[发明专利]多维调谐电磁耗能减振装置

说明书

本发明公开了一种多维调谐电磁耗能减振装置，包括一个外箱体和内箱体，所述的外箱体内设有多个小球，内箱体设置在小球上，确保其可以在水平方向自由移动；且内箱体的两侧通过电磁阻尼器与外箱体的内侧壁相连，在所述内箱体的内顶部和内底部各设有一个磁体，且内箱的顶部悬挂有弹簧摆，弹簧摆位于磁铁形成的磁性空间内，其摆动可以切割磁感线；所述外箱体的外侧壁通过滑块可以在外力作用下沿着导轨移动，且所述的滑块与一个平动齿条相连，所述的平动齿条随滑块运动，带动与其啮合的转动齿轮转动，所述的转动齿轮带动一个内芯转动，所述的内芯安装在内壁有磁极的外圆筒中，内芯上缠绕有线圈，内芯转动切割磁感线，进而形成了电涡流阻尼器。

技术领域

本发明属于高耸结构减振控制领域，具体涉及一种多维调谐电磁耗能减振装置。

背景技术

我国是一个风灾和地震灾害相对频发的国家，高耸结构因其长细比大、高度高等特点，属于侧向荷载起主要作用的建筑物。相对于普通建筑结构，高耸结构水平刚度较小，对风荷载和地震作用敏感，易产生较大的动力响应，尤其是在强风或者强震作用下极易发生破坏甚至倒塌，造成巨大的经济损失。因此提高高耸结构的抗风和抗震性能，减小其在风荷载或地震作用下的振动响应，降低风或地震对高耸结构的损害已经成为了结构工程领域的热门话题。

目前提高结构的抗震性能主要是两种途径：一方面提高结构本身的承载能力和变形能力，防止其在外荷载下发生破坏；另一方面，通过外部的减振控制装置，减小结构的振动响应。随着社会发展，人们越发的发现第一种途径不合理、不经济，从而减振控制装置得到了广泛的应用。目前，振动控制技术主要包括主动控制、被动控制及半主动控制。被动控制指的是通过调节附加结构的频率与结构主频率一致，振动时与结构产生共振，产生与结构振动方向相反的惯性力，从而降低结构的振动。由于被动控制不需要额外的能量，技术相对简单并且造价低，因此被广泛运用。目前被动控制主要包括：调谐质量阻尼器(TMD)、调谐液体阻尼器(TLD)或悬挂质量摆(SMP)等。目前的被动控制主要都是简单单一的一个装置，虽然可以达到减振效果，但是效果不明显或者无法满足多维度的耗能减振。

发明内容

本发明目的是提供一种多维调谐电磁耗能减振装置，旨在减小高耸结构在地震作用和风荷载作用下的振动响应，通过多种减振吸能方式达到耗能减振的效果。

为了达成上述目的，本发明采用如下技术方案：

多维调谐电磁耗能减振装置，包括一个外箱体和内箱体，所述的外箱体内设有多个小球，内箱体设置在小球上，确保其可以在水平方向自由移动；且内箱体的两侧通过电磁阻尼器与外箱体的内侧壁相连，在所述内箱体的内顶部和内底部各设有一个磁体，且内箱的顶部悬挂有弹簧摆，弹簧摆位于磁铁形成的磁性空间内，其摆动可以切割磁感线；所述外箱体的外侧壁通过滑块可以在外力作用下沿着导轨移动，且所述的滑块与一个平动齿条相连，所述的平动齿条随滑块运动，带动与其啮合的转动齿轮转动，所述的转动齿轮带动一个内芯转动，所述的内芯安装在内壁有磁极的外圆筒中，内芯上缠绕有线圈，内芯转动切割磁感线，进而形成了电涡流阻尼器。

本发明在悬挂质量摆的基础上，在下方增加了电涡流阻尼，在两侧增加了电磁阻尼，通过带线圈内芯在磁场中的转动和带线圈导体切割磁场线，将能量转化成电磁能和热能，从而实现多维度调谐电磁耗能减振效果。

进一步的，所述的弹簧摆包括一个弹簧以及竖直连接在弹簧下端的质量球，其运动方式为弹簧摆上下振动与质量球水平摆动两种运动方式的耦合，当所述弹簧摆满足内共振时，两个振动模态强烈耦合，一种振动激发另一种振动，达到非线性吸振效果。

进一步的，所述的电磁阻尼器包括带有闭合线圈的导体，导体外套装有弹簧，导体的上下两侧是磁极；导体的一端通过连接装置连接内箱体，另一端连接外箱体。导体随着内箱体发生水平方向移动。

进一步的，所述的弹簧摆位于内箱体的磁场中，其摆动可以切割磁感线。

进一步的，所述的质量球为导体，摆动过程中切割磁感线，可以产生电流。