一种基于缺陷拓扑超材料梁的振动能量收集装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于缺陷拓扑超材料梁的振动能量收集装置，主要解决现有超材料振动能量收集装置的抗干扰能力差、输出功率低的问题。方案包括：一个拓扑超材料梁、局部缺陷、压电元件和能量收集电路组成。拓扑超材料梁由两个子梁，即A梁和B梁组成。A梁由四个I类单胞组成，B梁由四个II类单胞组成。通过对I类单胞和II类单胞的结构设计，使得拓扑超材料梁在A梁和B梁的交界处出现边界态，将振动能量汇集在边界处，利用压电元件和能量收集电路将振动能量转化为电能。在边界处设置局部缺陷的目的是为了提高振动能量收集效率。本发明专利技术兼具强抗干扰和高输出功率的特点，具备高效、稳定收集环境振动能量的能力。境振动能量的能力。境振动能量的能力。

【技术实现步骤摘要】
一种基于缺陷拓扑超材料梁的振动能量收集装置


[0001]本专利技术属于能量收集
，涉及一种振动能量收集装置，具体为一种基于缺陷拓扑超材料梁的振动能量收集装置，具高抗干扰能力和高输出功率。

技术介绍

[0002]随着无限传感技术和微电子机械系统技术的不断发展，无线传感器和小型便携式电子设备的使用规模不断增加。目前，大部分无线传感器和小型便携式电子设备的能量供应技术，是以电池技术为主的，主要包括燃料电池、薄膜电池等。该技术有着生产工艺成熟、能量密度高、使用简单等特点，但传统的电池的使用寿命相对于工作设备寿命是有限的，在某些应用场合下，更换或给电池充电是一项成本很高，有时甚至是不可能的任务。同时，大量的废弃电池还会给环境带来严重的污染。因此需要研究新的能量供应技术来适应微电子设备的发展。
[0003]在自然环境里，振动无处不在，例如车辆的行驶，机器的工作等。收集环境振动能量来给无线传感器或小型电子设备供电，已被广泛研究并且得到具体的应用。目前，将振动能量转换为电能有三种方式：电磁感应、静电效应和压电效应，其中压电式能量收集技术得到了更多本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于缺陷拓扑超材料梁的振动能量收集装置，其特征在于，所述的装置包括拓扑超材料梁(1)、缺陷部分(6)、压电部分；所述的拓扑超材料梁(1)包括底座以及底座上固接的左半部分A梁(2)和右半部分B梁(3)；左半部分A梁(2)的最左端与底座相连，右半部分B梁(3)的最右端是自由端；所述的左半部分A梁(2)和右半部分B梁(3)均包括四个单元结构，左半部分A梁(2)和右半部分B梁(3)各自的单元结构不同，所述的左半部分A梁(2)包括四个I类单胞(4)；右半部分B梁(3)包括四个II类单胞(5)；所述的I类单胞(4)由五段宽度为W
c
的相同长方体组成，I类单胞(4)的总长度L＝30mm；其中第一段长方体到第五段长方体的长度分别为：l1、l2、l3、l4、l5，第一段与第五段的长度相同，即l1＝l5；第二段与第四段的长度完全相同且为定值，即l2＝l4；第三段的长度为总长度减去其他段长度之后的剩余长度，即l3＝L－2l1－2l2；第一段、第三段与第五段的高度均相同，用h
a
表示；而第二段和第四段的高度相同，用h
b
表示；所述的II类单胞(5)由五段宽度为W
c
的相同长方体组成，II类单胞(5)的总长度与I类单胞(4)相同，均为L＝30mm；其中第一段长方体到第五段长方体的长度分别为：第一段与第五段的长度相同，即第二段与第四段的长度完全相同且为定值，即因此第三段的长度为总长度减去其他段长度之后的剩余长度，即第一段、第三段和第五段的高度均相同，用h
a
表示；而第二段和第四段的高度相同，用h
b
表示；所述的缺陷部分(6)位于左半部分A梁(2)和右半部分B梁(3)的连接处，即I类单胞(4)和II类单胞(5)的第一段的上表面所述的缺陷部分(6)：长宽高分别为l
c
、W
c
、h
c
；所述的缺陷部分(6)的长度l
c
不超过所述的缺陷部分(6)的宽度等于拓扑超材料梁的宽度W
c
；所述的缺陷部分(6)的高度h
c
不超过h
a
；所述的压电部分包括压电元件(7)和能量收集电路(8)组成；通过对I类单胞(4)和II类单胞(5)使得拓扑超材料梁(1)在左半部分A梁(2)和右半部分B梁(3)的连接处，即I类单胞(4)的第五段与II类单胞(5)的第一段出现边界态，将振动能量汇集在边界处，通过压电元件(7)和能量收集电路(8)将振动能量转化为电能。2.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：蓝春波，陆方杰，张璐，陆洋，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：