(57)【要約】【課題】絶縁被膜付きの転がり軸受の高インピーダンス化を図ることにより、電食を防止すること。【解決手段】外輪１と内輪２との間に、転動体３（玉）が転動自在に介装してあり、転動体３を保持するための保持器４が設けてある。外輪１の外径面と両端面には、絶縁被膜５が施してある。外輪１の外径面の幅方向に、部分的に窪み部１０（溝）を設けたものである。すなわち、図（ａ）に示すように、外輪１の外径面の略中央部には、所定幅の窪み部１０（溝）が円周方向に延在して形成してある。これにより、絶縁被膜付きの転がり軸受の高インピーダンス化を図ることにより、電食を防止することができる。窪み部１０（溝）は、図（ｂ）に示すように、複数列（二列）としてもよい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軌道輪に絶縁被膜を施した転がり軸受において、
前記軌道輪の取付け面に、窪み部又は突起部が設けてあることを特徴とする転がり軸受。
【請求項２】
前記絶縁被膜が施される外輪の外径面又は内輪の内径面の軸方向の一部に、溝若しくは突起部が設けてあることを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受。
【請求項３】
前記絶縁被膜が施される外輪の外径面又は内輪の内径面に、部分的な窪み部若しくは突起部が設けてあることを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受。
【請求項４】
前記絶縁被膜が施される外輪の端面に段差を設ける構成として、嵌合される外輪の端面とハウジング部品との接触面積を小さくすると共に、ハウジング部品の接触部分と外輪の内径面の金属の露出部分との距離である沿面距離を長く設定することにより、沿面放電を抑えることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の転がり軸受。
【請求項５】
前記絶縁被膜が施される内輪の端面に段差を設ける構成として、嵌合される内輪の端面と軸の端面との接触面積を小さくすると共に、軸の端面の接触部分と内輪の外径の金属の露出部分との距離である沿面距離を長く設定することにより、沿面放電を抑えることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸受の内輪・外輪間に電位差を生じて電食の危険のある部位、例えば鉄道車両用のトラクションモーター、一般電動機および発電機のローター軸の支持軸受などに使用される絶縁被膜付きの転がり軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動機（若しくは発電機）の回転子（ローター）に使用される転がり軸受において、内輪と外輪の間に電位差が生じると、転動体と軌道面の間に潤滑油を通してスパークが生じ、表面に電食と呼ばれる損傷が発生することがありうる。
【０００３】
これを防止するためには、この部分に電気的な絶縁をとってやれば良いが、転がり軸受に、このような機能を付加する方法として、軌道輪の取付け面に絶縁体であるセラミックや樹脂による絶縁被膜を設ける方法が知られている。
【０００４】
絶縁被膜付きの転がり軸受の設置については、装置は、従来構造のままで、転がり軸受に絶縁処置を施したものに置き換えるだけで良く、別途に絶縁構造を設ける必要もないため、軽量かつ省スペースである。
【特許文献１】特開平７−２７９９７２号公報
【特許文献２】特開２００５−１３３８７６号公報
【特許文献３】特開２００２−４８１４５号公報
【特許文献４】特開２００４−１３２３８５号公報
【特許文献５】特開平１０−３７９４９号公報
【特許文献６】特開平１０−３７９６６号公報
【特許文献７】特開２００５−１７２５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
モーターの制御においては、ＰＷＭ（Pulse width modulation）制御のキャリア周波数が高くなる傾向にあるのと、ＩＧＢＴ（Insulated Gate. Bipolar Transistor）による、パルス波の高精度化も進んでおり、電食を防止するためには、従来よりも絶縁軸受を高インピーダンス化する必要がでてきている。
【０００６】
また、従来は、鉄道車両用のトラクションモーターに絶縁被膜付き軸受が使われるケースが多く、外径１００〜２５０ｍｍ程度のものであったが、より大型の装置にも使用されるようになり、キャパシタンス特性の改善が課題となっている。
【０００７】
本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであって、高インピーダンス化を図ることにより、電食を防止することができる、転がり軸受を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するため、本発明に係る転がり軸受は、軌道輪に絶縁被膜を施した転がり軸受において、
前記軌道輪の取付け面に、窪み部又は突起部が設けてあることを特徴とする。
【０００９】
好適には、前記絶縁被膜が施される外輪の外径面又は内輪の内径面の軸方向の一部に、溝若しくは突起部が設けてある。
【００１０】
また、好適には、前記絶縁被膜が施される外輪の外径面又は内輪の内径面に、部分的な窪み部若しくは突起部が設けてある。
【００１１】
さらに、好適には、前記絶縁被膜が施される外輪の端面に段差を設ける構成として、嵌合される外輪の端面とハウジング部品との接触面積を小さくすると共に、ハウジング部品の接触部分と外輪の内径面の金属の露出部分との距離である沿面距離を長く設定することにより、沿面放電を抑える。
【００１２】
さらに、好適には、前記絶縁被膜が施される内輪の端面に段差を設ける構成として、嵌合される内輪の端面と軸の端面との接触面積を小さくすると共に、軸の端面の接触部分と内輪の外径の金属の露出部分との距離である沿面距離を長く設定することにより、沿面放電を抑える。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、絶縁被膜付きの転がり軸受の高インピーダンス化を図ることにより、電食を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態に係る転がり軸受を図面を参照しつつ説明する。
【００１５】
本発明の実施の形態の前提として、キャパシタンスＣは、電極間の距離：ｄ、対向する電極の面積：Ｓ、誘電率：ε０、絶縁被膜となる材料の比誘電率：εｍ、によって次式で示される。
【数１】
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これによれば、Ｃを小さくするためには、ｄに相当する絶縁被膜の膜厚を増してもよいが、溶射でセラミック被膜を形成する場合、溶射時間が長くなり、高コストとなる。また、被膜が厚くなれば、衝撃が加わった際の機械的強度の低下や熱伝導性が損なわれることになり、機能上も好ましくない。
【００１６】
また、被膜材料の変更により、εｍを改善する方法も考えられる。絶縁被膜には、耐熱性、熱伝導率、絶縁抵抗、絶縁破壊電圧、機械的強度、加工性などの点から、アルミナ（Ａ１２Ｏ３）、チタニア（ＴｉＯ２）、ジルコニア（ＺｒＯ２−Ｙ２Ｏ３）等のセラミック素材や、ＰＰＳ樹脂ベースの樹脂材料が用いられている。これら被膜材料の配合、セラミック溶射被膜の封孔処置のための樹脂材料等により、誘電率εｍは、若干の変化はするが、εｍの大幅な低減は望めない。
【００１７】
本実施の形態は、大略的には、絶縁被膜を施した軌道輪の取付け面積を減らすことにより、絶縁被膜付きの転がり軸受の絶縁特性を改善する。具体的には、はめあい面となる外輪外径、内輪内径、およびそれぞれの軌道輪の端面に、窪み部又は突起部を設けることで実現する。このように、本実施の形態によれば、絶縁被膜付き転がり軸受の高インピーダンス化が可能になる。また、端面外径側に突起部を設けた形状の場合、沿面距離が長くなるので、沿面放電の危険の回避にも役立つ。
【００１８】
（第１実施の形態）
図１（ａ）は、本発明の第１実施の形態に係る転がり軸受の断面図であり、（ｂ）は、その変形例に係る転がり軸受の断面図である。
【００１９】
本実施の形態では、外輪１と内輪２との間に、転動体３（玉）が転動自在に介装してあり、転動体３を保持するための保持器４が設けてある。外輪１の外径面と両端面には、絶縁被膜５が施してある。
【００２０】
本実施の形態は、外輪１の外径面の幅方向に、部分的に窪み部１０（溝）を設けたものである。
【００２１】
図１（ａ）に示すように、外輪１の外径面の略中央部には、所定幅の窪み部１０（溝）が円周方向に延在して形成してある。これにより、絶縁被膜付きの転がり軸受の高インピーダンス化を図ることにより、電食を防止することができる。
【００２２】
外径面の窪み部１０（溝）とハウジング部品との間に、空隙がある方がより高インピーダンスとなるが、軸受据え付けの安定性や熱伝導性が低下するので、荷重条件や発熱量などの使用条件にも鑑み、最適な形状設計を行えばよい。
【００２３】
また、窪み部１０（溝）は、図１（ｂ）に示すように、複数列（二列）としてもよい。
【００２４】
さらに、絶縁被膜５は、図１（ａ）のように、厚さを均一に形成してもよいし、窪み部１０（溝）を埋める形で、図１（ｂ）のように、外径面を平らに仕上げてもよい。
【００２５】
なお、平らな円筒面に絶縁被膜５を均一に形成する場合より、部分的に段部がある方が絶縁被膜５は、機械的にも安定する。
【００２６】
（第２実施の形態）
図２（ａ）は、本発明の第２実施の形態に係る転がり軸受の外輪の斜視図であり、（ｂ）は、その変形例に係る転がり軸受の外輪の斜視図である。
【００２７】
本実施の形態は、外輪１の外径面に、部分的な窪み部１０を設けたものである。図２（ａ）では、窪み部１０は、長円又は楕円形状などの曲線形状に形成した凹状部であり、図２（ｂ）では、窪み部１０は、略Ｘ形状などの曲線形状に形成した凹状部である。
【００２８】
窪み部１０の形状は、どのようなものでも良いが、エッジがあると、そこに電荷が集中しやすくなるので、なるべく丸まっている方が望ましい。
【００２９】
また、軸受としての要求性能を維持できるように、使用条件にあわせて、窪み部１０の数や形状を設計すればよい。
【００３０】
（第３実施の形態）
図３（ａ）は、本発明の第３実施の形態に係る転がり軸受の半断面図であり、（ｂ）は、その変形例に係る転がり軸受の半断面図である。
【００３１】
本実施の形態は、外輪１に、部分的な突起部２０を設けたものである。図３（ａ）は、外輪１の外径面に、突起部２０を設けたものであり、また、外輪１の両端面には、突起部２１，２１が設けてある。
【００３２】
この場合も、同様に、突起部２０，２１の数や形状は、使用条件に合せて設計すればよい。  
【００３３】
被膜は、窪み部１０（溝、図１）や窪み部１０（図２）を設けた場合と同様に、均一な厚さで形成してもよいし、突起部２０，２１を埋没させる形で、表面を平らに仕上げてもよい。
【００３４】
絶縁被膜５が施される外輪１の端面に突起部２１を設けた場合は、図３（ｂ）に示すように、外輪１の端面と内径面に段差ができ、嵌合される外輪１の端面とハウジング部品の接触面積を小さくすると共に、ハウジング部品の接触部分と外輪１の軌道面（内径面）の金属の露出部分との距離（即ち、沿面距離：Ｌ、図３（ｂ）参照）を長く設定できるので、沿面放電の発生を抑制することができる効果もある。
【００３５】
以上、転がり軸受の外輪１に絶縁被膜５を施した例を示したが、これが内輪２であっても、同様である。
【００３６】
すなわち、特に図示しないが、絶縁被膜が施される内輪の端面と外径面に段差を設ける構成として、嵌合される内輪の端面と軸の端面の接触面積を小さくすると共に、軸の端面の接触部分と内輪の外径の金属の露出部分との距離である沿面距離を長く設定することにより、沿面放電を抑えることができる。
【００３７】
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されず、種々変形可能である。例えば、本発明は、転がり軸受であれば、玉軸受に限らず、ころ軸受でも適用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】（ａ）は、本発明の第１実施の形態に係る転がり軸受の断面図であり、（ｂ）は、その変形例に係る転がり軸受の断面図である。
【図２】（ａ）は、本発明の第２実施の形態に係る転がり軸受の外輪の斜視図であり、（ｂ）は、その変形例に係る転がり軸受の外輪の斜視図である。
【図３】（ａ）は、本発明の第３実施の形態に係る転がり軸受の半断面図であり、（ｂ）は、その変形例に係る転がり軸受の半断面図である。
【符号の説明】
【００３９】
１  外輪
２  内輪
３  転動体
４  保持器
５  絶縁被膜
１０  窪み部
２０，２１  突起部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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