防电解侵蚀的绝缘滚动轴承、其制造方法以及轴承装置制造方法及图纸

本发明专利技术的目的在于一并高水平地确保绝缘性、低成本以及良好的外观。构成绝缘涂覆膜（６）的陶瓷（即陶瓷喷镀层）包括作为主成分的氧化铝，还含有０．０１－０．２重量％的氧化钛。形成喷镀层的陶瓷的颗粒直径为１０－５０μｍ且平均颗粒直径为１５－２５μｍ。通过减少氧化钛含量，可减小绝缘涂覆膜（６）的厚度。通过控制颗粒尺寸，可提高膜厚精度并以更简单的方式进行精加工。此外，通过添加氧化钛，可防止密封处理之后的外观劣化。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及一种防电解侵蚀的绝缘滚动轴承及其制造方法。该防电解侵蚀的绝缘滚动轴承装在可能流入电流的旋转支承部中，比如一般工业的通用电动机、发电机(风力机等的发电机)、轨道车的主电动机或医疗装置(CT扫描仪等)的旋转轴。具体而言，本专利技术涉及一种大型的外径为200mm以上的防电解侵蚀的绝缘滚动轴承。 此外，本专利技术是一种轴承装置，其构成一般工业的通用电动机、发电机(风力机等的发电机)、轨道车的主电动机或医疗装置(CT扫描仪等)的旋转支承部。具体而言，本专利技术涉及一种装在变换器控制的电动机或发电机中的轴承装置。
技术介绍
在支承用于比如电动机、发电机等电子设备范围内的旋转轴的滚动轴承的情况下，如果不采取对策，比如回流、电动机轴电流等的电流流入滚动轴承自身中。在电流流入滚动轴承中的情况下，就会出现所谓的电解侵蚀，由此侵蚀就会发展到用作电流通道的部分中，从而明显缩短了滚动轴承的寿命。通常，为了防止这样的电解侵蚀出现，已了解到一种防电解侵蚀的绝缘滚动轴承，其通过在滚动轴承内外环表面上形成绝缘涂层而防止电流流入滚动轴承中，正如在专利文献1至3和8至10中披露的那样。 各篇专利文献中披露的绝缘滚动轴承是这样产生的，即，在与配合部件相配且由其支承并例如构造成图34所示的滚动轴承的轴承环部分上形成比如陶瓷、合成树脂等的绝缘涂层。滚动轴承在形成于内环1外周面中的内环轨道2与形成于外环内周面中的外环轨道4之间设有多个滚动元件5，其能让内环1和外环3彼此相对旋转。作为陶瓷喷镀层的绝缘涂层6形成在外环3的外周面和两轴向端面上。在这样的防电解侵蚀的绝缘滚动轴承的情况下，在外环3装配在金属壳体内并由其支承的状态下，绝缘涂层6使外环3与壳体绝缘。因此，电流不在外环3与壳体之间流动，从而防止在滚动轴承的各个部件1、3和5中出现上述的电解侵蚀。 不过，在已知传统的防电解侵蚀的绝缘滚动轴承(上述专利文献1至3中披露的)的情况下，难于同时确保高水平的绝缘性、耐久性以及低成本。原因如下。例如，在作为陶瓷喷镀层的绝缘涂层6通过沿着外环3的外周面7移动喷嘴而形成在外环3的表面上的情况下，陶瓷喷镀层形成在外周面7上，并且，通过沿着外环3的两轴向端面8移动喷嘴，陶瓷喷镀层形成在两轴向端面8上。就按此方式形成的陶瓷喷镀层来说，按照惯例，厚度尺寸为0.5mm以上(一般约0.6-0.7mm)的陶瓷喷镀层是通过喷涂氧化铝(Al2O3)含量为94-95重量％的陶瓷材料微滴而形成的。 由于陶瓷喷镀层形成在如上所述的表面7和8上，自两喷嘴喷涂的陶瓷附着在位于两轴向端面8与外周面7之间的连续折叠部9上。因此，连续折叠部9的厚度尺寸大于外周面7和两轴向端面8的厚度尺寸。因此，如果表面7和8的厚度尺寸是从维持绝缘性方面考虑的足够大的值，两连续折叠部9的厚度尺寸变得过大。陶瓷喷镀层发脆，这样如果厚度尺寸变得过大，就可能出现诸如裂纹、碎屑等的损伤。由于连续折叠部9自身不与比如壳体等的其它部分接触，即便陶瓷喷镀层受损，也不太可能产生维持绝缘性方面的问题。不过，在陶瓷破裂碎片下落并进入滚动轴承内侧的情况下，可能在内环轨道2、外环轨道4的表面等或各滚动元件5的滚动接触表面上产生形成凹痕的损伤，这是不理想的。因此，通常，还通过研磨来减小覆盖连续折叠部9的陶瓷喷镀层部分的厚度尺寸。研磨连续折叠部9表面部分增加了成本，无效益可言。 此外，按照常规，专利文献4和5中披露的专利技术提到旨在防止陶瓷绝缘涂层受损的技术。专利文献4中披露的专利技术通过给陶瓷绝缘涂层浸渍合成树脂而改善了绝缘涂层的粗糙度。此外，专利文献5中披露的专利技术通过给陶瓷绝缘涂层覆盖上金属层而防止了陶瓷喷镀层折断。不过，在专利文献4和5披露的专利技术情况下，制造困难，没有一个能实现低成本。 另一方面，专利文献6披露了一种涉及具有氧化钛(TiO2)含量为1重量％以下的灰色氧化铝绝缘涂层的防电解侵蚀的绝缘滚动轴承。正如在专利文献6中披露的，在仅考虑绝缘涂层的性能维持(绝缘电阻值维持)的情况下，作为不含氧化钛的纯氧化铝的白色氧化铝优于含氧化钛的灰色氧化铝。不过，正如在专利文献6中披露的，在白色氧化铝的情况下，喷镀层形成时的材料产量(氧化铝颗粒)少，从而增大了成本。因此，在专利文献6中披露的专利技术情况下，通过采用具有上述成分的灰色氧化铝，在维持绝缘性的同时控制了成本增加。 不过，根据本专利技术人所做的试验，发现具有专利文献6中披露的成分的灰色氧化铝并不总是维持充分大的绝缘性。另一方面，在使用白色氧化铝的情况下，发现如果喷涂的氧化铝的粒径控制适当，尽管限制了成本增加的量，但还是会在表面上出现不规则的着色，从而降低了产品外观。也就是说，氧化铝喷镀层的内部在其正常条件下具有微小空隙，并且在水分进入空隙中的情况下，绝缘性变差。因此，在形成了氧化铝喷镀层之后，正如在专利文献7中披露的，需要进行密封，由此给上述空隙覆盖合成树脂，于是就防止水分进入空隙中。在采用白色氧化铝形成喷镀层的情况下，伴随着合成树脂的密封，喷镀层的表面上出现不规则着色。这样不规则的着色不是绝缘性方面的问题，但由于它降低了产品外观，因此是不理想的。 另一方面，如图35和36所示，存在作为密封装置的密封圈10或屏蔽板11设于滚动轴承中的结构。在图35所示结构的情况下，密封圈10是通过利用金属芯12强化比如橡胶等的弹性材料13而形成的。两密封圈10的外周缘装在形成于外环3a两端的内周面中的配合沟14内，并且，两密封圈10的内周缘被压至绕着整个圆周与内环1a两端的外周面的部分滑动接触。此外，在图36所示结构的情况下，屏蔽板11是通过大致成圆形的金属板形成的，并且，外周缘装入形成于外环3a两端的内周面中的配合沟14中，并且，内周缘靠近内环1a两端的外周面。在图35和36所示的结构的情况下，通过提供密封圈10或屏蔽板11，外环3a与内环1a之间安装各个滚动元件5的空间与外部环境隔离。 迄今为止，在图35和36所示的上述结构中形成图34所示的上述绝缘涂层6的情况下，配合沟14没有覆盖绝缘涂层6，如图37所示。因此，如图38所示，在外环3a装在形成旋转支承部的金属壳体15中以致壳体15的部分和两配合沟14相邻的状态下，没有覆盖绝缘涂层6的配合沟14的表面与壳体15部分表面之间的距离变小。在此情况下，可能在壳体15部分的表面与两配合沟14之间出现放电现象。尤其是，在电位差大(例如为1500V以上)的情况下，这样的放电现象可能会出现。如果出现放电现象，电流流入滚动轴承中且存在出现上述电解侵蚀的可能性。 此外，近几年来，为了改善密封，已将碳黑或二氧化硅添加到装入两配合沟14中的密封圈10的弹性材料13中。例如，将碳黑添加到作为弹性材料13的丙烯腈-丁二烯橡胶等中以提高摩擦性、耐磨性以及耐热性。不过，由于碳黑是导电的，在配合沟14如上所述没有被绝缘涂层6覆盖的情况下，电流容易自两配合沟14流过两密封圈10。 另外，在金属屏蔽板11装入两配合沟14中的情况下，由于两屏蔽板11的内周缘靠近内环1a两端的外周面，就会要求电流容易流过两屏蔽板11。按此方式，在电流流过密封圈10或屏蔽板11的情况下，电解侵蚀就可能出现在密封圈10的内周缘或屏蔽板11的内周缘与内环1a两端的外周面之间。在电解侵蚀出现在这些位置上的情况本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种防电解侵蚀的绝缘滚动轴承，包括一对彼此同心定位的金属轴承环、一对形成在两轴承环对向面上的轨道面、以及多个设于轨道面之间以致可自由滚动的金属滚动元件，并且其中，陶瓷绝缘涂层涂覆在两轴承环的至少一个轴承环的除了设有轨道面的表面之外的表面上，　　　　其中，形成绝缘涂层的陶瓷含有９９重量％以上的氧化铝，绝缘涂层是通过研磨形成在除了设有轨道面的表面之外的表面上的陶瓷喷镀层的表面而形成的，并且，除了相邻表面之间的连续折叠部之外，陶瓷喷镀层的厚度为０．４ｍｍ以下，通过研磨陶瓷喷镀层而获得的绝缘涂层的厚度为０．２５ｍｍ以上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2005-10-27 312160/2005;JP 2006-1-27 018631/20061.一种防电解侵蚀的绝缘滚动轴承，包括一对彼此同心定位的金属轴承环、一对形成在两轴承环对向面上的轨道面、以及多个设于轨道面之间以致可自由滚动的金属滚动元件，并且其中，陶瓷绝缘涂层涂覆在两轴承环的至少一个轴承环的除了设有轨道面的表面之外的表面上，其中，形成绝缘涂层的陶瓷含有99重量％以上的氧化铝，绝缘涂层是通过研磨形成在除了设有轨道面的表面之外的表面上的陶瓷喷镀层的表面而形成的，并且，除了相邻表面之间的连续折叠部之外，陶瓷喷镀层的厚度为0.4mm以下，通过研磨陶瓷喷镀层而获得的绝缘涂层的厚度为0.25mm以上。2.一种防电解侵蚀的绝缘滚动轴承，包括一对彼此同心定位的金属轴承环、一对形成在两轴承环对向面上的轨道面、以及多个设于轨道面之间以致可自由滚动的金属滚动元件，并且其中，陶瓷绝缘涂层涂覆在两轴承环的至少一个轴承环的除了设有轨道面的表面之外的表面上，其中，绝缘涂层是氧化钛含量为0.01-0.2重量％的氧化铝喷镀层。3.一种防电解侵蚀的绝缘滚动轴承，包括一对彼此同心定位的金属轴承环、一对形成在两轴承环对向面上的轨道面、以及多个设于轨道面之间以致可自由滚动的金属滚动元件，并且其中，陶瓷绝缘涂层涂覆在两轴承环的至少一个轴承环的除了设有轨道面的表面之外的表面上，其中，绝缘涂层是氧化铝含量为97重量％以上且氧化锆含量为0.5-2.5重量％的陶瓷喷镀层。4.一种防电解侵蚀的绝缘滚动轴承，包括一对彼此同心定位的金属轴承环、一对形成在两轴承环对向面上的轨道面、多个设于轨道面之间以致可自由滚动的金属滚动元件、以及密封装置，该密封装置装配于形成有轨道面的两轴承环之一的一部分的两端的表面中形成的配合沟中，并使安装滚动元件的位置与外部隔离，并且其中，绝缘涂层涂覆在两轴承环的至少一个轴承环的除了设有轨道面的表面之外的表面上，其中，具备绝缘特性的薄膜还涂覆在形成于该一个轴承环中的两配合沟上。5.如权利要求4所述的防电解侵蚀的绝缘滚动轴承，其特征在于，密封装置是包括导电弹性材料的密封圈或金属屏蔽板。6.如权利要求4或5所述的防电解侵蚀的绝缘滚动轴承，其特征在于，具备绝缘特性的薄膜是氧化铝含量为99重量％以上的陶瓷绝缘涂层，并且，形成在除了设有轨道面的表面之外的轴承环表面上的绝缘涂层是通过研磨陶瓷喷镀层的表面而形成的，并且，除了相邻表面之间的连续折叠部外，陶瓷喷镀层的厚度为0.4mm以下，通过研磨陶瓷喷镀层而获得的绝缘涂层的厚度为0.25mm以上。7.如权利要求4至7中任一项所述的防电解侵蚀的绝缘滚动轴承，其特征在于，具备绝缘特性的涂层是陶瓷绝缘涂层，并且，绝缘涂层是氧化铝含量为99重量％以上且氧化钛含量为0.01-0.2重量％的喷镀层。8.如权利要求4或5所述的防电解侵蚀的绝缘滚动轴承，其特征在于，具备绝缘特性的涂层是陶瓷绝缘涂层，并且，绝缘涂层是氧化铝含量为97重量％以上且氧化锆含量为0.5-2.5重量％的喷镀层。9.如权利要求1至3、权利要求6至8中任一项所述的防电解侵蚀的绝缘滚动轴承，其特征在于，采用颗粒尺寸为10-50μm且平均颗粒尺寸为15-25μm的氧化铝，目的在于提高关于作为绝缘涂层的陶瓷喷镀层的厚度尺寸的精度，并且提高构成陶瓷喷镀层的氧化铝的沉积效率。10.如权利要求4或5所述的防电解侵蚀的绝缘滚动轴承，其特征在于，具备绝缘特性的涂层是合成树脂绝缘涂层。11.一种防电解侵蚀的绝缘滚动轴承的制造方法，该防电解侵蚀的绝缘滚动轴承设有一对彼此同心定位的金属轴承环、一对形成在两轴承环对向面上的轨道面、以及多个设于轨道面之间以致可自由滚动的金属滚动元件，并且其中，陶瓷绝缘涂层涂覆在两轴承环的至少一个轴承环的除了设有轨道面的表面之外的表面上，包括在除了设有轨道面的表面之外的表面上形成氧化铝含量为99重量％以上的陶瓷喷镀层，其中，除了相邻表面之间连续折叠部之外的部分的厚度限定为0.4mm以下，随后研磨除了涂覆折叠部部分之外的陶瓷喷镀层的部分，以生成厚度为0.25mm以上的绝缘涂层。12.一种防电解侵蚀的绝缘滚动轴承，包括具有形成在其内周面上的外环轨道的金属外环；位于外环内侧且具有形成在其外周面上的内环轨道的金属内环、以及多个设于外环轨道与内环轨道之间以致可自由滚动的金属滚动元件，其中，以氧化铝作为其主成分的陶瓷绝缘涂层至少形成在外环的除了外环轨道之外的表面的外周面上，并且，绝缘涂层的绝缘电阻值为1000MΩ以上且其电容为27nF以下。13.如权利要求12所述的防电解侵蚀的绝缘滚动轴承，其特征在于，绝缘涂层是氧化铝含量为99重量％以上、氧化钛含量为0.01-0.2重量％、膜厚为0.1-0.7mm的绝缘涂层。14.如权利要求12所述的防电解侵蚀的绝缘滚动轴承，其特征在于，绝缘涂层是氧化铝含量为97重量％以上、氧化锆含量为0.1-2.5重量％、膜厚为0.1-0.7mm的绝缘涂层。15.如权利要求12至14中任一项所述的防电解侵蚀的绝缘滚动轴承，其特征在于，绝缘涂层是通过等离子喷涂形成的，至少构成滚动轴承的两轴承环的外环已施加了高温尺寸稳定化处理或由高温尺寸稳定化材料制成。16.如权利要求12至15中任一项所述的防电解侵蚀的绝缘滚动轴承，其特征在于，绝缘涂层仅由直接形成在外环表面上的一个层构成，且滚动轴承的外径为200mm以上。17.一种轴承装置，包括滚动轴承和装配在滚动轴承外的金属配合部件，轴承装置的滚动轴承包括具有形成在其内周面上的外环轨道的金属外环...

【专利技术属性】
技术研发人员：今野胜广，小泷贤司，村井隆司，藤井修，渡边哲雄，松下贵之，
申请(专利权)人：日本精工株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]