[发明专利]内置钢球调谐式磁性液体阻尼减振器

说明书

本发明为一种内置钢球调谐式磁性液体阻尼减振器。该减振器包括上端盖、铁心、铜芯漆包线、下端盖、壳体、螺旋盖、磁性液体、小钢球和支撑架；其中，所述的壳体为中空的圆柱体，侧壁的顶端，设置有通孔，通孔上设置有螺旋盖；壳体的上表面设置有圆柱形凸起；圆柱形凸起上焊接有下端盖，下端盖上放置有铁心，铁心上放置有上端盖；上端盖和下端盖均为圆盘状，螺栓从上至下依次穿过上端盖、铁心和下端盖，通过螺母固连；所述的壳体内装有磁性液体，磁性液体的内部放置所述小钢球。本发明通电铜芯漆包线产生的磁场均匀可调，对磁性液体粘度的调节效果非常显著。

技术领域

本发明属于风电塔架振动领域，具体为一种内置钢球调谐式磁性液体阻尼减振器。

背景技术

风电塔架作为细长的高耸结构，在风荷载和海浪等外力作用下发生振动，塔筒振动的最大危害就是使塔筒连接部位和其上的某些机舱构件产生疲劳，塔架材料的强度大大降低，缩短塔架使用寿命，目前，风电塔架尚未采用减振器对其实现机械减振，结合实际情况，内置钢球调谐式磁性液体阻尼减振器可以有效解决此问题。

现有的高耸结构建筑减振器，一般是磁流变液体阻尼器、调谐液体阻尼器、调谐液体柱形阻尼器、调谐质量阻尼器、万向支架陀螺仪，其质量和体积过大，可控的频率范围较窄，频率难以调节，且能量耗散较小，难以达到最优工作阻尼。

磁流变液体阻尼器：由磁流变液、容器和电磁铁组成，施加磁场时，磁流变液体由牛顿液体快速地转变为低流动性且高粘度的宾汉流体，剪切屈服应力明显增大，从而改变结构的阻尼特性，达到减振的目的。但是，磁流变液体与磁性液体相比，受重力作用影响更大，在磁场下反应不够灵敏，不适用于本专利提出的减振器。

调谐液体阻尼器：主要由水和容器组成，依靠水的剧烈晃动来耗散振动的能量，通过调节水的质量与结构质量的比值，将减振器的频率调谐至结构的固有频率，从而实现较好的减振效果。但是水箱边界层产生的能量耗散通常是非常微小的，难以达到最优工作阻尼，且减振器对于质量和体积需求较大。

调谐液体柱形阻尼器：由液体(通常为水)、管状容器和挡板组成，液柱在管状容器内运动，恢复力由重力提供，在水平管道内安装挡板，通过液体与挡板的撞击消耗能量，达到减振的目的。该减振器对于质量和体积需求较大。

调谐质量阻尼器：由弹簧、阻尼器和质量块组成，当结构在外激励作用下产生振动时,带动系统一起振动,系统相对运动产生的惯性力反作用到结构上,调谐这个惯性力,使其对结构的振动产生控制作用,从而达到减小结构振动反应的目的。但是减振器对质量块的控制难度较大，频率难以调节，可控的频率范围较窄，且对于质量和体积需求较大。

万向支架陀螺仪：由能够绕结构某一水平轴转动的陀螺外框架、能够绕与前述水平轴相正交的水平轴转动的陀螺内框架、依靠电力旋转的陀螺转子和电机组成，陀螺装置在动力作用下以一定的角速度旋转，产生具有抵抗水平正交两向位移的力矩，力图保持其自转轴相对惯性空间方位不变的特性，从而能够抑制结构产生较大水平位移或偏转。该减振器的减振能力主要与转子绕内外框架的转速相关，虽可实现多向减振，但是需要较大功率的变频电机才能实现对大型高耸结构的控制。

被动型磁性液体减振器：主要由磁性液体、壳体和永磁体组成，永磁体在壳体内运动，与磁性液体产生摩擦、碰撞和粘性剪切以消耗能量，同时，永磁体内部产生电涡流，加速消耗振动能量，达到减振目的。但其无法在工作状态下进行阻尼参数的调节。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种内置钢球调谐式磁性液体阻尼减振器，以解决风电塔架在风荷载和海浪等外力作用下的振动问题。该减振器通过将铜芯漆包线缠绕在铁心上，可在工作状态下外施激励调节，铁心位于壳体外部，壳体内液体采用磁性液体，铁心位于磁性液体上方，将磁性液体与小钢球结合使用，壳体侧壁打孔后采用螺旋盖利用螺纹旋转的方式连接，壳体与风电塔架机舱罩之间通过三个支撑架形成可拆卸连接。本发明通电铜芯漆包线产生的磁场均匀可调，对磁性液体粘度的调节效果非常显著。