專(zhuān)利名稱(chēng)：球類(lèi)運(yùn)動(dòng)的球拍及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及諸如網(wǎng)球、回力球和四面墻網(wǎng)球的球拍以及其制造方法。更具體地，本發(fā)明涉及一種球類(lèi)運(yùn)動(dòng)的球拍，它含有用于建立理想的操作特性的電子電路。
在先技術(shù)中公知幾種包括電子電路的實(shí)施。例如，WO-A-97/11756、EP-A-0857078和US-A-5 857 694涉及含有一個(gè)單一運(yùn)動(dòng)體、一個(gè)包括轉(zhuǎn)換電能和機(jī)械應(yīng)力能的壓電應(yīng)力元件的電有源組件，和一個(gè)連接到所述組件用于經(jīng)所述組件引導(dǎo)電能控制壓電元件中的應(yīng)力以緩沖所述體部的振動(dòng)響應(yīng)。電有源組件通過(guò)壓力聯(lián)接融合進(jìn)所述體內(nèi)。所述組件可以是無(wú)源部件，把壓力能轉(zhuǎn)換成電能并且分流電能，從而消散運(yùn)動(dòng)執(zhí)行體內(nèi)的能量。在有源的實(shí)施中，系統(tǒng)包括一個(gè)電有源的組件，帶有一個(gè)壓電片材料和分開(kāi)的電源，諸如可更換的電池。
類(lèi)似的實(shí)施說(shuō)明在WO-A-98/34689、WO-A-99/51310和WO-A-99/52606中。
這些公知的運(yùn)動(dòng)實(shí)施沒(méi)有提供滿(mǎn)意的操作特性，例如強(qiáng)度或者緩沖特性。在先技術(shù)的另一個(gè)缺點(diǎn)是電子電路要么以無(wú)源組件的形式用分流器(例如電阻器或者發(fā)光二極管)簡(jiǎn)單地消耗產(chǎn)生的電能，要么提供另外的電源(例如電池)向電子電路提供電能從而形成有源組件。但是兩個(gè)可能上都沒(méi)有完全地滿(mǎn)足效率、重量、操作特性及制造方面。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種改進(jìn)的球類(lèi)運(yùn)動(dòng)的球拍及其改進(jìn)的制造方法。尤其是現(xiàn)在仍然有改進(jìn)諸如網(wǎng)球、回力球和四面墻網(wǎng)球的球拍之類(lèi)的球類(lèi)運(yùn)動(dòng)的球拍的操作特性的需要。這個(gè)目標(biāo)和需要用權(quán)利要求書(shū)的特征達(dá)到。
根據(jù)本發(fā)明，球拍設(shè)有連接到至少一個(gè)安排在球拍上的換能器的自供電電子電路。更具體地，根據(jù)本發(fā)明，提供有一種用于球類(lèi)運(yùn)動(dòng)的球拍，含有一個(gè)帶有拍頭的框、一個(gè)喉區(qū)、一個(gè)柄部、至少一個(gè)把形變的機(jī)械能或者功率轉(zhuǎn)換成電能或電功率的換能器及一個(gè)跨換能器連接的電路。所述電路向換能器供應(yīng)能量或者說(shuō)電能功率，其中所述向換能器供應(yīng)的電能從來(lái)自從機(jī)械形變提取的能量或者電能得到。換能器把電能或者電功率轉(zhuǎn)換成機(jī)械能或功率，其中所述機(jī)械能或功率影響球拍的振動(dòng)特性。設(shè)在本發(fā)明的球拍上的所述至少一個(gè)換能器迭層在框上。
在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施中，所述換能器是用于致動(dòng)或者傳感結(jié)構(gòu)件的形變的復(fù)合物，含有一系列柔性的、以平行陣列安排的長(zhǎng)纖維。各個(gè)纖維基本上彼此平行，同時(shí)毗鄰的纖維由相對(duì)軟的可形變聚合物分開(kāi)，所述聚合物具有添加物以改變聚合物的電特性或者彈性特性。各纖維有一個(gè)共同的極化方向。所述復(fù)合物進(jìn)一步包括沿纖維軸向延伸的柔性的導(dǎo)電電極材料，用于施加或者檢測(cè)電埸。電極材料有一個(gè)交叉的圖案形成相反極性的電極，所述極性交替地間隔開(kāi)，并且構(gòu)形得提供一個(gè)具有沿纖維的軸向的分量的埸。聚合物插入在纖維的電極之間。優(yōu)選地纖維是含有壓電材料的電陶瓷纖維。這種換能器更加詳細(xì)地說(shuō)明于美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)US-A-5869189中。
優(yōu)選地?fù)Q能器成對(duì)地安裝在球拍上，其中每對(duì)安裝在球拍的一側(cè)。當(dāng)使用一個(gè)以上的換能器時(shí)，這些換能器優(yōu)選地都電氣連接到同一電路上。根據(jù)一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施，這種連接是借助于所謂的柔性電路建立的，所述柔性電路可以用薄層覆蓋在球拍的框上。供選擇地含有用于儲(chǔ)存從至少一個(gè)換能器提取的電能的儲(chǔ)存元件的電路可以?xún)?yōu)越地設(shè)在球拍框的柄部。
下面參照附圖中所示的優(yōu)選實(shí)施例說(shuō)明本發(fā)明的其它細(xì)節(jié)和優(yōu)點(diǎn)，其中

圖1是根據(jù)本發(fā)明的球類(lèi)運(yùn)動(dòng)的球拍的一個(gè)實(shí)施的側(cè)視圖；圖2是沿圖1的線(xiàn)II-II的剖視圖；圖3A是可用于本發(fā)明的球拍的電力提取系統(tǒng)的實(shí)施的方框圖；圖3B是圖3A所示的電力提取系統(tǒng)的特定實(shí)施的電路圖；圖4A是流經(jīng)圖3B的電路的電感器的電流相位圖4B和4C是流經(jīng)電感器的交流電流圖；圖5A-5G是圖3B的電路的種種電壓、電流、功率和能量波型圖；圖6A是跨一個(gè)開(kāi)路換能器上的電壓的波形；圖6B是流經(jīng)一個(gè)短路的換能器的電流的波形；圖6C是通過(guò)一個(gè)短路的換能器的電荷的波形；圖7是圖3B的提取系統(tǒng)的方框圖；圖8示圖3B的提取系統(tǒng)的實(shí)施，以系統(tǒng)的換能器安裝在一個(gè)結(jié)構(gòu)上。
圖9是電能提取系統(tǒng)的一個(gè)變形實(shí)施的電路圖；圖10是電能提取系統(tǒng)的另一個(gè)變形實(shí)施的電路圖；圖11是電能提取系統(tǒng)的另一個(gè)變形實(shí)施的電路圖；圖12A是包括一個(gè)共振電路和一個(gè)整流器的電能提取系統(tǒng)的方框圖；圖12B是圖12A的電能提取系統(tǒng)的特定實(shí)施的電路圖；圖13A-13G是圖12B的電路的種種電壓、電流、功率和能量波型圖；圖14是圖12B的提取系統(tǒng)的方框圖；圖15是一個(gè)共振整流電能提取系統(tǒng)的一個(gè)變形實(shí)施的電路圖；圖16是一個(gè)共振整流電能提取系統(tǒng)的另一個(gè)變形實(shí)施的電路圖；圖17是一個(gè)無(wú)源整流電能提取系統(tǒng)的電路圖；圖18A-18F是圖17的電路的種種電壓、電流、功率和能量波型圖；圖19是一個(gè)無(wú)源整流電能提取系統(tǒng)一個(gè)變形實(shí)施的電路圖；圖20A-20B示換能器的劃分；圖21是電能提取系統(tǒng)的一個(gè)變形實(shí)施的電路圖。
圖22A-22C是電壓和電流對(duì)時(shí)間的關(guān)系圖表；圖23是圖21的電能提取系統(tǒng)的控制電路的方框圖；圖24是處供電控制電路的方框圖；圖25是采用自供電控制電路的電能提取系統(tǒng)的電路圖26是電能提取系統(tǒng)的一個(gè)變形的實(shí)施的電路圖；圖27是電緩沖系統(tǒng)的電路圖；圖28是自供電緩沖系統(tǒng)的電路圖；圖29是電能緩沖系統(tǒng)的一個(gè)變形實(shí)施的電路圖；圖30是電能提取系統(tǒng)的另一個(gè)變形實(shí)施的電路圖；圖31A-31C是電壓對(duì)時(shí)間關(guān)系圖；圖32是圖30的電路的控制電路的電路圖；圖33是表示沒(méi)有電路的本發(fā)明的球拍的緩沖特性的圖示。
圖1示出本發(fā)明的網(wǎng)球拍600的優(yōu)選實(shí)施。球拍600一般地含有一個(gè)帶有拍頭604的框602、一個(gè)喉區(qū)606和一個(gè)柄部608。網(wǎng)球拍600還含有至少一個(gè)換能器，優(yōu)選一或者兩對(duì)把形變的機(jī)械功率轉(zhuǎn)換成電功率的換能器610和612。換能器610主612迭層在球拍600的框602上，并且經(jīng)電連線(xiàn)614連接到安裝在電子電路板上的自供電電路618上，并且僅打算用示意地示出在圖1中與自供電電路618結(jié)合的換能器610和612改進(jìn)本發(fā)明的球拍600的操作特性。特別地，打算用這些元件減少在打球時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)。例如，當(dāng)球員用本發(fā)明的內(nèi)裝有換能器和自供電電路618的球拍擊球時(shí)，球在球拍上的沖擊過(guò)程中產(chǎn)生的高頻振動(dòng)用于從換能器610和612提取能量。這種能量然后經(jīng)電連線(xiàn)614傳輸?shù)诫娐?18，電路618轉(zhuǎn)而向換能器610和620返回信號(hào)，以致動(dòng)它們?nèi)ゾ彌_機(jī)械振動(dòng)。
如圖1和2所示，柄部608優(yōu)選地含有一個(gè)槽或者切口616，其中安排了承載電路618的自供電電子電路板。在制造球拍框602的過(guò)程中在本發(fā)明的球拍600的柄部608形成切口616。這是通過(guò)把材料管，優(yōu)選地環(huán)氧材料或者復(fù)合碳纖維材料管放進(jìn)環(huán)路形壓模中達(dá)到的。在柄部608中的槽或者切口616設(shè)在一個(gè)其中管的兩個(gè)末端彼此毗鄰安排的區(qū)域中，這兩個(gè)毗鄰的末端在模中例如通過(guò)一個(gè)型芯分開(kāi)，從而在壓制(優(yōu)選地在升高的濕度下)后可以得到準(zhǔn)確安排的槽或者切口616。變通地，帶槽616的球拍框602可以用熱塑材料(例如聚酰氨)注模制造。在此情況下電路618可以?xún)?yōu)越地在注模過(guò)程中整體地與球拍制造在一起或者迭層制造在球拍框602中。
在圖2中可見(jiàn)，切口616可沿橫向完全地伸過(guò)柄區(qū)608，但是還可以只提供到一定的深度從而形成一個(gè)適當(dāng)?shù)陌枷菀匀菁{電子電路板。盡管在圖2中示出槽616在柄部608的中心，它也可以設(shè)得偏離柄部608的中心。
自供電電路618設(shè)在電子電路板上，板上安裝電路的元件。優(yōu)選地，電路板還承載儲(chǔ)存從換能器提取的電能的儲(chǔ)存元件。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施，在電路618完全地安排在切口或槽616中后，至少部分地把切口或者槽用一種材料填充以把電路固定在位。優(yōu)選地，填充槽616中的電路618的材料是泡沫620，該泡沫可以填充槽616然后膨脹其體積從而至少部分地填充球折600的柄部608中的空腔。變通地或者另外地，可以借助于膠合劑把電路618安裝在柄部608上，要么如果有槽618在槽618中，要么直接在框602的空心的柄部608內(nèi)，例如管末端相遇處形成的間壁中。而且，電路618可以在端罩(未示)中，該端罩關(guān)閉球拍框602在柄部608的開(kāi)放的末端，從而在把該端罩固定到球拍600上時(shí)電路618伸入到柄區(qū)608中。變通地，電路618可以安排在球拍框602上的任何其它位置，例如在柄部608和喉區(qū)606之間的過(guò)渡區(qū)621中。在此構(gòu)形中，電路618優(yōu)選地提供為集成電路(IC)，該集成電路可以從外部經(jīng)球拍框602看見(jiàn)。
所述至少一個(gè)換能器優(yōu)選地安裝在球拍600的在使用球拍的過(guò)程中發(fā)生最大形變的區(qū)域中。更加具體地，這個(gè)區(qū)域在球拍600的前表面622或者其相反的背表面624上，因?yàn)樽畲蟮男巫冾A(yù)計(jì)在離球拍框602的彈性線(xiàn)最大可能距離上。而且，假定球拍框602在打球過(guò)程中產(chǎn)生的最大形變?cè)谂念^604和喉區(qū)606之間的過(guò)度區(qū)域626中?，F(xiàn)在優(yōu)選地在球拍框602的前面622和/或背面設(shè)至少一對(duì)換能器610和612。換言之，換能器610和612可以設(shè)在球拍600的一或雙側(cè)。當(dāng)只安裝在一側(cè)時(shí)，總共有兩個(gè)換能器，框的每個(gè)框架上各一個(gè)。但是可以甚至在框架上迭放多個(gè)換能器以改善球拍600的性能。
薄層覆蓋在球拍框602上的至少一個(gè)換能器優(yōu)選地含有銀墨網(wǎng)板印刷在聚酯基底材料上的交叉的電極(IDE)、單向?qū)R的PZT-5A鉛基壓電纖維和熱固化的樹(shù)脂基料。如前所述，換能器具有傳感及致動(dòng)的雙重作用。它們用于傳感球拍框602中的應(yīng)力并且經(jīng)電極子系統(tǒng)向電路提供電輸出。它們還用于在一旦檢測(cè)出運(yùn)動(dòng)形變生對(duì)球拍框602致動(dòng)。事實(shí)上，壓電纖維是換能器并且把機(jī)械轉(zhuǎn)換成電能，且反之亦然。當(dāng)形變時(shí)，它們產(chǎn)生表面電荷，反之當(dāng)施加電埸時(shí)誘發(fā)出形變。球的沖擊在球拍中出現(xiàn)的機(jī)械應(yīng)力使換能器形變，張緊壓電纖維。交叉的電極拾取張緊的壓電纖維產(chǎn)生的表面電荷并且為電荷通往適當(dāng)?shù)碾娐?18提供電通道。反之，交叉電極還提供電通道以驅(qū)動(dòng)換能器中的壓電纖維的對(duì)抗球拍600中由球的沖擊誘發(fā)的振動(dòng)。
這些本發(fā)明優(yōu)選的換能器制造是在特定的壓力、溫度和時(shí)間曲線(xiàn)條件下把壓電纖維和基料樹(shù)脂迭層在兩個(gè)IDE電極之間。IDE圖案可以用在復(fù)合物的一側(cè)或者雙側(cè)。以特定的濕度和時(shí)間曲線(xiàn)條件下用高電壓極化(pole)迭層的復(fù)合物。這個(gè)過(guò)程建立換能器工作的極性模式，使得必須跟隨換能器電力導(dǎo)聯(lián)接片上電“接地”極性。關(guān)于此類(lèi)換能器及其制造的更多細(xì)節(jié)可見(jiàn)于美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)5860189。本發(fā)明現(xiàn)在優(yōu)選地使用的市售換能器是稱(chēng)為“智慧板”的有源纖維復(fù)合板(Continuum Control Control Corporation，Billerica，Massachusets，U.S.A.)。
換能器610和612及電路618之間的電連接614優(yōu)選地用所謂“柔性電路”建立。例如，含有在聚脂基底材料上的Y形銀墨網(wǎng)格印刷軌跡組的柔性電路。除了三個(gè)接片處的區(qū)域之外在導(dǎo)電的軌跡上施加一個(gè)絕緣材料層。在Y形的暴露的導(dǎo)電軌跡的頂上與前述的換能器接片的形狀匹配。在Y形底處的暴露的導(dǎo)電軌跡上壓接有可焊接的銷(xiāo)針。在“Y”形的底端存在一個(gè)90度的彎曲以有效地把柔性電路安排進(jìn)設(shè)在球拍600的柄部608中的，承載電路618的電子電路板的槽或者切口616中。
用在本發(fā)明的球拍600中的電路618是自供電電子電路，即不需要電池之類(lèi)的外加電源的電子電路。優(yōu)選地，電路618含有一個(gè)使用標(biāo)準(zhǔn)的表面貼(SMT)技術(shù)安裝了有源和無(wú)源元件的印刷電路板(PWB)。電路的元件尤其包括高電壓MOSFET、電容器、電阻器、晶體三極管和電感器。所用的電路技術(shù)詳細(xì)說(shuō)明如下。
電路或者說(shuō)電子電路板618的作用是從換能器致動(dòng)元件提取電荷、暫時(shí)保存電荷，然后以降低或者說(shuō)緩沖拍600中的振動(dòng)的方式重新施用電荷。電子電路按每個(gè)第一波形周期在電壓波形的峰值切換兩次進(jìn)行工作。切換把換能器終端電壓對(duì)于理論的開(kāi)路電壓移相90度。這個(gè)相位移動(dòng)從換能器和球拍提取電能，提取的電能通過(guò)偏置換能器致動(dòng)元件提高了終端電壓。所述電壓不因MOSFET及其它電子元件中的損耗有限而無(wú)限增加。切換發(fā)生到提取了足以降低球振動(dòng)的電能為止，例如原幅度的約35％，優(yōu)選地25％。
例如，換能器可以是壓電換能器、反鐵電換能器、電致伸縮換能器、壓磁換能器、磁致伸縮換能器、磁形狀記憶換能器或者壓電陶瓷換能器。
至少一個(gè)換能器及優(yōu)選地還有柔性電路在特定的溫度、壓力和時(shí)間曲線(xiàn)下用適當(dāng)?shù)臉?shù)脂材料迭層在球拍框602上。優(yōu)選地，用制造框602本身的相同樹(shù)脂把至少一個(gè)換能器迭層在框602上。換能器和性電路的迭層可以同時(shí)進(jìn)行可以在制造了框602以后用一個(gè)附加的步驟進(jìn)行。在把換能器和性電路迭層在球拍框602上以后，可以在換能器和/或柔性電路上施加附加的保護(hù)涂層。保護(hù)涂層可以含有例如玻璃布或者玻璃纖維墊和/或漆或者清漆。優(yōu)選地安裝在本發(fā)明的球拍600上的每個(gè)換能器的尺寸約8至16平方厘米、優(yōu)選地約10至14平方厘米，最優(yōu)選地約12平方厘米。
對(duì)于本發(fā)明的球拍600的框602，特別優(yōu)選地，框有在不同的框位置根據(jù)在那里發(fā)生的主應(yīng)力類(lèi)型顯示不同的截面形狀的輪廓，其中所述截面有適用于相應(yīng)的應(yīng)力類(lèi)型的截面模數(shù)。例如，框602在發(fā)生彎曲的區(qū)域可以設(shè)有基本上矩形或者橢圓形的截面輪廓，或者在出現(xiàn)劃分的區(qū)域中設(shè)有基本上圓形的截面。另外，如圖1所示，在框602處可以設(shè)有瘤節(jié)樣加固元件630和632。特別是，瘤節(jié)樣加固元件630和632可以分別設(shè)在4點(diǎn)鐘和6點(diǎn)鐘之間以及6點(diǎn)鐘和8點(diǎn)鐘之間。可以取代或者補(bǔ)充于加固元件632設(shè)置的加固元件630位于本發(fā)明的球拍600的框602的喉區(qū)606。輪廓的軸向比例，即在瘤節(jié)630和/或632中的輪廓的高和寬之間的比例在1.0和1.4之間，優(yōu)選地在1.2和1.35之間。
下面參照?qǐng)D3A至32說(shuō)明電路618的優(yōu)選實(shí)施。用于在擾動(dòng)14，例如響應(yīng)球?qū)η蚺?00的沖擊的形變的作用下從換能器12提取電能的電子電路10包括放大器電子電路15，例如，任何允許到和從換能器12雙向電能流動(dòng)的放大器諸如開(kāi)關(guān)放大器、開(kāi)關(guān)電容放大器、或者容性電荷泵；控制邏輯電路18；和儲(chǔ)存元件20，例如電容器。放大器電子電路15提供從換能器12向儲(chǔ)存元件20，以及從儲(chǔ)存元件20向換能器12的電能流動(dòng)。
參見(jiàn)圖3B，開(kāi)關(guān)放大器16包括開(kāi)關(guān)，例如半橋安排的MOSFET32、34、雙極晶體三極管、IGBT或者SCR，和二極管36、38(變通地，開(kāi)關(guān)可以是雙向無(wú)二極管的。)MOSFET32、34以高頻，例如約10至100kHz之間開(kāi)和關(guān)。開(kāi)關(guān)放大器16經(jīng)電感器30連接到換能器12。電感器30的量選擇得使電感器30在MOSFET32、34的高頻率開(kāi)關(guān)之下調(diào)諧又高于擾動(dòng)14能量的主要頻率的最高者，以電感器起濾除電路16的高頻開(kāi)關(guān)信號(hào)的作用。
流經(jīng)電感器30的電流由MOSFET32、34的開(kāi)關(guān)決定并且可以分成相位相位IMOSFET32截止，MOSFET34導(dǎo)通，電感器30中的電流增加，同時(shí)電感器從換能器12儲(chǔ)能。
相位IIMOSFET34截止而MOSFET32導(dǎo)通，隨著電感器30釋放能量電流被迫流經(jīng)二極管36然后至儲(chǔ)存元件20。
相位III隨著電感器30中的電流變負(fù)電流停止流經(jīng)二極管而流經(jīng)MOSFET32，并且電能從儲(chǔ)存元件20向電感器30傳輸。
相位IVMOSFET32截止而MOSFET34導(dǎo)通，流經(jīng)二極管38的電流增加，并且儲(chǔ)存在電感器30中的能量轉(zhuǎn)移到換能器12。
圖4A是四相位開(kāi)關(guān)的圖象表示(i)流經(jīng)電感器30的電流時(shí)間關(guān)系、(ii)各中電流流過(guò)的MOSFET或者二極管，及(iii)各相中MOSFET的狀態(tài)。取決于擾動(dòng)的狀態(tài)和開(kāi)關(guān)的工作循環(huán)開(kāi)關(guān)相位過(guò)程中的凈電流可正或負(fù)。參照?qǐng)D4B，在所有的四個(gè)相位中電流可為正的，這此情況中電流流經(jīng)開(kāi)關(guān)34和二極管36。變通地(iv)、在所有的四個(gè)相位中電流可為負(fù)的，這此情況中電流流經(jīng)開(kāi)關(guān)32和二極管38。
MOSFET32在相位II中可以截止，并且MOSFET在相位IV中可以截止而不影響電流，因?yàn)樵谙鄳?yīng)的相位中沒(méi)有電流流經(jīng)這些MOSFET。如果在相位II和IVMOSFET32、34分別導(dǎo)通，可以在一個(gè)MOSFET的截止和另一個(gè)MOSFET的導(dǎo)通之間插入一個(gè)死區(qū)時(shí)間以跨越MOSTFET32、34的跨導(dǎo)引起的開(kāi)關(guān)損耗。
參見(jiàn)圖5A-5G，圖表表示了從換能器提取電能的例子，此處跨開(kāi)路換能器的電壓幅度可以是10伏特(見(jiàn)6A)。在此例中，換能器12是PZT-5H壓電換能器，厚度是2毫米面積是10平方厘米。此換能器的特性是順性SE33＝2.07×10-11m2/N，介電系統(tǒng)εT33/ε。＝3400，而耦聯(lián)系數(shù)d33＝593×10-12m/v。此換能器的電容量是15毫微法。以下的波形相應(yīng)于經(jīng)過(guò)厚度方向的幅度250牛頓的100Hz正弦波擾動(dòng)，這本可以在換能器上產(chǎn)生10伏特的開(kāi)路電壓。
圖5A示出跨換能器12上的電壓作為時(shí)間的函數(shù)。電壓的峰值幅度高于開(kāi)路的換能器上的任何峰值電壓的兩倍。這里電路的峰值幅度是約60伏特。圖5B示出換能器12的電流波形圖5C示出換能器12上的電荷波形。由于電流從儲(chǔ)存元件20流到換能器12，到和離換能器12的電流的整體的峰值大于僅由擾動(dòng)引起的短路換能器的電流整體的任何峰值的兩倍(見(jiàn)圖6B和6C)。
由于電壓和電流波形的相位，圖5D，到和從換能器12的電力從0.021伏特與0.16伏特之間的峰值變化。從而，在對(duì)換能器12的擾動(dòng)14的過(guò)程中例如在正弦波周期46的過(guò)程中，從儲(chǔ)存元件20流到換能器12的電力流和從換能器12向換能器12向儲(chǔ)存元件20的電力流動(dòng)有從換能器12向儲(chǔ)存元件20的凈電力流動(dòng)。周期不必是正弦的，例如，在擾動(dòng)有多個(gè)頻率的諧波或者寬頻率的成分諸如方波、三角波、鉗齒波及有限帶寬的白噪音或者其它情況時(shí)。
進(jìn)入電感器30中的電力示出于圖5E中。下述的MOSFET32、34的高頻開(kāi)關(guān)見(jiàn)于電力波形中。在波形是正的時(shí)電力儲(chǔ)存在電感器30中，而波形是負(fù)的時(shí)，電力從電感器30放出。
提取的電力示于圖5F和5G。在0.06秒的時(shí)間上，約提取了1.5×10-4焦?fàn)柕碾娔堋?yōu)越的電路是較高的峰值電壓的峰值電荷見(jiàn)于換能器而不是其它處，并且因此可以從輸入的擾動(dòng)提取較高的電能。通過(guò)向換能器12施加有適當(dāng)?shù)姆群团c擾動(dòng)14有適當(dāng)?shù)南辔魂P(guān)系的電壓，換能器12將在負(fù)荷下比其它方式經(jīng)受更多的機(jī)械偏轉(zhuǎn)。從而可以由擾動(dòng)14對(duì)換能器12作更多的功并且可以通過(guò)電路10提取更多的電能。
再參見(jiàn)圖3B，MOSFET32、34的工作循環(huán)由測(cè)量擾動(dòng)14的運(yùn)動(dòng)控制并且選擇與擾動(dòng)的運(yùn)動(dòng)相匹配的時(shí)變周期。這在較寬的擾動(dòng)頻率范圍上提供有效的電能提取?？刂七壿嬰娐?8包括一個(gè)傳感器40，例如，應(yīng)力計(jì)、微壓力傳感器、PVDF膜、加速度計(jì)、或者復(fù)合傳感器諸如測(cè)量擾動(dòng)14的運(yùn)動(dòng)或者其它特性的有源纖維復(fù)合傳感器；以及一個(gè)控制電子電路44。傳感器40向驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)放大器16的MOSFET的控制電子電路44提供傳感器信號(hào)42。傳感器40可以測(cè)量的系統(tǒng)狀態(tài)包括例如，振動(dòng)幅度、振動(dòng)模式、物理應(yīng)力、位置、位移、加速度、電或機(jī)械狀態(tài)諸如力、壓力、電壓或者電流，及其任何組合，或者它們的變化速率，以及溫度、濕度、高度、或空氣速度取向。一般地，任何相應(yīng)于系統(tǒng)的機(jī)械或電氣特性的可物理測(cè)量的量。
用于確定MOSFET32、34的工作循環(huán)的可能的控制方法或者過(guò)程包括比例反饋、正位置反饋、位置積分-求導(dǎo)反饋(PID)、線(xiàn)性二次高斯函數(shù)(LQG)、模塊基控制器、或者任何動(dòng)態(tài)補(bǔ)償器的集。
對(duì)于上面參照?qǐng)D5A-5G說(shuō)明的例子，對(duì)于100Hz的擾動(dòng)使用100kHz的開(kāi)關(guān)頻率。選擇1.68H的電感值，從而電感器30和換能器12的時(shí)間常數(shù)相應(yīng)于1,000Hz。用比例反饋控制MOSFET32、34的工作循環(huán)。儲(chǔ)存元件20上的電壓設(shè)定到60伏特。
參見(jiàn)圖3A，在從換能器12提取電能的另一個(gè)變形的控制方法或者說(shuō)過(guò)程中，電路15中受控開(kāi)關(guān)的工作循環(huán)是特定地基于升或降壓型轉(zhuǎn)換器的控制方程，從而換能器電壓提升或者降低到儲(chǔ)存元件的電壓?？鐡Q能器12出現(xiàn)的開(kāi)路電壓低于儲(chǔ)存元件20上的電壓時(shí)，降壓轉(zhuǎn)換器使得能夠從換能器12上提取電能。跨換能器12出現(xiàn)的開(kāi)路電壓高于儲(chǔ)存元件20上的電壓時(shí)，降壓轉(zhuǎn)換器使得能夠從換能器12上有效地提取電能。
控制方法或者說(shuō)過(guò)程可以包括一個(gè)關(guān)閉斷路工作模式，從而當(dāng)跨換能器12的電壓量低于某個(gè)限度時(shí)，MOSFET32、34和支持電子電路的部分載止以防止從儲(chǔ)存元件不必要地耗散電能。變通地，控制方法所需要的工作循環(huán)高于或者低于一定的閾值時(shí)MOSFET32、34可以關(guān)閉斷路。
圖7示電能在擾動(dòng)14和儲(chǔ)存元件20之間的流動(dòng)和信息流動(dòng)(虛線(xiàn))。來(lái)自機(jī)械擾動(dòng)14的能傳送到換能器12，該換能器把機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能。來(lái)自換能器12的電能經(jīng)開(kāi)關(guān)放大器16傳送到儲(chǔ)存元件20。電能也可以經(jīng)開(kāi)關(guān)放大器16從儲(chǔ)存元件20流動(dòng)到換能器12。換能器12然后可以把任何接收到的電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，機(jī)械能再作用在一個(gè)結(jié)構(gòu)602(圖8)上產(chǎn)生擾動(dòng)14。凈能量流動(dòng)到儲(chǔ)存元件20。
傳感器40和控制電子電路44用的電能以及換能器12需要的周期性峰值電能由儲(chǔ)存元件20中儲(chǔ)積的從擾動(dòng)14提取的能量供應(yīng)。儲(chǔ)存元件20中積累的能量還可以或者變通地為外部應(yīng)用48供電或者為電能提取電路本身供電。
系統(tǒng)中的消耗包括換能器12的能量轉(zhuǎn)換消耗，在二極管36、38及MOSFET32、34上的電壓降產(chǎn)生的消耗、開(kāi)關(guān)損耗、及電路10中的寄生電阻或者電容產(chǎn)生的損耗。
控制方法或者說(shuō)過(guò)程可以依據(jù)是希望產(chǎn)生最大的電能還是希望換能器的自供電起振動(dòng)緩沖致動(dòng)器的作用而不同。希望產(chǎn)生最大的電能時(shí)，反饋控制環(huán)路使用傳感器40發(fā)出的信號(hào)引導(dǎo)MOSFET32、34向換能器12施加電壓，該電壓起增加對(duì)換能器12做的機(jī)械功的作用，與擾動(dòng)14同相地收縮或者膨脹換能器12，基本上使換能器12順應(yīng)擾動(dòng)14。從擾動(dòng)14提取的能量越多，由擾動(dòng)14引起的結(jié)構(gòu)602(圖8)的振動(dòng)就越增加。
用換能器20緩沖機(jī)械擾動(dòng)14的振動(dòng)時(shí)，反饋控制環(huán)路發(fā)自傳感器40的信號(hào)調(diào)節(jié)MOSFET32、34的工作循環(huán)以向換能器12施加電壓，換能器將起振動(dòng)的作用。系統(tǒng)提供自供電振動(dòng)緩沖在于由換能器12產(chǎn)生的電能用于為換能器12供電用于緩沖。
參見(jiàn)圖8，可以附著一或多個(gè)換能器12，迭層在球拍框602的一或多個(gè)位置上，并且連接到一個(gè)收獲/驅(qū)動(dòng)電路16(或者一個(gè)以上收獲/驅(qū)動(dòng)電路)。球拍框602的形變產(chǎn)生在換能器12上的擾動(dòng)14。
例如，換能器12可以是壓電換能器、反鐵電換能器、電致伸縮換能器、壓磁換能器、磁致伸縮換能器或者磁形狀記憶換能器。壓電換能器的例子包括多晶陶瓷諸如PZT5H、PZT4、PZT8、PMN-PT、細(xì)粒PZT，和PLZT；諸如電致伸縮和鐵電聚合物之類(lèi)的聚合物，例如PVDF和PVDF-TFE；單晶鐵電材料諸如PZN-PT、PMN-PT、NaBiTi-BaTi和BaTi；及這些材料的復(fù)合物諸如有源纖維復(fù)合物和特殊復(fù)合物，一般地有1-3、3-3、0-3或2-2連接性圖案。
換能器12可能的機(jī)械構(gòu)形包括盤(pán)或片，以全厚度(33)模式、橫向(31)模式或者平面(p)模式、或者剪(15)模式，單或多層、雙晶、單晶、全厚度(33)模式的迭疊模式、橫向或者沿纖維級(jí)化的桿或者纖維、環(huán)、徑向、圓周或軸向極化的筒或者管，徑向極化的球、用于磁系統(tǒng)的迭層的輥等。換能器可以集成進(jìn)把裝置外部的力/壓力和形變轉(zhuǎn)換成換能器12上的適當(dāng)?shù)膬?yōu)選的力/壓力和形變。
擾動(dòng)14可以是施加的力、施加的位移、或者其組合。對(duì)于沿33方向施加在換能器12上的擾動(dòng)，如果系統(tǒng)設(shè)計(jì)用于測(cè)定在換能器上的應(yīng)力幅度，形成換能器12的材料應(yīng)當(dāng)選擇kgen2sgenE值最大的，例如k332s33E如果系統(tǒng)設(shè)計(jì)用于測(cè)定在換能器上的應(yīng)力，形成換能器12的材料應(yīng)當(dāng)選擇kgen2/sgenD值最大的，例如k332/s33D。其中kgen是在換能器12上產(chǎn)生的特定擾動(dòng)的有效材料耦聯(lián)系數(shù)。)sgenE是短路條件下對(duì)換能器產(chǎn)生的擾動(dòng)或者位移相關(guān)的有效順性，而sgenD是開(kāi)路條件下對(duì)換能器產(chǎn)生的擾動(dòng)或者位移相關(guān)的有效順性。
參見(jiàn)圖9，在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施中，從換能器12提取電能的電路110包括一個(gè)儲(chǔ)存元件120，該儲(chǔ)存元件包括兩個(gè)串連的儲(chǔ)存部件122、124。換能器12的一側(cè)126連接到部件122、124的中結(jié)點(diǎn)。這個(gè)連接偏置換能器12，使得在換能器12上的電壓是正或負(fù)時(shí)電路110能夠工作。
參見(jiàn)圖10，電路210包括一個(gè)H形橋式放大器216。在第一方面，控制邏輯電路218一起操作MOSFET232’232a，并且一起操作MOSFET234、234a階段1MOSFET232、232a截止、MOSFET234、234a導(dǎo)通，電流流過(guò)MOSFET234、234a，并且來(lái)自換能器12的電能儲(chǔ)存進(jìn)電感器240、240a。
階段2MOSFET234、234a截止、MOSFET232、232a導(dǎo)通，電流流過(guò)二極管240、240a，儲(chǔ)存進(jìn)電感器240、240a的能量轉(zhuǎn)移到儲(chǔ)存元件20。
階段III所有電流成為負(fù)向，電流停止流過(guò)二極管236、236a，并且流過(guò)MOSFET232、232a，能量從儲(chǔ)存元件20轉(zhuǎn)移支電感器240、240a。
階段IVMOSFET232、232a截止，流過(guò)二極管238、238a的電流增加，儲(chǔ)存進(jìn)電感器240、240a的能量轉(zhuǎn)移到換能器12。
在工作的第二方面，在任何時(shí)間只有一半的H形橋工作，這取決于在換能器12上預(yù)期的電壓的極性。當(dāng)預(yù)期為正電壓時(shí)，MOSFET234a截止、MOSFET232a導(dǎo)通，把換能器12的側(cè)226a接地。參照?qǐng)D4，MOSFET232、234然后按前面所述截止和導(dǎo)通，以影響換能器12的側(cè)226上的電壓。換能器12預(yù)期為負(fù)電壓時(shí)，MOSFET232截止、MOSFET234導(dǎo)通，把換能器12的側(cè)226接地。參照?qǐng)D4，MOSFET232a、234a然后按前面所述截止和導(dǎo)通，以影響換能器12的側(cè)226a上的電壓。
參見(jiàn)圖11，通過(guò)包括一個(gè)獨(dú)立的電源例如畜電池250對(duì)圖10的電路進(jìn)行了修改，電池250為傳感器40和控制電子電路44供電。儲(chǔ)存元件20還儲(chǔ)存要轉(zhuǎn)移的電能和從換能器20接收的電能。
參見(jiàn)圖12A，可以用一個(gè)簡(jiǎn)化的電能提取電路300代替放大器電子電路15用于從換能器12提取電能。電路300包括一個(gè)共振電路302，一個(gè)整流器304、控制邏輯電路306、和一個(gè)儲(chǔ)存元件20，例如一個(gè)可充電電池或一個(gè)電容器。共振電路302包括諸如電容器和電感器之類(lèi)的元件，這些元件聯(lián)接到換能器時(shí)在系統(tǒng)中產(chǎn)生電諧振。諧振電路302提供用于把電能從和向換能器流動(dòng)。傳感器40和電子電路308可以用于使用例如并勵(lì)調(diào)節(jié)器適配儲(chǔ)存元件20的電壓電平，或者用于接通用不同數(shù)值的元件庫(kù)中的不同的電感或電容調(diào)諧諧振電路。
例如，參見(jiàn)圖12B，壓電換能器12連接到由電感器312形成的諧振電路302。取決于電感器312的值諧振電路302得到一個(gè)窄的頻帶。電感器312的值選擇得使換能器的電容量和電感器312的電感量的諧振頻率調(diào)諧到擾動(dòng)14或者說(shuō)機(jī)械系統(tǒng)的共振主頻率、頻率或者頻率范圍附近。整流器304是倍壓整流器，包括二極管314、316。從換能器12提取的電能儲(chǔ)存在儲(chǔ)存元件318、320中。
對(duì)于磁致伸縮換能器12，諧振電路302可包括一個(gè)與換能器12并聯(lián)的電容器。
跨電感器12的電壓幅度因諧振的結(jié)果上升直到電壓高到足以正向偏轉(zhuǎn)二極管314、316之一。在發(fā)生在跨電感器312的電壓高于跨儲(chǔ)存元件318、320之一的電壓。
如球類(lèi)運(yùn)動(dòng)的球拍中，在正弦擾動(dòng)的情況下，流經(jīng)電路310的電流可以以四個(gè)階段說(shuō)明階段I隨著電壓從零增長(zhǎng)，沒(méi)有電流流過(guò)二極管314、316同時(shí)換能器電壓不高于儲(chǔ)存元件318、320上的電壓。
階段II換能器電壓增加到高于儲(chǔ)存元件318上的電壓時(shí)，二極管開(kāi)始正向?qū)?，電流流?jīng)二極管314進(jìn)入儲(chǔ)存元件318。
階段III隨著換能器電壓下降，二極管314、316反向偏置，重新沒(méi)有電流流經(jīng)二極管。
階段IV換能器電壓變負(fù)并且幅度大于儲(chǔ)存元件320上的電壓時(shí)，二極管變?yōu)檎蚱?，電流流過(guò)二極管316進(jìn)入儲(chǔ)存元件320。隨著換能器電壓開(kāi)始增加，二極管重新反向偏置然后重復(fù)階段1。
參見(jiàn)圖13A-13G，圖象地表示出了從電路310中的換能器12提取電能的例子，其中跨換能器12的電壓的開(kāi)路幅度應(yīng)為10伏特。在此例中使用與前面參照?qǐng)D5說(shuō)明的相同的換能器和擾動(dòng)。在此例中使用168H的電感器從而電感器和換能器的時(shí)間常數(shù)相應(yīng)于100Hz。
圖13A以時(shí)間的函數(shù)示出跨圖12的換能器12的電壓。此電壓的峰值幅度因諧振的結(jié)果而增長(zhǎng)直到它高于儲(chǔ)存元件318、300上的電壓。這個(gè)電壓是僅由擾動(dòng)14(見(jiàn)圖6A)引起的換能器12上的開(kāi)路電壓的任何峰值的兩倍以上。這里，該電壓峰值幅度約為60伏特。雖然在圖中示出從瞬態(tài)到穩(wěn)態(tài)的過(guò)渡，但是該電路可以以純瞬態(tài)方式動(dòng)作。
圖13B示出換能器12上的電流波形而圖13C是換能器12上的電量波形。由于電路的諧振，向和離換能器12的整體電流的峰值大于僅由擾動(dòng)(見(jiàn)圖6B和6C)引起的短路換能器整體電流任何峰值的兩倍。
由于電壓相移和電流波形，圖14中向和離換能器12的電能交替地約0.02和-0.02瓦特的峰值之間。從而在換能器12上的擾動(dòng)14的過(guò)程中，例如在一個(gè)單個(gè)的正弦周期346中，從諧振電路312到換能器12的電能流和從換能器12向諧振電路312的電能流，是從換能器12向儲(chǔ)存元件318、320的凈電能流動(dòng)。周期不必是正弦的，例如在擾動(dòng)是多頻率諧波，或者是寬頻帶含量諸如方波、三角波、鋸齒和寬帶噪聲時(shí)。
進(jìn)入電感器312的電能示于圖13E。在波形是正的時(shí)，電能儲(chǔ)存在電感器312中，而在波形是負(fù)的時(shí)，電能從電感器312放出。
提取的電能和能量示于圖13F和13G。在0.06秒的時(shí)間上，約提取1.0×10-4焦耳能量。
跨儲(chǔ)存元件318、320的電壓調(diào)節(jié)到使提取電能最有效。例如，如果在換能器上沒(méi)有整流器并且換能器和電感器并連在相同的擾動(dòng)下共振時(shí)，跨儲(chǔ)存元件318、320的電壓理想地約為跨換能器的峰值穩(wěn)態(tài)電壓的一半。一個(gè)自適應(yīng)電路使用一個(gè)傳感器以適應(yīng)改變系統(tǒng)的頻率、緩沖，或者狀態(tài)以適應(yīng)諧振器或者把適應(yīng)儲(chǔ)存元件的電壓電平。
圖14示出擾動(dòng)14和儲(chǔ)存元件20之間的電能流動(dòng)，以及信息流動(dòng)(虛線(xiàn))。來(lái)自機(jī)械擾動(dòng)14的能量傳遞到換能器12，該換能器把機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能。來(lái)自換能器12的電能經(jīng)諧振電路302和整流器304傳送到儲(chǔ)存元件20。電能還可以從諧振電路302流到換能器12。換能器12可以把任何接收到的電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，機(jī)械能轉(zhuǎn)而作用在機(jī)械擾動(dòng)14上。
傳感器40和控制電子電路308用的電能由積累在儲(chǔ)存元件20中的從擾動(dòng)14提取的能量提供。換能器12需要的周期峰值電能由諧振電路302提供。積累在儲(chǔ)存元件20中的能量還或者用于或者變通地用于為外部應(yīng)用48供電或者為電能提取電路本身供電以抑制振動(dòng)。
取代采用儲(chǔ)存元件，可以把提取的電能直接地用在為外部應(yīng)用48供電。
圖15中示出一個(gè)變形的諧振電路322。電路322包括一個(gè)電感器312和四個(gè)連接成全波橋式電路的二極管3214、326、328和330。從換能器12提取的電能儲(chǔ)存在儲(chǔ)存元件332中。
流經(jīng)電路322的電流可以用四個(gè)階段說(shuō)明階段I換能器電壓從零增長(zhǎng)時(shí)，沒(méi)有電流流經(jīng)二極管324、326、328和330，同時(shí)換能器電壓低于儲(chǔ)存元件332上的電壓。
階段II換能器口電壓增長(zhǎng)得大于儲(chǔ)存元件332上的電壓，二極管324、326變成正向偏置，電流流過(guò)二極管324、326進(jìn)入儲(chǔ)存元件332。
階段III隨著換能器電壓下降，所有二極管反向偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)以開(kāi)路工作。
階段IV換能器電壓變負(fù)并且大于儲(chǔ)存元件332上的電壓時(shí)，二極管328和330變?yōu)檎蚱?，電流流過(guò)二極管328和330進(jìn)入儲(chǔ)存元件332。隨著換能器電壓開(kāi)始增加，所有的二極管重新變成反向偏置并且重復(fù)階段1。
參見(jiàn)圖16，一個(gè)更加復(fù)雜的諧振電路350分別包括兩個(gè)電容器和電感器對(duì)352、354及355、356，和兩個(gè)諧振電感器357、358。從而電路350有多重諧振，可以調(diào)諧到或者接近機(jī)械系統(tǒng)的多重?cái)_動(dòng)頻率或者說(shuō)多重共振?？梢约尤敫郊与娙萜骱碗姼衅饕栽黾与娐?50的諧振點(diǎn)數(shù)目?？梢灾门c電感器串連或者并連的電阻得到寬帶性能。圖16示出連接到倍壓整流器360的諧振電路350，其工作如圖12B。
可以把圖12B和圖16的不同諧振電路連接到不同的整流電路諸如全橋整流電路或者N級(jí)饋電整流器。
用于從換能器12提取電能的正電壓倍壓整流電路410示出于圖17中。電路410包括二極管4114、416。從換能器12提取的電能儲(chǔ)存在儲(chǔ)存元件418、420中。
流過(guò)電路410的電流可以用四個(gè)階段說(shuō)明階段I換能器電壓從零增長(zhǎng)時(shí)，沒(méi)有電流流經(jīng)二極管414、416，同時(shí)換能器電壓低于儲(chǔ)存元件418上的電壓。
階段II換能器口電壓增長(zhǎng)得大于儲(chǔ)存元件418上的電壓，二極管414變成正向偏置，電流流過(guò)二極管414進(jìn)入儲(chǔ)存元件418。
階段III隨著換能器電壓下降，二極管414、416反向偏置，電路以開(kāi)路工作。
階段IV換能器電壓4變負(fù)并且大于儲(chǔ)存元件420上的電壓時(shí)，二極管416變?yōu)檎蚱?，電流流過(guò)二極管416進(jìn)入儲(chǔ)存元件420。隨著換能器電壓開(kāi)始增加，二極管414、416重新變成反向偏置并且重復(fù)階段1。
參見(jiàn)圖18A-18F，圖象地表示出了從電路410中的換能器12提取電能的例子，其中跨換能器12的電壓的開(kāi)路幅度應(yīng)為10伏特。圖18A以時(shí)間的函數(shù)示出換能器12的電壓。該電壓的峰值幅度約為5伏特。圖18B示出換能器12上的電流波形而圖18C示出電量的波形。
圖18D，向和離換能器12的電能有約5×10-4瓦特的峰值。提取的電能和能量示出在圖18E和18F中。在0.06秒的時(shí)間上，約提取0.70×10-5焦耳能量。
跨儲(chǔ)存元件418、420的電路調(diào)諧得使電能提取理想化?？鐑?chǔ)存元件418、420的電壓理想地是在同樣機(jī)械擾動(dòng)下會(huì)在開(kāi)路的換能器上出現(xiàn)的電壓的一半。
參照?qǐng)D19，在無(wú)源的，N級(jí)平行饋電整流器430中儲(chǔ)存元件432的是擾動(dòng)的電壓幅度的N倍。電容器434、436起電能儲(chǔ)存元件的作用，在每個(gè)級(jí)中的電壓均高于上一級(jí)的電壓。電容器438、440和442起把電荷經(jīng)過(guò)二極管444-449從各級(jí)向下一級(jí)轉(zhuǎn)移的泵的作用。可以在整流器430中加入前面說(shuō)明的諧振電路。
換能器可以分隔開(kāi)，并且可以使用不同的電極或者線(xiàn)圈構(gòu)形，即對(duì)換能器的電氣連接，以使電氣特性理想化。在圖20A和20B中示出用于壓電換能器的這種構(gòu)形，其中對(duì)于相同體積的材料和相同的外部擾動(dòng)，不同的電極構(gòu)形提供換能器12的電壓和電流輸出之間的折衷。例如，在圖20A中換能器12縱向地分段并且與電極450、452和454電氣并聯(lián)，提供高電流和低電壓。在圖20B中換能器12區(qū)域分段并且與電極456、458、460和462電氣串聯(lián)，提供高電壓和低電流。
參見(jiàn)圖21，用于從換能器501提取電能的電路500包括一個(gè)電感器502，和兩個(gè)對(duì)稱(chēng)的子電路504a、504b。每個(gè)子電路504a、504b分別具有二極管505a、505b、開(kāi)關(guān)元件506a、5064b、儲(chǔ)存元件507a、507b和控制電路508a、508b。開(kāi)關(guān)元件506a、5064b例如是MOSFET、雙極晶體三極管、IGBT、或者SCR。儲(chǔ)存元件507a、507b例如是電容器、可充電電池或者其組合。
電路500優(yōu)選地用于緩沖連接上換能器501的球類(lèi)運(yùn)動(dòng)用的球拍的振動(dòng)。
參照?qǐng)D22A-22C說(shuō)明電路500的工作。為了參照，圖22A示出沒(méi)有電路500時(shí)振動(dòng)的外部擾動(dòng)產(chǎn)生的換能器501上的電壓。電路500的工作可以劃分成相，圖22B以時(shí)間的函數(shù)示出跨換能器501上的電壓，而圖22C以時(shí)間的函數(shù)示出流過(guò)換能器501的電流。
階段I換能器510上電壓響應(yīng)振動(dòng)擾動(dòng)增加，開(kāi)關(guān)506a和506b都處于關(guān)斷位置，沒(méi)有電流流過(guò)開(kāi)關(guān)。
階段II在換能器501上的電壓達(dá)峰值后，控制電路508a導(dǎo)通開(kāi)關(guān)506a。電流從換能器501經(jīng)電感器502、二極管505a和開(kāi)關(guān)506a流進(jìn)電能儲(chǔ)存元件507a。
階段IIa開(kāi)關(guān)506a接通的的同時(shí)，來(lái)自換能器501的電流幅度增加，向電感器502和儲(chǔ)存元件507a儲(chǔ)存能量。在此過(guò)程中，跨換能器501的電壓下降而跨元件507a的電壓上升。來(lái)自換能器501的電流繼續(xù)增加直到跨電感器502的電壓達(dá)到零。
階段IIb隨著換能器501流出的電流開(kāi)始下降，釋放出儲(chǔ)存在電感器502中的能量，迫使跨換能器501的電壓下降到零。這繼續(xù)至電感器502中的能量耗完，在此點(diǎn)跨換能器501的電壓達(dá)到開(kāi)始階段II時(shí)候的負(fù)值。
階段III在下半個(gè)周期兩個(gè)開(kāi)關(guān)506、506a都截止，換能器501上的電壓響應(yīng)振動(dòng)的擾動(dòng)繼續(xù)下降。
階段IV在換能器501上的電壓達(dá)到最低后，電路對(duì)稱(chēng)的部分504b被啟動(dòng)?？刂齐娐?08b接通開(kāi)關(guān)506b。電流從換能器501經(jīng)電感器502、二極管505b和開(kāi)關(guān)506b流向能量?jī)?chǔ)存元件507b。
階段IVa開(kāi)關(guān)接通的同時(shí)，換能器501發(fā)出的電流幅度增加，在電感器502和儲(chǔ)存元件507b中儲(chǔ)存能量。在此過(guò)程中，跨換能器501的電壓下降而跨儲(chǔ)存元件507b的電壓增加。換能器501發(fā)出的電流繼續(xù)增加直到跨電感器502的電壓達(dá)到零。
階段IVb隨著換能器501發(fā)出的電流開(kāi)始下降，釋放出儲(chǔ)存在電感器502中的能量，迫使跨換能器501的電壓零以下。這繼續(xù)到電感器502中的能量耗完，在此點(diǎn)跨換能器501的電壓達(dá)到開(kāi)始階段II時(shí)候的負(fù)值。
隨著這四個(gè)階段重復(fù)進(jìn)行，跨換能器501的電壓量增加。該電壓可以高于沒(méi)有電路500的話(huà)能在換能器501測(cè)量到的幾倍。結(jié)果，在階段II和IV更多的能量從換能器501上提取了。
圖33中示出的灰色代表本發(fā)明的球拍的振動(dòng)特性，其中換能器上沒(méi)有連接電路。為了緩沖球拍的振動(dòng)，優(yōu)選地把圖21所示的電路500連接到換能器上。電路500含有兩個(gè)能量?jī)?chǔ)存元件507a和507b，設(shè)置能量?jī)?chǔ)存元件507a和507b用于儲(chǔ)存在球拍振動(dòng)過(guò)程中從換能器提取的能量。球拍一開(kāi)始振動(dòng)，換能器就把施加于其上的機(jī)械擾動(dòng)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)。在階段II和IV中，這個(gè)電壓信號(hào)用于分別在能量?jī)?chǔ)存元件507a和507b中儲(chǔ)存電能。這個(gè)儲(chǔ)存的電能然后在階段III和I(見(jiàn)圖22B)用于主動(dòng)地緩沖球拍，其中把電能施加回?fù)Q能器。把開(kāi)關(guān)506a和506b的時(shí)鐘控制得使如此施加在換能器上的電壓引起換能器把電能轉(zhuǎn)換成對(duì)球拍的振動(dòng)運(yùn)動(dòng)起反作用的機(jī)械能，并且從而緩沖振動(dòng)。比較圖22A和22B可以清楚在相繼的兩個(gè)振動(dòng)峰值(即圖22A的曲線(xiàn)極值點(diǎn))之間由電路500施加在換能器上的電壓不改變其極性。因此從一個(gè)峰值到下一個(gè)峰值(例如階段III)，施加的電壓在球拍上作用一個(gè)與球拍的運(yùn)動(dòng)方向相反的力。因此，電路迫使跨換能器的電壓改變極性。在球拍的返加運(yùn)動(dòng)時(shí)(階段I)相反的電壓施加在換能器上從而施加對(duì)球拍的運(yùn)動(dòng)起反作用的力并且緩沖球拍的振動(dòng)。圖33中的黑線(xiàn)表示帶有自供電電路的本發(fā)明的球拍600的振動(dòng)特性。
參見(jiàn)圖23，控制電路508a和508b包括一個(gè)分別用于處理跨開(kāi)關(guān)506a和506b的電壓的濾波電路，和一個(gè)開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路532。在此實(shí)施中，控制電路由圖中未示的外部的電壓源供電，諸如電池或者電源。濾波電路531區(qū)分信號(hào)并且跨開(kāi)關(guān)的電壓開(kāi)始下降時(shí)導(dǎo)通開(kāi)關(guān)。另外，濾波電路531可以包括噪聲抑制部件用于在跨開(kāi)關(guān)的電壓變得大于預(yù)定的閥值時(shí)導(dǎo)通開(kāi)關(guān)。濾波電路還可以包括諧振元件用于響應(yīng)特定模式的擾動(dòng)。
參見(jiàn)圖24，在一個(gè)變形實(shí)施中，控制電路包括一個(gè)由換能器501發(fā)出的電流的儲(chǔ)存元件541。儲(chǔ)存541然后用于為濾波電路531和開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路532供電。在不必要外部電源的意義上此實(shí)施是自供電的。
參見(jiàn)圖25，用于從換能器501提取電能的自供電電路550不需要外部的電能運(yùn)轉(zhuǎn)控制電路549a、549b和換能器501。經(jīng)電阻器552和/或經(jīng)電阻器554、電容器555和二極管557在電路工作的階段I(即跨換能器的電壓上升時(shí))充電的電容器551起儲(chǔ)存元件541的作用。一個(gè)齊納二極管553起防止電容器551上的電壓超過(guò)預(yù)定的限度的作用。當(dāng)跨換能器的電壓開(kāi)始下降時(shí)，一個(gè)濾波器(電阻器554和電容器555)導(dǎo)通一個(gè)P溝道MOSFET556。利用儲(chǔ)存在電容器551中的電能為MOSFET556的柵極供電，MOSFET556然后導(dǎo)通開(kāi)關(guān)506a。在此過(guò)程中電容器551充電，引起開(kāi)關(guān)506a在預(yù)定的間隔后截止。然后在第二半電路中重復(fù)同樣的過(guò)程。
參照?qǐng)D26，用于從換能器579提取電能的電路569包括一個(gè)整流器571、一個(gè)電感器572、一個(gè)開(kāi)關(guān)573、一個(gè)儲(chǔ)存元件574、和控制電路575。開(kāi)關(guān)元件573是，例如MOSFE、雙極晶體三極管、IGBT、或SCR。儲(chǔ)存元件574是例如電容器、可充電電池或者其組合?？刂齐娐?75相應(yīng)于前面參照?qǐng)D25說(shuō)明的自供電控制電路549a。整流電路571有第一和第二輸入端子571a、571b及第一和第二輸出端子571c、571d。第一和第二輸入端子571a、571b跨換能器570的第一和第二端子570a、570b連接。電感器572包括第一和第二端子572a、572b。電感器572的第一和第二端子572a、572b連接到流電路571的第一輸出端子571c。開(kāi)關(guān)元件573連接到電感器572的第二端子572b和整流器571的第二輸出端子571d。
參見(jiàn)圖27，用于緩沖連接有換能器511的球拍的振動(dòng)的電路510包括一個(gè)電路中的能量消耗部件513，諸如電阻器。電路10還包括一個(gè)電感器和兩個(gè)子電路514a和514b。每個(gè)子電路514a和514b各包括一個(gè)二極管516a和516b，及控制電路518a和518b。開(kāi)關(guān)元件517a和517b，例如，是MOSFET、雙極晶體三極管、IGB、或SCR。如果在其余的電路部件中的固有能量消耗提供足夠的能量消耗，消耗元件513可以取消。
圖28示出圖27的電路實(shí)施，含有前面參照?qǐng)D26說(shuō)明的自供電控制電路549a和549b。
參見(jiàn)圖29，用于緩沖附著有換能器521的球拍的振動(dòng)的電路520包括電感器522、能量消耗部件523諸如電阻器、和兩個(gè)對(duì)稱(chēng)的子電路524a和524b。每個(gè)子電路524a和524b各包括一個(gè)二極管525a和525b，開(kāi)關(guān)元件526a和526b及控制電路527a和527b。開(kāi)關(guān)元件526a和526b，例如，是MOSFET、雙極晶體三極管、IGB、或SCR。如果在其余的電路部件中的固有能量消耗提供足夠的能量消耗，消耗元件523可以取消?？刂齐娐?27a和527b可以是前面參照?qǐng)D28所說(shuō)明的。
圖27和29中的消耗元件的放置影響選擇以提供預(yù)期的消耗的電路部件的尺寸。具體地放置取決于擾動(dòng)的振動(dòng)幅度和頻率及換能器的電容量。
參見(jiàn)圖30，用于從換能器581提取能量的電路580包括電感器582和兩個(gè)對(duì)稱(chēng)的子電路583a和583b。每個(gè)子電路583a和583b各包括一對(duì)二極管584a和585a、584b和585b、電容器586a、586b、電感器587a、587b、開(kāi)關(guān)元件588a和588b、控制電路589a和589b，及儲(chǔ)存元件593a和593b。開(kāi)關(guān)元件588a和588b，例如，是MOSFET、雙極晶體三極管、IGB、或SCR。電感器582有一個(gè)連接到換能器581的第一端子581a的第一端子582a，和連接到子電路583a的第二端子582b。子電路583a還連接到換能器581的第二端子581b。儲(chǔ)存元件子電路593a和593b有相對(duì) 較大的電容量，從而其電壓相對(duì)換能器電壓或跨電容器586a、586b的電壓小。二極管584a、584b、585a、585b保證電能流入儲(chǔ)存元件593a和593b。
電路580還可以用于緩沖聯(lián)接換能器531的球拍的振動(dòng)。為此儲(chǔ)存元件593a和593b可以用消耗部件代替，例如圖25中所示的電阻器。變通地，可以與換能器581并聯(lián)一消耗部件，如圖29所示。如果在其余的電路部件中的固有能量消耗提供足夠的能量消耗，消耗部件可以取消。
電路580的工作參照?qǐng)D31A-31C說(shuō)明。圖31A以時(shí)間的函數(shù)示出跨換能器581的電壓并且可以與圖22B的波形作比較。下面進(jìn)一步說(shuō)明，各個(gè)子電路中附加的電感器587a和587b和電容器586a和586b，結(jié)合控制電路589a和589b，引起階段II和IV中電壓的多個(gè)階段。
階段I隨著換能器581上的電壓響應(yīng)振動(dòng)擾動(dòng)增加，兩個(gè)開(kāi)關(guān)588a、588b都處于截止位置，沒(méi)有電流流經(jīng)開(kāi)關(guān)?？珉娙萜?86a上的電壓效果上等于跨換能器581上的電壓。
階段II換能器上的電壓達(dá)到峰值后，控制電路589a導(dǎo)通開(kāi)關(guān)588a。電容器586a流出的電流流過(guò)二極管585a和電感器587a流經(jīng)開(kāi)關(guān)588a。從而跨電容器586a的電壓迅速下降。當(dāng)跨電容器586a的電壓下降到跨換能器581的電壓之下時(shí)，電流592開(kāi)始從換能器581經(jīng)電感器582和二極管584a流向電容器586a。當(dāng)電流592變得大于電流590時(shí)，跨電容器586a的電壓停止下降并且開(kāi)始上升?？珉娙萜?86a的電壓一開(kāi)始上升，開(kāi)關(guān)588a就截止。換能器581發(fā)出的電流然后引起跨電容器586a的電壓迅速上升到可能大于其階段II開(kāi)始前的值。在此過(guò)程中，跨換能器581的電壓降低到其階段II開(kāi)始前值的幾分之一。在一個(gè)短延時(shí)后，控制電路重新導(dǎo)通開(kāi)關(guān)588a，并且此過(guò)程在階段II重復(fù)數(shù)次。從而跨換能器581的電壓在數(shù)個(gè)階段中下降。
階段III下半個(gè)周期中兩個(gè)開(kāi)關(guān)588a、588b截止，換能器581上的電壓響應(yīng)振動(dòng)擾動(dòng)繼續(xù)下降。跨電容器586b的電壓效果上等于跨換能器581上的電壓。
階段IV電容器586b上的電壓達(dá)到峰值后，階段II的過(guò)程對(duì)子電路583b重復(fù)。
隨著四個(gè)階段重復(fù)，跨換能器581上的電壓量增加。在階段II和IV中發(fā)生的多個(gè)切換事件，在效果上表示在這些階段中發(fā)生的換能器電壓的過(guò)渡。結(jié)果，與圖21的電路比較，在緩沖低頻振動(dòng)過(guò)程中聯(lián)接換能器581的球拍引起較小的高頻噪聲。
參見(jiàn)圖32，控制電路549a的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施是自供電的不需要外部的電能的。電容器711經(jīng)電阻器710和/或經(jīng)電阻器715、電容器716、二極管721和晶體三極管717在電路工作的階段I(即跨換能器的電壓上升時(shí))充電。齊納二極管712起防止電容器711上的電壓超過(guò)預(yù)定的限度的作用。當(dāng)跨換能器的電壓開(kāi)始下降時(shí)，一個(gè)高通濾波器(電阻器715和電容器716)導(dǎo)通一個(gè)P溝道MOSFET714。利用儲(chǔ)存在電容器711中的電能為開(kāi)關(guān)588a的柵極供電，MOSFET714然后導(dǎo)通開(kāi)關(guān)588a。流經(jīng)電感器587a和開(kāi)關(guān)588a的電流引起跨電容器586a的電壓迅速下降。隨著跨電容器596a的電壓下降，電流592開(kāi)始從換能器581經(jīng)電感器582和二極管584a向電容器586a流動(dòng)。在電流592變得大于電流590是，電容器586a上的電壓停止下降并且開(kāi)始上升，在此點(diǎn)，高通濾波器(電容器713)經(jīng)二極管721截止MOSFET714，并且導(dǎo)通晶體三極管717，晶體三極管717晶體三極管719導(dǎo)通。結(jié)果，開(kāi)關(guān)588a截止此過(guò)程重復(fù)數(shù)次引起跨換能器581的電壓用數(shù)個(gè)階段下降，如圖31所示。
圖33示出緩沖或振動(dòng)圖示，其中在時(shí)間上畫(huà)出加速度。更具體地，此圖示出換能器上連接及不連接電子電路的本發(fā)明的球拍600的振動(dòng)特性。圖33中的灰線(xiàn)代表其中在換能器上沒(méi)有連接電子電路的本發(fā)明的球拍600的的振動(dòng)特性。圖中的黑線(xiàn)示出在換能器上連接有自供電的電子電路的本發(fā)明的球拍600的的振動(dòng)特性。從此圖可以看出，球拍的振動(dòng)特性可以基本上用連接到換能器上的電子電路影響，并且振動(dòng)達(dá)到其半幅值的時(shí)間縮短了，例如縮短了三分之一到三分之二，優(yōu)選地達(dá)約50％，從而可以得到實(shí)質(zhì)上地改善操作特性。
權(quán)利要求
1.一種用于球類(lèi)運(yùn)動(dòng)的球拍，含有一個(gè)帶有拍頭的框、一個(gè)喉區(qū)、一個(gè)柄部，所述球拍還含有至少一個(gè)把形變的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能的換能器及一個(gè)跨換能器連接的電路。所述電路向換能器提供能量，其中所有向換能器提供的電能由從機(jī)械形變提取的能量得到，其特征在于，換能器把電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，所述機(jī)械能影響球拍的振動(dòng)特性，其中所述換能器迭層在所述球拍的框上。
2.權(quán)利要求1所述的球拍，其特征在于，電子電路含有一個(gè)用于儲(chǔ)存從換能器提取的電能的儲(chǔ)存元件。
3.權(quán)利要求1或2所述的球拍，其特征在于，柄部設(shè)有一個(gè)切槽用于容納電子電路和/或儲(chǔ)存元件。
4.權(quán)利要求1至3之任何所述的球拍，其特征在于，柄部含有一個(gè)中空的輪廓和一個(gè)在中空輪廓中界定兩個(gè)毗鄰的腔的間壁，其中把間壁進(jìn)行劃分以提供所述的切槽。
5.權(quán)利要求3或4所述的球拍，其特征在于，在中空輪廓中的切槽至少部分是用一種材料填充，從而把電子電路和/或儲(chǔ)存元件固定在位。
6.權(quán)利要求5所述的球拍，其特征在于，所述材料是泡沫。
7.權(quán)利要求1至6之任何所述的球拍，其特征在于，換能器是壓電的、抗鐵電的、電致伸縮的、壓磁的、磁致伸縮的、磁形狀記憶的和壓電陶瓷的材料中至少之一。
8.權(quán)利要求1至7之任何所述的球拍，其特征在于，換能器含有纖維換能器材料。
9.權(quán)利要求1至8之任何所述的球拍，其特征在于，至少一個(gè)換能器安裝在因球?qū)η蚺牡臎_擊發(fā)生基本形變處的球拍位置上。
10.權(quán)利要求1至9之任何所述的球拍，其特征在于，換能器成對(duì)地安裝在球拍上，其中每對(duì)換能器安排在球拍的一側(cè)。
11.權(quán)利要求1至10之任何所述的球拍，其特征在于，換能器安排在球拍頭和球拍的喉區(qū)之間的過(guò)渡區(qū)域中。
12.權(quán)利要求1至11之任何所述的球拍，其特征在于，在球拍上設(shè)有四個(gè)換能器，在球拍的每側(cè)兩個(gè)。
13.權(quán)利要求1至12之任何所述的球拍，其特征在于，所有的換能器都電氣連接到同一電路上。
14.權(quán)利要求1至13之任何所述的球拍，其特征在于，至少一個(gè)換能器通過(guò)用于制造框本身的同樣樹(shù)脂迭層在框上。
15.權(quán)利要求1至14之任何所述的球拍，其特征在于，在至少一個(gè)換能器和電子電路之間的電連接用迭層的柔性電路建立。
16.權(quán)利要求1至15之任何所述的球拍，其特征在于，至少一個(gè)的換能器有約8至16平方厘米的尺寸，優(yōu)選地約10至14平方百米，最優(yōu)選地約12平方厘米。
17.權(quán)利要求1至16之任何所述的球拍，其特征在于，框具有在不同的框位置根據(jù)在該處的主應(yīng)力的類(lèi)型顯示不同的截面形狀的輪廓，截面形狀具有適用于相應(yīng)應(yīng)力類(lèi)型的模數(shù)。
18.權(quán)利要求1至17所述的球拍，其特征在于，在球拍的四和六點(diǎn)鐘、六和八點(diǎn)鐘和/或喉區(qū)之間至少設(shè)一個(gè)厚塊樣的加固元件。
19.權(quán)利要求18所述的球拍，其特征在于，在厚塊區(qū)域中的輪廓的軸向比例在1.0和1.4之間，優(yōu)選地在1.2和1.35之間。
20.權(quán)利要求1至19之任何所述的球拍，其特征在于，換能器經(jīng)受的峰值電壓大于僅由變形引起的開(kāi)路換能器的任何峰值的兩倍。
21.權(quán)利要求1至19之任何所述的球拍，其特征在于，流向和發(fā)自換能器的整體電流的峰值大于只因形變引起的短路換能器整體電流的任何峰值的兩倍。
22.權(quán)利要求1至21之任何所述的球拍，其特征在于，電子電路包括跨換能器連接的開(kāi)關(guān)電子電路，并且控制邏輯電路以高于形變的激勵(lì)頻率的兩倍的頻率切換開(kāi)關(guān)電子電路。
23.權(quán)利要求1至22之任何所述的球拍，其特征在于，電子電路跨換能器連接并且能夠在形變過(guò)程的不同時(shí)間區(qū)段從換能器提取電能和向換能器施加電能。
24.權(quán)利要求1至23之任何所述的球拍，其特征在于，電子電路包括一個(gè)電感器，電感器包括第一和第二端子，第一端子連接到換能器的第一端子；一個(gè)第一子電路，連接到電感器的第二端子和換能器的第二端子，第一子電路包括一個(gè)開(kāi)關(guān)；及一個(gè)第二子電路，連接到電感器的第二端子和換能器的第二端子，第二子電路包括一個(gè)開(kāi)關(guān)。
25.權(quán)利要求1至24之任何所述的球拍，其特征在于，電子電路包括一個(gè)整流電路，包括第一和第二輸入端和及第一和第二輸出端，第一和第二輸入端連接跨換能器的第一和第二端子，一個(gè)電感器，包括第一和第二端子，第一端子連接在整流電路第一輸出端子，并且子電路連接到電感器的第二端子和整流電路的第二端子，子電路包括一個(gè)開(kāi)關(guān)。
26.權(quán)利要求1至25之任何所述的球拍，其特征在于，包括一個(gè)用于測(cè)量機(jī)械狀態(tài)的傳感器，其中基于測(cè)量到的機(jī)械狀態(tài)控制聯(lián)接到換能器上的電子電路，并且電子電路被設(shè)置成從換能器提取電能并且把提取的電能儲(chǔ)存在電子電路中和/或儲(chǔ)存元件中。
27.權(quán)利要求26所述的球拍，其特征在于，電子電路含有基于測(cè)量的機(jī)械狀態(tài)控制的開(kāi)關(guān)。
28.權(quán)利要求1至27所述的球拍，其特征在于，電子電路含有一個(gè)諧振電路。
29.權(quán)利要求1至28之任何所述的球拍，其特征在于，所有向電子電路和/或儲(chǔ)存元件提供的能量都從由機(jī)械形變提取的能量得到。
30.權(quán)利要求1至29之任何所述的球拍，其特征在于，電子電路包括放大器電子電路。
31.權(quán)利要求30所述的球拍，其特征在于，電子電路包括H橋和/或半橋。
32.權(quán)利要求30或31所述的球拍，其特征在于，電子電路包括用于控制放大器電子電路的控制電子電路。
33.權(quán)利要求32所述的球拍，其特征在于，控制電子電路控制放大器電子電路的工作循環(huán)。
34.權(quán)利要求1至33之任何所述的球拍，其特征在于，電子電路和/或儲(chǔ)存元件包含電容器和/或可充電電池。
35.權(quán)利要求1至34所述的球拍，其特征在于，電子電路和/或儲(chǔ)存元件包含串聯(lián)連接的兩個(gè)部件、換能器的一側(cè)連接到這兩個(gè)部件之間的結(jié)點(diǎn)上。
36.權(quán)利要求1至35之任何所述的球拍，其特征在于，儲(chǔ)存元件設(shè)在電子電路相同的電路板上。
37.權(quán)利要求1至36之任何所述的球拍，其特征在于，設(shè)置成用于緩沖形變的振動(dòng)。
38.權(quán)利要求1至37之任何所述的球拍，其特征在于，換能器是含有一系列柔性的、以平行陣列安排的長(zhǎng)纖維的復(fù)合物。
39.一種方法，用于制造權(quán)利要求1至38之任何所述的球類(lèi)運(yùn)動(dòng)的球拍，含有步驟a)提供一個(gè)球拍框；b)把至少一個(gè)換能器迭層在球拍的框上；并且c)把換能器與電子電路和/或儲(chǔ)存元件電氣連接。
40.權(quán)利要求39所述的方法，其特征在于，步驟a)和b)同時(shí)進(jìn)行。
41.權(quán)利要求39所述的方法，其特征在于，步驟b)在提供框之后進(jìn)行。
42.權(quán)利要求39至41之任何所述的方法，其特征在于，換能器用用于制造框的同樣的樹(shù)脂迭層到球拍的框上。
43.權(quán)利要求39至42之任何所述的方法，其特征在于，在換能器和/或電子連接上施加一個(gè)保護(hù)涂層。
44.權(quán)利要求39至43之任何所述的方法，其特征在于，柄部是中空的并且由一個(gè)間壁分開(kāi)成為兩個(gè)腔室，其中電子電路安排在間壁中的切口中并且通過(guò)一種插入在中空的柄部中的泡沫固定在位。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種改進(jìn)的含有換能器和電子電路的用于球類(lèi)運(yùn)動(dòng)的球拍,諸如網(wǎng)球、回力球和四面墻網(wǎng)球的球拍以及其制造方法。根據(jù)本發(fā)明,至少一個(gè)換能器迭層在球拍的框上并且把形變機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能。所述電子電路跨接在換能器上并且向換能器供應(yīng)電能,其中所有向換能器供應(yīng)的電能由從機(jī)械形變提取的能量得到。其中,換能器還把電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能,其中所述機(jī)械能影響球拍的振動(dòng)特性。
文檔編號(hào)A63B49/10GK1336242SQ0112490
公開(kāi)日2002年2月20日 申請(qǐng)日期2001年8月1日 優(yōu)先權(quán)日2000年8月1日
發(fā)明者赫福里德·拉莫 申請(qǐng)人:黑德運(yùn)動(dòng)公司