[发明专利]一种主被动一体化悬吊式电磁驱动的主动调谐质量阻尼器

说明书

本发明实施例提供了一种主被动一体化悬吊式电磁驱动的主动调谐质量阻尼器，包括悬吊装置，悬吊于悬吊装置下的质量块，设置于质量块下方的电磁驱动装置，位于电磁驱动装置下的保护底座。所述质量块的底部设有第一弧形结构，所述电磁驱动装置的顶部设有与所述第一弧形结构的曲率相一致的第二弧形结构，所述质量块上安装有第一电磁感应元件，所述电磁驱动装置上安装有第二电磁感应元件，以通过改变所述第一电磁感应元件或第二电磁感应元件中的电流来形成不同的电磁驱动力，且所述电磁驱动力的方向与所述质量块作单摆运动所形成轨迹的切线方向相平行。本发明避免采取额外的悬浮构件，结构简单和经济，无需导向杆且不存在摩擦。

技术领域

本发明属于土木工程减振控制设备技术领域，具体而言，涉及一种主被动一体化悬吊式电磁驱动的主动调谐质量阻尼器。

背景技术

对于动力荷载作用下的土木工程结构，在结构中恰当地安装振动控制系统能够有效地减小结构的动力反应，提高结构的振动舒适度水平，减轻结构构件的破坏或损伤以及提高结构的抗灾能力。大量的研究表明，调谐质量阻尼器(Tuned Mass Damper，简称TMD)对于风振和地震都有较好的减振效果，但TMD具有频率调谐敏感，控制频带窄等缺陷。故而国内外学者提出了主动调谐质量阻尼器(Active Tuned Mass Driver，简称ATMD)，绝大多数的ATMD采用液压装置或伺服电机驱动。其中，液压驱动出力较大，适用于大型土木工程结构，但其结构复杂、制造成本较高，且其操作频率低、反应相对较慢，导致控制效果较差且存在控制不稳定等隐患。而伺服电机驱动对液压驱动作了一些改进，一定程度上提高了系统的工作性能和控制效果，但需要借助于机械传动部件等中间环节，机械部件间的摩擦会使得控制装置存在响应时间慢、控制精度低及加速度受限等缺陷。

针对液压和电机驱动型ATMD存在的诸多问题，学者们提出了电磁驱动型ATMD，现有的电磁驱动型ATMD通过直接把质量块与电磁驱动装置一体化,利用电磁推力推动质量块运动,不需要中间运动形式变换。目前，电磁驱动型ATMD多为平板式，但是，因质量块磁悬浮于驱动装置而需要额外的磁悬浮构件，此外，由于需要通过导向杆等与驱动装置相连接而仍存在一定的摩擦。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种主被动一体化悬吊式电磁驱动的主动调谐质量阻尼器，旨在有效解决上述问题。

本发明实施例提供的一种主被动一体化悬吊式电磁驱动的主动调谐质量阻尼器，包括：

与外部建筑结构固定连接的悬吊装置；

悬吊于所述悬吊装置下的质量块；

设置于所述质量块下方的电磁驱动装置；

位于所述电磁驱动装置下且固定连接于所述建筑结构上的保护底座；

其中，所述质量块的底部设有第一弧形结构，所述电磁驱动装置的顶部设有与所述第一弧形结构的曲率相一致的第二弧形结构，所述质量块上安装有第一电磁感应元件，所述电磁驱动装置上安装有第二电磁感应元件，以通过改变所述第一电磁感应元件或第二电磁感应元件中的电流来形成不同的电磁驱动力，且所述电磁驱动力的方向与所述质量块作单摆运动所形成轨迹的切线方向相平行。

进一步地，所述第一电磁感应元件为直流励磁线圈，所述第二电磁感应元件为第一三相绕组。

进一步地，所述第一电磁感应元件为第二三相绕组，所述第二电磁感应元件为第一永磁铁。

进一步地，所述主动调谐质量阻尼器还包括用于保证所述质量块在振动时作单摆运动的吊索，所述吊索的一端与所述悬吊装置固定连接、另一端与所述质量块固定连接。

进一步地，所述主动调谐质量阻尼器还包括用于调整所述吊索长度的间隙微调装置。

进一步地，所述保护底座上还设置有限位缓冲装置。