CN112178101A - 一种电磁阻尼器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及阻尼器技术领域，公开了一种电磁阻尼器，包括外筒、永磁体、滚珠丝杠、滚珠螺母、铜导圈和散热组件；两块所述永磁体上下相对安装于外筒的内壁，所述滚珠丝杠位于外筒中，并位于两块永磁体之间，所述滚珠丝杠的一端穿过外筒后向外延伸，所述铜导圈位于外筒中，其套设于滚珠丝杠的外周，并与滚珠螺母连接，所述散热组件的至少部分与铜导圈连接，所述散热组件的至少部分固定于外筒的外侧。其有益效果在于：本阻尼器整体结构简单，产生的热量可通过散热组件耗散。

Description

一种电磁阻尼器

技术领域

本发明涉及阻尼器技术领域，具体涉及一种电磁阻尼器。

背景技术

土木工程结构在外部激励如地震、强风等作用下，容易产生大幅振动，为了减轻或抑制结构引起的响应，国内外学者展开了广泛研究，提出了许多结构控制技术，其中基于被动减振技术的阻尼器应用广泛。电磁产生阻尼力的基本原理是处于磁场中的铜导圈做切割磁感线运动，铜导圈会产生感应电流，而产生电流的铜导圈在磁场中会产生安培阻尼力，从而抑制导体导圈的运动，将装置与振动结构相连，能够起到结构减振和耗能的作用。

如专利申请号为201910052891.8，专利名称为旋转式磁流变阻尼器，利用磁流变液通过活塞上的小孔或活塞和缸之间的间隙，产生阻尼力，达到减振效果，但磁流变液容易消耗和漏油，且随着时间，磁流变液阻尼力会有所下降。

如专利申请号202010346905.X，专利名称为一种电涡流惯性质量阻尼器，将滑杆的直线运动变成滚珠丝杠的旋转运动，带动内转筒一起转动，导磁板形成电涡流，产生与原磁场相反的新磁场，产生阻尼力，达到减振效果，但其动能转换为热能后直接通过导磁板向外壳传递，散热问题亟待解决。

发明内容

本发明的目的是为了克服以上现有技术存在的不足，提供了一种结构简单、合理，有效解决热能耗散问题的电磁阻尼器。

本发明的目的通过以下的技术方案实现：一种电磁阻尼器，包括外筒、永磁体、滚珠丝杠、滚珠螺母、铜导圈和散热组件；两块所述永磁体上下相对安装于外筒的内壁，所述滚珠丝杠位于外筒中，并位于两块永磁体之间，所述滚珠丝杠的一端穿过外筒后向外延伸，所述铜导圈位于外筒中，其套设于滚珠丝杠的外周，并与滚珠螺母连接，所述散热组件的至少部分与铜导圈连接，所述散热组件的至少部分固定于外筒的外侧。

进一步地，所述散热组件包括金属导环、导线和可变电阻；所述金属导环包括内环和外环，所述外环套设于内环的外周，所述铜导圈的两开口端分别与内环、外环接触，所述可变电阻固定于外筒的外侧，所述内环和外环均通过导线与可变电阻连接。

进一步地，所述铜导圈包括环形部、框体部和导片；所述环形部套设于滚珠丝杠的外周，两个所述框体部沿滚珠丝杠的轴向相对设置，分别与环形部的两端连接，所述滚珠螺母与两个框体部连接，所述导片分别安装于框体部远离环形部的一端，所述导片与散热组件连接。

进一步地，还包括绝缘支撑，所述绝缘支撑的一端与滚珠螺母连接，其另一端与对应的框体部连接。

进一步地，还包括隔板；所述隔板位于外筒中，将外筒的内腔分隔成第一腔室和第二腔室，所述滚珠丝杠位于其中第一腔室中，所述滚珠丝杠的一端穿过外筒后向外延伸，所述滚珠丝杠的另一端穿过隔板后位于第二腔室中。

进一步地，还包括定位支撑；所述隔板靠近第一腔室的一侧面开有第一环形滑道，此第一环形滑道位于滚珠丝杠的外周，所述外筒开有与第一环形滑道相对的第二环形滑道，所述定位支撑分别位于滚珠螺母的两侧，两个所述定位支撑的一端与滚珠螺母连接，另一端位于相对应的第一环形滑道或第二环形滑道中。

进一步地，还包括第一耳板和第二耳板；所述第一耳板安装于滚珠丝杠伸出外筒的一端，所述第二耳板安装于外筒的另一端面，与第一耳板相对设置。

进一步地，所述外筒包括筒体、第一盖板和第二盖板；所述第一盖板和第二盖板分别封闭于筒体的两端，所述滚珠丝杠穿过第一盖板后向外延伸，所述第二耳板安装于第二盖板。

本发明相对于现有技术具有如下优点：

1、本发明中在外筒中设置两块相对的永磁体，具有无噪声、无接触传递动力、无疲劳变形、可靠性高、寿命长、装配简单等特点。在滚珠丝杠的外周套设与滚珠螺母连接的铜导圈，利用铜导圈在磁场中的旋转产生非接触的安培阻尼力距，能够抑制建筑结构振动，同时铜导圈还能将电流输出至散热组件，既解决了外筒内部的散热问题，又能调节铜导圈的转速。

2、本发明中的散热组件包括金属导环、导线和可变电阻，可变电阻安装在外筒外侧，通过设计一种新型耗能方式，将外部激励转化为电阻的热能，可变电阻与铜导圈相配合，将电能转化为热能，有效解决热能耗散问题。可变电阻也能调节电流大小从而调节安培阻尼力大小，阻尼系数调整更加方便，实现变阻尼。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明的电磁阻尼器的剖面正视图；

图2示出了根据本发明的电磁阻尼器的剖面侧视图；

图3示出了根据本发明中的铜导圈与散热组件的结构示意图；

图4示出了根据本发明中的电磁阻尼器的立体图；

图中，1为外筒；2为永磁体；3为滚珠丝杠；4为滚珠螺母；5为铜导圈；6为金属导环；7为导线；8为可变电阻；9为环形部；10为框体部；11为导片；12为绝缘支撑；13为隔板；14为第一腔室；15为第二腔室；16为定位支撑；17为第一耳板；18为第二耳板；19为筒体；20为第一盖板；21为第二盖板；22为内环；23为外环。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1、图2所示的电磁阻尼器，包括外筒1、永磁体2、滚珠丝杠3、滚珠螺母4、铜导圈5和散热组件；两块所述永磁体2上下相对安装于外筒1的内壁，所述滚珠丝杠3位于外筒1中，并位于两块永磁体2之间，所述滚珠丝杠3的一端穿过外筒1后向外延伸，所述铜导圈5位于外筒1中，其套设于滚珠丝杠3的外周，并与滚珠螺母4连接，所述散热组件的至少部分与铜导圈5连接，所述散热组件的至少部分固定于外筒1的外侧。两块永磁体2中，其中一块的N极朝内，另一块的S极朝内，即：其中一块的N极朝向另一块的S极。建筑结构发生振动时，滚珠丝杆跟随建筑结构往复移动，以带动滚珠螺母转动，铜导圈5跟随滚珠螺母4同步转动，切割磁感线，在铜导圈5内产生感应电流，在磁场的作用下，产生安培阻尼力矩反向作用与滚珠丝杠3，抑制滚珠丝杠3的往复行程，从而抑制建筑结构振动。再通过铜导圈5，将热量传递至散热组件，有效解决热能耗散问题。

如图2和图3所示，所述散热组件包括金属导环6、导线7和可变电阻8；所述金属导环6包括内环22和外环23，所述外环23套设于内环22的外周，所述铜导圈55的两个导片11分别与内环22、外环23接触，所述可变电阻8固定于外筒1的外侧，所述内环22和外环23均通过导线7与可变电阻8连接。内环22和外环23均固定在第一腔室的隔板上，内环22与外环23之间无相互接触。铜导圈5的两个导片分别与内环22和外环23对应接触，铜导圈5转动过程中，两个导片11分别与内环22和外环23接触，从而将感应电流通过导线传递至可变电阻。采用可变电阻，一方面可将电能转化为热能，另一方面可变电阻也能调节电流大小从而调节安培阻尼力大小，实现变阻尼。

如图3所示，所述铜导圈5包括环形部9、框体部10和导片11；所述环形部9套设于滚珠丝杠3的外周，两个所述框体部10沿滚珠丝杠3的轴向相对设置，分别与环形部9的两端连接，所述滚珠螺母4与两个框体部10连接，所述导片11分别安装于框体部10远离环形部9的一端，两个所述导片11分别与散热组件中的内环22、外环23连接。通过此设置，铜导圈5套设于滚珠丝杠3的外周，位于两块永磁体2形成的磁场中，并与滚珠螺母4连接，随滚珠螺母4同步转动，切割磁感线。

还包括绝缘支撑12，所述绝缘支撑12的一端与滚珠螺母4连接，其另一端与对应的框体部10连接。绝缘支撑12将框体部10与滚珠螺母4连接。绝缘支撑12采用绝缘材料制成，对电磁场没有影响。

还包括隔板13；所述隔板13位于外筒1中，将外筒1的内腔分隔成第一腔室14和第二腔室15，所述滚珠丝杠3位于其中第一腔室14中，所述滚珠丝杠3的一端穿过外筒1后向外延伸，所述滚珠丝杠3的另一端穿过隔板13后位于第二腔室15中。通过设置隔板13将外筒内的空间合理利用，便于安装定位支撑16和金属导环6。

还包括定位支撑16；所述隔板13靠近第一腔室14的一侧面开有第一环形滑道，此第一环形滑道位于滚珠丝杠3的外周，所述外筒开有与第一环形滑道相对的第二环形滑道，所述定位支撑16分别位于滚珠螺母4的两侧，两个所述定位支撑16的一端与滚珠螺母连接，另一端位于相对应的第一环形滑道或第二环形滑道中。定位支撑16跟随滚珠螺母4转动，其另一端在第一环形滑槽或第二环形滑道中滑动。定位支撑16用于限定滚珠螺母水平移动，使得滚珠螺母只能转动。

如图2和图4所示，还包括第一耳板17和第二耳板18；所述第一耳板17安装于滚珠丝杠3伸出外筒1的一端，所述第二耳板18安装于外筒1的另一端面，与第一耳板17相对设置。第一耳板17和第二耳板18用于与建筑结构连接，第一耳板直接与滚珠丝杠3连接，以使滚珠丝杠3在的建筑结构带动下往复移动。

所述外筒1包括筒体19、第一盖板20和第二盖板21；所述第一盖板20和第二盖板21分别封闭于筒体19的两端，所述滚珠丝杠3穿过第一盖板20后向外延伸，所述第二耳板18安装于第二盖板21。

具体使用时：

当建筑结构发生振动时，滚珠丝杠3往复移动，带动滚珠螺母4转动，绝缘支撑12和铜导圈5只能做旋转运动，铜导圈5切割永磁体2产生的磁感线，使铜导圈5内形成感应电流，在磁场作用下，铜导圈5产生安培阻尼力矩，通过滚珠螺母4放大形成轴向安培阻尼力，抑制建筑结构振动。铜导圈5内的感应电流通过金属导环6以及导线7将电流传到可变电阻8，可变电阻8发热耗能。由于电阻大小可变，本装置实现了变阻尼的效果。

上述具体实施方式为本发明的优选实施例，并不能对本发明进行限定，其他的任何未背离本发明的技术方案而所做的改变或其它等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种电磁阻尼器，其特征在于：包括外筒、永磁体、滚珠丝杠、滚珠螺母、铜导圈和散热组件；两块所述永磁体上下相对安装于外筒的内壁，所述滚珠丝杠位于外筒中，并位于两块永磁体之间，所述滚珠丝杠的一端穿过外筒后向外延伸，所述铜导圈位于外筒中，其套设于滚珠丝杠的外周，并与滚珠螺母连接，所述散热组件的至少部分与铜导圈连接，所述散热组件的至少部分固定于外筒的外侧。

2.根据权利要求1所述的电磁阻尼器，其特征在于：所述散热组件包括金属导环、导线和可变电阻；所述金属导环包括内环和外环，所述外环套设于内环的外周，所述铜导圈的两开口端分别与内环、外环接触，所述可变电阻固定于外筒的外侧，所述内环和外环均通过导线与可变电阻连接。

3.根据权利要求1所述的电磁阻尼器，其特征在于：所述铜导圈包括环形部、框体部和导片；所述环形部套设于滚珠丝杠的外周，两个所述框体部沿滚珠丝杠的轴向相对设置，分别与环形部的两端连接，所述滚珠螺母与两个框体部连接，所述导片分别安装于框体部远离环形部的一端，所述导片与散热组件连接。

4.根据权利要求3所述的电磁阻尼器，其特征在于：还包括绝缘支撑，所述绝缘支撑的一端与滚珠螺母连接，其另一端与对应的框体部连接。

5.根据权利要求1所述的电磁阻尼器，其特征在于：还包括隔板；所述隔板位于外筒中，将外筒的内腔分隔成第一腔室和第二腔室，所述滚珠丝杠位于其中第一腔室中，所述滚珠丝杠的一端穿过外筒后向外延伸，所述滚珠丝杠的另一端穿过隔板后位于第二腔室中。

6.根据权利要求5所述的电磁阻尼器，其特征在于：还包括定位支撑；所述隔板靠近第一腔室的一侧面开有第一环形滑道，此第一环形滑道位于滚珠丝杠的外周，所述外筒开有与第一环形滑道相对的第二环形滑道，所述定位支撑分别位于滚珠螺母的两侧，两个所述定位支撑的一端与滚珠螺母连接，另一端位于相对应的第一环形滑道或第二环形滑道中。

7.根据权利要求1所述的电磁阻尼器，其特征在于：还包括第一耳板和第二耳板；所述第一耳板安装于滚珠丝杠伸出外筒的一端，所述第二耳板安装于外筒的另一端面，与第一耳板相对设置。

8.根据权利要求7所述的电磁阻尼器，其特征在于：所述外筒包括筒体、第一盖板和第二盖板；所述第一盖板和第二盖板分别封闭于筒体的两端，所述滚珠丝杠穿过第一盖板后向外延伸，所述第二耳板安装于第二盖板。

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