CN218933991U - 一种可多途径调节阻尼的电涡流阻尼系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种可多途径调节阻尼的电涡流阻尼系统，包括质量块、弹簧和电涡流阻尼器；电涡流阻尼器包括壳体，壳体内腔中相对间隔设置有两块永磁铁，两块永磁铁之间设置有导体板，壳体内腔中相对设置有两道滑轨，导体板的两端分别与滑轨滑动连接；壳体的一端与质量块相连，另一端与底板相连；电涡流阻尼器的两侧分别设置有至少一个弹簧，弹簧中设置有套筒和内钢管。在实际工作中，质量块提供质量，弹簧和电涡流阻尼器上下振动，弹簧提供刚度，电涡流阻尼器提供阻尼，电涡流阻尼系统通过质量体系的惯性运动和电涡流阻尼器耗能从而消耗结构中的部分能量，因此，本申请提供的电涡流阻尼系统可以有效提升大悬挑和大跨结构的刚度及阻尼。

Description

一种可多途径调节阻尼的电涡流阻尼系统

技术领域

本申请涉及振动控制装置技术领域，尤其涉及一种应用于工程结构减振中的可多途径调节阻尼的电涡流阻尼系统。

背景技术

随着经济以及科学技术的发展，建筑结构形式日趋多样化，越来越多的复杂高层平地而起。由于对建筑空间结构的更高要求，导致出现了许多大悬挑和大跨结构，此类结构因其自身刚度及阻尼较小，极易引起楼板舒适度问题。

通过改变主体结构本身来解决上述问题实施起来较困难，比如通过增加楼板自重来增加刚度进而改变楼板自重频率的办法可能会导致影响建筑空间、增加竖向构件内力等一系列问题；通过改变结构阻尼同样具有复杂性。

调谐质量阻尼器(TMD)作为一种消能减振系统可以有效解决上述问题，其主要由质量块、弹簧和阻尼器组成，分别为该系统提供质量、刚度和阻尼。当TMD系统自振频率与主体结构自振频率接近时，通过质量块的惯性运动和阻尼器的运动来消耗部分结构能量，进而对结构的振动起到显著控制效果。TMD系统中的阻尼一般由阻尼器提供，目前主要有粘滞阻尼器、金属阻尼器和摩擦阻尼器，但上述这些阻尼器在实际应用中均存在一些弊端，比如粘滞阻尼器的漏油问题，以及金属阻尼器和摩擦阻尼器的耐久性和小变形耗能问题等。因此，现有调谐质量阻尼器虽然可以提升建筑结构的阻尼，但其自身弊端明显，使用寿命较短。故而亟需提出一种新的技术方案来解决现有技术中存在的问题。

实用新型内容

本申请提供一种电涡流阻尼器及阻尼系统，以解决现阶段工程结构阻尼较小导致楼板舒适度不高的问题。

为了实现上述目的，本申请提供如下技术方案：

本申请提供一种可多途径调节阻尼的电涡流阻尼系统，包括质量块、弹簧和电涡流阻尼器；所述电涡流阻尼器包括柱筒状的壳体，所述壳体的内腔中相对间隔设置有两块永磁铁，两块永磁铁之间设置有导体板，所述壳体内腔中相对设置有两道滑轨，导体板的两端分别与所述滑轨滑动连接；所述壳体的一端与所述质量块相连，另一端与底板相连；

所述电涡流阻尼器的两侧分别设置有至少一个所述弹簧，所述弹簧中设置有套筒和内钢管，所述内钢管的一端插设在所述套筒中，另一端与所述质量块相连，所述套筒背离所述内钢管的端部与所述底板相连。

上述技术方案进一步的，所述壳体由第一外板、第二外板、第三外板和第四外板依次首尾相连构成，所述第一外板与第三外板相对且平行设置，所述第二外板和第四外板相对且平行设置，所述壳体的横截面为矩形。

进一步的，所述第一外板和第三外板上分别设置有背铁板，所述背铁板上设置有所述永磁铁；所述背铁板上设置有多个允许螺钉穿过的螺纹孔，所述背铁板通过螺钉、螺母及垫片与所述第一外板或第三外板紧固连接。

进一步的，所述永磁铁通过铁条与所述背铁板紧固连接。

进一步的，所述导体板与所述永磁铁平行。

进一步的，所述第二外板和第四外板上分别设置所述滑轨，所述滑轨上设置有滑道，所述滑道的长度延伸方向与所述导体板的滑移方向平行；所述滑道内设置有用以连接所述导体板的滑块，所述导体板与所述滑块可拆卸连接；所述导体板沿所述滑道往复滑移以切割磁感线。

进一步的，由所述第一外板、第二外板、第三外板和第四外板围成的壳体为两端具有开口的筒体结构，筒体结构的一端开口处设置有第一连接结构，所述壳体与所述质量块通过所述第一连接结构相连，筒体结构的另一端开口处设置有第二连接结构，所述壳体与所述底板通过所述第二连接结构相连。

进一步的，所述弹簧的中心轴线与所述导体板的板面平行。

进一步的，所述弹簧的一端与所述质量块抵接，另一端与所述底板抵接。

进一步的，所述套筒的中心轴线与所述内钢管的中心轴线重合。

进一步的，所述套筒的内径与所述内钢管的外径相适配。

进一步的，电涡流阻尼系统通过所述底板与外部结构件固定连接。

进一步的，所述内钢管伸入套筒后内钢管底部与套筒另一端的间距，以及背铁板靠近质量块的端部与质量块下表面的间距，均应大于电涡流阻尼系统的行程。

相比现有技术，本申请具有以下有益效果：

1、本申请提供的一种可多途径调节阻尼的电涡流阻尼系统，包括质量块、弹簧和电涡流阻尼器，电涡流阻尼器包括柱筒状的壳体，壳体的内腔中相对间隔设置有两块永磁铁，两块永磁铁之间设置有导体板，壳体内腔中相对设置有两道滑轨，导体板的两端分别与滑轨滑动连接；当导体板切割由永磁体产生的磁感应线时，导体板中磁通量发生变化形成电涡流，电涡流产生的反抗磁场与原磁体产生的磁场相反，因此会产生阻碍其相对运动的阻尼力，导体板的机械能转为电能，最终以热能形式耗散；进一步的，壳体的一端与质量块相连，另一端与底板相连；电涡流阻尼器的两侧分别设置有至少一个弹簧，弹簧中设置有套筒和内钢管，内钢管的一端插设在套筒中，另一端与质量块相连，套筒背离内钢管的端部与底板相连，在实际工作中，质量块提供质量，弹簧和电涡流阻尼器上下振动，弹簧提供刚度，电涡流阻尼器提供阻尼，电涡流阻尼系统通过质量体系的惯性运动和电涡流阻尼器耗能从而消耗结构中的部分能量，因此，本申请提供的电涡流阻尼系统可以提升工程结构阻尼，提升楼板舒适度。

2、本申请提供的可多途径调节阻尼的电涡流阻尼系统可根据现场实际需求实时调节，比如通过改变磁铁种类及个数来调节磁场强度；通过拆换导体板来改变导体板的厚度；通过第一外板或第三外板与螺栓或螺钉间的垫片来调节导体板与永磁铁之间的距离；将永磁铁附着于背铁板上，通过更换背铁板来调节磁场强度，因此，本申请提供的电涡流阻尼系统可多途径调节阻尼。

3、本申请提供的可多途径调节阻尼的电涡流阻尼系统通过滑轨解决了导体板运动过程中的挤压问题，且通过弹簧内钢管及套筒进行弹簧的定位及防止弹簧失效后对其他机构的破坏。

4、本申请提供的电涡流阻尼系统具有构造简明、耐久性好、性能稳定、维护成本低等优点，可现场进行TMD系统多途径阻尼调节，调节过程中各构件间拆换不受影响，应用空间广泛，可以用于含大跨楼板的多种建筑形式以及桥梁等工程领域。进一步的，本申请提供的电涡流阻尼系统结构简明、加工方便、易于组装，可以实现工厂快速化生产。除此之外，本申请提供的电涡流阻尼系统耐候性好，在高温和低温条件下工作性能稳定，在易腐蚀环境中易于维护保养。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。应当理解，附图中所示的具体形状、构造，通常不应视为实现本申请时的限定条件；例如，本领域技术人员基于本申请揭示的技术构思和示例性的附图，有能力对某些单元(部件)的增/减/归属划分、具体形状、位置关系、连接方式、尺寸比例关系等容易作出常规的调整或进一步的优化。

图1为一种实施例中本申请提供的可多途径调节阻尼的电涡流阻尼系统在一种视角下的结构示意图；

图2为一种实施例中本申请提供的可多途径调节阻尼的电涡流阻尼系统在另一种视角下的结构示意图；

图3为一种实施例中本申请提供的电涡流阻尼器在一种视角下的结构示意图；

图4为一种实施例中本申请提供的电涡流阻尼器在一种俯视视角下的结构示意图；

图5为一种实施例中本申请提供的永磁铁及背铁板的结构示意图；

图6为一种实施例中本申请提供的电涡流阻尼系统于建筑结构中的布置形式示例图。

附图标记说明：

1、质量块；2、弹簧；3、内钢管；4、套筒；5、底板；6、第一外板；7、螺栓；8、第二外板；9、导体板；10、永磁铁；11、背铁板；12、垫片；13、滑轨；14、电涡流阻尼系统。

具体实施方式

以下结合附图，通过具体实施例对本申请作进一步详述。

在本申请的描述中：除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。本申请中的术语“第一”、“第二”、“第三”等旨在区别指代的对象，而不具有技术内涵方面的特别意义(例如，不应理解为对重要程度或次序等的强调)。“包括”、“包含”、“具有”等表述方式，同时还意味着“不限于”(某些单元、部件、材料、步骤等)。

本申请中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等的用语，通常是为了便于对照附图直观理解，而并非对实际产品中位置关系的绝对限定。在未脱离本申请揭示的技术构思的情况下，这些相对位置关系的改变，当亦视为本申请表述的范畴。

实施例

现有大悬挑和大跨结构的自身刚度及阻尼较小，极易引起楼板舒适度问题。目前解决该问题使用的是调谐质量阻尼器，主要是粘滞阻尼器、金属阻尼器和摩擦阻尼器，但这些阻尼器在实际应用中存在一些弊端，比如粘滞阻尼器的漏油问题，金属阻尼器和摩擦阻尼器的耐久性和小变形耗能问题等。因此，现有技术中大悬挑和大跨结构的自身刚度及阻尼较小，极易引起楼板舒适度的问题仍然没有得到很好的解决。

为了解决上述问题，本申请提供一种可多途径调节阻尼的电涡流阻尼系统，使用这种阻尼系统可以有效提升大悬挑和大跨结构的刚度及阻尼，提升楼板舒适度。本申请提供的电涡流阻尼系统是一种无摩擦、利用电磁感应原理提供阻尼力的一种制动装置，具有噪声小、性能稳定、耐久性好、维护成本低等优点，可用本申请提供的电涡流阻尼系统来替换现有的粘滞阻尼器、金属阻尼器或摩擦阻尼器，应用过程中自然也就避免了传统粘滞阻尼器或位移型阻尼器的漏油、耐久性差等问题。

下面结合附图对本申请提供的电涡流阻尼器的结构及原理进行详细说明：

本申请提供的一种可多途径调节阻尼的电涡流阻尼系统，包括质量块1、弹簧2和电涡流阻尼器；电涡流阻尼器包括柱筒状的壳体，壳体的内腔中相对间隔设置有两块永磁铁，两块永磁铁之间设置有导体板9，壳体内腔中相对设置有两道滑轨13，导体板9的两端分别与滑轨13滑动连接；壳体的一端与质量块1相连，另一端与底板5相连；电涡流阻尼器的两侧分别设置有一个弹簧2，弹簧2中设置有套筒4和内钢管3，内钢管3的一端插设在套筒4中，另一端与质量块1相连，套筒4背离内钢管3的端部与底板5相连。

本申请提供的电涡流阻尼器主要由永磁体和导体板构成，当导体板切割由永磁体产生的磁感应线时，导体板中磁通量发生变化形成电涡流，电涡流产生的反抗磁场与原磁体产生的磁场相反，因此会产生阻碍其相对运动的阻尼力，导体板的机械能转为电能，最终以热能形式耗散。电涡流阻尼器提供的阻尼力主要与导体板厚度、导体板与磁铁间距以及磁场强度相关，基于上述影响因素，本申请提供的电涡流阻尼器可以适应进行多途径调节。

如图1和图2所示，本申请提供的可多途径调节阻尼的电涡流阻尼系统包括质量块1、弹簧2、内钢管3、套筒4、底板5、第一外板6、螺栓7、第二外板8、导体板9、永磁铁10、背铁板11、垫片12和滑轨13。其中，第一外板6、第二外板8、导体板9、永磁铁10、背铁板11和滑轨13构成电涡流阻尼器。见图1，电涡流阻尼器的上下两端分别与质量块1和底板5进行连接。弹簧一端与质量块进行连接，另一端套入套筒后与底板进行连接；套筒一端插入内钢管，内钢管与质量块进行连接。

如图3、4所示，背铁板11通过螺栓7与第一外板6进行连接；垫片12放置于第一外板6和螺栓7之间；导体板9置于两排永磁铁10中心位置处上下移动切割磁感线；滑轨13由滑道和滑块组成，导轨固定于第二外板8上，滑块用以固定导体板9。

如图5所示，在一种实施例中，永磁铁10附着于背铁板11上。可选用铁条对背铁板11上的永磁铁10进行固定，但不限于此种连接方式。

本申请提供的电涡流阻尼系统在实际工作中，质量块1提供质量，弹簧2和电涡流阻尼器上下振动，弹簧2提供刚度，电涡流阻尼器提供阻尼，电涡流阻尼系统通过质量体系的惯性运动和电涡流阻尼器耗能从而消耗结构中的部分能量。

在一种实施例中，参见图3、4，电涡流阻尼器的壳体由第一外板6、第二外板8、第三外板和第四外板依次首尾相连构成，第一外板6与第三外板相对且平行设置，第二外板8和第四外板相对且平行设置，壳体的横截面为矩形。第一外板6和第三外板上分别设置有背铁板11，背铁板11上设置有永磁铁10；背铁板11上设置有多个允许螺钉穿过的螺纹孔，背铁板11通过螺钉、螺母及垫片12与第一外板6或第三外板紧固连接。第二外板8和第四外板上分别设置滑轨13，滑轨13上设置有滑道，滑道的长度延伸方向与导体板9的滑移方向平行；滑道内设置有用以连接导体板9的滑块，导体板9与滑块可拆卸连接；导体板9沿滑道往复滑移以切割磁感线。由第一外板6、第二外板8、第三外板和第四外板围成的壳体为两端具有开口的筒体结构，筒体结构的一端开口处设置有第一连接结构，壳体与质量块1通过第一连接结构相连，筒体结构的另一端开口处设置有第二连接结构，壳体与底板5通过第二连接结构相连。

本申请提供的电涡流阻尼系统在具体安装应用中，可多个电涡流阻尼系统配合使用，见图6，为两个电涡流阻尼系统于建筑结构中的布置形式示例图。

在一种实施例中，本申请提供电涡流阻尼器主要由永磁铁10、导体板9和背铁板11组成，背铁板11通过螺栓7固定于第一外板6和第三外板上，垫片12置于第一外板6和螺栓7之间，螺栓7焊接于背铁板11之上，滑轨13装于导体板9与第二外板8之间。永磁铁10附着于背铁板11之上，可通过改变背铁板11上磁铁分布来改变磁场强度。背铁板11可根据所需实际磁场强度实时进行更换。

在一种实施例中，本申请提供的可多途径调节阻尼的电涡流阻尼系统的电涡流阻尼器的上下两端分别与质量块1和底板5进行连接。质量块1和底板5之间还设置有弹簧2，弹簧2一端与质量块1连接，另一端套入套筒4后与底板5进行连接。具体的，套筒4内径应略大于弹簧2内钢管3以保证钢管能够伸入套筒4且不让其左右摇摆。

在一种实施例中，内钢管3伸入套筒4后内钢管3底部与套筒4另一端的间距，以及背铁板11靠近质量块1的端部与质量块1下表面的间距，均应大于电涡流阻尼系统的行程，确保质量块1在正常工作阶段与电涡流阻尼器不发生接触。在一种生产制作过程中，可通过合理设置阻尼器行程和弹簧2装置的行程，确保两者能够同时工作，防止其中一个超过行程发生破坏。

在一种实施例中，可采用高强度螺栓7，在电涡流阻尼系统中的部分连接位置处适当进行合理焊接，以确保相应连接构件的稳固性与稳定性。钢材厚度、材质、螺栓7连接方式以及焊接方式根据实际需要满足适配要求。在制作过程中，也可通过适当喷射防腐漆来提高系统的耐久性和稳定性。

在一种实施例中，本申请提供的电涡流阻尼系统通过底板5与外部结构件固定连接。

本申请提供的可多途径调节阻尼的电涡流阻尼系统具有便于拆卸、形式简明、操作简便、成本低廉等特点。

本申请提供的可多途径调节阻尼的电涡流阻尼系统可根据现场实际需求实时调节，比如：通过改变磁铁种类及个数来调节磁场强度；通过拆换导体板来改变导体板的厚度；通过第一外板或第三外板与螺栓或螺钉间的垫片来调节导体板与永磁铁之间的距离；将永磁铁附着于背铁板上，通过更换背铁板来调节磁场强度。

本申请提供的可多途径调节阻尼的电涡流阻尼系统通过滑轨解决了导体板运动过程中的挤压问题，且通过弹簧内钢管及套筒进行弹簧的定位及防止弹簧失效后对其他机构的破坏。

与现有技术相比，本申请提供的可多途径调节阻尼的电涡流阻尼系统实际是一种多途径调节阻尼的竖向电涡流TMD系统，其采用了电涡流阻尼器，自然避免了传统粘滞阻尼器或位移型阻尼器的漏油、耐久性差等问题。进一步的，本申请提供的电涡流阻尼系统具有构造简明、耐久性好、性能稳定、维护成本低等优点，可现场进行TMD系统多途径阻尼调节，调节过程中各构件间拆换不受影响，应用空间广泛，可以用于含大跨楼板的多种建筑形式以及桥梁等工程领域。进一步的，本申请提供的电涡流阻尼系统结构简明、加工方便、易于组装，可以实现工厂快速化生产。除此之外，本申请提供的电涡流阻尼系统耐候性好，在高温和低温条件下工作性能稳定，在易腐蚀环境中易于维护保养。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合(只要这些技术特征的组合不存在矛盾)，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述；这些未明确写出的实施例，也都应当认为是本说明书记载的范围。

上文中通过一般性说明及具体实施例对本申请作了较为具体和详细的描述。应当理解，基于本申请的技术构思，还可以对这些具体实施例作出若干常规的调整或进一步的创新；但只要未脱离本申请的技术构思，这些常规的调整或进一步的创新得到的技术方案也同样落入本申请的权利要求保护范围。

Claims (7)

1.一种可多途径调节阻尼的电涡流阻尼系统，其特征在于，包括质量块、弹簧和电涡流阻尼器；所述电涡流阻尼器包括柱筒状的壳体，所述壳体的内腔中相对间隔设置有两块永磁铁，两块永磁铁之间设置有导体板，所述壳体内腔中相对设置有两道滑轨，导体板的两端分别与所述滑轨滑动连接；所述壳体的一端与所述质量块相连，另一端与底板相连；

所述电涡流阻尼器的两侧分别设置有至少一个所述弹簧，所述弹簧中设置有套筒和内钢管，所述内钢管的一端插设在所述套筒中，另一端与所述质量块相连，所述套筒背离所述内钢管的端部与所述底板相连。

2.根据权利要求1所述的可多途径调节阻尼的电涡流阻尼系统，其特征在于，所述壳体由第一外板、第二外板、第三外板和第四外板依次首尾相连构成，所述第一外板与第三外板相对且平行设置，所述第二外板和第四外板相对且平行设置，所述壳体的横截面为矩形；

所述第一外板和第三外板上分别设置有背铁板，所述背铁板上设置有所述永磁铁；所述背铁板上设置有多个允许螺钉穿过的螺纹孔，所述背铁板通过螺钉、螺母及垫片与所述第一外板或第三外板紧固连接。

3.根据权利要求2所述的可多途径调节阻尼的电涡流阻尼系统，其特征在于，所述永磁铁通过铁条与所述背铁板紧固连接；

所述导体板与所述永磁铁平行；

所述第二外板和第四外板上分别设置所述滑轨，所述滑轨上设置有滑道，所述滑道的长度延伸方向与所述导体板的滑移方向平行；所述滑道内设置有用以连接所述导体板的滑块，所述导体板与所述滑块可拆卸连接；所述导体板沿所述滑道往复滑移以切割磁感线。

4.根据权利要求2所述的可多途径调节阻尼的电涡流阻尼系统，其特征在于，由所述第一外板、第二外板、第三外板和第四外板围成的壳体为两端具有开口的筒体结构，筒体结构的一端开口处设置有第一连接结构，所述壳体与所述质量块通过所述第一连接结构相连，筒体结构的另一端开口处设置有第二连接结构，所述壳体与所述底板通过所述第二连接结构相连。

5.根据权利要求4所述的可多途径调节阻尼的电涡流阻尼系统，其特征在于，所述弹簧的中心轴线与所述导体板的板面平行；

所述弹簧的一端与所述质量块抵接，另一端与所述底板抵接；

所述套筒的中心轴线与所述内钢管的中心轴线重合；

所述套筒的内径与所述内钢管的外径相适配。

6.根据权利要求1所述的可多途径调节阻尼的电涡流阻尼系统，其特征在于，电涡流阻尼系统通过所述底板与外部结构件固定连接。

7.根据权利要求1所述的可多途径调节阻尼的电涡流阻尼系统，其特征在于，所述内钢管伸入套筒后内钢管底部与套筒另一端的间距，以及背铁板靠近质量块的端部与质量块下表面的间距，均应大于电涡流阻尼系统的行程。

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