JP6243512B2 - 軸受リング、電気絶縁性被膜および電気絶縁性被膜を適用する方法 - Google Patents

Description

明細書
本発明は、軸受リングに関する。本体部を有する軸受リングは、間隙（Ｐｏｒｅ）を有するセラミック層と、間隙に充填されかつセラミック層の被膜を形成するプラスチック材料と、から形成される電気絶縁性被膜を開示している。

また、本発明は、間隙を有するセラミック層と、間隙に充填されかつセラミック層の被膜を形成するプラスチック材料と、から形成される電気絶縁性被膜に関する。

さらに、本発明は、軸受リングの本体部上に電気絶縁性被膜を適用する方法に関する。

本発明の背景
実際的経験は、軸受を経由する電流の通過が、軸受の損傷を導く可能性があることを示している。したがって、電気絶縁性軸受、特に電気絶縁性軸受リングの必要性が、存在する。

従来技術によると、例えば、独国特許出願公開第１０２０１００１５１５５号および第１０２００９０１４７５３号において開示されているように、セラミック被膜を、軸受リングにおける金属製であり、導電性の本体部上に、電気絶縁性被膜として提供することにより、軸受を経由する電流の通過を抑制することが知られている。

さらに、電気絶縁性被膜は、主として酸化アルミニウムから構成される。酸化アルミニウムの電気絶縁性被膜は、非常に硬い。しかしながら、この種の被膜の誘電率は、絶縁性プラスチック材料の誘電率より高い。

また、この種の電気絶縁性被膜は、衝撃に敏感であり、容易に剥離する虞があるため、細かい粒子から成るセラミック材料を、軸受に適用し、１０％よりかなり小さい割合の間隙を有するセラミック層が形成される。セラミック層の間隙を経由する湿気の進入を防止するため、間隙を有するセラミック層は、シールされる。この種の電気絶縁性被膜の膜厚は、実際問題として現在のところ、０．１から０．４ｍｍまでの間にある。

独国特許出願公開第１０２０１００１５１５５号明細書 独国特許出願公開第１０２００９０１４７５３号明細書

軸受を経由する高周波電流の通過に関し、現在のところ多くの問題が存在しており、高周波電流に対するより良い絶縁を獲得するために、機能強化が必要とされる。

本発明の目的は、したがって、軸受における容量性電流（ｋａｐａｚｉｔｉｖｅｎ Ｓｔｒｏｅｍｅｎ）に対する、より高い絶縁性能が確保されるように、軸受リングの構成を変更することである。

この目的は、請求項１の特徴を有する軸受リングによって達成される。

本発明の別の目的は、高周波電流に対する高い絶縁性能を確保する電気絶縁性被膜を形成することである。

この目的は、請求項７の特徴を有する電気絶縁性被膜によって達成される。

本発明の付加的な目的は、高周波電流に対して軸受を保護する電気絶縁性被膜を、軸受リングの本体部上に提供するための容易に実行可能な方法を提供することである。

この目的は、請求項１１の特徴を有する電気絶縁性被膜を提供する方法によって達成される。

本発明に係る本体部を有する軸受リングは、間隙を有するセラミック層と、間隙に充填されかつセラミック層上に被膜を形成するプラスチック材料と、から形成される電気絶縁性被膜を有する。特に、間隙を充填するための被膜は、間隙に対する湿気の進入を防止する。しかしながら、プラスチック材料の誘電率は、セラミックのそれより低い。本発明によれば、間隙は、セラミック層において１０から５０％までの割合を有する。この層構造によって、被膜の絶縁性は大幅に増加する。

本発明の第１の実施の形態において、セラミック層は、酸化物、例えば、酸化アルミニウムから構成される。別の実施の形態において、セラミック層は、酸化物の組み合わせ、例えば、チタン酸化物をあるパーセントを含んでいる酸化アルミニウから構成される。酸化物の混合物も、酸化物の組み合わせの概念に含まれ、したがって、セラミック層は、また、スピネルから構成されることが可能である。さらに別の実施の形態において、セラミック層は、窒化物から構成される。窒化物からなるセラミック層は、例えば、アルミニウム窒化物から構成することが可能である。

本発明において、セラミック層の単粒子の粒径は、２５μを超える。

本発明の別の実施の形態において、プラスチック材料は、絶縁性プラスチック材料である。特に、樹脂、シロキサン、ポリエステルあるいはアクリル等のプラスチックス材料が、使用される。また、間隙をシールする被膜が前記プラスチック材料の組み合わせから構成されることも可能である。

好ましくは、電気絶縁性被膜は、軸受リングの本体部における外面、対向する両方の側面、外面と側面の各々との間に形成される丸み付け部、および、斜面（面取り部）に設けることが可能であり、斜面は、側面の各々から、軸受リングの内面に向かって延長している。

電気絶縁性被膜の膜厚は、０．２から２．０ｍｍである。

有利な点は、軸受リング上の上述の基準となる電気絶縁性被膜と比較し、本発明に係る被覆がより脆くないため、軸受リング上の電気絶縁性被膜をかなり厚くすることが可能であることである。

より厚い電気絶縁性被膜は、より大きい割合のプラスチック材料を有しており、したがって、明細書の導入部に記載されている従来技術と比較し、大幅により高い容量性抵抗（ｋａｐａｚｉｔｉｖｅｎ Ｗｉｄｅｒｓｔａｎｄ）を提供し、これにより、絶縁性能が上昇し、したがって、本発明に係る軸受リングは、例えば、玉軸受あるいは転がり軸受等の軸受において、高周波電流に対して向上した絶縁を可能にする。また、従来技術で知られている微細な多孔性セラミック層と比較し、本発明においては、プラスチック材料がより大きな部分を占めることにより、誘電率の値が有利である点に注意することは、重要である。

間隙を有するセラミック層と、間隙に充填されかつセラミック層上に被膜を形成するプラスチック材料と、から形成される、本発明に係る電気絶縁性被膜において、セラミック層の間隙は、１０から５０％までの割合を有する。

材料のこの構成により、ある一定の厚さを有する、より高い電気絶縁性被膜を達成することが可能であり、その結果、高周波電流に対するより高い絶縁性能が与えられる。高周波電流に関する層の絶縁性能は、層厚および使用した材料の誘電率によって、影響される。

軸受リングの本体部上の電気絶縁性被膜を提供するための本発明に係る方法は、次のステップによって、特徴づけられる。最初に、セラミック層が１０から５０％までの割合の間隙を有するように、セラミック材料が、軸受リングの本体部に適用される。その後、プラスチック材料がセラミック層に適用され、その結果、間隙は充填され、そして、セラミック層は被覆される。これにより、より良い容量性抵抗を達成し、そして、湿気が間隙を経由して侵入することを防止することが可能である。最後に、間隙を充填しかつセラミック層を被覆するためのプラスチック材料は、硬化される。

好ましくは、セラミック材料を適用する前に、本体部に対する放射線処理が実行され、その結果、適用されるセラミック層は、形状および材料ロック的（ｆｏｒｍ− ｕｎｄ ｓｔｏｆｆｓｃｈｌｕｅｓｓｉｇ）に、本体部の基材と固定される。

有利には、本発明に係る方法において、セラミック材料は、溶射法を使用することによって、軸受リングの本体部に適用される。

電気絶縁性被膜を示している本発明に係る軸受リングの斜視図である。 本発明に係る電気絶縁性被膜の概略図である。 丸み付け部のエリアで軸受リングに取り付けられている本発明に係る電気絶縁性被膜の概略図である。 本発明に係る軸受リングの斜視図である。

以下の実施の形態は、添付される図面を使用し、本発明およびその利点を説明している。一部の形状は単純化され、また、その他は、よりよく図解するため、別の要素と比較して拡大されて示されており、図中の比率は、必ずしも実際の比率に合致していない。ここで、
図１は、電気絶縁性被膜を示している本発明に係る軸受リングの斜視図を示しており、
図２は、本発明に係る電気絶縁性被膜の概略図を示しており、
図３は、丸み付け部のエリアで軸受リングに取り付けられている本発明に係る電気絶縁性被膜の概略図を示し、
図４は、本発明に係る軸受リングの斜視図を示している。

本発明の同一の要素あるいは同じ機能を有する要素に対しては、同じ参照符号が使用される。さらに、より良い理解のため、各図の説明のために必要な参照符号のみが示される。示される実施の形態は、本発明に係る軸受リング、本発明に係る電気絶縁性被膜、および、本発明に係る電気絶縁性被膜を提供する方法のための単なる一例を示し、したがって、本発明を限定しない。

図１は、電気絶縁性被膜４を備えている本体部２を有する本発明に係る軸受リング１の斜視図を示している。電気絶縁性被膜４は、図２に示されるように、間隙８を有するセラミック層６と、間隙８に充填されかつセラミック層６を被覆するプラスチック材料１０と、から構成される。

ここで示されるように、電気絶縁性被膜４は、軸受リング１の本体部２における外面１６、対向する両方の側面１８、外面１６と側面１８の各々との間に形成される丸み付け部２０、および、斜面２４に設けられており、斜面２４は、側面１８の各々から、軸受リング１の内面２２に向かって延長している。

図２は、図１において既に記載されているように、間隙８を有するセラミック層６と、間隙８に充填されかつセラミック層６に上に被膜７を形成するプラスチック材料１０と、から構成される、本発明に係る電気絶縁性被膜４の詳細部分の概略図を示している。セラミック層６の単粒子１４の粒径１２は、２５μより大きい。

図３は、軸受リング１（図４参照）の本体部２に提供される本発明に係る電気絶縁性被膜４の膜厚Ｄの概略図を示している。膜厚Ｄは、０．２から２．０ｍｍの間とすることが可能であり、その結果、本発明は、それに対応する厚い絶縁層を形成し、高周波電流に対する絶縁が確保される。本発明に係る方法を使用することにより、外面１６、側面１８、そしてさらに丸み付け部２０に、本質的に一定の膜厚Ｄを適用することが可能である。

図４は、本発明に係る軸受リング１の斜視図を示している。ここで、電気絶縁性被膜４は、軸受リング１の外輪（Ａｕｓｓｅｎｒｉｎｇ）に提供される。本発明に係る電気絶縁性被膜４はまた、内輪（Ｉｎｎｅｎｒｉｎｇ）に適用することが可能であることは、当業者にとって明らかである。

参照符号リスト
１ 軸受リング、
２ 本体部、
４ 電気絶縁性被膜、
６ セラミック層、
７ 被覆、
８ 間隙、
１０ プラスチック材料、
１２ 粒径、
１４ 粒子、
１６ 外面、
１８ 側面、
２０ 丸み付け部、
２２ 内面、
２４ 斜面、
Ｄ 膜厚。

Claims (13)

1. 電気絶縁性被膜（４）を備えている本体部（２）を有し、
   前記電気絶縁性被膜（４）は、間隙（８）を有するセラミック層（６）と、前記間隙（８）に充填されかつ前記セラミック層（６）上に被膜（７）を形成するプラスチック材料（１０）と、から形成され、
   前記セラミック層（６）の前記間隙（８）は、１０から５０％までの割合を有することを特徴とする軸受リング（１）。
2. 前記セラミック層（６）は、酸化物、酸化物の組み合わせ、窒化物、あるいはスピネルから構成されることを特徴とする請求項１に記載の軸受リング（１）。
3. 前記セラミック層（６）における単粒子（１４）の粒径（１２）は、２５μｍ以上であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の軸受リング（１）。
4. 前記プラスチック材料は、絶縁性プラスチック材料（１０）であることを特徴とする請求項１に記載の軸受リング（１）。
5. 前記電気絶縁性被膜（４）は、前記軸受リング（１）の前記本体部（２）における外面（１６）、対向する両方の側面（１８）、前記外面（１６）と前記側面（１８）の各々との間に形成される丸み付け部（２０）、および、斜面（２４）に適用され、
   前記斜面（２４）は、前記側面（１８）の各々から、前記軸受リング（１）の内面（２２）に向かって延長している
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の軸受リング（１）。
6. 前記電気絶縁性被膜（４）の膜厚（Ｄ）は、０．２から２．０ｍｍまでの間にあることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の軸受リング（１）。
7. 間隙（８）を有するセラミック層（６）と、前記間隙（８）に充填されかつ前記セラミック層（６）上に被膜（７）を形成するプラスチック材料（１０）と、から形成され、
   前記セラミック層（６）の前記間隙（８）は、１０から５０％までの割合を有することを特徴とする電気絶縁性被膜（４）。
8. 前記セラミック層（６）は、酸化物、酸化物の組み合わせ、窒化物、あるいはスピネルから構成されることを特徴とする請求項７に記載の電気絶縁性被膜（４）。
9. 前記セラミック層（６）における単粒子（１４）の粒径（１２）は、２５μｍ以上であることを特徴とする請求項７および請求項８に記載の電気絶縁性被膜（４）。
10. 前記プラスチック材料は、絶縁性プラスチック材料（１０）であることを特徴とする請求項７に記載の電気絶縁性被膜（４）。
11. 軸受リング（１）の本体部（２）に電気絶縁性被膜（４）を適用するための方法であって、
    セラミック材料を前記軸受リング（１）の前記本体部（２）に適用し、１０から５０％までの割合の間隙（８）を有するセラミック層（６）を形成するステップと、
    プラスチック材料（１０）を前記セラミック層（６）に適用することにより、前記間隙（８）を充填し、かつ、前記セラミック層（６）上に被膜（７）を形成するステップと、
    前記プラスチック材料（１０）を硬化するステップと、
    を有することを特徴とする方法。
12. 前記セラミック材料を適用する前に、放射線処理が前記本体部（２）に施されることにより、適用される前記セラミック層（６）は、形状および材料ロック的（ｆｏｒｍ− ｕｎｄ ｓｔｏｆｆｓｃｈｌｕｅｓｓｉｇ）に、前記本体部（２）の基材と固定されることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
13. 前記セラミック材料は、溶射法を用いて前記軸受リング（１）の前記本体部（２）に適用されることを特徴とする請求項１１および請求項１２に記載の方法。