Кольцо подшипника, электроизолирующее покрытие и способ нанесения электроизолирующего покрытия
BEARING RING, ELECTROSULATING COATING AND METHOD OF APPLICATION OF ELECTROSULATING COATING

Область техники
Настоящее изобретение относится к кольцу подшипника. Предлагаемое кольцо подшипника с корпусом имеет электроизолирующее покрытие, сформированное из керамического слоя с порами и пластического материала, заполняющего поры и образующего покрытие на керамическом слое.
Кроме того, в настоящем изобретении предлагается электроизолирующее покрытие, сформированное из керамического слоя с порами и пластического материала, заполняющего поры и образующего покрытие на керамическом слое.
Также в настоящем изобретении предлагается способ нанесения электроизолирующего покрытия на корпус кольца подшипника.
Уровень техники
Практика показывает, что прохождение электрического тока через подшипник может приводить к повреждению подшипника. Поэтому существует потребность в электроизолированных подшипниках, в частности в электроизолированных кольцах подшипников.
В данной области техники известны керамические покрытия, которые наносятся, как электроизолирующие покрытия на металлический, то есть проводящий корпус кольца подшипника, и препятствуют прохождению электрического тока через подшипник, как описано, например, в патентных заявках Германии DE 102010015155 A1 и DE 102009014756 A1.
Такие электроизолирующие покрытия состоят по большей части из оксида алюминия. Электроизолирующий слой из оксида алюминия является очень твердым. Тем не менее, диэлектрическая непроницаемость такого типа покрытия выше, чем диэлектрическая проницаемость электроизолирующих пластических материалов.
Кроме того, такие электроизолирующие покрытия являются очень хрупкими и склонны к растрескиванию, и это объясняется тем, что на кольцах подшипников, как правило, выполняют покрытия из мелкозернистого керамического материала с содержанием пор значительно меньше 10%. Для предотвращения попадания влаги в керамическое покрытие через поры само покрытие и его поры запечатывают. Толщина такого электроизолирующего покрытия при существующем уровне техники составляет от 0,1 до 0,4 мм.
Поскольку в настоящее время имеется множество проблем, связанных с прохождением электрических токов высокой частоты через подшипники, существует потребность в усовершенствовании их конструкции и обеспечении улучшенной изоляции против прохождения токов высокой частоты.
Поэтому целью настоящего изобретения является модифицировать кольцо подшипника таким образом, чтобы обеспечить более высокий уровень изоляции подшипника от емкостных токов.
Данная цель достигается при использовании кольца подшипника, имеющего признаки п. 1 формулы изобретения.
Еще одной целью настоящего изобретения является получить электроизолирующее покрытие, обеспечивающее высокий уровень электрической изоляции против токов высокой частоты.
Данная цель достигается при использовании электроизолирующего покрытия, имеющего признаки п. 7 формулы изобретения.
И еще одной целью настоящего изобретения является предложить легко исполнимый способ формирования электроизолирующего покрытия на корпусе кольца подшипника, защищающего подшипник от токов высокой частоты.
Данная цель достигается при использовании способа нанесения электроизолирующего покрытия, признаки которого изложены в п. 11 формулы изобретения.
Корпус кольца подшипника в соответствии с настоящим изобретением имеет электроизолирующее покрытие, образованное керамическим слоем с порами и пластическим материалом, заполняющим поры и образующим покрытие на керамическом слое. В частности, такое покрытие, заполняющее поры, предотвращает попадание влаги в поры. Однако диэлектрическая проницаемость пластического материала ниже, чем диэлектрическая проницаемость керамики. В соответствии с настоящим изобретением, поры составляют от 10 до 50% керамического слоя. За счет такой структуры слоя существенно повышаются электроизолирующие характеристики покрытия.
В первом воплощении керамический слой состоит из одного оксида, например из оксида алюминия. В другом воплощении керамический слой состоит из комбинации оксидов, например из оксида алюминия и некоторого процента оксида титана. Термин «комбинация оксидов» также включает смешанные оксиды, то есть керамический слой может также состоять из шпинели. Еще в одном воплощении керамический слой состоит из нитрида. Керамический слой, состоящий из нитрида, может состоять, например, из нитрида алюминия.
В соответствии с настоящим изобретением, размер одиночных частиц в керамическом слое превышает 25 мкм.
В другом воплощении изобретения пластический материал является электроизолирующим пластическим материалом. В частности, могут использоваться такие пластические материалы, как смолы, силоксаны, полимеры сложных эфиров или акрилы. Возможными являются также варианты, в которых покрытие, запечатывающее поры, состоит из комбинации упомянутых пластических материалов.
Предпочтительно, чтобы электроизолирующее покрытие было сформировано на наружной поверхности, двух расположенных друг напротив друга боковых поверхностях, скруглениях, выполненных между наружной поверхностью и каждой из боковых поверхностей, и на фасках корпуса кольца подшипника, выполненных между каждой из боковых сторон и внутренней поверхностью кольца подшипника.
Толщина электроизолирующего слоя составляет от 0,2 до 2,0 мм.
Преимуществом настоящего изобретения является возможность выполнить значительно более толстый электроизолирующий слой на кольце подшипника по сравнению с электроизолирующим слоем на кольце подшипника, выполненным описанными выше стандартными способами нанесения покрытия, благодаря тому, что покрытие в соответствии с настоящим изобретением является менее хрупким.
Более толстое электроизолирующее покрытие, за счет более высокого содержания пластического материала, обеспечивает, по сравнению с покрытиями, известными из уровня техники, описанными во введении к настоящей заявке, существенно более высокое емкостное сопротивление, в результате чего повышаются изолирующие характеристики покрытия, и кольцо подшипника в соответствии с настоящим изобретением будет обладать улучшенной изоляцией от токов высокой частоты, текущих через подшипник, в частности через шариковый или роликовый подшипник. Важно также отметить, что покрытие в соответствии с настоящим изобретением имеет более предпочтительную диэлектрическую проницаемость по сравнению с диэлектрической проницаемостью керамических слоев с мелкими порами, известными из уровня техники, благодаря более высокому содержанию пластического материала.
В электроизолирующем покрытии в соответствии с настоящим изобретением, содержащем слой пористой керамики и пластический материал, заполняющий поры и образующий покрытие на керамическом слое, поры составляют от 10 до 50% керамического слоя.
Благодаря использованию такой комбинации материалов можно получить покрытие с улучшенными электроизолирующими характеристиками, имеющее при этом достаточную толщину, что в совокупности позволяет обеспечить улучшенные свойства изоляции от токов высокой частоты. На эффективность изоляции от токов высокой частоты влияют толщина слоя изоляции и диэлектрическая проницаемость используемых материалов.
Способ обеспечения электроизолирующего покрытия на корпусе кольца подшипника включает следующие этапы. Сначала на корпус кольца подшипника наносят керамический материал таким образом, чтобы сформировать керамический слой с содержанием пор от 10 до 50%. После этого на керамический слой наносят пластический материал, заполняющий поры и образующий покрытие на керамическом слое. За счет этого достигается более высокое емкостное сопротивление и предотвращается попадание в кольцо влаги через поры. И наконец, пластический материал, заполняющий поры и образующий покрытие на керамическом слое, отвердевает.
До нанесения керамического материала корпус подшипника предпочтительно подвергают обработке облучением, благодаря чему наносимый керамический слой прочно скрепляется с основным материалом корпуса, и обеспечивается фиксация его материала и формы.
При нанесении керамического материала на корпус кольца подшипника способом в соответствии с настоящим изобретением предпочтительно используется метод термического распыления.
Ниже приводится описание ряда воплощений, иллюстрирующих настоящее изобретение, со ссылками на прилагаемые чертежи. Пропорции между различными элементами на чертежах не всегда соответствуют реальным. Форма некоторых элементов упрощена, и некоторые элементы для наглядности увеличены в размерах по сравнению с прочими элементами.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1. Аксонометрический вид кольца подшипника в соответствии с настоящим изобретением, на котором показано электроизолирующее покрытие.
Фиг. 2. Схематическое изображение электроизолирующего покрытия в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг. 3. Схематическое изображение электроизолирующего покрытия в соответствии с настоящим изобретением на подшипнике в области скругления.
Фиг. 4. Аксонометрический вид кольца подшипника в соответствии с настоящим изобретением.
Для идентичных или имеющих одинаковые функции элементов настоящего изобретения на всех чертежах используются одни и те же номера позиций. Кроме того, для большей наглядности на чертежах приведены номера только тех позиций, которые необходимы для описания данного чертежа. Показанные и описанные воплощения являются лишь примерами возможной конструкции кольца подшипника, электроизолирующего покрытия и способа нанесения электроизолирующего покрытия в соответствии с настоящим изобретением и не ограничивают настоящее изобретение.
Подробное описание изобретения
На фиг. 1 показан аксонометрический вид кольца 1 подшипника в соответствии с настоящим изобретением, имеющего корпус 2, на котором выполнено электроизолирующее покрытие 4. Как показано на фиг. 2, электроизолирующее покрытие 4 состоит из керамического слоя 6 с порами 8 и пластического материала 10, заполняющего поры 8 и образующего покрытие на керамическом слое 6.
Как показано на данном чертеже, электроизолирующее покрытие 4 выполнено на наружной поверхности 16, на двух расположенных друг напротив друга боковых поверхностях 18, на скруглениях 20, выполненных между наружной поверхностью 16 и каждой из боковых поверхностей 18, а также на фаске 24 корпуса 2 кольца 1 подшипника, протяженной от каждой из боковых поверхностей 18 до внутренней поверхности 22 кольца 1 подшипника.
На фиг. 2 приведено увеличенное изображение фрагмента электроизолирующего покрытия 4 в соответствии с настоящим изобретением, сформированного, как было описано выше со ссылкой на фиг. 1, из керамического слоя 6 с порами 8 и пластического материала 10, заполняющего поры 8 и образующего покрытие 7 на керамическом слое 6. Размер 12 одиночных частиц 14 в керамическом слое 6 составляет более 25 мкм.
Как показано на фиг. 3, электроизолирующее покрытие 4 в соответствии с настоящим изобретением, выполненное на корпусе 2 кольца 1 подшипника (см. фиг. 4), представляет собой слой толщиной D. Толщина D слоя может составлять от 0,2 до 2,0 мм, то есть, настоящее изобретение позволяет получить изолирующий слой достаточной толщины для обеспечения надежной изоляции против токов высокой частоты. С помощью способа в соответствии с настоящим изобретением можно нанести покрытие в сущности постоянной толщины D на наружную поверхность 16, боковые поверхности 18, а также на скругление 20.
На фиг. 4 показан аксонометрический вид кольца 1 подшипника в соответствии с настоящим изобретением. В данном случае электроизолирующее покрытие 4 выполнено на наружном кольце 1 подшипника. Сведущим в данной области техники будет очевидно, что электроизолирующее покрытие 4 в соответствии с настоящим изобретением может быть также нанесено на внутренние кольца подшипников.
Номера позиций на чертежах
1
кольцо подшипника
2
корпус
4
электроизолирующее покрытие
6
керамический слой
7
покрытие
8
пора
10
пластический материал
12
размер частиц
14
частица
16
наружная поверхность
18
боковая поверхность
20
скругление
22
внутренняя поверхность
24
фаска
D
толщина слоя