[发明专利]一种电磁旋转惯性质量阻尼器

说明书

技术领域

本发明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”的发明，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”的发明，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。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明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。

本发明采用的技术方案是: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，本发明的有益效果是：

（1）本发明结构简单,减振效果好；本发明采用封闭式结构，可以有效地防止在恶劣气候条件下沙尘雨水等对本发明的损伤，有效保证本发明的可靠性。

（2）本发明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）本发明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，提高了本发明的可靠性。

（4）本发明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）本发明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是本发明的结构示意图。