[发明专利]一种基于层级负泊松比结构的压电俘能器有效

专利信息
申请号: 202111560605.2 申请日: 2021-12-20
公开(公告)号: CN114244186B 公开(公告)日: 2023-10-24
发明(设计)人: 高强;殷国栋;王一帆;张宁 申请(专利权)人: 东南大学
主分类号: H02N2/18 分类号: H02N2/18
代理公司: 北京德崇智捷知识产权代理有限公司 11467 代理人: 郝雅洁
地址: 210000 江*** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 一种 基于 层级 泊松比 结构 压电 俘能器
【权利要求书】:

1.一种基于层级负泊松比结构的压电俘能器,包括弹性基体,其一端为固定端,另一端为自由端,其特征在于,所述弹性基体的结构包括弹性基板段和负泊松比结构段,所述负泊松比结构段的两侧分别设有压电陶瓷;

所述负泊松比结构段由多个单胞结构周期性排列而成,所述单胞结构包括一个内凹六边形结构和六个内凹四角形结构,所述内凹四角形结构的中心分别位于所述内凹六边形结构的六个顶点;

所述内凹六边形结构和所述内凹四角形结构均为上下、左右对称式结构;

所述弹性基板段和所述负泊松比结构段连接为一体式或一体式成型。

2.根据权利要求1所述的基于层级负泊松比结构的压电俘能器,其特征在于,所述内凹六边形结构由左右侧的两条长边和上下侧的各两条短边连接而成,且每侧的两条短边连接形成一内凹顶点;

所述内凹四角形结构包括由八条等长侧边围成的大内凹四角形、以及由所述大内凹四角形向内等距形成的与之全等的小内凹四角形;相邻两侧边的连接点为内凹顶点或外凸顶点,相邻两侧边之间的内凹夹角e为120°-150°。

3.根据权利要求2所述的基于层级负泊松比结构的压电俘能器,其特征在于,所述负泊松比结构段由多个单胞结构周期性排列而成,排列方式为:

将初始单胞结构以间距b沿水平方向复制,即水平方向上相邻两个单胞结构共用一长边及其上下两端的内凹四角形结构;

将初始单胞结构沿竖直方向先移动(a+c)/2,然后水平方向移动b/2,再以间距b沿水平方向复制,即竖直方向上相邻两个单胞结构错位b/2布置,且共用一条短边及其左右两端的内凹四角形结构;

其中,a为所述内凹六边形结构的所述长边的长度,两条长边之间的距离为b,两内凹顶点之间的距离为c,c<a<b。

4.根据权利要求3所述的基于层级负泊松比结构的压电俘能器,其特征在于,a的取值范围为16mm-24mm;b的取值范围为20mm-30mm;c的取值范围为10mm-14mm;

所述内凹六边形的壁厚d的取值范围为1mm-3mm;

所述小内凹四角形相对的两个内凹顶点之间的距离f的取值范围为1mm-4mm;

所述大内凹四角形的两个外凸顶点之间的距离g的取值范围为6mm-10mm。

5.根据权利要求3所述的基于层级负泊松比结构的压电俘能器,其特征在于,所述负泊松比结构段的上下两端、以及位于所述内凹六边形结构中部顶点的内凹四边形结构的内凹顶点处设有T形结构。

6.根据权利要求1所述的基于层级负泊松比结构的压电俘能器,其特征在于,所述负泊松比结构段靠近所述固定端,所述弹性基板段靠近所述自由端。

7.根据权利要求1所述的基于层级负泊松比结构的压电俘能器,其特征在于,所述负泊松比结构段与所述压电陶瓷之间覆盖有环氧树脂层,且所述环氧树脂层的形状与所述负泊松比结构段的轮廓相同。

8.根据权利要求1所述的基于层级负泊松比结构的压电俘能器,其特征在于,所述压电俘能器沿轮辋辐条的表面设置,所述弹性基体的固定端靠近轮胎转动中心一侧,所述弹性基体的自由端设有质量块。

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