JPH11178285A - 回転電機のブラシ保持器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】カーボンブラシの高さ寸法が高くなってもその
振動を小さく抑えることができる信頼性の高いブラシ保
持器の提供を課題とするものである。 【解決手段】回転子４の軸上に嵌合したスリップリング
７の周面上に摺動接触してなるカーボンブラシ１０を保
持するブラシ保持器９のブラシボックス２０の高さ寸法
を、４０mm〜７０mmの範囲に設定した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回転電機の回転子
巻線への電流供給に用いられるカーボンブラシを保持す
るためのブラシ保持器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】火力，原子力等の発電設備が備えている
タービン発電機は、その回転子の回転子巻線への電流供
給のために集電装置を備えている。この集電装置は、回
転子軸に嵌合したスリップリングの周面上にカーボンブ
ラシを摺動接触するように配設し電流供給をするもので
ある。ところが、この集電装置においては、上記摺動接
触によりカーボンブラシが摩耗してしまうので、そのカ
ーボンブラシを所定の時期に点検，交換しなければなら
ない。また、その点検，交換に際しては、発電機の運転
を止めることなく行わなければならない。

【０００３】このため、従来のブラシ保持器は、特公昭
60−7897号公報に記載のように、ブラシ保持器を、ブス
リングに固定したブラシ保持機構と、このブラシ保持機
構に着脱可能なブラシ着脱装置から構成し、発電機の運
転中であっても、ブラシの点検，交換ができるようにし
ていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】最近、カーボンブラシ
の点検，交換時期の長期化の要求が強まっている。すな
わち、これは、ガスタービンと蒸気タービンとを備えた
複合発電プラントの設置数の増加に伴うタービン発電機
の設置台数の増加、これによるカーボンブラシの点検，
交換の作業量，作業時間の増加に伴うプラント保守員の
負担の増加に起因するものである。このカーボンブラシ
の点検，交換時期の長期化を実現するためには、カーボ
ンブラシの高さ寸法を従来より大きくすればよい。

【０００５】しかし、高さ寸法を従来より大きくしたカ
ーボンブラシでは、その交換直後、従来の高さ寸法のカ
ーボンブラシよりも振動が顕著になる虞れがある。すな
わち、カーボンブラシの接触面がスリップリングの周面
上になじめず面接触ができないこと、及び、滑らかなス
リップリングの周表面上にわずかな凹凸があることと、
カーボンブラシの高さ寸法とが相関して上記振動が顕著
になる虞れがある。このようにカーボンブラシの振動が
顕著になると、カーボンブラシのスリップリングとの接
触面積が非常に小さく、通電時における電流密度が大き
くなってしまうので、カーボンブラシとスリップリング
との接触部が過大に加熱され、ブラシトラブルに至って
しまう虞れがある。

【０００６】本発明は、カーボンブラシの高さ寸法が高
くなってもその振動を小さく抑えることができる信頼性
の高いブラシ保持器の提供を目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係るブラシ保持
器は、回転子軸上に嵌合したスリップリングの周囲に配
設したブスリングに固定したブラシ保持機構と、このブ
ラシ保持機構に着脱可能なブラシ着脱装置を有してい
る。

【０００８】このうち、ブラシ保持機構は、少なくとも
カーボンブラシを収納すると共に高さ寸法を４０mm〜７
０mmの範囲に設定してなるブラシボックスと、このブラ
シボックスの一部から樹立し、かつ、ブラシ着脱装置の
一部を係止する孔を有する主柱からなっている。

【０００９】ブラシ着脱装置は、少なくともブラシ保持
機構の主柱に移動自在に保持されたばね主壁と、このば
ね主壁の下方部に一端を固定し、他端でカーボンブラシ
をスリップリングの周面上に押圧するブラシ押圧バネ
と、係止孔と結合する突起を有するＵ字形状した固定係
止金具と、この固定係止金具を操作するための操作レバ
ーと、ばね主壁の上部に設けた絶縁ハンドルと、ばね主
壁の下方部に設けると共にカーボンブラシをその底部か
ら支えるブラシロック装置と、ばね主壁の一部に固定す
ると共にカーボンブラシを抱くように支持してなるブラ
シ支持具からなっている。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の実施例を図面を用いて説
明する。

【００１１】図４は、タービン発電機の縦断面図であっ
て、図中符号１は、固定子枠を示している。固定子枠の
内側には、円筒状の固定子鉄心２を設けている。固定子
鉄心２は、軸方向に連続して形成したスロットを複数個
有しており、このスロット内には、固定子巻線３を収納
している。

【００１２】固定子鉄心２の内周側には、所定の間隙を
介してそれと同心円状に配置した回転子４を設けてい
る。回転子４は、一体形成した回転子軸を有すると共
に、軸方向に連続して形成したスロットを複数個を有
し、このスロットには、回転子巻線５（界磁巻線とも言
う）を収めている。

【００１３】回転子４の回転子軸延長上には、電流を回
転子巻線５に供給するための集電装置６を備えている。
この集電装置６は、大別すると回転側装置と、固定側装
置からなっており、回転側装置には、回転子４の回転子
軸上に嵌合した環状のスリップリング７（集電環とも言
う）を備えている。このスリップリング７は、導電体に
より形成したもので、回転子４の回転子軸の中空孔内に
配置したリード線（図示せず）を介して回転子巻線５と
結合している。

【００１４】固定側装置には、複数のカーボンブラシ１
０と、この複数のカーボンブラシ１０を保持する複数の
ブラシ保持器９と、この複数のブラシ保持器９をボルト
によって支持固定した環状のブスリング８を備えてい
る。複数のカーボンブラシ１０は、ブラシ保持器９によ
ってスリップリングの周面上に所定の圧力で押圧され、
摺動接触している。また、複数のカーボンブラシ１０に
は、高さ寸法１００mm以上のカーボンブラシ、例えば、
高さ寸法１４０mm〜１６０mmの範囲のカーボンブラシを
使用し、長寿命化を図っている。

【００１５】集電装置６は、これら装置の電気的結合に
より、回転子巻線５への電流供給を実現している。

【００１６】次に、上記ブラシ保持器９の構成を図１〜
図３を用いて説明する。

【００１７】図１〜図３は、ブラシ保持器９の構成を示
す斜視図，側面図である。ブラシ保持器９は、ブラシ保
持機構１１と、ブラシ着脱装置１２からなっており、ブ
ラシ着脱装置１２をブラシ保持機構１１から取り外し、
カーボンブラシ１０の交換ができるようにしている。

【００１８】ブラシ着脱装置１２は、ばね主壁１３を備
えている。ばね主壁１３の正面側には、カーボンブラシ
１０をスリップリング７の周面上に所定の圧力で押圧す
る定圧型薄板巻きばね１４と、カーボンブラシ１０を収
納か保持するブラシ支持具１９を設けている。ブラシ支
持具１９は、後述するブラシ保持機構１１のブラシボッ
クス２０よりも上方に設ける。

【００１９】ばね主壁１３の背面側には、ブラシ支持具
１９よりも上方にＵ字形状の固定係止金具２３を設けて
いる。これによって、ブラシ着脱装置１２をブラシ保持
機構１１に固定したり、ブラシ保持機構１１から離脱し
たりする。

【００２０】ばね主壁１３の上部には、作業員を感電、
或いは、電気的ショックから守るための保護絶縁板１７
と、ブラシ着脱装置１２を持ち運んだり、ブラシ着脱装
置１２の着脱操作をしたりするための絶縁ハンドル１５
を設けている。絶縁ハンドル１５の背後には、固定係止
金具２３を操作するためのレバー１６が、保護絶縁板１
７に設けた孔から突出している。このレバー１６を絶縁
ハンドル１５側に移動することで、ブラシ着脱装置１２
をブラシ保持機構１１から取り外すことができる。ま
た、ばね主壁１３の上部には、通電ナイフ２４を設けて
おり、カーボンブラシ１０に取り付けたピグテール１８
（ブラシリード線とも言う）を電気的に接続している。

【００２１】ばね主壁１３の下部には、ブラシロック装
置２５を設けている。このブラシロック装置２５は、カ
ーボンブラシ１０をその底部から支えるもので、ブラシ
着脱装置１２をブラシ保持機構１１に装着した時、カー
ボンブラシ１０の底部の支えが解除できる構成となって
いる。

【００２２】ブラシ保持機構１１は、ブスリング８にボ
ルトにより支持固定しているもので、ブラシ着脱装置１
２の装着後、カーボンブラシ１０をスリップリング７の
周面上にほぼ垂直に保持するためのブラシボックス２０
を備えている。そして、このブラシボックス２０の高さ
寸法ｈを４０mm〜７０mmの範囲に設定している。

【００２３】ブラシボックス２０の後部には、上方に樹
立した主柱２１を設けている。この主柱２１には、ブラ
シ側が開口したガイド溝２２を設けている。ガイド溝２
２には、固定係止金具２３の突起部２３ａを受入れる結
合孔２６を設けている。このガイド溝２２に沿ってブラ
シ着脱装置１２のばね主壁１３を挿入することにより、
ブラシ着脱装置１２をブラシ保持機構１１に装着するこ
とができる。この時、固定係止金具２３の突起部２３ａ
がガイド溝２２に設けた結合孔２６に結合し、ブラシ着
脱装置１２がブラシ保持機構１１に固定ロックする。

【００２４】ブラシ保持機構１１の下部のガイド溝２２
内には、反ボックス側に傾斜したテーパ部を有するテー
パ部材２７を設けている。このテーパ部材２７は、ブラ
シ着脱装置１２をブラシ保持機構１１に装着した時、カ
ーボンブラシ１０をその底部から支えているブラシロッ
ク装置２５を反ブロック側に移動し、カーボンブラシ１
０の支えを解除する。これにより、カーボンブラシ１０
は、スリップリング７の周面上に摺動接触できる。尚、
図中符号２８は、主柱２１の上部に設けた通電ソケット
を示している。

【００２５】以上説明した本実施例によれば、ブラシ保
持機構１１に設けられているブラシボックス２０の高さ
寸法を４０mm〜７０mmの範囲に設定し、高さ寸法１４０
mm〜１６０mmの範囲のカーボンブラシを保持するように
したので、カーボンブラシ１０の交換直後、カーボンブ
ラシ１０が大きく振動したとしても、その振動を小さく
抑えることができる。すなわち、カーボンブラシ１０の
支点の位置を最適な位置とすることができる。

【００２６】また、この高さ寸法範囲であれば、従来と
同様に、カーボンダストの発生を小さく抑えることがで
きると共に、カーボンブラシ１０の発熱による温度上昇
も小さく抑えることができる。

【００２７】

【発明の効果】本発明に係るブラシ保持器によれば、回
転子４の軸上に嵌合したスリップリング７の周面上に摺
動接触してなるカーボンブラシ１０を保持するブラシ保
持器９のブラシボックス２０の高さ寸法を、４０mm〜７
０mmの範囲に設定したので、カーボンブラシの高さ寸法
が高くなってもその振動を小さく抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例であるブラシ保持器の斜視図。

【図２】図１のブラシ着脱装置の側面図。

【図３】図１のブラシ保持機構の斜視図。

【図４】タービン発電機の縦断面図。

【符号の説明】

１…固定子枠、２…固定子鉄心、３…固定子巻線、４…
回転子、５…回転子巻線、６…集電装置、７…スリップ
リング、８…ブスリング、９…ブラシ保持器、１０…カ
ーボンブラシ、１１…ブラシ保持機構、１２…ブラシ着
脱装置、１３…ばね主壁、１４…定圧型薄板巻きばね、
１５…絶縁ハンドル、１６…レバー、１７…保護絶縁
板、１８…ピグテール、１９…ブラシ支持具、２０…ブ
ラシボックス、２１…主柱、２２…ガイド溝、２３…固
定係止金具、２４…通電ナイフ、２５…ブラシロック装
置、２６…結合孔、２７…テーパ部材、２８…通電ソケ
ット。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転子軸上に嵌合したスリップリングの周
   面上に摺動接触してなるカーボンブラシを保持する回転
   電機のブラシ保持器において、 前記カーボンブラシを前記スリップリングに対してほぼ
   垂直になるように保持する保持体の高さ寸法を、４０mm
   〜７０mmの範囲に設定したことを特徴とする回転電機の
   ブラシ保持器。
2. 【請求項２】回転子軸上に嵌合したスリップリングの周
   囲に配設したブスリングに固定したブラシ保持機構と、
   該ブラシ保持機構に着脱可能なブラシ着脱装置を有する
   と共に、前記ブラシ保持機構を、少なくともカーボンブ
   ラシを収納すると共に高さ寸法を４０mm〜７０mmの範囲
   に設定してなるブラシボックスと、該ブラシボックスの
   一部から樹立し、かつ、前記ブラシ着脱装置の一部を係
   止する孔を有する主柱から構成し、前記ブラシ着脱装置
   を、少なくとも前記主柱に移動自在に保持されたばね主
   壁と、該ばね主壁の下方部に一端を固定し、他端で前記
   カーボンブラシを前記スリップリングの周面上に押圧す
   るブラシ押圧バネと、前記係止孔と結合する突起を有す
   るＵ字形状した固定係止金具と、該固定係止金具を操作
   するための操作レバーと、前記ばね主壁の上部に設けた
   絶縁ハンドルと、前記ばね主壁の下方部に設けると共に
   前記カーボンブラシをその底部から支えるブラシロック
   装置と、前記ばね主壁の一部に固定すると共に前記カー
   ボンブラシを抱くように支持してなるブラシ支持具から
   構成した回転電機のブラシ保持器。
3. 【請求項３】請求項１、又は、請求項２いずれかに記載
   のブラシ保持器を備えた回転電機の集電装置。
4. 【請求項４】請求項１、又は、請求項２いずれかに記載
   のブラシ保持器を備えたタービン発電機。