JP6725719B2 - 電気機械の１つ又は複数の構成要素の状態を監視するためのシステム及び方法 - Google Patents

Description

本発明は電気デバイスに使用することができるブラシ及びブラシホルダアセンブリ、及び／又はスリップリングアセンブリを監視するための監視システム一般に関する。より詳細には、本発明は、たわみセンサを使用して、ブラシホルダアセンブリにおけるブラシの摩耗及び／又は電気デバイスのスリップリングの状態を監視する監視装置、アセンブリ、システム及び方法に関する。

電気デバイスにおけるブラシの目的は、静止接触表面から可動接触表面に、又はその逆に電流を流すことである。ブラシ及びブラシホルダは、発電機、電動機及び／又はスリップリングアセンブリなどの電気デバイスに使用することができ、あるいは摺動接続アプリケーション、例えば回転クレーンなどの回転機械上のスリップリングアセンブリ、又はモノレール上の線形摺動接続に使用することができる。多くの電気デバイスにおけるブラシは、グラファイト、カーボングラファイト、エレクトログラファイト、金属グラファイトなどの導電性材料でできた、１つ又は複数の導電表面と接触して電流を流すように適合されるブロック構造又は他の構造である。ブラシから導電リード線又はシャントが延びており、ブラシから他の導電部材へ、及び／又は他の導電部材からブラシへの電気通路を提供している。

いくつかの設計では、ブラシボックスタイプのブラシホルダ又は他のタイプのブラシホルダを使用して、動作中、電気デバイスの可動接触表面と接触した状態でブラシを支持することができる。ブラシ及びブラシボックスは、ブラシがブラシボックス内を摺動して、ブラシと前記ブラシによって接触した可動接触表面との間の継続接触を提供することができるように設計することができる。

動作中、異常及び／又は閾値状態が生じる可能性があり、それは、電気デバイスの１つ又は複数の構成要素を交換する必要があること、電気デバイスの１つ又は複数の構成要素を検査し、あるいは注意を払う必要があること、及び／又は保守を実施する必要があることを示すことがあり得る。例えば異常及び／又は閾値状態は、ブラシ、ブラシホルダ、バネ、シャント、整流子、コレクタリング及び／又は他の構成要素のうちの１つ又は複数を交換する必要があること、ブラシ、ブラシホルダ、バネ、シャント、整流子、コレクタリング及び／又は他の構成要素のうちの１つ又は複数を検査する必要があること、及び／又は保守を実施する必要があることを示すことがあり得る。異常及び／又は閾値状態の発生を注視するために、電気デバイスの１つ又は複数の構成要素を監視することは有利であろう。さらに、異常及び／又は閾値状態の発生及び／又は計画技術者介入を作業員及び／又は技術者に知らせることは有利であろう。

本発明は、たわみセンサを使用して、ブラシホルダアセンブリにおけるブラシの摩耗及び／又は電気デバイスのスリップリングの状態を監視する監視装置、アセンブリ、システム及び方法を対象としている。したがって例示的な１実施形態は、電気機械のブラシホルダアセンブリの炭素ブラシを監視するために構成された監視装置である。監視装置は、可撓センサと、可撓センサから受け取った信号を処理するための信号処理回路とを含むことができる。可撓センサは、可撓センサの曲率半径に基づいて変化する電気抵抗を有することができ、可撓センサの曲率半径は、電気機械の炭素ブラシと回転構成要素を係合させる力を提供するバネの偏向に関連付けることができる。信号処理回路はセンサに結合することができ、また、可撓センサの可変抵抗に関する情報を使用して、炭素ブラシの摩耗状態の測度を決定するように構成することができる。

他の例示的な実施形態は、電気機械と結合した１つ又は複数の炭素ブラシの摩耗状態及び／又は電気機械の回転構成要素の摩耗状態を監視するためのシステムである。システムは、電気機械と結合した１つ又は複数のブラシホルダアセンブリと、１つ又は複数のブラシホルダアセンブリから摩耗状態情報を受け取るためのサイトモニタとを含むことができる。ブラシホルダアセンブリの各々は、炭素ブラシ、炭素ブラシに隣接するバネ、バネに隣接して配置された可撓センサ、及び可撓センサに結合された摩耗状態モニタを含むことができる。バネは、炭素ブラシが電気機械の回転構成要素と係合するよう、炭素ブラシに力を提供するように構成することができる。可撓センサは、可撓センサの曲率半径に基づいて変化する電気抵抗を有することができる。曲率半径は、炭素ブラシの物理的位置及び／又は運動を表すことができる。炭素ブラシの物理的位置及び／又は運動を監視し、例えばたわみセンサの曲率半径に関連する測度（例えば抵抗、電圧、電流など）などを監視することにより、電気機械の炭素ブラシの摩耗状態及び／又は回転構成要素の摩耗状態を決定することができる。摩耗状態モニタは、可撓センサの可変抵抗を使用して炭素ブラシの摩耗状態の測度を決定するために構成することができる。サイトモニタは、１つ又は複数のブラシアセンブリの炭素ブラシに関する摩耗状態情報を受け取り、かつ、１つ又は複数の炭素ブラシの摩耗状態をユーザに通信するために、１つ又は複数のブラシアセンブリの摩耗状態モニタに通信結合することができる。

電気デバイスの１つ又は複数の構成要素の摩耗状態を監視するための例示的な１方法は、電気デバイスの回転構成要素に対する炭素ブラシの運動を知覚するために可撓抵抗器から可変抵抗値を獲得する工程と、炭素ブラシの摩耗状態を決定するために可変抵抗値と閾値を比較する工程と、炭素ブラシの摩耗状態の指示をユーザに通信する工程とを含むことができる。

他の例示的な実施形態は、電気機械の炭素ブラシ又は関連する回転構成要素の摩耗状態を監視するための統合センサを有するブラシホルダアセンブリであってもよい。ブラシホルダアセンブリは、炭素ブラシと、電気機械の炭素ブラシと回転構成要素を係合させる力を提供するためのバネと、摩耗状態センサとを含むことができる。摩耗状態センサは、たわみセンサ、コンパレータ、インジケータ及び通信回路を含むことができる。コンパレータは、たわみセンサから受け取った信号と所定の閾値を比較し、電気機械の炭素ブラシ及び回転構成要素のうちの少なくとも１つの摩耗状態を決定することができる。インジケータは、電気機械の炭素ブラシ及び回転構成要素のうちの少なくとも１つの摩耗状態の指示をユーザに提供することができる。通信回路は、電気機械の炭素ブラシ及び回転構成要素のうちの少なくとも１つの摩耗状態に関する情報を電気機械の近傍のサイトモニタに通信することができる。

いくつかの実施形態例についての以上の概要には、開示されている個々の実施形態又は本発明の態様のあらゆる実施態様を記述することは意図されていない。
本発明の態様は、様々な実施形態についての以下の詳細な説明を添付の図面と共に考察することにより、より完全に理解することができる。

一例によるブラシ監視システムを例示的に示す図。 図１の例示的な摩耗状態センサの斜視図。 図１の例示的な摩耗状態センサの斜視図。 図１及び２の例示的な摩耗状態センサを含んだブラシホルダアセンブリの側面図。 図１〜３の例示的な摩耗状態センサを示すブロック図。 例示的な可撓センサの斜視図。 例示的な可撓センサの斜視図。 炭素ブラシの特定の摩耗状態を有する例示的なブラシホルダアセンブリの側面図。 炭素ブラシの特定の摩耗状態を有する例示的なブラシホルダアセンブリの側面図。 例示的なサイトモニタを有するブロック図。 電気機械上のブラシホルダ及び関連するブラシの位置を参照するための独自の識別システムを利用している電気機械の取付けブロック及びブラシホルダアセンブリの例示的バスを示す図。 炭素ブラシの摩耗状態と結合した可撓センサの可変抵抗と結合した例示的な電圧のグラフ。 電気機械の回転構成要素の状態を示す過渡電圧信号の一例を示すグラフ。 電気デバイスの１つ又は複数の構成要素の摩耗状態を監視するための例示的な方法を示す図。

本発明の態様は、様々な変更態様及び代替形態が可能であるが、図面にはそれらの特定の変更態様及び代替形態が一例として示されており、それらについて詳細に説明する。しかしながら、本発明の態様を説明されている特定の実施形態に限定することは意図されていないことを理解されたい。それどころか、本発明の精神及び範囲の範疇であるすべての変更態様、等価物及び代替を包含することが意図されている。

以下で定義されている用語は、特許請求の範囲又は本明細書のどこかで別様に定義されていない限り、これらの定義が適用されるものとする。
すべての数値は、本明細書においては、明確に示されていようと、なかろうと、「約」という用語によって修正されることが仮定されている。「約」という用語は、通常、当業者であれば記載されている値と等価であると見なす（つまり同じ機能又は結果を有していると見なす）であろう、ある範囲の数を意味している。多くの例では、「約」という用語は、最も近い重要な数に丸められる数を含むものとして表すことができる。

端点による数値範囲の記載は、その範囲内のすべての数を含む（例えば１から５は、１、１．５、２、２．７５、３、３．８０、４及び５を含む）。
様々な構成要素、特徴及び／又は仕様に属するいくつかの適切な寸法、範囲及び／又は値が開示されているが、所望の寸法、範囲及び／又は値は、明確に開示されている寸法、範囲及び／又は値から逸脱することができることは、本発明によって刺激される当業者には理解されよう。

本明細書及び特許請求の範囲の中で使用されているように、単数形の表現は、コンテントが他に明確に指示していない限り、複数の指示対象を含む。本明細書及び特許請求の範囲の中で使用されているように、「又は」という用語は、通常、コンテントが他に明確に指示していない限り、「及び／又は」を含むその意味で使用されている。

以下の詳細な説明は、図面を参照しながら読むべきであり、図では、同様の要素には、図面が異なっていても同じ番号が振られている。詳細な説明及び必ずしもスケール通りではない図面は、例示的な実施形態を示したものであり、本発明の範囲を制限することは意図されていない。示されている例示的な実施形態に意図されていることは、例示的である、ということのみである。任意の例示的な実施形態の選択された特徴は、そうでないことが明確に示されていない限り、追加実施形態に組み込むことができる。

図１は、ブラシホルダアセンブリ１１０、サイトモニタ１２０、及び／又は遠隔監視デバイス１５０、１６０を含む遠隔監視サイト１４０を含むことができる一例示的ブラシ監視システム１００の例示的な１図を示したものである。いくつかのケースでは、ブラシホルダアセンブリ１１０は、本願明細書に援用する、「ＢＲＵＳＨ ＨＯＬＤＥＲ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ， ＢＲＵＳＨ ＡＳＳＥＭＢＬＹ， ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ」という名称の米国特許第７０３４４３０号明細書に記載されているブラシホルダアセンブリと実質的に類似していてもよい。しかしながらこの例示的なブラシ監視システム１００は、任意の様々なブラシホルダアセンブリ構成が可能である。したがってこの例示的なブラシ監視システム１００は、産業発電機などの電気デバイスの任意の所望のブラシホルダアセンブリ構成と共に使用することができることが意図されている。例えばこの例示的なブラシ監視システム１００は、米国特許第６７３１０４２号明細書、米国特許第５７５３９９２号明細書、米国特許第５６２１２６２号明細書、米国特許第５４６３２６４号明細書、米国特許第５３９７９５２号明細書及び米国特許第５２５６９２５号明細書に開示されているブラシホルダアセンブリ、ブラシホルダ及び／又はブラシと共に使用することができ、これらの特許文献の各々は本願明細書に援用する。

例えば図１に示されているブラシホルダアセンブリ１１０は、ブラシボックスなどのブラシホルダ２２を含むことができ、ブラシホルダ２２は、いくつかの面でブラシ２４を取り囲んでおり、また、ブラシ２４の線形すなわち縦方向の運動を案内するための複数の案内表面を含む。いくつかの実施形態では、ブラシホルダ２２は、ボックスの形態を取ることはできないが、ブラシ２４の線形すなわち縦方向の運動を案内するための、ブラシ２４の１つ又は複数の面と当接し、及び／又はブラシ２４の１つ又は複数の面を包含し、及び／又はブラシ２４又はその一部の中へ延びているか、あるいは貫通しているチャネル、ポスト又はカラムなどの１つ又は複数の案内表面を含むことができる。

ブラシホルダ２２は、取付けブロック７０などの他の構造に取り付けられるように構成され、かつ、適合された取付けビーム２６に固着することができる。ブラシホルダアセンブリ１１０は、ブラシ２４を電気機械のコレクタリング、スリップリング又は整流子などの回転構成要素１５の表面などの導電表面１２に接触させ、導電表面１２から電流を導くように構成することができる。ブラシ２４は、ブラシ２４の摩耗表面と導電表面１２が係合するよう、ブラシホルダ２２の下部端から延在させることができる。取付けビーム２６は、オーバセンタ係合機構、摺動係合のためのスロット付き又はチャネル付き係合機構、あるいはブラシ２４と導電表面１２の係合及び係合解除を容易にするための他の機構を含むことができる。他の実施形態では、ブラシホルダアセンブリは、ブラシホルダを固定して保持する他の構造に剛直に取り付けられたブラシホルダ、あるいは任意の所望の構造の他の構造に取り付けられたブラシホルダを含むことができる。例えばいくつかの実施形態では、ブラシホルダは、静止構造にボルトで止めるか、あるいは溶接することができる。本願明細書に援用する米国特許第６７３１０４２号明細書、米国特許第５７５３９９２号明細書、米国特許第５６２１２６２号明細書、米国特許第５４６３２６４号明細書、米国特許第５３９７９５２号明細書及び米国特許第５２５６９２５号明細書に、いくつかのこのようなブラシホルダが開示されている。

図１に示されているように、取付けビーム２６は、互いにヒンジ結合又はピボット結合された上部ビーム部材２７及び下部ビーム部材２８を含むことができる。上部ビーム部材２７及び下部ビーム部材２８が互いに整列すると（例えば上部ビーム部材２７の縦軸と下部ビーム部材２８の縦軸が平行になると）、ブラシホルダ２２は、ブラシ２４と導電表面１２を連続させる、つまり接触させることができる係合位置又は固定位置に位置していると見なすことができる。上部ビーム部材２７が下部ビーム部材２８から傾斜すると（例えば上部ビーム部材２７の縦軸が下部ビーム部材２８の縦軸に対して傾斜すると）、ブラシホルダ２２は、ブラシ２４と導電表面１２を連続させることができない、互いに間隔を隔てた、あるいは直接電気接触させることができない係合解除位置、又は非固定位置に位置していると見なすことができる。取付けビーム２６は、動作中、取付けブロック７０に取外し可能に結合することができる。いくつかの実施形態では、取付けビーム２６は、取付けブロック７０と摺動係合させることができ、取付けブロック７０と連動させることができ、あるいは取付けブロック７０に取外し可能に結合することができる。取付けブロック７０は、取付けブロック７０を例えば導電表面１２に対して静止した状態に維持する他の構造に結合し、固着し、あるいは他の構造から延在させることができる。

いくつかの実施形態では、ハンドル２１をブラシホルダ２２に取り付けて、ブラシ２４と導電表面１２の係合及び係合解除を容易にすることができる。例えばハンドル２１は、ハンドル２１の運動が上部ビーム部材２７を下部ビーム部材２８に対して駆動する（例えばピボットさせ、摺動させ、解放する）よう、上部ビーム部材２７に取り付けることができる。ハンドル２１は取外し可能ハンドルであってもよく、あるいはハンドル２１は、上部ビーム部材２７又はブラシホルダ２２の他の部分に恒久的に取り付けることも可能である。

また、図１には、定力バネなどのバネ２９が同じく示されており、このバネ２９はブラシ２４に張力を提供し、ブラシ２４を導電表面１２に向かってバイアスさせて導電表面１２に接触させる。バネ２９は、例えばブラシホルダアセンブリ１１０のブラシホルダ２２又は取付けビーム２６の一部に取り付けることができる。いくつかの実施形態では、バネ２９は、ブラシホルダアセンブリ１１０のブラシ２４と取付けビーム２６の間を、ブラシ２４の一方の側表面に沿って延在させることができる。

ブラシホルダアセンブリ１１０は、摩耗状態モニタ５０及び可撓センサ６０をさらに含むことができ、摩耗状態モニタ５０は、可撓センサ６０に通信結合することができる。例えば摩耗状態モニタ５０は、ブラシ２４の位置及び／又は運動を表す信号を受け取ることができる。いくつかのケースでは、摩耗状態モニタ５０は、バネ２９に隣接して配置することができる。例えば摩耗状態モニタ５０は、バネ２９の表面に隣接して取り付けることができ、あるいは図３に示されているように、バネ２９によって形成されるコイル内など、バネ２９と共に取り付けることができる。摩耗状態モニタ５０は、ブラシ２４、導電表面１２又は両方の物理的状態を知らせるための１つ又は複数のインジケータ５５を含むことができる。いくつかのケースでは、インジケータ５５は、摩耗状態情報をユーザに通信するための１つ又は複数の発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）、スピーカ又はＬＥＤ及び／又はスピーカの組合せを含むことができる。いくつかのケースでは、摩耗状態モニタ５０は、バネ２９の表面ではなく、ブラシホルダアセンブリ１１０の構成要素の表面に隣接して配置することができる。例えば摩耗状態モニタ５０は、ブラシホルダ２２、下部ビーム部材２８、上部ビーム部材２７の上又はそれらに隣接して配置することができ、ブラシホルダアセンブリ１１０の１つ又は複数のシャントの上又はそれらに隣接して配置することができ、及び／又はブラシホルダアセンブリ１１０のハンドル２１の上又はそれに隣接して配置することができる。いくつかのケースでは、摩耗状態モニタ５０は、ブラシホルダアセンブリ１１０のハンドル２１又は他の構成要素の一部の中に恒久的及び／又は取外し可能に組み込むことができる。

また、可撓センサ６０は、ブラシ２４の運動によって可撓センサ６０がたわみ、あるいは形状が変化するよう、バネ２９に隣接して配置することも可能である。例えば可撓センサ６０の基端は、ブラシホルダアセンブリ１１０のブラシホルダ２２又は取付けビーム２６の一部に取り付けることができ、また、先端は、摩耗状態モニタ５０に取り付けることができ、及び／又は摩耗状態モニタ５０に通信結合することができる。いくつかのケースでは、可撓センサ６０は、バネ２９に取り付け、バネ２９の中に埋め込み、バネ２９に接触させて、ブラシ２４の運動を追跡させ、あるいはブラシ２４の運動に追従させることができる。例えば可撓センサ６０は、バネ２９の表面（例えば内部表面、外部表面など）に貼り付けることができる。他の例では、可撓センサ６０は、バネ２９に隣接して配置することができる。したがって可撓センサ６０のすべての運動は、ブラシ２４の運動に直接対応させることができる。

例えば可撓センサ６０の抵抗値に対応する信号は、ブラシ２４の線形すなわち縦方向の運動、振動及び／又は縮小と等価にすることも、比例させることも、さもなければそれらを表すことも可能である。いくつかのケースでは、摩耗状態モニタ５０は、可撓センサ６０の定常状態抵抗値をブラシ２４の摩耗状態に関連付けることができ、及び／又は過渡抵抗値を導電表面１２及び／又は回転構成要素１５の摩耗状態に関連付けることができる。可撓センサ６０の定常状態抵抗値は、回転構成要素１５の１回又は複数回の回転にわたって得られる値に対応させることができ、また、回転構成要素１５の導電表面１２に対するブラシ２４の上部表面の位置に対応させることができる。いくつかのケースでは、可撓センサ６０の過渡抵抗値は、回転構成要素１５の回転の少なくとも一部にわたって得られる値であって、回転構成要素１５の導電表面１２の変化によって生じるブラシ２４の振動に起因する抵抗値などの値に対応させることができる。定常状態電気値（例えば電圧レベル）は、ブラシ２４の摩耗状態を決定するために１つ又は複数の所定の閾値と比較することができる。同様に、過渡電気値は、ブラシ２４の振動に関連付けることができ、また、電気機械のスリップリング又は他の回転構成要素の導電表面１２の摩耗状態を決定するために、１つ又は複数の所定の閾値をモニタし、及び／又はそれらを比較することができる。

可撓センサ６０は、可撓センサ６０の曲率半径に基づいて変化する電気抵抗を有することができ、また、可撓センサ６０の電気抵抗に対応する信号（例えば電圧をベースとする信号、電流をベースとする信号など）を生成することができる。いくつかのケースでは、可撓センサ６０の曲率半径は、電気機械の炭素ブラシと回転構成要素を係合させる力を提供するバネ２９の偏向に関連付けることができる。可撓センサ６０の電気抵抗を他の電気成分と共に使用して、可撓センサ６０の電気抵抗を表す信号を提供することができる。例えば可撓センサ６０の抵抗は、可撓センサ６０の可変抵抗に対応する電圧信号を提供するように構成される分圧器回路の成分として使用することができる。他のケースでは、可撓センサ６０に結合される電気回路は、可撓センサ６０の可変電気抵抗を表す電流信号を提供するように構成することができる。

いくつかのケースでは、ブラシ監視システム１００は、電気機械の１つ又は複数のブラシホルダアセンブリ１１０の摩耗状態及び／又はスリップリング又は他の回転構成要素の摩耗状態を監視するために電気機械の近傍に配置することができるサイトモニタ１２０を含むことができる。サイトモニタ１２０は、ブラシホルダアセンブリ１１０のブラシ２４の摩耗状態を監視することができる。いくつかのケースでは、サイトモニタ１２０は、１つ又は複数の電気機械と結合した複数のブラシアセンブリ１１０のブラシ２４の運動を監視することができる。例えばサイトモニタ１２０は、特定の電気機械と結合した１つ又は複数の摩耗状態モニタ５０に通信結合することができ、例えば通信リンク１１５（例えば無線リンク）を介してブラシホルダアセンブリ１１０の摩耗状態モニタ５０に通信結合することができる。サイトモニタ１２０は、ブラシ２４及び／又は回転構成要素１５の摩耗状態に関する情報を提供する処理済データ及び／又は生データを受け取るように構成することができる。例えばサイトモニタ１２０は、可撓センサ６０から受け取った値と、１つ又は複数の所定の閾値、可撓センサ６０から受け取った値又はその両方との比較に関する情報を受け取ることができる。いくつかのケースでは、通信リンク１１５は、無線周波数（ＲＦ）通信リンク、音声ベース通信リンク（例えば超音波通信リンク）及び／又は光通信リンク（例えば赤外線（ＩＲ）通信リンク、可視光通信リンクなど）を含むことができる。いくつかのケースでは、サイトモニタ１２０は、将来におけるブラシ２４の状態の推定試算を予測又は決定するように構成することができる。

いくつかのケースでは、摩耗状態モニタ５０は、所定のスケジュール（例えば１時間に１回、１日に１回、１週間に２回など）を使用して、電気機械のブラシ２４及び／又は回転構成要素１５に関する摩耗状態情報をサイトモニタ１２０に通信するように構成することができる。いくつかのケースでは、摩耗状態モニタ５０は、サイトモニタ１２０及び／又は遠隔監視デバイス１５０、１６０から受け取った指令に応答して、電気機械のブラシ２４及び／又は回転構成要素１５に関する摩耗状態情報をサイトモニタ１２０に提供することができる。

サイトモニタ１２０は、ブラシ２４の状態及び／又は試算状態の指示を出力することができる。いくつかのケースでは、指示は、ブラシ２４及び／又は回転構成要素１５が十分に摩耗し、及び／又は交換する必要があること、ブラシ２４及び／又は回転構成要素１５が損傷していること、故障が発生し、あるいは差し迫っていること、又は他の保守あるいは検査を実施する必要がある可能性があることを作業者、技術者及び／又は職員に知らせるように構成することができる。いくつかの実施形態では、この指示を使用して、保守又は検査の日程計画、保守又は検査を実施する職員の派遣、交換ブラシ又は他の部品の分配／引渡しの順序指定及び／又は日程計画、指定場所への保守職員及び／又は製品引渡しの経路指定、又は他の通知のための配置及び／又は実施されるタスクの日程計画を立てることができる。

また、ブラシ監視システム１００を使用して、他の主要な保守、ブラシホルダアセンブリ１１０の故障及び／又は他の異常状態を識別し、及び／又は通知することも可能である。例えば、保守を実施する必要があること、及び／又は電気設備の破壊動作を示している可能性のある過剰加熱、アーキング又は過剰振動の偶発は、ブラシ監視システム１００の１つ又は複数の構成要素によって識別し、及び／又は評価することができる。摩耗状態モニタ５０、サイトモニタ１２０及び／又は遠隔監視デバイス１５０、１６０は、異常状態を修正する試行において、識別された異常状態に応答するための適切な応答を実行することができる。いくつかのケースでは、作業者は、異常状態を修正する試行において、ブラシ監視システム１００を使用して識別された異常状態に応答するための適切な応答を実行することができる。

いくつかのケースでは、サイトモニタ１２０は、無線リンク１２５及び／又は有線式リンク１２７によってネットワーク１３０に通信結合することができる。サイトモニタ１２０は、遠隔監視サイト１４０で、ネットワーク１３０及び１つ又は複数の有線式通信リンク１３７及び／又は無線通信リンク１３５を介して、１つ又は複数のブラシの摩耗状態に関する情報を遠隔監視デバイス１５０、１６０に通信することができる。有線式リンク１２７、１３７通信リンク及び／又は無線リンク１２５、１３５通信リンクは、１つ又は複数の標準化された通信プロトコル（例えばＥＴＨＥＲＮＥＴ（登録商標）、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ／ＩＰ、ＢＡＣｎｅｔ、Ｍｏｄｂｕｓ、ＬｏｎＷｏｒｋｓなど）又は所有権を主張できる通信プロトコルを使用して動作するように構成することができる。「ＭＯＮＩＴＯＲＩＮＧ ＳＹＳＴＥＭＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ ＦＯＲ ＭＯＮＩＴＯＲＩＮＧ ＴＨＥ ＣＯＮＤＩＴＩＯＮ ＯＦ ＯＮＥ ＯＲ ＭＯＲＥ ＣＯＭＰＯＮＥＮＴＳ ＯＦ ＡＮ ＥＬＥＣＴＲＩＣＡＬ ＤＥＶＩＣＥ」という名称の米国特許第７７０５７４４号明細書、及び「ＢＲＵＳＨ ＨＯＬＤＥＲ ＡＳＳＥＭＢＬＹ ＭＯＮＩＴＯＲＩＮＧ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ， ＡＳＳＥＭＢＬＹ， ＳＹＳＴＥＭ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ」という名称の米国特許出願第１１／７５２９６５号明細書であって、米国特許出願第２００８／０２９１２７３号明細書を有する明細書に、遠隔監視システムの例が記載されており、これらの特許文献は本願明細書に援用する。遠隔監視サイト１４０は、データを収集し、及び／又は１つ又は複数のユーザサイトから受け取ったデータを解析するための、パーソナルコンピュータ１６０などの１つ又は複数の遠隔モニタ、ワークステーション、ラップトップ、タブレット１５０、スマートフォンなどを含むことができる。

遠隔監視デバイス及び／又はサイトモニタ１２０は、ブラシホルダアセンブリ１１０の１つ又は複数の構成要素の少なくとも状態を監視するようにサイトモニタ１２０を構成することができるよう、ブラシホルダアセンブリ１１０のための保守プログラムの中に統合することができる。そのために、遠隔モニタ及び／又はサイトモニタ１２０は、特定の機械上又は特定のサイトにおける個々のブラシホルダアセンブリ１１０を識別し、及び／又はブラシホルダアセンブリ１１０毎の取付け日及び何らかのサービスを実施した日を記憶するように構成することができる。いくつかのケースでは、ブラシホルダアセンブリ１１０と結合した摩耗状態モニタ５０から受け取った１つ又は複数のパラメータを常に監視し、電気機械のブラシ２４及び／又は回転構成要素１５に関する傾向情報を決定することができる。例えばサイトモニタ１２０及び／又は遠隔モニタは、特定のブラシホルダアセンブリ１１０に取り付けられたブラシ２４に対する平均寿命及び／又は電気機械上の特定の取付け位置に対する平均寿命を含むことができる傾向情報を決定することができる。サイトモニタ１２０及び／又は遠隔モニタは、ブラシホルダアセンブリ１１０が初めて電気機械上に取り付けられると、ブラシの位置に関する情報（例えば可撓センサ６０の抵抗値）を記憶するように構成することができる。ブラシ２４がブラシホルダアセンブリ１１０内で交換される毎に初期位置を監視することにより、回転構成要素１５の摩耗状態に関する情報を集めることができる。例えば電気機械のスリップリング又は他の回転構成要素は、初期外径測値を有することができる。通常の摩耗及び／又は環境条件（例えば湿度、温度、研磨剤を含む汚染物質など）による摩耗を含む摩耗を使用して、回転構成要素１５の厚さ及び／又は外径に関連する摩耗状態を常に測定し、及び／又は予測することができる。いくつかのケースでは、１つ又は複数の摩耗状態モニタ５０から受け取った情報を解析することにより、ブラシ２４及び／又は回転構成要素１５の寿命を改善するための予防測度を得ることができる。例えば電気機械の近傍の空間の温度、湿度レベル及び／又は汚染物質レベルなどの１つ又は複数の環境条件を調整するよう、ユーザに助言することができる。

図２Ａ及び２Ｂは、図１の例示的な摩耗状態モニタ５０の斜視図２００、２５０である。摩耗状態モニタ５０は、ボディ２１０、１つ又は複数のリブ２２０、可撓センサ６０への電気接続を容易にするための開口２２５、１つ又は複数の通信インタフェース２３０及び１つ又は複数のインジケータ２４０を含むことができる。いくつかのケースでは、摩耗状態モニタは、ユーザインタフェース２６０を含むことができる。ボディ２１０は、一般的には円筒状であっても、あるいはブラシホルダアセンブリ１１０中への統合、又はブラシホルダアセンブリ１１０内の他の取付け位置への統合を容易にするように設計された他の形状であってもよい。例えば摩耗状態モニタ５０は、図３に示されているように、ブラシホルダアセンブリ１１０のバネ２９に結合されるように構成することができる。摩耗状態モニタ５０のボディ２１０は、バネ２９のコイル状の部分に捕獲されるように設計することができる。リブ２２０又は他の同様の構造を使用して、摩耗状態モニタ５０がコイル内に取り付けられた状態を維持することを保証することができる。リブ２２０は、摩耗状態モニタ５０を複数の異なるサイズのバネのコイル内に取り付けることができるよう、取外し可能にするか、あるいは構成可能にすることができる。例えばリブ２２０などの取外し可能及び／又は構成可能リブは、第１の幅及び第１のコイル径を有するバネ、及び／又は第２の幅及び／又は第２のコイル径を有するバネの中への摩耗状態モニタ５０の取付けを可能にすることができる。

摩耗状態モニタ５０の開口２２５を使用して、可撓センサ６０との接続を容易にすることができる。例えば開口２２５は、ネジ端子などの電気接続部へのアクセスを可能にすることができる。開口２２５は、可撓センサの断面形状に対応する形状（例えばスロット）を有することができ、あるいは可撓センサ６０への電気接続に適応するように設計された他の形状（例えば円形開口、長方形開口など）にすることができる。

上で説明したように、摩耗状態モニタ５０は、可撓センサ６０を使用して得られた情報（例えば可変抵抗、電圧信号、電流信号など）を使用して、電気機械のブラシ２４及び／又は回転構成要素１５の１つ又は複数の摩耗状態を決定するように構成することができる。いくつかのケースでは、摩耗状態モニタ５０は、可撓センサ６０への電気接続を提供するための１つ又は複数の電気接続を含むことができる。電気接続は、可撓センサ６０と摩耗状態モニタ５０を統合することができ、また、摩耗状態モニタ５０と可撓センサ６０の一部との間の直接電気接続を提供するために開口２２５を貫通して延在することができるよう、摩耗状態モニタ５０の内部空間に配置することができる。いくつかのケースでは、可撓センサ６０への電気接続を容易にするために、開口２２５を貫通して１本又は複数本の線（例えば個別の線、遮蔽撚線対ケーブル、リボンケーブルなど）を延在させることができる。電気接続は、はんだ、導電性エポキシ、ネジ端子、バネ端子、圧縮嵌め、スナップ嵌め、クリンプ嵌めなどを使用して恒久的及び／又は半恒久的電気接続として形成することができる。ユーザは、摩耗状態モニタ５０の少なくとも一部（例えばカバー）を分解して、あるいは分解することなく電気接続にアクセスすることができる。例えばユーザは、開口２２５を介して、及び／又は摩耗状態モニタ５０の端部２０１、２０３を備えることができる取外し可能カバーを取り外すことによって端子にアクセスすることができる。カバーは、ネジ接続、スナップバネ接続及び／又は１つ又は複数のコネクタ（例えばネジ）によって固着することができる。いくつかのケースでは、摩耗状態モニタ５０の外部ハウジングは、ヒンジ接続することができる複数の部分で構成することができ（例えば「二枚貝貝殻」構成）、あるいは互いに対して移動可能にすることができる。このような場合、摩耗状態モニタ５０がバネ２９（例えばつる巻きバネ）のコイル部分に配置されると、バネ２９によって提供される力により、摩耗状態モニタ５０のハウジングのヒンジ接続部分を容易に圧縮接続又はスナップ嵌め接続することができる。また、バネ２９によって提供される力は、摩耗状態モニタ５０と可撓センサ６０の間の圧縮接続を容易にし、あるいは圧力に基づく他の電気接続を容易にすることも可能である。いくつかのケースでは、可撓センサ６０は、摩耗状態モニタ５０の端部２０１、２０３及び／又はボディ２１０の上に配置されたインタフェース（例えば１つ又は複数の端子、１つ又は複数のボンディングパッドなど）を使用して摩耗状態モニタに電気接続することができる。いくつかのケースでは、可撓センサ６０のための外部アクセス可能な電気接続インタフェースを摩耗状態モニタ５０の表面に沿って延在させることができ、あるいは端部２０１、２０３又はボディ２１０のうちの１つ又は複数の外部表面に形成された空洞に置くことも可能である。

摩耗状態モニタ５０は、通信インタフェース２３０及び／又はインジケータ２４０を介して、ブラシ２４及び／又は回転構成要素１５の摩耗状態に関する情報をユーザに通信することができる。通信インタフェース２３０及び／又はインジケータ２４０は、摩耗状態モニタ５０の同じ表面又は異なる表面に配置することができる。例えば通信インタフェース２３０は、摩耗センサの第１の端部２０１に配置することができ、また、インジケータ２４０は、摩耗状態モニタの第２の端部２０３に配置することも可能であるが、その必要はない。通信インタフェース２３０は、音声エネルギー（例えば超音波信号）、無線周波数（ＲＦ）エネルギー（例えばＲＦ信号）及び／又は光エネルギー（例えば光信号、赤外線（ＩＲ）信号など）などを使用して、１つ又は複数の通信プロトコルを介して情報を伝送することができる。

いくつかのケースでは、摩耗状態モニタ５０は、サイトモニタ１２０及び／又は同じサイト又は遠隔位置に配置されたプログラミングデバイス（例えばコンピュータ１６０、タブレット１５０、スマートフォンなど）などの外部デバイスからメッセージを受け取ることができる。メッセージは、ブラシ２４及び／又は回転構成要素１５に関する摩耗状態情報を送る指令、又は摩耗状態モニタ５０によって使用される情報を修正するための指令などの指令を含むことができる。例えばユーザは、ブラシ２４及び／又は回転構成要素１５の摩耗状態情報を決定するために使用される１つ又は複数の閾値を修正すること、及び／又は命令、テーブル及び／又は同様のもの（例えばコンパイル済みコード）をダウンロードすることによって摩耗状態モニタ５０をプログラムし直すことを希望することができる。いくつかのケースでは、摩耗状態モニタ５０は、摩耗状態モニタ５０の位置及び／又は機能に関する情報をプログラムし、あるいは提供するために使用することができる１つ又は複数のユーザインタフェース２６０を含むことができる。例えばユーザは、通信インタフェース２３０を使用する代わりに、１つ又は複数の閾値を修正し、及び／又は摩耗状態モニタ５０をプログラムし直すためのプログラミングインタフェースとしてユーザインタフェース２６０を使用することができる。例えばユーザは、ケーブルを介して、あるいは１つ又は複数のメモリ素子（例えばフラッシュカード、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）ドライブなど）を使用してプログラミングデバイスを接続し、摩耗状態モニタ５０から情報をダウンロード及び／又はアップロードすることができる。いくつかのケースでは、ユーザインタフェース２６０は、摩耗状態モニタ５０を電気機械及び／又は顧客サイトにおける特定のブラシアセンブリ１１０及び／又は特定の取付け位置に結合するための１つ又は複数のスイッチ（例えばデュアルインラインパッケージ（ＤＩＰ）スイッチ、回転位置スイッチなど）を含むことができる。

インジケータ２４０は、ブラシ２４の摩耗状態及び／又は回転構成要素１５の摩耗状態の光指示及び／又は聴覚指示を提供するための１つ又は複数の光インジケータ（例えばＬＥＤ）及び／又は１つ又は複数の音声インジケータ（例えばスピーカ）を含むことができる。例えば摩耗状態モニタ５０のインジケータ２４０は、１つ又は複数のＬＥＤを含むことができ、この１つ又は複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）は、摩耗状態モニタ５０がブラシ２４の第１の摩耗状態を決定すると第１の色の光を放出し、また、摩耗状態モニタ５０がブラシ２４の第２の摩耗状態を決定すると第２の色の光を放出するように構成することができる。いくつかのケースでは、追加の色を使用してブラシ２４の追加摩耗状態を指示することができる。インジケータは、１つ又は複数のＬＥＤのうちの同じＬＥＤ及び／又は異なるＬＥＤを使用して、回転構成要素１５の摩耗状態情報を指示することができる。例えば１つ又は複数のＬＥＤは、摩耗状態モニタ５０が回転構成要素１５の第１の摩耗状態を決定すると第３の色の光を放出し、また、摩耗状態モニタ５０が回転構成要素１５の第２の摩耗状態を決定すると第４の色の光を放出するように構成することができる。いくつかのケースでは、追加の色を使用して回転構成要素１５の追加摩耗状態を指示することができる。いくつかのケースでは、第１のセットのＬＥＤは、ブラシ２４に関する摩耗状態情報を提供するように構成することができ、また、第２のセットのＬＥＤは、回転構成要素１５に関する摩耗状態情報を指示するためのものである。

例えば摩耗状態モニタ５０は、ブラシ２４が動作摩耗状態を有していることを摩耗状態モニタ５０が決定すると、第１の色（例えば緑色）の光を放出し、ブラシ２４が交換摩耗状態に近づきつつあることを摩耗状態モニタ５０が決定すると、第２の色（例えば黄色）の光を放出し、また、ブラシ２４が交換摩耗状態に達したことを摩耗状態モニタ５０が決定すると、第３の色（例えば赤色）の光を放出するように構成された１つ又は複数のＬＥＤを含むことができる。いくつかのケースでは、摩耗状態モニタ５０は、同じ色又は異なる色の、異なる数のＬＥＤ及び／又はあるパターンのＬＥＤを点灯して、ブラシ２４及び／又は回転構成要素１５の１つ又は複数の特定の摩耗状態を指示するように構成することができる。

他の例では、摩耗状態モニタ５０は、ブラシ２４が交換摩耗状態に近づきつつあることを摩耗状態モニタ５０が決定すると、ブラシ２４の摩耗状態の第１の聴覚指示（例えば断続音）を提供し、また、ブラシ２４が交換摩耗状態に達したことを摩耗状態モニタ５０が決定すると、ブラシ２４の摩耗状態の第２の聴覚指示（例えば異なる断続音、異なる周波数の音、一定の音など）を提供するように構成することができる。

図３は、係合位置に位置しているブラシホルダアセンブリ１１０の分解斜視図を示したもので、図１及び２の例示的な摩耗状態モニタ５０を含む。いくつかのケースでは、ブラシホルダアセンブリ１１０は、電気機械のブラシ２４及び／又は関連する回転構成要素１５の摩耗状態を監視するために使用することができる統合可撓センサ６０を含むことができる。ブラシホルダアセンブリ１１０は、ブラシ２４（例えば炭素ブラシ）及びブラシ２４に結合されたバネ２９を含むことができる。バネ２９は、電気機械のブラシ２４と、スリップリング、整流子などの回転構成要素とを係合させる力を提供することができる。例えばバネ２９は、ブラシ２４に力を加えるために使用することができるコイル部分３１０を含むことができる。摩耗状態モニタ５０は、バネ２９に隣接して配置することができる。いくつかのケースでは、摩耗状態モニタ５０は、実質的にコイル３１０内に配置することができる。

いくつかのケースでは、可撓センサ６０は、ブラシ２４の運動及び／又は摩耗に関連するバネ２９のたわみ半径が変化すると、対応するたわみ半径が可撓センサ６０にもたらされるよう、バネ２９に隣接して配置することができる。例えば可撓センサ６０は、バネ２９の表面に貼り付けるか、あるいはバネ２９の表面に隣接して配置することができる。他の例では、可撓センサ６０は、バネ２９の端に隣接して配置することができる。

可撓センサ６０をバネ２９及び／又はブラシ２４に対する関係で配置するための他の構成を企図することができる。例えば可撓センサ６０の一部は、ブラシホルダアセンブリ１１０の１つ又は複数の他の構成要素（例えばブラシホルダ２２、ハンドル２１、上部ビーム部材２７、下部ビーム部材２８など）に貼り付けることができる。このような場合、可撓センサ６０の異なる部分は、バネ２９のコイル部分３１０の中に位置している摩耗状態モニタ５０、あるいはブラシホルダアセンブリ１１０の他の位置に通信結合することができる。いくつかのケースでは、可撓センサ６０は、ブラシ２４の初期取付け時に、ブラシ２４が摩耗した後のたわみ半径より小さい第１のたわみ半径を有することができる。他のケースでは、可撓センサ６０は、初期取付け時に、ブラシ２４が摩耗した後のたわみ半径より大きい第１のたわみ半径を有することができる。いくつかの例では、可撓センサ６０は、可撓センサ６０が平面に沿って実質的に整列した場合などに、可撓センサ６０がたわみ半径を有さないような構成を有することができる。例えば可撓センサ６０のたわみ半径は、取付け時に正のたわみ半径を有し、また、ブラシが摩耗した後は負のたわみ半径を有することができ、又は取付け時に負のたわみ半径を有し、また、ブラシが摩耗した後は正のたわみ半径を有することができ、あるいは初期取付け時又はブラシ２４が特定の量だけ摩耗した後に、可撓センサを平面に沿って実質的に整列させることも可能である。いくつかのケースでは、複数の可撓センサ６０を使用してブラシ２４及び／又は回転構成要素１５の摩耗状態を監視することができる。複数の可撓センサ６０は、第１の可撓センサ６０を使用して、第１の時間継続期間にわたってブラシ２４及び／又は回転構成要素１５の摩耗状態を監視することができ、また、第２の可撓センサ６０を使用して、第２の時間継続期間にわたってブラシ２４及び／又は回転構成要素１５の摩耗状態を監視することができるよう、バネの異なる部分に隣接して配置することができる。第１及び第２の時間継続期間は、いくつかの例では重畳してもよい。例示的な一例では、第１の可撓センサ６０は、ブラシアセンブリ１１０を機械上に取り付けた後の一定の時間継続期間の間における第１の可撓センサ６０からの情報、正規動作中の第２の時間継続期間の間に第１及び第２の可撓センサの両方から受け取った情報の組合せ、及びブラシ２４が交換摩耗状態に近づきつつあるか、あるいは交換摩耗状態に近い場合の一定の時間継続期間などの第３の時間継続期間に、主として第２の可撓センサから受け取った情報又は第２の可撓センサのみから受け取った情報を主として使用し、あるいはその情報のみを使用して摩耗状態モニタ５０を構成することができるよう、少なくとも部分的にたわませることができ（例えばバネ２９のコイルの近傍に配置される）、また、第２の可撓センサ６０は、有意にまっすぐにすることができる（例えば下部ビーム部材２８の近傍に配置される）。いくつかのケースでは、バネ２９の運動に対する関係で、ブラシ２４の摩耗の量及び／又は回転構成要素１５の摩耗の量に関する情報を得るために、可変抵抗を有する可撓センサ以外のセンサを企図することができる。回転構成要素１５の摩耗の量に関する情報を得ることは、回転構成要素１５の表面１２の摩耗の量に関する情報を得ることを含む。いくつかのケースでは、バネ２９に隣接して１本又は複数本の線を配置することができる。例えば１本又は複数本の線の一部は、バネ２９に貼り付けることができる。いくつかのケースでは、１本又は複数本の線の周囲の絶縁層の一部に、その線の一部を露出させるための開口を穿つことができる。このような場合、線の露出部分及び／又は非絶縁部分は、他の表面（例えばバネ２９の表面、ブラシ２４の表面、又はブラシアセンブリ１１０に関連する他の表面）に接触させることができ、それにより線に電流を流し、及び／又は電流の流れを停止することができる。いくつかのケースでは、第１の線は、初期摩耗状態、ブラシ２４の交換摩耗状態に近づきつつある摩耗状態、及び／又はブラシ２４の交換摩耗状態などのブラシ２４の既知の摩耗状態を指示するように配置することができる。いくつかのケースでは、第２の線つまり追加線は、ブラシ２４の第１の摩耗状態とは異なる他の摩耗状態を指示するように配置することができる。例えば第１の線を使用して、交換摩耗状態に近づきつつある摩耗状態を指示することができ、また、第２の線を使用して、ブラシ２４の交換摩耗状態を指示することができる。いくつかのケースでは、線は、１つ又は複数の抵抗器及び／又は他の電気構成要素に結合することができる。このような場合、ブラシ２４の摩耗状態が変化するため、１つ又は複数の電気構成要素（例えばトランジスタ、ＬＥＤ、抵抗器など）のうちの異なる電気構成要素を電気回路に含めることができる。例えば第１の抵抗値を第１の特定の摩耗状態に関連付け、また、第２の抵抗値を第２の特定の摩耗状態に関連付けることができる。いくつかのケースでは、摩耗状態モニタ５０は、回転構成要素１５の摩耗状態に対応する振動又は他の運動を少なくとも部分的に識別するためのセンサ又は他のデバイスを含むことができる。例えば加速度及び／又は圧力センサを摩耗状態モニタ５０に結合し、この加速度及び／又は圧力センサから受け取った情報を使用して、ブラシ２４の振動の特性（例えば大きさ、周波数など）を識別することができる。摩耗状態モニタ５０は、可撓センサ又は他のセンサ（例えば温度センサ、湿度センサなど）などの可撓センサ６０から受け取った情報に加えて、あるいはそのような情報の代わりにこの情報を使用して、回転構成要素１５の摩耗状態が保守摩耗状態に近づきつつあるかどうか、あるいは保守が必要な摩耗状態に達したかどうかを決定することができる。

摩耗状態モニタ５０は、ブラシ２４及び回転構成要素１５のうちの少なくとも１つの摩耗状態に対応する信号を受け取るために、可撓センサ６０に通信結合することができる。摩耗状態モニタ５０は、コンパレータを使用して、可撓センサ６０から受け取った信号を少なくとも１つの所定の閾値と比較することにより、ブラシ２４及び／又は回転構成要素１５の摩耗状態を決定するように構成することができる。摩耗状態モニタ５０は、摩耗状態モニタ５０上に提供されているインジケータ、及び／又は通信リンクを介してサイトモニタ１２０などの外部デバイスと通信することができる通信回路を介して、ブラシ２４及び／又は回転構成要素１５に関する決定済み摩耗状態情報をユーザに提供することができる。

図４は、図１〜３の例示的な摩耗状態モニタ５０のブロック図である。一例では、例示的な摩耗状態モニタ５０は、電気機械のブラシ２４及び／又は回転構成要素の摩耗状態に関する情報を得るために、可撓センサ６０などのセンサに通信結合することができる。この例示的な実施形態では、摩耗状態モニタ５０は、入力／出力ブロック（Ｉ／Ｏブロック）４１０、信号調整回路４２０、比較回路４３０（例えばコンパレータ）、プロセッサ４４０（例えばマイクロプロセッサ、マイクロコントローラなど）、ユーザインタフェース４５０、通信回路４７０、メモリ４８０及び／又はデータポート４９０のうちの１つ又は複数を含むことができる。いくつかのケースでは、摩耗状態モニタ５０は、電池などの電源４６０、コンデンサ又は両方を含むことができる。いくつかのケースでは、電池は、充電式及び／又は交換可能電池であってもよい。いくつかのケースでは、摩耗状態モニタ５０は、電源４６０がエネルギーを受け取ることができるよう、及び／又は１つ又は複数のエネルギーハーベスティング技術によって電源を充電することができるよう、エネルギーハーベスティング機能を含むことができる。例えば例示的なエネルギーハーベスティング技術は、運動（例えば振動）エネルギーハーベスター（例えば圧電振動エネルギーハーベスター、磁気誘導振動エネルギーハーベスターなど）、屋内及び／又は屋外でエネルギーをハーベストすることができる光起電性エネルギーハーベスター、圧電エネルギーハーベスター、熱エネルギーハーベスター、風力エネルギー（例えばマイクロタービン）ハーベスター及び／又は空間放射線（例えば無線周波数）エネルギーハーベスターを含むことができる。

いくつかのケースでは、摩耗状態モニタ５０は、電源４６０に追加して、あるいは電源４６０の代わりに、摩耗状態モニタ５０とは別の電源から電力を受け取ることができる１つ又は複数のコネクタ及び／又は端子を含むことができる。このような場合、摩耗状態モニタ５０は、ブラシホルダアセンブリ１１０が電気機械上に取り付けられると、外部電源から電力を受け取るように構成することができる。例えば摩耗状態モニタ５０への電気回路は、ブラシホルダアセンブリ１１０が取付けブロック７０に結合されて、電源から取付けブロック７０を通って摩耗状態モニタ５０へ電力を引き渡すことができるようになると完成させることができる。このような構成では、ブラシホルダアセンブリ１１０が電気機械の取付けブロック７０上に取り付けられると、摩耗状態モニタ５０に自動的に電力を提供することができ、また、ブラシホルダアセンブリ１１０が取付けブロック７０から取り外されると、摩耗状態モニタ５０への電力を遮断することができる。いくつかのケースでは、Ｉ／Ｏブロック４１０は、可撓センサ６０を摩耗状態モニタ５０に接続するための１つ又は複数のコネクタ４１５（例えばネジ端子、バネ端子など）を含むことができる。いくつかのケースでは、Ｉ／Ｏブロック４１０は、摩耗状態モニタ５０の中に配置することができ、あるいは摩耗状態モニタ５０の外部表面又はその近傍に配置することができる。例えばＩ／Ｏブロック４１０は、摩耗状態モニタ５０の中の空洞の中に配置することができ、また、開口及び／又は取外し可能カバーを介してアクセスすることができる。可撓センサ６０から受け取った信号は、信号調整回路４２０によって調整することができる。

信号調整回路４２０は、増幅された圧力指示信号に対するフィルタリング、増幅、バッファリング及び／又は他の調整を実施するように構成することができる。いくつかのケースでは、信号調整回路４２０は、１つ又は複数の離散構成要素（例えば抵抗器、トランジスタ、コンデンサ、インダクタ、ダイオードなど）及び／又は集積回路（例えば演算増幅器、バッファ、ＡＳＩＣなど）を含むことができる。いくつかのケースでは、信号調整回路４２０は、１つ又は複数のフィルタ４２２を含むことができる。フィルタ４２２は、直列ＲＣ回路網（例えば低域通過フィルタ）として構成された抵抗器及びコンデンサなどの集積又は離散素子の組合せとして実施することができる。第１次低域通過フィルタを使用することができるが、１つ又は複数の高域通過フィルタ、低域通過フィルタ、帯域通過フィルタ、ノッチフィルタ、受動フィルタ（例えば「Ｔ」セクション、「π」セクションなどを有している）、能動フィルタ（例えばチェビシェフフィルタ、バターワースフィルタなど）、ＩＩＲフィルタ、ＦＩＲフィルタ及び／又は任意の他の適切なフィルタ又はフィルタの組合せを始めとする、アナログフィルタ又はデジタルフィルタの任意の組合せを使用することができることが企図されている。

次に、比較回路４３０を使用して、可撓センサ６０から受け取った信号を１つ又は複数の所定の閾値と比較することができる。いくつかのケースでは、１つ又は複数の閾値のための閾値は、１つ又は複数の抵抗器、コンデンサ、インダクタ、ダイオード、トランジスタなどの１つ又は複数の離散電気構成要素、及び／又はコンパレータ及び／又はプロセッサなどの集積回路を使用して設定することができる。いくつかのケースでは、プロセッサ４４０は、メモリ４８０から閾値を読み出し、及び／又はメモリ４８０に記憶されている１つ又は複数の命令を使用して閾値を計算することができる。いくつかのケースでは、規定される閾値は所定のレベルに固定することができる。他のケースでは、規定される閾値は、必要に応じて構成可能及び／又は適合可能にすることができる。例えば１つ又は複数の閾値は、摩耗状態モニタ５０がブラシホルダアセンブリ１１０の中に取り付けられる前、及び／又は取り付けられた後の較正手順の間にユーザが構成することができる。可撓センサ６０がブラシホルダアセンブリ１１０の中に取り付けられると、ユーザは、例示的な１較正手順の間、可撓センサ６０から１つ又は複数の定常状態値を得ることができる。例えば得られる値は、ブラシ２４がほとんど摩耗していない場合の係合位置などのブラシ２４の第１の位置、及びブラシ２４が所定の量だけ摩耗した（例えば交換閾値に近づきつつある摩耗、最大許容可能摩耗など）場合の位置を近似するブラシ位置に対応する第２の位置に対応させることができる。特定のブラシアセンブリ毎の１つ又は複数の機械的及び／又は電気的相違のため、較正は重要なものとなり得る。いくつかのケースでは、ユーザは、外部メモリ素子（例えばフラッシュメモリ素子など）などから、通信回路４７０、ユーザインタフェース４５０（例えば１つ又は複数のスイッチ４５４及び／又はポテンシオメータ４５８を使用して）、及び／又はデータポート４９０などの通信インタフェースを介して閾値を通信することができる。

プロセッサ４４０は、ブラシ２４及び回転構成要素１５のうちの少なくとも１つの摩耗状態指示を決定し、及び／又はブラシ２４及び／又は回転構成要素１５の摩耗状態の１つ又は複数の指示をユーザに通信するためのアルゴリズムを使用して動作することができる。プロセッサ４４０は、例えば、可撓センサ６０のたわみ半径に対応する情報を摩耗状態モニタ５０に連続的に、あるいは所定の時間間隔で獲得させるアルゴリズムを使用して動作することができる。いくつかのケースでは、摩耗状態モニタ５０は、タイマ４４５及び／又はアナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ：Ａｎａｌｏｇ ｔｏ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）４４７を含むことができる。タイマ４４５及び／又はＡＤＣ４４７はプロセッサ４４０に統合することができ、あるいは個別の構成要素として提供することができる。いくつかのケースでは、信号調整回路４２０及び／又は比較回路４３０の１つ又は複数の構成要素及び／又は機能は、プロセッサ４４０によって処理される命令の中に組み込むことができる。

例示的な摩耗状態モニタ５０のメモリ４８０は、プロセッサ４４０と通信することができる。メモリ４８０を使用して、上で言及した制御アルゴリズム、閾値、計画時間、サンプリング時間、傾向情報などの任意の所望の情報を記憶することができる。メモリ４８０は、それらに限定されないが、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ、ハードドライブ及び／又は同様のものを始めとする任意の適切なタイプの記憶装置であってもよい。いくつかのケースでは、プロセッサ４４０は、メモリ４８０の中に情報を記憶することができ、また、後でその記憶した情報を検索することができる。

図４の例示的な実施形態では、ユーザインタフェース４５０は、摩耗状態モニタ５０による情報の表示及び／又は情報の要求を可能にする任意の適切なユーザインタフェースであってもよい。いくつかのケースでは、ユーザインタフェース４５０は、摩耗状態モニタ５０との１つ又は複数のユーザ対話を受け取ることができ、及び／又は摩耗状態モニタ５０によるブラシ２４及び／又は回転構成要素１５の摩耗状態に関する情報の表示、あるいは伝達を可能にすることができる。例えばユーザインタフェース４５０は、決定済みの摩耗状態の指示をユーザに提供することができる、ＬＥＤ４５２又はスピーカ４５６などの１つ又は複数のインジケータを含むことができる。ＬＥＤ４５２は、１つ又は複数の色を放出することができる１つ又は複数のＬＥＤ４５２を含むことができ、色及び／又は色がない状態は、対応する摩耗状態を表している。例えば点灯していないＬＥＤ及び／又は緑色の光（任意選択）を放出しているＬＥＤは、動作摩耗状態すなわち「良好な」摩耗状態を指示することができ、黄色の光を放出しているＬＥＤは、関連する構成要素が交換摩耗状態に近づきつつある摩耗状態を指示することができ、また、赤色の光を放出しているＬＥＤは、交換摩耗状態を指示することができる。上で挙げた色選択は単なる代表的なものにすぎず、他の色及び／又は色の組合せを企図することができる。いくつかのケースでは、ユーザインタフェース４５０は、異なる数のＬＥＤ４５２及び／又はＬＥＤ４５２のパターンを点灯して、ブラシ２４及び／又は回転構成要素１５の１つ又は複数の特定の摩耗状態を指示するように構成することができる。いくつかのケースでは、反射表面（例えばブラシホルダ２２の研磨されたブラシボックス、個別の反射体など）を使用して、１つ又は複数のＬＥＤによって放出される光を導き、及び／又は増幅することができる。

いくつかのケースでは、ブラシ２４及び／又は回転構成要素１５の摩耗状態は、スピーカ４５６を介してユーザインタフェース４５０によって指示することができる。スピーカ４５６を使用して聴覚指示を発することができ、例えばブラシ２４及び／又は回転構成要素１５の１つ又は複数の摩耗状態に対して、規定された継続期間の間、規定された音を発することができる。

いくつかのケースでは、ユーザインタフェース４５０は、摩耗状態モニタ５０に関する情報（例えば通信アドレス、取付け位置など）、可撓センサ６０及び／又はブラシホルダアセンブリ１１０に関する情報（例えば較正情報、閾値情報など）又はブラシ監視システム１００に関する他の情報のユーザによる入力を可能にする１つ又は複数の構成要素を含むことができる。例えばユーザインタフェース４５０は、通信アドレス又は他の識別情報を特定の摩耗状態モニタ５０に割り当て、通信リンク１１５を介して通信するための通信チャネル及び／又は周波数を割り当て、監視計画を規定し、及び／又は例えば分圧器網を調整するための抵抗器網を追加及び／又は除去することによって閾値を調整するために使用することができる１つ又は複数のスイッチ４５４を含むことができる。例えばユーザインタフェース４５０は、１つ又は複数のグループのスイッチ４５４を含むことができ、スイッチ４５４の第１の部分を使用してサイトアドレスを割り当て、スイッチ４５４の第２の部分を使用して電気機械番号を割り当て、また、スイッチ４５４の第３の部分を使用してブラシアセンブリ番号を割り当て、あるいはブラシアセンブリ１１０の位置を識別することができる。いくつかのケースでは、ユーザインタフェース４５０は、構成工程の間などに閾値を調整するために使用することができる１つ又は複数のポテンシオメータ及び／又は可変抵抗器を含むことができる。これらのユーザインタフェース構成要素は単なる例示的なものにすぎず、他の構成要素を企図することができる。

いくつかのケースでは、ユーザインタフェース４５０は、ディスプレイ４５８、及び１つ又は複数のメニューオプションを操作することなどによって情報を入力するための１つ又は複数のボタン４５９を含むことができる。ディスプレイ４５８は、任意の適切なディスプレイであってもよい。いくつかの例では、ディスプレイ４５８は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）を含むことができ、あるいは液晶ディスプレイであってもよく、また、いくつかのケースでは固定セグメントディスプレイ又はドットマトリックスＬＣＤディスプレイであってもよい。ユーザインタフェース４５０は、必要に応じて、ディスプレイ４５８及びデータ入力機能の両方で動作することができるタッチスクリーンＬＣＤパネルであってもよい。いくつかの例では、ディスプレイ４５８は、多数の動作パラメータの値を要求し、及び／又はこのような値を受け取るように適合することも可能であるが、その必要はない。いくつかのケースでは、ユーザは、タッチスクリーンディスプレイ、キーボード、ボタン４５９、又は数値及び／又は文字情報を入力する他の手段を使用して、識別情報の少なくとも一部（例えばサイト番号、機械番号、ブラシアセンブリ番号）を入力することができる。

多くのケースでは、所定の閾値などの診断限界が破られると、診断障害が発生したことをユーザに指示するようにプロセッサ４４０を構成することができる。これは、任意の様々な方法で達成することができる。例えば診断限界が破られたこと、また、診断障害が発生したことをプロセッサ４４０が決定すると、プロセッサ４４０は、ユーザインタフェース４５０によってユーザ警告を指示させることができる。いくつかのケースでは、プロセッサ４４０は、命令を処理して、所定の数の閾値破壊が生じた場合にのみ、及び／又は特定の継続期間を超える閾値破壊がプロセッサ４４０によって検出された場合にのみ、特定の摩耗状態をユーザに警告することができる。例えばプロセッサ４４０は、特定の閾値が少なくとも所定の閾値（例えば５秒、３０秒、１分など）にわたって合致すると、ブラシ２４の摩耗状態を指示するようにプログラムすることができる。同様に、プロセッサ４４０は、特定の閾値（例えば交換閾値）が特定の継続期間（例えば３０秒、１分など）の間、及び／又は回転構成要素の規定回転数（例えば１０回転、２０回転など）の間に、規定回数（例えば１０回、１５回など）にわたって超えると、回転構成要素１５の摩耗状態を指示するようにプログラムすることができる。いくつかのケースでは、ユーザ警告は、発生した破壊の性質を示すことができる、スピーカ４５６からの可聴音及び／又はユーザインタフェース４５０のディスプレイ上に表示される単純な文字列であってもよい。他の例では、プロセッサ４４０は、障害が発生したことをユーザに警告する何らかの視覚指示を提供することができる。このような視覚指示は、色指示、点滅指示あるいはユーザインタフェース４５０上に提供される視覚指示を含むことができる。さらに他の例では、プロセッサ４４０は、サイトモニタ１２０又は遠隔監視デバイス１５０、１６０などの他のデバイスに情報を提供するように構成することができる。サイトモニタ１２０又は遠隔監視デバイス１５０、１６０のうちの１つ又は複数は、視覚指示、聴覚指示、電子メール、インスタントメッセージ、テキストメッセージ又はユーザに対する何らかの他のメッセージを介してユーザに情報を提供し、ブラシホルダアセンブリ１１０の１つ又は複数の構成要素の摩耗状態をユーザに警告することができる。このような情報は、インターネットゲートウェイ１７０、又はインターネット又は他の広域ネットワーク、ローカルエリアネットワークなどを介して通信するように適合される他のデバイスを介して提供することができる。例えばインターネットゲートウェイ１７０は、ネットワーク１３０及び／又は産業制御システムと通信するように構成することができる。このような警告は、ブラシ監視システム１００が配置されているサイトからユーザが離れている場合であっても、ユーザに提供することができる。

ユーザインタフェース４５０に加えて摩耗状態モニタ５０も、通信回路４７０を介して、ブラシ２４及び／又は回転構成要素１５の摩耗状態に関する情報をユーザに通信することができる。ブラシ２４及び／又は回転構成要素１５の摩耗状態に関する情報は、そのブラシ２４及び／又は回転構成要素１５に関連する特定のサイト、特定の電気機械及び／又は特定のブラシアセンブリのうちの１つ又は複数を識別する情報と結合することができる。いくつかのケースでは、通信回路４７０は、通信リンク１１５を介してサイトモニタ１２０と通信するために使用することができる通信ポート（例えばスピーカ４７２、トランシーバ４７４など）を含むことができる。摩耗状態モニタ５０は、１つ又は複数の通信プロトコルを使用して、ブラシホルダアセンブリ１１０に関連する摩耗状態情報をサイトモニタ１２０に通信することができる。通信回路４７０は、音声エネルギー（例えば超音波信号）、無線周波数（ＲＦ）エネルギー（例えばＲＦ信号）及び／又は光エネルギー（例えば光信号、赤外線（ＩＲ）信号など）などを使用することにより、１つ又は複数の通信リンク技術を介して通信することができるチップセットを含むことができる。いくつかのケースでは、通信回路４７０は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、Ｗｉ−Ｆｉ、ＺＩＧＢＥＥ（登録商標）又は任意の他の無線プロトコルなどの１つ又は複数の他の無線技術を介して通信することができる。いくつかのケースでは、通信回路４７０は、１つ又は複数の有線式インタフェースを介して通信するように構成することも可能であるが、その必要はない。例えば通信回路４７０は、シリアルポート、ＡＲＣＮＥＴポート、パラレルポート、シリアルポート、ＣＡＴ５ポート、ＵＳＢ（ユニバーサルシリアルバス）ポート及び／又は同様のものなどの有線式ポートを含むことができる。いくつかのケースでは、通信回路４７０は、有線式ネットワーク又は無線ネットワークを介して使用することができる、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ、ＢＡＣＮｅｔ、ＬＯＮｔａｌｋ、ＤｅｖｉｃｅＮｅｔ、ＣｏｎｔｒｏｌＮｅｔ、Ｐｒｏｆｉｂｕｓなどの１つ又は複数の通信プロトコルを使用することができる。

いくつかのケースでは、図４に示されているように、摩耗状態モニタ５０は、任意選択でデータポート４９０を含むことができる。データポート４９０は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（商標）ポートなどの無線ポート又は任意の他の無線プロトコルであってもよい。他のケースでは、データポート４９０は、シリアルポート、パラレルポート、ＣＡＴ５ポート、ＵＳＢ（ユニバーサルシリアルバス）ポート及び／又は同様のものなどの有線式ポートであってもよい。いくつかの例では、データポート４９０はＵＳＢポートであってもよく、また、ＵＳＢフラッシュドライブ又は何らかの他のデータソースから情報をダウンロード及び／又はアップロードするために使用することができる。必要に応じて他の遠隔デバイスを使用することも可能である。データポート４９０は、プロセッサ４４０と通信するように構成することができ、また、必要に応じて、プロセッサ４４０に情報をアップロードし、及び／又はプロセッサ４４０から情報をダウンロードするために使用することができる。アップロード及び／又はダウンロードすることができる情報は、例えば閾値の値及び／又はタイミング情報を含むことができる。いくつかの例では、データポート４９０を使用して、摩耗状態モニタ５０及び／又は可撓センサ６０の既に生成済みの構成情報をアップロードすることができ、それにより構成工程を迅速にすることができる。いくつかのケースでは、データポート４９０を使用して、特定の摩耗状態モニタ５０及び／又は可撓センサ６０を使用して生成された構成をダウンロードすることができ、したがってその構成を他の同様の摩耗状態モニタ５０に転送して、それらのプログラミング工程を迅速にすることができる。いくつかのケースでは、データポート４９０を使用して、必要に応じてブラシ２４及び／又は回転構成要素１５の摩耗状態傾向に関する情報をアップロード及び／又はダウンロードすることができる。

いくつかのケースでは、データポート４９０を使用して、メモリ４８０の中に記憶されているデータを解析のためにダウンロードすることができる。例えばデータポート４９０を使用して、ブラシ２４及び／又は回転構成要素あるいはそれらの部品に関連する摩耗状態記録を、必要に応じてＵＳＢメモリスティック（サムドライブ又はジャンプドライブとも呼ばれることがある）、パーソナルコンピュータ、ラップトップ、ｉＰＡＤ（登録商標）又は他のタブレットコンピュータ、ＰＤＡ、スマートフォン又は他の遠隔デバイスなどの取外し可能デバイスにダウンロードすることができる。いくつかのケースでは、データは、ＭＳ ＥＸＣＥＬ（登録商標）、ＭＳ ＷＯＲＤ（登録商標）、テキスト、ＸＭＬ及び／又はＡｄｏｂｅ ＰＤＦ（登録商標）ファイルに変換することも可能であるが、その必要は全くない。

いくつかのケースでは、摩耗状態モニタ５０は、ブラシホルダアセンブリ１１０の近傍の環境の特性を知覚することができる１つ又は複数の環境センサを含むことができる。環境センサの例は、温度センサ及び／又は湿度センサを含むことができる。摩耗状態モニタ５０は、閾値を決定する際に、知覚された環境情報を使用するように構成することができ、及び／又は知覚された環境情報をサイトモニタ１２０又は遠隔監視デバイス１５０、１６０などの他のデバイスに通信することができる。

図５Ａ及び５Ｂは、図１、３及び４の例示的な１可撓センサ６０の斜視図である。この例示的な可撓センサ６０は、基板５１０、少なくとも１つのインク層５２０、及び１本又は複数本の線５４０に接続することができる複数の電気コネクタ５３０を含むことができる。可撓センサ６０は実質的に平らであってもよく、また、様々な長さ、幅及び／又は厚さから選択することができる。いくつかのケースでは、可撓センサ６０は、可撓センサ６０がたわむと変化するように設計される可変抵抗を有することができる。可撓センサ６０は、基板５１０の頂部表面５１５の上に１つ又は複数の導電性インク層５２０を堆積させることによって形成することができる。例えば基板５１０は、プラスチックフィルム（例えば２軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリイミドフィルム、ポリエステルフィルム、ポリアミドフィルム、フェノール樹脂など）などの可撓性電気絶縁材料から形成することができる。導電性インク層５２０は、基板５１０の頂部表面５１５に接着することができ、また、１つ又は複数の導電性インク（例えば炭素系インク、ポリマー系インク、合成インクなど）、及び／又はエポキシ及び／又は接着剤などの１つ又は複数の他の導電性材料から形成することができ、エポキシ又は接着剤は、導電性材料（例えば黒鉛、炭素など）を含む。いくつかのケースでは、導電性インク層５２０は、基板５１０がたわむと微小亀裂を形成することができ、この微小亀裂のサイズ及び／又は形状によって、可撓センサ６０の電気抵抗が予測可能な方法で変化する。このような可撓センサ６０の例は、Ｕｔａｈ州ＤｒａｐｅｒのＦｌｅｘｐｏｉｎｔ Ｓｅｎｓｏｒ Ｓｙｓｔｅｍｓ社のＢｅｎｄ Ｓｅｎｓｏｒ（登録商標）を含むことができる。可撓センサの他の例は、米国特許第７２４８１４２号明細書、米国特許第８０４７０８３号明細書、米国特許第７２７７００４号明細書及び米国特許第５１５７３７２号明細書に開示されており、これらの特許文献の各々は本願明細書に援用する。

上で説明したように、可撓センサ６０は、可撓センサ６０がたわむと変化するように設計される可変抵抗を有することができる。可撓センサ６０は、１つ又は複数の端子５３０、線５４０又は電気接続を形成する他のこのような手段などの電気接続によって摩耗状態モニタ５０に接続することができる。いくつかのケースでは、線５４０は、摩耗状態モニタ５０の回路機構にブラシ監視システム１００から導入される電気雑音の量を少なくするために遮蔽することができる。例えば線５４０は、シールド５５０を有するケーブルの中に含まれた線５４０の撚線対であってもよい。いくつかのケースでは、図５Ｂに示されているように、電気コネクタ５３０は、摩耗状態モニタ５０の１つ又は複数の端子４２５に直接接続することができる。

摩耗状態モニタ５０の電源４６０（例えば電池）を使用して摩耗状態モニタ５０及び／又は可撓センサ６０の１つ又は複数の構成要素に電力を供給し、可撓センサ６０のたわみ半径を表す信号の生成を容易にすることができる。例えば摩耗状態モニタ５０及び可撓センサ６０は、互いに相俟って動作し、電源電圧の一部である電圧出力を生成するための分圧器回路の少なくとも一部を形成することができる。ブラシ２４と回転構成要素１５の表面の間の物理的な接触を維持するためにバネ２９によって提供される力などのたわみ力を使用して可撓センサ６０をたわませることにより、そのたわみ力によって可撓センサ６０の抵抗が変化する。可撓センサ６０の抵抗の変化は、回転構成要素１５の導電表面１２に対するブラシ２４の頂部表面６２４の物理的な位置に対応させることができる。可撓センサ６０の可変抵抗は、可撓センサ６０のたわみの程度に対応して直線的又は非直線的に変化させることができる。同様に、可撓センサ６０の抵抗の変化は、可撓センサ６０のたわみ半径を表す信号の電圧出力に、その抵抗の変化に対応する変化をもたらすことになる。

可撓センサ６０のたわみ半径に関する情報を使用して、電気機械のブラシ２４の摩耗状態及び／又は回転構成要素１５（例えばスリップリング）の状態を決定することができる。上で言及したように、摩耗状態モニタ５０は、線５４０によって可撓センサ６０に電気接続することができる。摩耗状態モニタ５０は、可撓センサ６０のたわみ半径を表す信号の少なくとも一部と１つ又は複数の所定の閾値とを比較することにより、ブラシ２４及び／又は回転構成要素１５の摩耗状態を決定することができる。いくつかのケースでは、摩耗状態モニタ５０は、ブラシ２４の第１の摩耗状態に対応する第１の閾値、及び第１の閾値とは異なる、ブラシ２４の第２の摩耗状態に対応する第２の閾値を含むように構成することができる。例えば第１の閾値は、ブラシ２４を所定の時間期間内（例えば１週間以内）に交換しなければならない摩耗状態を示すブラシ摩耗状態に関連する第１の電圧レベルであってもよい。第２の閾値は、ブラシ２４を可能な限り速やかに交換する必要がある摩耗状態を示すブラシ２４の摩耗状態に対応させることができる。

いくつかのケースでは、摩耗状態モニタ５０は、ブラシ２４の振動を監視するように構成することができる。例えばブラシ２４の振動は、電気機械の回転構成要素１５の１つ又は複数の不完全性又は他の変形によるものであり得る。例えばスリップリングは、非一様に変形又は摩耗して、スリップリングの１つ又は複数の部分が丸い形でなくなる原因になることがある。回転構成要素１５が回転している間にブラシ２４が１つ又は複数の位置でこれらの欠陥に遭遇すると、これらの欠陥によってブラシ２４が回転速度及び／又は回転構成要素１５（例えばスリップリング、整流子など）の導電表面１２の欠陥の数に対応する速度で振動することになる。いくつかのケースでは、摩耗状態モニタ５０は、第１及び第２の閾値とは異なる、電気機械の回転構成要素１５の第１の摩耗状態に対応する第３の閾値、及び第１、第２及び第３の閾値とは異なる、回転構成要素１５の第２の摩耗状態に対応する第４の閾値を含むように構成することができる。例えば第３の閾値は、回転構成要素１５を所定の時間期間内（例えば１週間以内）に交換し、及び／又は修理しなければならない摩耗状態を示す回転構成要素１５の状態に関連する第１の電圧レベルであってもよい。第４の閾値は、回転構成要素１５の保守（例えば交換及び／又は修理）を可能な限り速やかに終了しなければならない状態を示す回転構成要素１５の状態に対応させることができる。

図６Ａ及び６Ｂは、図１のブラシホルダアセンブリ１１０などの例示的な１ブラシホルダアセンブリ６００の斜視図を示したもので、ブラシ２４の識別可能摩耗状態が異なっている。摩耗状態モニタ５０は、バネ２９のコイル３１０の中に配置することができる。可撓センサ６０は、バネ２９に隣接して配置することができ、また、摩耗状態モニタ５０に電気接続することができる。ここでは、図解を簡潔にするためにこの電気接続は示されていない。図６Ａには、ブラシホルダアセンブリ６００が最初に電気機械上に取り付けられた際のブラシ２４の初期摩耗状態などのブラシ２４の第１の摩耗状態が示されている。例えばブラシホルダアセンブリ６００が係合位置に位置している場合、バネ２９は、ブラシ２４と回転構成要素１５の導電表面１２を係合させるための力をブラシ２４の頂部表面６２４に加える。頂部表面６２４は、バネ２９のたわみ力が第１のたわみ半径６１０をもたらす第１の位置に置くことができる。この第１のたわみ半径６１０は、ブラシ２４の初期摩耗状態に関連付けることができる第１の抵抗値を可撓センサ６０に持たせることができる。第２のたわみ半径６４０は、交換摩耗状態に近づきつつある摩耗状態又は交換摩耗状態などのブラシ２４の異なる摩耗状態に関連付けることができる第２の異なる抵抗値を可撓センサ６０に持たせることができる。ブラシ監視システム１００及び／又はブラシ監視システムの構成要素（例えば摩耗状態モニタ５０、サイトモニタ１２０、遠隔監視デバイス１５０、１６０）は、ブラシホルダアセンブリ及び／又はブラシの幾何構造の変化、異なるバネによって加えられる異なる力を考慮し、及び／又はブラシホルダアセンブリ１１０毎に変化し得る他の要因を考慮するために較正することができる。いくつかのケースでは、摩耗状態モニタ５０は、ブラシ２４の振動を吸収及び／又は減衰させることができるよう、ブラシ２４のコイルの中に弾性的に取り付けることができる。

異なるたわみ半径における可撓センサ６０の抵抗値は、インク層５２０の中に形成される、可撓センサ６０がたわむことによって形成することができる一連の微小亀裂６６５によってもたらすことができる。微小亀裂６６５は、インク層５２０のもろい構成要素の亀裂によって形成することができ、一方、可撓構成要素は、インク層５２０の総合完全性を維持することができる。インク層５２０中の微小亀裂６６５は、可撓センサ６０の電気抵抗を変化させる。加えられるたわみ力によってたわみ半径が小さくなると、それにつれてより多くの微小亀裂６６５がインク層５２０中に形成され、可撓センサ６０の抵抗がますます大きくなる。抵抗は、可撓センサ６０に加えられるたわみ力の大きさ、ブラシ２４の摩耗の量及び／又はブラシ２４の運動に基づいて変化し得る。摩耗状態モニタ５０は、可撓センサ６０から、重要な継続期間にわたって、運動による可撓センサ６０の可変抵抗に基づく可変電圧信号を受け取ることができる。より小さい曲率半径は、可撓センサ６０のより大きい抵抗値に対応させることができる。例えば第１のたわみ半径６１０における可撓センサ６０の電気抵抗は、第２のたわみ半径６４０における可撓センサ６０の電気抵抗より小さい。インク層５２０は、基板５１０に対する強力な結合を持ち続けるため、可撓センサ６０は、繰り返したわませることができる。可撓センサ６０の抵抗は、可撓センサ６０が第１のたわみ半径６１０に復帰すると、第１の抵抗値へ復帰する。

可撓センサ６０は、端子５３０などの電気接続部を含む基端６６１を摩耗状態モニタ５０に向かって配向することができ、また、先端６６１を摩耗状態モニタ５０から遠ざかる方向に配向することができるようにブラシホルダアセンブリ１１０の中に取り付けることができる。図６Ａの例では、ブラシ２４の初期摩耗状態では、先端を含む可撓センサ６０の少なくとも一部は第１の平面６２０に沿って配向され、また、基端を含む可撓センサの他の部分は第２の平面６３０に沿って配向され、第１の平面６２０と第２の平面６３０の間の偏向６１５は、第１のたわみ半径６１０に対応している。図６Ｂには、第２の摩耗状態のブラシ２４が示されており、頂部表面６２４は、初期摩耗状態位置６０５から偏向距離６５５を隔てた第２の異なる位置６５１に位置している。この第２の位置６５１では、先端６６１を含む可撓センサ６０の少なくとも一部は、今度は第３の平面６５０に沿って配向され、また、基端６６２を含む可撓センサ６０の他の部分も第３の平面６５０に沿って配向され、第３の平面６５０と第２の平面６３０の間の偏向６４５は、第２のたわみ半径６４０に対応している。

図７は、サイトモニタ１２０などの例示的な１サイトモニタ７２０を有するブラシ監視システム７００のブロック図である。設備において、１つ又は複数の電気機械７１０は、ブラシホルダアセンブリ１１０などの１つ又は複数のブラシホルダアセンブリ７１５を含むように構成することができる。ブラシホルダアセンブリ７１５は、電気機械（例えば電動機、発電機など）の回転部分７３０（例えば軸）の周りに配置することができる。ブラシホルダアセンブリ７１５は、ブラシ２４と、電気機械の回転部分７３０に結合された回転構成要素（例えばスリップリング、整流子）の表面が接触するように配置することができる。いくつかのケースでは、ブラシホルダアセンブリ７１５は、図１及び３の取付けビーム２６を含む１つ又は複数のアダプタ７２６を使用して電気機械の一部に取り付けることができる。ブラシホルダアセンブリ７１５の各々は、通信リンク１１５を介してサイトモニタ７２０に通信するように構成することができる。

サイトモニタ７２０は、通信回路７４０、プロセッサ７５０、メモリ７６０、Ｉ／Ｏブロック７７０、データポート７８０、ユーザインタフェース７９０及び／又は１つ又は複数のセンサ７９５を含むことができる。いくつかのケースでは、通信回路７４０は、１つ又は複数のブラシホルダアセンブリ７１５から受け取った信号をフィルタリングし、及び／又はさもなければ調整するために使用することができる信号調整回路７４１を含むことができる。サイトモニタ７２０は、電池、コンデンサ及び／又は電力線アダプタなどの電源７９２を含むことができる。いくつかのケースでは、電池は、充電式及び／又は交換可能電池であってもよい。いくつかのケースでは、サイトモニタ７２０は、電源７９２がエネルギーを受け取ることができるよう、及び／又は１つ又は複数のエネルギーハーベスティング技術によって電源を充電することができるよう、エネルギーハーベスティング機能を含むことができる。例えば例示的なエネルギーハーベスティング技術は、運動（例えば振動）エネルギーハーベスター（例えば圧電振動エネルギーハーベスター、磁気誘導振動エネルギーハーベスターなど）、屋内及び／又は屋外でエネルギーをハーベストすることができる光起電性エネルギーハーベスター、圧電エネルギーハーベスター、熱エネルギーハーベスター、風力エネルギー（例えばマイクロタービン）ハーベスター及び／又は空間放射線（例えば無線周波数）エネルギーハーベスターを含むことができる。

通信回路７４０は、ブラシ２４及び／又は電気機械の回転部分７３０に結合された回転構成要素（例えばスリップリング、整流子など）の摩耗状態に関する情報を、ブラシホルダアセンブリ７１５に結合された１つ又は複数の摩耗状態モニタ（例えば摩耗状態モニタ５０）から受け取り、及び／又は構成及び／又はタイミング情報を１つ又は複数の摩耗状態モニタ５０に通信することができる。いくつかのケースでは、通信回路７４０は、通信リンク１１５を介して摩耗状態モニタ５０と通信するために使用することができる通信ポート（例えば音声受信機／送信機７４２、ＲＦトランシーバ７４４など）を含むことができる。１つ又は複数の通信プロトコルを使用して、ブラシホルダアセンブリ７１５の摩耗状態モニタ５０とサイトモニタ７２０の間で通信することができる。通信回路７４０は、音声エネルギー（例えば超音波信号）、無線周波数（ＲＦ）エネルギー（例えばＲＦ信号）及び／又は光エネルギー（例えば光信号、赤外線（ＩＲ）信号など）などを使用することにより、１つ又は複数の通信リンク技術を介して通信することができるチップセットを含むことができる。いくつかのケースでは、通信回路７４０は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（商標）、Ｗｉ−Ｆｉ、Ｚｉｇｂｅｅ又は任意の他の無線プロトコルなどの１つ又は複数の他の無線技術を介して通信することができる。いくつかのケースでは、通信回路７４０は、１つ又は複数の有線式インタフェースを介して通信するように構成することも可能であるが、その必要はない。例えば通信回路７４０は、シリアルポート、ＡＲＣＮＥＴポート、パラレルポート、シリアルポート、ＣＡＴ５ポート、ＵＳＢ（ユニバーサルシリアルバス）ポート及び／又は同様のものなどの有線式ポートを含むことができる。いくつかのケースでは、通信回路７４０は、有線式ネットワーク又は無線ネットワークを介して使用することができる、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）、ＢＡＣＮｅｔ、ＬＯＮｔａｌｋ、ＤｅｖｉｃｅＮｅｔ、Ｐｒｏｆｉｂｕｓ、ＣｏｎｔｒｏｌＮｅｔなどの１つ又は複数の通信プロトコルを使用することができる。例えば通信回路７４０は、ネットワーク１３０などを介して、１つ又は複数の通信リンク１２５、１２７、１３５及び１３７を介して、サイトモニタ７２０とは地理的に異なる、遠隔監視サイト１４０などの位置における遠隔サイトの遠隔監視デバイス１５０、１６０に通信するように構成することができる。いくつかのケースでは、通信回路７４０は、産業コントローラ（例えばプログラム可能論理コントローラ）に通信して、１つ又は複数のブラシアセンブリ７１５に関する摩耗状態情報をユーザに提供するように構成することができる。

いくつかのケースでは、１つ又は複数のブラシアセンブリ７１５の各々には、サイトモニタ７２０及び遠隔監視デバイス１５０、１６０のうちの１つ又は複数との通信を容易にするための通信アドレスなどの独自の識別子を割り当てることができる。個々の独自の識別子により、サイトモニタ７２０及び／又は遠隔監視デバイス１５０、１６０は、受け取った摩耗状態情報を特定の電気機械の特定のブラシアセンブリ及び／又は回転構成要素１５の部分に結合することができる。これらの識別子は、ユーザの要望に応じて、１つ又は複数の命名規則を使用することができる。例えば識別子は、英数字命名規則（例えばｂｒｕｓｈａｓｓｅｍｂｌｙ１４、ｅｍｌ．ｂａ１０、ｍａｃｈｉｎｅ１．ｒｏｗ１．ｃｏｌｕｍ３、ｓｉｔｅａ．ｍａｃｈｉｎｅ１．ｂａ３など）、数値命名規則（例えば１、２、１．２．４など）又は符号化命名規則（例えば０ｘ０１４５ＣＤＥＦ、１１０００など）を使用することができる。

いくつかのケースでは、識別子を使用して特定のブラシアセンブリを個々に識別することができる（例えばｂｒｕｓｈａｓｓｅｍｂｌｙ２４、２４、０ｘ１８、１１０００など）。また、識別子を使用して特定のブラシアセンブリを特定の電気機械及び／又は特定のサイトに結合することも可能である（例えばｓｉｔｅ１＿ｍａｃｈｉｎｅ３＿ｂｒｕｓｈａｓｓｅｍｂｌｙ１２、１．３．１２、０ｘ０１１１０００Ｃ、０１ １１ ００００１１００など）。摩耗状態モニタ５０は、識別子を文字列又は数値符号化値として記録するように構成することができる。例えば英数字命名規則を使用している英数字識別子を文字列として記憶し、及び／又は通信することができる。数値命名規則又は符号化命名規則を使用している識別子は、１つ又は複数の整数値として通信することができる１つ又は複数の数字（例えば整数など）として記憶することができる。いくつかのケースでは、識別子は、単一の整数値の中に符号化することができる（例えば１６進符号化値、２進符号化値など）。符号化命名規則を使用することにより、識別情報を例えば整数値として通信し、通信時間を最短化することができる。通信時間を最短化することにより、エネルギー使用量を少なくして、摩耗状態モニタ電源４６０、サイトモニタの電源７９２又は両方の有効寿命を長くすることができる。

識別情報は、符号化して、それらに限定されないが、ＲＡＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ、ハードドライブ及び／又は同様のものなどのメモリ素子の中に記憶し、及び／又はこれらのメモリ素子に転送することができる。一例として、１６ビット語を使用して、１６ビット語の第１の部分（例えば０ｘＳＳＳＳ＿ｍｍｍｍｂｂｂｂｂｂｂｂなどの４つの最上位ビット）を使用して特定のサイトを識別することができ、１６ビット語の第２の部分を使用して特定のサイトの特定の電気機械を識別することができ（例えば０ｘｓｓｓｓ＿ＭＭＭＭ＿ｂｂｂｂｂｂｂｂ）、また、１６ビット語の第３の部分を使用して、特定の電気機械に結合された特定のブラシアセンブリ７１５を識別することができる（例えば０ｘｓｓｓｓ＿ｍｍｍｍ＿ＢＢＢＢＢＢＢＢ）ように識別情報を符号化することができる。この例示では、ブラシ監視システム７００は、０と１５の間で番号を振ることができる（例えば１６進の０ｘ０から０ｘＦ、２進の００００から１１１１など）最大１６のサイト、個々のサイトと結合した最大１６の電気機械（例えば０と１５の間、１６進の０ｘ０と０ｘＦの間、２進の００００と１１１１の間などで番号が振られる）、及び電気機械の各々と結合した最大２５６のブラシアセンブリ７１５（例えば０と２５５の間、１６進の０ｘ００と０ｘＦＦの間、２進の００００００００と１１１１１１１１の間で番号が振られる）を含むことができる。例えば特定のブラシアセンブリ７１５には、サイトモニタ７２０及び／又は遠隔監視デバイス１５０、１６０によって、第３のサイトの１０番目の電気機械上の第４のブラシアセンブリ７１５として復号することができる０ｘ３Ａ０４の識別子を割り当てることができる。これらの命名規則は単なる例示的なものにすぎず、任意の特定のユーザサイト及び／又は設置に対して、他のこのような命名規則を使用し、及び／又は企図することも可能である。

サイトモニタ７２０は、ユーザと通信するためのユーザインタフェース７９０を含むことができる。例えばユーザインタフェース７９０は、サイトモニタ７２０による情報の表示及び／又は情報の要求を可能にし、かつ、サイトモニタ７２０との１つ又は複数のユーザ対話の受取りを可能にする任意の適切なユーザインタフェースであってもよい。例えばユーザインタフェース７９０は、特定の摩耗状態に関連する閾値、時間間隔値、診断限界、診断限界を一時停止することができる条件、警告に対する応答などのデータのユーザによる入力を可能にすることができる。いくつかのケースでは、ユーザインタフェース７９０は、サイトモニタ及び／又は摩耗状態モニタによる、温度設定点、湿度設定点などの環境データの使用を容易にする情報のユーザによる入力を可能にすることができる。これらは単なるいくつかの例にすぎない。

ユーザインタフェース７９０は、電気機械の１つ又は複数のブラシホルダアセンブリ７１５のブラシ及び／又は回転構成要素に関する摩耗状態情報を始めとするその機械に関する診断情報を、視覚指示、聴覚指示、電子メール、インスタントメッセージ、テキストメッセージ又はユーザに対する何らかの他のメッセージを介してユーザに提供し、ブラシホルダアセンブリ７１５の１つ又は複数の構成要素の摩耗状態をユーザに警告することができる。このような情報は、インターネットゲートウェイ１７０、又はネットワーク１３０などのインターネット又は他の広域ネットワークを介して通信するように適合される他のデバイスを介して提供することができる。このような警告は、ブラシ監視システム１００が配置されているサイトから遠隔監視サイト１４０の遠隔監視デバイス１５０、１６０などへユーザが離れている場合であっても、ユーザに提供することができる。いくつかのケースでは、ユーザインタフェース７９０は、ディスプレイ及び全く異なるキーパッドを含むことができる。ディスプレイは、任意の適切なディスプレイであってもよい。いくつかの例では、ディスプレイは、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）を含むことができ、あるいは液晶ディスプレイであってもよく、また、いくつかのケースでは固定セグメントディスプレイ又はドットマトリックスＬＣＤディスプレイであってもよい。ユーザインタフェース７９０は、必要に応じて、ディスプレイ及びキーパッドの両方として機能するタッチスクリーンＬＣＤパネルであってもよい。いくつかの例では、タッチスクリーンＬＣＤパネルは、多数の動作パラメータの値を要求し、及び／又はこのような値を受け取るように適合することも可能であるが、その必要はない。いくつかのケースでは、サイトモニタ７２０のＩ／Ｏブロック７７０は、外部ディスプレイ、キーボード、位置決め装置（例えばマウス、トラックボールなど）などの１つ又は複数のユーザインタフェースデバイスを接続するためのインタフェースを含むことができる。

いくつかのケースでは、プロセッサ７５０は、１つ又は複数のブラシホルダアセンブリ７１５に結合された摩耗状態モニタから受け取った、電気機械７１０の回転構成要素に関する摩耗状態情報を処理するように構成することができる。例えばプロセッサ７５０は、電気機械の回転部分７３０に結合された１つ又は複数のブラシ及び／又は回転構成要素１５の摩耗状態情報を監視するために、ブラシアセンブリ７１５から受け取った摩耗状態情報を処理するためのアルゴリズムを使用して動作することができる。例えばプロセッサ７５０は、受け取った情報を常に監視することにより、個々のブラシ２４の残りの有効寿命を予測することができる。いくつかのケースでは、プロセッサ７５０は、命令を処理して、受け取った摩耗状態情報をメモリ７６０に記憶することができる。例えば１つ又は複数のブラシホルダアセンブリ７１０の各々は、特定のブラシホルダアセンブリ７１５に関する情報を記憶するために、特定のメモリブロック７６２、７６４に結合することができる。

プロセッサ７５０は、記憶されている摩耗状態情報を任意の新しい摩耗状態情報と共に使用して、電気機械７１０に関する診断情報を決定することができる。例えばブラシホルダアセンブリ７１５から受け取った傾向情報及び／又は環境情報を使用して、ブラシホルダアセンブリ７１５、回転構成要素１５及び／又は回転部分７３０のうちの１つ又は複数が電気機械の他の構成要素のうちの１つ又は複数に対して整列していないかどうかを決定することができる。いくつかのケースでは、サイトモニタ７２０は、環境センサ（例えば温度センサ、湿度センサなど）などの１つ又は複数のセンサ７９５、及び／又は１つ又は複数の環境センサから情報を受け取り、サイトの環境に関する環境情報（例えば温度、湿度など）を提供するための１つ又は複数の線端子を含むことができるＩ／Ｏブロック７７０を含むことができる。このような情報は、電気機械の傾向を決定し、及び／又は他の診断解析を実施するのに役立てることができる。

プロセッサ７５０は、１つ又は複数のブラシホルダアセンブリ７１５から所定の時間間隔で摩耗状態情報を受け取るようにプログラムすることができる。いくつかのケースでは、この所定の時間間隔は、特定の値（例えば１日に１回、１週間に１回など）に固定することができ、また、他のケースでは、特定の摩耗状態に到達すると、この時間間隔を変更することができる。例えばプロセッサ７５０は、１つ又は複数のブラシ及び／又は回転構成要素１５が交換摩耗状態に近づきつつある摩耗状態に達するまでの間は、１日に１回などの第１の時間間隔でブラシホルダアセンブリ７１５から摩耗状態情報を受け取るように構成することができる。その時点で、プロセッサ７５０は、時間単位などの第２のより短い時間間隔でブラシホルダアセンブリ７１５から摩耗状態情報をサンプリングすることができる。いくつかのケースでは、プロセッサ７５０はタイマ７５２を含むことができ、及び／又はタイマ回路に通信結合することができる。

いくつかのケースでは、サイトモニタ７２０は、１つ又は複数のブラシホルダアセンブリ７１５に含まれている可撓センサ６０に関する情報を受け取ることができる。例えばブラシホルダアセンブリ７１５の摩耗状態モニタは、ブラシ２４及び／又は回転構成要素１５の摩耗状態指示を決定するための処理機能を含んでいないことがある。したがってサイトモニタ７２０のプロセッサ７５０は、ブラシホルダアセンブリ７１５の１つ又は複数の可撓センサ６０から受け取った情報を使用して、ブラシ２４及び回転構成要素１５のうちの少なくとも１つの摩耗状態を決定するようにプログラムすることができる。プロセッサ７５０は、例えば、特定のブラシホルダアセンブリ７１５の可撓センサ６０のたわみ半径に対応する情報を通信回路７４０に連続的に、あるいは所定の時間間隔で獲得させるアルゴリズムを使用して動作することができる。プロセッサ７５０は、次に、受け取った情報を１つ又は複数の所定の閾値と比較して、ブラシ２４及び／又は回転構成要素１５の摩耗状態指示を決定することができる。

例示的なサイトモニタ７２０のメモリ７６０は、プロセッサ７５０と通信することができる。メモリ７６０を使用して、上で言及した制御アルゴリズム、閾値、計画時間、サンプリング時間、傾向情報などの任意の所望の情報を記憶することができる。上で言及したように、１つ又は複数のブラシホルダアセンブリ７１５の各々は、特定のブラシホルダアセンブリ７１５に関する情報を記憶するために、特定のメモリブロック７６２、７６４に結合することができる。メモリ７６０は、それらに限定されないが、ＲＡＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ、ハードドライブ及び／又は同様のものを始めとする任意の適切なタイプの記憶装置であってもよい。いくつかのケースでは、プロセッサ７５０は、メモリ７６０の中に情報を記憶することができ、また、後でその記憶した情報を検索することができる。

いくつかのケースでは、サイトモニタ７２０は、任意選択でデータポート７８０を含むことができる。データポート７８０は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（商標）ポートなどの無線ポート又は任意の他の無線プロトコルであってもよい。他のケースでは、データポート７８０は、シリアルポート、パラレルポート、ＣＡＴ５ポート、ＵＳＢ（ユニバーサルシリアルバス）ポート及び／又は同様のものなどの有線式ポートであってもよい。いくつかの例では、データポート７８０はＵＳＢポートであってもよく、また、ＵＳＢフラッシュドライブ又は何らかの他のデータソースから情報をダウンロード及び／又はアップロードするために使用することができる。必要に応じて他の遠隔デバイスを使用することも可能である。データポート７８０は、プロセッサ７５０と通信するように構成することができ、また、必要に応じて、プロセッサ７５０に情報をアップロードし、及び／又はプロセッサ７５０から情報をダウンロードするために使用することができる。アップロード及び／又はダウンロードすることができる情報は、例えば閾値の値及び／又はタイミング情報を含むことができる。いくつかの例では、データポート７８０を使用して、特定の電気機械７１０及び／又は摩耗状態モニタ５０及び／又は可撓センサ６０などの特定のブラシホルダアセンブリ７１５の既に生成済みの構成情報をアップロードすることができ、それにより構成工程を迅速にすることができる。いくつかのケースでは、データポート７８０を使用して、特定の摩耗状態モニタ５０及び／又は可撓センサ６０を使用して生成された構成をダウンロードすることができ、したがってその構成を他の同様の摩耗状態モニタ５０に転送して、それらのプログラミング工程を迅速にすることができる。いくつかのケースでは、データポート７８０を使用して、必要に応じてブラシ２４及び／又は回転構成要素１５の摩耗状態傾向に関する情報をアップロード及び／又はダウンロードすることができる。

いくつかのケースでは、データポート７８０を使用して、メモリ７６０の中に記憶されているデータを解析のためにダウンロードすることができる。例えばデータポート７８０を使用して、１つ又は複数のブラシ及び／又は回転構成要素に関連する摩耗状態記録を、必要に応じてＵＳＢメモリスティック（サムドライブ又はジャンプドライブとも呼ばれることがある）、パーソナルコンピュータ、ラップトップ、ｉＰＡＤ（登録商標）又は他のタブレットコンピュータ、ＰＤＡ、スマートフォン又は他の遠隔デバイスなどの取外し可能デバイスにダウンロードすることができる。いくつかのケースでは、データは、ＭＳ ＥＸＣＥＬ（登録商標）、ＭＳ ＷＯＲＤ（登録商標）、テキスト、ＸＭＬ及び／又はＡｄｏｂｅ ＰＤＦ（登録商標）ファイルに変換することも可能であるが、その必要は全くない。

図８は、摩耗状態モニタ８１２ａ〜ｄ及び可撓センサ８１５ａ〜ｄの異なる構成を利用している電気機械の取付けブロック及びブラシホルダアセンブリ８１０ａ〜ｄの一例示のバスを示したものである。いくつかのケースでは、１つ又は複数のブラシホルダアセンブリ８１０ａ〜ｄは、静止部材３４に固着された取付けブロックの上にブラシホルダアセンブリ８１０ａ〜ｄを取り付けることによって電気機械の上に取り付けることができる。例えば第１のブラシホルダアセンブリ８１０ａは第１の取付けブロックの上に取り付けることができ、第２のブラシホルダアセンブリ８１０ｂは第２の取付けブロックの上に取り付けることができ、第３のブラシホルダアセンブリ８１０ｃは第３の取付けブロックの上に取り付けることができ、また、第４のブラシホルダアセンブリ８１０ｄは第４の取付けブロックの上に取り付けることができ、以下同様である。

ブラシホルダアセンブリ８１０ａ〜ｄが、ブラシ８２４ａ〜ｄ、端子及び取付けブロックを介して導電表面１２への／からの電気接続が確立される係合位置（図３、５Ａ及び５Ｂに示されている係合位置など）へ移動すると、摩耗状態モニタ８１２ａ〜ｄは、初期摩耗状態位置に位置することができる。ブラシホルダアセンブリ８１０ａ〜ｄが電気デバイス上に取り付けられ、かつ、使用されたある程度後の時点で、例えばブラシ８２４ａ〜ｄが交換を断言し得るまで十分に摩耗し、異常すなわち閾値状態が発生するか、あるいは電気デバイスに対する保守を実施しなければならなくなると、ブラシホルダアセンブリ８１０ａ〜ｄ及び／又はブラシホルダアセンブリ８１０ａ〜ｄのブラシ８２４ａ〜ｄを取付けブロックから取り外して、新しいブラシホルダアセンブリ８１０ａ〜ｄ及び／又はブラシ８２４ａ〜ｄと交換することができる。

いくつかのケースでは、摩耗状態モニタ８１２ａ〜ｄ及び／又は可撓センサ８１５ａ〜ｄは別様に構成することができる。例えば摩耗状態モニタ８１２ａ及び８１２ｄは、図２の開口２２５などのスロット様開口を含むことができる。このような場合、可撓センサ８１５ａ、８１５ｄの電気接続は、内部で摩耗状態モニタ８１２ａ、８１２ｄに接続することができる。このような場合、可撓センサ８１５ａは、接着剤を使用してバネに貼り付けることができ、また、Ｔｅｆｌｏｎ（商標）などのコーティング剤を使用してコーティングし、可撓センサ８１５ａを摩耗から保護することができる。他の例では、摩耗状態モニタ８１２ｄは、可撓センサ８１５ｄをバネ８２９ｄの端に隣接して配置することができるよう、バネ８２９ｄの端を通り越して延在するように構成することができる。他の例では、可撓センサ８１５ｂ、８１５ｃは、摩耗状態モニタ８１２ｂ、８１２ｄに接続することができる１つ又は複数のワイヤ接続を含むことができる。図８の例では、摩耗状態モニタ８１２ｂは、摩耗状態モニタ８１２ｂの同じ端部に２つの端子を含むことができる。しかしながら摩耗状態モニタ８１２ｃは、摩耗状態モニタ８１２ｂの個々の端部に端子を含むことも可能である。これらの構成は単なる例示的なものにすぎず、他のこのような構成を使用し、及び／又は企図することができる。

図９は、ブラシ２４の摩耗状態と結合した可撓センサ６０の可変抵抗と結合した、時間に対する例示的な電圧のグラフ９００を示したものである。上で言及したように、可撓センサ６０は、可撓センサ６０に加えられるたわみ半径に基づいて変化することができる可変抵抗を有することができる。例えば可撓センサ６０のたわみ半径が大きくなると、特定の可撓センサの特性曲線に従って可撓センサ６０の可変抵抗値もそれに応じて大きくなる。したがって可撓センサ６０が分圧器回路などの電気回路に組み込まれると、曲線９１０として示されているように、分圧器回路から出力される電圧もそれに応じて変化することになる。一例では、初期可変抵抗値９０５は、特定の可撓センサ６０が係合位置でブラシアセンブリ１１０に組み込まれると決定することができる。結合されているブラシ２４は常に摩耗し、それに応じて可撓センサ６０のたわみ半径が大きくなる。この特定の分圧器構成の場合、電圧が高くなる。いくつかのケースでは、少なくとも２つの閾値電圧を定義してブラシ２４の摩耗状態を監視することができる。例えば第１の閾値Ｖｍ９２０は、交換摩耗状態に近づきつつある摩耗状態に関連付けることができ、また、第２の閾値Ｖｒ９３０は、交換摩耗状態に関連付けることができる。いくつかのケースでは、時間９４０で、関連する摩耗状態モニタは、ブラシ２４が交換摩耗状態に近づきつつある摩耗状態に達したことをユーザに指示することができる。時間９５０で、関連する摩耗状態モニタは、ブラシ２４が交換摩耗状態に達したことをユーザに指示することができる。

図１０は、電気機械の回転構成要素１５の状態を示す過渡電圧信号１０１０の一例のグラフ１０００を示したものである。いくつかのケースでは、過渡電圧信号１０１０は、定常状態信号より短い時間スケールの下で動作することができる。例えば摩耗状態モニタ５０は、回転構成要素１５が１回転する間及び／又は１回又は複数回にわたって回転する間に発生する１つ又は複数の過渡事象を監視することができる。例えば時間１０１５は、１回転の時間に対応させることができる。回転構成要素１５が毎分約１０００回転で回転する場合、１回転は約０．０６秒毎に生じることになる。いくつかのケースでは、摩耗状態モニタ５０は、複数回の回転（例えば２回転、５回転、１０回転など）にわたって過渡事象を監視することができる。過渡事象１０２５は、ブラシ２４が回転構成要素１５の表面の不規則性に遭遇する場合などにおけるブラシの振動に対応していてもよい。いくつかのケースでは、Ｖｍｔ１０２０及びＶｒｔ１０３０などの複数の閾値を定義することができ、Ｖｍｔ１０２０は、回転構成要素１５が交換摩耗状態に近づきつつある場合の摩耗状態に対応しており、また、Ｖｒｔ１０３０は、回転構成要素１５の交換摩耗状態に対応させることができる。グラフから分かるように、過渡事象１０３５はＶｒｔ１０３０閾値を交差している。このような場合、摩耗状態モニタは、回転構成要素が交換摩耗状態に達したことを示すことができる。他のケースでは、摩耗状態モニタは、規定回数及び／又は規定継続期間にわたってＶｒｔを交差すると、回転構成要素が交換摩耗状態に達したことを示すことができる。これらはいくつかの例にすぎない。

いくつかのケースでは、正規の動作中に、大きさが小さい何らかのブラシの振動（例えば約０．００５１センチメートル（０．００２インチ）、約０．００７６センチメートル（０．００３インチ）など）が存在する可能性がある。回転構成要素１５が摩耗すると、振動の大きさが変化することになる。振動を表す信号（例えば過渡電圧信号１０１０）の大きさを監視することにより、回転構成要素の摩耗状態を予測することができる。例えば大きさが約０．０１２７センチメートル（０．００５インチ）以下である正規動作中の振動は、「許容可能」と見なすことができる。図１０に示されているように、過渡電圧信号１０１０を監視することによって３つの摩耗状態を予測することができる。例えば閾値１０２０、１０３０を使用して、「動作」摩耗状態（例えば振動の大きさが約０．０１２７センチメートル（０．００５インチ））に対応する第１の領域１０４０、交換摩耗状態に近づきつつある摩耗状態（例えば振動の大きさが約０．０１２７センチメートル（０．００５インチ）と約０．０２５４センチメートル（０．０１０インチ）の間）に対応する第２の領域１０５０、及び交換摩耗状態（例えば振動の大きさが約０．０２５４センチメートル（０．０１０インチ）より大きい）に対応する第３の領域１０６０を定義することができる。

図１１は、電気デバイスの１つ又は複数の構成要素の摩耗状態を監視するための例示的な１方法１１００を示したものである。１１１０で摩耗状態モニタは、可撓センサから、可変抵抗値、可変電圧値及び／又は可変電流値などの可変値を得ることができる。可変電圧値及び／又は可変電流値は、可撓センサの可変抵抗値に関連付けることができる。この可変値を使用して、図７の電気機械のスリップリングなどの電気デバイスの回転構成要素に対する炭素ブラシの運動を知覚することができる。例えば可変抵抗は、ブラシホルダアセンブリ１１０のブラシ２４及びバネ２９に関連する可撓センサ６０のたわみ半径に対応させることができる。たわみ半径の変化は、電気デバイスの回転構成要素に対するブラシの運動及び／又はブラシの摩耗状態に関連付けることができる。１１２０で、可変抵抗値を閾値と比較してブラシの摩耗状態を決定することができる。ブラシの摩耗状態は、視覚インジケータ及び／又は聴覚インジケータを含むことができるユーザインタフェースなどによってユーザに通信することができる。

いくつかのケースでは、１１３０で、ブラシの摩耗状態の指示をサイト監視デバイス及び／又は遠隔監視デバイスに通信することができる。遠隔監視デバイスは、電気機械及びサイト監視デバイスの地理的位置と同じ地理的位置及び／又は異なる地理的位置に配置することができる。

いくつかのケースでは、摩耗モニタ、サイトモニタ及び／又は遠隔監視デバイスは、炭素ブラシの運動と結合した抵抗値を使用して、電気機械のブラシ及び／又は回転構成要素の寿命期待値を予測するための命令を処理することができるプロセッサを含むことができる。いくつかのケースでは、プロセッサは、定常状態可変抵抗値を使用して炭素ブラシの摩耗状態を識別子し、及び／又は過渡可変抵抗値を使用して電気デバイスの回転電気構成要素（例えばスリップリング、整流子など）の摩耗状態を識別するための命令を処理することができる。

本発明の態様は、本明細書において説明され、かつ、企図されている特定の実施形態以外の様々な形態で明らかにすることができることは当業者には認識されよう。したがって特許請求の範囲に記載されている本発明の範囲及び精神を逸脱することなく、形態及び詳細における逸脱が可能である。

Claims (21)

1. 電気機械に搭載されているブラシホルダアセンブリの炭素ブラシの摩耗状態を監視するためのブラシ監視システムにおいて、
   前記炭素ブラシを前記電気機械の回転構成要素と係合させるバネのコイル部分の内部に配置できる摩耗状態モニタと、
   前記摩耗状態モニタから前記炭素ブラシの摩耗状態を指示する信号を受信するためのサイトモニタとからなる、ブラシ監視システム。
2. 前記摩耗状態モニタは前記炭素ブラシの摩耗状態に関する情報を得るためにセンサに通信結合する、請求項１に記載のブラシ監視システム。
3. 前記サイトモニタは、無線によって前記摩耗状態モニタから前記信号を受信する、請求項１又は２に記載のブラシ監視システム。
4. 前記摩耗状態モニタは前記炭素ブラシの振動を監視する、請求項１に記載のブラシ監視システム。
5. 前記サイトモニタは前記炭素ブラシの過剰振動をユーザに通知する、請求項４に記載のブラシ監視システム。
6. 前記サイトモニタは前記炭素ブラシの摩耗状態の指示を出力する、請求項１〜５のいずれか一項に記載のブラシ監視システム。
7. 前記サイトモニタは将来における前記炭素ブラシの状態の推定寿命期待値を予測する、請求項１〜６のいずれか一項に記載のブラシ監視システム。
8. 前記サイトモニタは前記炭素ブラシの摩耗状態に関する情報をユーザに提供するための表示装置を備える、請求項１に記載のブラシ監視システム。
9. 前記摩耗状態モニタは電池及びプロセッサを備える、請求項１に記載のブラシ監視システム。
10. 前記摩耗状態モニタは温度センサを備える、請求項１に記載のブラシ監視システム。
11. 前記サイトモニタは前記ブラシホルダアセンブリの過剰加熱をユーザに通知する、請求項１０に記載のブラシ監視システム。
12. 前記サイトモニタは、初めて前記電気機械上に取り付けられた時に前記炭素ブラシの位置に関する情報を記憶する、請求項１に記載のブラシ監視システム。
13. 前記サイトモニタは前記炭素ブラシの摩耗状態を中央監視デバイスに通信することができる通信回路をさらに備え、前記中央監視デバイスは前記サイトモニタ及び前記電気デバイスの地理的な位置とは異なる地理的な位置に配置される、請求項１に記載のブラシ監視システム。
14. 前記サイトモニタは前記炭素ブラシの摩耗状態を通信している前記ブラシホルダアセンブリの識別子を判定し、かつ、前記ブラシホルダアセンブリの前記識別子を前記炭素ブラシの摩耗状態と関連付ける、請求項１に記載のブラシ監視システム。
15. 電気機械に搭載されているブラシホルダアセンブリの炭素ブラシの摩耗状態の監視方法において、
    前記ブラシホルダアセンブリのバネに取り付けられたセンサからの信号を取得する工程であって、前記バネは前記炭素ブラシを前記電気機械の回転構成要素と係合させ、前記信号は前記炭素ブラシを囲む前記ブラシホルダアセンブリのブラシホルダに相対した前記炭素ブラシの線形運動に比例する、前記ブラシホルダアセンブリのバネに取り付けられたセンサからの信号を取得する工程と、
    前記バネのコイル部分の内部に配置された摩耗状態モニタとの前記信号を処理して、前記炭素ブラシの摩耗状態を判定する工程と、
    前記炭素ブラシの摩耗状態を、前記電気機械に近接して設けられるサイトモニタに通信する工程とを備える、炭素ブラシの摩耗状態の監視方法。
16. 前記サイトモニタの表示装置に前記炭素ブラシの摩耗状態の指示を表示する工程をさらに備える、請求項１５に記載の炭素ブラシの摩耗状態の監視方法。
17. 前記サイトモニタの表示装置に前記炭素ブラシの推定寿命期待値を表示する工程をさらに備える、請求項１５に記載の炭素ブラシの摩耗状態の監視方法。
18. 前記信号は前記バネに伴う前記センサの移動に基づいて変動する、請求項１５に記載の炭素ブラシの摩耗状態の監視方法。
19. 前記炭素ブラシの振動を前記摩耗状態モニタで監視する工程をさらに備える、請求項１５に記載の炭素ブラシの摩耗状態の監視方法。
20. 前記炭素ブラシの摩耗状態は前記サイトモニタに無線によって通信される、請求項１５に記載の炭素ブラシの摩耗状態の監視方法。
21. 電気機械の炭素ブラシの摩耗状態を監視するためのセンサを備えたブラシホルダアセンブリにおいて、
    前記ブラシホルダアセンブリのバネに取り付けられ、前記バネとともに移動する、センサと、
    前記バネのコイル部分の内部に配置された摩耗状態モニタであって、前記摩耗状態モニタは前記バネの移動に基づいて前記炭素ブラシの摩耗状態に関する情報を得るために前記センサに通信可能に接続されている、摩耗状態モニタとを備える、ブラシホルダアセンブリ。