一种具有负刚度非线性能量阱的磁力丝杠式电涡流阻尼器

1.一种具有负刚度非线性能量阱的磁力丝杠式电涡流阻尼器，其特征在于，包括弹簧质量系统、惯性质量系统、电涡流阻尼系统、负刚度系统和支承系统；所述弹簧质量系统包括弹簧(3)和配重块(5)；所述惯性质量系统包括能在水平面内做旋转运动的飞轮(6)、包含磁力螺母(71)和磁力丝杠(72)的磁力丝杠螺母副(7)以及包含转子(81)和定子(82)的磁悬浮推力轴承(8)；所述电涡流阻尼系统包括直条永磁铁(9)、导体板(10)和背铁(11)；所述支承系统包括外框架(1)、导杆(2)和支撑托架(4)；所述导杆(2)竖直设置，所述支撑托架(4)水平设置，所述支撑托架(4)将所述外框架(1)分为上下两层，所述上下两层用于容纳飞轮(6)和配重块(5)，且当飞轮(6)位于上层时配重块(5)位于下层，而当飞轮(6)位于下层时配重块(5)位于上层；所述外框架(1)为长方体构架，且外框架(1)与所述支撑托架(4)为固接关系；所述导杆(2)设置于上层或设置于下层，所述导杆的两端分别固定设置在支撑托架(4)上以及外框架(1)的顶壁或底板上；所述弹簧(3)套在所述导杆(2)上，所述配重块(5)可滑动地套设在所述导杆(2)上，所述弹簧(3)的固定端与外框架(1)或支撑托架(4)固接，自由端与配重块(5)固接；所述导杆(2)不少于三个，且导杆与配重块(5)的三个以上的固接点不全共线；所述直条永磁铁(9)固定设置在所述配重块(5)的竖向侧壁上因而能随配重块(5)上下运动，所述背铁(11)贴合设置在外框架的竖向内侧壁上，且背铁(11)与直条永磁铁(9)和配重块(5)同处在外框架的上层或下层内；所述导体板(10)贴合设置在所述背铁(11)的表面，且直条永磁铁(9)与所述导体板(10)之间留有设定间隙；在配重块(5)上下运动过程中，永磁铁和导体板之间的间隙保持不变，且该间隙为0.2～20mm；所述磁力丝杠(72)竖直设置，且其固定端与配重块(5)在配重块(5)水平面内的几何中心位置固接；磁力丝杠(72)的自由端穿过所述支撑托架(4)上留有的孔洞并延伸至不设配重块(5)的所述下层或上层内；所述飞轮(6)同轴固接在磁力螺母(71)的径向外侧，且飞轮(6)和磁力螺母(71)均套设在磁力丝杠(72)上，且飞轮(6)和磁力螺母(71)二者均设置在磁力丝杠(72)自由端所在的下层或上层内；所述磁悬浮推力轴承(8)的转子(81)固定在飞轮(6)上因而能随飞轮转动，所述定子(82)固定在所述外框架(1)和支撑托架(4)上；所述磁悬浮推力轴承(8)均与飞轮(6)和磁力丝杠螺母副(7)同轴设置；在竖直方向上，一个磁悬浮推力轴承(8)设置在所述飞轮(6)与所述支撑托架(4)之间，另一个磁悬浮推力轴承(8)设置在所述飞轮(6)与所述外框架(1)的底板或顶板之间；所述负刚度系统包括异名永磁体组(14)和/或同名永磁体组(13)，所述异名永磁体组(14)包括设置在配重块(5)的顶面和底面上的第一异名永磁体以及设置在外框架(1)和支撑托架(4)上的第二异名永磁体，所述第一异名永磁体和第二异名永磁体的充磁方向即其N极和S极的连线方向均与配重块(5)的上下板面垂直，且设置在配重块顶面上的第一异名永磁体与相应设置在支撑托架(4)下表面上的或设置在外框架(1)顶板下底面上的第二异名永磁体的磁极异名相对设置，而设置在配重块底面上的第一异名永磁体与相应设置在支撑托架(4)上表面上的或设置在外框架(1)底板上表面上的第二异名永磁体的磁极异名相对设置；所述直条永磁铁(9)设置在配重块(5)的前后左右侧壁中的一对侧壁上时，所述同名永磁体组(13)包括固定设置在所述配重块(5)前后左右侧壁中的另一对侧壁上的第一同名永磁体，以及包括设置在与第一同名永磁体相对位置的外框架(1)内侧壁上的第二同名永磁体，所述第一同名永磁体和第二同名永磁体的充磁方向即其N极和S极的连线方向均与外框架(1)的侧壁面垂直，且设置在配重块(5)上的第一同名永磁体与设置在外框内侧壁上的第二同名永磁体的磁极同名相对设置。 2.根据权利要求1所述的阻尼器，其特征在于：所述配重块(5)为长方体；直条永磁铁(9)对称分布在配重块(5)的前后侧面和/或左右侧面上。 3.根据权利要求1所述的阻尼器，其特征在于：所述支撑托架(4)中心位置留有直径大于所述磁力丝杠(72)直径的圆孔。 4.根据权利要求1所述的阻尼器，其特征在于：所述转子(81)和定子(82)均包含永磁铁，所述转子(81)和定子(82)的充磁方向即其N极和S极的连线方向均在竖直方向上，且同一个磁悬浮推力轴承(8)中的转子(81)和定子(82)的磁极设置为同极相对；所述转子(81)在水平方向上的宽度小于所述定子(82)在水平方向上的宽度，使得飞轮在发生横向晃动时能保持处在磁场范围内，因而飞轮能迅速稳定和归位。 5.根据权利要求1所述的阻尼器，其特征在于：所述外框架(1)在所述磁力丝杠(72)的自由端的运动轨迹上留有足够的空间或者开有孔洞。 6.根据权利要求1所述的阻尼器，其特征在于：所述配重块(5)与导杆(2)连接处还设置有用于减小二者之间摩擦的导向轴承。 7.根据权利要求1所述的阻尼器，其特征在于：所述直条永磁铁(9)为长度方向水平设置的直条状磁铁，且直条永磁铁的充磁方向即其N极和S极的连线方向与对应的导体板(10)的板面垂直，且相邻的上下两条直条永磁铁之间的极性相反，即当在上的一条直条永磁铁靠近导体板的一侧为N极，远离导体板的一侧为S极时，则与其相邻的在下的一条直条永磁铁靠近导体板的一侧为S极，远离导体板的一侧为N极；且上下相邻的两个直条永磁铁(9)间的间距为2～5cm。 8.根据权利要求1～7中任意一项所述的阻尼器，其特征在于：在配重块(5)上下运动过程中，直条永磁铁和导体板之间的间隙为1～5mm；且弹簧的固定端与所述支撑托架(4)的顶面或所述外框架(1)底板的顶面固接。 9.根据权利要求1～7中任意一项所述的阻尼器，其特征在于：所述磁力螺母(71)包含N极和S极均呈螺旋状且N极和S极间隔排列的永磁铁，所述磁力丝杠(72)同样包含N极和S极均呈螺旋状且N极和S极间隔排列的永磁铁。 10.根据权利要求9所述的阻尼器，其特征在于：所述惯性质量系统还可以包括用于提高磁力丝杠螺母副(7)的传动效率的调制环(12)，所述调制环(12)竖直方向的两端分别固定在外框架(1)和支撑托架(4)上，所述调制环(12)竖直方向的中间段在径向方向上设置在所述磁力螺母(71)和磁力丝杠(72)之间，且所述调制环(12)包含导磁块和非导磁块，两者均呈螺旋状且间隔排列。