JPH0580163U - ブラシ火花の監視装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 回転電機のブラシとコレクタリングとの間に
発生するアーク火花を電磁波の影響を受けず、経済的に
監視する装置を実現する。 【構成】 回転電機のブラシ３の火花発生部位の近傍に
蛍光物質を含有したプラスチック光ファイバ４を配置し
て、蛍光を伝送し、光電変換回路８、積分回路１０、コ
ンパレータ１２にて電気信号９を処理して、所定レベル
以上に達すると警報を発するブラシ火花の監視装置。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、回転電機のブラシのアーク火花の監視装置に係り、特にブラシとコ レクタリングの間に発生するアーク火花の程度を監視する回転電機のブラシ火花 の監視装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

発電機、電動機、直流機等の回転電機では、ブラシとコレクタリングの間に発 生するアーク火花によりブラシが著しい摩耗や損焼を受けたり、コレタクタリン グ面が傷ついたりして特別な補修を必要とするため、ブラシとコレクタリングの 間に発生するアーク火花の程度を監視することが重要になっている。

【０００３】 従来の回転電機のブラシのアーク火花監視装置では、ブラシとコレクタリング の間に発生するアーク火花を光や電磁波や電気的諸量の変化としてモニタしてい る。アーク火花によって発生する電磁波をモニタするアーク火花の監視装置では 、アーク火花によって発生する電磁波と回転電機によって発生する電磁波との区 別が難しく、実用化の妨げとなっている。また、電気的諸量の変化をモニタする ア−ク火花の監視装置においても、電気的諸量が回転電機中の電磁波によって誘 導を受けやすいので、光によるモニタが望まれている。光をモニタする装置とし ては、特開昭５６−１１２８５４号公報に記載のブラシ火花の監視装置、実開昭 ５５−１４１２７２号公報に記載の回転電機の火花監視装置、実開昭６１−１０ １４６９号公報に記載の回転電機の火花監視装置などが開示されている。これら の監視装置はいずれも、ブラシとコレクタリングの近傍に光ファイバの一端を配 置して、アーク火花を光ファイバにて導き、光信号を電気信号に変換して、ブラ シとコレクタリングの間に発生するアーク火花を監視する装置である。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、回転電機のブラシはコレクタリングと同心円周上に多数個配置 されており、ブラシとコレクタリングの間の火花を光ファイバの一端より集光し て光電変換素子に導く場合、コレクタリング表面を摺動している全ブラシを監視 するためには各ブラシとコレクタリングの近傍にブラシと同数の光ファイバを配 置せねばならず、監視装置の費用が膨大となり実用化の妨げとなっている。

【０００５】 そこで本考案は、各ブラシとコレクタリングの近傍にブラシと同数の光ファイ バを配置することなく、同一円周上の全ブラシまたはコレクタリング上の全ブラ シとコレクタリングとの間から発生するアーク火花を一本の光ファイバにて監視 し、電磁波の影響を受けることのない、低価格なブラシ火花の監視装置を実現す るようにしたものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

本考案に係るブラシの火花監視装置は上記の課題を解決するために、回転電機 のブラシとコレクタリングとの間のアーク火花発生部位の近傍に、蛍光物質を含 有したプラスチック光ファイバ（以下蛍光ファイバと呼ぶ）を円状に配置させ、 その両端を光合波器に接続し、その光合波器の他の一端は石英光ファイバに連結 される。 更に、石英光ファイバの他の一端は、蛍光ファイバ中で発生した蛍光だけを通 過させる光フィルタを介して光電変換回路に接続される。変換された電気信号は 積分回路に送られ、単位時間当りの積分電圧信号レベルからブラシとコレクタリ ングの間のアーク火花の発生状況を判定して、所定の限界を越えると異常信号を 発する回路に導かれる。

【０００７】

【作用】

回転電機のブラシとコレクタリング間のアーク火花発生部位の近傍に配置する 蛍光ファイバ中に含まれる蛍光物質は、アーク火花によって励起され蛍光を発す る。この蛍光の一部は蛍光ファイバ中を伝送され、光合波器と石英光ファイバを 介して光フィルタに致る。光フィルタは蛍光のみを透過させる特性を有し、透過 した蛍光は光電変換回路によって電気信号に変えられる。この電気信号は、演算 回路中の積分回路で演算処理され、単位時間当りの積分値として出力される。こ の積分値は、図３に示す火花号数との間に強い正の相関関係が成立するので、こ の積分値が所定のレベルに達すると異常信号を発する。

【０００８】

【実施例】

本考案の一実施例を図１を用いて説明する。 回転シャフト１上のコンクタリング２にブラシ３はつる巻バネによって押圧さ れ、コレクタリング２とブラシ３のアーク火花発生部位の近傍に蛍光ファイバ４ が蛍光ファイバ保持器１５によって配置固定される。この蛍光ファイバ４として 、日本石油化学（株）製の蛍光性プラスチック光ファイバＦ２００を使った時の 吸収光の波長と発光波長、更にアーク火花の波長も図２に示す。蛍光ファイバ４ は、アーク火花による空気中の窒素の線スペクトル、３４０ｎｍ〜３７０ｎｍの 波長を吸収して、４２５ｎｍ〜５００ｎｍの蛍光を発する。この蛍光は光合波器 ５と石英光ファイバ６を介して光フィルタ７に達する。光フィルタ７は、４５０ ±８ｎｍの波長の光を透過するバンドパスフィルタより構成される。透過光は光 電変換回路８にて変換され、電気信号９として出力される。図３に示される第４ 号火花を発生させた時の電気信号９と積分回路１０の信号波形を図４に示す。 電気信号９の電圧を単位時間当りにて積分した積分電圧信号１１は、図３の各 種の火花号数と強い正の相関を持つので、積分電圧信号１１はコンパレータ１２ にて所定の信号レベル、例えば図３に示される第３号火花のピーク出力０．２Ｖ と比較され、このレベルより大きい時は警報信号１３を出力して、警報回路１４ にて警報を発する。

【０００９】

【考案の効果】

以上に述べたように蛍光ファイバを回転電機のブラシとコレクタリングの間の アーク火花の発生部位に近接して配置し、蛍光ファイバ中の蛍光物質がアーク火 花を吸収することによって蛍光を発する。この蛍光を伝送、光電変換することに よって電気信号とし、この電気信号を積分回路で積分して単位時間当りの出力電 圧の積分値として、火花号数の程度をこの積分値でとらえ、所定のレベル以上に 達すると警報信号を発生することによって、光ファイバと光電変換素子を各ブラ シに配置せずにすみ、経済的で電磁波の誘導によって誤動作を生じないブラシ火 花の監視装置を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案のブラシ火花の監視装置の一例を示す図
である。

【図２】空気中でのアーク火花の波長とＦ２００の蛍光
波長とＦ２００の吸収光の帯域と光フィルタの透過帯域
を示す図である。

【図３】アーク火花の程度を示す火花号数を示す図であ
る。

【図４】電気信号９の出力電圧とこれを積分回路１０に
て積分した積分電圧信号１１の信号波形を示す図であ
る。

【符号の説明】

１ 回転シャフト ２ コレクタリング ３ ブラシ ４ 蛍光ファイバ ５ 光合波器 ６ 石英光ファイバ ７ 光フィルタ ８ 光電変換回路 ９ 電気信号 １０ 積分回路 １１ 積分電圧信号 １２ コンパレータ １３ 警報信号 １４ 警報回路 １５ 保持器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 伊藤 明 愛知県西春日井郡西枇杷島町芳野町３丁目 １番地 株式会社高岳製作所技術開発セン ター内

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転電機のブラシとコレクタリングとの
   間の火花発生部位に近接して配置した蛍光物質を含んだ
   プラスチック光ファイバと、このプラスチック光ファイ
   バの両端を接続した光合波器と、この光合波器の一端に
   接続した石英光ファイバと、この石英光ファイバからの
   出力光より上記蛍光物質からの蛍光のみを過透する光フ
   ィルタと、この光フィルタの透過光を電気信号に変換す
   る光電変換回路と、この光電変換回路の出力信号の単位
   時間当りの積分信号レベルから上記火花の発生状況を判
   定して、所定の限界を越えると異常信号を発する回路と
   を具備するブラシ火花の監視装置。