本发明专利技术提供了一种具有自复位功能的多维耗能间隔棒，包括六边形中空主体框架、阻尼耗能装置和夹持装置。主体框架空腔内包括分隔板、永磁体、螺纹杆件和金属圆盘。导线传来振动时，永磁体通过弹簧运动，固定在凹槽内的圆盘旋转切割磁感应线，同时金属圆盘内的阻尼液有利于进一步的耗能。阻尼耗能装置包括主体框架的连接的圆筒，圆筒中间通过八边形空腔相连。圆筒内有拉杆、两个转盘、阻尼绳和质量块，空腔内有固定的圆球、圆球表面的压电发电单元，空腔内壁上的控制器。所述的质量块表面附有一层永久磁铁，质量块周围有限位器。拉杆端部固定有弹性小球。间隔棒通过夹持装置和导线相连接，夹持装置包括绝缘外筒、绝缘内筒、多层弹簧和滚轴丝杆。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电力，具体涉及一种具有自复位功能的多维耗能间隔棒，主要用于输电线路耗能减振。
技术介绍
1、输电线容易受到风雨荷载的影响，发生舞动的现象。当发生风雨激振的情况时，会引起输电导线大幅度振动，导致输电导线断股、断线、杆塔螺栓松动、脱落甚至倒塔，严重威胁到输电线路的安全运行。
2、针对输电导线舞动的现象，现有技术中已经提出了许多技术措施，主要有三种：一是机械控制，如在导线上安装防振锤控制导线振动；二是结构控制，如在相间或回路之间安装间隔棒以制约分裂导线间的相对运动；三是空气动力学措施，如在导线表面缠绕螺旋线。其中间隔棒可以防止导线在环境荷载激励作用下发生低频率大幅度舞动。但是现有的间隔棒装置大部分为被动式防舞，不能自发调控，对于输电导线的约束有限，不能满足当下输电导线的防舞要求。同时输电导线往往受到各个方向的风的作用，在导线舞动、次档距振荡以及其他形式的导线振动过程中，间隔棒需要承受扭转力及来自不同方向的弯折力，极易造成线夹与框架连接处限位结构磨损，甚至断裂损坏。目前，输电线路中导线多采用分裂式。分裂导线在提高电能运输效率、减少电磁波信号的干扰方面有很多优点。但是分裂导线存在扭转稳定性的问题，尤其是多分裂导线出现不均匀覆冰、不同期脱冰时，扭转稳定性的问题尤为突出。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为克服现有技术的不足，提供了一种具有自复位功能的多维耗能间隔棒，旨在减少输电导线在环境作用下各个方向的振动响应，防止分裂导线的扭动，达到减振耗能的效果。
>2、为实现上述目的，本专利技术采用如下的技术方案：3、本专利技术的实施例提供了一种具有自复位功能的多维耗能间隔棒，包括六边形中空主体框架、阻尼耗能装置和夹持装置；所述的主体框架内部被分隔板分隔成了多个独立的腔体，在每个腔体内设置一个金属圆盘，金属圆盘的两侧各自通过一个螺纹杆件与一个永磁体相连，每个永磁体通过弹簧与相邻的分隔板相连；在主体框架的中心设置一个连接框架，在连接框架通过四个沿着周向方向均布的阻尼耗能装置与主体框架相连，在连接框架的中心位置设置有压电发电单元；所述的压电发电单元为阻尼耗能装置的控制器供电，所述的控制器控制阻尼耗能装置。
4、作为进一步的技术方案，所述的阻尼耗能装置包括一个圆筒，圆筒的一端连接框架，另外一端连接主体框架，在圆筒内有一个质量块，质量块表面附有一层永久磁铁，所述的质量块的一端与主体框架之间通过弹簧相连，且质量块另一端与拉杆相连，拉杆穿过连接盘，连接盘上设置有与永久磁铁相对的电磁铁，所述的电磁铁由控制器控制；在拉杆上设置有正、反螺纹段，且正、反螺纹段分别与不同的两个转盘配合，两个转盘通过阻尼绳相连，形成一个整体；在拉杆的端部设置弹性球，弹性球在外力作用下，能与压电发电单元发生碰撞。
5、作为进一步的技术方案，在质量块的上方和下方均设置有限位器，对质量块的运动距离进行限位。
6、作为进一步的技术方案，所述正、反螺纹段的长度与限位器到质量块表面的距离相等，转盘转到正、反螺纹段的端部时质量块刚好与限位器接触。
7、作为进一步的技术方案，所述的连接盘固定在圆筒内壁上。
8、作为进一步的技术方案，所述的分隔板采用绝缘材料制作。
9、作为进一步的技术方案，所述的主体框架空腔内外表面被绝缘层覆盖包围。
10、作为进一步的技术方案，所述的金属圆盘固定在主体框架内壁上的凹形槽内，只能在螺纹杆件上转动，金属圆盘内有粘滞阻尼液，阻尼液在金属圆盘中转动。
11、作为进一步的技术方案，所述的中空主体框架的外圈设置多个夹持装置。
12、作为进一步的技术方案，所述的夹持装置包括套装在一起的绝缘内筒和绝缘外筒，所述的绝缘内筒和绝缘外筒之间通过弹簧相连，所述的绝缘内筒的内壁与滚轴丝杆配合，滚轴丝杆与导线相连。
13、本专利技术的工作原理如下：
14、本专利技术通过多级耗能装置，控制导线的振动，减少输电线舞动的现象。具体地，导线传来振动时，主体框架上下振动，带动空腔内部永磁体沿着弹簧产生相对运动，金属圆盘绕着杆件上的螺纹转动，切割磁感应线，金属圆盘内部形成电流，反作用于永磁体。同时随着金属圆盘的转动，金属圆盘内阻尼液转动耗能，达到抑制导线振动的作用。
15、导线的振动传递到与弹簧连接的质量块时，质量块上下振动，带动拉杆上下振动，拉杆带动正、反螺纹丝杆，正、反螺纹丝杆端部的弹性小球碰撞压电发电单元，压电发电单元将能量转化为电能储存起来。质量块再次上下振动时，位移传感器收到信号，感应质量块位移的大小。根据质量块位移变化，控制器调节流向电磁铁的电流方向和大小，改变电磁铁和质量块上磁铁磁性，放大质量块的振动。以上部圆管内质量块为例，当质量块向下运动时，控制电磁铁磁性与质量块表面磁铁磁性相反，放大质量块向下的运动；当质量块向上运动时，控制电磁铁磁性与质量块表面磁铁磁性相同，放大质量块向上的运动。
16、质量块上下振动时，拉杆平动带动正、反螺纹丝杆正、反螺纹段上的两个转盘发生相对转动，引起平行阻尼绳扭曲发生弹性变形，消耗能量。同时阻尼绳被拉伸后的弹性恢复力给转盘以扭矩作用，转盘回转带动正、反螺纹丝杆复位。本装置恢复初始工作状态。当两个转盘转动到螺纹段的端部时，若拉杆继续移动会影响螺纹丝杆的正常使用，质量块周围的限位器限制了质量块的进一步移动。作为多级耗能的措施，限位器采用黏弹性材料，进一步耗能。
17、导线相对绝缘内筒移动时，带动绝缘内筒沿着滚轴丝杆转动，引起与绝缘内筒相连接的多层弹簧旋转，发生变形。内筒旋转的方向与多层弹簧缠绕相同时，弹簧拉伸，对内筒施加相反方向的力，限制内筒的运动；内筒旋转的方向与多层弹簧缠绕方向相反时，弹簧松弛，堆积的弹簧与内筒和外筒产生摩擦，限制内筒的运动，从而实现自动复位。
18、本专利技术的有益效果是：
19、本专利技术通过电磁感应、阻尼液和阻尼绳耗能，有效地抑制了导线的振动。其次，本装置通过多级耗能的方式，周围空腔通过电磁感应作用和阻尼液转动消耗能量，中间装置通过阻尼绳和粘弹性限位器抑制振动，利用位移传感器放大质量块的微小振动，从多个方向抑制导线的振动，实现了结构抗扭的效果。本装置可以通过导线振动幅度的大小调节控制器输出电流的大小，使得耗能效果达到最佳。本装置克服了传统抑制措施被动控制的单一性，实现了减振耗能的半主动控制，实现自动复位。同时，本装置无需外部能量输入，结合压电发电装置捕获振动的能量，节能环保。
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【技术保护点】
1.一种具有自复位功能的多维耗能间隔棒，其特征在于：包括中空主体框架、阻尼耗能装置；所述的主体框架内部被分隔板分隔成了多个独立的腔体，在每个腔体内设置一个金属圆盘，金属圆盘的两侧各自通过一个螺纹杆件与一个永磁体相连，每个永磁体通过弹簧与相邻的分隔板相连；在主体框架的中心设置一个连接框架，在连接框架通过四个沿着周向方向均布的阻尼耗能装置与主体框架相连，在连接框架的中心位置设置有压电发电单元；所述的压电发电单元为阻尼耗能装置的控制器供电，所述的控制器控制阻尼耗能装置。
2.如权利要求1所述的具有自复位功能的多维耗能间隔棒，其特征在于：所述的阻尼耗能装置包括一个圆筒，圆筒的一端连接框架，另外一端连接主体框架，在圆筒内有一个质量块，质量块表面附有一层永久磁铁，所述的质量块的一端与主体框架之间通过弹簧相连，且质量块另一端与拉杆相连，拉杆穿过连接盘，连接盘上设置有与永久磁铁相对的电磁铁，所述的电磁铁由控制器控制；在拉杆上设置有正、反螺纹段，且正、反螺纹段分别与不同的两个转盘配合，两个转盘通过阻尼绳相连，形成一个整体；在拉杆的端部设置弹性球，弹性球在外力作用下，能与压电发电单元发生碰撞。
3.如权利要求2所述的具有自复位功能的多维耗能间隔棒，其特征在于：在质量块的上方和下方均设置有限位器，对质量块的运动距离进行限位。
4.如权利要求2所述的具有自复位功能的多维耗能间隔棒，其特征在于：所述正、反螺纹段的长度与限位器到质量块表面的距离相等，转盘转到正、反螺纹段的端部时质量块刚好与限位器接触。
5.如权利要求2所述的具有自复位功能的多维耗能间隔棒，其特征在于：所述的连接盘固定在圆筒内壁上。
6.如权利要求1所述的具有自复位功能的多维耗能间隔棒，其特征在于：所述的分隔板采用绝缘材料制作。
7.如权利要求1所述的具有自复位功能的多维耗能间隔棒，其特征在于：所述的主体框架空腔内外表面被绝缘层覆盖包围。
8.如权利要求1所述的具有自复位功能的多维耗能间隔棒，其特征在于：所述的金属圆盘固定在主体框架内壁上的凹形槽内，只能在螺纹杆件上转动，金属圆盘内有粘滞阻尼液，阻尼液在金属圆盘中转动。
9.如权利要求1所述的具有自复位功能的多维耗能间隔棒，其特征在于：所述的中空主体框架的外圈设置多个夹持装置。
10.如权利要求9所述的具有自复位功能的多维耗能间隔棒，其特征在于：所述的夹持装置包括套装在一起的绝缘内筒和绝缘外筒，所述的绝缘内筒和绝缘外筒之间通过弹簧相连，所述的绝缘内筒的内壁与滚轴丝杆配合，滚轴丝杆与导线相连。
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【技术特征摘要】
1.一种具有自复位功能的多维耗能间隔棒，其特征在于：包括中空主体框架、阻尼耗能装置；所述的主体框架内部被分隔板分隔成了多个独立的腔体，在每个腔体内设置一个金属圆盘，金属圆盘的两侧各自通过一个螺纹杆件与一个永磁体相连，每个永磁体通过弹簧与相邻的分隔板相连；在主体框架的中心设置一个连接框架，在连接框架通过四个沿着周向方向均布的阻尼耗能装置与主体框架相连，在连接框架的中心位置设置有压电发电单元；所述的压电发电单元为阻尼耗能装置的控制器供电，所述的控制器控制阻尼耗能装置。
2.如权利要求1所述的具有自复位功能的多维耗能间隔棒，其特征在于：所述的阻尼耗能装置包括一个圆筒，圆筒的一端连接框架，另外一端连接主体框架，在圆筒内有一个质量块，质量块表面附有一层永久磁铁，所述的质量块的一端与主体框架之间通过弹簧相连，且质量块另一端与拉杆相连，拉杆穿过连接盘，连接盘上设置有与永久磁铁相对的电磁铁，所述的电磁铁由控制器控制；在拉杆上设置有正、反螺纹段，且正、反螺纹段分别与不同的两个转盘配合，两个转盘通过阻尼绳相连，形成一个整体；在拉杆的端部设置弹性球，弹性球在外力作用下，能与压电发电单元发生碰撞。
3.如权利要求2所述的具有自复位功能的多维耗能间隔棒，其特征在于：在质量块的上方和下方均设置有限位...
【专利技术属性】
技术研发人员：田利，吴越，荣坤杰，张宇，毕文哲，马震，杨萌，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：
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