[發明專利]一種自供電式磁流變減振裝置

有效

• 申請號: 201811149738.9
• 申請日: 2018-09-29
• 公開（公告）號: CN108869617B
• 公開（公告）日: 2019-03-05
• 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: F16F9/53
• 分類號: F16F9/53
• 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

本發明公開了一種自供電式磁流變減振裝置，包括外筒，在所述的外筒內固定有兩個內筒，內筒內部中空形成阻尼腔；內筒之間設有滾珠絲杠副，滾珠絲杠副的兩端各連接一個剛性桿，兩個剛性桿穿過阻尼腔后與外筒內壁相連；剛性桿上位于阻尼腔內的部分固定設有多個葉片，且在內筒內用于填裝磁流變液，內筒外部纏繞有通電線圈；在所述的滾珠絲杠副下方設有與其相連的移動裝置，在移動裝置內設有質量塊，質量塊的兩側安裝有鋼板，移動裝置側壁上設有磁鐵，鋼板位于相鄰磁鐵之間；剛性桿外周過盈固定連接轉子，轉子由永磁體和轉子磁軛組成；轉子外周為定子鐵芯，定子鐵芯上設有定子繞組，定子鐵芯外部緊固連接有定子外殼，定子外殼與內筒外壁固定接觸。

技術領域

本發明屬于土木工程的振動控制領域，具體涉及一種自供電式磁流變減振裝置，主要應用于控制高層建筑和高聳結構的振動響應。

背景技術

隨著科學技術的進步和社會的發展，建筑結構形式的發展逐漸趨向多樣化和復雜化，高層建筑對地震或風荷載的敏感度顯著提高。環境振動容易誘發主體結構產生較大的側向振動和變形，甚至超出可允許的舒適度要求。近年來，為了減小結構的振動響應，在高層建筑和高聳結構中安裝合理有效的阻尼系統得到了越來越多的關注。

目前，根據是否有外部能量輸入情況，振動控制可分為被動控制、半主動控制和主動控制。被動控制不需要能量輸入而有良好的減振效果，但是其不能根據外界環境的變化而實現自身調節。主動控制需要大量的能量輸入，且在不同的外界環境下具有顯著的耗能能力，但是其造價昂貴，制作復雜。相比而言，半主動控制在振動控制領域中有很大的發展前景。半主動控制僅需少量的能量輸入，即可具有良好的減振效果。其中，磁流變阻尼器兼具被動控制的可靠性和主動控制的適應性，在工程中得到了廣泛的應用。磁流變液能夠隨著外部磁場的變化快速地改變自身的流動狀態，可以根據外界環境情況實時調整阻尼器提供的阻尼力，達到智能減振的目的。然而，目前研究較為普遍的磁流變阻尼器屬于活塞孔隙流動模式，這種磁流變阻尼器所需磁流變液用量較多，利用率低，且易發生沉淀阻塞。同時阻尼力可調范圍較窄，當外界環境激勵較小時，阻尼器不能提供適當的阻尼力。

基于以上缺陷，在不增加磁流變阻尼器外部尺寸和能耗的條件下，為實現活塞桿與可控阻尼力的合理設計，最大化磁流變阻尼器提供的阻尼力，提高磁流變液的利用率和增大磁流變阻尼器的阻尼調節范圍，并進一步降低磁流變阻尼器制造成本，有必要對磁流變阻尼器的結構進行改進，提出更優越的設計原理和更理想的阻尼模式。

發明內容

本發明目的是提供一種自供電式磁流變減振裝置，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：

一種自供電式磁流變減振裝置，包括一個外筒，在所述的外筒內固定有兩個內筒，兩個內筒內部中空形成阻尼腔；兩個內筒之間水平設置有滾珠絲杠副，滾珠絲杠副的兩端各連接一個剛性桿，兩個剛性桿穿過阻尼腔后與外筒內壁相連；剛性桿上位于阻尼腔內的部分固定設有多個葉片，且在內筒內用于填裝磁流變液，內筒外部纏繞有通電線圈；在所述的滾珠絲杠副下方設有一個與其相連的移動裝置，在所述的移動裝置內設有一個質量塊，質量塊的兩側安裝有鋼板，所述的移動裝置側壁上設有磁鐵，鋼板位于磁鐵間；

所述的剛性桿外周設有發電模塊，發電模塊由轉子和定子組成。所述的剛性桿外周過盈固定連接轉子，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，所述的定子外殼與內筒外壁固定接觸；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。

進一步的技術方案為：所述的兩個內筒為圓柱狀，其軸線與滾珠絲杠副的軸線平行，內筒側壁上開孔，孔內安裝有平面軸承，所述的剛性桿與平面軸承相配合，確保剛性桿能與絲桿同步轉動而不能發生軸向位移。