JP3031635B2 - 静止誘導器用広域消音装置 - Google Patents
静止誘導器用広域消音装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】 発明の背景 発明の分野 本発明は、電力変圧器又は分路リアクトルなどの静止
誘導器のタンクから発生される騒音を小さくする防音装
置に関する。それは1992年10月８日出願の米国特許出願
第PCN/US92/08401号に記載された「能動音響伝搬損失
箱」の特定の実現である。
誘導器のタンクから発生される騒音を小さくする防音装
置に関する。それは1992年10月８日出願の米国特許出願
第PCN/US92/08401号に記載された「能動音響伝搬損失
箱」の特定の実現である。
背景技術 電力変圧器や分路リアクトルなどの静止誘導器が送電
のための事業用変電所やその他の場所で使われている。
これらの装置は、変電所の近くで働いていたり、住んで
いる人々に対する騒音公害の源である低周波ハムを発生
する。騒音はタンクに（直接又は油を介して）伝えられ
る鉄心の磁歪によるものである。次いで振動するタンク
は、遠距離音場に音響エネルギーを放射する。北アメリ
カにおける静止誘導器は120Hzの音（さらに120Hz基本波
の高調波）を発生する。
のための事業用変電所やその他の場所で使われている。
これらの装置は、変電所の近くで働いていたり、住んで
いる人々に対する騒音公害の源である低周波ハムを発生
する。騒音はタンクに（直接又は油を介して）伝えられ
る鉄心の磁歪によるものである。次いで振動するタンク
は、遠距離音場に音響エネルギーを放射する。北アメリ
カにおける静止誘導器は120Hzの音（さらに120Hz基本波
の高調波）を発生する。
静止誘導器の騒音を減らすために受動技術を試みた
が、成功したのは限られたものだけであった。一つの方
法は変圧器やリアクトルを高価な石造建物で囲う必要が
ある。カノイ・ミノルほかによって論じられ、本明細書
に引用することによって組入れられた1985年４月30日付
け米国特許4,514,714号「静止誘導器用の防音装置」の
もう一つの方法は、タンクを複雑な多層音響減衰パネル
で完全に覆う必要がある。これらのパネルの各々はまた
精密に同調をとられた吸収体を必要とする。これらの方
法は両方共高価であり、保守と修理を制限する。なお、
受動パネルは改装として使用するには不適当である。騒
音低減がこれらの受動技術ではほんの約10dBAに限られ
ている。
が、成功したのは限られたものだけであった。一つの方
法は変圧器やリアクトルを高価な石造建物で囲う必要が
ある。カノイ・ミノルほかによって論じられ、本明細書
に引用することによって組入れられた1985年４月30日付
け米国特許4,514,714号「静止誘導器用の防音装置」の
もう一つの方法は、タンクを複雑な多層音響減衰パネル
で完全に覆う必要がある。これらのパネルの各々はまた
精密に同調をとられた吸収体を必要とする。これらの方
法は両方共高価であり、保守と修理を制限する。なお、
受動パネルは改装として使用するには不適当である。騒
音低減がこれらの受動技術ではほんの約10dBAに限られ
ている。
能動技術もまた静止誘導器の騒音を減らすために試み
られた成功したのはほんの限られたものだけであった。
例えば、本明細書に引用することによって組入れられた
コノバー（Conover）の米国特許第2,776,020号「変圧器
用の騒音低減装置」（1957年１月１日）は一連の拡声器
を変圧器に沿って取付け、この回路が、再調整を必要と
する時点で、短時間づつの間変圧器の片側からの騒音を
減らすことができた。もっと最近では、本明細書に引用
することによって組込れらたカナダ、トロントの「プロ
シーディング・オブ・インタノイズ（Proceodings of I
nter−noise）'92」1992年６月20〜22日のアンジュビン
（Angevine）の「大形変圧器のハムの能動消去」がこの
実験を８個の拡声器の配列、及び拡声器への信号を調節
するための二つの４チヤンネル適応制御装置を用いて繰
返した。アンジェビンは、変圧器から数メートルのとこ
ろに置いた拡声器と変圧器から約30mのところに置いた
マイクロホンを用いた。変圧器からそれほど遠く離され
たマイクロホンで適当な騒音測定値を得ることは非常に
困難である。適当な信号対騒音比を得るためには、暗騒
音が低いことが必要である。少しの風又は温度の小さな
変化があると伝達関数測定の質が悪くなる。アンジュビ
ンは狭い角度（30゜以下）にわたる限られた低減を報告
している。アンジュビンは風又は温度変化で性能が落ち
ることを報告している。この方法は、それが変圧器騒音
の連続的な広域消去をできず、物理的にじゃまになるの
で商業的にはほとんど役に立たない。
られた成功したのはほんの限られたものだけであった。
例えば、本明細書に引用することによって組入れられた
コノバー（Conover）の米国特許第2,776,020号「変圧器
用の騒音低減装置」（1957年１月１日）は一連の拡声器
を変圧器に沿って取付け、この回路が、再調整を必要と
する時点で、短時間づつの間変圧器の片側からの騒音を
減らすことができた。もっと最近では、本明細書に引用
することによって組込れらたカナダ、トロントの「プロ
シーディング・オブ・インタノイズ（Proceodings of I
nter−noise）'92」1992年６月20〜22日のアンジュビン
（Angevine）の「大形変圧器のハムの能動消去」がこの
実験を８個の拡声器の配列、及び拡声器への信号を調節
するための二つの４チヤンネル適応制御装置を用いて繰
返した。アンジェビンは、変圧器から数メートルのとこ
ろに置いた拡声器と変圧器から約30mのところに置いた
マイクロホンを用いた。変圧器からそれほど遠く離され
たマイクロホンで適当な騒音測定値を得ることは非常に
困難である。適当な信号対騒音比を得るためには、暗騒
音が低いことが必要である。少しの風又は温度の小さな
変化があると伝達関数測定の質が悪くなる。アンジュビ
ンは狭い角度（30゜以下）にわたる限られた低減を報告
している。アンジュビンは風又は温度変化で性能が落ち
ることを報告している。この方法は、それが変圧器騒音
の連続的な広域消去をできず、物理的にじゃまになるの
で商業的にはほとんど役に立たない。
試みられたが成功が限られていたもう一つの能動的方
法は米国特許第4,435,751号において論じられているタ
ンク壁に取付られた振動器の使用である。この方法に伴
う困難は、振動器を取付けた場所でタンクの振動を局部
的に減らすことができるが、この振動は第１高調波を消
去するとき、タンク上の他の場所で必ず増加する。この
困難は、磁歪の基本振動数における変圧器鉄心の体積変
化によるものである。変圧器油は本質的に非圧縮性なの
で、タンク上の１点における振動の減少がタンクの他の
非制御領域における振動の増加をたぶん生ずるであろ
う。タンク表面全体を制御することは実際的ではなく、
最終的な結果は、広域騒音低減は得られない。
法は米国特許第4,435,751号において論じられているタ
ンク壁に取付られた振動器の使用である。この方法に伴
う困難は、振動器を取付けた場所でタンクの振動を局部
的に減らすことができるが、この振動は第１高調波を消
去するとき、タンク上の他の場所で必ず増加する。この
困難は、磁歪の基本振動数における変圧器鉄心の体積変
化によるものである。変圧器油は本質的に非圧縮性なの
で、タンク上の１点における振動の減少がタンクの他の
非制御領域における振動の増加をたぶん生ずるであろ
う。タンク表面全体を制御することは実際的ではなく、
最終的な結果は、広域騒音低減は得られない。
変圧器騒音の連続的広域消去を得るのに必要なもの
は、1992年10月８日出願のPCT出願.PCT/US92/08401にお
いて、フラー（Fuller）．マクローリン（McLoughlin）
及びヒルデブランド（Hildebrand）によって記載された
「能動音響伝搬損失箱」（本明細書に引用によって組入
れられている）及びトレッタ（Tretter）の1992年２月2
5日付け米国特許第5,091,953号の「多センサ及び多アク
チュエータを備えた反復現象消去装置」（本明細書に引
用によって組入れられている）に記載の多重相互作用自
己適応制御装置の特定の実現である。フラーほかが記載
しているように、電圧変圧器などの機械類から出る騒音
を低減させるために能動囲壁や能動パネルを使用でき
る。しかし、「能動音響伝搬損失箱」が電力変圧器や同
様の機械類から出る騒音の制御に商業的に好結果を得る
のに必要な二、三のユニークで変った改良形がある。
は、1992年10月８日出願のPCT出願.PCT/US92/08401にお
いて、フラー（Fuller）．マクローリン（McLoughlin）
及びヒルデブランド（Hildebrand）によって記載された
「能動音響伝搬損失箱」（本明細書に引用によって組入
れられている）及びトレッタ（Tretter）の1992年２月2
5日付け米国特許第5,091,953号の「多センサ及び多アク
チュエータを備えた反復現象消去装置」（本明細書に引
用によって組入れられている）に記載の多重相互作用自
己適応制御装置の特定の実現である。フラーほかが記載
しているように、電圧変圧器などの機械類から出る騒音
を低減させるために能動囲壁や能動パネルを使用でき
る。しかし、「能動音響伝搬損失箱」が電力変圧器や同
様の機械類から出る騒音の制御に商業的に好結果を得る
のに必要な二、三のユニークで変った改良形がある。
発明の詳細な説明 こゝに記載の発明は、変圧器に取付けられ、多重相互
作用自己適用制御装置に接続されたアクチュエータとセ
ンサのシステムからなり、前記システムが妥当な価格で
広域遠距離音場音響低減を生ずる。アクチュエータ及び
センサを置く場所を決める方法は、本発明の請求の範囲
である。また、前記音響低減を達成するのに必要で、多
年の間環境に曝される戸外での使用に適するアクチュエ
ータの好ましい実施態様が請求されている。
作用自己適用制御装置に接続されたアクチュエータとセ
ンサのシステムからなり、前記システムが妥当な価格で
広域遠距離音場音響低減を生ずる。アクチュエータ及び
センサを置く場所を決める方法は、本発明の請求の範囲
である。また、前記音響低減を達成するのに必要で、多
年の間環境に曝される戸外での使用に適するアクチュエ
ータの好ましい実施態様が請求されている。
発明の目的 したがって、本発明の目的は静止誘導器から放射され
る音の高減衰を従来技術の欠点なしに達成することであ
る。これは能動囲壁及び能動パネルの両方を利用する
「能動音響伝播損失箱」の特定の実現で達成される。
る音の高減衰を従来技術の欠点なしに達成することであ
る。これは能動囲壁及び能動パネルの両方を利用する
「能動音響伝播損失箱」の特定の実現で達成される。
本発明のもう一つの目的は、極軽量の薄い材料で構成
された上記能動パネル及び放射された騒音を低減するた
めの能動囲壁としてそれ自体用いられるタンクの側面で
行う音響の非常に高い広域（こゝで広域という語は拡大
体積全体にわたることを意味する）の低減を達成するこ
とである。
された上記能動パネル及び放射された騒音を低減するた
めの能動囲壁としてそれ自体用いられるタンクの側面で
行う音響の非常に高い広域（こゝで広域という語は拡大
体積全体にわたることを意味する）の低減を達成するこ
とである。
本発明のもう一つの目的は、機械類を完全には囲まな
い（すなわち、気密でない）能動パネルであり、むしろ
それらのパネルは能動パネル間にあるかなりの空隙間又
は穴を有する能動パネルで、非常に高度の広域音響減衰
を達成することである。
い（すなわち、気密でない）能動パネルであり、むしろ
それらのパネルは能動パネル間にあるかなりの空隙間又
は穴を有する能動パネルで、非常に高度の広域音響減衰
を達成することである。
本発明のもう一つの目的は、環境（例えば、風又は道
路の騒音）又は隣接機械（例えば、隣接する変圧器）に
よるほかの場合なら弱まる騒音を軽減するために、変圧
器又は機械類の表面に非常に接近して又は表面上に置か
れたセンサで非常に高度の広域音響減衰を達成すること
である。
路の騒音）又は隣接機械（例えば、隣接する変圧器）に
よるほかの場合なら弱まる騒音を軽減するために、変圧
器又は機械類の表面に非常に接近して又は表面上に置か
れたセンサで非常に高度の広域音響減衰を達成すること
である。
本発明のもう一つの目的は、機械への大きな変化又は
環境の要因（例えば、温度又は湿度）の大きな変化があ
っても有効のままであるようにオンラインで自動的に較
正し直しできる（すなわち、オンライン・システム識別
をもっている）多重相互作用性自己適応制御装置で非常
に高度の広域音響減衰を達成することである。
環境の要因（例えば、温度又は湿度）の大きな変化があ
っても有効のままであるようにオンラインで自動的に較
正し直しできる（すなわち、オンライン・システム識別
をもっている）多重相互作用性自己適応制御装置で非常
に高度の広域音響減衰を達成することである。
本発明のもう一つの目的は、大規模広域騒音低減を得
るのに必要なように、変圧器の頂部、側部及び底部取付
けたアクチュエータとセンサで非常に高度の広域音響減
衰を達成することである。
るのに必要なように、変圧器の頂部、側部及び底部取付
けたアクチュエータとセンサで非常に高度の広域音響減
衰を達成することである。
本発明のそのほかの目的は、音圧を測定するマイクロ
ホン、タンクの振動を測定する加速度計又は、適当な信
号処理をして音の強さを測定する複数のマイクロホン著
しくは複数の加速度計の組合せ又はマイクロホンと加速
度計の組合せからなるセンサを用いて前記低減を達成す
ることである。
ホン、タンクの振動を測定する加速度計又は、適当な信
号処理をして音の強さを測定する複数のマイクロホン著
しくは複数の加速度計の組合せ又はマイクロホンと加速
度計の組合せからなるセンサを用いて前記低減を達成す
ることである。
本発明のもう一つの目的は、誘導器の騒音減衰を音の
強さを測定し、前記測定値からプロットを作り、前記プ
ロットに基づいて前記誘導器の騒音を能動的に消去する
ことによって最適化する方法を提供することである。
強さを測定し、前記測定値からプロットを作り、前記プ
ロットに基づいて前記誘導器の騒音を能動的に消去する
ことによって最適化する方法を提供することである。
これら及びその他の目的は、以下の添付図面を参照す
るとき当者に明らかになる。
るとき当者に明らかになる。
図１は、能動囲壁と能動パネルに用いられるアクチュ
エータ及びマイクロホン・センサを示す変圧器の断面図
である。
エータ及びマイクロホン・センサを示す変圧器の断面図
である。
図２は、変圧器タンクの三つの図である。
図３は、図２に示した変圧器タンクの東側に対する12
0Hzにおる振動試験結果を示している。
0Hzにおる振動試験結果を示している。
図４は、図２に示した変圧器タンクの東側に対する12
0Hzおける音の強さを示いている。
0Hzおける音の強さを示いている。
図５は、図２に示した変圧器タンクの東側に対する24
0Hzおる振動試験結果を示している。
0Hzおる振動試験結果を示している。
図６は、図２に示した変圧器タンクの東側に対する24
0Hzにおける音の強さを示している。
0Hzにおける音の強さを示している。
図７は、図２に示した変圧器タンクの北側に対する12
0Hzにおける振動試験結果を示している。
0Hzにおける振動試験結果を示している。
図８は、図２に示した変圧器タンクの北側に対する12
0Hzにおける音の強さを示している。
0Hzにおける音の強さを示している。
図９は図２に示した変圧器タンクの北側対する240Hz
における振動試験結果を示している。
における振動試験結果を示している。
図10は、図２示した変圧器タンクの北側に対する240H
zにおける音の強さを示している。
zにおける音の強さを示している。
図11は、タンク壁が能動囲壁として作用するようなタ
ンク壁の切取図をもった多層セラミックの詳細図であ
る。
ンク壁の切取図をもった多層セラミックの詳細図であ
る。
図12は、二つの水平リブを示しているタンク壁の切取
図を示し、圧電アクチュエータをタンク壁に取付ける代
表的計画も示されている。
図を示し、圧電アクチュエータをタンク壁に取付ける代
表的計画も示されている。
図13は、能動パネルの一つの形態の断面図である。
図14は、能動パネルの一つの形態の斜視図である。
図15a及び15bは、能動パネルを最適性能に同調させる
方法を示している。
方法を示している。
図16は、能動パネルの隣接図のついている変圧器タン
クのリブの切取図である。この図は、変圧器タンクと能
動パネルの間の代表的相互作用を示している。
クのリブの切取図である。この図は、変圧器タンクと能
動パネルの間の代表的相互作用を示している。
図17及び18は、図２に示した変圧器の東側及び北側に
対する圧電セラミックと能動パネルの好ましい配置を示
している。
対する圧電セラミックと能動パネルの好ましい配置を示
している。
図19は、異なる変圧器タンクの設計の断面を示してい
る。タンクと基礎の間の支持体に注意されたい。図19
は、圧電アクチュエータと能動パネルのためのいくつか
の代表的代替取付場所を示し、アクチュエータ及びセン
サをラジェータの騒音を消音するために使用することを
含んでいる。
る。タンクと基礎の間の支持体に注意されたい。図19
は、圧電アクチュエータと能動パネルのためのいくつか
の代表的代替取付場所を示し、アクチュエータ及びセン
サをラジェータの騒音を消音するために使用することを
含んでいる。
図20は、完全な能動制御装置のブロック図である。
図21及び22は、タンクが図２に示されている変圧器に
取付けた能動制御装置で得られる騒音低減を示してい
る。
取付けた能動制御装置で得られる騒音低減を示してい
る。
本発明のなおその他の目的と利点は、本発明の好まし
い実施例だけが発明を実施するために考えられた最良の
態様を例示することによって示されて記載された以下の
詳細な説明から当業者に容易に明らかになる。このあと
明らかになるように、本発明は他の異なる実施態様が可
能であり、本発明の若干の細部は本発明からそれること
なく若干の明白な方法で変更できる。したがって、図面
を説明は全く単なる例示としてみなされるべきで、制限
としてみなされるべきではない。
い実施例だけが発明を実施するために考えられた最良の
態様を例示することによって示されて記載された以下の
詳細な説明から当業者に容易に明らかになる。このあと
明らかになるように、本発明は他の異なる実施態様が可
能であり、本発明の若干の細部は本発明からそれること
なく若干の明白な方法で変更できる。したがって、図面
を説明は全く単なる例示としてみなされるべきで、制限
としてみなされるべきではない。
次に、類似の部品を表わすために種々の図を通じて類
似の参照数字が用いられている図面について、さらに具
体的には図１について説明する。１は変圧器タンクを表
わし、２は変圧器の巻線付き鉄心を表わしている。タン
ク１には変圧器油３が充填されて、鉄心２を取り囲んで
いる。変圧器タンク１は基礎４の上に載っている。代表
的な側面補強材であるリブ５が４個所に示されている。
似の参照数字が用いられている図面について、さらに具
体的には図１について説明する。１は変圧器タンクを表
わし、２は変圧器の巻線付き鉄心を表わしている。タン
ク１には変圧器油３が充填されて、鉄心２を取り囲んで
いる。変圧器タンク１は基礎４の上に載っている。代表
的な側面補強材であるリブ５が４個所に示されている。
代表的能動制御装置の形態が図１に示されている。能
動パネル６の側面図が４個所に示されている。これらは
スタンド７で支持されるか、支持体８を介して直接に変
圧器に取付けられる。圧電アクチュエータ９の側面図が
６個所に示されている。これらはタンク１に直接に取付
けられている。若干のマイクロホンも示されている。一
つのマイクロホン10が能動パネル６とリブ５の間にあ
る。もう一つのマイクロホン11がタンクに直接に取付け
られている。もう一つのマイクロホン12はそれ特有のス
タンドに取付けられている。
動パネル６の側面図が４個所に示されている。これらは
スタンド７で支持されるか、支持体８を介して直接に変
圧器に取付けられる。圧電アクチュエータ９の側面図が
６個所に示されている。これらはタンク１に直接に取付
けられている。若干のマイクロホンも示されている。一
つのマイクロホン10が能動パネル６とリブ５の間にあ
る。もう一つのマイクロホン11がタンクに直接に取付け
られている。もう一つのマイクロホン12はそれ特有のス
タンドに取付けられている。
図２は、代表的な変圧器タンク１を示している。この
タンクは約2.44m幅×1.22m奥行×3.05m高さであり、7.5
MVA変圧器用のものである。それが騒音を発生している
様子を決めるために、「動作時たわみ形」が変圧器の各
側面ごとに取られる。詳しくいえば一つの加速度計が固
定して保持され（例えば、タンク１の１側面の隅に置か
れる）、第２の加速度計がタンク１の表面を「走査」す
るのに用いられる。すなわち、基準加速度計に対する大
きさと位相が変圧器タンク１の表面に沿って数cmごとに
測定される。この測定は、変圧器の１次側を付勢して２
次側に通常の負荷をつないで行われる。結果として得ら
れる測定値は、周波数成分に分解されてタンクの表面の
結果として生ずる空間波形が求められる。120Hzにおけ
るタンク１の東側の運動の図が図３に示されている。こ
の図は、120Hzにおけるタンクの表面のピーク運動の時
間を止めた「スナップ」である。タンクの表面を表わす
一連の水平線が示されている。これらの水平線は、変形
していない表面上では直線のように見える。左側と右側
が別々に測定されてつなぎ合されたので、垂直の中心線
に沿ってすき間がある。両方の水平リブ５がいかに外側
に膨らんで見えるかに注意されたい。それらのリブは共
に180゜位相が遅れて内方に膨らんでいる。この振動デ
ータは、レイリー積分（変圧器が無限のじやまの中にあ
るかのように変圧器の各側面を処理することによって）
又は境界要素法を用いて放射音場を計算するのに使用で
きる。東側に対する音の強さは図３の測定データとレイ
リー積分を用いてタンクの表面から数cmのところで計算
し、結果は図４に示されている。東側から同じ距離にお
ける音の強さも測定されて事実上同一の結果であった。
図４における二つの「膨らみ」は水平リブに対応してい
る。明らかにリブの運動は、120Hzで１次音源である。2
40Hzにおける東側に対する動作時たわみ形は図５に示さ
れ、対応する予想音の強さは図６に示されている。24Hz
における東側の場合、リブ５及び各リブ５の間のタンク
１の両方が音響エネルギーの主要な源である。
タンクは約2.44m幅×1.22m奥行×3.05m高さであり、7.5
MVA変圧器用のものである。それが騒音を発生している
様子を決めるために、「動作時たわみ形」が変圧器の各
側面ごとに取られる。詳しくいえば一つの加速度計が固
定して保持され（例えば、タンク１の１側面の隅に置か
れる）、第２の加速度計がタンク１の表面を「走査」す
るのに用いられる。すなわち、基準加速度計に対する大
きさと位相が変圧器タンク１の表面に沿って数cmごとに
測定される。この測定は、変圧器の１次側を付勢して２
次側に通常の負荷をつないで行われる。結果として得ら
れる測定値は、周波数成分に分解されてタンクの表面の
結果として生ずる空間波形が求められる。120Hzにおけ
るタンク１の東側の運動の図が図３に示されている。こ
の図は、120Hzにおけるタンクの表面のピーク運動の時
間を止めた「スナップ」である。タンクの表面を表わす
一連の水平線が示されている。これらの水平線は、変形
していない表面上では直線のように見える。左側と右側
が別々に測定されてつなぎ合されたので、垂直の中心線
に沿ってすき間がある。両方の水平リブ５がいかに外側
に膨らんで見えるかに注意されたい。それらのリブは共
に180゜位相が遅れて内方に膨らんでいる。この振動デ
ータは、レイリー積分（変圧器が無限のじやまの中にあ
るかのように変圧器の各側面を処理することによって）
又は境界要素法を用いて放射音場を計算するのに使用で
きる。東側に対する音の強さは図３の測定データとレイ
リー積分を用いてタンクの表面から数cmのところで計算
し、結果は図４に示されている。東側から同じ距離にお
ける音の強さも測定されて事実上同一の結果であった。
図４における二つの「膨らみ」は水平リブに対応してい
る。明らかにリブの運動は、120Hzで１次音源である。2
40Hzにおける東側に対する動作時たわみ形は図５に示さ
れ、対応する予想音の強さは図６に示されている。24Hz
における東側の場合、リブ５及び各リブ５の間のタンク
１の両方が音響エネルギーの主要な源である。
次にの過程は図２に示されたタンクの北側に対して繰
返された。120Hzにおける北側の動作時たわみ形は図７
に示され、計算音の強さは図８に示されている。北側に
あるタンク１の底は、120Hzにおける１次音響源であ
る。240Hzにおける北側の動作時たわみ形は図９に示さ
れ、計算音の強さは図10に示されている。タンク１の北
側にある二つのリブ５は、240Hzにおける１次音源であ
る。
返された。120Hzにおける北側の動作時たわみ形は図７
に示され、計算音の強さは図８に示されている。北側に
あるタンク１の底は、120Hzにおける１次音響源であ
る。240Hzにおける北側の動作時たわみ形は図９に示さ
れ、計算音の強さは図10に示されている。タンク１の北
側にある二つのリブ５は、240Hzにおける１次音源であ
る。
この過程は西側及び南側に対して繰返された。高次高
調波（すなわち、360Hz、480Hzなど）も同様にして評価
できたが、高次高調波はこの変圧器に対する主要な音響
源でないと結論された。
調波（すなわち、360Hz、480Hzなど）も同様にして評価
できたが、高次高調波はこの変圧器に対する主要な音響
源でないと結論された。
上述のように変圧器タンクを音源として理解すること
は、能動制御戦略を開発するときの主要な第１ステップ
である。変圧器から離れた拡声器とマイクロホンを利用
する前の能動制御方法は、それらが反騒音源を騒音源に
密に結合することの重要性を認めることができないこと
に起因して失敗した。「密に結合する」という言葉によ
って、反騒音源が騒音源の所在場所、分布及び大きさに
できるたけ密にマッチすることを意味する。密結合は、
最小費用で広域低減を得るための能動制御に不可欠であ
る。もちろん、これはまず、変圧器タンクを音源として
理解するために上述した基線測定を行うことを必要とす
るので、反騒音源の所在場所、分布及び大きさを決定で
きる。アクチュエータを置くための基線測定を行う方法
は本発明の一つの面である。
は、能動制御戦略を開発するときの主要な第１ステップ
である。変圧器から離れた拡声器とマイクロホンを利用
する前の能動制御方法は、それらが反騒音源を騒音源に
密に結合することの重要性を認めることができないこと
に起因して失敗した。「密に結合する」という言葉によ
って、反騒音源が騒音源の所在場所、分布及び大きさに
できるたけ密にマッチすることを意味する。密結合は、
最小費用で広域低減を得るための能動制御に不可欠であ
る。もちろん、これはまず、変圧器タンクを音源として
理解するために上述した基線測定を行うことを必要とす
るので、反騒音源の所在場所、分布及び大きさを決定で
きる。アクチュエータを置くための基線測定を行う方法
は本発明の一つの面である。
変圧器騒音を制御する場合、最良の結合は、圧電セラ
ミックなどのアクチュエータを変圧器タンクに直接に取
付けることによって得られる。しかし、変圧器騒音の第
１高周波（120Hz）を制御する特別の注意が必要であ
る。これは、鉄心における磁歪が鉄心の体積変化を生ず
るからである。したがって、鉄心は、実効的に第１高調
波における変位源である。変圧器油は非圧縮性なので、
鉄心の変位源は、タンクに直接に移り、そのためにタン
クは大きな変位源になる。この大きな変位源の振動を制
御することは実際的でない−−法外は量の力を必要とす
るだろう（すなわち、十分な「制御オーソリティ」が欠
けているであろう）。第１高調波を制御する従来の試み
はそれらがタンクの振動を制御しようとしたので、失敗
した。満足のゆく方法は、タンク接近して取付けられて
いるが接触しない能動パネルを用いることである。これ
らの能動パネルは、音響エネルギーを遠距離音場に放射
できる前に音響エネルギーを捕える同調吸音体として作
用する。
ミックなどのアクチュエータを変圧器タンクに直接に取
付けることによって得られる。しかし、変圧器騒音の第
１高周波（120Hz）を制御する特別の注意が必要であ
る。これは、鉄心における磁歪が鉄心の体積変化を生ず
るからである。したがって、鉄心は、実効的に第１高調
波における変位源である。変圧器油は非圧縮性なので、
鉄心の変位源は、タンクに直接に移り、そのためにタン
クは大きな変位源になる。この大きな変位源の振動を制
御することは実際的でない−−法外は量の力を必要とす
るだろう（すなわち、十分な「制御オーソリティ」が欠
けているであろう）。第１高調波を制御する従来の試み
はそれらがタンクの振動を制御しようとしたので、失敗
した。満足のゆく方法は、タンク接近して取付けられて
いるが接触しない能動パネルを用いることである。これ
らの能動パネルは、音響エネルギーを遠距離音場に放射
できる前に音響エネルギーを捕える同調吸音体として作
用する。
図11は、タンク１に取付られた圧電アクチュエータ９
の詳細図である。これは、一体センサ12を持った多層装
置である。その種の装置は、本明細書に引用によって組
入れられたヒルデブランドの1993年５月５日出願の米国
特許出願第08/057,944号の「低圧ベンダ圧電アクチュエ
ータ（Low−Voltage Bender Piezo Actuator」に記載さ
れている。図11は、２層装置の配線構成を示している
が、普通は多層が使用される。圧電セラミックは環境か
らの保護のために適当に被覆されている。センサはマイ
クロホン若しくは加速度計又は両者の組合せにすること
ができる。これらのセンサからの信号は、普通は、信号
が遠距離音場音圧測定値を表わすような方法でフイルタ
される（加速度計とマイクロホンガ用いられなければ、
その場合は、フイルタされた信号は音の強さを表す）。
の詳細図である。これは、一体センサ12を持った多層装
置である。その種の装置は、本明細書に引用によって組
入れられたヒルデブランドの1993年５月５日出願の米国
特許出願第08/057,944号の「低圧ベンダ圧電アクチュエ
ータ（Low−Voltage Bender Piezo Actuator」に記載さ
れている。図11は、２層装置の配線構成を示している
が、普通は多層が使用される。圧電セラミックは環境か
らの保護のために適当に被覆されている。センサはマイ
クロホン若しくは加速度計又は両者の組合せにすること
ができる。これらのセンサからの信号は、普通は、信号
が遠距離音場音圧測定値を表わすような方法でフイルタ
される（加速度計とマイクロホンガ用いられなければ、
その場合は、フイルタされた信号は音の強さを表す）。
どのタンクモードが１次音源であるかを基線試験から
一たん求めて終うと、これらのタンクモードは第２及び
高次のモードに対して適当に置かれた圧電セラミックを
用いて制御できる。圧電セラミックをタンクに付ける
と、タンクは、変圧器（又はリアクトル）の鉄心のため
の能動囲壁になる。図12は圧電アクチュエータをタンク
上にく方法を示している。図12は変圧器タンク１の二つ
のリブ５間の部分を示している。タンクには、第２高周
波に対して測定されるものに代表的な動作時たわみ形Ｘ
が重ねられている。視線試験はこの動作時たわみ形が第
２高周波で生じていると仮定するとともに、それが主要
音源であると仮定しよう。圧電セラミック9a、9b及び9c
が最大動歪エネルギーの各領域の中心に置かれている。
各半波長ごとに一つのアクチュエータが必要でないかも
しれない−−十分な制御オーソリテイが、タンクが鉄心
によって励振されているはげしさの程度によっては、単
一の圧電セラミック9bを用いて得られることがよい。
一たん求めて終うと、これらのタンクモードは第２及び
高次のモードに対して適当に置かれた圧電セラミックを
用いて制御できる。圧電セラミックをタンクに付ける
と、タンクは、変圧器（又はリアクトル）の鉄心のため
の能動囲壁になる。図12は圧電アクチュエータをタンク
上にく方法を示している。図12は変圧器タンク１の二つ
のリブ５間の部分を示している。タンクには、第２高周
波に対して測定されるものに代表的な動作時たわみ形Ｘ
が重ねられている。視線試験はこの動作時たわみ形が第
２高周波で生じていると仮定するとともに、それが主要
音源であると仮定しよう。圧電セラミック9a、9b及び9c
が最大動歪エネルギーの各領域の中心に置かれている。
各半波長ごとに一つのアクチュエータが必要でないかも
しれない−−十分な制御オーソリテイが、タンクが鉄心
によって励振されているはげしさの程度によっては、単
一の圧電セラミック9bを用いて得られることがよい。
励振されているタンクモードの共鳴周波数が励振周波
数の高調波に近ければ、タンクモードは、180゜位相の
異なる対向半波長のある定常波として見える。これは図
12に示した場合である。そのとき、圧電セラミック9a、
9b及び9cは、中央のアクチュエータ（9b）に至るリード
線を180゜の位相偏移を得るように逆にして同じ制御チ
ヤネルにつなぐことができる。励振されているタンクモ
ードの共鳴周波数が励振周波数の高調波近くなれけれ
ば、タンクモードは各半波長がわずかに異なる位相をも
つ進行波として見える。そのとき、各圧電セラミック９
は異なる制御チヤンネルにつながれなければならない。
数の高調波に近ければ、タンクモードは、180゜位相の
異なる対向半波長のある定常波として見える。これは図
12に示した場合である。そのとき、圧電セラミック9a、
9b及び9cは、中央のアクチュエータ（9b）に至るリード
線を180゜の位相偏移を得るように逆にして同じ制御チ
ヤネルにつなぐことができる。励振されているタンクモ
ードの共鳴周波数が励振周波数の高調波近くなれけれ
ば、タンクモードは各半波長がわずかに異なる位相をも
つ進行波として見える。そのとき、各圧電セラミック９
は異なる制御チヤンネルにつながれなければならない。
この能動囲壁のための圧電セラミックは、非常に少し
の電力−−25W未満、もっと普通には、5W未満−−を消
費するのが普通であることに注意されたい。
の電力−−25W未満、もっと普通には、5W未満−−を消
費するのが普通であることに注意されたい。
普通は、圧電セラミックは、基本励振周波数（120H
z）近くのタンクモードに適当な制御オーソリテイを与
えない。これは、変圧器油の非圧縮性とともに基本周波
数における鉄心の体積変化によるものだろう。この場合
に、能動パネルガ能動囲壁より有効である。能動パネル
とタンクの間の圧縮性空気は制御オーソリテイが問題に
ならないようにアクチュエータの相互結合を十分に断
つ。
z）近くのタンクモードに適当な制御オーソリテイを与
えない。これは、変圧器油の非圧縮性とともに基本周波
数における鉄心の体積変化によるものだろう。この場合
に、能動パネルガ能動囲壁より有効である。能動パネル
とタンクの間の圧縮性空気は制御オーソリテイが問題に
ならないようにアクチュエータの相互結合を十分に断
つ。
能動パネルの好ましい実施例の断面図が13に示されて
いる。参照数字13はわずかな湾曲をもったパネル板で、
低い構造的減衰特性の金属又は非金属材料で作られる。
曲がっていることは、平らなパネルより寸法的に安定な
ので、湾曲が与えられており、したがって同調をとった
り同調状態を保つのがより容易である。この板13は、角
管16と締結具17を用いて平らなパネル14に締付けられて
いる。能動パネルのもう一つの図が14に示されている。
湾曲板は、湾曲板の曲率を持つような具合に取付けられ
た圧電セラミック・アクチュエータ15で駆動される。変
圧器によって作られるトーンは定常的なので、この能動
パネルは、音響出力を大きくするために容易に同調させ
ることができる。このパネルの側面は、好ましい実施例
においてはふさがれている。
いる。参照数字13はわずかな湾曲をもったパネル板で、
低い構造的減衰特性の金属又は非金属材料で作られる。
曲がっていることは、平らなパネルより寸法的に安定な
ので、湾曲が与えられており、したがって同調をとった
り同調状態を保つのがより容易である。この板13は、角
管16と締結具17を用いて平らなパネル14に締付けられて
いる。能動パネルのもう一つの図が14に示されている。
湾曲板は、湾曲板の曲率を持つような具合に取付けられ
た圧電セラミック・アクチュエータ15で駆動される。変
圧器によって作られるトーンは定常的なので、この能動
パネルは、音響出力を大きくするために容易に同調させ
ることができる。このパネルの側面は、好ましい実施例
においてはふさがれている。
好ましい同調方法は、例示の目的のためだけに湾曲板
を平らなものとして示してある図15に示されている。平
らな板の上には、この装置が同調させられているモード
の形が重ねられている。この板13の寸法は図15aの（0,
3）モードが、アクチュエータを120Hzの基本共鳴周波数
で駆動するとき励振されるように選択されている。（1,
3）モードはもう一つの有効は反騒音源であり、このモ
ードの形は図15bに例示されている。（0,3）モードが12
0Hzの基本励振周波数にあるようにパネルを同調させる
と第２高調波より大きい共鳴周波数（すなわち、所望の
240Hzより大きい）にある（1,3）モードになる。しか
し、（1,3）モードに対する共鳴周波数は、（1,3）モー
ドに対するピークがある（0,3）モードに対する筋線に
沿って重り18（図13参照）を置くことによって（0,3）
モードに悪影響を与えることなく所望の周波数（240H
z）に下げることができる。この方法をパネルを同調さ
せるの用いて、変圧器の騒音を消去するときパネルによ
って消費される電力を非常に小さくする−−普通は5W/
パネル未満で、50mW/パネルに小さいことも多い。この
能動パネル構造は、能動パネルの分散形（配置個所が分
散している）性質は、タンクの騒音の分散形（源が分散
している）性質と大へんよく結合するので、従来の拡声
器の設計に好まれており、圧電セラミックアクチュエー
タ15及び板13は可能コイルとスピーカコーンより本質的
に信頼できる。能動パネルは、基本的な設計が頑丈で、
−それは多年の間風雨にさらされる戸外で破損すること
なく使用できるように設計できる。
を平らなものとして示してある図15に示されている。平
らな板の上には、この装置が同調させられているモード
の形が重ねられている。この板13の寸法は図15aの（0,
3）モードが、アクチュエータを120Hzの基本共鳴周波数
で駆動するとき励振されるように選択されている。（1,
3）モードはもう一つの有効は反騒音源であり、このモ
ードの形は図15bに例示されている。（0,3）モードが12
0Hzの基本励振周波数にあるようにパネルを同調させる
と第２高調波より大きい共鳴周波数（すなわち、所望の
240Hzより大きい）にある（1,3）モードになる。しか
し、（1,3）モードに対する共鳴周波数は、（1,3）モー
ドに対するピークがある（0,3）モードに対する筋線に
沿って重り18（図13参照）を置くことによって（0,3）
モードに悪影響を与えることなく所望の周波数（240H
z）に下げることができる。この方法をパネルを同調さ
せるの用いて、変圧器の騒音を消去するときパネルによ
って消費される電力を非常に小さくする−−普通は5W/
パネル未満で、50mW/パネルに小さいことも多い。この
能動パネル構造は、能動パネルの分散形（配置個所が分
散している）性質は、タンクの騒音の分散形（源が分散
している）性質と大へんよく結合するので、従来の拡声
器の設計に好まれており、圧電セラミックアクチュエー
タ15及び板13は可能コイルとスピーカコーンより本質的
に信頼できる。能動パネルは、基本的な設計が頑丈で、
−それは多年の間風雨にさらされる戸外で破損すること
なく使用できるように設計できる。
能動パネルの変圧器タンクとの相互作用が図16に示さ
れている。図16は変圧器タンク１の断面をリブ５と共に
示し、第１高調波に代表的な動作時たわみ形が破線で示
されている。また、能動パネル６を示され、第１のパネ
ル共鳴に普通な動作時たわみ形がついている。タンクと
能動パネルの間の位相関係が明かに表示されており、−
−タンクが容積形音源なので、能動パネルは実効反容積
形音源である。誤差マイクロホン10はタンクと能動パネ
ルの間に挟まれており、所望の周波数における音圧レベ
ルはこの場所で最小にされる。このようにして、能動パ
ネルはそれが遠距離音場に放射させる前に音響エネルギ
ーを吸収できる。
れている。図16は変圧器タンク１の断面をリブ５と共に
示し、第１高調波に代表的な動作時たわみ形が破線で示
されている。また、能動パネル６を示され、第１のパネ
ル共鳴に普通な動作時たわみ形がついている。タンクと
能動パネルの間の位相関係が明かに表示されており、−
−タンクが容積形音源なので、能動パネルは実効反容積
形音源である。誤差マイクロホン10はタンクと能動パネ
ルの間に挟まれており、所望の周波数における音圧レベ
ルはこの場所で最小にされる。このようにして、能動パ
ネルはそれが遠距離音場に放射させる前に音響エネルギ
ーを吸収できる。
このマイクロホン／能動パネル構成はいくつかの理由
で好まれる。第１に、センサをタンクの近くに置くこと
が高い信号対ノイズ比を保証し（したがって風によるも
のなどの騒音に伴う問題を制限し）、湾曲パネル間の交
差項を少なくしている。第２に、この構成は、マイクロ
ホンが変圧器の表面から非常に近くに（通常2.5cm（１
インチ）未満）あっても遠距離音場において広域消音を
もたらす。湾曲パネルはまた高次高周波を消去すること
もできる。これは能動パネルが今度はタンク上の圧電セ
ラミック代ることができるので、アクチュエータの数を
少なくする。この場合には、能動パネルの外のマイクロ
ホン設置場所も必要なことがある。
で好まれる。第１に、センサをタンクの近くに置くこと
が高い信号対ノイズ比を保証し（したがって風によるも
のなどの騒音に伴う問題を制限し）、湾曲パネル間の交
差項を少なくしている。第２に、この構成は、マイクロ
ホンが変圧器の表面から非常に近くに（通常2.5cm（１
インチ）未満）あっても遠距離音場において広域消音を
もたらす。湾曲パネルはまた高次高周波を消去すること
もできる。これは能動パネルが今度はタンク上の圧電セ
ラミック代ることができるので、アクチュエータの数を
少なくする。この場合には、能動パネルの外のマイクロ
ホン設置場所も必要なことがある。
上述のアクチュエータを用いて、図２に示された変圧
器に対して能動制御計画が開発された。能動パネルが12
0Hz騒音に対する音響「ホットスポット」を覆ってタン
クの表面に取付けられた。これらの能動パネルはまた、
それらが偶然同時に240Hz騒音源に対して適切に置かれ
ていたのですべての240Hz騒音源を消去するのにも用い
られた。残りの240Hz騒音源はタンクに直接取付けられ
た圧電セラミックを用いて消去された。タンクの東側と
北側に対するアクチュエータ配置は図17及び18に示され
ている。
器に対して能動制御計画が開発された。能動パネルが12
0Hz騒音に対する音響「ホットスポット」を覆ってタン
クの表面に取付けられた。これらの能動パネルはまた、
それらが偶然同時に240Hz騒音源に対して適切に置かれ
ていたのですべての240Hz騒音源を消去するのにも用い
られた。残りの240Hz騒音源はタンクに直接取付けられ
た圧電セラミックを用いて消去された。タンクの東側と
北側に対するアクチュエータ配置は図17及び18に示され
ている。
遠距離音場の騒音を検知するために圧電フィルムをマ
イクロホンまたは加速度計の代わりに用いることができ
る（適当な信号フィルタリングを行って）。代わりに、
１対のマイクロホン（又は加速度計足すマイクロホン）
が音圧又はタンクの加速ではなくゼロにされるべき誤差
信号として強さを（適当な信号フィルタリングを行っ
て）検知するために使用できる。
イクロホンまたは加速度計の代わりに用いることができ
る（適当な信号フィルタリングを行って）。代わりに、
１対のマイクロホン（又は加速度計足すマイクロホン）
が音圧又はタンクの加速ではなくゼロにされるべき誤差
信号として強さを（適当な信号フィルタリングを行っ
て）検知するために使用できる。
変圧器タンク１のなおもう一つの図が図19に示されて
いる。ここでは、変圧器は変圧器タンクの底を、（潜在
的音源である頂部のほかに）音源にしてしまう支持体の
上に取付けられている。図19は、タンク１の頂部、底及
び底支持体に取付けられている圧電セラミック９を示し
ており、頂部、底及び底支持体を能動囲壁の一部分にし
ている。能動パネル６が変圧器１の頂部と底に示されて
いる。図19にはまたラジエータバンク20が示されてい
る。ラジエータバンクが音源であれば、一体センサ９を
持った圧電セラミックを取付けてフィンの振動を制御で
きる。代わりに、ラジエータフィンに取付けられた21の
ような慣性加振器を有いて振動を制御できる。なお、フ
ィンに取付けたこれらの圧電セラミック又は加振器を用
いてラジエータフィンを拡声器として励振し、外部マイ
クロホン又は強さプローブを誤差センサとして使用でき
る。
いる。ここでは、変圧器は変圧器タンクの底を、（潜在
的音源である頂部のほかに）音源にしてしまう支持体の
上に取付けられている。図19は、タンク１の頂部、底及
び底支持体に取付けられている圧電セラミック９を示し
ており、頂部、底及び底支持体を能動囲壁の一部分にし
ている。能動パネル６が変圧器１の頂部と底に示されて
いる。図19にはまたラジエータバンク20が示されてい
る。ラジエータバンクが音源であれば、一体センサ９を
持った圧電セラミックを取付けてフィンの振動を制御で
きる。代わりに、ラジエータフィンに取付けられた21の
ような慣性加振器を有いて振動を制御できる。なお、フ
ィンに取付けたこれらの圧電セラミック又は加振器を用
いてラジエータフィンを拡声器として励振し、外部マイ
クロホン又は強さプローブを誤差センサとして使用でき
る。
「静止誘導器用広域消音装置」の動作は図20に例示さ
れているように以下の通りである。この特定の制御構成
はトレッタ（本明細書に引用によって組み入れられてい
る米国特許第5,091,953号に）によって論じられた多重
相互作用自己適応制御装置を具体化している。この例の
場合、制御装置は「パーソナルコンピュータ（PC）ベー
スである。ノイズ・キャンスレーション・テクノロジー
・インコーポレーションによって作られたこの制御装置
は、最大64入力及び最大32出力を使用できる。入力と出
力は完全に結合されている。動作は任意の地方の120ボ
ルトコンセントからの線路電圧が変圧器を用いて約１ボ
ルトに降圧されて、PCベース制御装置内の処理装置盤に
送られる。この基準信号24は消去されるべき騒音の周波
数内容に関係する。基準信号24はまたマイクロホン（又
は他の誤差センサ）の出力と非常にコヒーレントであ
る。
れているように以下の通りである。この特定の制御構成
はトレッタ（本明細書に引用によって組み入れられてい
る米国特許第5,091,953号に）によって論じられた多重
相互作用自己適応制御装置を具体化している。この例の
場合、制御装置は「パーソナルコンピュータ（PC）ベー
スである。ノイズ・キャンスレーション・テクノロジー
・インコーポレーションによって作られたこの制御装置
は、最大64入力及び最大32出力を使用できる。入力と出
力は完全に結合されている。動作は任意の地方の120ボ
ルトコンセントからの線路電圧が変圧器を用いて約１ボ
ルトに降圧されて、PCベース制御装置内の処理装置盤に
送られる。この基準信号24は消去されるべき騒音の周波
数内容に関係する。基準信号24はまたマイクロホン（又
は他の誤差センサ）の出力と非常にコヒーレントであ
る。
タンクに隣接した音圧レベルはマイクロホン10によっ
て測定される。マイクロホンは音圧を変圧器に隣接した
接続箱32に送られる電圧信号に変換する。次に誤差セン
サ信号は中継ケーブルによって変電所構内にある制御建
屋にある入力フィルタ36に送られる。フィルタされた誤
差センサ信号は、次にAD変換器37で標本化されて処理装
置盤25に送られる。次にデジタル誤差センサ信号は基準
信号及び処理装置盤25にあるフィルタド−Ｘ更新方程式
と共同して用いられ処理装置盤25内の適応デジタルフィ
ルタの係数を適応させるか又は変えて誤差センサをでき
るだけ最小にする出力信号を発生する。処理装置盤25か
らのデジタル出力信号は増幅器29（電源30によって電力
を供給される）によって増幅され、中継ケーブルによて
変電所建物から変圧器にある接続箱に送られる。増幅さ
れ、中継ケーブルによって変電所建物から変圧器にある
接続箱に送られる。増幅された出力信号は、次にタンク
に付いている能動パネル６とアクチュエータ９に送られ
る。タンクに付いているアクチュエータ９はそれによっ
て、励振周波数（240Hz）の第２高調波によって励振さ
れるタンク上の音響的放射モードを消去する。タンクに
付いている能動パネル６はそれによって基本励振周波数
（120Hz）によって励振さるタンク上の音響的放射モー
ドによって放射された騒音を消去する。アクチュエータ
と制御チャネルの数を減らすために、タンクに付いてい
る能動パネル６はまた励振周波数の第２高調波によって
励振されるタンク上のモードによって放射される騒音を
消去することができる。誤差センサ（図20においてマイ
クロホン10として示されている）は、遠距離音場におい
て大きな広域低減があるような方法で変圧器の近くに置
かれなければならない。PCベース制御装置には制御装置
の遠隔通信と操作を可能にするMODEM（38）がある。
て測定される。マイクロホンは音圧を変圧器に隣接した
接続箱32に送られる電圧信号に変換する。次に誤差セン
サ信号は中継ケーブルによって変電所構内にある制御建
屋にある入力フィルタ36に送られる。フィルタされた誤
差センサ信号は、次にAD変換器37で標本化されて処理装
置盤25に送られる。次にデジタル誤差センサ信号は基準
信号及び処理装置盤25にあるフィルタド−Ｘ更新方程式
と共同して用いられ処理装置盤25内の適応デジタルフィ
ルタの係数を適応させるか又は変えて誤差センサをでき
るだけ最小にする出力信号を発生する。処理装置盤25か
らのデジタル出力信号は増幅器29（電源30によって電力
を供給される）によって増幅され、中継ケーブルによて
変電所建物から変圧器にある接続箱に送られる。増幅さ
れ、中継ケーブルによって変電所建物から変圧器にある
接続箱に送られる。増幅された出力信号は、次にタンク
に付いている能動パネル６とアクチュエータ９に送られ
る。タンクに付いているアクチュエータ９はそれによっ
て、励振周波数（240Hz）の第２高調波によって励振さ
れるタンク上の音響的放射モードを消去する。タンクに
付いている能動パネル６はそれによって基本励振周波数
（120Hz）によって励振さるタンク上の音響的放射モー
ドによって放射された騒音を消去する。アクチュエータ
と制御チャネルの数を減らすために、タンクに付いてい
る能動パネル６はまた励振周波数の第２高調波によって
励振されるタンク上のモードによって放射される騒音を
消去することができる。誤差センサ（図20においてマイ
クロホン10として示されている）は、遠距離音場におい
て大きな広域低減があるような方法で変圧器の近くに置
かれなければならない。PCベース制御装置には制御装置
の遠隔通信と操作を可能にするMODEM（38）がある。
この装置が適当に働くためには、120Hzにおける伝達
関数マトリックスにおける各頂が普通はタンク上の圧電
セラミックに対してゼロにされなければならず、さもな
ければこれらのアクチュエータへの信号がすぐにクリッ
プする（タンク上の圧電セラミックの120Hzにおける低
い制御オーソリティのために）120Hz成分を含んでいる
ことに注意されたい。
関数マトリックスにおける各頂が普通はタンク上の圧電
セラミックに対してゼロにされなければならず、さもな
ければこれらのアクチュエータへの信号がすぐにクリッ
プする（タンク上の圧電セラミックの120Hzにおける低
い制御オーソリティのために）120Hz成分を含んでいる
ことに注意されたい。
遠距離音場における変圧器騒音の大きな広域低減が上
述の装置を変圧器に設置するとき測定されたが、この変
圧器に用いるタンクが図２に示されている。例えば15dB
Aの低減が第１及び第２高調波に対して測定された。図2
1は装置の変圧器側面に関する制御オフ／制御オン性能
を120Hzトーンの場合に示している。図22は装置の変圧
器側面に関する制御オフ／制御オフ性能を240Hzトーン
の場合に示している。これらの測定値は、1/3オクター
ブ帯域フィルタの付いたブルエル（Bruel）及びケール
（Kjaer）音量計を用いて変圧器から10mのところで行わ
れた。音響低減のこれらの測定値は音量計の近所の暗騒
音レベルによって制限された。暗騒音レベルが低いほど
大きな低減が測定された。例えば、最大28dBAの低減が
住宅地域で夜間又は早朝に起こるような低暗騒音レベル
で第１高調波に対して測定された。誤差マイクロホンが
変圧器タンクに近い場合に十分な信号対ノイズ比がある
ので、消音装置の性能が暗騒音と共に変化しないことに
注意されたい。それは暗騒音レベルと共に変わる音量計
によって測定された知覚低減に過ぎない。
述の装置を変圧器に設置するとき測定されたが、この変
圧器に用いるタンクが図２に示されている。例えば15dB
Aの低減が第１及び第２高調波に対して測定された。図2
1は装置の変圧器側面に関する制御オフ／制御オン性能
を120Hzトーンの場合に示している。図22は装置の変圧
器側面に関する制御オフ／制御オフ性能を240Hzトーン
の場合に示している。これらの測定値は、1/3オクター
ブ帯域フィルタの付いたブルエル（Bruel）及びケール
（Kjaer）音量計を用いて変圧器から10mのところで行わ
れた。音響低減のこれらの測定値は音量計の近所の暗騒
音レベルによって制限された。暗騒音レベルが低いほど
大きな低減が測定された。例えば、最大28dBAの低減が
住宅地域で夜間又は早朝に起こるような低暗騒音レベル
で第１高調波に対して測定された。誤差マイクロホンが
変圧器タンクに近い場合に十分な信号対ノイズ比がある
ので、消音装置の性能が暗騒音と共に変化しないことに
注意されたい。それは暗騒音レベルと共に変わる音量計
によって測定された知覚低減に過ぎない。
この能動制御装置によって消費される電力は最小量で
ある。アクチュエータに対して測定された最大電力は5W
である。代表的消費電力は1W/アクチュエータである。
従って50アクチュエータの場合でさえ、全電力消費量は
1kWよりずっと小さいであろう。従ってこの装置による
電力消費量は問題でない。
ある。アクチュエータに対して測定された最大電力は5W
である。代表的消費電力は1W/アクチュエータである。
従って50アクチュエータの場合でさえ、全電力消費量は
1kWよりずっと小さいであろう。従ってこの装置による
電力消費量は問題でない。
能動制御機構の場合、すべてのアクチュエータとセン
サは変圧器に付いているかすぐ近くにあるかどちらかで
あることに注意されたい。従って、アクチュエータやセ
ンサが損傷を受けやすかったり又は変電所における保守
若しくは修理を妨げやすい構内にはアクチュエータ又は
センサがない。
サは変圧器に付いているかすぐ近くにあるかどちらかで
あることに注意されたい。従って、アクチュエータやセ
ンサが損傷を受けやすかったり又は変電所における保守
若しくは修理を妨げやすい構内にはアクチュエータ又は
センサがない。
旧式の既存の変圧器は特にやかましい。これらの変圧
器の据付けられている住宅地域にある変電所は、普通、
土地の境界線の騒音限界に対する現在の法律にかなわな
いので、公共事業に対する不平のもとになることが多
い。新式で低騒音の変圧器が土地の境界線の騒音限界に
かなうこれらの変電所には十分な土地面積があることが
多い。しかし、旧式の変圧器は、数十年の耐用寿命の残
っていることがある。変圧器を厳密に低騒音のものに置
換することは非常に費用がかかる。やかましい変圧器の
まわりに受動囲壁を建設することはほどんど同じように
費用がかかる。しかし、本明細書で説明した発明の設置
は、変圧器交換又は受動囲壁の建設の費用の何分の一か
で変圧器騒音をずっと低いレベルに低減できる。
器の据付けられている住宅地域にある変電所は、普通、
土地の境界線の騒音限界に対する現在の法律にかなわな
いので、公共事業に対する不平のもとになることが多
い。新式で低騒音の変圧器が土地の境界線の騒音限界に
かなうこれらの変電所には十分な土地面積があることが
多い。しかし、旧式の変圧器は、数十年の耐用寿命の残
っていることがある。変圧器を厳密に低騒音のものに置
換することは非常に費用がかかる。やかましい変圧器の
まわりに受動囲壁を建設することはほどんど同じように
費用がかかる。しかし、本明細書で説明した発明の設置
は、変圧器交換又は受動囲壁の建設の費用の何分の一か
で変圧器騒音をずっと低いレベルに低減できる。
変圧器には２種類の損失がある。すなわち巻線損失と
鉄心損失である。損失のほとんどは巻線内にあり、これ
らは変圧器の全体の大きさと重量をほとんど増加させる
ことなく巻線材料を追加することによって容易に減らす
ことができる。しかし騒音を小さくするために製造者に
利用できる主な手段は鉄心内の磁束密度を減らすこと
（すなわち、鉄心材料を増やすこと）である。これは変
圧器の寸法と重量をかなり大きくする。それゆえ製造者
は変圧器の寸法、重量及び価格をかなり増加させて鉄心
材料を追加することによって騒音を小さくしながら損失
を減らしている。騒音が関係しなければ、変圧器をもっ
と小さく、軽くそして低損失（すなわち、低価格）で構
成できるであろう。寸法と重量を小さくすることはまた
積出しを容易にし基礎を小さくして低価格に転換するこ
とを意味する。変圧器からの騒音レベルが高いと、電力
会社に変電所を工業地域内、高速道路付近又は変圧器騒
音が余り害にならないその他の地域に置かせることが多
い。電力会社は線路損失を小さくするために最終使用者
に近く変圧器を設置することを好む。電力会社が変圧器
を住宅地に設置すると、それらは普通は広い面積の土地
を購入する（変圧器からの実効騒音を低減するために距
離を用いるために）か又は高価な低騒音変圧器を購入す
るか、又は普通の変圧器を購入してそれらを高価な受動
囲壁で囲う必要がある。本明細書で請求された発明は変
圧器騒音を暗騒音レベルに小さくするだけでなく、変圧
器及び配電網の設計及び建設の仕方を根本的に変え、も
っとコンパクトな変電所ともっと効率的な回路網を可能
にし、全回路網価格を潜在的に下げることを約束する。
鉄心損失である。損失のほとんどは巻線内にあり、これ
らは変圧器の全体の大きさと重量をほとんど増加させる
ことなく巻線材料を追加することによって容易に減らす
ことができる。しかし騒音を小さくするために製造者に
利用できる主な手段は鉄心内の磁束密度を減らすこと
（すなわち、鉄心材料を増やすこと）である。これは変
圧器の寸法と重量をかなり大きくする。それゆえ製造者
は変圧器の寸法、重量及び価格をかなり増加させて鉄心
材料を追加することによって騒音を小さくしながら損失
を減らしている。騒音が関係しなければ、変圧器をもっ
と小さく、軽くそして低損失（すなわち、低価格）で構
成できるであろう。寸法と重量を小さくすることはまた
積出しを容易にし基礎を小さくして低価格に転換するこ
とを意味する。変圧器からの騒音レベルが高いと、電力
会社に変電所を工業地域内、高速道路付近又は変圧器騒
音が余り害にならないその他の地域に置かせることが多
い。電力会社は線路損失を小さくするために最終使用者
に近く変圧器を設置することを好む。電力会社が変圧器
を住宅地に設置すると、それらは普通は広い面積の土地
を購入する（変圧器からの実効騒音を低減するために距
離を用いるために）か又は高価な低騒音変圧器を購入す
るか、又は普通の変圧器を購入してそれらを高価な受動
囲壁で囲う必要がある。本明細書で請求された発明は変
圧器騒音を暗騒音レベルに小さくするだけでなく、変圧
器及び配電網の設計及び建設の仕方を根本的に変え、も
っとコンパクトな変電所ともっと効率的な回路網を可能
にし、全回路網価格を潜在的に下げることを約束する。
フロントページの続き (72)発明者 フ、ジクィアン アメリカ合衆国メリーランド州24044 コロンビア ア コロンビア ロード 4901 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G10K 11/178
Claims (23)
- 【請求項１】静止誘導器における振動減少を制御する能
動消音装置であり、該装置は、音響残差信号と能動音響
アクチュエータの残差振動を検出するように適応された
適応制御手段と、 前記制御手段に作動可能に接続されて則記静止誘導器に
隣接して置かれるように適応され、反振動現象を放射す
ることによって振動の大きな定常波形を制御して前記定
常波形を制御するように適応された少なくとも一つのア
クチュエータ手段と、 前記制御手段に作動可能に接続されてそれに残差信号を
与えて減衰過程を絶えず更新するセンサ手段とを備え、 前記消音装置は、パネル構造として前記静止誘導器にで
きるだけ近くに音響的に結合するとともに、前記静止誘
導器のタンクとの間に空間をおいて前記音響結合を妨げ
る前記反振動現象生じることのない関係に配設される能
動消音装置。 - 【請求項２】前記アクチュエータ手段が曲面アクチュエ
ータ手段を備え、前記曲面が前記静止誘導器に面するよ
うに適応され、前記センサ手段が前記静止誘導器と前記
アクチュエータ手段の間に取付けられるように適応され
ている請求項１に記載の装置。 - 【請求項３】前記静止誘導器の周りに音響的に結合され
る方法で取付けられるように適応された多重アクチュエ
ータ手段と、各前記アクチュエータ手段と関連しそれら
と前記静止誘導器の間に取付けられるように適応された
多重センサ手段を備える請求項２に記載の装置。 - 【請求項４】前記アクチュエータ手段が第１及び第２の
アクチュエータ手段を備え、前記第１のアクチュエータ
手段が前記定常波形を反振動によって無効にするように
前記振動現象の定常波形に対向して前記静止誘導器に隣
接して置かれるように適応されている請求項１に記載の
装置。 - 【請求項５】前記第１のアクチュエータ手段が曲面アク
チュエータを傭え二曲面が前記静止誘導器上の定常波形
領域に面するように適応されている請求項４に記載の装
置。 - 【請求項６】前記第２のアクチュエータ手段が局在高振
動領域を作る領域に前記静止誘導器にすぐ隣接して置か
れるように適応された圧電セラミックアクチュエータを
備える 請求項４に記載の装置。 - 【請求項７】前記センサ手段が前記圧電セラミックアク
チュエータに取付けられた加速度計手段を備える請求項
６に記載の装置。 - 【請求項８】前記第２のアクチュエータ手段が同じ位相
又は180゜反対の位相にある一つのチャネルに電子的に
つなぎ込まれている請求項６に記載の装置。 - 【請求項９】誘導手段と、 前記誘導手段との間に空間を設けるように前記誘導手段
を取り囲むタンクと、 前記空間内にある流体媒体と、前記誘導手段が前記媒体
内に前記タンクに振動現象を発生するように適応されて
おり、 前記タンクに関連し音響的に結合された方式で反振動現
象を発生するように適応され、それによって則記振動現
象から生ずる騒音を減衰させる制御手段を備える能動騒
音減衰手段とを備える静かな静止誘導器。 - 【請求項１０】前記能動騒音減衰手段が前記タンクに隣
接して置かれた少なくとも一つのアクチュエータ手段と
それと関連し前記振動現象と反振動源の相互作用から生
ずる残差信号を検知する随伴センサ手段を備える請求項
９に記載の静止誘導器。 - 【請求項１１】前記アクチュエータ手段がタンク上の振
動現象の定常波形に面する曲面を有する曲面アクチュエ
ータを備え、前記センサ手段が前記タンクと前記曲面の
間のほぼ中間にあるセンサを備えている請求項10に記載
の静止誘導器。 - 【請求項１２】前記アクチュエータ手段が高い振動の局
在領域を覆って則記タンクに取付けられた圧電セラミッ
クアクチュエータを備える請求項10に記載の静止誘導
器。 - 【請求項１３】前記センサ手段が前記圧電セラミックア
クチュエータに取付けたセンサを備える請求項12に記載
の静止誘導器。 - 【請求項１４】前記アクチュエータ手段が振動現象の定
常波形の領域に隣接して取付けられた曲面アクチュエー
タを追加して備える請求項12に記載の静止誘導器。 - 【請求項１５】前記センサ手段が前記曲面アクチュエー
タと前記タンクのほぼ間に置かれた第１のセンサ手段
と、前記圧電セラミックアクチュエータ上に置かれ、そ
れによって残差信号を前記制御手段に与えて制御手段が
定常波形と高振動現象の局在領域の両方を減衰させるこ
とができるようにする第２のセンサ手段を備える請求項
14に記載の静止誘導器。 - 【請求項１６】能動消音技術を用いて静止誘導器を消音
する方法において、 振動現象によって前記静止誘導器に隣接して生じた最大
変形の領域を測定する段階と、 アクチュエータ手段をそれらの最大変形領域に置く段階
と、 反対位相で反対向きの振動現象を生じて前記変形を減衰
させ前記静止誘導器を消音するように前記アクチュエー
タ手段を起動する段階と、 を備える静止誘導器を消音する方法。 - 【請求項１７】最大変形の領域を測定する前記段階が測
定手段で前記静止誘導器の全表面を走査し、その変形の
プロットを作る段階を含みそれによって則記静止誘導器
を音源として特徴づけている請求項16に記載の方法。 - 【請求項１８】前記走査が強さを測定するための加速度
計で行われる請求項17に記載の方法。 - 【請求項１９】前記走査が圧力センサで行われる請求項
17に記載の方法。 - 【請求項２０】最大変形の領域にアクチュエータ手段を
置く前記段階が 変形現象が定常波形の形で起こる領域に隣接して大きな
アクチュエータ手段を置く段階と、 局部変形現象を有する領域に隣接して小さなアクチュエ
ータ手段を置く段階と、 を備える請求項16に記載の方法。 - 【請求項２１】前記大きなアクチュエータ手段が曲面を
有し、前記曲面が前記誘導器に面するように置かれてい
る請求項20に記載の方法。 - 【請求項２２】前記小さなアクチュエータ手段が前記誘
導器にすぐに隣接して置かれている圧電セラミックアク
チュエータである請求項20に記載の方法。 - 【請求項２３】複数の前記振動アクチュエータがを前記
制御装置の単一のチャンネルに電子的に連結されている
請求項20に記載の方法。
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