CN107424598A - 一种电磁感应薄膜共振吸声结构及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及振动与噪声控制技术领域，尤其涉及一种电磁感应薄膜共振吸声结构及方法。该吸声结构包括基体，所述基体上设有振膜，所述基体与所述振膜合围形成吸声空腔，在所述吸声空腔中设有磁环和磁芯，所述磁环与所述磁芯之间设有环形空隙，在所述振膜上悬挂连接有支撑件，所述支撑件上设有闭合线圈，所述闭合线圈悬空设置于所述环形空隙中。本发明提供的电磁感应薄膜共振吸声结构及方法，能够利用电磁感应产生的电磁阻尼力来消耗声能，进而提高吸声结构的吸声性能，与传统的单纯薄膜共振结构相比，本发明能够有效提升低频吸声能力，结构简单，便于调节，清洁无污染。

Description

一种电磁感应薄膜共振吸声结构及方法

技术领域

本发明涉及振动与噪声控制技术领域，尤其涉及一种电磁感应薄膜共振吸声结构及方法。

背景技术

公知的吸声材料和吸声结构种类繁多。按其吸声原理来划分，基本上可分为多孔吸声材料的吸声结构、薄板共振吸声结构、薄膜共振吸声结构、穿孔板共振吸声结构以及微孔板共振吸声结构。

传统的薄膜共振吸声结构，薄膜后有封闭空腔，与其封闭的空气形成共振系统。共振频率由膜的面密度、膜后空腔的深度及膜的张力大小决定。当入射声波频率和系统的共振频率一致时，即产生共振。这时，声波激发吸声机构产生振动，并使振幅和振动速度都达到最大值，引起的声能量损耗也最大，这是共振吸声结构的优点。但这种结构也有其固有的缺点，其主要缺点在于：频率的选择性强，也即是其吸声频带窄，仅在共振频率附近才会具有较好的吸声性能，而偏离共振频率，则吸声效果明显变差。若要将其吸声频带移至低频，则需要大幅度增加薄膜共振吸声结构的腔深。然而，在许多实际场合，因受空间的限制而无法增加腔深，致使传统的薄膜共振吸声结构实际应用受到一定程度的限制。现有的多孔纤维吸声材料，其低频吸声性能欠佳，且这些纤维吸声材料存在对人体健康有害的缺点。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是提供一种电磁感应薄膜共振吸声结构及方法，解决现有的吸声结构存在的吸声频带窄，应用局限性大，吸声性能较差的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种电磁感应薄膜共振吸声结构，包括基体，所述基体上设有振膜，所述基体与所述振膜合围形成吸声空腔，在所述吸声空腔中设有磁环，所述磁环设置在所述基体的底部，在所述磁环的中心处设有与所述磁环磁极相反的磁芯，所述磁环与所述磁芯之间设有环形空隙，在所述振膜的下方悬挂连接有支撑件，所述支撑件上设有闭合线圈，所述闭合线圈通过所述支撑件悬空设置在所述环形空隙中。

进一步地，所述闭合线圈为螺旋线圈。

进一步地，所述螺旋线圈通过电路连接电阻、电感和/电容。

具体地，所述支撑件与所述振膜垂直设置。

具体地，所述支撑件设置在所述环形空隙的正上方。

具体地，所述支撑件采用刚性材料制成。

具体地，所述基体为上端开口且中空的壳体，所述振膜覆设在所述基体的上端开口处。

进一步地，所述支撑件为一个，且所述支撑件为筒状结构，所述支撑件的底部对应设置在所述环形空隙中。

进一步地，所述支撑件为多个，所述支撑件为支撑杆或支撑板，且所述的多个支撑件沿所述环形空隙呈环形布置。

为了解决上述技术问题，本发明还提供了一种电磁感应薄膜共振吸声方法，采用上述的电磁感应薄膜共振吸声结构，包括如下步骤：

通过在基体与振膜合围形成的吸声空腔中设置磁极相反的磁环和磁芯，在磁环与磁芯之间形成的环形空隙中产生径向磁场；

通过声波引起振膜振动；

通过振膜的振动带动支撑件上下振动；

通过支撑件的上下振动带动闭合线圈在环形空隙中进行切割磁感线的运动；

通过电磁感应产生的电磁阻尼力来消耗声能。

(三)有益效果

本发明的上述技术方案具有如下优点：

本发明提供的电磁感应薄膜共振吸声结构及方法，通过在吸声空腔中设置磁极相反的磁环和磁芯来产生径向磁场，当声波引起振膜振动时，带动与振膜连接的支撑件运动，进而带动闭合线圈在环形空隙中做切割磁感线的运动，从而利用电磁感应产生的电磁阻尼力来消耗声能，进而提高吸声结构的吸声性能。

与传统的单纯薄膜共振结构相比，本发明提供的电磁感应薄膜共振吸声结构及方法，能够有效提升低频吸声能力，结构简单，便于调节，清洁无污染。

附图说明

图1是本发明实施例电磁感应薄膜共振吸声结构的剖视结构图。

图中：1：基体；2：振膜；3：吸声空腔；4：磁环；5：磁芯；6：环形空隙；7：支撑件；8：闭合线圈。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明实施例提供一种电磁感应薄膜共振吸声结构，包括基体1，基体1上设有振膜2，基体1与振膜2合围形成吸声空腔3，在吸声空腔3中设有磁环4，磁环4设置在基体1的底部，磁环4的中心处设有磁芯5，磁环4与磁芯5的磁极相反，在磁环4与磁芯5之间设有环形空隙6，环形空隙6处存在径向磁场，该径向磁场在轴向上呈梯度分布。在振膜2的下方悬挂连接有支撑件7，支撑件7上设有闭合线圈8，闭合线圈8通过支撑件7悬空设置在环形空隙6中。

使用时，声波引起振膜2振动时，带动与振膜2连接的支撑件7运动，进而带动设置在支撑件7上的闭合线圈8在环形空隙6中做切割磁感线的运动，从而利用电磁感应产生的电磁阻尼力来消耗声能，进而提高吸声结构的吸声性能。

进一步来说，闭合线圈8为螺旋线圈，螺旋线圈可以直接缠绕连接在支撑件7上，还可以通过连接件连接在支撑件7上。螺旋线圈通过电路连接电阻、电感和/电容等负载，从而便于进行电路参数调节。

在一种优选的设置方式中，支撑件7与振膜2垂直设置，其中，支撑件7可以设置在环形空隙6的正上方，也可以将支撑件7的底部设置在环形空隙6中。

其中，支撑件7的作用主要有两点，一是支撑连接闭合线圈8，使得闭合线圈8能够悬空设置在环形空隙6中。二是在振膜2在声波的作用下振动时，支撑件7能够随振膜2同步振动，并带动闭合线圈8在环形空隙6中进行切割磁感线的运动。

具体来说，支撑件7可以有以下两种结构形式：

第一种，支撑件7为一个，且支撑件7为筒状结构，支撑件7的顶部与振膜2相连，支撑件7的底部对应设置在环形空隙6中。

第二种，支撑件7为多个，支撑件7为支撑杆或支撑板，且多个支撑件7对沿环形空隙6呈环形布置，在每个支撑件7上均设置闭合线圈8。

此外，支撑件7采用刚性材料制成。

更具体地来说，基体1为上端开口且中空的壳体，振膜2覆设在基体1的上端开口处，且基体1的上端开口边缘包覆于振膜21的周边，以便形成可靠的连接，同时确保形成共振用的吸声空腔3。

本发明实施例还提供一种电磁感应薄膜共振吸声方法，该方法采用上述实施例中的电磁感应薄膜共振吸声结构，该方法具体包括如下步骤：

通过在基体1与振膜2合围形成的吸声空腔3中设置磁极相反的磁环4和磁芯5，在磁环4与磁芯5之间形成的环形空隙6中产生径向磁场。

通过声波引起振膜2振动。

通过振膜2的振动带动支撑件7上下振动。

通过支撑件7的上下振动带动闭合线圈8在环形空隙6中进行切割磁感线的运动。

通过电磁感应产生的电磁阻尼力来消耗声能，进而提高电磁感应薄膜共振吸声结构的吸声性能。

在实际操作时，根据声波的实际情况，可对闭合线圈8的数量进行调节，通过调节闭合线圈8的数量，从而调节与闭合线圈8连接的电路中的电阻值，进而提高结构的吸声能力。在实际操作时，还可以通过调节与闭合线圈8连接的电路中的电感和电容的值，来调节电路的共振吸声频率，当电感和电容调和到最佳值时，此时电磁感应薄膜共振吸声结构的吸声性能也达到最佳。也即，通过调节闭合线圈8的数量以及电路中电感和电容的数值，来达到调节磁场强度的目的，进而提升和改善电磁感应薄膜共振吸声结构的低频吸声能力。

综上所述，本发明所述的电磁感应薄膜共振吸声结构及方法，能够有效提升低频吸声能力，结构简单，便于调节，清洁无污染。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种电磁感应薄膜共振吸声结构，其特征在于：包括基体，所述基体上设有振膜，所述基体与所述振膜合围形成吸声空腔，在所述吸声空腔中设有磁环，所述磁环设置在所述基体的底部，在所述磁环的中心处设有与所述磁环磁极相反的磁芯，所述磁环与所述磁芯之间设有环形空隙，在所述振膜的下方悬挂连接有支撑件，所述支撑件上设有闭合线圈，所述闭合线圈通过所述支撑件悬空设置在所述环形空隙中。

2.根据权利要求1所述的电磁感应薄膜共振吸声结构，其特征在于：所述闭合线圈为螺旋线圈。

3.根据权利要求2所述的电磁感应薄膜共振吸声结构，其特征在于：所述螺旋线圈通过电路连接电阻、电感和/或电容。

4.根据权利要求1所述的电磁感应薄膜共振吸声结构，其特征在于：所述支撑件与所述振膜垂直设置。

5.根据权利要求4所述的电磁感应薄膜共振吸声结构，其特征在于：所述支撑件设置在所述环形空隙的正上方。

6.根据权利要求1所述的电磁感应薄膜共振吸声结构，其特征在于：所述支撑件采用刚性材料制成。

7.根据权利要求1所述的电磁感应薄膜共振吸声结构，其特征在于：所述基体为上端开口且中空的壳体，所述振膜覆设在所述基体的上端开口处。

8.根据权利要求1所述的电磁感应薄膜共振吸声结构，其特征在于：所述支撑件为一个，且所述支撑件为筒状结构，所述支撑件的底部对应设置在所述环形空隙中。

9.根据权利要求1所述的电磁感应薄膜共振吸声结构，其特征在于：所述支撑件为多个，所述支撑件为支撑杆或支撑板，且所述的多个支撑件沿所述环形空隙呈环形布置。

10.一种电磁感应薄膜共振吸声方法，其特征在于：采用如权利要求1-9任一项所述的电磁感应薄膜共振吸声结构，包括如下步骤：

通过在基体与振膜合围形成的吸声空腔中设置磁极相反的磁环和磁芯，在磁环与磁芯之间形成的环形空隙中产生径向磁场；

通过声波引起振膜振动；

通过振膜的振动带动支撑件上下振动；

通过支撑件的上下振动带动闭合线圈在环形空隙中进行切割磁感线的运动；

通过电磁感应产生的电磁阻尼力来消耗声能。