CN118053413A - 一种降噪装置及其设计方法和电动汽车充电桩 - Google Patents
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Abstract
本发明属于电动汽车充电桩技术领域，公开了一种降噪装置及其设计方法和电动汽车充电桩，包括轮廓框体；轮廓框体为两端开口且中空的矩形框体结构；若干纵向片式消声结构竖向平行且间隔设置在轮廓框体的进口端处；相邻两个纵向片式消声结构之间设置有竖向空气间隔；若干横向片式消声结构水平平行且间隔设置在轮廓框体的出口端处；相邻两个横向片式消声结构之间设置有横向空气间隔；在轮廓框体的内部，纵向消声机构与横向消声机构之间设置有空气腔；空气腔的一端与竖向空气间隔相通，空气腔的另一端与水平空腔间隔相通；本发明可在满足充电桩散热需求的同时有效提高降噪装置的消声性能，具有结构简单、安装方便及易推广的优势。
Description
技术领域
本发明属于电动汽车充电桩技术领域，特别涉及一种降噪装置及其设计方法和电动汽车充电桩。
背景技术
随着电动汽车保有量的不断增长，相应的充电桩的需求量也越来越多；为了给电动汽车提供更大电流、更快充电速度的充电体验，充电桩的功率也做得越来越大；但随着充电桩功率的加大，其产生的噪声不可避免地也越来越大；特别是，大多数充电桩布置在城市中，并靠近居民区，过大的噪声对居民的生活影响很大；其中，充电桩的噪声主要来自充电桩风冷系统的进气和排气噪声；具体来说，是风机产生的噪音从进气和排气管道中传输到环境中的噪音；由于充电桩功率的增加，风冷系统的功率也相应增加，其产生的噪声也显著增大；以EVQC33-80A750V型直流快速充电桩为例，其出风口噪音已经达到80-85dB，远远超出厂界噪声排放限值。
目前，针对充电桩噪声治理问题，主要有以下几种方法：1)执行有序充电，尽量不要在深夜居民熟睡的时候进行充电，但是目前充电桩电价执行的是峰谷电价，夜间收费标准低，电动汽车用户夜间充电积极性高；2)改造充电桩的内部散热系统，为每个充电桩加装增加泡棉隔音层，这样可以减少一部分的声音，但是影响充电桩的散热效率，使充电桩的故障率上升；3)优先选择液冷散热方式的充电桩，但液冷散热方式的充电桩的价格是风冷充电桩的两倍，前期投资大，回报率低；综上所述，现有充电桩的降噪手段存在无法平衡充电桩散热效率与降噪效率的技术问题；因此，亟需设计一种既能满足充电桩散热要求，又能降低充电桩噪声的降噪装置。
发明内容
针对现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种降噪装置及其设计方法和电动汽车充电桩，以解决现有充电桩的降噪手段存在无法平衡充电桩散热效率与降噪效率的技术问题。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
本发明提供了一种降噪装置，包括轮廓框体、纵向消声机构及横向消声机构；所述轮廓框体为两端开口且中空的矩形框体结构；
所述纵向消声机构包括若干纵向片式消声结构，若干所述纵向片式消声结构竖向平行且间隔设置在所述轮廓框体的进口端处；其中，相邻两个所述纵向片式消声结构之间设置有竖向空气间隔；
所述横向消声机构包括若干横向片式消声结构，若干所述横向片式消声结构水平平行且间隔设置在所述轮廓框体的出口端处；其中，相邻两个所述横向片式消声结构之间设置有横向空气间隔；
在所述轮廓框体的内部，所述纵向消声机构与所述横向消声机构之间设置有空气腔；其中，所述空气腔的一端与所述竖向空气间隔相通，所述空气腔的另一端与所述水平空腔间隔相通。
进一步的，所述纵向片式消声结构与所述横向片式消声结构的结构相同，均采用尖劈型片式吸声单元；
所述尖劈型片式吸声单元包括对称设置的两个吸声材料部，所述吸声材料部沿所述轮廓框体的高度或宽度方向通长设置；
其中，所述吸声材料部的横截面为等腰梯形结构，两个所述吸声材料部的横截面长边紧贴设置，且所述吸声材料部的横截面长边与所述轮廓框体的长度方向平行。
进一步的，轮廓框体采用多孔吸声材料制作而成。
进一步的，所述纵向片式消声结构及所述横向片式消声结构均采用多孔吸声材料制作而成。
本发明还提供了一种降噪装置的设计方法，包括以下步骤：
步骤1、获取待降噪电动汽车充电桩的设计参数信息以及待降噪电动汽车充电桩周围的噪声数据；
步骤2、根据所述待降噪电动汽车充电桩周围的噪声数据，确定所述降噪装置在目标频率处的降噪预期值；
步骤3、根据待降噪电动汽车充电桩的设计参数信息以及所述降噪装置在目标频率处的降噪预期值，确定所述降噪装置的设计参数；
步骤4、基于所述降噪装置的设计参数，计算得到所述降噪装置在目标频率处的噪声传递损失；
步骤5、将所述降噪装置在目标频率处的噪声传递损失与所述降噪装置在目标频率处的降噪预期值进行对比，判断所述降噪装置的设计参数是否满足要求；若是，则执行步骤6；若否，则对步骤3中所述降噪装置的设计参数进行更新，之后重复步骤4-5的操作；
步骤6、基于所述降噪装置的设计参数，计算所述降噪装置的压力损失；判断所述降噪装置的压力损失是否满足预设要求；若是，则完成所述降噪装置的设计；若否，则对步骤3中所述降噪装置的设计参数进行更新，之后重复步骤4-6的操作。
进一步的，所述目标频率为12.5-2000Hz。
进一步的，所述降噪装置的设计参数包括轮廓框体的长度、轮廓框体的宽度、轮廓框体的高度、纵向片式消声结构的厚度、纵向片式消声结构的宽度、横向片式消声结构的宽度、竖向空气间隔的间距、横向空气间隔的间距以及所述空气腔的长度。
进一步的，所述降噪装置在目标频率处的噪声传递损失的计算过程，具体如下：
TL＝TL纵向消声机构+TL空气腔+TL横向消声机构
其中，TL为降噪装置在目标频率处的噪声传递损失；TL纵向消声机构为纵向消声机构处的噪声传递损失；TL空气腔为空气腔处的噪声传递损失；TL横向消声机构为横向消声机构处的噪声传递损失；Ds1为由纵向消声机构的断面引起的不连续衰减量；φ1(α)为纵向消声机构的消声系数；φ2(α)为横向消声机构的消声系数；φ3(α)为空气腔的消声系数；P1为纵向消声机构的进气通流部分的截面周长；S1为纵向消声机构的进气通流部分的截面面积；L1为纵向消声机构的长度；Ds2为由横向消声机构的端面引起的不连续衰减量；P2为横向消声机构的进气通流部分的截面周长；S2为横向消声机构的进气通流部分的截面面积；L2为横向消声机构的长度；P3为空气腔的进气通流部分的截面周长；S3为空气腔的进气通流部分的截面面积；L3为空气腔的长度；xs为声阻率比；w1为纵向消声机构的进气通流部分的宽度；w2为横向消声机构的进气通流部分的宽度；w3为空气腔的进气通流部分的宽度；λ为声波的波长。
进一步的，所述降噪装置的压力损失的计算过程，具体如下：
ΔP＝ΔP纵向消声机构+ΔP空气腔+ΔP横向消声机构
其中，ΔP为降噪装置的总压力损失；ΔP纵向消声机构为纵向消声机构引起的压力损失；ΔP空气腔为空气腔引起的压力损失；ΔP横向消声机构为横向消声机构引起的压力损失；S1'为纵向消声机构的阻塞面积；S1为纵向消声机构的进气通流部分的截面面积；ξ11为纵向消声机构入口端的局部阻力系数；ξ12为纵向消声机构出口端的局部阻力损失；ρ1为纵向消声机构处的空气密度；v1为纵向消声机构横截面处的气流速度；ξ3为沿轮廓框体内壁表面摩擦阻力系数；P1为纵向消声机构的进气通流部分的截面周长；L1为纵向消声机构的长度；S2'为横向消声机构的阻塞面积；S2为横向消声机构的进气通流部分的截面面积；ξ21为横向消声机构入口端的局部阻力系数；ξ22为横向消声机构出口端的局部阻力损失；ρ2为横向消声机构处的空气密度；v2为横向消声机构横截面处的气流速度；P2为横向消声机构的进气通流部分的截面周长；L2为横向消声机构的长度；S3'为空气腔的阻塞面积；P3为空气腔的进气通流部分的截面周长；S3为空气腔的进气通流部分的截面面积；L3为空气腔的长度；ρ3为空气腔处的空气密度；v3为空气腔横截面处的气流速度。
本发明还提供了一种电动汽车充电桩，包括充电桩本体、第一降噪机构及第二降噪机构；所述第一降噪机构设置在所述充电桩本体的进风口处，所述第二降噪机构设置在所述充电桩本体的出风口处；其中，所述第一降噪机构和所述第二降噪机构均采用所述的一种降噪装置。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明提供了一种降噪装置及其设计方法和电动汽车充电桩，通过在轮廓框体的进口端设置带有竖向空气间隔的纵向消声机构，在轮廓框体的出口端设置带有横向空气间隔的横向消声机构，噪声声波经过纵向消声机构及横向消声机构时，能够在纵向消声机构和横向消声机构表面发生摩擦损失，实现对噪声声波能量的二次消耗；其次，将纵向消声机构和横向消声机构纵横交错设置，形成交错型片式消声结构，有效提高了声波的通流断面，进而增大由断面引起的不连续衰减量；另外，通过在纵向消声机构和横向消声机构之间设置空气腔，噪声声波通过空气腔时，将在空气腔中产生振动，为克服气体惰性，进而实现消耗声能的效果；由于降噪装置的通流截面面积增加，有效保证了充电桩的散热效率；因此，所述降噪装置能够在满足充电桩散热需求的同时有效提高降噪装置的消声性能，具有结构简单、安装方便以及易推广的优势。
附图说明
图1为本发明所述的降噪装置的整体结构示意图；
图2为本发明所述的降噪装置的后视图；
图3为本发明所述的降噪装置的侧视剖图；
图4为本发明所述的降噪装置的俯视剖图；
图5为本发明中的尖劈型片式吸声单元的结构示意图；
图6为本发明所述的电动汽车充电桩的整体结构示意图；
图7为本发明中的充电桩本体结构示意图；
图8为本发明中所述降噪装置的设计方法；
图9为本发明所述的电动汽车充电桩与未安装降噪装置的充电桩本体在1m远处的声压级对比图。
其中，1轮廓框体，2纵向片式消声结构，3横向片式消声结构，4空气腔，5尖劈型片式吸声单元；21竖向空气间隔；31横向空气间隔；51吸声材料部；100充电桩本体，200第一降噪机构，300第二降噪机构。
具体实施方式
为了使本技术领域的人更好地理解本发明方案，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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，不是全部的实施例，而并非要限制本发明公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要的混淆本发明公开的概念。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前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例1提供了一种降噪装置，用于电动汽车充电桩的降噪过程；如附图1-4所示，所述降噪装置包括轮廓框体1、纵向消声机构及横向消声机构。
所述轮廓框体1为两端开口且中空的矩形框体结构，所述轮廓框体1的一端为进口端，所述轮廓框体1的另一端为出口端；具体的，所述轮廓框体1包括依次相连的顶板、第一侧板、第二侧板及底板，所述顶板与所述底板上下平行且间隔设置，所述第一侧板与所述第二侧板竖向平行且间隔设置；其中，所述第一侧板的上端与所述顶板的第一端相连，所述第一侧板的下端与所述底板的第一端相连；所述第二侧板的上端与所述顶板的第二端相连，所述第二侧板的下端与所述底板的第二端相连。
所述纵向消声机构设置在所述轮廓框体1的进口端处，所述横向消声机构设置在所述轮廓框体1的出口端处；其中，所述纵向消声机构与所述横向消声机构组合形成交错型片式消声结构；同时，在所述轮廓框体1的内部，所述纵向消声机构与所述横向消声机构之间设置有空气腔4；所述空气腔4为所述纵向消声机构、所述轮廓框体1的内壁以及所述横向消声机构合围形成的空间腔体，且所述空间腔体采用空气填充；其中，所述空气腔4的一端与所述纵向消声机构中的竖向空气间隔21相连通，所述空气腔4的另一端与所述横向消声机构中的横向空气间隔31相连通。
所述纵向消声机构包括若干纵向片式消声结构2，若干所述纵向片式消声结构2竖向平行，且在水平方向上相邻两个所述纵向片式消声结构2间隔设置；其中，相邻两个所述纵向片式消声结构2之间设置有竖向空气间隔21，所述竖向空气间隔21的一侧与外界相通，所述竖向空气间隔21的另一侧与所述空气腔4的进口侧相通。
具体的，在所述轮廓框体1的进口端处，若干所述纵向片式消声结构2竖向平行设置，相邻两个所述纵向片式消声结构2间隔形成所述竖向空气间隔21；所述纵向片式消声结构2的上端与所述顶板的内壁垂直固定，所述纵向片式消声机构2的下端与所述底板的内壁垂直固定。
所述横向消声机构包括若干横向片式消声结构3，若干所述横向片式消声结构3水平平行，且在竖直方向上相邻两个所述横向片式消声结构3间隔设置；其中，相邻两个所述横向片式消声结构3之间设置有横向空气间隔31，所述横向空气间隔31的一侧与所述空气腔4的出口侧相通，所述横向空气间隔31的另一侧与外界相同。
具体的，在所述轮廓框体1的出口端处，若干所述横向片式消声结构3竖向平行设置，相邻两个所述横向片式消声机构3间隔形成所述横向空气间隔31；所述横向片式消声结构3的一端与所述第一侧板的内壁垂直固定，所述横向片式消声结构3的另一端与所述第二侧板的内壁垂直固定。
如附图5所示，所述纵向片式消声结构2与所述横向片式消声结构3的结构相同，均采用尖劈型片式吸声单元5；所述尖劈型片式吸声单元5包括对称设置的两个吸声材料部51，所述吸声材料部51沿所述轮廓框体1的高度或宽度方向通长设置；其中，所述吸声材料部51的横截面为等腰梯形结构，两个所述吸声材料部51的横截面长边紧贴设置，且所述吸声材料部(51)的横截面长边与所述轮廓框体1的长度方向平行。
需要说明的是，所述尖劈型片式吸声单元5的横截面整体呈六边形结构，包括依次相连的第一三角截面部、矩形截面部及第二三角截面部；在所述纵向片式消声结构2中，所述第一三角截面部的尖端朝所述轮廓框体1的进口端外侧方向延伸，所述第一三角截面部的底边与所述矩形截面部的一端相连；所述第二三角形截面部的底边与所述矩形截面部的另一端相连，所述第二三角截面部的尖端朝所述轮廓框体1的中心方向即朝所述空气腔4一侧延伸；在所述横向片式消声结构3中，所述第一三角截面部的尖端朝所述轮廓框体1的出口端外侧方向延伸，所述第一三角截面部的底边与所述矩形截面部的一端相连；所述第二三角形截面部的底边与所述矩形截面部的另一端相连，所述第二三角截面部的尖端朝所述轮廓框体1的中心方向即朝所述空气腔4一侧延伸。
本实施例1中，所述轮廓框体1、所述纵向片式消声结构2及所述横向片式消声结构3均采用多孔吸声材料制作而成，以利用多孔吸声材料对通过所述空气腔4、所述竖向空气间隔21及所述横向空气间隔31的噪声声波进行吸收，以起到降噪的目的；优选的，所述轮廓框体1、所述纵向片式消声结构2及所述横向片式消声结构3采用相同的多孔吸声材料制作而成。
工作原理：
本实施例1所述的降噪装置，使用时，将所述降噪装置安装在待降噪电动汽车充电桩的进风口及出风口处，当待降噪电动汽车充电桩工作时，充电桩内部散热风扇运行产生的气动噪声将依次通过纵向消声机构中的竖向空气间隔21、所述空气腔4以及横向消声机构中的横向空气间隔31；其中，当气动噪声通过纵向消声机构中的竖向空气间隔21时，噪声声波将激发纵向消声结构中吸声材料表面小孔内的空气分子进行振动，以使噪声声波的一部分能量用于消耗克服摩檫力和黏滞力，实现利用纵向消声机构进行降噪的目的；当气动噪声通过所述空气腔4时，噪声声波将在空气腔中产生振动，当噪声声波克服气体惰性时需消耗声能，以实现利用空气腔进行二次降噪的目的；当气动噪声通过横向消声机构中的横向空气间隔31时，将激发横向消声结构中吸声材料表面小孔内的空气分子进行振动，以使噪声声波的剩余部分能量用于消耗克服摩檫力和黏滞力，实现利用横向消声机构进行三次降噪的目的。
其次，所述纵向片式消声结构2与所述横向片式消声结构3均采用尖劈型片式吸声单元，尖劈型片式吸声单元增大了消声装置进气通流截面积，可有效降低入口端的局部阻力系数，减小降噪装置的压力损失。
本发明中，通过设置纵向消声机构和横向消声机构，相比于传统阵列式消声器通流截面积有所增加，故充电桩的散热效率会有所增加；将纵向消声机构和横向消声机构交错设置，形成交错型消声结构，相比于传统片式消声器，由于通流断面增加，进而增大由断面引起的不连续衰减量；因此，所述降噪装置可在满足充电桩散热需求的同时有效提高降噪装置的消声性能。
如附图8所示，本实施例1所述的一种降噪装置的设计方法，包括以下步骤：
步骤1、获取待降噪电动汽车充电桩的设计参数信息以及待降噪电动汽车充电桩周围的噪声数据；其中，所述待降噪电动汽车充电桩的设计参数信息包括充电桩进风口处的散热孔阵的长度、充电桩进风口处的散热孔阵的宽度、充电桩出风口处的散热孔阵的长度以及充电桩出风口处的散热孔阵的宽度。
步骤2、根据所述待降噪电动汽车充电桩周围的噪声数据及相关的环境噪声标准，确定所述降噪装置在目标频率处的降噪预期值；优选的，所述目标频率为12.5-2000Hz；所述相关的环境噪声标准例如：声环境质量标准(GB 3096 2008)。
步骤3、根据待降噪电动汽车充电桩的设计参数信息以及所述降噪装置在目标频率处的降噪预期值，确定所述降噪装置的设计参数；其中，所述降噪装置的设计参数包括轮廓框体1的长度、轮廓框体1的宽度、轮廓框体1的高度、纵向片式消声结构2的厚度、纵向片式消声结构2的宽度、横向片式消声结构3的宽度、竖向空气间隔21的间距、横向空气间隔31的间距以及所述空气腔3的长度。
步骤4、基于所述降噪装置的设计参数，计算得到所述降噪装置在目标频率处的噪声传递损失；其中，所述降噪装置在目标频率处的噪声传递损失的计算过程，具体如下：
TL＝TL纵向消声机构+TL空气腔+TL横向消声机构
其中，TL为降噪装置在目标频率处的噪声传递损失；TL纵向消声机构为纵向消声机构处的噪声传递损失；TL空气腔为空气腔处的噪声传递损失；TL横向消声机构为横向消声机构处的噪声传递损失；为由纵向消声机构的断面引起的不连续衰减量；φ1(α)为纵向消声机构的消声系数；φ2(α)为横向消声机构的消声系数；φ3(α)为空气腔的消声系数；P1为纵向消声机构的进气通流部分的截面周长；S1为纵向消声机构的进气通流部分的截面面积；L1为纵向消声机构的长度；/>为由横向消声机构的端面引起的不连续衰减量；P2为横向消声机构的进气通流部分的截面周长；S2为横向消声机构的进气通流部分的截面面积；L2为横向消声机构的长度；P3为空气腔的进气通流部分的截面周长；S3为空气腔的进气通流部分的截面面积；L3为空气腔的长度；xs为声阻率比；w1为纵向消声机构的进气通流部分的宽度；w2为横向消声机构的进气通流部分的宽度；w3为空气腔的进气通流部分的宽度；λ为声波的波长。
步骤5、将所述降噪装置在目标频率处的噪声传递损失与所述降噪装置在目标频率处的降噪预期值进行对比，判断所述降噪装置的设计参数是否满足要求；若是，则执行步骤6；若否，则对步骤3中所述降噪装置的设计参数进行更新，之后重复步骤4-5的操作。
步骤6、基于所述降噪装置的设计参数，计算所述降噪装置的压力损失；判断所述降噪装置的压力损失是否满足预设要求；若是，则完成所述降噪装置的设计；若否，则对步骤3中所述降噪装置的设计参数进行更新，之后重复步骤4-6的操作；其中，所述降噪装置的压力损失的计算过程，具体如下：
ΔP＝ΔP纵向消声机构+ΔP空气腔+ΔP横向消声机构
其中，ΔP为降噪装置的总压力损失；ΔP纵向消声机构为纵向消声机构引起的压力损失；ΔP空气腔为空气腔引起的压力损失；ΔP横向消声机构为横向消声机构引起的压力损失；S1'为纵向消声机构的阻塞面积；S1为纵向消声机构的进气通流部分的截面面积；ξ11为纵向消声机构入口端的局部阻力系数；ξ12为纵向消声机构出口端的局部阻力损失；ρ1为纵向消声机构处的空气密度；v1为纵向消声机构横截面处的气流速度；ξ3为沿轮廓框体内壁表面摩擦阻力系数；P1为纵向消声机构的进气通流部分的截面周长；L1为纵向消声机构的长度；S2'为横向消声机构的阻塞面积；S2为横向消声机构的进气通流部分的截面面积；ξ21为横向消声机构入口端的局部阻力系数；ξ22为横向消声机构出口端的局部阻力损失；ρ2为横向消声机构处的空气密度；v2为横向消声机构横截面处的气流速度；P2为横向消声机构的进气通流部分的截面周长；L2为横向消声机构的长度；S3'为空气腔的阻塞面积；P3为空气腔的进气通流部分的截面周长；S3为空气腔的进气通流部分的截面面积；L3为空气腔的长度；ρ3为空气腔处的空气密度；v3为空气腔横截面处的气流速度。
需要说明的是，在步骤6中，若对步骤3中所述降噪装置的设计参数进行更新以及重复步骤4-6的操作，已遍历所述降噪装置的所有设计参数，且重复次数达到最大预设次数时，此时结束方法，并输出提示信息；其中，所述提示信息为所述降噪装置与待降噪电动汽车充电桩不匹配。
本实施例1所述的降噪装置及其设计方法，在轮廓框体内引入交错型片式消声结构，可在满足充电桩散热需求的同时有效提高降噪装置的消声性能，能够解决现有技术中无法平衡充电桩散热效率与降噪效率的技术缺陷，具有结构简单、安装方便、易推广的优势。
实施例2
如附图6-7所示，本实施例2提供了一种电动汽车充电桩，包括充电桩本体100、第一降噪机构200及第二降噪机构300；所述充电桩本体100的一侧设置有进风口，所述充电桩本体100的另一侧设置有出风口；所述第一降噪机构200设置在所述充电桩本体100的进风口处，所述第二降噪机构300设置在所述充电桩本体100的出风口处；其中，所述第一降噪机构200和所述第二降噪机构均采用上述实施例1中所述的一种降噪装置。
需要说明的是，在所述第一降噪机构200中，轮廓框体1的进口端与所述进风口处的充电桩壳体外壁固定相连，且将所述纵向片式消声机构2靠近所述进风口一侧设置；在所述第二降噪机构300中，轮廓框体1的进口端与所述出风口处的充电桩壳体外壁固定相连，且将所述横向片式消声机构3靠近所述出风口一侧设置。
实例说明：
以某一80kW单体式直流充电桩为例，安装在充电桩两侧的散热风扇为主要的噪声源，通过监测设备获取其噪声数据，分析其频谱可知，散热风扇噪声主要集中在中高频。
如附图1、3-4所示，基于所述待降噪电动汽车充电桩的设计参数信息，确定出降噪装置100的设计参数，具体尺寸如下：
在纵向片式消声结构2与横向片式消声结构3中，尖劈型片式吸声单元5的厚度t1为0.04m、宽度d1为0.1m、宽度d2为0.06m；需要说明的是，宽度d1为第一三角截面部、矩形截面部及第二三角截面部的长度总和；宽度d2为矩形截面部的长度；轮廓框体1的长度L为0.25m、宽度w为0.4m、高度h为0.46m；轮廓框架1中的顶板、第一侧板、第二侧板及底板的厚度t均为0.02m；竖向空气间隔31的距离t2为0.02m，横向空气间隔的间隔t3为0.032m；所述空气腔4的长度d3为0.05m。
利用多物理场仿真软件COMSOL Multiphysics 6.1，对所述的电动汽车充电桩与未安装降噪装置的充电桩本体进行仿真计算，获得充电桩周围的声压级分布；如附图9所示，附图9中给出了所述的电动汽车充电桩与未安装降噪装置的充电桩本体在1m远处的声压级对比图；从附图9中可以看出，在整个测试频段内，安装降噪装置后，充电桩周围的声压级均有一定程度的减小，尤其是在500～2000Hz频带内。
本发明所述的降噪装置及其设计方法和电动汽车充电桩，轮廓框体1采用四块多孔吸声材料板拼接而成，用于支撑和固定纵向消声机构及横向消声机构，并起到一定的吸声作用；通过在轮廓框体的进口端设置带有竖向空气间隔的纵向消声机构，在轮廓框体的出口端设置带有横向空气间隔的横向消声机构；所述纵向消声机构采用若干尖劈型片式吸声单元5竖向左右排列而成，所述横向消声机构采用尖劈型片式吸声单元5水平上下排列而成；在纵向消声机构和横向消声机构之间形成空气腔4；当散热风扇运行时，气动噪声依次经过纵向消声机构、空气腔4及横向消声机构，利用交错型片式消声结构对气动噪声实现有效吸收；同时，将尖劈型片式吸声单元5的两端均设计为尖劈结构，实现减小对充电桩散热效率影响，进而实现在满足充电桩散热需求的同时有效提高降噪装置的消声性能；所述降噪装置实现对充电桩的降噪，改善充电桩周围的噪声环境，给用户提供更加舒适的使用体验，具有结构简单、安装方便、易推广的优势，且其设计过程简单，操作性强。
上述实施例仅仅是能够实现本发明技术方案的实施方式之一，本发明所要求保护的范围并不仅仅受本实施例的限制，还包括在本发明所公开的技术范围内，任何熟悉本技术领域的技术人员所容易想到的变化、替换及其他实施方式。
Claims (10)
1.一种降噪装置，其特征在于，包括轮廓框体(1)、纵向消声机构及横向消声机构；所述轮廓框体(1)为两端开口且中空的矩形框体结构；
所述纵向消声机构包括若干纵向片式消声结构(2)，若干所述纵向片式消声结构(2)竖向平行且间隔设置在所述轮廓框体(1)的进口端处；其中，相邻两个所述纵向片式消声结构(2)之间设置有竖向空气间隔(21)；
所述横向消声机构包括若干横向片式消声结构(3)，若干所述横向片式消声结构(3)水平平行且间隔设置在所述轮廓框体(1)的出口端处；其中，相邻两个所述横向片式消声结构(3)之间设置有横向空气间隔(31)；
在所述轮廓框体(1)的内部，所述纵向消声机构与所述横向消声机构之间设置有空气腔(4)；其中，所述空气腔(4)的一端与所述竖向空气间隔(21)相通，所述空气腔(4)的另一端与所述水平空腔间隔(31)相通。
2.根据权利要求1所述的一种降噪装置，其特征在于，所述纵向片式消声结构(2)与所述横向片式消声结构(3)的结构相同，均采用尖劈型片式吸声单元(5)；
所述尖劈型片式吸声单元(5)包括对称设置的两个吸声材料部(51)，所述吸声材料部(51)沿所述轮廓框体(1)的高度或宽度方向通长设置；
其中，所述吸声材料部(51)的横截面为等腰梯形结构，两个所述吸声材料部(51)的横截面长边紧贴设置，且所述吸声材料部(51)的横截面长边与所述轮廓框体(1)的长度方向平行。
3.根据权利要求1所述的一种降噪装置，其特征在于，轮廓框体(1)采用多孔吸声材料制作而成。
4.根据权利要求1所述的一种降噪装置，其特征在于，所述纵向片式消声结构(2)及所述横向片式消声结构(3)均采用多孔吸声材料制作而成。
5.如权利要求1-4任意一项所述的一种降噪装置的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、获取待降噪电动汽车充电桩的设计参数信息以及待降噪电动汽车充电桩周围的噪声数据；
步骤2、根据所述待降噪电动汽车充电桩周围的噪声数据，确定所述降噪装置在目标频率处的降噪预期值；
步骤3、根据待降噪电动汽车充电桩的设计参数信息以及所述降噪装置在目标频率处的降噪预期值，确定所述降噪装置的设计参数；
步骤4、基于所述降噪装置的设计参数，计算得到所述降噪装置在目标频率处的噪声传递损失；
步骤5、将所述降噪装置在目标频率处的噪声传递损失与所述降噪装置在目标频率处的降噪预期值进行对比，判断所述降噪装置的设计参数是否满足要求；若是，则执行步骤6；若否，则对步骤3中所述降噪装置的设计参数进行更新，之后重复步骤4-5的操作；
步骤6、基于所述降噪装置的设计参数，计算所述降噪装置的压力损失；判断所述降噪装置的压力损失是否满足预设要求；若是，则完成所述降噪装置的设计；若否，则对步骤3中所述降噪装置的设计参数进行更新，之后重复步骤4-6的操作。
6.根据权利要求5所述的一种降噪装置的设计方法，其特征在于，所述目标频率为12.5-2000Hz。
7.根据权利要求5所述的一种降噪装置的设计方法，其特征在于，所述降噪装置的设计参数包括轮廓框体(1)的长度、轮廓框体(1)的宽度、轮廓框体(1)的高度、纵向片式消声结构(2)的厚度、纵向片式消声结构(2)的宽度、横向片式消声结构(3)的宽度、竖向空气间隔(21)的间距、横向空气间隔(31)的间距以及所述空气腔(3)的长度。
8.根据权利要求5所述的一种降噪装置的设计方法，其特征在于，所述降噪装置在目标频率处的噪声传递损失的计算过程，具体如下：
TL＝TL纵向消声机构+TL空气腔+TL横向消声机构
其中，TL为降噪装置在目标频率处的噪声传递损失；TL纵向消声机构为纵向消声机构处的噪声传递损失；TL空气腔为空气腔处的噪声传递损失；TL横向消声机构为横向消声机构处的噪声传递损失；Ds1为由纵向消声机构的断面引起的不连续衰减量；φ1(α)为纵向消声机构的消声系数；φ2(α)为横向消声机构的消声系数；φ3(α)为空气腔的消声系数；P1为纵向消声机构的进气通流部分的截面周长；S1为纵向消声机构的进气通流部分的截面面积；L1为纵向消声机构的长度；为由横向消声机构的端面引起的不连续衰减量；P2为横向消声机构的进气通流部分的截面周长；S2为横向消声机构的进气通流部分的截面面积；L2为横向消声机构的长度；P3为空气腔的进气通流部分的截面周长；S3为空气腔的进气通流部分的截面面积；L3为空气腔的长度；xs为声阻率比；w1为纵向消声机构的进气通流部分的宽度；w2为横向消声机构的进气通流部分的宽度；w3为空气腔的进气通流部分的宽度；λ为声波的波长。
9.根据权利要求5所述的一种降噪装置的设计方法，其特征在于，所述降噪装置的压力损失的计算过程，具体如下：
ΔP＝ΔP纵向消声机构+ΔP空气腔+ΔP横向消声机构
其中，ΔP为降噪装置的总压力损失；ΔP纵向消声机构为纵向消声机构引起的压力损失；ΔP空气腔为空气腔引起的压力损失；ΔP横向消声机构为横向消声机构引起的压力损失；S1'为纵向消声机构的阻塞面积；S1为纵向消声机构的进气通流部分的截面面积；ξ11为纵向消声机构入口端的局部阻力系数；ξ12为纵向消声机构出口端的局部阻力损失；ρ1为纵向消声机构处的空气密度；v1为纵向消声机构横截面处的气流速度；ξ3为沿轮廓框体内壁表面摩擦阻力系数；P1为纵向消声机构的进气通流部分的截面周长；L1为纵向消声机构的长度；S2'为横向消声机构的阻塞面积；S2为横向消声机构的进气通流部分的截面面积；ξ21为横向消声机构入口端的局部阻力系数；ξ22为横向消声机构出口端的局部阻力损失；ρ2为横向消声机构处的空气密度；v2为横向消声机构横截面处的气流速度；P2为横向消声机构的进气通流部分的截面周长；L2为横向消声机构的长度；S3'为空气腔的阻塞面积；P3为空气腔的进气通流部分的截面周长；S3为空气腔的进气通流部分的截面面积；L3为空气腔的长度；ρ3为空气腔处的空气密度；v3为空气腔横截面处的气流速度。
10.一种电动汽车充电桩，其特征在于，包括充电桩本体(100)、第一降噪机构(200)及第二降噪机构(300)；所述第一降噪机构(200)设置在所述充电桩本体(100)的进风口处，所述第二降噪机构(300)设置在所述充电桩本体(100)的出风口处；其中，所述第一降噪机构(200)和所述第二降噪机构均采用如权利要求1-4任意一项所述的一种降噪装置。
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| CN202410300698.2A CN118053413A (zh) | 2024-03-15 | 2024-03-15 | 一种降噪装置及其设计方法和电动汽车充电桩 |
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