CN109611486A - 一种电涡流轴向阻尼器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电涡流轴向阻尼器，包括螺杆和螺母；定筒，套设于螺杆外侧；内转筒，连接螺母，套设于螺杆与定筒之间，内转筒周缘设有磁体，定筒内壁设有导体管；外转筒，连接螺母，套设于定筒外侧，外转筒内壁设有导体管，定筒周缘设有磁体。该阻尼器，内转筒与定筒、外转筒与定筒形成两组模块连接，尺寸互不受到影响，可单独设计，模块化生产、组合，通过内外旋转、内旋转、外旋转等多种组合方式，满足对阻尼器尺寸限制、阻尼力惯性力变化方式以及散热效率的要求，结构分为运动转换机构与电涡流阻尼发生器，电涡流阻尼发生器无摩擦损耗，在阻尼器达到使用年限后，只需更换运动转换机构，电涡流阻尼发生器可继续使用，从而降低全寿命成本。

Description

一种电涡流轴向阻尼器

技术领域

本发明涉及阻尼装置领域，特别涉及一种电涡流轴向阻尼器。

背景技术

电涡流阻尼产生的基本原理是：当处于局部磁场中的导体板切割磁力线时会在导体板中产生电涡流，电涡流又会产生与原磁场方向相反的新磁场，从而在原磁场和导体之间形成阻碍二者相对运动的阻尼力，同时导体板的电阻效应将导体板获得的动能通过电涡流转换为热能耗散出去。如果将导体板与振动结构相连接，就可以产生结构减振与耗能的作用，成为电涡流阻尼器。与结构振动控制领域常用的一些阻尼装置相比，电涡流阻尼器不依靠机械摩擦耗能，没有工作流体也就不存在漏液和密封的问题，具有可靠性高、耐久性好和构造相对简单等优点，因此特别适合用在要求疲劳寿命长且不易维护的工作环境。

现有的电涡流轴向阻尼器，产生电涡流阻尼的部分和传动构件耦合在一起，两者之间的尺寸互相受到干扰(比如当需要更多磁体数量时，会受到螺母长度的限制，当使用更大尺寸的传动构件时，磁体架的尺寸也要跟着变大；难以满足在一个尺寸较小的电涡流轴向阻尼器实现较大阻尼力的需求)，给设计、生产和装配带来很多困难。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中所存在的现有的电涡流轴向阻尼器，产生电涡流阻尼的部分和传动构件耦合在一起，两者之间的功能和结构互相受到干扰的难题，提供一种电涡流轴向阻尼器。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种电涡流轴向阻尼器，包括：

螺杆和与其适配的螺母，所述螺杆用于连接受控结构相对振动两点中的一点；

导磁材料制成的定筒，套设于所述螺杆外侧，所述定筒用于连接所述受控结构相对振动两点中的另一点；

导磁材料制成的内转筒，连接所述螺母，套设于所述螺杆与所述定筒之间，所述内转筒周缘设有若干个磁体，对应的所述定筒内壁设有导体管；

导磁材料制成的外转筒，连接所述螺母，套设于所述定筒外侧，所述外转筒内壁设有导体管，对应的所述定筒周缘设有若干个磁体。

采用本发明所述的一种电涡流轴向阻尼器，内转筒与定筒、外转筒与定筒形成两组模块连接，尺寸互不受到影响，可单独设计，模块化生产、组合，通过内外旋转、内旋转、外旋转等多种组合方式，可以满足实际工程对阻尼器尺寸限制、阻尼力惯性力变化方式以及散热效率等各方面的要求；该阻尼器的另外一个优点是整个结构可分为运动转换机构与电涡流阻尼发生器两大部分，电涡流阻尼发生器无摩擦损耗，在整个阻尼器达到使用年限后，只需要更换运动转换机构，电涡流阻尼发生器可继续使用，从而大大降低全寿命成本。

优选地，所述定筒包括导磁材料制成的定筒本体和与其可拆卸连接的轴承外套，所述轴承外套通过至少一个推力轴承转动连接于所述螺母，所述轴承外套位于所述外转筒内侧，所述定筒对应的所有所述磁体设于所述轴承外套周缘。

优选地，所述内转筒远离所述螺母的一端通过滚动轴承一转动连接于所述定筒的一端内壁，所述内转筒上相对所述滚动轴承一的另一端通过滚动轴承二转动连接于所述定筒的另一端内壁。

优选地，所有所述磁体设于所述内转筒的周缘。

优选地，所有所述磁体均匀分布设置。

优选地，所述磁体为永磁体或者电磁体。

优选地，所有所述磁体和对应的所述导体管之间具有间隙。

优选地，所述间隙为1mm-5mm。

优选地，通过解开所述轴承外套(32)与所述定筒本体(31)之间的连接，整个阻尼器分解为上下两个互不相关的模块，仅上部模块中的螺杆、螺母及轴承在长期工作后可能存在磨耗问题，但易于更换，下部模块无损耗，可继续使用。

优选地，所述螺母的一端连接所述外转筒，所述螺母的另一端连接所述内转筒，靠近所述外转筒一侧的所述螺杆的端部设有端头一。

优选地，远离所述外转筒一侧的所述定筒的端部设有端头二。

优选地，该电涡流轴向阻尼器还包括导向内管和导向外管，所述导向内管连接于所述定筒，所述导向外管连接于所述螺杆，所述导向内管的一端套接于所述导向外管的一端，所述导向内管外壁贴合所述导向外管的内壁且能够相对滑动。

采用这种结构设置，该阻尼器需要达到设计所需的最大阻尼力和阻尼系数而做得较长，当阻尼器呈水平状态放置时，阻尼器在自身重力荷载作用下，其中间部分的挠度会比较大，由于阻尼器为精密结构，过大的挠度可能会影响阻尼器运转的平顺性，因而在该阻尼器外连接设置用于导向和增加轴向刚度的导向内管和导向外管，辅助支撑该阻尼器，保证其运转平顺。

优选地，所述导向内管内壁连接有至少一个支撑环，所有所述支撑环连接于所述定筒外壁。

优选地，通过改变所述外转筒(5)的厚度或尺寸，获得不同的惯性质量以满足惯性力减振的要求。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、运用本发明所述的一种电涡流轴向阻尼器，内转筒与定筒、外转筒与定筒形成两组模块连接，尺寸互不受到影响，可单独设计，模块化生产、组合，通过内外旋转、内旋转、外旋转等多种组合方式，可以满足实际工程对阻尼器尺寸限制、阻尼力惯性力变化方式以及散热效率等各方面的要求；该阻尼器的另外一个优点是整个结构可分为运动转换机构与电涡流阻尼发生器两大部分，电涡流阻尼发生器无摩擦损耗，在整个阻尼器达到使用年限后，只需要更换运动转换机构，电涡流阻尼发生器可继续使用，从而大大降低全寿命成本；

2、运用本发明所述的一种电涡流轴向阻尼器，需要达到设计所需的最大阻尼力和阻尼系数而做得较长，当阻尼器呈水平状态放置时，阻尼器在自身重力荷载作用下，其中间部分的挠度会比较大，由于阻尼器为精密结构，过大的挠度可能会影响阻尼器运转的平顺性，因而在该阻尼器外连接设置用于导向和增加轴向刚度的导向内管和导向外管，辅助支撑该阻尼器，保证其运转平顺。

附图说明

图1为本发明所述的电涡流轴向阻尼器的一种结构示意图；

图2为外转筒的一种结构示意图；

图3为内转筒的一种结构示意图；

图4为本发明所述的电涡流轴向阻尼器的另一种结构示意图。

图中标记：1-螺杆，11-端头一，12-连接螺栓，2-螺母，3-定筒，31-定筒本体，32-轴承外套，33-推力轴承，34-端头二，4-内转筒，41-滚动轴承一，42-轴承内套，43-滚动轴承二，5-外转筒，6-磁体，7-导体管，8-导向内管，81-支撑环，9-导向外管。

具体实施方式

下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

实施例1

如图1-3所示，本发明所述的一种电涡流轴向阻尼器，包括：

螺杆1和与其适配的螺母2；

导磁材料制成的定筒3，套设于所述螺杆1外侧；

导磁材料制成的内转筒4，连接所述螺母2，套设于所述螺杆1与所述定筒3之间，所述内转筒4周缘设有若干个磁体6，对应的所述定筒3内壁设有导体管7；

导磁材料制成的外转筒5，连接所述螺母2，套设于所述定筒3外侧，所述外转筒5内壁设有导体管7，对应的所述定筒3周缘设有若干个磁体6。

作为本实施例的一个优选方案，所述定筒3包括导磁材料制成的定筒本体31和与其连接的轴承外套32，所述轴承外套32通过至少一个推力轴承33转动连接于所述螺母2，所述轴承外套32位于所述外转筒5内侧，所述定筒3对应的所有所述磁体6设于所述轴承外套32周缘；所述内转筒4远离所述螺母2的一端通过滚动轴承一41转动连接于所述定筒3的一端内壁，所述内转筒4上相对所述滚动轴承一41的另一端通过滚动轴承二43转动连接于所述定筒3的另一端内壁；所有所述磁体6设于所述内转筒4的周缘，并均匀分布设置，所述磁体6为永磁体，所有所述磁体6和对应的所述导体管7之间具有间隙，所述间隙为1mm。

所述螺母2的一端连接所述外转筒5，所述螺母2的另一端连接所述内转筒4，靠近所述外转筒5一侧的所述螺杆1的端部设有端头一11，远离所述外转筒5一侧的所述定筒3的端部设有端头二34，所述端头一11和所述端头二34分别用于连接受控结构相对振动的两点，结构振动强迫所述螺杆1做轴向往复运动，使得所述螺母2绕所述螺杆1转动，所述螺母2带动所述内转筒4和外转筒5均相对所述定筒3转动，使得所有所述导体管7相对对应的所述磁体6转动切割磁感线产生电涡流效应，电涡流效应产生的阻尼力对旋转轴形成一个大的阻力扭矩，这个扭矩经过螺旋副又转换为一个很大的总是与所述螺杆1轴向运动方向相反的阻尼力，于是电涡流轴向阻尼器获得了很大的阻尼系数。

所述定筒本体31与所述轴承外套32采用连接螺栓12连接，轴承内套42与内转筒4采用咬口连接，当解开所述连接螺栓12时，可实现电涡流发生器与运动转换机构的分离，从而更换在长时间工作中可能磨耗的运动转换机构，而无摩擦损耗的电涡流发生器可继续使用，大大降低阻尼器的全寿命成本。

作为本实施例的一个优选方案，当该电涡流轴向阻尼器需要较大的旋转惯性质量时，增加如图1-2中外旋转结构的质量，即增加所述外转筒5和与其连接的所述导体管7的质量；如图2所示，该电涡流轴向阻尼器既能够实现外旋转式电涡流轴向阻尼，如图3所示，又能够实现内旋转式电涡流轴向阻尼。

运用本发明所述的一种电涡流轴向阻尼器，内转筒4与定筒3、外转筒5与定筒3形成两组模块连接，尺寸互不受到影响，可单独设计，模块化生产、组合，能够做到在相同尺寸的电涡流轴向阻尼器中加入更多的磁体6数量，以获得更大的阻尼力的需求，而在一些特殊领域，能够做到相同的阻尼力大小下，电涡流轴向阻尼器的尺寸更加小巧紧凑，满足特殊领域安装需求，该电涡流轴向阻尼器结构简单，使用方便，效果良好；通过内外旋转、内旋转、外旋转等多种组合方式，可以满足实际工程对阻尼器尺寸限制、阻尼力惯性力变化方式以及散热效率等各方面的要求；该阻尼器的另外一个优点是整个结构可分为运动转换机构与电涡流阻尼发生器两大部分，电涡流阻尼发生器无摩擦损耗，在整个阻尼器达到使用年限后，只需要更换运动转换机构，电涡流阻尼发生器可继续使用，从而大大降低全寿命成本。

实施例2

如图4所示，本发明所述的一种电涡流轴向阻尼器，在实施例1的基础上，该电涡流轴向阻尼器还包括导向内管8和导向外管9。

所述导向内管8连接于所述定筒3，所述导向外管9连接于所述螺杆1，所述导向内管8的一端套接于所述导向外管9的一端，所述导向内管8外壁贴合所述导向外管9的内壁且能够相对滑动，所述导向内管8内壁连接有至少一个支撑环81，所有所述支撑环81连接于所述定筒3外壁。

采用这种结构设置，该阻尼器需要达到设计所需的最大阻尼力和阻尼系数而做得较长，当阻尼器呈水平状态放置时，阻尼器在自身重力荷载作用下，其中间部分的挠度会比较大，由于阻尼器为精密结构，过大的挠度可能会影响阻尼器运转的平顺性，因而在该阻尼器外连接设置用于导向和增加轴向刚度的导向内管8和导向外管9，辅助支撑该阻尼器，保证其运转平顺。

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 (10)

1.一种电涡流轴向阻尼器，其特征在于，包括：

螺杆(1)和与其适配的螺母(2)，所述螺杆(1)用于连接受控结构相对振动两点中的一点；

导磁材料制成的定筒(3)，套设于所述螺杆(1)外侧，所述定筒(3)用于连接所述受控结构相对振动两点中的另一点；

导磁材料制成的内转筒(4)，连接所述螺母(2)，套设于所述螺杆(1)与所述定筒(3)之间，所述内转筒(4)周缘设有若干个磁体(6)，对应的所述定筒(3)内壁设有导体管(7)；

导磁材料制成的外转筒(5)，连接所述螺母(2)，套设于所述定筒(3)外侧，所述外转筒(5)内壁设有导体管(7)，对应的所述定筒(3)周缘设有若干个磁体(6)。

2.根据权利要求1所述的电涡流轴向阻尼器，其特征在于，所述定筒(3)包括导磁材料制成的定筒本体(31)和与其可拆卸连接的轴承外套(32)，所述轴承外套(32)通过至少一个推力轴承(33)转动连接于所述螺母(2)，所述轴承外套(32)位于所述外转筒(5)内侧，所述定筒(3)对应的所有所述磁体(6)设于所述轴承外套(32)周缘。

3.根据权利要求1所述的电涡流轴向阻尼器，其特征在于，所述内转筒(4)远离所述螺母(2)的一端通过滚动轴承一(41)转动连接于所述定筒(3)的一端内壁，所述内转筒(4)上相对所述滚动轴承一(41)的另一端通过滚动轴承二(43)转动连接于所述定筒(3)的另一端内壁。

4.根据权利要求1所述的电涡流轴向阻尼器，其特征在于，所有所述磁体(6)设于所述内转筒(4)的周缘，并均匀分布设置。

5.根据权利要求2所述的电涡流轴向阻尼器，其特征在于，通过解开所述轴承外套(32)与所述定筒本体(31)之间的连接，整个阻尼器分解为上下两个互不相关的模块。

6.根据权利要求1所述的电涡流轴向阻尼器，其特征在于，所述磁体(6)为永磁体或者电磁体。

7.根据权利要求1所述的电涡流轴向阻尼器，其特征在于，所述螺母(2)的一端连接所述外转筒(5)，所述螺母(2)的另一端连接所述内转筒(4)，靠近所述外转筒(5)一侧的所述螺杆(1)的端部设有端头一(11)。

8.根据权利要求7所述的电涡流轴向阻尼器，其特征在于，远离所述外转筒(5)一侧的所述定筒(3)的端部设有端头二(34)。

9.根据权利要求1所述的电涡流轴向阻尼器，其特征在于，还包括导向内管(8)和导向外管(9)，所述导向内管(8)连接于所述定筒(3)，所述导向外管(9)连接于所述螺杆(1)，所述导向内管(8)的一端套接于所述导向外管(9)的一端，所述导向内管(8)外壁贴合所述导向外管(9)的内壁且能够相对滑动。

10.根据权利要求1-9任一项所述的电涡流轴向阻尼器，其特征在于，通过改变所述外转筒(5)的厚度或尺寸，获得不同的惯性质量以满足惯性力减振的要求。