[發明專利]阻尼力雙向調節的磁流變阻尼器

無效

• 申請號: 200710060655.8
• 申請日: 2007-12-28
• 公開（公告）號: CN101215861A
• 公開（公告）日: 2008-07-09
• 發明（設計）人: 丁陽;張路;李忠獻
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: E04B1/98
• 分類號: E04B1/98
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所
• 代理人: 王麗英

技術領域

本發明涉及磁流變阻尼器件，所提出的一種阻尼力雙向調節的新型磁流變阻尼器是一種性能良好的耗能減振裝置，可普遍適用于高層建筑結構、大跨度空間建筑結構、橋梁結構以及其他土木工程結構的減振控制中。

背景技術

磁流變液是由細小的軟磁性顆粒分散于磁導率較低的載液中形成的剪切屈服強度可隨外加磁場變化而具有可控流變特性的懸浮液體；在磁場作用下，磁流變液可在毫秒級時間內實現由牛頓流體到Bingham半固態的可逆變化，撤去磁場后，又可以恢復原態。采用磁流變液制作的磁流變阻尼器具有出力大、體積小、響應快、結構簡單、阻尼力連續可調、易于與計算機結合實現智能化控制等優點。傳統磁流變阻尼器雖然外形及出力范圍各有不同，但其工作原理基本相同，即利用勵磁線圈產生的磁場改變阻尼通道處磁流變液的剪切屈服強度，從而引起阻尼器出力的變化。這樣，通過調整電流強度就可以實現阻尼器對外出力的連續調節。但是，由于傳統磁流變阻尼器在零電流狀態下阻尼通道處磁感應強度為零，因而當其在切斷能源狀態下用于結構的被動控制時出力過小，控制效果并不理想，即故障安全(fail-safe)性能不佳，且磁流變液長期處于零磁場狀態下會出現沉降現象，嚴重影響其性能。專利CN200410068853.5公開了一種逆變型磁流變阻尼器。該類阻尼器通過在磁路中增設永磁體，零電流狀態下實現最大出力，但是對于結構的實際控制而言，過大的零電流出力容易引起阻尼器活塞抱死現象，即結構的動力反應不足以帶動活塞起滑，阻尼器僅充當剛性支撐的作用，控制效果會受到很大影響。而且，逆變型磁流變阻尼器需要利用輔助間隙形成復合磁路，磁路結構比較復雜，實際制作有一定難度。專利CN200610014402.2公開了一種多級裝配式防沉降磁流變阻尼器。該類阻尼器雖然也在阻尼器中增設永磁體，但其作用主要是用于提高阻尼器零電流狀態出力并防止磁流變液的沉降，而無法對永磁體進行有效退磁，即阻尼器最小出力過大，阻尼力可調范圍過低。

發明內容

本發明的目的在于提供一種一方面將零電流狀態下的出力調整為介于最大出力與最小出力之間的中間值，通過施加正、反向電流分別實現最大出力與最小出力，既保證了阻尼器的故障安全(fail-safe)性能，又能有效防止抱死現象的發生；另一方面提出了一種新型復合磁路設計，極大地簡化了永磁體與勵磁線圈共存時的復合磁路結構，有利于阻尼器的實際制作與安裝的阻尼力雙向調節的磁流變阻尼器。

本發明的阻尼力雙向調節的磁流變阻尼器，它包括缸筒、磁芯套筒、活塞盤、在所述的缸筒上連接有上、下兩個端蓋，一個活塞桿通過設置在所述的端蓋上的密封圈插在所述的鋼筒內，不銹鋼阻磁盤安裝在所述的活塞盤的兩端，所述的活塞盤為多個并且與磁芯套筒交替地套裝在所述的活塞桿上，處于中間位置的活塞盤為兩兩設置，所述的每一活塞盤上沿軸向對稱地在其端面上開有兩個凹槽并且在所述的凹槽內插有永磁環，所述的磁芯套筒外側纏繞有勵磁線圈。

與現有技術相比，本發明具有如下特點：

1、在零電流狀態下可以將阻尼器出力調整為介于最大出力與最小出力之間的中間值，一方面能夠充分保證零電流狀下態的被動控制效果，另一方面又能有效地防止活塞發生抱死現象，具備理想的故障安全(fail-safe)性能。

2、采用了一種全新的磁路設計方案，利用了導磁通道處材料的磁飽和效應及釹鐵硼類永磁體的線性退磁特性，極大地簡化了永磁體與通電線圈共存時的復合磁路結構，阻尼器結構設計簡單，有利于實際制作與安裝。

3、由于所述阻尼器在非工作狀態下阻尼通道處始終保持一定的磁感應強度，因而可以有效地防止磁流變液的沉降，確保阻尼器的實時有效性。

4、所述阻尼器依據具體應用環境可選擇阻尼力連續調節及阻尼力分級輸出兩種工作模式。阻尼力連續調節模式可以最大限度逼近最優控制力，而阻尼力分級輸出模式可以極大地簡化半主動控制系統的設計過程，縮短系統反應時滯，提高半主動控制系統的工作效率，有利于所述阻尼器應用于實際工程結構的智能控制及相關半主動控制系統的開發。

附圖說明

圖1是阻尼力雙向調節的磁流變阻尼器整體結構示意圖；

圖2是阻尼力雙向調節的磁流變阻尼器單節段局部結構示意圖；

圖3是阻尼力雙向調節的磁流變阻尼器復合磁路結構示意圖；

圖4(a)是永磁環立體結構示意圖；

圖4(b)是永磁環剖面及充磁方向示意圖；

圖5是零電流、最大正向電流和最大負向電流三個狀態下永磁環工作點移動示意圖；

圖6(a)是阻尼力雙向調節的磁流變阻尼器零電流狀態磁力線分布示意圖；