JPH09289757A - 直流機の整流子異常の検知方法及びその検知装置 - Google Patents

直流機の整流子異常の検知方法及びその検知装置

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JPH09289757A
JPH09289757A JP12654896A JP12654896A JPH09289757A JP H09289757 A JPH09289757 A JP H09289757A JP 12654896 A JP12654896 A JP 12654896A JP 12654896 A JP12654896 A JP 12654896A JP H09289757 A JPH09289757 A JP H09289757A
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JP
Japan
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brush
commutator
insulating rod
abnormality
vibration
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JP12654896A
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English (en)
Inventor
Kazunari Akinaga
一成 秋永
Hidekazu Sakaguchi
英和 坂口
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ブラシ異常を的確に測定でき、しかも装置も
簡便な直流機の整流子異常の検知方法及びその装置を提
供する。 【解決手段】 稼働中の直流機のブラシ29又はブラシ
ホルダー30に絶縁ロッド14を介して振動センサー1
1を押し当ててその振動状態を電気信号として出力し、
電気信号のうち低周波分を予め測定されたデータと比較
して整流子32の異常状態を検知する直流機の整流子異
常の検知方法及びその検知装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、直流機のブラシ、
即ち整流子の異常を検知する方法及び装置に関する。
【0002】
【従来の技術】直流機、即ち直流電動機及び発電機は大
型圧延機や各種の機械設備等において、可変速で高精度
な駆動源及び発電源として広く利用されている。ところ
が、この直流機に故障が発生すると生産ラインの長期に
わたる運転停止を招き、多大な損害を被る恐れがある。
このため、これら直流機の故障は早期に、しかも確実に
検出することが要求されている。この直流機の故障にフ
ラッシュオーバーと言われている整流子の焼損事故があ
る。前記フラッシュオーバーの原因としては整流子の被
膜荒損や偏摩耗等の増加による整流火花の増大に起因す
るケースが少なくない。前記被膜荒損に関しては定期的
な目視検査により対応し、偏摩耗に対しては分解点検を
行ってノギス等によって整流子の直径を数カ所測定して
チェックする等の手段を講じている。しかし、直流機の
分解検査は大変煩雑な作業であり、かつ多大な時間がか
かり、更には熟練を必要とし、生産ラインも停止して行
う等の問題があった。そこで、例えば、特開平6−43
224号公報に記載されているように、軸受、ブラッシ
ングホルダーリングあるいは軸受近傍の空間にAE(A
COUSTIC EMISSION)センサーを配置
し、これによってブラシの摺動音よりブラシの異常状態
を判定する電動機等におけるブラシ摺動部での火花及び
整流子面の荒れ検出方法が提案されていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記軸
受にAEセンサーを取付けると、検知する信号が直接的
ではないので十分な測定ができないという問題があり、
更に軸受やブラシホルダーに直接取付けるのは構造上問
題があるので、結果として軸受やブラシホルダーの近傍
の空間に配置するしか手がなく、検出感度が劣るという
問題がある。一方、本発明者の実験によればフラッシュ
オーバー等の原因となるブラシ異常による振動は、低周
波域での測定の方が高周波域での測定より、より的確に
得られることが分かった。これは、被膜荒損及び偏摩耗
に対しては電動機の回転数(200〜3000rpm)
に応じて低周波振動が発生するからであると解釈され
る。ところが、前記AEセンサーとは分子レベルの破壊
の音を測定するもので、一般に超高音域、例えば10k
Hz以上の音を測定するものであるので、フラッシュオ
ーバー等の原因となるブラシ異常を的確に検知すること
は困難であるという問題を発見した。また、各種センサ
ーをブラシやブラシホルダーに取付ければ、より的確な
データが得られるが、この部分は帯電しているので、取
付けは困難であるという問題があった。本発明はかかる
事情に鑑みてなされたもので、ブラシ異常を的確に測定
でき、しかも装置も簡便な直流機の整流子異常の検知方
法及びその検知装置を提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】前記目的に沿う請求項1
記載の直流機の整流子異常の検知方法は、稼働中の直流
機のブラシ又はブラシホルダーに絶縁ロッドを介して振
動センサーを押し当ててその振動状態を電気信号として
出力し、前記電気信号のうち低周波分(例えば、100
0Hz以下、好ましくは5〜750Hz)を予め測定さ
れたデータと比較して整流子の異常状態を検知してい
る。また、請求項2記載の直流機の整流子異常の検知方
法は、請求項1記載の方法において、前記振動センサー
は振動の加速度を検出する加速度センサーであって、該
加速度センサーからの信号をバンドパスフィルターを通
過させて必要な前記低周波分を分離し、更に該低周波分
を整流回路及びこれに続く積分回路を通してデータ信号
としている。そして、請求項3記載の直流機の整流子異
常の検知装置は、ブラシ又はブラシホルダーにその先端
部を押し付けて使用する絶縁ロッドと、前記絶縁ロッド
の基部が取付けられ、該絶縁ロッドの押し付け圧の表示
機構を備えたホルダーと、前記絶縁ロッドの基端部に設
けられた振動センサーと、前記振動センサーからの電気
信号のうち特定範囲の低周波分のみを通過させるバンド
パスフィルターと、前記バンドパスフィルターからの出
力を入力として信号処理を行うデータ処理回路とを有し
ている。
【0005】請求項1〜3記載の直流機の整流子異常の
検知方法及びその検知装置においては、稼働中の直流機
のブラシ又はブラシホルダーに絶縁ロッドを介して振動
センサーを押し当てているので、電気的に非導通状態で
振動センサーを押し付けることができる。そして、振動
センサーの出力のうち低周波分のみを使用してデータと
しているので、実際の直流機の回転に伴って発生する音
が含まれることになり、結果としてより正確にブラシ異
常を検知できる。特に、請求項2記載の直流機の整流子
異常の検知方法においては、加速度センサーからの信号
をバンドパスフィルターを通過させて必要な低周波分を
分離し、更に該低周波分を整流回路及びこれに続く積分
回路を通してデータ信号としているので、回路構成が極
めて容易となり、雑音等にも強い。更に、請求項3記載
の直流機の整流子異常の検知装置においては、絶縁ロッ
ドの押し付け圧の表示機構を備えているので、だれでも
一定の圧力で絶縁ロッドを測定対象物に押し当てること
ができる。
【0006】
【発明の実施の形態】続いて、添付した図面を参照しつ
つ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発
明の理解に供する。ここに、図1は本発明の一実施の形
態に係る直流機の整流子異常の検知装置の説明図、図2
は同部分拡大図、図3は同使用方法の説明図、図4及び
図5は測定データを周波数分析したグラフである。
【0007】図1、図2に示すように、本発明の一実施
の形態に係る直流機の整流子異常の検知装置10は、内
部に振動センサーの一例である加速度センサー11を備
えた振動検知具12と、この出力を入力とする制御装置
13とを有している。以下、これらについて詳しく説明
する。
【0008】前記振動検知具12は、ブラシ又はブラシ
ホルダーにその先端部を押し付けて使用する絶縁ロッド
14と、絶縁ロッド14の基部を摺動可能に保持するホ
ルダー15と、絶縁ロッド14の基端部に設けられた加
速度センサー11と、これに接続されるコード17とを
有している。前記絶縁ロッド14は直径が25mmで長
さが1100mm程度のアクリル樹脂からなって、その
基端部には加速度センサー11が固定され、更に加速度
センサー11の後端部には座金18が固定され、その座
金18を押圧する圧縮スプリング19が配置されてい
る。そして、一体となって接合された絶縁ロッド14の
基端部、加速度センサー11及び座金18はホルダー1
5内に摺動移動可能に装着されている。
【0009】前記座金18の一方側には突出部20が設
けられ、この突出部20が両端にストッパー堰が設けら
れたガイド溝21に嵌入して、絶縁ロッド14の移動距
離aを決めている。また、絶縁ロッド14の途中には二
等辺三角形状の移動マーク22が形成されていると共
に、この移動マーク22が外部から見える覗き窓23が
ホルダー15に形成されている。そして、ホルダー15
の覗き窓23の接近して所定位置には移動マーク22と
同一形状の固定マーク24が設けられている。この固定
マーク24の位置は絶縁ロッド14を圧縮スプリング1
9に対抗して押圧した場合に、所定の押圧力が発生した
位置で前記移動マーク22の先端と固定マーク24の先
端が一致するようになっている。これによって、任意の
人がこの振動検知具12を測定対象物に同じ荷重で押し
当てることができ、常時同一条件の加速度データが得ら
れるようになっている。
【0010】前記加速度センサー11は周知の加速度セ
ンサー(例えば、水晶、ロッシュル塩、その他の圧電素
子)からなって、その出力がコード17によって制御装
置13に伝達されるようになっている。前記制御装置1
3には、図1に示すように、加速度センサー11によっ
て測定した信号のうち、5〜750Hzの信号のみを通
過させるバンドパスフィルター25と、バンドパスフィ
ルター25からの交流信号を直流信号に変える整流回路
26と、整流回路26からの信号を積分する積分回路2
7と、積分回路27の信号を表示する表示回路28とを
有している。
【0011】前記バンドパスフィルター25、整流回路
26及び積分回路27は周知の回路を用いる。加速度セ
ンサー11からの信号のうち低周波分が取り出されて、
整流回路26によって整流され、この信号を積分回路2
7によって特定時間の出力信号を積分して、直接表示回
路28の一例であるメータ(電圧計又は電流計)に表示
している。表示回路28はプリンターであってもよい
し、ディスプレイであってもよい。なお、この表示回路
28とは別に、実際の出力値を、過去のデータと比較し
て、整流子異常を自動判別させるようにしてもよい。
【0012】従って、前記実施の形態に係る直流機の整
流子異常の検知装置10を使用する場合には、図3に示
すように、ブラシ29又はブラシホルダー30に絶縁ロ
ッド14の先部を一定の付勢力で押圧する。この付勢力
は前記したホルダー15の覗き窓23から移動マーク2
2を見て、固定マーク24に一致する位置までホルダー
15を押さえ付けることによって行い、これによって圧
縮スプリング19が一定の付勢力で絶縁ロッド14を押
圧するので、誰が測定作業を行っても一定の条件でデー
タを得ることができる。なお、図3において、32は整
流子を示す。
【0013】絶縁ロッド14に伝わるブラシ29又はブ
ラシホルダー30の振動は加速度センサー11に伝わ
り、これによってブラシ29又はブラシホルダー30の
振動加速度を電気信号に変換することができる。この電
気信号の周波数分析を行うと、図4及び図5に示す通り
となる。図4はブラシに異常がある場合の周波数分析の
波形で、図5はブラシが正常の場合の周波数分析の波形
である。図4、図5からも明らかなように、1kHzを
越える周波数領域においては、ブラシに異常がある場合
も、ブラシが正常な場合も類似の波形が発生するが、1
kHz以下の周波数領域においては、ブラシに異常があ
る場合と正常な場合には波形に顕著な差があることが分
かる。従って、この実施の形態においては、バンドパス
フィルター25を用いて、加速度センサー11からの電
気信号を5〜750Hzの領域に限定し、ブラシ正常時
と異常時のデータを取って基礎比較データとしている。
表1は前記直流機の整流子異常の検知装置を用いて、ブ
ラシホルダーからまで測定データを記載したもので
ある。
【0014】
【表1】
【0015】ここで、表1において管理基準値を2.5
とし、これ以上の場合にはブラシ異常と判別し、*印を
付けている。また、1993年3月には〜のブラシ
のうち、、、にブラシ異常が発生していることに
なるので、〜の全てのブラシについて旋削を行っ
た。従って、1993年9月以降のデータにおいては、
比較的測定値が小さくなっているが、期間の経過と共に
徐々に測定値が上昇していることが分かる。
【0016】
【発明の効果】請求項1〜3記載の直流機の整流子異常
の検知方法及び検知装置は以上の説明からも明らかなよ
うに、振動センサーを用いその低周波分の信号を用いて
ブラシ異常の判定を行っているので、外乱等も少なく、
より正確なブラシ異常を判定できる。更に、絶縁ロッド
をブラシ又はブラシホルダーに押し当てることでブラシ
の異常を測定できるので、測定方法が極めて簡単でしか
も正確に測定できる。特に、請求項2記載の直流機の整
流子異常の検知方法においては、加速度センサーからの
出力を一旦整流して積分回路を通してその出力を表示さ
せているので、回路構成が極めて簡単になると共に、誤
動作がないという特徴を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態に係る直流機の整流子異
常の検知装置の説明図である。
【図2】同部分拡大図である。
【図3】同使用方法の説明図である。
【図4】測定データを周波数分析したグラフである。
【図5】測定データを周波数分析したグラフである。
【符号の説明】
10 直流機の整流子異常の検知装置 11 加速度センサー(振動センサー) 12 振動検知具 13 制御装置 14 絶縁ロッド 15 ホルダー 17 コード 18 座金 19 圧縮スプリング 20 突出部 21 ガイド溝 22 移動マー
ク 23 覗き窓 24 固定マー
ク 25 バンドパスフィルター 26 整流回路 27 積分回路 28 表示回路 29 ブラシ 30 ブラシホルダー 32 整流子

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 稼働中の直流機のブラシ又はブラシホル
    ダーに絶縁ロッドを介して振動センサーを押し当ててそ
    の振動状態を電気信号として出力し、前記電気信号のう
    ち低周波分を予め測定されたデータと比較して整流子の
    異常状態を検知することを特徴とする直流機の整流子異
    常の検知方法。
  2. 【請求項2】 前記振動センサーは振動の加速度を検出
    する加速度センサーであって、該加速度センサーからの
    信号をバンドパスフィルターを通過させて必要な前記低
    周波分を分離し、更に該低周波分を整流回路及びこれに
    続く積分回路を通してデータ信号とする請求項1記載の
    直流機の整流子異常の検知方法。
  3. 【請求項3】 ブラシ又はブラシホルダーにその先端部
    を押し付けて使用する絶縁ロッドと、 前記絶縁ロッドの基部が取付けられ、該絶縁ロッドの押
    し付け圧の表示機構を備えたホルダーと、 前記絶縁ロッドの基端部に設けられた振動センサーと、 前記振動センサーからの電気信号のうち特定範囲の低周
    波分のみを通過させるバンドパスフィルターと、 前記バンドパスフィルターからの出力を入力として信号
    処理を行うデータ処理回路とを有することを特徴とする
    直流機の整流子異常の検知装置。
JP12654896A 1996-04-22 1996-04-22 直流機の整流子異常の検知方法及びその検知装置 Pending JPH09289757A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1326083A1 (en) * 2002-01-08 2003-07-09 Nissan Motor Company, Limited System for detecting abrasion of brush of direct current motor
JP2008531303A (ja) * 2005-02-24 2008-08-14 エタブリスマン・ジョルジュ・ルノー 少なくとも1つの回転部材とその摩耗状態を判定するために該部材の振動周波数の振動を測定する手段とを備える機器、対応する制御ユニット、および方法
CN104568449A (zh) * 2015-01-12 2015-04-29 国家电网公司 一种发电机组振动传感器信号故障的判断及处理方法

Cited By (4)

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Effective date: 20021029