▶ ブラッシュ エレクトリカル マシーンズ リミテッドの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-07-24
(45)【発行日】2023-08-01
(54)【発明の名称】回転電気機械のための空気出口吸音体
(51)【国際特許分類】
G10K 11/16 20060101AFI20230725BHJP
G10K 11/162 20060101ALI20230725BHJP
G10K 11/172 20060101ALI20230725BHJP
H02K 5/24 20060101ALI20230725BHJP
H02K 9/04 20060101ALI20230725BHJP
【ＦＩ】
G10K11/16 100
G10K11/16 130
G10K11/16 140
G10K11/162
G10K11/172
H02K5/24 C
H02K9/04 Z
【請求項の数】
15
(21)【出願番号】P 2020544169
(86)(22)【出願日】2018-11-01
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2021-01-21
(86)【国際出願番号】 GB2018053166
(87)【国際公開番号】W WO2019086879
(87)【国際公開日】2019-05-09
【審査請求日】2020-11-25
(31)【優先権主張番号】1718127.2
(32)【優先日】2017-11-02
(33)【優先権主張国・地域又は機関】GB
(73)【特許権者】
【識別番号】520154139
【氏名又は名称】ブラッシュ エレクトリカル マシーンズ リミテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100090033
【弁理士】
【氏名又は名称】荒船 博司
(74)【代理人】
【識別番号】100093045
【弁理士】
【氏名又は名称】荒船 良男
(72)【発明者】
【氏名】マタイ， デニス
【審査官】渡邊 正宏
(56)【参考文献】
【文献】特開平０７－０９１７２７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００３－０５０５８６（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１６／０４０４３１（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開平０２－１０２３１３（ＪＰ，Ａ）
【文献】実開昭５７－００３３６３（ＪＰ，Ｕ）
【文献】実開昭６０－０９６９７２（ＪＰ，Ｕ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ２５Ｄ １／００－１７／３２
Ｂ４１Ｊ ２／４７
Ｂ６４Ｂ １／００－ １／７０
Ｂ６４Ｃ １／００－９９／００
Ｂ６４Ｄ １／００－４７／０８
Ｂ６４Ｆ １／００－ ５／６０
Ｂ６４Ｇ １／００－９９／００
Ｆ０１Ｎ １／００－ １／２４
Ｆ０１Ｎ ５／００－ ５／０４
Ｆ０１Ｎ １３／００－９９／００
Ｆ０１Ｍ １１／００－１３／０６
Ｆ０１Ｐ １／００－１１／２０
Ｆ１７Ｄ １／００－ ５／０８
Ｆ２３Ｌ １／００－９９／００
Ｆ２４Ｆ １１／００－１１／８９
Ｇ０３Ｂ ２１／００－２１／１０
Ｇ０３Ｂ ２１／１２－２１／１３
Ｇ０３Ｂ ２１／１３４－２１／３０
Ｇ０３Ｂ ３３／００－３３／１６
Ｇ１０Ｋ １１／００－１３／００
Ｈ０２Ｋ ５／００－ ５／２６
Ｈ０２Ｋ ７／００－ ７／２０
Ｈ０２Ｋ ９／００－ ９／２８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
回転電気機械であって、回転子のための筐体を提供する第１の部と、サイレンサーのための筐体を提供する第２の部とを有するハウジングと、
前記ハウジングの前記第１の部からサイレンサーまで、かつ前記サイレンサーを通って排気口に至る空気流路と、を備え、
前記サイレンサーは、少なくとも１つの吸音柱に隣接して配置された少なくとも１つの空気流路を備え、前記少なくとも１つの吸音柱は、多孔質の第１の吸音材料を内部に有する前記回転子に最も近い第１の部分と、前記回転子から離れた場所に第２の部分と、を備え、前記第２の部分は、前記第１の部分の下流端に隣接する微細穿孔パネル（ＭＰＰ）および前記微細穿孔パネルの下流に共振空洞を有し、
前記空気流路は、前記ハウジングの前記第２の部を通り、前記回転子の軸方向長さに沿って延在する細長い断面プロファイルと、前記回転子の軸から離れる向きに、前記少なくとも１つの吸音柱の、前記第１の部分、前記微細穿孔パネルの端部、次いで前記共振空洞に沿った流路方向と、を有する、回転電気機械。
【請求項2】
前記サイレンサーは、前記吸音柱のうちの少なくとも２つを含み、前記少なくとも１つの空気流路は、２つの前記吸音柱の間に画定された請求項１に記載の回転電気機械。
【請求項3】
前記吸音柱は、内部に吸音材料を有する第３の部分をさらに含む、請求項１に記載の回転電気機械。
【請求項4】
前記共振空洞内に第２のＭＰＰを有する、請求項１に記載の回転電気機械。
【請求項5】
前記共振空洞は、前記柱を通過する前記空気流路の方向を横断する複数の区画に分割されている、請求項１に記載の回転電気機械。
【請求項6】
前記共振空洞は、異なる深さを有する複数の区画に分割されている、請求項１に記載の回転電気機械。
【請求項7】
前記柱の前記第２の部分は、８０～１８０Ｈｚ、またはより具体的には１００～１２０Ｈｚでのピーク吸収のために調整されている、請求項１に記載の回転電気機械。
【請求項8】
前記柱の前記第２の部分は、６０～３００Ｈｚ、またはより具体的には１００～１２０Ｈｚでのピーク吸収のために調整されている、請求項４に記載の回転電気機械。
【請求項9】
前記柱の前記第２の部分は、前記回転子の給電周波数、またはその高調波周波数でのピーク吸収のために調整されている、請求項１に記載の回転電気機械。
【請求項10】
前記第１の吸音材料は、多孔質吸収体、発泡体またはロックウールである、請求項１に記載の回転電気機械。
【請求項11】
前記回転電気機械は、発電機である、請求項１に記載の回転電気機械。
【請求項12】
前記回転子の軸方向長さに沿って延在する細長い断面プロファイルをそれぞれが有する複数の空気流路を画定する複数の吸音柱を有する、請求項２に記載の回転電気機械。
【請求項13】
前記ＭＰＰは、０．５ｍｍ～１．２ｍｍの範囲の直径の穿孔、０．５ｍｍ～２．５ｍｍの厚さの板、または板の総面積に対する穿孔の総面積の割合は、０．１５％～０．４％の範囲にある板を備える、請求項１に記載の回転電気機械。
【請求項14】
前記共振空洞は、１５０ｍｍ～４００ｍｍ、または２００ｍｍ～４００ｍｍの範囲の深さを有する、請求項１に記載の回転電気機械。
【請求項15】
ハウジング内に配置された回転電気機械の通気路からの空力騒音の放出を制御する方法であって、前記ハウジングの第１の部内に回転子を配置することと、
前記ハウジングの第２の部内にサイレンサーを配置し、
前記ハウジングの前記第１の部から前記サイレンサーまで、かつ前記サイレンサーを通って前記ハウジングの排気口に至る空気流路を提供することと、
少なくとも１つの吸音柱に隣接して配置された少なくとも１つの空気流路に前記サイレンサーを提供し、前記少なくとも１つの吸音柱は、多孔質の第１の吸音材料を内部に有する前記回転子に最も近い第１の部分と、前記回転子から離れた場所に第２の部分と、を備え、前記第２の部分は、前記第１の部分の下流端に隣接する微細穿孔パネル（ＭＰＰ）および前記微細穿孔パネルの下流に共振空洞を有し、
前記空気流路は、前記ハウジングの前記第２の部を通り、前記回転子の軸方向長さに沿って延在する細長い断面プロファイルと、前記回転子の軸から離れる向きに、前記少なくとも１つの吸音柱の、前記第１の部分、前記微細穿孔パネルの端部、次いで前記共振空洞に沿った流路方向と、を有することと、
前記多孔質の第１の吸音材料が抵抗音響吸収体として機能するように、冷却空気を、前記少なくとも１つの空気流路に沿って、前記吸音柱の前記第１の部分を通過させることと、
前記微細穿孔パネルおよび前記共振空洞が反応型吸音体として機能するように、冷却空気を、少なくとも１つの空気流路に沿って、前記吸音柱の前記第２の部分を通過させることと、を含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、発電機、電気モーター、およびその他の回転電気機械のための排気流路で使用される吸音構造に関する。
【背景技術】
【0002】
大型回転電気機械からの騒音の放出の制御は、そのような機器の設計と実装においてしばしば重要である。周知の振動誘導雑音に加えて、回転電気機械の構成部品の急速回転によって発生する、空気の流れから生じる重大な空力騒音が起こりうる。「回転電気機械」という表現は、空気の流れによって通気され、および／または回転中にそのような空気の流れを発生させる回転子構成部品を有するすべての電気機械を包含することを意図している。
【発明の概要】
【0003】
本発明は、そのような機械からの空力騒音の影響を軽減することに関する。
【0004】
一態様によれば、本発明は、以下を備える回転電気機械を提供する。
回転子ハウジング内に配置された回転子と、
回転子ハウジングからサイレンサーまで、かつサイレンサーを通って排気口に至る空気流路と、を備え、
サイレンサーは、少なくとも１つの吸音柱に隣接して配置された少なくとも１つの空気流路を備え、吸音柱は、第１の吸音材料を内部に有する第１の部分と、微細穿孔パネル（ＭＰＰ）および共振空洞を有する第２の部分と、を備えている。
回転子ハウジング内に配置された回転子と、
回転子ハウジングからサイレンサーまで、かつサイレンサーを通って排気口に至る空気流路と、を備え、
サイレンサーは、少なくとも１つの吸音柱に隣接して配置された少なくとも１つの空気流路を備え、吸音柱は、第１の吸音材料を内部に有する第１の部分と、微細穿孔パネル（ＭＰＰ）および共振空洞を有する第２の部分と、を備えている。
【0005】
サイレンサーは、吸音柱のうちの２つの間に画定された少なくとも１つの空気流路を備えてもよい。吸音柱は、内部に吸音材料を有する第３の部分をさらに含んでもよい。回転電気機械は、共振空洞内に第２のＭＰＰを有してもよい。共振空洞は、柱を通過する空気流路の方向を横断する複数の区画に分割されてもよい。共振空洞は、異なる深さを有する複数の区画に分割されてもよい。柱の第２の部分は、８０～１８０Ｈｚ、またはより具体的には１００～１２０Ｈｚでのピーク吸収のために調整されてもよい。柱の第２の部分は、６０～３００Ｈｚ、またはより具体的には１００～１２０Ｈｚでのピーク吸収のために調整されてもよい。柱の第２の部分は、回転子の給電周波数、またはその高調波周波数でのピーク吸収のために調整されてもよい。第１の吸音材料は、多孔質吸収体であってもよい。多孔質吸収体は、発泡体またはロックウールであってもよい。吸音柱の第分は、回転子と吸音柱の第２の部分との間にあってもよい。吸音柱の第１の部分は、回転子と吸音柱の第２の部分との間にあってもよく、第２の部分は、第１の部分と第３の部分との間にあってもよい。回転電気機械は、発電機であってもよい。回転電気機械は、回転子の軸方向長さに沿ってそれぞれが延在する複数の空気流路画定する複数の吸音柱を有してもよい。ＭＰＰは、０．５ｍｍ～１．２ｍｍの範囲の直径の穿孔を備えてもよい。ＭＰＰは、０．５ｍｍ～２．５ｍｍの厚さの板を備えてもよい。板の総面積に対する穿孔の総面積の割合は、０．１５％～０．４％の範囲にあってもよい。共振空洞は、１５０ｍｍ～４００ｍｍ、または２００ｍｍ～４００ｍｍの範囲の深さを有してもよい。
【0006】
別の態様によれば、本発明は、発電機ハウジング内に配置された回転電気機械の通気路からの空力騒音の放出を制御する方法を提供し、その方法は、
回転子ハウジング内に回転子を配置することと、
回転子ハウジングからサイレンサーまで、かつサイレンサーを通って発電機ハウジングの排気口に至る空気流路を提供することと、
少なくとも１つの吸音柱に隣接して配置された少なくとも１つの空気流路をサイレンサーに提供することと、
抵抗音響吸収体として機能するように、冷却空気を、少なくとも１つの空気流路に沿って、第１の吸音材料を内部に有する吸音柱の第１の部分を通過させることと、
反応型吸音体として機能するように、冷却空気を、少なくとも１つの空気流路に沿って、微細穿孔パネル（ＭＰＰ）と共振空洞を有する吸音柱の第２の部分を通過させることと、を含む。
次に、本発明の実施形態をこれより、例として、添付の図面を参照して説明する。
回転子ハウジング内に回転子を配置することと、
回転子ハウジングからサイレンサーまで、かつサイレンサーを通って発電機ハウジングの排気口に至る空気流路を提供することと、
少なくとも１つの吸音柱に隣接して配置された少なくとも１つの空気流路をサイレンサーに提供することと、
抵抗音響吸収体として機能するように、冷却空気を、少なくとも１つの空気流路に沿って、第１の吸音材料を内部に有する吸音柱の第１の部分を通過させることと、
反応型吸音体として機能するように、冷却空気を、少なくとも１つの空気流路に沿って、微細穿孔パネル（ＭＰＰ）と共振空洞を有する吸音柱の第２の部分を通過させることと、を含む。
次に、本発明の実施形態をこれより、例として、添付の図面を参照して説明する。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1A】発電機ハウジング内のサイレンサーユニットの配置を示す発電機の概略断面側面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【0008】
本明細書を通して、「上部」、「底部」、「水平」、「垂直」、「左」、「右」、「上方」、「下方」、「前方」、「後方」等の、相対的な向きおよび位置に関する記述子は、任意のその形容詞および副詞の波生語も含め、従来の使用形態において、図面内に示すような装置の向きの意味で使用される。しかしながら、そのような記述子は、説明された、または請求された発明の意図される使用をいかようにも限定することを意図するものではない。
【0009】
図１Ａは、発電機ハウジング２内の発電機１の概略図を示す。発電機１は、図１Ａの側面図に見られるように、ハウジング２を通って長手方向に延在する回転軸３を有する。ハウジング２の下部４は、発電機１および関連する機器のための筐体を提供し、これは、本明細書では、より一般的には、回転子ハウジングと称すことができる。ハウジング２の上部５は、空気入口構造６、空気出口構造／排気処理モジュール１０（図１Ｂ）、およびハウジング２から空気を排気するための空気出口ルーバー８を含む、サイレンサー７を提供する。これは、図１Ｂの軸方向断面図で最もよくわかる。
【0010】
送風／冷却空気は、空気入口構造６から発電機１の軸方向端部に提供され、発電機１の回転子９の通気スロットに沿って軸方向に運ばれる。回転子の通気スロットから、空気は回転子の回転運動の下で排出され、サイレンサー７／排気処理モジュール１０と出口ルーバー８を通過する。
【0011】
発電機１などの回転電気機械では、少なくとも部分的に、回転子通気スロットから出る高速空気ジェットにより、空力音響騒音が発生する。空力音響騒音は、低周波成分が強く、発電機の動作周波数の２倍で特に深刻になり得る。また、回転子通気スロットの数と間隔に関連する高次の高調波が存在することもある。排気処理モジュール１０では、この騒音は、音響スプリッタ１１を含む散逸性サイレンサーによって減衰される。図１Ｂに見られるように、沢山の音響スプリッタ１１は、発電機ハウジング２の下部４から上方に、出口ルーバー８が配置される排気処理モジュール１０の頂部に向かって延在する。音響スプリッタ１１は、それらの間の間隔で排気流路１２を画定し、排気をルーバー８に導く。音響スプリッタ１１は、それぞれの柱に複数の部分を含み、その特徴は以下に説明される。
【0012】
音響スプリッタ１１は、図２により詳細に示されている。それぞれの音響スプリッタは、回転子／発電機１に最も近い第１の部分２１と、回転子／発電機１からさらに離れた第２の部分２２と、を有する吸音柱２０を備える。便宜上、第１の部分２１は、「上流」位置にあって、すなわち、騒音源／空気源／回転子により近いと考えることができ、第２の部分２２は、「下流」位置にあって、すなわち騒音源／空気源／回転子から離れていると考えることができる。
【0013】
第１の部分２１は、第１の吸音材料を含み、好ましくは、発泡体またはロックウールなどの多孔質吸収体である。吸音柱２０の第１の部分２１は、剛性側面２４と、交差部材などの構造支持体２６と、吸音材料を空気流路１２に露出させる空気流路１２に隣接する面２７と、を有するフレームを含むことができる。面２７は、多孔質吸収体を吸音柱の第１の部分２１のフレーム内の適所に保持し、その構造への空気が出入りする移動を可能とするために、オープンメッシュバリアまたは穿孔パネルを含んでもよい。メッシュは、例えば、金属格子構造を含み得る。あるいは、面２７は、音響エネルギーがそこを通過して多孔質吸収体に至ることを可能にする固体材料を含んでもよい。一般的な態様では、第１の部分２１は、抵抗音響吸収体または抵抗吸音ユニットを備える。
【0014】
第２の部分２２は、第１の部分２１の頂部（すなわち、下流端）に隣接する微細穿孔パネル（ＭＰＰ）２８と、ＭＰＰ２８の下流の共振空洞２９と、を含む。第２の部分２２は、反応型音響吸収体または反応型吸音ユニットを効果的に提供する。このように、第二部分２２の必要性は、発泡体またはロックウールなどの多孔質吸音体材料を含んでいない。
【0015】
【0016】
２つ以上の吸音柱２０は、回転子／発電機の軸方向長さに沿ってそれぞれが延在する複数の空気流路１２を画定してもよい。図１Ｂおよび図７の例は、空気の流れを５つの空気流路１２に分割する４つの吸音柱２０を含む。
【0017】
図６を参照すると、第２の部分２２は、２つ以上のＭＰＰ２８を含んでもよい。図６に示す例では、第２の部分６０は、第１の部分２１の下流端に隣接する第１のＭＰＰ６１と、第１のＭＰＰ６１の下流の共振空洞６２と、共振空洞６２を２つの部分に分割する、第１のＭＰＰ６１の下流の第２のＭＰＰ６３と、を含む。この配置については、詳細は後に示す。
【0018】
したがって、一般的な態様では、吸音柱２０の第１の部分２１（抵抗吸音ユニット）は、回転子／発電機１と吸音柱２０の第２の部分２２（反応型吸音ユニット）との間にあってもよい。吸音柱２０の第２の部分２２は、第１の部分２１と第３の部分２３との間にあってもよい。
【0019】
１つまたは複数の微細穿孔パネル２８、６１、６３は、好ましくは、特定の用途、例えば使用中の特定の回転電気機械用のサイレンサー／空気出口構造７の音響性能を最適化するように構成される。サイレンサー構造は、好ましくは、８０～１８０Ｈｚの広いピーク吸収に合わせて調整され、またはより具体的には、１００～１２０Ｈｚのピーク吸収に合わせて、またはそれらの周波数のうちの１つで調整されてもよい。図６のように、二重微細穿孔パネル６１、６３を使用すると、６０～３００Ｈｚのより広いピーク吸収を提供可能となり、またはより具体的には、１００～１２０Ｈｚのピーク吸収に合わせて調整できる。
【0020】
第２の部分２２を吸音柱２０に統合することにより、共振空洞６２およびＭＰＰ２８、６１、６３を画定することにより、排気処理アセンブリ１０の音響性能が実質的に改善され、発電機の動作周波数の２倍で特に深刻な、強い低周波成分を有する、回転子通気スロットから出る高速空気ジェットにより生じる、空力音響騒音を吸収することが分かった。回転子の通気スロットの数と間隔に関連する高次の高調波は、第１および第３（適宜）の部分２１、２３の散逸性抵抗サイレンサーによって、より効果的に減衰される。
【0021】
テストにより、多孔質材料を組み込んだ第１および第３の部分２１、２３は、良好な広帯域性能を有する２００Ｈｚを超える吸収周波数で効果的ではあるが、通常の発電機の５０Ｈｚと６０Ｈｚの動作周波数で騒音を抑制するのにはあまり適しておらず、特に出口ルーバー８で測定された１００Ｈｚおよび１２０Ｈｚでのその第１高調波がそうであることが示されている。
【0022】
図７は、排気処理モジュール１０の上部の可能な配置を示している。この配置では、第１の部分２１（見えない）と、ＭＰＰ２８（またはＭＰＰ６１、６３）と共振空洞６２とを含む第２の部分２２と、第３の部分２３と、を有するいくつかの、またはそれぞれの吸音柱２０は、空気流路１２内の空気の流れを横方向外側に向けてルーバー８に向けるために、横方向の第４の部分７０を、さらに含んでもよい。横方向の第４の部分７０は、第１の吸音材料のより多くを、好ましくは、発泡体またはロックウールなどの多孔質吸収体を組み込んでもよい。さらなる抵抗吸収材料７１が、ハウジング２の上部５の屋根に提供されてもよい。
【0023】
図８は、上述の配置と類似の排気処理モジュールアセンブリ１０の騒音低減特性を描写しているが、ＭＰＰ２８、６１、６３および共振空洞２９、６２を含む第２の部分２２の反応型音響吸収構造を使用していない。これは、抵抗吸収体材料のみを使用した基本構造は、より高い周波数では効果的であるが、回転子の通気スロットからの空力音響騒音が支配するより低い周波数では、比較的悪い性能を有することを明確に示している。これにより、発電機の動作周波数の２倍の騒音レベルが主体のようになる。グラフでは、測定された音圧レベルを示して、それぞれの騒音スペクトル帯域の３つの柱のうちより高いものが、回転子／発電機源（つまり、サイレンサーの上流）での騒音レベルを表し、それぞれの騒音スペクトル帯域の次に低い柱が、サイレンサー／排気処理モジュールの下流端での騒音レベルを表す。それぞれの騒音スペクトル帯域の一番低い柱は、ルーバーでの騒音レベルを表す。
【0024】
反応型音響吸収体、すなわち、ＭＰＰ２８、６１、６３および共振空洞２９、６２を含む吸音柱２０の第２部分２２は、１００Ｈｚおよび１２５Ｈｚの中心帯域周波数（または、発電機／回転子の設計および回転による周波数に応じた、他のターゲット帯域）を減衰するように最適に設計されており、それによって、サイレンサーアセンブリの全体的な音響性能が、空気の流れに実質的に影響を与えることなく、大幅に向上する。
【0025】
微細穿孔パネル２８、６１、６３は、それぞれ、その中に多くの穴を有する薄いプレート、シェル、または膜材料を含む。共振空洞２９、６２には抵抗多孔質材料は必要ない。主要な吸収メカニズムは、音圧の影響下で空気分子が前後に移動するときに、パネル２８、６１、６３の穴の粘性損失によって提供される抵抗によって提供することができる。その吸収体と一般的に剛性のある後壁との間の中間空間にある空気は、ヘルムホルツ共鳴器に類似してばねとして機能しながら、空気は、隣接する多数の穴で塊として共振動する。ＭＰＰ２８、６１、６３の後ろに閉空間を形成することで、マルチモーダル音響共振を作成することができる。その微細穿孔内の空気の動きに結合する空洞様式は、吸音に寄与する。ＭＰＰおよび空洞を画定する材料を、必要な音響室の特性を与えるために必要な剛性を有する任意の適切な材料から形成することができる。一実施例では、共振空洞２９、６２の壁は、必要な剛性を提供する１．２～３ｍｍの厚さのステンレス鋼で形成される。
【0026】
穿孔パネル２８、６１、６３によって、排気処理モジュール１０の音響吸収を最適化するように設計することができる。孔径は、ほとんど音響抵抗がなく、高いリアクタンスでミリメートルまたはセンチメートルの程度で提供されてもよく、または高い音響抵抗を提供するサイズでサブミリメートルであってもよい。好ましくは、穴の直径は、穴内の共振増幅振動の最適な減衰が可能となる穴内の定常流の音響境界層と同程度の大きさになるように選択される。
【0027】
ＭＰＰの性能の調整に最も役立つ幾何学的パラメーターは、穴内の空気分子の速度を制御する共振空洞の深さである。ＭＰＰ吸収体は、粒子速度により、穴内の粘性摩擦が最大化され、粒子速度が高くなる場合に、最も効果的である。ＭＰＰ吸収体の吸音が、穿孔穴とバッキング空洞の両方で、空気質量振動の共振によって支配されるため、共振周波数領域までで制限され、したがって、その帯域幅は、比較的狭くなる。
【0028】
ＭＰＰ吸収体の垂直入射吸音係数の典型的な高調波解析を図９に示します。この吸収体では、ＭＰＰ２８は、直径０．８ｍｍの穿孔穴、１．５ｍｍのＭＰＰの厚さ、０．４％の穿孔率（プレート総面積に対する穴の総面積の比率、および深さ３００ｍｍの共振空洞を有する。ピーク吸収は、約１００Ｈｚまたは１２０Ｈｚで作られることができるため、５０Ｈｚまたは６０ＨｚでＡＣ電源を供給する発電機の国際的な動作要件に合わせて最適化される。ピーク吸収は、回転電気機械の任意の適切な周波数、例えば、回転子の給電周波数、またはその高調波周波数でのピーク吸収で設計することもできる。
【0029】
さらに２つの潜在的なＭＰＰ吸収体が設計され、１００Ｈｚおよび１２０Ｈｚで高い垂直入射吸音係数を有すると予測される。２つのＭＰＰの寸法を以下に示す。
【表1】
【0030】
空洞深さが３００ｍｍの２つのタイプのＭＰＰ吸収体の予測垂直入射吸音係数は、図１０に示されており、タイプ１はトレース１０１、タイプ２はトレース１０２を示している。
【0031】
図６をさらに参照すると、共振空洞２９、６１は、サイレンサーの空気の流れ方向に対して横方向に複数の区画に分割されてもよく、区画６５は、空洞の幅に沿って間隔が空けられている（例えば、ＭＰＰ２８、６２の平面に対して直交する区画）。共振空洞２９、６２が仕切られていない場合、グレージング波（ＭＰＰ２８、６１に平行に伝搬する波）の音響吸収はあまり効果的でないことがある。しかしながら、ＭＰＰに垂直に伝播する波は、分割された空洞なしで等しく減衰される。研究によると、空洞を分割することによって、ＭＰＰ２８、６１の背後で波の伝播が妨害され、ＭＰＰが従来の局所的に反応する吸収体のように動作するように強いられる。好ましくは、隣接する区画６５の間の間隔は、最小で半音響波長未満であるはずである。設計例として、幅３００ｍｍの区画がある。
【0032】
図示の配置では、音響圧力波は、ＭＰＰに対して垂直に伝播するはずであり、したがって、分割は必要とされない場合がある。しかしながら、ランダム／グレージング入射音響波による性能の低下の潜在的なリスクを排除するために、図６に示すように、バッキング空洞は５つの個別の空洞６２ａ、６２ｂ…６２ｅに分割された。これには、図１に示すように、特に、構造の幅が発電機の軸方向の長さの実質的な部分に沿って延在する場合に、構造を剛性化するという更なる利点がある。代替構成では、別個の幅が狭められた音響スプリッタ１１を、発電機の軸方向長さに沿って並べて配置することができる。
【0033】
図３を再参照すると、吸音柱２０の第１の部分２１と第２の部分２２との間の間隔３０を調整することにより、騒音低減のさらなる改善が達成され得る。好ましい配置としては、第１の部分２１と第２の部分２２との間の２５ｍｍの間隔で、最も高い騒音低減が達成されることが検出された。第１の部分２１と第２の部分２２との間（該当する場合、第２の部分２２と第３の部分２３との間）の間隔は、第１、第２、および第３の部分が図示しない支持フレームにボルト締めされることによって保持されてもよい。
【0034】
一般に、吸音柱２０の第２の部分２２によって２つ以上の反応型吸収体を提供することができ、反応型吸収体は空気の流れ方向に直列に配置される。例えば、図２を参照すると、下部の第２の部分２２は、第１の周波数、例えば、５０Ｈｚまたは１００Ｈｚでの減衰用に調整されたＭＰＰ吸収体として構成されてもよく、上部の第２の部分２２ａは、第２の周波数、たとえば６０Ｈｚまたは１２０Ｈｚでの減衰用に調整されたＭＰＰ吸収体として構成されてもよい。しかしながら、１００Ｈｚと１２０Ｈｚを含む関心対象の周波数で、空洞の深さが２６０～３００ｍｍの範囲の場合、音響エネルギーの殆どは、最初の２つのＭＰＰ吸収体によって吸収され、２番目以降の反応型吸収体を追加することによって、さらなる騒音低減に大きく貢献しない場合もある。しかしながら、さらなる反応型吸収体を省略することは、空気の流れ抵抗の減少の原因となり、したがって、排気処理モジュール全体にわたって、予想される圧力低下を減少させるかもしれない。したがって、２つの直列取り付けの反応型吸収体は、多くの状況で最適な数であり得る。
【0035】
示されている実施例では、両方のタイプのＭＰＰ吸収体で１００Ｈｚおよび１２０Ｈｚで最適な騒音低減を提供する空洞の深さ寸法は、上流空洞では２６０ｍｍ、下流空洞では３００ｍｍであることがわかった。
【0036】
ＭＰＰ吸収体空洞の壁の構造コンプライアンスを考慮に入れることにより、サイレンサーをさらに改良することができる。ＭＰＰ吸収体ボックス２２は、好ましくは、動作中に曲がったり曲がったりしないように十分に硬い機械的構造でなければならず、および好ましくは、ハウジング自体から振動を拾わないように出口サイレンサーハウジングから機械的に隔離されるべきである。
【0037】
図１０に示すように、２つのタイプのＭＰＰ（上記でタイプ１およびタイプ２として定義）の予測垂直入射吸収係数は、比較的狭い吸収帯域幅を有していてもよく、これにより２００Ｈｚおよび２４０Ｈｚ、そして潜在的にはより高い周波数でで、最適な騒音低減が低下する結果となる。ＭＰＰの吸収帯域幅は、図６と図１１に示すように、二重ＭＰＰ層の配置を使用することで改善できる。
【0038】
図１１および図１３を参照すると、２層のＭＰＰ吸収体穴の予測垂直入射吸音係数は、図１１に示すように、ＭＰＰ穴直径＝０．３ｍｍ、ＭＰＰ厚さ＝１ｍｍ、穿孔率＝１．５％を有し、深さ３００ｍｍ（Ｄ２）の空洞内に５０ｍｍ間隔（Ｄ１）で離間して配置された２つのプレートを備え、図１３に示すように、吸収係数スペクトル１３０を提供する。
【0039】
帯域幅を改善する別の方法は、図１２に示すように、複数のチャネルまたはダクト１２１、１２２、１２３を備えた空洞１２０を使用することである。それぞれのチャネルの深さは、特定の周波数を減衰するように調整でき、チャネルの深さを増やすと、周波数吸収が低くなり、したがって、より広帯域の周波数吸収が実現できる。穴直径＝０．３ｍｍ、ＭＰＰ厚さ＝１ｍｍ、穿孔率＝１．５％であって、第１の空洞深さＤ１＝１５０ｍｍ、第２の空洞の深さＤ２＝２２５ｍｍ、および第３の空洞の深さＤ３＝３００ｍｍを有するＭＰＰの予測垂直入射吸音係数は、図１３に示すように、吸収係数スペクトル１３１を提供する。したがって、一般的な態様では、共振空洞を、異なる深さＤ１、Ｄ２、Ｄ３を有する複数の区画１２１、１２２、１２３に分割してもよい。
【0040】
記載された実施形態は、発電機の回転子上の通気スロットからの空力音響騒音を吸収するように、特に調整されたサイレンサーを例示しているが、サイレンサーは、回転の結果として周期的な空気の動きを生成する傾向を有する、回転電気機械の任意の特徴に関して音響減衰を提供するように適合されることができると理解される。
【0041】
他の実施例は意識的に添付の特許請求の範囲に含まれるものとなっている。
【図1A】
【図1B】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】