一种双稳压电悬臂梁振子装置

摘要

本发明公开了一种双稳压电悬臂梁振子装置，由基座、压电陶瓷、弹性基体、电极、质量块、一对永磁体构成，所述压电陶瓷粘贴在弹性基体上，电极镀在压电陶瓷上，质量块和其中第一永磁体固定在弹性基体的自由端，第二永磁体设在基座上与第一永磁体相对应的位置，第一、第二永磁体的极性同极相对设置。本发明装置利用永磁铁之间的非线性排斥力，可以使压电悬臂梁振子构成一个非线性双稳系统，在一定条件下双稳压电悬臂梁振子会产生随机共振现象，能够明显提高宽带低频振动环境下的压电振动发电效率，特别适合于宽带、低频、小幅振动能量的高效捕获。

主权项

一种双稳压电悬臂梁振子装置，其特征在于由基座、压电陶瓷、弹性基体、电极、质量块、一对矩形永磁体构成，所述压电陶瓷粘贴在弹性基体上，电极镀在压电陶瓷上，质量块和其中第一永磁体固定在弹性基体的自由端，第二永磁体设在基座上与第一永磁体水平相对应的位置，第一、第二永磁体的极性同极相对设置且它们之间的距离d必须满足条件：使得下列非线性势函数 V ( z ) = 1 2 K eq z 2 + M eq gz - 1.5 1 + 3 d × wh 2 μ 0 [ B r π ( tan - 1 wh 2 d w 2 + h 2 + 4 d 2 - tan - 1 wh 2 ( l + d ) w 2 + h 2 + 4 ( l + d ) 2 ) ] × ( z 2 + d 2 - d ) 具有两个稳态势阱，其中z是弹性基体的自由端的垂直位移，Meq为该压电悬臂梁振子的等效质量，Keq为该压电悬臂梁振子的等效刚度，μ0＝4π×10‑7N/A2为真空磁导率，l，w，h分别是矩形永磁体的长、宽、高，Br是永磁体的磁性能参数，g为重力加速度。