JPS5840549Y2

JPS5840549Y2 - カイテンデンキノシユウデンソウチ

Info

Publication number: JPS5840549Y2
Application number: JP1975005797U
Authority: JP
Inventors: ■師山本
Original assignee: 株式会社明電舎
Priority date: 1975-01-09
Filing date: 1975-01-09
Publication date: 1983-09-12
Also published as: JPS5187207U

Description

【考案の詳細な説明】この考案は直流機のコンミテータや誘導機、同期機のス
リップリングと接触して使用する集電装置に係り、特に
刷子の冷却ならびに刷子の磨耗検出を可能とした回転電
機の集電装置に関する。

一般的に熱損失は回転電機の集電装置において生じるが
、この発生する熱損失Ｑ（ワット）は摺動摩擦による機
械的損失Ｑ１と、主として刷子接触面の接触抵抗に基因
する接触電圧降下による電気的熱損失Ｑ２とに大別でき
る。

またこれに関連する要因は次の式で示される。

Ｑ＝Ｑ１＋０２（ワット）−９，８・μ・Ｐ−Ａ・■、
Ｑ２＝△■・■、ただし、μ・・・・・・スリップリン
グまたはコンミテータと刷子の摩擦係数、Ｐ・・・・・
・刷子押付圧力ｋｇ／ｃｍ２、Ａ・・・・・・刷子接触
面積ｃｍ２、■・・・・・・刷子摺動速度ｍ／ｓｅｃ、
△■・・・・・・接触電圧降下■、■・・・・・・通電
電流Ａ０わが国で使用される一般の回転電機ではこれらの値は通
常μ：０・１５〜０・３、△■：０・３〜１■、Ｐ：０
・１〜０．２５ｋｇ／ｃｍ２であり、機種、材質、使用
条件などによりほぼ一定で、これらの特性向上による大
幅な性能や寿命の向上は期待できない。

上記以外の因子についても、刷子接触面積の１個当りの
面積を増大しても真の接触面積はそれ程増加しなく、８
〜１０ｃ♂程度が限界と考えられ、また刷子摺動速度も
機械の大きさなどから自から定まる。

一方刷子の使用限界温度は８０〜１２０℃と考えられ、
例えば集電装置室内の空気を羽根車で強制循環するなど
種々の冷却向上対策を施しても、通電電流■は炭素系刷
子で５〜８Ａ／ｃｍ２、金属質系刷子で８〜１２Ａ／ｃ
ｍ２が限界で、必要によって刷子の個数を増して電流容
量を大きく設計しているのが現状である。

このため大容量機では刷子を隣接させて並べたり、配列
数を多くシ、かつ冷却のための種々の方策を施すため、
集電装置の寸法が大きくなり、コストも高くなっている
。

これらの実例としては、スリップリングを摺動する刷子
では、２〜５列の配列で１列当り４〜８個の刷子を並べ
、１０〜４０個の刷子を用いる構造としく第４図Ｃ参照
）、コンミテータを摺動する刷子では、複列コンミテー
タ（第４図す参照）や高速機用の焼嵌環式コンミテータ
（第４図Ｃ参照）、あるいは刷子配列と冷却向上のため
アーチ形（第４図Ｃ参照）などが製造されている。

回転電機の容量を増大したい場合には、集電装置の電流
容器の増大あるいは電圧の上昇が必要である。

しかし、電圧の上昇は機械本体の設計、製作。制御など
から制約があり、電流容量の増大が効果的ではあるが、
電流容量を増大させるためには、以上説明したように、
従来方式では刷子の使用必要個数が増加し、また集電装
置に冷却を施すために外形寸法が大きくなりこれにつれ
てコスト高となる欠点がある。

この考案は、集電装置を冷却する構造とし、しかも上記
冷却に基づく刷子の通電電流値上昇に伴う磨耗促進の保
守上の対策として、刷子磨耗検知手段を前記集電装置に
設けることにより、以上説明した従来方式の欠点を除去
し、装置の小型化、および上記装置に対する保守の向上
、さらにコスト・ダウンを計り得る集電装置の提供を目
的とする。

本考案に係る回転電機の集電装置は、上記目的を達成す
べく刷子保持器内の側面に冷却空気の導入パイプを挿入
して設けるとともに、刷子保持器内の内周面に導入パイ
プと連通し、かつ、冷却空気の通路となる周溝を設け、
また、刷子保持器内の内周面に前記周溝に導入された冷
却空気を刷子保持器内に嵌挿した刷子の接触面方向へ吐
出するための吐出溝を設け、さらに刷子の取替時期を検
出すべく刷子保持器内の側面における取替るべき刷子の
押圧面と対応する位置に周溝と連通した圧力検出パイプ
を挿入して設けたものである。

上述した構成によれば、冷却空気が刷子の側面に沿って
その接触面方向へ吐出されることとなり、刷子の温度上
昇が抑制される。

従って集電装置の通電電流を増大させることができる。

また、通電電流の増大に伴なって刷子の磨耗が促進され
るが、刷子保持器内の刷子が次第に磨耗し、その交換位
置、換言すると刷子の押圧面が圧力検出パイプの位置に
達すると、圧力検出パイプ内の圧力が低下し、この圧力
低下により刷子取替えの検出を行なうことができる。

次に本考案の実施例を図面を参照して説明する。

第１図〜第２図は本考案実施例の集電装置の説明用図で
、第１図において、スリップリングまたはコンミテータ
等の回転部１の面上を刷子保持器内３内に嵌挿して保持
されている刷子２が摺動する。

スプリング６は刷子２のおどりを抑制し、ねじ８は押付
スプリング９の押圧力を刷子押付腕７に伝達し、かつ押
圧力を調整する。

１０は刷子２の導線、１１は刷子保持器内支持棒を示す
。

前記刷子保持器内３の側面の任意の位置に導入パイプ４
が挿入されており、図示しない冷却空気供給源からの冷
却空気を刷子保持器内３内へ導入すべく導入チューブ５
が、この導入パイプ４に接続している。

また、刷子保持器内３に後述する如く挿入した圧力検出
パイプ１２は、圧力検出器（図に示していない）と連結
チューブ１３を介して連結されている。

第２図ａは本考案に係る実施例における集電装置の縦方
向に切断した正面図、図すは図ａの底面図である。

本考案に係る実施例の集電装置は、第２図ａ、ｌ）に示
すように、導入パイプ４と連通した周溝Ｇ１が、刷子保
持器内３の内周面に穿設されているとともに、この周溝
Ｇ１に導入された冷却空気を刷子２の接触面方向へ吐出
するための吐出溝Ｇ３が、刷子保持器内３の内周面にお
ける回転部１側に、刷子２の移動方向に対して適宜に傾
斜されるとともに、周溝Ｇ１と連通して穿設されている
。

そして、刷子保持器内３における導入パイプ４を挿入し
た側面と対向する側面には、圧力検出パイプ１２が、取
替るべき刷子２の押圧面と対応する位置に挿入されてお
り、この圧力検出パイプ１２は、第２図ａにおける点線
で示す円形１８の部分を拡大した第３図ａ、ｌ）に示す
ように、刷子保持器内の内面をほぼ円形に切欠いて形成
した切欠部により周溝Ｇ１と連通されている。

従って刷子２が磨耗しその押圧面が第２ａにおいて二点
鎖線で示す位置に達すると、圧力検出パイプ１２が大気
に対して開放されてその内部の圧力が低下し、圧力検出
器により刷子取替え時期が検知されるものである。

以上の如く本考案によれば下記のように優れた効果を奏
する。

（イ）刷子のスリップリングなどの回転部との接触面の
熱発生部を冷却し、この冷却効果は風量風圧にもよるが
、５０〜１００ｗａｔｔ／ｍ２℃程度の熱放散を得るこ
とは比較的容易にでき、従来方式に比べて４〜１０倍の
冷却効果を期待できる。

また従来のように冷却のための羽根車などの騒音防止も
可能である。

（ロ）刷子の電流密度は種々実験の結果によれば、使用
温度を９０〜１１０℃以下に抑えることができれば、５
０Ａ／ｃｍ２程度までは危険を伴わずに増加でき、多少
磨耗が増加するが、注意深く使用すれば１００Ａ／ｃｍ
２までは使用できることが確認されている。

従って本方式を採用することによって４〜８倍程度の電
流密度の増加が期待できる。

（ハ）刷子の電流密度の増加が期待できるので、この分
だけ集電装置を小型化できる。

小型化できた具体例を第４図に示した。

同図ａ−ｄは従来方式であり、ａ′〜ｂ′は本考案を採
用したものである。

図ａはスリップリングにおける集電装置を、図すはコン
ミテータの場合、図Ｃは焼嵌環式コンミテータの場合、
図ｄは冷却向上のために刷子をアーチ形に配列した場合
である。

図がら本考案による方式の集電装置の小型化と必要使用
個数の減少に対する効果は良く理解できる。

（ニ）磨耗した刷子の取替え指示があるので保守が楽で
ある。

（ホ）スリップリング等の回転部に向けて冷却空気を吐
出できるので刷子の磨耗粉を積極的に吹き飛ばすことが
でき保守性が向上する。

（へ）集電装置の構造は従来と大差ないので、殆んどの
従来構造に適用可能で、特に巻線形誘導電機を用いたセ
ルビュウス装置や単極発電機の如き大電流機、あるいは
ダイナモメータ、スピンドルモータなどの高速機におい
て利用効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は本考案の実施例の説明用図、第２図ａ
は本考案に係る集電装置の実施例の縦方向切断の正面図
、図すはその底面図、第３図は第２図ａの点線で示した
円形部分を拡大した説明図で図ａは正断面図、図すはそ
の左側面図、第４図は従来方式と本考案の方式とによる
集電装置の比較対象のための説明用図で、ａ−ｄは従来
方式、ａ′〜ｄ′は本考案方式を示す。１・・・・・・回転部、２・・・・・・刷子、３・・・
・・・刷子保持器函、４・・・・・・導入パイプ、５・
・・・・・導入チューブ、６・・・・・・スプノング、
７・・・・・・刷子押付腕、８・・・・・・ねじ、９・
・・・・・押付スプリング、１０・・・・・・導線、１
１・・・・・・刷子保持密画支持棒、１２・・・・・・
圧力検出パイプ、１３・・・・・・連結チューブ、１５
・・・・・・刷子および刷子保持器函、１６・・・・・
・スリップリング、１７・・・・・・コンミテータ、Ｇ
１・・・・・・周溝、Ｇ３・・・・・・吐出溝。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

刷子保持器面３の側面に冷却空気の導入パイプ４を挿入
して設けるとともに、その内周面に前記導入パイプ４と
連通した周溝Ｇ１を設け、前記刷子保持器面３の内周面
に前記周溝Ｇ１に導入された冷却空気を刷子保持器面３
に嵌挿した刷子２の接触面方向へ吐出するための吐出溝
Ｇ３を設け、前記刷子保持器面３の側面における取替る
べき刷子２の押圧面と対応する位置に周溝Ｇ１と連通し
た圧力検出パイプ１２を挿入して設けたことを特徴とす
る回転電機の集電装置。