特許 6985702 振動発電装置および振動発電素子

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6985702

(24)【登録日】2021年11月30日

(45)【発行日】2021年12月22日

(54)【発明の名称】振動発電装置および振動発電素子

(51)【国際特許分類】

   H02N 1/06 20060101AFI20211213BHJP

   B81B 3/00 20060101ALI20211213BHJP

【ＦＩ】

   H02N1/06

   B81B3/00

【請求項の数】10

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2018-105434(P2018-105434)

(22)【出願日】2018年5月31日

(65)【公開番号】特開2019-213294(P2019-213294A)

(43)【公開日】2019年12月12日

【審査請求日】2019年11月19日

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２９年度、国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構「ＩｏＴ推進のための横断技術開発プロジェクト／超高効率データ抽出機能を有する学習型スマートセンシングシステムの研究開発」委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】504137912

【氏名又は名称】国立大学法人 東京大学

(73)【特許権者】

【識別番号】000143949

【氏名又は名称】株式会社鷺宮製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110001243

【氏名又は名称】特許業務法人 谷・阿部特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】年吉 洋

(72)【発明者】

【氏名】芦澤 久幸

(72)【発明者】

【氏名】森田 將裕

【審査官】 三島木 英宏

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−０１１５４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−０５０２４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１７−０７０１６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１５／０１９９１９（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｎ １／０６

Ｂ８１Ｂ ３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

互いに噛合する第１固定櫛歯部および第１可動櫛歯部で構成される第１振動発電構成体と、
互いに噛合する第２固定櫛歯部および第２可動櫛歯部で構成される第２振動発電構成体と、
前記第１振動発電構成体に接続される第１出力電極と、
前記第２振動発電構成体に接続される第２出力電極と、を備え、
前記第１振動発電構成体の静電容量と前記第２振動発電構成体の静電容量とを異ならせることで、前記第１振動発電構成体および前記第２振動発電構成体の開放電圧は、互いに同期し、かつ、振幅が異なり、
前記第１可動櫛歯部および前記第２可動櫛歯部は同一の可動部に設けられ、
前記第１振動発電構成体および前記第２振動発電構成体の内、静電容量の大きい振動発電構成体の出力を電力用出力とし、静電容量の小さい振動発電構成体の出力を、前記電力用出力の振幅情報を得るためのモニタ用信号とする、振動発電装置。

【請求項2】

請求項１に記載の振動発電装置に用いられる振動発電素子であって、
前記第１固定櫛歯部および前記第１可動櫛歯部で構成される前記第１振動発電構成体と、
前記第２固定櫛歯部および前記第２可動櫛歯部で構成される前記第２振動発電構成体と、を備え、
前記第１固定櫛歯部に含まれる櫛歯の各々が互いに分離形成されて前記第１出力電極が各々に接続されると共に、前記第２固定櫛歯部に含まれる櫛歯の各々が互いに分離形成されて前記第２出力電極が各々に接続されるか、または、前記第１可動櫛歯部に含まれる櫛歯の各々が互いに分離形成されて前記第１出力電極が各々に接続されると共に、前記第２可動櫛歯部に含まれる櫛歯の各々が互いに分離形成されて前記第２出力電極が各々に接続される、振動発電素子。

【請求項3】

請求項１に記載の振動発電装置に用いられる振動発電素子であって、
前記第１固定櫛歯部および前記第１可動櫛歯部で構成される前記第１振動発電構成体と、
前記第２固定櫛歯部および前記第２可動櫛歯部で構成される前記第２振動発電構成体と、を備え、
前記第１固定櫛歯部と前記第２固定櫛歯部とが電気的に絶縁され、前記第１固定櫛歯部に前記第１出力電極が接続されると共に前記第２固定櫛歯部に前記第２出力電極が接続されるか、または、前記第１可動櫛歯部と前記第２可動櫛歯部とが電気的に絶縁され、前記第１可動櫛歯部に前記第１出力電極が接続されると共に前記第２可動櫛歯部に前記第２出力電極が接続される、振動発電素子。

【請求項4】

請求項３に記載の振動発電素子において、
互いに電気的に絶縁された前記第１固定櫛歯部および前記第２固定櫛歯部の少なくとも一方は互いに分離形成された２以上の固定櫛歯群を有し、または、互いに電気的に絶縁された前記第１可動櫛歯部および前記第２可動櫛歯部の少なくとも一方は互いに分離形成された２以上の可動櫛歯群を有する、振動発電素子。

【請求項5】

請求項２から請求項４までのいずれか一項に記載の振動発電素子であって、
前記第１固定櫛歯部および前記第１可動櫛歯部で構成される前記第１振動発電構成体と、
前記第２固定櫛歯部および前記第２可動櫛歯部で構成される前記第２振動発電構成体と、を備え、
前記第１固定櫛歯部および前記第１可動櫛歯部に含まれる櫛歯の総数が、前記第２固定櫛歯部および前記第２可動櫛歯部に含まれる櫛歯の総数と異なる、振動発電素子。

【請求項6】

請求項２から請求項４までのいずれか一項に記載の振動発電素子であって、
前記第１固定櫛歯部および前記第１可動櫛歯部で構成される前記第１振動発電構成体と、
前記第２固定櫛歯部および前記第２可動櫛歯部で構成される前記第２振動発電構成体と、を備え、
互いに噛合する前記第１固定櫛歯部および前記第１可動櫛歯部の少なくとも一方の櫛歯高さが、互いに噛合する前記第２固定櫛歯部および前記第２可動櫛歯部の櫛歯高さと異なる、振動発電素子。

【請求項7】

請求項２から請求項４までのいずれか一項に記載の振動発電素子であって、
前記第１固定櫛歯部および前記第１可動櫛歯部で構成される前記第１振動発電構成体と、
前記第２固定櫛歯部および前記第２可動櫛歯部で構成される前記第２振動発電構成体と、を備え、
前記第１固定櫛歯部および前記第１可動櫛歯部の互いに噛合する櫛歯の間隔が、前記第２固定櫛歯部および前記第２可動櫛歯部の互いに噛合する櫛歯の間隔と異なる、振動発電素子。

【請求項8】

請求項２から請求項４までのいずれか一項に記載の振動発電素子であって、
前記第１固定櫛歯部および前記第１可動櫛歯部で構成される前記第１振動発電構成体と、
前記第２固定櫛歯部および前記第２可動櫛歯部で構成される前記第２振動発電構成体と、を備え、
前記第２固定櫛歯部または前記第２可動櫛歯部の櫛歯長さは、前記第１固定櫛歯部および前記第１可動櫛歯部の櫛歯長さよりも短く設定され、かつ、非振動時において前記第２固定櫛歯部と前記第２可動櫛歯部とが非噛合状態となるように設定されている、振動発電素子。

【請求項9】

請求項２から請求項８までのいずれか一項に記載の振動発電素子において、
前記第１振動発電構成体および前記第２振動発電構成体は、互いに噛合する櫛歯の少なくとも一方にエレクトレットが形成されている、振動発電素子。

【請求項10】

請求項１に記載の振動発電装置に用いられる振動発電素子であって、
前記第１固定櫛歯部および前記第１可動櫛歯部で構成される前記第１振動発電構成体と、
前記第２固定櫛歯部および前記第２可動櫛歯部で構成される前記第２振動発電構成体と、を備え、
前記第１振動発電構成体および前記第２振動発電構成体は、互いに噛合する櫛歯の少なくとも一方にエレクトレットが形成され、
前記エレクトレットの単位面積当たりの電荷量が、前記第１振動発電構成体と前記第２振動発電構成体とで異なっている、振動発電素子。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、振動発電装置および振動発電素子に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、環境中からエネルギーを収穫するエナジーハーベスティング技術の一つとして、振動発電素子を用いて環境振動から発電を行う手法が注目されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の振動発電素子では、櫛歯構造の固定電極および可動電極を備え、可動電極の振動によって固定電極と可動電極との対向面積が変化することにより発電を行っている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１７−０７０１６３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、振動発電素子から電力を取り出すための電源回路を振動発電素子に接続すると、電源回路の影響で振動発電素子からの出力波形が変化し、振動発電素子振動状態を正確に把握することが難しいという問題があった。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の第１の態様による振動発電装置は、互いに噛合する第１固定櫛歯部および第１可動櫛歯部で構成される第１振動発電構成体と、互いに噛合する第２固定櫛歯部および第２可動櫛歯部で構成される第２振動発電構成体と、前記第１振動発電構成体に接続される第１出力電極と、前記第２振動発電構成体に接続される第２出力電極と、を備え、前記第１振動発電構成体の静電容量と前記第２振動発電構成体の静電容量とを異ならせることで、前記第１振動発電構成体および前記第２振動発電構成体の開放電圧は、互いに同期し、かつ、振幅が異なり、前記第１可動櫛歯部および前記第２可動櫛歯部は同一の可動部に設けられ、前記第１振動発電構成体および前記第２振動発電構成体の内、静電容量の大きい振動発電構成体の出力を電力用出力とし、静電容量の小さい振動発電構成体の出力を、前記電力用出力の振幅情報を得るためのモニタ用信号とする。
本発明の第２の態様による振動発電素子は、前記振動発電装置に用いられる振動発電素子であって、前記第１固定櫛歯部および前記第１可動櫛歯部で構成される前記第１振動発電構成体と、前記第２固定櫛歯部および前記第２可動櫛歯部で構成される前記第２振動発電構成体と、を備え、前記第１固定櫛歯部に含まれる櫛歯の各々が互いに分離形成されて前記第１出力電極が各々に接続されると共に、前記第２固定櫛歯部に含まれる櫛歯の各々が互いに分離形成されて前記第２出力電極が各々に接続されるか、または、前記第１可動櫛歯部に含まれる櫛歯の各々が互いに分離形成されて前記第１出力電極が各々に接続されると共に、前記第２可動櫛歯部に含まれる櫛歯の各々が互いに分離形成されて前記第２出力電極が各々に接続される。
本発明の第３の態様による振動発電素子は、前記振動発電装置に用いられる振動発電素子であって、前記第１固定櫛歯部および前記第１可動櫛歯部で構成される前記第１振動発電構成体と、前記第２固定櫛歯部および前記第２可動櫛歯部で構成される前記第２振動発電構成体と、を備え、前記第１固定櫛歯部と前記第２固定櫛歯部とが電気的に絶縁され、前記第１固定櫛歯部に前記第１出力電極が接続されると共に前記第２固定櫛歯部に前記第２出力電極が接続されるか、または、前記第１可動櫛歯部と前記第２可動櫛歯部とが電気的に絶縁され、前記第１可動櫛歯部に前記第１出力電極が接続されると共に前記第２可動櫛歯部に前記第２出力電極が接続される。
本発明の第４の態様による振動発電素子は、前記振動発電装置に用いられる振動発電素子であって、前記第１固定櫛歯部および前記第１可動櫛歯部で構成される前記第１振動発電構成体と、前記第２固定櫛歯部および前記第２可動櫛歯部で構成される前記第２振動発電構成体と、を備え、前記第１振動発電構成体および前記第２振動発電構成体は、互いに噛合する櫛歯の少なくとも一方にエレクトレットが形成され、前記エレクトレットの単位面積当たりの電荷量が、前記第１振動発電構成体と前記第２振動発電構成体とで異なっている。

【発明の効果】

【0006】

本発明によれば、振動発電素子の振動状態を正確に把握することができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】図１は、本発明の一実施の形態に係る振動発電装置の概略構成を示す図である。

【図2】図２は、第１固定櫛歯部の他の構成を示す図である。

【図3】図３は、本実施の形態の比較例を説明するための図である。

【図4】図４は、本実施の形態の振動発電装置の動作を説明する図である。

【図5】図５は、振動発電装置を用いた電源装置のブロック図である。

【図6】図６は、振動発電装置の変形例１を示す図である。

【図7】図７は、振動発電装置の変形例２を示す図である。

【図8】図８は、振動発電装置の変形例３を示す図である。

【図9】図９は、振動発電装置の変形例４を示す図である。

【図10】図１０は、振動発電装置の変形例５を示す図である。

【図11】図１１は、振動発電装置の変形例６を示す図である。

【図12】図１２は、可動部に設けられた複数の可動櫛歯電極を電気的に分離した場合の構成を示す図である。

【図13】図１３は、固定櫛歯群および可動櫛歯群を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、図を参照して本発明を実施するための形態について説明する。図１は、本発明の一実施の形態に係る振動発電装置１の概略構成を示す図であり、（ａ）は平面図、図１（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ断面図である。図１に示す振動発電装置１は、２つの振動発電構成体１１Ａ，１１Ｂが設けられた振動発電デバイス１０と、振動発電構成体１１Ａに接続された電力出力用電極２０Ａと、振動発電構成体１１Ｂに接続されたモニタ用電極２０Ｂとを備えている。振動発電デバイス１０は、たとえばＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板を用いて、一般的なＭＥＭＳ加工技術により形成される。ＳＯＩ基板は、たとえばハンドル層が形成される下部Ｓｉ層と、ＢＯＸ層が形成されるＳｉＯ_２層と、デバイス層が形成される上部Ｓｉ層とを重ねて構成されている。

【0009】

振動発電デバイス１０は、ベース１２と、固定櫛歯電極１３ａ，１３ｂ，１３ｃおよび１３ｄが形成された固定部１３と、可動櫛歯電極１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄおよび１４ｅが形成された可動部１４と、可動部１４を弾性支持する弾性支持部１５とを備えている。可動部１４は、一対の弾性支持部１５によりベース１２に対して弾性的に支持されている。なお、固定櫛歯電極および可動櫛歯電極の数は図１に示したものに限定されない。

【0010】

図１（ｂ）のＡ−Ａ断面図から分かるように、可動櫛歯電極１４ａ〜１４ｅを有する可動部１４と固定櫛歯電極１３ａ〜１３ｄとはＳＯＩ基板の上部Ｓｉ層１２０から形成され、可動部１４および固定櫛歯電極１３ａ〜１３ｄの上面には導電層であるアルミ層１３１，１４１が形成されている。なお、アルミ層１３１，１４１は、必ずしも可動部１４および固定櫛歯電極１３ａ〜１３ｄの上面全体に形成されている必要はない。固定櫛歯電極１３ａ〜１３ｄはＳｉＯ_２層１１０を介して下部Ｓｉ層１００で形成されるベース１２上に固定されている。

【0011】

噛合している固定櫛歯電極１３ａ〜１３ｄと可動櫛歯電極１４ａ〜１４ｅの少なくとも一方には、それぞれ対向面の表面近傍にエレクトレットが形成されている。これにより、固定櫛歯電極１３ａ〜１３ｄと可動櫛歯電極１４ａ〜１４ｅの対向面の少なくとも一方とが、それぞれ帯電されている。なお、エレクトレットを形成する方法としては、例えば、特開２０１６−１４９９１４号公報に示唆されているような方法が知られている。

【0012】

振動発電デバイス１０は、外部からの振動により、可動櫛歯電極１４ａ〜１４ｅが固定櫛歯電極１３ａ〜１３ｄに対してｘ軸方向に振動することで、発電を行う。電力出力用電極２０Ａは、振動発電構成体１１Ａを構成する固定櫛歯電極１３ａ，１３ｂおよび１３ｃに接続されており、振動発電構成体１１Ａにより生じる電流の出力端子として用いられる。一方、モニタ用電極２０Ｂは固定櫛歯電極１３ｄに接続されており、振動発電構成体１１Ｂにより生じる電流の出力端子として用いられる。

【0013】

なお、図１に示した実施の形態では、振動発電デバイス１０に設けられた固定櫛歯電極１３ａ〜１３ｄは互いに分離して形成され、各々が電気的に絶縁されている。固定櫛歯電極１３ａ〜１３ｃから成る櫛歯電極群は第１固定櫛歯部を構成し、固定櫛歯電極１３ｄは第２固定櫛歯部を構成する。図１に示す例では、第２固定櫛歯部を構成する固定櫛歯電極は一つの固定櫛歯電極１３ｄのみで構成されているが、例えば、第２固定櫛歯部を構成する固定櫛歯電極の数が複数の場合には、モニタ用電極２０Ｂはそれら固定櫛歯電極の全てに接続される。

【0014】

第１固定櫛歯部の各固定櫛歯電極１３ａ〜１３ｃは振動発電デバイス１０の内部において、または外部において電力出力用電極２０Ａに電気的に接続さされている。ここで、振動発電デバイス１０の内部においてとは、振動発電デバイス１０単体において配線が形成されているということである。一方、振動発電デバイス１０の外部においてとは、振動発電デバイス１０単体では固定櫛歯電極１３ａ〜１３ｃは電気的に接続されておらず、振動発電デバイス１０が実装されている回路基板側において固定櫛歯電極１３ａ〜１３ｃが回路基板の配線によって電気的に接続されていることを意味している。第２固定櫛歯部の固定櫛歯電極１３ｄはモニタ用電極２０Ｂに接続されている。

【0015】

図１では固定櫛歯電極１３ａ〜１３ｄが分離しているが、図２に示すように固定櫛歯電極１３ａ〜１３ｃを一体としても良い。図２に示す例では、第１固定櫛歯部を構成する固定櫛歯電極１３ａ〜１３ｃは接続部１３ｅによって接続されており、電力出力用電極２０Ａは接続部１３ｅに接続されている。その他の構成は、図１に示す振動発電装置１と同様である。図１の構成の場合には、モニタ用電極２０Ｂに接続される第２固定櫛歯部の固定櫛歯電極の数を、モニタ信号として必要な出力の大きさやモニタ信号の用途に応じて調整することができる。

【0016】

図３は、本実施の形態の比較例を示す図である。本実施の形態の振動発電装置１では、電力出力用電極２０Ａとモニタ用電極２０Ｂとから２つの出力を取り出すことができるが、図３（ａ）に示す振動発電装置３０は、１組の可動櫛歯部３１および固定櫛歯部３２で構成される振動発電構成体を一つ備え、その一つの振動発電構成体から電流を出力する１出力構成となっている。図３（ｂ）は、可動櫛歯部３１の振動の振幅ｘを示し、図３（ｃ）は図３（ｂ）のような振動状態における可動櫛歯部３１および固定櫛歯部３２間の開放電圧Ｖを示す。

【0017】

可動櫛歯部３１の移動により噛合状態の可動櫛歯電極と固定櫛歯電極との対向面積が変化すると、櫛歯電極の電荷が移動して可動櫛歯電極と固定櫛歯電極との間に電圧が発生する。その結果、開放電圧Ｖの波形は、可動櫛歯部３１の振動の振幅ｘと同期し、かつ、比例した振幅を有する波形となる。一方、振動発電装置３０に電源回路３３を接続した場合、整流回路の出力電圧がコンデンサの定格電圧まで上昇すると、電圧が一定のまま抵抗を介して電流が流れる挙動を示す。その結果、コンデンサの定格電圧に達したところで電圧がサチュレーションし、端子間電圧Ｖは図３（ｄ）に示すように可動櫛歯部３１の振幅ｘに比例した振幅を有する波形とならない。そのため、図３（ｄ）に示す電圧信号Ｖから、可動櫛歯部３１の振動状態を正確に把握することができない。

【0018】

図４は、図２に示した振動発電装置１に電源回路３３を接続した場合の図である。図２に示したように、電力出力用電極２０Ａを有する振動発電構成体１１Ａの可動櫛歯電極と、モニタ用電極２０Ｂを有する振動発電構成体１１Ｂの可動櫛歯電極とは、同一の可動部１４に設けられている。そのため、電源回路３３が接続されている場合でも、図４（ｄ）に示すモニタ用電極２０Ｂの電圧Ｖ２は、図４（ｂ）に示す可動部１４の振幅ｘに比例した振幅を有する波形となる。一方、電力出力用電極２０Ａの電圧Ｖ１の波形は、電源回路３３の影響を受けて図４（ｃ）のような波形となる。

【0019】

前述した図３（ａ）に示す構成では固定櫛歯部３２の固定櫛歯電極の数は４であるが、図４（ａ）の振動発電構成体１１Ｂの固定櫛歯電極の数は１である。そのため、図４（ｄ）の電圧波形の振幅は、図３（ｃ）の電圧波形の振幅より小さくなる。このように、本実施の形態の振動発電装置１では、モニタ信号用の振動発電構成体１１Ｂの固定櫛歯電極数を、電力用の振動発電構成体１１Ａの固定櫛歯電極数よりも少なくすることで、電力出力用電極２０Ａからの出力電力の減少を小さく抑えつつモニタ用信号を得られるような構成とした。

【0020】

図５は、モニタ用電極２０Ｂの出力信号の応用例の一例を示したものであり、振動発電装置１を用いた電源装置のブロック図である。電力用の振動発電構成体１１Ａの出力は電源部２の電圧変換回路２１へ入力される。電源部２には、電圧変換回路２１の他に振幅検出回路２２および充電部２３を備えている。モニタ用の振動発電構成体１１Ｂの出力は振幅検出回路２２に入力され、振幅検出回路２２で検出された振幅情報が電圧変換回路２１へ入力される。電圧変換回路２１は、振幅検出回路２２から入力された振幅情報に基づいて、例えば、振動発電構成体１１Ａからの電力が効率よく出力されるように電圧変換を行い、充電部２３へ出力する。そのためには、振動発電構成体１１Ａの出力の振幅情報を正確に把握する必要があるが、本実施の形態では、振動発電構成体１１Ｂの出力を利用することで振幅情報を正確に把握することができる。

【0021】

（変形例１）
図６は振動発電装置１の変形例１を説明する図である。図６（ａ）は、振動発電デバイス１０に設けられた可動櫛歯電極および固定櫛歯電極の構成を示す模式図である。図４に示した構成では、振動発電構成体１１Ｂの固定櫛歯電極数を振動発電構成体１１Ａの固定櫛歯電極数よりも少なく設定することで、振動発電構成体１１Ｂによるモニタ用信号の振幅の大きさが、振動発電構成体１１Ａによる出力信号の振幅の大きさよりも小さくなるようにした。

【0022】

変形例１では、固定櫛歯電極の数ではなく、固定櫛歯電極と可動櫛歯電極との間隔を振動発電構成体１１Ａと振動発電構成体１１Ｂとで異ならせ、それにより振動発電構成体１１Ａと振動発電構成体１１Ｂとで静電容量を相違させて、振動発電構成体１１Ａ，１１Ｂの出力を異ならせるようにした。図６（ａ）では、振動発電構成体１１Ｂの固定櫛歯電極１３ｃ，１３ｄの横幅Ｗ２を振動発電構成体１１Ａの固定櫛歯電極１３ａ，１３ｂの横幅Ｗ１よりも小さく設定した。その結果、振動発電構成体１１Ａ，１１Ｂにおける固定櫛歯電極と可動櫛歯電極との間隔ｄ１，ｄ２はｄ１＜ｄ２のようになる。なお、振動発電構成体１１Ｂの固定櫛歯電極１３ｃ，１３ｄの横幅をＷ２に設定する代わりに、例えば可動櫛歯電極１４ｄ，１４ｅの横幅をＷ２に設定しても良い。

【0023】

なお、図６（ａ）では、固定櫛歯電極の横幅を異ならせることで振動発電構成体１１Ａと振動発電構成体１１Ｂとの間で出力を異ならせることを説明するため、振動発電構成体１１Ａと振動発電構成体１１Ｂとで固定櫛歯電極の数を同数とした。しかし、固定櫛歯電極の横幅を異ならせる場合においても、振動発電構成体１１Ａの出力を可能な限り大きくするためには、振動発電構成体１１Ｂの固定櫛歯電極数を図４（ａ）の場合と同様の固定櫛歯電極数とするのが好ましい。

【0024】

図６（ａ）のように、固定櫛歯電極１３ｃ，１３ｄの横幅Ｗ２をＷ２＜Ｗ１のように設定すると、固定櫛歯電極１３ｃ，１３ｄの側面と可動櫛歯電極１４ｃ〜１４ｅの側面との間隔が広くなり、振動発電構成体１１Ａの静電容量に比べて振動発電構成体１１Ｂの静電容量が小さくなる。可動部１４が振動したときの電荷移動量は静電容量が大きい方が大きいので、図６（ｃ）に示す振動発電構成体１１Ｂの開放電圧Ｖ４は、図６（ｂ）に示す振動発電構成体１１Ａの開放電圧Ｖ３よりも振幅が小さくなる。開放電圧Ｖ３，Ｖ４の振幅は、いずれも振動する可動部１４の振幅に比例して変化する。

【0025】

なお、図６では、図２に示すように複数の固定櫛歯電極を２つのグループに分離する場合を例に説明したが、図１に示すように複数の固定櫛歯電極を各々分離する場合においても、振動発電構成体１１Ａと振動発電構成体１１Ｂとの間で櫛歯の間隔を異ならせることで、振動発電構成体１１Ａの出力と振動発電構成体１１Ｂの出力とを異ならせることができる。

【0026】

（変形例２）
図７は振動発電装置１の変形例２を説明する図である。図７は、振動発電デバイス１０に設けられた可動櫛歯電極および固定櫛歯電極の構成を示す模式図である。図７において、（ａ）は振動発電デバイス１０の平面図、（ｂ）はＤ１−Ｄ１断面図、（ｃ）はＤ２−Ｄ２断面図である。

【0027】

変形例２では、固定櫛歯電極の高さを振動発電構成体１１Ａと振動発電構成体１１Ｂとで異ならせることで、可動電極と固定電極の対向面積を相違させて、振動発電構成体１１Ａ，１１Ｂの出力を異ならせるようにした。図７では、振動発電構成体１１Ｂの固定櫛歯電極１３ｃ，１３ｄの高さＨ２（図７（ｃ）参照）を、振動発電構成体１１Ａの固定櫛歯電極１３ａ，１３ｂの高さＨ１（図７（ｂ）参照）よりも小さく設定した。

【0028】

なお、図７では、固定櫛歯電極の高さを異ならせることで振動発電構成体１１Ａと振動発電構成体１１Ｂとの間で出力を異ならせることを説明するため、振動発電構成体１１Ａと振動発電構成体１１Ｂとで固定櫛歯電極の数を同数とした。しかし、固定櫛歯電極の高さを異ならせる場合においても、振動発電構成体１１Ａの出力を可能な限り大きくするためには振動発電構成体１１Ｂの固定櫛歯電極数を図４（ａ）の場合と同様の固定櫛歯電極数とするのが好ましい。

【0029】

図７に示すように、固定櫛歯電極１３ｃ，１３ｄの高さＨ２をＨ２＜Ｈ１のように設定すると、振動発電構成体１１Ｂにおける固定櫛歯電極と可動櫛歯電極との対向面積が振動発電構成体１１Ａの場合よりも小さくなる。そのため、可動部１４が変位したときの対向面積の変化量は、振動発電構成体１１Ａの場合に比べて振動発電構成体１１Ｂの場合の方が小さくなる。その結果、変形例１の場合と同様に、振動発電構成体１１Ｂの開放電圧は振動発電構成体１１Ａの開放電圧よりも小さくなる。いずれの開放電圧の場合も、それらの振幅は振動する可動部１４の振幅に比例して変化する。

【0030】

図７では、振動発電構成体１１Ａと振動発電構成体１１Ｂとの間で固定櫛歯電極の高さを異ならせたが、可動櫛歯電極側において高さを異ならせるようにしても良い。さらに、図７（ｃ）では、振動発電構成体１１Ｂにおいて固定櫛歯電極１３ｄのみを高さＨ２に設定したが、例えば、可動櫛歯電極１４ｄおよび１４ｅの高さもＨ２に設定するようにしても良い。

【0031】

なお、図７では、図２に示すように複数の固定櫛歯電極を２つのグループに分離する場合を例に説明したが、図１に示すように複数の固定櫛歯電極を各々分離する場合においても、振動発電構成体１１Ａと振動発電構成体１１Ｂとの間で櫛歯高さを異ならせることで、振動発電構成体１１Ａの出力と振動発電構成体１１Ｂの出力とを異ならせることができる。

【0032】

（変形例３）
図８は振動発電装置１の変形例３を説明する図である。図８（ａ）は、振動発電デバイス１０に設けられた可動櫛歯電極および固定櫛歯電極の構成を示す模式図である。図８（ｂ）は振動発電構成体１１Ａの開放電圧Ｖ５の波形を示し、図８（ｃ）は振動発電構成体１１Ｂの開放電圧Ｖ６の波形を示す。変形例３では、固定櫛歯電極の数ではなく、固定櫛歯電極の長さを振動発電構成体１１Ａと振動発電構成体１１Ｂとで異ならせることで、可動電極と固定電極との噛み合い開始時期を相違させて、振動発電構成体１１Ａ，１１Ｂの出力を異ならせるようにした。

【0033】

図８（ａ）では、振動発電構成体１１Ｂの固定櫛歯電極１３ｃ，１３ｄの長さＬ２を、振動発電構成体１１Ａの固定櫛歯電極１３ａ，１３ｂの長さＬ１よりも短く設定した。なお、図８（ａ）では、固定櫛歯電極の長さを異ならせることで振動発電構成体１１Ａと振動発電構成体１１Ｂとの間で出力を異ならせることを説明するため、振動発電構成体１１Ａと振動発電構成体１１Ｂとで固定櫛歯電極の数を同数とした。しかし、固定櫛歯電極の長さを異ならせる場合においても、振動発電構成体１１Ａの出力を可能な限り大きくするためには振動発電構成体１１Ｂの固定櫛歯電極数を図４（ａ）の場合と同様の固定櫛歯電極数とするのが好ましい。

【0034】

図８（ａ）のように固定櫛歯電極１３ａ〜１３ｄの長さＬ１，Ｌ２をＬ２＜Ｌ１と設定することで、可動部１４の振動の振幅に同期して、振動発電構成体１１Ａの開放電圧Ｖ５は図８（ｂ）のような波形となり、振動発電構成体１１Ｂの開放電圧Ｖ６は図８（ｃ）のような波形となる。

【0035】

図８（ａ）の可動部１４のｘ方向の位置は、エレクトレットによる電気力と弾性支持部１５の弾性力とがつりあっている状態を示している。図８（ａ）に示す状態では、振動発電構成体１１Ｂの固定櫛歯電極１３ｃ、１３ｄと可動櫛歯電極１４ｃ〜１４ｅとは噛合していない。ｘ０は可動部１４の振幅である。図８（ｂ），（ｃ）のｔ＝０のときには、可動部１４は釣り合いの位置にある。

【0036】

時刻ｔ＝０から、可動部１４がｘ軸正方向に移動し始めると、図８（ｂ）に示すように振動発電構成体１１Ａの開放電圧Ｖ５は上昇し始める。しかし、振動発電構成体１１Ｂにおいては、固定櫛歯電極１３ｃ、１３ｄと可動櫛歯電極１４ｃ〜１４ｅとは噛合していないので電荷の移動が無く、開放電圧Ｖ６はＶ６＝０のままである。

【0037】

時刻ｔ１において可動部１４が図８（ａ）の符号ｔ１で示す位置に移動すると、振動発電構成体１１Ｂの固定櫛歯電極１３ｃ、１３ｄと可動櫛歯電極１４ｃ〜１４ｅとが噛合するようになる。時刻ｔ１の後は、振動発電構成体１１Ａも振動発電構成体１１Ｂも固定櫛歯電極と可動櫛歯電極との対向面積が増加し、開放電圧Ｖ５，Ｖ６の両方が上昇する。

【0038】

図示上側に移動する可動部１４の変位が、時刻ｔ２において振幅ｘ０に達する。そのとき、振動発電構成体１１Ａ，１１Ｂの開放電圧Ｖ５，Ｖ６は正のピークとなる。時刻ｔ２以後は可動部１４がｘ軸負方向に移動するので、振動発電構成体１１Ａも振動発電構成体１１Ｂも固定櫛歯電極と可動櫛歯電極との対向面積が減少する。その結果、開放電圧Ｖ５，Ｖ６は下降する。

【0039】

可動部１４が図示下側に移動開始した後、時刻ｔ３になると振動発電構成体１１Ｂの対向面積はゼロとなり、時刻ｔ３以後も対向面積はゼロのままなので開放電圧Ｖ６はＶ６＝０となる。一方、振動発電構成体１１Ａの対向面積は時刻ｔ３以後も減少するので、開放電圧Ｖ５は正のまま減少する。そして、時刻ｔ４において可動部１４の釣り合い位置となり、時刻ｔ４以後は電荷の移動方向が逆になるので開放電圧Ｖ５は負となる。

【0040】

上述のように、振動発電構成体１１Ｂの固定櫛歯電極１３ｃ，１３ｄの長さＬ２を振動発電構成体１１Ａの固定櫛歯電極１３ａ，１３ｂの長さＬ１よりも短く設定することにより、開放電圧Ｖ６は開放電圧Ｖ５の最大ピーク付近でのみＶ６≠０となる。すなわち、振動発電構成体１１Ｂの固定櫛歯電極１３ｃ，１３ｄと可動櫛歯電極１４ｃ〜１４ｅとが噛合状態となる出力最大ピーク付近でのみ、モニタ用信号が出力される。

【0041】

図８に示す構成では、固定櫛歯電極側の櫛歯長さを振動発電構成体１１ＡではＬ１とし振動発電構成体１１ＢではＬ２としたが、可動櫛歯電極側の櫛歯長さをＬ１，Ｌ２に設定するようにしても良い。例えば、可動櫛歯電極１４ａ〜１４ｃをＬ１とし、可動櫛歯電極１４ｄおよび１４ｅをＬ２に設定する。

【0042】

なお、図８では、図２に示すように複数の固定櫛歯電極を２つのグループに分離する場合を例に説明したが、図１に示すように複数の固定櫛歯電極を各々分離する場合においても、振動発電構成体１１Ｂの固定櫛電極の櫛歯長さを振動発電構成体１１Ａの固定櫛電極の櫛歯長さよりも短く設定し、かつ、非振動時において振動発電構成体１１Ｂが非噛合状態となるように設定することで、振動発電構成体１１Ａの出力と振動発電構成体１１Ｂの出力とを異ならせることができる。

【0043】

（変形例４）
図９は振動発電装置１の変形例４を説明する図である。上述の図２に示した構成では、振動発電構成体１１Ａ，１１Ｂの可動櫛歯電極を全て可動部１４の図示右側に配置したが、変形例４では、振動発電構成体１１Ｂの可動櫛歯電極１４ｄ，１４ｅを可動部１４の図示左側に配置するような構成とした。振動発電構成体１１Ａは、可動部１４の右側に配置された可動櫛歯電極１４ａ〜１４ｄと、可動櫛歯電極１４ａ〜１４ｄと噛合する固定櫛歯電極１３ａ〜１３ｃとで構成される。振動発電構成体１１Ｂは、可動部１４の左側に配置された可動櫛歯電極１４ｅ，１４ｆと、可動櫛歯電極１４ｅ，１４ｆと噛合する固定櫛歯電極１３ｄとで構成される。

【0044】

可動部１４がｘ軸の正方向に変位すると、振動発電構成体１１Ａにおける可動櫛歯電極１４ａ〜１４ｄと固定櫛歯電極１３ａ〜１３ｃとの対向面積が増加し、振動発電構成体１１Ｂにおける可動櫛歯電極１４ｅ，１４ｆと固定櫛歯電極１３ｄとの対向面積が減少する。逆に、可動部１４がｘ軸の負方向に変位すると、振動発電構成体１１Ａにおける可動櫛歯電極１４ａ〜１４ｄと固定櫛歯電極１３ａ〜１３ｃとの対向面積が減少し、振動発電構成体１１Ｂにおける可動櫛歯電極１４ｅ，１４ｆと固定櫛歯電極１３ｄとの対向面積が増加する。そのため、振動発電構成体１１Ａの開放電圧の波形に対して振動発電構成体１１Ｂの開放電圧の波形は位相が１８０度だけずれているが、振動発電構成体１１Ａ，１１Ｂの各開放電圧の波形は可動部１４の振幅に同期した波形となっている。すなわち、上述した実施の形態の場合と同様に、振動発電構成体１１Ｂのモニタ用電極２０Ｂから出力される信号を、振動発電構成体１１Ａから出力される電力のモニタ用信号として利用することができる。

【0045】

なお、図９では複数の固定櫛歯電極を２つのグループに分離する場合を例に説明したが、複数の固定櫛歯電極を図１のように各々分離して、それらを可動部１４の図示右側および図示左側に分けて配置するようにしても良い。

【0046】

（変形例５）
図１０は振動発電装置１の変形例５を説明する図である。上述した実施の形態および変形例では、振動発電デバイス１０は、固定櫛歯電極に対して可動櫛歯電極が同一面内で変位する構成であったが、図１０に示すように可動櫛歯電極が面外振動する構成であっても良い。

【0047】

図１０において、ＳＯＩ基板の下部Ｓｉ層１００で形成されるベース１２の上には、ＳｉＯ_２層１１０を介して上部Ｓｉ層１２０で形成される第１固定櫛歯部４１Ａ，第２固定櫛歯部４１Ｂおよびカンチレバー４２が形成されている。カンチレバー４２には、第１固定櫛歯部４１Ａに噛合する第１可動櫛歯部４０Ａと第２固定櫛歯部４１Ｂに噛合する第２可動櫛歯部４０Ｂとが形成されている。第１固定櫛歯部４１Ａには電力出力用電極２０Ａが接続されており、第２固定櫛歯部４１Ｂにはモニタ用電極２０Ｂが接続されている。なお、第１および第２可動櫛歯部４０Ａ，４０Ｂ、第１および第２固定櫛歯部４１Ａ，４１Ｂおよびカンチレバー４２の上面に形成される導電層（図１のアルミ層１３１，１４１に相当）については、図示を省略した。

【0048】

振動発電構成体１１Ａは第１可動櫛歯部４０Ａと第１固定櫛歯部４１Ａとで構成され、振動発電構成体１１Ｂは第２可動櫛歯部４０Ｂと第２固定櫛歯部４１Ｂとで構成される。電極面にエレクトレットを設けるのは第１の実施の形態の場合と同様である。振動発電デバイス１０に外部振動が印加されるとカンチレバー４２がｚ方向に撓み、第１および第２固定櫛歯部４１Ａ，４１Ｂに対して第１および第２可動櫛歯部４０Ａ，４０Ｂがｚ方向に振動する。振動発電構成体１１Ｂの櫛歯電極数は振動発電構成体１１Ａの櫛歯電極数よりも少ないので、振動発電構成体１１Ｂの出力は振動発電構成体１１Ａの出力よりも小さい。

【0049】

なお、図１０に示す構成では、固定櫛歯電極および可動櫛歯電極の総数を振動発電構成体１１Ａと振動発電構成体１１Ｂとで異ならせることで出力の振幅を異ならせるようにしたが、面外振動であるため、固定櫛歯電極および可動櫛歯電極の長さを異ならせるようにしても出力の振幅を異ならせることができる。もちろん、変形例１（図６参照）の場合と同様に、噛合する固定櫛歯電極と可動櫛歯電極との間隔を振動発電構成体１１Ａと振動発電構成体１１Ｂとで異ならせても、出力の振幅を異ならせることができる。

【0050】

ところで、振動発電構成体１１Ａ，１１Ｂの各出力の大きさは、固定櫛歯電極と可動櫛歯電極との間の電極間隔や、固定櫛歯電極と可動櫛歯電極との間の対向面積や、固定櫛歯電極や可動櫛歯電極に形成されたエレクトレットの電荷量に依存する。上述した実施の形態および変形例では、固定櫛歯電極の長さや高さを異ならせることで振動発電構成体１１Ａ，１１Ｂの対向面積を異ならせたり、固定櫛歯電極の幅を異ならせることで振動発電構成体１１Ａ，１１Ｂにおける櫛歯電極間隔を異ならせたりした。しかし、振動発電構成体１１Ａと振動発電構成体１１Ｂとの間で単位面積当たりのエレクトレット電荷量を異ならせることで、振動発電構成体１１Ａの出力と振動発電構成体１１Ｂの出力とを異ならせることもできる。

【0051】

（変形例６）
上述した実施の形態や変形例では、複数の固定櫛歯電極を絶縁された２つの固定櫛歯部に分離したが、一つの可動部１４に設けられた複数の可動櫛歯電極を絶縁された２つの可動櫛歯部に分離しても良いし、一つの可動部１４に設けられた複数の可動櫛歯電極を各々電気的に絶縁されるように形成しても良い。

【0052】

図１１では、可動部１４に形成された可動櫛歯電極１４ａ〜１４ｅの内、可動櫛歯電極１４ａ〜１４ｃを振動発電構成体１１Ａの可動櫛歯部とし、可動櫛歯電極１４ｄ，１４ｅを振動発電構成体１１Ｂの可動櫛歯部とした。可動部１４において、可動櫛歯電極１４ａ〜１４ｃを形成している上部Ｓｉ層１２０と可動櫛歯電極１４ｄ，１４ｅを形成している上部Ｓｉ層１２０とは分離されており、可動櫛歯電極１４ａ〜１４ｃと可動櫛歯電極１４ｄ，１４ｅとは電気的に絶縁されている。可動櫛歯電極１４ａ〜１４ｃには電力出力用電極２０Ａが接続されており、可動櫛歯電極１４ｄ，１４ｅにはモニタ用電極２０Ｂが接続されている。

【0053】

図１２は、一つの可動部１４に設けられた複数の可動櫛歯電極１４ａ〜１４ｅを各々電気的に絶縁されるように形成した場合を示す。可動櫛歯電極１４ａ〜１４ｅは下部Ｓｉ層１００の上にＳｉＯ_２層１１０を介して形成されており、各可動櫛歯電極１４ａ〜１４ｅの上部Ｓｉ層１２０は互いに分離され電気的に絶縁された構成となっている。可動櫛歯電極１４ａ〜１４ｃには電力出力用電極２０Ａが接続され、可動櫛歯電極１４ｄ，１４ｅにはモニタ用電極２０Ｂが接続されている。電力出力用電極２０Ａおよびモニタ用電極２０Ｂの接続は、振動発電デバイス１０の内部で接続される構成でも良いし、振動発電デバイス１０の外部において接続される構成でも良い。図１２の構成の場合も、図１の構成の場合と同様に、モニタ用電極２０Ｂが接続される可動櫛歯電極の数を、モニタ信号として必要な出力の大きさやモニタ信号の用途に応じて調整することができる。

【0054】

上述した実施形態、変形例で説明した振動発電装置１および振動発電デバイス１０をまとめて説明すると以下のとおりである。
（１）図１や図２に示すように、振動発電装置１は、振動発電構成体１１Ａを構成する固定櫛歯電極１３ａ〜１３ｃおよび可動櫛歯電極１４ａ〜１４ｄと、振動発電構成体１１Ｂを構成する固定櫛歯電極１３ｄおよび可動櫛歯電極１４ｄ，１４ｅとを有する振動発電デバイス１０を備える。そして、電力出力用電極２０Ａが接続される固定櫛歯電極１３ａ〜１３ｃの数と、モニタ用電極２０Ｂが接続される固定櫛歯電極１３ｄの数を異ならせることで、すなわち、固定櫛歯電極と可動櫛歯電極の総数を振動発電構成体１１Ａと振動発電構成体１１Ａとで異ならせて、振動発電構成体１１Ａの出力と振動発電構成体１１Ｂの出力とを異ならせるようにした。ここで、出力が異なるとは、振動発電構成体１１Ｂによるモニタ用信号の振幅の大きさが、振動発電構成体１１Ａによる出力信号の振幅の大きさと異なるということである。

【0055】

このように、電力出力とは別に可動部１４の振幅と同期したモニタ用信号を出力できる構成とすることで、モニタ用信号を利用して振動発電デバイス１０の振動状態を正確に把握することができる。例えば、図５で説明したように、モニタ用信号を利用することで発電電力を効率よく利用することができる。
なお、モニタ用信号を発電電力の効率化に使用する場合について説明したが、例えば、故障検知用のトリガ信号や異常動作時の保護回路への入力信号としても使用することができる。

【0056】

（２）振動発電デバイス１０において、振動発電構成体１１Ａ，１１Ｂの固定櫛歯電極１３ａ〜１３ｄの各々が図１に示すように電気的に絶縁されている場合には、振動発電構成体１１Ａの固定櫛歯電極１３ａ〜１３ｃに電力出力用電極２０Ａが接続され、振動発電構成体１１Ｂの固定櫛歯電極１３ｄにモニタ用電極２０Ｂが接続される。また、図１２に示すように振動発電構成体１１Ａ，１１Ｂの可動櫛歯電極１４ａ〜１４ｅの各々が電気的に絶縁されている場合には、振動発電構成体１１Ａの可動櫛歯電極１４ａ〜１４ｄに電力出力用電極２０Ａが接続され、振動発電構成体１１Ｂの可動櫛歯電極１４ｄ，１４ｅにモニタ用電極２０Ｂが接続される。

【0057】

図２の構成のように、振動発電デバイス１０の段階で電力出力用電極２０Ａに接続される櫛歯電極とモニタ用電極２０Ｂに接続される櫛歯電極とグループで分離されている場合に比べ、図１の構成のように全ての固定櫛歯電極を互いに電気的に絶縁して形成した場合、モニタ信号として必要な出力の大きさやモニタ信号の用途に応じて、モニタ用電極２０Ｂが接続される櫛歯電極の数を容易に調整することができる。

【0058】

なお、図１または図１２に示す例では、固定櫛歯電極１３ａ〜１３ｄの各々または可動櫛歯電極１４ａ〜１４ｅの各々が電気的に絶縁される構成とした。一方、図２に示す例では振動発電構成体１１Ａの固定櫛歯電極１３ａ〜１３ｃは電気的に一体に形成され、図１１に示す例では振動発電構成体１１Ａの可動櫛歯電極１４ａ〜１４ｃおよび振動発電構成体１１Ｂの可動櫛歯電極１４ｄ，１４ｅはそれぞれ電気的に一体に形成されていた。しかしながら、このような構成に限らず、図１３の（ａ），（ｂ）に示すような構成としても良い。

【0059】

図１３（ａ）では、電力出力用電極２０Ａが接続される固定櫛歯電極１３ａ〜１３ｃは、固定櫛歯電極１３ｃと電気的に一体形成されている固定櫛歯電極１３ａ，１３ｂから成る固定櫛歯群Ｇ１とを有している。なお、固定櫛歯電極１３ｃも一つの固定櫛歯電極から成る固定櫛歯群と考えることができる。モニタ用電極２０Ｂが接続される固定櫛歯電極１３ｄ，１３ｅは互いに電気的に絶縁されており、この場合も、固定櫛歯電極１３ｄおよび固定櫛歯電極１３ｅの各々が固定櫛歯群を構成していると考えることができる。

【0060】

図１３（ｂ）に示す例では、電力出力用電極２０Ａが接続される１４ａ〜１４ｄは、電気的に一体となっている可動櫛歯電極１４ａ，１４ｂ（固定櫛歯群Ｇ２）に対して可動櫛歯電極１４ｃ，１４ｄはそれぞれ電気的に絶縁されている。可動櫛歯電極１４ｃ，１４ｄは、それぞれ一つの可動櫛歯電極から成る可動櫛歯群を構成している。モニタ用電極２０Ｂが接続される可動櫛歯電極１４ｅ，１４ｆは互いに電気的に絶縁されている。可動櫛歯電極１４ｅ，１４ｆも、それぞれ一つの可動櫛歯電極から成る可動櫛歯群を構成している。

【0061】

このように、図１３（ａ）では互いに電気的に絶縁された第１固定櫛歯部（固定櫛歯電極１３ａ〜１３ｃ）および第２固定櫛歯部（固定櫛歯電極１３ｄ，１３ｅ）の少なくとも一方は電気的に絶縁された２以上の固定櫛歯群を有する。また、図１３（ｂ）では互いに電気的に絶縁された第１可動櫛歯部（可動櫛歯電極１４ａ〜１４ｄ）および第２可動櫛歯部（可動櫛歯電極１４ｅ，１４ｆ）の少なくとも一方は電気的に絶縁された２以上の可動櫛歯群を有する。

【0062】

（３）振動発電構成体１１Ａの出力と振動発電構成体１１Ｂの出力とを異ならせる方法としては、図１，２，９〜１３に示すように固定櫛歯電極および可動櫛歯電極の総数を振動発電構成体１１Ａと振動発電構成体１１Ｂとで異ならせても良いし、変形例２（図７参照）で説明したように、噛合する固定櫛歯電極および可動櫛歯電極の少なくとも一方の櫛歯高さを振動発電構成体１１Ａと振動発電構成体１１Ｂとで異ならせても良いし、変形例１（図６参照）で説明したように、噛合する固定櫛歯電極と可動櫛歯電極との間隔を振動発電構成体１１Ａと振動発電構成体１１Ｂとで異ならせても良い。

【0063】

（４）また、図８のように可動櫛歯電極が固定櫛歯電極に対して面内振動する構成の振動発電デバイス１０において、振動発電構成体１１Ｂの固定櫛歯電極１３ｄ，１３ｄの櫛歯長さを振動発電構成体１１Ａの固定櫛歯電極１３ａ，１３ｂの櫛歯長さよりも短く設定し、または、振動発電構成体１１Ｂの可動櫛歯電極１４ｄ，１４ｅの櫛歯長さを振動発電構成体１１Ａの可動櫛歯電極１４ａ，１４ｂの櫛歯長さよりも短く設定し、かつ、非振動時において固定櫛歯電極１３ｄ，１３ｄと可動櫛歯電極１４ｄ，１４ｅとが非噛合状態となるように設定しても良い。

【0064】

そのような構成とすることで、振動発電構成体１１Ｂの固定櫛歯電極１３ｃ，１３ｄと可動櫛歯電極１４ｃ〜１４ｅとが噛合状態となる出力最大ピーク付近でのみ、モニタ用信号が出力されることになる。その結果、モニタ用信号によって電力出力用電極２０Ａの出力のピークタイミングを検知することができる。

【0065】

（５）また、変形例５に記載したように、エレクトレットの単位面積当たりの電荷量を振動発電構成体１１Ａと振動発電構成体１１Ｂとで異ならせることで、振動発電構成体１１Ａと振動発電構成体１１Ｂとで出力の振幅を異ならせることができる。その結果、振動発電構成体１１Ｂの出力の振幅は可動部１４の振動振幅に比例した波形となり、振動発電構成体１１Ｂの出力をモニタ信号として利用することができる。

【0066】

なお、上述した実施形態では、図１，２に示すようにＳＯＩ基板の上部Ｓｉ層１２０を用いて櫛歯電極を形成し、固定櫛歯電極を物理的に分離することで電気的絶縁を図るようにしたが、電気的絶縁を図る方法としてはこれに限らない。例えば、石英で櫛歯を形成し、その櫛歯にシリコン層を形成し、シリコン層をエレクトレット化すること櫛歯電極を形成しても良い。その場合、シリコン層を形成する際に、図１のように櫛歯毎に形成して電気的に絶縁された櫛歯電極を形成しても良いし、図２のように２つのグループに分けてシリコン層を形成することで電気的に絶縁された２グループの櫛歯電極としても良い。

【0067】

上記では、種々の実施の形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。

【符号の説明】

【0068】

１，３０…振動発電装置、１０…振動発電デバイス、１１Ａ，１１Ｂ…振動発電構成体、１２…ベース、１３ａ〜１３ｄ…固定櫛歯電極、１４…可動部、１４ａ〜１４ｅ…可動櫛歯電極、１５…弾性支持部、２０Ａ…電力出力用電極、２０Ｂ…モニタ用電極、２１…電力変換部、２２…振幅検出回路、２３…充電部、３１…可動櫛歯部、３２…固定櫛歯部、４０Ａ…第１可動櫛歯部、４０Ｂ…第２可動櫛歯部、４１Ａ…第１固定櫛歯部、４１Ｂ…第２固定櫛歯部、４２…カンチレバー、Ｇ１…固定櫛歯群、Ｇ２…可動櫛歯群

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】