一种基于振动能量回收的电涡流调谐质量阻尼器的制作方法

本发明涉及振动控制技术领域，具体涉及一种基于振动能量回收的电涡流调谐质量阻尼器。

背景技术：

在当今社会，各类阻尼器因为有对原建筑结构改动小、施工方便、减振控制效果显著等优点而被广泛关注，并在国内外的建筑结构中都有应用，如台北101大厦、上海中心等。传统的阻尼器采用液压黏滞阻尼器提供阻尼，在提供阻尼的同时，也会有一定刚度，无法做到刚度与阻尼的完全分离，影响设计分析。而且，液压黏滞阻尼器还存在漏油、不易养护、后期难以调节等问题，增加维护的难度和成本。

电涡流阻尼是对液压黏滞阻尼的一大创新。电涡流阻尼器的原理是，导体质量块在运动时切割磁感线，根据法拉第电磁感应原理，在导体内就会产生感应电动势，形成电涡流，将振动能量转化为导体的热量，从而实现振动控制。电涡流阻尼器的优势在于：磁体与导体之间没有直接接触，无摩擦阻尼和磨损；不受温度等环境影响；不存在漏油等状况，易于维护且耐久性好。

振动能量回收，就是回收这些通常直接被耗散掉的结构振动能量。一方面，土木工程结构可回收的能量较大，而且结构的是振动无处不在的；另一方面，土木工程结构振动能量的回收也存在诸多的挑战与困难，主要体现在土木工程结构具有小振幅、低频率的特点。

技术实现要素：

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种能源利用率高、阻尼耐久性好的基于振动能量回收的电涡流调谐质量阻尼器。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种基于振动能量回收的电涡流调谐质量阻尼器，该阻尼器包括底座、通过支座固定在底座中部的永磁体、套设在永磁体外侧并通过弹性单元与底座连接的质量块，所述质量块的中部设有凹槽，所述永磁体插设在所述凹槽中，所述凹槽两个相对设置的内壁上设有电流发生单元，所述电流发生单元与能量回收单元连接。

本发明的工作原理如下：底座保持固定，即永磁体保持固定，当质量块连接的建筑发生振动时，质量块会发生竖向振动，并带动电流发生单元发生竖向振动，电流发生单元切割永磁体的磁感线，在电流发生单元中产生电流，从而储存在能量回收单元中。本发明有两个阻尼减震过程，第一是通过弹性单元对质量块的振动起到阻尼，第二是通过永磁体与电流发生单元之间的切割磁感线，在电流发生单元中产生电涡流消耗振动能量，起到阻尼的效果。另外，产生的电涡流被储存，可用作照明，能量回收利用率高。

所述的质量块的底部设均匀有多个凹孔，所述弹性单元的一端插设在凹孔内，另一端与底座固定连接。

所述的弹性单元为刚性弹簧，所述刚性弹簧的直径与凹孔相匹配，所述弹性单元的数量为4～6个。由于刚性弹簧伸出凹孔到底座的距离很短，所以不会使质量块产生水平方向的移动。

所述的电流发生单元包括固定在凹槽两个相对设置的内壁上的导磁板以及固定在导磁板上的导体板，所述导体板与能量回收装置连接，所述导体板与永磁体平行设置。在导体板的后方设置导磁板，可以增强磁场的强度，使得导体板切割磁感线产生的电涡流强度更大，振动能量消耗也更大。

所述导体板的材料为铜或铝。

所述导磁板的材料中含有铁、镉或钴中的一种。

所述导体板与永磁体之间的距离为5～10mm，在此距离范围内，磁感应强度较强，导体板的发热耗能性能较好。

所述永磁铁的材料包括稀土永磁材料、钐钴、镍镉钴、铁氧体永磁材料中的一种。

所述能量回收单元包括蓄电池、发电机或充电电池中的一种。

与现有技术相比，本发明的有益效果体现在：用电涡流阻尼代替传统的黏滞阻尼，能够改良传统的黏滞阻尼机制存在的缺陷，提高阻尼器的耐久性和减振性能，提高控制结构的安全性和耐久性。并结合振动能量回收技术，提高能源利用率，节能环保。

附图说明

图1为本发明的主视结构示意图；

图2为本发明的侧视结构示意图。

其中，1为质量块，2为刚性弹簧，3为永磁体，4为导体板，5为支座，6为底座，7为导磁板，8为蓄电池。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

一种基于振动能量回收的电涡流调谐质量阻尼器，其结构如图1、图2所示，包括底座6、通过支座5固定在底座6中部的永磁体3、套设在永磁体3外侧并通过刚性弹簧2与底座6连接的质量块1，质量块1的中部设有凹槽，永磁体3插设在凹槽中，凹槽两个相对设置的内壁上固定设有导磁板7，并在导磁板7上设置导体板4，电导体板4与蓄电池8连接。

质量块1的底部设均匀有四个凹孔，刚性弹簧2的一端插设在凹孔内，另一端与底座6固定连接。

其中，导体板4的材料为铜。导磁板7的材料为铁。导体板4与永磁体3之间的距离为8mm，永磁铁的材料包括稀土永磁材料。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种基于振动能量回收的电涡流调谐质量阻尼器，包括底座、通过支座固定在底座中部的永磁体、套设在永磁体外侧并通过弹性单元与底座连接的质量块，所述质量块的中部设有凹槽，所述永磁体插设在所述凹槽中，所述凹槽两个相对设置的内壁上设有电流发生单元，所述电流发生单元与能量回收单元连接。与现有技术相比，本发明用电涡流阻尼代替传统的黏滞阻尼，能够提高阻尼器的稳定性和耐久性，简化阻尼器的设计。又利用能量回收装置回收振动过程中产生的涡流电，能够起到节约能源，节能环保的作用。

技术研发人员：王梁坤;施卫星;刘念;章仪青
受保护的技术使用者：同济大学
技术研发日：2017.06.19
技术公布日：2017.11.07