JP2001095147A - 直流電動機の監視装置およびその故障検出装置、並びにその短絡検出装置 - Google Patents
直流電動機の監視装置およびその故障検出装置、並びにその短絡検出装置Info
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- JP2001095147A JP2001095147A JP26834199A JP26834199A JP2001095147A JP 2001095147 A JP2001095147 A JP 2001095147A JP 26834199 A JP26834199 A JP 26834199A JP 26834199 A JP26834199 A JP 26834199A JP 2001095147 A JP2001095147 A JP 2001095147A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 直流電動機の整流子片間の短絡を検出し、短
絡時に生ずる電動機の回転停止等の弊害を回転停止前に
警告可能な直流電動機の監視装置およびその故障検出装
置並びにその短絡検出装置を提供する。 【解決手段】 直流電動機１０の電機子１の整流子２に
摺接された刷子７ｃおよび７ｄが整流子２の相隣り合う
整流子片８ａ、８ｂ、８ｃに同時に摺接する時点の電流
値を検知する。この電流値の正常時の周期Ｔ3が３倍の
周期になった時に整流子２に短絡があったとして警報手
段に警報出力を表示させる。
絡時に生ずる電動機の回転停止等の弊害を回転停止前に
警告可能な直流電動機の監視装置およびその故障検出装
置並びにその短絡検出装置を提供する。 【解決手段】 直流電動機１０の電機子１の整流子２に
摺接された刷子７ｃおよび７ｄが整流子２の相隣り合う
整流子片８ａ、８ｂ、８ｃに同時に摺接する時点の電流
値を検知する。この電流値の正常時の周期Ｔ3が３倍の
周期になった時に整流子２に短絡があったとして警報手
段に警報出力を表示させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は磁気記録再生装置、
担体記録再生装置等に用いる直流電動機の監視装置およ
びその故障検出装置並びにその短絡検出装置に係わり、
特に電機子の整流子の整流子片間の短絡を検出し、警報
を発する様に成した直流電動機の監視装置およびその故
障検出装置並びにその短絡検出装置に関する。
担体記録再生装置等に用いる直流電動機の監視装置およ
びその故障検出装置並びにその短絡検出装置に係わり、
特に電機子の整流子の整流子片間の短絡を検出し、警報
を発する様に成した直流電動機の監視装置およびその故
障検出装置並びにその短絡検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、磁気記録再生装置や担体記録
再生装置等の媒体や担体の駆動機構には動力源として直
流電動機が広く利用され、特にこの様な直流電動機のう
ち整流子電動機は直流電源で駆動される電磁石磁界型あ
るいはマグネット磁界型直流電動機が良く知られてい
る。
再生装置等の媒体や担体の駆動機構には動力源として直
流電動機が広く利用され、特にこの様な直流電動機のう
ち整流子電動機は直流電源で駆動される電磁石磁界型あ
るいはマグネット磁界型直流電動機が良く知られてい
る。
【０００３】本出願人は先に上述した整流子電動機に使
用される電機子（アマチュア）の整流子（コミュテー
タ）に接触している刷子が徐々に摩耗して限界近くまで
摩耗してしまった場合に動作不能になって整流子が破損
する問題を回避するため電機子の整流子に摺接している
刷子が摩耗して、相隣り合う整流子片と接触する長さが
増大することで、電機子が所定回転する時間中に流れる
電流が増大する時間を検出し、この電流の時間を累計し
て刷子の摩耗量を判定することで極めて簡単な構成で刷
子の摩耗状態を正確に判断可能にした直流電動機の監視
装置およびその監視方法を提案している。
用される電機子（アマチュア）の整流子（コミュテー
タ）に接触している刷子が徐々に摩耗して限界近くまで
摩耗してしまった場合に動作不能になって整流子が破損
する問題を回避するため電機子の整流子に摺接している
刷子が摩耗して、相隣り合う整流子片と接触する長さが
増大することで、電機子が所定回転する時間中に流れる
電流が増大する時間を検出し、この電流の時間を累計し
て刷子の摩耗量を判定することで極めて簡単な構成で刷
子の摩耗状態を正確に判断可能にした直流電動機の監視
装置およびその監視方法を提案している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述の従来構成で説明
した整流子型直流電動機では長時間の使用による寿命劣
化として刷子および整流子の摩耗による摩耗滓や刷子と
整流子間の火花放電による炭化物等が整流子の整流子片
（セグメント）間の絶縁体上に付着し、整流子片間で絶
縁不良をおこし、ついには整流子片間が短絡に至ること
になる。
した整流子型直流電動機では長時間の使用による寿命劣
化として刷子および整流子の摩耗による摩耗滓や刷子と
整流子間の火花放電による炭化物等が整流子の整流子片
（セグメント）間の絶縁体上に付着し、整流子片間で絶
縁不良をおこし、ついには整流子片間が短絡に至ること
になる。
【０００５】上述の様な症状が直流電動機の回転中に発
生した場合は停止に至らなくともコッキング等で電機子
の１回転中の回転ムラやトルクの低下を生じ機器の性能
を劣化させる。また、整流子片間に短絡が生じたままで
一旦直流電動機を停止した場合、刷子と整流子との位置
によっては再起動が不可能となる。
生した場合は停止に至らなくともコッキング等で電機子
の１回転中の回転ムラやトルクの低下を生じ機器の性能
を劣化させる。また、整流子片間に短絡が生じたままで
一旦直流電動機を停止した場合、刷子と整流子との位置
によっては再起動が不可能となる。
【０００６】従って、整流子片間に短絡を生ずると複数
の整流子片と、この整流子片間に配設された絶縁体で構
成された整流子に対し、刷子が相隣り合う整流子片間を
絶縁体を橋絡して対接した時と、刷子が１つの整流子片
に対接した時の電流あるいは電圧を検出する検出手段の
出力に基づき、相隣り合う整流子片間に刷子が接する時
間を計測演算し、電機子の一定回転時間内で定めた時間
と計算演算時間を比較する様にした刷子の摩耗監視装置
では検出ができなくなる。従って整流子片間の短絡状態
を検出することが必要となる。
の整流子片と、この整流子片間に配設された絶縁体で構
成された整流子に対し、刷子が相隣り合う整流子片間を
絶縁体を橋絡して対接した時と、刷子が１つの整流子片
に対接した時の電流あるいは電圧を検出する検出手段の
出力に基づき、相隣り合う整流子片間に刷子が接する時
間を計測演算し、電機子の一定回転時間内で定めた時間
と計算演算時間を比較する様にした刷子の摩耗監視装置
では検出ができなくなる。従って整流子片間の短絡状態
を検出することが必要となる。
【０００７】本発明は叙上の課題を解消するためになさ
れたものであり、整流子型直流電動機の整流子片間の短
絡を検出し、この検出出力で表示または警報を行う様に
した直流電動機の監視装置およびその故障検出装置並び
にその短絡検出装置を提供しようとするものである。
れたものであり、整流子型直流電動機の整流子片間の短
絡を検出し、この検出出力で表示または警報を行う様に
した直流電動機の監視装置およびその故障検出装置並び
にその短絡検出装置を提供しようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の直流電動機の監
視装置は電機子１に整流子２を有し、整流子２に対接す
る刷子７ｃ、７ｄを介して駆動される直流電動機１０の
監視装置に於いて、整流子２の捲線の電流状態を検出す
る電流検出手段１４と、正常時および異常時の整流子２
の絶縁体４を介して隣接する整流子片８が刷子７ｃ、７
ｄで同時に接触するときに生ずるパルス電流の周期を検
出する周期検出手段２８〜３０と、この周期検出手段２
８〜３０から出力される正常時の整流子１回転時のパル
ス電流周期と、異常時のパルス電流周期とを監視し、パ
ルス電流周期に変化を生じた時に異常検出信号を出力す
る制御手段３１と、この制御手段３１の異常検出信号で
表示あるいは報知を行う警報手段３４とを備えたもので
ある。
視装置は電機子１に整流子２を有し、整流子２に対接す
る刷子７ｃ、７ｄを介して駆動される直流電動機１０の
監視装置に於いて、整流子２の捲線の電流状態を検出す
る電流検出手段１４と、正常時および異常時の整流子２
の絶縁体４を介して隣接する整流子片８が刷子７ｃ、７
ｄで同時に接触するときに生ずるパルス電流の周期を検
出する周期検出手段２８〜３０と、この周期検出手段２
８〜３０から出力される正常時の整流子１回転時のパル
ス電流周期と、異常時のパルス電流周期とを監視し、パ
ルス電流周期に変化を生じた時に異常検出信号を出力す
る制御手段３１と、この制御手段３１の異常検出信号で
表示あるいは報知を行う警報手段３４とを備えたもので
ある。
【０００９】本発明の直流電動機の故障検出装置は電機
子１に整流子２を有し、整流子２に対接する刷子７ｃ、
７ｄを介して駆動される直流電動機１０の故障検出装置
に於いて、整流子２の捲線の電流状態を検出する電流検
出手段１４と、正常時および故障時に整流子２の絶縁体
４を介して隣接する整流子片８が刷子７ｃ、７ｄで同時
に接触するときに生ずるパルス電流の周期を検出する周
期検出手段２８〜３０と、周期検出手段２８〜３０から
出力される正常時のパルス電流周期と故障時のパルス電
流周期とを監視し、パルス電流周期に変化を生じた時に
故障検出信号を出力する制御手段３１とを備えたもので
ある。
子１に整流子２を有し、整流子２に対接する刷子７ｃ、
７ｄを介して駆動される直流電動機１０の故障検出装置
に於いて、整流子２の捲線の電流状態を検出する電流検
出手段１４と、正常時および故障時に整流子２の絶縁体
４を介して隣接する整流子片８が刷子７ｃ、７ｄで同時
に接触するときに生ずるパルス電流の周期を検出する周
期検出手段２８〜３０と、周期検出手段２８〜３０から
出力される正常時のパルス電流周期と故障時のパルス電
流周期とを監視し、パルス電流周期に変化を生じた時に
故障検出信号を出力する制御手段３１とを備えたもので
ある。
【００１０】本発明の直流電動機の短絡検出装置は、電
機子１に整流子２を有し、整流子２に対接する刷子７
ｃ、７ｄを介して駆動される直流電動機１０の短絡検出
装置に於いて、整流子２に対接する刷子７ｃ、７ｄに印
加する直流電圧Ｖと、接地間に接続した抵抗１４と、こ
の抵抗１４の両端の電圧あるいは抵抗１４を流れる電流
を検出して交流検出信号とした出力と基準レベルを比較
してパルス信号を取り出す差動増幅器２８と、この差動
増幅器２８の電機子１の回転に伴うパルス出力の周期時
間を常時監視し、周期時間の比率が所定の値以上になっ
たとき短絡検出信号を出力するマイクロコンピュータ３
１とを備えたものである。
機子１に整流子２を有し、整流子２に対接する刷子７
ｃ、７ｄを介して駆動される直流電動機１０の短絡検出
装置に於いて、整流子２に対接する刷子７ｃ、７ｄに印
加する直流電圧Ｖと、接地間に接続した抵抗１４と、こ
の抵抗１４の両端の電圧あるいは抵抗１４を流れる電流
を検出して交流検出信号とした出力と基準レベルを比較
してパルス信号を取り出す差動増幅器２８と、この差動
増幅器２８の電機子１の回転に伴うパルス出力の周期時
間を常時監視し、周期時間の比率が所定の値以上になっ
たとき短絡検出信号を出力するマイクロコンピュータ３
１とを備えたものである。
【００１１】斯かる、本発明の直流電動機の監視装置お
よびその故障検出装置並びにその短絡検出装置によれ
ば、直流電動機の整流子片間の短絡状態を検出すること
ができ、また、整流子片間が短絡した時には警報装置や
表示装置で短絡や故障状態を報知できるので、直流電動
機が異常を起こす前に所望のメンテナンスを行うことが
可能となり、機器の稼働率を向上させることができる。
よびその故障検出装置並びにその短絡検出装置によれ
ば、直流電動機の整流子片間の短絡状態を検出すること
ができ、また、整流子片間が短絡した時には警報装置や
表示装置で短絡や故障状態を報知できるので、直流電動
機が異常を起こす前に所望のメンテナンスを行うことが
可能となり、機器の稼働率を向上させることができる。
【００１２】
【発明の実施形態】以下、本発明の直流電動機の監視装
置およびその故障検出装置並びにその短絡検出装置の１
実施形態例を図１乃至図７によって説明する。図１およ
び図２によって、本実施の形態例の構成を詳記するに先
だち、図３乃至図７によって本発明の動作原理を３極構
造の電機子を例に説明する。
置およびその故障検出装置並びにその短絡検出装置の１
実施形態例を図１乃至図７によって説明する。図１およ
び図２によって、本実施の形態例の構成を詳記するに先
だち、図３乃至図７によって本発明の動作原理を３極構
造の電機子を例に説明する。
【００１３】図３Ａおよび図３Ｂでは直流電動機の電機
子１の整流子２は３極の整流子片８ａ、８ｂ、８ｃ間を
マイカ等の絶縁体４、４、４で互いに絶縁し、これら整
流子片８ａ、８ｂ、８ｃには駆動コイル９ａ、９ｂ、９
ｃがデルタ接続されている。電機子１は時計方向ＣＷに
回転しているものとする。
子１の整流子２は３極の整流子片８ａ、８ｂ、８ｃ間を
マイカ等の絶縁体４、４、４で互いに絶縁し、これら整
流子片８ａ、８ｂ、８ｃには駆動コイル９ａ、９ｂ、９
ｃがデルタ接続されている。電機子１は時計方向ＣＷに
回転しているものとする。
【００１４】図３Ａの整流子２では、一対の刷子７ｃお
よび７ｄは互いに１つの整流子片８ｃおよび８ｂのみに
接している。また、図３Ｂの整流子２の場合は一対の刷
子７ｃおよび７ｄのうち一方の刷子７ｄは整流子片８ａ
にのみ対接しているが、他方の刷子７ｃは２つの整流片
８ｂおよび８ｃ間に接している。
よび７ｄは互いに１つの整流子片８ｃおよび８ｂのみに
接している。また、図３Ｂの整流子２の場合は一対の刷
子７ｃおよび７ｄのうち一方の刷子７ｄは整流子片８ａ
にのみ対接しているが、他方の刷子７ｃは２つの整流片
８ｂおよび８ｃ間に接している。
【００１５】今、駆動コイル９ａ、９ｂ、９ｃのインピ
ーダンスを夫々Ｚ1、Ｚ2、Ｚ3 とする。このインピーダ
ンスＺ1、Ｚ2、Ｚ3は夫々の捲線インピーダンスおよび
電機子１の回転により生ずる逆起電圧（電動機の回転電
圧）をインピーダンスで等価的に表した等価インピーダ
ンスとの合成インピーダンスであり、図３Ａの刷子７ｃ
および７ｄ間の等価回路は図４Ａで表され、インピーダ
ンスＺ3、Ｚ1の直列回路にインピーダンスＺ2が並列接
続され、各駆動コイル９ａ、９ｂ、９ｃは直流電動機と
して均等な駆動力を得る為に、可能な限り均一に巻回さ
れているので駆動コイル９ａ、９ｂ、９ｃの夫々のイン
ピーダンスＺ1＝Ｚ2＝Ｚ3＝Ｚとみなすことができるの
で、図４Ａの等価回路は図４Ｂの様に表すことができ
る。即ち、インピーダンスＺとインピーダンス２Ｚの並
列回路が一対の刷子７ｃおよび７ｄ間に形成されること
になる。
ーダンスを夫々Ｚ1、Ｚ2、Ｚ3 とする。このインピーダ
ンスＺ1、Ｚ2、Ｚ3は夫々の捲線インピーダンスおよび
電機子１の回転により生ずる逆起電圧（電動機の回転電
圧）をインピーダンスで等価的に表した等価インピーダ
ンスとの合成インピーダンスであり、図３Ａの刷子７ｃ
および７ｄ間の等価回路は図４Ａで表され、インピーダ
ンスＺ3、Ｚ1の直列回路にインピーダンスＺ2が並列接
続され、各駆動コイル９ａ、９ｂ、９ｃは直流電動機と
して均等な駆動力を得る為に、可能な限り均一に巻回さ
れているので駆動コイル９ａ、９ｂ、９ｃの夫々のイン
ピーダンスＺ1＝Ｚ2＝Ｚ3＝Ｚとみなすことができるの
で、図４Ａの等価回路は図４Ｂの様に表すことができ
る。即ち、インピーダンスＺとインピーダンス２Ｚの並
列回路が一対の刷子７ｃおよび７ｄ間に形成されること
になる。
【００１６】従って、直流電動機へ印加する供給電圧を
Ｖとし、電源のインピーダンスをＺ Pとすれば刷子７ｃ
および７ｄ間に流れるＩ1は図５Ａの１１ａの部分に示
す電流が流れて、下記の（１）式の様に表せる。 Ｉ1＝３Ｖ／（２Ｚ＋３ＺP）……（１）
Ｖとし、電源のインピーダンスをＺ Pとすれば刷子７ｃ
および７ｄ間に流れるＩ1は図５Ａの１１ａの部分に示
す電流が流れて、下記の（１）式の様に表せる。 Ｉ1＝３Ｖ／（２Ｚ＋３ＺP）……（１）
【００１７】しかし、駆動コイル９ａ、９ｂ、９ｃのイ
ンピーダンスＺに比べて電源のインピーダンスＺPは極
めて小さいので３ＺPは省略できて電流Ｉ1は下記の
（２）式の様に表せる。 Ｉ1＝３／２×Ｖ／Ｚ……（２）
ンピーダンスＺに比べて電源のインピーダンスＺPは極
めて小さいので３ＺPは省略できて電流Ｉ1は下記の
（２）式の様に表せる。 Ｉ1＝３／２×Ｖ／Ｚ……（２）
【００１８】一方、図３Ｂで示す様に一方の刷子７ｃが
２つの整流子８ｂおよび８ｃに跨がり他方の刷子７ｄが
１つの整流子片８ａに接触している場合の等価回路は図
４Ｃの様に駆動コイル９ｂが短絡され、Ｚ3＝ＺとＺ1＝
Ｚの並列接続された合成インピーダンスとして表すこと
ができるので刷子７ｃおよび７ｄ間に流れる直流電動機
の電流Ｉ2は図５Ａの１１ｂ部分に示す電流が流れ、Ｉ2
＝２×Ｖ／ＺとなりＩ1＜Ｉ2となり、電流Ｉ2は電流Ｉ1
に比べ３３％増の電流が流れることになる。
２つの整流子８ｂおよび８ｃに跨がり他方の刷子７ｄが
１つの整流子片８ａに接触している場合の等価回路は図
４Ｃの様に駆動コイル９ｂが短絡され、Ｚ3＝ＺとＺ1＝
Ｚの並列接続された合成インピーダンスとして表すこと
ができるので刷子７ｃおよび７ｄ間に流れる直流電動機
の電流Ｉ2は図５Ａの１１ｂ部分に示す電流が流れ、Ｉ2
＝２×Ｖ／ＺとなりＩ1＜Ｉ2となり、電流Ｉ2は電流Ｉ1
に比べ３３％増の電流が流れることになる。
【００１９】また、直流電動機の電機子１が１回転する
一定の単位時間Ｔ1内に於ける電流Ｉ2が流れる状態は図
３Ｂに示す様に刷子７ｃまた７ｄが絶縁体４を跨いで相
隣れる２つの整流子片８ｂおよび８ｃに接触した時に生
じる。従って、図３Ａおよび図３Ｂの３極構造の電機子
１が１回転する期間Ｔ1には電流Ｉ2が図５Ａに示す様に
時間Ｔ2のパルス幅を有する６個のパルスが発生するこ
とになる。また、電流Ｉ2のパルス幅Ｔ2は刷子７ｃまた
は７ｄの摩耗により変化する。またＴ3は電流Ｉ2の発生
する周期で正常な整流子２では等しい周期となる。
一定の単位時間Ｔ1内に於ける電流Ｉ2が流れる状態は図
３Ｂに示す様に刷子７ｃまた７ｄが絶縁体４を跨いで相
隣れる２つの整流子片８ｂおよび８ｃに接触した時に生
じる。従って、図３Ａおよび図３Ｂの３極構造の電機子
１が１回転する期間Ｔ1には電流Ｉ2が図５Ａに示す様に
時間Ｔ2のパルス幅を有する６個のパルスが発生するこ
とになる。また、電流Ｉ2のパルス幅Ｔ2は刷子７ｃまた
は７ｄの摩耗により変化する。またＴ3は電流Ｉ2の発生
する周期で正常な整流子２では等しい周期となる。
【００２０】図５Ｂは相隣り合う整流子片８ａ、８ｂ、
８ｃが短絡した場合の直流電動機へ流れる電流を示すも
のであり、電機子１回転当たりの変化を示したもので１
１ｄ、１１ｄ′の部分は短絡電流である。また、破線で
表した波形は正常な直流電動機１０へ流れる電流の電機
子１の１回転当たりの変化を表している。
８ｃが短絡した場合の直流電動機へ流れる電流を示すも
のであり、電機子１回転当たりの変化を示したもので１
１ｄ、１１ｄ′の部分は短絡電流である。また、破線で
表した波形は正常な直流電動機１０へ流れる電流の電機
子１の１回転当たりの変化を表している。
【００２１】図５Ｂの１１ｄで示す短絡電流Ｉ3は図６
Ａ、Ｂ、Ｃで示した相隣り合う整流子片８ａおよび８ｂ
間の絶縁体４が点１２で短絡された場合の電機子１の回
転に伴って変化する刷子７ｃおよび７ｄを通して整流子
２に流れる電流である。
Ａ、Ｂ、Ｃで示した相隣り合う整流子片８ａおよび８ｂ
間の絶縁体４が点１２で短絡された場合の電機子１の回
転に伴って変化する刷子７ｃおよび７ｄを通して整流子
２に流れる電流である。
【００２２】図６Ａ、Ｂ、Ｃの原理説明図に於いて、図
６Ａの電機子１の整流子２は刷子７ｃが整流子片８ｂお
よび８ｃ上に接し、刷子７ｄが整流子片８ａと接してい
る状態を示す。
６Ａの電機子１の整流子２は刷子７ｃが整流子片８ｂお
よび８ｃ上に接し、刷子７ｄが整流子片８ａと接してい
る状態を示す。
【００２３】図６Ｂは電機子１が時計方向ＣＷに回転
し、刷子７ｃが整流子片８ｂに接し、刷子７ｄが整流子
片８ａに接しているが次の整流子片８ｃに接しようとす
る状態を示す。
し、刷子７ｃが整流子片８ｂに接し、刷子７ｄが整流子
片８ａに接しているが次の整流子片８ｃに接しようとす
る状態を示す。
【００２４】図６ｃは電機子１が更に時計方向ＣＷに回
転し、刷子７ｃは整流子片８ｂに接し刷子７ｄは整流子
片８ａおよび８ｂ上に接している状態を示す。
転し、刷子７ｃは整流子片８ｂに接し刷子７ｄは整流子
片８ａおよび８ｂ上に接している状態を示す。
【００２５】５Ｂに１１ｄで示す短絡電流Ｉ3は図６Ａ
の様に刷子７ｃが点１２で短絡している整流子片８ｂお
よび８ａに接触し始めた状態から時計方向ＣＷに電機子
１が図６Ｂの様に回転し、図６Ｃの様に刷子７ｄが点１
２で短絡している整流子片８ｂおよび８ａが離脱するま
での時間Ｔ4の間に流れ続ける。また図５Ｂに１１ｄ′
で示すＩ3は電機子１の半回転後の刷子７ｃおよび７ｄ
を通して整流子片８ａ〜８ｃのに流れる短絡電流であ
る。
の様に刷子７ｃが点１２で短絡している整流子片８ｂお
よび８ａに接触し始めた状態から時計方向ＣＷに電機子
１が図６Ｂの様に回転し、図６Ｃの様に刷子７ｄが点１
２で短絡している整流子片８ｂおよび８ａが離脱するま
での時間Ｔ4の間に流れ続ける。また図５Ｂに１１ｄ′
で示すＩ3は電機子１の半回転後の刷子７ｃおよび７ｄ
を通して整流子片８ａ〜８ｃのに流れる短絡電流であ
る。
【００２６】例えば、３極構造の電機子１の整流子片８
ａ、８ｂ、８ｃ中で整流子片８ａと８ｂが短絡状態とな
った場合、図６Ａ、Ｂ、Ｃで表した整流子２と刷子７ｃ
および７ｄ間の駆動コイル（電機子捲線）９ａのインピ
ーダンスＺ1は短絡され、図４Ａ、図４Ｃの等価回路の
インピーダンスＺはほぼ零となり、短絡電流Ｉ3は直流
電動機を駆動する駆動回路の電源インピーダンスＺｐで
のみ制限されて、短絡電流Ｉ3は（３）式で表される。 Ｉ3＝Ｖ／Ｚｐ……（３） この時、電源インピーダンスＺｐは電機子１の駆動コイ
ル９ａ、９ｂ、９ｃのインピーダンスＺ1Ｚ2Ｚ3に比べ
て極めて小さいので短絡電流Ｉ3はＩ2を大きく越える電
流となる。
ａ、８ｂ、８ｃ中で整流子片８ａと８ｂが短絡状態とな
った場合、図６Ａ、Ｂ、Ｃで表した整流子２と刷子７ｃ
および７ｄ間の駆動コイル（電機子捲線）９ａのインピ
ーダンスＺ1は短絡され、図４Ａ、図４Ｃの等価回路の
インピーダンスＺはほぼ零となり、短絡電流Ｉ3は直流
電動機を駆動する駆動回路の電源インピーダンスＺｐで
のみ制限されて、短絡電流Ｉ3は（３）式で表される。 Ｉ3＝Ｖ／Ｚｐ……（３） この時、電源インピーダンスＺｐは電機子１の駆動コイ
ル９ａ、９ｂ、９ｃのインピーダンスＺ1Ｚ2Ｚ3に比べ
て極めて小さいので短絡電流Ｉ3はＩ2を大きく越える電
流となる。
【００２７】上述の３極構造の電機子１の整流子２の整
流子片８ａ、８ｂ、８ｃはその構造上１／３回転毎に配
設されているので刷子７ｃおよび７ｄが短絡状態にある
整流子片と接触する時の回転角は、電機子１の半回転の
回転角中、図６Ａ、Ｂ、Ｃで表されるように刷子７ｃが
整流子片８ｂと接触し始めてから刷子７ｄが整流子片８
ａから離間するまでの１／６回転角が刷子の整流子回転
角となる。
流子片８ａ、８ｂ、８ｃはその構造上１／３回転毎に配
設されているので刷子７ｃおよび７ｄが短絡状態にある
整流子片と接触する時の回転角は、電機子１の半回転の
回転角中、図６Ａ、Ｂ、Ｃで表されるように刷子７ｃが
整流子片８ｂと接触し始めてから刷子７ｄが整流子片８
ａから離間するまでの１／６回転角が刷子の整流子回転
角となる。
【００２８】従って、短絡電流Ｉ3の発生期間（デュレ
ーション）Ｔ4は電流Ｉ2の発生期間Ｔ3を跨ぐ様に発生
する（図５Ｂ参照）
ーション）Ｔ4は電流Ｉ2の発生期間Ｔ3を跨ぐ様に発生
する（図５Ｂ参照）
【００２９】この様に短絡電流Ｉ3は電流Ｉ2よりも必ず
１／６回転角だけ長い時間発生する。一方、図５Ｂで１
１ｃで示す部分は刷子７ｃおよび７ｄのうちの１つが短
絡状態でない整流子片８ａ〜８ｃと接触している時の電
流であり、この時、他の刷子は短絡状態の整流子片と接
触しているので、隣り合う整流子片に刷子７ｃおよび７
ｄが接触する位置関係と同じであるため、この時の電流
はＩ2と同じ値となる。
１／６回転角だけ長い時間発生する。一方、図５Ｂで１
１ｃで示す部分は刷子７ｃおよび７ｄのうちの１つが短
絡状態でない整流子片８ａ〜８ｃと接触している時の電
流であり、この時、他の刷子は短絡状態の整流子片と接
触しているので、隣り合う整流子片に刷子７ｃおよび７
ｄが接触する位置関係と同じであるため、この時の電流
はＩ2と同じ値となる。
【００３０】そのため、この様な相隣り合う整流子片８
ａ、８ｂ、８ｃが短絡した場合の電流変化は図５Ｂの様
に周期がＴ3からＴ5と３倍となり、また電流値は於いて
も整流子２の短絡前に比べて短絡電流Ｉ3は大きく増加
する。従って電流変化の周期を常にＣＰＵ３１で直前の
状態と比較監視し、周期Ｔ3の変化が３倍になった状態
を検出することで整流子２の短絡状態を判断し、警報あ
るいは表示して、短絡状態を報知することが可能とな
る。
ａ、８ｂ、８ｃが短絡した場合の電流変化は図５Ｂの様
に周期がＴ3からＴ5と３倍となり、また電流値は於いて
も整流子２の短絡前に比べて短絡電流Ｉ3は大きく増加
する。従って電流変化の周期を常にＣＰＵ３１で直前の
状態と比較監視し、周期Ｔ3の変化が３倍になった状態
を検出することで整流子２の短絡状態を判断し、警報あ
るいは表示して、短絡状態を報知することが可能とな
る。
【００３１】本発明は上述の原理に基づいて、電機子１
の整流子２の短絡検出時に警告表示あるいは警報を発生
するようにした直流電動機の監視装置およびその故障検
出装置並びにその短絡検出装置を得ようとするもので、
その具体的構成の１実施形態例を図１および図２並びに
図７Ａ、Ｂに基づいて説明する。図１は本実施形態例の
系統図を示すもので直流電動機の電機子１の回転軸５に
嵌着した整流子２は複数の整流子片８ａ、８ｂ、８ｃ…
…と、これら複数の整流子片８ａ、８ｂ、８ｃ……間に
介在させた絶縁体４とを円筒状と成し、一方の刷子７ｃ
の一端は電圧源からの供給電圧Ｖが印加され、他方の刷
子７ｄは電機子電流検出器１４を構成する抵抗Ｒを介し
て接地されている。
の整流子２の短絡検出時に警告表示あるいは警報を発生
するようにした直流電動機の監視装置およびその故障検
出装置並びにその短絡検出装置を得ようとするもので、
その具体的構成の１実施形態例を図１および図２並びに
図７Ａ、Ｂに基づいて説明する。図１は本実施形態例の
系統図を示すもので直流電動機の電機子１の回転軸５に
嵌着した整流子２は複数の整流子片８ａ、８ｂ、８ｃ…
…と、これら複数の整流子片８ａ、８ｂ、８ｃ……間に
介在させた絶縁体４とを円筒状と成し、一方の刷子７ｃ
の一端は電圧源からの供給電圧Ｖが印加され、他方の刷
子７ｄは電機子電流検出器１４を構成する抵抗Ｒを介し
て接地されている。
【００３２】他方の刷子７ｄと抵抗Ｒの接続点に接続し
た直流増幅器２４で電機子電流検出器１４の抵抗Ｒに流
れる上述の電源Ｉ1、Ｉ2および短絡電流Ｉ3の両端の電
圧変化を検出して増幅する。
た直流増幅器２４で電機子電流検出器１４の抵抗Ｒに流
れる上述の電源Ｉ1、Ｉ2および短絡電流Ｉ3の両端の電
圧変化を検出して増幅する。
【００３３】直流増幅器２４の出力端は直流阻止用のコ
ンデンサ２５に接続され、直流分がコンデンサ２５で阻
止されて緩衝増幅器２６に供給されてこの緩衝増幅器２
６の出力端には交流成分のみが出力される。
ンデンサ２５に接続され、直流分がコンデンサ２５で阻
止されて緩衝増幅器２６に供給されてこの緩衝増幅器２
６の出力端には交流成分のみが出力される。
【００３４】緩衝増幅器２６の出力端は差動増幅器２８
の一方の非反転端子Ｔ1と、抵抗２９を介して差動増幅
器２８の他方の反転端子Ｔ2に接続し、抵抗２９と他方
の反転端子Ｔ2との接触点と接地間にコンデンサ３０を
接続する。抵抗２９とコンデンサ３０とで基準の平均レ
ベル設定手段を構成し、平均レベルを差動増幅器２８に
供給する。
の一方の非反転端子Ｔ1と、抵抗２９を介して差動増幅
器２８の他方の反転端子Ｔ2に接続し、抵抗２９と他方
の反転端子Ｔ2との接触点と接地間にコンデンサ３０を
接続する。抵抗２９とコンデンサ３０とで基準の平均レ
ベル設定手段を構成し、平均レベルを差動増幅器２８に
供給する。
【００３５】差動増幅器２８の出力端には緩衝増幅器２
６からの交流成分と平均レベル（閾値）との差出力のパ
ルスが例えば図７Ａに示すパルス２７および図７Ｂに示
す短絡パルス２８として出力され、ＣＰＵ３１の入力ポ
ート３２に供給される。
６からの交流成分と平均レベル（閾値）との差出力のパ
ルスが例えば図７Ａに示すパルス２７および図７Ｂに示
す短絡パルス２８として出力され、ＣＰＵ３１の入力ポ
ート３２に供給される。
【００３６】ＣＰＵ３１の出力ポート３３は警報手段３
４に接続され、ＣＰＵ３１は整流子片８ａ、８ｂが短絡
したと判断した時に、警報信号を出力して警報手段３４
にブザーや音声で警告音を報知し、または警報表示灯を
点滅させる。
４に接続され、ＣＰＵ３１は整流子片８ａ、８ｂが短絡
したと判断した時に、警報信号を出力して警報手段３４
にブザーや音声で警告音を報知し、または警報表示灯を
点滅させる。
【００３７】ＣＰＵ３１は図２に示す流れ図にしたがっ
てソフトウェアにより整流子８ａ〜８ｃ、８ｄの短絡状
態を判定する。
てソフトウェアにより整流子８ａ〜８ｃ、８ｄの短絡状
態を判定する。
【００３８】以下、図２によってＣＰＵ３１の動作を説
明する。図２の流れ図に於いて、第１ステップＳＴ1で
は前回のＣＰＵ３１の初期化が行われる。
明する。図２の流れ図に於いて、第１ステップＳＴ1で
は前回のＣＰＵ３１の初期化が行われる。
【００３９】次の第２ステップＳＴ2ではＣＰＵ３１は
電機子電流Ｉ2あるいは電機子電流に対応した電圧を
（以下電圧と記す）検出したか否かの判断を行い、電圧
が検出されない場合は第２ステップＳＴ2の頭に戻され
るが電圧が検出されれば第３ステップＳＴ3に進められ
る。
電機子電流Ｉ2あるいは電機子電流に対応した電圧を
（以下電圧と記す）検出したか否かの判断を行い、電圧
が検出されない場合は第２ステップＳＴ2の頭に戻され
るが電圧が検出されれば第３ステップＳＴ3に進められ
る。
【００４０】ここでＣＰＵ３１は電機子電流Ｉ2に対応
した電圧に変換した差動増幅器２８の図７Ａの出力電圧
（パルス）２７の周期Ｔ3を監視し、常にパルス２７の
前後の周期Ｔ3を比較している。
した電圧に変換した差動増幅器２８の図７Ａの出力電圧
（パルス）２７の周期Ｔ3を監視し、常にパルス２７の
前後の周期Ｔ3を比較している。
【００４１】従って、第３ステップＳＴ3では電機子電
流Ｉ2に対応した電圧のパルス２７の周期Ｔ3か否かを監
視し、ＹＥＳでは第３ステップＳＴ3に戻されるがＮＯ
では第４ステップＳＴ4に進められる。
流Ｉ2に対応した電圧のパルス２７の周期Ｔ3か否かを監
視し、ＹＥＳでは第３ステップＳＴ3に戻されるがＮＯ
では第４ステップＳＴ4に進められる。
【００４２】４ステップＳＴ4ではＴ3周期より大か否か
をみて、ＮＯであれば第４ステップＳＴ4の頭に戻さ
れ、ＹＥＳであれば第５ステップＳＴ5でＴ3周期の３倍
の周期Ｔ5になったか否かをみてＮＯであれば第５ステ
ップＳＴ5の頭に戻され、ＹＥＳであれば第６ステップ
ＳＴ6に進められて警報手段３４に報知信号を出力する
様に成されている。
をみて、ＮＯであれば第４ステップＳＴ4の頭に戻さ
れ、ＹＥＳであれば第５ステップＳＴ5でＴ3周期の３倍
の周期Ｔ5になったか否かをみてＮＯであれば第５ステ
ップＳＴ5の頭に戻され、ＹＥＳであれば第６ステップ
ＳＴ6に進められて警報手段３４に報知信号を出力する
様に成されている。
【００４３】即ち、図７Ｂの様にＴ3×３＝Ｔ5の周期と
なるので周期Ｔ5を監視する様に成せばよいことにな
る。
なるので周期Ｔ5を監視する様に成せばよいことにな
る。
【００４４】本実施の形態例によれば、直流電動機の動
作中に直流電動機の整流子間の短絡状態を検出すること
ができまた、整流子間が短絡したことを警報装置や表示
装置で知らせることができる。
作中に直流電動機の整流子間の短絡状態を検出すること
ができまた、整流子間が短絡したことを警報装置や表示
装置で知らせることができる。
【００４５】なお、上述の実施例では電流変化を検出す
る方法として、電流変化を電圧に変換して説明したが、
電流変化を検出してもよく、更に、周期変化Ｔ5＝Ｔ3×
３を検出して短絡状態を検出したか短絡電流Ｉ3を検出
して故障整流子短絡等を検出し、警報装置に報知する様
に成す等、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々に変更
か可能である。
る方法として、電流変化を電圧に変換して説明したが、
電流変化を検出してもよく、更に、周期変化Ｔ5＝Ｔ3×
３を検出して短絡状態を検出したか短絡電流Ｉ3を検出
して故障整流子短絡等を検出し、警報装置に報知する様
に成す等、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々に変更
か可能である。
【００４６】
【発明の効果】本発明によれば、直流電動機の電流子の
故障、整流子片間の短絡状態を回転動作中でも常時監視
し、自動的に検出することができる。また直流電動機の
整流子の短絡事故を動作中に検知して警報や表示を行う
ことができる。
故障、整流子片間の短絡状態を回転動作中でも常時監視
し、自動的に検出することができる。また直流電動機の
整流子の短絡事故を動作中に検知して警報や表示を行う
ことができる。
【図１】本発明の直流電動機の監視装置の系統図であ
る。
る。
【図２】本発明の直流電動機の監視装置に用いるマイク
ロコンピュータの流れ図である。
ロコンピュータの流れ図である。
【図３】本発明の直流電動機の監視装置の原理説明図
（Ｉ）である。
（Ｉ）である。
【図４】図３の等価回路図である。
【図５】本発明の直流電動機の監視装置の刷子間電流波
形図である。
形図である。
【図６】本発明の直流電動機の監視装置の原理説明図
（ＩＩ）である。
（ＩＩ）である。
【図７】本発明の直流電動機の監視装置の正常時と異常
時のの差動増幅器の出力波形図である。
時のの差動増幅器の出力波形図である。
１……電機子２、整流子……７、７ｃ、７ｄ……刷子、
８、８ａ、８ｂ、８ｃ……整流子片、９ａ、９ｂ、９ｃ
……駆動コイル、１４……電機子電流検出器、３１…
…、ＣＰＵ、３４……警報手段
８、８ａ、８ｂ、８ｃ……整流子片、９ａ、９ｂ、９ｃ
……駆動コイル、１４……電機子電流検出器、３１…
…、ＣＰＵ、３４……警報手段
Claims (3)
- 【請求項１】 電機子に整流子を有し、該整流子に対接
する刷子を介して駆動される直流電動機の監視装置に於
いて、 上記整流子の捲線の電流状態を検出する電流検出手段
と、 正常時および異常時の上記整流子の絶縁体を介して隣接
する整流子片が上記刷子で同時に接触するときに生ずる
パルス電流の周期を検出する周期検出手段と、 上記周期検出手段から出力される正常時の上記整流子１
回転時の上記パルス電流周期と、異常時の該パルス電流
周期とを監視し、該パルス電流周期に変化を生じた時に
異常検出信号を出力する制御手段と、 上記制御手段の異常検出信号で表示あるいは報知を行う
警報手段とを備えたことを特徴とする直流電動機の監視
装置。 - 【請求項２】 電機子に整流子を有し、該整流子に対接
する刷子を介して駆動される直流電動機の故障検出装置
に於いて、 上記整流子の捲線の電流状態を検出する電流検出手段
と、 正常時および故障時に上記整流子の絶縁体を介して隣接
する整流子片が上記刷子で同時に接触するときに生ずる
パルス電流の周期を検出する周期検出手段と、 上記周期検出手段から出力される正常時の上記パルス電
流周期と故障時の該パルス電流周期とを監視し、該パル
ス電流周期に変化が生じた時に故障検出信号を出力する
制御手段とを備えたことを特徴とする直流電動機の故障
検出装置。 - 【請求項３】 電機子に整流子を有し、該整流子に対接
する刷子を介して駆動される直流電動機の短絡検出装置
に於いて、 上記整流子に対接する刷子に印加する直流電圧と接地間
に接続した抵抗と、 上記抵抗の両端の電圧あるいは該抵抗を流れる電流を検
出して交流検出信号とした出力と基準レベルを比較して
パルス信号を取り出す差動増幅器と、 上記差動増幅器の上記電機子回転に伴う上記パルス出力
の周期時間を常時監視し、該周期時間の比率が所定の値
以上になったとき短絡検出信号を出力するマイクロコン
ピュータとを備えたことを特徴とする直流電動機の短絡
検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26834199A JP2001095147A (ja) | 1999-09-22 | 1999-09-22 | 直流電動機の監視装置およびその故障検出装置、並びにその短絡検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26834199A JP2001095147A (ja) | 1999-09-22 | 1999-09-22 | 直流電動機の監視装置およびその故障検出装置、並びにその短絡検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001095147A true JP2001095147A (ja) | 2001-04-06 |
Family
ID=17457207
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26834199A Withdrawn JP2001095147A (ja) | 1999-09-22 | 1999-09-22 | 直流電動機の監視装置およびその故障検出装置、並びにその短絡検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001095147A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006252499A (ja) * | 2005-03-11 | 2006-09-21 | Figla Co Ltd | 防犯・防災システム |
| JP2008172854A (ja) * | 2007-01-06 | 2008-07-24 | Funai Electric Co Ltd | ディスク装置 |
| JP2008276881A (ja) * | 2007-05-01 | 2008-11-13 | Funai Electric Co Ltd | ディスク装置 |
-
1999
- 1999-09-22 JP JP26834199A patent/JP2001095147A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006252499A (ja) * | 2005-03-11 | 2006-09-21 | Figla Co Ltd | 防犯・防災システム |
| JP2008172854A (ja) * | 2007-01-06 | 2008-07-24 | Funai Electric Co Ltd | ディスク装置 |
| JP2008276881A (ja) * | 2007-05-01 | 2008-11-13 | Funai Electric Co Ltd | ディスク装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20061205 |