一种非线性电涡流惯质阻尼器及设计方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109163047A(43)申请公布日2019.01.08(21)申请号201811249160.4(22)申请日2018.10.25(71)申请人华北水利水电大学地址450045河南省郑州市金水区北环路36号(72)发明人汪志昊田文文郜辉寇琛岳方方张新中王浩崔凯强尹光照徐宙元(74)专利代理机构郑州大通专利商标代理有限公司41111代理人石丹丹(51)Int.Cl.F16F6/00(2006.01)G06F17/50(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图3页(54)发明名称一种非线性电涡流惯质阻尼器及设计方法(57)摘要本发明属于结构振动控制技术领域，具体涉及一种非线性电涡流惯质阻尼器及设计方法，所述非线性电涡流惯质阻尼器包括传动组件、旋转式电涡流阻尼元件、惯性飞轮和外筒；传动组件包括滚珠丝杠系统、直线导轨和连接杆；旋转式电涡流阻尼元件包括上下导磁圆板、磁体组和导体圆板；惯性飞轮套装在滚珠丝杠并与滚珠螺母固定为一体；滚珠丝杆顺次穿过上导磁圆板、滚珠螺母、下导磁圆板和惯性飞轮的中心孔。本发明可以将旋转式电涡流阻尼部分的阻尼系数和旋转构件的转动惯量分别转化为放大多倍的等效轴向阻尼系数和惯性质量，其惯性质量负刚度效应进一步提高了阻尼器的耗能减振效率，同时实现了电涡流阻尼力速度指数小于1的非线性特征。CN109163047ACN109163047A权利要求书1/2页1.一种非线性电涡流惯质阻尼器，其特征在于，包括传动组件、旋转式电涡流阻尼元件、惯性飞轮和外筒；所述传动组件包括滚珠丝杠传动系统、直线导轨和连接杆，所述滚珠丝杠传动系统设置于阻尼器的中间位置，所述旋转式电涡流阻尼元件和惯性飞轮均套装于滚珠丝杠传动系统的外部，所述直线导轨竖直穿过外筒的顶部，上端通过连接杆与滚珠丝杠传动系统固定连接，下端与旋转式电涡流阻尼元件固定连接；所述滚珠丝杠传动系统、旋转式电涡流阻尼元件和惯性飞轮通过上推力轴承和下推力轴承内置于外筒。2.根据权利要求1所述的非线性电涡流惯质阻尼器，其特征在于，所述滚珠丝杠传动系统包括滚珠丝杆和套装在滚珠丝杆上的滚珠螺母，所述滚珠丝杆的上端设有上连接端。3.根据权利要求2所述的非线性电涡流惯质阻尼器，其特征在于，所述旋转式电涡流阻尼元件包括上导磁圆板、下导磁圆板、导体圆板、上磁体和下磁体；所述上导磁圆板和下导磁圆板分别固定在滚珠螺母的上端和下端；所述上磁体和下磁体的数量均为2n个，其中n≥1，所述上磁体沿上导磁圆板的周向均匀固定在上导磁圆板的下表面，所述下磁体固定在下导磁圆板的上表面，且与上磁体相对称；所述导体圆板套装于滚珠螺母的外部。4.根据权利要求3所述的非线性电涡流惯质阻尼器，其特征在于，所述惯性飞轮套装在滚珠丝杆上并与滚珠螺母固定为一体，且安装于下导磁圆板的下表面；所述惯性飞轮、上导磁圆板、下导磁圆板与滚珠螺母做同步旋转往复运动。5.根据权利要求4所述的非线性电涡流惯质阻尼器，其特征在于，所述导体圆板由导电材料制成；所述上导磁圆板和下导磁圆板由导磁材料制成；所述惯性飞轮为圆钢板；所述上磁体和下磁体采用永磁体。6.根据权利要求4所述的非线性电涡流惯质阻尼器，其特征在于，所述外筒包括上外筒、下外筒和分别固定在上外筒上下两端的外筒上圆板和外筒下圆板；所述下外筒的下端设有下连接端。7.根据权利要求6所述的非线性电涡流惯质阻尼器，其特征在于，所述滚珠丝杆自上而下依次顺序穿过外筒上圆板、上推力轴承、上导磁圆板、导体圆板、下导磁圆板、惯性飞轮、下推力轴承和外筒下圆板各组件中心孔，且以上各组件均与滚珠丝杆之间留有一定的间隙。8.根据权利要求6所述的非线性电涡流惯质阻尼器，其特征在于，所述直线导轨包括直线轴承和贯穿外筒上圆板的直线圆轨，所述直线圆轨的上端与连接杆固定连接，下端与导体圆板固定连接，所述直线圆轨与外筒上圆板和上导磁圆板之间均留有间隙；所述直线轴承套装于直线圆轨上，且固定于外筒上圆板的上表面；所述连接杆与滚珠丝杆固定连接；所述直线圆轨、导体圆板与滚珠丝杆做同步直线往复运动。9.一种基于权利要求1至8任一项所述的非线性电涡流惯质阻尼器的设计方法，其特征在于，包含以下设计步骤：步骤1，通过半理论半仿真分析初定滚珠丝杆、上下导磁圆板、导体圆板、永磁体组件和惯性飞轮的参数；步骤2，通过有限元仿真分析不断调整步骤1的参数直至满足设计目标要求。10.根据权利要求9所述的非线性电涡流惯质阻尼器的设计方法，其特征在于，所述步骤1具体包括：步骤101，初定滚珠丝杆、上下导磁圆板、导体圆板、永磁体组件和惯性飞轮的参数；2CN109163047A权利要求书2/2页步骤102，采用COMSOLMultiphysics软件仿真得到单组永磁体中心位置的主磁感应强2