DE102004010012B3 - Noise minimizing, especially of fan unit integrated in housing, involves controlling actuator(s) interacting with housing with reference sensor signal derived from first harmonic of electric motor generated oscillation, fan unit oscillation - Google Patents

Noise minimizing, especially of fan unit integrated in housing, involves controlling actuator(s) interacting with housing with reference sensor signal derived from first harmonic of electric motor generated oscillation, fan unit oscillation Download PDF

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Johannes Ilg
Hans-Georg von Dr. Garssen
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Abstract

The method involves outputting a signal to an active noise cancellation or ANC controller, using the first harmonic of an oscillation generated by an electric motor and the fan unit oscillation and as a reference sensor signal and controlling at least one actuator (10) that interacts with the housing using the reference sensor signal for noise minimization. An independent claim is also included for a device for implementing the inventive method.

Description

Ausgangspunkt der Erfindung sind Verfahren bzw. Vorrichtungen zur Geräuschminderung eines Aggregats, insbesondere eines in einem Gehäuse angeordneten Lüfteraggregats, wobei ein Signal an ein ANC-Steuergerät (Active Noise Cancellation) abgegeben wird, wie sie beispielsweise aus der DE 195 26 098 C1 oder der DE 199 10 169 A1 bekannt sind.The starting point of the invention are methods and devices for noise reduction of an aggregate, in particular a fan unit arranged in a housing, wherein a signal to an ANC control device (Active Noise Cancellation) is delivered, as for example from the DE 195 26 098 C1 or the DE 199 10 169 A1 are known.

In Kraftfahrzeugen treten bei Klimaanlagen insbesondere bei großer Hitze beträchtliche Lüftungsgeräusche auf, welche unangenehm sind, die Konzentration des Fahrers vermindern und die Kommunikation der Fahrzeuginsassen beeinträchtigen. Dieses Problem wird noch dadurch verstärkt, dass durch ausgelagerte Klimaelemente Motor- und Fahrgeräusche über die Lüfterkanäle in den Passagierraum eingekoppelt werden, besonders wenn – bedingt durch den engen Platz im Cockpit – immer mehr Komponenten in den Motorraum verlagert werden.In Motor vehicles occur in air conditioning systems, especially at high heat considerable Ventilation noise, which are unpleasant, reduce the concentration of the driver and affect the communication of the vehicle occupants. This Problem is compounded by that by outsourced air conditioning elements engine and driving noise on the Fan ducts in the Passenger compartment be coupled, especially if - conditional through the narrow space in the cockpit - more and more components in be moved to the engine compartment.

Andererseits ist das Geräusch auch eine Rückmeldung an den Fahrer, ob und wie intensiv das Lüfteraggregat eingeschaltet ist. Wünschenswert wäre es also, den Lüfterlärm in ein verträgliches und angenehmes Geräusch zu überführen, ohne dass dabei die Rückmeldung an den Fahrer verloren geht.on the other hand is the noise also a feedback to the driver, whether and how intense the fan unit turned on is. So it would be desirable the fan noise in a compatible and pleasant sound to convict, without that doing the feedback gets lost to the driver.

Wird die Geometrie der Lüfterrohre, d.h. des Lüfterkanals immer mehr dem Cockpit-Design angepasst, entstehen oft Pfeif- und Dröhngeräusche. Erkannt werden diese oft erst nach Fertigstellung der Konstruktion, welche dann in dieser späteren Entwicklungsphase nur stark eingeschränkt und mit sehr hohem Aufwand modifiziert werden kann.Becomes the geometry of the fan tubes, i.e. of the fan duct adapted more and more to the cockpit design, often cause whistling and droning noises. detected These are often only after completion of the construction, which then in this later one Development phase only very limited and with very high effort can be modified.

Besonders kostengünstige und leichte Lüfteraggregate haben oftmals eine beträchtliche Unwucht. Das daraus resultierende Vibrieren des gesamten Lüftermoduls hat neben der Lärmentwicklung einen erheblichen Verschleiß der Lager- und Gehäuseteile sowie deren Befestigung zur Folge.Especially inexpensive and lightweight fan units often have a considerable amount Unbalance. The resulting vibration of the entire fan module has one in addition to the noise considerable wear of the Bearing and housing parts and their attachment to the episode.

Als allgemeiner Stand der Technik ist es bereits bekannt, dass durch steifere Wandungen, entsprechende Auslegung der Lüfterkanal-Geometrie sowie durch passende Resonanz- und Dämpfungskammern die Lautstärke verringert werden kann. Auch das Einbringen von Dämmmaterial sowie eine entsprechende Oberflächenbeschaffenheit der Materialien tragen zur Geräuschbeeinflussung bei.When Generally, it is already known that by Stiffer walls, appropriate design of the fan duct geometry and through suitable resonance and damping chambers the volume can be reduced. Also the introduction of insulation material as well as a corresponding surface condition the materials contribute to the noise influence at.

Nachteilig ist hierbei jedoch, dass – bedingt durch den geringen Platz im Cockpit – die Freiräume für eine schallgünstigere Gestaltung stark eingeschränkt sind. Auch wirken sich zusätzliche Dämmmaterialien sowie höhere Wandstärken wegen des zusätzlichen Gewichts ungünstig auf die Fahrzeugeigenschaften, insbesondere den Benzinverbrauch und die Beschleunigung, aus.adversely However, here is that - due to the small space in the cockpit - the Free spaces for a more low-noise Design strongly limited are. Also, additional effects insulation materials as well as higher wall thickness because of the extra Weight unfavorable on the characteristics of the vehicle, in particular the consumption of gasoline and the acceleration, off.

Es ist vorgeschlagen worden, den durch zusätzliche Dämmung bedingten Strömungsverlust durch eine höhere Motorleistung des Lüfteraggregats auszugleichen. Hieraus resultieren jedoch größere und schwerere Motoren sowie größerer Energiebedarf, was sich wiederum nachteiligerweise in erhöhtem Benzinverbrauch bemerkbar macht.It It has been proposed that the additional insulation due to flow loss a higher one To equalize engine power of the fan unit. However, this results in larger and heavier engines and greater energy requirements, which in turn disadvantageously noticeable in increased gasoline consumption power.

Die Unwucht des Rotors des Lüfteraggregats könnte mit erhöhtem Aufwand an die Materialeigenschaften und Fertigungsqualität der Komponenten verringert werden. Um jedoch ein einigermaßen kostengünstiges Klimagerät herzustellen, wird in der Praxis davon oftmals abgesehen und vom Hersteller akzeptiert, dass einzelne Komponenten meist schon nach fünf bis sieben Jahren das Ende ihrer Lebensdauer erreichen.The Imbalance of the rotor of the fan unit could with increased Reduced effort on the material properties and manufacturing quality of the components become. However, to some extent cost-effective air conditioning It is often the case in practice and of the Manufacturer usually accepts that individual components already after five to seven years to reach the end of their lifespan.

Als Stand der Technik ist eine ANC-Einheit bekannt mit einem Lautsprecher sowie drei Helmholtz-Resonatoren (US-PS 5,778,081). Weiterer Stand der Technik ist ein Verfahren zum Steuern des Luftdurchsatzes bei einer Klimaanlage eines Kraftfahrzeuges ( DE 199 44 735 C1 ). Hierbei wird der Luftdurchsatz abhängig vom Geräuschpegel verändert.As prior art, an ANC unit is known with a loudspeaker and three Helmholtz resonators (US Patent 5,778,081). A further prior art is a method for controlling the air flow rate in an air conditioning system of a motor vehicle ( DE 199 44 735 C1 ). Here, the air flow rate is changed depending on the noise level.

Bei Lüfteraggregaten zählt es außerdem bereits zum Stand der Technik, mit einem Mikrophon und einem Tachometer über eine Zwischenanordnung die Lüftergeräusche eines Lüfteraggregats zu verringern ( EP 0 715 131 A2 ).In the case of fan units, it is also already state of the art to reduce the fan noise of a fan unit with a microphone and a tachometer via an intermediate arrangement ( EP 0 715 131 A2 ).

Alle vorgenannten Vorrichtungen bzw. Verfahren sind jedoch entweder kosten- oder bauaufwändig und/oder in ihren speziellen Anwendungsgebieten stark eingeschränkt.All However, the above-mentioned devices or methods are either cost-effective. or construction-consuming and / or severely limited in their particular fields of application.

Entsprechend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, Verfahren bzw. Vorrichtungen der eingangs genannten Art zu schaffen, welche bei reduziertem Kostenaufwand sowie Gewichtseinsparung in der Lage sind, eine Geräuschminderung des Lüfteraggregats zu bewirken.Corresponding The present invention is based on the object, method or to provide devices of the type mentioned, which at a reduced cost and weight saving in the situation are, a noise reduction of the fan unit to effect.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß nach einer Alternative dadurch gelöst, dass als Referenzsensorsignal die ersten Harmonischen einer Schwingung, die durch einen Motor erzeugt wird und der Lüfteraggregat – Schwingung herangezogen werden und dass durch das Referenzsensorsignal mindestens ein mit dem Gehäuse zusammenwirkender Aktor gesteuert wird.These The object is achieved according to the invention Alternative solved by in that, as the reference sensor signal, the first harmonics of a vibration, which is generated by a motor and the fan unit - vibration be used and that by the reference sensor signal at least one with the housing co-acting actuator is controlled.

Hierdurch ergibt sich der Vorteil einer Gewichtseinsparung durch weniger Dämmmaterial, wobei außerdem durch die Gewinnung eines Referenzsensorsignals eine aktive Schallbeeinflussung aus dem Winkelsignal eines Motors und des Lüfters resultiert.hereby there is the advantage of a weight saving due to less insulating material, besides by obtaining a reference sensor signal an active sound influence resulting from the angle signal of a motor and the fan.

Es wird ein angenehmes Rückmeldegeräusch erzeugt, wobei eine Optimierung der Lüftungseigenschaften unter Berücksichtigung der Geräusche möglich ist.It a pleasant feedback sound is generated, wherein an optimization of the ventilation properties considering the sounds possible is.

Es erfolgt vorteilhafterweise z.B. bei einem Kraftfahrzeug eine Rückkoppelungsinformation an die Klimaanlage, welche bei Auftreten von nicht beherrschbaren Geräuschen die Drehzahl verändert. Hierbei brauchen erfindungsgemäß die Komponenten der Klimaanlage nicht mehr im Geräusch gedämmten oder im Cockpit eingebaut zu werden, sondern können auch im Motorraum liegen, da auch die von dort eingekoppelten Motor- und Lüftergeräusche vermindert werden.It advantageously takes place e.g. in a motor vehicle, a feedback information to the air conditioning, which in case of uncontrollable sounds the speed changed. in this connection need according to the invention the components the air conditioning is no longer insulated in the sound or installed in the cockpit but can become also in the engine compartment, as well as the engine and fan noise is reduced become.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann bei einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in der ersten Alternative bei einem in einem Gehäuse angeordneten Lüfteraggregat, mit Referenzsensoren sowie mit einem ANC-Steuergerät der Einsatz mehrerer Aktoren erfolgen, welche auf der Wand des Gehäuses befestigte piezoelektrische Aktoren sind.In Further embodiment of the invention can in a device to carry out the method according to the invention in the first alternative with a fan unit arranged in a housing, with reference sensors and with an ANC control unit, the use of multiple actuators take place, which mounted on the wall of the housing piezoelectric Actors are.

Als Referenzsensoren können in weiterer Ausgestaltung der Erfindung im lüfternahen Bereich des Lüfterkanals angeordnete Mikrophone vorgesehen sein. Weiterhin kann vorteilhafterweise eine Adaption der Vorsteuerung durch Fehlersensoren erfolgen, wobei als Fehlersensoren mehrere Mikrophone im Endbereich des Lüfterkanals angeordnet sind. Die Referenzsensoren, die Fehlersensoren, der Motor und die an der Wand des Lüfterkanals angeordneten Aktoren sind in weiterer Ausgestaltung der Erfindung mit der ANC-Steuereinheit verbunden.When Reference sensors can in a further embodiment of the invention in the fan area close to the fan arranged microphones can be provided. Furthermore, advantageously an adaptation of the feedforward control by error sensors, wherein as error sensors several microphones in the end of the fan duct are arranged. The reference sensors, the fault sensors, the motor and the on the wall of the fan duct arranged actuators are in a further embodiment of the invention with connected to the ANC control unit.

Alternativ besteht bei einem Verfahren zur Geräuschminderung eines Lüfteraggregats gemäß der vorliegenden Erfindung die Möglichkeit, dass durch Aktoren auf einem Rotor des Lüfteraggregats Formänderungen ausgelöst werden, um Rotorschwerpunkt und/oder Hauptträgheitsachse und/oder eine durch eine Verbindungslinie zwischen Lagern des Rotors festgelegte Drehachse zur Deckung zu bringen. Hieraus ergibt sich vorteilhafterweise eine aktive Dämpfung der unwuchtbedingten Vibrationen des Ventilators.alternative consists in a method for noise reduction of a fan unit according to the present Invention the possibility that by actuators on a rotor of the fan assembly changes shape triggered be to rotor center of gravity and / or principal axis of inertia and / or through a connecting line between bearings of the rotor fixed axis of rotation to bring to cover. This advantageously results in one active damping the unbalanced vibration of the fan.

Die Vorrichtung zur Durchführung des vorgenannten erfindungsgemäßen Verfahrens ist gekennzeichnet durch einen mit dem Lüfteraggregat verbundenen Tachogenerator und einen am Lüfteraggregat angeordneten Kraftsensor, wobei der Tachogenerator und der Kraftsensor mit dem ANC-Steuergerät verbunden sind.The Apparatus for carrying out the aforementioned method according to the invention is characterized by a tachogenerator connected to the fan unit and one on the fan unit arranged Force sensor, wherein the tachogenerator and the force sensor with the ANC control unit connected are.

Erfindungsgemäß besteht auch die Möglichkeit der Kombination der beiden vorgenannten Verfahren, wobei über mindestens einen in einem Gehäuse angeordneten Referenzsensor ein Signal an ein ANC-Steuergerät abgegeben wird. Die Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens ist gekennzeichnet durch mehrere Aktoren, welche auf der Wand des Gehäuses befestigte, elektrische Aktoren sind und durch auf dem Rotor des Lüfteraggregats Formänderungen auslösbare zusätzliche Aktoren.According to the invention also the possibility the combination of the two aforementioned methods, wherein at least one in a housing arranged reference sensor output a signal to an ANC control unit becomes. The device for implementation This method is characterized by a plurality of actuators which on the wall of the housing fixed, electrical actuators are and through on the rotor of the Fan unit shape changes releasable additional Actuators.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der einzigen Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben.The Invention will now be described with reference to a single drawing illustrated embodiment described in more detail.

Diese Zeichnung zeigt in schematischer Seitenansicht die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Geräuschminderung eines Lüfteraggregats in einem durch einen Motor angetriebenen Fahrzeug.These Drawing shows a schematic side view of the device according to the invention for noise reduction a fan unit in a motor vehicle.

In der Zeichnung ist ein Motor 1 z.B. eines Kraftfahrzeuges dargestellt, welcher über eine ANC-Steuereinheit 12 mit einem Lüfteraggregat 3 in Verbindung steht, das innerhalb eines Gehäuses, z.B. eines Lüfterkanals 9 angeordnet ist. Dieses Lüfteraggregat 3 weist schematisch dargestellte Flügel 5 eines Rotors auf.In the drawing is an engine 1 For example, a motor vehicle shown which via an ANC control unit 12 with a fan unit 3 communicates within a housing, eg a fan duct 9 is arranged. This fan unit 3 has schematically illustrated wings 5 of a rotor.

Auf der Wandung des Gehäuses, d.h. des Lüfterkanals 9 sind Aktoren 10 befestigt, welche beispielsweise aufgeklebte piezoelektrische Aktoren sind.On the wall of the housing, ie the fan duct 9 are actuators 10 attached, which are, for example, glued piezoelectric actuators.

Zwischen dem Bereich dieser Aktoren 10 und dem Lüfteraggregat 3 befinden sich Referenzsensoren 8, welche als Mikrophone ausgebildet sind. Sowohl die Aktoren 10 als auch die Referenzmikrophone 8 und die Fehlermikrophone 11 sind mit der ANC-Steuereinheit 12 verbunden, ebenso wie das Lüfteraggregat 3. An diesem Lüfteraggregat 3 befindet sich darüber hinaus ein Kraftsensor 7 und ein Tachogenerator 4, welche gleichfalls mit der ANC-Steuereinheit 12 in Verbindung stehen. Die Flügel 5 des Rotors sind über ein Gerät 13 zum Heruntermixen der Aktorsignale ihrerseits mit der ANC-Steuereinheit 12 verbunden, ebenso wie der Motor 1, welcher eine Kurbelwinkelsensor 2 aufweist.Between the range of these actors 10 and the fan unit 3 are reference sensors 8th , which are designed as microphones. Both the actors 10 as well as the reference microphones 8th and the error microphones 11 are with the ANC control unit 12 connected, as well as the fan unit 3 , At this fan unit 3 In addition there is a force sensor 7 and a tachogenerator 4 which also with the ANC control unit 12 keep in touch. The wings 5 of the rotor are over a device 13 for downmixing the actuator signals in turn with the ANC control unit 12 connected, as well as the engine 1 which is a crank angle sensor 2 having.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung ergeben sich folgende Wirkungen:

  • a) Eine sogenannte Active Noise Cancellation durch die auf der Wandung des Lüfterkanals 9 aufgebrachten Aktoren 10. Diese Aktoren 10 werden durch Referenzsensor-Signale der Mikrophone 8 vorgesteuert. Als Referenzsensor-Signale werden hierbei die ersten Harmonischen der Frequenz des Automotors 1 und der Lüfteraggregat-Rotationsfrequenz herangezogen. Für die Schallerzeugung durch das Lüfteraggregat spielt aufgrund der angenäherten Symmetrie der Flügel 5 des Rotors die Flügelfrequenz (das Produkt aus Lüfteraggregat-Rotationsfrequenz und Flügelzahl) eine besonders wichtige Rolle. Als Referenzsensoren dienen hierbei – wie vorstehend ausgeführt – für die im Lüfterkanal entstandenen turbulenten Druckschwankungen die Mikrophone 8, welche im lüfternahen Teil des Strömungstraktes eingesetzt werden, um auch die räumliche Verteilung der Druckschwankungen erfassen zu können. Die Vorsteuerung wird durch Fehlersensoren adaptiert, z.B. im Rahmen eines filtered-x LMS Algorithmus. Als Fehlersensoren werden hierbei die Mikrophone 11 am Ende der Wandung des Lüfterkanals 9 eingesetzt, kurz bevor der Luftstrom die Fahrgastkabine erreicht. Zwischen den Referenzsensoren 8 und den Aktoren 10 soll dabei ebenso wie zwischen den Aktoren 10 und den Fehlersensoren 11 jeweils ein genügend langer Streckenabschnitt liegen, so dass die Effekte der sich längs des Lüftungskanals ausbreitenden Schallwellen gut von Nebeneffekten der Aktorik getrennt werden können. Durch die Aktoren 10 wird die Wandung des Lüfterkanals senkrecht zu ihrer Oberfläche ausgelenkt, woraus eine Geräuschminderung resultiert.
  • b) Zusätzlich zu der ANC Wirkung kann eine aktive Dämpfung der Unwucht bedingten Vibration des Lüfteraggregats 3 herbeigeführt werden. Als Ursache der Unwucht wird im Folgenden zum einen eine Abweichung der Hauptträgheitsachse des Lüfteraggregat-Rotors von der durch die Verbindungslinie zwischen den Lagern festgelegten Drehachse in Betracht gezogen. Hinzu kommen zum andern eventuell noch ein nicht verschwindender Abstand des Schwerpunkts des Rotors von der Drehachse. Um die Folgen dieser Abweichungen zu mindern, gibt es folgende Möglichkeiten: • Durch Aktoren, wie beispielsweise Piezostacks werden beide Lager des Lüfteraggregats im Rhythmus der Lüfterrotation in einem raumfesten Bezugssystem in je zwei zueinander senkrechten Richtungen hin- und herbewegt, so dass der Rotor des Lüfteraggregats um seinen Schwerpunkt und gleichzeitig um seine Hauptdrehachse rotieren kann. Damit verschwinden vorteilhafterweise die auf die Lager ausgeübten Drehmomente. • Durch Piezoaktoren auf den Lüfter-Rotor werden Formänderungen ausgelöst, um Rotorschwerpunkt, Hauptträgheitsachse und die durch die Verbindungslinie zwischen den Lagern festgelegte Drehachse zur Deckung zu bringen. Dies ist beispielsweise dadurch möglich, dass vier auf dem Rotor befindliche Massen mittels entsprechend angeordneter Biegewandler verschoben werden. • Alternativ kann auch eine Verstellung der Lüfteraggregatflügel-Anstellwinkel mittels um einen Winkel, wie beispielsweise 45°, gegen die Flügelachse geneigter piezoelektrischer Streifen- oder Faserwandler eingesetzt werden. Werden diese Anstellwinkel auf verschiedenen Seiten der Drehachse gegenläufig verstellt, erzeugen die Strömungskräfte ein Drehmoment senkrecht zur Rotationsachse. Eine solche Möglichkeit zur Erzeugung von Drehmomenten muss für zwei zueinander orthogonale Richtungen vorgesehen werden. Die so erzeugten Drehmomente gestatten eine fortbestehende Abweichung zwischen Hauptträgheits- und Drehachse, ohne dass Drehmomente an den Lagern des Lüfteraggregats auftreten. Um auch bei Schwerpunktsverlagerungen des Rotors alle Lagerkräfte zu kompensieren, benötigt man zwei derart online verstellbare Flügelräder auf beiden Seiten des Motors des Lüfteraggregats.
The arrangement according to the invention has the following effects:
  • a) A so-called Active Noise Cancellation by the on the wall of the fan duct 9 applied actuators 10 , These actors 10 be by reference sensor signals the microphone ne 8th pilot. As a reference sensor signals here are the first harmonics of the frequency of the car engine 1 and the fan unit rotation frequency used. For the sound generation by the fan unit plays due to the approximate symmetry of the wings 5 of the rotor, the blade frequency (the product of fan unit rotation frequency and blade number) is a particularly important role. As mentioned above, the microphones serve as reference sensors for the turbulent pressure fluctuations that occur in the fan duct 8th , which are used in the fan-near part of the flow tract, in order to detect the spatial distribution of the pressure fluctuations. The precontrol is adapted by error sensors, eg in the context of a filtered-x LMS algorithm. As error sensors here are the microphones 11 at the end of the wall of the fan duct 9 just before the airflow reaches the passenger cabin. Between the reference sensors 8th and the actors 10 should as well as between the actors 10 and the error sensors 11 each lie a sufficiently long section of track, so that the effects of the propagating along the ventilation duct sound waves can be well separated from side effects of the actuators. Through the actuators 10 the wall of the fan duct is deflected perpendicular to its surface, resulting in a noise reduction.
  • b) In addition to the ANC effect can be an active damping of the unbalance conditional vibration of the fan assembly 3 be brought about. As a cause of the unbalance, a deviation of the main axis of inertia of the fan assembly rotor from the axis of rotation defined by the connecting line between the bearings is considered below. In addition to the other may still be a non-vanishing distance of the center of gravity of the rotor from the axis of rotation. To reduce the consequences of these deviations, there are the following possibilities: • By actuators, such as piezo stacks, both bearings of the fan assembly are reciprocated in a spatially fixed reference system in two mutually perpendicular directions in the rhythm of the fan rotation, so that the rotor of the fan unit can rotate about its center of gravity and at the same time about its main axis of rotation. This advantageously eliminates the torques exerted on the bearings. • Piezo actuators on the fan rotor initiate changes in shape to bring the rotor center of gravity, principal axis of inertia and the axis of rotation defined by the bond line between the bearings to coincide. This is possible, for example, in that four masses located on the rotor are displaced by means of suitably arranged bending transducers. Alternatively, it is also possible to use an adjustment of the fan unit blade angle of attack by means of a piezoelectric strip or fiber converter inclined by an angle, such as 45 °, against the wing axis. If these angles of incidence are adjusted in opposite directions on different sides of the axis of rotation, the flow forces generate a torque perpendicular to the axis of rotation. Such a possibility of generating torques must be provided for two mutually orthogonal directions. The torques thus generated allow a persistent deviation between the main axis of inertia and the axis of rotation without torques occurring at the bearings of the fan unit. To compensate for all bearing forces even with center of gravity shifts of the rotor, you need two such online adjustable impellers on both sides of the engine of the fan unit.

Es besteht auch die Möglichkeit, die vorgenannten Alternativen miteinander zu kombinieren. Zur Ansteuerung der Aktoren benötigt man dann im Allgemeinen drei Fehlersignale, beispielsweise je ein Kraftsensorsignal von jedem der beiden Lager über den Kraftsensor 7 und ein Luftdrucksignal in einer Position unmittelbar hinter dem Lüfteraggregat. Als Referenzsignal dient der Tachogenerator 4 an der Achse des Lüfteraggregats.It is also possible to combine the aforementioned alternatives. In order to control the actuators, three error signals are then generally required, for example one force sensor signal from each of the two bearings via the force sensor 7 and an air pressure signal in a position immediately behind the fan unit. The reference signal is the tachogenerator 4 on the axis of the fan unit.

Die Adaption der Vorsteuerung kann in einem filtered-x LMS Algorithmus erfolgen.The Adaptation of feedforward can be done in a filtered-x LMS algorithm respectively.

Bezug nehmend auf die einzige Figur ergibt sich, dass die Umdrehungen des Motors 1 durch den Kurbelwinkelsensor 2 in e lektrische Signale umgesetzt werden. Die zweite rotierende Geräuschquelle ist das Lüfteraggregat 3 der Lüftungsanlage mit Tachogenerator 4 und Flügeln 5, deren Gestalt durch mittels darauf angebrachte (nicht näher dargestellte) Aktorik mittels zweier Steuerspannungen 6 für zueinander orthogonale Richtungen (beide senkrecht zur Rotationsachse) beeinflusst werden kann.Referring to the sole figure, it follows that the revolutions of the motor 1 through the crank angle sensor 2 be converted into e lectric signals. The second rotating noise source is the fan unit 3 the ventilation system with tachogenerator 4 and wings 5 , whose shape by means of attached thereto (not shown) actuators by means of two control voltages 6 for mutually orthogonal directions (both perpendicular to the axis of rotation) can be influenced.

Das Lüfteraggregat 3 erzeugt hierbei eine Luftströmung nach rechts oben gemäß der Zeichnung, wo sich die Passagierkabine befindet. Die Vibrationen an der Lüfteraggregat-Aufhängung werden mit dem Kraftsensor 7 erfasst. Die Referenzmikrophone 8 detektieren die entstehenden Druckschwankungen hinter dem Lüfteraggregat 3. Die auf der Wand des Lüfterkanals angeordneten und darauf einwirkenden Aktoren 10 beeinflussen die stromab auftretende Schallverteilung. Die Gesamtwirkung aller Einflüsse wird nahe des Ausgangs der Lüfteranlage durch mehrere Fehlermikrophone 11 detektiert.The fan unit 3 In this case generates an air flow to the top right according to the drawing, where the passenger cabin is located. The vibrations on the fan unit suspension are made with the force sensor 7 detected. The reference microphones 8th detect the resulting pressure fluctuations behind the fan unit 3 , The arranged on the wall of the fan duct and acting on it actuators 10 affect the downstream sound distribution. The overall effect of all influences is near the output of the fan system by several Fehlerikrophone 11 detected.

Die ANC-Steuereinheit 12 berechnet nach dem filtered-x LMS-Algorithmus aus den an der linken Seite zugeführten Referenzsignalen und den auf der rechten Seite zugeführten Fehlersignalen (Referenzmikrophone 8 und Fehlermikrophone 11) zeitvariable Aktorspannungen, die aus dem ANC-Steuergerät 12 herausgeführt sind. Das Gerät 13 dient in diesem Zusammenhang zum Heruntermixen des erhaltenen Aktorsignals zum Umsetzen in das Bezugssystem des Lüfteraggregat-Rotors.The ANC control unit 12 calculates, according to the filtered-x LMS algorithm, the reference signals supplied on the left side and the error signals supplied on the right side (reference microphones 8th and error microphones 11 ) time-varying actuator voltages coming from the ANC control unit 12 led out. The device 13 serves in this context for downmixing the obtained actuator signal for conversion into the reference system of the fan assembly rotor.

Durch die vorliegende Erfindung ergibt sich vorteilhafterweise eine erhebliche Gewichtseinsparung durch weniger Dämmmaterial sowie die Erzeugung eines angenehm wirkenden Rückmeldegeräuschs bei Optimierung der Lüftungseigenschaften.By the present invention advantageously results in a considerable Weight savings through less insulation material as well as the production a pleasant-looking feedback noise Optimization of ventilation properties.

Claims (13)

Verfahren zur Geräuschminderung eines in einem Gehäuse (9) angeordneten Lüfteraggregats, wobei ein Signal an ein ANC-Steuergerät (20) (Active Noise Canellation) abgegeben wird, dadurch gekennzeichnet, dass als Referenzsensorsignal die ersten Harmonischen einer Schwingung, die durch einen Elektromotor (1) erzeugt wird und der Lüfteraggregat-Schwingung herangezogen werden und dass durch das Referenzsensorsignal mindestens ein mit dem Gehäuse (9) zusammenwirkender Aktor (10) zur Geräusch minderung gesteuert wird.Method for reducing noise in a housing ( 9 ) arranged fan unit, wherein a signal to an ANC control unit ( 20 ) (Active Noise Canellation), characterized in that as a reference sensor signal, the first harmonics of a vibration by an electric motor ( 1 ) and the fan unit oscillation are used and that by the reference sensor signal at least one with the housing ( 9 ) interacting actuator ( 10 ) is controlled to reduce noise. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem in einem Gehäuse (9) angeordneten Lüfteraggregat (3), mit Referenzsensoren (8) sowie mit einem ANC-Steuergerät (20), gekennzeichnet durch den Einsatz mehrerer Aktoren (10), welche auf der Wand des Gehäuses (9) befestigte piezoelektrische Aktoren sind.Device for carrying out the method according to claim 1, with a housing (in 9 ) arranged fan unit ( 3 ), with reference sensors ( 8th ) and with an ANC control unit ( 20 ), characterized by the use of multiple actuators ( 10 ), which on the wall of the housing ( 9 ) are fixed piezoelectric actuators. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Referenzsensoren im lüfternahen Bereich des Lüfterkanals (9) angeordnete Mikrophone (8) vorgesehen sind.Apparatus according to claim 2, characterized in that as reference sensors in the area close to the fan ( 9 ) arranged microphones ( 8th ) are provided. Vorrichtung nach Anspruch 2 und 3, gekennzeichnet durch Adaption der Vorsteuerung durch Fehlersensoren.Apparatus according to claim 2 and 3, characterized by adaptation of the pilot control by error sensors. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Fehlersensoren mehrere Mikrophone (11) im Endbereich des Lüfterkanals (9) angeordnet sind.Apparatus according to claim 4, characterized in that as error sensors several microphones ( 11 ) in the end region of the fan duct ( 9 ) are arranged. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzsensoren (8), die Fehlersensoren (11), der Elektromotor (1) und die an der Wand des Lüfterkanals (9) angeordneten Aktoren (10) mit der ANC-Steuereinheit (12) verbunden sind.Device according to one or more of claims 2 to 5, characterized in that the reference sensors ( 8th ), the error sensors ( 11 ), the electric motor ( 1 ) and on the wall of the fan duct ( 9 ) arranged actuators ( 10 ) with the ANC control unit ( 12 ) are connected. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2–6, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich die unwuchtbedingte Vibration des Lüfteraggregats (3) aktiv gedämpft ist.Device according to one or more of claims 2-6, characterized in that in addition the unbalance vibration of the fan unit ( 3 ) is actively damped. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass durch Aktoren der Rotor (5) des Lüfteraggregats (3) in zwei zueinander senkrechten Richtungen hin- und herbewegbar ist.Apparatus according to claim 7, characterized in that by actuators of the rotor ( 5 ) of the fan unit ( 3 ) is reciprocable in two mutually perpendicular directions. Verfahren zur Geräuschminderung eines in einem Gehäuse (9) angeordneten Lüfteraggregats, wobei ein Sensor-Signal an ein ANC-Steuergerät (20) (Active Noise Cancellation) abgegeben wird, dadurch gekennzeichnet, dass zur Geräuschminderung durch Aktoren auf einem Rotor (5) des Lüfteraggregats (3) Formänderungen ausgelöst werden, um Rotorschwerpunkt und/oder Hauptträgheitsachse und/oder eine durch eine Verbindungslinie zwischen Lagern des Rotors (5) festgelegte Drehachse zur Deckung zu bringen.Method for reducing noise in a housing ( 9 ) arranged fan unit, wherein a sensor signal to an ANC control unit ( 20 ) (Active Noise Cancellation), characterized in that for noise reduction by actuators on a rotor ( 5 ) of the fan unit ( 3 ) Changes in shape are triggered to the rotor center of gravity and / or main axis of inertia and / or through a connecting line between bearings of the rotor ( 5 ) set the axis of rotation to coincide. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotorflügel-Anstellwinkel verstellt wird.Method according to claim 9, characterized in that that the rotor blade attack angle is adjusted. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 9 oder 10, mit einem in einem Gehäuse (9) ange ordneten Lüfteraggregat (3) sowie mit einem ANC-Steuergerät (20) gekennzeichnet durch einen mit dem Lüfteraggregat (3) verbundenen Tachogenerator (4) und einen am Lüfteraggregat (3) angeordneten Kraftsensor (7), wobei der Tachogenerator (4) und der Kraftsensor (7) mit dem ANC-Steuergerät (20) verbunden sind.Apparatus for carrying out the method according to claim 9 or 10, with a housing (in 9 ) arranged fan unit ( 3 ) and with an ANC control unit ( 20 ) characterized by one with the fan unit ( 3 tachogenerator ( 4 ) and one on the fan unit ( 3 ) arranged force sensor ( 7 ), whereby the tachogenerator ( 4 ) and the force sensor ( 7 ) with the ANC control unit ( 20 ) are connected. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 9, wobei über mindestens einen in einem Gehäuse (9) angeordneten Referenzsensor (8) ein Signal an ein ANC-Steuergerät (20) abgegeben wird.Method according to claims 1 and 9, wherein at least one in a housing ( 9 ) arranged reference sensor ( 8th ) sends a signal to an ANC control unit ( 20 ) is delivered. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch mehrere Aktoren (10), welche auf der Wand des Gehäuses (9) befestigte elektrische Aktoren sind und durch auf dem Rotor (5) des Lüfteraggregats (3) Formänderungen auslösbare zusätzliche Aktoren.Apparatus for carrying out the method according to claim 12, characterized by a plurality of actuators ( 10 ), which on the wall of the housing ( 9 ) are fixed electric actuators and through on the rotor ( 5 ) of the fan unit ( 3 ) Changes in shape triggerable additional actuators.
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