CN107610934B - 一种具有较低运行噪音的电容器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有较低运行噪音的电容器，包括箱壳、电容器芯子和降噪板。电容器芯子位于箱壳内、降噪板位于电容器芯子四周，箱壳的底层和侧壁；降噪板采用声子晶体处理降低电容器噪声污染。降噪板是在环氧树脂板基板中嵌入声子晶体晶胞，每个声子晶体晶胞由金属球振子和硅橡胶包覆体构成。振子对电容器噪声进行能量消耗，减轻噪音污染，基板可起到隔声作用，适用于电容器噪声污染处理，该声子晶体降噪性能高，能有效降低电容器噪声。由于声子晶体的特殊结构，对电容器噪声改善效果明显。

Description

一种具有较低运行噪音的电容器

技术领域

本发明涉及声子晶体降噪技术，特别涉及一种具有较低噪音的电容器。

背景技术

随着对高压、特高压直流输电项目的不断投入与研发，越来越多的高压、特高压直流输电工程进行建设，其中电力电容器是直流输电过程中进行滤波和无功补偿的重要设备，电容器装置在工作过程产生的噪声使人们长期暴露在噪声环境下，对人体的听觉系统和神经系统造成损害。滤波器的可听噪声污染是高压、特高压换流站的共性问题，因此，研究电容器降噪课题具有重要意义。

电容器由芯子、液体介质、箱壳、引线及绝缘套管组成，其中，电容器芯子由聚丙烯薄膜与铝箔绕成电容、再通过串、并联组成、由电极通过套管引出接线、再装入箱壳后经真空处理浸渍液体介质制成。对电容器元件进行受力分析后发现，由于电容器元件结构为扁平状，将电容器元件上电场力的作用等效为两平行板的电场力的作用。工作时，两极板基本平行，除了作用在电容器顶部与底部两块极板的电场力不能相互抵消外，其余中间极板的电场力正好相互抵消。电容器元件受电场力的作用产生振动，且作用力方向与电容器底部垂直，因此电容器的底部与顶部是振动最显著的部位，导致电容器的噪声具有明显的指向性。

目前，电容器噪声治理措施中主要分成隔声、消声降噪，减振降噪与换流站整体布局优化降噪四类。

隔声、消声降噪措施：隔声、消声降噪是治理噪声污染常用的被动措施。对于电容器噪声治理通常采用电容器单元底部方向加隔声腔与吸声微穿孔板，这两种方法都使电容器的内部结构复杂化，且不利于电容器工作时散热，因此在工业生产中不能得到普及。基于微穿孔板的吸声方法，针对电容器的特定频率噪声具有良好的效果，若安装双层微穿孔板，则吸收噪声的频带向低频转移。该措施的主要缺点是：微穿孔板必须针对特定电容器的噪声频带设计。

减振降噪措施：通过减振来降噪是从本质上解决噪声问题的方法，由于电容器功能的要求与结构限制，现阶段还没有稳定成型的电容器减振方法。

声子晶体减振降噪的原理：光子晶体是指具有光子禁带的周期性结构，类比光子晶体的概念，声子晶体被定义是一种新型人工编织周期性功能材料，同样具有类似光子禁带的带隙特性。它们在结构上的共同点都是参照天然晶体原子的排列方式以周期性结构排列。所谓禁带或带隙，实际是指一个频率范围，由于声子晶体内部结构对该范围内对应的弹性波的调控作用而被禁止在结构中传播，而其他频率范围对应的弹性波却不受声子晶体内部结构的作用，能继续向前传播。根据弹性波传播是否具有方向性，带隙可分为不完全带隙和完全带隙。不完全带隙是指特定方向的弹性波可以在结构中传播，而相同频率范围内其他方向的弹性波却不能传播，也就是说这类带隙具有方向性，故称其为方向带隙。而完全带隙不具有方向性，全部方向的弹性波将难以在此类结构中传播。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术不足，提供一种具有较低运行噪音的电容器。

解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种具有较低运行噪音的电容器，所述电容器包括箱壳、电容器芯子和降噪板，其中，电容器芯子位于箱壳内、降噪板位于箱壳的底层和侧壁；所述降噪板是在基板中嵌入声子晶体晶胞，每个声子晶体晶胞由振子和包覆体构成。

上述具有较低运行噪音的电容器，所述包覆体为硅橡胶，所述振子为金属球，所述基板为环氧树脂板。

上述具有较低运行噪音的电容器，所述振子为2mm-10mm的金属球。

上述具有较低运行噪音的电容器，所述降噪板的厚度为6mm-40mm。

上述具有较低运行噪音的电容器，在降噪板的外侧增设辅助降噪板，所述辅助降噪板由锯齿状截面的锯齿薄板密排构成，相邻锯齿薄板间隔很小，构成一道道很窄的声波消减曲径。

上述具有较低运行噪音的电容器，在锯齿薄板之间填充多孔材料。

上述具有较低运行噪音的电容器，所述降噪板中相邻行间的晶胞呈阵列排列，相邻晶胞中心间距为晶胞直径的1.2-2.5倍。

上述具有较低运行噪音的电容器，所述降噪板晶胞单层或多层排列。

本发明的有益效果：

本发明采用硅橡胶作为包覆体材料，用金属球作为振子材料，用环氧树脂作为基板材料。电容器芯子位于箱壳内、降噪板位于箱壳的底层和侧壁，降噪板处理电容器噪声污染，振子对电容器噪声进行能量消耗，减轻噪音污染，基板可起到隔声作用。本发明声子晶体降噪性能高，能有效降低电容器噪声。由于声子晶体的特殊结构，对电容器噪声改善效果明显。

附图说明

图1是本发明声子晶体电容器结构示意图；

图2、图3分别是降噪板声子晶体晶胞的两种排列方式示意图；

图4是降噪板声子晶体晶胞结构示意图；

图5是带有辅助降噪板的电容器侧壁(或底部)结构示意图。

图中各部件标号分别表示为：1、振子，2、包覆体，3、基板，4、晶胞，5、箱壳，6、电容器芯子，7、降噪板，8、辅助降噪板，9、锯齿薄板。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式，对本发明进行详细说明。

如图1所示为本发明声子晶体电容器结构示意图，声子晶体电容器，包括箱壳5、电容器芯子6和降噪板7；降噪板7位于电容器芯子6四周，安装于箱壳5的底部和侧壁。如图2图3所示为降噪板7声子晶体晶胞4两种排列方式剖面图。图4是降噪板声子晶体晶胞结构示意图；图4包括金属球振子1，包覆体2和基板3，包覆体2包覆振子1构成晶胞4，晶胞4按阵列有序排列包裹于基板3材料中，一系列声子晶体晶胞沿空间拓展为单层或多层排列，构成降噪板7。

为了进一步降低电容器噪声，本发明还在降噪板7的外侧增加一层辅助降噪板8，所述辅助降噪板8由锯齿状截面的锯齿薄板9密排构成，相邻锯齿薄板间隔很小，构成一道道很窄的声波消减曲径。声波在传递时，会发生多次反射，从而大大消弱了声波的能量。本发明在设计锯齿薄板时，将锯齿的下降边设计成竖直状，使声波在传递时难以逾越，会形成多次往复反射，可以进一步消减能量。除此之外，本发明还在曲径之间填充了多孔物质，诸如硅藻土、硅胶、蛭石、沸石或吸附性聚合物等等。这些材料的加入，也进一步提升电容器的降噪等级。

降噪板的制作步骤：将包覆体2硅橡胶与其固化剂混合均匀，并除去多余的气泡；利用模具将硅橡胶包覆体2包覆金属球振子1，形成晶胞4；利用环氧树脂基板3和晶胞4成型，将晶胞4按阵列排列，并包裹于基板3材料中，从而完成降噪板7的制作。

其中振子1材料金属球直径为2mm-10mm，形成的晶胞4直径为4mm-20mm，形成的阵列中相邻晶胞中心间距为晶胞直径的1.2-2.5倍，最终成型的降噪板7材料的长宽尺寸与所研究电容器底壳尺寸相配合，厚度取合适的尺寸6mm-40mm。由于降噪板7的特殊结构，对电容器噪声改善效果明显。

Claims (6)

1.一种具有较低运行噪音的电容器，其特征在于，所述电容器包括箱壳(5)、电容器芯子(6)和降噪板(7)，其中，电容器芯子(6)位于箱壳(5)内、降噪板(7)位于箱壳(5)的底层和侧壁；所述降噪板(7)是在基板(3)中嵌入声子晶体晶胞(4)，每个声子晶体晶胞(4)由振子(1)和包覆体(2)构成；

在降噪板(7)的外侧增设辅助降噪板(8)，所述辅助降噪板(8)由锯齿状截面的锯齿薄板(9)密排构成，相邻锯齿薄板间隔很小，构成一道道很窄的声波消减曲径；在锯齿薄板(9)之间填充多孔材料。

2.根据权利要求1所述的一种具有较低运行噪音的电容器，其特征在于，所述包覆体(2)为硅橡胶，所述振子(1)为金属球，所述基板(3)为环氧树脂板。

3.根据权利要求2所述的一种具有较低运行噪音的电容器，其特征在于，所述振子(1)为直径2mm-10mm的金属球。

4.根据权利要求3所述的一种具有较低运行噪音的电容器，其特征在于，所述降噪板(7)的厚度为6mm-40mm。

5.根据权利要求4所述的一种具有较低运行噪音的电容器，其特征在于，所述降噪板(7)中的晶胞(4)阵列排列，相邻晶胞中心间距为晶胞(4)直径的1.2-2.5倍。

6.根据权利要求5所述的一种具有较低运行噪音的电容器，其特征在于，所述降噪板(7)的晶胞(4)单层或多层排列。