[发明专利]一种约束转动自由度运动的调谐质量阻尼器

说明书

本发明属于阻尼器相关技术领域，其公开了一种约束转动自由度运动的调谐质量阻尼器包括外框、转轴、包含第一圆盘体及第二圆盘体的大质量圆盘、带刚度轴承、行星齿轮轴、套设在行星齿轮轴上的行星齿轮、套设在转轴上的中心齿轮及飞轮、中心齿轮轴及永磁体，阻尼器通过外框连接于待减振主结构的内部；转轴相背的两端分别固定连接于外框相对的两内壁上；第一圆盘体通过带刚度轴承套设在转轴上；行星齿轮轴的两端分别连接于第一圆盘体及第二圆盘体；中心齿轮与行星齿轮啮合连接；中心齿轮轴的一端穿过第二圆盘体后固定连接于第一圆盘体，另一端固定连接于飞轮；永磁体成对设置在外框的内壁上。本发明能够提高减振效果，增大惯性质量，有效节约耗材。

技术领域

本发明属于阻尼器相关技术领域，更具体地，涉及一种约束转动自由度运动的调谐质量阻尼器。

背景技术

在风力发电领域，随着理论知识的不断完善和建造技术的逐步发展，人们开始探索更深更远的海域，以求获取更大海域范围内的风能资源。目前，海上风力发电厂主要建设于沿海地区的较浅海域内，海上风力发电机组的基础形式也以单桩式等固定式基础为主，其在风力和波浪力耦合作用下的结构整体偏移并不明显，主要以结构内部的振动为主，塔顶的振动最为明显。若此时塔顶的振动幅值超限，可以通过安装阻尼器的方式来限制塔顶的振动，以达到保护风机主体结构的目的。阻尼器是一种吸收主结构振动能量并通过自身运动帮助主结构耗散振动能量的装置，近年来已被广泛应用在高耸结构中提高结构的抗振能力。由于固定式基础风机结构内部振动的振幅可控，基本可以将塔顶的振动看作是直线式的往复运动，所以在塔顶附近安装约束平动自由度运动的调谐质量阻尼器即可有效地限制塔顶的振动。

然而，当海上风力发电机被部署在更深的海域中时，建造固定式的基础将变得十分困难且不经济，因此，深海中的海上风力发电机常采用柱型漂浮式基础、漂浮平台式基础等漂浮式的基础形式。此类基础为风机提供一个漂浮平台，漂浮平台通过锚链系统锚固在海床上。采用此类基础形式的海上风力发电机在风力和波浪力的耦合作用下，运动将以平台和风机的整体刚性位移为主，而不再是风机结构内部的振动。海上漂浮物的运动可以分解到六个自由度方向上，分别为平动的三个自由度和转动的三个自由度。即使此时在风机和漂浮平台内部安装约束平动自由度运动的调谐质量阻尼器，也将无法有效解决风机整体在转动自由度方向上的运动问题。在“碳达峰”和“碳中和”政策的大力支持下，未来将有更多的海上漂浮式风机出现，解决其在风力和波浪力耦合作用下转动自由度方向上的运动问题将有利于海上风机的大规模建设。相应地，本领域存在着发展一种约束转动自由度运动的惯性质量放大的调谐质量阻尼器的技术需求。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种约束转动自由度运动的调谐质量阻尼器，所述阻尼器是基于旋转惯性体的惯性放大原理研究及设计的，其是一种可以使用较小的物理质量产生较大的惯性质量继而明显提高对待减振主结构的减振效果的调谐质量阻尼器，可以有效节约耗材，并显著提高调谐质量阻尼器的减振效果。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种约束转动自由度运动的调谐质量阻尼器，所述阻尼器包括外框、转轴、大质量圆盘、带刚度轴承、行星齿轮、行星齿轮轴、中心齿轮、中心齿轮轴、飞轮及永磁体，所述阻尼器通过所述外框连接于待减振主结构的内部；所述转轴相背的两端分别固定连接于所述外框相对的两内壁上；所述大质量圆盘包括第一圆盘体及第二圆盘体；所述带刚度轴承设置在所述第一圆盘体内，且所述带刚度轴承套设在所述转轴上；所述行星齿轮轴相背的两端分别固定连接于所述第一圆盘体及所述第二圆盘体，所述行星齿轮套设在所述行星齿轮轴上；所述中心齿轮套设在所述转轴上，且其与所述行星齿轮啮合连接；所述飞轮及所述中心齿轮轴均套设在所述转轴上，所述中心齿轮轴的一端穿过所述第二圆盘体后固定连接于所述第一圆盘体，另一端固定连接于所述飞轮；所述永磁体成对地设置在所述外框的内壁上，且对称地设置在所述飞轮相背的两侧。

进一步地，所述阻尼器包括外齿圈，所述外齿圈的外侧固定连接于所述外框的内壁，其内侧与所述行星齿轮啮合连接。

进一步地，所述行星齿轮的数量为多个，多个所述行星齿轮绕所述转轴的中心轴均匀排布。