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公開番号2022002442
公報種別公開特許公報(A)
公開日20220106
出願番号2020106752
出願日20200622
発明の名称発電素子
出願人三菱電機株式会社
代理人個人
主分類H02N 1/04 20060101AFI20211210BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】回転可能な部材に取り付けられた状態でも発電することができる発電素子を得ること。
【解決手段】発電素子は、部材の固定部に接合される第1層構造部と、部材の回転部に接合される第1磁石と、第1層構造部と接触して配置される第2層構造部と、第2層構造部を覆い、第1層構造部と接合される第3層構造部と、を備える。第1層構造部は、固定部に接合される第1外装フィルムと、第1外装フィルム上に接合される第1電極層と、を有する。第2層構造部は、第1層構造部と接触する第1誘電体と、第1誘電体と接合される第2電極と、第2電極に接合される第2磁石と、を有する。第3層構造部は、第1電極層および第2層構造部が積層した構造体が外部の環境に露出しないように覆うとともに、第1外装フィルムと接合される第2外装フィルムを有する。第2層構造部は、第1磁石の回転に伴って第1層構造部および第3層構造部で覆われた空間内で回転可能である。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項1】
固定部と、前記固定部に対して回転可能な回転部と、を有する部材の前記固定部に接合される第1層構造部と、
前記部材の前記回転部に接合される第1磁石と、
前記第1層構造部と接触して配置される第2層構造部と、
前記第2層構造部を覆い、前記第1層構造部と接合される第3層構造部と、
を備え、
前記第1層構造部は、前記固定部に接合される第1外装フィルムと、前記第1外装フィルム上に接合される第1電極層と、を有し、
前記第2層構造部は、前記第1層構造部と接触する第1誘電体と、前記第1誘電体と接合される第2電極と、前記第1磁石の配置位置に対応する前記第2電極上の位置に接合される第2磁石と、を有し、
前記第3層構造部は、前記第1電極層および前記第2層構造部が積層した構造体が外部の環境に露出しないように覆うとともに、前記第1外装フィルムと接合される第2外装フィルムを有し、
前記第2層構造部は、前記第1磁石の回転に伴って前記第1層構造部および前記第3層構造部で覆われた空間内で回転可能であることを特徴とする発電素子。
続きを表示(約 750 文字)【請求項2】
前記第1層構造部は、前記第1電極層と接合される第2誘電体をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の発電素子。
【請求項3】
前記第2層構造部は、第3電極と、前記第3電極と接合される第3誘電体と、をさらに有し、
前記第3層構造部は、前記第3誘電体と接触する第4電極層をさらに有することを特徴とする請求項1または2に記載の発電素子。
【請求項4】
前記第3層構造部は、前記第3誘電体と接触し、前記第4電極層と接合される第4誘電体をさらに備えることを特徴とする請求項3に記載の発電素子。
【請求項5】
前記第4電極層は、
前記第2外装フィルム上の前記第3誘電体に対応する位置に配置される第1発電部と、
前記第2外装フィルム上で前記第1発電部と接触しないように配置されるとともに、前記第3電極と接触する第1電路部と、
を備えることを特徴とする請求項3または4に記載の発電素子。
【請求項6】
前記第1電極層は、
前記第1外装フィルム上の前記第1誘電体に対応する位置に配置される第2発電部と、
前記第1外装フィルム上で前記第2発電部と接触しないように配置されるとともに、前記第2電極と接触する第2電路部と、
を備えることを特徴とする請求項1から5のいずれか1つに記載の発電素子。
【請求項7】
前記部材は、軸受であり、
前記固定部は、前記軸受の内外の軌道輪のうち回転しない一方の軌道輪であり、
前記回転部は、前記軸受の前記内外の軌道輪のうち回転する他方の軌道輪であることを特徴とする請求項1から6のいずれか1つに記載の発電素子。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本開示は、異なる二種類の物質を擦り合わせまたは接触させて、一方の表面から接触する他方の表面に電荷が移動することによって電位差を発生させる発電素子に関する。
続きを表示(約 1,800 文字)【背景技術】
【0002】
従来から、人および動物の動き、鉄道および自動車を始めとする乗り物、あるいは橋および高速道路をはじめとする構造建築物で生じる振動の運動エネルギを電気エネルギに変換し、電源として使用する試みがなされている。このような電源は、電池交換が不要な点からセンサ用電源としての活用も期待されている。とりわけ回転部を有する機器では、リード線によるセンサへの電源供給が困難であり、電池交換が不要な電源が望まれている。このようなエネルギ変換の方法として、圧電素子または電磁誘導の利用が提案されているが、最近では、構造の簡易さから摩擦帯電方式も注目されている。
【0003】
特許文献1には、シート状の誘電体と、誘電体を挟む一対のシート状の電極と、これらを密封する外装フィルムと、を備える摩擦帯電方式を用いた発電素子が開示されている。特許文献1に記載の発電素子では、シート状の発電素子の変形によって、電極と電極に対向する誘電体の面との間で摩擦滑りが生じ、電極と誘電体との間で帯電または内部電荷が生じることで、発電がなされる。特許文献1に記載の発電素子では、効率的に発電するため、発電素子を構成する各要素が可撓性を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
特開2017−70003号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、特許文献1に記載の摩擦帯電方式を用いた発電素子を軸受などの回転可能な部材に取り付けた場合には、発電素子が変形しない。そのため、誘電体と電極との間で摩擦滑りが生じず発電できないという問題があった。
【0006】
本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、回転可能な部材に取り付けられた状態でも発電することができる発電素子を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示の発電素子は、固定部と、固定部に対して回転可能な回転部と、を有する部材の固定部に接合される第1層構造部と、部材の回転部に接合される第1磁石と、第1層構造部と接触して配置される第2層構造部と、第2層構造部を覆い、第1層構造部と接合される第3層構造部と、を備える。第1層構造部は、固定部に接合される第1外装フィルムと、第1外装フィルム上に接合される第1電極層と、を有する。第2層構造部は、第1層構造部と接触する第1誘電体と、第1誘電体と接合される第2電極と、第1磁石の配置位置に対応する第2電極上の位置に接合される第2磁石と、を有する。第3層構造部は、第1電極層および第2層構造部が積層した構造体が外部の環境に露出しないように覆うとともに、第1外装フィルムと接合される第2外装フィルムを有する。第2層構造部は、第1磁石の回転に伴って第1層構造部および第3層構造部で覆われた空間内で回転可能である。
【発明の効果】
【0008】
本開示によれば、回転可能な部材に取り付けられた状態でも発電することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【0009】
実施の形態1による発電素子を備える軸受の構成の一例を示す分解図
実施の形態1による発電素子を備える軸受の構成の一例を示す断面図
実施の形態1による発電素子の第1外装フィルムおよび第1電極層の形状の一例を示す上面図
実施の形態1による発電素子の第2層構造部における誘電体および第2電極の形状の一例を示す上面図
実施の形態2による発電素子を備える軸受の構成の一例を示す断面図
実施の形態3による発電素子を備える軸受の構成の一例を示す断面図
実施の形態3による発電素子の第2外装フィルムおよび第4電極層の形状の一例を示す下面図
実施の形態3による発電素子の第2層構造部における誘電体および第3電極の形状の一例を示す上面図
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下に、本開示の実施の形態にかかる発電素子を図面に基づいて詳細に説明する。
(【0011】以降は省略されています)

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