CN210482633U - 电涡流调谐质量阻尼器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种电涡流调谐质量阻尼器，包括：底座、振子结构及磁铁结构,所述振子结构包括质量块和弹性元件，所述质量块通过弹性元件连接所述底座，所述质量块面向所述底座的一侧开设有安装槽；所述磁铁结构包括两个导磁板、两个导体板、永磁体和限位钢板，两个所述导磁板相对设置于所述安装槽的内侧壁上，每一所述导体板连接于一所述导磁板，所述限位钢板通过固定钢块连接于底座上；所述限位钢板用于固定永磁体的一端收容于所述安装槽内。通过改变永磁体与导体板的正对面积，从而实现连续改变阻尼的效果，并且将导体板等部件设置于质量块内部，不仅节约空间，缩小了TMD尺寸，还有效保护了内部关键器件。

Description

电涡流调谐质量阻尼器

技术领域

本实用新型属于结构减振技术领域，涉及一种电涡流调谐质量阻尼器。

背景技术

近年来，随着大量高强轻质材料的发展和应用，跨度变得越来越大，结构变得越来越柔。在强风、地震等动力作用下会严重影响结构的安全与稳定；而在一些小型桥梁中，在人行荷载激励下，由于桥的自振频率与行人步频相近而发生共振时，不仅会造成行人舒适度问题，过大的振动也会严重影响结构的安全，造成结构的破坏。

调谐质量阻尼器(TMD)一般由质量块、弹簧和阻尼器组成。既由将其振动频率调整至主结构频率附近，改变结构共振特性，以达到减震作用。传统的TMD一般采用黏滞阻尼作为耗能机制，油阻尼器的疲劳寿命一般是TMD使用寿命的控制因素。而油阻尼器存在易漏油，不利于维护，阻尼与刚度耦合等缺陷，且黏滞阻尼器必须安装在结构内部具有较大相对位移的位置，实际使用时有一定局限性，因此电涡流TMD在桥梁或楼板等结构的振动控制中得到了更广泛的应用。

研究表明，对于设定的质量比(即TMD子结构的质量与结构质量的比值)，基于定义的优化准则(一般取主结构的某种相应最小化或附加模态阻尼比的最大化)，TMD均存在一个最优的阻尼比。TMD的阻尼比如果相对最优值稍微增大，不会严重影响减震效果，并且还可以有效减小TMD的冲程，避免与底座的频繁碰撞。因此，如果TMD的阻尼系数能够连续地调节，将有助于提高TMD的整体控制效果与耐久性。

针对实际工程给定的参数设计TMD，相对来说比较容易。但考虑到结构老化、损耗等原因，结构的自振频率等会发生变化。目前已应用的TMD阻尼器的方式主要有电液伺服式、液压阻尼式以及电涡流式等。其中电液伺服式阻尼系数方便可调，运行稳定，但造价昂贵，且需要后期良好的保养和维修；液压阻尼式的阻尼系数受到温度和油的品质随时间改变的影响，不能长时间稳定运行；而电涡流式多阻尼不可调整或只能分级跳跃性调整，不容易调至比最优阻尼比稍大的情况，降低了TMD阻尼器的效率。基于此，提供一种电涡流调谐质量阻尼器，适用于桥梁或楼板等结构的竖向振动控制上。

实用新型内容

本实用新型的目的在于避免现有技术的不足而提供一种电涡流调谐质量阻尼器，其具有可方便在大范围内连续调节阻尼系数，构造简单、易于更换、耐久性好、适用范围广等优点。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案为：

在其中一个实施例中，一种电涡流调谐质量阻尼器，包括：

底座；

振子结构，所述振子结构包括质量块和弹性元件，所述质量块通过弹性元件连接所述底座，所述质量块的底部开设有安装槽；

磁铁结构,所述磁铁结构包括两个导磁板、两个导体板、永磁体和限位钢板，两个所述导磁板相对设置于所述安装槽的内侧壁上，每一所述导体板连接于一所述导磁板，所述限位钢板通过固定钢块连接于底座上；所述限位钢板用于固定永磁体的一端收容于所述安装槽内。

在其中一个实施例中，所述质量块的底部开设有凹槽，所述弹性元件的一端与所述凹槽的顶部连接，所述弹性元件的另一端与所述底座连接。

在其中一个实施例中，所述弹性元件为圆柱形的压缩弹簧。

在其中一个实施例中，所述凹槽的槽口为正方形，正方形的长度与所述圆柱形的压缩弹簧的直径相等。

在其中一个实施例中，所述永磁体可以外伸出导体板范围，所述底座设置导轨，固定钢板滑动设置于所述导轨上，所述导轨平行于所述导体板，所述限位钢板设有若干定向间距且相互平行设置的永磁体，若干所述永磁体平行于所述导体板。

在其中一个实施例中，所述永磁体在所述限位钢板的两侧对称布置，相邻的所述永磁体之间极性相反。

在其中一个实施例中，所述永磁体的N-S极方向为水平方向，且垂直于安装槽方向。

在其中一个实施例中，所述永磁体为钕铁硼(NdFeB)矩形永磁体，长度根据阻尼系数计算确定。

上述可连续调节式电涡流调谐质量阻尼器的工作原理为：当结构发生竖向振动带动质量块竖向振动时，永磁体两侧的导体板做切割磁感应线运动，导体板中产生感应电流(涡流)，继而产生一个阻碍它与永磁体相对运动的惯性力即电磁阻尼，并通过发热消耗振动能量。根据电涡流阻尼的简化计算公式c＝σδSB²(其中σ为导体板的导电系数；δ为导体板的厚度；S为导体板的有效表面积；B为导体板表面的磁感应强度)，和公式c＝2mωξ(其中m为结构质量，ω为结构自振频率，ξ为阻尼比)，将电涡流阻尼的简化计算公式联立可以确定唯一未知量S，即这里的永磁体与导体板的正对面积，可以确定所需永磁体与导体板的正对面积。

本实用新型的有益效果是：

1、可根据需要确定所需永磁体(3)的尺寸，从而准确得到所需阻尼。

2、本实用新型构造简单，易于安装和更换，且用料方面比较好控制，降低综合造价。

3、本实用新型中，当遇到需要调节阻尼的情况时，可直接改变永磁体(3)在导体板(7) 范围内的长度，且不影响阻尼器稳定工作，实现了灵活方便的阻尼调节。

4、本实用新型中，即使所需阻尼超过了本来设计的最大阻尼，也尽可针对部分永磁铁(3) 进行升级，替换下来的永磁体(3)也可以作为备件待需要的时候继续使用，经济节约。

5、将导体板(7)等部件设置于质量块(1)内部，不仅节约空间，缩小了TMD尺寸，还有效保护了内部关键器件。

附图说明

图1是本实用新型电涡流调谐质量阻尼器的正视图；

图2是本实用新型电涡流调谐质量阻尼器的右视图；

图3是本实用新型A-A截面图；

图4是本实用新型B-B截面图；

图5是本实用新型永磁体长度方向布置图；

图中：1-质量块，2-限位钢板，3-永磁体，4-弹簧，5-固定钢块，6-导磁板，7-导体板， 8-底座。

具体实施方式

以下结合附图所示实施例对本发明作进一步的说明。

参见图1至图3，在其中一个实施例中，一种电涡流调谐质量阻尼器，包括：底座(8)、振子结构及磁铁结构,所述振子结构包括质量块(1)和弹性元件(4)，所述质量块(1)通过弹性元件(4)连接所述底座(8)，所述质量块(1)的底部开设有安装槽，如图1所示，安装槽位于质量块的中间位置且为通槽；所述磁铁结构包括两个导磁板(6)、两个导体板(7)、永磁体(3) 和限位钢板(2)，两个所述导磁板相对设置于所述安装槽的内侧壁上，每一所述导体板连接于一所述导磁板，所述限位钢板(2)通过固定钢块(5)连接于底座(8)上；所述限位钢板用于固定永磁体(3)的一端收容于所述安装槽内。

请参阅图4，在其中一个实施例中，所述质量块的底部开设有凹槽，所述弹性元件的一端与所述凹槽的顶部连接，所述弹性元件的另一端与所述底座连接。为了使电涡流调谐质量阻尼器结构平稳，所述弹性元件不少于四个，所述凹槽与所述弹性元件对应设置，例如，所述质量块的底部开设有四个凹槽，各所述凹槽分别位于所述质量块的边角，各所述凹槽分别连接相应的弹性元件。

在其中一个实施例中，所述弹性元件为圆柱形的压缩弹簧。

为了防止质量块倾倒，在其中一个实施例中，所述凹槽的槽口为正方形，正方形的长度与所述圆柱形的压缩弹簧的直径相等,所述凹槽起限位作用。

请参阅图5，在其中一个实施例中，所述底座设置导轨，固定钢板滑动设置于所述导轨上，所述固定钢板与所述限位钢板固定连接,所述导轨平行于所述导体板，所述限位钢板设有若干定向间距且相互平行设置的永磁体，若干所述永磁体平行于所述导体板，且水平设置于限位钢板上。当质量块竖向运动时，质量块的安装槽的顶部与限位钢板的顶部不会产生碰撞。通过所述固定钢板在导轨上滑动，所述永磁体(3)可以外伸出导体板(7)范围，从而改变两者之间的正对面积，从而实现连续改变阻尼的效果。

如图4所示，在其中一个实施例中，所述永磁体(3)在所述限位钢板(2)的两侧对称布置，相邻的永磁体间极性相反，即竖向方向上相邻的永磁体极性相反，水平方向上相邻永磁体极性也相反。

在其中一个实施例中，所述永磁体(3)采用钕铁硼(NdFeB)矩形永磁体，长度根据阻尼系数计算确定。

在其中一个实施例中，导体板(7)采用导电系数较高、性价比较高的铝板。

Claims (8)

1.一种电涡流调谐质量阻尼器，其特征在于，包括：

底座；

振子结构，所述振子结构包括质量块和弹性元件，所述质量块通过弹性元件连接所述底座，所述质量块的底部开设有安装槽；

磁铁结构,所述磁铁结构包括两个导磁板、两个导体板、永磁体和限位钢板，两个所述导磁板相对设置于所述安装槽的内侧壁上，每一所述导体板连接于一所述导磁板，所述限位钢板通过固定钢块连接于底座上；所述限位钢板用于固定永磁体的一端收容于所述安装槽内。

2.根据权利要求1所述的电涡流调谐质量阻尼器，其特征在于，所述质量块的底部开设有凹槽，所述弹性元件的一端与所述凹槽的顶部连接，所述弹性元件的另一端与所述底座连接。

3.根据权利要求2所述的电涡流调谐质量阻尼器，其特征在于，所述弹性元件为圆柱形的压缩弹簧。

4.根据权利要求3所述的电涡流调谐质量阻尼器，其特征在于，所述凹槽的槽口为正方形，正方形的长度与所述圆柱形的压缩弹簧的直径相等。

5.根据权利要求1所述的电涡流调谐质量阻尼器，其特征在于，所述底座设置导轨，固定钢板滑动设置于所述导轨上，所述导轨平行于所述导体板，所述限位钢板设有若干定向间距且水平设置的永磁体，若干所述永磁体平行于所述导体板。

6.根据权利要求1所述的电涡流调谐质量阻尼器，其特征在于，所述永磁体在所述限位钢板(2)的两侧对称布置，相邻的所述永磁体之间极性相反。

7.根据权利要求6所述的电涡流调谐质量阻尼器，其特征在于，所述永磁体的N-S极方向为水平方向，且垂直于安装槽方向。

8.根据权利要求1所述的电涡流调谐质量阻尼器，其特征在于，所述永磁体为钕铁硼矩形永磁体。

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