本發明涉及一種并聯型加速度惰性消能器，屬于土木工程結構耗能減震技術領域。

背景技術：

消能減振技術，是在結構上附加消能減振裝置，附加減振裝置和結構本身共同承擔地震和風振等作用。國內外學者已經對消能減振技術進行了大量研究。消能減震裝置作為一種有效的減輕建筑和基礎設施災害的手段，通常分為速度型消能器和位移型消能器。速度型阻尼器耗能效果好，但是往往對消能器本身要求高，密封嚴格和缸體內壓高；位移型消能器雖然成本較為低廉，但是耗能效果不如速度型阻尼器出色，另外面臨震后難以自復位的問題；此外，常見的消能減震產品還有調諧質量阻尼器，但是其本身自重大，使用和安裝不方便。

電渦流技術也逐漸運用到阻尼器的設計和研發當中。電磁阻尼力，是導體在磁場中切割磁力線時，導體中將產生感應電流，感應電流受到的安培力總是阻礙導體的運動，進而提供電磁阻尼，但一般耗能效率較低。

技術實現要素：

基于以上不足，通過兩節點質量增效單元和電渦流單元串聯，可以同時利用電渦流阻尼力和加速度消能減震的增效原理來有效消耗地震、風振的能量，耗能性能優良，可廣泛應用于減隔震(振)領域，具有極強的工程現實價值。

本發明提出“兩節點質量單元”的概念，設計應用于建筑、橋梁等工程結構領域，為首次公開一種新耗能原理的耗能減震消能器。具體說，“兩節點質量單元”不同于既有的質量單元。既有質量單元模型可視為剛體，只存在剛體位移，不發生單元內部相對位移；本發明兩節點質量單元在單元內允許發生相對位移，且受到約束，單元外力可表示為質量與兩節點加速度的矢量差的乘積，即F＝m(a2-a1)。本發明對兩節點質量單元的提出主要為了區別慣性質量兩節點單元單元模型與現有剛體質量單元模型的不同，本發明依據兩節點質量單元的理論模型，結合電渦流耗能原理，通過外部兩單元串聯的方式提出一種具有更好頻域適用性的串聯型加速度惰性消能器。

為此，本發明技術方案表征為：

一種串聯型加速度惰性消能器，其特征在于，包括旋轉單元、電渦流單元、附加質量單元，所述旋轉單元的工作促使電渦流單元的同步工作；

一、所述旋轉單元，

包括左側的外筒(3)，

包括左側的一根滾珠螺桿(2)，通過本身的外螺紋與所述左側外筒(3)內的內螺紋連接，滿足軸向運動；

包括限位鉛塊(5)，設于所述滾珠螺桿(2)內側端，用于防止外筒(3)脫離出滾珠螺桿(2)；

二、所述電渦流單元，

包括右側的外筒(3)；

包括內筒(11)，置于右側的外筒(3)內，

包括滾珠螺母(13)，所述內筒(11)與滾珠螺母(13)固定；

包括永磁體(6)，布置于右側的外筒(3)的內側；

包括右側的一根滾珠螺桿(2)，通過本身的外螺紋與滾珠螺母(13)連接，滿足軸向運動；

包括限位鉛塊(5)，設于所述右側滾珠螺桿(2)內側端，用于防止脫離滾珠螺母(13)；

所述旋轉內筒(4)外側環向纏繞布置有若干螺旋線圈(10)；所述螺旋線圈(10)位置與外筒(3)內側的永磁體(6)位置相對應，構成電渦流體；右側滾珠螺桿(2)的徑向運動將帶動線圈內筒(11)做環向運動，此環向運動將轉化為磁場中的切割磁力線運動，產生渦流電流和電磁阻尼力；

三、所述附加質量單元6分布固定于左側的外筒(3)外側；

左側的外筒(3)與右側的外筒之間設置旋轉摩擦面(8)并構成連接機構，所述的旋轉摩擦面(8)固定于右側外筒(3)上，左側的外筒(3)在旋轉摩擦面(8)上進行相對的旋轉運動，從而耗散旋轉單元在旋轉過程中的能量；該連接機構易于左側的外筒(3)與整個電渦流單元相互之間力的傳遞，又適宜兩者能形成相對的獨立體；所述的連接機構由旋轉槽(7)和連接軸組成，旋轉槽(7)內設有滾珠，與連接軸形成旋轉軸承(9)；

所述內筒(11)的左端與連接機構中的旋轉軸承(9)連接。

所述的阻尼器，其特征在于，右側的外筒(3)通過滾珠(14)、滾珠螺母(13)與所述的滾珠螺桿(2)連接，以優化旋轉性能，滾珠(14)的設置使得滾珠螺母(13)在滾珠螺桿(2)的徑向運動下進行相對的旋轉運動。

所述的阻尼器，其特征在于，左側的外筒(3)與旋轉螺母(4)固結。

所述的阻尼器，其特征在于，左右兩個外筒(3)，外筒(3)上各自的滾珠螺桿(2)處于同一轉軸線上。

進一步優化技術方案，所述的阻尼器，其特征在于，還包括彈簧單元(15)、彈簧保護筒(16)，所述彈簧單元(15)與任一側或者兩側旋轉外筒(3)端側串聯，并置于彈簧保護筒(16)的內部，起到質量調諧的作用。

所述耳環(1)，用于連接工程結構，輸入外力。

本發明技術方案是由旋轉單元、附加質量單元和電渦流單元組成，旋轉單元與電渦流單元串接，附加質量的設置，質量增效效果顯著。本發明充分利用兩節點質量單元吸能，通過增效機制將實際的小質量增效為等效大質量，分擔更多的輸入結構的能量，同時通過電渦流阻尼機制耗能，并與彈簧單元15串聯，起到調諧質量的作用，這種增效機制可以更有效保護結構安全，消耗地震、風振和人致激勵等振動能量，耗能性能優良，可廣泛應用于減隔震(振)領域和能源基礎設施領域。

本發明中,整個阻尼器裝置在處于同軸線的兩根滾珠螺桿(2)所在軸方向的線性運動通過滾珠螺桿(2)自身外部的螺紋與對應的旋轉螺母(4、13)的內螺紋之間的相互作用可轉化成兩個旋轉螺母(4、13)和旋轉內筒(11)的共同做環向運動。旋轉內筒(11)的環向運動又將轉化為磁場中的切割磁力線運動，從而產生渦流電流和電磁阻尼力。

本發明中,旋轉單元的旋轉外筒(3)外側布置一定數量和形式的附加質量(6)，通過附加質量單元的兩節點相對加速度，將線性運動轉換為旋轉運動，通過增效機制將實際的小質量增效為等效大質量，吸收等多輸入結構的能量，兩節點質量增效能力與裝置規格和附加質量(6)相對運動滾珠螺桿(2)的加速度有關。

本發明中，所述的利用電磁渦流產生阻尼，其電磁阻尼力可調。根據結構抗震需要，電渦流單元螺旋線圈10數量、永磁鐵12布置數量、形式可根據所需阻尼力設計調整，從而方便設定電磁阻尼力，有效降低結構的地震響應。附加質量單元，其數量、形式可根據所需阻尼力設計調整。

本發明中,所述的內筒11的環向運動將轉化為磁場中的切割磁力線運動，從而產生渦流電流和電磁阻尼力。

本發明中,與外筒(3)共同旋轉的若干附加質量(6)，通過附加質量單元的兩節點相對加速度，將線性運動轉換為旋轉運動，通過增效機制將實際的小質量增效為等效大質量，分擔更多的輸入結構的能量，兩節點質量增效能力與裝置規格和外筒(3)、滾珠螺桿(2)相對運動加速度有關。

本發明中，所述的利用電磁渦流產生阻尼，其電磁阻尼力可調。根據結構抗震需要，通過調節內筒外壁纏繞的線10圈數和旋轉永磁體12磁力的大小，可以方便設定電磁阻尼力，有效降低結構的地震響應。

本發明中，所述的裝置左側、右側各設一個耳環1，用于固定消能器

本發明與現有技術相比，具有以下優點與有益效果：

1、本發明將裝置兩端的軸向運動利用滾珠螺桿原理轉化為高速的旋轉運動，并與旋轉的電渦流單元相串聯，組成兩節點惰性加速度型消能器。本發明通過兩節點質量單元吸能，電渦流單元耗能，具有更好的頻域適用性，同時也可與彈性單元串聯，有一定的調諧作用。

2、本發明無密封要求，耗能效率高，可以更有效保護結構安全，消耗地震、風振和人致激勵等振動能量，耗能性能優良，可廣泛應用于減隔震(振)領域和能源基礎設施領域。

3、本發明中左右外筒的串聯并通過旋轉摩擦面接觸，附加兩節點質量增效明顯，摩擦面和電渦流耗能相較于傳統電渦流阻尼器，效率更高。

4、本發明所提供的電磁阻尼力可通過調整線圈圈數、永磁體磁力大小來方便設置，從而滿足結構振動控制需求。

5、本發明中與旋轉外筒共同旋轉的若干質量塊，通過旋轉運動起到兩節點質量增效作用，兩節點質量增效能力與裝置規格和外筒、滾珠螺桿相對運動加速度有關。

附圖說明

圖1為本發明示意圖；

圖2為圖1所示的一種串聯型加速度惰性消能器的主視圖；

圖3為圖1所示的一種串聯型加速度惰性消能器的俯視圖；

圖4為圖1所示的一種串聯型加速度惰性消能器的右視圖；

圖5為本發明消能器與彈簧單元串聯使用示意圖。

圖中標號：1連接耳環、2滾珠螺桿、3外筒、4旋轉螺母、5限位鉛塊、6附加質量、7旋轉槽、8旋轉摩擦面、9旋轉軸承、10線圈、11內筒、12永磁體、13滾珠螺母、14滾珠、15彈簧單元、16彈簧保護筒。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例作進一步說明，但不作為對本發明的限定。

實施例1

如圖1-4所示，

通過在耗能減震裝置上附加多個質量單元，利用其兩節點相對加速度，將線性運動轉換為旋轉運動，起到兩節點質量增效作用，具有良好的吸能效果。電渦流技術運用到阻尼器的設計和研發當中，電磁阻尼力，是導體在磁場中切割磁力線時，導體中將產生感應電流，感應電流受到的安培力總是阻礙導體的運動，進而提供電磁阻尼。本發明通過兩節點質量增效單元和電渦流單元，可以同時利用電渦流阻尼力和加速度消能減震的增效原理來有效消耗地震、風振的能量，耗能性能優良，可廣泛應用于減隔震(振)領域，具有極強的工程現實價值。

上述的對實施例的描述是為便于該技術領域的普通技術人員能理解和應用本發明。熟悉本領域技術的人員顯然可以容易地對這些實施例做出各種修改，并把在此說明的一般原理應用到其他實施例中而不必經過創造性的勞動。因此，本發明不限于這里的實施例，本領域技術人員根據本發明的揭示，對于本發明做出的改進和修改都應該在本發明的保護范圍之內。