JP2013190248A - Diagnostic method and device for rotary machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、直流電動機等の回転機を診断する方法及び装置に関する。特に、本発明は、回転機を構成する整流子及びブラシホルダーの良否(整流子のブラシとの摺接面(整流子面)の良否、及び、ブラシホルダーの内側面の良否)を、回転機稼働中に診断することのできる方法及び装置に関する。 The present invention relates to a method and apparatus for diagnosing a rotating machine such as a DC motor. In particular, the present invention relates to the quality of the commutator and the brush holder constituting the rotating machine (the quality of the sliding contact surface (commutator surface) with the brush of the commutator and the quality of the inner surface of the brush holder). The present invention relates to a method and an apparatus that can be diagnosed during operation.
従来より、鉄鋼製造ラインを初めとする各種製造設備等の駆動動力源として直流電動機が多く用いられている。直流電動機は、周知のように、電磁石又は永久磁石からなる界磁手段、巻回されたコイルを具備し前記界磁手段によって形成される磁界の作用によって回転運動を行う電機子、後述する整流子に摺接して電流を供給するブラシ、前記電機子と共に回転し前記ブラシから供給される電流を前記電機子のコイルに一定方向に供給する整流子などを備えている。 Conventionally, a DC motor is often used as a driving power source for various production facilities such as a steel production line. As is well known, a DC motor includes a field means made of an electromagnet or a permanent magnet, an armature having a wound coil and rotating by the action of a magnetic field formed by the field means, and a commutator to be described later A brush that slides in contact with the armature, and a commutator that rotates together with the armature and supplies a current supplied from the brush to a coil of the armature in a certain direction.
ここで、前記整流子は、複数の整流子片が環状に配設されて構成されている。具体的には、図1に示すように、整流子2の外形が真円Cに沿うように各整流子片21の形状及び配列が設計されている。より具体的には、整流子2を構成する各整流子片21のブラシ3との摺接面(整流子面)21Sの外形が、整流子2の回転軸方向から見た場合に、回転中心C0を中心とした真円Cに沿うように各整流子片21の形状及び配列が設計されている。
Here, the commutator is configured by arranging a plurality of commutator pieces in an annular shape. Specifically, as shown in FIG. 1, the shape and arrangement of each
また、前記ブラシは、ブラシホルダーに挿通保持されている。具体的には、図1に示すように、ブラシ3は、バネ等の付勢手段(図示せず)によって下方に付勢力を付与された状態で、ブラシホルダー4に設けられた開口部に上下動自在に嵌合されている。
The brush is inserted and held in a brush holder. Specifically, as shown in FIG. 1, the
整流子面の外形が真円から外れたり(いわゆるハイバー、ローバーが生じたり)、ブラシホルダーの内側面が摩耗してくると、整流子が回転している状態において、ブラシがチャタリングを起こす。図2に示すように、ブラシホルダー4の内側面41の摩耗は、整流子の回転に伴い、ブラシホルダー4の内側面41にブラシ3の側面32が擦り付けられることで生じると考えられる。ブラシホルダー4の内側面41が初期状態(図2に符号41aで示す状態)から摩耗した状態(図2に符号41bで示す状態)に変化すると、これに応じてブラシ3は、ブラシ3の整流子との摺接面31に略平行な方向に揺動することになる。
このように、ブラシがチャタリングを起こすと、整流子面の荒損を招いたりブラシの寿命を縮める他、整流不良によるフラッシュオーバーの原因にもなる。従って、直流電動機を製造する際に整流子面の外形が真円に沿うように整流子を配設する必要があるのは無論のこと、直流電動機を使用してからも整流子面の外形が真円に沿っているか定期的な管理が必要である。また、ブラシホルダーの内側面が摩耗していないか定期的な管理も必要である。
When the outer shape of the commutator surface deviates from a perfect circle (so-called high bar or low bar occurs) or the inner surface of the brush holder is worn, the brush causes chattering while the commutator is rotating. As shown in FIG. 2, the abrasion of the
As described above, when the brush chatters, the commutator surface may be damaged, the life of the brush may be shortened, and a flashover may be caused by a commutation failure. Therefore, of course, when manufacturing a DC motor, it is necessary to arrange the commutator so that the outer shape of the commutator surface follows a perfect circle. It is necessary to regularly manage whether it is along a perfect circle. In addition, it is necessary to periodically manage whether the inner surface of the brush holder is worn.
ここで、整流子面の外形が真円に沿っているか否かを管理(診断)する方法として、直流電動機を停止(整流子の回転を停止)させた状態で、整流子面を目視観察する方法が実施されている。より具体的に説明すれば、整流子面がブラシに摺接しながら回転することにより、ブラシのカーボンが整流子面に付着することになるが、整流子面の外形が真円から外れた場合には、カーボンの付着状態が一様とならないため、これを目視観察することによって整流子面の外形が真円に沿っているか否かを管理(診断)している。
また、ブラシホルダーについても同様に、直流電動機を停止(整流子の回転を停止)させた状態で、ブラシホルダーの内側面を目視観察する方法が実施されている。
しかしながら、上記の方法は、官能検査の一種であって定量性・客観性に欠けるという問題がある。また、直流電動機稼働中の動作点検においてブラシのチャタリングによる異音を感知した場合においても、直流電動機が停止(整流子の回転が停止)したタイミングでなければ診断できないという問題もある。さらに、通常ブラシホルダー内側面の摩耗は極めて長いスパンで進展するため、点検項目の中にブラシホルダー内側面の摩耗が含まれていなかったり、異音の原因としてブラシホルダー内側面の摩耗を点検者が推定できなかったりして、対応が遅れるという問題もある。
Here, as a method for managing (diagnosis) whether or not the outer shape of the commutator surface is along a perfect circle, the commutator surface is visually observed with the DC motor stopped (rotation of the commutator stopped). The method has been implemented. More specifically, when the commutator surface rotates while sliding on the brush, the carbon of the brush adheres to the commutator surface, but when the outer shape of the commutator surface deviates from a perfect circle. Since the adhesion state of carbon does not become uniform, whether or not the outer shape of the commutator surface is along a perfect circle is managed (diagnostic) by visually observing this.
Similarly, with respect to the brush holder, a method of visually observing the inner surface of the brush holder in a state where the DC motor is stopped (rotation of the commutator) has been implemented.
However, the above method has a problem that it is a kind of sensory test and lacks quantitativeness and objectivity. In addition, there is also a problem that even when abnormal noise due to brush chattering is detected in the operation check while the DC motor is in operation, diagnosis cannot be made unless the timing of the DC motor is stopped (rotation of the commutator is stopped). In addition, since the wear on the inner surface of the brush holder usually progresses over an extremely long span, the inspection item does not include the wear on the inner surface of the brush holder, or the inspector checks the wear on the inner surface of the brush holder as a cause of abnormal noise. There is also a problem that the response is delayed because it cannot be estimated.
上記のような問題に鑑み、特許文献1には、整流子が回転している状態において、ブラシの整流子との摺接面に略直交する方向の変位量を測定し、当該変位量の大小に基づいて整流子面の良否を診断する方法が提案されている。しかしながら、特許文献1に記載の方法では、整流子面の良否を診断することができるものの、ブラシホルダー内側面の良否を診断することはできない。
In view of the above problems,
また、特許文献2には、整流子面の整流子軸方向についての形状を直接測定し診断する方法が提案されている。しかしながら、特許文献2に記載の方法では、整流子が回転している状態において診断することはできない。また、ブラシホルダー内側面の良否を診断することもできない。
以上に述べた問題点は、直流電動機に限るものではなく、巻線型モータや発電機など、整流子と該整流子に摺接するブラシと該ブラシを挿通保持するブラシホルダーとを具備する回転機に共通する問題である。 The above-mentioned problems are not limited to DC motors, but are applicable to rotating machines equipped with a commutator, a brush slidably contacting the commutator, and a brush holder for inserting and holding the brush, such as a wound motor and a generator. It is a common problem.
本発明は、上記のような従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、回転機を構成する整流子及びブラシホルダーの良否を、回転機稼働中に診断することのできる方法及び装置を提供することを課題とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art, and a method capable of diagnosing the quality of the commutator and the brush holder constituting the rotating machine during operation of the rotating machine, and It is an object to provide an apparatus.
前記課題を解決するため、本発明者らは、
(1)整流子面の外形が真円から外れている場合には、整流子の回転に伴って、これに摺接するブラシが、ブラシの整流子との摺接面に略直交する方向に揺動すること、
(2)ブラシホルダーの内側面が摩耗している場合には、整流子の回転に伴って、ブラシが前記摺接面に略平行な方向に揺動すること(図2参照)、
に着目した。
In order to solve the above problems, the present inventors have
(1) When the outer shape of the commutator surface deviates from a perfect circle, the brush that comes into sliding contact with the commutator rotates in a direction substantially perpendicular to the sliding contact surface of the brush with the commutator. Moving,
(2) When the inner surface of the brush holder is worn, the brush swings in a direction substantially parallel to the sliding contact surface as the commutator rotates (see FIG. 2).
Focused on.
そして、本発明者らは、ブラシの整流子との摺接面に対向する部位に、該摺接面に略平行な第1面と該摺接面に対して傾斜する第2面とを具備する変位量測定部を設ければ、前記摺接面に略直交する方向についての第1面の変位量がそのままブラシの前記摺接面に略直交する方向の変位量に相当する一方、前記摺接面に略直交する方向についての第2面の変位量と第1面の変位量との差がブラシの前記摺接面に略平行な方向の変位量と正又は負の相関を有する(例えば、第2面が前記摺接面に対して45°傾斜しているのであれば、第2面の変位量と第1面の変位量との差は、ブラシの前記摺接面に略平行な方向の変位量に相当する)ことに想到した。
従って、上記の第1面及び第2面の変位量を定量的に測定すれば、整流子面の外形の良否を診断できるのみならず、ブラシホルダーの内側面の良否をも診断できることに想到した。
The inventors of the present invention include a first surface that is substantially parallel to the sliding contact surface and a second surface that is inclined with respect to the sliding contact surface at a portion facing the sliding contact surface with the commutator of the brush. If the displacement amount measuring unit is provided, the displacement amount of the first surface in the direction substantially orthogonal to the sliding contact surface corresponds to the displacement amount in the direction approximately orthogonal to the sliding contact surface of the brush as it is. The difference between the displacement amount of the second surface and the displacement amount of the first surface in the direction substantially perpendicular to the contact surface has a positive or negative correlation with the displacement amount in a direction substantially parallel to the sliding contact surface of the brush (for example, If the second surface is inclined by 45 ° with respect to the sliding contact surface, the difference between the displacement amount of the second surface and the displacement amount of the first surface is substantially parallel to the sliding contact surface of the brush. Corresponds to the amount of displacement in the direction).
Therefore, it has been conceived that if the displacement amount of the first surface and the second surface is quantitatively measured, it is possible not only to diagnose the quality of the commutator surface but also to diagnose the quality of the inner surface of the brush holder. .
本発明は、本発明者らの上記の知見に基づき完成されたものである。
すなわち、前記課題を解決するため、本発明は、整流子と、該整流子に摺接するブラシと、該ブラシを挿通保持するブラシホルダーとを具備する回転機の診断方法であって、前記ブラシの前記整流子との摺接面に対向する部位に、該摺接面に略平行な第1面と該摺接面に対して傾斜する第2面とを具備する変位量測定部を設け、前記整流子が回転している状態において、前記変位量測定部の前記第1面及び前記第2面の前記摺接面に略直交する方向の変位量をそれぞれ測定し、前記測定した前記第1面の変位量の大小に基づいて、前記整流子の良否を診断し、前記測定した前記第2面の変位量と前記第1面の変位量との差の大小に基づいて、前記ブラシホルダーの良否を診断することを特徴とする回転機の診断方法を提供する。
The present invention has been completed based on the above findings of the present inventors.
That is, in order to solve the above-mentioned problem, the present invention provides a diagnostic method for a rotating machine comprising a commutator, a brush that is in sliding contact with the commutator, and a brush holder that is inserted and held by the brush. Displacement measuring unit comprising a first surface substantially parallel to the slidable contact surface and a second surface inclined with respect to the slidable contact surface at a portion facing the slidable contact surface with the commutator, In a state where the commutator is rotating, the first surface and the second surface of the displacement amount measuring unit are each measured for the displacement amount in a direction substantially perpendicular to the sliding contact surface, and the measured first surface. The commutator is diagnosed as good or bad based on the amount of displacement of the brush holder, and based on the difference between the measured displacement amount of the second surface and the displacement amount of the first surface, the quality of the brush holder is judged as good or bad. A diagnostic method for a rotating machine is provided.
本発明によれば、整流子が回転している状態において、変位量測定部の第1面の変位量、すなわちブラシの整流子との摺接面に略直交する方向の変位量を測定する構成であるため、間接的に整流子面の外形(整流子の回転中心と整流子面との距離)を測定することになる。従って、第1面の変位量の大小は、整流子面の外形がどの程度真円から外れているかを示す指標となるため、当該第1面の変位量の大小に基づいて整流子面の良否を診断することが可能である。
また、本発明によれば、整流子が回転している状態において測定した、変位量測定部の第2面の変位量と第1面の変位量との差、すなわちブラシの整流子との摺接面に略平行な方向の変位量と正又は負の相関を有する変位量を算出する構成であるため、間接的にブラシホルダー内側面の摩耗量を算出することになる。従って、第2面の変位量と第1面の変位量との差の大小に基づいてブラシホルダー内側面の良否を診断することが可能である。
According to the present invention, in the state where the commutator is rotating, the displacement amount of the first surface of the displacement amount measuring unit, that is, the displacement amount in the direction substantially orthogonal to the sliding contact surface with the commutator of the brush is measured. Therefore, the outer shape of the commutator surface (the distance between the rotation center of the commutator and the commutator surface) is indirectly measured. Therefore, since the magnitude of the displacement amount of the first surface is an index indicating how far the outer shape of the commutator surface is out of a perfect circle, the quality of the commutator surface is determined based on the magnitude of the displacement amount of the first surface. Can be diagnosed.
In addition, according to the present invention, the difference between the displacement amount of the second surface and the displacement amount of the first surface of the displacement amount measurement unit measured in a state where the commutator is rotating, that is, the sliding of the brush with the commutator of the brush. Since the displacement amount has a positive or negative correlation with the displacement amount in a direction substantially parallel to the contact surface, the wear amount on the inner surface of the brush holder is indirectly calculated. Therefore, it is possible to diagnose the quality of the inner surface of the brush holder based on the difference between the displacement amount of the second surface and the displacement amount of the first surface.
なお、本発明における「変位量測定部」は、ブラシ自体に形成したもの(すなわち、ブラシの整流子との摺接面に対向する部位が第1面及び第2面を有するように加工したもの)でも良いし、ブラシとは別に設けたもの(例えば、ブラシの整流子との摺接面に対向する部位に取り付けたもの)でも良い。 The “displacement measuring unit” in the present invention is formed on the brush itself (that is, processed so that the portion facing the sliding contact surface with the commutator of the brush has the first surface and the second surface. ), Or provided separately from the brush (for example, attached to a portion facing the sliding contact surface with the brush commutator).
また、前記課題を解決するため、本発明は、整流子と、該整流子に摺接するブラシと、該ブラシを挿通保持するブラシホルダーとを具備する回転機の診断装置であって、前記ブラシの前記整流子との摺接面に対向する部位に設けられ、該摺接面に略平行な第1面と該摺接面に対して傾斜する第2面とを具備する変位量測定部と、前記変位量測定部の前記第1面の前記摺接面に略直交する方向の変位量を測定する第1変位量測定装置と、前記変位量測定部の前記第2面の前記摺接面に略直交する方向の変位量を測定する第2変位量測定装置と、前記第1変位量測定装置で測定した前記第1面の変位量の大小に基づいて、前記整流子の良否を診断し、前記第2変位量測定装置で測定した前記第2面の変位量と前記第1変位量測定装置で測定した前記第1面の変位量との差の大小に基づいて、前記ブラシホルダーの良否を診断する信号処理装置と、を備えることを特徴とする回転機の診断装置としても提供される。 In order to solve the above-mentioned problem, the present invention provides a diagnostic apparatus for a rotating machine comprising a commutator, a brush slidably contacting the commutator, and a brush holder for inserting and holding the brush. A displacement measuring unit provided at a portion facing the slidable contact surface with the commutator, and comprising a first surface substantially parallel to the slidable contact surface and a second surface inclined with respect to the slidable contact surface; A first displacement measuring device for measuring a displacement in a direction substantially perpendicular to the sliding contact surface of the first surface of the displacement measuring unit; and a sliding contact surface of the second surface of the displacement measuring unit. Based on the magnitude of the displacement amount of the first surface measured by the second displacement amount measuring device that measures the displacement amount in a substantially orthogonal direction and the first displacement amount measuring device, the quality of the commutator is diagnosed, Before measuring with the displacement amount of the second surface measured with the second displacement measuring device and with the first displacement measuring device Based on the magnitude of the difference between the displacement amount of the first surface, is provided as a diagnostic device for a rotary machine, characterized in that it comprises a signal processing unit for diagnosing the quality of the brush holder.
前記第1変位量測定装置及び前記第2変位量測定装置としては、変位量測定部の第1面及び第2面の変位量(ブラシの整流子との摺接面に略直交する方向の変位量)を測定可能な限りにおいて、接触式或いは非接触式を問わず種々の装置を適用可能であるが、好ましくはレーザ変位計に代表される非接触式の変位量測定装置とされる。 As the first displacement amount measuring device and the second displacement amount measuring device, displacement amounts of the first surface and the second surface of the displacement amount measuring unit (displacement in a direction substantially perpendicular to the sliding contact surface with the commutator of the brush) As long as it can measure (quantity), various devices can be applied regardless of contact type or non-contact type, but a non-contact type displacement measuring device represented by a laser displacement meter is preferable.
本発明によれば、回転機を構成する整流子及びブラシホルダーの良否を、回転機稼働中に診断することが可能である。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it is possible to diagnose the quality of the commutator and brush holder which comprise a rotary machine, while a rotary machine is working.
以下、添付図面を適宜参照しつつ、本発明に係る回転機の診断方法の一実施形態について、回転機が直流電動機である場合を例に挙げて説明する。 Hereinafter, an embodiment of a diagnosis method for a rotating machine according to the present invention will be described by taking as an example a case where the rotating machine is a DC motor with reference to the attached drawings as appropriate.
図3は、本発明の一実施形態に係る直流電動機の診断方法を実施するための診断装置の概略構成を示す図である。図4は、図3に示す診断装置における変位量測定部近傍の構成例を示す図である。
図3に示すように、本実施形態の直流電動機は、電機子7と、電機子7と共に回転する整流子2と、バネ等の付勢手段(図示せず)によって下方に付勢力を付与された状態で整流子2に摺接するブラシ(カーボンブラシ)3と、ブラシ3を挿通保持するブラシホルダー4とを具備する。
また、図3及び図4に示すように、本実施形態に係る診断装置100は、変位量測定部5と、第1変位量測定装置61と、第2変位量測定装置62と、信号処理装置1とを備える。
FIG. 3 is a diagram showing a schematic configuration of a diagnostic apparatus for carrying out a DC motor diagnostic method according to an embodiment of the present invention. FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration example in the vicinity of the displacement measuring unit in the diagnostic apparatus illustrated in FIG. 3.
As shown in FIG. 3, the DC motor of this embodiment is given a biasing force downward by an
As shown in FIGS. 3 and 4, the
変位量測定部5は、ブラシ3の整流子2との摺接面31に対向する部位32に設けられ、摺接面31に略平行な第1面51と、摺接面31に対して傾斜する(整流子2の回転方向に対して傾斜する)第2面52とを具備する。
図4(a)、(b)に示すように、変位量測定部5は、ブラシ3自体に形成しても良い。すなわち、ブラシ3の整流子2との摺接面31に対向する部位32が第1面51及び第2面52を有するように加工することで変位量測定部5を形成しても良い。第1面51及び第2面52の形成箇所は、ブラシ3に下方への付勢力を付与するバネ等の付勢手段(図示せず)に干渉しない位置であれば、図4(a)や(b)の形態に限らず任意の位置に形成することが可能である。
また、図4(c)に示すように、変位量測定部5は、ブラシ3とは別に設けることも可能である。図4(c)に示す例では、変位量測定部5は、ブラシ3の整流子2との摺接面31に対向する部位32に取り付けたもの(嵌め込んだもの)とされている。図4(c)に示す形態であれば、寿命によってブラシ3を交換した後にも、同一の変位量測定部5を繰り返し使用できる点で有利である。
The
As shown in FIGS. 4A and 4B, the
In addition, as shown in FIG. 4C, the
なお、ブラシ3の摺接面31に略平行な方向の変位量の測定感度(測定分解能)を高める上では、図4(a)〜(c)に示す第2面52の摺接面31に対する傾斜角度θをできる限り90°に近づけることが望ましい。一方、傾斜角度θを過度に大きくすると、第2変位量測定装置62としてレーザ変位計を用いた場合、受光し得る第2面52からの反射光量が低下して、測定精度が劣化するおそれがある。このため、傾斜角度θは、測定感度と反射光量の双方を勘案して適切な値に設定すべきである。
また、図4(a)〜(c)には、第2面52が直線状に傾斜している例を示しているが、本発明はこれに限るものではなく、第2面52が曲線状に傾斜する(傾斜角度θが摺接面31に平行な方向に沿って変化する)ものであっても良い。
In order to increase the measurement sensitivity (measurement resolution) of the displacement amount in the direction substantially parallel to the sliding
4A to 4C show an example in which the
第1変位量測定装置61は、変位量測定部5の第1面51の変位量(摺接面31に略直交する方向の変位量。本実施形態では上下方向の変位量)を測定するものである。本実施形態の第1変位量測定装置61は、レーザ変位計とされており、レーザ光L1を第1面51に向けて略鉛直下方に投光し、その反射光を検出することにより、レーザ出射面からレーザ照射面までの距離(すなわち第1面51までの距離)の変位量を測定するように構成されている。整流子2を構成する各整流子片21のブラシ3との摺接面(整流子面)21Sの外形が真円から外れている場合には、整流子2の回転に伴ってこれに摺接するブラシ3が、ブラシホルダー4に対して摺接面31に略直交する方向に揺動(本実施形態では上下動)するため、第1変位量測定装置61によって第1面51までの距離の変位量を測定することにより、整流子面21Sの真円からのずれを間接的に測定することが可能である。
The first
第2変位量測定装置62は、変位量測定部5の第2面52の変位量(摺接面31に略直交する方向の変位量。本実施形態では上下方向の変位量)を測定するものである。本実施形態の第2変位量測定装置61も、レーザ変位計とされており、レーザ光L2を第2面52に向けて略鉛直下方に投光し、その反射光を検出することにより、レーザ出射面からレーザ照射面までの距離(すなわち第2面52までの距離)の変位量を測定するように構成されている。ブラシホルダー4の内側面が摩耗している場合には、整流子2の回転に伴ってこれに摺接するブラシ3が、ブラシホルダー4に対して摺接面31に略平行な方向に揺動(本実施形態では左右動)する。この際、前述のように第2面52が摺接面31に対して傾斜しているため、第2変位量測定装置62によって測定される第2面52までの距離の変位量は、ブラシ3の左右動によって変化することになる。しかしながら、第2変位量測定装置62によって測定される第2面52までの距離の変位量は、第1面51と同様に、整流子面21Sの真円からのずれに起因したブラシ3の上下動によっても変化する。すなわち、第2変位量測定装置62によって測定される第2面52までの距離の変位量は、ブラシ3の左右動及び上下動の双方の影響を受けて変化する。そこで、ブラシホルダー4の内側面の摩耗に起因したブラシ3の左右動の影響のみを考慮するために、第2変位量測定装置62によって測定した第2面52までの距離の変位量と、第1変位量測定装置61によって測定した第1面51までの距離の変位量との差を評価すれば、ブラシホルダー4の内側面の摩耗量を間接的に評価することが可能である。
The second
本実施形態に係る信号処理装置1は、第1変位量測定装置61及び第2変位量測定装置62との入出力インタフェースを備えると共に、第1変位量測定装置61及び第2変位量測定装置62の出力(変位量)を取り込み表示したり、整流子2及びブラシホルダー4の良否を診断し、警報を出力するためのプログラムがインストールされた汎用のパーソナルコンピュータから構成されている。
The
図5は、信号処理装置における整流子及びブラシホルダーの良否の診断ロジックを説明するための説明図である。
図5(a)に示すように、信号処理装置1には、第1変位量測定装置61の出力(第1面51の変位量)が取り込まれる。また、図5(b)に示すように、信号処理装置1には、第2変位量測定装置62の出力(第2面52の変位量)が取り込まれる。
FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining the diagnostic logic of the quality of the commutator and the brush holder in the signal processing device.
As shown in FIG. 5A, the
信号処理装置1は、取り込まれた第1面51の変位量の大小に基づいて、整流子2の良否を診断する。より具体的に説明すれば、本実施形態では、図5(a)に示すように、第1面51の変位量の上限しきい値L11及び下限しきい値L21が予め設定されて信号処理装置1に記憶されている。信号処理装置1は、上記のようにして取り込んだ第1面51の変位量の最大値及び最小値(所定の評価時間内での最大値及び最小値)がそれぞれしきい値L11及びL21を超えるか否かを判断する。図5(a)に示す例では、「正常(理想)」、「許容範囲」及び「異常」でそれぞれ区分けされている時間内(整流子2が1回転する時間に相当)での最大値及び最小値がそれぞれしきい値L11及びL21を超えるか否かを判断している。そして、少なくとも最大値及び最小値のいずれか一方がしきい値を超えていれば(最大値がしきい値L11よりも大きくなる、及び/又は、最小値がしきい値L21よりも小さくなる)、整流子2が不良である(整流子面21Sの外形が真円に沿っていない)と診断し、警報を出力する。
The
また、信号処理装置1は、取り込まれた第2面52の変位量と第1面51の変位量との差(以下、「変位量差」という)を演算し、この変位量差の大小に基づいて、ブラシホルダー4の良否を診断する。より具体的に説明すれば、本実施形態では、図5(c)に示すように、変位量差の上限しきい値L12及び下限しきい値L22が予め設定されて信号処理装置1に記憶されている。信号処理装置1は、上記のようにして演算した変位量差の最大値及び最小値(所定の評価時間内での最大値及び最小値)がそれぞれしきい値L12及びL22を超えるか否かを判断する。図5(c)に示す例では、「正常(理想)」、「異常(正転)」及び「異常(逆転)」でそれぞれ区分けされている時間内(整流子2が1回転する時間に相当)での最大値及び最小値がそれぞれしきい値L12及びL22を超えるか否かを判断している。そして、少なくとも最大値及び最小値のいずれか一方がしきい値を超えていれば(最大値がしきい値L12よりも大きくなる、及び/又は、最小値がしきい値L22よりも小さくなる)、ブラシホルダー4が不良である(ブラシホルダー4の内側面が摩耗している)と診断し、警報を出力する。
Further, the
以上に説明したように、本実施形態に係る診断装置100は、整流子2が回転している状態において、変位量測定部5の第1面51の変位量、すなわちブラシ3の整流子2との摺接面31に略直交する方向の変位量を測定する構成であるため、間接的に整流子面21Sの外形を測定することになる。従って、第1面51の変位量の大小は、整流子面21Sの外形がどの程度真円から外れているかを示す指標となるため、当該第1面51の変位量の大小に基づいて整流子面21Sの良否を診断することが可能である。
また、本実施形態に係る診断装置100は、整流子2が回転している状態において測定した、変位量測定部5の第2面52の変位量と第1面51の変位量との差、すなわちブラシ3の整流子2との摺接面31に略平行な方向の変位量と正又は負の相関を有する変位量を算出する構成であるため、間接的にブラシホルダー4の内側面の摩耗量を算出することになる。従って、第2面52の変位量と第1面51の変位量との差の大小に基づいてブラシホルダー3の内側面の良否を診断することが可能である。
さらには、本実施形態に係る診断装置100によって表示される第1面51及び第2面52の変位量の測定結果を定期的に確認することで、不良の進展具合の傾向を管理することも可能である。また、本実施形態に係る診断装置100は整流子2やブラシホルダー4が不良であると警報を出力するため、不良に対して早期に処置を施すことが可能である。
As described above, the
Further, the
Further, by periodically confirming the measurement results of the displacement amounts of the
なお、本実施形態に係る診断装置100は、ブラシ3が整流子2の鉛直上方に摺接する構成の回転機に適用するため、第1変位量測定装置61から出射されたレーザ光L1及び第2変位量測定装置62から出射されたレーザ光L2を、それぞれ変位量測定部5の第1面51及び第2面52に向けて略鉛直下方に投光する態様としている。しかしながら、本発明はこれに限るものではなく、例えば、ブラシ3が整流子2の水平方向(図3の左右方向)に摺接する構成の回転機に適用する場合には、第1変位量測定装置61から出射されたレーザ光L1及び第2変位量測定装置62から出射されたレーザ光L2を、それぞれ変位量測定部5の第1面51及び第2面52に向けて略水平方向に投光すれば良い。つまり、第1面51及び第2面52の摺接面31に略直交する方向の変位量を測定し得るように、ブラシ3の取付位置に応じて第1変位量測定装置61及び第2変位量測定装置62のレーザ光出射方向を決定すれば良い。
In addition, since the
また、本実施形態では、汎用のパーソナルコンピュータから構成される信号処理装置1が、入出力インタフェースを介して第1変位量測定装置61及び第2変位量測定装置62に直接接続される構成について説明した。しかしながら、本発明はこれに限るものではなく、回転機の傍に耐電磁ノイズ特性に優れたデータロガーを配設し、当該データロガーに第1変位量測定装置61及び第2変位量測定装置62の出力をいったん記録した後、当該データロガーに記録されたデータを回転機からの電磁ノイズが問題とならない程度に離間して配設されたパーソナルコンピュータから構成される信号処理装置1で読み込んで、前述したのと同様の処理を施す態様を採用することも可能である。
In the present embodiment, a configuration in which the
さらに、本実施形態では、変位量差の最大値及び最小値がそれぞれ上限しきい値L12及び下限しきい値L22を超えるか否かによってブラシホルダー4の良否を診断する構成について説明したが、本発明はこれに限るものではなく、変位量差の最大値と最小値の差が予め定めた基準値を超えるか否かによってブラシホルダー4の良否を診断するように構成することも可能である。 Furthermore, in the present embodiment, the configuration for diagnosing the quality of the brush holder 4 based on whether the maximum value and the minimum value of the displacement amount difference exceed the upper threshold L12 and the lower threshold L22 has been described. The invention is not limited to this, and it may be configured to diagnose whether the brush holder 4 is good or not based on whether or not the difference between the maximum value and the minimum value of the displacement amount difference exceeds a predetermined reference value.
1・・・信号処理装置
2・・・整流子
3・・・ブラシ
4・・・ブラシホルダー
5・・・変位量測定部
7・・・電機子
21S・・・整流子面
31・・・摺接面
51・・・第1面
52・・・第2面
61・・・第1変位量測定装置
62・・・第2変位量測定装置
100・・・診断装置
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記ブラシの前記整流子との摺接面に対向する部位に、該摺接面に略平行な第1面と該摺接面に対して傾斜する第2面とを具備する変位量測定部を設け、
前記整流子が回転している状態において、前記変位量測定部の前記第1面及び前記第2面の前記摺接面に略直交する方向の変位量をそれぞれ測定し、
前記測定した前記第1面の変位量の大小に基づいて、前記整流子の良否を診断し、前記測定した前記第2面の変位量と前記第1面の変位量との差の大小に基づいて、前記ブラシホルダーの良否を診断することを特徴とする回転機の診断方法。 A diagnostic method for a rotating machine comprising a commutator, a brush slidably contacting the commutator, and a brush holder for inserting and holding the brush,
A displacement measuring unit having a first surface substantially parallel to the slidable contact surface and a second surface inclined with respect to the slidable contact surface at a portion facing the slidable contact surface of the brush with the commutator; Provided,
In the state where the commutator is rotating, the displacement amount in the direction substantially orthogonal to the sliding surface of the first surface and the second surface of the displacement amount measurement unit, respectively,
The commutator is diagnosed based on the measured displacement amount of the first surface, and based on the difference between the measured displacement amount of the second surface and the displacement amount of the first surface. A diagnostic method for a rotating machine, wherein the quality of the brush holder is diagnosed.
前記ブラシの前記整流子との摺接面に対向する部位に設けられ、該摺接面に略平行な第1面と該摺接面に対して傾斜する第2面とを具備する変位量測定部と、
前記変位量測定部の前記第1面の前記摺接面に略直交する方向の変位量を測定する第1変位量測定装置と、
前記変位量測定部の前記第2面の前記摺接面に略直交する方向の変位量を測定する第2変位量測定装置と、
前記第1変位量測定装置で測定した前記第1面の変位量の大小に基づいて、前記整流子の良否を診断し、前記第2変位量測定装置で測定した前記第2面の変位量と前記第1変位量測定装置で測定した前記第1面の変位量との差の大小に基づいて、前記ブラシホルダーの良否を診断する信号処理装置と、
を備えることを特徴とする回転機の診断装置。 A diagnostic device for a rotating machine comprising a commutator, a brush that is in sliding contact with the commutator, and a brush holder that is inserted and held through the brush,
Displacement measurement provided on a portion of the brush facing the slidable contact surface with the commutator and comprising a first surface substantially parallel to the slidable contact surface and a second surface inclined with respect to the slidable contact surface. And
A first displacement measuring device that measures a displacement in a direction substantially orthogonal to the sliding surface of the first surface of the displacement measuring unit;
A second displacement measuring device for measuring a displacement in a direction substantially orthogonal to the sliding surface of the second surface of the displacement measuring unit;
Based on the magnitude of the displacement amount of the first surface measured by the first displacement measuring device, the commutator is diagnosed as good or bad, and the displacement amount of the second surface measured by the second displacement measuring device and A signal processing device for diagnosing the quality of the brush holder based on the difference between the displacement amount of the first surface measured by the first displacement amount measuring device;
A diagnostic apparatus for a rotating machine comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012055320A JP2013190248A (en) | 2012-03-13 | 2012-03-13 | Diagnostic method and device for rotary machine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2012055320A JP2013190248A (en) | 2012-03-13 | 2012-03-13 | Diagnostic method and device for rotary machine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2013190248A true JP2013190248A (en) | 2013-09-26 |
Family
ID=49390681
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2012055320A Pending JP2013190248A (en) | 2012-03-13 | 2012-03-13 | Diagnostic method and device for rotary machine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2013190248A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2018074851A (en) * | 2016-11-02 | 2018-05-10 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | Rotary electric machine |
JP2018518933A (en) * | 2015-06-01 | 2018-07-12 | カッツフォース インコーポレイテッドCutsforth,Inc. | Brush holder and vibration monitoring |
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2012
- 2012-03-13 JP JP2012055320A patent/JP2013190248A/en active Pending
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JP2018074851A (en) * | 2016-11-02 | 2018-05-10 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | Rotary electric machine |
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