用于阻尼声能的组件、用于设置有这种组件的冷却系统的气流发生器以及相关的冷却系统

技术领域

本发明涉及用于吸收声能的组件。本发明还涉及设置有这种组件的气流发生器。更具体地说，它旨在用于机动车辆的冷却系统。

本发明特别适用于包括无刷电马达的任何装置。本发明尤其也适用于由电马达的旋转轴直接驱动的装置，以及通过齿轮系驱动的装置。

背景技术

电马达通常包括马达单元和用于控制马达单元的电子控制单元。马达单元包括能够绕轴线旋转以实现预定旋转速度的转子和定子。在正常操作期间，马达单元产生一个或多个振动或振动频率，当电子控制单元机械连接到马达单元时，电子控制单元暴露于这些振动或振动频率。

当电子控制单元包括振动频率在可听范围内的部件时，会出现问题，尤其对于金属部件是这种情况。具体而言，响应于马达单元产生的(多个)振动，金属部件发出对人耳不愉快的纯音。因此，已经提出将马达单元和电子控制单元声学去耦，从而使得可以消除这些纯音。

这种解决方案当然有效，但并不适合所有情况。例如，对于电马达，不希望将马达单元和控制单元分离，因为这产生了物理不连续性，限制了装置在电磁兼容性(EMC)方面的性能。在其他情况下，分离不能在发出(多个)纯音的区域进行。事实上，一些马达要求在该区域的下游进行声学去耦(acoustic decoupling)。

发明内容

本发明克服了上述问题，并为此目的提供了一种组件，包括:

-能够散发振动能量的振动源，

-能够从所述振动能量产生声波的辐射源，

-与所述振动源和所述辐射源接触的至少一个可压缩构件，

所述组件的特征在于，可压缩构件被安装成在所述振动源和所述辐射源之间被压缩以便吸收所述声波。

这提供了一种组件，其中振动源和辐射源可以连接，特别是机械连接，同时限制辐射源产生的噪声。对应于特定频率的声发射峰值(称为纯音)在很宽的频率范围内被转换成强度降低的发射。发射的音因此被认为是衰减的，因此对用户来说不那么恼人。具体而言，安装成在振动源和辐射源之间被压缩的可压缩构件吸收由辐射源接收的振动能量。

根据可以一起或分开考虑的本发明的各种特征:

-振动源是旋转的；

-振动源和辐射源机械连接；

-振动源和辐射源刚性连接；

-可压缩构件位于吸收区域；

-在所述一个或多个吸收区域中，振动源与辐射源隔开距离d，该距离d小于可压缩构件在处于解除压缩构造时的长度，该长度被称为休止状态下的长度；

-一个或多个吸收区域离散分布；

-可压缩构件是弹性体，优选热塑性弹性体；

-可压缩构件安装在振动源或辐射源上。

有利地，该组件可用于装备用于机动车辆的冷却系统的气流发生器，所述组件的特征在于振动源由整个或部分马达支撑器件形成，辐射源由整个或部分散热器形成。由马达旋转产生的散热器的振动会产生可听见的噪音，该振动被可压缩构件吸收。

根据可以一起或分开考虑的其他特征:

-该组件包括从所述马达支撑器件的面向散热器的表面延伸的几个可压缩构件；

-马达支撑器件和/或散热器具有基本圆形的形状，所述可压缩构件以规则的间隔成角度分布；

-马达支撑器件包括所述振动源和安装部，所述振动源被构造成允许马达的附接，所述安装部被构造成附接到支撑器件；

-所述振动源和安装部通过声学去耦器件被连接；

-所述声学去耦器件和可压缩构件由相同的材料制成。

本发明还涉及一种设置有如上所述的组件的气流发生器，所述气流发生器包括具有振动源的电马达单元和具有辐射源的电子控制单元。有利的是，所述马达单元和所述电子控制单元沿着马达单元的纵向轴线位于彼此的延伸部中。

本发明还涉及一种用于机动车辆的冷却系统，包括如上所述的气流发生器。

附图说明

从下面参照附图给出的描述中，本发明的其他目的、特征和优点将变得更加清楚，在附图中:

图1a示意性地示出了根据现有技术的组件的横截面；

图1b示意性地示出了根据本发明的组件的横截面；

图2是根据现有技术的气流发生器的分解图；

图3示出了根据本发明的气流发生器的马达支撑器件的透视图；

图4示出了一个替代实施例中根据本发明的气流发生器的散热器的透视图；

图5a呈现了以频率4千赫为中心的两个声学频谱之间的比较：深灰色频谱涉及没有本发明时产生的声波，浅灰色频谱涉及根据本发明的组件产生的声波；

图5b呈现了五个声谱之间的比较，其示出了和与气流发生器相关的声谱的八次谐波相关的发射峰值，该气流发生器包括以2300RPM(每分钟转数)的速度旋转的旋转振动源，最厚线中的频谱与设置有根据本发明的组件的气流发生器相关。

具体实施方式

图1a以简化视图示意性地示出了根据现有技术的组件100，其包括能够散发振动能量e

参照图1b，本发明涉及一种组件10，其包括能够散发振动能量e

振动源20可以是能够经受瞬时变形的任何装置的任何部分，也就是说能够振动和散发振动能量e

由这种源发射的振动能量e

至于辐射源30，它是能够从来自振动源的振动能量e

以何种强度感知这些声波取决于结构和制造辐射源30的材料的性质。例如，由经受振动的金属板(例如由铝制成)发出的声音将比由塑料制成的板发出的声音被更清晰地感知。具体而言，在一种情况下，振动能量e

同样如图1b所示，根据本发明的组件还包括与所述振动源20和所述辐射源30接触的至少一个可压缩构件40。换句话说，可压缩构件40振动地连接到振动源20和辐射源30。

根据本发明，可压缩构件40被安装成在所述振动源20和所述辐射源30之间被压缩，以便吸收声波。顺便提及，由振动源20提供的振动能量e

由于可压缩构件40与辐射源30接触，该振动能量e

可压缩构件40可以有利地由弹性体制成，优选由热塑性弹性体制成，其是弹性且便宜的。

有利的是，在本发明的构造中，振动源20和辐射源30可以机械连接，甚至刚性连接，而不会对根据本发明的组件10的正常功能产生不利影响。具体而言，振动能量e

可压缩构件40可以安装在振动源20或辐射源30上。事实上，在本发明的上下文中，重要的不是可压缩构件40从其延伸的表面，而是所述可压缩构件40与振动源20和辐射源30接触并安装成在所述源20、30之间被压缩的事实。

有利地，可压缩构件40可以安装在支撑部分42上，支撑部分42上或者来自振动源20并朝向辐射源30延伸，或者来自辐射源30并朝向振动源20延伸。该支撑部分42使得可以根据分开振动源20和辐射源30的距离而局部减小所述源20和30之间的间隙。优选地，支撑部分42具有圆柱形形状，这更适于声波的传播。支撑部分42由与其来自的源相同的材料制成不是强制性的。

有利的是，可压缩构件40位于被称为吸收区域的一个或多个离散区域中，并且在一个或多个所述吸收区域中，振动源20与辐射源30隔开距离d，该距离d小于可压缩构件40在组装之前处于解除压缩构造时的长度，该长度被称为休止状态下的长度。

原则上，所述吸收区域可以以任何方式分布。然而，当没有实施吸收区域时，它们的空间分布可以基于存在于部件中的振动的波节/波节线和/或波腹/波腹线的位置来确定。波节/波节线(nodal lines)在这样的被限定和固定位置处形成：在所述被限定和固定位置处，由振动源20产生的具有相同频率和相同强度的振动完美地相互抵消，使得振动消失。另一方面，波腹/波腹线(antinodal lines)形成在同样被限定和固定的位置处，其中由振动源20产生的具有相同频率和相同强度的振动被加在一起，使得振动被放大。波腹线的位置取决于波节线的位置。

有利的是，吸收区域因此可以位于波腹/波腹线处。吸收区域可以以两种构造定位。在第一构造中，吸收区域可以位于与给定频率相关联的波腹/波腹线上。在这种情况下，由辐射源30从以该频率产生的振动中产生的声波将被显著吸收。在第二种构造中，吸收区域可以位于多个波腹/波腹线处，以便瞄准多个给定频率，或者甚至频率范围。在这种情况下，由辐射源30从以这些频率产生的振动中产生的所有声波都将被吸收。

同样有利的是，组件10包括适应振动的强度的多个吸收区域。除了根据吸收区域相对于波腹线的相对位置来瞄准感兴趣的一个或多个振动频率的可能性之外，还可以调节可以被衰减的振动能量e

例如，在组件10包括围绕其旋转轴线以恒定速度旋转的旋转振动源20的情况下，可压缩构件40从旋转振动源20延伸，可压缩构件40成角度地分布在位于所述旋转轴线周围的各个吸收区域中，振动强度根据旋转速度变化。吸收区域的数量可以根据旋转速度来调整，使得吸收适应振动的强度。一些应用可能需要四个或更多的吸收区域，而其他应用只需要两个。

此外，可压缩构件40可以有利地为交叉形。优选地，在这种构造中，支撑部分42也可以具有交叉形状。可压缩构件40以及可选的支撑部分42的交叉形对波腹线和波节线的形状和位置有直接影响。反回到包括旋转振动源20的组件10的例子，考虑到交叉包括朝向振动源20的旋转轴线的第一臂和与所述第一臂成直角的第二臂，因此有可能瞄准径向波腹线和成角度波腹线。这允许获得更多数量的振动频率。

呈气流发生器形式的本发明实施例

图2示出了用于吸入和吹出空气的气流发生器1。气流发生器1包括马达单元2和电子控制单元3，它们沿着主纵向轴线X(由虚线示出)位于彼此的延伸部中。电子控制单元3因此被定位成给马达单元2供电，同时限制由其自身内部元件产生的磁干扰，这将在下面进一步描述。

马达单元2包括无刷马达，也称为电子换向电马达。它能够通过沿着所述纵向轴线X延伸的所述马达单元2的输出轴260驱动风扇轮28旋转

马达单元2主要包括定子24和转子26，定子24具有励磁绕组，转子26承载能够驱动风扇轮28的输出轴260。定子24固定到电子控制单元3的散热器32，转子26围绕定子24布置，以在由绕组和与转子相关联的磁体产生的磁场的作用下被驱动旋转。

定子24具有围绕主纵向轴线X旋转对称的形状。定子24包括具有环形中心壁240的壳体，该环形中心壁240界定了内孔242的轮廓，并且该环形中心壁240的的外部面由径向布置成星形的多个齿244延伸。

励磁绕组包括几个相，每个相包括至少一个导线绕组246，其输出电连接到这里未示出的电源器件(只有连接器件248可见)。在这种情况下，定子24包括三相缠绕的十二个齿。导线绕组围绕齿244产生，每个齿承载绕组元件。

转子26是钟形的，具有环形冠环264和位于所述冠环一端的穿孔封闭壁262。封闭壁可以具有与冠环的轴线大致成直角的平坦形状，或者具有与冠环相距一净距离的弯曲形状，并且在其中心承载输出驱动轴260。

冠环264的直径大于定子24的外直径，使得转子可以覆盖定子。冠环具有在该覆盖位置朝向定子的内部面，并且多个永磁体266位于转子的冠环的该内部面上。

当组装马达单元2时，定子24定位在由冠环264界定的转子的主体中。转子和定子因此被布置成使得由转子26承载的永磁体266在定子24的线圈被供应电流时恒定地定位在由定子24的线圈产生的磁场中，从而产生转子围绕定子的旋转运动。顺便提及，定子24和转子26布置成使得转子的封闭壁262朝向风扇轮28，并且定子定位在相对侧上，面向散热器32。

除了散热功能之外，散热器32还实现驱动轴260的铰接功能。在这种情况下，它还执行接地和提高EMC的功能。

为此，例如，散热器32包括基本为圆形的板320，以及定位为从板伸出的套筒322，套筒322具有基本在板的中心开口的内部通道324。板320在与套筒内的内部通道的回转轴线基本成直角的平面内延伸。大致圆柱形的套筒322适于容纳在定子24的内孔242中，并且适于接收固定到转子26的输出驱动轴260。优选地，板320具有盘形状，但是它可以具有其他形状，例如长方形、正方形、椭圆形等。

散热器32确保转子26相对于定子24正确定位。定子24和散热器32相互附接。定子围绕套筒322定位，与所述套筒的外部面接触，而转子26经由其固定到的输出轴260被接收在套筒的内部通道324中。

一个或多个轴承80、82可以插入散热器32中，特别是套筒322中，以用作输出轴260的旋转引导件，输出轴260还由转子26驱动旋转。这些轴承可以是滚珠轴承，但也可以是滚柱轴承或滚针轴承，或其他类型的轴承。

换句话说，由转子26承载的输出轴260经由轴承80、82可旋转地安装在马达支撑器件的套筒322内。

板320和套筒322形成有助于良好EMC的单个件。优选地，散热器32由铝制成，赋予该部分轻质和良好热传导的组合特性。散热器32可以电接地。

在轴承80、82的另一侧，气流发生器1的风扇轮28固定到马达的输出轴260的自由端。它包括位于其外围的多个翅片280和覆盖物282。转子26的旋转驱动风扇轮28旋转，这有助于产生通过翅片的强制空气。

马达单元2由马达支撑器件22支撑，马达支撑器件22在这里具有大致圆形的形状，但是并非必须如此。

从图3中可以更清楚地看出，马达支撑器件22包括安装部222，该安装部222被构造成附接到HVAC外壳。这样，安装部222具有许多附接区域。安装部222具有两个部分，中心部分222a和外围部分222b，这两个部分都与中心孔口224同轴布置。外围部分222b旨在附接到HVAC外壳。

马达支撑器件22以刚性方式机械连接到散热器32，特别是在中心部分222a。更准确地说，马达支撑器件22和散热器32被拧在一起，使得散热器32与马达支撑器件22接触，特别是在螺纹井228处。它特别是至少部分地被按压抵靠马达支撑器件22。这种按压通过在中心部分222a的边缘处成角度和/或同心分布的定位柱230被促进。因此，当转子26旋转时，位于马达支撑器件22上的附接区域也是散热器32的振动源。因此，振动去耦是必要的。

有利的是，马达支撑器件22包括第一、第二和第三声学去耦器件226a、226b和226c。声学去耦器件226a、226b和226c围绕中心孔口224同心地和/或径向地布置，这使得能够减少在安装部件222的附接区域中的由马达单元2引起的振动。在这方面，它们优选由塑料制成，并且非常优选由弹性体制成，例如硅树脂。

第一声学去耦器件226a包括大致椭圆形的元件，其围绕中心孔口224的外围成角度地分布，并与套筒322接触。这些振动地连接到套筒322的元件导致对由马达单元2引起的振动的第一次衰减。第二声学去耦器件226b位于形成在中心部分222a内部的凹槽中，并形成从第一声学去耦器件226a到第三声学去耦器件226c的去耦路径。第二声学去耦器件226c是环形的，并且同轴地位于中心部分222a和外围部分222b之间。它进一步减少了由马达单元2在套筒322的区域中引起的振动。

声学去耦器件226a、226b和226c不吸收由马达在散热器32上引起的振动，特别是因为散热器32由金属制成。还需要其他吸收器件。这些器件描述如下。

关于电子控制单元3，除了板320和套筒322之外，它还包括电子控制板34和盖36。当组装电子控制单元3时，电子板34、散热器32和盖36通过贯穿紧固器件(未示出)、例如螺钉被保持为固定在一起。因此，包含在电子控制单元3中的电子器件有利地靠近所述马达单元2。

盖36是中空的，并且代表电子控制单元3的外壳体。它参与散热。盖36包括适当的内部容积部，允许其通过遵循电子控制板34的轮廓来容纳所述电子控制板34。因此，当组装电子控制单元3时，电子板34被完全集成到内部容积部中，并因此被保护免受外部环境的影响。在这种情况下，盖36是最有可能产生声波的部件。

电子控制板34包括一个或多个控制元件和/或到外部电路的连接器。它用于向马达单元2供电。控制元件释放热量，热量必须散发，否则会损坏电子控制板34。传统上，电子板需要受限的温操作度，例如120或150℃。

在这方面，电子板34可以通过热膏热耦合到散热器32(在这种情况下，散热器32由金属制成)，使得可以通过热传导有效地冷却所述电子板34。散热器32集成了若干功能，包括冷却所述电子板34的部件和支撑电子控制单元3。

散热器32的板320形成用于容纳电子控制板34的外壳。外壳具有遵循电子板34的轮廓的形状，在这种情况下为矩形。外壳320的内表面整体是平坦的。然而，它包括一些适合于穿过所述电子板34并允许电子板34和所述外壳320之间紧密接触的元件的凹槽。

优选地，散热器32可以直接连接到电子板34的地线，并且这与它由金属制成的事实相结合，使得可以阻挡电子板发出的电磁辐射，因为该辐射会干扰马达单元2的操作。

这样，尽一切努力保持控制电子器件靠近转子26和定子24，一方面是为了给定子供电，另一方面是为了上述原因避免马达单元2和电子控制单元3的电磁去耦。顺便提及，由于马达支撑器件22和散热器32位于两个单元2、3之间的界面处，因此不可能在声学上使它们去耦。

当气流发生器1操作时，马达支撑器件22在其中心孔口224处产生由转子26的旋转引起的振动，中心孔口224接收套筒322，套筒322本身通过轴承80、82连接到转子。由于散热器32和马达支撑器件22接触，电子控制单元3暴露于由马达单元2引起的振动。

其中，马达支撑器件22构成振动源20，特别是能够散发振动能量e

根据图3所示的本发明示例性实施例的第一变型，呈垫形式的可压缩构件40连接到马达支撑器件22。一旦气流发生器1被组装，这些可压缩构件40也与散热器32接触。

根据所示的例子，可压缩构件40位于圆柱形部分220上，圆柱形部分220被称为“柱”，来自马达支撑器件22。如图3所示，这些柱220从中心部分222a平行于主纵向轴线X轴向延伸。此外，它们被充分升高以局部减小马达支撑器件22和散热器32之间的间隙。它们的长度甚至可以大于马达支撑器件22和散热器32之间的间隙。具体而言，如图3所示，中心部分222a具有腔，该腔在马达支撑器件22和散热器32、特别是板320之间局部产生间隙。

可压缩构件40从中心部分222a(提醒一下，中心部分222a定位为面对散热器32)以规则的间隔成角度分布，并构成吸收区域。这种构造特别适合于由马达单元2产生的振动波从马达支撑器件的中心孔口224的同心传播。此外，与这些振动相关联的波腹/波节线也同心地传播，使得所述可压缩构件40的角度分布可以一个接一个地瞄准它们。

在这种情况下，可压缩构件40和柱220位于离主纵向轴线X相同的距离处，因此位于离散热器32的轴线相同的距离处。在所示的实施例中，应当理解，只有给定的振动频率被瞄准，并且只有由散热器32从以该频率产生的振动中产生的声波将被吸收。可压缩构件40和柱220可以位于离主纵向轴线X不同的距离处。在这种情况下，瞄准几个振动频率，由散热器32从以这些频率产生的振动产生的所有声波将被吸收。

以特别有利的方式，可压缩构件40(和吸收区域)的数量为三个，考虑到散热器32由金属制成的事实和由马达单元2产生的振动的强度，这允许适当地吸收声波，要知道马达单元2在正常操作中平均执行大约2300转/分钟。可压缩构件40的数量不是限制性的，并且必须适应马达单元2的特性。

可压缩构件40被安装成在所述马达支撑器件22和所述散热器32之间被压缩，以便吸收可能由散热器32产生的声波。在这方面，它们优选由热塑性弹性体制成。可压缩构件40因此振动地连接到马达支撑器件22和散热器32。

因此，随着转子26围绕定子24旋转，因为可压缩构件40与散热器32接触，所以由马达支撑器件22散发的振动能量e

有利的是，可压缩构件40是交叉形的。优选地，柱220也是如此。可压缩构件40和支撑部分42的交叉形状使得可以瞄准径向波腹线和成角度波腹线。这允许获得更多数量的振动频率。

根据图4所示的本发明示例性实施例的第二变型，可压缩构件40从散热器32延伸。

在该变型中，可压缩构件40平行于主纵向轴线X从散热器的面向马达支撑器件22的面上存在的腔延伸。它们更精确地从散热器32中形成的凹槽(适于穿过所述电子板34的元件)延伸。此外，它们被充分提升，使得一旦气流发生器1被组装，它们与马达支撑器件22接触，而没有任何附加器件(特别是没有柱)。

如在第一变型的情况中，可压缩构件40从散热器32以规则的间隔成角度地分布，并且构成吸收区域。

每个可压缩构件都是两个成角度的圆柱扇形体的形式，这两个成角度的圆柱扇形体遵循在散热器32中形成的凹槽的周边，并且通过基本上在所述扇形体的中间区域中延伸的薄材料部分连接。

在这种构造中，尽管可压缩构件40位于距主纵向轴线X相同的距离处，但是因为两个扇形体位于不同的径向位置，所以至少两个不同的振动频率可以被瞄准。因此，很明显，即使由于它们的形状，可压缩构件40也可以影响声波可以被吸收的频率的数量。

同样在这种情况下，可压缩构件40被安装成在所述马达支撑器件22和所述散热器32之间被压缩，以便吸收可能由散热器32产生的声波。

以特别有利的方式，可压缩构件40的数量为三个，这允许适当吸收马达单元2的声波。它们优选由与去耦器件相同的材料制成，特别是弹性体，例如硅树脂。

参考图5a，这示出了以4kHz为中心的两个声谱的比较。

深灰色的频谱涉及由不根据本发明的气流发生器的马达支撑器件22和散热器32产生的声波，而浅灰色的频谱与根据本发明的图3所示示例的组件1产生的声波相关。

铝散热器32根据声谱S

可以清楚地看到，由根据本发明的组件1产生的声波被吸收，因为在该频率下，发射峰值本身被吸收，即衰减并扩散到更宽的频率范围。在操作中，相比于没有所述组件时发出的纯音引起的噪音污染，设置有这种组件的气流发生器1导致小得多的噪音污染。

图5b示出了具有与图5a的声谱的八次谐波相关联的发射峰值的五个声谱之间的比较。

请注意，与该八次谐波相关的发射峰值(属于频率f

在这个特定的示例性实施例中，注意，当辐射源30连接到振动源而不是承载/接触可压缩构件的振动源20时，辐射源30能够振动。同样，振动源20本身可能经受辐射源30产生的振动。不管是什么导致其中任何一个振动，插入都依赖于在振动源20处使用振动元件，通过在两者之间插入可压缩构件来吸收噪声源(即辐射源30)的振动。