本发明属于土木工程结构减震，涉及一种齿轮齿条式自复位电涡流阻尼器。
背景技术：
1、航空、航天、机械、土木以及环境等许多工程领域都普遍存在着振动问题，可带来噪声、设施疲劳等危害。有效地控制振动，降低振动带来的危害，一直是工程技术人员的研究重点。电涡流阻尼器属于电(磁)感应式耗能器，是基于导体(非导磁材料)在磁场中运动或在交变磁场中产生电涡流效应的原理来工作。电涡流阻尼产生的基本原理是：当处于磁场中的导体板切割磁力线时会在导体板中产生电涡流，电涡流又会产生与原磁场方向相反的新磁场，从而在原磁场和导体之间形成阻碍二者相对运动的阻尼力，同时导体板的电阻效应将导体板的动能通过电涡流转换为热能耗散出去。如果将导体板与振动结构相连接，就可以产生结构减振与耗能的作用，成为电涡流阻尼器。与结构减震领域常用的一些阻尼装置相比，电涡流阻尼器不依靠机械摩擦耗能，没有工作流体也就不存在漏液和密封的问题，具有可靠性高、耐久性好和构造相对简单等优点，因此特别适合用在要求疲劳寿命长且不易维护的工作环境。
2、传统的板式电涡流阻尼器采用轴向相对运动的方式进行耗能，由于不具备速度放大功能，耗能效率低，难以满足工程实用要求。为了提高电涡流阻尼器的耗能效率，科研技术人员利用齿轮齿条、滚珠丝杆、杠杆等速度放大装置提高电涡流阻尼器的耗能效率。例如申请号为201410475528.4、202111166140.2、202211136255.1的中国专利，通过采用滚珠丝杠或齿轮齿条，将受控结构的轴向运动转化为阻尼器内部结构的旋转运动来实现耗能放大，申请号为202310243193.2的专利采用杠杆放大原理，对受控结构的轴向运动进行放大以实现阻尼器耗能的放大。
3、但是，现有的齿轮齿条、滚珠丝杆类耗能放大电涡流阻尼器，均不具备自复位能力，使得阻尼器结构震后残余变形明显，从而影响阻尼器结构的长期使用。申请号为202310243193.2公布的基于组合拉杆的自复位耗能放大型电涡流阻尼器，虽然实现了自复位功能，但受阻尼器尺寸所限，阻尼器的位移行程和运动放大效果间互相矛盾，导致耗能效率远低于齿轮齿条、滚珠丝杆类电涡流阻尼器，难以满足工程实用要求。
4、上述相关专利如下：
5、申请号：201410475528.4，名称：一种外杯旋转式轴向电涡流阻尼器；
6、申请号：202111166140.2，名称：一种旋转机构的电涡流阻尼器；
7、申请号：202211136255.1，名称：一种齿轮齿条式惯容电涡流阻尼器；
8、申请号：202310243193.2，名称：基于组合拉杆的自复位耗能放大型电涡流阻尼器。
技术实现思路
1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种齿轮齿条式自复位电涡流阻尼器，通过齿轮齿条和双受压弹簧分别实现耗能放大和结构自复位，从而解决高耗能电涡流阻尼器的自复位问题，扩展电涡流阻尼器的应用场景，进而解决现有电涡流阻尼器无法同时满足耗能放大和自复位两种工程实用需求的问题。
2、为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
3、一种齿轮齿条式自复位电涡流阻尼器，包括保护罩、至少一组永磁体、活塞杆、齿轮、导体转盘以及受压弹簧，所述永磁体分别设置在所述保护罩中的上下两侧以在所述保护罩中形成磁场，所述活塞杆插入保护罩中与转动安装在保护罩中的齿轮啮合，且所述活塞杆与保护罩活动连接，以使得所述活塞杆能够沿其自身轴向运动，并在所述活塞杆远离保护罩的一端设有用于连接外部受控结构的活塞杆连接件；所述导体转盘固定连接在所述齿轮上以跟随齿轮转动，并切割磁感线以形成电涡流阻尼效应，且所述导体转盘的尺寸大于所述齿轮的尺寸；
4、所述受压弹簧为两个，并分别安装于保护罩的两端与活塞杆之间，以使得所述活塞杆具有与运动相反方向的弹性恢复力。
5、进一步地，所述保护罩包括相互扣合的第一盖体和第二盖体。
6、进一步地，所述永磁体包括多组相互配合的第一永磁体和第二永磁体，所述第一永磁体安装在所述第一盖体中，所述第二永磁体安装在所述第二盖体中并与第一永磁体相配合以在保护罩中形成磁场。
7、进一步地，所述齿轮通过齿轮轴承转动连接在所述第一盖体中。
8、进一步地，所述活塞杆为活动件，由双杆组成，其中一杆为齿条并与齿轮啮合，另外一杆为矩形截面杆件并与齿条组成框架式活塞杆件。
9、进一步地，还包括弹簧固定块，所述弹簧固定块为两块分别布置在所述保护罩的两段，用于安装受压弹簧。
10、进一步地，所述受压弹簧为碟簧，并通过固定连接在所述弹簧固定块上的弹簧穿心杆固定安装于弹簧固定块上。
11、进一步地，还包括为所述活塞杆运动提供导向作用的活塞杆挡块，所述活塞杆挡块固定安装在所述保护罩中，并布置在所述活塞杆的两侧，并于所述活塞杆滑动连接。
12、进一步地，在所述保护罩远离活塞杆的一端设有用于连接外部受控结构的固定端连接件。
13、本发明的有益效果在于：
14、1、本发明提供的一种齿轮齿条式自复位电涡流阻尼器，通过齿条齿轮把受控结构的平动转化为阻尼器内部结构的旋转运动，并通过小齿轮带动大圆盘转动，能够实现数十上百倍的运动放大，从而满足大型土木工程结构对阻尼器的高阻尼力和高耗能需求，并且还具备电涡流阻尼器结构简单耐用，维护简易(几乎不用维护)的优点；本发明通过在阻尼器内设置双受压弹簧，使阻尼器产生与运动相反方向的弹性恢复力，从而使受控结构在强震后能够自动复位，减少震后残余位移对结构长期使用的不利影响，节约震后修复成本。
15、2、本发明提供的一种齿轮齿条式自复位电涡流阻尼器，只需要增加活塞杆及齿条长度就可以增加阻尼器的工作行程，因此，由于行程增加而造成的成本增加很少，也使得其适用范围更广；并且还可以通过增加导体圆盘/齿轮的直径比、增大磁体磁场强度、增加磁体对数量等方式增大阻尼器的阻尼系数，适合制造大中小型各类型阻尼器。
16、3、本发明提供的一种齿轮齿条式自复位电涡流阻尼器采用的齿条齿轮传动是一种标准的机械传动方式，因此该阻尼器很容易实现标准化批量生产，并且通过采用标准件进行生产制造能够节约极大的生产成本。
17、本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
1.一种齿轮齿条式自复位电涡流阻尼器，其特征在于：包括保护罩、至少一组永磁体、活塞杆、齿轮、导体转盘以及受压弹簧，所述永磁体分别设置在所述保护罩中的上下两侧以在所述保护罩中形成磁场，所述活塞杆插入保护罩中与转动安装在保护罩中的齿轮啮合，且所述活塞杆与保护罩活动连接，以使得所述活塞杆能够沿其自身轴向运动，并在所述活塞杆远离保护罩的一端设有用于连接外部受控结构的活塞杆连接件；所述导体转盘固定连接在所述齿轮上以跟随齿轮转动，并切割磁感线以形成电涡流阻尼效应，且所述导体转盘的尺寸至少为所述齿轮的尺寸的10倍；
2.根据权利要求1所述的齿轮齿条式自复位电涡流阻尼器，其特征在于：所述保护罩包括相互扣合的第一盖体和第二盖体。
3.根据权利要求2所述的齿轮齿条式自复位电涡流阻尼器，其特征在于：所述永磁体包括多组相互配合的第一永磁体和第二永磁体，所述第一永磁体安装在所述第一盖体中，所述第二永磁体安装在所述第二盖体中并与第一永磁体相配合以在保护罩中形成磁场。
4.根据权利要求2所述的齿轮齿条式自复位电涡流阻尼器，其特征在于：所述齿轮通过齿轮轴承转动连接在所述第一盖体中。
5.根据权利要求1所述的齿轮齿条式自复位电涡流阻尼器，其特征在于：所述活塞杆为活动件，由双杆组成，其中一杆为齿条并与齿轮啮合，另外一杆为矩形截面杆件并与齿条组成框架式活塞杆件。
6.根据权利要求1所述的齿轮齿条式自复位电涡流阻尼器，其特征在于：还包括弹簧固定块，所述弹簧固定块为两块分别布置在所述保护罩的两段，用于安装受压弹簧。
7.根据权利要求6所述的齿轮齿条式自复位电涡流阻尼器，其特征在于：所述受压弹簧为碟簧，并通过固定连接在所述弹簧固定块上的弹簧穿心杆固定安装于弹簧固定块上。
8.根据权利要求1所述的齿轮齿条式自复位电涡流阻尼器，其特征在于：还包括为所述活塞杆运动提供导向作用的活塞杆挡块，所述活塞杆挡块固定安装在所述保护罩中，并布置在所述活塞杆的两侧，并于所述活塞杆滑动连接。
9.根据权利要求1所述的齿轮齿条式自复位电涡流阻尼器，其特征在于：在所述保护罩远离活塞杆的一端设有用于连接外部受控结构的固定端连接件。
