(57)【要約】本発明は、主として固定子（１）の内部に回転可能に配置された回転対称形の回転子（２）からなる電動モータ用の転がり軸受配置構造であって、当該回転子（２）を回転可能に支承するために少なくとも１つの標準的な転がり軸受（３）が設けられており、当該転がり軸受（３）が固定子（１）に対して固定位置で軸受座部（４）に配置された外輪（５）を有しており、当該外輪（５）が転動体配置構成（６）を介して回転子（２）の軸（７）上に配置された内輪（１）と協働するようになっており、しかも固定子と回転子との間に電流が流れるのを回避するために軸受座部を絶縁配置構成で被覆し、さらに外輪（５）の軸受座部（４）が絶縁配置構成（９、１０ａ、１０ｂ）で被覆されており、当該絶縁配置構成が軸受半径方向力に対して圧縮強さを有する絶縁材料を含む薄板状の薄い半製品を具備しているものに関する。
2004505590.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主として固定子（１）の内部に回転可能に配置された回転対称形の回転子（２）からなる電動モータ用の転がり軸受配置構成であって、当該回転子（２）を回転可能に支承するために少なくとも１つの標準的な転がり軸受（３）が設けられており、当該転がり軸受（３）が固定子（１）に対して固定位置で軸受座部（４）に配置された外輪（５）を有しており、当該外輪（５）が転動体配置構成（６）を介して回転子（２）の軸（７）上に配置された内輪（８）と協働するようになっており、しかも固定子と回転子との間に電流が流れるのを回避するために軸受座部を絶縁配置構成で被覆したものにおいて、
外輪（５）の軸受座部（４）が絶縁配置構成（９、１０ａ、１０ｂ）で被覆されており、当該絶縁配置構成が軸受半径方向力に対して圧縮強さを有する絶縁材料を含む薄板状の薄い半製品を具備していることを特徴とする、電動モータ用の転がり軸受配置構造。
【請求項２】
絶縁材料として少なくとも部分的にテフロンからなる半製品を使用することを特徴とする、請求項１に記載の転がり軸受配置構造。
【請求項３】
前記半製品が、少なくとも片側を絶縁性のテフロン（登録商標）被膜で被覆した金属薄板からなることを特徴とする、請求項２に記載の転がり軸受配置構造。
【請求項４】
前記テフロン被膜の最小膜厚が０．２ｍｍであることを特徴とする、請求項３に記載の転がり軸受配置構造。
【請求項５】
前記絶縁配置構成が複数部分から構成されていて、少なくとも１つの環状円板部材（１０ａ、１０ｂ）を端面側に配置した中空円筒部材（９）からなることを特徴とする、請求項１ないし４のいずれか１項に記載の転がり軸受配置構造。
【請求項６】
中空円筒部材（９）がテフロン被覆によって絶縁された滑り軸受ブシュから作製されていることを特徴とする、請求項５に記載の転がり軸受配置構造。
【請求項７】
複数部分からなる絶縁配置構成が転がり軸受（３）の外輪（５）をＵ字形またはＬ字形に包囲していることを特徴とする、請求項５に記載の転がり軸受配置構造。
【請求項８】
軸受座部（４）をＬ字形に被覆する場合において、転がり軸受（３）は、固定子（１）にねじ（１２）で固定されて外輪（５）に対して軸方向に圧縮するように作用する、非導電性材料からなる保持リング（１１）により保持されていることを特徴とする、請求項７に記載の転がり軸受配置構造。
【請求項９】
環状円板部材（１０ａ、１０ｂ）が最小膜厚０．１５ｍｍの絶縁紙からなることを特徴とする、請求項５に記載の転がり軸受配置構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、請求項１の前提部に記載された電動モータ用の転がり軸受配置構造に関する。
【０００２】
特に非同期モータにおいて、回転数を一定にした使用例と関連して、外側の固定子と、その中に回転可能に支承されている回転子との間に電流が流れ、しかもこの電流回路は回転子を支承するための転がり軸受によって閉じられている。この電流の流れが原因となって、転がり軸受に損傷が生じる。電流によって損傷した軸受は、軌道面に特徴的な横断方向の波形起伏を有しており、この波形起伏が原因となって振動と騒音が発生し、最後に軸受が故障する。軸受の電流は内輪から外輪に流れる。この場合、電流は転動体配置構成（ほとんどの場合、永久潤滑された鋼製球体）を通って流れ、その過程で２つの潤滑膜、すなわち内輪の側の潤滑膜と外輪の側の潤滑膜とを貫通しなければならない。このように直列に接続された転動体の潤滑膜の絶縁耐力は、内輪から外輪に向かって測定して定常的に約０．５ボルトである。したがって転動体に２０ボルトの電圧が印加されると、絶縁破壊が起きるまで約１００マイクロ秒しかもたない。破壊電圧は、このほかにも、回転数、温度およびその他のパラメータにも依存している。しかし決定的なのは、軸受電流が常に潤滑膜の電気的破壊を伴うことである。その結果生じる軌道面の損傷は、火花侵食と比較可能な原理によって起きる。
【０００３】
三相モータでは軸受電流は非同期電界分布によって生じる。その結果として、回転磁界が回転子の軸内に電源周波数で低電圧を誘起する。臨界値を越えると転がり軸受の絶縁性潤滑膜が破壊されて、回転子から両側の転がり軸受を経て固定子へ流れる上述の電流回路が形成される。さらに、回転子と固定子との間の容量性放電電流や、インバータ運転と関連したパルス状の電流が生じる。
【０００４】
転がり軸受の領域に導電性グリスを使用することによって破壊的な軸受電流を回避することはすでに試みられた。このグリスに導電性成分、たとえば黒鉛を添加したにもかかわらず、実験では潤滑膜の絶縁性に大きな変化は見られず、軌道面の破損を伴う潤滑膜の電気的破壊は防止できない。
【０００５】
軸受電流を回避するために実用的に、フィルター配置構成によって抑圧するか、または電動モータ内の軸受を損傷する電流回路を完全に遮断する解決手段が講じられた。後者は、絶縁された軸受を使用することによって簡単に達成される。このために従来技術において、外輪に絶縁被膜を備えた軸受か、またはセラミック製転動体を具備する軸受が利用できる。
【０００６】
しかし外輪に薄い絶縁被膜を設けても、軸受電流を完全に抑圧できない。なぜならば、たいてい酸化アルミニウムからなる絶縁被膜が静電容量を形成し、これが軸受電流の高周波成分を透過させるからである。さらにこの絶縁被膜を設けるのはかなりコストがかかる。
【０００７】
これに対して、セラミック製転動体を有する軸受、いわゆるハイブリッド軸受の場合は、信頼できる絶縁作用を達成できるため、転がり軸受を通る電流の流れは効果的に抑圧できる。しかしこのようなハイブリッド軸受は製作が面倒であり、したがって材料コストも比較的高い。さらに、ハイブリッド軸受は規格化されている全サイズで提供されないのが短所である。
【０００８】
本発明の課題は、軸受電流を簡単かつ確実に防止する、電動モータ用の転がり軸受配置構成を提供することである。
【０００９】
この課題は、請求項１の前提部に記載された電動モータ用の転がり軸受配置構造から出発し、請求項１の特徴部に記載された特徴によって解決される。本発明の有利な構成が、請求項２以下に記載されている。
【００１０】
本発明は、固定子と回転子との間に電流が流れるのを防ぐために、外輪の軸受座部が絶縁配置構成で被覆されており、当該絶縁配置構成が軸受半径方向力に対して圧縮強さを有する絶縁材料を含む薄板状の薄い半製品を具備しているという技術的指示を包含している。
【００１１】
この絶縁された転がり軸受配置構造の長所は、固定子の内部で回転子を支承するために規格化された慣用的な転がり軸受を使用できることであり、それによりハイブリッド軸受の使用に比べて著しいコストの節約になる。これは転がり軸受を組み付ける前に、固定子内に配置された外輪の軸受座部を、転がり軸受の組み付け前に絶縁材料で被覆するだけである。
【００１２】
絶縁材料として少なくとも部分的にテフロンからなる半製品を使用すると好都合である。この半製品は、たとえば少なくとも片側を絶縁性のテフロン被膜で被覆した金属薄板からなることができる。テフロン被膜の最小膜厚が約０．２ｍｍであると、発生する軸受電流に対して特に破壊されにくいことが分かった。
【００１３】
本発明を改善する別の方策に従い、絶縁配置構成は少なくとも１つの環状円板部材を端面側に配置した中空円筒部材からなる。この場合、中空円筒部材はテフロン被覆によって絶縁された滑り軸受ブシュから簡単に作製できる。環状円板部材は同じ材料から穿孔部材として簡単に作製できるが、あるいは最小膜厚０．１５ｍｍの絶縁紙から作ることもできる。複数部分からなる絶縁配置構成が転がり軸受の外輪をＵ字形またはＬ字形に包囲できる。軸受座部をＬ字形に被覆した場合は、転がり軸受が、固定子にねじで固定されて外輪に軸方向に圧縮作用を及ぼす、非導電性材料からなる保持リングによって保持されるので、外輪を介して電流が流れることはできない。
【００１４】
以下に、本発明の好適な実施例を、図面に基づいて詳細に説明する。
【００１５】
唯一の図１は、軸受配置構造の領域における電動モータの部分縦断面図を示している。
【００１６】
非同期モータとして構成された電動モータは主として固定子１からなり、それに対して回転子２が回転するように配置されている。固定子内で回転子２を回転可能に支承するために、玉軸受として構成された転がり軸受３が設けられている。転がり軸受３は、固定子１内で当該固定子に対して固定位置に配置された軸受座部４に保持されている。この場合、軸受座部４は転がり軸受３の外輪５と協働する。外輪５は、転動体配置構成６、ここでは球状の転動体配置構成を介して、回転子２の軸７上に配置された内輪８と回転支承を構成するように連係している。
【００１７】
回転子２を起点として軸７と転がり軸受３を通って固定子１に伝播する軸受電流を回避するために、軸受座部４を絶縁配置構成で被覆した。この絶縁配置構成が複数部分から構成されていて、端面側にそれぞれ１つの環状円板部材１０ａおよび１０ｂを配置した中空円筒部材９からなる。この配置構成は、軸受座部４の内部の外輪５に対する転がり軸受３の効果的な絶縁を可能にする。絶縁配置構成の中空円筒部材９はテフロン被覆によって絶縁された滑り軸受ブシュから作製されている。絶縁効果は非導電性のテフロン被覆によって実現される。両環状円板部材１０ａおよび１０ｂは同じ材料から薄板穿孔部材として作られている。Ｕ字形の絶縁配置構成を有する転がり軸受３を固定するために、固定子１にねじ１２で固定されて転がり軸受３の外輪５に軸方向に圧縮作用を及ぼす保持リング１１が設けられている。
【００１８】
本発明により絶縁された転がり軸受配置構造は、電動モータに使用された転がり軸受が軸受電流により破損されるのを単純な手段で防止する。
【図面の簡単な説明】
【図１】
軸受配置構造の領域における電動モータの部分縦断面図である。
【符号の説明】
１　固定子
２　回転子
３　転がり軸受
４　軸受座部
５　外輪
６　転動体配置構成
７　軸
８　内輪
９　中空円筒部材
１０　環状円板部材
１１　保持リング
１２　ねじ
【国際公開パンフレット】
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2004505590.tif 000009
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【国際調査報告】
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2004505590.tif 000015
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