[实用新型]一种调谐式电磁惯质阻尼器

说明书

本实用新型公开了一种调谐式电磁惯质阻尼器。它主要包括设置于外筒内的滚珠丝杠机构，滚珠丝杠机构上端与变速箱和旋转飞轮连接，变速箱通过上限位装置固定；还包括设置于外筒内下端的内筒，内筒外部设置有下限位装置，内筒能在下限位装置内作上下直线运动；内筒上端与滚珠丝杠机构固连，带动滚珠丝杠机构作上下直线运动；在内筒下部里面从外至内依次配置有线圈和永磁体，在永磁体内固连有能作上下直线运动的导磁体，导磁体伸出到内筒及外筒的下端外，导磁体下端固连有下部连接件及其连接板，弹簧与连接板和内筒下端部固接并套装在导磁体外。本实用新型适用于有相对位移的土木工程结构，如斜拉索、大跨桥梁塔梁连接处，高层建筑层间位移处等。

技术领域

本实用新型属于结构振动控制技术领域，具体涉及一种适用于土木工程中结构振动控制的调谐式电磁惯质阻尼器。

背景技术

在受到自然环境中强风、暴雨、地震等外部作用下，土木工程结构容易产生大幅振动，产生结构损伤，以至于影响结构的安全性和舒适性，同时可能减少结构的使用年限。如何减轻外界作用引起的结构振动问题，成为了国内外学者研究的热点。迄今为止，国内外学者研究并开发了众多结构控制技术，根据所采取的控制措施是否需要外部能源可分为被动控制、主动控制、半主动控制和混合控制等。结构被动控制是一种不需要外部能源的结构控制技术，可分为基础隔振和耗能吸能减振两大类，如隔震支座和调谐质量阻尼器。调谐质量阻尼器是常用的减振装置之一，但由于调谐质量阻尼器的减振性能与其质量比成正比，愈增加结构的减振性能，须增大阻尼器的质量比，一定程度上减弱了调谐质量阻尼器的性能。结构主动控制是利用外部能源，在结构受激励振动过程中，对结构施加主动控制力，从而迅速减振。半主动控制具备被动控制与主动控制系统的可调性等优点，成为土木工程隔振、减振及振动控制研究与工程应用的重要技术，然而由于半主动控制需要有专用的传感器和控制设备给阻尼器输入能量，也限制了半主动控制技术的应用。

2002年，Smith提出了一种“惯质”(Inerter)的概念，其实质是一种通过旋转或惯性飞轮放大质量的贯容器。目前，惯质的研究主要集中在汽车悬架、火车悬架等减隔振方面。为解决阻尼器谐振失调、对各种频率和形式外界激励的适应能力以及主动控制与半主动外部能源供应的问题，国内外学者积极开展自供能半主动控制、阻尼器调频和调阻尼比以及其他调谐方面的研究。如专利号201810425253.1，授权号CN108374330A，名称为“半主动电磁谐振式调谐质量阻尼器”，包括质量块、永磁直线发电机及弹簧。该发明实现了阻尼力实时可调的半主动控制和振动能量的回收多重功能，具有能量收集效率高、结构简单、减振控制性能好、适用范围广等优点。专利号201810390815.3，授权号CN 108560754A，名称为“一种半主动变质量变阻尼的电涡流调谐质量阻尼器”，由半主动变质量的调谐质量阻尼部分、半主动变电涡流阻尼部分和控制中枢部分组成。该装置可以将结构的振动能量转化为质量块的机械能消耗结构的振动能量，同时将质量块的机械能转化为电涡流，电涡流发热进一步消耗结构振动的能量。专利号201820083557.X，授权号CN207974602U，名称为“一种风力机塔架调谐质量阻尼器”，包括：支架、阻尼挡块、吊杆和质量块；该实用新型中，当吊杆上端与阻尼挡块发生碰撞时，阻尼挡块能够有效消耗振动能量，增加减震效果。专利号201710463394.8，授权号CN107327038A，名称为“一种基于振动能量回收的电涡流调谐质量阻尼器”，由底座、通过支座固定在底座中部的永磁体、套设在永磁体外侧并通过弹性单元与底座连接的质量块，该发明用电涡流阻尼代替传统的黏滞阻尼，能够提高阻尼器的稳定性和耐久性，简化阻尼器的设计。专利号201720357813.5，授权号CN206737178U，名称为“一种半主动单摆式调谐质量阻尼器”，由单摆式调谐质量阻尼器和伺服控制系统组成。该实用新型能实现单摆式调谐质量阻尼器频率的精确调节，提高减振效果，且易于维护安装，耐久性好等。上述调谐质量阻尼器均是阻尼器质量与结构之间的比值，实现质量比。当结构体量较大时，所需调谐质量阻尼器的质量也是非常大的；然而，实际工程中难以采用大体积质量。针对上述问题，本发明拟采用旋转惯性质量的虚质量，实现大幅增加结构质量比的功能。同时，本发明通过调节线圈的外接电阻值实现调谐式电磁惯质阻尼器的阻尼变化。