(57)【要約】【課題】集電装置におけるブラシの摩耗状況を常時監視することができ、しかもそのブラシの摩耗の検出過程においてブラシの摩耗粉の影響を受けることのない回転電機のブラシ摩耗監視装置を得る。【解決手段】回転電機の集電装置は、回転するスリップリング１にブラシ２を接触させて電力の受け渡しを行う。ブラシ２に押圧力を付与するブラシ押し金具４の回転軸３ｅには、ブラシ押し金具４の回転動作に応動して出力信号を発生する可変抵抗器７が設けられている。可変抵抗器４はブラシ２の摩耗量に応じて出力電圧が変化するので、この出力電圧を検出回路により分析してブラシ２の摩耗量を検出できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転するスリップリングにブラシを接触させて電力の受け渡しを行う集電装置の前記ブラシの磨耗状況をオンラインで監視する回転電機のブラシ摩耗監視装置において、
前記ブラシに押圧力を付与するブラシ押し金具の回転軸に、前記ブラシ押し金具の回転動作に応動して出力信号を発生する可変抵抗器を設けるとともにこの可変抵抗器の出力信号に基づいて前記ブラシの摩耗量を検出する検出回路を設けたことを特徴とする回転電機のブラシ摩耗監視装置。
【請求項２】
前記検出回路は、前記可変抵抗器の出力信号から電圧の変化を検出し、その検出値の最大値が予め設定された基準値を超えた場合に、警報信号を出力するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の回転電機のブラシ摩耗監視装置。
【請求項３】
前記検出回路は、前記可変抵抗器の出力信号から電圧の変化を検出し、その検出値の増加分が予め設定された基準値を超えた場合に、警報信号を出力するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の回転電機のブラシ摩耗監視装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機の集電装置に設けられるブラシの摩耗量をオンラインで監視する回転電機のブラシ摩耗監視装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電動機や発電機などの回転電機においては、回転側にスリップリングを設けるとともに固定側にブラシを設け、回転するスリップリングにブラシを接触させて電力の受け渡しをする集電装置を設けるものがある。この集電装置においては、常時ブラシに押圧力をかけてブラシをスリップリングに接触させており、カーボンなどから形成されているブラシが摩耗し、また摩耗粉が発生する。このため集電装置に対する保守点検が必要であり、日次点検、週次点検、月次点検などの点検時に目視により異常の有無を確認し、その結果に基づき、必要に応じて清掃や修理、部品交換を行っている。
【０００３】
しかしながら、機器の運転中においては、一般には、機器の設置場所などの関係や安全性の確保などの理由で機器に近づくことができず、運転中における集電装置の保守点検については、行われていないのが現状であった。
【０００４】
また、近年の技術の進歩により回転電機においても、負荷の変化に伴って供給電力を逐次変化させて使用したり、回転方向が正転、逆転を繰り返すように使用したりするなど、使用環境が大きく変化しており、このような状況の中で、集電装置についても、その保守点検を定期的な目視による確認作業のみでは、不十分になってきている。
【０００５】
そこで、特許文献１に記載されているように、固定接点と、ブラシの摩耗に伴って移動する可動接点とを設けて、ブラシの摩耗が限界に達した際には、固定及び可動接点が接触して外部に報知するように構成することが考えられている。
【０００６】
また特許文献２に記載されているように、ブラシの摩耗量による長さの変位量を常時光ファイバで検出し、その出力信号をオンラインで外部に引き出して監視するように構成することが考えられている。
【特許文献１】特開昭５８−８９０４８号公報
【特許文献２】特開平５−７４５３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１の場合は、ブラシの摩耗が限界に達した際に外部に報知されるものの、それまでのブラシの摩耗状況が把握できないことから、集電装置に対する保守作業が突然発生して緊急に対応しなければならないという問題がある。
【０００８】
また特許文献２の場合は、ブラシの摩耗状況を常時監視できるので、摩耗状況に応じて対応処置を実施できるが、ブラシの摩耗粉が光ファイバの検出部に付着して光ファイバによる検出感度を低下させるおそれがある。
【０００９】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、集電装置におけるブラシの摩耗状況を常時監視することができ、しかもそのブラシの摩耗量の検出過程においてブラシの摩耗粉の影響を受けることのない回転電機のブラシ摩耗監視装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するため、本発明は、回転するスリップリングにブラシを接触させて電力の受け渡しを行う集電装置の前記ブラシの磨耗状況をオンラインで監視する回転電機のブラシ摩耗監視装置において、前記ブラシに押圧力を付与するブラシ押し金具の回転軸に、前記ブラシ押し金具の回転動作に応動して出力信号を発生する可変抵抗器を設けるとともにこの可変抵抗器の出力信号に基づいて前記ブラシの摩耗量を検出する検出回路を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、常時オンラインでブラシの摩耗状況を検出して監視することができる。しかも、検出過程においてブラシの摩耗粉の影響を受けることがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を説明する。図１および図２は、本発明による回転電機のブラシ摩耗監視装置における集電装置を示し、図１は正面図、図２は平面図である。
【００１３】
図１、図２において、回転電機の回転子の回転軸に設けられたスリップリング１は、矢印で示すように正転あるいは逆転して回転する。このスリップリング１は、１個だけを図示しているが、軸方向に沿って間隔をおいて三個（三相分）設けられている。各スリップリング１の外周側には、スリップリング１に接触するようにブラシ２，２が設けられている。
【００１４】
ブラシ２，２は、スリップリング２の回転方向に沿って２個に分割して配設されており、ブラシホルダーケース３内に、スリップリング１の径方向に沿ってそれぞれ摺動自在に収納されている。ブラシホルダーケース３は、回転電機の固定側に設けられており、ブラシ２，２の両側に位置する側面板３ａ，３ａを有し、この側面板３ａ，３ａ間にわたって配設された複数枚の仕切り板３ｂの間にブラシ２，２が摺動自在に配設されている。
【００１５】
側面板３ａ，３ａの両端部は、連結軸３ｃ，３ｃにより連結されている。この側面板３ａ，３ａの両端部には、上方に突出する突出部３ｄ，３ｄが形成されており、この突出部３ｄ，３ｄに回転軸３ｅ，３ｅが回転自在に支持されている。この回転軸３ｅ，３ｅには、それぞれブラシ押し金具４，４の一端部が連結されている。ブラシ押し金具４，４は、断面コの字状をなし、その先端部には、ブラシ押え５，５が取り付けられている。ブラシ押え５，５は、ブラシ２，２をスリップリング１側に押し付けるように先端部がブラシ２，２の上面に配置されている。
【００１６】
またブラシ押し金具４，４の長手方向の中間部で、幅方向の中間部には、バネ掛け金具４ａ，４ａが設けられており、このバネ掛け金具４ａ，４ａと、ブラシホルダーケース３の側面板３ａ，３ａ間に設けられたバネ掛け金具３ｆ，３ｆとの間にそれぞれバネ６，６が掛け渡されている。このバネ６，６の引張力により、ブラシ押し金具４，４およびブラシ押え５，５には、常時ブラシ２，２を押圧する力が発生するように回転軸３ｅ，３ｅを中心とした回転力が付与されている。
【００１７】
回転軸３ｅ，３ｅには、それぞれ回転型の可変抵抗器７，７が取り付けられている。この可変抵抗器７，７は、図示しない電源から入力電圧が供給されており、抵抗値の変化に応じて出力電圧が変化し、ケーブル８，８を介して外部の検出回路に出力信号として出力するようになっている。
【００１８】
すなわち、可変抵抗器７，７は、ブラシ２，２の摩耗量に応じて回転するブラシ押え金具４，４の回転軸３ｅ，３ｅの回転量を、抵抗値の変化により出力電圧を変化させることによって、ブラシ２，２の磨耗量を検出している。なお、９，９は、バネ６，６の引張力を調整する調整部品である。
【００１９】
図３は、検出回路１０における信号処理の過程を示す概念図である。図３において、可変抵抗器７（図１、図２）の出力電圧（出力信号）は、検出回路１０の入力部１１に入力される。入力された電圧は、増幅部１２で増幅された後、Ａ／Ｄ変換部１３でデジタル信号Ｙｉに変換され、比較演算部１４に入力される。比較演算部１４には、設定部１５から予め電源の入力電圧値や警報を発する基準値などが入力されており、比較演算部１４は、これらの設定値と入力信号とを比較演算し、その結果を出力部１６に出力し、出力部１６から表示信号ないし警報信号を出力するようになっている。
【００２０】
図４は、比較演算部１４（図２）における信号処理過程を示すフローチャートである。Ａ／Ｄ変換部１３でデジタル信号に変換された信号データＹｉを解析して電圧波形の短時間平均値を演算する（ステップＳ１）。次いで短時間平均値の最大値または増加分を演算する（ステップＳ２）。次にその最大値または増加分の演算値と、設定器により予め記憶された基準値とを比較演算する。比較演算の結果、ブラシの摩耗量が異常値に達したか、または正常の範囲内にあるか、を判定し、異常値に達したと判断された場合には、警報信号または回転電機の遮断指令を含む警報信号を出力する。正常の範囲内と判断された場合には、ブラシの摩耗量の状況を表示する表示信号を出力する（ステップＳ３）。
【００２１】
このように本実施の形態によれば、ブラシ２，２が摩耗すると、ブラシ２，２に押圧力を付与しているブラシ押し金具４，４が回転し、そのブラシ押し金具４，４の回転動作に応動して回転軸３ｅ，３ｅに設けられた可変抵抗器７，７の出力信号が逐次変化する。そのため、その出力信号に基づいて検出回路１０により常時オンラインでブラシ２，２の摩耗状況を表示させて監視することができる。さらに、しかもブラシ２，２の摩耗量が異常値であると判断された場合には、警報信号や回転電機の遮断指令信号を出力することもできる。またブラシ２，２の摩耗状況は、表示により逐次監視できるのみならず、設定部１５により異常値を任意の値に設定したり、複数の段階に分けて警報報知するように設定したりすることができ、事前に保守点検作業の準備を行うことができる。さらにブラシ押し金具４，４の回転軸３ｅ，３ｅの回転動作を電気的に検出してブラシ２，２の摩耗状況を監視するようにしているので、検出過程においてブラシ２，２の摩耗粉の影響を受けることがない。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明による回転電機のブラシ摩耗監視装置における集電装置の実施形態の正面図である。
【図２】図１の回転電機のブラシ摩耗監視装置における集電装置の平面図である。
【図３】本発明による回転電機のブラシ摩耗監視装置における検出回路の実施形態を示す概略構成図である。
【図４】図３に示す比較演算部における信号処理過程を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００２３】
１…スリップリング
２…ブラシ
３…ブラシホルダーケース
３ａ…側面板
３ｂ…仕切り板
３ｃ…連結軸
３ｄ…突出部
３ｅ…回転軸
３ｆ，４ａ…バネ掛け金具
４…ブラシ押し金具
５…ブラシ押え
６…バネ
７…可変抵抗器
８…ケーブル
９…調整部品
１０…検出回路
１１…入力部
１２…増幅部
１３…Ａ／Ｄ変換部
１４…比較演算部
１５…設定部
１６…出力部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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