KR20230118555A - 절연 베어링 장치 - Google Patents

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KR20230118555A
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housing
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KR1020237017679A
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하야토 가와구치
도시키 마스다
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엔티엔 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명에 따른 절연 베어링 장치는, 외륜(3)의 표면에, 하우징(2)과 외륜(3) 사이를 전기적으로 절연하는 절연 피막(20)이 형성되고, 절연 피막(20)은, 외륜(3)의 외주를 따라 마련된 축방향으로 일정한 외경을 갖는 스트레이트부(21)를 가지며, 하우징 구멍(1)의 내주에는, 전동체(5)의 축방향 중심선(L)과 교차하는 위치에, 스트레이트부(21)가 감합되어 접촉하는 내주 원통면(24)이 형성되고, 내주 원통면(24)과 스트레이트부(21)의 접촉 범위(A)의 축방향 길이가, 스트레이트부(21)의 축방향 전체 길이보다 짧다.

Description

절연 베어링 장치
본 발명은, 전식(電食)을 방지한 절연 베어링 장치에 관한 것이다.
EV(배터리식 전기 자동차)나 HEV(하이브리드 전기 자동차) 등의 전기 자동차에서는, 차량 주행용 원동기로서 전동 모터가 사용된다. 한편, 전기 자동차에서는, 전동 모터에 교류 전력을 공급하기 위해, 배터리의 직류 전력을 교류 전력으로 변환하는 인버터가 사용되며, 전동 모터의 고효율화를 도모하기 위해, 전동 모터에 공급하는 교류 전력의 주파수가 높게 설정된다.
여기서, 높은 주파수의 교류 전력이 전동 모터에 공급되면, 전동 모터의 주축을 지지하는 구름 베어링에, 전류가 흐르기 쉬워진다. 그리고, 구름 베어링에 전류가 흐르면, 구름 베어링의 궤도면과 전동체(轉動體) 사이에 스파크가 발생하고, 그 스파크에 의해 궤도면의 손상이 서서히 진행되는 현상(전식)이 발생하는 경우가 있다.
그래서, 이 전식을 방지하기 위해, 일반적으로, 절연 베어링이 사용된다(예컨대, 특허문헌 1). 절연 베어링은, 하우징에 형성된 하우징 구멍에 끼워 넣어지는 외륜과, 외륜의 직경 방향 내측에 동축으로 배치되는 내륜과, 외륜과 내륜 사이에 삽입되는 복수의 전동체를 가지며, 외륜의 표면에, 하우징과 외륜 사이를 전기적으로 절연하는 절연 피막을 형성한 것이다.
특허문헌 1 : 일본 특허 공개 제2007-298060호 공보
그런데, 하우징과 외륜 사이를 전기적으로 절연하는 절연 피막을 형성한 경우에도, 하우징과 외륜 사이에 교류 전압이 작용하면, 절연 피막으로 이격된 하우징과 외륜이 콘덴서로서 축전과 방전을 반복함으로써, 구름 베어링의 내부에 교류 전류가 흐른다. 이 교류 전류의 크기는, 하우징과 외륜 사이의 임피던스가 낮을수록(즉 하우징과 외륜 사이의 정전 용량이 클수록) 커진다. 즉, 교류 전류의 크기는, 절연 피막을 통해 대향하는 하우징과 외륜의 금속면의 대향 면적이 넓을수록 커지고, 또한 절연 피막을 통해 대향하는 하우징과 외륜의 금속면 사이의 거리가 가까울수록 커진다.
그래서, 이 교류 전류의 크기를 억제하기 위해, 특허문헌 1에서는, 동 문헌의 도 1(a)와 같이, 외륜의 외주면의 축방향 중앙에 오목부를 형성하고, 그 오목부를 포함하는 외륜의 표면에 일정한 두께의 절연 피막을 형성한 절연 베어링이 제안되어 있다. 여기서, 절연 피막은, 외륜의 외주를 따라 마련된 외주면부와, 외륜의 축방향 양측의 단부면을 따라 마련된 한 쌍의 단부면부와, 외주면부와 한 쌍의 단부면부 사이를 접속하는 단면 원호형의 한 쌍의 모따기부를 갖는다. 그리고, 그 절연 피막의 외주면부는, 외륜의 외주의 오목부에 맞춰 오목한 형상으로 되어 있다.
이 특허문헌 1의 도 1(a)의 절연 베어링을 채용하면, 외륜의 외주면의 축방향 중앙에 마련된 오목부 부분에서, 절연 피막을 통해 대향하는 하우징과 외륜의 금속면 사이의 거리가 멀어지고 있기 때문에, 그 오목부의 깊이에 상당하는 만큼, 하우징과 외륜 사이의 임피던스가 높아지고, 하우징과 외륜 사이에 교류 전압이 작용했을 때에 구름 베어링의 내부에 흐르는 교류 전류의 크기를 낮게 억제할 수 있다.
그러나, 특허문헌 1의 도 1(a)와 같이, 외륜의 외주면의 축방향 중앙에 오목부를 마련하고, 그 오목부를 포함하는 외륜의 표면에 절연 피막을 형성하였다면, 절연 피막의 성형성이 나쁘다. 그 때문에, 절연 베어링의 양산성이 낮다고 하는 문제가 있다.
즉, 외륜의 외주면의 축방향 중앙에 오목부를 마련하고, 그 오목부를 포함하는 외륜의 표면에 절연 피막을 형성하려고 하면, 오목부의 내부와 외부에서 균일하고 안정된 피막 성형을 하기 어려워, 양산성이 낮다고 하는 문제가 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 하우징과 외륜 사이의 임피던스가 높고, 절연 피막의 성형성이 높은 절연 베어링 장치를 제공하는 것이다.
상기한 과제를 해결하기 위해, 본 발명에서는, 이하의 구성의 절연 베어링 장치를 제공한다.
하우징 구멍이 형성된 하우징과,
상기 하우징 구멍에 끼워 넣어지는 외륜과,
상기 외륜의 직경 방향 내측에 동축으로 배치되는 내륜과,
상기 외륜과 상기 내륜 사이에 삽입되는 복수의 전동체를 가지며,
상기 외륜의 표면에, 상기 하우징과 상기 외륜 사이를 전기적으로 절연하는 절연 피막이 형성되고,
상기 절연 피막은, 상기 외륜의 외주를 따라 마련된 축방향으로 일정한 외경을 갖는 스트레이트부와, 상기 외륜의 축방향 양측의 단부면을 따라 마련된 한 쌍의 단부면부와, 상기 스트레이트부와 상기 한 쌍의 단부면부 사이를 접속하는 단면 원호형의 한 쌍의 모따기부를 가지며,
상기 하우징 구멍의 내주에는, 상기 전동체의 축방향 중심선과 교차하는 위치에, 상기 스트레이트부가 감합하여 접촉하는 내주 원통면이 형성되고,
상기 내주 원통면과 상기 스트레이트부의 접촉 범위의 축방향 길이가, 상기 스트레이트부의 축방향 전체 길이보다 짧은 절연 베어링 장치.
이와 같이 하면, 외륜의 외주를 따라 마련된 절연 피막의 스트레이트부가, 절연 피막의 스트레이트부의 축방향 전체 길이에서 하우징 구멍의 내주 원통면에 접촉하지 않고, 절연 피막의 스트레이트부의 축방향 전체 길이보다 짧은 범위에서 하우징 구멍의 내주 원통면에 접촉하기 때문에, 그 접촉 범위가 짧아지고 있는 만큼, 하우징과 외륜 사이의 임피던스가 높아진다. 그 때문에, 하우징과 외륜 사이에 교류 전압이 작용했을 때에 흐르는 교류 전류의 크기를 효과적으로 낮게 억제할 수 있다. 또한, 절연 피막의 외륜의 외주를 따라 마련되는 부분이, 축방향으로 일정한 외경을 갖는 스트레이트부로 되어 있고, 절연 피막에 오목부가 없으므로, 절연 피막의 성형이 용이하며, 양산성이 우수하다.
상기 내주 원통면과 상기 스트레이트부의 접촉 범위의 축방향 길이가, 상기 스트레이트부의 축방향 전체 길이보다 짧은 구성으로서, 예컨대 이하의 것을 채용할 수 있다.
상기 내주 원통면은, 축방향의 일단 및 타단을 가지며,
상기 내주 원통면의 상기 일단은, 상기 스트레이트부의 축방향의 일단에 대하여, 상기 전동체의 축방향 중심선으로부터 멀어지는 쪽으로 축방향으로 어긋난 위치에 있고,
상기 내주 원통면의 상기 타단은, 상기 스트레이트부의 축방향의 타단에 대하여, 상기 전동체의 축방향 중심선에 가까워지는 쪽으로 축방향으로 어긋난 위치에 있으며,
상기 하우징은, 상기 내주 원통면의 상기 일단으로부터 직경 방향 안쪽으로 연장되고, 상기 한 쌍의 단부면부 중 한쪽 단부면부에 접촉하는 축방향 내단부면과, 상기 내주 원통면의 상기 타단으로부터 직경 방향 바깥쪽으로 연장되는 비접촉면을 갖는다.
이와 같이 하면, 하우징의 축방향 내단부면에서 외륜을 축방향으로 위치 결정하면서, 하우징과 외륜 사이의 임피던스를 높이는 것이 가능하다.
또한, 상기 내주 원통면과 상기 스트레이트부의 접촉 범위의 축방향 길이가, 상기 스트레이트부의 축방향 전체 길이보다 짧은 구성으로서, 예컨대 이하의 것을 채용할 수 있다.
상기 내주 원통면은, 축방향의 일단 및 타단을 가지며,
상기 내주 원통면의 상기 일단은, 상기 스트레이트부의 축방향의 일단에 대하여, 상기 전동체의 축방향 중심선에 가까워지는 쪽으로 축방향으로 어긋난 위치에 있고,
상기 내주 원통면의 상기 타단은, 상기 스트레이트부의 축방향의 타단에 대하여, 상기 전동체의 축방향 중심선에 가까워지는 쪽으로 축방향으로 어긋난 위치에 있으며,
상기 하우징은, 상기 내주 원통면의 상기 일단으로부터 직경 방향 바깥쪽으로 연장되는 제1 비접촉면과, 상기 내주 원통면의 상기 타단으로부터 직경 방향 바깥쪽으로 연장되는 제2 비접촉면을 갖는다.
이와 같이 하면, 절연 피막을 통해 대향하는 하우징과 외륜의 대향 면적을 특히 효과적으로 작게 하고, 하우징과 외륜 사이의 임피던스를 효과적으로 높이는 것이 가능하다.
이 경우, 상기 하우징은, 상기 제1 비접촉면으로부터 축방향으로 떨어진 위치에서 상기 스트레이트부의 외주를 지지하는 제1 보조 지지부와, 상기 제2 비접촉면으로부터 축방향으로 떨어진 위치에서 상기 스트레이트부의 외주를 지지하는 제2 보조 지지부를 더 갖는 것으로 할 수 있다.
이와 같이 하면, 하우징 구멍의 중심과 회전축의 중심 사이에 미스 얼라인먼트가 존재할 때에도, 외륜의 지지가 안정된 것이 된다.
상기 내주 원통면과 상기 스트레이트부의 접촉 범위 내에, 상기 전동체와 상기 외륜의 접촉에 의해 형성되는 접촉 타원의 장경(長徑) 범위가 들도록 상기 내주 원통면을 형성하는 것이 바람직하다.
이와 같이 하면, 회전축과 하우징 사이에 큰 하중이 부하되었을 때에도, 하우징 구멍에 의한 외륜의 지지가 안정된 것이 된다.
본 발명의 절연 베어링 장치는, 외륜의 외주를 따라 마련된 절연 피막의 스트레이트부가, 절연 피막의 스트레이트부의 축방향 전체 길이로 하우징 구멍의 내주 원통면에 접촉하지 않고, 절연 피막의 스트레이트부의 축방향 전체 길이보다 짧은 범위에서 하우징 구멍의 내주 원통면에 접촉하기 때문에, 그 접촉 범위가 짧아지고 있는 만큼, 하우징과 외륜 사이의 임피던스가 높다. 그 때문에, 하우징과 외륜 사이에 교류 전압이 작용했을 때에 흐르는 교류 전류의 크기를 효과적으로 낮게 억제할 수 있다. 또한, 절연 피막의 외륜의 외주를 따라 마련되는 부분이, 축방향으로 일정한 외경을 갖는 스트레이트부로 되어 있고, 절연 피막에 오목부가 없으므로, 절연 피막의 성형이 용이하며, 양산성이 우수하다.
도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 절연 베어링 장치를 나타낸 단면도.
도 2는 도 1의 확대 단면도.
도 3은 본 발명의 제2 실시형태에 따른 절연 베어링 장치를 도 2에 대응하여 나타낸 도면.
도 3에 도시된 절연 베어링 장치의 변형례를 나타낸 도면.
도 5는 도 2에 도시된 절연 베어링 장치의 변형례를 나타낸 도면.
도 6은 비교예의 절연 베어링 장치를 도 2에 대응하여 나타낸 도면.
도 1에, 본 발명의 제1 실시형태에 따른 절연 베어링 장치를 나타낸다. 이 절연 베어링 장치는, 하우징 구멍(1)이 형성된 하우징(2)과, 하우징 구멍(1)에 끼워 넣어지는 외륜(3)과, 외륜(3)의 직경 방향 내측에 동축으로 배치되는 내륜(4)과, 외륜(3)과 내륜(4) 사이에 삽입되는 복수의 전동체(5)와, 그 복수의 전동체(5)의 둘레 방향 간격을 유지하는 유지기(6)와, 내륜(4)에 감합하는 회전축(7)을 갖는다. 외륜(3), 내륜(4), 전동체(5)는 모두 금속으로 형성되어 있다. 전동체(5)는, 여기서는 구슬이다.
회전축(7)은, 전기 자동차의 차량 주행용 전동 모터의 주축이다. 회전축(7)은, 내륜(4)의 내주에 감합하는 소경축부(8)와, 내륜(4)의 축방향 단부면에 접촉하는 대경축부(9)를 갖는다. 대경축부(9)의 외경은, 소경축부(8)의 외경보다 크다. 회전축(7)은 금속으로 형성되어 있다. 하우징(2)도 금속으로 형성되어 있다.
내륜(4)의 외주에는, 전동체(5)가 구름 접촉하는 내륜 궤도홈(10)과, 내륜 궤도홈(10)의 축방향의 양측에 위치하는 내륜 숄더부(11)가 형성되어 있다. 외륜(3)의 내주에도, 전동체(5)가 구름 접촉하는 외륜 궤도홈(12)과, 외륜 궤도홈(12)의 축방향의 양측에 위치하는 외륜 숄더부(13)가 형성되어 있다. 내륜 궤도홈(10)과 외륜 궤도홈(12)은 모두 단면 원호형의 홈이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 외륜(3)의 외주에는, 축방향으로 일정한 외경을 갖는 원통면(14)과, 원통면(14)과 외륜(3)의 축방향 양측의 단부면(15) 사이를 접속하는 단면 원호형의 모따기부(16)가 형성되어 있다. 원통면(14)은, 오목부가 존재하지 않고, 완전한 원통면이다.
외륜(3)의 표면에는, 하우징(2)과 외륜(3) 사이를 전기적으로 절연하는 절연 피막(20)이 형성되어 있다. 절연 피막(20)은, 세라믹으로 형성된 피막을 채용할 수 있다. 세라믹으로서는, 알루미나(Al2O3), 산화티탄(TiO2), 산화크롬(Cr2O3) 등의 금속 산화물 등을 이용할 수 있다. 또한, 세라믹 대신에, 에폭시 수지, 폴리아미드이미드 수지 등의 수지로 형성된 절연 피막(20)을 채용할 수도 있다. 에폭시 수지 또는 폴리아미드이미드 수지 등의 수지의 피막은, 수지에 경화제를 첨가한 것을 소성하여 형성할 수 있다. 절연 피막(20)의 두께는 0.15 ㎜~0.45 ㎜의 범위에서 설정할 수 있다.
절연 피막(20)은, 외륜(3)의 외주를 따라 마련된 축방향으로 일정한 외경을 갖는 스트레이트부(21)와, 외륜(3)의 축방향 양측의 단부면(15)을 따라 마련된 한 쌍의 단부면부(22)와, 스트레이트부(21)와 한 쌍의 단부면부(22) 사이를 접속하는 단면 원호형의 한 쌍의 모따기부(23)를 갖는다. 스트레이트부(21)의 외주는, 오목부가 존재하지 않고, 완전한 원통면이다.
하우징(2)은, 내주 원통면(24)과 축방향 내단부면(25)과 비접촉면(26)을 갖는다. 내주 원통면(24)은, 하우징 구멍(1)의 내주에 형성된 축방향으로 일정한 내경을 갖는 원통형의 내면이다. 내주 원통면(24)은, 전동체(5)의 축방향 중심선(L)과 교차하는 위치에 형성되어 있다. 내주 원통면(24)에, 절연 피막(20)의 스트레이트부(21)가 감합되어 접촉하고 있다.
내주 원통면(24)의 축방향의 일단(도면에서는 좌단)은, 절연 피막(20)의 스트레이트부(21)의 축방향의 일단(도면에서는 좌단)에 대하여, 전동체(5)의 축방향 중심선(L)으로부터 멀어지는 쪽(도면에서는 좌측)으로 축방향으로 어긋난 위치에 있다. 내주 원통면(24)의 축방향의 타단(도면에서는 우단)은, 절연 피막(20)의 스트레이트부(21)의 축방향의 타단(도면에서는 우단)에 대하여, 전동체(5)의 축방향 중심선(L)에 가까워지는 쪽(도면에서는 좌측)으로 축방향으로 어긋난 위치에 있다.
하우징(2)의 축방향 내단부면(25)은, 내주 원통면(24)의 일단(도면에서는 좌단)으로부터 직경 방향 안쪽으로 연장되어 형성되어 있다. 축방향 내단부면(25)은, 절연 피막(20)의 한 쌍의 단부면부(22) 중 한쪽 단부면부(22)(좌측의 단부면부(22))에 접촉하고 있다. 하우징(2)의 비접촉면(26)은, 내주 원통면(24)의 타단(도면에서는 우단)으로부터 직경 방향 바깥쪽으로 연장되어 형성되어 있다.
내주 원통면(24)과 스트레이트부(21)의 접촉 범위(A)의 축방향 길이는, 스트레이트부(21)의 축방향 전체 길이보다 짧다. 여기서, 내주 원통면(24)과 스트레이트부(21)의 접촉 범위(A) 내에, 전동체(5)와 외륜(3)의 접촉에 의해 형성되는 접촉 타원의 장경 범위(B)가 들도록 내주 원통면(24)은 형성되어 있다. 접촉 타원은, 전동체(5)와 외륜(3) 사이에 하중이 부하되었을 때에 양자 사이에 형성되는 타원형의 면접촉부이며, 그 치수는, 외륜(3)의 종탄성계수 및 푸아송비, 전동체(5)의 종탄성계수 및 푸아송비, 외륜 궤도홈(12)의 표면의 곡률, 전동체(5)의 표면의 곡률, 전동체(5)와 외륜(3) 사이에 작용하는 하중의 크기에 기초하여, 헤르츠의 이론에 의한 식으로부터 구할 수 있다. 접촉 타원의 치수를 구하는 데 있어서, 전동체(5)와 외륜(3) 사이에 작용하는 하중의 크기는, 기본 정(靜)레이디얼 정격 하중을 사용할 수 있다.
외륜(3)과 내륜(4)과 전동체(5)는, 깊은 홈 볼베어링을 구성하고 있다. 이 깊은 홈 볼베어링은, 하우징(2)의 축방향 내단부면(25)에서 외륜(3)을 축방향의 일방측으로 위치 결정하고, 또한 회전축(7)의 대경축부(9)에서 내륜(4)을 축방향의 타방측으로 위치 결정함으로써, 전체적으로 축방향의 위치 결정이 이루어지고 있다. 여기서, 외륜(3)의 축방향 양측의 단부면(15) 중, 축방향 타방측(도면에서는 우측)의 단부면(15)에 마련된 절연 피막(20)의 단부면부(22)는, 접촉하는 부재가 존재하지 않고, 노출되어 있다. 또한, 내륜(4)의 축방향 양측의 단부면(17) 중, 축방향 일방측(도면에서는 좌측)의 단부면(17)도, 접촉하는 부재가 존재하지 않고, 노출되어 있다.
그런데, 하우징(2)과 외륜(3) 사이를 전기적으로 절연하는 절연 피막(20)을 형성한 경우에도, 하우징(2)과 외륜(3) 사이에 교류 전압이 작용하면, 절연 피막(20)으로 이격된 하우징(2)과 외륜(3)이 콘덴서로서 축전과 방전을 반복함으로써, 구름 베어링의 내부에 교류 전류가 흐르는 경우가 있다. 이 교류 전류의 크기는, 하우징(2)과 외륜(3) 사이의 임피던스가 낮을수록(즉 하우징과 외륜 사이의 정전 용량이 클수록) 커진다. 즉, 교류 전류의 크기는, 절연 피막(20)을 통해 대향하는 하우징(2)과 외륜(3)의 금속면의 대향 면적이 넓을수록 커지고, 또한 절연 피막(20)을 통해 대향하는 하우징(2)과 외륜(3)의 금속면 사이의 거리가 가까울수록 커진다.
그래서, 이 실시형태의 절연 베어링 장치에서는, 하우징(2)과 외륜(3) 사이의 임피던스를 높이기(즉 하우징(2)과 외륜(3) 사이의 정전 용량을 작게 하기) 위해, 도 2에 도시된 바와 같이, 내주 원통면(24)과 스트레이트부(21)의 접촉 범위(A)의 축방향 길이를, 스트레이트부(21)의 축방향 전체 길이보다 짧게 하고 있다. 이와 같이 하면, 외륜(3)의 외주를 따라 마련된 절연 피막(20)의 스트레이트부(21)가, 절연 피막(20)의 스트레이트부(21)의 축방향 전체 길이로 하우징 구멍(1)의 내주 원통면(24)에 접촉하지 않고, 절연 피막(20)의 스트레이트부(21)의 축방향 전체 길이보다 짧은 범위에서 하우징 구멍(1)의 내주 원통면(24)에 접촉하기 때문에, 도 6에 도시된 바와 같이, 절연 피막(20)의 스트레이트부(21)의 축방향 전체 길이를 하우징 구멍(1)의 내주 원통면(24)에 접촉시킨 경우에 비해, 내주 원통면(24)과 스트레이트부(21)의 접촉 범위(A)가 짧아지고, 그 접촉 범위(A)가 짧아지고 있는 만큼, 하우징(2)과 외륜(3) 사이의 임피던스가 높다. 그 때문에, 하우징(2)과 외륜(3) 사이에 교류 전압이 작용했을 때에 흐르는 교류 전류의 크기를 효과적으로 낮게 억제하는 것이 가능해지고 있다.
또한, 이 절연 베어링 장치는, 절연 피막(20)의 외륜(3)의 외주를 따라 마련되는 부분이, 축방향으로 일정한 외경을 갖는 스트레이트부(21)로 되어 있고, 절연 피막(20)에 오목부가 없으므로, 절연 피막(20)의 성형이 용이하며, 양산성이 우수하다. 또한, 저비용이다.
또한, 이 절연 베어링 장치는, 하우징(2)의 축방향 내단부면(25)에서 외륜(3)을 축방향으로 위치 결정하면서, 하우징(2)과 외륜(3) 사이의 임피던스를 높이는 것이 가능해지고 있다.
또한, 이 절연 베어링 장치는, 외륜(3)의 절연 피막(20) 중 다른 부재와 접촉하지 않고 노출되어 있는 부분의 면적이 넓으므로, 방열성이 우수하다.
또한, 이 절연 베어링 장치는, 내주 원통면(24)과 스트레이트부(21)의 접촉범위(A) 내에, 전동체(5)와 외륜(3)의 접촉에 의해 형성되는 접촉 타원의 장경 범위(B)가 들고 있기 때문에, 회전축(7)과 하우징(2) 사이에 큰 하중이 부하되었을 때에도, 하우징 구멍(1)에 의한 외륜(3)의 지지가 안정되어 있다.
도 3에 본 발명의 제2 실시형태의 절연 베어링 장치를 나타낸다. 제1 실시형태에 대응하는 부분은, 동일한 부호를 붙이고 설명을 생략한다.
회전축(7)의 소경축부(8)에는, 내륜(4)의 축방향 양측의 단부면(17) 중, 회전축(7)의 대경축부(9)에 접촉하는 쪽의 단부면(17)과는 반대측(도면에서는 좌측)의 단부면(17)에 접촉하는 위치 결정 링(18)이 고정하여 설치되어 있다.
하우징(2)은, 내주 원통면(24)과 제1 비접촉면(27)과 제2 비접촉면(28)을 갖는다. 내주 원통면(24)은, 하우징 구멍(1)의 내주에 형성된 축방향으로 일정한 내경을 갖는 원통형의 내면이다. 내주 원통면(24)은, 전동체(5)의 축방향 중심선(L)과 교차하는 위치에 형성되어 있다. 내주 원통면(24)에, 절연 피막(20)의 스트레이트부(21)가 감합되어 접촉하고 있다.
내주 원통면(24)의 축방향의 일단(도면에서는 좌단)은, 절연 피막(20)의 스트레이트부(21)의 축방향의 일단(도면에서는 좌단)에 대하여, 전동체(5)의 축방향 중심선(L)에 가까워지는 쪽(도면에서는 우측)으로 축방향으로 어긋난 위치에 있다. 내주 원통면(24)의 축방향의 타단(도면에서는 우단)은, 절연 피막(20)의 스트레이트부(21)의 축방향의 타단(도면에서는 우단)에 대하여, 전동체(5)의 축방향 중심선(L)에 가까워지는 쪽(도면에서는 좌측)으로 축방향으로 어긋난 위치에 있다. 내주 원통면(24)의 축방향 길이는, 절연 피막(20)의 스트레이트부(21)의 축방향 길이보다 짧다.
하우징(2)의 제1 비접촉면(27)은, 내주 원통면(24)의 일단(도면에서는 좌단)으로부터 직경 방향 바깥쪽으로 연장되어 형성되어 있다. 하우징(2)의 제2 비접촉면(28)도, 내주 원통면(24)의 타단(도면에서는 우단)으로부터 직경 방향 바깥쪽으로 연장되어 형성되어 있다.
내주 원통면(24)과 스트레이트부(21)의 접촉 범위(A)의 축방향 길이는, 스트레이트부(21)의 축방향 전체 길이보다 짧다. 여기서, 내주 원통면(24)과 스트레이트부(21)의 접촉 범위(A) 내에, 전동체(5)와 외륜(3)의 접촉에 의해 형성되는 접촉 타원의 장경 범위(B)가 들도록 내주 원통면(24)은 형성되어 있다.
외륜(3)과 내륜(4)과 전동체(5)는, 깊은 홈 볼베어링을 구성하고 있다. 이 깊은 홈 볼베어링은, 회전축(7)의 소경축부(8)에 고정한 위치 결정 링(18)으로 내륜(4)을 축방향의 일방측으로 위치 결정하고, 또한 회전축(7)의 대경축부(9)에서 내륜(4)을 축방향의 타방측으로 위치 결정함으로써, 전체적으로 축방향의 위치 결정이 이루어지고 있다. 여기서, 외륜(3)의 축방향 양측의 단부면(15)에 마련된 절연 피막(20)의 한 쌍의 단부면부(22)는, 모두 접촉하는 부재가 존재하지 않고, 노출되어 있다.
제1 실시형태와 마찬가지로, 이 절연 베어링 장치는, 하우징(2)과 외륜(3) 사이의 임피던스가 높다. 그 때문에, 하우징(2)과 외륜(3) 사이에 교류 전압이 작용했을 때에 흐르는 교류 전류의 크기를 효과적으로 낮게 억제하는 것이 가능해지고 있다.
또한, 이 절연 베어링 장치는, 절연 피막(20)의 외륜(3)의 외주를 따라 마련되는 부분이, 축방향으로 일정한 외경을 갖는 스트레이트부(21)로 되어 있고, 절연 피막(20)에 오목부가 없으므로, 절연 피막(20)의 성형이 용이하며, 양산성이 우수하다. 또한, 저비용이다.
또한, 이 절연 베어링 장치는, 절연 피막(20)의 스트레이트부(21)의 축방향의 한쪽 단부와 다른 쪽 단부가 모두 하우징(2)과 비접촉으로 되어 있기 때문에, 절연 피막(20)을 통해 대향하는 하우징(2)과 외륜(3)의 대향 면적을 특히 효과적으로 작게 하고, 하우징(2)과 외륜(3) 사이의 임피던스를 효과적으로 높이는 것이 가능해지고 있다.
또한, 이 절연 베어링 장치는, 외륜(3)의 절연 피막(20) 중, 다른 부재와 접촉하지 않고 노출되어 있는 면적이 넓기 때문에, 방열성이 우수하다.
도 4에 제2 실시형태의 변형례를 나타낸다. 하우징(2)은, 제1 비접촉면(27)으로부터 축방향으로 떨어진 위치에서 스트레이트부(21)의 외주를 지지하는 제1 보조 지지부(29)와, 제2 비접촉면(28)으로부터 축방향으로 떨어진 위치에서 스트레이트부(21)의 외주를 지지하는 제2 보조 지지부(30)를 더 갖는다. 이와 같이 하면, 하우징 구멍(1)의 중심과 회전축(7)의 중심 사이에 미스 얼라인먼트가 존재할 때에도, 외륜(3)의 지지가 안정된 것이 된다. 제1 보조 지지부(29)와 제2 보조 지지부(30)는, 도면에서는 하우징 구멍(1)의 내주에 마련한 돌기이다.
도 5에 제1 실시형태의 변형례를 나타낸다. 하우징(2)은, 축방향 내단부면(25)에, 축방향으로 돌출되는 환형의 돌기(31)가 마련되고, 그 돌기(31)의 선단이, 절연 피막(20)의 한 쌍의 단부면부(22) 중 한쪽 단부면부(22)(좌측의 단부면부(22))에 접촉되어 있다. 이와 같이 하면, 절연 피막(20)의 단부면부(22)를 통해 대향하는 하우징(2)과 외륜(3)의 대향 면적이 작아지기 때문에, 하우징(2)과 외륜(3) 사이의 임피던스를 더 높이는 것이 가능해진다.
이번에 개시된 실시형태는 모든 점에서 예시이며 제한적인 것은 아니라고 생각되어야 한다. 본 발명의 범위는 상기한 설명이 아닌 특허청구범위에 의해 나타내어지며, 특허청구범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것을 의도할 수 있다.
1 : 하우징 구멍 2 : 하우징
3 : 외륜 4 : 내륜
5 : 전동체 20 : 절연 피막
21 : 스트레이트부 22 : 단부면부
23 : 모따기부 24 : 내주 원통면
25 : 축방향 내단부면 26 : 비접촉면
27 : 제1 비접촉면 28 : 제2 비접촉면
29 : 제1 보조 지지부 30 : 제2 보조 지지부
A : 접촉 범위 B : 접촉 타원의 장경 범위
L : 축방향 중심선

Claims (5)

  1. 하우징 구멍(1)이 형성된 하우징(2)과,
    상기 하우징 구멍(1)에 끼워 넣어지는 외륜(3)과,
    상기 외륜(3)의 직경 방향 내측에 동축으로 배치되는 내륜(4)과,
    상기 외륜(3)과 상기 내륜(4) 사이에 삽입되는 복수의 전동체(5)
    를 구비하고,
    상기 외륜(3)의 표면에, 상기 하우징(2)과 상기 외륜(3) 사이를 전기적으로 절연하는 절연 피막(20)이 마련되고,
    상기 절연 피막(20)은, 상기 외륜(3)의 외주를 따라 마련된 축방향으로 일정한 외경을 갖는 스트레이트부(21)와, 상기 외륜(3)의 축방향 양측의 단부면(15)을 따라 마련된 한 쌍의 단부면부(22)와, 상기 스트레이트부(21)와 상기 한 쌍의 단부면부(22) 사이를 접속하는 단면 원호형의 한 쌍의 모따기부(23)를 가지며,
    상기 하우징 구멍(1)의 내주에는, 상기 전동체(5)의 축방향 중심선(L)과 교차하는 위치에, 상기 스트레이트부(21)가 감합되어 접촉하는 내주 원통면(24)이 형성되고,
    상기 내주 원통면(24)과 상기 스트레이트부(21)의 접촉 범위(A)의 축방향 길이가, 상기 스트레이트부(21)의 축방향 전체 길이보다 짧은 것인 절연 베어링 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 내주 원통면(24)은, 축방향의 일단 및 타단을 갖고,
    상기 내주 원통면(24)의 상기 일단은, 상기 스트레이트부(21)의 축방향의 일단에 대하여, 상기 전동체(5)의 축방향 중심선(L)으로부터 멀어지는 쪽으로 축방향으로 어긋난 위치에 있으며,
    상기 내주 원통면(24)의 상기 타단은, 상기 스트레이트부(21)의 축방향의 타단에 대하여, 상기 전동체(5)의 축방향 중심선(L)에 가까워지는 쪽으로 축방향으로 어긋난 위치에 있고,
    상기 하우징(2)은, 상기 내주 원통면(24)의 상기 일단으로부터 직경 방향 안쪽으로 연장되고, 상기 한 쌍의 단부면부(22) 중 한쪽 단부면부(22)에 접촉하는 축방향 내단부면(25)과, 상기 내주 원통면(24)의 상기 타단으로부터 직경 방향 바깥쪽으로 연장되는 비접촉면(26)을 갖는 것인 절연 베어링 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 내주 원통면(24)은, 축방향의 일단 및 타단을 갖고,
    상기 내주 원통면(24)의 상기 일단은, 상기 스트레이트부(21)의 축방향의 일단에 대하여, 상기 전동체(5)의 축방향 중심선(L)에 가까워지는 쪽으로 축방향으로 어긋난 위치에 있으며,
    상기 내주 원통면(24)의 상기 타단은, 상기 스트레이트부(21)의 축방향의 타단에 대하여, 상기 전동체(5)의 축방향 중심선(L)에 가까워지는 쪽으로 축방향으로 어긋난 위치에 있고,
    상기 하우징(2)은, 상기 내주 원통면(24)의 상기 일단으로부터 직경 방향 바깥쪽으로 연장되는 제1 비접촉면(27)과, 상기 내주 원통면(24)의 상기 타단으로부터 직경 방향 바깥쪽으로 연장되는 제2 비접촉면(28)을 갖는 것인 절연 베어링 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 하우징(2)은, 상기 제1 비접촉면(27)으로부터 축방향으로 떨어진 위치에서 상기 스트레이트부(21)의 외주를 지지하는 제1 보조 지지부(29)와, 상기 제2 비접촉면(28)으로부터 축방향으로 떨어진 위치에서 상기 스트레이트부(21)의 외주를 지지하는 제2 보조 지지부(30)를 더 갖는 것인 절연 베어링 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 내주 원통면(24)과 상기 스트레이트부(21)의 접촉 범위(A) 내에, 상기 전동체(5)와 상기 외륜(3)의 접촉에 의해 형성되는 접촉 타원의 장경 범위(B)가 들도록 상기 내주 원통면(24)이 형성되어 있는 것인 절연 베어링 장치.
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