[發明專利]一種自適應可控電磁阻尼器

有效

• 申請號: 201710311099.0
• 申請日: 2017-05-05
• 公開（公告）號: CN107084218B
• 公開（公告）日: 2018-12-14
• 發明（設計）人: 王浩;鄭文智;茅建校;鄒仲欽;沙奔;張玉平
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: F16F6/00
• 分類號: F16F6/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 張婧

本發明公開了一種自適應可控電磁阻尼器，包括阻尼外筒、位于阻尼外筒內腔中部的套設有彈簧的鐵芯和分別位于阻尼外筒兩端的活塞組件，該活塞組件包括設置在阻尼外筒內腔并可沿其軸向方向來回移動的活塞、一端與該活塞相連另一端穿出阻尼外筒的活塞桿和設于活塞內的永磁鐵，該活塞組件與阻尼外筒的內壁之間形成封閉空間；所述活塞桿內部設有外周套設有絕緣套的錨頭，彈簧兩端分別穿過永磁鐵固定在相應的錨頭上，兩端錨頭上分別通過導線引出與電磁控制系統相連接，并形成兩導電端。

技術領域

本發明涉及一種減震阻尼器，屬于土木工程領域的橋梁、房屋等結構的減震控制技術，尤其涉及一種自適應可控電磁阻尼器。

背景技術

我國位于環太平洋地震帶-歐亞地震帶，地震頻發，近十余年來發生的五級以上的地震共計500余次，汶川地震、玉樹地震、雅安地震等給人民的生命、財產帶來了難以承受的損失。研發新型減隔震裝置，增強建筑、橋梁結構的抗震性能，是保證人民生命、財產安全的關鍵。

隨著超高、超大跨建筑、大跨度橋梁的不斷涌現，結構減隔震裝置得到了充分的研發與應用，并取得了良好的減隔震效果，為保障工程結構的安全可靠，減隔震裝置在實際工程結構中發揮著重要作用，如隔震支座、軟鋼阻尼器、彈性拉索及磁流變阻尼器等等。然而，罕遇地震、臺風等極端荷載作用下，采用傳統的隔震措施及減隔震裝置依舊不能滿足要求，如結構發生倒塌。要滿足“大震不倒”的抗震設防目標，采用減隔震措施可以大大減小傳至上部結構的地震能量，從而避免結構在強震、強風作用下發生倒塌破壞。與此同時，大型結構中各種阻尼器的使用，也使結構的耗能能力大大加強。盡管不同類型的阻尼器得到了廣泛的應用，但主要以被動控制為主，而且阻尼器的耗能能力無法實現調節可控，當結構的輸入能量超過減隔震裝置耗能能力時，減隔震裝置會失效，此時結構將產生難以想象的破壞。

近年來，隔震結構(如隔震建筑、隔震橋梁等)得到了廣泛的應用，并在地震中表現出良好的抗震性能。但隔震支座是一種被動耗能裝置，當遭遇強震時，會出現隔震支座位移超限，對結構造成災難性破壞。如隔震建筑發生傾覆而倒塌，隔震橋梁因支座位移超限而發生落梁及結構倒塌。問題的關鍵在于，傳統的耗能裝置都已被動耗能為主，且主要運用減隔震裝置自身的材料性能。地震是一種隨機荷載，當減隔震裝置無法滿足結構的耗能需求時，結構就會發生破壞，特別是在強震作用下，難以實現“大震不倒”的抗震設防目標。目前，國內外學者關于減隔震裝置做了諸多研究，提出多種新型的減隔震裝置，如新型減隔震支座、新型阻尼器。既有的新型減隔震支座由鋼鉛組合芯減隔震橡膠支座、軟鋼芯橡膠墊彈簧組合減隔震支座、復合疊層橡膠-環狀鋼棒隔震裝置、多維減隔震鉛芯橡膠支座、滑移隔震支座等；既有的阻尼器有屈曲約束支撐、軟鋼阻尼器、粘滯阻尼器、粘彈性阻尼器、質量調諧阻尼器、磁流變阻尼器。以上減隔震裝置均以被動控制為主，由于被動減隔震裝置的阻尼系數是恒定的，不可能對各種等級的地震、臺風都有良好的減震效果，且其耗能能力主要取決于阻尼器自身材料的耗能能力，難以適應各種極端荷載作用下的結構減震控制。對于大跨度復雜結構，如大型體育場館、高聳結構、大跨度橋梁等，對結構實施有效的減震控制至關重要，采取有效的減隔震措施是解決問題的根本。目前，現有的阻尼器耗能裝置及限位裝置仍舊存在不足：被動耗能減震，耗能能力、限位需求的不可調節；且只能充分利用自身材料的耗能性能實現最大耗能能力，阻尼器及限位裝置本身的可控制性差，難以適用于各種等級的結構減震控制。

為了更有效地控制結構強震作用下的地震響應，有必要研發新型減隔震裝置。電磁效應是電場和磁場的相互感應效應，通電螺線管可以產生磁場，可通過控制電流大小來控制磁場強度。利用同性相斥，異性相吸的原理，可以利用電磁效應產生的引力/斥力調節減震裝置的耗能能力，具有耗能能力可調節的優點。當前，利用電磁效應的阻尼器得到了應用，如“半可控圓筒型直線電磁阻尼器”、“一種轉子振動主動控制電磁阻尼器”、“一種電磁阻尼器”、“帶軸承的電磁阻尼器”，但主要應用于電機技術領域，且主要以充分利用減震裝置自身材料性能為主，不能實現耗能調節，且不能實現主動控制。

因此，亟待解決上述問題。

發明內容