本發(fā)明涉及振動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于振動(dòng)能量回收的電渦流調(diào)諧質(zhì)量阻尼器。

背景技術(shù)：

在當(dāng)今社會(huì)，各類阻尼器因?yàn)橛袑?duì)原建筑結(jié)構(gòu)改動(dòng)小、施工方便、減振控制效果顯著等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛關(guān)注，并在國(guó)內(nèi)外的建筑結(jié)構(gòu)中都有應(yīng)用，如臺(tái)北101大廈、上海中心等。傳統(tǒng)的阻尼器采用液壓黏滯阻尼器提供阻尼，在提供阻尼的同時(shí)，也會(huì)有一定剛度，無(wú)法做到剛度與阻尼的完全分離，影響設(shè)計(jì)分析。而且，液壓黏滯阻尼器還存在漏油、不易養(yǎng)護(hù)、后期難以調(diào)節(jié)等問(wèn)題，增加維護(hù)的難度和成本。

電渦流阻尼是對(duì)液壓黏滯阻尼的一大創(chuàng)新。電渦流阻尼器的原理是，導(dǎo)體質(zhì)量塊在運(yùn)動(dòng)時(shí)切割磁感線，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)原理，在導(dǎo)體內(nèi)就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，形成電渦流，將振動(dòng)能量轉(zhuǎn)化為導(dǎo)體的熱量，從而實(shí)現(xiàn)振動(dòng)控制。電渦流阻尼器的優(yōu)勢(shì)在于：磁體與導(dǎo)體之間沒(méi)有直接接觸，無(wú)摩擦阻尼和磨損；不受溫度等環(huán)境影響；不存在漏油等狀況，易于維護(hù)且耐久性好。

振動(dòng)能量回收，就是回收這些通常直接被耗散掉的結(jié)構(gòu)振動(dòng)能量。一方面，土木工程結(jié)構(gòu)可回收的能量較大，而且結(jié)構(gòu)的是振動(dòng)無(wú)處不在的；另一方面，土木工程結(jié)構(gòu)振動(dòng)能量的回收也存在諸多的挑戰(zhàn)與困難，主要體現(xiàn)在土木工程結(jié)構(gòu)具有小振幅、低頻率的特點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種能源利用率高、阻尼耐久性好的基于振動(dòng)能量回收的電渦流調(diào)諧質(zhì)量阻尼器。

本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：一種基于振動(dòng)能量回收的電渦流調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，該阻尼器包括底座、通過(guò)支座固定在底座中部的永磁體、套設(shè)在永磁體外側(cè)并通過(guò)彈性單元與底座連接的質(zhì)量塊，所述質(zhì)量塊的中部設(shè)有凹槽，所述永磁體插設(shè)在所述凹槽中，所述凹槽兩個(gè)相對(duì)設(shè)置的內(nèi)壁上設(shè)有電流發(fā)生單元，所述電流發(fā)生單元與能量回收單元連接。

本發(fā)明的工作原理如下：底座保持固定，即永磁體保持固定，當(dāng)質(zhì)量塊連接的建筑發(fā)生振動(dòng)時(shí)，質(zhì)量塊會(huì)發(fā)生豎向振動(dòng)，并帶動(dòng)電流發(fā)生單元發(fā)生豎向振動(dòng)，電流發(fā)生單元切割永磁體的磁感線，在電流發(fā)生單元中產(chǎn)生電流，從而儲(chǔ)存在能量回收單元中。本發(fā)明有兩個(gè)阻尼減震過(guò)程，第一是通過(guò)彈性單元對(duì)質(zhì)量塊的振動(dòng)起到阻尼，第二是通過(guò)永磁體與電流發(fā)生單元之間的切割磁感線，在電流發(fā)生單元中產(chǎn)生電渦流消耗振動(dòng)能量，起到阻尼的效果。另外，產(chǎn)生的電渦流被儲(chǔ)存，可用作照明，能量回收利用率高。

所述的質(zhì)量塊的底部設(shè)均勻有多個(gè)凹孔，所述彈性單元的一端插設(shè)在凹孔內(nèi)，另一端與底座固定連接。

所述的彈性單元為剛性彈簧，所述剛性彈簧的直徑與凹孔相匹配，所述彈性單元的數(shù)量為4～6個(gè)。由于剛性彈簧伸出凹孔到底座的距離很短，所以不會(huì)使質(zhì)量塊產(chǎn)生水平方向的移動(dòng)。

所述的電流發(fā)生單元包括固定在凹槽兩個(gè)相對(duì)設(shè)置的內(nèi)壁上的導(dǎo)磁板以及固定在導(dǎo)磁板上的導(dǎo)體板，所述導(dǎo)體板與能量回收裝置連接，所述導(dǎo)體板與永磁體平行設(shè)置。在導(dǎo)體板的后方設(shè)置導(dǎo)磁板，可以增強(qiáng)磁場(chǎng)的強(qiáng)度，使得導(dǎo)體板切割磁感線產(chǎn)生的電渦流強(qiáng)度更大，振動(dòng)能量消耗也更大。

所述導(dǎo)體板的材料為銅或鋁。

所述導(dǎo)磁板的材料中含有鐵、鎘或鈷中的一種。

所述導(dǎo)體板與永磁體之間的距離為5～10mm，在此距離范圍內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度較強(qiáng)，導(dǎo)體板的發(fā)熱耗能性能較好。

所述永磁鐵的材料包括稀土永磁材料、釤鈷、鎳鎘鈷、鐵氧體永磁材料中的一種。

所述能量回收單元包括蓄電池、發(fā)電機(jī)或充電電池中的一種。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在：用電渦流阻尼代替?zhèn)鹘y(tǒng)的黏滯阻尼，能夠改良傳統(tǒng)的黏滯阻尼機(jī)制存在的缺陷，提高阻尼器的耐久性和減振性能，提高控制結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性。并結(jié)合振動(dòng)能量回收技術(shù)，提高能源利用率，節(jié)能環(huán)保。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的主視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖。

其中，1為質(zhì)量塊，2為剛性彈簧，3為永磁體，4為導(dǎo)體板，5為支座，6為底座，7為導(dǎo)磁板，8為蓄電池。

具體實(shí)施方式

下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明，本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。

實(shí)施例1

一種基于振動(dòng)能量回收的電渦流調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，其結(jié)構(gòu)如圖1、圖2所示，包括底座6、通過(guò)支座5固定在底座6中部的永磁體3、套設(shè)在永磁體3外側(cè)并通過(guò)剛性彈簧2與底座6連接的質(zhì)量塊1，質(zhì)量塊1的中部設(shè)有凹槽，永磁體3插設(shè)在凹槽中，凹槽兩個(gè)相對(duì)設(shè)置的內(nèi)壁上固定設(shè)有導(dǎo)磁板7，并在導(dǎo)磁板7上設(shè)置導(dǎo)體板4，電導(dǎo)體板4與蓄電池8連接。

質(zhì)量塊1的底部設(shè)均勻有四個(gè)凹孔，剛性彈簧2的一端插設(shè)在凹孔內(nèi)，另一端與底座6固定連接。

其中，導(dǎo)體板4的材料為銅。導(dǎo)磁板7的材料為鐵。導(dǎo)體板4與永磁體3之間的距離為8mm，永磁鐵的材料包括稀土永磁材料。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種基于振動(dòng)能量回收的電渦流調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，包括底座、通過(guò)支座固定在底座中部的永磁體、套設(shè)在永磁體外側(cè)并通過(guò)彈性單元與底座連接的質(zhì)量塊，所述質(zhì)量塊的中部設(shè)有凹槽，所述永磁體插設(shè)在所述凹槽中，所述凹槽兩個(gè)相對(duì)設(shè)置的內(nèi)壁上設(shè)有電流發(fā)生單元，所述電流發(fā)生單元與能量回收單元連接。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明用電渦流阻尼代替?zhèn)鹘y(tǒng)的黏滯阻尼，能夠提高阻尼器的穩(wěn)定性和耐久性，簡(jiǎn)化阻尼器的設(shè)計(jì)。又利用能量回收裝置回收振動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的渦流電，能夠起到節(jié)約能源，節(jié)能環(huán)保的作用。

技術(shù)研發(fā)人員：王梁坤;施衛(wèi)星;劉念;章儀青
受保護(hù)的技術(shù)使用者：同濟(jì)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.06.19
技術(shù)公布日：2017.11.07