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

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、３５０００/６０^＊４＝２３３３Ｈｚと７５０００／６０^＊４＝５０００Ｈｚとの間で変化する。

−第８次高調波（Ｈ８）は、３５０００／６０^＊８ｔ＝４６６６Ｈｚと７５０００／６０^＊８＝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Ｌ_ｅｉは、ステータ２の１つの歯２２の幅Ｌ_ｓ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Ｌ_ｅｉがその高さｈ_ｅｉ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Ｄ_ｅｉは、ステータの１つの歯の幅を２で割ったもの（Ｌ_ｓ／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Ｄ_ｅｘは、１個の内部くり抜き２４の幅Ｌ_ｅｉ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_ｓ/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Ｌ_ｅｉが、前記ステータ２の１個の歯２２の幅Ｌ_ｓ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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