[发明专利]基于永磁体斥力和电涡流效应的自复位阻尼器

说明书

本发明涉及一种基于永磁体斥力和电涡流效应的自复位阻尼器，属于结构振动与控制技术领域。包括左传动轴、内挡块、永磁体a、传动外管、永磁体b、永磁体c、外挡块、永磁体e、耗能内管和右传动轴。本发明借助永磁体斥力的特性，实现阻尼器的刚度随位移变化指数增加的变刚度效果，利用电涡流效应耗能，阻尼力与轴向运动速度直接相关，阻尼器突出优势为：小震起滑力小阻尼器可提前进入工作状态，中震利用电涡流阻尼器有效耗能，大震可增加结构刚度控制发生大变形；阻尼器的复位和耗能材料均采用非接触式力传递，耐久性和稳定性好；本发明工作机理明晰，结构简单合理，是钕铁硼永磁体在自复位阻尼器领域的一种新尝试，有广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种阻尼器，特别是一种基于永磁体斥力和电涡流效应的自复位阻尼器，属于结构振动与控制技术领域。

背景技术

传统结构在面临大震时，为了消耗能量结构难免进入塑性变形，主体结构在震后留下较大的残余应变，只能维修或者重建，造成巨大的财产损失。为了解决这种问题，学者们提出了功能可恢复性结构的抗震设计方法，使结构在遭遇大震时能够快速恢复地震区域的社会生产。

自复位阻尼器可作为耗能和复位构件加装在结构上，实现结构功能可恢复性。现有的自复位技术多依靠预应力钢筋、碟簧、形状记忆合金等传统材料实现，它们有各自的缺点，预应力钢筋价格便宜可大面积推广但是预应力易随着使用时间损失；碟簧能够通过串联和并联方式实现大变形控制，但是质量笨重，使用条件受限；形状记忆合金性能好，但是价格昂贵，性能受温度影响大，目前不适宜大面积推广。

钕铁硼永磁体作为一种特殊功能材料，具有较高且稳定的磁能积，其性能在高温或者超低温环境中均能保持稳定，相对于传统材料有突出优势。当两个钕铁硼永磁体同极靠近时，同极斥力能够提供非常可观的恢复力，随着用磁体间距的减小，其斥力呈现指数形式增加，这意味着当结构面临大震发生大变形时，使用永磁体同极相斥原理制成的自复位阻尼器的刚度也会大大增加，能够有效减小结构塑性变形。

因此，相对于传统材料的缺点，钕铁硼永磁体是自复位阻尼器复位组材料的理想替代。

发明内容

针对现有技术的上述问题，本发明提供了一种基于永磁体斥力和电涡流效应的自复位阻尼器，用以解决自复位、变刚度和耗能的问题。

为解决上述问题，本发明采用了如下技术方案：

基于永磁体斥力和电涡流效应的自复位阻尼器，所述自复位阻尼器包括左传动轴、内挡块、传动外管以及外挡块；所述左传动轴与内挡块通过焊接固定连接，构成自复位阻尼器的内部传动模块；所述的外挡块与传动外管通过焊接方式固定连接，构成自复位阻尼器的外部传动模块；内部传动模块伸入所述外部传动模块内，二者相对运动；

所述自复位阻尼器还包括永磁体a、永磁体b、永磁体c、永磁体e以及耗能内管；所述永磁体a、永磁体b、永磁体c同极滑动串联在所述左传动轴上，且永磁体a、永磁体b、永磁体c之间两两磁极相对设置，通过永磁体同极相斥的原理为自复位阻尼器提供恢复位移和恢复力；

所述永磁体a外侧设置有一内挡块和一外挡块；所述永磁体c外侧设置有另一外挡块；所述内挡块与外挡块之间可以相对滑动；上述永磁体a、永磁体b、永磁体c、内挡块以及两个外挡块共同构成一个复位组；

所述左传动轴上串联设置有两个相对设置的所述复位组，两个复位组之间设置有耗能内管以及多组永磁体e；其中，每组永磁体e内设置有多个均匀固定在所述传动外管上的弧形的永磁体e；所述耗能内管焊接在左传动轴上，可与永磁体c外侧的外挡块以及永磁体e发生相对运动；所述永磁体e内侧均与所述耗能内管之间保持一定的间隙；所述耗能内管与永磁体e共同构成耗能组，且所述耗能内管的两端与复位组接触，可带动复位组内的永磁体运动。

进一步地，所述耗能内管为圆筒状结构，且位于所述另一外挡块内侧，可与所述外挡块相对运动；所述耗能内管两端分别与两个复位组内的永磁体c接触。