JPH10169599A - ファン装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の騒音低減のための信号処理回路とその
電源を必要とせず、かつ安価で、効果的に騒音を低減で
きるファン装置を提供する。 【解決手段】 羽根12を取り付けたファンモータ11の回
転軸14に固定され、かつ周方向に異極同士が隣合った複
数対の磁極からなる磁石21と、コイル保持部材22により
磁石21と対向して保持されたコイル23とにより、発電器
20を構成させ、該発電器20と、コイル23からの出力を音
に変換する電気・音響変換器25とを備えたファン装置10
であって、磁石21の磁極対数が、前記羽根12の数の整数
倍とし、前記コイル保持部材22を、回転軸14を中心とし
た円周上に配設するとともに、対向位置を、電気・音響
変換器25から出力される音の位相が、前記羽根12の回転
によって発生する特定周波数の騒音の位相と逆位相とな
るようにして、該騒音を低減させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、各種の機器または
装置の冷却などを目的として送風を行うファン装置に関
し、特に、ファンモータの回転中に、羽根から生ずる騒
音を打ち消して該騒音を低減させるファン装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】最近、ファン装置は、機器または装置の
冷却などのため、送風用に広く使用されている。しか
し、該ファン装置は運転中、これらの機器または装置の
騒音源となっていることが多く、該ファン装置の低騒音
化が要望されている。このような要望に対処すべく、騒
音の低い羽根やフレーム形状の研究が行われ、また、実
用化されている。一方、発生した騒音を打ち消し、また
は吸収して該騒音を低下させる研究も行われている。

【０００３】従来、この種のファン装置としては、例え
ば図６に示すものがある。図６において、機器または装
置のハウジング６内に配置された、騒音源としての例え
ば軸流ファンモータ１に対し、検出マイクロフォン２を
該ファンモータ１の近くに配設して、その騒音を検知
し、該検出マイクロフォン２の出力を信号処理回路３に
入力し、該信号処理回路３で前記検知された騒音の信号
と逆位相の信号を発生し、該発生された信号をスピーカ
４に出力して、前記騒音と逆位相の音を発生させる。そ
して、この音と前記騒音とが互いに打ち消し合い、該騒
音を消滅、または大きく低減させている。

【０００４】さらに、前記騒音を完全に打ち消すため
に、前記ハウジング６に配設されたモニタマイクロフォ
ン５で、打ち消し合った後の音を検知して、該音が零に
なるように、前記信号処理回路３に、発生する音量を調
整する機能、いわゆるフィードバック機能をもたせたも
のもある。しかし、このような前記ファン装置では、理
論的には完全に前記騒音を消滅できるが、非常に高価と
なり、広く実用化されているとは言い難い。

【０００５】前記図６のファン装置と原理は同じである
が、従来の他の例として、前記ファンモータ１のような
回転機器では、騒音は、その回転速度に同期した周波数
の音が主であることを利用して、図７に示すものがあ
る。図７において、前記検出マイクロフォン２の代わり
に回転検知器７で、該モータの回転速度を回転板８を介
して検知し、該回転速度に同期した周波数の騒音と逆位
相の音、例えば前記ファンモータ１では、回転によって
発生する音（風切り音）と逆位相の音を前記信号処理回
路３及びスピーカ４により発生させて、前記騒音を低減
させることも可能である。この方法では、完全な消音は
不可能であるが、騒音低減という目的に対しては、かな
り安価に実現できるはずである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、仮に、
前記図７に示すファン装置が安価にできたとしても、信
号処理を行うことによる問題点、すなわち該回路を必要
とすることや、該回路を作動させるための電源を必要と
することは不可欠であり、小型化が必要な装置や、騒音
低減のために特別な電源を用意できない装置には使え
ず、一般的とは言い難い。つまり、かかる技術の普及の
ためには、安価に実現できるほかに、信号処理のための
回路をも不要にしなければならないという問題点があっ
た。

【０００７】本発明はかかる点に鑑みなされたもので、
その目的は前記問題点を解消し、信号処理などを行う回
路やそれを作動させる電源などを必要とせず、かつ安価
で、効果的に騒音を低減できるファン装置を提供するこ
とにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の本発明の構成は、次のとおりである。

【０００９】（１） 羽根を取り付けたファンモータの
回転軸に固定され、かつ周方向に沿って互いに異極同士
が隣合って配設された複数対の磁極素子からなる磁石
と、コイル保持部材により該磁石の磁極素子と対向配置
するように保持されたコイルとにより、前記磁石の回転
によって該コイルに起電力を発生させる発電器を構成さ
せ、該発電器と、該発電器のコイルから出力される電力
を音に変換する電気・音響変換器とを備えたファン装置
であって、前記磁石の磁極素子対数が、前記回転軸に取
り付けられた前記羽根の数の整数倍とし、前記コイル保
持部材を、前記回転軸を中心とした円周上に配設すると
ともに、前記磁石との周方向の対向位置を、前記電気・
音響変換器から出力される音の位相が、前記羽根の回転
によって発生する特定周波数の騒音の位相と逆位相とな
るようにして、該羽根の回転による該騒音を低減させる
ことを特徴とする。

【００１０】（２） 前記（１）において、前記磁石の
磁極素子対数が、前記回転軸に取り付けられた前記羽根
の数の１倍または２倍であることを特徴とする。

【００１１】本発明は以上のように構成されているの
で、ファンモータの回転軸に固定された磁石の磁極素子
対数と、その回転速度（１秒あたりの回転数）との積に
等しい周波数の音が、前記電気・音響変換器から発生さ
れ、この音は、前記回転軸に取り付けられた羽根の回転
により生ずる騒音（風切り音）のうち、特定の周波数の
音の位相と逆位相であるため、両者は互いに打ち消し合
って該騒音が低減される。

【００１２】しかも、前記電気・音響変換器から音を発
生するための電力は、前記回転軸に固定された磁石と、
該磁石に対向配置されたコイルからなる発電器から供給
されるため、信号処理のための特別な回路や、その電源
は不要である。したがって、当然ながら、騒音低減のた
めの特別な電源なしに前記騒音を低減することができ
る。このため、このファン装置の製造原価を安価にする
ことができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の好
適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。図１及び図
２は、本発明のファン装置の一実施の形態を示し、図１
は軸流ファンモータ、発電器及びスピーカの構成配置を
示す斜視図、図２は該発電器の軸流ファンモータへの取
付配置図である。

【００１４】図１及び図２において、ファン装置１０に
おける軸流ファンモータ１１は、外周に複数の送風用の
羽根１２を有する羽根部材１３が結合されたロータと、
該ロータの回転軸１４を軸受を介して、回転自在に支持
し、かつ該ロータに同心的に配設された、ステータ巻線
を有するステータとでモータ部１５を形成するととも
に、該モータ部１５と、前記羽根部材１３の羽根１２を
含み、前記モータ部１５を内部に装着する枠部１６とか
らなっており、その外形は、縦横約１８０ｍｍ、厚さ約
９０ｍｍのものである。

【００１５】ファン装置１０は、前記軸流ファンモータ
１１の回転軸１４に、周方向に沿って互いに異極同士が
隣合って配設された複数対（つい）の磁極素子２１ａが
環状に形成された永久磁石２１を、図示しない磁石保持
部材により固定し、該永久磁石２１の外周面に空隙を介
して、該磁石２１の磁極素子２１ａと対向するように、
コイル保持部材２２により保持されたコイル２３を配設
するとともに、該コイル保持部材２２を、位置調整器２
４を介して前記枠１６側に固定している。

【００１６】そして、前記永久磁石２１と前記コイル２
３とにより、発電器２０を構成させ、前記磁石２１の回
転によって該コイル２３に起電力を発生させている。こ
の発電器２０のコイル２３から出力される交流電力を音
にして出力させるため、該コイル２３に電気・音響変換
器であるスピーカ２５を接続している。なお、スピーカ
２５の代わりに、圧電効果により電気信号を音に変換さ
せる発音体でもかまわない。また、該スピーカ２５は、
図１で前記ファンモータ１１の中心軸上に配置している
が、ファンモータ１１の羽根１２から発生される騒音
と、スピーカ２５から出力される音とが互いに、打ち消
し合うような配置にするのが望ましい。

【００１７】前記コイル保持部材２２は、前記回転軸１
４を中心とした円周上を移動自在に、かつそのコイル２
３と前記磁石２１の外周面との間隔が変わらないように
配設されている。また、位置調整器２４は、前記コイル
保持部材２２の上端面に形成されたねじ部２２ａと、該
ねじ部２２ａに螺合する位置調整ねじ２４ａと、該位置
調整ねじ２４ａを回動自在に前記ファンモータ１１の枠
部１６側に固定する固定部材２４ｂとからなり、前記位
置調整ねじ２４ａを回動して、前記コイル保持部材２
２、すなわち前記コイル２３を前記回転軸１４を中心と
した円周上を微小距離を移動させて、前記磁石２１との
対向位置を調整し、前記スピーカ２５から出力される音
の位相を調整するようになっている。

【００１８】ところで、前記ファンモータ１１のような
回転機器では、その回転数に同期した周波数の騒音が大
きな割合を占めることが知られており、該ファンモータ
１１では、羽根１２の枚数と回転数との積の整数倍の周
波数の騒音が、風切り音と呼ばれ大きな割合を占めてい
る。

【００１９】この風切り音と前記スピーカ２５からの音
とを、互いに打ち消し合うための条件の一つが、風切り
音と前記スピーカ２５からの音との周波数を一致させる
ことである。このため、前記回転軸１４に固定される前
記永久磁石２１の磁極素子２１ａ対数が、該回転軸１４
に取り付けられた羽根１２の数の整数倍にすることであ
る。

【００２０】また、前記風切り音と前記スピーカ２５か
らの音とを、互いに打ち消し合うための条件のもう一つ
が、該風切り音と前記スピーカ２５からの音の位相を、
互いに逆位相にすることである。このため、前記スピー
カ２５からでる音の位相を、前記コイル２３を前記位置
調整器２４により、前記永久磁石２１との対向位置を調
整し、前記羽根１２の回転によって発生する特定周波数
の騒音の位相と逆位相にすることが必要である。

【００２１】図２によって説明すると、羽根１２、永久
磁石２１の磁極素子２１ａの一つ及びコイル２３の位置
をそれぞれＡ，Ｂ，Ｃとすると、ある瞬間、羽根１２が
Ａの位置で音として正の圧力を発生しているとすると、
同じ時期に、スピーカ２５から負の圧力を発生させるよ
うに、コイル２３と該磁石２１との相対位置を前記位置
調整器２４によって調整する。本実施の形態では、前記
コイル２３の位置を調整しながら、前記騒音が最も小さ
くなる位置を実験により求めた。その結果を、従来のも
のと比較しながら説明する。

【００２２】まず、従来のファン装置として、図１のフ
ァン装置において、コイル２３とスピーカ２５間の電気
的接続を切ったとき、すなわちスピーカ２５から音を出
さないときの騒音特性について説明する。図４は、該フ
ァンモータ１１からの騒音を該ファン１１の吸込口から
１ｍの位置で測定し、周波数ごとの騒音成分に分解した
ものである。ここで、騒音の単位ｄＢ（Ａ）について説
明すると、音の大きさは一般に測定された音のエネルギ
と人間が感じることができる最小の音のエネルギの比の
常用対数を１０倍したもので表され、記号ｄＢを用い
る。さらに騒音の場合、人間の周波数ごとの音に対する
感覚の違いを補正して表現したものが騒音の単位ｄＢ
（Ａ）である。

【００２３】本実施の形態では、６枚の羽根１２を毎分
２７５０回転で回転させているため、風切り音として、
（２７５０／６０）×６＝２７５Ｈｚ を基本周波数と
する音を発生している。風切り音は、一般に基本周波数
の整数倍の音も発生し、図４では、２倍の周波数の５５
０Ｈｚの音が５７ｄＢ（Ａ）と、全体の騒音６２ｄＢ
（Ａ）のなかで最も大きな割合を占めている。

【００２４】そこで、図１のファン装置１０において、
１２対（ここでいう１対とは、磁極素子２１ａのＮ極と
Ｓ極のペア）の磁極素子２１ａを有する永久磁石２１を
前記回転軸１４に固定し、（２７５０／６０）×１２＝
５５０Ｈｚ の音をスピーカ２５から発生させ、前記騒
音が最も小さくなるコイル２３の位置を実験により求め
た。その結果が、図３に示す図１のファン装置の騒音特
性を示した図であり、５５０Ｈｚでの騒音は、５３ｄＢ
（Ａ）と減少し、全体の騒音も６０ｄＢ（Ａ）と２ｄＢ
ほど低下し、騒音低減の効果が認められる。

【００２５】ちなみに、図１のファン装置において、コ
イル２３とスピーカ２５との電気的接続を逆にすると、
羽根１２の風切り音とスピーカ２５からの音は、同位相
になり、前記騒音が増加するはずである。図５に示す騒
音特性の図がその結果であり、５５０Ｈｚでの騒音が５
９ｄＢ、全体の騒音も６３ｄＢと騒音の増幅がみられ
た。このことからも、本発明を適用したファン装置１０
における騒音低減の考え方とその効果が関係付けられ
る。また、本実施の形態では、軸流ファンモータを用い
ているが、遠心ファンでも、クロスフローファンでも、
羽根の風切り音が発生する限り、本発明を適用して騒音
を低減することが可能である。

【００２６】一方、前記永久磁石２１とコイル２３とか
らなる発電器２０の構造の見直しや、該コイル２３とス
ピーカ２５とのインピーダンスの整合により、該スピー
カ２５からの音を大きくし、騒音をさらに低減すること
もできる。

【００２７】量産時には、前記羽根１２からの風切り音
と前記スピーカ２５からの音が、互いに打ち消し合うよ
うに、前記羽根１２、永久磁石２１の磁極素子２１ａお
よびコイル２３を定められた位置に配置すれば、本実施
の形態のようなコイル２３の位置調整器２４は不要とな
ることは言うまでもない。

【００２８】前記羽根１２、磁極素子２１ａおよびコイ
ル２３を定められた位置に配置する方法としては、例え
ば前記羽根１２、磁極素子２１ａおよびコイル２３の位
置が、該羽根１２からの風切り音と前記スピーカ２５か
らの音同士、互いに打ち消し合うように、予め、前記羽
根１２、回転軸１４、永久磁石２１、コイル２３および
コイル保持部材２２に合い印を設け、該羽根１２と回転
軸１４、該回転軸１４と永久磁石２１、およびコイル２
３とコイル保持部材２２のそれぞれの合い印が、それぞ
れ一致するように組み立てることにより、量産品におい
ても、本発明の効果を得ることが可能である。

【００２９】なお、本発明の技術は前記実施の形態にお
ける技術に限定されるものではなく、同様な機能を果た
す他の態様の手段によってもよく、また本発明の技術は
前記構成の範囲内において種々の変更、付加が可能であ
る。

【００３０】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明の
ファン装置によれば、羽根を取り付けたファンモータの
回転軸に固定され、かつ周方向に異極同士が隣合って配
設された複数対の磁極素子からなる磁石と、コイル保持
部材により該磁石と対向するように保持されたコイルと
により、発電器を構成させ、該発電器と、該発電器のコ
イルからの出力を音に変換する電気・音響変換器とを備
えたファン装置であって、前記磁石の磁極素子対数が、
前記羽根の数の整数倍とし、前記コイル保持部材を、前
記回転軸を中心とした円周上に配設するとともに、対向
位置を、前記電気・音響変換器から出力される音の位相
が、前記羽根の回転によって発生する特定周波数の騒音
の位相と逆位相となるようにして、該騒音を低減させる
ので、信号処理などを行う回路やそれを作動させる電源
などを必要とせず、かつ安価で、効果的に騒音を低減で
きるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のファン装置の一実施の形態を示し、軸
流ファンモータ、発電器及びスピーカの構成配置を示す
斜視図である。

【図２】発電器の軸流ファンモータへの取付説明図であ
る。

【図３】図１のファン装置の騒音特性を示す図である。

【図４】図１のファン装置で、軸流ファンモータ単独の
場合の騒音特性を示す図である。

【図５】図１のファン装置で、騒音が増幅された場合の
騒音特性を示す図である。

【図６】従来のファン装置を示す構成図である。

【図７】従来の他のファン装置を示す構成図である。

【符号の説明】

１０ ファン装置 １１ 軸流ファンモータ １２ 羽根 １４ 回転軸 ２０ 発電器 ２１ 永久磁石 ２１ａ 磁極素子 ２２ コイル保持部材 ２２ａ ねじ部 ２３ コイル ２４ 位置調整器 ２４ａ 位置調整ねじ ２４ｂ 固定部材 ２５ スピーカ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 羽根を取り付けたファンモータの回転軸
   に固定され、かつ周方向に沿って互いに異極同士が隣合
   って配設された複数対の磁極素子からなる磁石と、コイ
   ル保持部材により該磁石の磁極素子と対向配置するよう
   に保持されたコイルとにより、前記磁石の回転によって
   該コイルに起電力を発生させる発電器を構成させ、該発
   電器と、該発電器のコイルから出力される電力を音に変
   換する電気・音響変換器とを備えたファン装置であっ
   て、 前記磁石の磁極素子対数が、前記回転軸に取り付けられ
   た前記羽根の数の整数倍とし、前記コイル保持部材を、
   前記回転軸を中心とした円周上に配設するとともに、前
   記磁石との周方向の対向位置を、前記電気・音響変換器
   から出力される音の位相が、前記羽根の回転によって発
   生する特定周波数の騒音の位相と逆位相となるようにし
   て、該羽根の回転による該騒音を低減させることを特徴
   とするファン装置。
2. 【請求項２】 前記磁石の磁極素子対数が、前記回転軸
   に取り付けられた前記羽根の数の１倍または２倍である
   ことを特徴とする請求項１に記載のファン装置。