CN113802712A - 一种风电用单自由度电涡流调谐质量阻尼器及阻尼系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种风电用单自由度电涡流调谐质量阻尼器及阻尼系统，其中阻尼器包括支架，支架包括第一水平连接件和第二水平连接件，第二水平连接件位于第一水平连接件的下方，第一水平连接件的底面固定安装有导体板，第二水平连接件的顶面设有直线导轨，直线导轨水平设置，第一水平连接件和第二水平连接件之间布置有质量块，质量块的顶面固定连接有磁钢，磁钢和导体板间隔设置，质量块的底面设置有滑轮，滑轮能够沿着直线滑轨滑动，且支架设有换向装置，质量块连接有拉绳，拉绳穿过换向装置后连接第一弹簧，第一弹簧竖直设置。本发明通过换向装置使得原本应水平设置的弹簧能够转换成竖直设置，从而减小了电涡流调谐质量阻尼器的水平安装空间。

Description

一种风电用单自由度电涡流调谐质量阻尼器及阻尼系统

技术领域

本发明涉及一种阻尼器，特别是一种风电用单自由度电涡流调谐质量阻尼器及阻尼系统。

背景技术

阻尼器是一种利用阻尼特性来减缓机械振动及消耗动能的装置。阻尼器主要有液体阻尼器、气体阻尼器和电磁阻尼器三类。经过发展，阻尼器被广泛的应用到航天、航空、军工、枪炮、汽车等行业。传统的缓冲装置一般是机械式和液压式，这两种缓冲装置的原理都是通过接触式的机械摩擦将结构动能转换为热能，用来延长冲击负荷的作用时间，吸收并转化冲击负荷的能量。但是机械式摩擦阻尼器存在启动摩擦力大的问题，而液体阻尼器存在漏油现象；相比较下，电涡流技术则拥有免维护寿命长的特点。

因此，可以考虑在风力发电塔应用电涡流调谐质量阻尼器进行振动控制，从而减小风力发电塔的振动幅值，有效减小发电塔因自振以及台风等影响而对其结构造成的损害，增强结构的抗振能力，提高发电塔的耐疲劳性能和可靠性。

风机发电塔主要需要进行水平减振，但是风机发电塔的竖直安装空间较大、水平安装空间较小，现有的电涡流调谐质量阻尼器难以直接安装至风机发电塔。例如：申请号为CN202011281246.2的中国专利申请文件公开了一种磁浮滑轨式电涡流调谐质量减振器，其采用双层双向轨道组件，能够对于风机塔筒在两个方向的振动进行减振。但在实际工程实践中，该装置的水平尺寸较大，在水平向需要较大的安装空间，存在安装困难甚至难以安装的问题。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术存在的电涡流调谐质量阻尼器在风机发电塔安装困难的问题，提供一种风电用单自由度电涡流调谐质量阻尼器及阻尼系统。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种风电用单自由度电涡流调谐质量阻尼器，包括支架，所述支架包括第一水平连接件和第二水平连接件，所述第二水平连接件位于所述第一水平连接件的下方，所述第一水平连接件的底面固定安装有导体板，所述第二水平连接件的顶面设有直线导轨，所述直线导轨水平设置，所述第一水平连接件和所述第二水平连接件之间布置有质量块，所述质量块的顶面固定连接有磁钢，所述磁钢和所述导体板间隔设置，所述质量块的底面设置有滑轮，所述滑轮能够沿着所述直线滑轨滑动，且所述支架设有换向装置，所述质量块连接有拉绳，所述拉绳穿过所述换向装置后连接第一弹簧，所述第一弹簧竖直设置。

电涡流调谐质量阻尼器利用电涡流阻尼技术消耗结构动能。当风力发电塔发生阻尼器控制方向的一阶振动时，会通过第一弹簧带动电涡流调谐质量阻尼器的质量块沿直线导轨运动，此时质量块上的磁钢将与固定在支架上的导体板发生相对运动，从而在导体板中产生感应电涡流。电涡流会与原磁场相互作用，产生一个阻碍导体板和磁场相对运动的力；同时，导体板由于电磁感应产生的电能通过导体板的电阻转换为热能耗散，从而将发电塔振动速度和振动位移有效降低。电涡流调谐质量阻尼器不依靠机械摩擦耗能，而且没有工作流体，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。

进一步地，为了解决风电发电塔水平安装空间不足的问题，本发明设置了换向装置，通过换向装置使得原本应水平设置的弹簧能够转换成竖直设置，从而大大减小了电涡流调谐质量阻尼器的水平安装空间，大大减小了电涡流调谐质量阻尼器在风电发电塔的安装难度。本发明能够满足风机发电塔的水平减振需求。

作为本发明的优选方案，所述导体板为铁板，如此设置，磁钢和铁板之间存在吸力，进而能够平衡质量块的大部分重力，减小质量块底部滑轮的摩擦力，提高电涡流调谐质量阻尼器的灵敏度。

作为本发明的优选方案，所述换向装置的安装点位于所述拉绳与所述质量块的连接点的斜上方，如此设置，拉绳能够给质量块提供一个斜向的上拉力，进而能够更一步平衡质量块的重力，减小质量块底部滑轮的摩擦力，提高电涡流调谐质量阻尼器的灵敏度。

作为本发明的优选方案，所述支架还包括两个竖直连接件，第一水平连接件和第二水平连接件的两端均连接于所述竖直连接件，所述换向装置固定安装于所述竖直连接件。

作为本发明的优选方案，所述第一水平连接件、所述第二水平连接件和所述竖直连接件为杆件或板件。

作为本发明的优选方案，所述换向装置为定滑轮。

作为本发明的优选方案，所述拉绳的中部设置有第二弹簧，所述第二弹簧斜向设置，如此，通过设置第二弹簧，能够进一步减小第一弹簧的安装空间，进一步便于电涡流调谐质量阻尼器在风电发电塔的安装。

作为本发明的优选方案，所述质量块的顶面固定连接有限位滚珠，所述限位滚珠用于限制所述质量块的滑动方向。

作为本发明的优选方案，所述第一弹簧位于所述质量块的上方。

本发明还公开了一种电涡流调谐质量阻尼系统，包括两个所述的一种风电用单自由度电涡流调谐质量阻尼器，两个所述风电用单自由度电涡流调谐质量阻尼器的直线导轨正交设置，且两个所述风电用单自由度电涡流调谐质量阻尼器在竖直方向上间隔布置。

本发明通过设置将两个所述风电用单自由度电涡流调谐质量阻尼器的直线导轨正交设置，能够对风电发电塔水平面两个方向的振动均进行减振，且通过将两个所述风电用单自由度电涡流调谐质量阻尼器在竖直方向上间隔布置，能够进一步减小电涡流调谐质量阻尼系统的水平尺寸，减小电涡流调谐质量阻尼系统的水平安装空间，适用于风电发电塔小水平空间的安装环境。

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、本发明设置了换向装置，通过换向装置使得原本应水平设置的弹簧能够转换成竖直设置，从而大大减小了电涡流调谐质量阻尼器的水平安装空间，解决风电发电塔水平安装空间不足的问题，大大减小了电涡流调谐质量阻尼器在风电发电塔的安装难度。本发明能够满足风机发电塔的水平减振需求。

2、本发明通过将导体板设置为铁板，将换向装置的安装点设置于拉绳与质量块的连接点的斜上方，能够平衡质量块的重力，减小质量块底部滑轮的摩擦力，提高电涡流调谐质量阻尼器的灵敏度。

3、本发明通过设置将两个所述风电用单自由度电涡流调谐质量阻尼器的直线导轨正交设置，能够对风电发电塔水平面两个方向的振动均进行减振，且通过将两个所述风电用单自由度电涡流调谐质量阻尼器在竖直方向上间隔布置，能够进一步减小电涡流调谐质量阻尼系统的水平尺寸，减小电涡流调谐质量阻尼系统的水平安装空间，适用于风电发电塔小水平空间的安装环境。

附图说明

图1是本发明所述的电涡流调谐质量阻尼系统的三维结构示意图。

图2是本发明所述的电涡流调谐质量阻尼系统的局部放大图。

图3是本发明所述的电涡流调谐质量阻尼系统的正视图。

图4是本发明所述的电涡流调谐质量阻尼系统的侧视图。

图5是本发明所述的风电用单自由度电涡流调谐质量阻尼器的正视图(隐藏第一弹簧)。

图6是本发明所述的风电用单自由度电涡流调谐质量阻尼器的侧视图(隐藏第一弹簧)。

图7是本发明所述的另一种形式的风电用单自由度电涡流调谐质量阻尼器的正视图(隐藏第一弹簧)。

图标：1-支架，2-导体板，3-质量块，4-磁钢，5-滑轮，6-直线滑轨，7-拉绳，8-第一弹簧，9-第二弹簧，10-限位滚珠，11-第一水平连接件，12-第二水平连接件，13-换向装置，14-竖直连接件，15-固定端。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

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用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

如图5-图6所示，一种风电用单自由度电涡流调谐质量阻尼器，包括支架1，支架1包括第一水平连接件11、第二水平连接件12和竖直连接件14，第二水平连接件12位于第一水平连接件11的下方，第二水平连接件12和第一水平连接件11均为水平结构件，且二者平行布置。两个竖直连接件14分别连接于第一水平连接件11和第二水平连接件12的两端。优选的，在本实施例中，第一水平连接件11、第二水平连接件12和竖直连接件14为杆件。

第一水平连接件11的底面固定安装有导体板2，第二水平连接件12的顶面设有直线导轨6，直线导轨6水平设置(沿横向或沿纵向)，第一水平连接件11和第二水平连接件12之间布置有质量块3，质量块3的顶面固定连接有磁钢4，磁钢4和导体板2间隔设置，质量块3的底面设置有滑轮5，滑轮5能够沿着直线滑轨6单向滑动。质量块3的顶面还固定连接有限位滚珠10，限位滚珠10用于限制质量块3的滑动方向。

为了解决风电发电塔水平安装空间不足的问题，本发明还在竖直连接件14固定了换向装置13，质量块3连接有拉绳7，拉绳7穿过换向装置13后连接第一弹簧8，第一弹簧8的另一端固定于固定端15，第一弹簧8在质量块3的上方竖直设置。优选的，在本实施例中，换向装置3为定滑轮。

本发明设置了换向装置13，通过换向装置13使得原本应水平设置的第一弹簧8能够转换成竖直设置，从而大大减小了电涡流调谐质量阻尼器的水平安装空间，解决风电发电塔水平安装空间不足的问题，大大减小了电涡流调谐质量阻尼器在风电发电塔的安装难度。本发明能够满足风机发电塔的水平减振需求。

更进一步地，为了提高电涡流调谐质量阻尼器的启动灵敏度，本发明将导体板2设置为铁板，从而磁钢4和铁板之间存在吸力，进而能够平衡质量块3的大部分重力，减小质量块3底部滑轮5的摩擦力，提高电涡流调谐质量阻尼器的灵敏度。将换向装置13的安装点位于拉绳7与质量块3的连接点的斜上方，从而，拉绳7能够给质量块3提供一个斜向的上拉力，进而能够更一步平衡质量块3的重力，减小质量块3底部滑轮5的摩擦力，提高电涡流调谐质量阻尼器的灵敏度。

实施例2

如图7所示，本实施例与实施例1的区别在于，本实施例增设了第二弹簧9，第二弹簧9设置在拉绳7的中部，第二弹簧9在质量块3和竖直连接件14之间斜向设置。通过设置第二弹簧9，能够提供一定的弹簧刚度，能够减小第一弹簧8的尺寸，进而能够进一步减小第一弹簧8的安装空间，进一步便于电涡流调谐质量阻尼器在风电发电塔的安装。

实施例3

如图1-图4所示，一种电涡流调谐质量阻尼系统，包括两个如实施例1所述的一种风电用单自由度电涡流调谐质量阻尼器，两个风电用单自由度电涡流调谐质量阻尼器的直线导轨6正交设置，且两个风电用单自由度电涡流调谐质量阻尼器在竖直方向上间隔布置。即：其中一个直线导轨6沿横向设置，另一个直线导轨6沿纵向设置，从而一个质量块3沿着横向滑动，另一个质量块3沿着纵向滑动，两个质量块3的运动方向相互垂直，能够对风电发电塔水平面两个方向的振动均进行减振，且通过将两个所述风电用单自由度电涡流调谐质量阻尼器在竖直方向上间隔布置，能够进一步减小电涡流调谐质量阻尼系统的水平尺寸，减小电涡流调谐质量阻尼系统的水平安装空间，适用于风电发电塔小水平空间的安装环境。

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)

1.一种风电用单自由度电涡流调谐质量阻尼器，其特征在于，包括支架(1)，所述支架(1)包括第一水平连接件(11)和第二水平连接件(12)，所述第二水平连接件(12)位于所述第一水平连接件(11)的下方，所述第一水平连接件(11)的底面固定安装有导体板(2)，所述第二水平连接件(12)的顶面设有直线导轨(6)，所述直线导轨(6)水平设置，所述第一水平连接件(11)和所述第二水平连接件(12)之间布置有质量块(3)，所述质量块(3)的顶面固定连接有磁钢(4)，所述磁钢(4)和所述导体板(2)间隔设置，所述质量块(3)的底面设置有滑轮(5)，所述滑轮(5)能够沿着所述直线滑轨(6)滑动，且所述支架(1)设有换向装置(13)，所述质量块(3)连接有拉绳(7)，所述拉绳(7)穿过所述换向装置(13)后连接第一弹簧(8)，所述第一弹簧(8)竖直设置。

2.根据权利要求1所述的一种风电用单自由度电涡流调谐质量阻尼器，其特征在于，所述导体板(2)为铁板。

3.根据权利要求2所述的一种风电用单自由度电涡流调谐质量阻尼器，其特征在于，所述换向装置(3)的安装点位于所述拉绳(7)与所述质量块(3)连接点的斜上方。

4.根据权利要求3所述的一种风电用单自由度电涡流调谐质量阻尼器，其特征在于，所述支架(1)还包括两个竖直连接件(14)，第一水平连接件(11)和第二水平连接件(12)的两端均连接于所述竖直连接件(14)，所述换向装置(3)固定安装于所述竖直连接件(14)。

5.根据权利要求4所述的一种风电用单自由度电涡流调谐质量阻尼器，其特征在于，所述第一水平连接件(11)、所述第二水平连接件(12)和所述竖直连接件(14)为杆件或板件。

6.根据权利要求1所述的一种风电用单自由度电涡流调谐质量阻尼器，其特征在于，所述换向装置(13)为定滑轮。

7.根据权利要求1所述的一种风电用单自由度电涡流调谐质量阻尼器，其特征在于，所述拉绳(7)的中部设置有第二弹簧(9)，所述第二弹簧(9)斜向设置。

8.根据权利要求1-7任一所述的一种风电用单自由度电涡流调谐质量阻尼器，其特征在于，所述质量块(3)的顶面固定连接有限位滚珠(10)，所述限位滚珠(10)用于限制所述质量块(3)的滑动方向。

9.根据权利要求1-7任一所述的一种风电用单自由度电涡流调谐质量阻尼器，其特征在于，所述第一弹簧(8)位于所述质量块(3)的上方。

10.一种电涡流调谐质量阻尼系统，其特征在于，包括两个如权利要求1-9任一所述的一种风电用单自由度电涡流调谐质量阻尼器，两个所述风电用单自由度电涡流调谐质量阻尼器的直线导轨(6)正交设置，且两个所述风电用单自由度电涡流调谐质量阻尼器在竖直方向上间隔布置。

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