绝缘轴承装置的制作方法

1.本发明涉及防止电蚀的绝缘轴承装置。


背景技术：

2.在ev(电池式电动汽车)、hev(混合动力电动汽车)等电动汽车中，作为车辆行驶用的原动机而使用电动马达。另一方面，在电动汽车中，为了向电动马达供给交流电力，使用将电池的直流电力转换成交流电力的逆变器，为了实现电动马达的高效率化，而将供给至电动马达的交流电力的频率设定为较高。
3.这里，若将较高的频率的交流电力供给至电动马达，则电流容易流向对电动马达的主轴进行支承的滚动轴承。而且，若电流流向滚动轴承，则会在滚动轴承的滚道面与滚动体之间产生电火花，从而存在因该电火花而产生滚道面的损伤逐渐进行的现象(电蚀)。
4.因此，为了防止该电蚀，通常使用绝缘轴承(例如，专利文献1)。绝缘轴承具有嵌入形成于壳体的壳体孔的外圈、在外圈的径向内侧同轴地配置的内圈、以及组装于外圈与内圈之间的多个滚动体，在外圈的表面设置了将壳体与外圈之间电绝缘的绝缘膜。
5.专利文献1：日本特开2007-298060号公报
6.然而，即便在设置了将壳体与外圈之间电绝缘的绝缘膜的情况下，若交流电压作用于壳体与外圈之间，则被绝缘膜隔开的壳体与外圈也作为电容器反复蓄电与放电，由此交流电流流向滚动轴承的内部。该交流电流的大小在壳体与外圈之间的阻抗越低(即壳体与外圈之间的静电电容越大)时越大。也就是说，交流电流的大小在隔着绝缘膜对置的壳体与外圈的金属面的对置面积越大时越大，另外，在隔着绝缘膜对置的壳体与外圈的金属面之间的距离越近时越大。
7.因此，为了抑制该交流电流的大小，在专利文献1中，如该文献的图1的(a)那样，提出了一种绝缘轴承，其在外圈的外周面的轴向中央设置凹陷，在包含该凹陷在内的外圈的表面设置了恒定厚度的绝缘膜。这里，绝缘膜具有沿着外圈的外周设置的外周面部、沿着外圈的轴向两侧的端面设置的一对端面部、以及将外周面部与一对端面部之间连接的截面圆弧状的一对倒角部。而且，该绝缘膜的外周面部成为与外圈的外周的凹陷部相匹配地凹陷的形状。
8.若采用该专利文献1的图1的(a)的绝缘轴承，则通过设置于外圈的外周面的轴向中央的凹陷的部分，而使隔着绝缘膜对置的壳体与外圈的金属面之间的距离变远，因此壳体与外圈之间的阻抗对应与该凹陷的深度相当的量而变高，从而能够将在交流电压作用于壳体与外圈之间时流向滚动轴承的内部的交流电流的大小抑制为较低。
9.然而，如专利文献1的图1的(a)所示，若在外圈的外周面的轴向中央设置凹陷，在包含该凹陷在内的外圈的表面设置绝缘膜，则绝缘膜的成形性较差。因此，存在绝缘轴承的量产性低的问题。
10.即，若欲在外圈的外周面的轴向中央设置凹陷，在包含该凹陷在内的外圈的表面形成绝缘膜，则难以在凹陷的内部与外部进行均匀且稳定的膜成形，从而存在量产性低的
问题。


技术实现要素：

11.本发明所要解决的课题在于，提供一种绝缘轴承装置，其壳体与外圈之间的阻抗高，且绝缘膜的成形性高。
12.为了解决上述的课题，在本发明中，提供以下结构的绝缘轴承装置。
13.一种绝缘轴承装置，其特征在于，具有：
14.壳体，上述壳体形成有壳体孔；
15.外圈，上述外圈嵌入上述壳体孔；
16.内圈，上述内圈在上述外圈的径向内侧同轴地配置；以及
17.多个滚动体，上述多个滚动体组装于上述外圈与上述内圈之间，
18.在上述外圈的表面设置有将上述壳体与上述外圈之间电绝缘的绝缘膜，
19.上述绝缘膜具有沿着上述外圈的外周设置的在轴向具有恒定的外径的直线部、沿着上述外圈的轴向两侧的端面设置的一对端面部、以及将上述直线部与上述一对端面部之间连接的截面圆弧状的一对倒角部，
20.在上述壳体孔的内周且在与上述滚动体的轴向中心线交叉的位置形成内周圆筒面，上述内周圆筒面供上述直线部嵌合并接触，
21.上述内周圆筒面与上述直线部的接触范围的轴向长度比上述直线部的轴向全长短。
22.据此，沿着外圈的外周设置的绝缘膜的直线部不以绝缘膜的直线部的轴向全长与壳体孔的内周圆筒面接触，而在比绝缘膜的直线部的轴向全长短的范围内与壳体孔的内周圆筒面接触，因此与该接触范围变短的量对应地，壳体与外圈之间的阻抗变高。因此，能够有效地将在交流电压作用于壳体与外圈之间时流动的交流电流的大小抑制为较低。另外，绝缘膜的沿着外圈的外周设置的部分形成在轴向具有恒定的外径的直线部，由于在绝缘膜没有凹陷，所以绝缘膜的成形较容易，从而量产性优异。
23.作为上述内周圆筒面与上述直线部的接触范围的轴向长度比上述直线部的轴向全长短的结构，例如，能够采用以下结构。
24.上述内周圆筒面具有轴向的一端及另一端，
25.上述内周圆筒面的上述一端相对于上述直线部的轴向的一端位于在轴向向远离所述滚动体的轴向中心线的一侧偏移的位置，
26.上述内周圆筒面的上述另一端相对于上述直线部的轴向的另一端位于在轴向向接近上述滚动体的轴向中心线的一侧偏移的位置，
27.上述壳体具有从上述内周圆筒面的上述一端向径向内侧延伸并与上述一对端面部中的一方的端面部接触的轴向内端面、和从上述内周圆筒面的上述另一端向径向外侧延伸的非接触面。
28.据此，能够通过壳体的轴向内端面将外圈在轴向进行定位，并且提高壳体与外圈之间的阻抗。
29.另外，作为上述内周圆筒面与上述直线部的接触范围的轴向长度比上述直线部的轴向全长短的结构，例如，能够采用以下结构。
30.上述内周圆筒面具有轴向的一端及另一端，
31.上述内周圆筒面的上述一端相对于上述直线部的轴向的一端位于在轴向向接近上述滚动体的轴向中心线的一侧偏移的位置，
32.上述内周圆筒面的上述另一端相对于上述直线部的轴向的另一端位于在轴向向接近上述滚动体的轴向中心线的一侧偏移的位置，
33.上述壳体具有从上述内周圆筒面的上述一端向径向外侧延伸的第一非接触面、和从上述内周圆筒面的上述另一端向径向外侧延伸的第二非接触面。
34.据此，能够特别有效地减小隔着绝缘膜对置的壳体与外圈的对置面积，从而有效地提高壳体与外圈之间的阻抗。
35.在该情况下，上述壳体能够进一步具有在沿轴向远离上述第一非接触面的位置对上述直线部的外周进行支承的第一辅助支承部、和在沿轴向远离所述第二非接触面的位置对上述直线部的外周进行支承的第二辅助支承部。
36.据此，当在壳体孔的中心与旋转轴的中心之间存在未对准时，外圈的支承也稳定。
37.优选以通过上述滚动体与上述外圈的接触而形成的接触椭圆的长径范围落入上述内周圆筒面与上述直线部的接触范围内的方式形成上述内周圆筒面。
38.据此，当在旋转轴与壳体之间被施加较大的载荷时，壳体孔对外圈的支承也稳定。
39.对于本发明的绝缘轴承装置而言，沿着外圈的外周设置的绝缘膜的直线部不以绝缘膜的直线部的轴向全长与壳体孔的内周圆筒面接触，而在比绝缘膜的直线部的轴向全长短的范围内与壳体孔的内周圆筒面接触，因此与该接触范围变短的量对应地，壳体与外圈之间的阻抗变高。因此，能够有效地将在交流电压作用于壳体与外圈之间时流动的交流电流的大小抑制为较低。另外，绝缘膜的沿着外圈的外周设置的部分形成在轴向具有恒定的外径的直线部，由于在绝缘膜没有凹陷，所以绝缘膜的成形较容易，从而量产性优异。
附图说明
40.图1是表示本发明的第一实施方式的绝缘轴承装置的剖视图。
41.图2是图1的放大剖视图。
42.图3是与图2对应地表示本发明的第二实施方式的绝缘轴承装置的图。
43.图4是表示图3所示的绝缘轴承装置的变形例的图。
44.图5是表示图2所示的绝缘轴承装置的变形例的图。
45.图6是与图2对应地表示比较例的绝缘轴承装置的图。
具体实施方式
46.图1表示本发明的第一实施方式的绝缘轴承装置。该绝缘轴承装置具有：形成有壳体孔1的壳体2、嵌入壳体孔1的外圈3、在外圈3的径向内侧同轴地配置的内圈4、组装于外圈3与内圈4之间的多个滚动体5、对该多个滚动体5的周向间隔进行保持的保持器6、以及与内圈4嵌合的旋转轴7。外圈3、内圈4及滚动体5均由金属形成。滚动体5在这里是滚珠。
47.旋转轴7是电动汽车的车辆行驶用的电动马达的主轴。旋转轴7具有与内圈4的内周嵌合的小径轴部8、和与内圈4的轴向端面接触的大径轴部9。大径轴部9的外径大于小径轴部8的外径。旋转轴7由金属形成。壳体2也由金属形成。
48.在内圈4的外周形成有供滚动体5滚动接触的内圈滚道槽10、和位于内圈滚道槽10的轴向两侧的内圈肩部11。在外圈3的内周也形成有供滚动体5滚动接触的外圈滚道槽12、和位于外圈滚道槽12的轴向两侧的外圈肩部13。内圈滚道槽10与外圈滚道槽12均为截面圆弧状的槽。
49.如图2所示，在外圈3的外周形成有在轴向具有恒定的外径的圆筒面14、和将圆筒面14与外圈3的轴向两侧的端面15之间连接的截面圆弧状的倒角部16。圆筒面14是不存在凹陷的完整的圆筒面。
50.在外圈3的表面设置有将壳体2与外圈3之间电绝缘的绝缘膜20。绝缘膜20能够采用由陶瓷形成的膜。作为陶瓷，能够使用氧化铝(al2o3)、氧化钛(tio2)、氧化铬(cr2o3)等金属氧化物等。另外，除陶瓷以外，还能够采用由环氧树脂、聚酰胺酰亚胺树脂等树脂形成的绝缘膜20。环氧树脂或聚酰胺酰亚胺树脂等树脂的膜能够通过烧制在树脂中添加了固化剂的物质来形成。绝缘膜20的厚度能够在0.15mm～0.45mm的范围内进行设定。
51.绝缘膜20具有沿着外圈3的外周设置的在轴向具有恒定的外径的直线部21、沿着外圈3的轴向两侧的端面15设置的一对端面部22、以及将直线部21与一对端面部22之间连接的截面圆弧状的一对倒角部23。直线部21的外周是不存在凹陷的完整的圆筒面。
52.壳体2具有内周圆筒面24、轴向内端面25及非接触面26。内周圆筒面24是形成于壳体孔1的内周的在轴向具有恒定的内径的圆筒状的内表面。内周圆筒面24形成于与滚动体5的轴向中心线l交叉的位置。绝缘膜20的直线部21与内周圆筒面24嵌合并接触。
53.内周圆筒面24的轴向的一端(在图中为左端)相对于绝缘膜20的直线部21的轴向的一端(在图中为左端)位于在轴向向远离滚动体5的轴向中心线l的一侧(在图中为左侧)偏移的位置。内周圆筒面24的轴向的另一端(在图中为右端)相对于绝缘膜20的直线部21的轴向的另一端(在图中为右端)位于在轴向向接近滚动体5的轴向中心线l的一侧(在图中为左侧)偏移的位置。
54.壳体2的轴向内端面25形成为从内周圆筒面24的一端(在图中为左端)向径向内侧延伸。轴向内端面25与绝缘膜20的一对端面部22中的一方的端面部22(左侧的端面部22)接触。壳体2的非接触面26形成为从内周圆筒面24的另一端(在图中为右端)向径向外侧延伸。
55.内周圆筒面24与直线部21的接触范围a的轴向长度比直线部21的轴向全长短。这里，以通过滚动体5与外圈3的接触而形成的接触椭圆的长径范围b落入内周圆筒面24与直线部21的接触范围a内的方式形成内周圆筒面24。接触椭圆是在对滚动体5与外圈3之间施加载荷时形成于两者之间的椭圆形的面接触部，其尺寸基于外圈3的纵向弹性系数及泊松比、滚动体5的纵向弹性系数及泊松比、外圈滚道槽12的表面的曲率、滚动体5的表面的曲率、作用于滚动体5与外圈3之间的载荷的大小，并根据赫兹理论的公式而求出。在求出接触椭圆的尺寸时，作用于滚动体5与外圈3之间的载荷的大小能够使用基本静态径向额定载荷。
56.外圈3、内圈4及滚动体5构成深沟球轴承。该深沟球轴承通过壳体2的轴向内端面25来将外圈3定位在轴向的一侧，且通过旋转轴7的大径轴部9来将内圈4定位在轴向的另一侧，由此整体进行了轴向的定位。这里，设置于外圈3的轴向两侧的端面15中的、轴向另一侧(在图中为右侧)的端面15的绝缘膜20的端面部22露出，而不存在要接触的部件。另外，内圈4的轴向两侧的端面17中的、轴向一侧(在图中为左侧)的端面17也露出，而不存在要接触的
部件。
57.然而，即便在设置了将壳体2与外圈3之间电绝缘的绝缘膜20的情况下，若交流电压作用于壳体2与外圈3之间，则被绝缘膜20隔开的壳体2与外圈3也作为电容器反复蓄电与放电，由此存在交流电流流向滚动轴承的内部的情况。该交流电流的大小在壳体2与外圈3之间的阻抗越低(即壳体与外圈之间的静电电容越大)时越大。也就是说，交流电流的大小在隔着绝缘膜20对置的壳体2与外圈3的金属面的对置面积越大时越大，另外，在隔着绝缘膜20对置的壳体2与外圈3的金属面之间的距离越近时越大。
58.因此，在本实施方式的绝缘轴承装置中，为了提高壳体2与外圈3之间的阻抗(即减小壳体2与外圈3之间的静电电容)，如图2所示，使内周圆筒面24与直线部21的接触范围a的轴向长度比直线部21的轴向全长短。据此，沿着外圈3的外周设置的绝缘膜20的直线部21不以绝缘膜20的直线部21的轴向全长与壳体孔1的内周圆筒面24接触，而在比绝缘膜20的直线部21的轴向全长短的范围内与壳体孔1的内周圆筒面24接触，因此如图6所示，与使绝缘膜20的直线部21的轴向全长与壳体孔1的内周圆筒面24接触的情况相比，内周圆筒面24与直线部21的接触范围a变短，从而与该接触范围a变短的量相应地，壳体2与外圈3之间的阻抗变高。因此，能够有效地将在交流电压作用于壳体2与外圈3之间时流动的交流电流的大小抑制为较低。
59.另外，对于该绝缘轴承装置而言，绝缘膜20的沿着外圈3的外周设置的部分形成在轴向具有恒定的外径的直线部21，由于在绝缘膜20没有凹陷，所以绝缘膜20的成形容易，从而量产性优异。另外，为低成本。
60.另外，该绝缘轴承装置通过壳体2的轴向内端面25将外圈3在轴向进行定位，并且能够提高壳体2与外圈3之间的阻抗。
61.另外，该绝缘轴承装置由于外圈3的绝缘膜20中的不与其他部件接触而露出的部分的面积较大，因此散热性优异。
62.另外，该绝缘轴承装置由于通过滚动体5与外圈3的接触而形成的接触椭圆的长径范围b落入内周圆筒面24与直线部21的接触范围a内，所以即便在对旋转轴7与壳体2之间施加了较大的载荷时，壳体孔1对外圈3的支承也稳定。
63.图3表示本发明的第二实施方式的绝缘轴承装置。与第一实施方式对应的部分被标注相同的附图标记。并省略说明。
64.在旋转轴7的小径轴部8固定设置有定位环18，该定位环18与内圈4的轴向两侧的端面17中的、和接触于旋转轴7的大径轴部9的一侧的端面17相反一侧(在图中为左侧)的端面17接触。
65.壳体2具有内周圆筒面24、第一非接触面27及第二非接触面28。内周圆筒面24是形成于壳体孔1的内周的在轴向具有恒定的内径的圆筒状的内表面。内周圆筒面24形成于与滚动体5的轴向中心线l交叉的位置。绝缘膜20的直线部21与内周圆筒面24嵌合并接触。
66.内周圆筒面24的轴向的一端(在图中为左端)相对于绝缘膜20的直线部21的轴向的一端(在图中为左端)位于在轴向向接近滚动体5的轴向中心线l的一侧(在图中为右侧)偏移的位置。内周圆筒面24的轴向的另一端(在图中为右端)相对于绝缘膜20的直线部21的轴向的另一端(在图中为右端)位于在轴向向接近滚动体5的轴向中心线l的一侧(在图中为左侧)偏移的位置。内周圆筒面24的轴向长度比绝缘膜20的直线部21的轴向长度短。
67.壳体2的第一非接触面27形成为从内周圆筒面24的一端(在图中为左端)向径向外侧延伸。壳体2的第二非接触面28也形成为从内周圆筒面24的另一端(在图中为右端)向径向外侧延伸。
68.内周圆筒面24与直线部21的接触范围a的轴向长度比直线部21的轴向全长短。这里，以通过滚动体5与外圈3的接触而形成的接触椭圆的长径范围b落入内周圆筒面24与直线部21的接触范围a内的方式形成内周圆筒面24。
69.外圈3、内圈4及滚动体5构成深沟球轴承。该深沟球轴承通过固定于旋转轴7的小径轴部8的定位环18来将内圈4定位在轴向的一侧，且通过旋转轴7的大径轴部9来将内圈4定位在轴向的另一侧，由此整体进行了轴向的定位。这里，设置于外圈3的轴向两侧的端面15的绝缘膜20的一对端面部22均露出，而不存在要接触的部件。
70.与第一实施方式同样地，该绝缘轴承装置的壳体2与外圈3之间的阻抗较高。因此，能够有效地将在交流电压作用于壳体2与外圈3之间时流动的交流电流的大小抑制为较低。
71.另外，对于该绝缘轴承装置而言，绝缘膜20的沿着外圈3的外周设置的部分形成在轴向具有恒定的外径的直线部21，由于绝缘膜20没有凹陷，所以绝缘膜20的成形容易，从而量产性优异。另外，为低成本。
72.另外，该绝缘轴承装置由于绝缘膜20的直线部21的轴向的一方的端部与另一方的端部均不与壳体2接触，所以能够特别有效地减小隔着绝缘膜20对置的壳体2与外圈3的对置面积，从而有效地提高壳体2与外圈3之间的阻抗。
73.另外，该绝缘轴承装置由于外圈3的绝缘膜20中的不与其他部件接触而露出的面积大，所以散热性优异。
74.图4表示第二实施方式的变形例。壳体2进一步具有在沿轴向远离第一非接触面27的位置对直线部21的外周进行支承的第一辅助支承部29、和在沿轴向远离第二非接触面28的位置对直线部21的外周进行支承的第二辅助支承部30。据此，当在壳体孔1的中心与旋转轴7的中心之间存在未对准时，外圈3的支承也稳定。第一辅助支承部29与第二辅助支承部30在图中是设置于壳体孔1的内周的突起。
75.图5表示第一实施方式的变形例。壳体2在轴向内端面25设置有向轴向突出的环状的突起31，该突起31的前端与绝缘膜20的一对端面部22中的一方的端面部22(左侧的端面部22)接触。据此，隔着绝缘膜20的端面部22对置的壳体2与外圈3的对置面积变小，因此能够进一步提高壳体2与外圈3之间的阻抗。
76.应当认为本次公开的实施方式在所有方面均是例示性的，而非限制性的。本发明的范围由权利要求书示出，而不是由上述的说明示出，旨在包括与权利要求书等同的含义及范围内的所有变更。
77.附图标记说明
[0078]1…
壳体孔；2
…
壳体；3
…
外圈；4
…
内圈；5
…
滚动体；20
…
绝缘膜；21
…
直线部；22
…
端面部；23
…
倒角部；24
…
内周圆筒面；25
…
轴向内端面；26
…
非接触面；27
…
第一非接触面；28
…
第二非接触面；29
…
第一辅助支承部；30
…
第二辅助支承部；a
…
接触范围；b
…
接触椭圆的长径范围；l
…
轴向中心线。

技术特征：
1.一种绝缘轴承装置，其特征在于，具有：壳体(2)，所述壳体(2)形成有壳体孔(1)；外圈(3)，所述外圈(3)嵌入所述壳体孔(1)；内圈(4)，所述内圈(4)在所述外圈(3)的径向内侧同轴地配置；以及多个滚动体(5)，所述多个滚动体(5)组装于所述外圈(3)与所述内圈(4)之间，在所述外圈(3)的表面设置有将所述壳体(2)与所述外圈(3)之间电绝缘的绝缘膜(20)，所述绝缘膜(20)具有沿着所述外圈(3)的外周设置的在轴向具有恒定的外径的直线部(21)、沿着所述外圈(3)的轴向两侧的端面(15)设置的一对端面部(22)、以及将所述直线部(21)与所述一对端面部(22)之间连接的截面圆弧状的一对倒角部(23)，在所述壳体孔(1)的内周且在与所述滚动体(5)的轴向中心线(l)交叉的位置形成有内周圆筒面(24)，所述内周圆筒面(24)供所述直线部(21)嵌合并接触，所述内周圆筒面(24)与所述直线部(21)的接触范围(a)的轴向长度比所述直线部(21)的轴向全长短。2.根据权利要求1所述的绝缘轴承装置，其特征在于，所述内周圆筒面(24)具有轴向的一端及另一端，所述内周圆筒面(24)的所述一端相对于所述直线部(21)的轴向的一端位于在轴向向远离所述滚动体(5)的轴向中心线(l)的一侧偏移的位置，所述内周圆筒面(24)的所述另一端相对于所述直线部(21)的轴向的另一端位于在轴向向接近所述滚动体(5)的轴向中心线(l)的一侧偏移的位置，所述壳体(2)具有从所述内周圆筒面(24)的所述一端向径向内侧延伸并与所述一对端面部(22)中的一方的端面部(22)接触的轴向内端面(25)、和从所述内周圆筒面(24)的所述另一端向径向外侧延伸的非接触面(26)。3.根据权利要求1所述的绝缘轴承装置，其特征在于，所述内周圆筒面(24)具有轴向的一端及另一端，所述内周圆筒面(24)的所述一端相对于所述直线部(21)的轴向的一端位于在轴向向接近所述滚动体(5)的轴向中心线(l)的一侧偏移的位置，所述内周圆筒面(24)的所述另一端相对于所述直线部(21)的轴向的另一端位于在轴向向接近所述滚动体(5)的轴向中心线(l)的一侧偏移的位置，所述壳体(2)具有从所述内周圆筒面(24)的所述一端向径向外侧延伸的第一非接触面(27)、和从所述内周圆筒面(24)的所述另一端向径向外侧延伸的第二非接触面(28)。4.根据权利要求3所述的绝缘轴承装置，其特征在于，所述壳体(2)进一步具有在沿轴向远离所述第一非接触面(27)的位置对所述直线部(21)的外周进行支承的第一辅助支承部(29)、和在沿轴向远离所述第二非接触面(28)的位置对所述直线部(21)的外周进行支承的第二辅助支承部(30)。5.根据权利要求1～4中任一项所述的绝缘轴承装置，其特征在于，以通过所述滚动体(5)与所述外圈(3)的接触而形成的接触椭圆的长径范围(b)落入所述内周圆筒面(24)与所述直线部(21)的接触范围(a)内的方式形成所述内周圆筒面(24)。

技术总结
在外圈(3)的表面设置有将壳体(2)与外圈(3)之间电绝缘的绝缘膜(20)，绝缘膜(20)具有沿着外圈(3)的外周设置的在轴向具有恒定的外径的直线部(21)，在壳体孔(1)的内周且在与滚动体(5)的轴向中心线(L)交叉的位置形成有内周圆筒面(24)，该内周圆筒面(24)供直线部(21)嵌合并接触，内周圆筒面(24)与直线部(21)的接触范围(A)的轴向长度比直线部(21)的轴向全长短。短。短。


技术研发人员：川口隼人 增田俊树
受保护的技术使用者：NTN株式会社
技术研发日：2021.10.26
技术公布日：2023/7/20