[發明專利]一種半主動支撐式電渦流調諧質量阻尼器

在審

• 申請號: 201710319772.5
• 申請日: 2017-05-09
• 公開（公告）號: CN107165963A
• 公開（公告）日: 2017-09-15
• 發明（設計）人: 施衛星;王梁坤;拜立崗
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: F16F7/10
• 分類號: F16F7/10;E04B1/98;E04H9/02
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司31200
• 代理人: 張磊

技術領域

本發明屬于土木工程、振動控制技術領域，具體為一種半主動支撐式電渦流調諧質量阻尼器。

背景技術

在當今社會，調諧質量阻尼器因為有對原建筑結構改動小、施工方便、減振控制效果顯著等優點而被廣泛關注，并在國內外的建筑結構中都有應用，如臺北101大廈、上海中心等。但傳統的調諧質量阻尼器具有對頻率的調諧敏感性的缺點，不僅建筑結構的自身損傷等會影響調諧質量阻尼器的減振效果，某些時候其自身的特性，如粘滯阻尼器的退化、彈簧的銹蝕或當建筑結構的某一構件作為調諧質量阻尼器的質量時質量的變化也會影響其控制效果。而且，設計時結構的自振頻率估計值與其實際自振頻率存在差異因此，如何實現調諧質量阻尼器的自適應控制，使其能實時調節自身頻率與結構的頻率相近，以達到良好的減振效果，就成為了一個新的很有意義的研究方向。

傳統的支撐式調諧質量阻尼器采用液壓黏滯阻尼器提供阻尼，在提供阻尼的同時，也會有一定剛度，無法做到剛度與阻尼的完全分離，影響設計分析。而且，液壓黏滯阻尼器還存在漏油、不易養護、后期難以調節等問題，增加維護的難度和成本。電渦流阻尼是對液壓黏滯阻尼的一大創新。電渦流阻尼器的原理是，導體質量塊在運動時切割磁感線，根據法拉第電磁感應原理，在導體內就會產生感應電動勢，形成電渦流，將振動能量轉化為導體的熱量，從而實現振動控制。電渦流阻尼器的優勢在于：磁體與導體之間沒有直接接觸，無摩擦阻尼和磨損；不受溫度等環境影響；不存在漏油等狀況，易于維護且耐久性好。

現有的電渦流調諧質量阻尼器不能調節阻尼力的大小，當結構在風荷載、地震等作用下發生振動時，不合適的阻尼力不但會造成阻尼器減振效果的欠佳，甚至可能使阻尼器產生反作用。因此，如何自適應地調節阻尼器的阻尼力至最佳值，是很值得研究的。

發明內容

本發明的目的在于提供一種半主動支撐式電渦流調諧質量阻尼器，以克服現有技術中的上述缺點，能夠調節自身豎向頻率與主結構的頻率相同，以滿足調諧被控結構頻率的要求，同時能夠自適應地調節自身的阻尼力至最優阻尼力，從而達到良好的減振效果；

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種半主動支撐式電渦流調諧質量阻尼器，由可變質量塊1、固定質量塊2、彈簧3、永磁體棒4、槽道5、供調節質量裝置10、固定螺母12、電磁槽17及伺服控制系統13組成，其中：

所述彈簧3的底端與供調節質量裝置10的頂部相連接，所述彈簧3的頂端與固定質量塊2的底部相連接，所述可變質量塊1固定于固定質量塊2的頂部，所述可變質量塊1和固定質量塊2的中心均開有槽道5；

所述電磁槽17位于所述供調節質量裝置10的頂面中心處，所述永磁體棒4依次穿過可變質量塊1上的槽道、固定質量塊2上的槽道和彈簧３，插入電磁槽17內，其上端用固定螺母12固定于可變質量塊1的頂部；

所述可變質量塊1和供調節質量裝置10均為可存放液體或固體的容器，所述可變質量塊1和供調節質量裝置10的質量由放入容器內的液體或固體提供；供調節質量裝置10放置于主結構14的上方；

所述伺服控制系統13包括單片機電路板6、驅動系統7、加速度傳感器I8、加速度傳感器II9、導體板15、運動軸承16和控制器18，所述單片機電路板６的一端分別連接驅動系統7和控制器18，另一端分別連接加速度傳感器I8和加速度傳感器II9，導體板15位于供調節質量裝置10內，且對稱分布于永磁體棒4兩側，所述導體板15連接運動軸承16，所述運動軸承16連接控制器18；所述單片機電路板6分析處理加速度傳感器I8和加速度傳感器II9的信號后，啟動控制器18，通過控制器18控制運動軸承16的左右運動，以此改變導體板15與永磁體棒4之間的間隔距離，從而改變電渦流阻尼力的大小。

本發明中，當所述永磁體棒4發生豎向振動時，與導體板15發生切割磁感應線運動，通過導體板15的發熱耗能。

本發明中，所述單片機電路板6分析處理加速度傳感器I8和加速度傳感器II9的信號后，一次性精確計算所需調節的質量，同時控制所述驅動系統7一次性完成所述可變質量塊1中的質量調節。

進一步地，所述液體可為水、汞等的任何一種，固體可為細砂、砂石中的任何一種。

進一步地，所述永磁體棒的材料可為稀土永磁材料、釤鈷、鎳鎘鈷、鐵氧體永磁材料等；所述導體板的材料可為銅、鋁等；

進一步地，所述活動軸承左右活動距離范圍為5~10mm。

進一步地，所述驅動系統可為水泵、電磁閥、砂石泵等。

與現有技術相比，本發明具有如下有益技術效果：