[發明專利]多維調諧電磁耗能減振裝置

有效

• 申請號: 201710693323.7
• 申請日: 2017-08-14
• 公開（公告）號: CN107268824B
• 公開（公告）日: 2023-08-22
• 發明（設計）人: 田利;高國棟;郭劉潞
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: E04B1/98
• 分類號: E04B1/98;E04H9/02;E04H9/14
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 趙敏玲

本發明公開了一種多維調諧電磁耗能減振裝置，包括一個外箱體和內箱體，所述的外箱體內設有多個小球，內箱體設置在小球上，確保其可以在水平方向自由移動；且內箱體的兩側通過電磁阻尼器與外箱體的內側壁相連，在所述內箱體的內頂部和內底部各設有一個磁體，且內箱的頂部懸掛有彈簧擺，彈簧擺位于磁鐵形成的磁性空間內，其擺動可以切割磁感線；所述外箱體的外側壁通過滑塊可以在外力作用下沿著導軌移動，且所述的滑塊與一個平動齒條相連，所述的平動齒條隨滑塊運動，帶動與其嚙合的轉動齒輪轉動，所述的轉動齒輪帶動一個內芯轉動，所述的內芯安裝在內壁有磁極的外圓筒中，內芯上纏繞有線圈，內芯轉動切割磁感線，進而形成了電渦流阻尼器。

技術領域

本發明屬于高聳結構減振控制領域，具體涉及一種多維調諧電磁耗能減振裝置。

背景技術

我國是一個風災和地震災害相對頻發的國家，高聳結構因其長細比大、高度高等特點，屬于側向荷載起主要作用的建筑物。相對于普通建筑結構，高聳結構水平剛度較小，對風荷載和地震作用敏感，易產生較大的動力響應，尤其是在強風或者強震作用下極易發生破壞甚至倒塌，造成巨大的經濟損失。因此提高高聳結構的抗風和抗震性能，減小其在風荷載或地震作用下的振動響應，降低風或地震對高聳結構的損害已經成為了結構工程領域的熱門話題。

目前提高結構的抗震性能主要是兩種途徑：一方面提高結構本身的承載能力和變形能力，防止其在外荷載下發生破壞；另一方面，通過外部的減振控制裝置，減小結構的振動響應。隨著社會發展，人們越發的發現第一種途徑不合理、不經濟，從而減振控制裝置得到了廣泛的應用。目前，振動控制技術主要包括主動控制、被動控制及半主動控制。被動控制指的是通過調節附加結構的頻率與結構主頻率一致，振動時與結構產生共振，產生與結構振動方向相反的慣性力，從而降低結構的振動。由于被動控制不需要額外的能量，技術相對簡單并且造價低，因此被廣泛運用。目前被動控制主要包括：調諧質量阻尼器(TMD)、調諧液體阻尼器(TLD)或懸掛質量擺(SMP)等。目前的被動控制主要都是簡單單一的一個裝置，雖然可以達到減振效果，但是效果不明顯或者無法滿足多維度的耗能減振。

發明內容

本發明目的是提供一種多維調諧電磁耗能減振裝置，旨在減小高聳結構在地震作用和風荷載作用下的振動響應，通過多種減振吸能方式達到耗能減振的效果。

為了達成上述目的，本發明采用如下技術方案：

多維調諧電磁耗能減振裝置，包括一個外箱體和內箱體，所述的外箱體內設有多個小球，內箱體設置在小球上，確保其可以在水平方向自由移動；且內箱體的兩側通過電磁阻尼器與外箱體的內側壁相連，在所述內箱體的內頂部和內底部各設有一個磁體，且內箱的頂部懸掛有彈簧擺，彈簧擺位于磁鐵形成的磁性空間內，其擺動可以切割磁感線；所述外箱體的外側壁通過滑塊可以在外力作用下沿著導軌移動，且所述的滑塊與一個平動齒條相連，所述的平動齒條隨滑塊運動，帶動與其嚙合的轉動齒輪轉動，所述的轉動齒輪帶動一個內芯轉動，所述的內芯安裝在內壁有磁極的外圓筒中，內芯上纏繞有線圈，內芯轉動切割磁感線，進而形成了電渦流阻尼器。

本發明在懸掛質量擺的基礎上，在下方增加了電渦流阻尼，在兩側增加了電磁阻尼，通過帶線圈內芯在磁場中的轉動和帶線圈導體切割磁場線，將能量轉化成電磁能和熱能，從而實現多維度調諧電磁耗能減振效果。

進一步的，所述的彈簧擺包括一個彈簧以及豎直連接在彈簧下端的質量球，其運動方式為彈簧擺上下振動與質量球水平擺動兩種運動方式的耦合，當所述彈簧擺滿足內共振時，兩個振動模態強烈耦合，一種振動激發另一種振動，達到非線性吸振效果。

進一步的，所述的電磁阻尼器包括帶有閉合線圈的導體，導體外套裝有彈簧，導體的上下兩側是磁極；導體的一端通過連接裝置連接內箱體，另一端連接外箱體。導體隨著內箱體發生水平方向移動。

進一步的，所述的彈簧擺位于內箱體的磁場中，其擺動可以切割磁感線。

進一步的，所述的質量球為導體，擺動過程中切割磁感線，可以產生電流。