CN207176484U - 一种电磁旋转惯性质量阻尼器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电磁旋转惯性质量阻尼器，包括导向杆、滚珠螺杆、滚珠螺母、行星增速器、尾筒、发电机、蓄电池及尾杆，导向杆通过滑杆与滚珠螺杆上的滚珠螺母连接,导向杆和滑杆平行于滚珠螺杆，滚珠螺杆通过行星增速器与发电机的输入轴连接，尾筒安装在惯性质量放大箱的后端面上，发电机安装在尾筒内，尾杆安装在尾筒的后端，所述的发电机输出端子分别与蓄电池和可变电阻连接。本实用新型采用封闭式结构，可以有效保证本实用新型的可靠性；本实用新型结构简单,减振效果好；本实用新型增加了发电机装置,可以将外界的机械能转化电能，并加以储存，若用于半主动控制时，则无需外部电能供应。

Description

一种电磁旋转惯性质量阻尼器

技术领域

本实用新型属于土木工程减振装置技术领域,具体是涉及一种电磁式惯性质量阻尼器。

背景技术

土木工程结构在强风、地震等外部激励下,容易产生大幅振动,影响结构的安全和舒适性,为了减轻或抑制结构由于动力荷载所引起的响应,迄今国内外学者研究并开发了众多结构振动控制技术。其中基于耗能吸能减振的惯性阻尼器得以应用，为了增加惯性质量阻尼器对工程结构的减轻效果,众多研究者从惯性质量阻尼器调节阻尼方面已开展了研究。一方面研究是从外部提供电能的调阻，通过调节阻尼器的电流改变惯性质量阻尼器的阻尼比, 实现刚度与阻尼连续可调,进行竖向及横向振动控制。另一方面研究是无需外部电能的调阻，通过把机械能转换成电能，再作用到阻尼器上形成半主动控制，此类成本较低且不需要外部供能，实用性强。专利授权号为CN105221622A，名称为“可变旋转等效惯性质量阻尼器”的实用新型，将阻尼器两端的平动转化为传动轴的高速转动，获得较大惯性质量，通过调节磁场调节阻尼器中MR液体的粘滞系数，改变MR液的耗能能力，达到减振的效果。此种阻尼器具有减振与能量回收双重功能，但是MR液体易消耗与漏油，密封是一个严峻的问题，此外长久工作后，MR液的阻尼力有所下降；专利授权号为 CN1421581，名称为“发电机耗能可调谐质量阻尼器”的实用新型，是属于调谐质量阻尼器范畴。他通过增加或减少弹簧的数量以调节调谐质量阻尼器的频率，采用机械咬合的方式带动电动机发电，利用可调电阻的可调性调节调谐质量阻尼器的阻尼比以达到最优控制效果，但且弹簧数量偏多，影响系统的稳定性，实用性较差；专利授权号为CN102493572A，名称为“一种可调阻尼蓄能式调谐质量阻尼器”,同属于调谐质量阻尼器范畴。在阻尼器吸收主结构振动能量导致质量的往复运动过程中，永磁铁产生变化的磁场，在线圈中产生感应电动势形成电磁阻尼抑制永磁铁的运动，通过调节阻尼调节装置中的可调电阻，从而改变电磁阻尼的大小，但是直线往复运动效率较低，可调控的阻尼力较小，不利于大型结构。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提出一种能够利用结构振动产生的机械能转化为电能，同时利用发电机反电动势产生电阻尼力,实现能量收集和阻尼力可调的双重功能电磁旋转惯性质量阻尼器,该阻尼器具有发电效率高、结构简单、减振控制性能好的特点。

本实用新型采用的技术方案是:一种电磁旋转惯性质量阻尼器, 包括导向杆、滚珠螺杆、滚珠螺母、行星增速器、尾筒、发电机、蓄电池及尾杆，所述的导向杆通过滑杆与滚珠螺杆上的滚珠螺母连接,导向杆和滑杆平行于滚珠螺杆，所述的滚珠螺杆通过行星增速器与发电机的输入轴连接，行星增速器安装在惯性质量放大箱内，所述的尾筒安装在惯性质量放大箱的后端面上，发电机安装在尾筒内，尾杆安装在尾筒的后端，所述的发电机输出端子连接整流器输入端子，整流器输出端子分别与蓄电池和可变电阻连接。

上述的电磁旋转惯性质量阻尼器中，所述的滚珠螺杆置于前筒内，前筒安装在惯性质量放大箱的前端面上。

上述的电磁旋转惯性质量阻尼器中，所述的尾筒采用不锈钢制成。

上述的电磁旋转惯性质量阻尼器中，所述的发电机采用的是旋转永磁式发电机。

上述的电磁旋转惯性质量阻尼器中，所述的滚珠螺杆的后端处设有防异物芯圈，滚珠螺母的端口装有自润滑装置。

上述的电磁旋转惯性质量阻尼器中，所述的行星增速器输入轴上设有飞轮，飞轮位于惯性质量放大箱内。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

（1）本实用新型结构简单,减振效果好；本实用新型采用封闭式结构，可以有效地防止在恶劣气候条件下沙尘雨水等对本实用新型的损伤，有效保证本实用新型的可靠性。

（2）本实用新型利用了直线转换旋转机构滚珠丝杆,使低频直线振动转变为高速旋转运动,提高了振动机械能转化为电能的效率。

（3）本实用新型增加机械能电能转化的发电机装置,可以将机械振动能转化为电能，有利于提供外部能源或减振装置的供电，提高了本实用新型的可靠性。

（4）本实用新型利用可变电阻可以调节电磁阻尼大小,通过调节电阻大小,来提供阻尼力的大小。

（5）本实用新型利用惯性质量放大箱集成了行星增速器和飞轮，通过行星增速器的增速性能，大大提高了惯性质量阻尼器的等效惯性质量。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型的直线转换旋转机构的结构示意图。图中：导向杆1，前筒2，滚珠螺杆3，滑杆4，自润滑装置5，滚珠螺母6，滚珠轴承7，防异物芯圈8，行星增速器9，飞轮10,惯性质量放大箱11，联轴器12,发电机13，尾筒14，尾杆15，整流器16，蓄电池17，可变电阻18。

图3是本实用新型通过MTS材料伺服试验机实验时所得的力-位移滞回曲线图。

图4是本实用新型通过MTS材料伺服试验机实验时所得的输出电压。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。

如图1、2所示 ,本实用新型包括直线转换旋转机构和蓄电池17，所述的直线转换旋转机构包括导向杆1、前筒2、滚珠螺杆3、滚珠螺母6、惯性质量放大箱11、尾筒14、发电机13及尾杆15，前筒2安装在惯性质量放大箱11的前端面上，尾筒14采用不锈钢制成，尾筒14安装在惯性质量放大箱11的后端面上。所述的惯性质量放大箱11内固定安装有行星增速器9。所述的滚珠螺杆3位于前筒2内，滚珠螺杆3的后端与行星增速器9的输入轴连接，行星增速器9的输入轴上设有飞轮10，飞轮10位于惯性质量放大箱11内。滚珠螺杆3后端处设有防异物芯圈8，能有效防止外界异物进入滚珠螺杆3内部。滚珠螺母6端口装有自润滑装置，免去了繁琐的定期润滑工作，提高了使用效率。滚珠螺母6安装在滚珠螺杆3上。所述的导向杆1通过滑杆4与滚珠螺母6连接，导向杆1和滑杆4分别与滚珠螺杆3平行。所述的发电机13采用的是旋转永磁式发电机，发电机13安装在尾筒14内，发电机13输入轴与行星增速器9的输出轴通过联轴器12连接，尾杆15安装在尾筒14的后端。所述的发电机13输出端与整流器16的输入端子连接，整流器16的输出端子分别与蓄电池17和可变电阻18连接。

本实用新型可用于斜拉桥等大跨桥梁的拉索减振，或用于海洋平台及高层建筑等结构的振动控制。例如安装于斜拉桥的拉索上，一方面，可以将风、雨荷载及车辆荷载产生的接索振动机械能转化为电能,杆端受到拉力或压力时，带动滚珠丝杆进行直线拉伸运动，通过滚珠丝杠把直线拉伸运动转化为旋转运动，然后带动变速齿轮箱使电磁旋转发电机发生转动，产生电能。另一方面，由发电机13产生感应电动势,形成电磁阻尼抑制永磁铁的运动，同时本实用新型的可变电阻18,可以改变电磁阻尼的大小,使结构的阻尼力可以进行调节使之达到最优阻尼比,达到抑制振动的效果。从而可以实现阻尼力可调与能量收集再利用的双重功能。

如图3所示，通过改变R的电阻大小（R=0,4,10，∞）时得到的实验数据制作阻尼力-位移滞回曲线图，可以看出通过调节可变电阻，可以明显改变阻尼器的阻尼力。

如图4所示，一组实验数据制作的输出电压图，本实用新型在获得耗能所需的阻尼力时，能够有效地进行能量收集。

Claims (7)

1.一种电磁旋转惯性质量阻尼器,其特征是：包括导向杆、滚珠螺杆、滚珠螺母、行星增速器、尾筒、发电机、蓄电池及尾杆，所述的导向杆通过滑杆与滚珠螺杆上的滚珠螺母连接,导向杆和滑杆平行于滚珠螺杆，所述的滚珠螺杆通过行星增速器与发电机的输入轴连接，行星增速器安装在惯性质量放大箱内，所述的尾筒安装在惯性质量放大箱的后端面上，发电机安装在尾筒内，尾杆安装在尾筒的后端，所述的发电机输出端子连接整流器输入端子，整流器输出端子分别与蓄电池和可变电阻连接。

2.根据权利要求1所述的电磁旋转惯性质量阻尼器，其特征是：所述的滚珠螺杆置于前筒内，前筒安装在行星增速器的前端面上。

3.根据权利要求1所述的电磁旋转惯性质量阻尼器，其特征是：所述的尾筒采用不锈钢制成。

4.根据权利要求1所述的电磁旋转惯性质量阻尼器，其特征是：所述的发电机采用的是旋转永磁式发电机。

5.根据权利要求1所述的电磁旋转惯性质量阻尼器，其特征是：所述的滚珠螺杆的后端处设有防异物芯圈，滚珠螺母的端口装有自润滑装置。

6.根据权利要求1所述的电磁旋转惯性质量阻尼器，其特征是：行星增速器放置于飞轮与滚珠丝杠之间。

7.根据权利要求1所述的电磁旋转惯性质量阻尼器，其特征是：所述的行星增速器输入轴上设有飞轮，飞轮位于惯性质量放大箱内。