CN106969076A - 一种阵列式电磁阻尼器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于抑制结构振动的阵列式电磁阻尼器，由电涡流耗能模块、外壳、缓冲弹簧、轴承结构及各连接部件组成。电涡流耗能模块包括阵列式永磁体结构和铜板。外壳由前板、后板、顶板、底板、左侧板和右侧板组成，铜板与底板固接，缓冲弹簧通过螺丝与前后板以及永磁体结构分别相连；永磁体结构包含阵列布置的永磁铁、固定永磁铁的磁铁座及连接螺丝，磁铁座通过轴承结构与外壳左右侧板相连；轴承结构包含与外壳相连的固定支座、与支座相连的导杆以及与永磁体结构相连的定向轴承。在外结构振动时，永磁体结构沿着导杆运动，铜板与之发生相对运动，切割磁感线而产生电涡流以达到耗能减震的效果。此结构无需外部供电，结构简单，因而具有非常好的应用前景。

Description

一种阵列式电磁阻尼器

技术领域

本发明涉及一种用于抑制结构振动作用下的响应的阻尼器，具体涉及一种阵列式电磁阻尼器，属于结构振动控制技术领域。

背景技术

土木工程领域的振动控制，一般按有无外界能量输入可分为主动控制和被动控制两大类，以及由这两种控制方式结合而成的半主动控制和混合控制。常用的被动控制方式有：基础隔振、耗能构件减振体系、耗能器减振及吸振器减振。结构主动控制主要的控制方式有：主动调频质量阻尼器、主动锚索控制，脉冲控制，空气动力挡风板等。

被动控制是最早研究和使用的结构控制方式，具有无需外部能源、技术简单，造价低廉的优点，因而在工程中获得广泛的应用，如粘滞性阻尼器，特别是油液式阻尼器，这类阻尼器主要结构包括缸体、粘滞液体、活塞、活塞杆、阻尼材料腔、密封端套、密封环等部件。此类阻尼器对仪器的密封性要求较高，存在液体泄露的问题，对阻尼器的可靠性造成影响。

在结构振动控制领域，使用电磁阻尼器抑制结构振动作用下的响应。不会发生漏液情况，使用寿命更加长久，维修时只需更换弹簧即可，操作简单。并且不需要进行外部供电，符合绿色发展的理念。如何提高电磁阻尼器的效能，并通过优化设计简化其结构，降低制造成本，提高一致性与可靠性，就成为亟待解决的技术问题。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种阵列式电磁阻尼器。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明提供的一种阵列式电磁阻尼器，包括安装在外壳中的电涡流耗能模块、缓冲弹簧和轴承结构，所述电涡流耗能模块包括铜板、永磁体和磁铁座，永磁体在磁铁座上矩阵排列，所述永磁体的磁力线穿过铜板，铜板与外壳的底板固定连接，缓冲弹簧和轴承结构安装于外壳和磁铁座之间。

优选的，所述永磁铁具有4排，所述铜板是布置在相邻排永磁体间隙中的三片，在铜板与永磁体相对运动时即产生电涡流，电涡流产生于铜板中。

优选的，所述缓冲弹簧包含弹簧和固定螺丝，弹簧两侧固定，防止出现受压失稳情况，用螺丝连接可方便拆卸和维修，此外弹簧保证了永磁体结构自然状态下大致居中位置。

优选的，所述轴承结构包含导杆、定位支座、定向轴承，导杆穿过支座，然后被支座固定于外壳，三者共同工作，保证了永磁体结构能够来回滑动，使作为有效质量的磁铁能够与铜板发生相对运动。

优选的，所述外壳是由六个面组成的盒体，盒体的上面和前面为可拆卸，便于安装和维修，三个部分通过螺丝相连；所述的外壳前后底三面有凹槽，铜板置于凹槽内，保证连接的精度，避免了不必要的摩擦。

优选的，所述的永磁体每块上面有两个开孔，所述的磁铁座有定位开孔，永磁体通过螺丝与磁铁座固连。永磁体与磁铁座的开孔用于穿过螺丝，保证了永磁体与磁铁座的精确连接。

优选的，所述的磁铁座与弹簧和定向轴承处均留有开孔，前者用于连接固定螺丝来连接弹簧，后者用于连接定向轴承；

优选的，所述的定向轴承有四个开孔，用于与磁铁座侧面的连接，连接构件为螺丝；所述的导杆位于永磁体结构重心高度，避免出现偏心弯矩；

优选的，所述的导杆支座有三个开孔，底部两个用于与外壳侧面相连，连接方式为螺丝；另一个开孔用于调节开孔大小，保证对导杆的有效连接；所述的导杆在支座处为磨砂面，保证了导杆与支座之间能够有足够摩擦力。

有益效果：结构简单，所有部分均为组装而成，有利于规模化生产；无需外部供电，节能环保；可根据需要调节阻尼效果，此阻尼器永磁体数量并非一层不变，可根据需要布置，随着数量的线性变化，阻尼效果也大致线性变化，使用前景非常好。

除以上所述的本发明解决的技术问题、构成技术方案的技术特征以及由这些技术方案的技术特征所带来的优点外。为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明所能解决的其他技术问题、技术方案中包含的其他技术特征以及这些技术特征带来的优点做更为清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在其基础上未经创造性劳动所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

附图说明

图1本发明实施例的装配图；

图2是图1中电涡流耗能模块的结构示意图；

图3是图1中永磁体结构与导杆连接示意图；

图4是图1中磁铁座的结构示意图；

图5是图1中磁铁座的开孔示意图；

图6是图5的仰视图；

图7是本发明实施例的磁铁布置示意图；

图8是图7的剖视图；

图9是图1中弹簧与磁铁座连接示意图，弹簧两端环向为闭合圆；

图10是图1中导杆支座的结构示意图；

图11是图1中定向轴承的结构示意图；

图12是移除外壳前面、右侧面以及顶面后的结构示意图；

图中：11：外壳底板，12：铜板，13：外壳侧面板；21：磁铁座，22：磁铁座侧面，23：永磁体，211：磁铁座留孔，212：固定永磁体的螺丝，222：固定定向轴承的留孔，223：固定弹簧螺丝的留孔；31：导杆，32：导杆支座，33：定向轴承；41：弹簧，42：弹簧螺丝。

具体实施方式

实施例：

本实施例的阵列式电磁阻尼器如图12所示，由电涡流耗能模块、外壳、缓冲弹簧、轴承结构及各连接部件组成。电涡流耗能模块包括阵列式永磁体结构和铜板。外壳是由六个面组成的盒体，为便于观察，图中移除前面、右侧面以及顶面。外壳的底板上间隔地固定连接有3条铜板，8个缓冲弹簧通过16个螺丝与外壳前后板以及永磁体结构分别相连；永磁体结构包含阵列布置的永磁铁、固定永磁铁的磁铁座及连接螺丝，磁铁座通过轴承结构与外壳左右侧板相连；轴承结构包含与外壳相连的4个导杆支座、与支座相连的两条导杆以及与磁铁座相连的4个定向轴承。

组装时，如图1-图11所示：

1.首先利用螺丝212将永磁体23与磁铁座21相连，如图7，组成永磁体结构；如图5中211为磁铁座留孔，用于连接磁铁；如图6中222为定向轴承留孔，223为弹簧留孔；

2.把铜板12固定到外壳11上，工厂预制，如图12所示；

3.将导杆支座32通过螺丝与外壳13相连；将定向轴承33与永磁体结构相连，如图2~3位置；在图11中有定向轴承细部图，332为螺丝孔，与之对应的是图6中的222；

4.将弹簧连接螺丝42连接在外壳和永磁体结构相连，如图9；

5.将永磁体结构和外壳对位组装，插入导杆31；

6.将导杆支座32拧紧并装上弹簧，如图10中321处留孔，是用于导杆放进去后拧紧用；

7.装上外壳前盖和顶盖。后期维修采用相同工序更换弹簧，保证其整体寿命更加长久。

使用时，其减震耗能过程如下：

1.将电涡流阻尼器安装在振动结构上面，外壳与振动结构相连，振动方向与永磁体结构运动方向一致；

2.起初结构静止，永磁体结构在弹簧的作用下，位于阻尼器中间位置，随着结构的振动，外壳开始振动，然后电涡流阻尼器内外发生相对运动，此时，固定在外壳上的铜板做切割磁感线运动，产生电涡流，消耗振动的能量；

3.在外部结构振动过程中，阻尼器内部永磁体结构由于电磁力，反作用于铜板，约束其运动，从而一定程度上达到限制振动结构振动，在此过程中可减小其振幅和振动时间，将振动产生的动能以热能形式散发出去；

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化，在本发明的原理和技术思想的范围内，对这些实施方式进行多种变化、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 (8)

1.一种阵列式电磁阻尼器，包括安装在外壳中的电涡流耗能模块、缓冲弹簧和轴承结构，所述电涡流耗能模块包括铜板、永磁铁和磁铁座，其特征在于：所述永磁铁在磁铁座上矩阵排列，所述永磁铁的磁力线穿过铜板，铜板与外壳的底板固定连接，缓冲弹簧和轴承结构安装于外壳和磁铁座之间。

2.根据权利要求1所述的一种阵列式电磁阻尼器，其特征在于：所述永磁铁具有四排，所述铜板是布置在相邻排永磁铁间隙中的三片。

3.根据权利要求1所述的一种阵列式电磁阻尼器，其特征在于：所述缓冲弹簧包含弹簧和固定螺丝，所述固定螺丝分别与磁铁座和外壳固定连接。

4.根据权利要求1所述的一种阵列式电磁阻尼器，其特征在于：所述轴承结构包含导杆、定位支座、定向轴承，所述定位支座位于导杆的两端，所述定位支座与外壳固定连接，所述定向轴承套设于导杆上。

5.根据权利要求1所述的一种阵列式电磁阻尼器，其特征在于：所述外壳是由六个面组成的盒体，盒体的上面和前面通过螺丝相连；前后底三面内设凹槽，铜板置于凹槽内。

6.根据权利要求1所述的一种阵列式电磁阻尼器，其特征在于：所述永磁铁上面具有安装孔，所述磁铁座上具有定位开孔，安装孔与定位孔内穿设有螺丝。

7.根据权利要求4所述的一种阵列式电磁阻尼器，其特征在于：所述定向轴承通过螺丝与磁铁座侧面连接，所述的导杆与永磁铁的重心在同一平面上。

8.根据权利要求4所述的一种阵列式电磁阻尼器，其特征在于：所述的导杆支座具有三个螺丝孔，底部两个用于与外壳侧面相连，另一个开孔用于锁定导杆。