特許ウォッチ

公開番号2025164395
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-30
出願番号2024068349
出願日2024-04-19
発明の名称転がり軸受の耐電食性能評価方法
出願人NTN株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類G01R 31/00 20060101AFI20251023BHJP(測定;試験)
要約【課題】ある使用条件のときにその転がり軸受がリッジマークの発生を防止可能な耐電食性能を有するかを簡易かつ適切に評価することが可能な転がり軸受の耐電食性能評価方法を提供する。
【解決手段】内輪と外輪が相対回転する状態で転がり軸受に所定の電圧を印加する試験工程(S1)と、試験工程を終えた第一の転走面及び第二の転走面の中から、第一の転走面又は第二の転走面と転動体との間で単発放電が発生したときに生じる異常表面部を探す調査工程(S2)と、凹凸状に生じた放電痕からなる異常表面部を調査工程において発見した場合、転がり軸受を第一の転走面又は第二の転走面に電食によるリッジマークを生じ得るものであると判定し、放電痕を調査工程において発見しなかった場合、転がり軸受をリッジマークが生じないものであると判定する評価工程(S4)とを採用する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
第一の転走面を含む内輪と、第二の転走面を含む外輪と、前記第一の転走面と前記第二の転走面との間で転がる複数の転動体と、軸受内部を潤滑する潤滑剤とを有する転がり軸受の耐電食性能評価方法であって、
前記内輪と前記外輪が相対回転する状態で前記転がり軸受に所定の電圧を印加する試験工程と、
前記試験工程を終えた前記第一の転走面及び前記第二の転走面の中から、前記第一の転走面又は前記第二の転走面と前記転動体との間で単発放電が発生したときに生じる異常表面部を探す調査工程と、
凹凸状に生じた放電痕からなる前記異常表面部を前記調査工程において発見した場合、前記転がり軸受を前記第一の転走面又は前記第二の転走面に電食によるリッジマークを生じ得るものであると判定し、前記放電痕を前記調査工程において発見しなかった場合、前記転がり軸受を前記リッジマークが生じないものであると判定する評価工程と、を含む転がり軸受の耐電食性能評価方法。
続きを表示（約 1,700 文字）【請求項２】
前記試験工程において、前記転がり軸受に電圧を印加する時間が１０分以下である請求項１に記載の転がり軸受の耐電食性能評価方法。
【請求項３】
前記調査工程の調査結果に基づいた評価値を決定する数値化工程をさらに含み、
前記放電痕を前記調査工程において発見した場合、前記数値化工程において、前記放電痕の直径が大きい程に前記評価値を大きな値に決定する請求項１又は２に記載の転がり軸受の耐電食性能評価方法。
【請求項４】
前記放電痕の直径をＸ（μｍ）とし、任意に決定される定数をａとしたとき、前記数値化工程において、前記評価値を次の式１で得られるＦ１の値に決定する請求項３に記載の転がり軸受の耐電食性能評価方法。
Ｆ１＝Ｘ＋ａ・・・式１
【請求項５】
前記評価工程において、前記評価値が所定の基準値を超えているか否かを比較し、前記基準値を超えているとき、前記転がり軸受を前記リッジマークが生じ得るものであると判定し、前記基準値を超えていないとき、前記転がり軸受を前記リッジマークが生じないものであると判定する請求項３に記載の転がり軸受の耐電食性能評価方法。
【請求項６】
前記調査工程において凹凸状を成していない変色部からなる前記異常表面部及び前記放電痕のいずれも発見しなかった場合、前記数値化工程において前記評価値を前記基準値よりも小さい第一の値に決定し、
前記調査工程において前記放電痕を発見せずかつ前記変色部からなる異常表面部を発見した場合、前記数値化工程において前記評価値を前記基準値よりも小さく前記第一の値よりも大きい第二の値に決定する請求項５に記載の転がり軸受の耐電食性能評価方法。
【請求項７】
前記評価工程において前記リッジマークが生じ得るものと判定した転がり軸受の仕様から変更する仕様内容を決定し、当該決定した仕様内容に構成された転がり軸受を準備する仕様変更工程を行い、
前記仕様変更工程で準備された転がり軸受に対する前記試験工程、前記調査工程及び前記評価工程を再び行い、
前記仕様変更工程で準備された転がり軸受を前記リッジマークが生じないものであると判定するまで前記仕様変更工程、前記試験工程、前記調査工程及び前記評価工程を繰り返す請求項１又は２に記載の転がり軸受の耐電食性能評価方法。
【請求項８】
前記評価工程において前記転がり軸受を前記リッジマークが生じ得るものであると判定した場合、前記放電痕の直径に基づく単発の放電エネルギと、前記転がり軸受の使用時に想定される単位時間あたりの放電回数と、前記転がり軸受に要求される使用耐久時間とを乗算して得られる算出値が所定の閾値を超えているか否かを判定し、前記閾値を超えているとき、前記転がり軸受を前記使用耐久時間内に前記リッジマークが生じ得るものであると判定し、前記閾値を超えていないとき、前記転がり軸受を前記使用耐久時間内に前記リッジマークが生じないものであると判定する耐久性評価工程を行う請求項１又は２に記載の転がり軸受の耐電食性能評価方法。
【請求項９】
前記転がり軸受が、一定のスイッチング周波数で動作するインバータで制御される電動モータのロータを回転可能に支持するものであり、
前記単位時間あたりの放電回数として、前記インバータのスイッチング周波数を３倍した値を用いる請求項８に記載の転がり軸受の耐電食性能評価方法。
【請求項１０】
前記転がり軸受の使用時に想定される電圧を前記転がり軸受に印加した状態で、前記内輪と前記外輪を一定時間だけ相対回転させる試験を行い、当該試験を終えた前記第一の転走面又は前記第二の転走面に形成された前記放電痕の個数を求め、前記放電痕の個数を前記一定時間で除算することで得られる値を前記単位時間あたりの放電回数として用いる請求項８に記載の転がり軸受の耐電食性能評価方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
この発明は、転がり軸受の耐電食性能評価方法に関する。
続きを表示（約 1,300 文字）【背景技術】
【０００２】
産業機械の分野では、ファンモータ、三相モータ、サーボモータ等の電動モータが広く使用されている。この電動モータは、高効率化を図るため、インバータで制御されることが多い。また、ＥＶ（バッテリー式電気自動車）やＨＥＶ（ハイブリッド電気自動車）などの電気自動車に使用される車両走行用の電動モータも、インバータで制御されている。
【０００３】
インバータは、直流電圧を交流電圧に変換するとともに、その交流電圧の周波数を変化させることで電動モータの回転数を制御する。このインバータの制御は、一般に、一定のスイッチング周波数でデューティ比を変化させるパルス幅変調（ＰＷＭ）制御により行われ、近年、このインバータのスイッチング周波数は高くなる傾向にある。
【０００４】
ここで、インバータのスイッチング周波数が高くなると、電動モータのステータの巻線からの漏れ電流により、電動モータのロータを取り巻く高周波磁束が発生し、ロータの両端に電位差が生じる。その結果、ロータを支持する転がり軸受の内輪と外輪の間に電位差が生じる場合がある。
【０００５】
また、近年、電気自動車の分野では、電源の高電圧化が進められる傾向にある。電源が高電圧化すると、同じ出力であっても電流を小さくすることができるので、パワーケーブルやインバータの銅損を低減することができるという利点があるが、その一方で、電動モータのロータ電位と接地電位の電位差が大きくなりやすく、ロータを支持する転がり軸受の内輪と外輪の間の電位差が大きくなりやすい。
【０００６】
そして、電動モータのロータを支持する転がり軸受の内輪と外輪の電位差が大きくなると、内輪と転動体の間の油膜や外輪と転動体の間の油膜の絶縁破壊が生じ、内輪と外輪の間に電流が流れる。このとき、絶縁破壊が生じた箇所の放電（スパーク）により、転動体が転がり接触する第一の転走面や第二の転走面が局所的に溶融して損傷する現象（電食）が生じることがある。この電食が進行すると、第一の転走面や第二の転走面にリッジマークと呼ばれる縞状の凹凸が形成され、騒音や振動を招くおそれがある。
【０００７】
そこで、このリッジマークの発生を防止するための技術として、特許文献１～３のものが知られている。
【０００８】
特許文献１は、軸受内部を潤滑する潤滑剤として導電性グリースを用いることで、内輪と転動体の間および外輪と転動体の間に導電性を付与する技術を提案している。
【０００９】
特許文献２は、転がり軸受の内輪と外輪の間に形成される環状の軸受空間の端部開口を塞ぐシールとして、導電性ゴムを用いた導電性シールを使用することで、転動体に電流が流れるのを防止する技術を提案している。
【００１０】
特許文献３は、電動モータのロータを支持する転がり軸受の近傍に、電動モータのロータとハウジングとの間を電気的に導通する通電ブラシを設けることで、転がり軸受に電流が流れるのを防止する技術を提案している。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許