Most of the existing energy harvesters are based on vibration amplification, which inevitably causes large disturbing force transmitted to the base. In this paper, a novel energy harvesting device is proposed based on vibration localization, through which the force transmitted to the base can be significantly reduced, thereby achieving simultaneous energy harvesting and vibration isolation. The proposed device is composed of a quasi-zero-stiffness (QZS) support which can greatly lower the beginning frequency of vibration isolation region, and several radially distributed piezoelectric cantilever beams by which the vibrational energy is localized and harvested. The electromechanical coupled equations are formulated starting from the most elementary mechanical and electrical knowledge. The harmonic balance method is employed to analyze the dynamic response and output voltage, accompanied by the verification through numerical simulations. The non-dimensional output power and the force transmissibility are comprehensively studied with tuning key parameters to investigate the crucial characteristics of the proposed system. The results indicate that the energy harvesting region does lie in the vibration isolation region and the former can be flexibly tuned within the latter by altering the mechanical parameters of the piezoelectric cantilever beam; the peak power and energy harvesting bandwidth can also be tuned by altering the electrical parameters; most importantly, the enhancement of the energy harvesting performance can be achieved with almost no sacrifice of the vibration isolation performance.

现有的能量采集器大多基于振动放大，不可避免地会产生很大的干扰力传递到基座上。本文提出了一种基于振动定位的新型能量采集装置，通过该装置可以显着降低传递到基座的力，从而实现能量采集和隔振同步。所提出的装置由一个准零刚度 (QZS) 支架和几个径向分布的压电悬臂梁组成，该支架可以大大降低隔振区的起始频率，并通过它来定位和收集振动能量。机电耦合方程是从最基本的机械和电气知识开始制定的。采用谐波平衡法分析动态响应和输出电压，并通过数值模拟进行验证。通过调整关键参数对无量纲输出功率和力传递率进行了综合研究，以研究所提出系统的关键特性。结果表明，能量收集区确实位于隔振区，前者可以通过改变压电悬臂梁的力学参数在后者内灵活调整；峰值功率和能量收集带宽也可以通过改变电气参数来调整；最重要的是，可以在几乎不牺牲隔振性能的情况下实现能量收集性能的增强。并通过数值模拟进行验证。通过调整关键参数对无量纲输出功率和力传递率进行了综合研究，以研究所提出系统的关键特性。结果表明，能量收集区确实位于隔振区，前者可以通过改变压电悬臂梁的力学参数在后者内灵活调整；峰值功率和能量收集带宽也可以通过改变电气参数来调整；最重要的是，可以在几乎不牺牲隔振性能的情况下实现能量收集性能的增强。并通过数值模拟进行验证。通过调整关键参数对无量纲输出功率和力传递率进行了综合研究，以研究所提出系统的关键特性。结果表明，能量收集区确实位于隔振区，前者可以通过改变压电悬臂梁的力学参数在后者内灵活调整；峰值功率和能量收集带宽也可以通过改变电气参数来调整；最重要的是，可以在几乎不牺牲隔振性能的情况下实现能量收集性能的增强。通过调整关键参数对无量纲输出功率和力传递率进行了综合研究，以研究所提出系统的关键特性。结果表明，能量收集区确实位于隔振区，前者可以通过改变压电悬臂梁的力学参数在后者内灵活调整；峰值功率和能量收集带宽也可以通过改变电气参数来调整；最重要的是，可以在几乎不牺牲隔振性能的情况下实现能量收集性能的增强。通过调整关键参数对无量纲输出功率和力传递率进行了综合研究，以研究所提出系统的关键特性。结果表明，能量收集区确实位于隔振区，前者可以通过改变压电悬臂梁的力学参数在后者内灵活调整；峰值功率和能量收集带宽也可以通过改变电气参数来调整；最重要的是，可以在几乎不牺牲隔振性能的情况下实现能量收集性能的增强。结果表明，能量收集区确实位于隔振区，前者可以通过改变压电悬臂梁的力学参数在后者内灵活调整；峰值功率和能量收集带宽也可以通过改变电气参数来调整；最重要的是，可以在几乎不牺牲隔振性能的情况下实现能量收集性能的增强。结果表明，能量收集区确实位于隔振区，前者可以通过改变压电悬臂梁的力学参数在后者内灵活调整；峰值功率和能量收集带宽也可以通过改变电气参数来调整；最重要的是，可以在几乎不牺牲隔振性能的情况下实现能量收集性能的增强。