[實用新型]一種用于抑制軸向振動的電渦流耗能阻尼器

有效

• 申請號: 201220334261.3
• 申請日: 2012-07-10
• 公開（公告）號: CN202732815U
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發明（設計）人: 何田;肖登紅;劉獻棟;單穎春
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: F16F6/00
• 分類號: F16F6/00
• 代理公司: 北京慧泉知識產權代理有限公司 11232
• 代理人: 王順榮;唐愛華

技術領域

本實用新型屬于結構振動控制技術領域，具體涉及一種用于抑制軸向振動的電渦流耗能阻尼器，該裝置能對結構的軸向振動進行抑制。

技術背景

航空、航天、機械、土木以及環境等許多工程領域都普遍存在著振動問題，可帶來噪聲、設施疲勞等危害。有效地控制振動，降低振動帶來的危害，一直是工程技術人員的研究重點。關于結構振動控制研究早在20世紀始于機械工程，而后發展到航空航天工程。

傳統的結構減振方式是通過增強結構本身的抗振動性能（強度、剛度）延性來抵御外界激勵作用，即由結構本身儲存和消耗振動能量，這是被動消極的抗振對策。合理有效的抗振途徑是對結構施加抗振裝置，由抗振裝置與結構共同儲存和耗散振動能量，以調節和減輕結構的振動作用反應。結構耗能減震技術是在結構物的某些部位（如支撐、節點、連接件）等設置耗能裝置，通過耗能裝置產生摩擦、彎曲、彈塑性滯回變形來耗散或吸收振動輸入結構中的能量，以減小主體結構的振動響應。耗能減震器可依據不同的材料，不同的耗能機理和不同的構造來制造。目前研發的耗能減震器種類很多，依耗能減震器的耗能機理可分為摩擦耗能器、彈塑性耗能器、粘彈性耗能器、粘滯性阻尼器和電（磁）感應式耗能器。

目前在結構振動控制技術領域得到廣泛應用的是粘滯性阻尼器，特別是油液式阻尼器。這類阻尼器主要結構包括缸體、粘滯液體、活塞、活塞桿、阻尼材料腔、密封端套、密封環等部件。此類阻尼器在工作的過程中需要液體介質，因而對密封性能要求較高，而且也不適用于一些溫度變化劇烈的場合，比如航天器在軌運行中，工況十分復雜、惡劣，對阻尼器性能的可靠性要求很高。

電渦流阻尼器屬于電（磁）感應式耗能器，現有的電渦流阻尼器，一般都是基于導體（非導磁材料）在磁場中運動或在交變磁場中產生電渦流效應的原理來工作。當渦電流產生后，磁場便會對導體產生力的作用，阻止導體的運動，即產生了阻尼力。導體內產生的渦電流以熱能的形式通過阻尼器耗散到周圍的介質中。于是電渦流阻尼器不斷地將振源傳過來的動能轉化為導體中的渦電流，又將渦電流轉化成熱能，達到耗能減振的目的。相比其他傳統阻尼器，電渦流阻尼器具有結構簡單、非接觸、無需工作介質、壽命長及剛度與阻尼可控等特點，特別是非接觸性，它不改變結構的動態特性或者導致質量局部集中以及增加系統的剛度，在工作過程中不需要粘性介質、密封部件以及定期的維護。

目前在土木、建筑減震領域有相關應用研究，大都是利用一塊或者多塊金屬板與永磁體之間的相對運動產生來產生阻尼力，且利用彈簧等彈性元件使金屬板恢復平衡位置。此類電渦流阻尼器結構較簡單，沒有充分利用永磁體的磁場，導致金屬板內的電渦流較小，從而影響阻尼力的大小，并且金屬彈簧容易產生摩擦，影響其可靠性。因此，為了達到阻尼效果，其尺寸都很大，重量很重，很大程度上影響到電渦流阻尼器的推廣應用。

航天器在軌道中長期運行，工作環境惡劣，維護不便，這對阻尼器的性能、使用壽命提出了苛刻的要求，在這種情況下，電渦流阻尼器可以很好的發揮自己的有點。顯然現有的電渦流阻尼器不適用于航天器的需求。鑒于此，本實用新型提出了一種新型的電渦流阻尼器結構設計方案，其結構緊湊，阻尼特性好、可靠性高，且對中性較好，可以應用于航天相關器件以及其它精密器械的減振需求。

實用新型內容

1、目的：本實用新型的目的是設計和提供一種用于抑制軸向振動的電渦流耗能阻尼器，它具有結構簡單、非接觸、無需工作介質、壽命長及剛度與阻尼可控等特點，特別是非接觸性，它不改變結構的動態特性或者導致質量局部集中以及增加系統的剛度，在工作過程中不需要粘性介質、密封部件以及定期的維護。

2、技術方案：電渦流阻尼器是利用電磁感應原理產生阻尼的一種阻尼減振裝置。電渦流阻尼器的工作原理是：阻尼器安裝在振源與減振設備之間時，如圖1所示，當振動輸入時，帶動阻尼器內部的金屬板單元切割永磁體產生的磁場，于是在金屬板單元表面產生了渦電流，渦電流的方向符合Fleming右手法則。當渦電流產生后，磁場便會對載流金屬板產生力的作用，阻止金屬板的運動，即產生了阻尼力。阻尼力的方向符合Flemin左手法則。金屬板內產生的渦電流以熱能的形式通過阻尼器耗散到周圍的介質中。于是電渦流阻尼器不斷地將振源傳過來的動能轉化為金屬板單元中的渦電流，又將渦電流轉化成熱能，達到耗能減振的目的。