CN113839513A - 电机隔声罩装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开电机隔声罩装置，属于发电、变电或配电的技术领域。电机隔声罩装置套装在电机最外部，由五个迷宫式管道结构首尾相连组成，第二段管道结构的长度依据需要隔离的波长确定，第一段管道与第五段管道结构相同，第二段管道和第四段管道结构相同，且管道结构特征满足数值约束关系S 1 =10S 3 ,S 2 =sqrt(S 1 *S 3 ),L 2 =2L 3 ，按照本发明设计方式可针对滤除主要噪声频率，若需消除的噪声频率跨度较大，可在径向采用层叠式结构以实现任何频率噪声的隔离。此外，管道内介质可根据电机类型与实际情况更换。本发明依据声波滤波原理，不增加额外装置实现电机散热与隔声的集成。

Description

电机隔声罩装置
技术领域
本发明公开电机隔声罩装置，涉及电机噪声处理技术，属于发电、变电或配电的技术领域。
背景技术
随着高功率密度电机的出现，电机散热和减少噪声问题越来越被关注。传统电机的散热方式主要有自然冷却、强制风冷、氢冷、水冷和油冷等。为了增加散热面积，大部分电机外壳上装有翅片进行散热。然而此类的散热方式无法减少电机噪声，功能单一。电机在启动时，发出啸叫声，产生噪声。电机噪声主要由电磁、机械、通风等三种原因产生，相对应地可以将电机噪声分为三类:电磁噪声、机械噪声、空气动力噪声等。电机噪声的形成以及对其进行控制是十分复杂的，常常需要特定的设备处理噪声，主要利用隔振、隔声、消声、阻尼、吸声、通风等措施对电机噪声进行治理。
普通隔声罩由于材料原因达不到电机的散热要求。通过在隔声罩装置内表面增加隔声材料是一种阻断噪声传播途径的有效方式，通过精确的模拟分析确定满足降噪性能的隔声材料参数，在隔声罩装置上开设散热通风窗口或另增温控排风扇以便增加电机散热，而散热通风窗口的参数则根据电机产生热量确定，可见，增加隔声材料的隔声罩装置需要复杂的计算实现降噪目的，需要改造隔声罩本体结构或增加额外散热装置实现散热的目的，未综合考虑隔声设计要求和散热设计要求后给出一种集总散热和降噪的解决方案。
因此，在不增加额外装置的情况下，设计一种即可加强散热效果也可减少电机噪声污染的新型电机机壳装置十分必要，本发明旨在提出一种集成电机散热功能与降噪功能于一体的电机隔声罩装置。
发明内容
本发明的发明目的是针对上述背景技术的不足，提供电机隔声罩装置，依据声波滤波原理在不增加额外装置的前提下实现即可减少噪声污染也可加强电机散热效果的发明目的，解决现有隔声罩装置未集总降噪和散热功能的技术问题。
本发明为实现上述发明目的采用如下技术方案：
电机隔声装置，一种新型的电机隔声罩装置设置在电机外部，该隔声罩装置包括装置连接部分、迷宫式管道结构，该装置可用来取代传统机壳。隔声罩内腔为管道式结构，隔声罩由多个管道结构组成，每个管道分为五段，其中第一段和第五段相同，第二段和第四段相同，管道结构特征为S1＝10S3,S2＝sqrt(S1*S3),L2＝2L3,S1的初始面积可按实际情况进行设计，L1的长度可根据需要自行设计，L2的长度依据所需隔离的波长进行设计。其中S1为第一段管道的横截面积，L1为第一阶段管道的长度，S2为第二段管道的横截面积，L2为第二阶段管道的长度，S3为第三段管道的横截面积，L3为第三阶段管道的长度。且管道内部可依据散热需要填充水或者油等介质，并依据相应的声速和空间要求设计管道各段的长度和面积，使得原有电机在不增加任何额外装置的基础上，实现散热与隔声的集成。
Figure BDA0003265802090000021
其中，n为正整数，c为声波的传输速度，f为要隔离的主要噪声频率。
一种新型电机隔声罩装置，设计的管道并不局限于本申请所提出的结构，依据实际情况，在保证上述的S1，S2，S3，L1，L2，L3等之间关系的情况下，可进行任意的盘绕，并不局限于本文所提出的盘绕方式。
进一步地，迷宫式管道结构不局限于直管连接的五段式管道结构，可以是直管与弯管组合的五段式管道首尾连接而成，且各管道的参数满足上述约束。
进一步地，需消除的噪声频率跨度较大，可采用在径向层叠的迷宫式管道结构实现多个主要频率噪声的滤除。
本发明采用上述技术方案，具有以下有益效果：
(1)本发明公开的电机隔声罩结构简单，不增加任何额外装置，只是在原有的机壳上进行设计和加工，隔声罩内腔采用了管道式结构，改变传统电机散热结构，在实现电机散热的基础上无需增加额外装置，依据声波滤波原理可达到减少噪声的效果，实现电机散热与减少噪声的集成。
(2)电机机壳管道为中空结构，在没有特别需求的时候，可不填充任何介质，如若在特殊的场合，需要增加散热效果时，可根据电机类型与实际情况更换，比如高功率水冷、油冷电机管道介质可换为水、油，增加散热的同时保证隔声效果。
(3)针对不同噪声来源产生的不同频率的电机噪声，采用本申请的隔声罩参数设计方式可对不同噪声来源中的主要噪声频率进行隔离；针对频率跨度较大的噪声，可采用径向层叠隔声罩的方式实现任何频率噪声的隔离。
附图说明
图1为本发明电机隔声罩装置的整体横截面结构图。
图2(a)至图2(d)为本发明具体实施例中四种不同盘绕方式的管道横截面图。
图3为本发明的径向层叠式电机隔声罩结构的展开图。
图4为隔声罩的声隔离效果仿真图。
图中标号说明：1、电机隔声罩装置，2、电机，1.1、迷宫式管道结构，1.2、连接部分，2.1、定子齿极，2.2、定子轭部，2.3、永磁体，2.4、转子，2.5、转轴。
具体实施方式
下面结合附图对发明的技术方案进行详细说明。
实施例1：滤除主要噪声频率
如图1所示，电机2包括：安装在转轴2.5上的转子2.4，设置在转子外部的定子结构，定子结构具有多个定子齿极2.1以及定子轭部2.2，定子齿极2.1与贴在转子2.4外表面上的永磁体2.3相对。电机隔声罩装置1套设在电机2外部，该电机隔声罩装置1包括定子结构外部的壳体以及多个迷宫式管道结构1.1，每个迷宫式管道结构1.1固定在壳体内壁上，相邻两个迷宫式管道结构等距离间隔且通过连接部分1.2相连接，该装置可用来取代传统机壳。如图2(a)所示，每个迷宫式管道结构分为五段，包括：依次首尾相连的五段管道，其中，第一段管道和第五段管道相同，第二段管道和第四段管道相同，管道结构特征为S1＝10S3,S2＝sqrt(S1*S3),L2＝2L3,S1的可按实际情况进行设计初始值，L1可根据需要自行设计，L2依据所需隔离的波长进行设计，参见公式(1)，其中，S1为第一段管道的横截面积，L1为第一段管道的长度，S2为第二段管道的横截面积，L2为第二段管道的长度，S3为第三段管道的横截面积，L3为第三段管道的长度。且管道内部可依据散热需要填充水或者油等介质，并依据相应的声速和空间要求设计管道各段的长度和面积，使得原有电机在不增加任何额外装置的基础上，实现散热与隔声的集成。
Figure BDA0003265802090000041
式(1)中，n为正整数，c为声波的传输速度，f为要隔离的主要噪声频率。
本发明公开的新型电机隔声罩装置，依据实际情况，在保证上述的S1，S2，S3，L1，L2，L3等之间关系的情况下，管道可以是直管也可以是弯管，可进行任意的盘绕，管道结构并不局限于本文所提出的盘绕方式，图2(b)至图2(d)给出了另外三种盘绕方式。
另外，值得注意的是，本文中所提出的第一段管道的横截面积S1和L1可依据频率、介质、电机体积大小、机壳厚度等进行综合确定，且S1与S3的关系可依据相应的声压传输计算公式进行扫描，以确定最佳的频宽和隔声效果。
图4中展示了采用该隔声罩后的声压变化图。从图中可以看出，采用隔声罩后，声压变为原来的十分之三，可见本装置的隔离效果是显著的。
本发明公开的电机隔声罩装置还可用于外转内定结构的电机。
实施例2：滤除频率跨度较大的噪声
对于频率跨度较大的噪声，以不同频段中的主要噪声频率为滤除对象，沿径向层叠实施例1中的任意一种隔声罩装置，得到如图3所示3层层叠结构的隔声罩装置，每一层隔声罩的参数依据各频段中需要滤除的主要频率并结合公式(1)确定，如此便可以滤波频率跨度较大的噪声。
本发明隔声罩设计方式，可应用于不同频率的电机噪声，可实现任意频率噪声的隔离。
以上仅为本发明较佳的实施方式，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等同形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围内。

Claims (7)

1.电机隔声罩装置，其特征在于，包括：壳体以及至少一个固定在壳体内壁上的迷宫式管道，所述迷宫式管道包括五段首尾相连的管道，所述第一段管道与第五段管道结构相同，第二段管道与第四段管道结构相同，所述第二段管道的长度依据声波滤波原理并根据待滤除的主要噪声频率确定，第一段管道的横截面积S1和第三段管道的横截面积S3满足约束：S1＝10S3,第二段管道的横截面积S2依据表达式S2＝sqrt(S1*S3)确定，第三段管道的长度L3依据表达式L2＝2L3确定。
2.根据权利要求1所述电机隔声罩装置，其特征在于，依据声波滤波原理并根据待滤除的主要噪声频率确定第二段管道长度的表达式为：
Figure FDA0003265802080000011
f为待滤除的主要噪声频率，n为正整数，c为声波的传输速度，L2为第二段管道的长度。
3.根据权利要求1所述电机隔声罩装置，其特征在于，所述第一段管道、第二段管道、第三段管道、第四段管道、第五段管道中的任一管道为直管或弯管。
4.根据权利要求1所述电机隔声罩装置，其特征在于，所述电机隔声罩装置用于高功率水冷电机时，迷宫式管道内填充水，电机隔声罩装置用于油冷电机时，迷宫式管道内填充油。
5.根据权利要求1所述电机隔声罩装置，其特征在于，所述壳体以及至少一个固定在壳体内壁上的迷宫式管道一体成型；当电机隔声罩装置包括两个以上迷宫式管道时，各迷宫式管道等间隔布局后固定在壳体内壁上，相邻两个迷宫式管道通过连接部分连接。
6.根据权利要求1所述电机隔声罩装置，其特征在于，所述电机隔声罩装置套设在用于外转内定结构电机的外部或外定内转结构电机的外部。
7.根据权利要求1至6中任意一项所述电机隔声罩装置，待滤除的主要噪声频率跨频带时，所述迷宫式管道径向层叠后首尾相连组成一个管道组件，所述管道组件固定在壳体内壁上。
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