(57)【要約】【課題】コレクターリングを損傷することなく集電ブラシを無駄なく使用すること。【解決手段】回転電機における集電ブラシ１０４が、集電ブラシ１０４にリードケーブル１０６を連結するグロメット４０６よりもコレクターリング３０１の半径方向におけるコレクターリング３０１側の第１の位置でコレクターリング３０１に当接する場合に警報信号を出力し、コレクターリング３０１の半径方向において、第１の位置よりもグロメット４０６側であって、グロメット４０６よりもコレクターリング３０１側の第２の位置でコレクターリング３０１に当接する集電ブラシ１０４の、コレクターリング３０１側への移動を規制するようにしたブラシ焼損防止装置４００を構成した。【選択図】図６
2020174437.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機械的エネルギーを電気エネルギーに変換する回転電機における集電ブラシが、前記集電ブラシにリードケーブルを連結するグロメットよりもコレクターリングの半径方向における前記コレクターリング側の第１の位置で前記コレクターリングに当接する場合に、警報出力のトリガとなる警報信号を出力する警報手段と、
前記コレクターリングの半径方向において、前記第１の位置よりも前記グロメット側であって、前記グロメットよりも前記コレクターリング側の第２の位置で前記コレクターリングに当接する前記集電ブラシの、前記コレクターリング側への移動を規制する規制部材と、
を備えたことを特徴とするブラシ焼損防止装置。
【請求項２】
前記集電ブラシに連結され、摩耗にともなう前記集電ブラシの変位に連動して変位する連動部材を備え、
前記規制部材は、所定の硬度を呈する材料を用いて形成され、前記集電ブラシが前記第２の位置で前記コレクターリングに当接する位置に達した場合に前記連動部材と係合することにより、前記第２の位置で前記コレクターリングに当接する前記集電ブラシの前記コレクターリング側への移動を規制することを特徴とする請求項１に記載のブラシ焼損防止装置。
【請求項３】
前記規制部材は、前記連動部材と係合する位置を調整可能に設けられていることを特徴とする請求項２に記載のブラシ焼損防止装置。
【請求項４】
前記警報手段は、前記連動部材が、前記集電ブラシが前記第１の位置で前記コレクターリングに当接する位置に達した場合に、前記警報信号を出力することを特徴とする請求項２または３に記載のブラシ焼損防止装置。
【請求項５】
前記警報手段は、前記連動部材の移動軌跡上に設けられたアクチュエータ部を備えたマイクロスイッチであることを特徴とする請求項４に記載のブラシ焼損防止装置。
【請求項６】
前記マイクロスイッチは、前記連動部材の移動軌跡に沿って位置調整可能に取り付けられていることを特徴とする請求項５に記載のブラシ焼損防止装置。
【請求項７】
前記警報手段は、回転電機が備える表示器に所定のガイダンスメッセージを表示させることによる警報出力のトリガとなる警報信号を出力することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載のブラシ焼損防止装置。
【請求項８】
前記警報手段は、回転電機が備える発光体を所定のパターンで発光させることによる警報出力のトリガとなる警報信号を出力することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載のブラシ焼損防止装置。
【請求項９】
前記警報手段は、回転電機が備えるブザーおよびスピーカーの少なくとも一方から所定の音声を出力させることによる警報出力のトリガとなる警報信号を出力することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載のブラシ焼損防止装置。
【請求項１０】
前記リードケーブルを流れる電流値に基づいて、前記回転電機の動作停止のトリガとなる停止信号を出力する停止手段を備えたことを特徴とする請求項１〜９のいずれか一つに記載のブラシ焼損防止装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、回転電機におけるコレクターリングの焼損を防止するブラシ焼損防止装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
水力発電所においては、励磁電流を界磁コイルに供給する励磁機部を備えている。励磁機部は、カーボンブラシなどのブラシを備え、当該ブラシを介して励磁電流を界磁コイルに供給する。ブラシは、使用にともなって摩耗するため、定期巡視や機器点検に際してブラシの寸法を測定することによって摩耗量を管理している。ブラシは、コレクターリング（集電環）に当接しており、回転電機における回転部と固定部とを電気的に接続している。ブラシは、ブラシホルダによって保持されている。
【０００３】
ブラシは、コレクターリングとの摺動による摩耗が進行して、ブラシを保持するブラシホルダや集電ブラシにリードケーブルを連結するグロメットがコレクターリングに接触することに起因するコレクターリングの破損を防止するため、定期的に交換する。従来、ブラシの交換時期は、たとえば、発電機の停止時にブラシの寸法を測定したり、外観を目視したりすることによって決定していた。ブラシが摩耗することにともなうコレクターリングの破損を防止するため、ブラシは早めに交換していた。
【０００４】
関連する技術として、具体的には、従来、たとえば、回転電機におけるブラシの摩耗にともなってブラシに固定された摩耗検知用接点がスリップリングに接触し、バッテリと摩耗検知用接点との間に設けられているスイッチおよびスイッチング素子がオンになることによって、バッテリからスイッチング素子に流れる電流を検出したことに基づいて、ブラシが摩耗したと判定し、警報装置を作動させる回転電機のブラシ異常検出装置に関する技術があった（たとえば、下記特許文献１を参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−７９１０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した特許文献１に記載された従来の技術は、実際の使用を想定した場合、警報が発せられてから交換のためのあらたなブラシを準備したり作業計画を立てたりするなどの、交換作業にかかる準備期間を加味すると、ブラシの真の摩耗限界に達するよりも余裕をもった時点で警報を発することになるため、まだ使用できるにもかかわらずブラシを交換しなくてはならず、まだ使用できるブラシを廃棄しなくてはならず、無駄が生じてしまうという問題があった。
【０００７】
また、上述した特許文献１に記載された従来の技術は、上記のように、警報が発せられた時点ではブラシの真の摩耗限界に達していないことから、仮に、先願の技術により警報が発せられた以降もブラシの使用を継続する運用をおこなうと、ブラシホルダやグロメットがコレクターリングに接触し、コレクターリングが損傷してしまうおそれがあるという問題があった。
【０００８】
また、上述した特許文献１に記載された従来の技術は、ブラシの摩耗の進行度合いは一定ではなく、ブラシの実際の摩耗の程度は回転電機を停止させて寸法測定をおこなわなくては把握することが難しいため、上述した特許文献１に記載された従来の技術を使用して、警報が発せられた以降もブラシの使用を継続する場合、コレクターリングの損傷を防止するためには頻繁に回転電機を停止させてブラシの寸法測定をおこなわなくてはならず、煩わしいという問題があった。
【０００９】
この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、コレクターリングを損傷することなく集電ブラシを無駄なく使用することができるブラシ焼損防止装置を提供することを目的とする。
【００１０】
また、この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、煩雑な管理を要することなく、コレクターリングを損傷することなく集電ブラシを無駄なく使用することができるブラシ焼損防止装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、この発明にかかるブラシ焼損防止装置は、機械的エネルギーを電気エネルギーに変換する回転電機における集電ブラシが、前記集電ブラシにリードケーブルを連結するグロメットよりもコレクターリングの半径方向における前記コレクターリング側の第１の位置で前記コレクターリングに当接する場合に、警報出力のトリガとなる警報信号を出力する警報手段と、前記コレクターリングの半径方向において、前記第１の位置よりも前記グロメット側であって、前記グロメットよりも前記コレクターリング側の第２の位置で前記コレクターリングに当接する前記集電ブラシの、前記コレクターリング側への移動を規制する規制部材と、を備えたことを特徴とする。
【００１２】
また、この発明にかかるブラシ焼損防止装置は、上記の発明において、前記集電ブラシに連結され、摩耗にともなう前記集電ブラシの変位に連動して変位する連動部材を備え、前記規制部材が、所定の硬度を呈する材料を用いて形成され、前記集電ブラシが前記第２の位置で前記コレクターリングに当接する位置に達した場合に前記連動部材と係合することにより、前記第２の位置で前記コレクターリングに当接する前記集電ブラシの前記コレクターリング側への移動を規制することを特徴とする。
【００１３】
また、この発明にかかるブラシ焼損防止装置は、上記の発明において、前記規制部材が、前記連動部材と係合する位置を調整可能に設けられていることを特徴とする。
【００１４】
また、この発明にかかるブラシ焼損防止装置は、上記の発明において、前記警報手段が、前記連動部材が、前記集電ブラシが前記第１の位置で前記コレクターリングに当接する位置に達した場合に、前記警報信号を出力することを特徴とする。
【００１５】
また、この発明にかかるブラシ焼損防止装置は、上記の発明において、前記警報手段が、前記連動部材の移動軌跡上に設けられたアクチュエータ部を備えたマイクロスイッチであることを特徴とする。
【００１６】
また、この発明にかかるブラシ焼損防止装置は、上記の発明において、前記マイクロスイッチが、前記連動部材の移動軌跡に沿って位置調整可能に取り付けられていることを特徴とする。
【００１７】
また、この発明にかかるブラシ焼損防止装置は、上記の発明において、前記警報手段が、回転電機が備える表示器に所定のガイダンスメッセージを表示させることによる警報出力のトリガとなる警報信号を出力することを特徴とする。
【００１８】
また、この発明にかかるブラシ焼損防止装置は、上記の発明において、前記警報手段が、回転電機が備える発光体を所定のパターンで発光させることによる警報出力のトリガとなる警報信号を出力することを特徴とする。
【００１９】
また、この発明にかかるブラシ焼損防止装置は、上記の発明において、前記警報手段が、回転電機が備えるブザーおよびスピーカーの少なくとも一方から所定の音声を出力させることによる警報出力のトリガとなる警報信号を出力することを特徴とする。
【００２０】
また、この発明にかかるブラシ焼損防止装置は、上記の発明において、前記リードケーブルを流れる電流値に基づいて、前記回転電機の動作停止のトリガとなる停止信号を出力する停止手段を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
この発明にかかるブラシ焼損防止装置によれば、コレクターリングを損傷することなく集電ブラシを無駄なく使用することができるという効果を奏する。
【００２２】
また、この発明にかかるブラシ焼損防止装置によれば、煩雑な管理を要することなく、コレクターリングを損傷することなく集電ブラシを無駄なく使用することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】回転電機の構成を示す説明図（その１）である。
【図２】回転電機の構成を示す説明図（その２）である。
【図３】回転電機の構成を示す説明図（その３）である。
【図４】この発明にかかる実施の形態のブラシ焼損防止装置の構成を示す説明図である。
【図５】この発明にかかる実施の形態のブラシ焼損防止装置の動作を示す説明図（その１）である。
【図６】この発明にかかる実施の形態のブラシ焼損防止装置の動作を示す説明図（その２）である。
【図７】集電ブラシの摩耗状態を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかるブラシ焼損防止装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００２５】
（回転電機の構成）
まず、回転電機の構成について説明する。図１〜図３は、回転電機の構成を示す説明図である。図１においては、回転電機の全体を示している。図２においては、図１における一部を、矢印Ａ方向から見た状態を示している。図３においては、図２における一部を、矢印Ｂ方向から見た状態を示している。
【００２６】
図１〜図３に示すように、回転電機１００は、固定子および回転子を収容するケーシング１０１を備えている。固定子は、略円筒形状をなす鉄心と、鉄心の周囲に巻回されたコイルと、を備えている（図示を省略する）。回転子は、固定子の内周に配置されている（図示を省略する）。回転子は、固定子の軸心周りに回転可能に配置されている。回転子は、シャフト１０２を介して励磁部１０３と連結されている。
【００２７】
励磁部１０３は、コレクターリング３０１と、集電ブラシ１０４と、を備えている。コレクターリング３０１は、環形状をなし、金属材料などの導電性を呈する材料を用いて形成されている。コレクターリング３０１は、シャフト１０２に対して同心円状に配置されており、シャフト１０２の回転にともなって回転する。
【００２８】
集電ブラシ１０４は、導電性材料をブロック状に成型することによって形成されている。集電ブラシ１０４は、６つの面によって構成される略直方体形状（長方体形状）をなす。集電ブラシ１０４を構成する６つの面のうちの１つの面は、コレクターリング３０１の外周面の形状にあわせて集電ブラシ１０４の内側に凹むように湾曲している（図４などを参照）。
【００２９】
図３に示すように、集電ブラシ１０４は、ブラシホルダ１０５を構成する一対の板状部材３０２の間に配置されている。一対の板状部材３０２は、シャフト１０２の軸心方向に沿って対向配置されている。集電ブラシ１０４は、一対の板状部材３０２の板面に沿ってスライド可能な状態で一対の板状部材３０２の間に挟まれるようにして、ブラシホルダ１０５によって保持されている。
【００３０】
ブラシホルダ１０５は、集電ブラシ１０４をコレクターリング３０１に当接する方向に付勢する付勢部材（図示を省略する）を備えている。付勢部材は、たとえば、圧縮バネなどによって実現することができる。付勢部材の付勢力によってコレクターリング３０１に当接している集電ブラシ１０４は、コレクターリング３０１が回転することによりコレクターリング３０１との摩擦によって摩耗する。集電ブラシ１０４は、付勢部材によってコレクターリング３０１に当接する方向に付勢されているため、摩耗すると、摩耗した分コレクターリング３０１側にスライドし、常にコレクターリング３０１に接触した状態とされる。
【００３１】
集電ブラシ１０４において、コレクターリング３０１の外周面の形状にあわせて湾曲した位置とは反対側には、集電ブラシ１０４の板厚方向に集電ブラシ１０４を貫通する貫通孔（図４などを参照）が設けられている。貫通孔には、金属製のグロメット（ハトメ）が設けられている（図４などを参照）。グロメットは、リードケーブル１０６の一端を、集電ブラシ１０４に接続する。コレクターリング３０１から集電ブラシ１０４を介して集電した電気は、リードケーブル１０６を介して発電機に送られ、発電機の励磁に供される。
【００３２】
回転電機１００は、図示を省略する制御部を備えている。制御部は、ＣＰＵ、メモリ、入出力Ｉ／Ｆなどを備えている。制御部は、メモリに記憶された制御プログラムをＣＰＵによって実行することにより、回転電機１００が備える各部を駆動制御する。メモリは、たとえば、入出力Ｉ／Ｆを介して入力される信号に基づいて、回転電機１００が備える各部を制御するプログラムを記憶する。
【００３３】
入出力Ｉ／Ｆは、回転電機１００が備える各種センサ（図示を省略する）から出力される各種信号の入力を受け付ける。入出力Ｉ／Ｆは、入力を受け付けた信号を、ＣＰＵに出力する。また、入出力Ｉ／Ｆは、ＣＰＵによって制御されて、回転電機１００が備える各部に対して制御信号を出力する。
【００３４】
具体的に、制御部は、たとえば、入出力Ｉ／Ｆを介して入力を受け付けた信号に基づいて、メモリに記憶された制御プログラムをＣＰＵによって実行し、所定の制御信号を入出力Ｉ／Ｆを介して回転電機１００が備える各部に出力することによって、回転電機１００の運転を停止する制御をおこなう。また、入出力Ｉ／Ｆは、回転電機１００を遠隔制御するコンピュータ装置との間で通信をおこなってもよい。これにより、回転電機１００を遠隔制御することができる。
【００３５】
（ブラシ焼損防止装置の構成）
つぎに、この発明にかかる実施の形態のブラシ焼損防止装置の構成について説明する。図４は、この発明にかかる実施の形態のブラシ焼損防止装置の構成を示す説明図である。図４に示すように、この発明にかかる実施の形態のブラシ焼損防止装置４００は、アーム４０１と、摩耗検出部４０２と、ストッパ機構４０３と、電流検出部４０４と、を備えている。
【００３６】
ブラシ焼損防止装置４００において、アーム４０１、摩耗検出部４０２およびストッパ機構４０３は、支持部材４０５によって支持されている。支持部材４０５は、ブラシホルダ１０５を構成する一対の板状部材３０２のうちの一方の板状部材に取り付けられている。支持部材４０５は、たとえば、板金部材によって形成することができる。
【００３７】
アーム４０１は、ブラシホルダ１０５を構成する一対の板状部材３０２の間において、一対の板状部材３０２（支持部材４０５）の板面に沿って回動可能に設けられている。アーム４０１は、長さ方向に沿って屈曲した略「く」の字形状をなす。アーム４０１は、長さ方向における一端側において、シャフト１０２の軸心と平行な軸心周りに回動可能に連結されている。アーム４０１における長さ方向の他端は、ブラシに連結されている。アーム４０１は、付勢部材によって付勢されることによるブラシの摩耗に追従して回動する。この実施の形態においては、アーム４０１によって、この発明にかかる連動部材を実現することができる。
【００３８】
摩耗検出部４０２は、マイクロスイッチによって実現することができる。マイクロスイッチは、日本電気制御機器工業会（ＮＥＣＡ）によって、「微小な接点間隔とスナップアクション機構を持ち、規定された動きと規定された力で開閉動作する接点機構がケースで覆われ、その外部にアクチュエータを備え、小形に作られたスイッチ」と定義されている。
【００３９】
具体的に、マイクロスイッチは、アクチュエータ部、スナップアクション機構部、接点部、端子部およびケース部によって構成される。アクチュエータ部は、アーム４０１と接触することによって当該アーム４０１から受ける外力を内部機構に伝達する。アクチュエータ部は、たとえば、ピン押ボタン形、ヒンジレバー形、ヒンジローラレバー形など、公知の各種の形状によって実現することができる。スナップアクション機構部は、可動ばね、可動片、共通端子、受金などによって構成される。接点部は、回路のオン／オフを切り替える。端子部は、マイクロスイッチと外部回路を接続する。ケース部は、スナップアクション機構や接点部を保護する。
【００４０】
マイクロスイッチは、支持部材４０５により、アクチュエータ部がアーム４０１の回動軌跡上に位置づけられる位置に配置されている。具体的に、マイクロスイッチは、たとえば、ピン押ボタン形のアクチュエータ部の場合、アーム４０１の通過によってピン押ボタンがケース部の内部に押し込まれる位置に配置する。
【００４１】
マイクロスイッチは、集電ブラシ１０４が第１の位置でコレクターリング３０１に当接する位置に位置づけられた場合に、アクチュエータ部がアーム４０１に接触する位置に位置づけられている。第１の位置は、コレクターリング３０１の半径方向における、集電ブラシ１０４におけるコレクターリング３０１との当接位置であって、未使用の状態の集電ブラシ１０４における湾曲した面よりもグロメット４０６側であって、グロメット４０６よりもコレクターリング３０１側に設定されている。
【００４２】
マイクロスイッチにおけるアーム４０１との接触位置は、任意に変更することができるものであってもよい。具体的には、たとえば、ブラシホルダ１０５に取り付けられる支持部材４０５に、アーム４０１の回動軌跡に沿って湾曲する溝またはスリットを設け、この溝またはスリットにマイクロスイッチのケース部の一部を嵌め込み、溝またはスリットに沿ってマイクロスイッチをスライドさせることによって、マイクロスイッチにおけるアーム４０１との接触位置を任意に変更できるようにする。
【００４３】
マイクロスイッチの端子部は、回転電機１００の制御部に接続されている。マイクロスイッチは、ＯＮ状態となった場合に、端子部を介して、回転電機１００の制御部に対して警報信号を出力する。この実施の形態においては、摩耗検出部４０２を実現するマイクロスイッチによって、この発明にかかる警報手段を実現することができる。警報信号は、制御部による警報出力のトリガとなる信号であって、警報信号を受け付けた回転電機１００の制御部は、マイクロスイッチから出力された警報信号の入力を受け付けると、回転電機１００が備える出力機器を制御することによって警報を出力する。
【００４４】
出力機器は、たとえば、表示器によって実現することができる。この場合、表示器は、たとえば、回転電機１００の状態などを表示する液晶ディスプレイによって実現することができる。回転電機１００の制御部は、マイクロスイッチから出力された警報信号の入力を受け付けると、たとえば、表示器に所定のガイダンスメッセージを表示させることによって、警報を出力する。
【００４５】
また、出力機器は、表示器に加えて、あるいは、表示器に代えて、たとえば、回転電機１００の状態に応じて点灯したり消灯したりする、ＬＥＤなどの発光体によって実現してもよい。この場合、回転電機１００の制御部は、マイクロスイッチから出力された警報信号の入力を受け付けると、発光体を点滅させたり、所定の発光色で発光体を発光させたりすることによって、警報を出力する。
【００４６】
出力機器は、表示器に代えて、あるいは、表示器に加えて、回転電機１００が備えるブザーやスピーカーなどの音声を出力する機器によって実現してもよい。また、出力機器は、回転電機１００が一体に備えるものに限らず、回転電機１００と接続された外部機器によって実現してもよい。具体的には、回転電機１００の運転状況の監視や回転電機１００の遠隔制御をおこなうコンピュータ装置に対して、所定の信号を出力してもよい。
【００４７】
ストッパ機構４０３は、ツメ部材４０７と、ストッパ部材４０８と、を備えている。ツメ部材４０７は、アーム４０１における屈曲部分に設けられ、アーム４０１の回動軸心方向に沿って突出している。図４において、ツメ部材４０７は、アーム４０１から紙面手前方向に突出している。ツメ部材４０７は、たとえば、金属製の板金部材の板金加工などによって、アーム４０１と一体に形成することができる。あるいは、ツメ部材４０７は、たとえば、アーム４０１とは別体で形成され、溶接などによってアーム４０１に接合されていてもよい。
【００４８】
ストッパ部材４０８は、支持部材４０５に取り付けられている。ストッパ部材４０８は、アーム４０１の回動にともなう、ツメ部材４０７の回動軌跡上に設けられている。図４において、ストッパ部材４０８は、アーム４０１よりも紙面手前側に配置され、紙面手前方向に突出している。ストッパ部材４０８は、ブラシホルダ１０５に直接取り付けられていてもよく、図４に示すようにステーを介して取り付けられていてもよい。
【００４９】
ストッパ部材４０８は、集電ブラシ１０４が第２の位置でコレクターリング３０１に当接する位置に位置づけられた場合に、集電ブラシ１０４に追従して回動するアーム４０１に設けられたツメ部材４０７と当接する位置に設けられている。第２の位置は、コレクターリング３０１の半径方向における、集電ブラシ１０４におけるコレクターリング３０１との当接位置であって、第１の位置よりもグロメット４０６側であって、グロメット４０６よりもコレクターリング３０１側に設定されている。
【００５０】
第２の位置は、コレクターリング３０１と擦れ合った場合にも、グロメット４０６がコレクターリング３０１に接触しない限界の位置、いわゆる、集電ブラシ１０４の摩耗限界位置に設定されることが好ましい。集電ブラシ１０４におけるコレクターリング３０１との当接位置が集電ブラシ１０４の摩耗限界位置よりもグロメット４０６側に位置すると、グロメット４０６がコレクターリング３０１と接触する。第２の位置は、集電ブラシ１０４の摩耗限界位置から第１の位置までの間側に設定されている。集電ブラシ１０４の摩耗限界位置は、たとえば、集電ブラシ１０４の種類やサイズなどによって異なる。
【００５１】
これにより、摩耗にともなってコレクターリング３０１に押し付けられる方向にスライドする集電ブラシ１０４が第２の位置をコレクターリング３０１に当接させる位置まで摩耗したときに、集電ブラシ１０４に追従して回動するアーム４０１に設けられたツメ部材４０７とストッパ部材４０８とが当接する。この実施の形態においては、ツメ部材４０７およびストッパ部材４０８によって、この発明にかかる規制部材を実現することができる。
【００５２】
ツメ部材４０７およびストッパ部材４０８が当接する位置は、調整可能であってもよい。具体的には、たとえば、ストッパ部材４０８を、ステーに対して、ステーの長さ方向に沿ってスライド可能に設けられていてもよい。あるいは、具体的には、たとえば、ステーにおいて複数の孔あるいは穴を設け、この孔あるいは穴と嵌合する突起をストッパ部材４０８に設け、ストッパ部材４０８の突起が嵌合する孔あるいは穴を変えるようにしてもよい。
【００５３】
これにより、たとえば、運用にあわせて、ストッパ部材４０８の位置を調整することができる。この場合、ステーは、アーム４０１の回動軌跡に沿った円弧形状をなすものであってもよい。ストッパ部材４０８の位置を調整することにより、ツメ部材４０７がストッパ部材４０８に当接する位置、すなわち、第２の位置を調整することができる。
【００５４】
第２の位置は、たとえば、現場の状況などに応じて、作業者が任意に調整することができる。具体的には、常時作業者が駐在する水力発電所においては、グロメット４０６の周縁ぎりぎりの集電ブラシ１０４の摩耗限界位置に第２の位置を設定する。これにより、集電ブラシ１０４を有効に使用するとともに、集電ブラシ１０４が摩耗限界位置まで摩耗した場合にも、迅速に発電を再開する対応をとることができる。
【００５５】
アーム４０１、ツメ部材４０７およびストッパ部材４０８は、いずれも、ツメ部材４０７とストッパ部材４０８とが当接した状態で、さらに、付勢部材による付勢力が加えられた場合にも、変形しない硬度を呈する材料を用いて形成されている。具体的に、アーム４０１、ツメ部材４０７およびストッパ部材４０８は、たとえば、鉄やステンレスなどの金属材料を用いて形成することができる。
【００５６】
電流検出部４０４は、リードケーブル１０６を流れる電流値を検出する。電流検出部４０４は、たとえば、ＣＴ方式電流センサによって実現することができる。あるいは、電流検出部４０４は、たとえば、ホール素子方式電流センサ、ロゴスキーコイル方式電流センサなどによって実現してもよい。電流検出部４０４は、検出した電流値に関する信号を、回転電機１００の制御部に対して出力する。
【００５７】
回転電機１００の制御部は、電流検出部４０４が検出した電流値が所定の閾値以下である場合に、回転電機１００の運転を停止する制御をおこなう。この場合、電流検出部４０４が出力する信号は、回転電機１００の動作停止のトリガとなる停止信号を実現する。
【００５８】
電流検出部４０４は、検出した電流値が所定の閾値以下である場合にのみ、回転電機１００の制御部に対して停止信号を出力してもよい。この実施の形態においては、電流検出部４０４によって、この発明にかかる停止手段を実現することができる。
【００５９】
（ブラシ焼損防止装置４００の動作）
つぎに、この発明にかかる実施の形態のブラシ焼損防止装置４００の動作について図４〜図６を用いて説明する。図５および図６は、この発明にかかる実施の形態のブラシ焼損防止装置４００の動作を示す説明図である。上記のように、集電ブラシ１０４は、付勢部材によって付勢されて、コレクターリング３０１に当接している。集電ブラシ１０４が摩耗していない状態では、図４に示すように、アーム４０１におけるツメ部材４０７がストッパ部材から離間した状態となる。
【００６０】
集電ブラシ１０４は、回転するコレクターリング３０１と擦れ合うことによって摩耗する。集電ブラシ１０４は、付勢部材によってコレクターリング３０１に押し付けられる方向に付勢されているため、常にコレクターリング３０１に接触した状態となるように、摩耗した分、コレクターリング３０１側にスライドする。
【００６１】
集電ブラシ１０４が第１の位置まで摩耗すると、摩耗検出部４０２のマイクロスイッチにアーム４０１が接触し、マイクロスイッチがＯＮ状態となる。マイクロスイッチにおけるアクチュエータ部は、アーム４０１におけるツメ部材４０７がストッパ部材４０８に当接するより先に、アーム４０１に接触する。マイクロスイッチは、ＯＮ状態となると、回転電機１００の制御部に対して警報信号を出力する。
【００６２】
回転電機１００は、集電ブラシ１０４が第１の位置においてコレクターリング３０１と当接するまで摩耗した後も継続して運転をおこなう。このため、集電ブラシ１０４は、第１の位置を超えて摩耗し、第２の位置においてコレクターリング３０１と当接する。集電ブラシ１０４が第２の位置においてコレクターリング３０１と当接するまで摩耗すると、ツメ部材４０７がストッパ部材４０８に当接する。これにより、以降、コレクターリング３０１側への集電ブラシ１０４の移動が規制される。
【００６３】
回転電機１００が、集電ブラシ１０４が第２の位置においてコレクターリング３０１と当接するまで摩耗した後も、コレクターリング３０１を継続して回転させた場合、コレクターリング３０１と完全に接触しなくなるまで集電ブラシ１０４が摩耗する。集電ブラシ１０４がコレクターリング３０１と接触しなくなる、あるいは、接触が不十分になると、グロメット４０６を介してリードケーブル１０６を流れる電流値が変化する。
【００６４】
これにより、電流検出部４０４が検出する電流値は、コレクターリング３０１に対する集電ブラシ１０４の接触状態に応じて変化する。そして、上記のように、電流検出部４０４が、検出した電流値に関する信号（停止信号）を、回転電機１００の制御部に対して出力すると、回転電機１００の制御部は、電流検出部４０４が検出した電流値が所定の閾値以下である場合に、回転電機１００の運転を停止する制御をおこなう。
【００６５】
（集電ブラシ１０４の摩耗状態）
つぎに、集電ブラシ１０４の摩耗状態について説明する。図７は、集電ブラシ１０４の摩耗状態を示す説明図である。図７に示すように、集電ブラシ１０４は、回転するコレクターリング３０１と擦れ合うことによって徐々に摩耗する。これにより、図７において符号７０１で示す、集電ブラシ１０４におけるコレクターリング３０１との当接位置７０１は、摩耗にともなってグロメット４０６側へ移動する。集電ブラシ１０４は、ブラシホルダ１０５を構成する一対の板状部材３０２の間に配置されているため、回転電機１００の運転中は摩耗の状態を確認することができない。
【００６６】
このため、従来は、図７において矢印７１０で示す量が摩耗した場合に、集電ブラシ１０４の交換をおこなっていた。これに対し、この実施の形態のブラシ焼損防止装置４００においては、図７において矢印７１０で示す量が摩耗した状態における、集電ブラシ１０４におけるコレクターリング３０１との当接位置７０１を第１の位置として、第１の位置７０１からさらに第２の位置７０２まで、集電ブラシ１０４を使用することができる。
【００６７】
これにより、図７において矢印７２０で示す量が摩耗するまで、集電ブラシ１０４を使用することができる。そして、これによって、ブラシ焼損防止装置４００においては、集電ブラシ１０４における図７において矢印７２０で示す量と矢印７１０で示す量との差分を、有効に利用することができる。
【００６８】
以上説明したように、この発明にかかる実施の形態のブラシ焼損防止装置４００は、集電ブラシ１０４が第１の位置でコレクターリング３０１に当接する場合に警報信号を出力し、集電ブラシ１０４が第２の位置でコレクターリング３０１に当接する場合は集電ブラシ１０４のコレクターリング３０１側への移動を規制するようにしたことを特徴としている。
【００６９】
この発明にかかる実施の形態のブラシ焼損防止装置４００によれば、コレクターリング３０１の半径方向における、コレクターリング３０１に対する集電ブラシ１０４の当接位置とグロメット４０６との位置関係に基づいて、集電ブラシ１０４が第１の位置でコレクターリング３０１に当接するまで摩耗した場合に警報を出力させ、集電ブラシ１０４がさらに摩耗して、第１の位置よりもグロメット４０６に近い第２の位置でコレクターリング３０１に当接した以降は、コレクターリング３０１側への集電ブラシ１０４の移動を規制することができる。
【００７０】
これにより、集電ブラシ１０４が限界まで摩耗する前に集電ブラシ１０４の摩耗状態を早期に報知するとともに、警報出力後も集電ブラシ１０４を使用することができ、かつ、集電ブラシ１０４が限界まで摩耗した場合はそれ以上摩耗しないようにすることにより、グロメット４０６がコレクターリング３０１に接触することを確実に防止することができるので、コレクターリング３０１を損傷することなく集電ブラシ１０４を無駄なく使用することができる。
【００７１】
また、コレクターリング３０１側への集電ブラシ１０４の移動を規制する前に集電ブラシ１０４の摩耗状態を報知することにより、作業者は、警報が出力されてから、交換用のあらたな集電ブラシ１０４を準備したり交換作業の計画を立てたりする作業を、集電ブラシ１０４が限界まで摩耗する前に余裕をもっておこなうことができる。これにより、煩雑な管理を要することなく、コレクターリング３０１を損傷することなく集電ブラシ１０４を無駄なく使用することができる。
【００７２】
また、この発明にかかる実施の形態のブラシ焼損防止装置４００は、集電ブラシ１０４に連結され、摩耗にともなう集電ブラシ１０４の変位に連動して変位するアーム４０１を備え、集電ブラシ１０４が第２の位置でコレクターリング３０１に当接する位置に達した場合に、所定の硬度を呈する材料を用いて形成されたツメ部材４０７およびストッパ部材４０８が係合することにより、第２の位置でコレクターリング３０１に当接する集電ブラシ１０４のコレクターリング３０１側への移動を規制するようにしたことを特徴としている。
【００７３】
この発明にかかる実施の形態のブラシ焼損防止装置４００によれば、集電ブラシ１０４に連結された連動部材の変位を機械的に規制することにより、グロメット４０６がコレクターリング３０１に接触することを確実に防止することができる。これにより、コレクターリング３０１を損傷することなく集電ブラシ１０４を無駄なく使用することができる。
【００７４】
また、この発明にかかる実施の形態のブラシ焼損防止装置４００は、集電ブラシ１０４が第１の位置でコレクターリング３０１に当接する位置にアーム４０１が達した場合に、警報信号を出力するようにしたことを特徴としている。
【００７５】
この発明にかかる実施の形態のブラシ焼損防止装置４００によれば、高速で回転するコレクターリング３０１と集電ブラシ１０４との当接位置７０１を直接監視することなく、徐々に摩耗する集電ブラシ１０４の変位に連動する連動部材の位置に基づいて警報を出力させることができる。これにより、集電ブラシ１０４の摩耗状態を検出する機構を当接位置７０１から離すことができる。そして、これによって、コレクターリング３０１の損傷を確実に防止することができる。
【００７６】
また、この発明にかかる実施の形態のブラシ焼損防止装置４００は、連動部材の移動軌跡上に設けられたアクチュエータ部を備えたマイクロスイッチを利用して、警報信号を出力するようにしたことを特徴としている。
【００７７】
この発明にかかる実施の形態のブラシ焼損防止装置４００によれば、集電ブラシ１０４の位置を機械的に検出することができる。これにより、集電ブラシ１０４が、第１の位置でコレクターリング３０１に当接する位置に達したことを確実に検出することができ、集電ブラシ１０４が限界まで摩耗する前に集電ブラシ１０４の摩耗状態を確実に報知することができる。
【００７８】
また、マイクロスイッチを用いることにより、集電ブラシ１０４の位置を確実に検出するとともに、ブラシ焼損防止装置４００の大型化を抑えることができる。これにより、ブラシ焼損防止装置４００を、ブラシホルダ１０５内の限られた空間内に設置することができる。
【００７９】
また、この発明にかかる実施の形態のブラシ焼損防止装置４００は、リードケーブル１０６を流れる電流値に基づいて、回転電機１００の動作を停止するようにしたことを特徴としている。
【００８０】
この発明にかかる実施の形態のブラシ焼損防止装置４００によれば、集電ブラシ１０４が限界まで摩耗した場合に、回転電機１００の動作を停止することができる。これにより、コレクターリング３０１に対する集電ブラシ１０４の接触状態が不十分な状態で回転電機１００が動作することを防止し、発電された電気が回収されずに帯電することを防止することができ、回転電機１００および回転電機１００の周囲の安全性を確保することができる。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
以上のように、この発明にかかるブラシ焼損防止装置は、回転電機におけるコレクターリングの焼損を防止するブラシ焼損防止装置に有用であり、特に、集電ブラシを有効に使用した上で回転電機におけるコレクターリングの焼損を防止するブラシ焼損防止装置に適している。
【符号の説明】
【００８２】
１００  回転電機
１０２  シャフト
１０３  励磁部
１０４  集電ブラシ
１０５  ブラシホルダ
３０１  コレクターリング
４００  ブラシ焼損防止装置
４０１  アーム
４０２  摩耗検出部
４０３  ストッパ機構
４０４  電流検出部
４０５  支持部材
４０６  グロメット
４０７  ツメ部材
４０８  ストッパ部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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