JP3738556B2 - Anti-corrosion rolling bearing - Google Patents
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C2202/00—Solid materials defined by their properties
- F16C2202/30—Electric properties; Magnetic properties
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インバータによって速度制御されるファンモータに使用され、電食防止が図り得る転がり軸受の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、ファンモータ(以下、単にモータともいう)に組み込まれる転がり軸受(以下、単に軸受ともいう)は、外輪がハウジングに内輪がモータのロータ軸にそれぞれすきま嵌め又は締まり嵌めされて取り付けられる。締まり嵌めされるものはいうまでもないが、すきま嵌めされる場合も、軸受の剛性を高めて振動を防止するなどの目的で内輪または外輪の側面を間座等を介して押圧することにより軸受に予圧がかけられるために、外輪とブラケット、及び内輪とロータ軸とはそれぞれ電気的に導通状態になる。
【0003】
一方、ファンモータは、風量を制御するために回転数を可変できるインバータを介して速度制御される場合が増えてきている。その場合、インバータのキャリア周波数を高く設定することによってスイッチングによるモータ騒音を低減することができ、また半導体素子の性能向上、回路技術の向上によりキャリア周波数を高く設定することが可能となってきたこともあって、インバータのキャリア周波数は高く設定されるようになってきている。
【0004】
それに伴って、インバータ駆動されるモータに発生する軸電圧が増加し、ロータ軸とハウジング間ひいては軸受の内外輪間に電位差が生じることにより軸受内に転動体を経て電流が流れ、その結果、内外輪の軌道面もしくは転動体の転動面に電食を生じる可能性が増加してきている。
【0005】
従来、インバータで駆動されるファンモータに電食のおそれがあるときには、次のような対策がとられている。
(1)電気的ブラシを設置することが可能な場合は、ロータ軸に電気的ブラシを接触させてロータ軸とハウジングとを等電位に保ち、軸受の内外輪に電流が流れることを防止する。
(2)または、軸受に電気的導通性を付与したグリースを封入することにより、軸受の内外輪間を等電位に保ち電流が流れることを防止する。
(3)または、軸受に基油粘度の高いグリースを封入して、軸受外輪と転動体、及び軸受内輪と転動体との間に形成される油膜厚さを厚くすることにより、内外輪を電気的に絶縁させる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これら従来の電食防止対策には、それぞれに以下のような問題点があった。
【0007】
電気的ブラシの設置については、モータのロータ軸の一端はハウジング内に収納されて電気的ブラシ設置のスペースが無く、またロータ軸の他端には合成樹脂などの絶縁物で形成されたファンが取り付けられるので、ロータ軸に電気的ブラシを接触させることが困難な場合が多く、実際問題としてファンモータに電気的ブラシを設置することは不可能なことが多い。
【0008】
また、たとえ電気的ブラシの設置が可能であったとしても、当該ブラシの摩耗粉がファンモータから排出されて空気中に塵埃として放出されるという不具合がある。このことは、例えば電気的ブラシを設置したファンモータをクリーンルームに使用した場合には致命的な欠陥となってしまうため、実用に供することはできない
【0009】
電気的導通性を付与したグリースの封入については、当該グリースはカーボン粒子のような電気良導体を含有させてあるために、軸受の回転騒音が通常のグリースに比べて大きくならざるを得ない。また、こうした高価な特殊グリースを使用すると軸受のコストアップになるという弊害もある。
【0010】
基油粘度の高いグリースの封入については、当該グリースの粘度に起因する軸受トルクの増大により温度上昇が引き起こされる不具合、及び軸受の内外輪間を通過する電流が周波数の高い交流であるとすると、油膜厚さ程度の間隙では電流が導通してしまうおそれがあるという不具合がある。また、封入したグリースの経時劣化もしくは異物のグリース内侵入により油膜形成状態が変動し、そのため電気的に導通状態と絶縁状態とが交互に起きて電食が発生する可能性もあり、完全な対策とはなり得ない。
【0011】
本発明は、従来技術の有するこのような問題点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、電気的ブラシの設置や特殊なグリース封入等の手段に代えて外輪の外径面と内輪の内径面のいずれか一方あるいは双方及び少なくとも該軌道輪の一方の側面を被うように絶縁層を形成することで、軸受内に流れる電流値を最小限に抑えた電食防止転がり軸受を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するために第1の発明がなした技術的手段は、外輪と内輪と、その外輪と内輪の間に配される転動体と、その外輪の外側に片側から嵌め合わされる絶縁層とで構成され、該絶縁層は、軸受の外輪外径面を収容する部分と、軸受側面においてシールをなす部分とが一体に構成されたリング状で、少なくとも前記シールをなす部分には芯材を有し、かつ、前記絶縁層の材質として、誘電率が1 kHz 時に3〜6.2のポリエステル系エラストマー、誘電率が1 kHz 時に3.5〜5のポリアミド系エラストマー、誘電率が1 kHz 時に3〜5のシリコンゴム、誘電率が1 kHz 時に2〜3のフッ素ゴムのいずれかが選択されることを特徴とする電食防止転がり軸受としたことである。
【0013】
さらに第2の発明がなした技術的手段は、前記第1の発明において、絶縁層の材質として、誘電率が1 kHz 時に3.5〜5のポリアミド系エラストマー、誘電率が1 kHz 時に3〜5のシリコンゴムのいずれかが選択されることを特徴とする転がり軸受としたことである。
【0014】
さらに第3の発明がなした技術的手段は、前記第1の発明において、絶縁層は、外輪外径面を収容する部分のハウジング挿入側の厚みを薄肉に形成するか、緩やかな上り傾斜状のテーパ面を設けるか、円周に面取りを施すかのいずれかの構成を採用することによりハウジングへの挿入性を向上させることを特徴とする電食防止転がり軸受としたことである。
【0015】
さらに第4の発明がなした技術的手段は、前記第2の発明において、絶縁層は、外輪外径面を収容する部分のハウジング挿入側の厚みを薄肉に形成するか、緩やかな上り傾斜状のテーパ面を設けるか、円周に面取りを施すかのいずれかの構成を採用することによりハウジングへの挿入性を向上させることを特徴とする電食防止転がり軸受としたことである。
【0016】
さらに第5の発明がなした技術的手段は、前記第1の発明において、絶縁層の芯材は、金属であることを特徴とする電食防止転がり軸受としたことである。
【0017】
さらに第6の発明がなした技術的手段は、前記第2の発明において、絶縁層の芯材は、金属であることを特徴とする電食防止転がり軸受としたことである。
【0018】
さらに第7の発明がなした技術的手段は、前記第1の発明において、転がり軸受は、インバータによって速度制御されるファンモータ用の転がり軸受であることを特徴とする電食防止転がり軸受としたことである。
【0019】
さらに第8の発明がなした技術的手段は、前記第2の発明において、転がり軸受は、インバータによって速度制御されるファンモータ用の転がり軸受であることを特徴とする電食防止転がり軸受としたことである。
【0020】
そのため、インバータ駆動されるモータに軸電圧が生じても、軸受の内外輪間には電位差はほとんど生じることがない。したがって、軸受の内外輪間に流れる電流値を最低限に抑えることになり、内外輪の軌道面あるいは転動体の転動面の電食を防止することができる。
【0021】
また、絶縁層のゴムあるいは熱可塑性エラストマーの弾性を利用して運転時に生じる軸方向伸縮の吸収も可能となると共に、線膨張の大きいゴムあるいは熱可塑性エラストマーを用いることでクリープ発生も防止可能である。
【0022】
絶縁層の材料は、耐油性や耐熱性を考慮して選定し、ゴムとしてはアクリルゴム、アクリロニトリルブタジェンゴム(NBR)、フッ素ゴム、水素添加アクリロニトリルブタジェンゴム(H−NBR)、熱可塑性エラストマーとしてはポリエステル系エラストマー、ポリアミド系エラストマー、合成樹脂としてはポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリアミド(PA)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)等から適宜選択する。
【0023】
さらに、誘電率の他、軸受の使用環境を考慮すると、一定レベル以上の耐熱性と耐油性を有し、また低コストである必要があり、絶縁層として用いることのできる材料(合成樹脂、熱可塑性エラストマー、合成ゴム)の誘電率は、周波数1kHzで7以下、より好ましくは5以下である。
【0024】
誘電率が7を超えると、軸受の内外輪間に流れる電流値が高くなり、電食が発生する。また、軸受の内外輪間を通過する電流が周波数の高い交流であるとすると、流れる電流値は小さくなるものの、電流が流れて結果的には電食が発生して、軸受の回転による騒音レベルが大きくなるものも材質によってある。
【0025】
具体的には以下の表1記載の材料が好適である。特に誘電率が低いものが絶縁効果においては最適で、低ければ低い程よいが実用的には1以上と考えられる。
【0026】
【表1】
【0027】
なお、絶縁層材料は上記例に何等限定されるものでなく、本発明の範囲内において他の材料を選択するも可能である。また、絶縁層の材料には、ガラス繊維やチタン酸カリウムウィスカなどの強化材など各種充填材や酸化防止剤などの各種添加剤を配合してもよい。その際、充填材や添加剤を加えることによって、誘電率は多少変化することが考えられるので、誘電率が7を超えない範囲内で添加する必要がある。
【0028】
また絶縁層を、軸受のシールと一体的に形成することも本発明の範囲内である。絶縁層をシールと一体で形成することによって、低コスト化を図ることができる。絶縁層をシールと一体に形成する場合、軸受に内蔵されるグリースの漏れなど、シールとしての機能を有効に発揮する為には、柔軟性を有する熱可塑性エラストマーと合成ゴムがよく、特に表1中の熱可塑性エラストマー、あるいは合成ゴムがよい。また、シールとして安定した形状を維持する為に、金属・合成樹脂の芯材と一体化されていてもよい。さらに、絶縁層は次の(1)〜(3)のいずれかの構成を採用することにより、ハウジングへの挿入性を向上させることも可能である。
(1)外輪外径面上に設けられる絶縁層部分のハウジング挿入側の厚みを薄肉に形成する。(2)緩やかな上り傾斜状のテーパ面を設ける。(3)円周に面取りを施す。また、絶縁層は、次の(1)又は(2)のいずれかの構成を採用することにより、熱膨張による軸方向変化を吸収するものとすることも可能である。
(1)絶縁層上に凸部を設ける。(2)絶縁層上の円周方向に溝を設ける。
【0029】
【発明の実施形態】
以下、本発明に係る電食防止転がり軸受の実施形態を図面を参照して説明する。尚、図面は玉軸受とした場合の一実施形態を示すが、ころ軸受も本発明の範囲内である。
【0030】
図1で、Aは本実施形態の電食防止転がり軸受で、1は内輪、2は外輪、3は転動体、4は保持器、そして5は絶縁層を示す。
【0031】
絶縁層5は、本実施形態においてはシールを一体的に形成してなるタイプを示す。すなわち絶縁層5は、外輪外径面2a上の円周方向全域および側面2bの円周方向全域に形成されると共に、該側面2b側に位置する絶縁層部分5bからさらに延設されてシール6が一体的に形成されたリング状とされている。
【0032】
絶縁層5は、合成樹脂、熱可塑性エラストマーあるいは合成ゴムからなり、具体的にはたとえば上記表1に記載したものがあげられ、誘電率が7(1kHz)以下のものが好ましい。また、表1記載の材料は一例にすぎず特に限定はされず任意である。
【0033】
シール6は、絶縁層5と同じ材質である合成樹脂、熱可塑性エラストマーあるいは合成ゴムにて一体的に形成される柔軟部6aと、金属あるいは合成樹脂からなる芯材6bとで構成されている。本実施形態におけるシール6の構造も一実施形態にすぎず、これに何等限定されるものではなく、他の形状あるいは芯材を備えない構造など本発明の範囲内において変更可能なものである。例えば、図1に示すシール6は非接触タイプとしたが、接触タイプであってもよい。また本実施形態では、絶縁層5と一体的なシール6が装着されているのと反対側には、シールド板7が装着されている。
【0034】
本実施形態では、外輪外径面2a上に設けられる絶縁層部分5aのハウジング挿入側5cの厚みを薄肉状に形成しているため、ハウジングへの挿入性が向上されている。そして、本実施形態では、緩やかな上り傾斜状のテーパ面5dを設けているため上記挿入性をさらに向上せしめている。
【0035】
また、本実施形態では外輪2側にのみ絶縁層5を備えたもので説明したが、内輪1側に備えるものとしてもよく、また外輪2と内輪1の双方に備えるものとしてもよく任意である。
【0036】
本実施形態のように、絶縁層5をシール6と一体とした構造とすると、別体としたものに比べて、シール+α程度の低コストとすることができるという効果を奏する。
【0037】
シール6を一体的に形成する絶縁層5の他の実施形態として、図2乃至図6に示す形態があげられる。
【0038】
図2は、シール6に芯材を備えることなく絶縁層5と同一材料をもって一体的に形成した実施の一形態である。図3は、外輪外径面2aの全域と両側面2b,2bの双方に絶縁層5a,5b,5bが連続形成されると共に、夫々の側面2b,2bに設けられた絶縁層部分5b,5bからシール6,6が夫々一体的に延設されている。この構成とすることで、別途シールを設けなくとも両側のシール6,6が同時に備えられることとなる。
【0039】
図4は、外輪外径面2aに備えられる絶縁層5上に凸部8…を設けることで、絶縁層5上面を凹凸状に形成するものとした構造で、図5は外輪外径面2aに備えられる絶縁層5の円周方向に溝9…を、そして図6は外輪外径面2aに備えられる絶縁層5の軸方向に溝10…を設けるものとした。このように外径面に凸部8…あるいは溝9…,10…を設けることにより、ハウジングとの接触面積が小さくなるため、より変形がし易くなり、熱膨張による軸方向変化(収縮)を吸収できる。
【0040】
図7は、本発明の他の実施形態で、絶縁層がシールと別体に形成されている実施の一形態を示す。図中7は、シール(シールド板)を示す。
【0041】
本実施形態の電食防止転がり軸受Bは、外輪外径面2a上の円周方向全域および側面2bの円周方向全域にわたって覆うようにリング状に絶縁層11が形成され、外輪2の外周に圧入されている。
【0042】
また、本実施形態においては、内輪1側に絶縁層が備えられるものとはしていないが、内輪1の内径面1a上の円周方向全域と片方の側面1bの円周方向全域を覆うようにリング状の絶縁層11が圧入されるものとしてもよく、また図示形態とは逆に内輪1側にのみ設けるものとするも本発明の範囲内である。
【0043】
上記絶縁層11の角部には、ハウジングへの当該電食防止転がり軸受Bの挿入性が良くなるように、円周に面取り11aが施されている。
【0044】
絶縁層11は、合成樹脂、熱可塑性エラストマーあるいは合成ゴムからなるもので、特に誘電率が7以下(1kHz)のものがよく、例えば上記表1に記載する材料で形成され、コスト的には、合成樹脂や熱可塑性エラストマーが射出成形で製造でき好適である。
【0045】
また、絶縁層11は薄肉のため、充填材を混入しないと破損等を起しやすいことから、通常はガラス繊維などを含有するものを使用してもよい。
【0046】
尚、本実施形態の電食防止転がり軸受Bには、特にシールを一体的に形成してはいないが、図1に示したようにシールを一体的に形成するものとしてもよく、これに何等限定されず本発明の範囲内において他の形状を選択可能である。また、絶縁層11が、外輪2の外径面2aと、一方の側面2bにのみ位置するものをもって説明したが、両方の側面2b,2bに位置するものとしてもよく、さらに図4乃至図6に示すような凸部8…、溝9,10…を設けた凹凸状に絶縁層上面を形成することも本実施形態の一形態である。
【0047】
図8は、上記図7に示した本発明の電食防止転がり軸受Bを、2個一対でファン駆動用電動モータ12内に取り付けた状態を示す断面図である。両電食防止転がり軸受Bの外輪2は、それぞれモータハウジング13の両端部に形成した保持段部14或いは保持凹部15の内側に、絶縁層(リング状絶縁部材)11を介して嵌め込まれている。尚、13aはハウジング本体、13bはハウジング前蓋、13cはハウジング後蓋である。また、16はモータ回転軸、17はロータ、18はステータである。
【0048】
そして、絶縁層11の大鰐部11bを、上記保持段部14或いは保持凹部15の奥面に対向させた状態で固定されている。前記大鰐部11bは、軸受外輪2の一側面(端面)2bと保持段部14或いは保持凹部15の奥面とに挟持されて、これら両面が当接するのを阻止する。
【0049】
また、各絶縁層(リング状絶縁部材)11の円筒部11cは、外輪2の外径面(外周面)2aと、保持段部14或いは保持凹部15の内周面との間に挟持されて、これら両周面同士が当接するのを阻止する。なお、外輪2の他方の側面(端面)2bは空気中にさらされた状態になっており、特に絶縁層11で被う必要がない。
【0050】
このように、本発明の電食防止転がり軸受をモータ中に組み込むことによって、インバータからステータ18に印可される高周波電流に基づいてモータ回転軸16に軸電圧が惹起されても、この回転軸16とモータハウジング13との間に電流が流れることを最低限に抑えることができる。
【0051】
すなわち、上記回転軸16を支持する電食防止転がり軸受Bの外輪2と、これらの外輪2を保持している部材であるモータハウジング13との取付け個所が絶縁されているので、上記回転軸16の電位がモータハウジング13の電位より高くなっても、これら外輪2を組み込んでなる各電食防止転がり軸Bに流れる電流は最低限に抑えられる。従って、これら各電食防止転がり軸受Bに電食が発生する事がない。
【0052】
【実施例】
次に、本実施形態の軸受における電食試験を所定条件の下に行い、その試験結果を表2に示す。
電食試験
試験軸受:6202(NS7グリース封入)
アキシャル荷重:3kgf
印加電流:12mA/2個
回転時間:500hr,1000hr,1500hr(各1)
供試体:(1)実施例1:図1記載の転がり玉軸受
受絶縁層厚さ:0.5mm
材質:シリコンゴム SNNS(東洋シール(株)製)
誘電率:3.7(1kHz)
(2)実施例2:図7記載の転がり玉軸受
絶縁層厚さ:0.5mm
材質:40wt%GF入りPPS樹脂
フォートロン(商標)1140A4(ポリプラスチックス(株)製)
誘電率:4.6(1kHz)
(3)実施例3:図7記載の転がり玉軸受
絶縁層厚さ:0.5mm
材質:ポリエステルエラストマハイトレル(商標)3548W(東レ・デュポン(株)製)
誘電率:6.2(1kHz)
(4)比較例1:図1記載の転がり玉軸受
絶縁層厚さ:0.5mm
材質:ニトリルゴム TNN(東洋シール(株)製)
誘電率:11.5(1kHz)
(5)比較例2:図7記載の転がり玉軸受
絶縁層厚さ:0.5mm
材質:フッ化ビニリデン樹脂ネオフロン(商標)VDFVP−800(ダイキン工業(株)製)
誘電率:7.7(1kHz)
(6)比較例3:両側Zシールド板,絶縁層なし
試験装置:図9,図10(概念図)
【0053】
【表2】
【0054】
表2に示すように、図7に示す絶縁被膜(絶縁層11)を有する転がり軸受を図8に示すファン駆動用電動モータ12に組込み、電食防止効果を確認した結果、絶縁被膜誘電率が7以下とすることで軸受に流れる電流値を4.0mmA以下と出来、1500hr回転後においても電食を防止することができる。尚、内輪1の内径面1a上の円周方向全域と片方の側面1bの円周方向全域を覆うようリング状の絶縁層11を設けても(外輪外径面2a上の円周方向全域および側面2bの円周方向全域に覆うようにリング状に絶縁層11が形成されたものと組合せるのも、又単独に用いることも)同様の効果がある。
【0055】
【発明の効果】
本発明の電食防止転がり軸受によれば、本発明の電食防止転がり軸受によれば、外輪の外径面と内輪の内径面のいずれか一方又は双方及びこれら外輪、内輪の少なくとも一方の側面に合成樹脂、熱可塑性エラストマー、合成ゴムの何れかからなる絶縁層を形成したことから、この軸受をインバータ駆動されるファンモータに用いると、従来のように電気的導通性を有する特殊なグリースを使用したり塵埃が発生し易い電気的ブラシを設置することなく、軸受内外輪間を流れる電流を最低限に抑えることができ、その結果、内外輪軌道面あるいは転動体転動面の電食を防止できるという効果を奏する。
【0056】
また、外径面に備えられる絶縁層の材質を柔軟性を有する合成樹脂、熱可塑性エラストマーあるいは合成ゴムを用いると、上記効果に加えて、更に軸受のハウジングへの挿入が容易で且つハウジング内で突っ張ってクリープ防止機能を発揮するという効果を得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明転がり軸受の一実施形態を示す縦断側面図。
【図2】他の実施形態の一例を示す縦断側面図。
【図3】他の実施形態の一例を示す縦断側面図。
【図4】他の実施形態の一例を示す縦断側面図。
【図5】他の実施形態の一例を示す縦断側面図。
【図6】他の実施形態の一例を示す縦断側面図。
【図7】他の実施形態の一例を示す縦断側面図。
【図8】本発明の電食防止転がり軸受を組込んだ状態のモータの実施形態を示す断面図。
【図9】試験装置の概略図。
【図10】試験装置の概略図。
【符号の説明】
1:内輪
2:外輪
2a:外径面
2b:側面
3:転動体
4:保持器
5,11:絶縁層
6:シール[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an improvement in a rolling bearing used for a fan motor whose speed is controlled by an inverter and capable of preventing electric corrosion.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, a rolling bearing (hereinafter also simply referred to as a bearing) incorporated in a fan motor (hereinafter also simply referred to as a motor) is attached with an outer ring mounted on a housing and an inner ring fitted on a rotor shaft of the motor with a clearance fit or an interference fit. Needless to say, it is an interference fit, but in the case of a clearance fit, the bearings are pressed by pressing the side surfaces of the inner ring or outer ring through a spacer to increase the rigidity of the bearing and prevent vibrations. Therefore, the outer ring and the bracket, and the inner ring and the rotor shaft are electrically connected to each other.
[0003]
On the other hand, fan motors are increasingly controlled in speed via an inverter that can vary the rotational speed in order to control the air volume. In that case, motor noise due to switching can be reduced by setting the carrier frequency of the inverter high, and it has become possible to set the carrier frequency high by improving the performance of semiconductor elements and improving circuit technology. For this reason, the carrier frequency of inverters has been set higher.
[0004]
Along with this, the shaft voltage generated in the motor driven by the inverter increases, and a potential difference is generated between the rotor shaft and the housing and thus between the inner and outer rings of the bearing, so that current flows through the rolling elements in the bearing, and as a result, There is an increasing possibility of electrolytic corrosion on the raceway surface of the ring or the rolling surface of the rolling element.
[0005]
Conventionally, when a fan motor driven by an inverter has a risk of electric corrosion, the following measures are taken.
(1) When an electric brush can be installed, the electric brush is brought into contact with the rotor shaft to keep the rotor shaft and the housing at the same potential, thereby preventing current from flowing through the inner and outer rings of the bearing.
(2) Or, by enclosing grease that imparts electrical conductivity to the bearing, the inner and outer rings of the bearing are kept at an equipotential to prevent current from flowing.
(3) Alternatively, grease with high base oil viscosity is sealed in the bearing to increase the thickness of the oil film formed between the bearing outer ring and the rolling element and between the bearing inner ring and the rolling element. Insulate.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, each of these conventional electric corrosion prevention measures has the following problems.
[0007]
Regarding the installation of the electric brush, one end of the rotor shaft of the motor is housed in the housing so that there is no space for installing the electric brush, and the other end of the rotor shaft has a fan formed of an insulating material such as synthetic resin. Since it is mounted, it is often difficult to bring the electric brush into contact with the rotor shaft, and as a practical matter, it is often impossible to install the electric brush on the fan motor.
[0008]
Further, even if an electric brush can be installed, there is a problem that the abrasion powder of the brush is discharged from the fan motor and released as dust in the air. For example, if a fan motor with an electric brush is used in a clean room, it becomes a fatal defect and cannot be put to practical use.
With regard to the sealing of the grease imparted with electrical conductivity, the grease contains a good electrical conductor such as carbon particles, so the rotational noise of the bearing has to be larger than that of normal grease. In addition, the use of such expensive special grease has the disadvantage of increasing the cost of the bearing.
[0010]
Regarding the sealing of grease with a high base oil viscosity, assuming that the temperature rise is caused by an increase in bearing torque due to the viscosity of the grease, and that the current passing between the inner and outer rings of the bearing is an alternating current with a high frequency, There is a problem that current may be conducted in a gap of the oil film thickness. In addition, the oil film formation state fluctuates due to the deterioration of the enclosed grease over time or the entry of foreign matter into the grease, so there is a possibility that electrical conduction and insulation will occur alternately and electric corrosion may occur. It cannot be.
[0011]
The present invention has been made in view of such problems of the prior art, and the object of the present invention is to replace the outer diameter surface of the outer ring with a means such as installation of an electric brush or special grease filling. An anti-corrosion rolling bearing that minimizes the value of the current flowing in the bearing by forming an insulating layer so as to cover one or both of the inner diameter surfaces of the inner ring and at least one side surface of the raceway ring. The purpose is to provide.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The technical means made by the first invention in order to achieve the above-mentioned objects are an outer ring, an inner ring, a rolling element disposed between the outer ring and the inner ring, and an insulating layer fitted from one side to the outer side of the outer ring. The insulating layer is a ring shape in which a portion that accommodates the outer ring outer diameter surface of the bearing and a portion that forms a seal on the side surface of the bearing are integrally formed, and at least a portion that forms the seal is a core material the a, and said as the material of the insulating layer, polyester elastomer dielectric constant from 3 to 6.2 at 1 kHz, polyamide elastomer dielectric constant 3.5-5 at 1 kHz, the dielectric constant is 1 kHz This is an electrodeposition-preventing rolling bearing characterized in that at least one of silicon rubber of 3 to 5 and fluorine rubber of 2 to 3 is selected at a dielectric constant of 1 kHz .
[0013]
Further technical means second invention have none, in the first invention, as the material of the insulating layer, a polyamide-based elastomer dielectric constant 3.5-5 at 1 kHz, a
[0014]
Further, the technical means made by the third invention is that, in the first invention, the insulating layer is formed such that the portion on the housing insertion side of the outer ring outer diameter surface is thinly formed, or a gently upwardly inclined shape is formed. In other words, the electric corrosion-preventing rolling bearing is characterized in that the insertion property into the housing is improved by adopting a configuration in which the taper surface is provided or the circumference is chamfered.
[0015]
Further, the technical means made by the fourth invention is that, in the second invention, the insulating layer is formed such that the portion on the housing insertion side of the outer ring outer diameter surface is formed thin, or a gently upwardly inclined shape is formed. In other words, the electric corrosion-preventing rolling bearing is characterized in that the insertion property into the housing is improved by adopting a configuration in which the taper surface is provided or the circumference is chamfered.
[0016]
Further, the technical means made by the fifth invention is that, in the first invention, the core material of the insulating layer is a metal-corrosion-preventing rolling bearing characterized by being a metal.
[0017]
Further, the technical means made by the sixth invention is that in the second invention, the core material of the insulating layer is a metal-corrosion-preventing rolling bearing characterized in that it is a metal.
[0018]
Further, the technical means made by the seventh invention is the electric corrosion prevention rolling bearing according to the first invention, wherein the rolling bearing is a rolling bearing for a fan motor whose speed is controlled by an inverter. That is.
[0019]
Further, the technical means made by the eighth invention is the electric corrosion prevention rolling bearing according to the second invention, wherein the rolling bearing is a rolling bearing for a fan motor whose speed is controlled by an inverter. That is.
[0020]
Therefore, even if a shaft voltage is generated in the motor driven by the inverter, there is almost no potential difference between the inner and outer rings of the bearing. Therefore, the current value flowing between the inner and outer rings of the bearing is suppressed to a minimum, and electrolytic corrosion of the raceway surfaces of the inner and outer rings or the rolling surfaces of the rolling elements can be prevented.
[0021]
In addition, it is possible to absorb the axial expansion and contraction that occurs during operation by utilizing the elasticity of the insulating layer rubber or thermoplastic elastomer, and it is also possible to prevent the occurrence of creep by using rubber or thermoplastic elastomer having a large linear expansion. .
[0022]
The material of the insulating layer is selected in consideration of oil resistance and heat resistance. As rubber, acrylic rubber, acrylonitrile butadiene rubber (NBR), fluorine rubber, hydrogenated acrylonitrile butadiene rubber (H-NBR), thermoplastic elastomer Are selected from polyester elastomer, polyamide elastomer, and synthetic resin from polyphenylene sulfide (PPS), polyamide (PA), polybutylene terephthalate (PBT), and the like.
[0023]
Furthermore, considering the usage environment of the bearing in addition to the dielectric constant, the material must have a certain level of heat resistance and oil resistance and must be low in cost, and can be used as an insulating layer (synthetic resin, heat The dielectric constant of the plastic elastomer or the synthetic rubber is 7 or less, more preferably 5 or less at a frequency of 1 kHz.
[0024]
When the dielectric constant exceeds 7, the value of the current flowing between the inner and outer rings of the bearing becomes high and electric corrosion occurs. Also, if the current passing between the inner and outer rings of the bearing is an alternating current with a high frequency, the flowing current value will be small, but current will flow, resulting in galvanic corrosion, and the noise level due to bearing rotation. Depending on the material, there will be a large increase.
[0025]
Specifically, materials shown in Table 1 below are suitable. In particular, those having a low dielectric constant are optimal in terms of insulation effect, and the lower the better, the better.
[0026]
[Table 1]
[0027]
The insulating layer material is not limited to the above examples, and other materials can be selected within the scope of the present invention. Moreover, you may mix | blend various additives, such as various fillers and antioxidants, such as reinforcements, such as glass fiber and potassium titanate whisker, with the material of an insulating layer. At this time, it is conceivable that the dielectric constant slightly changes by adding a filler or an additive. Therefore, it is necessary to add the dielectric constant within a range where the dielectric constant does not exceed 7.
[0028]
It is also within the scope of the present invention to form the insulating layer integrally with the bearing seal. By forming the insulating layer integrally with the seal, the cost can be reduced. When the insulating layer is formed integrally with the seal, a flexible thermoplastic elastomer and a synthetic rubber are preferable in order to effectively exert the function as the seal, such as leakage of grease incorporated in the bearing. Among them, a thermoplastic elastomer or synthetic rubber is preferable. In order to maintain a stable shape as a seal, it may be integrated with a metal / synthetic resin core material. Furthermore, the insulating layer can improve the insertion property into the housing by adopting any one of the following configurations (1) to (3).
(1) The thickness on the housing insertion side of the insulating layer portion provided on the outer ring outer diameter surface is formed thin. (2) A gently upwardly inclined tapered surface is provided. (3) Chamfer the circumference. In addition, the insulating layer can also absorb changes in the axial direction due to thermal expansion by adopting the following configuration (1) or (2).
(1) Protrusions are provided on the insulating layer. (2) Grooves are provided in the circumferential direction on the insulating layer.
[0029]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of an electric corrosion prevention rolling bearing according to the present invention will be described with reference to the drawings. The drawing shows an embodiment in the case of a ball bearing, but a roller bearing is also within the scope of the present invention.
[0030]
In FIG. 1, A is an electric corrosion prevention rolling bearing of this embodiment, 1 is an inner ring, 2 is an outer ring, 3 is a rolling element, 4 is a cage, and 5 is an insulating layer.
[0031]
In this embodiment, the insulating
[0032]
The insulating
[0033]
The
[0034]
In this embodiment, since the thickness of the
[0035]
In the present embodiment, the insulating
[0036]
When the insulating
[0037]
Other embodiments of the insulating
[0038]
FIG. 2 shows an embodiment in which the
[0039]
FIG. 4 shows a structure in which the upper surface of the insulating
[0040]
FIG. 7 shows another embodiment of the present invention in which the insulating layer is formed separately from the seal. In the figure, 7 indicates a seal (shield plate).
[0041]
In the electrolytic corrosion-preventing rolling bearing B of the present embodiment, an insulating
[0042]
In the present embodiment, an insulating layer is not provided on the inner ring 1 side, but covers the entire circumferential direction on the
[0043]
The corner portion of the insulating
[0044]
The insulating
[0045]
In addition, since the insulating
[0046]
In addition, although the seal | sticker is not specifically formed in the electric corrosion prevention rolling bearing B of this embodiment in particular, it is good also as what forms a seal | sticker integrally as shown in FIG. Without limitation, other shapes can be selected within the scope of the present invention. In addition, the insulating
[0047]
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a state in which the electric corrosion prevention rolling bearing B of the present invention shown in FIG. The
[0048]
And the
[0049]
The
[0050]
Thus, by incorporating the electric corrosion prevention rolling bearing of the present invention in the motor, even if an axial voltage is induced in the
[0051]
That is, the
[0052]
【Example】
Next, an electrolytic corrosion test on the bearing of this embodiment was performed under predetermined conditions, and the test results are shown in Table 2.
Electric corrosion test test bearing: 6202 (with NS7 grease)
Axial load: 3kgf
Applied current: 12 mA / 2 pieces Rotation time: 500 hr, 1000 hr, 1500 hr (each 1)
Specimen: (1) Example 1: Rolling ball bearing receiving insulating layer thickness shown in FIG. 1 Thickness: 0.5 mm
Material: Silicon rubber SNNS (manufactured by Toyo Seal Co., Ltd.)
Dielectric constant: 3.7 (1 kHz)
(2) Example 2: Rolling ball bearing insulating layer thickness shown in FIG. 7 Thickness: 0.5 mm
Material: 40 wt% GF-containing PPS resin Fortron (trademark) 1140A4 (manufactured by Polyplastics Co., Ltd.)
Dielectric constant: 4.6 (1 kHz)
(3) Example 3: Rolling ball bearing insulating layer thickness shown in FIG. 7: 0.5 mm
Material: Polyester Elastomer Hytrel (trademark) 3548W (manufactured by Toray DuPont)
Dielectric constant: 6.2 (1 kHz)
(4) Comparative Example 1: Rolling ball bearing insulating layer thickness shown in FIG. 1: 0.5 mm
Material: Nitrile rubber TNN (Toyo Seal Co., Ltd.)
Dielectric constant: 11.5 (1 kHz)
(5) Comparative Example 2: Rolling ball bearing insulating layer thickness shown in FIG. 7: 0.5 mm
Material: Vinylidene fluoride resin NEOFLON (trademark) VDFVP-800 (manufactured by Daikin Industries, Ltd.)
Dielectric constant: 7.7 (1 kHz)
(6) Comparative Example 3: Both-side Z shield plate, test device without insulation layer: FIGS. 9 and 10 (conceptual diagram)
[0053]
[Table 2]
[0054]
As shown in Table 2, the rolling bearing having the insulating film (insulating layer 11) shown in FIG. 7 was incorporated in the
[0055]
【The invention's effect】
According to the electric corrosion-preventing rolling bearing of the present invention, according to the electric corrosion-preventing rolling bearing of the present invention, either or both of the outer diameter surface of the outer ring and the inner diameter surface of the inner ring, and at least one side surface of the outer ring and the inner ring. Since an insulating layer made of synthetic resin, thermoplastic elastomer, or synthetic rubber is formed on this bearing, when this bearing is used for a fan motor driven by an inverter, a special grease having electrical conductivity as in the past is used. The current flowing between the inner and outer rings of the bearing can be kept to a minimum without using electric brushes that tend to generate dust, and as a result, the electric corrosion of the inner and outer ring raceways or rolling element rolling surfaces can be reduced. There is an effect that it can be prevented.
[0056]
In addition to the above effects, the use of a flexible synthetic resin, thermoplastic elastomer or synthetic rubber as the material of the insulating layer provided on the outer diameter surface makes it easier to insert the bearing into the housing and It is possible to obtain an effect of exerting an anti-creep function by stretching.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal side view showing an embodiment of a rolling bearing of the present invention.
FIG. 2 is a longitudinal side view showing an example of another embodiment.
FIG. 3 is a longitudinal side view showing an example of another embodiment.
FIG. 4 is a longitudinal side view showing an example of another embodiment.
FIG. 5 is a longitudinal side view showing an example of another embodiment.
FIG. 6 is a longitudinal side view showing an example of another embodiment.
FIG. 7 is a longitudinal side view showing an example of another embodiment.
FIG. 8 is a cross-sectional view showing an embodiment of a motor in which the electric corrosion prevention rolling bearing of the present invention is incorporated.
FIG. 9 is a schematic view of a test apparatus.
FIG. 10 is a schematic view of a test apparatus.
[Explanation of symbols]
1: Inner ring 2:
Claims (8)
その外輪と内輪の間に配される転動体と、
その外輪の外側に片側から嵌め合わされる絶縁層と
で構成され、
該絶縁層は、軸受の外輪外径面を収容する部分と、
軸受側面においてシールをなす部分とが一体に構成されたリング状で、
少なくとも前記シールをなす部分には芯材を有し、
かつ、
前記絶縁層の材質として、誘電率が1 kHz 時に3〜6.2のポリエステル系エラストマー、誘電率が1 kHz 時に3.5〜5のポリアミド系エラストマー、誘電率が1 kHz 時に3〜5のシリコンゴム、誘電率が1 kHz 時に2〜3のフッ素ゴムのいずれかが選択されることを特徴とする電食防止転がり軸受。Outer ring and inner ring,
A rolling element disposed between the outer ring and the inner ring;
Consists of an insulating layer fitted from one side to the outside of the outer ring,
The insulating layer includes a portion that accommodates the outer ring outer diameter surface of the bearing;
In the ring shape in which the part that forms the seal on the side of the bearing is configured integrally,
At least a portion forming the seal has a core material,
And,
Wherein the material of the insulating layer, polyester elastomer dielectric constant from 3 to 6.2 at 1 kHz, polyamide elastomer dielectric constant 3.5-5 at 1 kHz, 1 kHz at 3-5 silicon dielectric constant An electric corrosion-preventing rolling bearing characterized in that any one of rubber and fluororubber having a dielectric constant of 1 to 3 at a frequency of 1 kHz is selected .
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