JP2017531992A - ノイズ低減手段を備えた電気機械 - Google Patents

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Abstract

本発明は、電気機械の高調波の周波数範囲と一致しない共振周波数範囲内にある電気機械の共振周波数、より詳しくは1500Hz〜2500Hzを得るように構成されたノイズ低減手段(24)を含む電気機械(1)に関する。

Description

本発明は電気機械の分野に関し、特に少なくとも1つのステータを含む電気機械に関する。
電気機械は、モータとも呼ばれる機械であり、少なくとも1つのステータを含んでいる。ステータは、コイルを形成する歯を含んでいる。各コイルの供給によりステータに磁界を形成することができ、ロータは磁束線に沿って配向される。
自動車の分野では、これらの電気機械は、たとえば電気過給コンプレッサ等の電気システムで使用される。たとえば、これらの機械は、自動車の効率を改善するとともに、従来のターボコンプレッサの始動時の遅延時間を解消するために使用され、すなわち自動車の過渡的な段階で使用される。
しかしながら、このタイプの機械はノイズの原因となる。実際、モータの振動は、機械の共振周波数と干渉して付加的な振動を発生し、それによって人間の耳で聴きとれる領域で高周波数の微小移動を発生する可能性がある。振動は、機械の構造全体に伝達され、空気中に伝播されるとともに、機械の支持体にも伝播される。機械から支持体に導かれたノイズを緩衝装置により減衰可能であるとしても、機械固有のノイズを処理することはいっそう難しい。
このノイズに対する1つの解決方法は、半径方向の応力の影響を少なくすることからなる。半径方向の応力の影響は、たとえば、ステータの外面でステータの歯の延長線上に材料のくり抜きを設けることによって減少する。このような解決方法により、変形利得が可能になり、ステータと接触する部品に対する半径方向応力の影響を10%減少することができる。この利得は、人間の耳で依然として聴きとられるノイズを部分的に削減することにも貢献する。
したがって、本発明の目的は、騒音を制限するように構成された電気機械を提案することによって従来技術の機械の1つまたは複数の不都合を解消することにある。
そのため、本発明は、電気機械の高調波の周波数範囲と一致しない共振周波数範囲内にある電気機械の共振周波数を得るように構成されたノイズ低減手段を含む電気機械を提案する。
本発明の1つの実施形態によれば、ノイズ低減手段は1500HZから2500Hzに含まれる電気機械の共振周波数を得るように構成される。
本発明の1つの実施形態によれば、電気機械は、少なくとも1つのステータを含み、ノイズ低減手段が、ステータに形成される少なくとも1つのくり抜きを含み、このくり抜きが、電気機械の他の部分に対してステータの機械的遮音手段に結合される。
本発明の1つの実施形態によれば、遮音手段は、軸方向の遮音手段と半径方向の遮音手段とを含んでいる。
本発明の1つの実施形態によれば、軸方向の遮音手段が、ステータの半径方向の端部に配置された少なくとも2個のパッキンから形成される。
本発明の1つの実施形態によれば、半径方向の遮音手段が、ステータの半径方向外面を被覆する樹脂から形成される。
本発明の1つの実施形態によれば、くり抜きが、ステータ本体内でステータの長手方向の軸に平行に長手方向に延び、ステータにおける機械的応力を制限可能なあらゆる幾何学的形状を有している。
本発明の1つの実施形態によれば、内部くり抜きの幅が、ステータの1個の歯の幅未満であり、ステータの1個の歯の軸線上に配置される。
本発明の1つの実施形態によれば、内部くり抜きが、ステータ本体内でステータ本体の内面221から十分な距離のところに形成されて磁界を妨害しないようにされている。
本発明の1つの実施形態によれば、ステータが、このステータの外面に形成された少なくとも2個の外部くり抜きを含んでいる。
本発明は、また、自動車用の電気過給コンプレッサにおける本発明の電気機械の使用に関する。
本発明は、また、本発明による電気機械を備えた電気過給コンプレッサに関する。
本発明の他の目的、特徴および長所は、例として挙げられた添付図面を参照しながら以下になされた説明を読めば、いっそう明らかになるであろう。
本発明による装置の一部を示す概略断面図である。 本発明による装置の一部の細部を示す概略図である。 本発明による装置の概略断面図である。 本発明による図3の装置の細部Aの概略図である。
本発明は、電気機械1に関する。電気機械1は、図1と図2に示した少なくとも1つのステータ2を含んでいる。電気機械は、また、ステータ2の内部に配置されたロータ3を含んでいる。より詳しくは、ロータ3は、ステータ2の中心に形成されたスペース4に配置される。
本発明の1つの実施形態によれば、ステータは、図3と図4に示した、電気機械の本体110に形成されたくり抜きに配置される。
本発明の1つの実施形態によれば、電気機械は、直流または交流の同期または非同期機械であり、すなわち、あらゆるタイプの同種の電気機械である。
本発明の1つの実施形態によれば、電気モータは、可変リラクタンスモータ(SRM:英語ではSwitched Reluctance Motorとも呼ばれる)である。
本発明の1つの実施形態によれば、ステータは、リングギヤを形成する薄い鋼板の積層(積層鋼板とも呼ばれる)からなる本体を含み、その内面が、コイルを形成する位相巻線を受容するために内側に開口されたノッチを備えている。
本発明の1つの実施形態によれば、ロータは永久磁石を備える。
ステータ2は、少なくとも1つの本体21から形成される。本発明の1つの実施形態によれば、ステータは複数の本体から形成される。ステータは、また、複数の歯22から形成される。歯22は、ロータが置かれるスペース4を画定するステータ本体の内面221に配置される。ステータ2は、n個の歯22を含み、nは4〜12個であり、非常に好ましくは6個である。各歯22の周囲には1個のコイルが配置され、このようにしてステータのコイル23が形成される。各コイル23を供給することにより、ステータ2内に磁界を形成することができる。
本発明の1つの実施形態によれば、ロータ3は、ステータ2の磁束線に沿って配向されたロータの歯32を含む。ロータ3の歯の数は2〜8個であり、好ましくは4個である。
出願人が明らかにしたところでは、電気機械のいくつかの高調波は、これらの高調波が機械の共振周波数と一致した場合、特に人間の耳で聴きとることができる。その場合、これらの高調波はノイズ源になる。
そのため、本発明の範囲では、電気機械の高調波と一致しない機械の共振周波数範囲を決定することによりノイズの低減が実施される。
たとえば、ステータの6個の歯を含む電気機械の場合、ロータの4個の歯を同様に含む本発明の1つの実施形態によれば、第4次高調波と第8次高調波が特に聴きとれる。
電気機械が、35000RPM(3674rad/s)〜75000RPM(7894rad/s)の動作回転速度を有する場合(60RPMは1HZに等しい)、
−第4次高調波(H4)は、35000/604=2333Hzと75000/604=5000Hzとの間で変化する。
−第8次高調波(H8)は、35000/608t=4666Hzと75000/608=10000Hzとの間で変化する。
そのため、本件の場合、高調波が機械の振動周波数と一致してノイズ源となる周波数範囲は2333Hz〜10000Hzである。
たとえば、機械が自動車で使用される場合、1500Hzを下回ると、自動車のエンジンの振動が製品の共振周波数と干渉して、大きな機械的応力を発生する可能性がある。
騒音が制限される共振周波数範囲は、1500Hz〜2500Hzであり、また10000Hz以上である。
したがって、本発明の目的は、高調波周波数範囲と一致しない共振周波数範囲内にある電気機械の共振周波数を得るように構成されたノイズ低減手段を含む電気機械を提案することにある。
より詳しくは、ノイズ低減手段は、1500HZから2500Hzの電気機械の共振周波数を得るように構成される。
本発明の1つの実施形態によれば、ノイズ低減手段は、ステータ2に形成されて電気機械1の他の部分に対してステータの機械的な遮音手段61’、61”、5に結合された、少なくとも1つのくり抜き24を含んでいる。このような結合により、上記の共振周波数を回避するためにシステムに必要な柔軟性が与えられる。
本発明の範囲では、ステータ2が、少なくとも1つの内部くり抜き24を含む。この内部くり抜き24は、ステータの本体21そのものに形成される。内部くり抜き24は、ステータ2の本体21に形成され、ステータ2の本体21内で少なくともステータの一部分にわたってステータの長手方向の軸31に沿って長手方向に延びている。より詳しくは、内部くり抜き24は、ステータの軸31に平行に延びている。
本発明の範囲では、ステータの長手方向の軸31は、ステータがステータの中心を通ってそれに沿って延びる軸31、すなわちステータがその周囲に配置される軸31として定義される。
本発明の1つの実施形態によれば、内部くり抜き24は、ステータ2の全長にわたって長手方向に延びている。
本発明の1つの実施形態によれば、内部くり抜き24の幅Leiは、ステータ2の1つの歯22の幅Lよりも大きい。
本発明の範囲では、くり抜きの幅とステータの歯の幅とは、ステータの半径Rを通る大きさにより定義される高さと対置し、ステータの半径Rを通る面に対する垂直面Pに沿って配向された大きさにより定義される。
本発明の範囲では、内部くり抜き24は、考えられるあらゆる幾何学的形状を有する。より詳しくは、あらゆる幾何学的な形状の内部くり抜き24が、ステータ2における機械的応力を制限することができる。実際、半径方向の応力を助長してノイズに関与するのは機械的応力である。そのため、これらの応力の影響を低減することによって、騒音を制限することができる。
本発明の1つの実施形態によれば、内部くり抜き24は、ステータにおける機械的応力を制限可能なあらゆる形状の母線を有する円柱である。
本発明の1つの実施形態によれば、内部くり抜き24は円形である。
本発明の1つの実施形態によれば、内部くり抜き24は卵形であり、その幅Leiがその高さheiよりも大きい。
本発明の1つの実施形態によれば、内部くり抜き24は正方形または長方形である。たとえば、内部くり抜き24は、丸みを帯びた角を有する長方形または正方形である。
本発明の1つの実施形態によれば、内部くり抜き24は、楕円形を有し、より詳しくは、内部くり抜き24は、幅が高さを上回る楕円柱である。
内部くり抜き24は、ステータの1つの歯22の軸線上に配置される。より詳しくは、内部くり抜き24は、ステータの1つの歯22を延長したステータ2の本体21の部分に配置される。
1つの実施形態によれば、内部くり抜き24は、ステータ本体内でステータ本体の内面221から十分な距離のところに形成されて、磁界を妨害しないようにされている。より詳しくは、内部くり抜き24の縁とステータ本体の内面221との間の最短距離Deiは、ステータの1つの歯の幅を2で割ったもの(L/2)よりも大きいか、またはそれに等しい。このようなレイアウトによって、電気機械の磁界の変化が回避される。
本発明の1つの実施形態によれば、内部くり抜き24は、ステータ2の本体21内で、この本体21の周辺部に配置される。すなわち、内部くり抜き24は、ステータ2の内面221よりもステータ2の外面222の方に近い。
本発明の範囲では、ステータ2の外面222は、歯22を含まない面であり、ロータ3が配置されるステータ2のゾーン4をステータの内面221が画定するとみなした場合、ステータ2の外側に配置される。
本発明の1つの実施形態によれば、ステータ2は、ステータの歯22と同数の内部くり抜き24を含んでいる。たとえばステータが6個の歯を含む場合、ステータは6個の内部くり抜き24を含んでいる。
本発明の範囲では、ノイズ低減手段が同様に、電気機械の他の部分に対するステータの遮音手段を含んでいる。
本発明の1つの実施形態によれば、遮音手段は、軸方向の遮音手段61’、61”と、半径方向の遮音手段5とを含んでいる。
本発明の1つの実施形態によれば、軸方向の遮音手段61’、61”はステータ2の半径方向の端部610に配置された少なくとも2個のパッキン61’、61”から形成される。ステータの半径方向の端部610は、ステータ2の軸31に対して垂直に配置されたステータ2の2個の外面に対応する。
本発明の1つの実施形態によれば、パッキン61’、61”は、エラストマー製のパッキンである。パッキン61’、61”はOリングである。本発明の1つの実施形態によれば、パッキン61’、61”は、ステータ2の端部を形成する表面610の周辺部に配置される。
本発明の1つの実施形態によれば、半径方向の遮音手段5は、ステータ2の半径方向の外面を被覆する樹脂から形成される。本発明の1つの実施形態によれば、樹脂5は、ステータ2の半径方向の表面と電気機械1の本体110との間の空間を完全に埋める。
本発明の1つの実施形態によれば、樹脂は可撓性の樹脂である。
本発明の1つの実施形態によれば、樹脂は、ショアA硬度80以下、好ましくはショアA硬度60以下の硬度である。
本発明の1つの実施形態によれば、ステータ2が複数の部分から形成されるとき、電気機械は、ステータ2と樹脂5との間に配置されたアルミニウム製のリング120を含んでいる。
本発明の1つの変形実施形態によれば、ステータ2は、同様に、ステータ外面に形成された少なくとも1つの外部くり抜き25(図2に示す)を有する。
この外部くり抜き25は、ロータ3の軸31に沿って配向された溝を形成する。外部くり抜き25は、ステータの歯22に対してオフセットされている。外部くり抜き25は、2個の内部くり抜き24の間でセンタリングされている。
本発明の1つの実施形態によれば、外部くり抜き25の幅は、その各側面の位置で1つの内部くり抜き24に重ねられるように構成されている。
本発明の1つの実施形態によれば、この機械は2個の外部くり抜き25を含み、2個の外部くり抜き25の間の距離Dexは、1個の内部くり抜き24の幅Lei未満である。このようにして、ステータ2は、内部くり抜き24と外部くり抜き25を交互に含む。外部くり抜き25の深さは、0と、ステータ本体の残りの厚さとの間に含まれ、この厚さは、ステータの1個の歯の幅を2で割ったもの(L/2)よりも大きいか、またはそれに等しい。本発明の範囲において、残りの厚さとは、くり抜きの底部と、ステータの内面221またはステータの1個の歯22の立ち上がり部との間に残っている厚さを意味する。
本発明の1つの実施形態によれば、ステータ2は、このステータの歯22の数と同数の外部くり抜き25を含んでいる。たとえば、ステータが6個の歯を含んでいる場合、ステータは6個の外部くり抜き25を含んでいる。
本発明によるこのような電気機械により、この機械が使用される車両のエンジンの回転速度に応じて8〜17dBの利得が可能になる。そのため、電気機械が発するノイズは、もはや人間の耳には騒音とはみなされない。
本発明は、また、自動車用の電気過給コンプレッサ10における本発明によるこのような機械の使用に関する。
本発明は、また、本発明によるこのような機械1を備えた電気過給コンプレッサ10に関する。より詳しくは、本発明は、また、本発明による可変リラクタンスモータを備えた電気コンプレッサ10に関する。
本発明の範囲は、上記の細部に制限されるものではなく、本発明の適用範囲から離脱することなく他の多数の特別な形態を呈する実施形態が可能である。その結果、記載され実施形態は例として考慮されるべきであり、請求の範囲により定義された範囲を逸脱することなく修正することができる。

Claims (12)

  1. 電気機械の高調波の周波数範囲と一致しない共振周波数範囲内にある電気機械の共振周波数を得るように構成されたノイズ低減手段を含む、電気機械1。
  2. 高調波の周波数範囲が1500HZから2500Hzに含まれる、請求項1に記載の電気機械1。
  3. 少なくとも1つのステータ2を含み、前記ノイズ低減手段が、前記ステータ2に形成される少なくとも1つのくり抜き24を含み、前記くり抜きが、前記電気機械1の他の部分に対して前記ステータ2の機械的遮音手段5、61’、61”に結合される、請求項1から2のいずれか一項に記載の電気機械1。
  4. 前記遮音手段が、軸方向の遮音手段61’、61”と半径方向の遮音手段5とを含んでいる、請求項3に記載の電気機械1。
  5. 前記軸方向の遮音手段61’、61”が、前記ステータの半径方向の端部610に配置された少なくとも2個のパッキン61’、61”から形成される、請求項4に記載の電気機械1。
  6. 前記半径方向の遮音手段5が、前記ステータ2の半径方向外面210を被覆する樹脂から形成される、請求項4から5のいずれか一項に記載の電気機械1。
  7. 前記くり抜き24が、前記ステータ2の本体内で前記ステータの長手方向の軸31に平行に長手方向に延び、前記ステータ2における機械的応力を制限可能なあらゆる幾何学的形状を有している、請求項3から6のいずれか一項に記載の電気機械1。
  8. 前記内部くり抜き24の幅Leiが、前記ステータ2の1個の歯22の幅L未満であり、前記ステータ2の1個の歯22の軸線上に配置される、請求項3から7のいずれか一項に記載の電気機械1。
  9. 前記内部くり抜き24が、前記ステータ2の本体21内で前記ステータの本体の内面221から十分な距離のところに形成されて磁界を妨害しないようにされている、請求項3から8のいずれか一項に記載の電気機械1。
  10. 前記ステータが、このステータ2の外面に形成された少なくとも2個の外部くり抜き25を含んでいる、請求項3から8のいずれか一項に記載の電気機械1。
  11. 自動車用の電気過給コンプレッサにおける請求項1から10のいずれか一項に記載の電気機械1の使用。
  12. 請求項1から10のいずれか一項に記載の電気機械1を備えた電気過給コンプレッサ。
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