[发明专利]一种可变功率的斜拉索永磁式电涡流阻尼器

说明书

本发明公开了一种可变功率的斜拉索永磁式电涡流阻尼器，属于桥梁结构振动控制领域。该阻尼器包括刚性轴、第二直线运动机构、固定盘、导体盘、主动齿轮、至少三个不同半径的从动齿轮以及至少一对不同磁极的永磁铁；刚性轴一端连接第二直线运动机构，另一端依次穿过固定盘、导体盘以及各从动齿轮；固定盘相对于刚性轴固定，导体盘与各从动齿轮相对固定，各从动齿轮均通过轴承与刚性轴连接；永磁铁设于固定盘的盘面上。本发明利用导体盘在永磁铁磁场中作切割磁力线运动产生电涡流阻尼，以耗散斜拉索的振动能量，对斜拉索的振动进行抑制，并且通过不同半径的从动齿轮与主动齿轮的啮合，可以调节耗能功率，对外部荷载适应性强，使阻尼器长期处于适载运行状态。

技术领域

本发明属于桥梁结构振动控制领域，更具体地，涉及一种可变功率的斜拉索永磁式电涡流阻尼器。

背景技术

随着斜拉桥建造技术的不断进步，其跨度逐渐增大，作为主要承力构件的斜拉索长径比随之增大，且刚度、阻尼不断降低，极易在风、风雨、地震及车载等外界激励下产生大幅振动，进而引发斜拉索锚固区的疲劳损伤以及行人的不舒适感和不安全感。因此需要对斜拉索振动做出有效控制。

目前常用的阻尼器有摩擦性阻尼器、油压阻尼器、橡胶减震器以及电涡流阻尼器等等。传统的摩擦阻尼器自适应能力差，耗能能力低；油压阻尼器对密封性要求较高，易出现漏油现象；在橡胶减震器中，金属与橡胶为两种不同性质的材料，表面结构及力学性能有着本质的区别，因此难以保证两者之间优良的粘接效果，此外橡胶减震器还存在橡胶老化的问题。而电涡流阻尼器因其灵敏度较高，维护要求低，使用寿命长以及控制振动的性能优越而倍受青睐。传统的电涡流阻尼器控制装置虽然简单，但是安装之后控制参数无法调节，因此对结构参数和外部荷载的适应性不强，控制目标单一，在风载过高时极易出现阻尼器过载的情况。因此在工程领域急需一种对外部荷载适应性强，可以调节耗能功率，长期处于适载运行状态的电涡流阻尼器。

电涡流阻尼技术根据电磁感应定律把物体运动的机械能转化为导体盘中的电能，然后通过导体盘的电阻效应耗散振动能量。由电磁感应定律知，当导体盘和磁场发生相对运动，并导致导体盘内的磁通量发生变化时，导体盘内就会产生电涡流。由楞次定理可知，电涡流会与原磁场相互作用，产生一个阻碍导体盘和磁场相对运动的力，也就是阻尼力。此外，由于导电盘的电阻不为零，根据欧姆定律，电涡流将以热能的形式耗散，从而产生阻尼效应。由能量守恒定律可知，因电涡流所耗散的热能与导体盘损失的动能相等。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种可变功率的斜拉索永磁式电涡流阻尼器，其目的在于对外部荷载适应性强，可以调节耗能功率。

为了实现上述目的，本发明提供了一种可变功率的斜拉索永磁式电涡流阻尼器，包括：伸缩杆、连接杆、支撑杆、阻尼产生单元；

伸缩杆包括第一直线运动机构及杆体；杆体一端连接第一直线运动装置，杆体另一端枢接于支撑杆上；

连接杆一端枢接于伸缩杆杆体上，另一端用于垂直固连斜拉索；

阻尼产生单元包括刚性轴、第二直线运动机构、固定盘、导体盘、主动齿轮、至少三个不同半径的从动齿轮以及至少一对不同磁极的永磁铁；刚性轴一端连接第二直线运动机构，另一端依次穿过固定盘、导体盘以及各从动齿轮；固定盘相对于刚性轴固定，导体盘与各从动齿轮相对固定，各从动齿轮均通过轴承与刚性轴连接；永磁铁设于固定盘的盘面上；

主动齿轮连接第一直线运动机构；

工作时，根据风速调节第一直线运动机构和第二直线运动机构，以使主动齿轮与不同半径的从动齿轮啮合，进而改变导体盘转速，从而改变电涡流功率；其中，

风速较大时，主动齿轮与半径较小的从动齿轮啮合；风速较小时，主动齿轮与半径较大的从动齿轮啮合。

进一步地，各从动齿轮按照半径由大到小的顺序，与固定盘的距离依次增大。