CN106402228A - 一种电磁涡流旋转阻尼器 - Google Patents

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刘召鹏
郭华东
吴振宇
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Abstract

本发明属于结构减震领域，具体涉及一种电磁涡流旋转阻尼器，包括外筒、内筒和丝杠，其中，内筒位于外筒内；所述丝杠外周面配合连接有丝杠螺母，丝杠螺母的外周面与内筒内壁固连，所述内筒外周面设置有线圈；所述外筒内壁固定设置有环形永磁体，该环形永磁体与所述线圈对应设置；所述外筒与丝杠螺母之间设置有推力轴承，外筒与内筒之间设置有滚子轴承。本发明可有效消耗地震、风振的能量，特别是在大震下，阻尼器耗能更加明显，阻尼器体积小巧，安装形式多样。

Description

一种电磁涡流旋转阻尼器
技术领域
本发明属于结构减震领域，具体涉及一种电磁涡流旋转阻尼器。
背景技术
在现代建筑物、桥梁等的建造中，结构的抗震能力已经成为了设计者考虑的关键问题。随着技术的发展，阻尼器正发挥着重要的作用。近年来，电磁涡流技术也被运用于阻尼器中，其基本原理是：导体在磁场中做切割磁力线运动，导体中将产生感应电流，根据楞次定律，感应电流产生的效果总是抵抗产生感应电流的原因，这将阻碍导体在磁场中的运动，即产生电磁阻尼。采用滚珠丝杠螺母副原理设计的旋转阻尼器，在受到地震、风振等激励后，丝杠做轴向移动，同时螺母做旋转运动。
但是当受到的激励过大时，螺母的旋转速度将会急剧增大，从而难以控制，对阻尼器和主体结构会有致命的损害，造成难以想象的后果。利用电磁涡流技术，使螺母的旋转运动在磁场中进行，由于切割磁力线，将会产生电磁阻力，减缓螺母的旋转，使阻尼器的工作状态更加平稳、消耗能量的能力更加突出，本案由此产生。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电磁涡流旋转阻尼器，以解决旋转阻尼器转动体在大激励下旋转速度太大，可能对主体结构和阻尼器造成损害的技术问题。
为实现上述目的，本发明具体提供的技术方案为：一种电磁涡流旋转阻尼器，包括外筒、内筒和丝杠，其中，内筒位于外筒内；所述丝杠外周面配合连接有丝杠螺母，丝杠螺母的外周面与内筒内壁固连，所述内筒外周面设置有线圈；所述外筒内壁固定设置有环形永磁体，该环形永磁体与所述线圈对应设置；所述外筒与丝杠螺母之间设置有推力轴承，外筒与内筒之间设置有滚子轴承。
进一步，所述丝杠与丝杠螺母配合形成滚珠通道，滚珠通道内设置有若干钢珠。
进一步，所述滚珠通道为内循环式或外循环式。
进一步，所述丝杠螺母包括直径大段和直径小段，丝杠螺母的直径大段与两推力轴承活动连接；丝杠螺母的直径小段固连于内筒内壁。
进一步，所述内筒外壁上设置有轴承定位螺母，该轴承定位螺母用于滚子轴承的轴向定位。
进一步，所述外筒内壁设置有挡肩，挡肩的一侧用于固定推力轴承，挡肩的另一侧用于固定滚子轴承；所述外筒靠近丝杠侧端口设置有轴承固定板，所述外筒的另一端口设置有带有凸台的凸台盖板，所述凸台与丝杠位于同一中心轴上。
本发明的优点是：
一、这种电磁涡流阻尼器的电磁阻尼力是可调的，因为内筒外壁缠绕的线圈圈数和环形磁体磁力的大小是可以调的，所以电磁阻尼系数可在一个很大的范围内设定，与结构的配合效果更加适宜，抗震效果明显增加。
二、通过电磁阻尼来增加阻尼器的阻尼力，避免了使用流体介质，对密封技术要求不高，从而减小了加工制造难度，增加了阻尼器的应用范围。
三、该电磁涡流阻尼器既可通过连接装置独立安装于结构中，也可以安装在调谐质量阻尼器（TMD）中，可以实现与结构更好的配合，这不仅增加了阻尼器的灵活性，也可以增加TMD的抗震耗能能力。
四、该电磁涡流阻尼器为速度相关型阻尼器，其为结构只提供附加阻尼，而不会对结构提供附加刚度，这可以有效解决阻尼器刚度与结构刚度不匹配的问题。
五、该电磁涡流阻尼器体积小巧，安装位置灵活，安装形式多样。
附图说明
图1为本发明结构示意图；图2为丝杠和丝杠螺母配合连接示意图；图3为用于产生电磁阻尼部分的结构示意图。
具体实施方式
接下来结合附图对本发明作进一步详细的描述
如图1-3所示，本发明揭示的是一种电磁涡流旋转阻尼器，包括外筒1、内筒2和丝杠3，其中，内筒2位于外筒1内；所述丝杠2外周面配合连接有丝杠螺母4，丝杠螺母4的外周面与内筒2内壁固连，所述内筒2外周面设置有线圈5；所述外筒1内壁固定设置有环形永磁体6，该环形永磁体6与所述线圈5对应设置；
所述外筒1与丝杠螺母4之间设置有推力轴承7，外筒2与内筒3之间设置有滚子轴承8；所述内筒2外壁上设置有轴承定位螺母9，该轴承定位螺母9用于滚子轴承8的轴向定位。
所述丝杠螺母4包括直径大段41和直径小段42，丝杠螺母4的直径大段41与两推力轴承7活动连接；丝杠螺母4的直径小段42固连于内筒2内壁。直径小段42套置内筒2（保证内筒2与丝杠3同轴），直径大段41两端各安装一个推力轴承7（推力轴承7的紧环安装，并且需要保证推力轴承紧环与螺母没有相对运动）。在内筒2上安装一个滚子轴承8，用轴承定位螺母进行固定，并且保证内筒与滚子轴承内圈没有相对运动。
所述外筒1内壁设置有挡肩10，挡肩10的一侧用于固定推力轴承7，挡肩10的另一侧用于固定滚子轴承8；所述外筒1靠近丝杠3侧端口设置有轴承固定板11，所述外筒1的另一端口设置有带有凸台12的凸台盖板13，所述凸台12与丝杠3位于同一中心轴上。
结合图2所示，所述丝杠3与丝杠螺母4配合形成滚珠通道34，滚珠通道34内设置有若干钢珠；所述滚珠通道34为内循环式或外循环式；丝杠3的轴向运动通过滚珠的传递转变为丝杠螺母4的旋转运动，但是必须限制丝杠3的旋转运动和丝杠螺母4的轴向运动。
结合图3所示丝杠螺母4带动内筒2一起做旋转运动，通过在外筒1内壁放置环形永磁体6，在内筒2外壁缠绕线圈5，使得内筒2和线圈5的旋转运动变为在磁场中的切割磁力线运动，从而产生电磁阻力。通过增大永磁体的磁力、增加线圈缠绕圈数等都可以增大电磁阻尼力，从而增加阻尼器的耗能能力。

Claims (6)

1.一种电磁涡流旋转阻尼器，其特征在于：包括外筒、内筒和丝杠，其中，内筒位于外筒内；所述丝杠外周面配合连接有丝杠螺母，丝杠螺母的外周面与内筒内壁固连，所述内筒外周面设置有线圈；所述外筒内壁固定设置有环形永磁体，该环形永磁体与所述线圈对应设置；所述外筒与丝杠螺母之间设置有推力轴承，外筒与内筒之间设置有滚子轴承。
2.根据权利要求1所述的一种电磁涡流旋转阻尼器，其特征在于：所述丝杠与丝杠螺母配合形成滚珠通道，滚珠通道内设置有若干钢珠。
3.根据权利要求2所述的一种电磁涡流旋转阻尼器，其特征在于：所述滚珠通道为内循环式或外循环式。
4.根据权利要求1所述的一种电磁涡流旋转阻尼器，其特征在于：所述丝杠螺母包括直径大段和直径小段，丝杠螺母的直径大段与两推力轴承活动连接；丝杠螺母的直径小段固连于内筒内壁。
5.根据权利要求1所述的一种电磁涡流旋转阻尼器，其特征在于：所述内筒外壁上设置有轴承定位螺母，该轴承定位螺母用于滚子轴承的轴向定位。
6.根据权利要求1所述的一种电磁涡流旋转阻尼器，其特征在于：所述外筒内壁设置有挡肩，挡肩的一侧用于固定推力轴承，挡肩的另一侧用于固定滚子轴承；所述外筒靠近丝杠侧端口设置有轴承固定板，所述外筒的另一端口设置有带有凸台的凸台盖板，所述凸台与丝杠位于同一中心轴上。
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