JP5518942B2 - エレベータ用巻上機の防音装置 - Google Patents

Description

この発明は、エレベータ用巻上機の防音装置に関するものである。

エレベータ用巻上機の防音装置として、騒音とは逆位相の消音信号を放射するものが提案されている。当該防音装置によれば、消音信号により騒音を打ち消し得る（例えば、特許文献１参照）。

特許第２７７２１４９号公報

しかしながら、エレベータは、加速、定速、減速を繰り返す。また、エレベータの昇降距離は、利用者次第で不規則となる。その結果、巻上機からの騒音は刻一刻と著しく変化する。このため、特許文献１記載のものにおいては、消音信号を瞬時計算し、当該消音信号をリアルタイムで放射する消音用スピーカが多く必要となる。

この発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、巻上機の騒音を簡単な構成で低減することができるエレベータ用巻上機の防音装置を提供することである。

この発明に係るエレベータ用巻上機の防音装置は、エレベータ用巻上機に用いられたモータのステータの外周を覆うステータカバーの外周面及び内周面の少なくとも一方に設けられた第１制振材と、前記ステータカバーの一側面を覆う吸込み面カバーの外面及び内面の少なくとも一方に設けられた第２制振材と、前記巻上機の内側で前記吸込み面カバーの中央に形成された吸込み口からの空気の流路上に設けられた吸音材と、前記ステータカバーの他側面側の上部に設けられ、回転することにより前記吸込み口から前記ステータカバー内に空気を進入させる冷却ファンと、を備えたものである。

この発明によれば、巻上機の騒音を簡単な構成で低減することができる。

この発明の実施の形態１におけるエレベータ用巻上機の防音装置が利用される巻上機の側面図である。 この発明の実施の形態１におけるエレベータ用巻上機の防音装置が利用される巻上機を吸込み面側から見た正面図である。 この発明の実施の形態１におけるエレベータ用巻上機の防音装置が利用される巻上機のモータを説明するための図である。 この発明の実施の形態１におけるエレベータ用巻上機の防音装置の要部拡大図である。 この発明の実施の形態１におけるエレベータ用巻上機の防音装置による騒音の低減方法を説明するための図である。 この発明の実施の形態１におけるエレベータ用巻上機の防音装置に用いる吸音材の拡大図である。 この発明の実施の形態１におけるエレベータ用巻上機の防音装置に用いる第１制振材の温度特性を説明するための図である。 この発明の実施の形態１におけるエレベータ用巻上機の防音装置に用いる吸音材の吸音率特性を説明するための図である。 この発明の実施の形態１におけるエレベータ用巻上機の防音装置による騒音の低減結果を説明するための図である。

この発明を実施するための形態について添付の図面に従って説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１におけるエレベータ用巻上機の防音装置が利用される巻上機の側面図である。

図１において、一対の建物構造体１の上面には、支持台座２が設けられる。支持台座２の上面には、エレベータ用巻上機が設けられる。巻上機は、モータ部３、ロープ巻上回転部４を備える。

当該エレベータにおいては、モータ部３の駆動力によりロープ巻上回転部４が回転する。当該回転により、ロープ（図示せず）の巻上げ又は巻下げが行われる。ロープが巻き上げられた場合、エレベータのかご（図示せず）が上昇する。これに対し、ロープが巻下げられた場合、かごが下降する。この際、かごは、利用者の都合に応じて、加速、定速、減速を繰り返す。当該速度制御には、インバータ電源（図示せず）が用いられる。

巻上機において、モータ部３の内部には、モータが（図示せず）が設けられる。モータの外周面を覆うように、ステータカバー５が配置される。ステータカバー５は、円筒状に形成される。ステータカバー５に関し、ロープ巻上回転部４側とは反対側は、吸込み面カバー６に覆われる。吸込み面カバー６の中央には、吸込み口７が保持される。ステータカバー５のロープ巻上回転部４側の上部には、冷却ファン８が設けられる。

モータの回転が多く行われる場合には、冷却ファン８が回転する。当該回転により、空気が吸込み口７からモータ部３内に進入する。当該空気は、風となってモータを冷却する。当該空気は、冷却ファン８から外部に放射される。

次に、図２を用いて、吸込み面カバー６、吸込み口７、冷却ファン８を説明する。
図２はこの発明の実施の形態１におけるエレベータ用巻上機の防音装置が利用される巻上機を吸込み面側から見た正面図である。

図２に示すように、吸込み面カバー６は、環状に形成される。吸込み口７は、吸込み面カバー６の中央の貫通部を埋めるように網目状に形成される。冷却ファン８は、ステータカバー５（図２おいては図示せず）の上部の両側に設けられる。

次に、図３を用いて、モータを説明する。
図３はこの発明の実施の形態１におけるエレベータ用巻上機の防音装置が利用される巻上機のモータを説明するための図である。図３の右側はモータの側面図である。図３の左側はステータカバー５の側面図である。

図３に示すように、モータは、ステータ９、ロータ１０を備える。ステータ９は、円筒状に形成される。ステータ９は、ステータカバー固定部９ａを介してステータカバー５の内周面に直接固定される。ロータ１０は、ステータ９の内側でステータ９の内周面との間に隙間を空けて配置される。ロータ１０の中心には、シャフト１０ａが設けられる。

ステータ９の一側面側には、吸込み面カバー６と吸込み口７とが配置される。これに対し、ステータ９の他側面側には、開口部が形成される。このため、ロープの巻上げや巻下げのためにロータ１０が回転すると、ステータ９の端部９ｂは、ロータ１０の回転に応じて、呼吸状に大きな振動を繰り返す。また、ステータ９とロータ１０との磁石のギャップ間で電磁振動が発生する。これらの振動は、ステータ９を介して、ステータカバー５、吸込み面カバー６に伝達される。

ステータ９においては、振動音を発生する振動モード状態１１ａ、１１ｂは、部位単位で発生する。ステータカバー５においては、振動音を発生する振動モード状態１２ａ〜１２ｄは、部位単位で変化する。この際、ステータカバー５においては、奇数次モードの大きな振動が発生する。当該振動の周波数がモータそのものの構造で決まる固有振動数と一致すると、強烈なビビリ音や連続的な振動音が発生する。

次に、図４を用いて、防音装置を説明する。
図４はこの発明の実施の形態１におけるエレベータ用巻上機の防音装置の要部拡大図である。図４の左側は巻上機を吸込み面側から見た図である。図４の右側は巻上機の縦断面図である。

図４に示すように、防音装置は、第１制振材１３、第２制振材１４、吸音材１５を備える。第１制振材１３は、ステータカバー５の外周面全体を外側から覆うように配置される。第２制振材１４には、耐腐食性の高いステンレス等の金属性フィラー（線径１０〜３０μｍ程度）を混練して比重が大きくなるように形成される。第２制振材１４は、吸込み面カバー６の外面全体を覆うように配置される。吸音材１５は、空気の流路を維持するように、ＰＰ等を主原料とした10ミクロン以下の樹脂繊維を積層させて形成される。吸音材１５は、吸込み口７からの空気の流路上に配置される。具体的には、吸音材１５は、吸込み口７からステータ９とロータ１０との隙間までの間で、ステータ９とロータ１０との隙間の入口に近接して配置される。

次に、図５を用いて、防音装置による騒音の低減方法を説明する。
図５はこの発明の実施の形態１におけるエレベータ用巻上機の防音装置による騒音の低減方法を説明するための図である。

図５に示すように、ステータカバー５の振動により、振動音が発生し得る。当該振動音は、第１制振材１３により減衰する。

この際、ステータ９とロータ１０との間で発生する磁気音や駆動信号波形に伴うインバータノイズは、透過音として、吸込み面カバー６を経て、巻上機の外部に放射され得る。当該透過音は、第２制振材１４により減衰する。

ステータ９とロータ１０との間で発生する磁気音や駆動波形に伴うインバータノイズは、直接放射音として、ステータ９とロータ１０との間の隙間、吸込み口７を経て、巻上機の外部に直接放射され得る。当該直接放射音は、吸音材１５により減衰する。

次に、図６を用いて、吸音材１５をより詳細に説明する。
図６はこの発明の実施の形態１におけるエレベータ用巻上機の防音装置に用いる吸音材の拡大図である。

図６に示すように、吸音材１５は、鉛直方向に素材を積層させて形成される。吸音材１５には、挿入部１５ａが形成される。挿入部１５ａは、吸音材１５を水平方向に貫通するように形成される。吸音材１５の表面全体は、熱処理で一旦溶かした後、冷却処理で固められる。この際、挿入部１５ａの内周面も同様に処理される。当該処理により、吸音材１５の表面全体は膜状になる。その結果、風による吸音材１５の材料の飛散が防止される。また、膜振動による減衰効果が高まる。

吸込み面カバー６には、一対のねじ１６の一端が固定される。各ねじ１６の他端からは、第１ワッシャー１７が嵌められる。第１ワッシャー１７よりも各ねじ１６の他端側に、吸音材１５の挿入部１５ａが嵌められる。吸音材１５よりも各ねじ１６の他端側には、第２ワッシャー１８が嵌められる。第２ワッシャー１８よりも各ねじ１６の他端側には、ナット１９が固定される。その結果、吸音材１５は、吸込み面カバー６との間に空気層を形成した状態で定位置に固定される。

次に、図７を用いて、第１制振材１３の温度特性を説明する。
図７はこの発明の実施の形態１におけるエレベータ用巻上機の防音装置に用いる第１制振材の温度特性を説明するための図である。図７の横軸は表面温度である。図７の縦軸は損失係数である。

モータの回転が少ない運転時は、ビルの屋上や途中階等、巻上機の設置環境に応じ、巻上機の温度は、部屋の温度又は１０℃前後となる。モータの回転が多い運転時は、モータの回転に伴い、モータ自体の温度が上昇する。この際、ステータ９とステータカバー５の表面温度は、最大８０度前後になる。

そこで、図７に示すように、第１制振材１３においては、２つの温度帯域に対応するように材料混錬処理がなされる。例えば、第１制振材１３は、ポリエステル樹脂を基材に、カーボンや雲母、PP樹脂、ガラス繊維、金属フィラーとしてアルミ繊維（線径５〜１０μｍ程度）等を任意の比率で混練させて広い温度帯域に対応し得るように形成される。すなわち、第１制振材１３は、モータの低速回転が多いときの温度上昇に対応するだけでなく、モータの回転時間が多いときや高速回転時の温度上昇にも対応する。その結果、第１制振材１３は、６０度前後で損失特性を維持できる。

次に、図８を用いて、吸音材１５の吸音率特性を説明する。
図８はこの発明の実施の形態１におけるエレベータ用巻上機の防音装置に用いる吸音材の吸音率特性を説明するための図である。図８の横軸は周波数である。図８の縦軸は吸音率である。

図８に示すように、吸音材１５、２つの吸音効果を備える。吸音効果の一方は、膜効果による２ｋＨｚ前後の帯域での吸音効果である。吸音効果の他方は、吸音材１５そのものによる５ｋＨｚ以上の帯域での吸音効果である。このため、インバータノイズ等の高周波帯域の騒音も減衰される。

なお、2ｋＨｚ前後の騒音は、エレベータの昇降速度の選択次第で発生しない場合もある。本実施の形態においては、エレベータがどのような運転状態でも騒音対策を図るため、広い吸音効果を得られる吸音材１５が用いられる。

次に、図９を用いて、防音装置による騒音の低減結果を説明する。
図９はこの発明の実施の形態１におけるエレベータ用巻上機の防音装置による騒音の低減結果を説明するための図である。図９の実線は防音装置を設けない場合の騒音の周波数特性である。図９の破線は防音装置を設けた場合の騒音の周波数特性である。

図９に示すように、巻上機の騒音の周波数特性は、２つのピーク周波数成分を備える。ピーク周波数成分の一方は、振動に起因した１ｋＨｚ以下の低周波成分である。ピーク周波数成分の一方は、第１制振材１３により減衰する。ピーク周波数成分の他方は、音放射に起因した高周波成分である。ピーク周波数成分の他方においては、インバータ電源の駆動信号の主成分のピークと高調波成分のピークとが近接する。高調波ピーク周波数成分の他方は、第２制振材１４と吸音材１５とにより減衰する。

以上で説明した実施の形態１によれば、ステータカバー５の振動音は、第１制振材１３により減衰する。巻上機外部への透過音は、第２制振材１４により減衰する。このため、巻上機の騒音を簡単な構成で低減することができる。

また、巻上機外部への直接放射音は、吸音材１５により減衰する。このため、巻上機の騒音をより確実に低減することができる。

また、吸音材１５は、ステータ９とモータとの間の隙間の入口に近接する。このため、直接放射音をより確実に減衰させることができる。

また、吸音材１５は、吸込み面カバー６との間に空気層を形成する。このため、透過音をより確実に減衰させることができる。

なお、ステータカバー５内に余裕があれば、第１制振材１３をステータカバー５の内周面に取り付けてもよい。

また、ステータカバー５内に余裕があれば、第２制振材１４を吸込み面カバー６の内面に取り付けてもよい。

本実施の形態においては、騒音の発生要因別に複数のパッシブ対策手段が用いられる。このため、防音装置の軽量化、低コスト化、制御の安定化が実現される。その結果、巻上機の信頼性維持期間である２０年間、騒音対策が維持される。

１ 建物構造体、 ２ 支持台座、 ３ モータ部、 ４ ロープ巻上回転部、
５ ステータカバー、 ６ 吸込み面カバー、 ７ 吸込み口、 ８ 冷却ファン、
９ ステータ、 ９ａ ステータカバー固定部、９ｂ 端部、 １０ ロータ、
１０ａ シャフト、 １１ａ、１１ｂ 振動モード状態、
１２ａ〜１２ｄ 振動モード状態、 １３ 第１制振材、 １４ 第２制振材、
１５ 吸音材、１５ａ 挿入部、 １６ ねじ、 １７ 第１ワッシャー、
１８ 第２ワッシャー、 １９ ナット

Claims (3)

1. エレベータ用巻上機に用いられたモータのステータの外周を覆うステータカバーの外周面及び内周面の少なくとも一方に設けられた第１制振材と、
   前記ステータカバーの一側面を覆う吸込み面カバーの外面及び内面の少なくとも一方に設けられた第２制振材と、
   前記巻上機の内側で前記吸込み面カバーの中央に形成された吸込み口からの空気の流路上に設けられた吸音材と、
   前記ステータカバーの他側面側の上部に設けられ、回転することにより前記吸込み口から前記ステータカバー内に空気を進入させる冷却ファンと、
   を備えたエレベータ用巻上機の防音装置。
2. 前記吸音材は、前記モータのステータとロータとの間の隙間と前記吸込み面カバーとの間で前記隙間に近接した請求項１記載のエレベータ用巻上機の防音装置。
3. 前記吸音材は、前記吸込み面カバーとの間に空気層を形成する請求項２記載のエレベータ用巻上機の防音装置。

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