CN105736618B - 电磁式摩擦阻尼模块 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电磁式摩擦阻尼模块，包括盒体、弹性件组、电磁铁组及摩擦件组。该盒体具有容置座及盖体罩盖该容置座，该弹性件组及该电磁铁组设置于该容置座中。该摩擦件组具有第一摩擦件及第二摩擦件与该第一摩擦件相接触，该第一摩擦件固定于该容置座上，该第二摩擦件固定于结构体上。使该盖体对该弹性件组施压，而使该弹性件组对应产生预应力而朝该第二摩擦件施压，当该第一摩擦件相对于该第二摩擦件移动，该第一摩擦件及该第二摩擦件之间对应产生摩擦力，该电磁铁组可选择性的以可调式磁吸力吸附该盖体，以调整该预应力。

Description

电磁式摩擦阻尼模块

技术领域

本发明有关于一种阻尼模块，特别是一种电磁式摩擦阻尼模块具有一电磁铁组以产生可调式磁吸力。本发明电磁式摩擦阻尼模块可装设于结构体上，于结构体震动过程中，通过电磁式摩擦阻尼模块与结构体之间产生的摩擦力，来降低结构体的摆动幅度，且可选择性地通过调整电磁铁组的磁吸力，而可间接调整摩擦力的大小。

背景技术

近年来，世界各地常因地震，而导致各种建筑物如房子、桥梁的倒塌断裂及通讯设备的损坏，不仅使得人员伤亡惨重，亦严重影响到灾后救援及灾民重建家园的进度。也因此，应用于建筑物及设备中的各式隔震及用以消能的阻尼结构应运而生。

台湾第201305462号发明专利公开了一种可调阻尼隔震系统，包括一下支撑部、一上支撑部、一隔震单元、多个侧板及多个阻尼元件。下支撑部通常与一基面相接触，一承载物通常设置于上支撑部上。该隔震单元设置于该下支撑部及该上支撑部之间，且该隔震单元具有多个支承滚轴及一中间板。该多个侧板面向该中间板，该多个阻尼元件分别设置于该中间板及该多个侧板上，并相互接触。当下支撑部遇到由基面传递而来的地震震动时，该多个支承滚轴于下支撑部及上支撑部之间滚动，且设置于该中间板的阻尼元件与设于该多个侧板上的阻尼元件相互接触摩擦，以避免该多个支承滚轴于震动过程中，产生过大的加速度与位移反应，进而减缓上支撑部以及位于上支撑部上方的承载物的摇晃程度，而达到了隔震的效果。

然而，前述现有可调阻尼隔震系统的缺点在于，无法调整该多个阻尼元件彼此之间的摩擦力大小。若该多个阻尼元件之间的摩擦力过大，则会使该多个支承滚轴无法于下支撑部及上支撑部之间滚动，使得震动能量将直接依序通过下支撑部、该多个支承滚轴及上支撑部传递至承载物上，而导致承载物震动幅度过大而有毁损的风险。相反地，若该多个阻尼元件之间的摩擦力过小，则会使得支承滚轴于下支撑部及上支撑部之间的滚动幅度过大，因而有支承滚轴从下支撑部及上支撑部之间脱离的危险。

有鉴于此，提供一种能够解决上述缺失的阻尼结构，在此产业中极具需求。

发明内容

本发明的一目的在于提供一种电磁式摩擦阻尼模块，具有电磁铁组可产生可调式磁吸力，通过调整磁吸力的大小，最后可依照需求控制摩擦力的大小，从而有效的达到消能效果，进而广泛应用于各种耐震结构中。

为达到上述目的，本发明提供一种电磁式摩擦阻尼模块，包括盒体、弹性件组、电磁铁组及摩擦件组。该盒体具有容置座及盖体罩盖该容置座，该弹性件组具有多个弹性件，设置于该容置座中，而位于该盖体及该容置座之间，该电磁铁组具有多个电磁铁单元，设置于该容置座中，而位于该盖体及该容置座之间。该摩擦件组具有第一摩擦件及第二摩擦件与该第一摩擦件相接触，该第一摩擦件固定于该容置座上，使得该容置座位于该盖体及该第一摩擦件之间，该第二摩擦件固定于第一结构体上。其中，该盖体对该弹性件组施压产生预应力，该预应力朝该第二摩擦件施压，当该盒体及该第一摩擦件相对于该第二摩擦件移动，该第一摩擦件及该第二摩擦件之间对应产生摩擦力，且该电磁铁组可选择性的以可调式磁吸力吸附该盖体，而调整该预应力，使得该第一摩擦件及该第二摩擦件相对移动时所对应该预应力产生的该摩擦力也因此对应减小。

附图说明

图1A为本发明电磁式摩擦阻尼模块于组装前的结构平面示意图。

图1B为本发明电磁式摩擦阻尼模块于组装后的结构平面示意图。

图2A为本发明电磁式摩擦阻尼模块于一实施例中与第一结构体组合的立体示意图。

图2B为本发明电磁式摩擦阻尼模块于一实施例中与第一结构体组合的结构平面示意图。

图3为本发明电磁式摩擦阻尼模块于另一实施例中与第一结构体及第二结构体组合的结构平面示意图。

附图标记说明

1 电磁式摩擦阻尼模块

11 盒体

111 容置座

111a 容置槽

112 盖体

112a 磁性部

113 锁附孔

12 弹性件组

12a 弹性件

13 电磁铁组

13a 电磁铁单元

14 摩擦件组

14a 第一摩擦件

14b 第二摩擦件

15 锁附元件组

15a 锁附元件

2 第一结构体

20 侧面

21 上支撑板

22 下支撑板

23 支撑滚轴组

231 支撑滚轴

231a 轴心

3 第一结构体

4 第二结构体

S1 磁吸力

S2 预应力

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

请参图1A为本发明电磁式摩擦阻尼模块1于组装前的结构平面示意图。如图1A所示，电磁式摩擦阻尼模块1具有盒体11、弹性件组12、电磁铁组13及摩擦件组14。盒体11具有容置座111及盖体112罩盖容置座111，弹性件组12具有多个弹性件12a，设置于容置座111中，而位于盖体112及容置座111之间，电磁铁组13具有多个电磁铁单元13a，设置于容置座111中，而位于盖体112及容置座111之间。本实施例中，容置座111具有多个容置槽111a，各弹性件12a及各电磁铁单元13a分别容置于各容置槽111a中，且各弹性件12a在未经压缩时的高度高于各容置槽111a，以使盖体112压缩各弹性件12a时，弹性件12a能够相对产生一反弹的力量(亦即稍后段落所述的预应力)。摩擦件组14具有第一摩擦件14a及第二摩擦件14b与第一摩擦件14a相接触，第一摩擦件14a固定于该容置座111上，使得容置座111位于盖体112及第一摩擦件14a之间。

图1B为本发明电磁式摩擦阻尼模块1于组装后的结构平面示意图。如图1B所示，电磁式摩擦阻尼模块1组装后，盖体112对弹性件组12施压，而使弹性件组12产生预应力S2而朝第二摩擦件14b施压，当盒体11及第一摩擦件14a相对于第二摩擦件14b移动，第一摩擦件14a及第二摩擦件14b之间对应该预应力S2产生摩擦力。电磁铁组13则可选择性地以可调式磁吸力S1吸附盖体112，以调整该预应力S2。更详细而言，当可调式磁吸力S1吸附盖体112后，可部分抵销该预应力S2，使该预应力S2因此减小，当该预应力S2减小，该摩擦力也会随之减小，使得本发明电磁式摩擦阻尼模块1所产生的摩擦力是可以依照需求重设大小的。

本实施例中，盖体112具有磁性部112a，且该磁性部112a为一磁性板设置于盖体112上并位于电磁铁组13的上方，以供电磁铁组13以该可调式磁吸力S1吸附。然而，在本发明其他实施例中，盖体112可为磁性件，以具有磁性部112a供电磁铁组13直接磁性吸附，又或者是，在本发明其他实施例中，盖体112可具有多个磁性部112a对应设置于各电磁铁单元13a的上方，以达到各电磁铁单元13a磁性吸附的效果，此乃本领域技术人员可轻易推及，于此不再赘述。

详细而言，磁吸力S1与预应力S2的施压方向是相反的(参照图1B箭头部分)，因此磁吸力S1能够用以抵销预应力S2，亦即，本发明通过调整各电磁铁单元13a的电流大小来调整各电磁铁单元13a吸附盖体112的磁吸力S1，当通过各电磁铁单元13a的电流越大，各电磁铁单元13a吸附盖体112的磁吸力S1就越大，进而抵销各弹性件12a因预先受压而产生的预应力S2，使得预应力S2减小，由于预应力S2是朝第二摩擦件14b施压的，在预应力S2越小的情况下，第一摩擦件14a及第二摩擦件14b之间于移动时所产生的摩擦力就会越小。相反的，当通过各电磁铁单元13a的电流越小，各电磁铁单元13a吸附盖体112的磁吸力S1就越小，相对的抵销各弹性件12a的力量就变小，也因此，各弹性件12a的预应力S2由于未受到任何耗损而相对较大。在预应力S2较大的情况下，第一摩擦件14a及第二摩擦件14b之间于移动时所产生的摩擦力亦相对较大。由此，可通过调整通过各电磁铁单元13a的电流，产生了可调式磁吸力S1，因而可对应的有效控制预应力S2及该摩擦力的大小。而在电流未通过电磁铁单元13a，而使电磁铁单元13a未产生任何磁吸力S1的情况下，预应力S2未受到任何抵销的力量而保持最大状态，此时，第一摩擦件14a及第二摩擦件14b之间于移动时所产生的摩擦力亦为最大。

在本实施例中，盖体112可预先通过固定件(图未绘示)固定于容置座111上，以达到盖体112施压于弹性件12a而产生预应力S2的效果后，再将该固定件从盖体112及容置座111上移除，然而在本发明其他实施例中，可通过任何其他方式将盖体112预先施压于各弹性件12a以产生预应力S2，在此不局限于本实施例的盖体施压方式。

须说明的是，本发明电磁式摩擦阻尼模块1的第一摩擦件14a及该第二摩擦件14b的材质并无限制，可分别选自金属或橡胶。举例而言，在本发明一实施例中，第一摩擦件14a为金属件，可为铁板，而第二摩擦件14b为橡胶。而在本发明其他实施例中，第一摩擦件14a及第二摩擦件14b则分别可为金属件，其材质可选用黄铜。在此不对摩擦件组14的材质作特别的限制。

请参照图2A，为本发明电磁式摩擦阻尼模块1于一实施例中，与第一结构体2组合的立体示意图；图2B为本发明电磁式摩擦阻尼模块1于一实施例中，与第一结构体2组合的结构平面示意图。在本实施例中，第二摩擦件14b固定于第一结构体2上，且第一结构体2为隔震系统，第二摩擦件14b固定于隔震系统的侧面20，使得电磁式摩擦阻尼模块1位于隔震系统的侧面20，且第一摩擦件14a与第二摩擦件14b相接触。

承上所述，隔震系统具有上支撑板21、下支撑板22及支撑滚轴组23位于上支撑板21及下支撑板22之间，电磁式摩擦阻尼模块1具有锁附元件组15由盒体11延伸而出并锁附于支撑滚轴组23，且在本实施例中，盒体11具有多个锁附孔113通过该盖体112及容置座111，锁附元件组15的多个锁附元件15a分别穿设于各锁附孔113中，并由容置座111延伸而出，支撑滚轴组23具有多个支撑滚轴231，各锁附元件15a沿各支撑滚轴231的轴心231a，而对应锁附于各支撑滚轴231上。在本实施例中，第二摩擦件14b固定于隔震系统的侧面20为下支撑板22的侧面。由此，当支撑滚轴组23滚动时，得同时带动电磁式摩擦阻尼模块1的盒体11及第一摩擦件14a相对于上支撑板21及下支撑板22移动，第一摩擦件14a及第二摩擦件14b之间对应产生该摩擦力，如前面段落所述，通过调整该摩擦力的大小，便能够控制支撑滚轴组23滚动的幅度。

须说明的是，在本发明其他实施例中，第二摩擦件14b可设置于上支撑板21的侧面上，又或者是摩擦件组14可包含二第一摩擦件14a及二第二摩擦件14b，各第二摩擦件14b分别设置于上支撑板21及下支撑板22的侧面，各第一摩擦件14a则对应各第二摩擦件14b设置于盒体11上，并与各第二摩擦件14b相接触。在此不限制第一摩擦件14a及第二摩擦件14b的数量及设置位置。

现进一步详述本发明摩擦式阻尼系统与隔震系统的实际运作的情形，当下支撑板22受到外界震动能量而开始震动时，支撑滚轴组23便于下支撑板22及上支撑板21之间滚动，以缓和上支撑板21摆动的幅度。若外界震动能量过大时，可减少通过电磁铁组13的电流，使得电磁铁组13所对应产生吸附于盖体112的磁吸力S1减小，以减小抵销弹性件组12的预应力S2，在预应力S2较大的情况下，也因此施压于第二摩擦件14b的力量较大，以使第一摩擦件14a与第二摩擦件14b彼此间于移动时所产生的该摩擦力较大，在摩擦力较大的情况下，支撑滚轴组23的摆动幅度有限，便可有效避免因外界震动能量过大而使得支撑滚轴组23从上支撑板21及下支撑板22之间脱离。

而外界震动能量较小时，为了避免第一摩擦件14a及第二摩擦件14b相对移动时，该摩擦力过大而使得支撑滚轴组23无法正常摆动，便可增加通过电磁铁组13的电流，此时，电磁铁组13的磁吸力S1变大，弹性件组12所对应产生的预应力S2也因磁吸力S1的抵销相对减小，便能够有效减小第一摩擦件14a及第二摩擦件14b相互移动摩擦时的该摩擦力，让支撑滚轴组23能够正常摆动而减缓上支撑板21的摆动幅度。

请参图3为本发明电磁式摩擦阻尼模块1于另一实施例中，与第一结构体3及第二结构体4组合的结构平面示意图。在本实施例中，本发明电磁式摩擦阻尼模块1应用于建筑物中。在本实施例中，第一结构体3为斜撑结构，第二结构体4为建筑物的梁柱，本发明电磁式摩擦阻尼模块1的盒体11固定于梁柱上，第二摩擦件14b固定于斜撑结构上而与设置于盒体11上的第一摩擦件14a相接触，当建筑物受到外界震动力量而摇晃时，梁柱及斜撑结构亦会相对摇晃，此时通过第一摩擦件14a及第二摩擦件14b彼此间相对移动的摩擦力来达到消能而降低震动摆幅的效果。同样的，如同前面所述，由于电磁铁组13所产生的磁吸力S1为可调式，因此，可根据不同的外界震动能量，来调整电磁铁组13对于盖体112的磁吸力S1，对应抵销弹性件组12的预应力S2，进而控制第一摩擦件14a及第二摩擦件14b相对移动时产生该摩擦力的大小，以确保在受到各种不同的外界震动能量的影响下，都能降低建筑物所受到的损害。

又，在本发明其他实施例中，本发明的电磁式摩擦阻尼模块1的电磁铁组13可与控制模块电性连接(图中未绘出)，控制模块可包含感测元件以感测外界震动的能量大小，接着产生对应的参数以调整电磁铁组13的磁吸力S1，最终达到控制摩擦力大小的目的。

综上所述，相较于现有阻尼隔震系统无法调整其摩擦力的缺陷，本发明电磁式摩擦阻尼模块可装设于结构体上，如各种机械设备及建物(如建筑物及桥梁等)中，借由电磁铁组的可调式磁吸力，并根据外界不同的震动能量，来调整本发明电磁式摩擦阻尼模块与结构体之间相对移动时，对应产生摩擦力的大小，以达到消能而有效保护各种机械设备及建物的效果。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种电磁式摩擦阻尼模块，其特征在于，包括：

盒体，具有容置座及盖体，该盖体罩盖该容置座；

弹性件组，具有多个弹性件，设置于该容置座中，而位于该盖体及该容置座之间；

电磁铁组，具有多个电磁铁单元，设置于该容置座中，而位于该盖体及该容置座之间；

控制模块，与该电磁铁组电性连接；以及

摩擦件组，具有第一摩擦件及第二摩擦件，该第二摩擦件与该第一摩擦件相接触，该第一摩擦件固定于该容置座上，使得该容置座位于该盖体及该第一摩擦件之间，该第二摩擦件固定于第一结构体上；

其中，该盖体对该弹性件组施压产生预应力，该预应力朝该第二摩擦件施压，当该盒体及该第一摩擦件相对于该第二摩擦件移动，该第一摩擦件及该第二摩擦件之间对应产生摩擦力，且该控制模块感测外界震动的能量大小，以间接控制该电磁铁组的可调式磁吸力，使该电磁铁组可选择性地以该可调式磁吸力吸附该盖体，而调整该预应力的大小，从而间接调整该摩擦力的大小。

2.如权利要求1所述的电磁式摩擦阻尼模块，其中该盖体具有磁性部，供该电磁铁组以该可调式磁吸力吸附该磁性部。

3.如权利要求2所述的电磁式摩擦阻尼模块，其中该第一结构体为隔震系统，该第二摩擦件固定于该隔震系统的侧面，使得该电磁式摩擦阻尼模块位于该隔震系统的该侧面，且该第一摩擦件与该第二摩擦件相接触。

4.如权利要求3所述的电磁式摩擦阻尼模块，其中该隔震系统具有上支撑板、下支撑板及支撑滚轴组，该支撑滚轴组位于该上支撑板及该下支撑板之间，该电磁式摩擦阻尼模块具有锁附元件组，该锁附元件组由该盒体延伸而出并锁附于该支撑滚轴组，当该支撑滚轴组带动该电磁式摩擦阻尼模块相对于该上支撑板及该下支撑板移动，该第一摩擦件及该第二摩擦件之间对应产生该摩擦力。

5.如权利要求4所述的电磁式摩擦阻尼模块，其中该盒体具有多个锁附孔，这些锁附孔通过该盖体及该容置座，该锁附元件组的多个锁附元件分别穿设于各该锁附孔中，并由该容置座延伸而出，该支撑滚轴组具有多个支撑滚轴，各该锁附元件沿各该支撑滚轴的轴心，而对应锁附于各该支撑滚轴上。

6.如权利要求5所述的电磁式摩擦阻尼模块，其中该第一摩擦件及该第二摩擦件的材质，分别选自金属或橡胶。

7.如权利要求6所述的电磁式摩擦阻尼模块，其中该盒体固定于第二结构体上。