CN106763396B - 一种动磁式阻尼器 - Google Patents

Abstract

本发明属于阻尼器领域，并公开了一种动磁式阻尼器，包括套筒、隔磁盖板、支撑架、磁铁保持板、金属块和调距结构，所述套筒上端敞口并且下端封闭，其内底面上固定安装有第一永磁体；所述支撑架包括支撑杆、连接板和第二永磁体，所述支撑杆的上下两端分别连接所述连接板和所述第二永磁体；所述磁铁保持板设置有多个并且它们周向均匀安装在所述支撑杆上，每个所述磁铁保持板上均按从上至下的顺序安装偶数个第三永磁体；所述调距结构用于调节所述金属块与所述磁铁保持板之间的间隙大小。本发明结构简单，原理易懂，故其成本较低，加工简单，且重量较轻，安装使用更为方便。

Description

一种动磁式阻尼器

技术领域

本发明属于阻尼器领域，更具体地，涉及一种动磁式阻尼器。

背景技术

根据电磁感应定理可知，当导电材料和磁场发生相对运动时，会在导电材料中感应出涡流，并且该涡流会激发感应磁场；又由楞次定律可知，该感应磁场的作用是阻碍导电材料与主磁场的相对运动，即对导电材料施加一个阻尼力(制动力)。此外，由于导电材料自身的电阻不为零，根据欧姆定律，涡流将以热能的形式耗散。当导体在磁场中运动时，感应电流会使导体受到安培力，安培力的方向总是阻碍导体的运动，这种现象称为电磁阻尼。

电涡流阻尼器属于电(磁)感应式耗能器。现有的电涡流阻尼器一般都是基于导体(非导磁材料)在磁场中运动或在交变磁场中产生电涡流效应的原理来工作。当涡电流产生后，磁场便会对导体产生力的作用，阻止导体的运动，即产生了阻尼力。导体内产生的涡电流以热能的形式通过阻尼器耗散到周围的介质中。于是电涡流阻尼器不断地将振源传过来的动能转化为导体中的涡电流，又将涡电流转化成热能，达到耗能减振的目的。相比其他传统阻尼器，电涡流阻尼器具有结构简单、非接触、无需工作介质、寿命长及刚度与阻尼可控等特点，特别是非接触性，它不改变结构的动态特性，不会导致质量局部集中或者系统刚度的增加。在工作过程中，电涡流阻尼器不需要粘性介质、密封部件以及定期的维护。

目前而言，主流液力减振器的阻尼力变化有限，也难适用于高频振动，而且流体易泄漏。弹簧式减振器利用其弹性恢复性能实现减振。由于弹簧减振容易产生激振和疲劳，高频减振性能差，工作时还产生噪声。所以现在传统的液压、弹簧阻尼器已经不能适应现代社会的发展要求。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种动磁式阻尼器，其结构简单、阻尼可调，而且没有采用粘性介质和弹性元件，减振性能好。

为实现上述目的，按照本发明，提供了一种动磁式阻尼器，包括套筒和支撑架，其特征在于，还包括隔磁盖板、磁铁保持板、金属块和调距结构，其中，

所述套筒竖直设置，其上端敞口并且下端封闭，其内底面上固定安装有第一永磁体；

所述隔磁盖板安装在所述套筒的上端，从而将所述套筒的上端封闭；

所述支撑架包括支撑杆、连接板和第二永磁体，所述支撑杆竖直设置，所述支撑杆穿过所述隔磁盖板并且与所述隔磁盖板之间存在间隙，而且所述支撑杆的上下两端分别连接所述连接板和所述第二永磁体，所述第二永磁体的下端与所述第一永磁体的上端的磁极相同；

所述磁铁保持板设置有多个并且它们周向均匀安装在所述支撑杆上，所有的所述磁铁保持板均位于所述套筒内，每个所述磁铁保持板上均按从上至下的顺序安装偶数个第三永磁体，并且每个所述磁铁保持板上的相邻两个第三永磁体相对的两个面的磁极相同；

所述金属块的数量与所述磁铁保持板的数量一致，并且相邻两磁铁保持板之间设置一所述金属块并且每个所述第三永磁体均与所述金属块存在间隙；

每个所述金属块均安装在所述调距结构上，所述调距结构用于调节所述金属块与所述磁铁保持板之间的间隙大小。

优选地，所述调距结构为螺纹连接在所述套筒上的多个调距螺栓，每个所述调距螺栓分别螺纹连接在所述套筒的侧壁上并且穿过所述套筒的侧壁，每个所述调距螺栓伸入所述套筒内部的一端也螺纹连接在一所述金属块内，所述调距螺栓的转动能带动所述金属块移动，从而调整所述金属块与所述磁铁保持板之间的间隙。

优选地，每个所述调距螺栓上均安装有限位螺母，所述限位螺母位于所述套筒外。

优选地，所述调距结构为设置在所述隔磁盖板下端面上的第一平面螺纹，每个所述金属块的上端面上分别设置有与所述第一平面螺纹配合的第二平面螺纹，第二平面螺纹与第一平面螺纹配合，从而将每个所述金属块均安装在所述隔磁盖板上；

所述隔磁盖板可转动安装在所述套筒上，所述隔磁盖板的转动能调整所述金属块与所述磁铁保持板之间的间隙。

优选地，每个所述金属块的横截面均为类扇形。

优选地，每个所述第三永磁体均镶嵌在所述磁铁保持板上。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

1)本发明采用阵列式的小磁铁布置结构，安装方便，结构简单，通过增减永磁体的块数或者调节永磁体的尺寸可以改变电磁力，从而满足各类实际工程需要；

2)本发明在现有基础上提供了通过调节套筒上的调距螺栓或者利用平面螺纹连接金属块，可以方便地改变磁铁间隙，从而达到调节阻尼的效果，简单方便；

3)本发明中的电涡流耗能阻尼器由于导体材料以及磁体的物理特性不会发生大的变化的，因此阻尼系数的时间稳定性很好，从而保证了动磁式阻尼器最佳的减振效果长期不变；

4)本发明不使用弹簧元件进行缓冲，而是依靠同级永磁体之间的排斥力，避免了弹簧元件之间的摩擦而导致的非线性问题，保证了机构的稳定性；

5)本发明区别于传统的液压阻尼器，采用了在磁铁保持架上设置偶数个永磁体，在工作过程中不需要粘性介质、密封部件以及定期的维护，节省了很多资源；

6)本发明结构简单，原理易懂，故其成本较低，加工简单，且重量较轻，安装使用更为方便。

附图说明

图1为本发明的调距结构采用调距螺栓时的结构示意图；

图2为本发明的调距结构采用调距螺栓时的俯视图；

图3为本发明的调距结构采用调距螺栓时并撤除连接板、隔磁盖板等零件后的俯视图；

图4为本发明的调距结构采用调距螺栓时并撤除套筒后的结构示意图；

图5为本发明中磁铁保持板安装在支撑架上的结构示意图；

图6为本发明中隔磁盖板上设置第一平面螺纹时的结构示意图；

图7为本发明中金属块上设置第二平面螺纹时的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

参照图1～图7，一种动磁式阻尼器，包括套筒2、隔磁盖板5、支撑架1、磁铁保持板3、金属块4和调距结构，其中，

所述套筒2竖直设置，其上端敞口并且下端封闭，其内底面上固定安装有第一永磁体7；

所述隔磁盖板5安装在所述套筒2的上端，从而将所述套筒2的上端封闭；

所述支撑架1包括支撑杆11、连接板12和第二永磁体13，所述支撑杆11竖直设置，所述支撑杆11穿过所述隔磁盖板5并且与所述隔磁盖板5之间存在间隙，而且所述支撑杆11的上下两端分别连接所述连接板12和所述第二永磁体13，所述第二永磁体13的下端与所述第一永磁体7的上端的磁极相同；

所述磁铁保持板3设置有多个并且它们周向均匀安装在所述支撑杆11上，所有的所述磁铁保持板3均位于所述套筒2内，每个所述磁铁保持板3上均按从上至下的顺序安装偶数个第三永磁体31，并且每个所述磁铁保持板3上的相邻两个第三永磁体31相对的两个面的磁极相同；

所述金属块4的数量与所述磁铁保持板3的数量一致，并且相邻两磁铁保持板3之间设置一所述金属块4并且每个所述第三永磁体31均与所述金属块4存在间隙；

每个所述金属块4均安装在所述调距结构上，所述调距结构用于调节所述金属块4与所述磁铁保持板3之间的间隙大小。

作为一种优选，所述调距结构为螺纹连接在所述套筒2上的多个调距螺栓6，每个所述调距螺栓6分别螺纹连接在所述套筒2的侧壁上并且穿过所述套筒2的侧壁，每个所述调距螺栓6伸入所述套筒2内部的一端也螺纹连接在一所述金属块4内，所述调距螺栓6的转动能带动所述金属块4移动，从而调整所述金属块4与所述磁铁保持板3之间的间隙。另外，每个所述调距螺栓6上均安装有限位螺母61，所述限位螺母61位于所述套筒2外，以用于限制所述调距螺栓6伸入所述套筒2内的深度。

作为另一种优选，所述调距结构为设置在所述隔磁盖板5下端面上的第一平面螺纹，每个所述金属块4的上端面上分别设置有与所述第一平面螺纹配合的第二平面螺纹，第二平面螺纹与第一平面螺纹配合，从而将每个所述金属块4均安装在所述隔磁盖板5上；

所述隔磁盖板5可转动安装在所述套筒2上，所述隔磁盖板5的转动能调整所述金属块4与所述磁铁保持板3之间的间隙。

进一步，每个所述金属块4的横截面均为类扇形，每个所述第三永磁体31均镶嵌在所述磁铁保持板3上。

本发明利用金属块4切割磁铁保持板3中的永磁体阵列产生的磁场，在金属块4中产生涡流；磁场对于金属块4产生力的作用，以阻碍金属块4运动，产生阻尼作用。金属块4表面产生的涡流以热能的形式耗散到周围空气中去，使振动的机械能通过中间涡电流的转化变为热能，从而达到耗能减振的作用。

本发明通过结合以上原理，运用如图5所示的多块第三永磁体31阵列布置的方式，来增大金属块4单次运动后产生的磁通变化量，从而产生更大的涡电流，达到增大阻尼力的效果。

本发明采用了多个磁铁保持板3，优选为三个，如图5所示，采用镶嵌的形式，在每一个磁铁保持板3上镶嵌偶数个、成对永磁体，且相邻永磁体的磁极反向布置，形成多个均匀的电磁回路，使金属块4在切割磁感线时，受到均匀的阻尼力，保证该磁铁保持板3能在竖直方向上往复运动。在此，第三永磁体31的成对增减也可以对阻尼力的大小进行调整，即安装的时候可以调整安装的第三永磁体31的数量。

由于拆装第三永磁体31的工序较为复杂，需要打开隔磁盖板5，取出磁铁保持板3方能进行，且第三永磁体31镶嵌配合精密，拆装较为麻烦，故在此根据第三永磁体31和金属块4之间的间隙的平方与电磁力的反比关系，采用调节金属块4与磁铁保持板3之间的距离的关系来控制阻尼力的大小。

另外，本发明提出两种调节金属块4与磁铁保持板3之间距离的方法：

一种为通过一组调距螺栓6将金属块4与套筒2相连，在需要调节金属块4与磁铁保持板3之间距离的时候，同时转动三个套件中的调距螺栓6，并旋转相同圈数后，三个金属块4均向保持板中心移动相同的距离，使得调整后的间隙均相等，即完成调节间隙的动作，达成增减阻尼力的目的。

另一种类似机床上的多爪卡盘的工作原理，在隔磁盖板5底端面和金属块4上均设置平面螺纹，安装后通过旋转隔磁盖板5使所有的金属块4向外或向内移动，达到增大或者减小金属块4与磁铁保持板3之间距离来增减阻尼力的目的。

由于传统的液压阻尼器中的弹性元件存在摩擦造成的非线性变化现象，且在高频振动状态下响应有延时、重叠的现象，长期使用后弹性元件易产生形变影响性能。因此本发明在传统阻尼器的缓冲单元中使用了一对永磁体(第一永磁体7和第二永磁体13)来替代弹性元件，利用了同极永磁体相互排斥的原理。在支撑杆11的下端安装一个较大的圆盘型的第二永磁体13，与套筒2内底面固定的第一永磁体7相配合，能很好地替代了传统弹性元件的缓冲效果。

本发明的整体工作情况如下：工作时，连接板12连接其上方的外部结构，套筒2的底部连接其下方的外部结构，在外界负载作用下，装有第三永磁体31的磁铁保持板3向下运动，金属块4切割磁感线，在金属块4的表面产生电涡流，从而产生阻尼力，阻碍金属块4向下运动，同时第二永磁体13偏离了平衡位置，与第一永磁体7之间产生相互排斥力，起到了缓冲的作用，在这样持续的往复运动中，本发明的动磁式阻尼器不断地将振源传递过来的动能转化为金属块4表面的电涡流，又将电涡流转化成热能，达到了耗能减振的目的。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种动磁式阻尼器，包括套筒和支撑架，其特征在于，还包括隔磁盖板、磁铁保持板、金属块和调距结构，其中，

所述套筒竖直设置，其上端敞口并且下端封闭，其内底面上固定安装有第一永磁体；

所述隔磁盖板安装在所述套筒的上端，从而将所述套筒的上端封闭；

所述支撑架包括支撑杆、连接板和第二永磁体，所述支撑杆竖直设置，所述支撑杆穿过所述隔磁盖板并且与所述隔磁盖板之间存在间隙，而且所述支撑杆的上下两端分别连接所述连接板和所述第二永磁体，所述第二永磁体的下端与所述第一永磁体的上端的磁极相同；

所述磁铁保持板设置有多个并且它们周向均匀安装在所述支撑杆上，所有的所述磁铁保持板均位于所述套筒内，每个所述磁铁保持板上均按从上至下的顺序安装偶数个第三永磁体，并且每个所述磁铁保持板上的相邻两个第三永磁体相对的两个面的磁极相同；

所述金属块的数量与所述磁铁保持板的数量一致，并且相邻两磁铁保持板之间设置一所述金属块并且每个所述第三永磁体均与所述金属块存在间隙；

每个所述金属块均安装在所述调距结构上，所述调距结构用于调节所述金属块与所述磁铁保持板之间的间隙大小。

2.根据权利要求1所述的一种动磁式阻尼器，其特征在于，所述调距结构为螺纹连接在所述套筒上的多个调距螺栓，每个所述调距螺栓分别螺纹连接在所述套筒的侧壁上并且穿过所述套筒的侧壁，每个所述调距螺栓伸入所述套筒内部的一端也螺纹连接在一所述金属块内，所述调距螺栓的转动能带动所述金属块移动，从而调整所述金属块与所述磁铁保持板之间的间隙。

3.根据权利要求2所述的一种动磁式阻尼器，其特征在于，每个所述调距螺栓上均安装有限位螺母，所述限位螺母位于所述套筒外。

4.根据权利要求1所述的一种动磁式阻尼器，其特征在于，所述调距结构为设置在所述隔磁盖板下端面上的第一平面螺纹，每个所述金属块的上端面上分别设置有与所述第一平面螺纹配合的第二平面螺纹，第二平面螺纹与第一平面螺纹配合，从而将每个所述金属块均安装在所述隔磁盖板上；

所述隔磁盖板可转动安装在所述套筒上，所述隔磁盖板的转动能调整所述金属块与所述磁铁保持板之间的间隙。

5.根据权利要求1所述的一种动磁式阻尼器，其特征在于，每个所述金属块的横截面均为类扇形。

6.根据权利要求1所述的一种动磁式阻尼器，其特征在于，每个所述第三永磁体均镶嵌在所述磁铁保持板上。