CN115450954A

CN115450954A - 具有振动衰减的流体流动调节组件

Info

Publication number: CN115450954A
Application number: CN202210638175.XA
Authority: CN
Inventors: L·S·勒代
Original assignee: Grundfos Holdings
Current assignee: Grundfos Holdings
Priority date: 2021-06-08
Filing date: 2022-06-07
Publication date: 2022-12-09
Also published as: EP4102071A1; US20220390036A1

Abstract

本公开涉及一种流体流动调节组件(1)，包括：被主动机械驱动的可移动部件，其包括至少一个用于调节流体流动的流体流动调节体和用于驱动调节体的马达的转子；和用于控制马达的功率电子器件，其中可移动部件和/或功率电子器件是振动源，其中泵组件还包括静态部件，暴露于源自振动源的传播振动中，静态部件包括以下群组中的至少一个：泵壳体(3)、阀壳体、马达壳体(5)、泵基座以及电子器件壳体(7)；静态部件包括结构元件(11)，该结构元件具有至少一个用于衰减振动的振动衰减部分(9)，该振动来源于所述振动源、沿着结构元件(11)传播、并具有高于预定最小振动频率(f_min)的振动频率。

Description

具有振动衰减的流体流动调节组件

技术领域

本公开涉及流体流动调节组件，例如泵组件或阀组件，其具有引起振动和/或噪声的可移动部件和/或电子器件。

背景技术

通常，操作诸如泵组件或阀组件这样的流体流动调节组件会产生振动和/或噪声。振动和/或噪声通常是由可移动部件引起的，例如马达的转子、转子轴、轴承、叶轮、位移体(displacement body)或阀体，和/或向马达提供电能的功率电子器件。

振动会引起磨损，并且通常会降低流体流动调节组件或连接与其上的部件的寿命。一般应该尽可能地使噪声最小化或避免噪声。因此，降低流体流动调节组件的振动和/或噪声是总体目标。一个典型的解决方案是使用阻尼材料来吸收声波和振动。然而，通常需要相对大量的阻尼材料才能对振动/噪声衰减产生显著效果。但是大量的阻尼材料会造成材料成本和组装成本非常高。它们还可能导致其它问题，例如更多的空间需求和潜在的火灾危险。

专利文献CN110848116A描述了一种具有振动衰减的空气能热泵，其通过将压缩机放置在具有吸音棉壁的盒子中和安装在棉壁上的声学黑洞降噪机构来衰减源自运行的压缩机的声波。该解决方案非常占用空间并且材料和组装成本昂贵。

发明内容

本公开的目的在于提供一种具有振动衰减的流体流动调节组件，其空间消耗少、制造成本低，并且不需要或仅需要少量的阻尼材料就能够有效地衰减振动。

本公开的目的通过一种流体流动调节组件来实现。该体流量调节组件的优选实施例通过权利要求书、说明书和附图进行描述。

根据本公开提供一种流体流动调节组件，包括：

-用于主动机械驱动的可移动部件，其中可移动部件包括至少一个用于调节流体流动的流体流动调节体和用于驱动该调节体的马达的转子，以及

-用于控制马达的功率电子器件，

其中，可移动部件和/或功率电子器件是振动源，其中泵组件还包括静态部件(static parts)，这些静态部件暴露于源自振动源的传播振动(travelling vibrations)中，其中静态部件包括以下群组中的至少一个，所述群组包括：泵壳体、阀壳体、马达壳体、泵基座以及电子器件壳体，

其特征在于，所述静态部件包括一结构元件，该结构元件具有至少一个用于衰减振动的振动衰减部分，这种振动是源自振动源并沿着所述结构元件传播以及具有高于预定最小振动频率的振动频率。

因此，本发明的基本思想是将至少一个所述振动衰减部分形式的振动衰减集成到流体流动调节组件的静态部件的结构元件中，优选形成壳体壁的内表面的一部分，例如电子器件壳体、马达壳体、泵壳体、泵基座和/或阀壳体的壁。根据本公开的流体流动调节组件不需要或仅需要少量的阻尼材料就能够有效地衰减振动。该振动衰减几乎没有增加空间消耗。有利的是，该振动衰减从流体流动调节组件的外部是不可见的，使得仅基于外观不能将具有振动衰减的流体流动调节组件与不具有振动衰减的流体流动调节组件区分开来。该振动衰减不需要改变流体流动调节组件的尺寸、形状或外观。事实上，该振动衰减可以通过壳体壁的内表面的特定形状来实现，其使得具有高于预定最小振动频率的振动被有效地衰减。

由于振动是来源于作为流体流动调节组件的一部分的已知振动源，因此可以根据振动源的相关知识和沿着流体流动调节组件的静态部件的振动传播对振动进行预测、模拟和/或建模。因此，所述至少一个振动衰减部分可以在模拟过程中被设计为，对高于预定最小振动频率的振动产生衰减作用。静态部件的尺寸通常限定了至少一个振动衰减部分的尺寸。一般来说，预定的最小振动频率越低，所述至少一个振动衰减部分的面积就必须越大。因此，能够衰减的振动频率的下限由所述至少一个振动衰减部分的最大可能尺寸来确定。

可选地，流体流动调节组件可以是泵组件，其中至少一个流体流动调节体是叶轮或位移体。替代地，流体流动调节组件可以是阀组件，其中至少一个流体流动调节体是阀体。根据本发明的振动衰减对于泵和阀是特别有效的。

可选地，结构元件可以包括至少一个壁部段，其中至少一个振动衰减部分布置在所述至少一个壁部之一处并且在一旋转不对称形状的区域上延伸。模拟表明：旋转不对称形状在振动衰减方面通常表现更好，因为振动不会以旋转对称的方式沿着结构元件传播。优选地，所述至少一个振动衰减部分的区域的形状适应于振动沿结构元件的传播路径。

可选地，结构元件可以包括至少一个壁部段，其中至少一个振动衰减部分布置在所述至少一个壁部段之一处并且在任何形状的区域上延伸，其中该区域限定了该区域的沿振动传播方向彼此之间具有最大距离的那两个点之间的距离D，其中距离D满足公式

其中f_min是最小振动频率，c_red是声音沿结构元件的速度，结构元件的材料厚度在所述至少一个振动衰减部分中是最小的。在所述至少一个振动衰减部分的区域内，材料厚度的变化对振动具有衰减作用，因为声音在结构元件材料内的速度会随着材料厚度而减小。因此，沿着振动传播路径衰变的材料厚度有效地减慢了振动，使得振动能够被更有效地衰减。如果距离D满足公式

则能够有效地衰减高于最小振动频率的振动。

可选地，结构元件可以包括至少一个壁部段，其中至少一个振动衰减部分布置在所述至少一个壁部段之一处并且在任何形状的区域上延伸，其中该区域限定了沿着第一虚拟直线在该区域的彼此之间具有最大距离的两个点之间的第一距离A，其中该区域限定了沿着与第一虚拟线的中心以直角相交的第二虚拟直线的第二距离B，其中第二距离B是第二虚拟线上的区域的彼此之间具有最大距离的两个点之间的距离，其中第一距离A比第二距离B大至少10％。更具体地说，该优选实施例涵盖了至少一个振动衰减部分的区域的旋转不对称形状。特别地，椭圆形、环形截面的形状或香蕉状的形状在振动衰减方面可能是非常有效的。

可选地，至少一个振动衰减部分可以沿振动传播方向具有单侧材料厚度衰变分布(decay profile)。在本文中，“单侧”是指材料厚度衰变分布是不对称地，以从所述至少一个振动衰减部分的一侧延伸，但不从相对侧延伸。因此，结构元件沿着振动的传播路径变薄，以减缓振动，从而使振动能够被更有效地衰减。该衰变分布还将振动引导向所述至少一个振动衰减部分最薄的点、线或区域。在单侧材料厚度衰变分布的情况下，材料厚度最薄的点、线或区域位于至少一个振动衰减部分的侧面区域。如果预计振动是来自一个主要方向，则这种不对称的单侧衰变分布是特别有益的，因为可用区域可以更有效地用于衰减更宽的频率范围。在预计振动是沿彼此相反的两个方向朝着至少一个振动衰减部分传播的情况下，至少一个振动衰减部分可以具有“双侧”材料厚度衰变分布，对此，两个衰变分布可以彼此对称地布置，即，二者均沿着振动的传播路径朝向最小厚度的共同中心对称地衰减。如果预计沿彼此相反的两个方向朝向至少一个振动衰减部分传播的振动是不同的，例如振动频率不同，则该至少一个振动衰减部分可以具有双侧材料厚度衰变分布，其中两个衰变分布彼此不对称地布置，其中衰变分布之间的差异反映了振动之间的预计差异。通常，在至少一个振动衰减部分最薄的点、线或区域处，振动可以被最有效地吸收。例如，可以通过以下公式将衰变分布参数化为材料厚度h(x)，其是沿着衰变分布的位置变量x∈[0,1]的函数，该衰变分布与振动的传播方向相反，

h(x)＝εx^m

其中，ε＜＜1是确定至少一个振动衰减部分的区域尺寸的倒数的小值，m≥1、优选m≥2是确定衰变分布的陡度的指数值。

可选地，结构元件可以具有材料厚度，该材料厚度沿振动的传播方向从至少一个振动衰减部分的具有最大材料厚度的边缘平滑地和/或阶梯式地减小到该至少一个振动衰减部分的最小或零材料厚度的点、线或区域。平滑的衰变分布通常是优选的，但是如果阶梯足够小到能够避免振动在阶梯处的反射，则阶梯式衰变分布仍然是有效的。阶梯应该足够小，例如幅度小于振动的波长，以使振动表现为平滑的或者是可忽略的不平滑。例如，结构元件可以被增材制造或者通过铣削来加工，并且在至少一个振动衰减部分之外的、小于材料厚度十分之一的固有材料阶梯在微观尺度上的不平滑度在此可以被认为是可忽略的。

可选地，至少一个振动衰减部分具有结构元件中的声学黑洞(ABH)的功能。ABH的理论概念原则上从学术文献中得知，其描述了在实验室条件下沿着无限平面的振动传播的理论场景和模拟。然而，在现实世界产品中几乎没有ABH的实际应用。根据本公开的流体流动调节组件的发明人发现，ABH的主要功能对于下述的流体流动调节组件是适用的，至少在振动频率高于预定最小振动频率的情况下：即，该流体流动调节组件是由可移动部件和/或电子器件产生振动/噪声并且具有带有结构元件的静态部件，振动沿着该结构元件传播。所述至少一个振动衰减部分实际上可以是ABH，其作为流体流动调节组件的静态部件之一形成在结构元件中。

可选地，结构元件可以包括至少一个支撑结构，例如肋或腹板，其至少部分地延伸横跨至少一个振动衰减部分。如果至少一个振动衰减部分中的材料厚度低于某个阈值，则有利于确保结构的稳定性和完整性。如果材料厚度的衰变分布下降到非常小的值，衰减效果通常更好，以便更强地降低声速并因此实现更好的衰减效果。至少一个支撑结构可以提供结构稳定性，同时允许材料厚度的衰变分布减小到更小的厚度。

可选地，至少一个支撑结构，例如肋或腹板，可以通过结构元件的局部未减小或较少减小的材料厚度来限定。由此，所述至少一个支撑结构不需要是额外的部件。优选地，所述至少一个支撑结构是结构元件的组成部分。优选地，结构元件被模制为单个整体件的塑料部件，包括至少一个振动衰减部分和至少一个支撑结构。例如，它可以是壳体、壳体盖或帽、或壳体壁。

可选地，结构元件可以限定振动沿所述结构元件的可预测的主传播路径，其中可预测主传播路径从结构元件的第一结构部分朝向结构元件的第二结构部分延伸，其中至少一个振动衰减部分布置在第一结构部分与第二结构部分之间。根据优选的实施方式，可以例如通过模拟或测试来预测振动的主传播路径。至少一个振动衰减部分的环形截面或香蕉形状的区域对此可能是非常有效的。

可选地，至少一个振动衰减部分可以将结构元件的第一结构部分和结构元件的第二结构部分分开，其中第一结构部分暴露于由振动源引起的传播振动中，并且第二结构部分基本上仅接收低于预定最小振动频率的振动和/或由所述至少一个振动衰减部分所衰减的振动。因此，至少一个振动衰减部分可以“保护”第二结构部分免受振动，并且可能进一步保护与其连接的静态部件免受振动。第一结构部分可以暴露于源自振动源的振动中，而第二结构部分可以由于至少一个振动衰减部分而受到保护，该至少一个振动衰减部分在振动能够到达第二结构部分之前使振动衰减。

可选地，结构元件可以包括具有第一杨氏模量的第一材料，并且其中，至少一个振动衰减部分至少部分地被阻尼元件覆盖或配备有阻尼元件，该阻尼元件包括具有第二杨氏模量的第二材料，其中第二杨氏模量小于第一杨氏模量。阻尼材料(即具有较小杨氏模量的第二材料)的量相对较低，因为相对薄层形式的阻尼元件对于吸收振动和/或噪声已经具有非常有效的阻尼效果。实际上，在某些情况下，较薄的阻尼元件可以具有比较厚的阻尼元件更好的阻尼性能。阻尼元件可以例如通过胶合附接到至少一个振动衰减部分。阻尼元件可以覆盖结构元件的内侧和/或外侧。替代地或附加地，阻尼元件可以以夹层结构的形式集成到结构元件中，在至少一个振动衰减部分的至少一部分中。替代地或附加地，阻尼元件可以是具有高杨氏模量和低杨氏模量的材料的夹层结构，其中该夹层结构附接到至少一个振动衰减部分的至少一部分。

可选地，结构元件可以包括由壁部段之间的至少一个内边缘或外边缘限定的多个壁部段，其中至少一个振动衰减部分被布置在最大的一个壁部段处和/或布置在最靠近振动源的一个壁部段处。优选地，结构元件是壳体部件，例如，电子器件壳体、壳体盖或帽。优选地，结构元件是模制的塑料部件，其限定了由至少一个内边缘或外边缘分开的壁部段。在结构元件的设计过程中，最大的壁部段是放置至少一个振动衰减部分的首选，因为至少一个振动衰减部分可以在最大的区域上延伸，这对于衰减具有低振动频率的振动频率是有益的。换句话说，至少一个振动衰减部分的区域越大，预设的振动频率最小值就可以设定得越低。此外，最大的壁部段具有由振动引起谐振振荡辐射噪声声波的潜在最高风险。因此，通过选择最大的壁部段用于振动衰减，能够有效地降低噪声。

可选地，结构元件可以包括至少一个壁部段，其中至少一个振动衰减部分在所述至少一个壁部段的其中之一的至少25％、优选至少50％的区域上延伸。如前所述，为了最大振动频率范围内具有衰减效果，优选地利用所述至少一个振动衰减部分覆盖最大的可用区域。然而，结构或功能限制可能会对壁部段上用于容置所述至少一个振动衰减部分的最大可用区域设限。

可选地，结构元件可以包括至少一个壁部段，其中多个振动衰减部分被布置在至少一个壁部段处，其中振动衰减部分通过诸如肋或腹板这样的至少一个支撑结构彼此分开。如果在大范围的振动频率上的衰减效果不是主要目标，则该实施方式是有益的。例如，如果只衰减高频率，则较小的振动衰减部分可能就足够了。更多的振动衰减部分可以更有效地衰减这些振动，特别是在振动沿不太可预测的方向传播的情况下。支撑结构可以类似于前述的支撑结构，用于至少部分地延伸横跨较大的振动衰减部分。

可选地，结构元件可以是容置马达控制电子器件的电子器件壳体的至少一部分。由于振动可能会对马达控制电子器件的昂贵部件(例如变频器)的使用寿命产生负面影响，因此一方面有益的是尽可能地保护马达控制电子器件免受振动。另一方面，马达控制电子器件可以包括功率电子器件(例如变频器)，其本身会产生振动和/或噪声。

可选地，至少一个振动衰减部分可以沿振动的传播方向延伸所述结构元件在所述至少一个振动衰减部分之外所具有的材料厚度的至少三倍。这构成了至少一个振动衰减部分应该在其上延伸以具有足够衰减效果的最小区域。

可选地，至少一个振动衰减部分可以具有等于或大于最小材料厚度的材料厚度，其中最小材料厚度等于或小于结构元件在至少一个振动衰减部分之外所具有的材料厚度的一半。换句话说，材料厚度应该至少衰变50％。应该注意，至少一个振动衰减部分可以包括具有最小材料厚度的点、线或区域。在一个替代的实施方式中，至少一个振动衰减部分可以包括在结构元件中的孔，该孔可以是开放的或由阻尼元件覆盖和/或填充。

可选地，至少一个振动衰减部分可以具有等于或大于最小材料厚度的材料厚度，其中在最小材料厚度处的声音速度c_red等于或小于在结构元件于至少一个振动衰减部分之外所具有的材料厚度处的声音速度c_ref的

这有利于确保将高于最小振动频率的振动衰减至少50％。

可选地，至少一个振动衰减部分可以具有沿振动传播方向的材料厚度衰变分布，其中该材料厚度衰变分布具有沿振动传播方向平滑地和/或阶梯式减小的陡度。换句话说，作为沿着振动传播路径的位置的函数的材料厚度的二阶导数的绝对值沿衰变分布是非零的。应该注意，至少一个振动衰减部分可以包括具有最小材料厚度的区域，在该区域处材料厚度不会进一步衰变。在逐步减小陡度的情况下，陡度应该被定义为在至少一个步长上平均或内插的陡度。

为了降低反射的风险，优选将上限应用于厚度衰变的陡度，也就是作为顺着衰变分布沿振动传播路径的位置的函数的材料厚度的一阶导数。厚度衰变的陡度可以在至少一个振动衰减部分的边缘处最高，在该边缘处振动进入所述至少一个振动衰减部分。对于x∈[0,1]的所有值，材料厚度h(x)的衰变的陡度

可以满足以下边界条件，其中，x是沿着衰变分布相对于振动传播方向的归一化位置变量，即，在衰变分布的最小厚度处x＝0，在衰变分布的最大厚度处x＝1：

其中d是结构元件在至少一个振动衰减部分之外的材料厚度，f_min是最小振动频率，ρ是结构元件的材料的密度，E是结构元件的材料的杨氏模量。如果振动衰减部分在相对较小的区域上延伸，即对于距离D的较小值，厚度衰变的陡度

可以在振动衰减部分的边缘处达到以下最大陡度：即，对于x＝1，

可选地，所述至少一个振动衰减部分可以至少部分地由主动、半主动或被动阻尼元件覆盖。例如，阻尼元件可以包括以下群组中的至少一个：

涂层，

粘合剂，

垫，

凝胶，

衬垫材料，

一个或多个聚合物膜，

由不同材料层构成的夹层结构，

不同刚度层的夹层结构，

压电元件，其将振动的能量转换成电能，并通过电阻转换为热量或者被收集，

用于测量振动的振动感测元件，

PVDF膜，以及

石英晶体。

附图说明

下面参照附图通过示例来描述本公开的实施方式，其中：

图1a、图1b示出了根据本公开的流体流动调节组件的不同实施例的透视图；

图2a、图2b示出了根据本公开的流体流动调节组件的一示例的结构元件的内侧的透视图和纵向透视剖视图；

图3a、图3b示出了根据本公开的流体流动调节组件的另一示例的结构元件的内侧的透视图和纵向透视剖视图；

图4示出了根据本公开的流体流动调节组件的一示例的不同结构元件的纵向透视剖视图；

图5a、图5b示出了根据本公开的流体流动调节组件的结构元件的另一示例的纵向透视剖视图；

图6a、图6b示出了根据本公开的流体流动调节组件的结构元件的另一示例的透视图和透视截面剖视图；

图7a-图7c示出了根据本公开的流体流动调节组件的结构元件的不同示例的透视剖视图、纵向剖视图和透视截面剖视图；

图8示出了根据本公开的流体流动调节组件的结构元件的另一示例的纵向剖视图；

图9a-图9i示出了根据结构元件一示例的振动衰减部分的纵向剖视详细视图，其具有根据本公开的流体流动调节组件的阻尼元件的不同的实施例和位置；

图10a-图10c示出了根据本公开的流体流动调节组件的结构元件的另一示例的透视图、纵向剖视图和透视截面剖视图；

图11a-图11c示出了根据本公开的流体流动调节组件的结构元件的另一示例的透视图、纵向剖视图和透视截面剖视图；

图12a、图12b示出了根据本公开的流体流动调节组件的结构元件的另一示例的纵向剖视图和透视截面剖视图；

图13a-图13c示出了根据本公开的流体流动调节组件的结构元件的另一示例的透视图、纵向剖视图和透视截面剖视图；

图14a、图14b示意性示出了根据本公开的流体流动调节组件的结构元件的振动衰减部分的旋转不对称区域；以及

图15a、图15b示意性示出了作为x函数的材料厚度h(x)的衰变分布的不同示例，其中x是沿着衰变分布相对于振动传播方向的位置变量。

其中，附图标记说明如下：

1 流体流动调节组件

3 泵壳体

5 马达壳体

7 电子器件壳体

9 振动衰减部分

11 结构元件

13 开口

14 显示器/HMI

15 前壁

17 侧壁

19 振动衰减部分的边缘

21 支撑结构

23 肋/腹板

25 后壁

27 电子器件壳体的侧壁

29 阻尼元件

31 第一结构部分

33 第二结构部分

35 安装点

37 第一阻尼元件层(first lea of dampening element)

39 第二阻尼元件层(second lea of dampening element)

41 孔

43 最小材料厚度的区域

R 转子轴线

L 结构元件的纵向轴线

D 结构元件在振动衰减部分之外的标称材料厚度

d_min 最小材料厚度

x 位置变量

h(x) 沿着衰变分布的材料厚度函数

f_min 预定最小振动频率

A 振动衰减部分的两点最大距离

B 振动衰减部分在成直角地于中心处与距离A相交的线上的两个点的最大距离

m 指数值

ε 参数

具体实施方式

图1a、图1b示出了泵组件形式的流体流动调节组件1的两个不同示例，其包括泵壳体3、马达壳体5和电子器件壳体7，泵壳体3、马达壳体5和电子器件壳体7是泵组件1的静态部件。泵壳体3容置叶轮(不可见)，叶轮由沿着转子轴线R延伸的转子轴(不可见)驱动以围绕转子轴线R旋转。转子轴则由位于马达壳体5内的永磁同步马达(PMSM)的转子(不可见)驱动。转子、转子轴和叶轮是泵组件1的被主动机械驱动的可移动部件。叶轮是调节和/或驱动流经泵壳体3的流体的流体流动调节体。电子器件壳体7包括用于控制马达壳体5内的马达的功率电子器件。功率电子器件包括用于控制马达速度的变频器。

泵组件1的可移动部件(例如转子、转子轴和叶轮)以及功率电子器件是沿着静态部件(例如泵壳体3、马达壳体5和电子器件壳体7)传播的振动的源头。这种振动会产生噪声和/或对泵组件1或其部件的寿命产生不利影响。因此，通常关心的是使沿泵组件1传播的振动尽可能小。为此，泵组件1配备有振动衰减系统以衰减来源于可移动部件和/或功率电子器件的振动。

振动衰减系统是以结构元件11的至少一个振动衰减部分9的形式来实现，泵组件1的至少一个静态部件由该结构元件的至少一个振动衰减部分构成。例如，结构元件11可以是泵壳体3、马达壳体5和/或电子器件壳体7的主体、盖和/或帽。在图1a中，结构元件11是如图2a、图2b和图3a、图3b中示出的电子器件壳体7的盖，或者是如图4至图8所示的电子器件壳体7的主体。在图1b中，结构元件11是如图10a-图10c至图13a-图13c所示的电子器件壳体7的盖。

图2a示出了结构元件11的内侧透视图，其是如图1a所示的电子器件壳体7的盖或罩的形式。结构元件11主要形成电子器件壳体7的正面，其具有用于显示器和/或人机交互界面(HMI)14(参见图1a)的开口13。结构元件11限定了电子器件壳体7的前壁15和周向侧壁17。该前壁是结构元件11的最大壁部段。结构元件11的前壁15的大部分限定了在结构元件11的前壁15的内侧处的基本圆形的区域上延伸的振动衰减部分9。如图2b所示，结构元件11的前壁15在振动衰减部分9之外具有标称材料厚度d。振动衰减部分9的特征在于材料厚度的衰变分布，其中材料厚度h是从振动衰减部分9的边缘19的标称材料厚度d向振动衰减部分9的中心减小。材料厚度h(x)在振动衰减部分9的中心处最小。振动衰减部分9可以仅包括最小材料厚度h(x＝0)的中心点或中心区域，其中x∈[0,1]是从最小材料厚度处的0到标称材料厚度d处的1的区间内的归一化位置变量。

振动衰减部分9被设计为，对从侧壁17沿着前壁15传播并在边缘19处进入振动衰减部分9的振动进行衰减。由于材料厚度的衰变分布，振动沿前壁15的传播是朝向振动衰减部分9的中心减慢。因此，高于最小振动频率的振动频率被振动衰减部分9有效地衰减。振动衰减部分9越大，能被有效衰减的振动频率就越低。因此，最小振动频率是由振动衰减部分9所覆盖区域的尺寸来确定。在给定了结构元件11和前壁15的外部尺寸的情况下，振动衰减部分9被选择为尽可能大。

为了向结构元件11提供足够的结构完整性和稳定性，还设有横跨振动衰减部分9延伸的、肋或腹板23的栅格形式的支撑结构21。支撑结构21被构造为结构元件11的组成部分，其优选是模制为整体单件的塑料部件。如图2a所示，肋或腹板23的结构强度可以被选择为，在振动衰减部分9的材料厚度h(x)较小的区域中较高。由此，肋或腹板23在振动衰减部分9的较厚地方的强度可以较小。

图3a、图3b示出了结构元件11的两个其它实施例，其中结构元件11包括多个振动衰减部分9。在这些实施例中，将每个振动衰减部分9所覆盖的区域限制在支撑结构21的肋或腹板23之间的区域。因此，肋和腹板23将振动衰减部分9彼此分开。由于每个振动衰减部分9所覆盖区域的尺寸较小，因此对于这些实施例，预定的最小振动频率是较高的。然而，就有效地衰减较高频率的振动而言，有多个振动衰减部分9可能是有益的。图3a的实施例被设计成接收沿着结构元件11的前壁15沿任何方向传播的振动。通过模拟和测试可知，源自已知振动源的振动(例如可移动部件和/或功率电子器件)主要是沿着某些轴传播，例如图3b中所示的纵向轴线L。由此，将图3b所示的实施例优化为用以衰减沿着结构元件11在纵向方向L上传播的振动。

图4示出了作为结构元件11的电子器件壳体7的主体(参见图1a)，其包括在面向马达壳体5的后壁25处的振动衰减部分9。类似于图2a所示的实施例，振动衰减部分9在后壁25的大部分上是在一圆形区域中延伸，该圆形区域的特征在于后壁25的材料厚度的特定衰变分布。结构元件11还包括与图2a、图2b和图3a、图3b中示出的盖的侧壁17互补的侧壁27。

在该实施例中，振动衰减部分9被阻尼元件29覆盖，该阻尼元件包括比结构元件11的材料更软的材料。换句话说，结构元件11包括具有第一杨氏模量的第一材料，阻尼元件29包括具有第二杨氏模量的第二材料，其中第二杨氏模量小于第一杨氏模量。较软的阻尼元件29对于吸收由振动衰减部分9减慢的振动是有利的。

图5a、图5b示出了结构元件11的不同实施例。与图4所示实施例相反，振动衰减部分9不具有圆形形状，而是以环形、弧形或香蕉形状的形式不对称地在结构元件11的后壁25上延伸。图5a、图5b中所示实施例的振动频率的范围相比于图4所示实施例可以更小，但是能够非常有效地保护结构元件11的某些结构部分不传播振动。在此，振动衰减部分9将结构元件11的第一结构部分31与结构元件11的第二结构部分33分开或“围起来(fence)”。结构部分31、33是后壁25的位于振动衰减部分9之外的部分。如果第一结构部分31暴露于由振动源引起的传播振动中，则振动衰减部分9将衰减低于预定最小振动频率的振动，使得这些传播振动不会到达第二结构部分33，或者至少只被显著地衰减。图5a、图5b中所示的振动衰减部分9的衰变分布还被设计用于衰减从第二结构部分33向第一结构部分31传播的振动以及沿相反方向从第一结构部分31向第二结构部分33传播的振动。因此，振动衰减部分9在此具有双侧衰变分布，其中两个衰变分布是彼此对称地布置，使得材料厚度朝向共同的中心线减小。如果第一结构部分31和第二结构部分33二者均暴露于不应该未衰减地到达结构部分33、31中的另一个的振动源，则这是特别有利的。类似于图4所示实施例，图5a所示实施例包括覆盖振动衰减部分9的阻尼元件29。与图5a所示实施例相反，图5b所示实施例包括以肋或腹板23的形式横跨振动衰减部分9延伸的支撑结构21，以提高结构完整性。肋或腹板23可以简单地由横跨振动衰减部分9的局部非减小的材料厚度形成，如图5b所示。

图6a、图6b中所示的结构元件11的实施方式与图5a中所示实施方式非常类似。然而，衰变分布在此是单侧的，即，在振动衰减部分9被设计为主要仅衰减从结构元件11的第一结构部分31向结构元件11的第二结构部分33传播的振动的意义上是不对称的。如果模拟或测试显示第一结构部分31比第二结构部分33更多地暴露于源自振动源的传播振动，则这是有益的。由于衰变分布沿振动传播方向有更长的延伸，因此图6a、图6b中所示实施方式与图5a、图5b中所示实施方式相比能够衰减更宽的振动频率范围。结构元件11在第二结构部分33处可以包括一个或多个安装点35，用于安装包含电子器件的印刷电路板。如果第一结构部分31暴露于由泵组件1的可移动部件引起的振动，则将第一结构部分31与第二结构部分33分开的振动衰减部分9会有效地衰减这些振动，并由此保护包含电子器件的印刷电路板免受那些传播振动的影响。

图7a-图7c以另外的透视图更详细地示出了图4的实施例。如前所述，在后壁25的大部分区域上延伸的大振动衰减部分9的实施方式具有能够有效衰减大范围振动频率的优点。如图8所示，阻尼元件29不必附接到衰变分布可见的结构元件的内侧，而是可以替代地或附加地放置在另一侧，即结构元件11的外侧。然而，出于美观的原因，可能期望将振动衰减部分9和阻尼元件29两者均布置在结构11的内侧。从技术角度看，如果将振动衰减部分9和/或阻尼元件29布置在结构元件11的外侧，则振动的衰减可以同样良好地工作。因此，出于可燃性方面的安全原因和/或产品认证，将阻尼元件29布置在结构11的外侧可能是有益的。

图9a-图9i示出了阻尼元件29的不同示例，并且它们可以与振动衰减部分9相关联地放置。在图9a中，阻尼元件29从内侧覆盖整个振动衰减部分9，使得振动衰减从结构元件11的外侧是不可见的。仅覆盖振动衰减部分9的一部分的较小阻尼元件29就足以有效地吸收振动衰减部分9的振动。例如，如图9b所示，可以仅有振动衰减部分9的较薄部分被一层或多层柔软的阻尼材料29覆盖。图9c示出了附接到结构元件外侧的阻尼元件29，其中振动衰减部分9的材料厚度较薄。阻尼元件29包括由软材料的第一层37和硬材料的第二层39组成的夹层结构。第二层39的硬材料可以是与制成结构元件11相同的材料或者是其他的材料，例如铝。较软的第一层37和/或较硬的第二层39可以由夹层结构本身构成。阻尼元件29可以起到支撑结构21的作用，并提供用于吸收振动衰减部分9的振动的阻尼作用。

在图9d所示出的实施例中，振动衰减部分9可以包括结构元件11中的孔41。如图9e所示，阻尼元件29可以包括覆盖振动衰减部分9的至少一部分和/或填充孔41的涂层或填充材料。在图9f所示的实施例中，阻尼元件29包括压电元件，其将振动的能量转换成电能并通过电阻转变为热量或者被收集。如图9g所示，阻尼元件29的夹层结构的较软的第一层37可以覆盖比较硬的第二层39更大的区域，较硬的第二层39可以是金属板，即铝。较软的第一层37可以位于较硬的第二层39与结构元件11之间，如图9c、图9d、图9g、图9h所示。如图9h所示，图9g的实施例也可以配备有压电元件，用于将振动的能量转换成电能并通过电阻转变为热量或者被收集。压电元件或其它类型的振动感测元件也可用于测量振动以实现监测的目的。在图9i所示的实施例中，阻尼元件29附接在结构元件11的外侧，并且覆盖振动衰减部分9的具有最小材料厚度的那部分。

图10a-图10c示出了结构元件11，其为根据图1b的泵组件1的电子器件壳体7的盖的形式。类似于图2a中所示的实施例，振动衰减部分9在由结构元件11限定的前壁15的大部分上延伸。然而，重点需要注意的是，振动衰减部分9在此是在结构元件11的内侧的环形区域上延伸。这意味着振动衰减部分9环绕内部的第二结构部分33，以保护其免受从外部第一结构部分31传播来的振动。振动衰减部分9具有单侧材料厚度衰变分布，其中振动衰减部分9的材料厚度h(x)从振动衰减部分9的外边缘19(结构元件11在此具有标称材料厚度d)减小到最小材料厚度的中心区域43。振动衰减部分9具有由内部的第二结构部分33形成的中心孔41。应该注意，衰变分布在此是单侧的，因为不存在从内部的第二结构部分33径向向外的衰变分布。结构元件11还配备有包括肋或腹板23的支撑结构21，该肋或腹板从内部的第二结构部分33以星形方式径向延伸部分地横跨振动衰减部分9，用于改善结构元件11的结构完整性。支撑结构21还包括围绕孔41的内部第二结构部分33的环形加强件。图10a-图10c的实施例有效地衰减了从侧壁17沿着前壁15径向向内传播的振动，使得内部的第二结构部分33仅接收不到或者仅接收被有效衰减的高于预定最小振动频率的振动。如图10b、图10c所示，阻尼元件29在该实施例中附接到结构元件11的外部，并覆盖整个振动衰减部分9。

图11a-图11c所示实施例与图10a-图10c所示实施例的不同之处在于单侧衰变分布是相反的，使得材料厚度是从中心径向向外朝向具有最小材料厚度的环形外部区域43衰减。如果结构元件11的内部第二结构部分33暴露于源自振动源的振动(例如安装在其上的功率电子器件)，则这是特别有益的。随后，这种振动在其沿着结构元件11的前壁15径向向外的路径上衰减，使得没有振动或仅有被衰减的高于预定最小振动频率的振动到达外部的第一结构部分31和电子器件壳体7的侧壁17。

图12a、图12b示出了阻尼元件29的一种替代的实施例，其可与根据图11a-图11c的结构元件11的实施例结合使用。图11a的阻尼元件29具有环形的形状，其从内侧仅部分地覆盖位于振动衰减部分9的径向外部区域的最薄材料区域43中的振动衰减部分9。这足以有效地吸收振动衰减部分9的振动。

图13a-图13c的实施例示出了图10a-图10c和图11a-图11c的实施例的组合，其中衰变分布是双侧的，即，材料厚度从结构元件11的中心径向向外衰变并再次朝向振动衰减部分9的外缘19增大。该实施方式的优点在于：能够有效地衰减径向向外以及径向向内传播的振动。然而，与图10a-图10c和图11a-图11c的实施例相比，振动频率的范围可能更受限制。

图14a、图14b示意性示出了振动衰减部分9可以具有任意的形状，并且可以特别是旋转不对称的。振动衰减部分9的区域限定了沿着第一虚拟直线在该区域的彼此之间具有最大距离的两个点之间的第一距离A。此外，该区域限定了沿着与第一虚拟线的中心以直角相交的第二虚拟直线的第二距离B。第二距离B是第二虚拟线上的区域的彼此之间具有最大距离的那两个点之间的距离。第一距离A优选地比第二距离B大至少10％。衰变分布的方向应该与振动的传播方向对齐。对于图14a中所示的振动衰减部分9的香蕉形状，振动的传播方向可以是如虚线箭头所示的径向，即距离B可以对应于距离D。为了有效地衰减某一频率范围的振动，距离D应该满足公式

其中，f_min是最小振动频率，c_red是声音沿着材料厚度最小的结构元件的速度。换句话说，振动衰减部分9应该足够大，使得距离D大于或等于沿着材料厚度最小的结构元件的振动的波长的一半。最小材料厚度应该小于或等于结构元件11在振动衰减部分9之外的标称材料厚度d的一半。如图14b所示，材料厚度可以从振动衰减部分9之外的标称材料厚度d沿着衰变分布衰减到最小材料厚度。该沿着衰变分布的路径可以通过归一化位置变量x进行参数化，其中x的范围是在从x＝0(其中材料厚度最薄)到x＝1(其中材料厚度达到结构元件9在振动衰减部分9之外的标称材料厚度d)的区间中。

图15a、图15b示出了衰变分布的不同的替代形状，作为针对归一化位置变量x的材料厚度的函数h(x)，x的值从x＝0(其中材料厚度最小，即h(x＝0)＝d_min)到边缘19处x＝1(其中材料厚度对应于结构元件11在振动衰减部分9之外的标称材料厚度d，即h(x＝1)＝d)的区间中。材料厚度的函数h(x)可以通过下式被参数化

h(x)＝εx^m

其中，ε是用于参数化至少一个振动衰减部分9的区域尺寸的倒数的小值，m≥1、优选地m≥2是确定衰变分布的陡度的指数值。图15a示出了具有相同ε值和不同m值的衰变分布的不同替代方案。图15b示出了针对指数值m＝2和用于参数化振动衰减部分9所覆盖区域的尺寸的不同ε值情况下的衰变分布h(x)。图15b中的x轴显示最小的ε₄，即x＝x₄。为了能够有效地衰减大范围的振动频率，二阶导数、即

应该是非零的。因此，指数值m应等于或大于2。应该注意，m优选为整数，但也可为实数。

为了降低反射的风险，优选将上限应用于衰变分布的陡度，即，材料厚度的一阶导数

其是顺着衰变分布沿振动传播路径的位置x的函数。厚度衰变的陡度可以在振动衰减部分9的边缘处最高，即x＝1，在此振动进入振动衰减部分9。材料厚度h(x)的衰变的陡度

可以针对所有的x值满足以下的边界条件：

其中，d是结构元件9在振动衰减部分9之外的标称材料厚度，f_min是最小振动频率，ρ是结构元件9的材料密度，E是结构元件9的材料的杨氏模量。

当在前文中提及具有已知、明显或可预见的等效物的整体或元件时，这些等效物则如同单独阐述一样并入本文中。本公开的真实范围应参考权利要求书以确定，其应该被视为包含任何这样的等效物。读者还应理解的是，被描述为可选、优选、有利、方便等的本公开的整体或特征是可选的，并且不限制独立权利要求的范围。

以上实施例应被理解为本公开的说明性示例。应该理解，关于任何一个实施例描述的任何特征可以单独使用，或者与所描述的其他特征组合使用，并且还可以与任何其他实施例或者任何其他实施例的任何组合中的一个或多个特征组合使用。虽然已经示出和描述了至少一个示例性实施例，但是应该理解，对于本领域普通技术人员来说，其他修改、替换和替代方案是显而易见的，并且可以在不脱离本文所述主题的范围的情况下进行改变，并且本申请旨在涵盖本文所讨论的具体实施例的任何修改或变化。

此外，“包括”不排除其他的元件或步骤，并且“一”或“一个”不排除复数。此外，已经参考上述示例性实施例之一描述的特征或步骤也可以与上述其他示例性实施例的其他特征或步骤结合使用。方法步骤可以按照任何顺序应用或并行应用，或者可以构成另一方法步骤的一部分或更详细的版本。应该理解，所有这些合理和适当的落入本领域贡献范围内的修改都体现在本公开的申请专利范围内。在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可以进行这样的修改、替换和替代，本公开的精神和范围应该基于所附权利要求及其合法等效物来确定。

Claims

1.一种流体流动调节组件(1)，包括：

-被主动机械驱动的可移动部件，其中所述可移动部件包括至少一个用于调节流体流动的流体流动调节体和用于驱动所述调节体的马达的转子，以及

-用于控制所述马达的功率电子器件，

其中，所述可移动部件和/或所述功率电子器件是振动源，其中，所述泵组件还包括：

-静态部件，暴露于源自所述振动源的传播振动，其中所述静态部件包括以下群组中的至少一个，所述群组包括：泵壳体(3)、阀壳体、马达壳体(5)、泵基座以及电子器件壳体(7)；

其特征在于，

所述静态部件包括结构元件(11)，该结构元件具有至少一个用于衰减振动的振动衰减部分(9)，其中，所述振动源自所述振动源、沿着所述结构元件(11)传播、并且具有高于预定最小振动频率(f_min)的振动频率。

2.根据权利要求1所述的流体流动调节组件(1)，其中，所述流体流动调节组件(1)是泵组件，其中所述至少一个流体流动调节体是叶轮或位移体。

3.根据权利要求1所述的流体流动调节组件(1)，其中，所述流体流动调节组件(1)是阀组件，其中所述至少一个流体流动调节体是阀体。

4.根据前述权利要求中任一项所述的流体流动调节组件(1)，其中，所述结构元件(11)包括至少一个壁部段，其中所述至少一个振动衰减部分(9)被布置在所述至少一个壁部段之一处并且在旋转不对称形状的区域上延伸。

5.根据前述权利要求中任一项所述的流体流动调节组件(1)，其中，所述结构元件(11)包括至少一个壁部段，其中所述至少一个振动衰减部分(9)被布置在所述至少一个壁部段之一处并且在任何形状的区域上延伸，该区域限定了该区域的沿振动传播方向彼此之间具有最大距离的两个点之间的距离D，其中所述距离D满足公式

其中，f_min是最小振动频率，c_red是声音沿着所述结构元件(11)的速度，所述结构元件的材料厚度在所述至少一个振动衰减部分(9)中是最小的。

6.根据前述权利要求中任一项所述的流体流动调节组件(1)，其中，所述结构元件(11)包括至少一个壁部段，其中所述至少一个振动衰减部分(9)被布置在所述至少一个壁部段之一处并且在任何形状的区域上延伸，其中该区域限定了沿着第一虚拟直线在该区域的彼此之间具有最大距离的两个点之间的第一距离(A)，其中该区域限定了沿着与所述第一虚拟线的中心以直角相交的第二虚拟直线的第二距离(B)，其中，所述第二距离(B)是第二虚拟线上的区域的彼此之间具有最大距离的两个点之间的距离，其中所述第一距离(A)比所述第二距离(B)大至少10％。

7.根据前述权利要求中任一项所述的流体流动调节组件(1)，其中，所述至少一个振动衰减部分(9)沿振动传播方向具有单侧材料厚度衰变分布。

8.根据前述权利要求中任一项所述的流体流动调节组件(1)，其中，所述结构元件(11)具有材料厚度，所述材料厚度沿振动传播方向从至少一个振动衰减部分(9)的具有最大材料厚度(d)的边缘平滑地和/或阶梯式地减小到所述至少一个振动衰减部分(9)的具有最小或零材料厚度(d_min)的点、线或区域。

9.根据前述权利要求中任一项所述的流体流动调节组件(1)，其中，所述至少一个振动衰减部分(9)具有在所述结构元件(11)中的声学黑洞(ABH)的功能。

10.根据前述权利要求中任一项所述的流体流动调节组件(1)，其中，所述结构元件(11)包括至少一个支撑结构(21)，例如肋或腹板(23)，其至少部分地延伸横跨所述至少一个振动衰减部分(9)。

11.根据权利要求10所述的流体流动调节组件(1)，其中，所述至少一个支撑结构(21)，例如肋或腹板(23)，通过所述结构元件(11)的局部未减小或减小较少的材料厚度来限定。

12.根据前述权利要求中任一项所述的流体流动调节组件(1)，其中，所述结构元件(11)限定所述振动沿着所述结构元件(11)的可预测的主传播路径，其中，所述可预测的主传播路径从所述结构元件(11)的第一结构部分(31)向所述结构元件(11)的第二结构部分(33)延伸，其中所述至少一个振动衰减部分(9)布置在所述第一结构部分(31)与所述第二结构部分(33)之间。

13.根据前述权利要求中任一项所述的流体流动调节组件(1)，其中，所述至少一个振动衰减部分(9)将所述结构元件(11)的第一结构部分(31)和所述结构元件(11)的第二结构部分(33)分开，其中，所述第一结构部分(31)暴露于由所述振动源引起的传播振动，并且所述第二结构部分(33)基本上仅接收低于所述预定最小振动频率的振动和/或已由所述至少一个振动衰减部分(9)衰减的振动。

14.根据前述权利要求中任一项所述的流体流动调节组件(1)，其中，所述结构元件(11)包括具有第一杨氏模量的第一材料，并且其中，所述至少一个振动衰减部分(9)至少部分地被阻尼元件(29)覆盖或配备有所述阻尼元件，所述阻尼元件包括具有第二杨氏模量的第二材料，其中，所述第二杨氏模量小于所述第一杨氏模量。

15.根据前述权利要求中任一项所述的流体流动调节组件(1)，其中，所述结构元件(11)包括由所述壁部段之间的至少一个内边缘或外边缘限定的多个壁部段，其中所述至少一个振动衰减部分(9)被布置在最大的一个壁部段处和/或布置在最靠近所述振动源的一个壁部段处。

16.根据前述权利要求中任一项所述的流体流动调节组件(1)，其中，所述结构元件(11)包括至少一个壁部段，其中所述至少一个振动衰减部分(9)在所述至少一个壁部段的其中之一的至少25％、优选至少50％的区域上延伸。

17.根据前述权利要求中任一项所述的流体流动调节组件(1)，其中，所述结构元件(11)包括至少一个壁部段，其中多个振动衰减部分(9)布置在所述至少一个壁部段处，其中所述振动衰减部分(9)通过至少一个支撑结构(21)，例如肋或腹板(23)，彼此分开。

18.根据前述权利要求中任一项所述的流体流动调节组件(1)，其中，所述结构元件(11)是用于容置马达控制电子器件的电子器件壳体的至少一部分。

19.根据前述权利要求中任一项所述的流体流动调节组件(1)，其中，所述至少一个振动衰减部分(9)沿振动传播方向延伸所述结构元件(11)在所述至少一个振动衰减部分(9)之外所具有的材料厚度的至少三倍。

20.根据前述权利要求中任一项所述的流体流动调节组件(1)，其中，所述至少一个振动衰减部分(9)具有等于或大于最小材料厚度(d_min)的材料厚度，其中所述最小材料厚度(d_min)等于或小于所述结构元件(11)在所述至少一个振动衰减部分(9)之外所具有的材料厚度的一半。

21.根据前述权利要求中任一项所述的流体流动调节组件(1)，其中，所述至少一个振动衰减部分(9)具有等于或大于最小材料厚度(d_min)的材料厚度，其中，在所述最小材料厚度处的声音速度(c_red)等于或小于在所述结构元件(11)于所述至少一个振动衰减部分(9)之外所具有的材料厚度(d)处的声音速度(c_ref)的

22.根据前述权利要求中任一项所述的流体流动调节组件(1)，其中，所述至少一个振动衰减部分(9)具有沿振动传播方向的材料厚度衰变分布，其中所述材料厚度衰变分布具有沿振动传播方向平滑的和/或阶梯式减小的陡度。

23.根据前述权利要求中任一项所述的流体流动调节组件(1)，其中，所述至少一个振动衰减部分(9)至少部分地由主动、半主动或被动阻尼元件(29)覆盖。

24.根据权利要求23所述的流体流动调节组件(1)，其中，所述阻尼元件(29)包括以下群组中的至少一个，所述群组包括：

-涂层，

-粘合剂，

-垫，

-凝胶，

-衬垫材料，

-一个或多个聚合物膜，

-由不同材料层(37，39)构成的夹层结构，

-具有不同刚度层(37，39)的夹层结构，

-压电元件，其将所述振动的能量转换成电能，所述电能通过电阻转换成热量或者被收集，

-用于测量所述振动的振动感测元件，

-PVDF膜，以及

-石英晶体。