電刷磨損監控的製作方法
2023-05-27 07:20:01 1
專利名稱：電刷磨損監控的製作方法
技術領域：
本發明涉及用來在諸如電動機或交流發電才幾的電才幾中傳輸電流的電刷，更尤其涉及被設計以優先磨損的電刷。更具體而言，本發明涉及用於識別嚴重的電刷磨損的監控系統。
背景技術：
電刷裝置(brush gear)機構被廣泛地用在某些發動機、發電機以及其它轉動的電力機械中，以在固定零件和轉動零件(換向器或滑環)之間傳導電流。為了避免或儘量減小典型地由銅或黃銅構成的轉動零件的磨損，電刷由諸如碳和石墨的柔軟材料製成，以便於優先磨損。由於完全磨損的電刷可能引發導致機械零件故障的電弧，因而監控電刷磨損以確保電刷不磨損至超過最低限度是重要的。
一個公認的監控電刷磨損的實踐為，將電刷組件安裝於帶有可視檢查裝置的電刷外殼中，使操作者能夠進行檢查。然而，由於人為因素，仍然發生機械故障。出於包括成本降低在內的其它原因，可能期望用自動化監控至少補充這樣的監控。因此，發展了儀表化的電刷監控系統。
監控由電刷供給的激勵電壓是一種已知的監控電刷磨損的方法。例如，GB 1564384描述了監控激勵電壓的標誌的方法，該標誌針對由電刷電弧產生的不尋常的高能噪聲尖峰。該方法通過使用連接到各電刷上的傳感器並採用比較算法和過濾裝置來分析數據，從而達成此目的。US 4451786和CA 1194112也教導了具有類似缺點的類似方法，這些缺點包括監控故障情況(即電弧)而不是電刷磨損，因而該方法是反應性的，而不是預防性的。更多的缺點還包括這樣的事實，即監
4控涉及複雜的標誌過濾和解讀，因而易出現錯誤。這些方法本身還缺乏利用 一個傳感器來監控多個電刷的能力。
JP6141513公開了另一種電刷監控方法，該方法利用電刷的電標誌，僅依賴電樞電流的輸入和電樞旋轉數來計算電刷磨損。由於該方法並不直接測量或檢測電刷磨損，因而該方法的精確度受到限制，並且，儘管分析簡單，但每個受監控的電刷依然需要一個傳感器。
GB 1215649公開了又一種具有探測部的電刷監控系統，該探測部支撐在安裝於電刷支架上的框架中，彈性地壓在電刷上。當電刷的外端因電刷磨損而越過預先確定的部分時，探測部啟動監控電路中用於該電刷的開關。
大型機械典型地具有30個或更多的電刷，所以，為了改進本身的監控可靠性並簡化維護和安裝，具有儘可能少的傳感器對於這些系統是有利的。因而，所引用教導的每個受監控的電刷均需有一個傳感器的要求使所有以上的教導均有缺點。
DE 3417711 Al提供了另一種能夠監控多個電刷的磨損的電刷磨損監控系統。該系統的開關裝置安裝在各電刷支架上並包括偏向電刷上的旋轉杆。該杆還包括觸點，當電刷磨損時，該觸點通過該杆的旋轉運動而移向支持著電刷的電刷支架。當電刷磨損至某一點時，觸點接觸電刷支架。這具有閉合電刷磨損記錄電路的效果，從而能夠觸發電刷磨損警報。
DE 8600934 Ul提供了另 一種能夠通過使用旋轉臂來監控多個電刷的磨損的電刷磨損監控系統，該旋轉臂隨著電刷的磨損移動而旋轉，從而在電刷磨損點閉合開關。
DE 19758235 Al提供了另一種包括安裝於電刷上的棒的電刷磨損監控系統。該系統使用的原理是當棒因電刷磨損而移動時傳感器檢測安裝於棒上的源。該源可以為》茲化環，而傳感器可以為^茲性液體傳感器或光學液體傳感器。
發明內容
本發明的一個目的在於，提供一種改進的用於觸發針對電機的磨損電刷警報的方法及裝置。
該目的通過本發明的一個優選實施例而達成。本說明書還包括其它有利的實施例。
本發明基於利用電刷的磨損運動來開關記錄電路的通常構思。相
應地， 一方面提供了一種用於電機的磨損電刷監控系統。該系統包括多個具有安裝的標記的電刷，標記與電刷處於可磨損移動的連通；以及電的記錄電路。該電路包括至少一個阻抗裝置(例如，電阻)，其用於向電路提供阻抗特徵；以及開關，其具有由標記和電^各之間的相互作用限定的狀態，其中，電刷磨損引發該相互作用。電路的開關遠離電刷，由安裝於電刷上的標記啟動，減小電路的汙垢電勢(foulingpotential),並且，能夠在不修改或替換電刷或電刷外殼的情況下，使對現有的安裝進行改型的系統成為可能。最後，記錄裝置檢測因開關狀態的改變而產生的電路的電特徵的變化，從而提供觸發磨損電刷警報的方法。開關包括接觸板，該接觸板能夠沿著其長度沿不同的點與其中多於一個的標記相互作用，且具有取決於其長度的阻抗。沿著不同的點與接觸於接觸板的標記的相互作用導致接觸板賦予電路不同的阻抗，其中，單個的記錄裝置可以使用該阻抗不同來識別一系列受監控的電刷中的哪個電刷祐」磬損。
在另一方面，接觸板具有能夠被標記刺穿的絕緣層，以便該刺穿導致標記和接觸板之間的接觸。在一方面，絕緣層能夠被標記的刺穿元件刺穿。在另一方面，刺穿元件為尖銳的點。
另外一方面包括用於查詢記錄裝置的讀出裝置，包括通過無線通信。這樣的無線通信系統的一個示例為RFID技術，該技術提供了經濟有效的遠程通信手段。
可以通過各種手段向各種方面的系統提供動力，這些手段包括用於向記錄裝置提供動力的能量收集模塊，該能量收集模塊利用向電刷供給或從電刷供給的電能或交流電(電壓或電流)。
在本發明的另一方面，電特徵為電刷電勢的高頻成分，其中，系統使得能夠記錄電特徵，該系統還包括收集模塊的電容性的接地於大地，從而為測量高頻成分提供基準點。這樣，不需要複雜的過濾或解讀就可以使用電刷電勢的高頻成分來監控電刷磨損，在本說明書中，
將"高頻"定義為大於或等於10Hz。
本發明的另 一 目的是克服或至少改善現有技術的缺點和不足或提供有用的備選。
本發明的其它目的和優點通過結合相關附圖的以下描述將變得明顯，其中，通過圖示和示例，公開了本發明的實施例。
在下文中，參照相關附圖，通過示例來詳細地描述本發明的實施
例，其中
圖1是具有接觸板的本發明的實施例的示意圖。
部件列表
2電刷
3電刷支架
4滑環或換向器
5電刷彈簧
6阻抗裝置系列
8RFID型記錄裝置
9RFID讀出器
10接觸板
11標記
12磨損的電刷
16標記鉤22接地的高電壓電容23能量收集模塊
具體實施例方式
現參照附圖描述本發明的優選實施例，其中，在所有的附圖中，使用相似的參考標號指代相似的要件。在以下的描述中，出於說明的目的，闡迷了大量具體細節，以便於徹底地理解本發明。然而，很顯然的是，不需要這些具體細節也可以實施本發明。
圖1顯示了包括電刷標記11的電刷監控系統，該電刷標記安裝在電刷2上，與記錄電路相互作用，以便於當電刷12磨損時進行識別，其中，記錄電路包括開關、阻抗裝置6、以及記錄裝置8。
優選地電刷標記11安裝在電刷2的鉤16上並從電刷2伸出，從而形成為記錄電路的開關的一部分，在記錄電路中，標記11和電路之間的相互作用改變開關的狀態。這樣，標記11以及它們如何與電路相互作用限定開關狀態，同時標記11的安裝是確保標記11隨著電刷2的磨損移動而移動的手段。這樣，在電刷磨損和對電路的改變之間創建了直接的聯繫。
標記11的形式取決於開關的形式，在如圖2所示的示範性的實施例中，開關的形式為接觸板IO。
在一個優選的實施例中，如圖1所示，標記11在多個電刷2和記錄裝置8之間提供電連通的手段，其中，在該連通的一個優選實施例中經由阻抗裝置6而形成電流。通常從電刷2隔開的隔離板10提供了磨損的電刷12的標記11通過其與記錄電路中的記錄裝置8連通的手段。接觸板10是電阻性的，具有取決於長度的阻抗特徵。這樣，賦予記錄裝置8的特徵電壓或電流根據電刷標記2沿著接觸板10的長度在何處與接觸板10形成接觸而發生變化。在一個實施例中，用絕緣體覆蓋接觸板10，該絕緣體能夠被電刷標記11刺穿，例如被具有呈尖銳的點的形式的刺穿元件的標記11刺穿。為了使絕緣體能夠被刺穿，優選地絕緣體由帶有預製的槽的可變形的材料製成。電刷磨損移動通過推開槽的可變形的側壁材料，強迫尖銳的點刺入槽內。這使得標記11能夠與接觸板IO接觸，同時防止導電汙垢材料汙染接觸板10。
該實施例優選地還包括串聯的"測試電壓源"。當標記11與接
觸板10接觸時，接觸板10電連接到電刷2和電刷支架3上，這時，測試電壓源 <吏電流流動。
雖然記錄裝置8可以為任何已知的能夠將記錄電路的電特徵的任何變化記錄的裝置，但其優選為讀寫RFID(射頻識別裝置)裝置。優選地記錄裝置8還與諸如RFID讀出器的能夠觸發警報的無線讀出裝置9進行通信。備選地，記錄裝置8可以直接觸發磨損警報。
能夠可選地使用能量收集模塊23來向如圖1中所示的記錄電路或裝置供給動力。用於優選地收集流向或流出電刷2的電流的收集模塊23利用電流的高頻成分。在電容性收集方法中，優選通過變壓器使電刷2和例如地或另一滑環之間的電壓的高頻成分產生電力。接地於大地22提供了基準點，從而使得能夠使用電刷電勢的高頻成分作為針對電刷磨損的觸發器。
在另一個實施例中，通過電感式的方法進行收集，由此，電感式的方法利用流向或流過電刷2的激勵電流的高頻成分來產生電力。
雖然在本文中，以被認為是最實際且最優選的實施例來展示並描述了本發明，但是，應當承認，能夠在本發明的範圍內進行變化，本發明的範圍不限於本文中所描述的細節，而是與所附的權利要求的全部範圍一致，從而包括任何以及所有等價的設備和裝置。
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權利要求
1.一種用於監控電機的多於一個的電刷(2)的磨損電刷監控系統，所述系統包括具有安裝的標記(11)的多個所述電刷(2)，該標記與各所述電刷(2)成能夠磨損移動的連通；以及電的記錄電路，其包括至少一個阻抗裝置(6)，其用於向所述電路提供阻抗特徵；開關，其具有由所述標記(11)和所述電路之間的相互作用限定的狀態，其中，電刷磨損引發所述相互作用；記錄裝置(8)，其用於檢測因所述開關狀態的改變而產生的所述電路的電特徵的變化，所述系統其特徵在於所述開關包括接觸板(10)，該接觸板能夠沿著其長度沿不同的點與多於一個的所述標記(11)相互作用，且具有取決於其長度的阻抗，其中，沿著不同的點與所述接觸板(10)的相互作用導致所述接觸板(10)給所述電路賦予不同的阻抗，其中，所述記錄裝置(8)使用該不同來識別一系列受監控的電刷(2)中的哪個電刷被磨損。
2. 如權利要求l所述的系統，其特徵在於，所述接觸板(10)具有能夠被所述標記(ll)刺穿的絕緣層，使得刺穿導致所述標記(ll)和所述接觸板(10)之間的接觸。
3. 如權利要求2所述的系統，其特徵在於，所述絕緣層能夠被所述標記(l l)的刺穿元件刺穿。
4. 如權利要求3所述的系統，其特徵在於，所述刺穿元件是尖銳的點。
5. 如權利要求1到4中任一項所述的系統，其特徵在於，所述系統還包括用於查詢所述記錄裝置(8)的讀出裝置(9)。
6. 如權利要求5所述的系統，其特徵在於，所述記錄裝置(8)和所述讀出裝置(9)無線地通信。
7. 如權利要求6所述的系統，其特徵在於，所述記錄裝置(8)是RFID裝置，所述讀出裝置(9)是RFID讀出器。
8. 如權利要求5到7中任一項所述的系統，其特徵在於，所述記錄電路還包括能量收集模塊(23),該能量收集模塊用於通過利用向所述電刷(2)供給或從所述電刷(2)供給的電能來向所述記錄裝置(8)提供動力。
9. 如權利要求8所述的系統，其特徵在於，所述收集模塊(23)通過電容式的方法進行收集。
10. 如權利要求8所述的系統，其特徵在於，所述收集模塊(23)通過電感式的方法進行收集。
全文摘要
本發明涉及電刷磨損監控，具體而言，提供了一種用於電機的電刷磨損監控系統，其特徵在於，多個電刷(2)和電的記錄電路，電刷(2)具有安裝的標記(11)，以便限定受監控的電刷(2)。該電路包括具有取決於長度的阻抗的接觸板(10)。磨損電刷(12)的標記(11)布置為以便各標記沿著不同的長度與接觸板(10)相互作用，從而向記錄電路提供阻抗變化。這樣，單個的記錄電路能夠識別多電刷裝置中的哪個電刷(2)磨損。最後，電路中的記錄裝置(8)被用來檢測電路的電特性的變化，從而提供觸發電刷磨損警報的手段。
文檔編號G01B7/02GK101566673SQ20091013706
公開日2009年10月28日 申請日期2009年4月22日 優先權日2008年4月25日
發明者B·馬克, M·霍貝爾斯伯格 申請人:阿爾斯託姆科技有限公司