[发明专利]一种磁悬浮组合隔振装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种工程结构减振装置，具体涉及一种磁悬浮组合隔振装置。

背景技术

磁悬浮隔振是一种新型的主动式隔振方法，它在振源与结构体之间用主动控制的磁场来支撑，使得振源与结构体之间完全脱离机械接触，达到隔绝振动的目的。磁悬浮隔振技术已成功的运用于航天、航海、铁路运输、风能发电等领域，但在土木工程界尚未见运用。本申请系专利《磁悬浮在工程结构防振领域中的技术应用》（ZL200910111587.2）的一种具体实施装置。

《电磁悬浮隔振装置》（ZL201420258189.X）和《电磁永磁混合悬浮隔振装置》（ZL201420258151.2）两项实用新型专利提出的磁悬浮隔振支座，基本原理就是制造一个利用磁力的支座，使结构脱离基础，从而摆脱地震动的影响。其设想是：“在接收到地震信号时自动开启电源，绕有线圈的悬浮电磁铁和衔铁之间产生吸力，迫使衔铁带动结构上升，脱离结构基础，悬浮于空中”。

电磁场理论表明：电磁铁与衔铁之间磁作用力与两者间间隙的平方成反比，和电流的安匝数成正比。常导电磁技术要想获得足够的电磁悬浮力，必须加大电流或减小间隙，而加大电流必然要求悬浮装置尺寸加大、造价提高，减小间隙则必然会影响地震波竖向分量的控制（通常较大地震时地表竖向振动幅度可达5-10cm甚至更大）。虽然在超导技术成熟、造价大幅降低、维护保养简易可行后可采用悬浮高度达10cm的超导技术，但现阶段在量大面广的土木工程中运用超导技术是不现实的。

设想将工程结构底层柱设计成磁悬浮柱，组合上述磁悬浮隔振支座，利用磁悬浮柱隔绝竖向振动，利用磁悬浮支座隔绝水平振动。由于磁悬浮支座只需要解决水平振动问题，其悬浮间隙可以设计较小，如3mm或5mm，按照电磁场理论，悬浮力将大大增加，装置的尺寸和造价也将大幅减小。

发明内容

现有的磁悬浮隔振技术仅能隔绝水平振动和扭转振动的问题，无法或仅能部分对工程结构的竖向振动隔绝，本发明针对此问题进行了改进。

本发明的具体实施方案是：一种磁悬浮组合隔振装置，包括磁悬浮柱和位于磁悬浮柱下方的隔振支座，所述磁悬浮柱由外磁柱和内磁柱以及磁流变支座组成，所述内磁柱不接触地套设于外磁柱中且底部置于磁流变支座内，上部结构固定于内磁柱顶部，所述上部结构内设有振动传感器，所述振动传感器及磁流变支座与控制电路连接，所述外磁柱及磁流变支座固定于隔振支座上，内磁柱及外磁柱上设有构成磁力线回路的磁体阵列，内磁柱受到磁流变支座阻尼作用，当外磁柱与内磁柱沿竖向错位时，内磁柱与外磁柱间对应产生与错位方向相反的磁力。

进一步的，所述磁流变支座包括磁流变液、磁流变支座线圈和磁流变支座永磁体套环，所述套环下部开设有联通孔，所述磁流变液设置于外磁柱内的底部，所述内磁柱下端埋设于磁流变液内，内磁柱底部与外磁柱之间设有由永磁体制造的套环，所述套环外缠绕有磁流变支座线圈，套环下部设有联通孔。

进一步的，所述外磁柱由外磁柱壳和固定于外磁柱壳内的多组磁体阵列组成，每组阵列由永磁体及不导磁的间隔块交替排列，上下相邻永磁体磁场方向相反，左右相邻永磁体磁场方向相同；

所述内磁柱由永磁体及不导磁的间隔块交替排列，内磁柱的永磁体和左右相邻的外磁柱永磁体等高排列并且磁场方向一致，内磁柱间隔块和外磁柱间隔块等高排列；内磁柱、外磁柱的永磁体磁场均为水平方向。

进一步的，所述外磁柱由外磁柱壳和固定于外磁柱壳内的多组磁体阵列组成，每组阵列由永磁体交替排列；

外磁柱的单侧竖直方向上永磁体的磁场方向为：奇数序列为上下方向且相邻的方向相反，偶数序列为水平方向且方向相反；左右相邻永磁体磁场方向：奇数序列与相邻的方向相反，偶数序列与相邻的方向相同；

所述内磁柱由永磁体及不导磁的间隔块交替排列，内磁柱的永磁体和外磁柱偶数序列的永磁体等高排列，内磁柱间隔块和外磁柱奇数序列的永磁体等高排列。

进一步的，所述隔振支座为磁悬浮隔振支座，外磁柱和磁流变支座分别固定于磁悬浮隔振支座衔铁上。

进一步的，所述隔振支座为滑移板隔振支座，外磁柱和磁流变支座分别固定于滑移板隔振支座上板上。

进一步的，所述内磁柱与外磁柱之间设有轴承以保证所述内磁柱与外磁柱之间不接触且间距固定。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明经济性好，在基本消除地震作用的情况下，结构主体的抗震设计标准可大大降低，工程结构建造费用降低；其次能够消除了地震带来的财产损失、人员损失，消除了人类面对自然威胁的精神压力。

附图说明