[發明專利]一種能量回收式電渦流阻尼器

有效

• 申請號: 201811148743.8
• 申請日: 2018-09-29
• 公開（公告）號: CN109138207B
• 公開（公告）日: 2020-01-21
• 發明（設計）人: 田利;劉俊才;張睿
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: E04B1/98
• 分類號: E04B1/98;E04H9/02
• 代理公司: 37221 濟南圣達知識產權代理有限公司
• 代理人: 趙敏玲

本發明公開了一種能量回收式電渦流阻尼器，包括一個外筒，所述的外筒中設有一個滾珠絲杠副、凹槽和質量塊。滾珠絲杠副包括一個絲桿、螺母和數個滾珠組成。所述的絲桿部分和螺母之間形成循環通道，其中設有滾珠。螺母外周固定設有數個鋼板，鋼板下部設有固定在外筒底板上的阻尼腔。所述的阻尼腔內部設有磁鐵，磁鐵的磁極交錯布置且相鄰磁鐵間留有用于通過鋼板的間隙，磁鐵上纏繞有通電線圈。絲桿一端固定有剛性桿，剛性桿的另一端固定在凹槽的外壁上。凹槽內部設有質量塊，與絲桿布置垂直的方向設有導向桿，所述的導向桿貫穿質量塊中部的通孔且兩端固定在凹槽內壁上。所述的凹槽內部設有彈簧，且兩端分別固定在凹槽內壁上和質量塊上。

技術領域

本發明屬于土木工程的振動控制領域，具體涉及一種能量回收式電渦流阻尼器，主要應用于控制高層建筑和高聳結構的振動響應。

技術背景

傳統的結構強度設計方法通過增強結構自身抗力來抵抗外力。隨著科學技術的不斷進步，人類抵抗各種自然災害的能力不斷提高，近年來振動控制技術是建筑結構抗震領域內的一個新的研究熱點，它是通過采用結構振動控制理論和方法來增強結構的抗振能力。

結構振動控制技術根據所采取的控制措施是否需要外部能源可分為：被動控制、主動控制和半主動控制。常用的被動控制方式有隔震技術、吸振技術和耗能技術。被動控制具有無需外部能源、構造簡單等優點且具有良好的減振效果，在工程中得到了廣泛的應用。但是其無法根據振動的變化情況做出相應的調整且適應能力較差。主動控制方式主要有主動調諧質量控制系統、主動錨索控制系統和空氣動力附件系統等。其通過實時計算驅動作動器對控制目標施加一定影響，達到智能控制結構振動的目的。但是主動控制制造技術復雜，造價昂貴，其應用范圍相對較小。

半主動控制只需要輸入少量的能量即可實現與主動控制相近的控制效果，且構造相對簡單，造價經濟，因此具有廣泛的應用前景。其中，電渦流阻尼器利用電磁感應原理，導體處于變化磁場中切割磁感線，導致磁通量就會發生變化，從而產生電渦流阻礙導體與磁場相對運動的阻尼力，最終結構振動的能量將以熱量耗散掉。電渦流阻尼器不改變被控結構的動力特性，同時不需要考慮粘滯阻尼器或磁流變阻尼器中液體介質的密封問題。以往針對電渦流阻尼器，為了大幅度增加阻尼器提供的阻尼力，可以通過纏繞線圈增加磁場強度來實現半主動智能控制結構振動的目的。但是這種方法需要配置外部電源，使得阻尼器的設計和構造難度大大增加。

發明內容

本發明目的是提供一種能量回收式電渦流阻尼器，旨在減小高層建筑或高聳結構在風荷載及地震作用下的水平振動響應，達到耗能減振的目的。

為實現上述目的，本發明采用下述技術方案：

一種能量回收式電渦流阻尼器，包括一個外筒，所述的外筒中設有一個滾珠絲杠副、一個內筒I和一個內筒II；

所述的滾珠絲杠副的一端連接在所述的內筒I，另一端懸空；在絲杠螺母副的螺母外圈設有多個鋼板；螺母的兩端固定連接設有發電模塊，發電模塊由轉子和定子組成；轉子由永磁體和轉子磁軛組成；所述轉子外周為定子鐵芯，定子鐵芯上設有定子繞組，所述的定子鐵芯外部緊固連接有定子外殼，轉子與定子外殼端面處設有平面軸承，使得螺母帶動轉子旋轉時不會發生軸向位移；定子外殼上設有導線出口，導線由導線出口伸出外接固定在內筒II外壁的整流器，所述的整流器與外部增設的蓄電池連接；所述的蓄電池與加速度傳感器、控制器和通電線圈組成串聯控制電路；所述的加速度傳感器固定在受控結構上。

所述的內筒II內部中空形成阻尼腔，內筒II位于所述的鋼板下方，內筒II固定在外筒底板上與定子外殼相連；所述的阻尼腔內部設有磁鐵，磁鐵的磁極交錯布置且相鄰磁鐵間留有用于通過鋼板的間隙，磁鐵上纏繞有通電線圈

所述的內筒I內設置設有質量塊和導向桿，所述的導向桿水平設置且與絲桿軸線垂直，所述的導向桿貫穿質量塊中部的通孔且兩端固定在內筒I內壁上；質量塊的兩端通過彈簧與內筒I相連。