从根部端侧观察时，在右手侧)，并且左手侧电极E23设置在中心电极E22的另一侧上(在从根部端侧观察时，在左手侧)。这些侧电极中的每个是安装的电极，用于在重锤体30在X轴方向振动时有效地提取电荷的目的。

图4是示出在3中示出的发电元件中的重锤体30(下层电极E0表示为共同电极)上发生在每个坐标轴方向的位移时在每个上层电极E11到E23上并且在下层电极E0上生成的电荷的极性的表格。在表格中的符号“+”表示正电荷的生成，而在表格中的符号“-”表示负电荷的生成。进一步，符号“0”表示根本不生成电荷的状态或者生成在数量上小于由符号“+”或者符号“-”表示的情况的电荷。实际上在对应于符号“0”的列中表示的电荷未大量生成，因此，在以下描述中，忽略电荷。

在重锤体30发生在每个坐标轴方向的位移时，在板状桥梁部20上发生在图2(a)、(b)中示出的挠曲。另一方面，如上所述，压电元件50具有极化特征：在应用允许压电元件在层方向伸张的应力时，在上表面上生成正电荷并且在下表面上生成负电荷，相对，在应用允许压电元件在层方向收缩的应力时，在上表面上生成负电荷并且在下表面上生成正电荷。考虑以上这一点，容易理解的是，获得在图4的表格中示出的结果。

例如，在X轴的正向上发生位移Δx(+)时，发现在图2(a)中示出的变形。因此，直接在右手侧电极E11、E21之下的压电元件在纵向上收缩，从而在右手侧电极E11、E21中生成负电荷。另一方面，直接在左手侧电极E13、E23之下的压电元件在纵向上伸张，从而在左手侧电极E13、E23中生成正电荷。此时，直接在设置在中心线上的中心电极E12、E22之下的压电元件的一半伸张，并且其另一半收缩。因此，这样生成的电荷抵消，造成在中心电极E12、E22中不生成电荷。相对，在下层电极E0上，生成电荷，该电荷在极性上与在每个上层电极E11、E13、E21、E23上生成的电荷相反。由于在每个上层电极中生成的电荷的总和是0，所以在下层电极E0上生成的电荷也是0。

进一步，在Z轴的正向上发生的位移Δz(+)造成在图2(b)中示出的变形。因此，直接在6个上层电极E11到E23之下的整个压电元件在纵向上收缩，以在全部上层电极上生成负电荷。相对，下层电极E0生成电荷(正电荷)，该电荷在极性上与在每个上层电极E11到E23上生成的电荷(负电荷)相反，等于所述负电荷的总和。在图4中示出的表格中，在这行位移Δz(+)上的下层电极E0的列中提供的符号“++++++”表示上述状态。

另一方面，在Y轴的正向上发生位移y(+)时，直接在6个上层电极E11到E23之下的整个压电元件在纵向上伸张。因此，在全部上层电极上生成正电荷。然而，如上所述，在重锤体30上应用在Y轴方向的加速度时在Y轴方向的位移Δy(+)在数量上小于在应用在X轴方向的加速度时在X轴方向的位移Δx(+)或者在应用在Z轴方向的加速度时在Z轴方向的位移Δz(+)，从而造成少量生成正电荷。然后，在图4的表格中，在Δy(+)的所有列中，提供符号“0”，从而指示不生成大量功率。

要注意的是，图4的表格指示以下结果：在重锤体30上在每个坐标轴的正向上发生位移Δx(+)、Δy(+)、Δz(+)时，在每个上层电极上生成电荷。在每个坐标轴的负向上发生位移Δx(-)、Δy(-)、Δz(-)时，获得在图4的表格中的符号颠倒的这种结果。在大部分情况下，在从外面应用振动能量时，重锤体30在装置外壳内部振动，以与振动周期同步，并且在图4的表格中示出的符号颠倒。然后，电荷的生成定期增大或减小。

实际上，从外面应用的振动能量具有在XYZ三维坐标系内的每个坐标轴方向部件，并且重锤体30的位移造成Δx(±)、Δy(±)、Δz(±)合成，并且也随着时间改变。因此，(例如)在位移Δx(+)和Δz(+)同时发生时，如在图4的表格中所示，在上层电极E13、E23上生成正电荷和负电荷。因此，在上层电极E13、E23上生成的电荷局部偏移并且不能有效地提取。

如上所述，根据重锤体30的某个振动模式，不必100％有效地生成电力。然而，一般而言，通过提取重锤体30在X轴方向的振动能量及其在Z轴方向的振动能量，可以生成电力。因此，根据本发明的第一实施方式的发电元件的特征在于，在重锤体30的振动能量之中，双轴方向部件可以用于生成电力。由于上述特征，所以包括各种方向部件的振动能量可以转换成尽可能多的电能(没有浪费)，以实现高效率生成电力的目标。

发电电路60起着整流基于在上层电极E11到E23和下层电极E20上生成的电荷产生的电流以便提取电力的作用。在此处示出的实例的情况下，下层电极E0执行将参考电位固定为共同电极的功能。因此，实际上，可单独收集从上层电极E11到E23中流出的电流以及流入上层电极E11到E23内的电流，以储存电力。

图5是示出在3中示出的发电元件中使用的发电电路60的特定构造的电路图。在此处，P11到P23指示压电元件50的部分并且分别对应于直接在上层电极E11到E23之下的部分。进一步，由在电路图上的白色圆圈表示的E0对应于下层电极，并且由白色圆圈表示的E11到E23对应于上层电极。D11(+)到D13(-)中的每个示出了整流元件(二极管)，并且提供符号(+)的每个整流元件起着提取在每个上层电极上生成的正电荷的作用。提供符号(-)的每个整流元件起着提取在每个上层电极上生成的负电荷的作用。同样，D0(+)和D0(-)中的每个也是整流元件(二极管)，并且起着提取在下层电极上生成的正电荷和负电荷的作用。

另一方面，符号Cf示出了平滑电容元件(电容)。这样提取的正电荷供应给其正电极端子(在图中，上端子)，并且这样提取的负电荷供应给负电极端子(在图中，下端子)。如上所述，根据振动周期，由重锤体30的振动生成的电荷在数量上增大或减小。因此，流过每个整流元件的电流表示为脉冲电流。电容元件Cf起着平滑脉冲电流的作用。在重锤体30在振动上稳定的静止时间，电容元件Cf的阻抗基本上可忽略。

与电容元件Cf并联的ZL指示向其供应由发电元件生成的功率的电器的负载。为了提高发电效率，负载ZL的阻抗优选地与压电元件50的内部阻抗匹配。因此，在预先采用向其供应电力的电器的情况下，优选地通过采用具有与所涉及的电器的负载ZL的阻抗匹配的内部阻抗的压电元件，设计发电元件。

结果，发电电路60具有电容元件Cf、用于正电荷D11(+)到D23(+)的整流元件以及用于负电荷D11(-)到D23(-)的整流元件，在所述正电荷整流元件中，用于朝着电容元件Cf的正电极侧引导在每个上层电极E11到E23上生成的正电荷的从每个上层电极E11到E23移动到电容元件Cf的正电极的方向表示为正向，在所述负电荷整流元件中，用于朝着电容元件Cf的负电极引导在每个上层电极E11到E23上生成的负电荷的从电容元件Cf的负电极移动到每个上层电极E11到E23的方向表示为正向。而且，发电电路60执行使用电容元件Cf平滑从振动能量转换的电能的功能，从而将电能供应给负载ZL。

从图5的电路图中显而易见，从用于正电荷D11(+)到D23(+)的整流元件中提取的正电荷以及从用于负电荷D11(-)到D23(-)的整流元件中提取的负电荷供应给负载ZL。因此，原则上，使在单独的上层电极E11到E23上生成的正电荷的总量在每个时刻等于其负电荷的总量，从而可以通过最高效率生成电力。换言之，在所生成的正电荷的总量在某个时刻与负电荷的总量不平衡的情况下，负载ZL将仅仅互相相等的电荷量用作电力。

当然，实际上，在压电元件上生成的电荷暂时储存在平滑电容元件Cf上。因此，发电运动的实际行为不被视为瞬时现象，而被视为基于时间平均值的现象，并且其精确分析需要设置复杂参数。然而，通常，使在单独的上层电极E11到E23上生成的正电荷的总量在有效发电方面在每个时刻等于其负电荷的总量。

在此处示出的实例的情况下，在图3中示出的上层电极上，右手侧电极E11和左手侧电极E13采用与YZ平面的平面对称。同样，右手侧电极E21和左手侧电极E23采用与YZ平面的平面对称。在采用上述对称结构并且重锤体30在X轴方向振动的情况下，建议在这四个上层电极中使这样生成的正电荷在总量上等于这样生成的负电荷。一对电极(即，右手侧电极和左手侧电极)设置在中心电极的两侧，这样做的优点在于，如上所述，相对于在X轴方向的振动，获得这种效应，以便使正电荷在总量上等于负电荷。

最后，作为要增加的问题，提供了用于基于从外面应用的振动的有效发电的条件。即，重锤体30的谐振频率与从外面应用的振动的频率匹配。通常，振动系统具有根据其特定结构确定无疑的谐振频率。在从外面应用的振动的频率与谐振频率匹配时，振荡器可以最有效地振动，并且其振荡变成最大。因此，在提前采用从外面应用的振动的频率的情况下(例如，在发电元件设置为提前安装在某个车辆上并且已知从车辆中应用的频率的情况下)，优选地设计该元件，以便谐振频率与在设计发电元件的结构的阶段涉及的频率匹配。

<<<章节2：第一实施方式的修改实例>>>

在此处，提供在章节1中描述的第一实施方式的双轴发电型发电元件的一些修改实例的描述。

<2-1：上层电极的数量的修改实例>

图6是示出在3中示出的发电元件的修改实例的平面图。这两幅图的不同之处仅仅在于上层电极的数量及其长度。即，在3中示出的发电元件的情况下，如上所述，形成总共6个上层电极E11到E23。另一方面，在图6中示出的发电元件的情况下，形成总共仅仅3个上层电极E31到E33。由于这些上层电极在其他结构上相似，所以省略在图6中示出的修改实例的结构的详细描述(当然，使用这种发电电路，以便整流元件连接至三组上层电极E31到E33，以提取电力，代替在图5中示出的发电电路)。

在此处，在3中示出的发电元件的情况下，上层电极组由设置在板状桥梁部20与重锤体30的连接部附近的这组重锤体侧电极E11到E13以及设置在板状桥梁部20与固定部10的连接部附近的这组固定部侧电极E21到E23构成。在纵向(Y轴方向)上的长度设置为用于设置在连接附近所需要的长度。相对，在图6中示出的修改实例中的这三组上层电极E31到E33对应于集成，其中，在图3中示出的实例中的这组重锤体侧电极E11到E13和这组固定部侧电极E21到E23分别在其他方向延伸并且彼此耦合。因此，上层电极E31到E33在长度上等于板状桥梁部20。

图7是示出在6中示出的发电元件的重锤体30上在每个坐标轴方向位移时在每个上层电极E31到E33上生成的电荷的极性的表格。在基于在图3中示出的发电元件考虑图4的表格的结果时，容易理解的是，基于在图6中示出的发电元件，获得图7的表格的结果。因此，给在图6中示出的发电元件提供与在图5中示出的发电电路相似的发电电路，通过该发电元件，可以提取在每个上层电极E31到E33上生成的电荷，作为电力。

实际上，在如图2(a)中所示，重锤体30在X轴方向振动的情况下，或者在如图2(b)中所示，重锤体在Z轴方向振动的情况下，在板状桥梁部20上发生的在纵向上(在Y轴方向)的伸缩应力在由提供“+”或者“-”的在图2中的圆形符号指示的部分上聚集，即，在与重锤体30的连接部附近并且在与固定部10的连接部附近。在图3中示出的实例是上层电极E11到E23仅仅设置在应力聚集的部分上的实例，即，最有效地设置电极的实例。相对，虽然关于单元电极区域的发电不必有效，但是在图6中示出的实例促使上层电极设置在整个域内，包括应力不聚集的部分，从而可以减少电极的数量。

在两个上述实例中，上层电极由三种类型的电极构成，即，中心电极、右手侧电极和左手侧电极。如在章节1中所述，可以基于在Z轴方向的重锤体30的振动能量及其在X轴方向的振动能量，生成电力。还可以获得这种效应，以便由在X轴方向的振动生成的正电荷可以在总量上尽可能与其负电荷平衡。

<2-2：上层电极的侧面布置的修改实例>

在图3中示出的实例以及在图6中示出的实例中，下层电极E0形成在板状桥梁部20的上表面上，压电元件50形成在下层电极E0的上表面上，并且三种类型的上层电极(即，中心电极、右手侧电极以及左手侧电极)可通过下层电极E0和压电元件50形成在板状桥梁部20的上表面上。在所述上层电极之中，一些或所有右手侧电极和左手侧电极可通过下层电极E0和压电元件50形成在板状桥梁部20的侧面上。

图8包含示出在本发明中的发电元件的上层电极的布置图样的变化的前剖视图。图8(a)是示出通过沿着在图中的切割平面线8-8切割在图3中示出的实例的板状桥梁部20所获得的横截面的前剖视图。如在图中所示，下层电极E0和压电元件50层压在板状桥梁部20的上表面上，并且三种类型的上层电极E21、E22、E23也设置在层压的上表面上。因此，压电元件50在图的上下方向形成极化现象。在图6中示出的实例也在上层电极的设置上相似。

与之相比，在图8(b)中示出的实例中，右手侧电极和左手侧电极横向设置。即，在该实例中，下层电极E0B形成在板状桥梁部20的侧面上及其上表面上，并且压电元件50B形成在下层电极E0B的表面上。即，在前剖视图中，下层电极E0B和压电元件50B也形成为U字母形状，并且从板状桥梁部20的上表面到侧面整体形成在两侧上。然后，通过这种方式设置构成上层电极组的三种类型的电极，以便中心电极E22B通过下层电极E0B和压电元件50B形成在板状桥梁部20的上表面上，这依然未改变。然而，右手侧电极E21B和左手侧电极E23B通过下层电极E0B和压电元件50B形成在板状桥梁部20的侧面上。图8(b)仅仅示出了一组固定部侧电极E21B到E23B。一组重锤体侧电极E11B到E13B也通过相似的方式设置。

在这种情况下，压电元件50B的每个部分在厚度方向形成极化现象。因此，形成在板状桥梁部20的上表面上的部分在图中的竖直方向形成极化现象，并且形成在板状桥梁部20的侧面上的部分在图中的横向上形成极化现象。因此，在板状桥梁部20的每个部分上发生的应力在这6个上层电极E11B到E13B；E21B到E23B的每个上生成具有预定极性的电荷。在图2(a)中示出的板状桥梁部20的每个部分上的伸缩状态在其侧面上也依然未改变。因此，结果，提供与在图5中示出的发电电路60相似的电路，通过该电路，可以基于这样生成的电荷，提取电力。

与在图8(a)中示出的实例相比，在图8(b)中示出的实例中在每个上层电极的区域上更宽，因此，在上层电极组上生成的电荷在数量上增大。因此，与前者相比，后者在发电效率上增大。然而，后者需要在板状桥梁部20的上表面上，而且在侧面上形成下层电极、压电元件以及上层电极。

另一方面，在图8(c)中示出的实例中，右手侧电极和左手侧电极设置为从上表面继续到侧面。而且，在该实例中，与在图8(b)中示出的实例一样，下层电极E0C形成在板状桥梁部20的侧面上及其上表面上，并且压电元件50C形成在下层电极E0C的表面上。结果，在前剖视图中，下层电极E0C和压电元件50C也形成为U字母形状，并且从板状桥梁部20的上表面到侧面整体形成在两侧上。

在此处，通过这种方式设置构成上层电极组的三种类型的电极，以便中心电极E22C通过下层电极E0C和压电元件50C形成在板状桥梁部20的上表面上，这依然未改变。然而，右手侧电极E21C和左手侧电极E23C通过下层电极E0C和压电元件50C形成在板状桥梁部20的上表面到其侧面上。图8(c)仅仅示出了一组固定部侧电极E21C到E23C，一组重锤体侧电极E11C到E13C也通过相似的方式设置。

如上所述，压电元件50B的每个部分在厚度方向形成极化现象。因此，也在图8(c)中示出的实例的情况下，在板状桥梁部20的每个部分上发生的应力在这6个上层电极E11C到E13C；E21C到E23C的每个上生成具有预定极性的电荷。提供与在图5中示出的发电电路60相似的电路，通过该电路，可以基于这样生成的电荷，提取电力。

与在图8(b)中示出的实例相比，在图8(c)中示出的实例可以确保右手侧电极和左手侧电极的更宽区域，因此，由上层电极组生成的电荷在数量上增大。因此，可以增强发电效率。然而，后者需要在上表面到侧面上形成右手侧电极和左手侧电极，这造成更大的制造成本。

当然，在图8(a)到图8(c)中示出的每个实例中的上层电极的设置模式可以单独组合，用于每个部分。在图8(d)中，通过采用在图8(b)中示出的设置模式，形成其右半部分，并且通过采用在图8(c)中示出的设置模式，形成其左半部分。进一步，在该实例中，并非通过提供集成结构，而是通过将结构分成两个部分51D和52D，形成压电元件。

具体而言，在图8(d)中示出的实例中，下层电极E0D不仅形成在板状桥梁部20的上表面上，而且形成在其侧面上，并且压电元件51D、52D形成在下层电极的表面上。压电元件51D形成在包含下层电极E0D的右侧面的位置上，并且压电元件52D形成在包含下层电极E0D的上表面及其左侧面的位置上。然后，通过这种方式设置构成上层电极组的三种类型的电极，以便中心电极E22D通过下层电极E0D和压电元件52D形成在板状桥梁部20的上表面上，右手侧电极E21D通过下层电极E0D和压电元件51D形成在板状桥梁部20的右侧面上，并且左手侧电极E23D通过下层电极E0D和压电元件52D从板状桥梁部20的上表面形成到其侧面上。

如上所述，右手侧电极和左手侧电极不必双侧对称。然而，为了由在X轴方向的振动生成的正电荷可在总量上尽可能与其负电荷平衡，所述电极优选地双侧对称，如在图8(a)到(c)中示出的实例中所述。

进一步，压电元件不必形成为提供集成结构。如在图8(d)中所示，压电元件可单独地设置在对应于每个上层电极的位置上。实际上，然而，可以在制造工艺中更容易地形成集成结构。同样，下层电极可单独地设置在对应于每个上层电极的位置上。实际上，然而，可以在制造工艺中更容易地形成集成结构。

如上所述，提供在图8(b)到(d)中示出的实例的描述，作为在图3中示出的实例的变化(前剖视图对应于图8(a))。当然，相似的变化也可用于在图6中示出的实例。进一步，上层电极的设置模式的相似变化也可用于下面描述的第二实施方式。

<<<章节3：第二实施方式(三轴发电型)>>>

接下来，提供本发明的第二实施方式的描述。在章节1中描述的第一实施方式是双轴发电型发电元件，其中，在X轴方向在重锤体30上应用的振动能量及其在Z轴方向的振动能量转换成电能，从而生成电力。在此处要描述的第二实施方式是三轴发电型发电元件，该发电元件具有另外将在Y轴方向的振动能量转换成电能的功能。

当然，第一实施方式也能够将在Y轴方向的振动能量转换成电能。然而，如上所述，与在X轴方向或者在Z轴方向的振动能量相比，该振动能量在转换效率上相当低并且可忽略。在此处要描述的第二实施方式促使原则上提供在第一实施方式中的两组板状桥梁部，并且这两组板状桥梁部在这些部分彼此正交的方向组合。因此，甚至在重锤体在X轴、Y轴以及Z轴的任何方向振动的情况下，其振动能量可以有效地转换成电能。

图9包含构成在本发明中的第二实施方式的发电元件的基本结构体100的平面图(在上部分的图(a))及其侧剖视图(在下部分的图(b))。如图9(a)中所示，基本结构体100是螺旋形结构体，该结构体具有固定部板状元件110、第一板状桥梁部120、中间连接部125、第二板状桥梁部130、重锤体连接部140以及重锤体150。

在此处，为了方便描述振动方向，在重锤体150保持静止的状态中，原点O放在重锤体150的重心，从而限定XYZ三维坐标系，如图中所示。即，在图9(a)的平面图中，在图的下面限定X轴，在图中的右手边限定Y轴，并且在与纸张表面垂直的方向的上面限定Z轴。在图9(b)的侧剖视图中，在图的上面限定Z轴，在图中的右手边限定Y轴，并且在与纸张表面垂直的方向的上面限定X轴。图9(b)的侧剖视图对应于示图，其中，沿着YZ平面切割在图9(a)的平面图中的基本结构体100。要注意的是，虽然在图9(a)中省略了说明，但是基本结构体100实际上容纳在装置外壳内部。在图9(b)中，说明作为装置外壳的部分的底板200，以提供固定部板状元件110的下表面牢固连接至底板200的上表面的状态。

固定部板状元件110执行与第一实施方式的固定部10的功能相似的功能，并且是将第一板状桥梁部120的根部端(在图中，左端)固定至装置外壳的底板200的成分。另一方面，第二板状桥梁部130的根部端通过中间连接部125连接至第一板状桥梁部120的前端(在图中，在右手侧)。重锤体150通过重锤体连接部140连接至第二板状桥梁部130的前端。如图9(a)中所示，重锤体150是具有充分质量的矩形结构体，用于执行作为振荡器的功能，并且保持由通过螺旋形方式设置的元件110、120、125、130、140支撑。

在图9(b)中，虽然并非未说明第一板状桥梁部120和中间连接部125，但是第一板状桥梁部120、中间连接部125、第二板状桥梁部130、重锤体连接部140以及重锤体150在厚度(在Z轴方向的尺寸)上均相等。相对，固定部板状元件110在下面具有过厚的部分。因此，如图9(b)中所示，在固定部板状元件110的下表面固定至底板200的上表面的状态中，第一板状桥梁部120、中间连接部125、第二板状桥梁部130、重锤体连接部140以及重锤体150均处于在底板200的上表面上方浮置的状态中，并且重锤体150保持在悬吊状态中。

在此处，至少第一板状桥梁部120和第二板状桥梁部130是柔性的，因此，通过应用外力，经受挠曲。因此，在从外面给装置外壳应用振动时，其振动能量给重锤体150施加力，并且重锤体150在装置外壳内部振动。例如，在装置外壳在这种方向连接至振动源(例如，车辆)，以便XY平面是水平面，并且Z轴是垂直轴时，从振动源中传输的在垂直方向以及在水平方向的振动给重锤体150应用在每个XYZ坐标轴方向的振动能量。

结果，在图9中示出的基本结构体100具有一种结构，其中，第一板状桥梁部120的前端通过中间连接部125连接至第二板状桥梁部130的根部端，以便均是柔性的第一板状桥梁部120和第二板状桥梁部130设置为提供L字母形状，并且第二板状桥梁部130的前端也通过重锤体连接部140连接至重锤体150的角部，以便重锤体150设置在第二板状桥梁部130的旁边。此外，第一板状桥梁部120的根部端由执行作为固定部的功能的固定部板状元件110固定至装置外壳的底板200的上表面。因此，第一板状桥梁部120、第二板状桥梁部130以及重锤体150处于在装置外壳的底板200之上浮置的悬吊状态中，未应用外力。

具体而言，在图9中示出的基本结构体100中，固定部110由沿着与X轴平行的用于固定部的纵向轴L0延伸的固定部板状元件110构成，并且第一板状桥梁部120的根部端固定至固定部板状元件110的一端。而且，第一板状桥梁部120设置为在Y轴方向延伸，与Y轴平行的第一纵向轴Ly表示为中心。第二板状桥梁部130设置为在X轴方向延伸，与X轴平行的第二纵向轴Lx表示为中心。因此，由固定部板状元件110、第一板状桥梁部120以及第二板状桥梁部130构成的结构体表示为U字母形状结构体，以便其在XY平面上的投影图像形成为U字母形状，并且通过这种方式构成，以便板状重锤体150设置在由U字母形状结构体包围的内部区域内。

上述基本结构体100在结构上适合于大量生产。即，从图9(a)的平面图中显而易见，基本结构体100可以由一种工艺大量生产，在工艺中，具有U字母形状的空隙区域V通过蚀刻等通过平面的方式形成在矩形板状元件上，以总体上制造螺旋形结构体。

例如，在此处示出的实施方式促使提供具有5mm的一侧尺寸的方形硅基板，通过蚀刻，在其上形成具有约0.3mm的宽度的凹槽，以将空隙区域V形成为U字母形状，并且具有约0.5mm的宽度的U字母形状的结构用于形成固定部板状元件110、第一板状桥梁部120、中间连接部125、第二板状桥梁部130以及重锤体连接部140。进一步，关于每个部分的厚度，第一板状桥梁部120、中间连接部125、第二板状桥梁部130、重锤体连接部140以及重锤体150在厚度上单独是0.5mm，并且固定部板状元件110在厚度上是1mm。

当然，每个部分的尺寸可以任意地设置。简言之，第一板状桥梁部120和第二板状桥梁部130可设置为这种尺寸，以具有适当的柔性，以便重锤体150造成在每个坐标轴方向振动，保持某个振荡。重锤体150可以设置为具有充分质量的这种尺寸，该质量通过来自外面的振动能量造成发电所需要的振动。固定部板状元件110可设置为这种尺寸，以便基本结构体100整体上牢固地附接至装置外壳的底板200。

上面参照图9，提供了基本结构体100的结构的描述，即，第二实施方式的发电元件的成分。通过将一些其他元件加入基本结构体100中，构成发电元件。

图10(a)是第二实施方式的发电元件的平面图(未说明装置外壳)，并且图10(b)是通过沿着YZ平面切割发电元件所获得的侧剖视图(说明装置外壳)。如在图10(b)中所示，层状下层电极E00形成在基本结构体100的整个上表面上，并且层状压电元件300形成在其整个另一个上表面上。然后，由局部形成的多个上层电极构成的一组上侧电极形成在压电元件300的上表面上(由于图10(b)是YZ平面的剖视图，所以在图中，出现仅仅设置在横截面后面的三个上层电极Ex1、Ex2、Ez1)。

可使用普遍接受的导电材料(例如，金属)，形成下层电极和上层电极，与第一实施方式一样。在此处示出的实例的情况下，具有约300nm厚度的薄膜状金属层(由两层钛膜和铂膜构成的金属层)用于形成下层电极E00和上层电极组。进一步，PZT(锆钛酸铅)或KNN(铌酸钾钠)制成具有约2μm厚度的薄膜形式，并且用作压电元件300。

如图10(b)中所示，在该实例的情况下，装置外壳由底板200和盖体400构成，并且基本结构体100容纳在装置外壳内部。如上所述，基本结构体100由固定部板状元件110固定至底板200的上表面，并且重锤体150在装置外壳内部保持在悬吊状态中。盖体400由顶板410和侧板420构成。重锤体150在盖体400的内部空间内部经受位移，从而造成振动。

在重锤体150的上表面与顶板410的下表面之间的距离以及在重锤体150的下表面与底板200的上表面之间的距离设置为适当的尺寸，由此顶板410和底板200中的每个能够执行作为止挡件元件的功能。即，装置外壳的内壁表面执行作为控制元件的功能，该控制元件用于控制重锤体150的过多位移。因此，甚至在给重锤体150应用过多加速度(可破坏每个板状桥梁部120、130的加速度)的情况下，可以控制重锤体150的过多位移，从而防止损坏板状桥梁部120、130。然而，在顶板410与重锤体150之间的间隙尺寸或者在底板200与重锤体150之间的间隙尺寸过窄的情况下，由于空气阻尼的影响，所以发电效率降低。应要注意这个。

在此处示出的实例的情况下，如图10(a)中所示，上层电极组由12个上层电极Ex1到Ex4；Ey1到Ey4；Ez1到Ez4构成(在图中提供阴影线，用于清晰地指示电极形成域，而非用于指示横截面)。图10(a)是在从上面观察时发电元件的平面图。因此，出现包含基本结构体的整个表面的压电元件300。然而，为了方便描述，在图10(a)中，固定部板状元件110、第一板状桥梁部120、第二板状桥梁部130、重锤体连接部140以及重锤体150中的每个的位置由具有虚线的引出线的符号表示。

设置在第一板状桥梁部120之上的6个上层电极的作用与设置在图3中示出的板状桥梁部20之上的6个上层电极的作用基本上相似。同样，设置在第二板状桥梁部130之上的6个上层电极的作用与设置在图3中示出的板状桥梁部20之上的6个上层电极的作用基本上相似。

在此处，均包括符号x的4个上层电极Ex1到Ex4(侧电极设置在两侧上，以便在第二板状桥梁部130上沿着第二纵向轴Lx延伸)并且均包括符号y的4个上层电极Ey1到Ey4(侧电极设置在两侧上，以便在第一板状桥梁部120上沿着第一纵向轴Ly延伸)是电极，安装所述电极，用于起着提取基于重锤体150主要在水平方向(在X轴方向并且在Y轴方向)的振动能量生成的电荷的作用。均包括符号z的4个上层电极Ez1到Ez4(中心电极设置在第一板状桥梁部120的第一纵向轴Ly上并且设置在第二板状桥梁部130的第二纵向轴Lx上)是电极，安装所述电极，用于起着提取基于重锤体150主要在垂直方向(在Z轴方向)上的振动能量的电荷的作用。

在此处，在图10(a)中示出的12个上层电极之中，形成在第一板状桥梁部120的前端上的3个电极分别称为第一前端侧右手侧电极Ey1、第一前端侧中心电极Ez3以及第一前端侧左手侧电极Ey2。形成在第一板状桥梁部120的根部端的3个电极分别称为第一根部端侧右手侧电极Ey3、第一根部端侧中心电极Ez4以及第一根部端侧左手侧电极Ey4。形成在第二板状桥梁部130的前端上的3个电极分别称为第二前端侧右手侧电极Ex1、第二前端侧中心电极Ez1以及第二前端侧左手侧电极Ex2。形成在第二板状桥梁部130的根部端的3个电极分别称为第二根部端侧右手侧电极Ex3、第二根部端侧中心电极Ez2以及第二根部端侧左手侧电极Ex4。

还在此处，措辞“右手侧”和“左手侧”表示在从其根部端侧观察每个板状桥梁部120、130的上表面时的右边和左边。中心电极Ez3、Ez4设置在表示为第一板状桥梁部120的中心线的第一纵向轴Ly(与Y轴平行的中心轴)上。在两侧上的侧电极Ey1到Ey4设置在这两侧上，以便与第一纵向轴Ly对称。同样，中心电极Ez1、Ez2设置在表示为第二板状桥梁部130的中心线的第二纵向轴Lx(与X轴平行的中心轴)上。在两侧上的侧电极Ex1到Ex4设置在其两侧上，以便与第二纵向轴Lx对称。

如图10(b)中所示，发电元件另外具有发电电路500。在图10(b)中，发电电路500仅仅描述为块体。下面描述其特定的电路图。如在图中所述，在发电电路500、下层电极E00以及这12个上层电极Ex1到Ex4；Ey1到Ey4；Ez1到Ez4之间提供布线，并且由发电电路500通过该布线提取在每个上层电极上生成的电荷。实际上，每个布线可以通过在压电元件300的上表面上制造的导电图样与每个上层电极一起形成。进一步，在基本结构体由硅基板构成的情况下，发电电路500可以形成在硅基板(例如，固定部板状元件110的一部分)上。

结果，第二实施方式的发电元件是发电元件，该发电元件通过将在XYZ三维坐标系中的每个坐标轴方向的振动能量转换成电能来生成电力。发电元件具有：第一板状桥梁部120，该部分是柔性的并且沿着与Y轴平行的第一纵向轴Ly延伸；第二板状桥梁部130，该部分是柔性的并且连接至第一板状桥梁部120(通过中间连接部125)，以沿着与X轴平行的第二纵向轴Lx延伸；重锤体150，连接至第二板状桥梁部130(通过重锤体的连接部140)；装置外壳400，容纳第一板状桥梁部120、第二板状桥梁部130以及重锤体150；固定部(固定部板状元件110)，将第一板状桥梁部120的一端固定至装置外壳400；下层电极E00，在第一板状桥梁部120和第二板状桥梁部130的表面上通过成层状的方式形成；压电元件300，在下层电极E00的表面上通过成层状的方式形成；上层电极组Ex1到Ex4；Ey1到Ey4；Ez1到Ez4，由多个上层电极构成，所述上层电极局部形成在压电元件300的表面上；以及发电电路500，整流基于在上层电极和下层电极中的每个上生成的电荷产生的电流，以提取电力。

如上所述，在这样构成的发电元件中，在应用振动装置外壳400的外力时，由于在每个板状桥梁部120、130上发生的挠曲，所以重锤体150在装置外壳400内部振动。然后，将在每个板状桥梁部120、130上发生的挠曲传输给压电元件300，造成在压电元件300上发生相似的挠曲。由于应用在层方向伸张和收缩的应力，所以压电元件300易于在厚度方向极化。因此，在压电元件300的上下表面上生成电荷，并且从上层电极Ex1到Ex4；Ey1到Ey4；Ez1到Ez4和下层电极E00中提取这样生成的电荷。

在此处示出的实例的情况下，与在章节1中描述的实例一样，使用压电元件300，其中，在应用在层方向伸张的应力时，在上表面上生成正电荷，而在下表面上生成负电荷。相对，在应用在层方向收缩的应力时，在上表面上生成负电荷，而在下表面上生成正电荷。当然，还在第二实施方式中，可使用具有任何极化特征的压电元件。

接下来，考虑发电元件的特定发电运动。图11是示出在图9中示出的基本结构体100的重锤体150在X轴的正向上经受位移Δx(+)时在形成每个上层电极的位置上的伸缩状态的平面图。图12是重锤体在Y轴的正向上经受位移Δy(+)时的伸缩状态的平面图。图13是示出重锤体在Z轴的正向上经受位移Δz(+)时上的伸缩状态的平面图。在重锤体150上应用在每个坐标轴的正向上的加速度时，发生上述位移。该位移在每个板状桥梁部120、130上传递挠曲，造成基本结构体100变形。然而，在图11到图13中，为了方便说明，未说明基本结构体100的位移状态，并且在形成了每个上层电极的位置上的伸缩状态由箭头表示(在两侧上具有箭头的符号指示伸张状态，并且具有一对彼此面对的箭头的符号指示收缩状态)。

在重锤体150在X轴的正向上经受位移Δx(+)的情况下，如图11中所示，在设置在螺旋形基本结构体100外面的第二前端侧右手侧电极Ex1、第二根部端侧右手侧电极Ex3以及第一前端侧右手侧电极Ey1中的每个上，应用在纵向上伸张的应力，而在第一根部端侧右手侧电极Ey3上，应用在纵向上收缩的应力。另一方面，在设置在螺旋形基本结构体100内部的第二前端侧左手侧电极Ex2、第二根部端侧左手侧电极Ex4以及第一前端侧左手侧电极Ey2中的每个上，应用在纵向上收缩的应力，而在第一根部端侧左手侧电极Ey4上，应用在纵向上伸张的应力。

尽管第一根部端侧右手侧电极Ey3是放在螺旋形基本结构体100外面的电极，该电极在伸缩状态上与放在外面的电极(即，右手侧电极Ex1、Ex3、Ey1)相对。尽管第一根部端侧左手侧电极Ey4是放在螺旋形基本结构体100内部的电极，该电极在伸缩状态上与放在内部的电极(即，左手侧电极Ex2、Ex4、Ey2)相对。需要复杂的理论，用于描述颠倒在第一板状桥梁部120的根部端上发生伸缩的原因，因此，在此处省略其描述。然而，通过在结构力学上进行计算机模拟，本发明的发明人确认发生说明的伸缩应力(参照下面要描述的图19)。

关于设置在中心线上的4个中心电极Ez1到Ez4，在中心电极的右半部分与左半部分之间略微施加反向应力。这样考虑应力总体上平衡以不造成伸缩。

图11示出在X轴的正向上发生的位移Δx(+)的状态。在X轴的负向上发生位移Δx(-)时，重锤体150在反向上经受位移。每个部分的伸缩状态与在图11中示出的状态相对。因此，在向装置外壳400施加在X轴方向具有振动分量的振动能量时，在图11中示出的伸缩状态及其相对的状态在基本结构体100的每个部分上交替地重复。

另一方面，在重锤体150在Y轴的正向上经受位移Δy(+)的情况下，如图12中所示，在设置在螺旋形基本结构体100外面的第二根部端侧右手侧电极Ex3、第一前端侧右手侧电极Ey1以及第一根部端侧右手侧电极Ey3中的每个上，施加在纵向上收缩的应力，而在第二前端侧右手侧电极Ex1上，施加在纵向上伸张的应力。另一方面，在设置在螺旋形基本结构体100内部的第二根部端侧左手侧电极Ex4、第一前端侧左手侧电极Ey2以及第一根部端侧左手侧电极Ey4中的每个上，施加在纵向上伸张的应力，而在第二前端侧左手侧电极Ex2上，施加在纵向上收缩的应力。

尽管第二前端侧右手侧电极Ex1是位于螺旋形基本结构体100外面的电极，但是该电极在伸缩状态上与位于外面的电极(即，右手侧电极Ex3、Ey1、Ey3)相反。尽管第二前端侧左手侧电极Ex2是位于螺旋形基本结构体100内部的电极，该电极在伸缩状态上与位于内部的电极(即，左手侧电极Ex4、Ey2、Ey4)相对。需要复杂的理论以描述在第二板状桥梁部130的前端上发生伸缩颠倒的原因，因此，在此处省略其描述。然而，通过在结构力学上进行计算机模拟，本发明的发明人确认发生示出的伸缩应力(参照下面要描述的图20)。

还在这种情况下，关于设置在中心线上的4个中心电极Ez1到Ez4，在中心电极的右半部分与左半部分之间略微施加相反应力。考虑应力总体上平衡从而不造成伸缩。

图12示出在Y轴的正向上发生的位移Δy(+)的状态。在Y轴的负向上发生位移Δy(-)时，重锤体150在反向上经受位移，并且每个部分的伸缩状态与在图12中示出的状态相反。因此，在给装置外壳400施加在Y轴方向具有振动分量的振动能量时，在图12中示出的伸缩状态及其相反的状态在基本结构体100的每个部分上交替地重复。

最后，在重锤体150在Z轴的正向上经受位移Δz(+)的情况下，如图13中所示，向第一板状桥梁部120的前端侧上的三个电极Ey1、Ey2、Ez3以及在第二板状桥梁部130的前端侧上的三个电极Ex1、Ex2、Ez1施加在纵向上伸张的应力。而且，向第一板状桥梁部120的根部端侧上的三个电极Ey3、Ey4、Ez4以及在第二板状桥梁部130的根部端侧上的三个电极Ex3、Ex4、Ez2施加在纵向上收缩的应力。虽然为了施加上述应力的原因，省略详细描述，但是通过在结构力学上进行计算机模拟，本发明的发明人确认发生示出的伸缩应力(参照下面要描述的图21)。

图13示出在Z轴的正向上发生的位移Δz(+)的状态。在Z轴的负向上发生位移Δz(-)时，重锤体150在反向上经受位移，并且每个部分的伸缩状态与在图13中示出的状态相反。因此，在给装置外壳400施加在Z轴方向具有振动分量的振动能量时，在图13中示出的伸缩状态及其相反的状态在基本结构体100的每个部分上交替地重复。

图14是示出在重锤体150在图10中示出的发电元件中经受在每个坐标轴(下层电极E00表示为参考电位)的方向的位移时，在每个上层电极Ex1到Ex4；Ey1到Ey4；Ez1到Ez4上生成的电荷的极性的表格。在该表格中，符号“+”表示正电荷的生成，而符号“-”表示负电荷的生成。进一步，符号“0”表示不生成电荷的状态或者生成的电荷的数量小于由符号“+”或者符号“-”表示的情况。实际上，由于在对应于符号“0”的列中表示的电荷未大量生成，所以在以下描述中，忽略该电荷。

如上所述，在重锤体150经受在每个坐标轴方向的位移时，给每个板状桥梁部120、130的各个部分施加在图11到图13中示出的伸缩应力。另一方面，压电元件300的特征在于，其极性为在施加有在层方向伸张的应力时，在其上表面上生成正电荷，并且在其下表面上生成负电荷，而在施加了在层方向收缩的应力时，在其上表面上生成负电荷，并且在其下表面上生成正电荷。通过考虑以上描述，容易理解的是，获得在图14的表格中示出的结果。

例如，在图14中的第一行的“位移Δx(+)”的每列上的结果为向每个上层电极的列提供“+”，每个上层电极是图11中示出的伸缩分布中的伸张部分，向每个上层电极的列提供“-”，每个上层电极是收缩部分，并且向作为总体上没有伸缩的部分的每个上层电极的列提供“0”。同样，在图12中示出的伸缩分布中，指示在第二行中的“位移Δy(+)”的各个列的结果。在图13中示出的伸缩分布中，指示在第三行中的“位移Δz(+)”的各个列上的结果。

图14的表格示出了在重锤体150于每个坐标轴的正向上发生位移Δx(+)、Δy(+)、Δz(+)时在每个上层电极上生成的电荷。在每个坐标轴的负向上发生位移Δx(-)、Δy(-)、Δz(-)时，获得在图14的表格中的符号颠倒的这种结果。在大部分情况下，在从外面施加振动能量时，重锤体150在装置外壳400内部振动，以与振动周期同步，并且在图14的表格中示出的符号颠倒。然后，电荷的生成周期增大或减小。

实际上，从外面施加的振动能量具有在XYZ三维坐标系内的每个坐标轴的方向分量。因此，重锤体150的位移是合成位移Δx(±)、Δy(±)、Δz(±)，并且随着时间变化。因此，(例如)在Δx(+)的位移和Δy(+)的位移同时发生或者Δx(+)的位移和Δz(+)的位移同时发生时，如在图14的表格中所示，在上层电极Ex3、Ey2上生成正电荷和负电荷。因此，电荷部分抵消并且不能有效地提取。

如上所述，根据重锤体150的某个振动模式，并非始终100％有效地生成电力。然而，总体上，通过提取在三个轴方向的能量(即，重锤体150在X轴方向的振动能量、在Y轴方向的振动能量以及在Z轴方向的振动能量)，可以生成电力。因此，根据本发明的第二实施方式的发电元件的特征在于，用于全部三个轴的重锤体150的振动能量可以用于生成电力。由于上述特征，所以可以实现以下目标：包括各个方向分量的振动能量转换成尽可能多的电能(而没有浪费)，以高效率生成电力。

发电电路500起着对基于在每个上层电极Ex1到Ez4以及在下层电极E00上生成的电荷产生的电流进行整流以便提取电力的作用。在此处示出的实例的情况下，下层电极E00执行将参考电位固定为共同电极的功能。因此，实际上，可分别收集从每个上层电极Ex1到Ez4流出的电流以及流入每个上层电极Ex1到Ez4内的电流，以储存电力。

图15是示出在10中示出的发电元件中使用的发电电路500的特定构造的电路图。其基本电路构造与在图5中示出的发电电路60的构造相似。即，Px1到Px4；Py1到Py4；Pz1到Pz4示出了压电元件300的部分，分别对应于直接在上层电极Ex1到Ex4；Ey1到Ey4；Ez1到Ez4之下的位置。进一步，由在电路图上的白色圆圈表示的E00对应于下层电极，并且由白色圆圈表示的Ex1到Ex4；Ey1到Ey4；Ez1到Ez4对应于上层电极。

Dx1(+)到Dz24(-)表示整流元件(二极管)。提供符号(+)的每个整流元件起着提取在每个上层电极上生成的正电荷的作用，并且提供符号(-)的每个整流元件起着提取在每个上层电极上生成的负电荷的作用。

一对相互独立的正和负整流元件Dx1(+)、Dx1(-)...等连接至每个上层电极Ex1到Ex4；Ey1到Ey4。相反，一对正和负整流元件Dz13(+)、Dz13(-)连接至对于一对正和负整流元件共有的上层电极Ez1、Ez3，并且一对正和负整流元件Dz24(+)、Dz24(-)连接至对于一对正和负整流元件共有的上层电极Ez2、Ez4。这是因为从图14的表格中显而易见，上层电极Ez1、Ez3持续生成仅仅具有相同极性的电荷，并且上层电极Ez2、Ez4持续生成仅仅具有相同极性的电荷，通过这种方式，它们可以使用共同的整流元件。

另一方面，符号Cf表示平滑电容元件(电容)。提取的正电荷被供应给电容的正电极端子(在图中，上端子)，并且提取的负电荷供应给其负电极端子(在图中，下端子)。与在图5中示出的发电电路60一样，电容元件Cf起着平滑由如此生成的电荷造成的脉冲电流的作用。在重锤体150在振动上稳定的静止时间，电容元件Cf的阻抗基本上可忽略。在图5中示出的发电电路60中，为了提取在下层电极E0上生成的电荷，使用整流元件D0(+)和D0(-)。在图15中示出的发电电路500中，采用这种构造，以便电容元件Cf的两个端子都通过电阻元件Rd1、Rd2连接至下层电极E00。这个构造还能够提取在上层电极上以及在下层电极上生成的电荷。

还在这种情况下，与电容元件Cf并联连接的ZL指示由发电元件生成的电力供应至的电器的负载。电阻元件Rd1、Rd2的电阻值设置为充分大于负载ZL的阻抗。与在图5中示出的发电电路60一样，为了提高发电效率，负载ZL的阻抗优选地与压电元件300的内部阻抗匹配。因此，在提前采用电力供应至的电器的情况下，优选地采用具有与电器的负载ZL的阻抗匹配的内部阻抗的压电元件，以设计发电元件。

结果，发电电路500具有电容元件Cf、用于正电荷Dx1(+)到Dx24(+)的整流元件以及用于负电荷Dx1(-)到Dx24(-)的整流元件，在所述正电荷整流元件中，用于朝着电容元件Cf的正电极侧引导在每个上层电极Ex1到Ez4上生成的正电荷的从每个上层电极Ex1到Ez4到电容元件Cf的正电极的移动方向表示为正向，在所述负电荷整流元件中，用于朝着电容元件Cf的负电极引导在每个上层电极Ex1到Ez4上生成的负电荷的从电容元件Cf的负电极到每个上层电极Ex1到Ez4的移动方向表示为正向。因此，发电电路500执行使用电容元件Cf平滑从振动能量转换的电能的功能，从而将电能供应给负载ZL。

还在图15中示出的电路中，从用于正电荷Dx1(+)到Dx24(+)的整流元件中提取的正电荷以及从用于负电荷Dx1(-)到Dx24(-)的整流元件中提取的负电荷供应给负载ZL。因此，原则上，使在各个上层电极Ex1到Ez4上生成的正电荷的总量在每个时刻等于其负电荷的总量，从而可以通过最高效率生成电力。

如上所述，在图10中示出的上层电极之中，在两侧的侧电极均设置为彼此对称，纵向轴Lx或Ly表示为中心轴。采用上述对称结构，在重锤体150通过该结构在X轴方向振动的情况下，如图11中所示，使在设置在相同地方的一对左手侧电极和右手侧电极上生成的正电荷在总量上基本上等于其负电荷。同样，在重锤体150在Y轴方向振动的情况下，如图12中所示，使设置在相同地方的一对左手侧电极和右手侧电极上生成的正电荷在总量上基本上等于其负电荷。如上所述，一对电极(即，右手侧电极和左手侧电极)设置在中心电极的两侧，这样做的优点在于，相对于在X轴方向的振动以及在Y轴方向的振动，获得这种效应，以便使正电荷在总量上等于负电荷。

当然，还在第二实施方式中，可以最有效地生成电力，其中，基于基本结构体100独有的结构确定的重锤体150的谐振频率与从外面施加的振动的频率匹配。因此，在提前采用从外面施加的振动的频率的情况下，优选地进行设计，以使得谐振频率与在设计基本结构体100的结构的阶段涉及的频率匹配。

<<<章节4：使用第二实施方式的发电装置>>>

在此处，提供实施方式的描述，其中，提供在章节3中描述的根据第二实施方式的多组发电元件(在图10中示出的元件)以实现更有效的发电。在本申请中，为了方便术语分类，在章节1中描述的第一实施方式、在章节2中描述的修改实例以及在章节3中描述的第二实施方式中示出的一组元件称为“发电元件”。使用多组“发电元件”并且具有向外面供应由各个发电元件提取的电力的功能的装置称为“发电装置”。

图16是示出发电装置的基本结构体1000的结构的平面图，其中，使用在10中示出的四组发电元件(给结构体的内部部分提供阴影线，以便清晰地指示其平面形状)。基本结构体1000被构造为四组基本结构体100A、100B、100C、100D的整合。每个基本结构体100A、100B、100C、100D在结构上与在图9中示出的基本结构体100相似，每个基本结构体具有固定部板状元件110、第一板状桥梁部120、第二板状桥梁部130以及重锤体150的各个部分。

在图16中，为分别表示基本结构体100A、100B、100C、100D的符号的端部提供A到D。例如，基本结构体100A具有固定部板状元件110A、第一板状桥梁部120A、第二板状桥梁部130A以及重锤体150A的各个部分。然而，在图中上下相邻的基本结构体通过这种方式构成，以便一对固定部板状元件110整合。因此，基本结构体100A的固定部板状元件110A与基本结构体100B的固定部板状元件110B实际上整合，从而构成单个固定部板状元件110AB。同样，基本结构体100C的固定部板状元件110C与基本结构体100D的固定部板状元件110D实际上整合，从而构成单个固定部板状元件110CD。

当然，通过将下层电极、压电元件、上层电极以及发电电路加入在图16中示出的基本结构体1000中，构造实际的发电装置。具体而言，例如，共同的下层电极可整体形成在基本结构体1000的上表面上，共同的压电元件可整体形成在下层电极的上表面上，并且多个上层电极可在压电元件的上表面上单独局部形成在预定位置上(当然，可提供下层电极和压电元件中的每个作为单独构造)。

在此处，发电电路可能是适合于集成的四组发电元件的电路，以便共同输出从这四组发电元件中提取的电荷。具体而言，在使用在图15中示出的发电电路500时，整流元件可连接至在发电元件内的每个上层电极，然而，可为所有四组发电元件提供单个共同的电容元件Cf，从而在此处储存从所有发电元件获得的电能。进一步，这四组发电元件的下层电极E00彼此连接，以在电位上相等。当然，电阻元件Rd1、Rd2可共同用于这四组发电元件内。

图10中示出的一组发电元件用于基于从12个上层电极收集的电荷生成电力。由四组上述发电元件构成的发电装置能够基于从总共48个上层电极收集的电荷生成电力。

在多组发电元件被组合以构成发电装置的情况下，优选地，一些发电元件通过这种方式设置为其X轴方向或者其Y轴方向或者这两个方向与其他发电元件的这些方向不同。采用上述设置以实现这种效应，使得在各个上层电极上生成的正电荷的总量在每个时刻尽可能等于其负电荷的总量，并且可以更有效地生成电力。

例如，在图16中示出的基本结构体1000的情况下，在图中示出各个基本结构体100A到100D的坐标轴(在图9中在基本结构体100中限定的X轴和Y轴)。显然，所述坐标轴在组合方向彼此不同。

即，基本结构体100A对应于在图9中示出的基本结构体100逆时针旋转90°。在基本结构体100A用作参考的情况下，基本结构体100B在图中上下方向是镜像。进一步，在图中的左半部分中示出的每个基本结构体100A、100B用作参考的情况下，在图中的右半部分中示出的每个基本结构体100C、100D在图中左右方向是镜像。

结果，由在图16中示出的基本结构体1000构成的发电装置具有四组发电元件。在第一发电元件中的X轴方向和Y轴方向(使用基本结构体100A的元件)用作参考时，在Y轴方向被颠倒的这种方向上设置第二发电元件(使用基本结构体100B的元件)，在X轴方向被颠倒的这种方向上设置第三发电元件(使用基本结构体100D的元件)，并且在X轴方向和Y轴方向都颠倒的这种方向上设置第四发电元件(使用基本结构体100C的元件)。结果，第一发电元件的Z轴方向和第四发电元件的Z轴方向是在纸张表面上面垂直移动的方向。相反，第二发电元件的Z轴方向和第三发电元件的Z轴方向是在纸张表面下面垂直移动的方向。

如上所述，通过互补的方式设置四组发电元件来构成发电装置。因此，甚至在特定方向应用加速度，以使每个发电元件的重锤体在特定方向上位移的情况下，由于为每个发电元件限定的坐标系的方向不同，所以在每个坐标系内在互补的方向发生位移。因此，在某个发电元件的特定上层电极上生成正电荷的情况下，要在与另一个发电元件对应的上层电极上生成负电荷。因此，在总体上观察四组发电元件时，获得这样的效应，即，使要生成的正电荷在总量上等于其负电荷。

顺便提一下，如上所述，为了基于从外面施加的振动有效地生成电力，重锤体150的谐振频率优选地与从外面施加的振动的频率匹配。因此，例如，在提前采用通过在其上安装来使用本发明的发电元件的特定车辆的情况下，并且在已知从车辆中提供的频率f的情况下，优选地，在设计基本结构体100的结构的阶段，进行设计以使得重锤体150的谐振频率与从车辆中施加的频率f匹配。

然而，在使本发明的发电元件可用作普通商业物品的情况下，不能将发电元件作为专属物品设计。因此，毫无疑义只能确定被视为最常用的振动的频率f，并且设计发电元件，以便其谐振频率与频率f匹配。在实际使用环境中，如果提供具有接近谐振频率f的频率的振动，那么可以有效地提供电力。然而，确实外部振动的频率偏离谐振频率f越远，发电效率就变得越低。

因此，为了响应于更宽的振动频率生成电力，如上所述，可以采用这种方法，以便多组发电元件被组合以构成发电装置，以便多个发电元件中的每个的重锤体在谐振频率上彼此不同。

改变每个发电元件的谐振频率的一种特定方法是改变每个重锤体的质量。图17是示出根据在16中示出的发电装置的修改实例的发电装置的基本结构体的结构的平面图(向结构体的内部提供阴影线，以便清晰地指示其平面形状)。在该修改实例中，四组发电元件中的每个重锤体在平面面积上发生改变，以改变其质量。

在图17中示出的基本结构体2000被构造为四组基本结构体100E、100F、100G、100H以整体的方式形成。由于每个基本结构体100E、100F、100G、100H在结构上与在图9中示出的基本结构体100基本上相似，所以在此处，向基本结构体的各个符号110、120、130、150的端部提供E到H(与在图16中示出的实例一样，共同形成固定部板状元件110EF和110GH)。

在图16中示出的基本结构体1000的情况下，四组基本结构体在每个重锤体150A、150B、150C、150D的大小(质量)上相等。然而，在图17中示出的基本结构体2000的情况下，四组基本结构体在重锤体150E、150F、150G、150H的大小(质量)上按照以下顺序150E>150F>150G>150H减小。具体而言，每个重锤体150E、150F、150G、150H是在厚度上相等的板状元件。然而，如图17中所示，所述重锤体设置为在XY平面上的投影图像的面积上互相不同并且在质量上不同。

当然，每个重锤体可在厚度(在Z轴方向的尺寸)上改变，从而改变每个重锤体的质量。简言之，每个重锤体可设置为在XY平面上的投影图像的面积上互相不同，每个重锤体可设置为在Z轴方向在厚度上互相不同，或者每个重锤体可设置为实现上述两个条件，从而在质量上与在发电元件中的多个重锤体中的每个不同。

重锤体根据其质量而在谐振频率上不同。因此，每个重锤体150E、150F、150G、150H的质量分别表示为mE、mF、mG、mH(在图17中示出的实例的情况下，质量的顺序是mE>mF>mG>mH)，所述重锤体在谐振频率fE、fF、fG、fH上互相不同。

改变在每个发电元件中的重锤体的谐振频率的另一种方法在于，改变每个板状桥梁部的结构。具体而言，在多个发电元件的每个中的第一板状桥梁部、第二板状桥梁部或者这两者可设置为在XY平面上的投影图像的面积上互相不同，或者可设置为在Z轴方向上在厚度上互相不同，或者可设置为实现这两个条件。甚至在如上所述设置时，可以使重锤体150E、150F、150G、150H在谐振频率fE、fF、fG、fH上互相不同。

如上所述，使四组发电元件中的每个的重锤体在谐振频率上不同，从而可以响应于更宽的振动频率生成电力。例如，以上实例具有四个谐振频率fE、fF、fG、fH，所述谐振频率设置为彼此不同。因此，如果从外面施加的振动频率最接近任一个谐振频率，那么预期具有其最接近的频率作为谐振频率的发电元件有效地生成电力。

当然，在提前采用通过安装在其上来使用发电元件的特定车辆并且从车辆中提供的频率f已知的情况下，最优选地，每个重锤体的谐振频率在四组发电元件中设置为f。然而，在使发电装置可用作普通商业物品的情况下，不能规定使用该装置的振动环境。在这种情况下，可估计被视为最一般的振动频率f的范围，以通过这种方式设计每个发电元件的基本结构体，以便在估计的范围内分布四个不同的谐振频率fE、fF、fG、fH。

<<<章节5：第二实施方式的修改实例>>>

在此处，提供在章节3中描述的第二实施方式的三轴发电型发电元件的一些修改实例的描述。

<5-1：上层电极的数量的修改实例>

在章节2-1中，描述修改实例，在该修改实例中，使用在图6中示出的三个上层电极E31到E33，代替在图3中示出的双轴发电型发电元件中使用的6个上层电极E11到E23。因此，在上层电极的数量发生改变的上述修改实例也适用于在图10中示出的三轴发电型发电元件。

具体而言，在形成在图10(a)中的第一板状桥梁部120上的6个上层电极之中，设置在第一纵向轴Ly上的一对中心电极Ez3、Ez4可整合到细长的单个中心电极，设置在其右手侧上的一对右侧电极Ey1、Ey3可整合到细长的单个右侧电极，设置在左手侧上的一对左侧电极Ey2、Ey4可整合到细长的单个左侧电极。因此，与在图6中示出的修改实例中形成在板状桥梁部20上的上层电极一样，在与Y轴平行的方向延伸的3个细长的上层电极要设置在第一板状桥梁部120上。同样，在图10(a)中形成在第二板状桥梁部130上的6个上层电极也可以由在与X轴平行的方向延伸的3个细长的上层电极代替。

结果，在上述修改实例中，上层电极的数量减小为6个，而基本结构体100的构造中没有变化。即，还在修改实例的基本结构体100中，第一板状桥梁部120的根部端通过执行作为固定部的功能的固定部板状元件110固定至装置外壳的底板200，第一板状桥梁部120的前端连接至第二板状桥梁部130的根部端，并且重锤体150连接至第二板状桥梁部130的前端。在施加促使装置外壳振动的外力时，第一板状桥梁部120和第二板状桥梁部130经受挠曲，通过挠曲，重锤体150在每个坐标轴方向上在装置外壳内部振动。这在图10中示出的发电元件的情况下相同。

进一步，由于施加了在层方向收缩的应力，所以压电元件300易于在厚度方向极化。上层电极组以与在图10中示出的发电元件相同的方式构成，这是因为第一上层电极组穿过下层电极E00和压电元件300形成在第一板状桥梁部120的表面上，并且第二上层电极组穿过下层电极E00和压电元件300形成在第二板状桥梁部130的表面上。

在此处，形成在第一板状桥梁部120的第一上层电极组具有三种类型的上层电极，即，第一中心电极(在图10(a)中示出的电极Ez3和Ez4的整合)、第一右侧电极(在图10(a)中示出的电极Ey1和Ey3的整合)以及第一左侧电极(在图10(a)中示出的电极Ey2和Ey4的整合)。每个上层电极设置为沿着第一纵向轴Ly延伸并且与下层电极E00的预定区域相对，所述上层电极与下层电极以压电元件300位于其间的方式彼此面对。第一中心电极在第一板状桥梁部120的上表面上设置在沿着第一纵向轴Ly的中心线的位置上。第一右侧电极设置在第一中心电极的一侧上，并且第一左侧电极设置在第一中心电极的另一侧上。

进一步，形成在第二板状桥梁部130的第二上层电极组具有三种类型的上层电极，即，第二中心电极(在图10(a)中示出的电极Ez1和Ez2的整合)、第二右侧电极(在图10(a)中示出的电极Ex1和Ex3的整合)以及第二左侧电极(在图10(a)中示出的电极Ex2和Ex4的整合)。每个上层电极设置为沿着第二纵向轴Lx延伸并且与下层电极E00的预定区域相对，所述上层电极与下层电极以压电元件300位于其间的方式彼此面对。第二中心电极在第二板状桥梁部130的上表面上设置在沿着第二纵向轴Lx的中心线的位置上。第二右侧电极设置在第二中心电极的一侧上。第二左侧电极设置在第二中心电极的另一侧上。

如上所述，也在图10中示出的三轴发电型发电元件的12个上层电极整合成6个上层电极的修改实例中，上层电极由三种类型的电极构成，即，中心电极、右侧电极以及左侧电极。因此，获得这样的效果，即，在X轴方向的振动或者在Y轴方向的振动可以在生成的正电荷与生成的负电荷之间的总量上尽可能平衡。

然而，实际上，如图10中所示，更优选地采用使用12个上层电极的实例，而非使用6个上层电极的上述修改实例。这是因为前者比后者能够实现更高的发电效率。其原因如下。

在使用12个上层电极的图10的实例中，使用两组板状桥梁部120、130，所述板状桥梁部设置为彼此正交的L字母形状。在这些板状桥梁部120、130被视为单个主体时，每个板状桥梁部在结构上与在图3中示出的板状桥梁部20相似，并且具有设置在上表面侧上的6个上层电极。然而，所述板状桥梁部在重锤体位移时发生的伸缩应力的行为略微不同。

即，在图3中示出的板状桥梁部20的情况下，在重锤体30经受在X轴的正向上的位移时，如图2(a)中所示，板状桥梁部20的左手侧(在图中，上侧)在固定部10的侧边上以及在重锤体30的侧边上伸张，而板状桥梁部20的右手侧(在图中，下侧)在固定部10的侧边上以及在重锤体30的侧边上收缩。如上所述，在板状桥梁部20的相同侧面上的伸缩状态与在固定部10的侧边上以及在重锤体30的侧边上相似。因此，甚至在图3(a)中示出的这对右侧电极E11、E21整合并且由在图6中示出的右侧电极E31代替，并且在图3(a)中示出的这对左侧电极E13、E23整合并且由在图6中示出的左侧电极E33代替的情况下，没有电荷抵消并且消失的机会，这是因为要整合的这对电极在生成的电荷的极性上相等。

然而，在图10中示出的两组板状桥梁部120、130的情况下，在重锤体150经受在X轴的正向上的位移时，如图11中所示，设置在第一板状桥梁部120的右手侧上的第一前端侧右侧电极Ey1和第一根部端侧右侧电极Ey3在伸缩状态上互相相反。因此，如果整合并且由细长的单个电极代替，那么在电荷极性上的差异造成彼此抵消。在设置在第一板状桥梁部120的左手侧上的第一前端侧左侧电极Ey2和第一根部端侧左侧电极Ey4中也发现这一点。

进一步，在图10中示出的两组板状桥梁部120、130的情况下，在重锤体150经受在Y轴的正向上的位移时，如图12中所示，设置在第二板状桥梁部130的右手侧上的第二前端侧右侧电极Ex1和第二根部端侧右侧电极Ex3在伸缩状态上互相相反。因此，在整合并且由细长的单个电极代替的情况下，电荷极性上的差异造成彼此抵消。在设置在第二板状桥梁部130的左手侧上的第二前端侧左侧电极Ex2和第二根部端侧左侧电极Ex4中也发现这一点。

通过考虑以上描述，实际上，如图10(a)的实例中所示，优选地设置电气独立的总共12个上层电极。即，第一上层电极组由设置在第一板状桥梁部120的根部端附近的第一根部端侧电极(Ey3、Ey4、Ez4)组以及设置在第一板状桥梁部120的前端附近的第一前端侧电极组(Ey1、Ey2、Ez3)构成。同样，第二上层电极组由设置在第二板状桥梁部130的根部端附近的第二根部端侧电极(Ex3、Ex4、Ez2)组以及设置在第二板状桥梁部130的前端附近的第二前端侧电极组(Ex1、Ex2、Ez1)构成。在此处，第一根部端侧电极组、第一前端侧电极组、第二根部端侧电极组以及第二前端侧电极组均具有三种类型的上层电极，即，中心电极、右侧电极以及左侧电极。

如上所述，在图10中示出的三轴发电型发电元件在运动行为上与在图3中示出的双轴发电型发电元件略微不同，并且未被构造为在图3中示出的两组板状桥梁部20简单地组合。即，如图11和图12中所示，在重锤体经受在X轴方向并且在Y轴方向的位移时，虽然在板状桥梁部的相同侧上，但是仍存在在伸缩模式上相反的部分。

进一步，在图3中示出的双轴发电型发电元件中，与在X轴方向或者在Z轴方向施加振动能量的情况相比(如上所述，由于伸张或压缩板状桥梁部20整体的变形运动造成在Y轴方向产生振动，所以振动被视为在机械变形效率上较低)在Y轴方向施加振动能量时，发电在效率上大幅减小。在图10中示出的三轴发电型发电元件中，如图11和图12中所示，在X轴方向或者在Y轴方向施加振动能量的情况下，在任一种情况下，可以从所有8个上层电极Ex1到Ex4；Ey1到Ey4中充分有效地提取电荷。

通过考虑以上描述，确实，使用在10中示出的12个上层电极的三轴发电型发电元件是在发电效率上相当高的发电元件。

<5-2：上层电极的横向布置的修改实例>

在章节2-2中，参照图8，提供在图3中示出的第一实施方式的发电元件的上层电极中的布置模式的变形的描述。这些变形也适用于在图10中示出的第二实施方式的发电元件。

图10(b)的侧剖视图示出实例，在该实例中，下层电极E00设置在第二板状桥梁部130的上表面上，压电元件300设置在下层电极的上表面上，并且右侧电极Ex1、中心电极Ez1以及左侧电极Ex2设置在压电元件的上表面上。该实例采用在图8(a)中示出的变形。

即，在该实例中，下层电极E00形成在第一板状桥梁部120和第二板状桥梁部130的上表面上(实际上，下层电极E00形成在基本结构体100的整个上表面上)，并且压电元件300形成在下层电极E00的上表面上。然后，第一中心电极Ez3、Ez4、第一右侧电极Ey1、Ey3以及第一左侧电极Ey2、Ey4也穿过下层电极E00和压电元件300形成在第一板状桥梁部120的上表面上。第二中心电极Ez1、Ez2、第二右侧电极Ex1、Ex3以及第二左侧电极Ex2、Ex4穿过下层电极E00和压电元件300形成在第二板状桥梁部130的上表面上。

与之相比，在采用在图8(b)中示出的变化的情况下，下层电极E00不仅形成在第一板状桥梁部120和第二板状桥梁部130的上表面上，而且形成在其侧面上，并且压电元件300形成在下层电极E00的表面上。然后，第一中心电极Ez3、Ez4可穿过下层电极E00和压电元件300形成在第一板状桥梁部120的上表面上。第一右侧电极Ey1、Ey3和第一左侧电极Ey2、Ey4可穿过下层电极E00和压电元件300形成在第一板状桥梁部120的侧面上。同样，第二中心电极Ez1、Ez2可穿过下层电极E00和压电元件300形成在第二板状桥梁部130的上表面上。而且，第二右侧电极Ex1、Ex3和第二左侧电极Ex2、Ex4可穿过下层电极E00和压电元件300形成在第二板状桥梁部130的侧面上。

另一方面，在采用在图8(c)中示出的变化的情况下，下层电极E00不仅形成在第一板状桥梁部120和第二板状桥梁部130的上表面上，而且形成在其侧面上，并且压电元件300形成在下层电极E00的表面上。然后，第一中心电极Ez3、Ez4可穿过下层电极E00和压电元件300形成在第一板状桥梁部120的上表面上。第一右侧电极Ey1、Ey3和第一左侧电极Ey2、Ey4可穿过下层电极E00和压电元件300从第一板状桥梁部120的上表面形成到侧面上。同样，第二中心电极Ez1、Ez2可穿过下层电极E00和压电元件300形成在第二板状桥梁部130的上表面上，并且第二右侧电极Ex1、Ex3和第二左侧电极Ex2、Ex4可穿过下层电极E00和压电元件300从第二板状桥梁部130的上表面形成到侧面上。

当然，可以基于每个部分，在图8(a)到图8(c)中示出的实例中，可以以与上层电极的布置图样相结合的方式提供第二实施方式的发电元件。例如，还可以采用在图8(d)中示出的图样。

进一步，压电元件300不必形成为集成结构，而是布置为在对应于每个上层电极的位置上是独立的。然而，实际上，可以更容易地制造集成结构。同样，下层电极E00可被布置为在对应于每个上层电极的位置上是独立的。实际上，可以更容易地制造集成结构。

<5-3：由环形结构体构成的固定部>

提供固定部由环形结构体构成的实例的描述，该实例作为在章节3中描述的图10的修改实例。图18包括示出在修改实例的发电装置中的基本结构体100I的结构的平面图18(a)以及通过沿着YZ平面切割基本结构体所获得的侧剖视图(图18(b))。在图18(a)的平面图中，为了清晰地指示平面形状，为结构体的内部部分提供阴影线，并且12个上层电极的位置由矩形表示。

在10中示出的实例中，沿着与X轴平行的纵向轴L0延伸的固定部板状元件110用作将第一板状桥梁部120的一端固定至装置外壳的底板200的固定部。相反，在图18中示出的修改实例中，环形结构体110I用作固定部。如在图中所述，环形结构体110I是具有四边的矩形框架状结构体，即，左边110I1、下边110I2、右边110I3以及上边110I4。如图18(b)中所示，环形结构体110I的整个下表面牢固地附接至装置外壳的底板200I的上表面。

另一方面，第一板状桥梁部120I的根部端连接至在图中的环形结构体110I的左侧110I1的下端附近。然后，第一板状桥梁部120I的前端通过中间连接部125I连接至第二板状桥梁部130I的根部端。第二板状桥梁部130I的前端通过重锤体连接部140I连接至重锤体150I。结果，修改实例被构造为固定部由环形结构体110I构成，并且第一板状桥梁部120I、第二板状桥梁部130I以及重锤体150I设置在由环形结构体110I包围的内部区域内。

如上所述，在采用这种结构以便第一板状桥梁部120I、第二板状桥梁部130I以及重锤体150I的外围由环形结构体110I包围的情况下(保持预定的距离)，环形结构体110I能够起着止挡件的作用，该止挡件控制第一板状桥梁部120I、第二板状桥梁部130I以及重锤体150I的过多位移。即，甚至在重锤体150I经受过多加速度(可破坏每个板状桥梁部120I、130I的这种加速度)的情况下，可以控制每个部分的过多位移。因此，可以避免板状桥梁部120I、130I被破坏的情况。

<5-4：屋檐结构部的增加>

在图18中示出的修改实例的特征也在于，中间连接部125I具有从第一板状桥梁部120I的前端的侧面朝外突出的屋檐结构部α1以及从第二板状桥梁部130I的根部端的侧面朝外突出的屋檐结构部α2，并且重锤体连接部140I具有从第二板状桥梁部130I的前端的侧面朝外突出的屋檐结构部α3。由于提供这些屋檐结构部α1、α2以及α3，所以在环形结构体110I的内部部分内，在对应于每个屋檐结构部α1、α2以及α3的位置形成凹槽。

本发明的发明人发现，可以采用具有示出的屋檐结构部α1、α2以及α3的结构，以进一步提高发电元件的发电效率。这是因为采用具有屋檐结构部α1、α2以及α3的结构，能够进一步增强在形成有每个上层电极的位置上的伸缩应力。参照通过在结构力学上进行计算机模拟所获得的结果来解释这些。

图19(a)是在10中示出的发电元件的基本结构体中的应力分布图，其示出在重锤体150经受在X轴的正向上的位移Δx(+)时在每个板状桥梁部120、130上发生的应力的幅度。另一方面，图19(b)是在18中示出的发电元件(采用具有屋檐结构部α1、α2以及α3的结构的元件)的基本结构体中的应力分布图，其示出在重锤体150经受在X轴的正向上的位移Δx(+)时在每个板状桥梁部上发生的应力的幅度。在这两个分布图中，给这样的区域提供单独独特的阴影线，在所述区域中，在发生预定的位移时(参照在每幅图中的右边的上面的备注)，施加中等伸张应力、强伸张应力、中等收缩应力以及强收缩应力。

同样，图20包含在10中示出的发电元件的基本结构体的应力分布图(图(a))及其在18中示出的发电元件的基本结构体上的应力分布图(图(b))，应力分布图(图(a))示出在重锤体150经受在Y轴的正向上的位移Δy(+)时在每个板状桥梁部上发生的应力的幅度。图21包含在10中示出的发电元件的基本结构体上的应力分布图(图(a))及其在18中示出的发电元件的基本结构体上的应力分布图(图(b))，应力分布图(图(a))示出在重锤体150经受在Z轴的正向上的位移Δz(+)时，在每个板状桥梁部上发生的应力的幅度。

参照图19(a)、(b)和图20(a)、(b)的应力分布图，发现在重锤体150经受在X轴方向或者在Y轴方向的位移时，在形成有两侧的侧电极Ex1到Ex4；Ey1到Ey4的位置上，出现相对大的伸缩应力。另一方面，参照图21(a)、(b)的应力分布图，发现在重锤体150经受在Z轴方向的位移时，在形成有所有上层电极Ex1到Ex4；Ey1到Ey4；Ez1到Ez4的位置上，出现相对大的伸缩应力。因此，要理解的是，最佳地布置在图10中示出的12个上层电极。

此外，关于图19到图21中的每个，在比较位于上部分的图(a)和下部分的图(b)时，发现在下部分的图(b)的应力分布图通常示出相对大的伸缩应力。这一事实表示如图18(a)中所示，采用具有屋檐结构部α1、α2以及α3的结构，可以在第一板状桥梁部120I的根部端和前端上并且在第二板状桥梁部130I根部端和前端上，有效地聚集应力，从而进一步提高发电元件的发电效率。因此，实际上，如图18(a)中所示，优选地采用具有屋檐结构部α1、α2以及α3的结构。

<5-5：环形重锤体>

接下来，提供修改实例的描述，在该修改实例中，在外面提供重锤体，以提供环形结构。该修改实例被构造为在图18中示出的修改实例中的固定部(环形结构体110I)的作用和重锤体(150I)的作用颠倒。即，允许用作在图18中示出的修改实例中的固定部的环形结构体110I用作重锤体，并且允许用作重锤体150I的板状主体用作固定部。为了实现上述功能，在图18中用作重锤体150I的板状主体的下表面可固定至装置外壳的底板的上表面，并且在图18中用作固定部的环形结构体110I可处于在装置外壳的底板之上浮置的悬吊状态中，而无外力施加。

图22包括示出修改实例的发电元件的基本结构体100J的结构的平面图(图(a))以及通过沿着YZ平面切割基本结构体所获得的侧剖视图(图(b))，在该修改实例中，如上所述颠倒功能。在仅仅针对表示为在图18的上半部分上的图(a)的平面图和在图22的上半部分上的图(a)的平面图进行比较时，在图18中示出的基本结构体100I在结构上似乎与在图22中示出的基本结构体100J相同。然而，在针对表示为在其相应下部分上的图(b)的侧剖视图进行比较时，容易理解的是，所述侧剖视图在结构上不同。

在22中示出的基本结构体100J的情况下，设置在中心的板状元件150J表示为板状固定部或者在厚度上大于其他部分的部分。然后，板状固定部150J的下表面牢固地附接至装置外壳的底板200J的上表面。另一方面，如图22(a)中所示，第一板状桥梁部130J的根部端(在图中，上端)通过固定端连接部140J连接至板状固定部150J的右上角部。进一步，第二板状桥梁部120J的根部端(在图中，右端)通过中间连接部125J连接至第一板状桥梁部130J的前端(在图中，下端)，并且环形重锤体110J也连接至第二板状桥梁部120J的前端(在图中，左端)。

如图22(a)中所示，环形重锤体110J是具有四边的矩形框架状结构体，即，左边110J1、下边110J2、右边110J3以及上边110J4。而且，如图22(b)中所示，环形重锤体悬浮以便处于在装置外壳的底板200J之上浮置的状态中。

在上面描述的实例中，重锤体设置在基本结构体内部的位置上。然而，在图22中示出的修改实例的情况下，环形重锤体110J设置在基本结构体100J外面的位置上。如上所述，在这种结构被采用为环形重锤体设置在外面的情况下，通常，可以容易确保重锤体的质量，其优点在于，提高重锤体的质量以增强发电效率。

<5-6：螺旋形结构体>

在此处，提供修改实例的描述，在该修改实例中，板状桥梁部的数量进一步增大以构成螺旋形结构体。图23是示出在该修改实例中的发电装置的基本结构体100K的结构的平面图。也在该图中，给结构体的内部部分提供阴影线，以便清晰地指示其平面形状，以使用矩形指示24个上层电极的位置。修改实例采用这种结构，以便代替在图18中示出的修改实例的重锤体连接部140I，通过第三板状桥梁部140K、中间连接部145K、第四板状桥梁部150K以及重锤体连接部160K，支撑重锤体170K。

具体而言，如图中所述，具有四边的矩形框架状环形结构体110K用作固定部，即，左边110K1、下边110K2、右边110K3以及上边110K4。其整个下表面牢固地附接至装置外壳的底板的上表面。另一方面，第一板状桥梁部120K的根部端连接至在图中的环形结构体110K的左边110K1的下端附近。然后，第一板状桥梁部120K的前端通过中间连接部125K连接至第二板状桥梁部130K的根部端。第二板状桥梁部130K的前端通过中间连接部135K连接至第三板状桥梁部140K的根部端。第三板状桥梁部140K的前端通过中间连接部145K连接至第四板状桥梁部150K的根部端。第四板状桥梁部150K的前端通过重锤体连接部160K连接至重锤体170K。

结果，修改实例通过这种方式被构造为使得固定部由环形结构体110K构成，并且第一板状桥梁部120K、第二板状桥梁部130K、第三板状桥梁部140K、中间连接部145K、第四板状桥梁部150K以及重锤体170设置在由环形结构体110K包围的内部区域内。在此处，第一板状桥梁部120K和第三板状桥梁部140K沿着与Y轴平行的第一和第三纵向轴延伸，而第二板状桥梁部130K和第四板状桥梁部150K沿着与X轴平行的第二和第四纵向轴延伸。结果，重锤体170K由结构体支撑，通过以螺旋形式耦接四个板状桥梁部120K、130K、140K、150K来构成该结构体。

下层电极形成在这四个板状桥梁部120K、130K、140K、150K中的每个的上表面上，压电元件设置在下层电极的上表面上，并且进一步，在压电元件的上表面上的预定位置，局部设置上层电极组，与在上述实例中相似。在图中示出的实例中，三个上层电极设置在这四个板状桥梁部120K、130K、140K、150K中的每个的根部端和前端上，从而形成总共24个上层电极。

虽然在结构上比上述实例更复杂，但是该修改实例被构造为发电电路能够从在总共24个上层电极和共同的下层电极上生成的电荷中提取电力。因此，修改实例能够提高发电效率。

图23示出了提供四个板状桥梁部120K、130K、140K、150K的实例。当然，可仅仅提供三个板状桥梁部120K、130K、140K，并且重锤体可直接或者间接连接至第三板状桥梁部140K的前端。进一步，重锤体可连接至耦接有5个或更多个板状桥梁部的端部。

概括地说，在作为基本实例描述的具有第一板状桥梁部和第二板状桥梁部的结构体中，还可在第二板状桥梁部与重锤体之间提供第三板状桥梁部到第K板状桥梁部，并且重锤体可连接至端部，在该端部，耦接总共K个板状桥梁部(其中，K≥3)。此时，第i板状桥梁部(其中，1≤i≤K-1)的前端直接或者间接连接至第i+1板状桥梁部的根部端，第K板状桥梁部的前端直接或者间接连接至重锤体，并且第j板状桥梁部(其中，1≤j≤K)沿着与Y轴平行的第j纵向轴延伸，其中，j是奇数，并且沿着与X轴平行的第j纵向轴延伸，其中，j是偶数。

进一步，从第一板状桥梁部的根部端到第K板状桥梁部的前端的结构体形成螺旋通道，并且重锤体设置在由螺旋通道包围的中心位置。因此，如在图23的实例中所示，可以在有限的空间有效地布置K个板状桥梁部和重锤体。在图23中示出的实例是其中K设置为在上述概述中等于4的实例。

如在图23的实例中所示，在采用这种构造以便固定部由环形结构体110K构成并且第一板状桥梁部到第K板状桥梁部以及重锤体设置在由环形结构体110K包围的内部区域内的情况下，可以将所有结构有效地容纳到环形结构体110K内。

上述结构体用于还在第三板状桥梁部到第K板状桥梁部的表面上提供下层电极、压电元件以及上层电极组。因此，发电电路能够从在这些上层电极和该下层电极上生成的电荷中提取电力，以提高发电效率。

还在图23中示出的修改实例中，采用这种结构以便中间连接部125K、135K、145K以及重锤体连接部160K中的每个具有从板状桥梁部120K、130K、140K、150K中的每个的前端的侧面朝外突出的屋檐结构部，从而提供增强了在形成有每个上层电极的位置上伸缩应力的效果。

即，概括地说，在采用这种结构以便第i板状桥梁部(其中，1≤i≤K-1)的前端通过第i中间连接部连接至第i+1板状桥梁部的根部端，并且第K板状桥梁部的前端通过重锤体连接部连接至重锤体的情况下，第i中间连接部具有从第i板状桥梁部的前端的侧面朝外突出的屋檐结构部，并且重锤体连接部具有从第K板状桥梁部的前端的侧面朝外突出的屋檐结构部。因此，可以获得增强了形成有每个上层电极的位置上的伸缩应力的效果并且实现更高效的发电。

当然，还在图23中示出的修改实例中，与在章节5-5中描述的修改实例一样，通过颠倒其作用，环形结构体110K可以用作重锤体，并且重锤体170K可以用作固定部。

<5-7：辅助重锤体的增加>

最后，提供修改实例的描述，在该修改实例中，进行一些修改，以调整重锤体的质量。如上所述，为了基于从外面施加的振动有效地生成电力，重锤体的谐振频率优选地与从外面施加的振动的频率匹配。例如，在特定车辆上安装专用发电元件的情况下，优选地，在设计结构的阶段，进行设计以便谐振频率与从车辆中提供的频率匹配。用于调整重锤体的质量的方法是改变发电元件的谐振频率的最简单的方式。在此处，提供实例的描述，在该实例中，增加辅助重锤体，以在每个发电元件中调整重锤体的质量。

图24包括修改实例的平面图(图(a))以及通过沿着YZ平面切割基本结构体所获得的侧剖视图(图(b))，在该修改实例中，将辅助重锤体150L加入在图18中示出的发电元件的基本结构体100I中，从而调整整个重锤体的质量。如图24(a)的平面图中所示，在从上面观察时，根据修改实例的基本结构体100L的结构在结构上与在图18(a)中示出的基本结构体100I相同。在此处，向各个部分提供与在图18(a)中示出的基本结构体100I的符号相同的符号。

另一方面，从图24(b)的侧剖视图中显而易见，在该修改实例的基本结构体100L中，辅助重锤体150L牢固地附接至重锤体150I的下表面，并且由重锤体150I和辅助重锤体150L构成的组装式主体执行作为在基本结构体100L中的重锤体的功能。换言之，增加辅助重锤体150L，从而可以提高在基本结构体100L中的重锤体的质量，并且降低谐振频率。通过改变材料(比密度)和尺寸(在Z轴方向上的厚度以及在XY平面上的投影图像的面积)，可以调整辅助重锤体150L的质量。因此，合适地确定辅助重锤体150L的材料和尺寸，由此可以将基本结构体100L的谐振频率调整为任何给定值。

因此，当然，添加辅助重锤体以便调整谐振频率的方法也适用于上述任何实例。图25包括修改实例的平面图(图(a))以及通过沿着YZ平面切割基本结构体所获得的侧剖视图(图(b))，其中，将辅助重锤体110M1到110M4添加至在图22中示出的发电元件的基本结构体中，以调整整个重锤体的质量。如图25(a)的平面图中所示，在从上面观察时，根据该修改实例的基本结构体100M的结构在结构上与在图22(a)中示出的基本结构体100J相同。在此处，向各个部分提供与在图22(a)中示出的基本结构体100J的符号相同的符号。

在图25中示出的实例中，中心板状元件150J被提供作为固定至装置外壳的固定部，并且在外围上的环形结构体110J(由四边110J1到110J4构成的矩形框架)执行作为重锤体的功能。在此处，辅助重锤体牢固地附接至环形结构体110J的下表面，以提高质量。即，从图25(b)的侧剖视图中显而易见，在修改实例的基本结构体100M中，辅助重锤体110M1到110M4牢固地附接至环形结构体的各个边110J1到110J4的相应下表面。由环形重锤体110J和辅助重锤体110M1到110M4构成的组装式主体执行作为在基本结构体100M中的重锤体的功能。因此，可以提高重锤体的质量，并且降低谐振频率。

在说明的实例的情况下，辅助重锤体110M1到110M4安装在环形重锤体110J的全部四个边110J1到110J4上。然而，辅助重锤体可仅仅安装在特定边的下表面上。为了通过将整个重锤体的重心放在原点O附近来实现非常均衡的稳定振动，然而，与在图中示出的实例一样，优选的，辅助重锤体均匀地安装在全部四个边110J1到110J4上。通过改变在Z轴方向上的厚度，可以调整辅助重锤体的质量。

由于各种材料可以用作辅助重锤体，所以可以根据质量调整的必要性，选择适当的材料。例如，在需要略微调整的情况下，可使用比密度低的材料，例如，铝或玻璃。在需要大幅提高质量的情况下，可使用比密度高的材料，例如，钨。

实际上，在图18中示出的基本结构体100I或者在图22中示出的基本结构体100J可用于大量生产适合于最常用的环境的具有标准谐振频率的普通商业物品，均具有合适质量的辅助重锤体可加入这些普通商业物品中，以构成在图24中示出的基本结构体100L或者在图25中示出的基本结构体100M，从而提供具有对于单独使用环境最佳的谐振频率的定制产品。因此，可以通过大量生产来降低普通商业物品的成本，同时提供对于单独使用环境最佳的定制产品。

在图24和图25中示出的每个实例中，辅助重锤体安装在原始重锤体的下表面上。还可以在原始重锤体的上表面或侧面上安装辅助重锤体。在辅助重锤体安装在原始重锤体的下表面上的情况下，可以容纳在形成在重锤体的下表面与装置外壳的底板之间的空间内。因此，为了节省空间，优选地在原始重锤体的下表面上安装辅助重锤体，如在实例中所述。

上面提供了一种方法的描述，该方法用于在重锤体上安装辅助重锤体，以通过使谐振频率与在环境中使用的频率匹配，来提高发电效率。甚至在发电元件用于非谐振的情况下，增加辅助重锤体，以提高整个重锤体的质量。因此，还获得提高发电效率的效果。

<<<章节6：其他修改实例>>>

最后，关于上述各个实施方式和修改实例，提供一些其他修改实例的描述。

<6-1：关于上层电极的布置的修改实例>

在上述实施方式中，三种类型的上层电极(即，中心电极、右侧电极以及左侧电极)设置在每个板状桥梁部的前端附近及其根部端附近。任何上层电极设置为沿着板状桥梁部的纵向轴延伸并且与下层电极的预定区域相对，所述上层电极与下层电极以压电元件位于其间的方式彼此面对。在此处，中心电极设置在沿着板状桥梁部的纵向轴的中心线的位置上。右侧电极设置在中心电极的一侧上，并且左侧电极设置在中心电极的另一侧上。

如上所述，设置三种类型的上层电极，通过所述上层电极，基于在每个坐标轴方向的位移，生成在图4、图7以及图14的表格中示出的极性的电荷，从而可以将包括各种方向分量的振动能量有效地转换成电能。然而，在执行本发明时，并非始终需要设置三种类型的上层电极，即，中心电极、右侧电极以及左侧电极。还可以省略这些电极中的一些。在后文中，提供一些这种修改实例的描述。

图26是示出修改实例的平面图，在该修改实例中，省略在图3中示出的实施方式中的中心电极E12、E22。该修改实例与在图3中示出的实施方式相同，除了省略中心电极以外。在图3中示出的中心电极E12、E22设置在沿着板状桥梁部20的纵向轴(Y轴)的中心线的位置上。如在图4的表格中所示，所述中心电极是专用于基于重锤体30在Z轴方向上的振动发电的电极。然而，如在表格中所示，通过使用在两侧的侧电极E11、E13；E21、E23，还能够基于重锤体30在Z轴方向上的振动发电(在图4的表格中的ΔZ(+)的列上，给所有电极提供符号“-”，表示在所有电极上生成电荷)。

因此，如在图26的修改实例中所示，在省略中心电极并且仅仅安装在两侧的侧电极E11、E13；E21、E23的情况下，可以将在X轴方向上的振动能量以及在Z轴方向上的振动能量转换成电能。作为在修改实例中使用的发电电路，可使用这种电路，以便从在图5中示出的发电电路60中省略局部压电元件P12、P22、中心电极E12、E22以及整流元件D12(+)、D12(-)。

图27是示出修改实例的平面图，在该修改实例中，省略在图6中示出的实施方式中的中心电极。该修改实例也与在图6中示出的实施方式相同，除了省略中心电极以外。在图6中示出的中心电极E32设置在沿着板状桥梁部20的纵向轴(Y轴)的中心线的位置上。如在图7的表格中所示，所述中心电极是专用于基于重锤体30在Z轴方向上的振动发电的电极。如在表格中所示，通过使用在两侧的侧电极E31、E33，还能够基于重锤体30在Z轴方向上的振动发电(在图7的表格中的ΔX(+)的列上，给所有电极提供符号“-”，表示在所有电极上生成电荷)。

因此，如在图27的修改实例中所示，甚至在省略中心电极并且仅仅在两侧安装侧电极E31、E33的情况下，可以将在X轴方向上的振动能量以及在Z轴方向上的振动能量转换成电能。作为在该修改实例中使用的发电电路，可使用这样的电路，该电路通过使用整流元件对基于在两侧的侧电极E31、E33上生成的电荷产生的电流进行整流。

简言之，在图26和图27中示出的每个修改实例是这样的实例，在该实例中，在章节1的第一实施方式中描述的双轴发电型发电元件中，作为上层电极组，仅仅设置由右侧电极和左侧电极构成的两种类型的上层电极，而省略中心电极。右侧电极和左侧电极被设置为沿着板状桥梁部的纵向轴延伸并且与下层电极的预定区域相对，所述右侧电极和左侧电极与下层电极以压电元件位于其间的方式彼此面对。然后，在限定沿着纵向轴的中心线时，右侧电极设置在中心线的一侧上，并且左侧电极设置在中心线的另一侧上。

图28是示出修改实例的平面图，在该修改实例中，省略在图10中示出的实施方式中的中心电极Ez1到Ez4。该修改实例与在图10中示出的实施方式相同，除了省略中心电极以外。在图10中示出的中心电极Ez1到Ez4设置在沿着第一板状桥梁部120或第二板状桥梁部130的纵向轴的中心线(Ly或Lx)的位置上。而且，如在图14的表格中所示，所述中心电极是专用于基于重锤体150在Z轴方向上的振动发电的电极。然而，如在表格中所示，使用在两侧的侧电极Ex1到Ex4；Ey1到Ey4，还能够基于重锤体150在Z轴方向上的振动发电(在图14的表格中的Δz(+)的列上，给所有电极提供符号“-”或“+”，表示在所有电极上生成的电荷)。

因此，如在图28示出的修改实例中所描述，甚至在省略中心电极并且仅仅在两侧上安装侧电极Ex1到Ex4；Ey1到Ey4的情况下，可以将在三个轴(X轴、Y轴以及Z轴)的方向上的振动能量转换成电能。作为在该修改实例中使用的发电电路，可使用这种电路，以便从在图15中示出的发电电路500中省略局部压电元件Pz1到Pz4、中心电极Ez1到Ez4以及整流元件Dz13(+)、Dz13(-)、Dz24(+)、Dz24(-)。简言之，在图28中示出的修改实例是这样的实例，其中，针对在章节3中描述的第二实施方式的三轴发电型发电元件，做出以下修改。

首先，第一上层电极组被构造为仅仅设置由第一右侧电极和第一左侧电极构成的两种类型的上层电极，而省略第一中心电极。在此处，第一右侧电极和第一左侧电极设置为沿着第一板状桥梁部的第一纵向轴Ly延伸并且与下层电极的预定区域相对，所述第一右侧电极和第一左侧电极与下层电极以压电元件位于其间的方式彼此面对。然后，在限定沿着纵向轴Ly的第一中心线时，第一右侧电极设置在第一中心线的一侧上，并且第一左侧电极设置在第一中心线的另一侧上。

另一方面，第二上层电极组被构造为仅仅设置由第二右侧电极和第二左侧电极构成的两种类型的上层电极，省略第二中心电极。在此处，第二右侧电极和第二左侧电极设置为沿着第二板状桥梁部的第二纵向轴Lx延伸并且与下层电极的预定区域相对，所述第二右侧电极和第二左侧电极与下层电极以压电元件位于其间的方式彼此面对。然后，在限定沿着纵向轴Lx的第二中心线时，第二右侧电极设置在第二中心线的一侧上，并且第二左侧电极设置在第二中心线的另一侧上。

图29包括示出图(a)的实例和图(b)的实例的平面图。在图(a)中，概括地说，在板状桥梁部80连接至固定部70的情况下，三种类型的上层电极(即，右侧电极E1、中心电极E2以及左侧电极E3)形成在根部端附近。在图(b)中，与图(a)相比，形成两种类型的上层电极(即，右侧电极E10和左侧电极E20)。

在图29(a)中示出的全部三组上层电极被布置为沿着板状桥梁部80的纵向轴L延伸。在纵向轴L相对于板状桥梁部80的纵向表示为中心线的情况下，中心电极E2设置在中心线L上，右侧电极E1设置在中心电极E2的一侧上(在从固定部70侧观察时，在右手侧上)，并且左侧电极E3设置在其另一侧上(在从固定部70观察时，在左手侧上)。此外，在图中示出的实例中，这三种类型的上层电极的布置图样采用与中心线L的线对称。

采用上述布置模式，通过该模式，在重锤体经受在与纸张表面垂直的方向的位移时，在布置在中心线L上的中心电极E2上生成电荷。然而，在重锤体经受在与纸张表面平行的方向上的位移时，未生成大量电荷。相反，在重锤体经受在与纸张表面垂直的方向上的位移时，并且还在经受在与纸张表面平行的方向(具体而言，与中心轴L垂直的方向)的位移时，在布置在中心线L的两侧(偏离中心线L的位置)的右侧电极E1和左侧电极E3上，生成大量电荷。

因此，在形成三种类型的上层电极(右侧电极E1、中心电极E2以及左侧电极E3)的情况下，或者甚至在形成仅仅两种类型的上层电极(右侧电极E1和左侧电极E3)(省略中心电极E2)的情况下，可以将在与纸张表面垂直的方向上的重锤体的振动能量以及在与纸张表面平行方向上的振动能量转换成电能，这依然未改变。

在图26到图28中示出的每个修改实例是这样的实例，即，基于上述观点，省略中心电极。在图26到图28中，示出了修改实例，在该修改实例中，仅仅去除中心电极。然而，实际上，在执行省略中心电极的修改实例时，右侧电极和左侧电极在区域上优选地增大，以增大电荷的生成。图29(b)促使在图29(a)中示出的实例中，省略中心电极E2，并且右侧电极E1和左侧电极E3在区域上增大，从而分别变成右侧电极E10和左侧电极E20。

在图29(b)中示出的右侧电极E10和左侧电极E20在生成电荷的模式上分别与在图29(a)中示出的右侧电极E1和左侧电极E3相似。然而，由于区域增大，所以电荷生成量增大。随着移动为更接近中心轴L，在重锤体在与中心轴L垂直的方向位移时，在每个部分发生的应力相应地减小。因此，要生成的电荷不必与区域成比例增大。当然，右侧电极E10和左侧电极E20可安装在板状桥梁部的侧面上，与在图8(b)中示出的每个侧电极E21B、E23B一样。可替换地，所述电极可从板状桥梁部的上表面安装到侧面上，与在图8(c)中示出的每个侧电极E21C、E23C一样。

如参照图26到图29所描述的，上面提供实例的描述，在该实例中，右侧电极和左侧电极设置在中心线的两侧上，右侧电极与左侧电极以板状桥梁部的中心线位于其间的方式彼此面对。然而，在执行作为发电元件的功能时，并非始终需要设置右侧电极和左侧电极。例如，甚至在图26中示出的修改实例的四个上层电极中的仅仅一个可以基于双轴振动生成电力。此外，甚至在图28中的修改实例中示出的8个上层电极中的仅仅一个可以基于三轴振动生成电力。然而，实际上，为了尽可能提高发电效率，两种类型的电极(即，右侧电极和左侧电极)优选地设置在每个板状桥梁部的根部端附近及其前端附近。可替换地，优选地设置三种类型的电极(即，中心电极、右侧电极以及左侧电极)。

<6-2：安装止挡件结构的修改实例>

如上所述，根据本发明的发电元件的基本结构体(由固定部、板状桥梁部以及重锤体构成)可以由硅基板构成。然而，需要板状桥梁部具有在设计阶段保持柔性并因此不具有充分的刚度的这种厚度。结果，在由于大幅振动造成重锤体经受过多位移时，板状桥梁部易于在两端等损坏。因此，实际上，优选地提供控制结构，用于控制重锤体的过多位移。

图30是示出修改实例的平面图，在该修改实例中，针对在18中示出的基本结构体采用止挡件结构(向结构体的内部部分提供阴影线，以便清晰地指示其平面形状)。如图中所示，与在图18中示出的实例相似，修改实例的基本结构体100N促使环形结构体110N用作固定部。环形结构体110N是具有四边的矩形框架状结构体，即，左边110N1、下边110N2、右边110N3以及上边110N4，并且其整个下表面牢固地附接至装置外壳的底板的上表面。

进一步，第一板状桥梁部120N的根部端连接至环形结构体110N的左侧110N1的下端附近。而且，第一板状桥梁部120N的前端连接至第二板状桥梁部130N的根部端。第二板状桥梁部130N的前端通过重锤体连接部140N连接至重锤体150N。

在图30中示出的修改实例的特征在于，在朝着重锤体150N的方向突出的止挡件突起110N5、110N6安装在固定部110N上，并且容纳止挡件突起的前端的止挡件凹槽150NS安装在重锤体150N上。

更具体而言，在图中示出的实例中，止挡件突起杆110N5从环形结构体(固定部)110N的左侧110N1的中心附近朝着重锤体150N突出，并且止挡件突起头部110N6连接在止挡件突起杆110N5的前端上。在此处，由止挡件突起杆110N5和止挡件突起头部110N6构成的锤式结构体是止挡件突起，并且止挡件凹槽150NS形成在重锤体150N上，以便容纳止挡件突起的前端。止挡件突起的前端保持嵌合到止挡件凹槽150NS内，如在图中所述。然而，所述前端并非通过紧密接触的方式彼此嵌合，但是在止挡件突起的前端的外表面与止挡件凹槽150NS的内表面之间保持预定的空隙区，而不在重锤体150N上施加外力。

虽然止挡件突起处于固定至固定部110N的状态中，但是由于外力的施加，所以重锤体150N产生位移。因此，在重锤体150N经受很大程度的位移时，使止挡件突起的前端的外表面与止挡件凹槽150NS的内表面接触，从而防止进一步位移。换言之，在止挡件突起的前端的外表面与止挡件凹槽150NS的内表面之间固定的空隙区的尺寸范围内，抑制重锤体150N的位移。结果，甚至给重锤体150施加过多加速度(可使每个板状桥梁部120N、130N破坏的加速度)的情况下，可以抑制每个部分的过多位移。因此，可以避免破坏板状桥梁部120N、130N的情况。

在图18中示出的实例指示总共12个上层电极的位置，而在图30中示出的实例指出仅仅8个上层电极的位置。这是因为在章节6-1中描述的上层电极的布置上采用修改实例。因此，第一前端侧右侧电极Ey1和第一前端侧左侧电极Ey2安装在第一板状桥梁部120N的前端附近。第一根部端侧右侧电极Ey3和第一根部端侧左侧电极Ey4安装在第一板状桥梁部120N的根部端附近。同样，第二前端侧右侧电极Ex1和第二前端侧左侧电极Ex2安装在第二板状桥梁部130N的前端附近。第二根部端侧右侧电极Ex3和第二根部端侧左侧电极Ex4安装在第二板状桥梁部130N的根部端附近。当然，中心电极也可安装为布置总共12个上层电极。

<6-3：采用双臂支撑方法的修改实例>

图31是示出在18中示出的第二实施方式的另一个修改实例的平面图(给结构体的内部部分提供阴影线，以便清晰地指示其平面形状)。如在图中所述，与在18中示出的实例一样，修改实例的基本结构体100P促使环形结构体110P用作固定部。环形结构体110P是具有四边的矩形框架状结构体，即，左边110P1、下边110P2、右边110P3以及上边110P4。该环形结构体与在图18中示出的环形结构体的大不同之处在于，采用这种结构，以便在环形结构体的左侧的下面提供起始部分110P5，并且从起始部分110P5延伸的两个臂部支撑重锤体150P。在后文中，由这两个臂部支撑重锤体的结构称为双臂支撑方法。

如在图中所述，双臂支撑方法的基本结构体具有作为第一臂部的柔性第一板状桥梁部120P和作为第二臂部的柔性第二板状桥梁部130P。重锤体150P直接或者间接连接至第一板状桥梁部120P的前端和第二板状桥梁部130P的前端。

在图中示出的实例中，第一板状桥梁部120P的前端和第二板状桥梁部130P的前端均连接至中间连接部140P，并且重锤体150P连接至中间连接部140P。换言之，重锤体150P通过中间连接部140P间接连接至第一板状桥梁部120P的前端和第二板状桥梁部130P的前端。

包括起始部分110P5的环形结构体110P执行作为固定部的功能，并且其整个下表面牢固地附接至装置外壳的底板的上表面。另一方面，第一板状桥梁部120P、第二板状桥梁部130P、中间连接部140P以及重锤体150促使其每个下表面位于环形结构体110P的下表面上方，并且处于在装置外壳的底板之上浮置的状态中而未施加外力。即，第一板状桥梁部120P、第二板状桥梁部130P、中间连接部140P以及重锤体150P在悬浮的状态中容纳在装置外壳内，并且在起始部分110P5上支撑。第一板状桥梁部120P的根部端和第二板状桥梁部130P的根部端通过执行作为固定部的功能的起始部分110P5固定至装置外壳。

使用基本结构体100P的发电元件的层状电极和压电元件在构造上与在图18中示出的实例的那些相似。即，层状下层电极形成在第一板状桥梁部120P和第二板状桥梁部130P的表面上，层状压电元件形成在下层电极的表面上，并且多个上层电极局部形成在压电元件的表面上。进一步，使用发电电路，该发电电路对基于在上层电极上生成的电荷产生的电流进行整流并且提取电力。这也与在图18中示出的实例相似。

在发电元件上施加促使装置外壳振动的外力时，第一板状桥梁部120P和第二板状桥梁部130P经受挠曲，通过该挠曲，重锤体150P在装置外壳内部在每个坐标轴方向上振动。由于施加了在层方向收缩的应力，所以压电元件易于在厚度方向极化。因此，与在图18中示出的实例一样，发电电路可以用于提取电力。

在双臂支撑方法中，第一板状桥梁部120P的根部端和第二板状桥梁部130P的根部端连接至环形结构体110P(固定部)的相同起始部分110P5。因此，提供了这种结构，以便相对于固定部以悬臂梁的方式支撑重锤体150P，从而促使重锤体150P有效地振动。进一步，提供这两个板状桥梁部，这有利于增大由压电元件生成的电荷。

在图31中示出的实例中，基本结构体形成为预定形状，以便可以基于在X轴方向的振动分量以及在Y轴方向的振动分量，有效地生成电力。即，在此处示出的实例中，第一板状桥梁部120P的前端附近部121P在与X轴平行的方向延伸，并且第一板状桥梁部120P的根部端附近部123P在与Y轴平行的方向延伸。然后，在前端附近部121P与根部端附近部123P之间的中间部分122P弯曲以便提供曲线。同样，第二板状桥梁部130P的前端附近部131P在与Y轴平行的方向延伸，并且第二板状桥梁部130P的根部端附近部133P在与X轴平行的方向延伸。然后，在前端附近131P与根部端附近133P之间的中间部分132P弯曲，以便提供曲线。

在图31中示出的实例指示在章节6-1中描述的修改实例中采用的总共8个上层电极在上层电极的布置上的位置(省略中心电极，并且右侧电极和左侧电极设置在中心线的两侧)。

即，上层电极组由穿过下层电极和压电元件形成在第一板状桥梁部120P的前端附近部121P的表面上的一组第一前端侧上层电极Ex11、Ex12、穿过下层电极和压电元件形成在第一板状桥梁部120P的根部端附近部123P的表面上的一组第一根部端侧上层电极Ey11、Ey12、穿过下层电极和压电元件形成在第二板状桥梁部130P的前端附近部131P的表面上的一组第二前端侧上层电极Ey13、Ey14、以及穿过下层电极和压电元件形成在第二板状桥梁部130P的根部端附近部133P的表面上的一组第二根部端侧上层电极Ex13、Ex14构成。

在此处，第一前端侧上层电极组具有由第一前端侧右侧电极Ex11和第一前端侧左侧电极Ex12构成的两种类型的上层电极。所述上层电极中的每个设置为沿着X轴方向延伸并且与下层电极的预定区域相对，所述上层电极与下层电极以压电元件位于其间的方式彼此面对。在第一板状桥梁部120P的前端附近部121P上限定与X轴平行的第一前端侧中心线L1时，第一前端侧右侧电极Ex11设置在第一前端侧中心线L1的一侧上，并且第一前端侧左侧电极Ex12设置在第一前端侧中心线L1的另一侧上。

进一步，第一根部端侧上层电极组设置有由第一根部端侧右侧电极Ey11和第一根部端侧左侧电极Ey12构成的两种类型的上层电极。所述上层电极中的每个设置为沿着Y轴方向延伸并且与下层电极的预定区域相对，所述上层电极与下层电极以压电元件位于其间的方式彼此面对。在第一板状桥梁部120P的根部端附近部上限定与Y轴平行的第一根部端侧中心线L2时，第一根部端侧右侧电极Ey11设置在第一根部端侧中心线L2的一侧上。第一根部端侧左侧电极Ey12设置在第一根部端侧中心线L2的另一侧上。

然后，第二前端侧上层电极组设置有由第二前端侧右侧电极Ey13和第二前端侧左侧电极Ey14构成的两种类型的上层电极。所述上层电极中的每个设置为沿着Y轴方向延伸并且与下层电极的预定区域相对，所述上层电极与下层电极以压电元件位于其间的方式彼此面对。在第二板状桥梁部130P的前端附近部131P上限定与Y轴平行的第二前端侧中心线L3时，第二前端侧右侧电极Ey13设置在第二前端侧中心线L3的一侧上，并且第二前端侧左侧电极Ey14设置在第二前端侧中心线L3的另一侧上。

最后，第二根部端侧上层电极组设置有由第二根部端侧右侧电极Ex13和第二根部端侧左侧电极Ex14构成的两种类型的上层电极。上层电极中的每个设置为沿着X轴方向延伸并且与下层电极的预定区域相对，上层电极与下层电极以压电元件位于其间的方式彼此面对。在第二板状桥梁部130P的根部端附近133P上限定与X轴平行的第二根部端侧中心线L4时，第二根部端侧右侧电极Ex13设置在第二根部端侧中心线L4的一侧上，并且第二根部端侧左侧电极Ex14设置在第二根部端侧中心线L4的另一侧上。

当然，可以形成总共12个上层电极，而省略中心电极。在这种情况下，第一前端侧中心电极可安装在第一前端侧右侧电极Ex11与第一前端侧左侧电极Ex12之间，第一根部端侧中心电极可安装在第一根部端侧右侧电极Ey11与第一根部端侧左侧电极Ey12之间，第二前端侧中心电极可安装在第二前端侧右侧电极Ey13与第二前端侧左侧电极Ey14之间，并且第二根部端侧中心电极可安装在第二根部端侧右侧电极Ex13与第二根部端侧左侧电极Ex14之间。

还在图31中示出的实例中，为了在每个板状桥梁部120P、130P的前端和根部端上聚集应力，在中间连接部140P上形成屋檐结构部。即，中间连接部140P设置有从第一板状桥梁部120P的前端的侧面在两侧横向突出的屋檐结构部α11、α12以及从第二板状桥梁部130P的前端的侧面在两侧横向突出的屋檐结构部α13、α14。

同样，执行作为固定部的功能的起始部分110P5也设置有屋檐结构部。即，起始部分110P5设置有从第一板状桥梁部120P的根部端的侧面在两侧横向突出的屋檐结构部α21、α22以及从第二板状桥梁部130P的根部端的侧面在两侧横向突出的屋檐结构部α23、α24。

如在图31的实例中所示，采用这种模式，以便固定部由环形结构体110P构成，第一板状桥梁部120P、第二板状桥梁部130P以及重锤体150P设置在由环形结构体110P包围的内部区域内，第一板状桥梁部120P和第二板状桥梁部130P被构造为弯曲，并且重锤体150P设置在区域内，该区域的外围由这些桥梁部包围。因此，可以通过平面的方式有效地容纳各个元件，并且也可以照原样使用环形结构体110P作为装置外壳的一部分。

在第一板状桥梁部120P(在图31中示出该部分的布置)上的上层电极Ex11、Ex12、Ey11、Ey12中的每个处生成的电荷在特征上与在图10中示出的实例中在上层电极Ex1、Ex2、Ey3、Ey4中的每个处生成的电荷相似(参照图14的表格)。进一步，由于在图31中示出的实例在平面形状方面采用与图中的对称轴W(Y轴倾斜45°的轴)的线对称，所以与在第一板状桥梁部120P上形成的每个上层电极上生成的电荷的特征相比，在第二板状桥梁部130P上形成的每个上层电极上生成的电荷具有与对称轴W成线对称的特征。

当然，还在图31中示出的实例中，为了固定部的作用和重锤体的作用颠倒，通过所述颠倒，允许用作固定部的环形结构体110P用作重锤体，并且允许用作重锤体的板状主体150P用作固定部，可以采用这种模式，以便板状主体150P的下表面固定至装置外壳的底板的上表面，并且环形结构体110P处于在装置外壳的底板上方浮置的悬吊状态中而未有外力施加。

进一步，每个右侧电极和每个左侧电极可安装在板状桥梁部的侧面上，如在图8(b)中示出的每个侧电极E21B、E23B中所述，或者可安装在从板状桥梁部的上表面到侧面上，如在图8(c)中示出的每个侧电极E21C、E23C中所述。

图32是示出修改实例的平面图，其中，采用在章节6-2中描述的止挡件结构作为在图31中示出的基本结构体。该修改实例的基本结构体100Q在基本结构上与在图31中示出的基本结构体100P相似。即，执行固定部的功能的环形结构体110Q是具有四侧的矩形框架状结构体，即，左边110Q1、下边110Q2、右边110Q3以及上边110Q4。其整个下表面牢固地附接至装置外壳的底板的上表面。

进一步，起始部分110Q5安装在环形结构体110Q的左侧的下面。中间连接部140Q由均从起始部分110Q5延伸的第一板状桥梁部120Q和第二板状桥梁部130Q支撑，并且重锤体150Q连接至中间连接部140Q。

在图32中示出的修改实例的特征在于，在朝着重锤体150Q的方向突出的止挡件突起110Q6、110Q7安装在固定部110Q上，并且容纳止挡件突起的前端的止挡件凹槽150QS安装在重锤体150Q上。

更具体而言，在图中示出的实例中，止挡件突出杆110Q6从环形结构体110Q(固定部)的起始部分110Q5朝着重锤体150Q突出。止挡件突出头部110Q7连接在止挡件突出杆110Q6的前端上。在此处，由止挡件突出杆110Q6和止挡件突出头部110Q7构成的锤式结构体是止挡件突起。止挡件凹槽150QS形成在重锤体150Q上，以便容纳止挡件突起的前端。止挡件突起的前端保持嵌合到止挡件凹槽150QS内，如在图中所述。所述前端并非通过紧密接触的方式彼此嵌合，但是在重锤体150Q上未施加外力的状态中，在止挡件突起的前端的外表面与止挡件凹槽150QS的内表面之间保持预定的空隙区。

甚至在向重锤体150Q施加了过大加速度(破坏板状桥梁部120Q、130Q中的每个的加速度)的情况下，上述止挡件结构能够抑制在每个部分上的过多位移。因此，如在章节6-2中已经描述的，可以避免板状桥梁部120Q、130Q会被破坏的这种情况。

在图32中示出的修改实例中，还略微修改环形结构体110Q的形状。即，环形结构体110Q的内部形状被形成为与第一板状桥梁部120Q、第二板状桥梁部130Q以及中间连接部140Q中的每个的外部形状一致，以便在其间的间隙设置为预定尺寸。预定尺寸被设置为具有适当值以在重锤体150Q上施加过大加速度时，通过使第一板状桥梁部120Q、第二板状桥梁部130Q以及中间连接部140Q中的每个的外表面与环形结构体110Q的内表面接触，抑制每个部分上的过多位移。

因此，在图32中示出的修改实例设置有通过止挡突出部控制位移的功能以及通过环形结构体110Q的内表面控制位移的功能。甚至在向重锤体150Q施加过大加速度时，控制位移的这些功能能够保护板状桥梁部120Q、130Q不受到破坏。

图33是示出在31中示出的基本结构体100P的另一个修改实例的平面图。在图33中示出的基本结构体100R同样为固定部由具有四边的矩形框架状环形结构体110R构成，即，左边110R1、下边110R2、右边110R3以及上边110R4，两个臂部被设置于环形结构体的内部区域上，并且通过中间连接部140R支撑重锤体150R，这与在图31中示出的实例相似。两个臂部的结构不同。

在31中示出的实例中，两个臂部由第一板状桥梁部120P和第二板状桥梁部130P构成，每个被弯曲以便在中间部分提供曲线。然而，在33中示出的实例中，这两个臂部均由在中间部分以直角弯曲的L字母形状的板状桥梁部构成。即，第一臂部被构造为在与X轴平行的方向延伸的第一板状前端侧桥梁部121R与在与Y轴平行的方向延伸的第一板状根部端侧桥梁部122R组合成L字母形状。第二臂部被构造为在与Y轴平行的方向延伸的第二板状前端侧桥梁部131R与在与X轴平行的方向延伸的第二板状根部端侧桥梁部132R组合成L字母形状。

进一步，图31指示设置在每个臂部的两侧上的位置上的总共8个上层电极的位置。图33指示总共16个上层电极的位置，其中，两个电极(右侧电极和左侧电极)分别设置在第一板状前端侧桥梁部121R的两侧上的位置处、在第一板状根部端侧桥梁部122R的两侧上的位置处、在第二板状前端侧桥梁部131R的两侧上的位置处以及在第二板状根部端侧桥梁部132R的两侧上的位置处。这是因为臂部的中间部分以直角弯曲，从而造成在弯曲部分附近聚集应力。当然，中心电极也可设置在上述各个位置上，以安装总共24个上层电极。在每个上层电极上生成的电荷在特征上与在图10的实例中示出的每个上层电极上生成的电荷相似(参照图14的表格)。在此处，省略详细描述。

<<<章节7：本发明的基本构思>>>

最后，将针对基本结构体的模式下不同的发电元件中的每个，参照各种实施方式及其修改实例简要描述上面描述的本发明的基本构思。

(1)作为在章节1和章节2中的第一实施方式描述的发明(双轴发电型)

本发明涉及一种发电元件，所述发电元件具有：柔性桥梁部，沿着预定纵向轴延伸；重锤体，连接至所述桥梁部的一端；装置外壳，容纳所述桥梁部和所述重锤体；固定部，将所述桥梁部的另一端固定至所述装置外壳；压电元件，固定在所述桥梁部的表面上的预定位置上；以及发电电路，对基于在所述压电元件上生成的电荷产生的电流进行整流，以提取电力，从而通过将振动能量转换成电能而生成电力。

发电元件被构造为在施加促使所述装置外壳振动的外力时，由于所述桥梁部的挠曲使得重锤体在所述装置外壳内部振动。所述压电元件设置在所述桥梁部的表面上的位置上，在所述位置中，基于重锤体的振动而出现伸缩变形，即，在偏离沿着纵向轴的中心线的位置上，并且具有基于所述伸缩变形而生成电荷的性质。如上所述，设置在偏离中心线的位置上的压电元件具有将重锤体在垂直方向的振动能量以及在水平方向的振动能量转换成电能的功能，从而实现双轴发电型。

(2)作为在章节3和章节5中的第二实施方式描述的发明(三轴发电型)

本发明涉及一种发电元件，所述发电元件具有：柔性第一桥梁部，沿着第一纵向轴延伸；柔性第二桥梁部，直接或者间接连接至所述第一桥梁部，沿着第二纵向轴延伸；重锤体，直接或者间接连接至所述第二桥梁部；装置外壳，容纳所述第一桥梁部、所述第二桥梁部以及所述重锤体；固定部，将所述第一桥梁部的一端固定至所述装置外壳；压电元件，固定在所述第一桥梁部和所述第二桥梁部中的每个的表面上的预定位置上；以及发电电路，对基于在所述压电元件上生成的电荷产生的电流进行整流以提取电力，从而通过将振动能量转换成电能而生成电力。

在发电元件中，所述固定部将所述第一桥梁部的根部端固定至所述装置外壳，所述第一桥梁部的前端直接或者间接连接至所述第二桥梁部的根部端，并且所述重锤体直接或者间接连接至所述第二桥梁部的前端。然后，发电元件被构造为由于在施加促使所述装置外壳振动的外力时，所述第一桥梁部和所述第二桥梁部发生挠曲，使得重锤体在所述装置外壳内部振动。所述压电元件设置在所述第一桥梁部和所述第二桥梁部中的每个的表面上的位置上，在所述位置中，基于重锤体的振动发生伸缩变形，并且具有基于所述伸缩变形生成电荷的性质。为了实现有效的三轴发电，优选地，压电元件至少部分设置在沿着每个板状桥梁部的纵向轴偏离中心线的位置上。

(3)作为在章节6-3中的第二实施方式的修改实例描述的发明(双臂支撑方法)

本发明涉及一种发电元件，所述发电元件具有：柔性第一桥梁部和柔性第二桥梁部；重锤体，直接或者间接连接至所述第一桥梁部的前端和所述第二桥梁部的前端；装置外壳，容纳所述第一桥梁部、所述第二桥梁部以及所述重锤体；固定部，将所述第一桥梁部的根部端和所述第二桥梁部的根部端固定至所述装置外壳；压电元件，固定在所述第一桥梁部和所述第二桥梁部中的每个的表面上的预定位置上；以及发电电路，对基于在所述压电元件上生成的电荷产生的电流进行整流以提取电力，从而通过将振动能量转换成电能生成电力。

在发电元件中，所述第一桥梁部的根部端和所述第二桥梁部的根部端连接至所述固定部的相同起始部分。在所述第一桥梁部的所述前端附近部与其根部端附近部之间的中间部分成曲状或者弯曲，并且在所述第二桥梁部的所述前端附近部与其根部端附近部之间的中间部分成曲状或者弯曲。然后，发电元件被构造为由于在施加促使所述装置外壳振动的外力时，所述第一桥梁部和所述第二桥梁部发生挠曲，所以重锤体在所述装置外壳内部振动。所述压电元件设置在所述第一桥梁部和所述第二桥梁部中的每个的表面上的位置上，在所述位置中，伸缩变形基于重锤体的振动而发生，并且具有基于所述伸缩变形生成电荷的性质。由于所述第一桥梁部和所述第二桥梁部中的每个在中间部分成曲状或者弯曲，所以在前端附近部和根部端附近部出现各种类型的应力，这有效地将在各个方向的振动能量转换成电能。为了实现有效的三轴发电，优选地，压电元件至少部分设置在沿着每个板状桥梁部的纵向轴偏离中心线的位置上。

(4)在本申请中上面提供的描述和附图中，为了方便描述，使用XYZ三维坐标系提供每个部分的结构、形状以及布置的描述。而且，XYZ三维坐标系是X轴、Y轴以及Z轴彼此正交的系。

然而，在执行本发明时，在本描述中参考的XYZ三维坐标系不必是X轴、Y轴以及Z轴彼此正交的三维正交坐标系。可以使用三维非正交坐标系设计本发明。该三维非正交坐标系表示至少X轴与Y轴不正交的三维坐标系。可以使用三维坐标系设计本发明，例如，一种坐标系，其中，X轴和Y轴限定为以任何规定的角度相交但不正交的坐标轴，并且Z轴限定为与X轴和Y轴均正交的坐标轴。

上面使用三维正交坐标系描述的实例具有将在三维正交坐标系的每个坐标轴方向施加的振动能量有效地转换成电能的功能，并且还具有简化制造工艺的特征。如上所述为本发明的基本构思，并且通过实施基本构思所获得的发电元件可使得每个桥梁部的纵向轴处于任何规定的方向。例如，在图31中示出的基本结构体中，每个桥梁部的前端附近部和根部端附近部被设置在这种方向上，以便每个中心轴L1到L4与在三维正交坐标系内的X轴或Y轴平行。然而，可在任何单独不同的方向提供中心轴L1到L4。

当然，在提前已知发电元件用于发电元件被定向在特定方向的振动环境中的情况下，优选地，发电元件被设计为在关注的振动环境中最佳。例如，在图1中示出的发电元件在三维正交坐标系中最佳地将在X轴方向的振动能量以及在Z轴方向的振动能量有效地转换成电能。在图10中示出的发电元件在三维正交坐标系中最佳地将在每个坐标轴方向的振动能量有效地转换成电能。

然而，实际上，难以在实际上安装有发电元件的环境中精确地理解振动方向。在通用发电元件的情况下，这种元件足以使每个桥梁部的纵向轴设置在任何规定的方向，并且任何数量的压电元件(优选地，尽可能多的压电元件以提高发电效率)设置在桥梁部的任何规定的位置(应力聚集的位置是优选的以提高发电效率)。只要整流电流并且使用发电电路提取电力，甚至在这些压电元件上生成具有任何极性的电荷都不会造成任何问题。

图34是示出修改实例的平面图，在该修改实例中，在图10中示出的发电元件的正交坐标系变成非正交坐标系，从而省略中心电极Ez1到Ez4。为了方便描述，与在图10中示出的实例的符号相同的符号用于指示在图34中示出的修改实例的各个部分。具有相同符号的构成元件在功能上基本相似。由于在图34中示出的修改实例中使用非正交坐标系，所以X轴与Y轴不正交(Z轴在与纸张表面垂直的方向)。因此，限定为与Y轴平行的轴的第一纵向轴Ly以及限定为与X轴平行的轴的第二纵向轴Lx不是互相正交的轴。第一板状桥梁部120和第二板状桥梁部130以倾斜的方式设置。进一步，重锤体150也以梯形板状元件形成。如上所述，基本结构体形成为不规则形状，然而，这对作为发电元件的基本功能根本不造成任何问题。

(5)上面提供各种实施方式及其修改实例的描述。这些实施方式和修改实例可以自由地组合使用。在本申请和附图的描述中，仅仅公开了其中的一些组合的实例。然而，除非发现彼此矛盾，否则这些实施方式和修改实例就可通过任何方式组合，以执行本发明。

工业实用性

本发明的发电元件广泛地适用于将振动能量转换成电能以便生成电力的技术。其基本原理是通过振动重锤体，给压电元件施加周期性挠曲，从而将基于施加在压电元件上的应力生成的电荷提取到外面。因此，发电元件连接至车辆(例如，汽车、火车以及轮船)以及振动源(例如，冰箱和空调)，通过所述发电元件，可以在大部分情况下将通常浪费的振动能量有效地用作电能。

Claims (11)

1.一种发电元件，所述发电元件将振动能量转换成电能以生成电力，其特征在于，

限定了在预定的基准平面上交叉的第一轴和第二轴时，

所述发电元件包括：

第一部件，沿所述第一轴从根部端向前端延伸；

第二部件，连接至所述第一部件的所述前端，并沿所述第二轴延伸；

重锤体，直接或间接连接至所述第二部件；

装置外壳，容纳所述第一部件、所述第二部件和所述重锤体；

固定部，将所述第一部件的所述根部端固定至所述装置外壳；

下层电极，至少层叠在所述第一部件的表面上；

压电元件，层叠在所述下层电极的表面上；

上层电极组，由多个上层电极构成，所述上层电极局部形成在所述压电元件的表面上；以及

发电电路，对基于在所述上层电极和所述下层电极上生成的电荷产生的电流进行整流，以提取电力，

至少所述第一部件具有柔性，所述重锤体通过所述第一部件和所述第二部件而连接所述固定部，

所述重锤体被构造成在施加使所述装置外壳振动的外力时，由于至少所述第一部件的挠曲而在所述装置外壳内振动，

通过施加在层方向上伸缩的应力，所述压电元件具有易于在厚度方向上极化的性质，

所述上层电极组设置有配置于所述第一部件的前端附近的为前端侧电极的前端侧右手侧电极和前端侧左手侧电极以及配置于所述第一部件的根部端附近的为根部端侧电极的根部端侧右手侧电极和根部端侧左手侧电极，并且每个上层电极设置为沿着所述第一轴延伸并且隔着所述压电元件而与所述下层电极的预定区域相对，

当与所述第一轴和所述第二轴正交的方向的加速度作用于所述重锤体时，在所述前端侧电极中产生的电荷的符号和在所述根部端侧电极中产生的电荷的符号不同，

在所述第一部件上，当定义沿所述第一轴的中心线和关于所述中心线的右手侧和左手侧时，所述前端侧右手侧电极配置在所述中心线的右手侧，所述前端侧左手侧电极配置在所述中心线的左手侧，所述根部端侧右手侧电极配置在所述中心线的右手侧，所述根部端侧左手侧电极配置在所述中心线的左手侧，

当定义位于所述第一部件的所述根部端并正交于所述第一轴的第一平面和位于所述第一部件的所述前端并正交于所述第一轴的第二平面时，所述重锤体的重心配置于夹持在所述第一平面和所述第二平面之间的位置中。

2.根据权利要求1所述的发电元件，其特征在于，

第一轴和第二轴是在基准平面上正交的轴，

第一部件的前端与第二部件的侧部连接，在该连接部分附近，第一部件和第二部件形成T字形。

3.根据权利要求1或2所述的发电元件，其特征在于，

固定部由沿着基准平面配置的环形结构体构成，第一部件、第二部件以及重锤体设置在由该环形结构体包围的内部区域内，

所述环形结构体的内侧面与所述第一部件的相对面之间的距离以及所述环形结构体的内侧面与所述第二部件的相对面之间的距离被设定为即使在所述重锤体经受破坏所述第一部件或所述第二部件那样的过多加速度的情况下，也能够控制每个部分的过多位移而避免破坏的距离，所述环形结构体起着止挡件的作用，所述止挡件控制过多位移。

4.根据权利要求3所述的发电元件，其特征在于，

环形结构体的内侧面与重锤体之间的距离被设定为即使在所述重锤体经受破坏所述第一部件或所述第二部件那样的过多加速度的情况下，也能够控制每个部分的过多位移而避免破坏的距离。

5.根据权利要求1所述的发电元件，其特征在于，

下层电极形成在第一部件的上表面上，并且压电元件形成在所述下层电极的上表面上，并且

上层电极组具有上层电极，所述上层电极穿过所述下层电极和所述压电元件局部形成在第一部件的上表面上。

6.根据权利要求1所述的发电元件，其特征在于，

下层电极不仅形成在第一部件的上表面上，而且形成在所述第一部件的侧面上，并且压电元件形成在所述下层电极的表面上，

上层电极组具有上层电极，所述上层电极穿过所述下层电极和所述压电元件形成在第一部件的侧面上。

7.根据权利要求1所述的发电元件，其特征在于，

下层电极不仅形成在第一部件的上表面上，而且形成在第一部件的侧面上，并且压电元件形成在所述下层电极的表面上，

上层电极组具有上层电极，所述上层电极穿过所述下层电极和所述压电元件从第一部件的上表面形成到第一部件的侧面上。

8.根据权利要求1所述的发电元件，其特征在于，

下层电极由与全部上层电极相对的一个共同电极构成。

9.根据权利要求1所述的发电元件，其特征在于，

第一部件和第二部件由集成结构体构成，所述集成结构体通过加工相同的板状元件而得到。

10.根据权利要求1所述的发电元件，其特征在于，

发电电路设置有电容元件、正电荷整流元件以及负电荷整流元件，在所述正电荷整流元件中，从每个上层电极到所述电容元件的正电极的移动方向被提供作为正向，以便朝着所述电容元件的正电极引导在每个上层电极上生成的正电荷，在所述负电荷整流元件中，从所述电容元件的负电极到每个上层电极的移动方向表示为正向，以便朝着所述电容元件的负电极引导在每个上层电极上生成的负电荷，从而使用所述电容元件整流并且供应从振动能量转换的电能。

11.一种发电元件，其特征在于，

为了将在根据权利要求1所述的发电元件中的固定部的作用与重锤体的作用颠倒，由此允许用作所述发电元件中的固定部的固定部件用作重锤体，并且允许用作所述发电元件中的重锤体的锤部件用作固定部，所述锤部件的下表面固定至装置外壳的底板的上表面，并且所述固定部件在无外力施加的情况下处于在所述装置外壳的底板上方浮置的悬吊状态中。

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