一种可调节阻尼的半主动电涡流阻尼器

本发明属于振动控制，特别涉及半主动可调节阻尼的电涡流阻尼器。

背景技术：

1、工程振动控制技术广泛的应用于建筑结构、机械设备、车辆悬挂系统和结构抗震、减震等领域，振动控制技术的核心在于有效的减小或者消除结构和设备在外界扰动作用下产生的振动，从而提高其使用寿命、可靠性和安全性。常见的振动控制方法包括被动控制、半主动控制和主动控制，其中被动控制技术以其结构简单、无需外部能源、维护方便等优点被广泛应用，被动控制最常见的方法为设置阻尼器，常见的阻尼器包括粘性阻尼器、摩擦阻尼器，但阻尼力固定。半主动控制方法常见的方法为添加磁流变阻尼器、电涡流阻尼器，磁流变阻尼器可通过电磁场实时调节阻尼力、响应快速，但是工作液体可能产生泄露，磁流变液可能沉积与老化，而传统电涡流阻尼器采用轴向相对运动的方式进行耗能，通过调节电流大小改变阻尼，但由于轴向速度不够，内部散热空间较小，而导致耗能效率低。主动控制方法常见的方法有主动质量阻尼器、鲁棒控制、自适应控制等，通过外部能量来对结构进行控制，虽然控制效果最优，但成本高昂，能耗过大。

2、鉴于上述问题，申请人发明了一种可调节阻尼的半主动电涡流阻尼器，通过齿轮齿条等机械结构将连接物体的线位移转换放大铜块的转动速度，并旋转切割永磁体磁力线产生电涡流磁场，将动能通过电涡流转换成热能耗散，同时与原磁场之间产生阻尼力，并配合加速度传感器与液压控制器改变永磁体与导体间距从而达到对阻尼力的调节。

技术实现思路

1、为解决相关的技术问题，本发明通过齿轮装置与液压控制方法配合，通过齿轮齿条等机械结构将物体的线位移转换为铜块的转动，并旋转切割永磁体磁力线产生电涡流磁场，与原磁场之间产生阻尼力，并配合加速度传感器与液压控制器改变永磁体与导体间距而达到对阻尼力的调节。

2、本发明采用的技术方案基本构思是：

3、阻尼器外壳，所属阻尼器外壳外部设置圆柱外壁，外壳内部由中间隔板分为齿轮腔体与控制腔体，齿轮腔体内部设置齿轮箱，齿轮腔体上部分设置有轴承固定孔、齿条防撞层，齿条防撞层中间设置复位弹簧，复位弹簧另一端连接齿条。

4、齿轮箱上部设置齿条，齿条外部连接有导向杆，导向杆连接齿条与闭合盖，闭合盖上设置连接环，齿条尾部设置齿条限位器，齿条上啮合小传动齿轮，小传动齿轮设置在传动轴上，传动轴通过滚珠轴承转动支撑，传动轴上同时设置有大传动齿轮，大传动齿轮啮合驱动齿轮，驱动齿轮设置在驱动轴上，驱动轴通过滚珠轴承转动支撑，驱动轴的一端贯穿中间隔板深入到控制腔体内，齿条上部设置加速度传感器，控制腔体内的驱动轴与铜块固定。

5、控制腔体内的阻尼器外壳上固定有支撑，支撑上设置液压杆，液压杆固定永磁体，控制腔体一侧设置有液压控制器。

6、液压控制器与液压杆连接，液压控制器能接收齿条上部加速度传感器信号，液压杆的伸缩长度由液压控制器进行操作；

7、永磁体与液压杆固定，由液压控制器控制永磁体与铜块之间距离。

8、进一步的，阻尼器通过连接环与外部连接，阻尼器外壳除齿条伸出部分外，任意面皆设置阻尼器外部连接杆，均能作为振动控制固定端。

9、进一步的，所述传动轴与驱动轴的一侧均由滚珠轴承安装在中间隔板中。

10、进一步的，大传动齿轮齿数大于小传动齿轮。

11、进一步的，齿条尾部设置齿条限位器，并在阻尼器外壳与齿条相同高度处设置齿条防撞层，齿条尾设置限位器防止由于拉动过大导致齿条脱离齿轮腔体。

12、进一步的，所述复位弹簧安装位置在齿条防撞层内，复位弹簧阻碍运动的同时，提供齿条运动回复力，而电涡流产生的阻尼力将一直阻碍齿条运动。

13、进一步的，所述阻尼器外壳应为封闭箱体。

14、采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

15、本发明，通过在阻尼器外壳除齿条伸出部分外，任意面均设置阻尼器外部连接杆，通过外部连接杆固定阻尼器，适用不同安装环境。

16、本发明，通过齿条齿轮组的机械配合将外部连接物体线位移转换为铜块的旋转，通过传动齿轮与驱动齿轮齿轮半径差啮合传动，有效的放大了铜块的旋转速度，提高了电涡流阻尼器的耗能效率。

17、本发明，通过加速度传感器、液压控制器、液压杆协同配合，通过改变永磁体与铜块间距增加或减小有效磁通量，有效的改变电涡流阻尼器的对外部的阻尼力大小，实现阻尼力可调可控，有效解决了传统阻尼器可控振动频带较窄等问题。

技术特征：

1.一种可调节阻尼的半主动电涡流阻尼器，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的可调节阻尼的半主动电涡流阻尼器，其特征在于，阻尼器通过连接环（15）与外部连接，阻尼器外壳（11）除齿条（21）伸出部分外，任意面皆设置阻尼器外部连接杆（34），均能作为振动控制固定端。

3.根据权利要求1所述的可调节阻尼的半主动电涡流阻尼器，其特征在于，所述传动轴（26）与驱动轴（27）的一侧均由滚珠轴承（25）安装在中间隔板（17）中。

4.根据权利要求1所述的可调节阻尼的半主动电涡流阻尼器，其特征在于，大传动齿轮（23）齿数大于小传动齿轮（22）。

5.根据权利要求1所述的可调节阻尼的半主动电涡流阻尼器，其特征在于，齿条尾部设置齿条限位器（29），并在阻尼器外壳（11）与齿条（21）相同高度处设置齿条防撞层（16）。

6.根据权利要求1所述的可调节阻尼的半主动电涡流阻尼器，其特征在于，所述阻尼器外壳（11）为封闭箱体。

技术总结本发明提供一种可调节阻尼的半主动电涡流阻尼器，属于振动控制领域，装置包括齿条、齿轮组、铜块、永磁体、液压控制器、液压杆、加速度传感器。本发明通过齿轮齿条等机械结构将物体的线位移转换为铜块的转动，并旋转切割永磁体磁力线产生电涡流磁场，与原磁场之间产生阻碍永磁体与铜块相对运动的阻尼力，并配合加速度传感器与液压控制器改变永磁体与导体间距，实现了对阻尼力的调节。本发明具有能够适应不同安装环境、提升阻尼器耗能效率、阻尼力可调可控的特点。技术研发人员：张建华,王俊,孙科,朱嵘华,汪帅争,王小宇,王萌,张艺巍,陈悦受保护的技术使用者：哈尔滨工程大学技术研发日：技术公布日：2024/9/26