JPH0574537A - 回転電機用ブラシ監視装置 - Google Patents
回転電機用ブラシ監視装置Info
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- JPH0574537A JPH0574537A JP3261396A JP26139691A JPH0574537A JP H0574537 A JPH0574537 A JP H0574537A JP 3261396 A JP3261396 A JP 3261396A JP 26139691 A JP26139691 A JP 26139691A JP H0574537 A JPH0574537 A JP H0574537A
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- length
- optical fiber
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Abstract
(57)【要約】
【目的】回転電機の集電用ブラシの摩耗量を非接触で、
かつリアルタイムに計測できるようにすること。 【構成】スリップリングや整流子などの摺動面４と摺動
接触しているブラシ２の摩耗による長さの変位量Ｌをブ
ラシ保持装置１の一部を構成するばね支え具７内に組み
込んだ光ファイバ９で検出、その出力信号を変換回路に
より電気出力に変換して表示する。また、これよりブラ
シ長さの画像処理表示を行ない、ブラシ摩耗状態の監視
と共に、ブラシ摺動状態の評価、判断ができるようにし
たもの。 【効果】光ファイバの検出信号でブラシの長さ、および
摺動状態が確認できるので、充電部が露出した回転体に
近づくことなくブラシの点検ができる。また、ブラシの
交換時期も予測でき、保守、点検を安全に、且つ容易に
行なうことができる。
かつリアルタイムに計測できるようにすること。 【構成】スリップリングや整流子などの摺動面４と摺動
接触しているブラシ２の摩耗による長さの変位量Ｌをブ
ラシ保持装置１の一部を構成するばね支え具７内に組み
込んだ光ファイバ９で検出、その出力信号を変換回路に
より電気出力に変換して表示する。また、これよりブラ
シ長さの画像処理表示を行ない、ブラシ摩耗状態の監視
と共に、ブラシ摺動状態の評価、判断ができるようにし
たもの。 【効果】光ファイバの検出信号でブラシの長さ、および
摺動状態が確認できるので、充電部が露出した回転体に
近づくことなくブラシの点検ができる。また、ブラシの
交換時期も予測でき、保守、点検を安全に、且つ容易に
行なうことができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、発電機や電動機など回
転電機に使用されるスリップリング、或いは整流子と摺
動接触して導電路を構成するブラシ装置に係り、特に比
較的大容量の回転電機に好適な、ブラシの長さ変化を観
測するブラシ監視装置に関する。
転電機に使用されるスリップリング、或いは整流子と摺
動接触して導電路を構成するブラシ装置に係り、特に比
較的大容量の回転電機に好適な、ブラシの長さ変化を観
測するブラシ監視装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】回転電機のスリップリング、或いは整流
子などの集電体と摺動接触するブラシは、メンテナンス
フリー化が殆ど不可能な装置で、このため、保守員によ
る定期的なパトロ−ルによってブラシ動作状態、摩耗状
態及び火花の有無などの点検、監視が不可欠である。し
かし、ブラシの摩耗状態は、周囲の環境条件、回転電機
の負荷状態の変動によって大きく影響を受け、その摩耗
速度は変化する上、個々のブラシに流れる電流も一定で
はないので、それぞれのブラシ摩耗速度は異なり、僅か
な点検漏れが回転電機の機能停止という重大事故発生に
つながる虞れが大であった。
子などの集電体と摺動接触するブラシは、メンテナンス
フリー化が殆ど不可能な装置で、このため、保守員によ
る定期的なパトロ−ルによってブラシ動作状態、摩耗状
態及び火花の有無などの点検、監視が不可欠である。し
かし、ブラシの摩耗状態は、周囲の環境条件、回転電機
の負荷状態の変動によって大きく影響を受け、その摩耗
速度は変化する上、個々のブラシに流れる電流も一定で
はないので、それぞれのブラシ摩耗速度は異なり、僅か
な点検漏れが回転電機の機能停止という重大事故発生に
つながる虞れが大であった。
【０００３】そこで、ブラシの摩耗状態を監視し、摩耗
寸法が所定量に達したとき警報を発したり、その回転電
機を停止させてブラシ交換時期を報知させるようにした
監視装置が、従来から種々提案されており、マイクロス
イッチやレバ−を用いた機械式のもの、又は光ファイバ
−や光電スイッチによる光学的方法、或いは磁気変化や
トランスを用いたもの、更にはホ−ル素子などを用いた
電気方式によるものなどが、例えば特開昭５６−１０１
３６０号、特開昭５７−１７００４４号、特開昭５８−
４９０６７号、特開昭５８−８９０４８号、それに特開
昭６２−１９０６７６号の各公報により知られている。
寸法が所定量に達したとき警報を発したり、その回転電
機を停止させてブラシ交換時期を報知させるようにした
監視装置が、従来から種々提案されており、マイクロス
イッチやレバ−を用いた機械式のもの、又は光ファイバ
−や光電スイッチによる光学的方法、或いは磁気変化や
トランスを用いたもの、更にはホ−ル素子などを用いた
電気方式によるものなどが、例えば特開昭５６−１０１
３６０号、特開昭５７−１７００４４号、特開昭５８−
４９０６７号、特開昭５８−８９０４８号、それに特開
昭６２−１９０６７６号の各公報により知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、ブラ
シの摩耗に伴い、突然、ブラシ摩耗警報が発生したり、
稼働中の回転電機が予告無く突然、運転を停止してしま
う点について配慮がされておらず、交換すべきブラシの
準備が直ちに整わず、運転再開までに余分な時間が取ら
れてしまったり、いざ回転電機が停止したとき、周辺機
器に重大な支障を及ぼしてしまうという問題があった。
シの摩耗に伴い、突然、ブラシ摩耗警報が発生したり、
稼働中の回転電機が予告無く突然、運転を停止してしま
う点について配慮がされておらず、交換すべきブラシの
準備が直ちに整わず、運転再開までに余分な時間が取ら
れてしまったり、いざ回転電機が停止したとき、周辺機
器に重大な支障を及ぼしてしまうという問題があった。
【０００５】本発明の目的は、回転電機の運転中、その
ブラシ摩耗量を光学式センサによって非接触で常時連続
的に知ることができ、ブラシ摩耗に際して、常に的確な
対応が行なえるようにしたブラシ監視装置を提供するこ
とにある。
ブラシ摩耗量を光学式センサによって非接触で常時連続
的に知ることができ、ブラシ摩耗に際して、常に的確な
対応が行なえるようにしたブラシ監視装置を提供するこ
とにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、ブラシを保持するブラシ保持装置の一部を構成する
ブラシ加圧ばね支え具に光ファイバからなるセンサを組
込み、回転電機の運転時間経過と共に摩耗して変化する
ブラシ長さを光学的に検出し、リアルタイムで表示する
ようにしたものである。具体的には、光ファイバにより
ブラシ長さ変化に伴って移動するブラシ加圧ばね、ある
いはブラシ頭部に光を当て、投、受光量の変化を電気出
力に変換してブラシ摩耗量を演算する手段を設ける。こ
れより複数個ブラシの長さ表示、およびブラシ長さ記憶
装置手段によってブラシ摩耗履歴を画像表示して、ブラ
シ交換時期の予測、ブラシ摩耗限界警報などブラシ摺動
状態を監視するようにしたものである。
に、ブラシを保持するブラシ保持装置の一部を構成する
ブラシ加圧ばね支え具に光ファイバからなるセンサを組
込み、回転電機の運転時間経過と共に摩耗して変化する
ブラシ長さを光学的に検出し、リアルタイムで表示する
ようにしたものである。具体的には、光ファイバにより
ブラシ長さ変化に伴って移動するブラシ加圧ばね、ある
いはブラシ頭部に光を当て、投、受光量の変化を電気出
力に変換してブラシ摩耗量を演算する手段を設ける。こ
れより複数個ブラシの長さ表示、およびブラシ長さ記憶
装置手段によってブラシ摩耗履歴を画像表示して、ブラ
シ交換時期の予測、ブラシ摩耗限界警報などブラシ摺動
状態を監視するようにしたものである。
【０００７】
【作用】監視装置を設置すべき場所は、高周速回転する
スリップリングや整流子の近傍で、ブラシ保持器やその
支持金具など露出した通電部分が配設されている狭い部
分であり、監視装置は、そこにある集電装置に突起体構
造となって取付られる。そのため、監視装置そのものの
摺動部、接続部、或いは黒鉛ダストによる汚損などに対
するメンテナンス法、機械振動に対する防振法、電磁ノ
イズ対策、電気絶縁方法などに難しい問題がある。
スリップリングや整流子の近傍で、ブラシ保持器やその
支持金具など露出した通電部分が配設されている狭い部
分であり、監視装置は、そこにある集電装置に突起体構
造となって取付られる。そのため、監視装置そのものの
摺動部、接続部、或いは黒鉛ダストによる汚損などに対
するメンテナンス法、機械振動に対する防振法、電磁ノ
イズ対策、電気絶縁方法などに難しい問題がある。
【０００８】一方、従来技術には、ブラシ本体を加工し
て、警報機能を作動する方法も知られているが、ブラシ
に直接接触して計測する方法は、ブラシの動きを拘束す
るばかりではなく、ブラシ自体は軟質であるため、加工
部分の僅かな変形、摩耗によって誤動作するという欠点
もあった。
て、警報機能を作動する方法も知られているが、ブラシ
に直接接触して計測する方法は、ブラシの動きを拘束す
るばかりではなく、ブラシ自体は軟質であるため、加工
部分の僅かな変形、摩耗によって誤動作するという欠点
もあった。
【０００９】なお、機械振動、黒鉛ダスト、電磁ノイ
ズ、耐電圧など、前述の各種悪環境からの保護対策とし
て、ブラシ監視装置としては、その検出部のセンサは、
ブラシ保持器と一体に構成するようにするか、或いは保
持器を固定するロッカ−装置へ組み込む方法が望まし
い。そして、これに対処できるセンサとしては非接触セ
ンサがあり、渦電流型、静電容量型、超音波式、光学式
などが考えられる。
ズ、耐電圧など、前述の各種悪環境からの保護対策とし
て、ブラシ監視装置としては、その検出部のセンサは、
ブラシ保持器と一体に構成するようにするか、或いは保
持器を固定するロッカ−装置へ組み込む方法が望まし
い。そして、これに対処できるセンサとしては非接触セ
ンサがあり、渦電流型、静電容量型、超音波式、光学式
などが考えられる。
【００１０】しかし、渦電流型及び静電容量型のセンサ
は、測定可能な変位量が短く、ブラシの摩耗による寸法
変化が２０ｍｍから１００ｍｍにも達する大容量の回転
電機への適用は不可能である。また、超音波式は、ブラ
シの被計測検出面からの設定基準距離を小さくすること
が困難で、且つ、センサ自体も小型化が困難なため、大
型になりやすいという難点がある。
は、測定可能な変位量が短く、ブラシの摩耗による寸法
変化が２０ｍｍから１００ｍｍにも達する大容量の回転
電機への適用は不可能である。また、超音波式は、ブラ
シの被計測検出面からの設定基準距離を小さくすること
が困難で、且つ、センサ自体も小型化が困難なため、大
型になりやすいという難点がある。
【００１１】これに対して、本発明で使用した光学式の
センサは極めてコンパクトであり、外部ノイズの影響も
少なく、検知距離に対応した大きさの信号を得ることが
できるという利点があるが、距離が大きくなるにつれて
感度が低下するので、その補正を要する。然し乍ら、被
計測検出面をブラシ加圧板バネとするか、或いはブラシ
の一部に光反射版を設ければ、光学式センサの反射光は
十分に得られ、且つ、測定精度はそれほど必要としない
ので(±１〜２ｍｍ)、信号感度の補正は容易であり、従
って、ブラシの連続計測が可能になる。
センサは極めてコンパクトであり、外部ノイズの影響も
少なく、検知距離に対応した大きさの信号を得ることが
できるという利点があるが、距離が大きくなるにつれて
感度が低下するので、その補正を要する。然し乍ら、被
計測検出面をブラシ加圧板バネとするか、或いはブラシ
の一部に光反射版を設ければ、光学式センサの反射光は
十分に得られ、且つ、測定精度はそれほど必要としない
ので(±１〜２ｍｍ)、信号感度の補正は容易であり、従
って、ブラシの連続計測が可能になる。
【００１２】光学式変位センサとしては、光ファイバを
用いている。この光ファイバによる反射光量の検出方法
は、２本の光ファイバを用い、１本は被計測面へ光を当
て、もう１本は反射した光を受光し、投光照射面積と受
光可能な面積の重なり部分が検出面までの距離の変化に
応じて変化することによって生じる受光量の変化によっ
て、検出面までの距離を計測するものである。
用いている。この光ファイバによる反射光量の検出方法
は、２本の光ファイバを用い、１本は被計測面へ光を当
て、もう１本は反射した光を受光し、投光照射面積と受
光可能な面積の重なり部分が検出面までの距離の変化に
応じて変化することによって生じる受光量の変化によっ
て、検出面までの距離を計測するものである。
【００１３】通常、ブラシ加圧ばねとしては、不銹鋼
(ステンレス)の定圧巻板ばねでが用いられる。そこで、
ブラシ長さの変化に伴って移動するこのブラシ加圧ばね
を光学式センサの被計測面とすれば、十分な受光感度を
得ることができる。また、ブラシ頭部の一部に光反射板
を設けてもよく、ブラシ摩耗によって移動するブラシ加
圧ばね、あるいはブラシの移動量に応じてセンサ出力が
変化することによりブラシ長さを求めることができ、上
記した目的を、充分に達成することができる。
(ステンレス)の定圧巻板ばねでが用いられる。そこで、
ブラシ長さの変化に伴って移動するこのブラシ加圧ばね
を光学式センサの被計測面とすれば、十分な受光感度を
得ることができる。また、ブラシ頭部の一部に光反射板
を設けてもよく、ブラシ摩耗によって移動するブラシ加
圧ばね、あるいはブラシの移動量に応じてセンサ出力が
変化することによりブラシ長さを求めることができ、上
記した目的を、充分に達成することができる。
【００１４】
【実施例】以下、回転電機用ブラシ監視装置について、
図示の実施例により詳細に説明する。図１は本発明の一
実施例で、図において、１はブラシ保持装置全体を単純
化して表わしたもので、ブラシ２はブラシ保持器３に装
着され、摺動可能に保持されており、ブラシ加圧ばね５
により、矢印Ｙ方向に押され、スリップリング、或いは
整流子の摺動面４に、所定の圧力で押圧されている。
図示の実施例により詳細に説明する。図１は本発明の一
実施例で、図において、１はブラシ保持装置全体を単純
化して表わしたもので、ブラシ２はブラシ保持器３に装
着され、摺動可能に保持されており、ブラシ加圧ばね５
により、矢印Ｙ方向に押され、スリップリング、或いは
整流子の摺動面４に、所定の圧力で押圧されている。
【００１５】６はブラシ保持器３に着脱可能に形成され
たＵ字状の支え具で、ブラシ加圧ばね５は、この支え具
６に支持されている。そして、この支え具６には、ブラ
シ２の装着、交換時に着脱操作されるので、このとき感
電を防止するため、絶縁被覆７が施されている。８はブ
スリングで、ブラシ保持装置１の全体は、このブスリン
グ８に固定支持され、スリップリング、或いは整流子の
摺動面４の所定の場所に位置決めされている。
たＵ字状の支え具で、ブラシ加圧ばね５は、この支え具
６に支持されている。そして、この支え具６には、ブラ
シ２の装着、交換時に着脱操作されるので、このとき感
電を防止するため、絶縁被覆７が施されている。８はブ
スリングで、ブラシ保持装置１の全体は、このブスリン
グ８に固定支持され、スリップリング、或いは整流子の
摺動面４の所定の場所に位置決めされている。
【００１６】９は反射光式の光学式変位センサとして機
能する光ファイバで、Ｕ字状の支え具６にビス１０によ
って締め付け、固定されており、図には表れていない
が、２本並べて設けられており、これら２本の光ファイ
バの一方は、発光ダイオードなどの光源を備え、これに
より被計測面となるブラシ加圧ばね５の表面に光を照射
し、他方は、フォトダイオードなどの光電変換素子(受
光素子)を備え、被計測面で反射された光を受光し、投
光照射面積と受光可能な面積の重なり部分が検出面まで
の距離の変化に応じて変化することによって生じる受光
量の変化により検出面までの距離を計測するように構成
されている。。
能する光ファイバで、Ｕ字状の支え具６にビス１０によ
って締め付け、固定されており、図には表れていない
が、２本並べて設けられており、これら２本の光ファイ
バの一方は、発光ダイオードなどの光源を備え、これに
より被計測面となるブラシ加圧ばね５の表面に光を照射
し、他方は、フォトダイオードなどの光電変換素子(受
光素子)を備え、被計測面で反射された光を受光し、投
光照射面積と受光可能な面積の重なり部分が検出面まで
の距離の変化に応じて変化することによって生じる受光
量の変化により検出面までの距離を計測するように構成
されている。。
【００１７】ブラシ２は運転時間経過と共に摩耗し、こ
れに伴いブラシ加圧ばね５は、図の矢印Ｙ方向、つまり
摺動面４に近づくように移動する。そうすると、光ファ
イバ９はブラシ加圧ばね５の表面と対向する位置に設け
られているので、ブラシ２が摩耗するにつれて移動する
加圧ばね５の変位Ｌが検出され、これによりブラシ２の
摩耗量を知ることができる。
れに伴いブラシ加圧ばね５は、図の矢印Ｙ方向、つまり
摺動面４に近づくように移動する。そうすると、光ファ
イバ９はブラシ加圧ばね５の表面と対向する位置に設け
られているので、ブラシ２が摩耗するにつれて移動する
加圧ばね５の変位Ｌが検出され、これによりブラシ２の
摩耗量を知ることができる。
【００１８】１１は光ファイバ９に対する接続線で、光
ファイバ９の一方にある発光ダイオードなどの光源に電
力を供給する線路と、光ファイバ９の他方にあるフォト
ダイオードなどの光電変換素子からの出力信号を取り出
す線路とからなっている。
ファイバ９の一方にある発光ダイオードなどの光源に電
力を供給する線路と、光ファイバ９の他方にあるフォト
ダイオードなどの光電変換素子からの出力信号を取り出
す線路とからなっている。
【００１９】図２は、本発明の一実施例における光ファ
イバ９からの出力信号を処理する回路のブロック図で、
１２は受光回路で、光ファイバ９からの出力信号を所定
のレベルに増幅する働きをするもの、１３は変換回路
で、受光回路１２からのパルス状の出力信号１２Ｓをア
ナログ信号１３Ｓに変換するためのピ−クホ−ルド回路
からなるもの、１４はブラシ長さ演算回路１４で、変換
回路１３からのアナログ信号１３Ｓを入力し、被計測検
出面、すなわち加圧ばね５の変位Ｌの精度を補正する働
きをするもの、１５はブラシ長さ表示回路で、ブラシ長
さを表示する働きをするもの、１６はブラシ長さ記憶装
置で、複数個のブラシ長さデ−タを蓄積、記憶する働き
をするものである。
イバ９からの出力信号を処理する回路のブロック図で、
１２は受光回路で、光ファイバ９からの出力信号を所定
のレベルに増幅する働きをするもの、１３は変換回路
で、受光回路１２からのパルス状の出力信号１２Ｓをア
ナログ信号１３Ｓに変換するためのピ−クホ−ルド回路
からなるもの、１４はブラシ長さ演算回路１４で、変換
回路１３からのアナログ信号１３Ｓを入力し、被計測検
出面、すなわち加圧ばね５の変位Ｌの精度を補正する働
きをするもの、１５はブラシ長さ表示回路で、ブラシ長
さを表示する働きをするもの、１６はブラシ長さ記憶装
置で、複数個のブラシ長さデ−タを蓄積、記憶する働き
をするものである。
【００２０】次に、これよりブラシ摩耗状態を監視する
機能として、個々のブラシ長さ表示のほかに、必要に応
じて複数個ブラシの長さをヒストグラム表示、或いは個
々のブラシのトレンド表示を行なうブラシ長さ画像表示
処理装置１７と、このブラシ長さ画像表示処理装置１７
の処理結果に基づいて、ブラシの異常有無を評価、判
断、警報表示、或いは警告信号を発するブラシ異常診断
表示装置１８が設けられている。
機能として、個々のブラシ長さ表示のほかに、必要に応
じて複数個ブラシの長さをヒストグラム表示、或いは個
々のブラシのトレンド表示を行なうブラシ長さ画像表示
処理装置１７と、このブラシ長さ画像表示処理装置１７
の処理結果に基づいて、ブラシの異常有無を評価、判
断、警報表示、或いは警告信号を発するブラシ異常診断
表示装置１８が設けられている。
【００２１】図３は、受光回路１２から得られるパルス
状の出力信号１２Ｓの波形と、このパルス状の出力信号
を変換回路１３でアナログ状の信号１３Ｓに変換した波
形の一例を示したものである。この実施例では、受光回
路１２として、直流増幅器の代りに、直流信号をパルス
状の交流信号に変換して増幅する回路が用いられている
ので、この図３に示すような波形になっているが、直流
増幅器を用いて実施しても良く、このような実施例で
は、受光回路１２から直接、信号１３Ｓを得ることがで
きる。
状の出力信号１２Ｓの波形と、このパルス状の出力信号
を変換回路１３でアナログ状の信号１３Ｓに変換した波
形の一例を示したものである。この実施例では、受光回
路１２として、直流増幅器の代りに、直流信号をパルス
状の交流信号に変換して増幅する回路が用いられている
ので、この図３に示すような波形になっているが、直流
増幅器を用いて実施しても良く、このような実施例で
は、受光回路１２から直接、信号１３Ｓを得ることがで
きる。
【００２２】図２に戻り、変換回路１３からの信号１３
Ｓのレベルは、加圧ばね５の変位Ｌの値によって変化す
る。そこで、加圧ばね５の変位量と、光ファイバ９によ
るセンサからの出力レベルの関係を示すと、図４の特性
曲線ａに示すようになり、変位Ｌが大きくなると出力信
号１３Ｓの低下が著しくなり、変位Ｌの値に対して非直
線性を示すことが判る。
Ｓのレベルは、加圧ばね５の変位Ｌの値によって変化す
る。そこで、加圧ばね５の変位量と、光ファイバ９によ
るセンサからの出力レベルの関係を示すと、図４の特性
曲線ａに示すようになり、変位Ｌが大きくなると出力信
号１３Ｓの低下が著しくなり、変位Ｌの値に対して非直
線性を示すことが判る。
【００２３】そこで、出力信号１３Ｓをブラシ長さ演算
回路１４によって補正し、光ファイバセンサと加圧ばね
の変位Ｌと、出力信号１３Ｓとの関係が、図４の特性ｂ
に示すように直線特性になるようにする。
回路１４によって補正し、光ファイバセンサと加圧ばね
の変位Ｌと、出力信号１３Ｓとの関係が、図４の特性ｂ
に示すように直線特性になるようにする。
【００２４】この結果、ブラシ長さ演算回路１４の出力
には、加圧ばね５の変位Ｌを表わす信号が発生され、こ
れにより、ブラシ長さ表示回路１５では、ブラシ２に長
さが常時、ＣＲＴなどの表示装置によりリアルタイムで
表示されることになり、この表示をモニターすることに
より、ブラシ２の摩耗状態をリアルタイムで監視するこ
とができ、ブラシ摩耗に際して、常に的確な対応が行な
えることになる。
には、加圧ばね５の変位Ｌを表わす信号が発生され、こ
れにより、ブラシ長さ表示回路１５では、ブラシ２に長
さが常時、ＣＲＴなどの表示装置によりリアルタイムで
表示されることになり、この表示をモニターすることに
より、ブラシ２の摩耗状態をリアルタイムで監視するこ
とができ、ブラシ摩耗に際して、常に的確な対応が行な
えることになる。
【００２５】また、ブラシ長さ演算回路１４の出力は、
ブラシ長さ記憶装置１６にも供給され、この結果、この
ブラシ長さ記憶装置１６には、時々刻々と変化するブラ
シ長さが随時リアルタイムで記憶され、さらにこれがブ
ラシ長さ画像表示処理装置１７とブラシ異常診断表示装
置１８に入力されるようになっている。
ブラシ長さ記憶装置１６にも供給され、この結果、この
ブラシ長さ記憶装置１６には、時々刻々と変化するブラ
シ長さが随時リアルタイムで記憶され、さらにこれがブ
ラシ長さ画像表示処理装置１７とブラシ異常診断表示装
置１８に入力されるようになっている。
【００２６】そこで、次に、これらブラシ長さ画像表示
処理装置１７とブラシ異常診断表示装置１８の機能につ
いて説明する。まず、ブラシ長さ画像表示処理装置１７
では、複数個のブラシについてのヒストグラム表示、及
び個々のブラシの摩耗トレンド表示がなされ、そして、
これらの評価、判断は、既知の技術として実用化されて
いるブラシ監視アルゴリズムに基づいて行なわれる。そ
して、この結果、ブラシ異常診断表示装置１８により、
ブラシによる重大事故の前兆の検出が可能になる。
処理装置１７とブラシ異常診断表示装置１８の機能につ
いて説明する。まず、ブラシ長さ画像表示処理装置１７
では、複数個のブラシについてのヒストグラム表示、及
び個々のブラシの摩耗トレンド表示がなされ、そして、
これらの評価、判断は、既知の技術として実用化されて
いるブラシ監視アルゴリズムに基づいて行なわれる。そ
して、この結果、ブラシ異常診断表示装置１８により、
ブラシによる重大事故の前兆の検出が可能になる。
【００２７】例えば、図５は、多数個のブラシを有する
大容量回転電機の各ブラシ取付けブロックごとのブラシ
長さを、本発明の一実施例により検出し、ヒストグラム
処理により画像表示したものであるが、このヒストグラ
ムより、平均的なブラシ長さに比して長い、或いは短い
ブラシ、例えば図中ｃのブラシは、他のブラシより摩耗
が少ないことから、スリップリングや整流子の摺動面と
の不完全接触が考えられ、ブラシの上下方向の動きが阻
害されているか、あるいはブラシ接触圧力の不良などを
点検する必要があることが判る。
大容量回転電機の各ブラシ取付けブロックごとのブラシ
長さを、本発明の一実施例により検出し、ヒストグラム
処理により画像表示したものであるが、このヒストグラ
ムより、平均的なブラシ長さに比して長い、或いは短い
ブラシ、例えば図中ｃのブラシは、他のブラシより摩耗
が少ないことから、スリップリングや整流子の摺動面と
の不完全接触が考えられ、ブラシの上下方向の動きが阻
害されているか、あるいはブラシ接触圧力の不良などを
点検する必要があることが判る。
【００２８】また、図５のｄのブラシは、過大な摩耗を
示しており、これはブラシ接触圧力の過大、ブラシ分担
電流の過大、或いは火花の発生などが疑われることが判
る。
示しており、これはブラシ接触圧力の過大、ブラシ分担
電流の過大、或いは火花の発生などが疑われることが判
る。
【００２９】次に、この実施例によれば、定期的なブラ
シ長さの測定が得られ、これがブラシ長さ記憶装置１６
に記憶される。
シ長さの測定が得られ、これがブラシ長さ記憶装置１６
に記憶される。
【００３０】そこで、この蓄積デ−タからブラシ摩耗変
化率を求めることにより、長期トレンドの推定も可能で
あり、ブラシ交換時期が予測できるので、メンテナンス
上有効である。
化率を求めることにより、長期トレンドの推定も可能で
あり、ブラシ交換時期が予測できるので、メンテナンス
上有効である。
【００３１】図６は個々のブラシについて、運転時間
（Ｔ）に対するブラシ摩耗量（Ｗ）の関係曲線を求めた
ものである。図中曲線ｅはブラシ正常摺動時のトレンド
で、ブラシ摩耗量はほぼ一定に推移する。通常、ばね圧
力の特性から予めブラシ摩耗限界長さは判っているの
で、その時期に達したら警告を発するようにしておけ
ば、ブラシ交換時期を逸することがなくなり、これに伴
うトラブルを防止することができる。
（Ｔ）に対するブラシ摩耗量（Ｗ）の関係曲線を求めた
ものである。図中曲線ｅはブラシ正常摺動時のトレンド
で、ブラシ摩耗量はほぼ一定に推移する。通常、ばね圧
力の特性から予めブラシ摩耗限界長さは判っているの
で、その時期に達したら警告を発するようにしておけ
ば、ブラシ交換時期を逸することがなくなり、これに伴
うトラブルを防止することができる。
【００３２】また、図６中、曲線ｆ及びｇはブラシ摩耗
トレンドが急変している様子を表わし、摺動接触状態に
異常が生じていることを示している。そこで、このよう
な場合にも警告を発し、監視アルゴリズムによる処理を
なすことができる。すなわち、図６の曲線ｆの特性を示
すブラシは摩耗量が減少し、曲線ｇの特性を示すブラシ
は摩耗が急増していることを示しているので、図５で説
明したような対策を施せば良いことが判る。
トレンドが急変している様子を表わし、摺動接触状態に
異常が生じていることを示している。そこで、このよう
な場合にも警告を発し、監視アルゴリズムによる処理を
なすことができる。すなわち、図６の曲線ｆの特性を示
すブラシは摩耗量が減少し、曲線ｇの特性を示すブラシ
は摩耗が急増していることを示しているので、図５で説
明したような対策を施せば良いことが判る。
【００３３】なお、上記実施例では、光ファイバ９によ
る光の投射面と反射面としてブラシ加圧ばね５を利用し
ているが、ブラシ２の本体の一部、例えばブラシ２の頭
部に光反射板を取り付けても同様の効果が得られる。
る光の投射面と反射面としてブラシ加圧ばね５を利用し
ているが、ブラシ２の本体の一部、例えばブラシ２の頭
部に光反射板を取り付けても同様の効果が得られる。
【００３４】
【発明の効果】本発明によれば、回転電機のブラシの摩
耗状態をリアルタイムで監視し、摩耗量をリアルタイム
で計測できるだけではなく、ブラシの摺動状態も正確に
把握でき、且つ、充電部が露出した回転体に近づくこと
なく点検ができる利点があるので、安全性、信頼性の高
い回転電機用ブラシ監視装置を容易に提供することがで
きる。
耗状態をリアルタイムで監視し、摩耗量をリアルタイム
で計測できるだけではなく、ブラシの摺動状態も正確に
把握でき、且つ、充電部が露出した回転体に近づくこと
なく点検ができる利点があるので、安全性、信頼性の高
い回転電機用ブラシ監視装置を容易に提供することがで
きる。
【図１】本発明による回転電機用ブラシ監視装置の一実
施例を示す側面断面図である。
施例を示す側面断面図である。
【図２】本発明による回転電機用ブラシ監視装置の一実
施例における信号処理回路のブロック図である。
施例における信号処理回路のブロック図である。
【図３】本発明の一実施例における光ファイバセンサの
出力信号とアナログ信号の波形図である。
出力信号とアナログ信号の波形図である。
【図４】本発明の一実施例によるブラシ長さと信号出力
の関係を示す特性図である。
の関係を示す特性図である。
【図５】本発明の一実施例によって得られたブラシ長さ
のヒストグラム図である。
のヒストグラム図である。
【図６】本発明の一実施例によって得られたブラシ摩耗
トレンド曲線図である。
トレンド曲線図である。
１ ブラシ保持装置 ２ ブラシ ３ ブラシ保持器 ４ 摺動面 ５ ブラシ加圧ばね ９ 光ファイバ １２ 受光回路 １２Ｓ 出力信号 １３ 変換回路 １３Ｓ 変換回路のアナログ出力信号 １４ 長さ演算回路 １５ 長さ表示回路 １６ ブラシ長さ記憶装置 １７ ブラシ長さ画像表示処理装置 １８ ブラシ異常診断表示装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 滝川 嘉夫 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内
Claims (5)
- 【請求項１】 回転子にスリップリング或いは整流子な
どの集電体を備え、これに加圧、摺動接触するブラシを
有する回転電機のブラシ保持装置において、上記ブラシ
の長さ変化を非接触で且つ連続的に検出する光ファイバ
センサと、この光ファイバセンサで検出した出力信号を
補正してブラシ長さを表わす信号に補正するブラシ長さ
演算回路と、このブラシ長さを表わす演算回路の出力信
号により上記ブラシ長さを表示するブラシ長さ表示回路
とを備え、ブラシの摩耗量をリアルタイムで表示するよ
うに構成したことを特徴とする回転電機用ブラシ監視装
置。 - 【請求項２】 請求項１の発明において、上記光ファイ
バセンサによる上記ブラシ長さ変化の検出面が、ブラシ
加圧ばねの一部、及び上記ブラシの一部に設けた光反射
部材の少なくとも一方で構成されていることを特徴とす
る回転電機用ブラシ監視装置。 - 【請求項３】 請求項１の発明において、上記光ファイ
バセンサが、上記ブラシ保持装置の一部に組込まれてい
ることを特徴とする回転電機用ブラシ監視装置。 - 【請求項４】 請求項１の発明において、上記ブラシ長
さ演算回路の出力によりブラシ長さの履歴を記憶するた
めの記憶装置を設け、このブラシ長さ記憶装置の出力に
より複数個のブラシの長さを随時ヒストグラム表示及び
トレンド表示するブラシ長さ画像表示システムが備えら
れていることを特徴とする回転電機用ブラシ監視装置。 - 【請求項５】 請求項４の発明において、上記ブラシ長
さヒストグラム表示処理及び上記ブラシ長さトレンド表
示処理の結果が、警報表示及び警報信号の発生の少なく
とも一方として表れるように構成したことを特徴とする
回転電機用ブラシ監視装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3261396A JPH0574537A (ja) | 1991-09-13 | 1991-09-13 | 回転電機用ブラシ監視装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3261396A JPH0574537A (ja) | 1991-09-13 | 1991-09-13 | 回転電機用ブラシ監視装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0574537A true JPH0574537A (ja) | 1993-03-26 |
Family
ID=17361286
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3261396A Pending JPH0574537A (ja) | 1991-09-13 | 1991-09-13 | 回転電機用ブラシ監視装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0574537A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10257621A1 (de) * | 2002-12-09 | 2004-07-15 | Schleifring Und Apparatebau Gmbh | Justagevorrichtung für Schleifringbürsten |
| JP4569937B2 (ja) * | 1999-06-29 | 2010-10-27 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | スリップリング−ブラシ組立体および方法 |
| JP2011185813A (ja) * | 2010-03-10 | 2011-09-22 | Chugoku Electric Power Co Inc:The | 集電ブラシの摩耗検出装置および摩耗検出方法 |
| GB2481657A (en) * | 2010-07-02 | 2012-01-04 | Bombardier Transp Gmbh | Predicting flashovers in electrical machines from brush wear |
| JP2016512679A (ja) * | 2013-03-14 | 2016-04-28 | カッツフォース インコーポレイテッドＣｕｔｓｆｏｒｔｈ，Ｉｎｃ． | 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 |
| CN106026844A (zh) * | 2016-05-24 | 2016-10-12 | 东方电气集团东方电机有限公司 | 一种电刷投退控制方法及其装置 |
| JP2018518933A (ja) * | 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． | ブラシホルダおよび振動の監視 |
| US11211757B2 (en) | 2018-10-04 | 2021-12-28 | Cutsforth, Inc. | System and method for monitoring the status of one or more components of an electrical machine |
| US11355991B2 (en) | 2018-10-04 | 2022-06-07 | Cutsforth, Inc. | System and method for monitoring the status of one or more components of an electrical machine |
| US12003067B2 (en) | 2021-11-18 | 2024-06-04 | Cutsforth, Inc. | System and method for monitoring the status of one or more components of an electrical machine |
-
1991
- 1991-09-13 JP JP3261396A patent/JPH0574537A/ja active Pending
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4569937B2 (ja) * | 1999-06-29 | 2010-10-27 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | スリップリング−ブラシ組立体および方法 |
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| JP2018046748A (ja) * | 2013-03-14 | 2018-03-22 | カッツフォース インコーポレイテッドＣｕｔｓｆｏｒｔｈ，Ｉｎｃ． | 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 |
| JP2016512679A (ja) * | 2013-03-14 | 2016-04-28 | カッツフォース インコーポレイテッドＣｕｔｓｆｏｒｔｈ，Ｉｎｃ． | 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 |
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| US11050205B2 (en) | 2015-06-01 | 2021-06-29 | Cutsforth, Inc. | Brush wear and vibration monitoring |
| EP3304658B1 (en) * | 2015-06-01 | 2021-07-28 | Cutsforth Inc. | Brush wear and vibration monitoring |
| CN106026844B (zh) * | 2016-05-24 | 2018-05-15 | 东方电气集团东方电机有限公司 | 一种电刷投退控制方法及其装置 |
| CN106026844A (zh) * | 2016-05-24 | 2016-10-12 | 东方电气集团东方电机有限公司 | 一种电刷投退控制方法及其装置 |
| US11211757B2 (en) | 2018-10-04 | 2021-12-28 | Cutsforth, Inc. | System and method for monitoring the status of one or more components of an electrical machine |
| US11355991B2 (en) | 2018-10-04 | 2022-06-07 | Cutsforth, Inc. | System and method for monitoring the status of one or more components of an electrical machine |
| US11616413B2 (en) | 2018-10-04 | 2023-03-28 | Cutsforth, Inc. | System and method for monitoring the status of one or more components of an electrical machine |
| US11949314B2 (en) | 2018-10-04 | 2024-04-02 | Cutsforth, Inc. | System and method for monitoring the status of one or more components of an electrical machine |
| US12003067B2 (en) | 2021-11-18 | 2024-06-04 | Cutsforth, Inc. | System and method for monitoring the status of one or more components of an electrical machine |
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