[发明专利]一种电磁多级可调变惯容变阻尼装置

说明书

本发明公开了一种电磁多级可调变惯容变阻尼装置，通过在铁芯外侧绕设有电磁线圈绕组，并在电磁线圈绕组中施加电流作用，使铁芯磁化，利用磁化铁芯和永磁体在气隙中产生气隙磁场进而引起主动剪切板、从动剪切板与磁轭之间剪切阻尼力的变化，避免了部件间因相互接触产生摩擦而导致惯容器力学性能不能得到充分利用，从而可实现装置惯容系数和阻尼系数的多级实时可调节。

技术领域

本发明涉及减震装置技术领域，具体涉及一种电磁多级可调变惯容变阻尼装置。

背景技术

地震或台风等激励作用将导致建筑、桥梁等结构产生破坏，进而造成人员伤亡以及直接或间接的严重的经济损失，可恢复性和可持续性设计是目前土木工程结构设计的发展目标，主动和被动结构控制技术对结构在地震或台风等动态激励下的响应起着至关重要的作用，TMD广泛用于世界各地大跨桥梁和高层建筑中，受限于质量比的因素，及TMD结构的动态特性和外部激励的不确定性，TMD控制系统鲁棒性降低，MTMD结构可改善其鲁棒性，但配置复杂；惯容器可提供相当于物理质量的数百倍的惯容系数(等效质量)，大大降低TMD结构对质量的需求，基于惯容器的振动耗能器逐渐被认可并得到大量研究，可实现比传统的TMD更好的有效性和鲁棒性。

现有技术中惯容器一般依赖齿轮齿条等机械结构，且惯容通常不可调，也有部分惯容器采用液压螺旋管道，利用进出口阀控实现惯容可调结构，但这样的设计结构较为复杂，且这些结构存在一定摩擦，导致惯容器力学性能不能得到充分利用，所以十分有必要研究新型的变惯容变阻尼装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电磁多级可调变惯容变阻尼装置，以解决上述背景技术中提出的问题，本发明结构简单实用，不依赖外接液压缸，能适应多种工况，通过在铁芯外侧绕设有电磁线圈绕组，电磁线圈绕组施加电流作用，使铁芯磁化，并通过磁化铁芯和永磁体之间的相互作用，利用磁化铁芯和永磁体轴向磁场作用引起主动剪切板、从动剪切板与磁轭之间剪切阻尼力的变化，避免了部件间因相互接触产生摩擦而导致惯容器力学性能不能得到充分利用，从而实现惯容器惯容系数的多级实时可调节，本发明结构简单，应用范围广。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明提供的一种电磁多级可调变惯容变阻尼装置，包括外套筒、第一端盖、第二端盖，外套筒与第一端盖及第二端盖形成内置空腔，内置空腔包括主动剪切板、第一从动剪切板、第二从动剪切板、传动轴、止推轴承、第一磁轭、第二磁轭；第二端盖位于内置空腔一侧表面贴合固定有第一磁轭，第一端盖位于内置空腔一侧表面贴合固定有第二磁轭；第一磁轭远离第二端盖一侧表面、主动剪切板两侧表面、第二磁轭远离第一端盖一侧表面均设置有铁芯，铁芯均与第一磁轭远离第二端盖一侧表面、主动剪切板两侧表面、第二磁轭远离第一端盖一侧表面固定连接；第一磁轭远离第二端盖一侧表面、主动剪切板、第二磁轭远离第一端盖一侧表面中铁芯外侧依次环绕设置有第一电磁线圈绕组、左第二电磁线圈绕组、右第二电磁线圈绕组、第三电磁线圈绕组；第一从动剪切板、第二从动剪切板两侧表面均设置有永磁体，永磁体围绕传动轴呈环形设置，永磁体均与第一从动剪切板、第二从动剪切板两侧表面固定连接；铁芯与永磁体之间具有气隙；主动剪切板与传动轴固定为一体，第一从动剪切板与第二从动剪切板通过止推轴承与传动轴连接，第一从动剪切板和第二从动剪切板可相对于传动轴转动。

本发明优选地技术方案在于，第一电磁线圈绕组和第三电磁线圈绕组施加电流，铁芯磁化，第一磁轭远离第二端盖一侧表面中铁芯与第一从动剪切板靠近第一磁轭一侧中永磁体之间产生气隙磁场而相对固定不动、第二磁轭远离第一端盖一侧表面中铁芯与第二从动剪切板靠近第二磁轭一侧中永磁体之间产生气隙磁场而相对固定不动，左第二电磁线圈绕组、右第二电磁线圈绕组均不施加电流，主动剪切板两侧表面中铁芯与第一从动剪切板靠近主动剪切板一侧中永磁体、第二从动剪切板靠近主动剪切板一侧中永磁体之间不产生气隙磁场而可相对转动，传动轴可带动主动剪切板旋转，主动剪切板两侧表面中铁芯与第一从动剪切板靠近主动剪切板一侧中永磁体、第二从动剪切板靠近主动剪切板一侧中永磁体间产生涡流阻尼，提供低级惯容系数和阻尼系数。