JP4468828B2 - 電子部品 - Google Patents
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R.Amirtharajah et al.,「Self-powered signal processing using vibration-based power generation」,IEEE J.Solid-state Circuits,vol.33,No.5,p.687-695,1998 M.Miyazaki et al.,「Electric-energy generation using variable-capacitive resonator for power-free LSI:effciency analysis and fundamental experiment」,IEEE International Symposium on Low Power Electronics and Design(ISLPED),p.193-198,2003 T.Sterken et al.,「Power extraction from ambient vibration」,Workshop on Semiconductr Sensors(SeSens),p.680-683,2002
また、本発明の電子部品の1構成例において、前記複数の可動構造素子は、前記第2の方向に沿って、初段から最終段まで順番に配置され、各可動構造素子は、それぞれ前記第1の可動部と、前記第1の方向に配置された前記第1の可動接点と前記第2の方向に配置された前記第1の可動接点と、この2つの第1の可動接点の各々と対向して配置された2つの前記固定接点とからなり、初段には、前記第1の方向に配置された固定接点に直流電圧が印加され、前記第2の方向に配置された固定接点が次段の前記可動構造素子の前記第2の方向に配置された固定接点と接続された可動構造素子が配置され、初段と最終段との間には、前記第2の方向に配置された固定接点が前段の前記可動構造素子の前記第2の方向に配置された固定接点と接続され、前記第1の方向に配置された固定接点が次段の前記可動構造素子の前記第1の方向に配置された固定接点と接続された可動構造素子と、前記第1の方向に配置された固定接点が前段の前記可動構造素子の前記第1の方向に配置された固定接点と接続され、前記第2の方向に配置された固定接点が次段の前記可動構造素子の前記第2の方向に配置された固定接点と接続された可動構造素子と、が偶数個、交互に配置され、最終段には、前記第2の方向に配置された固定接点が前段の前記可動構造素子の前記第2の方向に配置された固定接点と接続され、前記第1の方向に配置された固定接点が電子部品の出力端子と接続された可動構造素子が配置され、前記可動構造素子毎に設けられた前記容量素子は、一端が前記可動構造素子の前記第1の可動部と接続されるものである。
また、本発明の電子部品の1構成例において、前記電磁気的素子は、前記基板に対して振動自在に支持される第2の可動部と、この第2の可動部と一体で形成された第2の可動接点と、前記第2の可動部が振動する方向に前記第2の可動接点と対向して配置された固定電極とからなり、前記第2の可動接点と前記固定電極とが接触しない範囲で前記第2の可動部が振動し、前記第2の可動接点と前記固定電極との間に容量が形成されるものである。
また、本発明の電子部品の1構成例において、前記複数の可動構造素子は、前記第2の方向に沿って、初段から最終段まで順番に配置され、各可動構造素子は、それぞれ前記第1の可動部と、前記第1の方向に配置された前記第1の可動接点と前記第2の方向に配置された前記第1の可動接点と、この2つの第1の可動接点の各々と対向して配置された2つの前記固定接点とからなり、初段には、前記第1の方向に配置された固定接点に直流電圧が印加され、前記第2の方向に配置された固定接点が次段の前記可動構造素子の前記第2の方向に配置された固定接点と接続された可動構造素子が配置され、初段と最終段との間には、前記第2の方向に配置された固定接点が前段の前記可動構造素子の前記第2の方向に配置された固定接点と接続され、前記第1の方向に配置された固定接点が次段の前記可動構造素子の前記第1の方向に配置された固定接点と接続された可動構造素子と、前記第1の方向に配置された固定接点が前段の前記可動構造素子の前記第1の方向に配置された固定接点と接続され、前記第2の方向に配置された固定接点が次段の前記可動構造素子の前記第2の方向に配置された固定接点と接続された可動構造素子と、が偶数個、交互に配置され、最終段には、前記第2の方向に配置された固定接点が前段の前記可動構造素子の前記第2の方向に配置された固定接点と接続され、前記第1の方向に配置された固定接点が電子部品の出力端子と接続された可動構造素子が配置され、前記可動構造素子毎に設けられた前記可変容量は、一端が前記可動構造素子の前記第1の可動部と接続されるものである。
また、本発明の電子部品の1構成例において、前記電磁気的素子は、前記基板に対して振動自在に支持される可動電極と、前記可動電極が振動する方向に前記可動電極と対向して配置され、所定の電荷を帯びた固定部とからなり、前記可動電極と前記固定部とが接触しない範囲で前記可動電極が振動するものである。
また、本発明の電子部品の1構成例は、前記第1の可動構造素子の前記第1の可動部および第1の可動接点と、前記第3の可動構造素子の前記第1の可動部および第1の可動接点とが一体化して形成され、前記第2の可動構造素子の前記第1の可動部および第1の可動接点と、前記第4の可動構造素子の前記第1の可動部および第1の可動接点とが一体化して形成されると共に、前記第1、第3の可動構造素子の前記第1の可動部と前記第2、第4の可動構造素子の前記第1の可動部とが絶縁部によって機械的に連結され、前記第1、第3の可動構造素子の前記第1の可動部に一体化して形成された2つの前記第1の可動接点の各々と対向するように、前記第1、第3の可動構造素子の各々の前記固定接点が配置され、前記第2、第4の可動構造素子の前記第1の可動部に一体化して形成された2つの前記第1の可動接点の各々と対向するように、前記第2、第4の可動構造素子の各々の前記固定接点が配置され、前記第1の可動構造素子の前記固定接点と前記第4の可動構造素子の前記固定接点とが前記交流電源の一端に接続され、前記第2の可動構造素子の前記固定接点と前記第3の可動構造素子の前記固定接点とが前記交流電源の他端に接続され、前記第1、第3の可動構造素子の前記第1の可動部が前記第1の出力端子に接続され、前記第2、第4の可動構造素子の前記第1の可動部が前記第2の出力端子に接続されたものである。
また、本発明の電子部品の1構成例において、前記電磁気的素子は、前記可動構造素子と一体化して形成されるものである。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図1(A)は本発明の第1の実施の形態となる電子部品の構成を示す平面図、図1(B)は図1(A)の電子部品のI−I線断面図、図1(C)は図1(A)の電子部品のII−II線断面図である。
次に、本発明の第2の実施の形態について図を参照して説明する。図5は本発明の第2の実施の形態となる電子部品の構成を示す平面図である。電子部品21は、第1の実施の形態で説明した可動構造素子2bと同じ構成の可動構造素子22a,22bと、配線28a,28b,28c,28dと、容量31と、図示しない電圧印加手段とから構成される。この電子部品21は、回路的には図6の昇圧回路と同様の働きをする。
次に、本発明の第3の実施の形態について図を参照して説明する。図7は本発明の第3の実施の形態となる電子部品の構成を示す平面図である。本実施の形態は第2の実施の形態を多段昇圧回路に拡張したものである。電子部品41は、第1の実施の形態で説明した可動構造素子2aと同じ構成の可動構造素子42−1〜42−nと、配線48−1〜48−(n+1),53−1〜53−n,54−1〜54−nと、容量51−1〜51−nと、図示しない電圧印加手段とから構成される。この電子部品41は、回路的には図8のn段昇圧回路と同様の働きをする。
次に、本発明の第4の実施の形態について図を参照して説明する。図10は本発明の第4の実施の形態となる電子部品の構成を示す平面図である。電子部品61は、第1の実施の形態で説明した可動構造素子2bと同じ構成の可動構造素子62a,62bと、配線68a,68b,68c,68d,76と、可変容量71とから構成される。この電子部品61は、回路的には図11の昇圧回路と同様の働きをする。
次に、本発明の第5の実施の形態について図を参照して説明する。図12は本発明の第5の実施の形態となる電子部品の構成を示す平面図であり、図10と同様の構成には同一の符号を付してある。図12に示す電子部品61aは、図10に示した可動構造素子62a、62bの可動部63a,63bと可変容量71の可動部72とを一体化して形成したものである。可動部63aと63bと72とは接続部78を介して接続されている。
また、図12の可動部63aと63bと72との一体化をさらに押し進めて、図13に示すように可動部63としてもよい。図13に示す電子部品61bは、可動構造素子62と、配線68a,68b,76とから構成される。本実施の形態の電子部品61bは、電子部品61aをより小型化したものである。本実施の形態によれば、図11と同じ機能を、図13のように小型かつ簡略に実現することができる。
次に、本発明の第7の実施の形態について図を参照して説明する。図14は本発明の第7の実施の形態となる電子部品の構成を示す平面図である。本実施の形態は第4の実施の形態〜第6の実施の形態を多段昇圧回路に拡張したものである。電子部品81は、第6の実施の形態で説明した可動構造素子62と同じ構成の可動構造素子82−1〜82−mと、配線90−1〜90−(m+1),91−1,91−3,・・・・,91−mとから構成される。この電子部品81は、回路的には図15のm段昇圧回路と同様の働きをする。
次に、本発明の第8の実施の形態について図を参照して説明する。図16は本発明の第8の実施の形態となる電子部品の構成を示す平面図である。電子部品101は、第1の実施の形態で説明した可動構造素子2bと同じ構成の可動構造素子102a〜102dと、配線108〜111とから構成される。この電子部品101は、回路的には図17の整流回路と同様の働きをする。
次に、本発明の第9の実施の形態について図を参照して説明する。図18は本発明の第9の実施の形態となる電子部品の構成を示す平面図であり、図16と同様の構成には同一の符号を付してある。図18に示す電子部品101aは、図16に示した可動構造素子102a〜102dの可動部103a〜103dを一体化して形成したものである。電子部品101aは、可動構造素子117と、配線126〜129とから構成される。
次に、本発明の第10の実施の形態について図を参照して説明する。図19は本発明の第10の実施の形態となる電子部品の構成を示す平面図であり、図18と同様の構成には同一の符号を付してある。図19に示す電子部品131は、可動構造素子117,132と、配線128,129,137,138とから構成される。本実施の形態の電子部品131は、図18に示した交流電源116の代わりに、交流電源となる可動構造素子132を用いたものである。
次に、本発明の第11の実施の形態について図を参照して説明する。図20は本発明の第11の実施の形態となる電子部品の構成を示す平面図であり、図19と同様の構成には同一の符号を付してある。図20に示す電子部品141は、図19に示した可動構造素子117と可動構造素子132とを一体化して形成したものである。電子部品141は、可動構造素子142と、配線128,129,148,149とから構成される。
第1の実施の形態〜第11の実施の形態では、電子部品に用いる可動構造素子として、基板に対して平行な面内で可動する構造を示したが、図21に示すように、基板に対して鉛直方向に可動する構造としてもよい。図21に示す可動構造素子1401は、基板1402上に絶縁膜1403を介して形成される。
Claims (9)
- 基板上に形成された、外部からの振動に応じてオン/オフする複数の可動構造素子と、
この複数の可動構造素子の間に電気的に接続された少なくとも1つの容量素子とを有し、
前記可動構造素子は、前記基板に対して振動自在に支持される第1の可動部と、この第1の可動部と一体で形成された第1の可動接点と、前記第1の可動部が振動する方向に前記第1の可動接点と対向して配置された固定接点とからなり、前記振動に応じて前記第1の可動接点と前記固定接点とが導通状態と非導通状態を交互に繰り返すものであり、
前記振動に応じて前記第1の可動部が第1の方向に変位したときに接触してオンとなり前記第1の方向と反対の第2の方向に変位したときにオフとなる、前記第1の可動接点と前記固定接点とからなる第1のスイッチと、前記第1の可動部が前記第2の方向に変位したときに接触してオンとなり前記第1の方向に変位したときにオフとなる、前記第1の可動接点と前記固定接点とからなる第2のスイッチとが交互に縦続接続されるように前記複数の可動構造素子が配置され、
前記容量素子は、一端が前記第1のスイッチと前記第2のスイッチとの接続点に接続され、他端に外部からの信号が印加されるように配置され、
初段のスイッチを構成する前記可動構造素子の固定接点に印加された直流電圧を昇圧して最終段のスイッチを構成する前記可動構造素子の固定接点から出力することを特徴とする電子部品。 - 請求項1記載の電子部品において、
前記複数の可動構造素子は、前記第2の方向に沿って、初段から最終段まで順番に配置され、
各可動構造素子は、それぞれ前記第1の可動部と、前記第1の方向に配置された前記第1の可動接点と前記第2の方向に配置された前記第1の可動接点と、この2つの第1の可動接点の各々と対向して配置された2つの前記固定接点とからなり、
初段には、前記第1の方向に配置された固定接点に直流電圧が印加され、前記第2の方向に配置された固定接点が次段の前記可動構造素子の前記第2の方向に配置された固定接点と接続された可動構造素子が配置され、
初段と最終段との間には、
前記第2の方向に配置された固定接点が前段の前記可動構造素子の前記第2の方向に配置された固定接点と接続され、前記第1の方向に配置された固定接点が次段の前記可動構造素子の前記第1の方向に配置された固定接点と接続された可動構造素子と、
前記第1の方向に配置された固定接点が前段の前記可動構造素子の前記第1の方向に配置された固定接点と接続され、前記第2の方向に配置された固定接点が次段の前記可動構造素子の前記第2の方向に配置された固定接点と接続された可動構造素子と、が偶数個、交互に配置され、
最終段には、前記第2の方向に配置された固定接点が前段の前記可動構造素子の前記第2の方向に配置された固定接点と接続され、前記第1の方向に配置された固定接点が電子部品の出力端子と接続された可動構造素子が配置され、
前記可動構造素子毎に設けられた前記容量素子は、一端が前記可動構造素子の前記第1の可動部と接続されることを特徴とする電子部品。 - 基板上に形成された、外部からの振動に応じてオン/オフする複数の可動構造素子と、
この複数の可動構造素子と電気的に接続された、前記振動によって電磁気的変化を生じる電磁気的素子とを有し、
前記可動構造素子は、前記基板に対して振動自在に支持される第1の可動部と、この第1の可動部と一体で形成された第1の可動接点と、前記第1の可動部が振動する方向に前記第1の可動接点と対向して配置された固定接点とからなり、前記振動に応じて前記第1の可動接点と前記固定接点とが導通状態と非導通状態を交互に繰り返すものであり、
前記振動に応じて前記第1の可動部が第1の方向に変位したときに接触してオンとなり前記第1の方向と反対の第2の方向に変位したときにオフとなる、前記第1の可動接点と前記固定接点とからなる第1のスイッチと、前記第1の可動部が前記第2の方向に変位したときに接触してオンとなり前記第1の方向に変位したときにオフとなる、前記第1の可動接点と前記固定接点とからなる第2のスイッチとが交互に縦続接続されるように前記複数の可動構造素子が配置され、
前記電磁気的素子は、前記複数の可動構造素子の間に電気的に接続された、前記振動に応じて容量が変化する少なくとも1つの可変容量であり、この可変容量は、一端が前記第1のスイッチと前記第2のスイッチとの接続点に接続され、他端が接地されるように配置され、
初段のスイッチを構成する前記可動構造素子の固定接点に印加された直流電圧を昇圧して最終段のスイッチを構成する前記可動構造素子の固定接点から出力することを特徴とする電子部品。 - 請求項3記載の電子部品において、
前記電磁気的素子は、前記基板に対して振動自在に支持される第2の可動部と、この第2の可動部と一体で形成された第2の可動接点と、前記第2の可動部が振動する方向に前記第2の可動接点と対向して配置された固定電極とからなり、
前記第2の可動接点と前記固定電極とが接触しない範囲で前記第2の可動部が振動し、前記第2の可動接点と前記固定電極との間に容量が形成されることを特徴とする電子部品。 - 請求項3又は4記載の電子部品において、
前記複数の可動構造素子は、前記第2の方向に沿って、初段から最終段まで順番に配置され、
各可動構造素子は、それぞれ前記第1の可動部と、前記第1の方向に配置された前記第1の可動接点と前記第2の方向に配置された前記第1の可動接点と、この2つの第1の可動接点の各々と対向して配置された2つの前記固定接点とからなり、
初段には、前記第1の方向に配置された固定接点に直流電圧が印加され、前記第2の方向に配置された固定接点が次段の前記可動構造素子の前記第2の方向に配置された固定接点と接続された可動構造素子が配置され、
初段と最終段との間には、
前記第2の方向に配置された固定接点が前段の前記可動構造素子の前記第2の方向に配置された固定接点と接続され、前記第1の方向に配置された固定接点が次段の前記可動構造素子の前記第1の方向に配置された固定接点と接続された可動構造素子と、
前記第1の方向に配置された固定接点が前段の前記可動構造素子の前記第1の方向に配置された固定接点と接続され、前記第2の方向に配置された固定接点が次段の前記可動構造素子の前記第2の方向に配置された固定接点と接続された可動構造素子と、が偶数個、交互に配置され、
最終段には、前記第2の方向に配置された固定接点が前段の前記可動構造素子の前記第2の方向に配置された固定接点と接続され、前記第1の方向に配置された固定接点が電子部品の出力端子と接続された可動構造素子が配置され、
前記可動構造素子毎に設けられた前記可変容量は、一端が前記可動構造素子の前記第1の可動部と接続されることを特徴とする電子部品。 - 基板上に形成された、外部からの振動に応じてオン/オフする複数の可動構造素子と、
この複数の可動構造素子と電気的に接続された、前記振動によって電磁気的変化を生じる電磁気的素子とを有し、
前記可動構造素子は、前記基板に対して振動自在に支持される第1の可動部と、この第1の可動部と一体で形成された第1の可動接点と、前記第1の可動部が振動する方向に前記第1の可動接点と対向して配置された固定接点とからなり、前記振動に応じて前記第1の可動接点と前記固定接点とが導通状態と非導通状態を交互に繰り返すものであり、
前記振動に応じて前記第1の可動部が第1の方向に変位したときに接触してオンとなり前記第1の方向と反対の第2の方向に変位したときにオフとなる、前記第1の可動接点と前記固定接点とからなる第1、第2の可動構造素子がブリッジ接続の対向する2辺を構成し、かつ前記第1の可動部が前記第1の方向に変位したときにオフとなり前記第2の方向に変位したときに接触してオンとなる、前記第1の可動接点と前記固定接点とからなる第3、第4の可動構造素子とがブリッジ接続の対向する他の2辺を構成するように前記複数の可動構造素子が配置され、
前記電磁気的素子は、前記複数の可動構造素子と電気的に接続された、前記振動に応じて電圧が変化する交流電源であり、この交流電源は、一端が前記第1の可動構造素子と前記第4の可動構造素子との接続点に接続され、他端が前記第2の可動構造素子と前記第3の可動構造素子との接続点に接続されるように配置され、
前記第1の可動構造素子と前記第3の可動構造素子との接続点を第1の出力端子とし、前記第2の可動構造素子と前記第4の可動構造素子との接続点を第2の出力端子として、前記電磁気的素子が生成する交流電圧を整流して出力することを特徴とする電子部品。 - 請求項6記載の電子部品において、
前記電磁気的素子は、前記基板に対して振動自在に支持される可動電極と、前記可動電極が振動する方向に前記可動電極と対向して配置され、所定の電荷を帯びた固定部とからなり、
前記可動電極と前記固定部とが接触しない範囲で前記可動電極が振動することを特徴とする電子部品。 - 請求項6又は7記載の電子部品において、
前記第1の可動構造素子の前記第1の可動部および第1の可動接点と、前記第3の可動構造素子の前記第1の可動部および第1の可動接点とが一体化して形成され、前記第2の可動構造素子の前記第1の可動部および第1の可動接点と、前記第4の可動構造素子の前記第1の可動部および第1の可動接点とが一体化して形成されると共に、前記第1、第3の可動構造素子の前記第1の可動部と前記第2、第4の可動構造素子の前記第1の可動部とが絶縁部によって機械的に連結され、
前記第1、第3の可動構造素子の前記第1の可動部に一体化して形成された2つの前記第1の可動接点の各々と対向するように、前記第1、第3の可動構造素子の各々の前記固定接点が配置され、前記第2、第4の可動構造素子の前記第1の可動部に一体化して形成された2つの前記第1の可動接点の各々と対向するように、前記第2、第4の可動構造素子の各々の前記固定接点が配置され、
前記第1の可動構造素子の前記固定接点と前記第4の可動構造素子の前記固定接点とが前記交流電源の一端に接続され、前記第2の可動構造素子の前記固定接点と前記第3の可動構造素子の前記固定接点とが前記交流電源の他端に接続され、
前記第1、第3の可動構造素子の前記第1の可動部が前記第1の出力端子に接続され、前記第2、第4の可動構造素子の前記第1の可動部が前記第2の出力端子に接続されたことを特徴とする電子部品。 - 請求項3乃至8のいずれか1項に記載の電子部品において、
前記電磁気的素子は、前記可動構造素子と一体化して形成されることを特徴とする電子部品。
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