JP3822794B2 - 誘導電動機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、騒音を低減するようにした誘導電動機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図５は、誘導電動機の一般的な構成を示す断面図である。図５において、フレーム１に保持された固定子２の固定子コイル３に交流電力が供給されると、固定子鉄心４に回転磁界が発生する。この回転磁界により回転子５の回転子導体６に誘導電流が誘起される。そして、誘導電流と回転磁界とにより回転子５が固着された回転軸７が回転して駆動力が出力される。
運転中は固定子コイル３及び回転子導体６を流れる電流による銅損と、回転磁界により固定子鉄心４及び回転子鉄心８に発生する鉄損とにより、各部の温度が上昇する。このため、回転軸７に固着されたファン９の回転により、ファン９の周りの空気を遠心力で排気口１０から排出する。これによって生ずる負圧により吸気口１１から冷却風が吸入され、固定子２と回転子５との間の空隙１２及び回転子５に設けられた通気孔１３を矢印１４のように通過して排気口１０から排出することにより冷却が行われる。なお、１５は回転子鉄心８の円周に沿って配置された短絡環で、各回転子導体６間を短絡している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の誘導電動機は以上のように構成されているので、複数の回転子導体６が風を切る音が発生する。例えば、回転子導体６が４６個のとき回転子５が３，０００ｒｐｍ（５０ｒｐｓ）で回転している場合、回転子導体６が風を切る周波数５０×４６＝２，３００Ｈｚの音が発生する。その他に、ファン９が風を切る音も発生する。
このように、冷却風で冷却するときに空気が有するエネルギーの大部分が音のエネルギーに変換されて外部に発散されるので、騒音が耳障りであるという問題点があった。
この発明は以上のような問題点を解消するためになされたもので、冷却風により発生する騒音を低減することができる誘導電動機を提供することを目的とするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
この発明に係わる誘導電動機は、固定子と対向した回転子を回転自在とし、吸気口から冷却風を吸入して固定子と回転子との間の空隙及び回転子に設けられた通気孔を通し、排気口から排出して固定子及び回転子を冷却するようにした誘導電動機において、排気口側に冷却風を案内するように多孔質材料からなる吸音材を配置し、吸音材の冷却風が当接する面とは反対側の面に所定の空気層を有する空気室を設け、空気室に繊維状物質からなる充填材を充填したものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
実施例１．
図１は実施例１の構成を示す断面図である。図１において、１６はフレーム、１７はフレーム１６に保持された固定子で、以下の１８，１９により構成されている。１８は積層された固定子鉄心で、後述の回転軸２４の軸方向に複数のスロット（図示せず）が形成されている。１９は固定子コイルで、固定子鉄心１８のスロット（図示せず）内に配置されている。２０はフレーム１６の一端側に固着されたブラケットで、冷却風の入口２０ａが形成されている。２１はフレーム１６の他端側に固着されたブラケットで、冷却風の出口２１ａが形成されている。２２はブラケット２０に保持された軸受、２３はブラケット２１に支持された軸受、２４は各軸受２２，２３に回転自在に支持された回転軸、２５は回転軸２４に固着されて冷却風が流通可能な通気孔２５ａが形成された回転子で、以下の２６〜３０により構成されている。２６は積層された回転子鉄心で、回転軸２４の軸方向に複数のスロット（図示せず）が形成されている。２７は回転子導体で、回転子鉄心２６のスロット（図示せず）内に配置されている。２８は各回転子導体２７間を短絡した短絡環、２９，３０は回転軸２４に嵌合された取付具で、回転子鉄心２６を保持している。
【０００６】
３１は固定子１７と回転子２５との間に形成された空隙で、冷却風が流通可能である。３２はブラケット２１側で回転軸２４に固着されたファンで、回転子２５と共に回転されて遠心力により周りの空気を出口２１ａから排出する。３３は吸気口３３ａが形成されたカバーで、吸気口３３ａと入口２０ａとを連通させている。３４は吸気口３３ａに配置された防塵用の金網である。３５は排気口３５ａが形成されたカバーで、排気口３５ａと出口２１ａとを連通させている。３６は排気口３５ａに接続されて冷却風の流路３６ａを形成した多孔質材料からなる吸音材で、例えばアルミニウムと樹脂とを結合した素材を焼結して樹脂を蒸発させて多孔質を形成したものである。
図２は吸音材３６の板厚が１．６ｍｍで、空気層を５０ｍｍ（特性１）及び１００ｍｍ（特性２）にしたときの音の周波数に対する残響室法吸音率を示したものである。３７は冷却風が当接する流路３６ａの面とは反対側の面に形成された空気室で、所定の空気層になるようにカバー３５で覆われている。３８は排気口３５ａに配置された防塵用の金網、３９は冷却風の流れを示す矢印である。
【０００７】
次に動作について説明する。図１において、固定子コイル１９に交流電力が供給されると固定子鉄心１８に回転磁界が発生する。そして、回転子導体２７に誘起された誘導電流と回転磁界とにより回転子２５が回転して駆動力が出力される。このときファン３２が回転子２５と共に回転してファン３２の周りの空気を遠心力により出口２１ａを介して排気口３５ａから排出する。これによってファン３２側が負圧になるので、吸入口３３ａから冷却風が吸入される。そして、冷却風は矢印３９のように固定子１７と回転子２５との空隙３１及び回転子２５の通気孔２５ａを流れて、吸音材３６に案内されながら排気口３５ａから排出される。短絡導体２７及びファン３２が回転することにより、冷却風を切るときに回転数に応じて種々の周波数の空気音（空力音）が発生する。この場合、発生した音の量を１００としたとき吸入口３３ａと排気口３５ａとから発散される音の量の比率は、実験の結果により２０対８０であることが分かった。そこで、少なくとも排気口３５ａ側から発散される音の量を低減することにより、効率よく騒音の低排気口３５ａ側から発散される音の量を低減することにより、効率よく騒音の低減を行うことができる。
【０００８】
短絡導体２７及びファン３２の回転により発生して排気口３５ａ側へ発散する空気音は、吸音材３６で形成された流路３６ａを通過するときに吸音材３６に吸音される。そして、空気室３７に入射した音波はランダムな方向にベクトルとして乱反射するので、ランダム周波数と振幅を有する音波ベクトルのうち、逆位相の音波ベクトル同士が空気層内で打ち消し合う。
以上のように、排気口３５ａ側に冷却風を案内するように多孔質材料からなる吸音材３６を配置し、吸音材３６の冷却風が当接する面とは反対側の面に所定の空気層を有する空気室３７を設けることにより、空気室３７に入射した音波がランダムな方向にベクトルとして乱反射するので、ランダム周波数と振幅を有する音波ベクトルのうち、逆位相の音波ベクトル同士が空気層内で打ち消し合うため、音のエネルギーが効率よく吸収されて冷却風の流れに起因する騒音を低減することができる。
実施例１において、吸音材３６はアルミニウムで構成した多孔質材料について説明したが、特許第２８１５５４２号公報に記載されたプラスチック粒子、セラミック、発泡金属等を材料に使用しても同様の効果を期待することができる。
さらに、実施例１において、吸音材３６を排気口３５ａ側に配置したものについて説明したが、吸気口３３ａ側にも配置することにより吸音効果を向上させることができる。
【０００９】
実施の形態１．
図３は実施の形態１の構成を示す断面図である。図３において、１６〜３９は実施例１のものと同様のものである。４０は空気室３７に充填された繊維状（綿状）物質からなる充填材で、ガラス、鉱物、又は石油化学物質である。
次に動作について説明する。図３において、空気音が空気室３７に入射されるまでは実施の形態１と同様である。空気室３７に入射した音波は空気層内の充填材４０で乱反射がさらに増大するので、図４の特性３に示すように音波の周波数の広い範囲で吸音率が高くなるため、より効率よく騒音を低減させることができる。
以上のように、吸音材３６の冷却風が当接する面とは反対側の面に所定の空気層を有する空気室３７を設け、空気室３７に繊維状物質からなる充填材４０を充填したことにより、空気室３７に入射した音波が空気層内の充填材４０で、さらに乱反射が増大するので、図４の特性３に示すように音波の周波数の広い範囲で吸音率が高くなるため、より効率よく騒音を低減させることができる。
実施の形態１において、音波の周波数の広い範囲で吸音材３６の吸音率が高いので、車両用誘導電動機のようにインバータにより速度制御されるものに適用することにより、効果を発揮させることができる。
【００１０】
【発明の効果】
この発明によれば、吸音材３６の冷却風が当接する面とは反対側の面に所定の空気層を有する空気室３７を設け、空気室に繊維状物質からなる充填材を充填したことにより、空気室に入射した音波が空気層内の充填材で、さらに乱反射が増大して音波の周波数の広い範囲で吸音率が高くなるため、より効率よく騒音を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施例１の構成を示す断面図である。
【図２】 図１の吸音材の周波数に対する残響室法吸音率を示した説明図である。
【図３】 この発明の実施の形態１の構成を示す断面図である。
【図４】 図３の吸音材の周波数に対する残響室法吸音率を示した説明図である。
【図５】 従来の誘導電動機の一般的な構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１７ 固定子、２５ 回転子、２５ａ 通気孔、３１ 空隙、３３ａ 吸気口、
３５ａ 排気口、３６ 吸音材、３７ 空気室、４０ 充填材。

Claims (1)

1. 固定子と対向した回転子を回転自在とし、吸気口から冷却風を吸入して上記固定子と上記回転子との間の空隙及び上記回転子に設けられた通気孔を通し、排気口から排出して上記固定子及び上記回転子を冷却するようにした誘導電動機において、上記排気口側に上記冷却風を案内するように多孔質材料からなる吸音材を配置し、上記吸音材の上記冷却風が当接する面とは反対側の面に所定の空気層を有する空気室を設け、上記空気室に繊維状物質からなる充填材を充填したことを特徴とする誘導電動機。

Images