风管式空调内机水泵噪音产生机理分析与优化

风管式空调内机水泵噪音产生机理分析与优化

庄子宝，吴彦东，龙旦风，刘喜岳

(广东美的暖通设备有限公司，广东佛山，5 2 8 311 )

摘要：风管式空调水栗噪音主要是100Hz电磁噪音，是由水泵电机振动通过水泵支架传递到外壳钣金并通过外壳钣金向外辐 射产生的。根据噪音产生的机理及目前水泵结构缺陷分析结果，优化设计一种新的水泵隔振胶垫，有效降低了水泵噪音。 关键词：风管式空调；水泵噪音；噪音源定位；噪音辐射；隔振胶垫

Mechanism Analysis and Optimization of Noise Caused

byWaterPumpofDuct Indoor Unit of Air Conditioner

Zhuang Zibao, Wu Yandong, Long Danfeng, Liu Xiyue

(GD Midea Heating & Ventilating Equipment Co., LTD, Foshan Guangdong, 528311)

Abstract: The noise caused by water pump withinduct indoor unit of air conditioner is mainly 100 Hz

electromagnetic type, which originates from the motor vibration and then transfer to the sheet metal of the cabinet through bump support and radiated by the sheet metal. Basis on the analysis of the noise generation mechanism and the drawbacks of the present bump structure, a new type of rubber vibration-isolation pad is designed, and in consequence the noise is reduced effectively.

Key words: duct air conditioner;water-bump noise;noise source identification;noise radiation;rubber vibration-isolation pad

〇前言

随着人们生活水平的日益提高,对生活环境的舒适性的要求 也越来越高。空调内机噪音作为空调舒适性的一个重要指标，被 越来越多的用户关注[1]。排水泵作为风管式空调重要运动部件， 其结构设计优良直接影响空调噪音数值及音质。本文针对我司风 管式空调水泵噪音大、音质差问题。通过实验测试空调各个结构 部件固有频率及振动噪音特性，从本质上分析了水栗噪音产生的 机理，并根据分析结果设计一种新的隔振胶垫结构用于空调水泵 隔振，成功的降低了水栗噪音。

主要为水泵电机的电磁噪音引起的。

1.2水录噪音麟路径分析

由上述分析，水泵电机电磁噪音是主要噪音源。鉴于水泵的 安装结构可以判断水荥电机电磁噪音传播路径主要有两种。

(1) 传播。

(2) 动噪音。

1.2.1 7_K录单体振动噪音测试分析

实验随机挑选5个样品进行振动、噪音测试。测试过程中防 止安装约束对水泵振动噪音产生影响，故采用悬挂的方式采集水

泵单体的振动噪音。表1振动噪音数据

振动

噪音

噪音辐射即水泵电机的电磁噪音透过结构件在空气中 振动辐射即水泵电机电磁振动通过结构件向外辐射振

17K录噪音丰腿分析

1.1水录噪音位

试验通过BK采集风管机正下方0. 2m、出风口正前方0. 2m 处单开水泵时的噪音数据，具体采集方式。FFT、CPB频谱如下 图1。

一

Autospectrum(ll) * Input (Real) \\ FFT Anatjzer_________________ 福

2m |m I I

Cursor val — Autospectnjm(ll) ■ Inputl (Real) \\ CPB Aral)af

XilOOIMO dB(A)/2Dufe]Y:4.367mf 28- Total: 753

3U6312S 250 S001k2k4k8i[

XilOO膽 Y: 28122 dB(/ Total :X.}90

Cursor value

L .

20 « 60 80 100 120 1« 160 180 200

fltl

1号2号3号

4

m号5号

X(切向)100Hztotal(m/s2)(n/s2)0. 0210. 130.0450. 120.160. 240. 160. 240. 240. 28Y (径向）

100Hztotal(m/s2)(n/s2)0.0040. 12

0.0850. 02

0. 250. 330. 150. 250.20.25

z (轴向）

100Hz

(m/s2)0.0220.0390. 0580.0140.05

total(n/s2)0. 190. 250. 110. 140. 34

dH(A)17. 1

16.917.517.217.2

图1机器正下方0.2m噪音频谱

通过表1分析，水泵电机本身的噪音很小，当声波透过结构 件能量一定会衰减，向外辐射的噪音值应该小于噪音源的噪音值 [2]。而实际在整机测试过程中，单开水栗噪音也有30. 3dB(A),远 大于水栗单体噪音，因此可以判定水栗电磁噪音透过结构件向外 辐射不是产生整机噪音大的主要因素。

通过频谱分析可以看出，水泵整体噪音为30. 3dB(A),而 100Hz处的噪音28. ldB(A),可以判定100Hz的噪音为水泵辐射 噪音的主要噪音频段。另外从FFT线性谱上看100Hz为单频噪音， 与水泵电机2倍电磁谐波频率吻合,因此可以判定产生水泵噪音

44

mmm2017.13

设计与研发度即降低外壳钣金的响应。降低电机振动可以通过优化电机电磁 场、电机加工工艺等手段进行。在传递路径上衰减振动可以通过 1.2.2水额樹振动、噪齡析

实验根据水泵在空调内机装配关系，从水泵到外钣金传递路 径上分别测试了结构件上的振动数据及固频。

表2钣金件固频表

钣金件

固有频率Hz水泵支架

47

70水泵支架安装板

131

17058顶盖回风侧

86133.5顶盖出风侧

13947.5尾板

69.510244尾板（装下回风位置）

5888左侧板

97

132

表3空调结构件100Hz振动委m原机状态

X m/s2Y m/s2Z m/s2泵本体

0. 280.2150. 174泵支架

0.3180.2680. 204顶板

0.2130.2240.337前面板

0.2160.3210.215左侧板

0.5230.4691.107尾板

0. 4461. 110. 234如表2所示，水泵支架在100Hz附近没有1B应固有频率不会引起共振。虽然水泵与支架不会产生共振。但水泵振动会以强 迫振动形式通过支架向外钣金传递。当水泵电机的振动传递到钣 金件上，引起钣金强烈的受迫振动而辐射噪音。由辐射声功率与 辐射面积成正比，同样的振动，辐射面积越大噪音也越大。目前风 管式空调外壳钣金多是大面积的薄板结构，具有刚度小，灵敏度 大的特点，即使振动不大传递到钣金上依然可以辐射出较大噪 音。另外空调的左侧钣金和尾板存在与100Hz相近的固频，会产 生局部共振使振动放大，会加大向外辐射噪音能量，产生更大的 噪音。

如表3振动数据所示，水泵电机振动通过支架向外传递过程 中振动没有得到有效衰减，水泵上振动几乎1:1传递到外壳钣金 上。在左侧板与后尾板由于共振原因，振动被放大5倍。因此通过 上述分析可以判定水栗电机电磁振动通过结构件向外辐射振动 噪音是造成水泵噪音大的主要因素。

通过上述分析，整机水泵噪音主要是水泵电机100Hz电磁噪 音，其传播方式为电机振动以强迫振动形式通过支架传递到银金 上，并通过钣金面向外辐射噪音。局部钣金结构存在共振现象，造 成钣金向外辐射噪音增大，进而造成水泵噪音增大。

2 7傾噪音优化

水泵噪音是水泵振动传递到外壳银金上辐射出的噪音。控制 手段有可以从三个方面进行。（1)降低激励源振动即降低水泵电 机振动。(2)从传递路径上衰减振动向外传递。(3)降低末端相应

增加隔震器、阻尼器等进行隔振、减振措施[3]。降低外壳钣金响 应度可以通过增加外钣金刚度如加筋、增加钣金厚度等,也可以 采用阻尼胶降低钣金响应系数。然而对于空调而言方案1、方案3 可能会涉及更多的模具、工艺变更造成成本增加，不易实施。本文 重点介绍一种从传递路径上降低振动方案，其涉及变更的项目较 少且成本增加不多降噪效果好。

2.1隔赚垫结构设计

目前产品排水泵虽然采用橡胶垫进行隔振，但由于安装方 式、隔振胶垫结构、硬度等因素设计不合理。没有达到较好隔振效 果。因此设计合理的隔振胶垫结构、硬度和材质直接影响排水泵 振动噪声传递及噪声的放大。

根据目前产品存在问题优化设计一款新的隔振胶垫，新隔振 胶垫结构为中间开槽柱状结构，配合使用限位螺栓连接。实现了 水泵上、下支架柔性连接，保证胶垫安装后不会被压缩变形。从而 使胶垫发挥出最大的隔振效果。

2.2隔鎌垫的酿谢十

橡胶的硬度也是影响胶垫隔振效果的另一个重要因素。试验 过程中在使用图9结构的基础上测试不同硬度(邵氏硬度)的胶 垫，数据如表4。

表4不同硬度胶垫机器正下方0. 2m噪音测试数据

橡胶硬度

35度40度45度50度

噪音值dB(A)24.826.628.3

29.4

从试验!女据中可以看出，随着橡胶垫硬度增大，3劣隔振能力降低[4]。因此选择硬度小的胶垫更有利于水泵隔振。鉴于供应商技 术、工艺水平，目前新设计的水栗胶垫硬度选择35±5邵氏硬度。

2.3隔振胶塾材质的设计

由于橡胶件易老化，若橡胶老化严重，硬度会大幅增加，严重 影响其隔振的效果。设计时参考橡胶手册关于橡胶老化性、水泵 使用环境等因素最终选用耐候性能较好的三元乙丙橡胶[5]。

3优化方案的成果

为验证优化方案的效果，在1匹的风管机上同时测试了优 化前后单开水泵的噪音、振动。测试优化前、优化后的水泵组件噪 音，频谱如下图2。

CPB频谱（水泉安装位置下方0.2m测试）—

优化前水泵支架 优化后水泵支v

图2优化前、后水泵组件噪音频谱

钣金振动数据如表5。

表5优化后空调结构件100Hz振动数据

原机状态

X m/s2Y m/s2Z m/s2

泵本体

0.3120. 2650.281泵支架

0. 0930.0780. 096顶板

0. 0310.0440. 023

(下转第43页)

理论与算法2017.13

芯片散热复合材料的制备及其性能研究

邢哲

(青岛科技大学高分子科学与工程学院，山东青岛，266042 )

摘要：本论文设计了一种新型的复合材料，由发泡硅胶、导热层和绝缘层三部分组成。通过发泡工艺制备了发泡硅胶，然后在

其外层依次包覆导热层及绝缘层,从而得到芯片散热复合材料。并对制备的芯片复合材料进行导热性能、压缩性能、剥离强度 表征。

关键词：发泡硅胶；散热；芯片

Preparation and performance of die heat composite materials

Xing Zhe

(University of science and technology of science and technology of Qingdao university of science and

technology, Qingdao Shandong, 266042)

Abstract:This paper designs a new kind of composite material, which consists of three parts: foamed

silicone, conductive layer and insulating layer. The foamed silica gel was prepared by foaming process, and then it was coated with heat and insulation layer in order to obtain the composite material of the chip. The thermal conductivity, compression performance and stripping intensity are characterized by the preparation of composite composite materials.Keywords: foaming silicone;cooling;chips

〇引言

目前，电子设备和产品不断向小型化方向发展，使得SMT技 术广泛应用。SMT(Surface Mount Technology)是现在电子组装 领域中应用最广的一种贴片工艺。电子芯片就是通过表面贴装技 术工艺焊接到PCB电路板上,进而实现其使用功能。但不同芯片 破坏应力不同，如果芯片受到的外力大于其本身能够承受的破坏 应力,芯片就会破坏，进而导致电子产品或电子设备出现故障。目 前芯片常用的散热材料有导热硅胶、导热氟橡胶等，但橡胶材料 长期使用后硬度会增加，并且导热硅胶或导热氟橡胶的热阻随着 压缩应力的增加而减小，因而使用橡胶导热材料时既要考虑其导 热性能能否满足芯片的散热需求，又要考虑其对芯片的压应力能 否导致芯片破坏,而这两者往往不能同时兼顾。因此，深入研究受 力易损坏的电子芯片冷却新技术有着重要而深远的意义。

份氯化铂、1.2份硫磺和0.7份二甲基二硫代氨基甲酸锌放入 混炼机内混炼4小时，冷却出料,得到冷却胶料A组分。将60份 硅橡胶生胶、15份沉淀法白炭黑、20份硅藻土、13份重质碳 酸钙、5份石蜡油、1.2份含氢硅油、2份异丙醇、1.2份硫磺 和0. 5份二甲基二硫代氨基甲酸锌放入混炼机内混炼4小时，冷 却出料，得剥冷却胶料B组分。将组分A和组分B相互混合均匀， 再加入13份发泡剤(偶氮二甲酰胺、碳酸氢钠、p, p□氧联二苯 硫酰肼质量比1:1:1)、3. 5份尿素,用开炼机薄通至均匀，出片， 在室温下，硫化发泡，然后裁切即得发泡硅橡胶。

12.1导縮的

ma

用TCA200导热胶将厚度分别为0.15 mm和0.2 mm的金属 Cu箔、金属A1箔、石墨片包覆在步骤1. 2. 1制备的发泡硅橡胶上, 分别得到样品al、样品a2、样品bl、样品b2、样品cl、样品c2。

1实验

1_1主要原料及仪器设备

硅橡胶生胶：深圳市红叶杰科技有限公司；PET薄膜：深圳 市一川薄膜有限公司；TCA200导热胶：佛山市南海区研毅电子 科技有限公司；金属裸Cu箔：东莞市万易燊电子有限公司；金 属裸A1箔：新乡市润洋铝箔科技有限公司；石墨片：平顶山市 信瑞达石墨制造有限公司。

双辊开炼机：SK-160B ;平板硫化机：XLB-D350X350X2 ; 剥离强度测试仪：BLD-200N。

用导热胶水将0. 02mm厚的PET薄膜包覆在步骤1. 2. 2制备 的样品al、样品a2、样品bl、样品b2、样品cl、样品c2上，分别 得到样品A1、样品A2、样品B1、样品B2、样品C1、样品C2。

2结果与付论2.1导热性能表征

对制备的样品Al、A2、Bl、B2、Cl、C2进行导热性能测 试。当导热层材质为Cu箔，厚度分别为0.15 mm、0.2mm时，复 合材料的热阻分别为0.12 K/W、0.11 K/W。当导热层材质为A1 箔，厚度分别为〇. 15 mm、0. 2mm时，复合材料的热阻分别为0. 19 K/W、0.17 K/W。当导热层材质为石墨片，厚度分别为0.15 mm、 0.2mm时，复合材料的热阻分别为0.09 K/W、0.07 K/W。

1_2试样制备

将60份硅橡胶生胶、15份沉淀法白炭黑、20份硅藻土、 13份重质碳酸钙、5份石蜡油、1. 3份含氢硅油、2份异丙醇、0. 7

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