(57)【要約】【課題】セラミックス製の絶縁層を形成した電食防止用絶縁転がり軸受において、絶縁層中の空孔の発生量を大幅に減少させる。【解決手段】絶縁層が電融アルミナを溶射した絶縁被膜であり、電融アルミナはアルミナ純度が９９質量％以上、不純物として含有するＮａ２Ｏ３が０．５質量％以下、Ｆｅ２Ｏ３が０．１質量％以下、ＳｉＯ２が０．４質量％以下であり、粒子サイズが５〜１００μｍに製粒され、その製粒された一次粒子の密度が、アルミナの真比重に対し６０％以上である電食防止用絶縁転がり軸受。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに同心に配置された、それぞれが金属製である１対の軌道輪と、これら両軌道輪の互いに対向する面に形成された１対の軌道面同士の間に転動自在に設けられた、それぞれが金属製である複数個の転動体とを備え、少なくとも一方の軌道輪の軌道面を設けた面以外の面を、セラミック製の絶縁層により被覆した電食防止用絶縁転がり軸受において、
前記絶縁層が電融アルミナを溶射した絶縁被膜であり、電融アルミナはアルミナ純度が９９質量％以上、不純物として含有するＮａ２Ｏ３が０．５質量％以下、Ｆｅ２Ｏ３が０．１質量％以下、ＳｉＯ２が０．４質量％以下であり、粒子サイズが５〜１００μｍに製粒され、その製粒された一次粒子の密度が、アルミナの真比重に対し６０％以上であることを特徴とする電食防止用絶縁転がり軸受。
【請求項２】
互いに同心に配置された、それぞれが金属製である１対の軌道輪と、これら両軌道輪の互いに対向する面に形成された１対の軌道面同士の間に転動自在に設けられた、それぞれが金属製である複数個の転動体とを備え、少なくとも一方の軌道輪の軌道面を設けた面以外の面を、セラミック製の絶縁層により被覆した電食防止用絶縁転がり軸受の製造方法であって、
アルミナ純度が９９質量％以上、不純物として含有するＮａ２Ｏ３が０．５質量％以下、Ｆｅ２Ｏ３が０．１質量％以下、ＳｉＯ２が０．４質量％以下で、粒子サイズが５〜１００μｍ、一次粒子の密度がアルミナの真比重に対し６０％以上となるように製粒した電融アルミナを溶射して前記絶縁層を形成する工程を備えることを特徴とする電食防止用絶縁転がり軸受の製造方法。
【請求項３】
前記電融アルミナが、バイヤー法で製造された高純度のアルミナを溶解し、凝固させ、凝固した塊を粉砕して整粒して得られ、かつ、溶射後に、皮膜の空孔に封孔剤を含浸させることを特徴とする請求項２記載の電食防止用絶縁転がり軸受の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軌道輪をセラミック製の絶縁層で被覆した電食防止用絶縁転がり軸受及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動モータや発電機等、各種電気機器等の回転軸を支承する転がり軸受では、軸受自体に帰路電流やモータ軸電流等の電流が流れてしまう。転がり軸受に電流が流れた場合、電流の通路となる部分に電食が発生して、転がり軸受の寿命を著しく短縮してしまう。このような電食の発生を防止するため、転がり軸受を構成する外輪や内輪の表面に絶縁層を形成して軸受に電流が流れないようにした電食防止用絶縁転がり軸受が使用されている。
【０００３】
絶縁層として、樹脂層も形成されているが、絶縁性能や耐久性等からセラミックスを溶射して形成することが行われており、溶射ノズルからセラミックス材料の溶滴を軌道面以外の面、即ち、外輪の外周面及び両端面、内輪の内周面及び両端面に噴射して所定厚さの絶縁層を形成している（例えば、特許文献１〜３参照）。
【０００４】
しかしながら、セラミックス材料を溶射して形成した絶縁層には多数の空孔が発生しており、空孔の分布にもバラツキがある。このような空孔があると、絶縁性能が悪化してそのままでは使用できない。そこで、溶射後に空孔内に合成樹脂等の封孔剤を含浸、硬化させて封孔処理を行うことにより絶縁構造を維持することが行われている（例えば、特許文献４、５参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４７９５８８８号公報
【特許文献２】特許第４９２００６６号公報
【特許文献３】特許第４８２６４２７号公報
【特許文献４】特開２００８−６９９２５号公報
【特許文献５】特開２００８−５０６６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、封孔処理を行っても、溶射して得た絶縁層の空孔の発生量が多いと、空孔の全てに封止剤を浸透させることはできず、絶縁抵抗値及び破壊電圧が大きく低下する。
【０００７】
そこで本発明は、セラミックス製の絶縁層を形成した電食防止用絶縁転がり軸受において、絶縁層中の空孔の発生量を大幅に減少させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために本発明は、下記の電食防止用絶縁転がり軸受及びその製造方法を提供する。
（１）互いに同心に配置された、それぞれが金属製である１対の軌道輪と、これら両軌道輪の互いに対向する面に形成された１対の軌道面同士の間に転動自在に設けられた、それぞれが金属製である複数個の転動体とを備え、少なくとも一方の軌道輪の軌道面を設けた面以外の面を、セラミック製の絶縁層により被覆した電食防止用絶縁転がり軸受において、
前記絶縁層が電融アルミナを溶射した絶縁被膜であり、電融アルミナはアルミナ純度が９９質量％以上、不純物として含有するＮａ２Ｏ３が０．５質量％以下、Ｆｅ２Ｏ３が０．１質量％以下、ＳｉＯ２が０．４質量％以下であり、粒子サイズが５〜１００μｍに製粒され、その製粒された一次粒子の密度が、アルミナの真比重に対し６０％以上であることを特徴とする電食防止用絶縁転がり軸受。
（２）互いに同心に配置された、それぞれが金属製である１対の軌道輪と、これら両軌道輪の互いに対向する面に形成された１対の軌道面同士の間に転動自在に設けられた、それぞれが金属製である複数個の転動体とを備え、少なくとも一方の軌道輪の軌道面を設けた面以外の面を、セラミック製の絶縁層により被覆した電食防止用絶縁転がり軸受の製造方法であって、
アルミナ純度が９９質量％以上、不純物として含有するＮａ２Ｏ３が０．５質量％以下、Ｆｅ２Ｏ３が０．１質量％以下、ＳｉＯ２が０．４質量％以下で、粒子サイズが５〜１００μｍ、一次粒子の密度がアルミナの真比重に対し６０％以上となるように製粒した電融アルミナを溶射して前記絶縁層を形成する工程を備えることを特徴とする電食防止用絶縁転がり軸受の製造方法。
（３）前記電融アルミナが、バイヤー法で製造された高純度のアルミナを溶解し、凝固させ、凝固した塊を粉砕して整粒して得られ、かつ、溶射後に、皮膜の空孔に封孔剤を含浸させることを特徴とする上記（２）記載の電食防止用絶縁転がり軸受の製造方法。
【発明の効果】
【０００９】
本発明において、溶射材料に用いる高純度で、高比重の電融アルミナは、その一次粒子の空孔が少ないため、得られる溶射被膜からなる絶縁層も空孔が大幅に少なくなり、軸受全体としての絶縁性能が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の電食防止用絶縁転がり軸受の一例を示す断面図である。
【図２】アルミナ真比重と印加電圧との関係を示すグラフである。
【図３】アルミナ真比重と絶縁抵抗値との関係を示すグラフである。
【図４】アルミナ真比重（４．０）に対し３０％または８０％の各電融アルミナの一次粒子の外観を撮影した電子顕微鏡写真である。
【図５】アルミナ真比重（４．０）に対し３０％または８０％の各電融アルミナによる溶射被膜の断面を撮影した電子顕微鏡写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明に関して図面を参照して詳細に説明する。
【００１２】
本発明において、電食防止用絶縁転がり軸受の構造には制限はなく、例えば図１に示す電食防止用絶縁転がり軸受を例示することができる。図示される電食防止用絶縁転がり軸受では、内輪１の外周面に形成した内輪軌道２と、外輪３の内周面に形成した外輪軌道４との間に複数の転動体５を設けるとともに、外輪３の外輪軌道４を形成した面以外の面、即ちその外輪３の外周面７、軸方向の両端面８，８、並びに外周面７と両端面８，８とを連続する湾曲部９，９にかけて絶縁層６を形成している。このような電食防止用絶縁転がり軸受では、外輪３を金属製のハウジングに内嵌支持した状態では、絶縁層６が外輪３とハウジングとを絶縁する。その結果、外輪３とハウジングとの間に電流が流れなくなり、他の軸受構成部材に電食が発生しなくなる。
【００１３】
また、図示は省略するが、内輪１の内輪軌道２を形成した面以外に絶縁層を形成してもよい。
【００１４】
絶縁層６は、電融アルミナからなる溶射膜である。電融アルミナは砥粒等に広く適用されているが、溶射原料として使用するためには緻密性が重要である。そして、緻密性を向上させるためには、高純度のアルミナ原料を使用して電融アルミナを製造することが必要である。本発明では、アルミナ純度が９９質量％以上、不純物として含有するＮａ２Ｏ３が０．５質量％以下、Ｆｅ２Ｏ３が０．１質量％以下、ＳｉＯ２が０．４質量％以下とする。尚、最も好ましくはアルミナ純度が１００％、即ち純アルミナである。アルミナの純度が低くなるほど、空孔が増加する傾向となる．
【００１５】
また、電融アルミナは、バイヤ−法等で製造されたアルミナを、２０００℃以上の温度にて電気炉内で溶解し、冷却凝固させ、凝固した塊を粉砕して規定の粒度分布に整粒して得られるが、本発明では、粒子サイズが５〜１００μｍ、好ましくは１０〜５０μｍに製粒される。
【００１６】
更に、このようにして製粒された一次粒子の密度が、アルミナの真比重に対し６０％以上、好ましくは８０％以上とする。アルミナ真比重が小さいほど空孔が多くなり、得られる溶射被膜中にも多数の空孔が発生する。その理由は、溶射時、溶射材料の空孔中に酸素が巻き込まれ、それが溶射被膜中にトラップされ空孔になること、また空孔が多いと溶射材料は強度が低くなり、溶射ノズルへの搬送、あるいは高速で溶射する際に粒子同士が衝突することで粒子形状が崩れ、流動性と溶射性が悪くなることが空孔発生の主原因と考えられる。
【００１７】
このような電融アルミナを溶射すれば、粉末の流動性が改善され、粒子が壊れることがなく、大気中の酸素を溶射被膜に巻き込むことがなく溶射が可能になるので、溶射被膜中に発生する空孔が大幅に減少してより緻密になる。その結果、絶縁層６の絶縁性能が向上して品質的に安定する。
【００１８】
尚、溶射方法には制限はなく、例えばプラズマ照射法を採用することができる。また、絶縁層６の厚さにも制限はなく、従来と同様に１００〜５００μｍ程度である。
【００１９】
また、溶射後に、従来と同様にして封孔処理を施してもよい。上記のように電融アルミナの溶射被膜は緻密で、従来に比べて空孔が極めて少なくなっているため、この封孔処理により確実に空孔を埋めることができ、優れた絶縁性能を確保することができる。
【実施例】
【００２０】
以下に実施例及び比較例を挙げて本発明を更に説明するが、本発明はこれにより何ら制限されるものではない。
【００２１】
呼び番号が６３１６である単列深溝型の玉軸受（外径：１７０ｍｍ、内径：８０ｍｍ、幅：３９ｍｍ）を構成する外輪の外周面及び両端面に、密度比の異なる電融アルミナをプラズマ溶射した。製粒サイズは１０〜５０μｍとし、溶射した電融アルミナの一次粒子の密度比は、アルミナの真比重（４．０）に対して３０％、５０％、６０％、８０％に調整した。また、溶射被膜の膜厚は加工研磨により２００μｍ一定とした。次いで、メタクリレ−ト系樹脂を含有する溶液を用いて封孔処理を行った。
【００２２】
尚、上記密度比の調整は、アルミナ純度を変えることで調整した．即ち、真比重に対し３０％及び５０％は、アルミナ純度が９９％未満（残部は不純物）の電融アルミナを用い、真比重に対し６０％及び８０％はアルミナ純度が９９％以上（残部は不純物）の電融アルミナを用いた。
【００２３】
そして、上記で作製した絶縁軸受について、その絶縁性能を評価するために、絶縁層の両側に印加した直流電圧を次第に高くする耐電圧試験を実施した。印加する電圧の最大値は５０００Ｖとした。図２に耐電圧の測定結果を示すが、アルミナ真比重に対し５０％以下では３０００Ｖ以下で絶縁破壊したが、アルミナ真比重に対し６０％以上になると５０００Ｖにおいても絶縁破壊しないことが分かる。
【００２４】
また、絶縁抵抗値を測定した結果を図３に示すが、同様に、アルミナ真比重に対し５０％以下では３５００ＭΩ以下の絶縁抵抗値であるのに対し、アルミナ真比重に対し６０％以上になると１００００ＭΩを超えた値になっていることが分かる。
【００２５】
更に、アルミナ真比重に対し３０％と、８０％の電融アルミナについて、それぞれの一次粒子の外観、並びに得られた溶射被膜の断面の電子顕微鏡写真を撮影した。図４に示すように、アルミナ真比重に対し３０％の電融アルミナは８０％の電融アルミナに比べて空孔が遥かに多くなっている。その結果、図５に示すように、アルミナ真比重に対し３０％の電融アルミナを用いた場合には空孔の多い溶射被膜になっているのに対し、空孔の少ないアルミナ真比重に対し８０％の電融アルミナを用いることにより溶射被膜中の空孔も少なくなっている。
【符号の説明】
【００２６】
１  内輪
２  内輪軌道
３  外輪
４  外輪軌道
５  転動体
６  絶縁層
７  外周面
８  端面
９  湾曲部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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