偏心式电涡流调谐质量阻尼装置制造方法
偏心式电涡流调谐质量阻尼装置制造方法
【专利摘要】本实用新型属于建筑结构的减振【技术领域】，具体涉及利用电涡流提供阻尼的调谐质量阻尼装置。包括导体板和永磁体，其特征在于还包括主轴、弹簧和偏心质量块，所述偏心质量块固定设置在主轴上或者偏心质量块与主轴之间设有转动轴承，弹簧的一端与偏心质量块相连，导体板垂直于主轴中轴线方向固定设置在偏心质量块的一侧，永磁体位于导体板与偏心质量块之间并且固定设置在偏心质量块上，导体板与永磁体之间留有间隙，所述导体板、永磁体、主轴、弹簧和偏心质量块共同构成一组电涡流调谐质量阻尼结构。结构简单，实用性强，安全可靠，性价比更高，其可以广泛应用于各种高层、超高层建筑、细高结构或大跨度建筑的结构振动控制，市场应用前景十分广阔。
【专利说明】偏心式电涡流调谐质量阻尼装置
【技术领域】
[0001]本实用新型属于建筑结构的减振【技术领域】，具体涉及一种利用电涡流提供阻尼的调谐质量阻尼装置。
【背景技术】
[0002]随着城市建设的发展，各种高层、超高层建筑和细高结构、大跨度建筑物日益增多，同时，城市交通网络越来越发达，各种大跨度的机场登机桥、人行天桥、港口栈桥等桥梁结构得到了广泛的应用，为人们的生活和出行带来了极大的便利。但是，此类细高建筑物及桥梁在强风或地震等外力激励作用下容易发生共振，给居民或行人带来不舒服的感觉，造成结构物自身结构损坏，甚至严重威胁到人和车辆的安全。如何防止这类大跨度、低频结构物发生破坏性共振成为工程建设中不得不着手解决的现实问题。实践证明，调谐质量减振器(也有文献中称质量调谐阻尼器，或称质量调谐减振器，本文中也简称减振器或TMD)是一种有效的振动控制装置，将它的固有频率调整到接近结构的自振频率，然后安装在结构上。当结构受到激振力干扰发生振动时，引起TMD的共振，吸收并消耗外部激振能量,达到减小结构反应的目的。要想最大限度发挥TMD的减振作用，要求其固有频率要尽可能与主结构的自振频率一致，否则TMD的减振效果就会大幅下降。需要指出的是，没有阻尼元件的TMD在实践上很少使用，因为一但参数不准或激振力频率发生改变，结构的振幅就会迅速增大，形成新的共振，所以无阻尼TMD的减振频率范围很窄。由此可见，要想最大限度发挥TMD的减振作用，不仅要求其固有频率要尽可能接近结构的自振频率，还需要其阻尼比保持在最佳值。这就要求TMD的固有频率和阻尼比都应该可以随时进行相应调整。可是，现有TMD中，阻尼器多为小孔节流式或液压油活塞式结构，阻尼器的阻尼比都是一定的，调整阻尼比只能更换阻尼器，此外，阻尼器处于往复振动条件下密封损坏较快，密封损坏后阻尼腔的压力差无法保持原设计，阻尼力下降，必须更换，而阻尼器的价格很高，依靠更换的方法解决此类问题势必造成极大的浪费。另外，此类产品的刚度与阻尼相互影响，参数不易精确调整，特别是一但产品成形，其阻尼难以实现后期调节，从而严重影响TMD产品的减振效果，同时也增加后期维护的难度和成本。
[0003]另一方面，对于某些机械设备或建筑结构，其振动不单纯表现在垂向振动或单一横向振动，而是同时带有扭转振动或/和水平面内的多方向振动，现有TMD产品尚无法有效满足上述复杂振动的减振要求。
实用新型内容
[0004]本实用新型的目的在于克服上述缺陷，提供一种刚度与阻尼完全分离、阻尼参数调节便利的偏心式电涡流调谐质量阻尼装置。
[0005]本实用新型偏心式电涡流调谐质量阻尼装置是这样实现的，包括导体板和永磁体，其特征在于还包括主轴、弹簧和偏心质量块，所述偏心质量块固定设置在主轴上或者偏心质量块与主轴之间设有转动轴承，弹簧的一端与偏心质量块相连，导体板垂直于主轴中轴线方向固定设置在偏心质量块的一侧，永磁体位于导体板与偏心质量块之间并且固定设置在偏心质量块上，导体板与永磁体之间留有间隙，所述导体板、永磁体、主轴、弹簧和偏心质量块共同构成一组电涡流调谐质量阻尼结构。
[0006]本实用新型中所述弹簧的具体形式可以多种多样，包括拉簧、扭簧、板簧、压缩弹簧、剪切式橡胶弹簧、聚氨酯弹簧及弹性绳索等，实际应用中可以根据需要选择。弹簧的一端与偏心质量块相连，另一端与其他固定结构相连。当偏心质量块固定设置在主轴上时，偏心质量块可以在弹簧的约束下随主轴一起绕主轴的中轴线往复摆动；当偏心质量块与主轴之间设有转动轴承时，偏心质量块可以在弹簧的约束下绕主轴往复摆动。此外,偏心质量块与主轴之间还可以通过直臂连杆结构或曲臂连杆结构相连，并且在直臂连杆结构或曲臂连杆结构与主轴之间设置转动轴承。另外，偏心质量块还可以包括至少两个子偏心质量块，每个子偏心质量块分别通过直臂连杆结构或曲臂连杆结构与主轴相连，所述子偏心质量块中至少一个子偏心质量块与弹簧相连，并且子偏心质量块之间彼此非对称地布置在主轴周围，这样既可以保证偏心的效果，又可以避免采用单个偏心质量块时容易出现单个偏心质量块的重量过大或主轴某个方向承受弯矩过大等问题。
[0007]所述电涡流调谐质量阻尼结构中还可以包括导磁板，导磁板位于导体板距离永磁体较远的一侧。其中，可以利用紧固件将导磁板与导体板直接固定相连；也可以将导磁板与主轴固连成一体，再利用紧固件将导体板固定连接在导磁板上。为了便于调整导体板与永磁体之间的间距，导体板与导磁板之间还可以设置调整垫片；当然，也可以利用紧固件将永磁体与偏心质量块连接在一起，在永磁体与偏心质量块之间设置调整垫片，也可以实现同样的效果。为了便于调整导体板与永磁体之间的间距，还可以在导体板与主轴之间设置位置调整结构，所述位置调整结构包括导体板与主轴之间设置的滑键和键槽，或者主轴上对应导体板设置的外螺纹段及锁紧螺母，或者导体板上设置的螺纹通孔和顶丝。当然，也可以在导磁板与主轴之间设置位置调整结构，所述位置调整结构包括导磁板与主轴之间设置的滑键和键槽，或者主轴上对应导磁板设置的外螺纹段及锁紧螺母，或者导磁板上设置的螺纹通孔和顶丝。此外，所述电涡流调谐质量阻尼结构中至少设置一组弹簧，根据偏心质量块的形状不同，每个偏心质量块对应弹簧的具体数量可以是一组、二组、三组甚至更多。优选的，电涡流调谐质量阻尼结构中偏心质量块设置成圆盘状，每个偏心质量块上对应设置二组弹簧，二组弹簧沿主轴的中轴线对称布置。另外，为了便于进行组装和使用，本实用新型偏心式电涡流调谐质量阻尼装置中还可以设置外框架，组装时，将主轴固定在外框架上。当然，本实用新型偏心式电涡流调谐质量阻尼装置的电涡流调谐质量阻尼结构中，也可以将弹簧的一端与偏心质量块相连，另一端固定连接在外框架上保持不动。
[0008]偏心质量块上设有偏心结构，所述偏心结构包括通孔、豁口、凸起或凹槽。
[0009]为平衡偏心质量块旋转时对主轴产生的剪切力，可以在本实用新型偏心式电涡流调谐质量阻尼装置中同时设置二组电涡流调谐质量阻尼结构，二组电涡流调谐质量阻尼结构构成一个减振单元，所述减振单元中的二组电涡流调谐质量阻尼结构沿主轴的中轴线方向对称布置，其中，二组电涡流调谐质量阻尼结构中分别设置的永磁体的邻近端面保持极性相反，二组电涡流调谐质量阻尼结构中偏心质量块的偏心部分沿主轴的中轴线对称布置。这样，当二组电涡流调谐质量阻尼结构中偏心质量块分别转动时对主轴形成的惯性剪切力大小基本相等、方向相反，如果偏心质量块之间的间距较小时，其对主轴的惯性剪切力彼此相互抵消，可以最大限度的减小对主轴的影响，使系统更加稳定。
[0010]此外，二组电涡流调谐质量阻尼结构中偏心质量块上可以分别设置二组偏心结构，二组偏心结构之间相对主轴的中轴线彼此呈90°夹角布置，二个偏心质量块上的偏心结构相对主轴中轴线两两之间分别呈90°夹角布置。这样，无论振动激励从哪一个方向传来，偏心质量块都会绕主轴发生旋转运动，可以实现全方向控制。基于上述原理，本实用新型偏心式电涡流调谐质量阻尼装置中还可以包括四组电涡流调谐质量阻尼结构，四组电涡流调谐质量阻尼结构两两组合构成二个减振单元，二个减振单元分别沿主轴轴向串联布置，二个减振单元中偏心质量块的偏心部分相对主轴中轴线彼此呈90°夹角布置。为了便于装配，二个减振单元中的主轴之间可以通过联轴器相连。
[0011]本实用新型偏心式电涡流调谐质量阻尼装置可以将建筑结构的振动转化成偏心质量块的转动，同时带动永磁体转动，当永磁体相对导体板运动时，导体板中产生感应电流，感应电流由于其涡流特性产生与永磁体磁极相反的电磁场，根据楞次定律，此磁极相反的电磁场与永磁体的磁场产生电涡流效应，阻碍永磁体的运动，形成阻尼效应，实现耗能。导磁板用来闭合永磁体磁场，增强电磁阻尼效应。其工作过程中，导体板内部电涡流使得导体板发热，偏心质量块转动的机械能转变为导体板的热能，此过程消耗了机械能。通过调节永磁体磁场大小、导体板的厚度、导磁板的厚度、永磁体与导体板之间的距离等参数，都可以实现对系统阻尼参数的调整，十分方便。此外，本实用新型工作过程中，永磁体、偏心质量块、导流板等各主要工作部件之间没有摩擦损耗，因此本实用新型还具有使用寿命长，基本无需维护等特点。与现有应用最广泛的各种弹性元件支承质量的TMD产品相比，本实用新型具有如下主要优点
[0012](I)本实用新型偏心式电涡流调谐质量阻尼装置的偏心质量块通过摩擦力极小的转动轴承实现偏转运动，其结构摩擦小，启动灵敏；
[0013](2)本实用新型的偏心式电涡流调谐质量阻尼装置可以通过改变永磁体与导体板之间的间距，实现阻尼参数的精确调节，方便快捷；
[0014](3)本实用新型的偏心式电涡流调谐质量阻尼装置实现了刚度与阻尼的完全分离，阻尼力与质量块的运动速度成精确的线性关系，调整阻尼力时对系统固有频率无任何影响；
[0015](4)本实用新型的偏心式电涡流调谐质量阻尼装置利用永磁铁来提供形成电涡流所需的磁场，无需输入额外的外界能源，就可实现较大的阻尼比，特别是用于户外结构如桥梁与高层建筑等，避免了由于不方便或不能保证可靠供电对产品的正常使用造成的不良影响，其适用性更好；
[0016](5)本实用新型的偏心式电涡流调谐质量阻尼装置不依靠机械摩擦耗能，没有悬臂梁等应力集中元件，同时也不存在密封等问题，因此可靠性和使用寿命相比现有的其它TMD装置都有了较大提升，同时还可以实现基本免维护，性价比更高；
[0017](6)本实用新型的偏心式电涡流调谐质量阻尼装置可以将建筑结构的振动由平动转变为转动，再利用电涡流效应消耗掉，其可以对各个方向的振动激励产生响应，从而实现全方位抑制建筑结构振动的目的。
[0018]综上所述，本实用新型偏心式电涡流调谐质量阻尼装置结构简单，实用性强，安全可靠，性价比更高，其可以广泛应用于各种高层、超高层建筑、细高结构或大跨度建筑的结构振动控制，市场应用前景十分广阔。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1为本实用新型偏心式电涡流调谐质量阻尼装置的结构示意图之一。
[0020]图2为图1所示偏心式电涡流调谐质量阻尼装置的应用示意图。
[0021]图3为本实用新型偏心式电涡流调谐质量阻尼装置的结构示意图之二。
[0022]图4为图3所示偏心式电涡流调谐质量阻尼装置的应用示意图。
[0023]图5为本实用新型偏心式电涡流调谐质量阻尼装置的结构示意图之三。
[0024]图6为本实用新型偏心式电涡流调谐质量阻尼装置的结构示意图之四。
[0025]图7为本实用新型偏心式电涡流调谐质量阻尼装置的结构示意图之五。
[0026]图8为本实用新型偏心式电涡流调谐质量阻尼装置的结构示意图之六。
[0027]图9为图8所示偏心式电涡流调谐质量阻尼装置的应用示意图。
[0028]图10为本实用新型偏心式电涡流调谐质量阻尼装置的结构示意图之七。
[0029]图11为图10所示偏心式电涡流调谐质量阻尼装置的应用示意图。
[0030]图12为本实用新型偏心式电涡流调谐质量阻尼装置的结构示意图之八及应用示意图。
[0031]图13为本实用新型偏心式电涡流调谐质量阻尼装置的结构示意图之九及应用示意图。
[0032]图14为本实用新型偏心式电涡流调谐质量阻尼装置的结构示意图之十。
[0033]图15为图14的A-A剖视图。
[0034]图16为本实用新型偏心式电涡流调谐质量阻尼装置的结构示意图之十一。
[0035]图17为本实用新型偏心式电涡流调谐质量阻尼装置的结构示意图之十二。
[0036]图18为本实用新型偏心式电涡流调谐质量阻尼装置的结构示意图之十三。
[0037]图19为本实用新型偏心式电涡流调谐质量阻尼装置的结构示意图之十四。
[0038]图20为图19的B向示图。
[0039]图21为本实用新型偏心式电涡流调谐质量阻尼装置的结构示意图之十五。
[0040]图22为本实用新型偏心式电涡流调谐质量阻尼装置的结构示意图之十六
【具体实施方式】
[0041]实施例一
[0042]如图1和图2所示本实用新型偏心式电涡流调谐质量阻尼装置，包括主轴1、弹簧和偏心质量块2、导体板4和永磁体3，所述主轴I贯穿导体板4和永磁体3设置，偏心质量块2与主轴I之间设有转动轴承12，导体板4垂直于主轴I中轴线方向固定设置在偏心质量块2的一侧，永磁体3位于导体板4与偏心质量块2之间并且粘接固定在偏心质量块2上，导体板4与永磁体3之间留有间隙,所述弹簧具体为拉簧5,拉簧5的一端与偏心质量块2相连，另一端与周围的固定结构14相连保持固定不动，所述导体板4、永磁体3、主轴1、拉簧5和偏心质量块2共同构成一组电涡流调谐质量阻尼结构。其中，偏心质量块2的形状呈非对称的扇形，偏心质量块2与转动轴承12之间采用过盈配合，主轴I上设有弹性挡圈13对转动轴承12实现限位。此外，导体板4与主轴I之间设有位置调整结构6，所述位置调整结构6具体为导体板4与主轴I之间设置的滑键及键槽。
[0043]应用时，为防止主轴I发生转动，主轴两端分别加工成正方体段10和正方体段15，正方体段10和正方体段15分别与连接座9和连接座16组装在一起，连接座9和连接座16再分别与上层待减振结构7及下层待减振结构19相连，其中，连接座9通过紧固件11固定在上层待减振结构7中预埋的金属锚固件8上；连接座16通过紧固件18固定在下层待减振结构19中预埋的金属锚固件17上。
[0044]本实用新型偏心式电涡流调谐质量阻尼装置中，由于采用的质量块为一偏心质量块2，且偏心质量块2与主轴I之间设有转动轴承12，其启动阻力很小，因此，当上层待减振结构7或/和下层待减振结构19发生振动时，偏心质量块2可以迅速将结构振动转化为转动，同时带动永磁体3转动，当然，由于设有拉簧5，偏心质量块2及永磁体3的转动为左右交替的偏摆运动，通过拉簧5可以调节偏心质量块2左右偏摆的频率。由于主轴I及导体板4不发生转动，当永磁体3相对导体板4往复转动时，永磁体3与导体板4之间的相对运动切割磁力线，导体板4中感应生成电涡流，感应电涡流产生与永磁体4磁极相反的电磁场，阻碍永磁体4的运动，进而形成抑制偏心质量块转动所需的阻尼。在此过程中，导体板4内部电涡流使得导体板发热，将相对转动的机械能转变为导体板温度升高的热能，实现耗能，使待减振结构的振动强度迅速衰减，进而实现良好的保护作用。
[0045]本实用新型中，根据功能和经济性的综合考虑，导体板可以采用铜、铝等金属材料制成，导体板的尺寸及厚度根据磁能量的需求和TMD整体阻尼比确定；永磁体可以采用钕铁硼或钐钴等材料制成，其尺寸及厚度根据磁能量的需求确定。本实用新型偏心式电涡流调谐质量阻尼装置可以通过调节永磁体磁场大小、导体板的厚度、永磁体与导体板之间的距离等方式来调节电磁阻尼效应。永磁体与导体板之间由于没有摩擦，只要对导体板做一定的防腐处理，就可以实现很长的使用寿命，同时服役期间也无需任何维护。特别要指出的是，由于导体板与主轴之间设置了位置调整结构，在现场安装时，利用位置调整结构调节永磁体与导体板之间的距离即可精确调节阻尼，十分方便快捷，适应性更强。
[0046]特别要说明的是，图1和图2所示本实用新型偏心式电涡流调谐质量阻尼装置的技术方案中，导流体4与永磁体3之间的间隙并非实际产品的实际应用状态，仅是为了便于看清楚各部分结构组成，在实际应用中，导流体4与永磁体3之间的间距应根据工程需要进行设计，并根据工程实际通过位置调整结构6进行调整。这一点同样适用于本实用新型的其他附图和实施例，在此一并给予说明。另外，基于本例所述的技术原理，应用时也可以将主轴I的两端分别焊接固定在金属锚固件8及金属锚固件17上，也能实现同样的技术效果，在此仅用文字给予说明，也在本实用新型要求的保护范围之内。
[0047]与现有应用最广泛的各种弹性元件支承质量的TMD产品相比，本实用新型具有如下主要优点
[0048](I)本实用新型偏心式电涡流调谐质量阻尼装置的质量块通过摩擦力极小的转动轴承实现偏转运动，其结构摩擦小，启动灵敏；
[0049](2)本实用新型的偏心式电涡流调谐质量阻尼装置可以通过改变永磁体与导体板之间的间距，实现阻尼参数的精确调节，方便快捷；
[0050](3)本实用新型的偏心式电涡流调谐质量阻尼装置实现了刚度与阻尼的完全分离，阻尼力与质量块的运动速度成精确的线性关系，调整阻尼力时对系统固有频率无任何影响；
[0051](4)本实用新型的偏心式电涡流调谐质量阻尼装置利用永磁铁来提供形成电涡流所需的磁场，无需输入额外的外界能源，就可实现较大的阻尼比，特别是用于户外结构如桥梁与高层建筑等，避免了由于不方便或不能保证可靠供电对产品的正常使用造成的不良影响，其适用性更好；
[0052](5)本实用新型的偏心式电涡流调谐质量阻尼装置不依靠机械摩擦耗能，没有悬臂梁等应力集中元件，同时也不存在密封等问题，因此可靠性和使用寿命相比现有的其它TMD装置都有了较大提升，特别是还可以实现基本免维护，性价比更高；
[0053](6)本实用新型的偏心式电涡流调谐质量阻尼装置可以将建筑结构的振动由平动转变为转动，再利用电涡流效应消耗掉，其可以对多个方向的振动激励产生响应，从而实现全方位抑制建筑结构振动的目的；
[0054](7)本实用新型的结构中不包含液体阻尼，不存在泄漏的问题，没有使用方向的限制，可以沿垂向布置，也可以沿水平向布置，还可以倾斜布置，十分方便，而且环保。
[0055]综上所述，本实用新型偏心式电涡流调谐质量阻尼装置结构简单，实用性强，安全可靠，性价比更高，其可以广泛应用于各种高层、超高层建筑、细高结构或大跨度建筑的结构振动控制，也可以应用于各种机械设备的振动控制，特别适用于附带扭转振动或/和水平面内的多方向振动等复杂振动工况的控制，市场应用前景十分广阔。
[0056]实施例二
[0057]如图3、图4所示本实用新型偏心式电涡流调谐质量阻尼装置，与实施例一的区别在于，偏心质量块2与主轴I之间通过直臂连杆结构相连，直臂连杆结构与主轴I之间设置转动轴承12，所述直臂连杆结构由直连杆20及轴承座100构成，直连杆20设置在偏心质量块2与轴承座100之间，转动轴承12设置在轴承座100内，转动轴承12与轴承座100之间采用过盈配合。此外，导体板4与主轴I之间设有位置调整结构6，所述位置调整结构6具体为导体板4上设置的螺丝通孔和顶丝。
[0058]本例所述本实用新型偏心式电涡流调谐质量阻尼装置的应用方法、工作原理及优点与实施例一基本相同，在此不再重复。需要指出的是，本例所述技术方案的缺点在于，当振动沿直臂连杆结构中直连杆20的轴向传递时，偏心质量块2无法产生响应。
[0059]实施例三
[0060]如图5所示本实用新型偏心式电涡流调谐质量阻尼装置，与实施例二的区别在于，偏心质量块2与主轴I之间通过曲臂连杆结构相连，曲臂连杆结构与主轴I之间设置转动轴承。所述直臂连杆结构由曲连杆21及轴承座100构成，曲连杆21设置在偏心质量块2与轴承座100之间，转动轴承12设置在轴承座100内，转动轴承12与轴承座100之间采用过盈配合。
[0061]本例所述技术方案除了具有实施例二所述技术方案的全部优点以外，与实施例二相比，由于设置了曲臂连杆结构21，可以克服实施例二中，振动沿直臂连杆结构中直连杆的轴向传递时，偏心质量块2无法产生响应的缺点，其可以对每个方向的振动激励产生响应，从而真正实现全方位抑制建筑结构振动的目的。
[0062]实施例四
[0063]如图6所示本实用新型偏心式电涡流调谐质量阻尼装置，与实施例二的区别在于，偏心质量块包括两个子偏心质量块22和25,相应的直臂连杆结构也设置二组,偏心质量块22和25分别分别通过直臂连杆结构与主轴I相连，其中，与偏心质量块22相连的直臂连杆结构由直连杆23及轴承座100构成，与偏心质量块25相连的直臂连杆结构由直连杆24及轴承座100构成。此外，子偏心质量块22与拉簧5相连，子偏心质量块25与拉簧26相连,并且子偏心质量块22和子偏心质量块25彼此非对称地布置在主轴I周围。
[0064]与实施例二相比，由于偏心质量块由非对称布置在主轴周围的二个子偏心质量块构成，其可以克服实施例二中，振动沿直臂连杆结构中直连杆的轴向传递时，偏心质量块无法产生响应的缺点，其可以对每个方向的振动激励产生响应，从而真正实现全方位抑制建筑结构振动的目的。
[0065]另外，要说明的是，基于本例的技术原理，子偏心质量块也可以设置三个、四个甚至更多，只需要相应增加直臂连杆结构进行连接即可，都能实现很好的效果，不再一一【专利附图】
【附图说明】，在此仅以文字进行说明，都在本实用新型要求的保护范围之中。
[0066]基于图5和图6所示技术方案记录的技术原理，子偏心质量块也可以通过曲臂连杆结构与主轴I相连，例如如图7所不技术方案，与图6所不技术方案的区别在于,偏心质量块22通过曲臂连杆结构与主轴I相连，与偏心质量块22相连的曲臂连杆结构由曲连杆130及轴承座100构成，也在本实用新型要求的保护范围这中。当然，偏心质量块25也可以通过曲臂连杆结构与主轴I相连，也能实现同样的效果，都在本实用新型要求的保护范围之中。
[0067]设置多个子偏心质量块组合成所述偏心质量块的意义还在于，这样既可以保证偏心的效果，又可以避免采用单个偏心质量块时容易出现单个偏心质量块的重量过大或主轴某个方向承受弯矩过大等问题。
[0068]实施例五
[0069]如图8和图9所示本实用新型偏心式电涡流调谐质量阻尼装置，与实施例一的区别在于，本例所述偏心式电涡流调谐质量阻尼装置中，电涡流调谐质量阻尼结构中还包括导磁板29，导磁板29也设置在主轴I上，并且位于导体板4距离永磁体3较远的一侧，在图8中导磁板29位于导体板4的上方。此外，导体板4与主轴I之间设有位置调整结构，所述位置调整结构具体为主轴I上对应导体板4设置的局部外螺纹段27及锁紧螺母28，通过锁紧螺母28将导体板4及导磁板29 —起固定在主轴I上。此外，偏心质量块2呈圆盘状，偏心质量块2上还设有偏心结构，所述偏心结构具体为偏心质量块上局部设置的一个豁口101。
[0070]在现场安装时，利用位置调整结构调节永磁体与导体板之间的距离即可精确调节阻尼，十分方便快捷，适应性更强。
[0071]与实施例一相比，本例所述技术方案的优点在于，由于电涡流调谐质量阻尼结构中增设了导磁板29，可以显著增强磁感应强度，提高电涡流阻尼效应，因此工作时耗能更快，减振效果更佳。导磁板可以利用钢、铁材料制成，经济实用。另外要说明的是，偏心质量块上设有偏心结构，所述偏心结构除了已经提到的通孔外，还可以是偏心质量块上设置的豁口、凸起或凹槽等其他结构，只要能实现偏心的效果，都可以应用于本实用新型中，都在本实用新型要求的保护范围中。本例所述本实用新型偏心式电涡流调谐质量阻尼装置在待减振结构中的应用方式与实施例一中的描述基本相同，在此不再重复。当然，除了利用紧固件将连接座与金属锚固件相连以外，也可以直接将主轴两端与金属锚固件焊接固定在一起，或者将连接座与金属锚固件焊接固定在一起，也都可以起到相同的作用，这一点适用于本实用新型所有实施例，在此一并说明。
[0072]实施例六
[0073]如图10和图11所示本实用新型偏心式电涡流调谐质量阻尼装置，与实施例五的区别在于，导体板4与导磁板29通过紧固件32连成一体，导磁板29与主轴I之间设有位置调整结构6，所述位置调整结构6具体为导磁板29与主轴I之间设置的滑键和键槽。此夕卜，偏心质量块2上设置的偏心结构具体为一个通孔30。另外，偏心质量块2上对应设置二根弹簧，分别是拉簧5和拉簧31，所述拉簧5和拉簧31沿主轴I的中轴线对称布置。应用时，拉簧5 —端与偏心质量块2相连,另一端与固定结构14相连；拉簧31 —端与偏心质量块2相连，另一端与固定结构33相连。
[0074]与实施例五相比，本例所述技术方案可以利用滑键和键槽构成的位置调整结构调节导磁体及导体板与永磁体之间的距离，进而精确调节系统阻尼；此外，偏心质量块2上同时设置拉簧5和拉簧31，有利于系统的稳定。当然，基于本实用新型的技术原理，也可以在偏心质量块上设置更多根拉簧，也能实现很好的效果，在实际应用中，可以根据工程需要设定拉簧的数量。此外，基于本例的技术原理，以及之前实施例中描述的技术原理，导磁板与主轴之间设置的位置调整结构，除了可以是导磁板与主轴之间设置的滑键和键槽以外，还可以是主轴上对应导磁板设置的外螺纹段及锁紧螺母，或者导磁板上设置的螺纹通孔和顶丝，都可以起到相同的效查，都可以应用于本实用新型中，在此仅以文字给予说明，不再另外附图，都在本实用新型要求的保护范围之中。
[0075]实施例七
[0076]如图12所示本实用新型偏心式电涡流调谐质量阻尼装置，与实施例六的区别在于，导磁板29与主轴I焊接固连成一体，并利用紧固件32将导体板4固连在导磁板29上，导体板4与导磁板29之间还设有调整垫片34。此外，偏心质量块2上设置的偏心结构具体为一个盲孔结构的凹槽35。
[0077]与实施例六相比，本例所述技术方案的最大优点在于，通过改变导体板4与导磁板29之间调整垫片34的总厚度，就可以调节导体板29与永磁体3之间的距离，进而精确调节系统阻尼，其结构更加简单，安全性更好。
[0078]实施例八
[0079]如图13所示本实用新型偏心式电涡流调谐质量阻尼装置，与实施例七的区别在于，利用紧固件36将永磁体3与偏心质量块2连接在一起,永磁体3与偏心质量块2之间设有调整垫片34。此外，偏心质量块2上设置的偏心结构具体为一个圆柱状凸起37。
[0080]与实施例七相似，本例所述技术方案中,通过改变永磁体3与偏心质量块2之间调整垫片34的总厚度，就可以调节导体板29与永磁体3之间的距离，进而精确调节系统阻尼，其结构更加简单，安全性更好。
[0081]实施例九
[0082]如图14所示本实用新型偏心式电涡流调谐质量阻尼装置，与实施例六的区别在于，包括二组电涡流调谐质量阻尼结构，其中，主轴1、导体板4、导磁板29、永磁体3、偏心质量块2、拉簧5和拉簧31构成一组所述电涡流调谐质量阻尼结构；主轴1、导体板46、导磁板47、永磁体48、偏心质量块41、拉簧43和拉簧44构成另外一组电涡流调谐质量阻尼结构。二组电涡流调谐质量阻尼结构构成一个减振单元B，所述减振单元B中的二组电涡流调谐质量阻尼结构沿主轴的中轴线方向对称布置，其中，二组电涡流调谐质量阻尼结构中分别设置的永磁体3和永磁体48的邻近端面保持极性相反，二组电涡流调谐质量阻尼结构中偏心质量块的重心沿主轴的中轴线对称布置，在此，表现为偏心质量块2上设置的通孔30与偏心质量块41上设置的通孔42沿主轴的中轴线对称布置。二组电涡流调谐质量阻尼结构共用一根主轴I,如图15所示，偏心质量块41与主轴I之间也设有转动轴承52，主轴I上设有弹性挡圈53对转动轴承52实现限位，偏心质量块41与永磁体48通过紧固件49固定连接在一起。此外，偏心质量块2与永磁体3也通过紧固件36固定连接在一起。为了便于安装应用，本实用新型偏心式电涡流调谐质量阻尼装置还包括一个外框架40，主轴I两端通过连接法兰50和连接法兰51分别固定在外框架的顶面和底面，拉簧43和拉簧44以及拉簧5和拉簧31两两对应分别沿对角线方向与外框架40的四根立柱相连。
[0083]本例所述本实用新型偏心式电涡流调谐质量阻尼装置除了具有实施例六的所有优点以外，其最大优越之处在于，当偏心质量块2与偏心质量块41之间的间距较小时，其对主轴I的惯性剪切力彼此相互抵消，可以最大限度的减小对主轴的影响，使系统更加稳定。
[0084]需要指出的是，图14所示本实用新型偏心式电涡流调谐质量阻尼装置中，导体板4与永磁体3之间的间距、导体板46与永磁体48之间的间距以及偏心质量块2和偏心质量块41之间的间距，都仅为了说明本实用新型的技术原理，不一定与实际产品保持一致，在实际应用中，上述间距应根据工程需要设计和确定。另外，拉簧一端与偏心质量块相连，另一端除了可以与外框架固定相连以外，也可以与外部其他固定结构相连，也可以实现相同的技术效果，也在本实用新型要求的保护范围之中。
[0085]实施例十
[0086]如图16所示本实用新型偏心式电涡流调谐质量阻尼装置，与实施例九的区别在于，包括四组电涡流调谐质量阻尼结构，四组电涡流调谐质量阻尼结构两两组合构成二个减振单元B，二个减振单元B中的主轴65和主轴67通过联轴器66相连，二个减振单元B分别沿主轴轴向串联布置，二个减振单元B中偏心质量块的重心相对主轴中轴线彼此呈90°夹角布置，具体的，上方减振单元B中偏心质量块61上设置的通孔62与下方减振单元B中偏心质量块68上设置的通孔69相对主轴中轴线呈90°夹角；上方减振单元B中偏心质量块61上设置的通孔62与下方减振单元B中偏心质量块70上设置的通孔71相对主轴中轴线也呈90°夹角；相应的，上方减振单元B中偏心质量块63上设置的通孔64与通孔69及通孔71之间也存在这样的空间位置关系。主轴65与主轴67的另一端分别与外框架60的顶部及底部固定相连。
[0087]与实施例九相比，本例所述技术方案的最大优点在于，由于二个减振单元B中偏心质量块的重心相对主轴中轴线彼此呈90°夹角布置，无论振动从哪个方向传来，都会有至少二组电涡流调谐质量阻尼结构产生工作响应，克服了图14所述技术方案在振动沿通孔30圆心与通孔42圆心连线方向传递时系统无法产生响应的缺点，其可以对任何方向的振动激励产生响应,从而真正实现全方位抑制建筑结构振动的目的。此外,本例中，主轴采用分体式结构，再利用联轴器连接主轴65和主轴67，主要是基于降低主轴加工难度和降低装配难度的考虑，实际应用中，也可以采用一体式的主轴，只是主轴的结构相对更加复杂，也能实现同样的效果，也在本实用新型要求的保护范围之中。另外，基于本例所述的技术原理，也可以在图16所示技术方案的基础上，将二组电涡流调谐质量阻尼结构中偏心质量块上分别设置二组偏心结构，二组偏心结构之间相对主轴的中轴线彼此呈90°夹角布置，二个偏心质量块上的偏心结构相对主轴中轴线两两之间分别呈90°夹角布置，例如如图17所示,偏心质量块2上设置通孔30和通孔104，通孔30和通孔104相对主轴中轴线呈90°夹角；偏心质量块41上设置通孔42和通孔103，通孔42和通孔103相对主轴中轴线呈90°夹角；再有通孔30与通孔103之间相对主轴中轴线也呈90°夹角，通孔104与通孔42之间相对主轴中轴线也呈90°夹角。这样，也可以克服图14所示技术方案在振动沿通孔30圆心与通孔42圆心连线方向传递时系统无法产生响应的缺点，其可以对任何方向的振动激励产生响应，从而真正实现全方位抑制建筑结构振动的目的，也在本实用新型要求的保护范围之中。
[0088]与实施例十中的说明相似，图16和图17所示本实用新型偏心式电涡流调谐质量阻尼装置中，每组电涡流调谐质量阻尼结构中的导体板与永磁体之间的间距、以及相邻电涡流调谐质量阻尼结构中邻近的偏心质量块与偏心质量块之间的间距，都仅为了说明本实用新型的技术原理，不一定与实际产品保持一致，在实际应用中，上述间距应根据工程需要设计和确定。
[0089]实施例^^一
[0090]如图18所示本实用新型偏心式电涡流调谐质量阻尼装置，与实施例一的区别在于，所述偏心质量块2固定设置在主轴I上，拉簧5的一端与偏心质量块相连，另一端与周围的固定结构14相连保持固定不动，导体板4垂直于主轴I中轴线方向固定设置在偏心质量块2的一侧，应用时如图16中所示，具体的导体板4位于偏心质量块2下方，并通过紧固件111固定设置在连接座16上，永磁体3位于导体板4与偏心质量块2之间并且通过紧固件110固定设置在偏心质量块2上,导体板4与永磁体3之间留有间隙,所述导体板4、永磁体3、主轴1、拉簧5和偏心质量块2共同构成一组电涡流调谐质量阻尼结构。
`[0091]应用时，通过连接座9将主轴I的上部与上层待减振结构7相连，具体的，连接座9通过紧固件11固定在上层待减振结构7中预埋的金属锚固件8上，连接座9与主轴I之间设有转动轴承112 ;通过连接座16将主轴I的下部与下层待减振结构19相连，具体的，连接座16通过紧固件18固定在下层待减振结构19中预埋的金属锚固件17上，连接座16与主轴I之间设有转动轴承113。
[0092]本例所述本实用新型偏心式电涡流调谐质量阻尼装置中，偏心质量块2可以同主轴I 一起转动，且主轴I与连接座9及16之间分别设置了转动轴承，其启动阻力很小，因此，当上层待减振结构7或/和下层待减振结构19发生振动时，偏心质量块2可以迅速同主轴I 一起发生偏转，将结构振动转化为转动，同时带动永磁体3转动，当然，由于设有拉簧5，偏心质量块2及永磁体3的转动为左右交替的偏摆运动，通过拉簧5可以调节偏心质量块2左右偏摆的频率。由于导体板4不发生转动，当永磁体3相对导体板4往复转动时，永磁体3与导体板4之间的相对运动切割磁力线，导体板4中感应生成电涡流，感应电涡流产生与永磁体4磁极相反的电磁场，阻碍永磁体4的运动，进而形成抑制偏心质量块转动所需的阻尼。在此过程中，导体板4内部电涡流使得导体板发热，将相对转动的机械能转变为导体板温度升高的热能，实现耗能，使待减振结构的振动强度迅速衰减，进而实现良好的保护作用。
[0093]本例中，将导体板4固定设置在偏心质量块2的下方，永磁体3也设置在导体板4与偏心质量块2之间。当然，基于本例所述的技术原理，导体板4也可以固定设置在偏心质量块2的上方,相应的永磁体3也设置在偏心质量块上表面,位于导体板4与偏心质量块2之间，也能实现同样的效果，也在本实用新型要求的保护范围之中。此外，本例与实施例一具有相同的优点，在此不再重复，不同之处在于，当需要调整永磁体3与导体板4之间的距离时，可以在偏心质量块2与永磁体3之间增设一定厚度的调整垫片(图中未示出)，或者是在导体板4与连接座16之间增设一定厚度的调整垫片，都能实现相同的技术效果，都在本实用新型要求的保护范围之中，在此仅以文字给予说明。
[0094]实施例十二
[0095]本实用新型偏心式电涡流调谐质量阻尼装置除了可以将主轴垂直布置进行应用外，也可以将主轴水平或倾斜布置进行应用。如图19和图20所示本实用新型偏心式电涡流调谐质量阻尼装置，与实施例一的区别在于，电涡流调谐质量阻尼结构中还包括导磁板29，导磁板29位于导体板4距离永磁体3较远的一侧。此外，弹簧具体为二根橡校材料制成的弹性绳索117。应用时，弹性绳索117的一端与偏心质量块2相连，另一端固定在上方固定结构116上保持固定不动；通过连接座9将主轴I的一端与右侧待减振结构115相连，具体的，连接座9通过紧固件11固定在右侧待减振结构115中预埋的金属锚固件8上，连接座9与主轴I之间设有转动轴承112 ;通过连接座16将主轴I的另一端与左侧待减振结构19相连，具体的，连接座16通过紧固件18固定在左侧待减振结构114中预埋的金属锚固件17上，连接座16与主轴I之间设有转动轴承113。
[0096]本例所述本实用新型偏心式电涡流调谐质量阻尼装置的工作原理及优点与实施例十一基本相同，在此不再重复。与实施例十一相比，本例所述技术方案中，由于增设了导磁板29，可以显著增强磁感应强度，提高电涡流阻尼效应，因此工作时耗能更快，减振效果更佳。此外，弹性绳索117除了可以设置在偏心质量块2上方以外，也可以设置在偏心质量块的下方，也能实现同样的效果，在此不再另外【专利附图】
【附图说明】，也在本实用新型要求的保护范围之中。
[0097]需要指出的是，基于本实用新型上述实施例的技术原理，本实用新型中的弹簧可以多种多样，除了已经提到的拉簧、弹性绳索之外，还可以是扭簧、板簧、压缩弹簧、剪切式橡胶弹簧、聚氨酯弹簧等具体形式。例如，如图21所示，可以利用压缩弹簧121替代图20所示技术方案中的弹性绳索117，应用时，在偏心质量块2上固定焊接设置挡板118，在挡板118两侧与固定结构116之间设置压缩弹簧121，当偏心质量块2发生偏摆时，通过挡板118反复压缩两侧设置的压缩弹簧121 ;此外，也可以如图22所示，在在偏心质量块2上固定焊接设置挡板118，在挡板118两侧与固定结构116上固定设置的金属锚固件119之间设置剪切式橡胶弹簧120，剪切式橡胶弹簧120的二端分别与挡板118及金属锚固件119焊接固定相连，当偏心质量块2发生偏摆时，通过挡板118反复压迫剪切式橡胶弹簧120。这些都是基于本实用新型技术原理的简单变化，都能实现相同或相似的技术效果，在此不再一一举例说明，都在本实用新型要求的保护范围之中。
[0098]通过上述实施例可以看出，与现有应用最广泛的各种弹性元件支承质量的TMD产品相比，本实用新型具有如下主要优点:(1)本实用新型偏心式电涡流调谐质量阻尼装置的质量块通过摩擦力极小的转动轴承实现偏转运动，其结构摩擦小，启动灵敏；(2)本实用新型的偏心式电涡流调谐质量阻尼装置可以通过改变永磁体与导体板之间的间距，实现阻尼参数的精确调节，方便快捷；(3)本实用新型的偏心式电涡流调谐质量阻尼装置实现了刚度与阻尼的完全分离，阻尼力与质量块的运动速度成精确的线性关系，调整阻尼力时对系统固有频率无任何影响；(4)本实用新型的偏心式电涡流调谐质量阻尼装置利用永磁铁来提供形成电涡流所需的磁场，无需输入额外的外界能源，就可实现较大的阻尼比，特别是用于户外结构如桥梁与高层建筑等，避免了由于不方便或不能保证可靠供电对产品的正常使用造成的不良影响，其适用性更好；(5)本实用新型的偏心式电涡流调谐质量阻尼装置不依靠机械摩擦耗能，没有悬臂梁等应力集中元件，同时也不存在密封等问题，因此可靠性和使用寿命相比现有的其它TMD装置都有了较大提升，特别是还可以实现基本免维护，性价比更高；(6)本实用新型的偏心式电涡流调谐质量阻尼装置可以将建筑结构的振动由平动转变为转动，再利用电涡流效应消耗掉，其可以对多个方向、甚至各个方向的振动激励产生响应，从而实现全方位抑制建筑结构振动的目的；(7)本实用新型的结构中不包含液体阻尼，不存在泄漏的问题，没有使用方向的限制，可以沿垂向布置，也可以沿水平向布置，还可以倾斜布置，十分方便，而且环保。其结构简单，实用性强，安全可靠，性价比更高，其可以广泛应用于各种高层、超高层建筑、细高结构或大跨度建筑的结构振动控制，也可以应用于各种机械设备的振动控制，特别适用于附带扭转振动或/和水平面内的多方向振动等复杂振动工况的控制，市场应用前景十分广阔。此外，上述实施例主要是为了方便理解本实用新型的技术原理，并不局限于上述实施例记载的内容，上述实施例记载的技术内容也可以进行交叉使用，基于本实用新型技术原理，本领域技术人员可以对上述实施例所述技术方案重新进行组合或利用同类技术对其中某些元件进行简单替换，只要基于本实用新型的技术原理，都在本实用新型的保护范围内。
【权利要求】
1.一种偏心式电涡流调谐质量阻尼装置，包括导体板和永磁体，其特征在于还包括主轴、弹簧和偏心质量块，所述偏心质量块固定设置在主轴上或者偏心质量块与主轴之间设有转动轴承，弹簧的一端与偏心质量块相连，导体板垂直于主轴中轴线方向固定设置在偏心质量块的一侧，永磁体位于导体板与偏心质量块之间并且固定设置在偏心质量块上，导体板与永磁体之间留有间隙，所述导体板、永磁体、主轴、弹簧和偏心质量块共同构成一组电涡流调谐质量阻尼结构。
2.根据权利要求1所述的偏心式电涡流调谐质量阻尼装置，其特征在于所述弹簧包括拉簧、扭簧、板簧、压缩弹簧、剪切式橡胶弹簧、聚氨酯弹簧及弹性绳索。
3.根据权利要求1所述的偏心式电涡流调谐质量阻尼装置，其特征在于偏心质量块与主轴之间通过直臂连杆结构或曲臂连杆结构相连，直臂连杆结构或曲臂连杆结构与主轴之间设置转动轴承。
4.根据权利要求3所述的偏心式电涡流调谐质量阻尼装置，其特征在于偏心质量块包括至少两个子偏心质量块，每个子偏心质量块分别通过直臂连杆结构或曲臂连杆结构与主轴相连，每个子偏心质量块分别与弹簧相连，并且子偏心质量块之间彼此非对称地布置在主轴周围。
5.根据权利要求1所述的偏心式电涡流调谐质量阻尼装置，其特征在于电涡流调谐质量阻尼结构中还包括导磁板，所述导磁板位于导体板距离永磁体较远的一侧。
6.根据权利要求5所述的偏心式电涡流调谐质量阻尼装置，其特征在于导磁板与导体板之间利用紧固件固定相连。
7.根据权利要求6所述的偏心式电涡流调谐质量阻尼装置，其特征在于导磁板与主轴固连成一体，并利用紧固件将导体板固连在导磁板上。
8.根据权利要求7所`述的偏心式电涡流调谐质量阻尼装置，其特征在于导体板与导磁板之间设有调整垫片。
9.根据权利要求6所述的偏心式电涡流调谐质量阻尼装置，其特征在于导磁板与主轴之间设有位置调整结构，所述位置调整结构包括导磁板与主轴之间设置的滑键和键槽，或者主轴上对应导磁板设置的外螺纹段及锁紧螺母，或者导磁板上设置的螺纹通孔和顶丝。
10.根据权利要求1所述的偏心式电涡流调谐质量阻尼装置，其特征在于电涡流调谐质量阻尼结构中每个偏心质量块上对应设置二组弹簧，二组弹簧沿主轴的中轴线对称布置。
11.根据权利要求1所述的偏心式电涡流调谐质量阻尼装置，其特征在于还包括外框架，主轴固定在外框架上。
12.根据权利要求11所述的偏心式电涡流调谐质量阻尼装置，其特征在于电涡流调谐质量阻尼结构中，弹簧的一端与偏心质量块相连，另一端固定连接在外框架上保持不动。
13.根据权利要求1所述的偏心式电涡流调谐质量阻尼装置，其特征在于导体板与主轴之间设有位置调整结构，所述位置调整结构包括导体板与主轴之间设置的滑键和键槽，或者主轴上对应导体板设置的外螺纹段及锁紧螺母，或者导体板上设置的螺纹通孔和顶丝。
14.根据权利要求1所述的偏心式电涡流调谐质量阻尼装置，其特征在于偏心质量块上设有偏心结构，所述偏心结构包括通孔、豁口、凸起或凹槽。
15.根据权利要求1所述的偏心式电涡流调谐质量阻尼装置，其特征在于利用紧固件将永磁体与偏心质量块连接在一起，永磁体与偏心质量块之间设有调整垫片。
16.根据权利要求1-15中任一权利要求所述的偏心式电涡流调谐质量阻尼装置，其特征在于包括二组电涡流调谐质量阻尼结构，二组电涡流调谐质量阻尼结构构成一个减振单元，所述减振单元中的二组电涡流调谐质量阻尼结构沿主轴的中轴线方向对称布置，其中，二组电涡流调谐质量阻尼结构中分别设置的永磁体的邻近端面保持极性相反，二组电涡流调谐质量阻尼结构中偏心质量块的重心沿主轴的中轴线对称布置。
17.根据权利要求16所述的偏心式电涡流调谐质量阻尼装置，其特征在于包括四组电涡流调谐质量阻尼结构，四组电涡流调谐质量阻尼结构两两组合构成二个减振单元，二个减振单元分别沿主轴轴向串联布置，二个减振单元中偏心质量块的重心相对主轴中轴线彼此呈90°夹角布置。
18.根据权利要求17所述的偏心式电涡流调谐质量阻尼装置，其特征在于二个减振单元中的主轴之间通过联轴器相连。
19.根据权利要求16所述的偏心式电涡流调谐质量阻尼装置，其特征在于二组电涡流调谐质量阻尼结构中偏心质量块上分别设有二组偏心结构，二组偏心结构之间相对主轴的中轴线彼此呈90°夹角布置，二个偏心质量块上的偏心结构相对主轴中轴线两两之间分别呈90°夹角布置。`
【文档编号】F16F7/104GK203627625SQ201420043889
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2014年1月22日 优先权日:2014年1月22日
【发明者】刘中冬, 徐建, 尹学军, 徐赵东, 张元刚, 孟令帅, 孙召成, 姜成, 孔祥斐 申请人:青岛科而泰环境控制技术有限公司, 尹学军
【专利摘要】本实用新型属于建筑结构的减振【技术领域】，具体涉及利用电涡流提供阻尼的调谐质量阻尼装置。包括导体板和永磁体，其特征在于还包括主轴、弹簧和偏心质量块，所述偏心质量块固定设置在主轴上或者偏心质量块与主轴之间设有转动轴承，弹簧的一端与偏心质量块相连，导体板垂直于主轴中轴线方向固定设置在偏心质量块的一侧，永磁体位于导体板与偏心质量块之间并且固定设置在偏心质量块上，导体板与永磁体之间留有间隙，所述导体板、永磁体、主轴、弹簧和偏心质量块共同构成一组电涡流调谐质量阻尼结构。结构简单，实用性强，安全可靠，性价比更高，其可以广泛应用于各种高层、超高层建筑、细高结构或大跨度建筑的结构振动控制，市场应用前景十分广阔。
【专利说明】偏心式电涡流调谐质量阻尼装置
【技术领域】
[0001]本实用新型属于建筑结构的减振【技术领域】，具体涉及一种利用电涡流提供阻尼的调谐质量阻尼装置。
【背景技术】
[0002]随着城市建设的发展，各种高层、超高层建筑和细高结构、大跨度建筑物日益增多，同时，城市交通网络越来越发达，各种大跨度的机场登机桥、人行天桥、港口栈桥等桥梁结构得到了广泛的应用，为人们的生活和出行带来了极大的便利。但是，此类细高建筑物及桥梁在强风或地震等外力激励作用下容易发生共振，给居民或行人带来不舒服的感觉，造成结构物自身结构损坏，甚至严重威胁到人和车辆的安全。如何防止这类大跨度、低频结构物发生破坏性共振成为工程建设中不得不着手解决的现实问题。实践证明，调谐质量减振器(也有文献中称质量调谐阻尼器，或称质量调谐减振器，本文中也简称减振器或TMD)是一种有效的振动控制装置，将它的固有频率调整到接近结构的自振频率，然后安装在结构上。当结构受到激振力干扰发生振动时，引起TMD的共振，吸收并消耗外部激振能量,达到减小结构反应的目的。要想最大限度发挥TMD的减振作用，要求其固有频率要尽可能与主结构的自振频率一致，否则TMD的减振效果就会大幅下降。需要指出的是，没有阻尼元件的TMD在实践上很少使用，因为一但参数不准或激振力频率发生改变，结构的振幅就会迅速增大，形成新的共振，所以无阻尼TMD的减振频率范围很窄。由此可见，要想最大限度发挥TMD的减振作用，不仅要求其固有频率要尽可能接近结构的自振频率，还需要其阻尼比保持在最佳值。这就要求TMD的固有频率和阻尼比都应该可以随时进行相应调整。可是，现有TMD中，阻尼器多为小孔节流式或液压油活塞式结构，阻尼器的阻尼比都是一定的，调整阻尼比只能更换阻尼器，此外，阻尼器处于往复振动条件下密封损坏较快，密封损坏后阻尼腔的压力差无法保持原设计，阻尼力下降，必须更换，而阻尼器的价格很高，依靠更换的方法解决此类问题势必造成极大的浪费。另外，此类产品的刚度与阻尼相互影响，参数不易精确调整，特别是一但产品成形，其阻尼难以实现后期调节，从而严重影响TMD产品的减振效果，同时也增加后期维护的难度和成本。
[0003]另一方面，对于某些机械设备或建筑结构，其振动不单纯表现在垂向振动或单一横向振动，而是同时带有扭转振动或/和水平面内的多方向振动，现有TMD产品尚无法有效满足上述复杂振动的减振要求。
实用新型内容
[0004]本实用新型的目的在于克服上述缺陷，提供一种刚度与阻尼完全分离、阻尼参数调节便利的偏心式电涡流调谐质量阻尼装置。
[0005]本实用新型偏心式电涡流调谐质量阻尼装置是这样实现的，包括导体板和永磁体，其特征在于还包括主轴、弹簧和偏心质量块，所述偏心质量块固定设置在主轴上或者偏心质量块与主轴之间设有转动轴承，弹簧的一端与偏心质量块相连，导体板垂直于主轴中轴线方向固定设置在偏心质量块的一侧，永磁体位于导体板与偏心质量块之间并且固定设置在偏心质量块上，导体板与永磁体之间留有间隙，所述导体板、永磁体、主轴、弹簧和偏心质量块共同构成一组电涡流调谐质量阻尼结构。
[0006]本实用新型中所述弹簧的具体形式可以多种多样，包括拉簧、扭簧、板簧、压缩弹簧、剪切式橡胶弹簧、聚氨酯弹簧及弹性绳索等，实际应用中可以根据需要选择。弹簧的一端与偏心质量块相连，另一端与其他固定结构相连。当偏心质量块固定设置在主轴上时，偏心质量块可以在弹簧的约束下随主轴一起绕主轴的中轴线往复摆动；当偏心质量块与主轴之间设有转动轴承时，偏心质量块可以在弹簧的约束下绕主轴往复摆动。此外,偏心质量块与主轴之间还可以通过直臂连杆结构或曲臂连杆结构相连，并且在直臂连杆结构或曲臂连杆结构与主轴之间设置转动轴承。另外，偏心质量块还可以包括至少两个子偏心质量块，每个子偏心质量块分别通过直臂连杆结构或曲臂连杆结构与主轴相连，所述子偏心质量块中至少一个子偏心质量块与弹簧相连，并且子偏心质量块之间彼此非对称地布置在主轴周围，这样既可以保证偏心的效果，又可以避免采用单个偏心质量块时容易出现单个偏心质量块的重量过大或主轴某个方向承受弯矩过大等问题。
[0007]所述电涡流调谐质量阻尼结构中还可以包括导磁板，导磁板位于导体板距离永磁体较远的一侧。其中，可以利用紧固件将导磁板与导体板直接固定相连；也可以将导磁板与主轴固连成一体，再利用紧固件将导体板固定连接在导磁板上。为了便于调整导体板与永磁体之间的间距，导体板与导磁板之间还可以设置调整垫片；当然，也可以利用紧固件将永磁体与偏心质量块连接在一起，在永磁体与偏心质量块之间设置调整垫片，也可以实现同样的效果。为了便于调整导体板与永磁体之间的间距，还可以在导体板与主轴之间设置位置调整结构，所述位置调整结构包括导体板与主轴之间设置的滑键和键槽，或者主轴上对应导体板设置的外螺纹段及锁紧螺母，或者导体板上设置的螺纹通孔和顶丝。当然，也可以在导磁板与主轴之间设置位置调整结构，所述位置调整结构包括导磁板与主轴之间设置的滑键和键槽，或者主轴上对应导磁板设置的外螺纹段及锁紧螺母，或者导磁板上设置的螺纹通孔和顶丝。此外，所述电涡流调谐质量阻尼结构中至少设置一组弹簧，根据偏心质量块的形状不同，每个偏心质量块对应弹簧的具体数量可以是一组、二组、三组甚至更多。优选的，电涡流调谐质量阻尼结构中偏心质量块设置成圆盘状，每个偏心质量块上对应设置二组弹簧，二组弹簧沿主轴的中轴线对称布置。另外，为了便于进行组装和使用，本实用新型偏心式电涡流调谐质量阻尼装置中还可以设置外框架，组装时，将主轴固定在外框架上。当然，本实用新型偏心式电涡流调谐质量阻尼装置的电涡流调谐质量阻尼结构中，也可以将弹簧的一端与偏心质量块相连，另一端固定连接在外框架上保持不动。
[0008]偏心质量块上设有偏心结构，所述偏心结构包括通孔、豁口、凸起或凹槽。
[0009]为平衡偏心质量块旋转时对主轴产生的剪切力，可以在本实用新型偏心式电涡流调谐质量阻尼装置中同时设置二组电涡流调谐质量阻尼结构，二组电涡流调谐质量阻尼结构构成一个减振单元，所述减振单元中的二组电涡流调谐质量阻尼结构沿主轴的中轴线方向对称布置，其中，二组电涡流调谐质量阻尼结构中分别设置的永磁体的邻近端面保持极性相反，二组电涡流调谐质量阻尼结构中偏心质量块的偏心部分沿主轴的中轴线对称布置。这样，当二组电涡流调谐质量阻尼结构中偏心质量块分别转动时对主轴形成的惯性剪切力大小基本相等、方向相反，如果偏心质量块之间的间距较小时，其对主轴的惯性剪切力彼此相互抵消，可以最大限度的减小对主轴的影响，使系统更加稳定。
[0010]此外，二组电涡流调谐质量阻尼结构中偏心质量块上可以分别设置二组偏心结构，二组偏心结构之间相对主轴的中轴线彼此呈90°夹角布置，二个偏心质量块上的偏心结构相对主轴中轴线两两之间分别呈90°夹角布置。这样，无论振动激励从哪一个方向传来，偏心质量块都会绕主轴发生旋转运动，可以实现全方向控制。基于上述原理，本实用新型偏心式电涡流调谐质量阻尼装置中还可以包括四组电涡流调谐质量阻尼结构，四组电涡流调谐质量阻尼结构两两组合构成二个减振单元，二个减振单元分别沿主轴轴向串联布置，二个减振单元中偏心质量块的偏心部分相对主轴中轴线彼此呈90°夹角布置。为了便于装配，二个减振单元中的主轴之间可以通过联轴器相连。
[0011]本实用新型偏心式电涡流调谐质量阻尼装置可以将建筑结构的振动转化成偏心质量块的转动，同时带动永磁体转动，当永磁体相对导体板运动时，导体板中产生感应电流，感应电流由于其涡流特性产生与永磁体磁极相反的电磁场，根据楞次定律，此磁极相反的电磁场与永磁体的磁场产生电涡流效应，阻碍永磁体的运动，形成阻尼效应，实现耗能。导磁板用来闭合永磁体磁场，增强电磁阻尼效应。其工作过程中，导体板内部电涡流使得导体板发热，偏心质量块转动的机械能转变为导体板的热能，此过程消耗了机械能。通过调节永磁体磁场大小、导体板的厚度、导磁板的厚度、永磁体与导体板之间的距离等参数，都可以实现对系统阻尼参数的调整，十分方便。此外，本实用新型工作过程中，永磁体、偏心质量块、导流板等各主要工作部件之间没有摩擦损耗，因此本实用新型还具有使用寿命长，基本无需维护等特点。与现有应用最广泛的各种弹性元件支承质量的TMD产品相比，本实用新型具有如下主要优点
[0012](I)本实用新型偏心式电涡流调谐质量阻尼装置的偏心质量块通过摩擦力极小的转动轴承实现偏转运动，其结构摩擦小，启动灵敏；
[0013](2)本实用新型的偏心式电涡流调谐质量阻尼装置可以通过改变永磁体与导体板之间的间距，实现阻尼参数的精确调节，方便快捷；
[0014](3)本实用新型的偏心式电涡流调谐质量阻尼装置实现了刚度与阻尼的完全分离，阻尼力与质量块的运动速度成精确的线性关系，调整阻尼力时对系统固有频率无任何影响；
[0015](4)本实用新型的偏心式电涡流调谐质量阻尼装置利用永磁铁来提供形成电涡流所需的磁场，无需输入额外的外界能源，就可实现较大的阻尼比，特别是用于户外结构如桥梁与高层建筑等，避免了由于不方便或不能保证可靠供电对产品的正常使用造成的不良影响，其适用性更好；
[0016](5)本实用新型的偏心式电涡流调谐质量阻尼装置不依靠机械摩擦耗能，没有悬臂梁等应力集中元件，同时也不存在密封等问题，因此可靠性和使用寿命相比现有的其它TMD装置都有了较大提升，同时还可以实现基本免维护，性价比更高；
[0017](6)本实用新型的偏心式电涡流调谐质量阻尼装置可以将建筑结构的振动由平动转变为转动，再利用电涡流效应消耗掉，其可以对各个方向的振动激励产生响应，从而实现全方位抑制建筑结构振动的目的。
[0018]综上所述，本实用新型偏心式电涡流调谐质量阻尼装置结构简单，实用性强，安全可靠，性价比更高，其可以广泛应用于各种高层、超高层建筑、细高结构或大跨度建筑的结构振动控制，市场应用前景十分广阔。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1为本实用新型偏心式电涡流调谐质量阻尼装置的结构示意图之一。
[0020]图2为图1所示偏心式电涡流调谐质量阻尼装置的应用示意图。
[0021]图3为本实用新型偏心式电涡流调谐质量阻尼装置的结构示意图之二。
[0022]图4为图3所示偏心式电涡流调谐质量阻尼装置的应用示意图。
[0023]图5为本实用新型偏心式电涡流调谐质量阻尼装置的结构示意图之三。
[0024]图6为本实用新型偏心式电涡流调谐质量阻尼装置的结构示意图之四。
[0025]图7为本实用新型偏心式电涡流调谐质量阻尼装置的结构示意图之五。
[0026]图8为本实用新型偏心式电涡流调谐质量阻尼装置的结构示意图之六。
[0027]图9为图8所示偏心式电涡流调谐质量阻尼装置的应用示意图。
[0028]图10为本实用新型偏心式电涡流调谐质量阻尼装置的结构示意图之七。
[0029]图11为图10所示偏心式电涡流调谐质量阻尼装置的应用示意图。
[0030]图12为本实用新型偏心式电涡流调谐质量阻尼装置的结构示意图之八及应用示意图。
[0031]图13为本实用新型偏心式电涡流调谐质量阻尼装置的结构示意图之九及应用示意图。
[0032]图14为本实用新型偏心式电涡流调谐质量阻尼装置的结构示意图之十。
[0033]图15为图14的A-A剖视图。
[0034]图16为本实用新型偏心式电涡流调谐质量阻尼装置的结构示意图之十一。
[0035]图17为本实用新型偏心式电涡流调谐质量阻尼装置的结构示意图之十二。
[0036]图18为本实用新型偏心式电涡流调谐质量阻尼装置的结构示意图之十三。
[0037]图19为本实用新型偏心式电涡流调谐质量阻尼装置的结构示意图之十四。
[0038]图20为图19的B向示图。
[0039]图21为本实用新型偏心式电涡流调谐质量阻尼装置的结构示意图之十五。
[0040]图22为本实用新型偏心式电涡流调谐质量阻尼装置的结构示意图之十六
【具体实施方式】
[0041]实施例一
[0042]如图1和图2所示本实用新型偏心式电涡流调谐质量阻尼装置，包括主轴1、弹簧和偏心质量块2、导体板4和永磁体3，所述主轴I贯穿导体板4和永磁体3设置，偏心质量块2与主轴I之间设有转动轴承12，导体板4垂直于主轴I中轴线方向固定设置在偏心质量块2的一侧，永磁体3位于导体板4与偏心质量块2之间并且粘接固定在偏心质量块2上，导体板4与永磁体3之间留有间隙,所述弹簧具体为拉簧5,拉簧5的一端与偏心质量块2相连，另一端与周围的固定结构14相连保持固定不动，所述导体板4、永磁体3、主轴1、拉簧5和偏心质量块2共同构成一组电涡流调谐质量阻尼结构。其中，偏心质量块2的形状呈非对称的扇形，偏心质量块2与转动轴承12之间采用过盈配合，主轴I上设有弹性挡圈13对转动轴承12实现限位。此外，导体板4与主轴I之间设有位置调整结构6，所述位置调整结构6具体为导体板4与主轴I之间设置的滑键及键槽。
[0043]应用时，为防止主轴I发生转动，主轴两端分别加工成正方体段10和正方体段15，正方体段10和正方体段15分别与连接座9和连接座16组装在一起，连接座9和连接座16再分别与上层待减振结构7及下层待减振结构19相连，其中，连接座9通过紧固件11固定在上层待减振结构7中预埋的金属锚固件8上；连接座16通过紧固件18固定在下层待减振结构19中预埋的金属锚固件17上。
[0044]本实用新型偏心式电涡流调谐质量阻尼装置中，由于采用的质量块为一偏心质量块2，且偏心质量块2与主轴I之间设有转动轴承12，其启动阻力很小，因此，当上层待减振结构7或/和下层待减振结构19发生振动时，偏心质量块2可以迅速将结构振动转化为转动，同时带动永磁体3转动，当然，由于设有拉簧5，偏心质量块2及永磁体3的转动为左右交替的偏摆运动，通过拉簧5可以调节偏心质量块2左右偏摆的频率。由于主轴I及导体板4不发生转动，当永磁体3相对导体板4往复转动时，永磁体3与导体板4之间的相对运动切割磁力线，导体板4中感应生成电涡流，感应电涡流产生与永磁体4磁极相反的电磁场，阻碍永磁体4的运动，进而形成抑制偏心质量块转动所需的阻尼。在此过程中，导体板4内部电涡流使得导体板发热，将相对转动的机械能转变为导体板温度升高的热能，实现耗能，使待减振结构的振动强度迅速衰减，进而实现良好的保护作用。
[0045]本实用新型中，根据功能和经济性的综合考虑，导体板可以采用铜、铝等金属材料制成，导体板的尺寸及厚度根据磁能量的需求和TMD整体阻尼比确定；永磁体可以采用钕铁硼或钐钴等材料制成，其尺寸及厚度根据磁能量的需求确定。本实用新型偏心式电涡流调谐质量阻尼装置可以通过调节永磁体磁场大小、导体板的厚度、永磁体与导体板之间的距离等方式来调节电磁阻尼效应。永磁体与导体板之间由于没有摩擦，只要对导体板做一定的防腐处理，就可以实现很长的使用寿命，同时服役期间也无需任何维护。特别要指出的是，由于导体板与主轴之间设置了位置调整结构，在现场安装时，利用位置调整结构调节永磁体与导体板之间的距离即可精确调节阻尼，十分方便快捷，适应性更强。
[0046]特别要说明的是，图1和图2所示本实用新型偏心式电涡流调谐质量阻尼装置的技术方案中，导流体4与永磁体3之间的间隙并非实际产品的实际应用状态，仅是为了便于看清楚各部分结构组成，在实际应用中，导流体4与永磁体3之间的间距应根据工程需要进行设计，并根据工程实际通过位置调整结构6进行调整。这一点同样适用于本实用新型的其他附图和实施例，在此一并给予说明。另外，基于本例所述的技术原理，应用时也可以将主轴I的两端分别焊接固定在金属锚固件8及金属锚固件17上，也能实现同样的技术效果，在此仅用文字给予说明，也在本实用新型要求的保护范围之内。
[0047]与现有应用最广泛的各种弹性元件支承质量的TMD产品相比，本实用新型具有如下主要优点
[0048](I)本实用新型偏心式电涡流调谐质量阻尼装置的质量块通过摩擦力极小的转动轴承实现偏转运动，其结构摩擦小，启动灵敏；
[0049](2)本实用新型的偏心式电涡流调谐质量阻尼装置可以通过改变永磁体与导体板之间的间距，实现阻尼参数的精确调节，方便快捷；
[0050](3)本实用新型的偏心式电涡流调谐质量阻尼装置实现了刚度与阻尼的完全分离，阻尼力与质量块的运动速度成精确的线性关系，调整阻尼力时对系统固有频率无任何影响；
[0051](4)本实用新型的偏心式电涡流调谐质量阻尼装置利用永磁铁来提供形成电涡流所需的磁场，无需输入额外的外界能源，就可实现较大的阻尼比，特别是用于户外结构如桥梁与高层建筑等，避免了由于不方便或不能保证可靠供电对产品的正常使用造成的不良影响，其适用性更好；
[0052](5)本实用新型的偏心式电涡流调谐质量阻尼装置不依靠机械摩擦耗能，没有悬臂梁等应力集中元件，同时也不存在密封等问题，因此可靠性和使用寿命相比现有的其它TMD装置都有了较大提升，特别是还可以实现基本免维护，性价比更高；
[0053](6)本实用新型的偏心式电涡流调谐质量阻尼装置可以将建筑结构的振动由平动转变为转动，再利用电涡流效应消耗掉，其可以对多个方向的振动激励产生响应，从而实现全方位抑制建筑结构振动的目的；
[0054](7)本实用新型的结构中不包含液体阻尼，不存在泄漏的问题，没有使用方向的限制，可以沿垂向布置，也可以沿水平向布置，还可以倾斜布置，十分方便，而且环保。
[0055]综上所述，本实用新型偏心式电涡流调谐质量阻尼装置结构简单，实用性强，安全可靠，性价比更高，其可以广泛应用于各种高层、超高层建筑、细高结构或大跨度建筑的结构振动控制，也可以应用于各种机械设备的振动控制，特别适用于附带扭转振动或/和水平面内的多方向振动等复杂振动工况的控制，市场应用前景十分广阔。
[0056]实施例二
[0057]如图3、图4所示本实用新型偏心式电涡流调谐质量阻尼装置，与实施例一的区别在于，偏心质量块2与主轴I之间通过直臂连杆结构相连，直臂连杆结构与主轴I之间设置转动轴承12，所述直臂连杆结构由直连杆20及轴承座100构成，直连杆20设置在偏心质量块2与轴承座100之间，转动轴承12设置在轴承座100内，转动轴承12与轴承座100之间采用过盈配合。此外，导体板4与主轴I之间设有位置调整结构6，所述位置调整结构6具体为导体板4上设置的螺丝通孔和顶丝。
[0058]本例所述本实用新型偏心式电涡流调谐质量阻尼装置的应用方法、工作原理及优点与实施例一基本相同，在此不再重复。需要指出的是，本例所述技术方案的缺点在于，当振动沿直臂连杆结构中直连杆20的轴向传递时，偏心质量块2无法产生响应。
[0059]实施例三
[0060]如图5所示本实用新型偏心式电涡流调谐质量阻尼装置，与实施例二的区别在于，偏心质量块2与主轴I之间通过曲臂连杆结构相连，曲臂连杆结构与主轴I之间设置转动轴承。所述直臂连杆结构由曲连杆21及轴承座100构成，曲连杆21设置在偏心质量块2与轴承座100之间，转动轴承12设置在轴承座100内，转动轴承12与轴承座100之间采用过盈配合。
[0061]本例所述技术方案除了具有实施例二所述技术方案的全部优点以外，与实施例二相比，由于设置了曲臂连杆结构21，可以克服实施例二中，振动沿直臂连杆结构中直连杆的轴向传递时，偏心质量块2无法产生响应的缺点，其可以对每个方向的振动激励产生响应，从而真正实现全方位抑制建筑结构振动的目的。
[0062]实施例四
[0063]如图6所示本实用新型偏心式电涡流调谐质量阻尼装置，与实施例二的区别在于，偏心质量块包括两个子偏心质量块22和25,相应的直臂连杆结构也设置二组,偏心质量块22和25分别分别通过直臂连杆结构与主轴I相连，其中，与偏心质量块22相连的直臂连杆结构由直连杆23及轴承座100构成，与偏心质量块25相连的直臂连杆结构由直连杆24及轴承座100构成。此外，子偏心质量块22与拉簧5相连，子偏心质量块25与拉簧26相连,并且子偏心质量块22和子偏心质量块25彼此非对称地布置在主轴I周围。
[0064]与实施例二相比，由于偏心质量块由非对称布置在主轴周围的二个子偏心质量块构成，其可以克服实施例二中，振动沿直臂连杆结构中直连杆的轴向传递时，偏心质量块无法产生响应的缺点，其可以对每个方向的振动激励产生响应，从而真正实现全方位抑制建筑结构振动的目的。
[0065]另外，要说明的是，基于本例的技术原理，子偏心质量块也可以设置三个、四个甚至更多，只需要相应增加直臂连杆结构进行连接即可，都能实现很好的效果，不再一一【专利附图】
【附图说明】，在此仅以文字进行说明，都在本实用新型要求的保护范围之中。
[0066]基于图5和图6所示技术方案记录的技术原理，子偏心质量块也可以通过曲臂连杆结构与主轴I相连，例如如图7所不技术方案，与图6所不技术方案的区别在于,偏心质量块22通过曲臂连杆结构与主轴I相连，与偏心质量块22相连的曲臂连杆结构由曲连杆130及轴承座100构成，也在本实用新型要求的保护范围这中。当然，偏心质量块25也可以通过曲臂连杆结构与主轴I相连，也能实现同样的效果，都在本实用新型要求的保护范围之中。
[0067]设置多个子偏心质量块组合成所述偏心质量块的意义还在于，这样既可以保证偏心的效果，又可以避免采用单个偏心质量块时容易出现单个偏心质量块的重量过大或主轴某个方向承受弯矩过大等问题。
[0068]实施例五
[0069]如图8和图9所示本实用新型偏心式电涡流调谐质量阻尼装置，与实施例一的区别在于，本例所述偏心式电涡流调谐质量阻尼装置中，电涡流调谐质量阻尼结构中还包括导磁板29，导磁板29也设置在主轴I上，并且位于导体板4距离永磁体3较远的一侧，在图8中导磁板29位于导体板4的上方。此外，导体板4与主轴I之间设有位置调整结构，所述位置调整结构具体为主轴I上对应导体板4设置的局部外螺纹段27及锁紧螺母28，通过锁紧螺母28将导体板4及导磁板29 —起固定在主轴I上。此外，偏心质量块2呈圆盘状，偏心质量块2上还设有偏心结构，所述偏心结构具体为偏心质量块上局部设置的一个豁口101。
[0070]在现场安装时，利用位置调整结构调节永磁体与导体板之间的距离即可精确调节阻尼，十分方便快捷，适应性更强。
[0071]与实施例一相比，本例所述技术方案的优点在于，由于电涡流调谐质量阻尼结构中增设了导磁板29，可以显著增强磁感应强度，提高电涡流阻尼效应，因此工作时耗能更快，减振效果更佳。导磁板可以利用钢、铁材料制成，经济实用。另外要说明的是，偏心质量块上设有偏心结构，所述偏心结构除了已经提到的通孔外，还可以是偏心质量块上设置的豁口、凸起或凹槽等其他结构，只要能实现偏心的效果，都可以应用于本实用新型中，都在本实用新型要求的保护范围中。本例所述本实用新型偏心式电涡流调谐质量阻尼装置在待减振结构中的应用方式与实施例一中的描述基本相同，在此不再重复。当然，除了利用紧固件将连接座与金属锚固件相连以外，也可以直接将主轴两端与金属锚固件焊接固定在一起，或者将连接座与金属锚固件焊接固定在一起，也都可以起到相同的作用，这一点适用于本实用新型所有实施例，在此一并说明。
[0072]实施例六
[0073]如图10和图11所示本实用新型偏心式电涡流调谐质量阻尼装置，与实施例五的区别在于，导体板4与导磁板29通过紧固件32连成一体，导磁板29与主轴I之间设有位置调整结构6，所述位置调整结构6具体为导磁板29与主轴I之间设置的滑键和键槽。此夕卜，偏心质量块2上设置的偏心结构具体为一个通孔30。另外，偏心质量块2上对应设置二根弹簧，分别是拉簧5和拉簧31，所述拉簧5和拉簧31沿主轴I的中轴线对称布置。应用时，拉簧5 —端与偏心质量块2相连,另一端与固定结构14相连；拉簧31 —端与偏心质量块2相连，另一端与固定结构33相连。
[0074]与实施例五相比，本例所述技术方案可以利用滑键和键槽构成的位置调整结构调节导磁体及导体板与永磁体之间的距离，进而精确调节系统阻尼；此外，偏心质量块2上同时设置拉簧5和拉簧31，有利于系统的稳定。当然，基于本实用新型的技术原理，也可以在偏心质量块上设置更多根拉簧，也能实现很好的效果，在实际应用中，可以根据工程需要设定拉簧的数量。此外，基于本例的技术原理，以及之前实施例中描述的技术原理，导磁板与主轴之间设置的位置调整结构，除了可以是导磁板与主轴之间设置的滑键和键槽以外，还可以是主轴上对应导磁板设置的外螺纹段及锁紧螺母，或者导磁板上设置的螺纹通孔和顶丝，都可以起到相同的效查，都可以应用于本实用新型中，在此仅以文字给予说明，不再另外附图，都在本实用新型要求的保护范围之中。
[0075]实施例七
[0076]如图12所示本实用新型偏心式电涡流调谐质量阻尼装置，与实施例六的区别在于，导磁板29与主轴I焊接固连成一体，并利用紧固件32将导体板4固连在导磁板29上，导体板4与导磁板29之间还设有调整垫片34。此外，偏心质量块2上设置的偏心结构具体为一个盲孔结构的凹槽35。
[0077]与实施例六相比，本例所述技术方案的最大优点在于，通过改变导体板4与导磁板29之间调整垫片34的总厚度，就可以调节导体板29与永磁体3之间的距离，进而精确调节系统阻尼，其结构更加简单，安全性更好。
[0078]实施例八
[0079]如图13所示本实用新型偏心式电涡流调谐质量阻尼装置，与实施例七的区别在于，利用紧固件36将永磁体3与偏心质量块2连接在一起,永磁体3与偏心质量块2之间设有调整垫片34。此外，偏心质量块2上设置的偏心结构具体为一个圆柱状凸起37。
[0080]与实施例七相似，本例所述技术方案中,通过改变永磁体3与偏心质量块2之间调整垫片34的总厚度，就可以调节导体板29与永磁体3之间的距离，进而精确调节系统阻尼，其结构更加简单，安全性更好。
[0081]实施例九
[0082]如图14所示本实用新型偏心式电涡流调谐质量阻尼装置，与实施例六的区别在于，包括二组电涡流调谐质量阻尼结构，其中，主轴1、导体板4、导磁板29、永磁体3、偏心质量块2、拉簧5和拉簧31构成一组所述电涡流调谐质量阻尼结构；主轴1、导体板46、导磁板47、永磁体48、偏心质量块41、拉簧43和拉簧44构成另外一组电涡流调谐质量阻尼结构。二组电涡流调谐质量阻尼结构构成一个减振单元B，所述减振单元B中的二组电涡流调谐质量阻尼结构沿主轴的中轴线方向对称布置，其中，二组电涡流调谐质量阻尼结构中分别设置的永磁体3和永磁体48的邻近端面保持极性相反，二组电涡流调谐质量阻尼结构中偏心质量块的重心沿主轴的中轴线对称布置，在此，表现为偏心质量块2上设置的通孔30与偏心质量块41上设置的通孔42沿主轴的中轴线对称布置。二组电涡流调谐质量阻尼结构共用一根主轴I,如图15所示，偏心质量块41与主轴I之间也设有转动轴承52，主轴I上设有弹性挡圈53对转动轴承52实现限位，偏心质量块41与永磁体48通过紧固件49固定连接在一起。此外，偏心质量块2与永磁体3也通过紧固件36固定连接在一起。为了便于安装应用，本实用新型偏心式电涡流调谐质量阻尼装置还包括一个外框架40，主轴I两端通过连接法兰50和连接法兰51分别固定在外框架的顶面和底面，拉簧43和拉簧44以及拉簧5和拉簧31两两对应分别沿对角线方向与外框架40的四根立柱相连。
[0083]本例所述本实用新型偏心式电涡流调谐质量阻尼装置除了具有实施例六的所有优点以外，其最大优越之处在于，当偏心质量块2与偏心质量块41之间的间距较小时，其对主轴I的惯性剪切力彼此相互抵消，可以最大限度的减小对主轴的影响，使系统更加稳定。
[0084]需要指出的是，图14所示本实用新型偏心式电涡流调谐质量阻尼装置中，导体板4与永磁体3之间的间距、导体板46与永磁体48之间的间距以及偏心质量块2和偏心质量块41之间的间距，都仅为了说明本实用新型的技术原理，不一定与实际产品保持一致，在实际应用中，上述间距应根据工程需要设计和确定。另外，拉簧一端与偏心质量块相连，另一端除了可以与外框架固定相连以外，也可以与外部其他固定结构相连，也可以实现相同的技术效果，也在本实用新型要求的保护范围之中。
[0085]实施例十
[0086]如图16所示本实用新型偏心式电涡流调谐质量阻尼装置，与实施例九的区别在于，包括四组电涡流调谐质量阻尼结构，四组电涡流调谐质量阻尼结构两两组合构成二个减振单元B，二个减振单元B中的主轴65和主轴67通过联轴器66相连，二个减振单元B分别沿主轴轴向串联布置，二个减振单元B中偏心质量块的重心相对主轴中轴线彼此呈90°夹角布置，具体的，上方减振单元B中偏心质量块61上设置的通孔62与下方减振单元B中偏心质量块68上设置的通孔69相对主轴中轴线呈90°夹角；上方减振单元B中偏心质量块61上设置的通孔62与下方减振单元B中偏心质量块70上设置的通孔71相对主轴中轴线也呈90°夹角；相应的，上方减振单元B中偏心质量块63上设置的通孔64与通孔69及通孔71之间也存在这样的空间位置关系。主轴65与主轴67的另一端分别与外框架60的顶部及底部固定相连。
[0087]与实施例九相比，本例所述技术方案的最大优点在于，由于二个减振单元B中偏心质量块的重心相对主轴中轴线彼此呈90°夹角布置，无论振动从哪个方向传来，都会有至少二组电涡流调谐质量阻尼结构产生工作响应，克服了图14所述技术方案在振动沿通孔30圆心与通孔42圆心连线方向传递时系统无法产生响应的缺点，其可以对任何方向的振动激励产生响应,从而真正实现全方位抑制建筑结构振动的目的。此外,本例中，主轴采用分体式结构，再利用联轴器连接主轴65和主轴67，主要是基于降低主轴加工难度和降低装配难度的考虑，实际应用中，也可以采用一体式的主轴，只是主轴的结构相对更加复杂，也能实现同样的效果，也在本实用新型要求的保护范围之中。另外，基于本例所述的技术原理，也可以在图16所示技术方案的基础上，将二组电涡流调谐质量阻尼结构中偏心质量块上分别设置二组偏心结构，二组偏心结构之间相对主轴的中轴线彼此呈90°夹角布置，二个偏心质量块上的偏心结构相对主轴中轴线两两之间分别呈90°夹角布置，例如如图17所示,偏心质量块2上设置通孔30和通孔104，通孔30和通孔104相对主轴中轴线呈90°夹角；偏心质量块41上设置通孔42和通孔103，通孔42和通孔103相对主轴中轴线呈90°夹角；再有通孔30与通孔103之间相对主轴中轴线也呈90°夹角，通孔104与通孔42之间相对主轴中轴线也呈90°夹角。这样，也可以克服图14所示技术方案在振动沿通孔30圆心与通孔42圆心连线方向传递时系统无法产生响应的缺点，其可以对任何方向的振动激励产生响应，从而真正实现全方位抑制建筑结构振动的目的，也在本实用新型要求的保护范围之中。
[0088]与实施例十中的说明相似，图16和图17所示本实用新型偏心式电涡流调谐质量阻尼装置中，每组电涡流调谐质量阻尼结构中的导体板与永磁体之间的间距、以及相邻电涡流调谐质量阻尼结构中邻近的偏心质量块与偏心质量块之间的间距，都仅为了说明本实用新型的技术原理，不一定与实际产品保持一致，在实际应用中，上述间距应根据工程需要设计和确定。
[0089]实施例^^一
[0090]如图18所示本实用新型偏心式电涡流调谐质量阻尼装置，与实施例一的区别在于，所述偏心质量块2固定设置在主轴I上，拉簧5的一端与偏心质量块相连，另一端与周围的固定结构14相连保持固定不动，导体板4垂直于主轴I中轴线方向固定设置在偏心质量块2的一侧，应用时如图16中所示，具体的导体板4位于偏心质量块2下方，并通过紧固件111固定设置在连接座16上，永磁体3位于导体板4与偏心质量块2之间并且通过紧固件110固定设置在偏心质量块2上,导体板4与永磁体3之间留有间隙,所述导体板4、永磁体3、主轴1、拉簧5和偏心质量块2共同构成一组电涡流调谐质量阻尼结构。
`[0091]应用时，通过连接座9将主轴I的上部与上层待减振结构7相连，具体的，连接座9通过紧固件11固定在上层待减振结构7中预埋的金属锚固件8上，连接座9与主轴I之间设有转动轴承112 ;通过连接座16将主轴I的下部与下层待减振结构19相连，具体的，连接座16通过紧固件18固定在下层待减振结构19中预埋的金属锚固件17上，连接座16与主轴I之间设有转动轴承113。
[0092]本例所述本实用新型偏心式电涡流调谐质量阻尼装置中，偏心质量块2可以同主轴I 一起转动，且主轴I与连接座9及16之间分别设置了转动轴承，其启动阻力很小，因此，当上层待减振结构7或/和下层待减振结构19发生振动时，偏心质量块2可以迅速同主轴I 一起发生偏转，将结构振动转化为转动，同时带动永磁体3转动，当然，由于设有拉簧5，偏心质量块2及永磁体3的转动为左右交替的偏摆运动，通过拉簧5可以调节偏心质量块2左右偏摆的频率。由于导体板4不发生转动，当永磁体3相对导体板4往复转动时，永磁体3与导体板4之间的相对运动切割磁力线，导体板4中感应生成电涡流，感应电涡流产生与永磁体4磁极相反的电磁场，阻碍永磁体4的运动，进而形成抑制偏心质量块转动所需的阻尼。在此过程中，导体板4内部电涡流使得导体板发热，将相对转动的机械能转变为导体板温度升高的热能，实现耗能，使待减振结构的振动强度迅速衰减，进而实现良好的保护作用。
[0093]本例中，将导体板4固定设置在偏心质量块2的下方，永磁体3也设置在导体板4与偏心质量块2之间。当然，基于本例所述的技术原理，导体板4也可以固定设置在偏心质量块2的上方,相应的永磁体3也设置在偏心质量块上表面,位于导体板4与偏心质量块2之间，也能实现同样的效果，也在本实用新型要求的保护范围之中。此外，本例与实施例一具有相同的优点，在此不再重复，不同之处在于，当需要调整永磁体3与导体板4之间的距离时，可以在偏心质量块2与永磁体3之间增设一定厚度的调整垫片(图中未示出)，或者是在导体板4与连接座16之间增设一定厚度的调整垫片，都能实现相同的技术效果，都在本实用新型要求的保护范围之中，在此仅以文字给予说明。
[0094]实施例十二
[0095]本实用新型偏心式电涡流调谐质量阻尼装置除了可以将主轴垂直布置进行应用外，也可以将主轴水平或倾斜布置进行应用。如图19和图20所示本实用新型偏心式电涡流调谐质量阻尼装置，与实施例一的区别在于，电涡流调谐质量阻尼结构中还包括导磁板29，导磁板29位于导体板4距离永磁体3较远的一侧。此外，弹簧具体为二根橡校材料制成的弹性绳索117。应用时，弹性绳索117的一端与偏心质量块2相连，另一端固定在上方固定结构116上保持固定不动；通过连接座9将主轴I的一端与右侧待减振结构115相连，具体的，连接座9通过紧固件11固定在右侧待减振结构115中预埋的金属锚固件8上，连接座9与主轴I之间设有转动轴承112 ;通过连接座16将主轴I的另一端与左侧待减振结构19相连，具体的，连接座16通过紧固件18固定在左侧待减振结构114中预埋的金属锚固件17上，连接座16与主轴I之间设有转动轴承113。
[0096]本例所述本实用新型偏心式电涡流调谐质量阻尼装置的工作原理及优点与实施例十一基本相同，在此不再重复。与实施例十一相比，本例所述技术方案中，由于增设了导磁板29，可以显著增强磁感应强度，提高电涡流阻尼效应，因此工作时耗能更快，减振效果更佳。此外，弹性绳索117除了可以设置在偏心质量块2上方以外，也可以设置在偏心质量块的下方，也能实现同样的效果，在此不再另外【专利附图】
【附图说明】，也在本实用新型要求的保护范围之中。
[0097]需要指出的是，基于本实用新型上述实施例的技术原理，本实用新型中的弹簧可以多种多样，除了已经提到的拉簧、弹性绳索之外，还可以是扭簧、板簧、压缩弹簧、剪切式橡胶弹簧、聚氨酯弹簧等具体形式。例如，如图21所示，可以利用压缩弹簧121替代图20所示技术方案中的弹性绳索117，应用时，在偏心质量块2上固定焊接设置挡板118，在挡板118两侧与固定结构116之间设置压缩弹簧121，当偏心质量块2发生偏摆时，通过挡板118反复压缩两侧设置的压缩弹簧121 ;此外，也可以如图22所示，在在偏心质量块2上固定焊接设置挡板118，在挡板118两侧与固定结构116上固定设置的金属锚固件119之间设置剪切式橡胶弹簧120，剪切式橡胶弹簧120的二端分别与挡板118及金属锚固件119焊接固定相连，当偏心质量块2发生偏摆时，通过挡板118反复压迫剪切式橡胶弹簧120。这些都是基于本实用新型技术原理的简单变化，都能实现相同或相似的技术效果，在此不再一一举例说明，都在本实用新型要求的保护范围之中。
[0098]通过上述实施例可以看出，与现有应用最广泛的各种弹性元件支承质量的TMD产品相比，本实用新型具有如下主要优点:(1)本实用新型偏心式电涡流调谐质量阻尼装置的质量块通过摩擦力极小的转动轴承实现偏转运动，其结构摩擦小，启动灵敏；(2)本实用新型的偏心式电涡流调谐质量阻尼装置可以通过改变永磁体与导体板之间的间距，实现阻尼参数的精确调节，方便快捷；(3)本实用新型的偏心式电涡流调谐质量阻尼装置实现了刚度与阻尼的完全分离，阻尼力与质量块的运动速度成精确的线性关系，调整阻尼力时对系统固有频率无任何影响；(4)本实用新型的偏心式电涡流调谐质量阻尼装置利用永磁铁来提供形成电涡流所需的磁场，无需输入额外的外界能源，就可实现较大的阻尼比，特别是用于户外结构如桥梁与高层建筑等，避免了由于不方便或不能保证可靠供电对产品的正常使用造成的不良影响，其适用性更好；(5)本实用新型的偏心式电涡流调谐质量阻尼装置不依靠机械摩擦耗能，没有悬臂梁等应力集中元件，同时也不存在密封等问题，因此可靠性和使用寿命相比现有的其它TMD装置都有了较大提升，特别是还可以实现基本免维护，性价比更高；(6)本实用新型的偏心式电涡流调谐质量阻尼装置可以将建筑结构的振动由平动转变为转动，再利用电涡流效应消耗掉，其可以对多个方向、甚至各个方向的振动激励产生响应，从而实现全方位抑制建筑结构振动的目的；(7)本实用新型的结构中不包含液体阻尼，不存在泄漏的问题，没有使用方向的限制，可以沿垂向布置，也可以沿水平向布置，还可以倾斜布置，十分方便，而且环保。其结构简单，实用性强，安全可靠，性价比更高，其可以广泛应用于各种高层、超高层建筑、细高结构或大跨度建筑的结构振动控制，也可以应用于各种机械设备的振动控制，特别适用于附带扭转振动或/和水平面内的多方向振动等复杂振动工况的控制，市场应用前景十分广阔。此外，上述实施例主要是为了方便理解本实用新型的技术原理，并不局限于上述实施例记载的内容，上述实施例记载的技术内容也可以进行交叉使用，基于本实用新型技术原理，本领域技术人员可以对上述实施例所述技术方案重新进行组合或利用同类技术对其中某些元件进行简单替换，只要基于本实用新型的技术原理，都在本实用新型的保护范围内。
【权利要求】
1.一种偏心式电涡流调谐质量阻尼装置，包括导体板和永磁体，其特征在于还包括主轴、弹簧和偏心质量块，所述偏心质量块固定设置在主轴上或者偏心质量块与主轴之间设有转动轴承，弹簧的一端与偏心质量块相连，导体板垂直于主轴中轴线方向固定设置在偏心质量块的一侧，永磁体位于导体板与偏心质量块之间并且固定设置在偏心质量块上，导体板与永磁体之间留有间隙，所述导体板、永磁体、主轴、弹簧和偏心质量块共同构成一组电涡流调谐质量阻尼结构。
2.根据权利要求1所述的偏心式电涡流调谐质量阻尼装置，其特征在于所述弹簧包括拉簧、扭簧、板簧、压缩弹簧、剪切式橡胶弹簧、聚氨酯弹簧及弹性绳索。
3.根据权利要求1所述的偏心式电涡流调谐质量阻尼装置，其特征在于偏心质量块与主轴之间通过直臂连杆结构或曲臂连杆结构相连，直臂连杆结构或曲臂连杆结构与主轴之间设置转动轴承。
4.根据权利要求3所述的偏心式电涡流调谐质量阻尼装置，其特征在于偏心质量块包括至少两个子偏心质量块，每个子偏心质量块分别通过直臂连杆结构或曲臂连杆结构与主轴相连，每个子偏心质量块分别与弹簧相连，并且子偏心质量块之间彼此非对称地布置在主轴周围。
5.根据权利要求1所述的偏心式电涡流调谐质量阻尼装置，其特征在于电涡流调谐质量阻尼结构中还包括导磁板，所述导磁板位于导体板距离永磁体较远的一侧。
6.根据权利要求5所述的偏心式电涡流调谐质量阻尼装置，其特征在于导磁板与导体板之间利用紧固件固定相连。
7.根据权利要求6所述的偏心式电涡流调谐质量阻尼装置，其特征在于导磁板与主轴固连成一体，并利用紧固件将导体板固连在导磁板上。
8.根据权利要求7所`述的偏心式电涡流调谐质量阻尼装置，其特征在于导体板与导磁板之间设有调整垫片。
9.根据权利要求6所述的偏心式电涡流调谐质量阻尼装置，其特征在于导磁板与主轴之间设有位置调整结构，所述位置调整结构包括导磁板与主轴之间设置的滑键和键槽，或者主轴上对应导磁板设置的外螺纹段及锁紧螺母，或者导磁板上设置的螺纹通孔和顶丝。
10.根据权利要求1所述的偏心式电涡流调谐质量阻尼装置，其特征在于电涡流调谐质量阻尼结构中每个偏心质量块上对应设置二组弹簧，二组弹簧沿主轴的中轴线对称布置。
11.根据权利要求1所述的偏心式电涡流调谐质量阻尼装置，其特征在于还包括外框架，主轴固定在外框架上。
12.根据权利要求11所述的偏心式电涡流调谐质量阻尼装置，其特征在于电涡流调谐质量阻尼结构中，弹簧的一端与偏心质量块相连，另一端固定连接在外框架上保持不动。
13.根据权利要求1所述的偏心式电涡流调谐质量阻尼装置，其特征在于导体板与主轴之间设有位置调整结构，所述位置调整结构包括导体板与主轴之间设置的滑键和键槽，或者主轴上对应导体板设置的外螺纹段及锁紧螺母，或者导体板上设置的螺纹通孔和顶丝。
14.根据权利要求1所述的偏心式电涡流调谐质量阻尼装置，其特征在于偏心质量块上设有偏心结构，所述偏心结构包括通孔、豁口、凸起或凹槽。
15.根据权利要求1所述的偏心式电涡流调谐质量阻尼装置，其特征在于利用紧固件将永磁体与偏心质量块连接在一起，永磁体与偏心质量块之间设有调整垫片。
16.根据权利要求1-15中任一权利要求所述的偏心式电涡流调谐质量阻尼装置，其特征在于包括二组电涡流调谐质量阻尼结构，二组电涡流调谐质量阻尼结构构成一个减振单元，所述减振单元中的二组电涡流调谐质量阻尼结构沿主轴的中轴线方向对称布置，其中，二组电涡流调谐质量阻尼结构中分别设置的永磁体的邻近端面保持极性相反，二组电涡流调谐质量阻尼结构中偏心质量块的重心沿主轴的中轴线对称布置。
17.根据权利要求16所述的偏心式电涡流调谐质量阻尼装置，其特征在于包括四组电涡流调谐质量阻尼结构，四组电涡流调谐质量阻尼结构两两组合构成二个减振单元，二个减振单元分别沿主轴轴向串联布置，二个减振单元中偏心质量块的重心相对主轴中轴线彼此呈90°夹角布置。
18.根据权利要求17所述的偏心式电涡流调谐质量阻尼装置，其特征在于二个减振单元中的主轴之间通过联轴器相连。
19.根据权利要求16所述的偏心式电涡流调谐质量阻尼装置，其特征在于二组电涡流调谐质量阻尼结构中偏心质量块上分别设有二组偏心结构，二组偏心结构之间相对主轴的中轴线彼此呈90°夹角布置，二个偏心质量块上的偏心结构相对主轴中轴线两两之间分别呈90°夹角布置。`
【文档编号】F16F7/104GK203627625SQ201420043889
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2014年1月22日 优先权日:2014年1月22日
【发明者】刘中冬, 徐建, 尹学军, 徐赵东, 张元刚, 孟令帅, 孙召成, 姜成, 孔祥斐 申请人:青岛科而泰环境控制技术有限公司, 尹学军
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