本發(fā)明涉及一種阻尼裝置，特別是一種可調阻尼的大噸位電磁阻尼裝置，屬于振動控制。

背景技術：

1、黏滯阻尼器是一種利用粘性流體進行能量耗散的裝置，被廣泛應用于建筑工程、橋梁工程和其他需要抗震設計的結構中，其最早可以追溯到20世紀中期。最初，黏滯阻尼器主要用于航空航天領域，用于減少飛行器振動并提高其穩(wěn)定性。隨著技術的發(fā)展和對地震災害認識的加深，工程師們開始意識到黏滯阻尼器在土木工程中的潛力。

2、黏滯阻尼器可通過流體的粘性特性將機械能轉化為熱能，能夠有效耗散地震能量，尤其在小振幅、高頻地震中表現突出，從而在地震、風振等災害中可以顯著降低建筑結構的動力響應；其次，黏滯阻尼器不依賴于結構的變形或位移，因而在大多數情況下能夠提供穩(wěn)定的阻尼力，并且不會導致結構產生殘余變形；此外，黏滯阻尼器可以應用于各種類型的結構，包括高層建筑、橋梁、塔架等，且在新建和加固工程中均可使用。

3、盡管黏滯阻尼器在實際應用中表現良好，但仍存在一些實際問題。黏滯阻尼器的性能會受到溫度變化的影響，對溫度的敏感性較高。在高溫條件下，阻尼液體的黏度可能降低，從而減少阻尼效果；在低溫條件下，液體黏度可能增大，導致阻尼力過大。其次，黏滯阻尼器依賴于流體的密封和容器的完整性，長期使用過程中可能出現流體泄漏、密封件老化等問題，不僅影響阻尼效果并且維護成本較高。額外的，為了確保黏滯阻尼器的有效性，特別對于較大噸位的阻尼器，由于腔體內部壓力巨大，通常對密封性能將提出更高的要求，進一步提高的設計難度和復雜性。

4、事實上，傳統黏滯阻尼器本質上屬于速率型阻尼器，其阻尼力通常與速率呈正相關而與位移無關。隨著技術的發(fā)展，更對材料或其他機制也可以實現這一性質。如電磁阻尼，其可利用電機轉子轉動產生感應電流同時受到磁場反向安培力，其中反向的安培力可以提供所需的阻尼力，而安培力與電流大小正相關，電流大小又與電機轉速和電阻存在關聯。因此電磁阻尼便可實現速率相關型的阻尼特征，并且還可通過調節(jié)閉合回路中的電阻進一步調節(jié)阻尼大小。

5、進一步地，為適應于更廣泛的使用場景，以及對更高穩(wěn)定性、耐久性的需求，隨著尋求一種可替代的黏滯滯回模型的減震裝置成為了可能，并且可調阻尼也將為不同需求和條件的應用場景提供了一種更為便利的解決方案。

6、因此，亟需提出一種可調阻尼的大噸位電磁阻尼裝置來解決現有技術中存在的問題。

技術實現思路

1、針對上述現有技術存在的上述缺陷，本發(fā)明提出了一種可調阻尼的大噸位電磁阻尼裝置，用以解決傳統黏滯阻尼器易工作流液、難維護等特點。

2、為了實現上述目的，本發(fā)明采用的技術方案如下：

3、一種可調阻尼的大噸位電磁阻尼裝置，包括外殼、運動轉換機構、多級變速齒輪機構、大功率直流電機(22)、變阻器(23)，其特征在于：

4、所述外殼包括兩組對稱間隔設置的平面板(1)以及側板(2)，在所述外殼縱向方向分別設有連接端板(3)及約束端板(4)，所述連接端板(3)外側焊接有單耳板(5)及加勁板(6)，所述約束端板(4)在中心位置設有直線法蘭軸承(7)；

5、所述運動轉換機構包括一組相互嚙合的滾珠絲杠(8)與滾珠螺母(9)，所述滾珠絲杠(8)兩端分別設有導向軸(10)與運動軸(11)，所述滾珠螺母(9)通過高強螺栓嵌固在一級變速齒輪(12)內部并處于同一工作軸線，所述滾珠螺母(9)與所述一級變速齒輪(12)兩側分別設置有共軸的推力滾子軸承(13)，所述推力滾子軸承(13)兩側對稱設有兩塊約束鋼板(14)并保持嵌固關系；

6、所述多級變速齒輪機構包括間隔設置的兩組二級變速齒輪組，還有在縱向方向對稱設置的兩組三級變速齒輪組以及固定三級變速齒輪組的橫向鋼板(15)，所述二級變速齒輪組包括傳動軸(16)以及其上共軸的兩個分度圓各異的直齒輪，所述三級變速齒輪組包括薄壁型直線法蘭軸承(19)以及其上共軸的兩個分度圓各異的直齒輪；

7、所述外殼內部對稱設置多組大功率直流電機(22)，所述大功率直流電機外部分別設有變阻器(23)，所述大功率電機(22)與所述變阻器(23)之間通過導線連形成串聯的閉合回路；所述大功率直流電機(22)與所述橫向鋼板(15)相連并在轉子一端設有電機齒輪(24)；

8、所述一級變速齒輪(12)兩端與二級變速齒輪組中的小分度圓直齒輪(17)嚙合；所述二級變速齒輪組中的大分度圓直齒輪(18)與三級變速齒輪組中的小分度圓直齒輪(20)相互嚙合；所述電機齒輪(24)與所述三級變速齒輪組中的大分度圓直齒輪(21)相互嚙合。

9、進一步地，所述平面板(1)與所述側板(2)邊緣對其并通過高強螺栓連接固定，所述連接端板(3)及約束端板(4)與平面板(1)以及側板(2)之間通過高強螺栓連接固定。

10、進一步地，所述單耳板(5)與直線法蘭軸承(7)與外殼在縱向方向的中心軸線共線并處于同一工作平面。

11、進一步地，所述導向軸(10)與運動軸(11)處于同一工作軸線。

12、進一步地，所述推力滾子軸承(13)一端與約束鋼板(14)的沉孔嵌固；所述約束鋼板(14)間隔平行設置并確保滾珠螺母(9)不發(fā)生軸向運動，所述約束鋼板(14)的沉孔與外殼在縱向方向的中心軸線共線。

13、進一步地，所述二級變速齒輪組相對于所述一級變速齒輪(12)軸線對稱設置，所述三級變速齒輪組相對于一級變速齒輪(12)的中心對稱面對稱設置。

14、進一步地，所述橫向鋼板(15)的轉動軸承孔位與薄壁型直線法蘭軸承(19)的孔位處于同一水平面；所述約束鋼板(14)中心的沉孔與轉動軸承(25)的孔位處于同一水平面。

15、進一步地，所述二級變速齒輪組中的傳動軸(16)以及兩個分度圓各異的直齒輪處于同一軸線，所述傳動軸(16)穿過約束鋼板(14)并且兩端置于橫向鋼板(15)中，所述橫向鋼板(15)與所述約束鋼板(14)通過嵌入轉動軸承(25)與傳動軸(16)相連；所述三級變速齒輪組中的薄壁型直線法蘭軸承(19)以及兩個分度圓各異的直齒輪保持處于同一軸線，所述薄壁型直線法蘭軸承(19)分別穿過橫向鋼板(15)并通過高強螺栓相連，穿過三級變速齒輪組中的大分度圓直齒輪(21)并通過轉動軸承(25)相連。

16、進一步地，所述二級變速齒輪組中的小分度圓直齒輪(17)通過平鍵(26)與所述傳動軸(16)相連，所述二級變速齒輪組中的大分度圓直齒輪(18)通過平鍵(26)與所述傳動軸(16)相連；所述大功率電機(22)轉子的末端通過平鍵(26)與所述電機齒輪(24)相連。

17、進一步地，沿所述外殼的縱向以及橫向方向分別間隔設置有四臺所述大功率直流電機(22)。

18、上述可調阻尼的大噸位電磁阻尼裝置的應用，所述可調阻尼的大噸位電磁阻尼裝置應用于基礎隔震或效能減震建筑結構中。

19、相比現有技術，本發(fā)明具有以下有益效果：

20、本發(fā)明提供了一種可調阻尼的大噸位電磁阻尼裝置，包括外殼、運動轉換機構、多級變速齒輪機構、大功率直流電機、變阻器。所述阻尼裝置具有以下優(yōu)勢：

21、1.該型阻尼裝置的運動轉換機構采用滾珠絲杠與滾珠螺母的配合形式，可實現直線運動轉化為旋轉運動，并且位移放大倍率顯著，同時具有較高的精度。

22、2.滾珠絲杠帶動滾珠螺母并進一步帶動多級齒輪驅動電機齒輪運動，即使?jié)L珠絲杠緩慢的軸向運動也可成倍放大電機轉子的轉速，在這個過程中轉子切割磁感線產生感應電流但又同時受到與運動方向相反的安培力以產生阻尼力(負載)，所述阻尼力與運動速率呈正相關，從而實現了黏滯阻尼特征。進一步地，電磁阻尼彌補了傳統黏滯阻尼裝置易工作流液以及難維護等缺陷。

23、3.該型阻尼裝置的多級齒變速輪機構不僅可以成倍放大電機轉速，也可成倍放大電機負載阻力，同時配合大功率的直流電機可進一步實現在較小的成本獲得較大噸位的阻尼力，具有較高的轉化效率。從而該型阻尼裝置具有較高的經濟價值以及工程實用價值。

24、4.該型阻尼裝置的多級變速齒輪機構以及電機均為對稱布置，可以顯著提高各個構件的受力平衡性，有效提升阻尼裝置的可靠性和穩(wěn)定性。

25、5.直流電機的阻尼力(負載)與電路中的電流大小呈正相關，其中電流與電機轉速成正相關、與閉合電路中的電阻大小成反比，從而便可通過設置變阻器調節(jié)器線路中的電阻值來調節(jié)阻尼力的大小，實現不同噸位大小的工程需求?？烧{阻尼特性也為多場景應用、主動控制以及智能控制等領域提供了解決方案。