一种半主动单摆式电涡流调谐质量阻尼器制造技术

本发明专利技术涉及一种半主动单摆式电涡流调谐质量阻尼器，由单摆式电涡流调谐质量阻尼器与伺服控制系统组成，其中：单摆式电涡流调谐质量阻尼器由永磁体块、摆绳和导体板组成；永磁体块和导体板同时也属于伺服控制系统；伺服控制系统还包括导磁板、活动轴承、控制器、单片机电路板、加速度传感器和步进电机。本发明专利技术的摆绳的长度可通过伺服控制系统进行调节，以实现单摆式调谐质量阻尼器水平自振频率的精确控制。本发明专利技术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。本发明专利技术的阻尼力大小可由改变导体板与永磁体块之间的间隔距离来改变，以提高阻尼器的减振效果。

A semi-active pendulum type eddy current tuned mass damper

The invention relates to a pendulum type eddy current semi-active tuned mass damper, which consists of a simple pendulum type eddy current tuned mass damper and servo control system of the pendulum type eddy current tuned mass damper is composed of a permanent magnet block and swing rope and conductor plate; permanent magnet block and the guide plate also belongs to the servo control system; the servo control system also includes a magnetic conducting plate, a movable bearing, controller, MCU circuit board, acceleration sensor and step motor. The length of the swing rope of the invention can be adjusted by a servo control system so as to realize the accurate control of the horizontal natural frequency of a single pendulum tuned mass damper. The present invention replaces the traditional viscous damping by using an eddy current damper, thereby improving the stability and durability of the damper, and simplifying the design of the damper. The damping force of the invention can be changed by changing the distance between the conductor plate and the permanent magnet block, so as to improve the damping effect of the damper.

【技术实现步骤摘要】
一种半主动单摆式电涡流调谐质量阻尼器
本专利技术属于土木工程、振动控制
，具体为一种半主动单摆式电涡流调谐质量阻尼器。
技术介绍
在当今社会，调谐质量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。但传统的调谐质量阻尼器具有对频率的调谐敏感性的缺点，不仅建筑结构的自身损伤等会影响调谐质量阻尼器的减振效果，某些时候其自身的特性，如黏滞阻尼器的退化或当建筑结构的某一构件作为调谐质量阻尼器的质量时质量的变化也会影响其控制效果。而且，设计时结构的自振频率估计值与其实际自振频率存在差异因此，如何实现调谐质量阻尼器的自适应控制，使其能调节自身频率与结构的频率相近，以达到良好的减振效果，就成为了一个新的很有意义的研究方向。传统的单摆式调谐质量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。现有的电涡流调谐质量阻尼器不能调节阻尼力的大小，当结构在风荷载、地震等作用下发生振动时，不合适的阻尼力不但会造成阻尼器减振效果的欠佳，甚至可能使阻尼器产生反作用。因此，如何自适应地调节阻尼器的阻尼力至最佳值，是很值得研究的。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种半主动单摆式电涡流调谐质量阻尼器，以克服现有技术中的上述缺点，能够调节自身水平向频率与主结构的频率相同，以满足调谐被控结构频率的要求，同时能够自适应地调节自身的阻尼力至最优阻尼力，从而达到良好的减振效果；为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种半主动单摆式电涡流调谐质量阻尼器，由单摆式电涡流调谐质量阻尼器与伺服控制系统2组成，其中：所述单摆式电涡流调谐质量阻尼器由永磁体块7、摆绳6和导体板8组成；永磁体块7固定于摆绳6一端，永磁体块7位于导体板８上方；所述伺服控制系统2包括导磁板9、活动轴承10、控制器11、单片机电路板3、加速度传感器4和步进电机5；所述控制器11位于主结构1内底部，控制器11连接活动轴承10，导磁板9固定连接于活动轴承10的顶部，所述导体板8固定于导磁板9的顶部；步进电机５固定于主结构１内顶部下方，摆绳６另一端连接步进电机５；所述加速度传感器4安装于主结构1的顶部侧向，用于测量主结构的水平向加速度；单片机电路板３安装于主结构１顶部，单片机电路板3分别连接步进电机５和控制器11，当所述永磁体块7发生水平向振动时，与导体板8发生切割磁感应线运动，通过导体板8的发热耗能，所述导磁板9的作用为增强磁场强度。本专利技术中，所述单片机电路板3分析处理加速度传感器4的信号后，一次性精确计算所需调节的摆长，控制所述步进电机5一次性完成所述摆绳6的长度调节。本专利技术中，所述单片机电路板3分析处理加速度传感器4的信号后，启动控制器11，通过控制器11控制活动轴承10的上下运动，以此改变导体板8与永磁体块7之间的间隔距离，以此改变电涡流阻尼力的大小。本专利技术中，所述永磁体块的材料可为稀土永磁材料、钐钴、镍镉钴、铁氧体永磁材料等；所述导体板的材料可为铜、铝等；所述导磁板的材料可为铁、镉、钴等。本专利技术中，所述活动轴承上下活动距离范围为5~10mm。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益技术效果：本专利技术的一种半主动单摆式电涡流调谐质量阻尼器，摆绳的长度可通过伺服控制系统进行精确调节，能够精确调节调谐质量阻尼器水平向频率与主结构频率相同；同时能够自适应地调节自身的阻尼力至最优阻尼力，从而达到良好的减振效果，有利于提高结构的安全性和耐久性。附图说明图1是本专利技术的一种半主动单摆式电涡流调谐质量阻尼器主视图；图2是本专利技术的伺服控制系统示意图；图3是本专利技术的变阻尼部分示意图；图中标号：1-主结构，2-伺服控制系统，3-单片机电路板，4-加速度传感器，5-步进电机，6-摆绳，7-永磁体块，8-导体板，9-导磁板，10-活动轴承，11-控制器，12-变阻尼部分。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的技术方案做进一步的详细说明。实施例１：如图1至图3所示，本专利技术的一种半主动单摆式电涡流调谐质量阻尼器由单摆式电涡流调谐质量阻尼器与伺服控制系统2组成，其中：所述单摆式调谐质量阻尼器由质量块6、摆绳7和黏滞阻尼器8组成；所述永磁体块7和导体板8同时也属于伺服控制系统2；所述伺服控制系统2还包括导磁板9、活动轴承10、控制器11、单片机电路板3、加速度传感器4和步进电机5；所述导体板8固定连接于导磁板9的顶部，导磁板9固定连接于活动轴承10的顶部。所述加速度传感器4安装于主结构1的顶部侧向，用于测量主结构的水平向加速度。所述永磁体块7发生水平向振动时，与导体板8发生切割磁感应线运动，通过导体板8的发热耗能，所述导磁板9的作用为增强磁场强度。所述单片机电路板3分析处理加速度传感器4的信号后，一次性精确计算所需调节的摆长，控制所述步进电机5一次性完成所述摆绳6的长度调节。所述单片机电路板3分析处理加速度传感器4的信号后，启动控制器11，通过控制器11控制活动轴承10的上下运动，以此改变导体板8与永磁体块7之间的间隔距离，以此改变电涡流阻尼力的大小。所述永磁体块7的材料可为稀土永磁材料、钐钴、镍镉钴、铁氧体永磁材料等；所述导体板8的材料可为铜、铝等；所述导磁板9的材料可为铁、镉、钴等。所述活动轴承10上下活动距离范围为5~10mm。这里本专利技术的描述和应用是说明性的，并非想将本专利技术的范围限制在上述实施例中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说，实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本专利技术的精神或本质特征的情况下，本专利技术可以以其它形式、结构、布置、比例，以及用其它组件、材料和部件来实现。在不脱离本专利技术范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进行其它变形和改变。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半主动单摆式电涡流调谐质量阻尼器，其特征在于由单摆式电涡流调谐质量阻尼器与伺服控制系统（2）组成，其中：所述单摆式电涡流调谐质量阻尼器由永磁体块（7）、摆绳（6）和导体板（8）组成；永磁体块（7）固定于摆绳（6）一端，永磁体块（7）位于导体板（８）上方；所述伺服控制系统（2）包括导磁板（9）、活动轴承（10）、控制器（11）、单片机电路板（3）、加速度传感器（4）和步进电机（5）；所述控制器（11）位于主结构（1）内底部，控制器（11）连接活动轴承（10），导磁板（9）固定连接于活动轴承（10）的顶部，所述导体板（8）固定于导磁板（9）的顶部；步进电机（５）固定于主结构（１）内顶部下方，摆绳（６）另一端连接步进电机（５）；所述加速度传感器（4）安装于主结构（1）的顶部侧向，用于测量主结构的水平向加速度；单片机电路板（３）安装于主结构（１）顶部，单片机电路板（3）分别连接步进电机（５）和控制器（11），当所述永磁体块（7）发生水平向振动时，与导体板（8）发生切割磁感应线运动，通过导体板（8）的发热耗能，所述导磁板（9）的作用为增强磁场强度。

【技术特征摘要】
1.一种半主动单摆式电涡流调谐质量阻尼器，其特征在于由单摆式电涡流调谐质量阻尼器与伺服控制系统（2）组成，其中：所述单摆式电涡流调谐质量阻尼器由永磁体块（7）、摆绳（6）和导体板（8）组成；永磁体块（7）固定于摆绳（6）一端，永磁体块（7）位于导体板（８）上方；所述伺服控制系统（2）包括导磁板（9）、活动轴承（10）、控制器（11）、单片机电路板（3）、加速度传感器（4）和步进电机（5）；所述控制器（11）位于主结构（1）内底部，控制器（11）连接活动轴承（10），导磁板（9）固定连接于活动轴承（10）的顶部，所述导体板（8）固定于导磁板（9）的顶部；步进电机（５）固定于主结构（１）内顶部下方，摆绳（６）另一端连接步进电机（５）；所述加速度传感器（4）安装于主结构（1）的顶部侧向，用于测量主结构的水平向加速度；单片机电...

【专利技术属性】
技术研发人员：施卫星，王梁坤，沈钰翔，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海,31