深藍(lán)汽車減振降噪技術(shù)：聲學(xué)黑洞結(jié)構(gòu)件的創(chuàng)新與應(yīng)用

新能源汽車動(dòng)力系統(tǒng)的振動(dòng)噪音控制面臨挑戰(zhàn)，深藍(lán)汽車科技有限公司利用聲學(xué)黑洞效應(yīng)研發(fā)出創(chuàng)新的減振降噪結(jié)構(gòu)件，精準(zhǔn)吸收全頻段振動(dòng)噪音，提升NVH性能。該專利技術(shù)具有輕量化、寬頻帶吸收特色，但實(shí)際應(yīng)用中需解決成本、耐久性等潛在問題。

在新能源汽車高速發(fā)展的浪潮下，動(dòng)力系統(tǒng)的振動(dòng)噪音控制已成為行業(yè)核心挑戰(zhàn)之一。電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在運(yùn)行過程當(dāng)中，因電磁力、齒輪嚙合及軸承摩擦等因素，會產(chǎn)生覆蓋低頻到高頻的復(fù)雜振動(dòng)噪音?，F(xiàn)有減振降噪技術(shù)，如下降振動(dòng)激勵(lì)和采用聲學(xué)包裹，但會犧牲動(dòng)力性能，或因成本與空間限制難以廣泛應(yīng)用，均存在一定的局限性。

聲學(xué)黑洞效應(yīng)為減振降噪提供了新思路。聲學(xué)黑洞概念源于天體物理學(xué)中的黑洞，天體物理學(xué)中的黑洞具有密度無限大、時(shí)空曲率無限高、體積無限小和熱量無限大的奇點(diǎn)特性，可以吞噬鄰近區(qū)域的所有光線和物質(zhì)。

與之類似，聲學(xué)黑洞效應(yīng)通過對電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)覆蓋件的幾何參數(shù)進(jìn)行冪律調(diào)整，使聲波的相速度和群速度逐漸減小趨近于零，理想狀態(tài)下，聲波在聲學(xué)黑洞結(jié)構(gòu)末端的傳播速度會降為零，從而實(shí)現(xiàn)高效減振降噪。

然而，現(xiàn)有的聲學(xué)黑洞結(jié)構(gòu)件在聲波頻率吸收上不夠精準(zhǔn)，對全頻振動(dòng)噪音的控制效果欠佳，無法滿足實(shí)際需求。

針對上述難題，深藍(lán)汽車科技有限公司研發(fā)了一種創(chuàng)新的減振降噪結(jié)構(gòu)件，利用聲學(xué)黑洞效應(yīng)，精準(zhǔn)吸收全頻段振動(dòng)噪音，來提升車輛的 NVH 性能，并申請了發(fā)明專利（申請?zhí)枺?02411533134.X），該專利于2025年2月7日首次公開。

核心發(fā)明內(nèi)容

該減振降噪結(jié)構(gòu)件的核心是聲學(xué)黑洞板層，其內(nèi)部設(shè)有至少一個(gè)空腔，空腔的部分表層為弧面，并且聲學(xué)黑洞板層還包含貫穿空腔弧面與板層表層的穿孔，穿孔位于空腔弧面與板層表層距離最小的位置。

聲學(xué)黑洞板層截面圖（10—聲學(xué)黑洞板層，100—第一凹槽板，110—第一表層，120—第二表層， 130—第一凹槽）

當(dāng)振動(dòng)噪音進(jìn)入聲學(xué)黑洞板層的空腔時(shí)，在空腔內(nèi)部，振動(dòng)噪音會聚集起來，并且受到弧面的多次反射和散射，這大大增加了振動(dòng)噪音與空腔的相互作用。在這個(gè)過程當(dāng)中，聲波能量不斷耗散，中低頻聲波的能量逐漸減少，甚至能降為零，不再繼續(xù)傳播。

同時(shí)，穿孔發(fā)揮了重要的吸聲作用，中高頻噪音通過穿孔進(jìn)入空腔后，在內(nèi)部不斷聚集、損耗和耗散，從而有效下降了中高頻振動(dòng)噪音的傳播。此外，空腔結(jié)構(gòu)就像一個(gè)緩沖器，當(dāng)振動(dòng)激勵(lì)到達(dá)減振降噪結(jié)構(gòu)件時(shí)，可以起到緩沖作用，減小振動(dòng)激勵(lì)。

發(fā)明細(xì)節(jié)

聲學(xué)黑洞板層由第一凹槽板和第二凹槽板組成，這種設(shè)計(jì)不僅方便加工，下降了加工難度，而且進(jìn)一步提升了減振降噪效果。

第一凹槽板的截面圖（110—第一表層，120—第二表層， 130—第一凹槽，131—第一弧面，140—穿孔）

第一凹槽板的結(jié)構(gòu)示意圖

第二凹槽板的截面圖（210—第三表層，220—第四 表層，230—第二凹槽，231—第二弧面，240-阻尼材料）

第二凹槽板的結(jié)構(gòu)示意圖

沿特定方向，第一弧面與第二表層、第二弧面與第四表層之間的距離以冪指數(shù)規(guī)律縮減，這使得振動(dòng)噪音能更有效地被聚集和吸收。多個(gè)第一凹槽和第二凹槽間隔排列，形成了多個(gè)空腔，提供了更大的吸聲面積和更復(fù)雜的聲波傳播路徑，進(jìn)一步增強(qiáng)了對振動(dòng)噪音的吸收和耗散能力。

第一凹槽中間區(qū)域設(shè)置的多個(gè)穿孔，能吸收更多中高頻振動(dòng)噪音，還可形成寬頻帶吸聲結(jié)構(gòu)。經(jīng)實(shí)驗(yàn)，穿孔直徑小于或等于 1mm 時(shí)，能在低頻到高頻的多個(gè)頻段實(shí)現(xiàn)良好的減振降噪效果。

第一凹槽板俯視圖（110—第一表層，130—第一凹槽，140—穿孔，20—連接層，30—填充層）

第二凹槽板仰視圖（210—第三表層，230—第二凹槽，240-阻尼材料，30—填充層）

在其他設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)方面，第二凹槽板的第四表層設(shè)有阻尼材料，用于吸收未被完全耗散的振動(dòng)噪音；連接層設(shè)置在第一凹槽板和第二凹槽板之間，增強(qiáng)了結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，使用阻尼膠作為連接層時(shí)還能吸收中低頻振動(dòng)噪音。

至少一個(gè)第一凹槽和第二凹槽最靠近表層邊界的開口邊界與表層邊界之間保持大于設(shè)定距離，方便與其他部件連接；空腔中設(shè)置的填充層，如吸音棉，能吸收振動(dòng)激勵(lì)和噪音，減少反射和傳播，進(jìn)一步提高減振降噪效果；聲學(xué)黑洞板層可以采用 Al-Si-Cu 合金材料。

將這種減振降噪結(jié)構(gòu)件應(yīng)用于電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)時(shí)，其優(yōu)勢更加明顯。電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的殼體覆蓋件采用該減振降噪結(jié)構(gòu)件后，能有效下降系統(tǒng)產(chǎn)生的振動(dòng)噪音，提升車輛的 NVH 性能。而且，在加工聲學(xué)黑洞層時(shí)，去除了部分材料，理論上單個(gè)部件可減重 60%，實(shí)現(xiàn)了覆蓋件的輕量化，同時(shí)不影響覆蓋件原本的防塵和電磁屏蔽功能。

一種電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的示意圖（3—?dú)んw，31—覆蓋件）

應(yīng)用場景

該減振降噪結(jié)構(gòu)件不僅適用于新能源汽車的電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，還可廣泛應(yīng)用于其他需要減振降噪的領(lǐng)域，如軌道交通、工業(yè)設(shè)備等領(lǐng)域。例如，高鐵車廂底板若采用類似結(jié)構(gòu)件，可下降輪軌振動(dòng)引發(fā)的低頻噪音；工業(yè)風(fēng)機(jī)通過嵌入聲學(xué)黑洞結(jié)構(gòu)件，可減少高頻嘯叫問題。

總結(jié)

深藍(lán)汽車科技有限公司的這項(xiàng)專利技術(shù)，通過聲學(xué)黑洞效應(yīng)與工程創(chuàng)新的深度融合，有望解決傳統(tǒng)減振技術(shù)頻段覆蓋不全、重量與成本矛盾等痛點(diǎn)。其輕量化、寬頻帶吸收與高兼容性特色，契合了當(dāng)前新能源汽車及智能制造的發(fā)展需求，具有一定的市場潛力。

然而，如同大多數(shù)專利技術(shù)一樣，該專利在實(shí)際應(yīng)用和進(jìn)一步發(fā)展中也存在一些潛在不足。

比如，制造工藝復(fù)雜度高可能造成成本居高不下，材料耐久性與環(huán)境適應(yīng)性需通過極端工況驗(yàn)證，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與長期穩(wěn)定性亦需進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)支撐。此外，專利中未明確的測試數(shù)據(jù)（如全頻段實(shí)測性能）可能削弱其技術(shù)說服力，而連接層密封性、微穿孔堵塞風(fēng)險(xiǎn)等問題亦可能影響實(shí)際用戶體驗(yàn)。

總體而言，該專利為行業(yè)提供了一個(gè)極具潛力的技術(shù)方向，但其商業(yè)化成功需產(chǎn)學(xué)研多方協(xié)同攻克工程化瓶頸。