一种阻尼力可调的轴向电涡流阻尼器及调节方法技术

本发明专利技术提出一种阻尼力可调的轴向电涡流阻尼器及调节方法。所述阻尼器由滚珠丝杠副传动部件、电涡流阻尼力产生装置、半主动控制模块以及各连接部件组成。电涡流阻尼力产生装置包括磁场源、固定圆盘和旋转导体圆盘。其中混合励磁绕组磁场源由励磁绕组、永磁体和聚磁铁芯、绕组铁芯组合构成。半主动控制模块包括加速度传感器、微处理器、电流调节器和外部电源。当阻尼器两端连接的结构产生振动时，导体圆盘在滚珠丝杠的传动作用下旋转切割磁场源产生的磁感应线，产生电涡流阻尼力。利用本发明专利技术可通过半主动控制模块调节励磁电流的输入大小和方向来改变间隙磁场强度，从而不断调节阻尼力，是一种能够实现半主动控制效果的电涡流阻尼器。尼器。尼器。

【技术实现步骤摘要】
一种阻尼力可调的轴向电涡流阻尼器及调节方法


[0001]本专利技术属于结构振动的耗能减振控制
，特别是涉及一种阻尼力可调的轴向电涡流阻尼器及调节方法。

技术介绍

[0002]电涡流阻尼技术是利用磁场与感应磁场相互作用的一种技术，目的在于产生阻尼效应，当穿过导体的磁通量产生变化时，导体内会出现感应电动势，进而有感应电涡流产生。电涡流会使得导体受到安培力，在宏观上表现为阻碍导体原有运动的力，即电涡流阻尼力。根据能量守恒定律，导体所消耗的动能会转化为热能最终耗散掉。
[0003]与结构振动的耗能减振控制领域的一些常见阻尼器相比，电涡流阻尼器不存在漏液和密封的问题，具有耗能密度高、可靠性高、耐久性好等优点。
[0004]当前在土木工程领域针对轴向电涡流阻尼器的研究与应用主要以被动控制为主，能够实现半主动控制效果的轴向电涡流阻尼器在构造设计、阻尼力模型、动力特性、疲劳性能、控制算法及其减振控制效果方面还有待进一步探索与挖掘。

技术实现思路

[0005]本专利技术目的是为了解决现有技术中的问题，在当前土木工程结构振动控制领域中电涡流阻尼器的研究和应用主要以被动式电涡流阻尼器为主，其产生的阻尼力不具有可实时调节的能力。基于此，本专利技术提供一种阻尼力可调的轴向电涡流阻尼器及调节方法，只需较少的外部能量输入，便可实现接近于主动控制的效果，它能根据结构振动的强弱来实时改变励磁电流输入的大小和方向，进而实时调节阻尼力，有效减小结构的振动。
[0006]本专利技术是通过以下技术方案实现的，本专利技术提出一种阻尼力可调的轴向电涡流阻尼器，所述阻尼器包括传动部件、电涡流阻尼力产生装置和半主动控制模块；所述传动部件为滚珠丝杠副传动部件；所述电涡流阻尼力产生装置由混合励磁绕组磁场源、固定板、侧柱和旋转导体圆盘组成；所述混合励磁绕组磁场源由励磁绕组、永磁体和铁芯组成；所述励磁绕组和永磁体均设置在铁芯内部，且励磁绕组和永磁体在铁芯内形成了串联磁路；所述混合励磁绕组磁场源上磁路的磁力线垂直穿过旋转导体圆盘；所述固定板为大小相同且平行布置的上、下两个固定板；所述侧柱用于连接固定板；所述旋转导体圆盘安装在滚珠丝杠副传动部件上，并在滚珠丝杠副传动部件的带动下做旋转运动；所述半主动控制模块包括加速度传感器、微处理器、电流调节器和外部电源。
[0007]进一步地，所述阻尼器为双边型对称结构，上、下固定板连接的混合励磁绕组磁场源呈镜像对称设置于旋转导体圆盘的两侧。
[0008]进一步地，所述混合励磁绕组磁场源的横截面为圆形，整体为圆柱形，混合励磁绕组磁场源与旋转导体圆盘之间留有间隙。
[0009]进一步地，所述混合励磁绕组磁场源中的铁芯分为绕组铁芯和聚磁铁芯，绕组铁芯为圆柱形铁芯，外部缠绕励磁绕组，绕组铁芯一端与聚磁铁芯相连，另一端与永磁体相
连，聚磁铁芯为一端开槽的圆柱形铁芯，槽内放置绕组铁芯、励磁绕组和永磁体。
[0010]进一步地，所述滚珠丝杠副传动部件包括丝杠和螺母，滚珠丝杠副连接在结构构件的两端，在结构构件两端的相对运动驱使作用下进行直线运动，螺母通过推力轴承与旋转导体圆盘相连接，带动旋转导体圆盘一起绕丝杠的中心轴发生旋转。
[0011]进一步地，所述混合励磁绕组磁场源中的铁芯由高磁导率的软铁材料制成。
[0012]进一步地，所述旋转导体圆盘由高电导率材料制成。
[0013]进一步地，所述加速度传感器与微处理器相连，所述微处理器与电流调节器相连，所述电流调节器与励磁绕组相连，用于调节励磁绕组中输入电流的大小和方向。
[0014]进一步地，所述阻尼器的混合励磁绕组磁场源与旋转导体圆盘之间的间距控制在1～5mm之间。
[0015]本专利技术提出一种基于所述的阻尼力可调的轴向电涡流阻尼器的阻尼力调节方法，当结构未发生振动时，阻尼器两端的连接处于初始静止位置；当结构产生振动时，旋转导体圆盘做旋转运动切割间隙磁场的磁力线，随即在旋转导体圆盘内产生电涡流，电涡流所受的安培力表现为阻碍旋转导体圆盘旋转的阻尼力，与此同时，加速度传感器采集结构振动信号，并传输至微处理器，微处理器执行控制算法并发出指令，控制调节输入励磁绕组的电流大小和方向，改变间隙磁场强度，进而调节阻尼力大小，实现半主动控制的效果。
[0016]本专利技术具有以下有益效果：
[0017]本专利技术提供一种阻尼力可调的轴向电涡流阻尼器及调节方法，只需较少的外部能量输入，便可实现接近于主动控制的效果，它能根据结构振动的强弱来实时改变励磁电流输入的大小和方向，进而实时调节阻尼力，有效减小结构的振动。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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专利技术的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0019]图1为本专利技术一种阻尼力可调的轴向电涡流阻尼器结构示意图；
[0020]图2(a)为本专利技术中混合励磁绕组磁场源在上固定盘上的布置示意图；
[0021]图2(b)为本专利技术中混合励磁绕组磁场源在下固定盘上的布置示意图；
[0022]图3(a)为本专利技术中混合励磁绕组磁场源在正向励磁电流状态下磁力线分布示意图；
[0023]图3(b)是本专利技术中半主动控制模块的原理框图。
[0024]图中：上连接端1、滚珠丝杠2、绕组铁芯3、固定板4、励磁绕组5、聚磁铁芯6、永磁体7、旋转导体圆盘8、侧柱9、推力轴承10、丝杠螺母11、下连接端12。
具体实施方式
[0025]下面将结合本专利技术实施例中的附图对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实
施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0026]本专利技术提出一种阻尼力可调的轴向电涡流阻尼器，所述阻尼器包括传动部件、电涡流阻尼力产生装置和半主动控制模块；所述传动部件为滚珠丝杠副传动部件；所述电涡流阻尼力产生装置由混合励磁绕组磁场源、固定板、侧柱和旋转导体圆盘组成；所述混合励磁绕组磁场源由励磁绕组、永磁体和铁芯组成；所述励磁绕组和永磁体均设置在铁芯内部，且励磁绕组和永磁体在铁芯内形成了串联磁路；所述混合励磁绕组磁场源上磁路的磁力线垂直穿过旋转导体圆盘；所述固定板为大小相同且平行布置的上、下两个固定板；所述侧柱用于连接固定板；所述旋转导体圆盘安装在滚珠丝杠副传动部件上，并在滚珠丝杠副传动部件的带动下做旋转运动；所述半主动控制模块包括加速度传感器、微处理器、电流调节器和外部电源。
[0027]所述阻尼器为双边型对称结构，上、下固定板连接的混合励磁绕组磁场源呈镜像对称设置于旋转导体圆盘的两侧。
[0028]所述混合励磁绕组磁场源的横截面为圆形，整体为圆柱形，混合励磁绕组磁场源与旋转导本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种阻尼力可调的轴向电涡流阻尼器，其特征在于，所述阻尼器包括传动部件、电涡流阻尼力产生装置和半主动控制模块；所述传动部件为滚珠丝杠副传动部件；所述电涡流阻尼力产生装置由混合励磁绕组磁场源、固定板、侧柱和旋转导体圆盘组成；所述混合励磁绕组磁场源由励磁绕组、永磁体和铁芯组成；所述励磁绕组和永磁体均设置在铁芯内部，且励磁绕组和永磁体在铁芯内形成了串联磁路；所述混合励磁绕组磁场源上磁路的磁力线垂直穿过旋转导体圆盘；所述固定板为大小相同且平行布置的上、下两个固定板；所述侧柱用于连接固定板；所述旋转导体圆盘安装在滚珠丝杠副传动部件上，并在滚珠丝杠副传动部件的带动下做旋转运动；所述半主动控制模块包括加速度传感器、微处理器、电流调节器和外部电源。2.根据权利要求1所述的阻尼器，其特征在于：所述阻尼器为双边型对称结构，上、下固定板连接的混合励磁绕组磁场源呈镜像对称设置于旋转导体圆盘的两侧。3.根据权利要求2所述的阻尼器，其特征在于：所述混合励磁绕组磁场源的横截面为圆形，整体为圆柱形，混合励磁绕组磁场源与旋转导体圆盘之间留有间隙。4.根据权利要求3所述的阻尼器，其特征在于：所述混合励磁绕组磁场源中的铁芯分为绕组铁芯和聚磁铁芯，绕组铁芯为圆柱形铁芯，外部缠绕励磁绕组，绕组铁芯一端与聚磁铁芯相连，另一端与永磁体相连，聚磁铁芯为一端开槽的圆柱形铁芯，槽内放置绕组铁芯、励磁绕组和永磁体。5.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘敏，郭岩，王艺林，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：