[发明专利]一种水平调谐的悬臂式电涡流阻尼器

说明书

本发明提供一种水平调谐的悬臂式电涡流阻尼器，包括质量单元、连接单元、刚度单元、负刚度单元和电涡流阻尼单元；质量单元包括配重块；连接单元包括承重部件、外连接板和梯形支架；刚度单元包括悬臂板；负刚度单元包括运动永磁体、固定永磁体、安装靠板和限位垫块a；电涡流阻尼单元包括低速端永磁体、高速端永磁体、导轨、滑块、调磁板、导体板和背铁。本发明的阻尼器中应用了磁场调制原理和负刚度非线性能量阱的概念，通过调磁板加快高速端永磁体的运动速度，提高阻尼器的耗能效率；通过异名永磁体之间吸引力的差值可以促进配重块的运动，从而拓宽了减振频带，鲁棒性更好，弥补了传统调谐质量阻尼器失调时减振效果差的问题。

技术领域

本发明属于工程结构的振动控制装置领域，具体涉及一种具有负刚度非线性能量阱的悬臂式水平电涡流调谐质量阻尼器。

背景技术

使用调谐质量阻尼器(TMD)进行结构减振属于结构振动被动控制技术的一种，它抑制振动的机理为：当主体结构因为动荷载而振动时，附加在主结构上的TMD的质量单元由于惯性而反向振动，给主结构施加与振动方向相反的力，加上阻尼单元的耗能作用，从而使主体结构的振动明显衰减。这种装置在工程结构领域被广泛应用，将其安装在振动的桥梁结构或高层建筑结构中，对于结构振动有非常明显的抑制作用。

但是传统的水平电涡流调谐质量阻尼器存在进一步改进的空间：1.电涡流阻尼装置耗能效率有待进一步提升；2.传统TMD的减振频带较窄，需要拓宽减振频带，提高装置的鲁棒性。

如专利CN201410399913涉及一种磁负刚度阻尼器，包括：导电管、安装轴、滑动轴承以及沿所述导电管轴向排列的一对或多对磁体；每对磁体包括平衡状态下几何中心位于同一水平位置的第一磁体和第二磁体，所述第一磁体通过所述安装轴安装在所述导电管内部由所述滑动轴承控制沿轴向移动，所述第二磁体固定于所述导电管上；所述第一磁体和所述第二磁体的沿轴向磁化方向相同，两者相对运动形成负刚度作用；所述导电管位于所述第二磁体两端对称的位置，所述第一磁体与所述导电管的相对运动形成电涡流阻尼作用。该发明的磁负刚度阻尼器将负刚度和电涡流阻尼结合在一起，其结构简单且紧凑，能广泛应用在土木、机械和航空航天结构的振动控制中。

专利申请CN202010185135提供一种非线性负刚度多维减振装置，包括外箱体、外质量框架及内质量块，内质量块位于外质量框架的内部，外质量框架位于外箱体的内部；外质量框架与刚性外箱体之间设有电涡流减振机构；内质量块与刚性外箱体之间设有扭转弹簧减振机构；外质量框架与内质量块之间设有负刚度减振机构。当内质量块在水平X向上往复运动时，负刚度减振机构中预压弹簧的负刚度作用会与扭转弹簧减振机构中扭转弹簧产生的阻尼力相联合，可实现非线性高效减振。当外质量框架在水平Y向上往复运动时，负刚度减振机构中预压弹簧的负刚度作用会与电涡流减振机构产生的电涡流阻尼力相联合，可实现多重高效减振。内质量块和外质量框架的运动分属两个维度且彼此独立，满足多维减振。

而专利申请CN201811249160提供一种非线性电涡流惯质阻尼器及设计方法，所述非线性电涡流惯质阻尼器包括传动组件、旋转式电涡流阻尼元件、惯性飞轮和外筒；传动组件包括滚珠丝杠系统、直线导轨和连接杆；旋转式电涡流阻尼元件包括上下导磁圆板、磁体组和导体圆板；惯性飞轮套装在滚珠丝杠并与滚珠螺母固定为一体；滚珠丝杆顺次穿过上导磁圆板、滚珠螺母、下导磁圆板和惯性飞轮的中心孔。该发明可以将旋转式电涡流阻尼部分的阻尼系数和旋转构件的转动惯量分别转化为放大多倍的等效轴向阻尼系数和惯性质量，其惯性质量负刚度效应进一步提高了阻尼器的耗能减振效率，同时实现了电涡流阻尼力速度指数小于1的非线性特征。

但上述发明中都依然没有彻底解决上述两个问题。

发明内容