[發明專利]逆變器驅動馬達用滾動軸承以及逆變器驅動馬達

無效

• 申請號: 201210144054.6
• 申請日: 2012-05-10
• 公開（公告）號: CN102780306A
• 公開（公告）日: 2012-11-14
• 發明（設計）人: 小宮山宏;町田進一;前谷達男;礒村宜典
• 申請（專利權）人: 美蓓亞株式會社;松下電器產業株式會社
• 主分類號: H02K5/16
• 分類號: H02K5/16;H02K29/00;H02K1/27
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 李洋;王軼

技術領域

本發明涉及例如空調馬達等逆變器驅動馬達用的能夠抑制發生電蝕的滾動軸承以及使用了該滾動軸承的逆變器驅動馬達。

背景技術

近年來，馬達多采用由逆變器驅動的脈沖寬度調制（Pulse?Width?Modulation）方式（以下，稱為PWM方式）。在這樣的PWM方式的逆變器驅動中，由于繞組的中性點電位不為零，因此存在在軸承的外圈與內圈之間產生電位差（以下，稱為軸電壓）的情況。該軸電壓包含因換向而產生的高頻成分，當軸電壓達到軸承內部的油膜的絕緣破壞電壓時，在軸承內部流過有微小電流，從而在軸承的內外圈與滾動體之間產生放電而使軸承內部的材料局部地溶解、即產生所謂的電蝕。隨著該電蝕加劇，會在軸承內圈、軸承外圈或者滾動體的表面產生波狀磨損現象而發生潤滑不良或產生異常音，這是馬達的不良狀況的主要因素之一。

作為抑制這樣的滾動軸承內部的電蝕的方法，眾所周知有盡可能地在滾動軸承的內外圈之間強化絕緣以提高耐電壓的技術、以及使得電力易于在滾動軸承的內外圈之間流通從而頻繁地反復進行放電以免在內外圈之間積蓄電荷的技術。

作為強化絕緣以提高耐電壓的方法，報告有如下技術：以氮化硅作為主體通過加壓燒結形成夾裝于內外圈之間的滾動體，并使該滾動體的滾動面的粗糙度在0.2Z以下，由此，即便在內外圈之間施加有比較大的電壓，也不會產生放電（參照日本特開平7-12129號公報）。

然而，在該強化絕緣以提高耐電壓的技術中，雖然在使用氮化硅制的滾動體實現完全的絕緣的情況下不引起電蝕，但使用氮化硅制的滾動體的軸承本身非常昂貴，在組裝有該軸承的馬達的制造中存在成本的問題。

并且，作為在滾動軸承的內外圈之間不積蓄電荷的技術，報告有如下技術：通過設置放電刷而使內外圈短路，由此來確保滾動體與內外圈之間的滾動接觸部以外的放電路徑，從而防止發生電蝕的技術；通過使滾動體的至少與滾道面之間的接觸面的中心線平均面粗糙度為0.05μm~0.2μmRa，由此來提高接觸面處的通電頻率，將與內外圈之間的電位差保持在低位從而抑制電蝕損傷的技術（參照日本特開2007-146966號公報以及日本特開2010-74873號公報）。

然而，在設置放電刷的技術中，在因放電刷的磨損而導通性受損的情況下，具有如下問題：放電刷的電阻比內外圈與滾動體之間的電阻高，內外圈之間的通電再次開始的問題；因從放電刷產生的磨損粉末而引起軸承內部的損傷的問題。并且，在使內外圈與滾動體的接觸面粗糙而易于放電的技術中，采取頻繁地反復進行細微的放電以免對滾道面造成大的損傷的對策，但無論多小的放電，都可能使接觸面的粗糙程度變大，最終導致軸承壽命降低的問題。

發明內容

本發明是鑒于以上的問題點而完成的，其目的在于，廉價地提供一種逆變器驅動馬達用滾動軸承，該逆變器驅動馬達用滾動軸承能夠將油膜的厚度穩定地維持在規定的范圍，并能夠控制耐電壓，由此，能夠防止因逆變器驅動馬達的軸電壓而導致的放電，并能夠抑制電蝕。

本發明的逆變器驅動馬達用滾動軸承包括內圈、外圈、滾動體、以及潤滑脂，其特征在于，上述內圈與外圈的至少一方的滾道面的均方根粗糙度（RootMean?Square?Roughness）為4~16nm，并且，穩態運轉狀態下的油膜參數Λ在17.5以上。本發明的逆變器驅動馬達用滾動軸承的另一方式包括內圈、外圈、滾動體、以及潤滑脂，其特征在于，上述內圈與外圈的至少一方的滾道面的均方根粗糙度為4~16nm，當將上述滾道面的均方根粗糙度設定為x（單位：nm），將上述潤滑脂的基油的40°C時的動粘度設定為y（單位:mm²/s）時，y≥（3x+12）的關系成立。

另外，在本發明的逆變器驅動馬達用滾動軸承中，優選潤滑脂的基油的40°C時的動粘度在24mm²/s以上。此外，在本發明的逆變器驅動馬達用滾動軸承中，優選1000rpm時的耐電壓在3V以上。并且，在本發明中，優選潤滑脂的基油的40°C時的動粘度在60mm²/s以下。

根據本發明的逆變器驅動馬達用滾動軸承，通過使供滾動體的滾動的滾道面的均方根粗糙度為4~16nm，并且使穩態運轉狀態下的油膜參數Λ在17.5以上，能夠適當地控制油膜的形成狀態，由此，能夠防止特定電壓以下的放電，能夠防止電蝕。

滾動接觸面的潤滑狀態的優劣由在接觸面之間形成的油膜厚度與各接觸面的表面粗糙度之比亦即油膜參數Λ來評價，該油膜參數Λ由下式表示。

Λ=hmin/σ（式1）