发电装置的制造方法_3

文档序号:9794345阅读:来源:国知局
振动频率f0的振动。然而,如以下详细说明那样,由于因电荷反转引起的制动效果,在振动频率f与固有振动频率f0—致的情况和不同的情况下,电压Vsw以及重物14的位移Δζ的举动大不相同。
[0069 ]图7是表示施加于发电部I的振动的振动频率f与固有振动频率f O不同的情况下的电压Vsw以及重物14的位移Az的图。图8是表示施加于发电部I的振动的振动频率f与固有振动频率fO—致的情况下的电压Vsw以及重物14的位移△ ζ的图。参照图7以及图8,横轴是时间轴。纵轴表不电压Vp、导通信号S、电压Vsw、以及位移Δ Z0
[0070]参照图7,对发电部I施加与固有振动频率f0不同的15Hz的正弦波的振动。由此,电压源V产生15Hz的正弦波的电压Vp。
[0071 ]在时刻11,开始控制电路3进行的开关控制。控制电路3与电压Vp取极值的时刻同步地输出导通信号S。
[0072]在从时刻tl经过了4个周期的时刻t2,电压Vsw的振幅是开关控制的开始前的振幅的约3倍。这样,电压Vsw的振幅从开关控制的开始起在数个周期的期间逐渐增加。在时刻t2以后,电压Vsw的振幅几乎保持恒定。
[0073]另一方面,重物14的位移Az的振幅不管开关SW的开关控制的有无都几乎没有变化。根据该结果可知,在施加于发电部I的振动的振动频率f与固有振动频率f O不同的情况下,重物14的位移Az几乎不受由电荷反转引起的制动效果的影响。
[0074]与此相对,参照图8,对发电部I施加固有振动频率fO = 18Hz的正弦波的振动。由此,电压源V产生18Hz的正弦波的电压Vp。
[0075]在时刻11以后到时刻12为止的期间,电压Vsw的振幅急剧地增加。但是,在时刻12以后,电压Vsw的振幅逐渐减少。在时刻t3以后,电压Vsw的振幅几乎恒定在开关控制的开始前的振幅的1/2左右。
[0076]另外,重物14的位移Δζ的振幅在时刻tl以后逐渐减少。在时刻t3,位移Δ ζ的振幅大幅降低到开关控制的开始前的振幅的1/10左右。
[0077]对电压Vsw以及重物14的位移△ ζ展现上述的举动的理由进行说明。在振动频率f与固有振动频率f0—致的情况下,在发电部I产生共振。在产生了共振的状态下,位移Az的振幅显著较大,增加为未产生共振的状态下的振幅的Q倍。具体而言,固有振动频率f0 =18Hz下的位移Λ ζ的振幅(600μπι)是15Hz下的振幅(40μπι)的Q = 15倍(参照图6)。
[0078]压电体111产生的电荷量与重物14的位移Δ ζ的振幅成比例。因此,与非共振状态相比,共振状态下的压电体111产生Q倍的电荷。通过逆压电效应而对压电体111产生Q倍的力。因此,在固有振动频率f0下,电荷反转所产生的制动效果对位移Az带来的影响显著大于与固有振动频率f O不同的振动频率的情况。
[0079]图9是表示制动效果对电压Vsw的振幅带来的影响的振动频率依存性的图。参照图9,横轴表示施加于发电部I的振动的振动频率f ο纵轴表示电压Vsw的振幅。
[0080]在没有开关控制的情况下,电压Vsw的振幅在固有振动频率fO = 18Hz下最大。
[0081 ] 有开关控制的情况下的电压Vsw的振幅在包括固有振动频率f0 = 18Hz的振动频率区域中,比没有开关控制的情况下的振幅小。有开关控制的情况下的电压Vsw的振幅小于没有开关控制的情况下的振幅的振动频率区域在本实施方式中是固有振动频率f0± 2.5%的区域。
[0082]图10是表示制动效果对重物14的位移△ζ的振幅带来的影响的振动频率依存性的图。参照图10,横轴表示施加于发电部I的振动的振动频率f。纵轴表示位移Az的振幅。
[0083]在没有开关控制的情况下,位移Az的振幅在固有振动频率??= 18Ηζ下最大。有开关控制的情况下的位移△ ζ的振幅在固有振动频率fO±15%的振动频率区域中,小于没有开关控制的情况下的振幅。
[0084]如上所述,可知电荷反转所产生的制动效果的影响较大的振动频率以固有振动频率f O为中心遍及某一程度的宽度的振动频率区域。
[0085]<固有振动频率下的开关控制>
[0086]若再次参照图8,则即使在对发电部I施加了固有振动频率f0的振动的情况下,电压Vsw也从开始开关控制起在某一程度的期间(时刻11以后到时刻t2的期间)增加。本实施方式中,控制电路3利用该性质来执行开关控制。
[0087]图11是在本发明的实施方式I涉及的发电装置100中,用于对发电部I的固有振动频率f O下的开关控制进行说明的图。参照图11,图11被与图8对比。
[0088]控制电路3具有驱动模式(第一控制模式)和休止模式(第二控制模式)作为用于对开关SW进行开关控制的模式。在驱动模式中,控制电路3与在压电体111产生的电压Vp取极值的时刻同步地输出导通信号S。由此,开关SW成为接通状态。另一方面,在休止模式中,控制电路在电压Vp取极值的时刻不输出导通信号S。即,开关SW在休止模式的期间中成为断开状态。
[0089]时刻O以后到时刻11的期间是控制电路3进行的开关控制的开始前的期间。在时刻tl,控制电路3开始开关控制。
[0090]在时刻tl以后到从时刻tl经过了周期TO的3倍(3T0)的时刻t4为止的期间中,控制电路3根据驱动模式来控制开关SW。
[0091]在时刻t4,电压Vsw的检测值低于规定的基准值VI。因此,在时刻t4以后到从时刻t4经过了周期TO的时刻t5的期间中,根据休止模式来控制开关SW。换言之,在根据驱动模式进行的控制中开始根据休止模式进行的控制的插入。
[0092]在时刻t5以后到从时刻t5经过了周期TO的时刻t6的期间中,控制电路3根据驱动模式来控制开关SW。在时刻t6以后到从时刻t6经过了周期TO的时刻t7的期间中,控制电路3根据休止模式来控制开关SW。即,控制电路3在根据驱动模式进行的控制中插入根据休止模式进行的控制。由于时刻t7以后的控制电路3进行的开关控制与时刻t5以后到时刻t7的期间中的开关控制相同,所以不重复说明。
[0093]这样,控制电路3交替地反复进行与施加于发电部I的振动的周期TO相当的长度的驱动模式和与周期TO的长度相当的休止模式。此外,控制电路3也可以不管电压Vsw的检测值是否低于基准值VI,都执行开关控制。该情况下,控制电路3从时刻tl下的开关控制的刚刚开始之后交替地反复进行驱动模式和休止模式。
[0094]另外,控制电路3也可以在由位移检测部6检测到的重物14的位移Δζ的振幅低于规定的基准值Zl的情况下,开始休止模式的插入。
[0095]如由图8说明那样,在开关控制的刚刚开始之后的数个周期的期间,电压Vsw的振幅大于开关控制的开始前的振幅。另外,从开关控制的开始到电压Vsw的振幅开始减少需要某一程度的时间。根据本实施方式,控制电路3在电压Vsw的振幅开始减少之前插入根据休止模式进行的控制。因此,与不执行开关控制的情况相比,能够增大电压Vsw的振幅。
[0096]另外,到重物14的位移Az的振幅被大幅被降低为止,从开始开关控制起需要某一程度的时间(参照图8)。因此,控制电路3在位移Az的振幅被大幅降低之前插入根据休止模式进行的控制。由此,能够防止位移A ζ的振幅大幅降低而发电装置100的发电量降低。即,能够提高发电装置100的发电效率。
[0097][实施方式2]
[0098]图12是在本发明的实施方式2涉及的发电装置中,用于对发电部I的固有振动频率f0下的开关控制进行说明的图。参照图12,图12被与图8以及图11对比。其中,由于实施方式2涉及的发电装置的构成与发电装置100(参照图1)的构成相同,所以不重复详
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