JP4032464B2 - 転がり軸受 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インバータによって速度制御されるファンモータに使用される転がり軸受の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ファンモータ（以下、単にモータともいう）に組み込まれる転がり軸受（以下、単に軸受ともいう）は、外輪がハウジングに内輪がモータのロータ軸にそれぞれすきま嵌め又は締まり嵌めされて取り付けられる。締まり嵌めされるものはいうまでもないが、すきま嵌めの場合でも、軸受の剛性を高めて振動を防止するなどの目的で内輪または外輪の側面を間座等を介して押圧することにより軸受に予圧がかけられるために、外輪とブラケット、及び内輪とロータ軸とはそれぞれ電気的に導通状態になる。
【０００３】
一方、ファンモータは、風量を制御するために回転数を可変できるインバータを介して速度制御される場合が増えてきている。その場合、インバータのキャリア周波数を高く設定することによってスイッチングによるモータ騒音を低減することができ、また半導体素子の性能向上，回路技術の向上によりキャリア周波数を高く設定することが可能となってきたこともあって、インバータのキャリア周波数は高く設定されるようになってきている。それに伴って、インバータ駆動されるモータに発生する軸電圧が増加し、ロータ軸とハウジング間ひいては軸受の内外輪間に電位差が生じることにより軸受内に転動体を経て電流が流れ、その結果、内外輪の軌道面もしくは転動体の転動面に電食を生じる可能性が増加してきている。
【０００４】
従来、インバータで駆動されるファンモータに電食のおそれがあるときには、次のような対策がとられている。
▲１▼電気的ブラシを設置することが可能な場合は、ロータ軸に電気的ブラシを接触させてロータ軸とハウジングとを等電位に保ち、軸受の内外輪間に電流が流れることを防止する。
【０００５】
▲２▼または、軸受に電気的導通性を付与したグリースを封入することにより、軸受の内外輪間を等電位に保ち電流が流れることを防止する。
▲３▼または、軸受に基油粘度の高いグリースを封入して、軸受外輪と転動体、及び軸受内輪と転動体との間に形成される油膜厚さを厚くすることにより、内外輪を電気的に絶縁させる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これら従来の電食防止対策には、それぞれに以下のような問題点があった。
【０００７】
電気的ブラシの設置については、モータのロータ軸の一端はハウジング内に収納されて電気的ブラシ設置のスペースが無く、またロータ軸の他端には合成樹脂などの絶縁物で形成されたファンが取り付けられるので、ロータ軸に電気的ブラシを接触させることが困難な場合が多く、実際問題としてファンモータに電気的ブラシを設置することは不可能なことが多い。また、たとえ電気的ブラシの設置が可能であったとしても、当該ブラシの摩耗粉がファンモータから排出されて空気中に塵埃として放出されるという不具合がある。このことは例えば電気的ブラシを設置したファンモータをクリーンルームに使用した場合には致命的な欠陥となってしまうため、実用に供することはできない。
【０００８】
電気的導通性を付与したグリースの封入については、当該グリースはカーボン粒子のような電気良導体を含有させてあるために、軸受の回転騒音が通常のグリースに比べて大きくならざるを得ない。また、こうした高価な特殊グリースを使用すると軸受のコストアップになるという弊害もある。
【０００９】
基油粘度の高いグリースの封入については、当該グリースの粘度に起因する軸受トルクの増大により温度上昇が引き起こされる不具合、及び軸受の内外輪間を通過する電流が周波数の高い交流であると、油膜厚さ程度の間隙では電流が導通してしまうおそれがあるという不具合がある。また、封入したグリースの経時劣化もしくは異物のグリース内侵入により油膜形成状態が変動し、そのため電気的に導通状態と絶縁状態とが交互に起きて電食が発生する可能性もあり、完全な対策とはなり得ない。
【００１０】
更に他の電食防止対策として、軸受の外輪にプラスチックスやセラミックスからなる絶縁被膜を形成することも知られている。絶縁被膜がプラスチックスの場合、例えば組成としては、ガラス繊維を含有するＰＰＳ樹脂等があり、熱伝導率は約0.2 〜0.4 Ｗ／ｍ・Ｋ程度に過ぎない。そのため、軸受の回転により発生する熱が逃げにくくて軸受の温度が上昇する。つまり、軸受の放熱性の更なる向上が望まれているという問題点がある。また、上記絶縁被膜がセラミックスの場合、溶射後、目標とする外径まで切削加工し、更に精度を上げるために研磨加工を行うことができるが、コストが樹脂被膜に比べて高くなる。
【００１１】
そこで本発明発明は、このような従来の転がり軸受の電食防止対策の問題点に着目してなされたものであり、電気的ブラシの設置や特殊なグリースの封入等の手段に代えて軸受外輪の外周部を熱可塑性エラストマからなる絶縁被膜で被覆することにより、電食を防止するのみならずハウジングへの軸受の挿入性を改善し且つクリープ発生も防止できる転がり軸受を提供することを目的とする。
【００１２】
また、本発明の他の目的は、電気的ブラシの設置や特殊なグリースの封入等の手段に代えて、外輪の外周部及び端面の一方を覆うように、比抵抗が１×１０13Ω・ｃｍ以上で、かつ熱伝導率が０．５ｗ／ｍ・ｋ以上の合成樹脂組成物からなるリング状絶縁部材を圧入することにより、電食を防止しつつ放熱性を確保した転がり軸受を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記第１の目的を達成するため、本発明の請求項１の発明は、外輪及び内輪と、当該外輪と内輪との間に介在する転動体とを少なくとも有する転がり軸受において、下記の５つの条件を満足することを特徴とする。
【００１４】
条件Ａ：前記外輪の外周部の全面に熱可塑性エラストマの層が形成されている。
条件Ｂ：前記熱可塑性エラストマの層は、硬さが６０〜９０［ＨＤ A ］であり、且つ厚さが０．５〜５ｍｍである。
条件Ｃ：前記熱可塑性エラストマの層は、熱伝導率が１０Ｗ／ｍ・ｋ以上で且つ比抵抗が１×１０ 4 Ω・ｃｍ以上の熱伝導性フィラーを含有する。
条件Ｄ：前記熱可塑性エラストマの層の外周面の全面にわたって凹凸が設けられている。
条件Ｅ：前記凹凸が、前記外輪の幅方向に連続するヘリンボン状の凹部、菱形状に連続する帯状の凹部、又は不規則に散在する不定形の突起により形成されている。
【００１５】
また、本発明の請求項２の発明は、請求項１に記載の転がり軸受において、前記熱可塑性エラストマの層は、前記外周面の凹凸の高さ（深さ）が５〜１００μｍであることを特徴とする。
【００１７】
本発明による転がり軸受は、外輪の外周部に形成された熱可塑性エラストマの層により、軸受外輪とハウジングとが電気的に絶縁される。そのため、インバータ駆動されるモータに軸電圧が生じても、軸受の内外輪間には電位差を生じることがない。したがって、軸受の内外輪間に電流が流れることがなくなり、内外輪の軌道面あるいは転動体の転動面の電食が防止される。
【００１８】
本発明の熱可塑性エラストマの層の硬さが６０〜９０［ＨＤA ］であると、通常の金属の薄膜層やプラスチックス層に比べて軟らかく変形し易いため、ハウジングへの軸受の挿入が容易である。且つまた、軸受をハウジングへ圧入することにより前記熱可塑性エラストマの層がハウジング内で突っ張ってクリープ防止に有効に機能する。さらに、その熱可塑性エラストマの表面に凹凸があると、平らなものに比べてハウジングへの接触面積が小さくなるため、より変形し易くなってハウジングへの軸受挿入が一層容易になる。
【００１９】
本発明の熱可塑性エラストマの層に熱伝導性フィラーを添加すると、当該エラストマの層に蓄熱されずに、軸受からハウジングへと有効に放熱されるため、当該エラストマの熱劣化を抑制できる。
【００２０】
また、上記の第２の目的を達成するため、本発明は、外輪及び内輪と、当該外輪と内輪との間に介在する転動体とを少なくとも有する転がり軸受において、前記外輪の外周部及び軸受両端面のうち少なくとも一方の端面を被うように、比抵抗（値）が１×１０13Ω・ｃｍ以上で、且つ熱伝導率が０．５Ｗ／ｍ・ｋ以上の合成樹脂組成物からなるリング状絶縁部材を圧入した事を特徴とする。
【００２１】
ここで、前記リング状絶縁部材は、前記合成樹脂組成物の強化に貢献する熱伝導率が１０ｗ／ｍ・ｋ未満で且つ比抵抗が１×１０3 Ω・ｃｍ以上の繊維材〔Ａ〕と、飽和磁化が２０ｅｍｕ／ｇ以上で且つ比抵抗が１×１０3 Ω・ｃｍ以上の磁性充填材〔Ｂ〕とを含み、両者の合計〔Ａ＋Ｂ〕が３０〜７５重量％であるものとすることができる。
【００２２】
また、磁性充填材〔Ｂ〕の含有量は２０〜６５重量％とすることができる。
また、磁性充填材〔Ｂ〕はフェライトとすることができる。
また、磁性充填材〔Ｂ〕はその少なくとも一部を熱伝導向上充填材で置き換えることができる。
【００２３】
前記熱伝導向上充填材は、熱伝導率が１０ｗ／ｍ・ｋ以上で且つ比抵抗が１×１０3 Ω・ｃｍ以上の非磁性高熱伝導性充填材〔Ｃ〕とすることができる。
また、非磁性高熱伝導性充填材〔Ｃ〕は無機化合物の粉体，繊維及びウィスカーのいずれかから選定したものとすることができる。
【００２４】
一般に、樹脂や、ガラス繊維のような繊維材は熱伝導率が小さいため、この両者のみを混合した樹脂組成物から形成される絶縁被膜の熱伝導率も小さい。また、ガラス繊維のような繊維材はそれ自体に磁性を持っていないため、繊維同士が樹脂中で磁気的に吸引しあってつながることはしない。したがってガラス繊維を互いに接触させて熱伝導率を上げようとすると、かなり多量に樹脂中に混入しなければならず、それによって成形性やウエルド強度等の機械的強度が著しく低下し、軸受に使用するのに必要とされる以上の性能を有する絶縁被膜（リング状絶縁部材）を形成できなくなる。
【００２５】
そこで第２の目的を達成する本発明にあっては、磁性粒子（飽和磁化２０ｅｍｕ／ｇ以上、且つ比抵抗１×１０3 Ω・ｃｍ以上）からなる絶縁性の充填材を別途に樹脂に添加する。添加した磁性充填材の磁性粒子同士が樹脂中で互いに吸引し合って接触し易く、それによってリング状絶縁部材の熱伝導率を上げて放熱特性を向上させる。かくして耐クリープ強度と共に耐熱性，絶縁性，放熱性にも優れた絶縁被膜が得られる。
【００２６】
また、本発明にあっては、上記の強化繊維材〔Ａ〕と磁性充填材〔Ｂ〕の少なくとも一部を、熱伝導率が１０ｗ／ｍ・ｋ以上で且つ比抵抗が１×１０3 Ω・ｃｍ以上の非磁性高熱伝導性充填材〔Ｃ〕で置き換えてもよい。この非磁性高熱伝導性充填材〔Ｃ〕は熱伝導向上充填材として添加するもので、繊維状あるいはウィスカー状であればガラス繊維などの強化材と同じように使用でき、樹脂自体の強度を低下させることなく熱伝導性を向上できてより一層効果的である。
【００２７】
以下、本発明の詳細について説明する。
第１の目的を達成する本発明の転がり軸受に使用できる熱可塑性エラストマとしては、ポリエステル系エラストマ，ポリアミド系エラストマ，ポリウレタン系エラストマ，ポリオレフィン系エラストマ，ニトリル系エラストマ，アクリル系エラストマ，スチレン系エラストマ，その他動的架橋タイプのエラストマなどがある。耐熱性の面を考慮すると、なかでもポリエステル系エラストマが好適である。
【００２８】
これらの熱可塑性エラストマ材料の具体例を挙げると、オレフィン系には「ミラストマ」〔三井石油化学工業（株）製、登録商標〕を、ポリエステル系には例えば「ペルプレン」〔東洋紡績（株）製、登録商標〕及び「ハイトレル」〔東レ・デュポン（株）製、登録商標〕を、ポリアミド系には「ペバックス」〔東レ（株）製、登録商標〕及び「ＵＢＥポリアミドエラストマ」〔宇部興産（株）製〕を、ポリウレタン系には「エラストラン」〔武田バーディッシュウレタン工業（株）製、登録商標〕を、ニトリル系，アクリル系には「ミラプレーン」〔三菱化成ＭＫＶ（株）製〕を、その他特殊なものとして動的架橋タイプである「ｓａｎｔｏｐｒｅｎｅ」〔エーイーエスジャパン（株）、登録商標〕を例示することができる。
【００２９】
熱可塑性エラストマの硬度としては６０〜９０［ＨＤA ］（デュロメータＡスケール硬さ）が好適であり、より好ましくは７０〜８５［ＨＤA ］である。６０［ＨＤA ］未満では、軟らかすぎるために変形能力が大きく、軸受をハウジングに圧入するとき熱可塑性エラストマの層が潰れて軸受外輪本体の端面から出っ張ってしまうおそれがあり、ラジアル荷重に対する剛性が劣化する。一方、硬度が９０［ＨＤA ］を越えると、変形能力が小さくなってハウジングへの挿入性や耐クリープ性が低下する。
【００３０】
熱可塑性エラストマ層の厚さとしては、０．５〜５ｍｍ程度あれば、絶縁性及びクリープ防止には十分である。０．５ｍｍ未満では層（被膜）としての強度が低下する。一方、厚さ５ｍｍを越える場合は使用する材料の量が増えてコストアップにつながる。
【００３１】
熱可塑性エラストマ層の凹凸部の高さ（深さ）は、成形時の離型及び変形性やクリープ防止性を考慮すると５〜１００μｍが好適であり、より好ましくは１０〜５０μｍである。５μｍ未満では変形性・クリープ防止性に十分な寄与は求められなくなり、一方、１００μｍを越えると金型からの離型性が悪くなり生産性が低下する。
【００３２】
熱可塑性エラストマの層と外輪本体との接合は、熱可塑性エラストマ部分を別途に射出成形により成形し、それを変形させて外輪に嵌め込んでもよいし、或いは外輪本体の外周部もしくは端面部に脱落防止用の溝（好ましくはアリ溝）を設け、軸受本体をコアにしてインサート成形する方法で行ってもよい。
【００３３】
また、その接合をより強固に行うために、熱可塑性エラストマの層と外輪本体の外周部もしくは端面部との間に接着剤を介在させても良い。接着剤としては、エポキシ系などの弾性接着剤が、外輪本体と熱可塑性エラストマ間の線膨張の違いを相殺するのに好適である。
【００３４】
更に、熱可塑性エラストマの熱伝導性の向上を目的として、熱伝導率で１０ｗ／ｍ・ｋ以上で且つ比抵抗が１×１０4 Ω・ｃｍ以上の熱伝導性フィラーを当該エアストマに添加しても良い。これにより、軸受の運転で発生する熱が熱可塑性エラストマの層に蓄熱されずに有効に軸受からハウジングへ放熱されて、熱可塑性エラストマの熱劣化を抑制することができる。熱伝導性フィラーの添加量としては１０〜５０重量％程度がよく、熱可塑性エラストマの層の熱伝導率が０．５ｗ／ｍ・ｋ以上で且つ比抵抗が１×１０13Ω・ｃｍ以上になるように、種々のフィラーを組み合わせて使用される。熱伝導性フィラーの添加量が１０重量％未満では熱伝導率の向上があまり望めない。一方、その添加量が５０重量％を越えると熱可塑性エラストマの層の成形性が低下する。
【００３５】
この熱伝導性フィラーの具体例としては、ＳｉＣウィスカ，Ａｌ2 Ｏ3 （ウィスカ，繊維，粒子状等），ＡｌＮ（粒子状），ＭｇＯ（粒子状），ＢｅＯ（粒子状）等を挙げることができる。
【００３６】
また、本発明の熱可塑性エラストマの層の強度を向上させる目的で、ガラス繊維などの強化繊維を添加しても良い。その場合の強化繊維の添加量は、前記熱伝導性フィラーとの合計で３０〜６５重量％とする。その合計添加量が３０重量％未満では、一定レベル以上の強度と熱伝導性とのバランスのとれたものが得られない。一方、合計添加量が６５重量％を越えると成形性が低下する。
【００３７】
続いて、更に第２の目的を達成する本発明を詳細に説明する。
本発明のリング状絶縁部材の形成に使用する樹脂材料としては、ＰＰＳ樹脂や芳香族ナイロン（芳香族ポリアミド樹脂）や脂肪族ポリアミド樹脂の４．６ナイロンなどを好適に用いることができる。ＰＰＳ樹脂は吸水性が低く、また成形性が良好であることから、低吸水性で寸法安定性に優れたリング状絶縁部材を射出成形により低コストで形成することができる。また、芳香族ナイロンは高融点，高強度を有し、軸受の高速回転時には絶縁部材温度が１２０℃にも達する高温で絶縁性能を維持できて好ましい。一方、４．６ナイロン等の脂肪族ポリアミド樹脂も良好な電気絶縁性を有し、リング状絶縁部材に適する。
【００３８】
但し、上記樹脂は、単味では、電食防止転がり軸受用の絶縁部材に要求される複数の機能を同時に満たすことはできず、次に述べる添加材料と併用する。
その樹脂材料の強化に用いる本発明の繊維材〔Ａ〕は、主としてマトリックス樹脂の耐クリープ性を向上させ尚且つリング状絶縁部材の電気絶縁性を維持するために用いられるものであり、電気絶縁性については高い方がよいが比抵抗値で１×１０3 Ω・ｃｍ以上好ましくは１×１０4 Ω・ｃｍ以上が良い。熱伝導性についても高い程好ましい。具体的な好適例としては、グラスファイバ（ＧＦ）繊維あるいは６チタン酸カリウムや８チタン酸カリウムなどのチタン酸カリウムウィスカー，ホウ酸アルミニウムウィスカー，炭酸カルシウムウィスカー（アルゴナイト），塩基性硫酸マグネシウムウィスカー等が有効であるが、その他アラミド繊維などを用いることもできる。表１にこれらの比抵抗値を示す。
【００３９】
【表１】
【００４０】
これらの主として耐クリープ性向上のための繊維材〔Ａ〕の添加量は、混合物全体の１０〜５５重量％であり、好ましくは２０〜４０重量％である。５５重量％を越えると成形性が悪くなり、１０重量％未満では耐クリープ性が悪くなる。
【００４１】
本発明の磁性充填材〔Ｂ〕は、リング状絶縁部材の電気絶縁性の維持と伝熱性の向上とを同時に満たすために用いられ、その熱伝導率は高い程好ましいが、少なくともガラス繊維と同程度の５〜１０Ｗ／ｍ・Ｋであれば良い。一方、電気絶縁性についても高い方がよいが、比抵抗値で１×１０3 Ω・ｃｍ以上、より好ましくは１×１０4 Ω・ｃｍ以上であれば使用上問題はない。さらに、飽和磁化については、２０ｅｍｕ／ｇ以上、より好ましくは５０ｅｍｕ／ｇ以上が磁気吸引力が大きくなるので好適である。２０ｅｍｕ／ｇ未満では磁気吸引力が小さすぎて所期の伝熱性の向上が得られない。
【００４２】
このような条件を満たし得る磁性充填材は、例えばＭｇＦｅ2 ０4 （マグネシウムフェライト），ＭｎＦｅ2 Ｏ4 （マンガンフェライト），Ｆｅ3 Ｏ4 （マグネタイト），ＣｏＦｅ2 Ｏ4 （コバルトフェライト），ＮｉＦｅ2 Ｏ4 （ニッケルフェライト），ＣｕＦｅ2 Ｏ4 （銅フェライト），γ−Ｆｅ2 Ｏ3 （マグヘマイト）などの粒状粉体から選定される。表２にこれらの充填材物質の飽和磁化と比抵抗を示す。
【００４３】
【表２】
【００４４】
磁性充填材〔Ｂ〕の添加量は、リング状絶縁部材を形成する合成樹脂組成物全体の２０〜６５重量％であり、好ましくは２５〜５５重量％の範囲で選定される。６５重量％を越えると耐クリープ性，成形性を満たすことが困難となり、一方、２０重量％未満では伝熱性の向上が期待できず、そのため本願発明の電気絶縁性，伝熱性，耐クリープ性の３拍子そろった向上という効果が期待できなくなる。
【００４５】
更に、本発明の非磁性高熱伝導性充填材〔Ｃ〕は、磁性充填材［Ｂ］と同様に、リング状絶縁部材の伝熱性の向上と電気絶縁性の維持とを同時に満たすために用いられるが、その熱伝導率は、磁性充填材［Ｂ］のように粒子同士が磁気吸引力によって積極的につながろうとはしないので、粒子個々により高い熱伝導性が必要になる。具体的には１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上さらに好ましくは２０Ｗ／ｍ・Ｋ以上が必要である。一方、電気絶縁性についても高い方がよいが、比抵抗値で１×１０3 Ω・cm以上、より好ましくは１×１０4 Ω・cm以上であれば使用上問題ない。
【００４６】
このような条件を満たし得る非磁性高熱伝導性充填材〔Ｃ〕は、例えば、ＳｉＣ（炭化 ケイ素）、ＡｌＮ（窒化アルミニウム）、ＢｅＯ（ベリリア）、ＢＮ（窒化ホウ素）、Ａｌ2 Ｏ3 （アルミナ）、ＭｇＯ（マグネシア）などの粉体、繊維またはウィスカー等から選定される。表３に、これらの充填材物質の熱伝導率と比抵抗をＣｕ（銅）、ガラス繊維（Ｅガラス）と比較して示す。
【００４７】
【表３】
【００４８】
なお、表３に示されるもののうち、ＳｉＣ，Ａｌ2 Ｏ3 は繊維及びウィスカー（記号〔Ｃ−１〕で示す）もあるが、それ以外は粒状（記号〔Ｃ−２〕で示す）のみである。よって、耐クリープ性が更に要求される場合には、ガラス繊維（ＧＦ）を用いずにＳｉＣ，Ａｌ2 Ｏ3 のウィスカー又は繊維〔Ｃ−１〕を使用すれば耐クリープ性が更に向上し、加えて伝熱性の向上も得られる。
【００４９】
この非磁性高熱伝導性充填材〔Ｃ−１〕は、少なくとも一部を磁性充填材〔Ｂ〕の代わりに使用することができる。その場合の添加量は、両者混合（〔Ｂ＋Ｃ−１〕）の場合で合成樹脂組成物全体の３０〜７５重量％、前者のみ単独（〔Ｃ−１〕）の場合で、２０〜７５重量％であり、好ましくは２５〜５０重量％の範囲で選定される。７５重量％を越えると成形性を満たすことが困難となる。一方、２０重量％未満ではリング状絶縁部材の熱伝導性が０．５ｗ／ｍ・ｋ以上にならない。したがって、耐クリープ性，伝熱性の向上が期待できず、そのため本願発明のリング状絶縁部材の電気絶縁性，伝熱性，耐クリープ性の３拍子そろった向上という効果が期待できなくなる。なお、コスト的には、磁性充填材〔Ｂ〕の方が非磁性高熱伝導性充填材〔Ｃ−１〕に比べて安価なため、非磁性高熱伝導性充填材〔Ｃ−１〕単独で用いるよりも磁性充填材〔Ｂ〕のみ或いは両者混合〔Ｂ＋Ｃ−１〕で使用する方が有利である。
【００５０】
以上述べた上記第２の目的を達成する本発明の合成樹脂組成物への各種充填材の単独での充填量をまとめると表−４のようになる。
【００５１】
【表４】
【００５２】
但し、次に述べるように、〔Ｃ−１〕と組合せると〔Ａ〕の充填量は０〜４０重量％、同じく〔Ｂ〕の充填量は０〜５５重量％となる。
【００５３】
これらの各種充填材は組み合わせて使用することも可能である。
その場合に考えられる合成樹脂組成物のマトリッスス中での充填材の組合せ方と充填比率は、次の５通りとなる。
【００５４】
▲１▼ Ａ＋Ｂ ４５〜７５ｗｔ％
▲２▼ Ａ＋Ｃ−２ ４５〜７５ｗｔ％
▲３▼ Ｂ＋Ｃ−１ ３０〜７５ｗｔ％
▲４▼ Ａ＋Ｃ−１ ４５〜７５ｗｔ％
▲５▼ Ａ＋Ｂ＋Ｃ ４５〜７５ｗｔ％
何れも、下限値未満の充填量ではリング状絶縁部材の熱伝導性が０．５ｗ／ｍ・ｋ以上にならない。一方、上限値を超えると成形性が低下する。
【００５５】
それぞれの組合せにおける臨界的意義を、以下に述べる。
（１） 繊維材〔Ａ〕と磁性充填材〔Ｂ〕との組合わせ：
表５に、充填材〔Ａ＋Ｂ〕の場合について、当該充填材の添加比率の違いによるリング状絶縁部材の熱伝導率と比抵抗の測定結果を示す。但し、繊維材〔Ａ〕（ガラス繊維）は２０重量％に固定し、磁性充填材〔Ｂ〕（ＭｎＦｅ2 Ｏ4 ）の添加量を変化させた。
【００５６】
【表５】
【００５７】
図１は、表５をグラフにしたものである。この図から明らかなように、合計添加量〔Ａ＋Ｂ〕は、４５〜７５重量％の範囲が好ましい。７５重量％を越えるとリング状絶縁部材の比抵抗が１×１０13Ω・ｃｍ未満になってしまう。また、マトリックス樹脂が不足して成形時の流動性低下をまねき、その結果、形成されたリング状絶縁部材の表面粗さが悪くなると共にウエルド強度が低下する。一方、４５重量％未満では、繊維材〔Ａ〕，磁性充填材〔Ｂ〕が共に必要最低量が確保できず、伝熱性，耐クリープ性の両立が困難になり、リング状絶縁部材の熱伝導性が０．５ｗ／ｍ・ｋ以上にならない。更に、高い伝熱性，耐クリープ性を確保するためには、合計添加量〔Ａ＋Ｂ〕が５０〜７５重量％の範囲にあると、より好適である。
【００５８】
なお、このような繊維材〔Ａ〕，磁性充填材〔Ｂ〕を含有する樹脂組成物にあっては、必要に応じて離型剤や、強度向上を目的としてシランカップリング剤等のカップリング剤を添加しても良い。あるいは、カップリング剤などで処理した繊維材又は充填材を使用してもよい。
（２） 繊維材〔Ａ〕と粒状非磁性高熱伝導性充填材〔Ｃ−２〕との組合せ：
表６に、充填材〔Ａ＋Ｃ−２〕の場合について、当該充填材の添加比率の違いによるリング状絶縁部材の熱伝導率と比抵抗の測定結果を示す。但し、繊維材〔Ａ〕（ガラス繊維）は２０重量％に固定し、粒状非磁性高熱伝導性充填材〔Ｃ−２〕（Ａｌ2 Ｏ3 ）の添加量を変化させた。
【００５９】
【表６】
【００６０】
図２は、表６をグラフにしたものである。この図から明らかなように、合計添加量〔Ａ＋Ｃ−２〕は、４５〜７５重量％の範囲が好ましい。７５重量％を越えると、比抵抗はなお高いがマトリックス樹脂が不足して成形性が低下する。一方、４５重量％未満では、リング状絶縁部材の熱伝導性が０．５ｗ／ｍ・ｋ以上にならない。
（３） 磁性充填材〔Ｂ〕と繊維またはウィスカ状非磁性高熱伝導性充填材〔Ｃ−１〕との組合せ：
表７に、充填材〔Ｂ＋Ｃ−１〕の場合について、当該充填材の添加比率の違いによるリング状絶縁部材の熱伝導率と比抵抗の測定結果を示す。但し、磁性充填材〔Ｂ〕（ＭｎＦｅ2 Ｏ4 ）は２０重量％に固定し、非磁性高熱伝導性充填材〔Ｃ−１〕（Ａｌ2 Ｏ3 繊維）の添加量を変化させた。
【００６１】
【表７】
【００６２】
図３は、表７をグラフにしたものである。この図から明らかなように、合計添加量〔Ｂ＋Ｃ−１〕は、３０〜７５重量％の範囲が好ましい。７５重量％を越えると、比抵抗はなお高いがマトリックス樹脂が不足して成形性が低下する。一方、３０重量％未満では、リング状絶縁部材の熱伝導性が０．５ｗ／ｍ・ｋ以上にならない。
【００６３】
なお、表８に、上記繊維またはウィスカ状非磁性高熱伝導性充填材〔Ｃ−１〕単独の場合について、当該充填材〔Ｃ−１〕（Ｓｉウィスカ使用）の添加比率の違いによるリング状絶縁部材の熱伝導率と比抵抗の測定結果を示す。
【００６４】
【表８】
【００６５】
図４は、表８をグラフにしたものである。この図から明らかなように、〔Ｃ−１〕充填材単独の添加量は、２０〜７５重量％の範囲が好ましい。７５重量％を越えると、比抵抗はなお高いがマトリックス樹脂が不足して成形性が低下する。一方、２０重量％未満では、リング状絶縁部材の熱伝導性が０．５ｗ／ｍ・ｋ以上にならず、伝熱性，耐クリープ性の両立が困難である。
（４） 繊維材〔Ａ〕と繊維またはウィスカ状非磁性高熱伝導性充填材〔Ｃ−１〕との組合せ：
充填材〔Ａ＋Ｃ−１〕の場合について、当該充填材の添加比率の違いによるリング状絶縁部材の熱伝導率と比抵抗の変化を上記同様に測定した結果、図示しないが合計添加量〔Ａ＋Ｃ−１〕は、４５〜７５重量％の範囲が好ましいことが判った。７５重量％を越えると、比抵抗はなお高いがマトリックス樹脂が不足して成形性が低下する。一方、４５重量％未満では、リング状絶縁部材の熱伝導性が０．５ｗ／ｍ・ｋ以上にならない。
（５） 繊維材〔Ａ〕と磁性充填材〔Ｂ〕と非磁性高熱伝導性充填材〔Ｃ〕との組合せ：
繊維材〔Ａ〕と磁性充填材〔Ｂ〕と非磁性高熱伝導性充填材〔Ｃ〕との合計添加量〔Ａ＋Ｂ＋Ｃ〕は、４５〜７５重量％が好ましい。７５重量％を越えるとマトリックス樹脂が不足して成形時の流動性低下をまねき、その結果、成形されたリング状絶縁部材の表面粗さが悪くなると共にウエルド強度が低下する。一方、４５重量％未満では、リング状絶縁部材の熱伝導性が０．５ｗ／ｍ・ｋ以上にならないばかりか、繊維材〔Ａ〕，磁性充填材〔Ｂ〕，非磁性高熱伝導性充填材〔Ｃ〕の各必要最低量が確保できないために、伝熱性，耐クリープ性の両立が困難になる。更に、高い伝熱性，耐クリープ性を確保するためには、合計添加量〔Ａ＋Ｂ＋Ｃ〕が５０〜７５重量％の範囲にあるとより好適である。
【００６６】
上記三者の合計添加量〔Ａ＋Ｂ＋Ｃ〕の内訳は、次のような電食を防止する転がり軸受のリング状絶縁部材として必要な物性が得られるように、それぞれ決められる。
【００６７】
熱伝導率 ：０．５ｗ／ｍ・ｋ以上
比抵抗 ：１×１０13Ω・ｃｍ以上
ウエルド強度 ：７０ＭＰａ以上
【００６８】
アイゾット衝撃強度：２ｋJ ／ｍ2 以上、より好ましくは落下時の強度向上のため５ｋJ ／ｍ2 以上とする。これにより電食防止転がり軸受自体の取扱いがより容易になる。すなわち、ウエルド強度７０ＭＰａ以上、アイゾット衝撃強度２ｋJ ／ｍ2 以上であれば軸受をハウジングに挿入する際の絶縁被膜の損傷を防止できる。
【００６９】
【００７０】
【発明の実施の形態】
以下、第１の目的を達成する本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図５に示すものは、本発明の転がり軸受の第１の実施形態の半断面図で、ファンモータのロータ軸に嵌着される内輪１、ハウジングに嵌着される外輪２、内輪１と外輪２との間に介在する転動体のボール３、そのボール３を保持する保持器４を備えた深溝玉軸受に本発明を適用したものである。外輪２の外周面２ｇ及び両側面２ｓ，２ｓからなる外輪外周部は、その略全面が熱可塑性エラストマの被膜状の層５で被覆されている。
【００７１】
この実施形態の熱可塑性エラストマの層５は薄い個所での厚さｔが１．５ｍｍであり、その外周面５ｇに、図６に拡大して示すような断面半円形で高さｈが５０μｍ程の凸部７が円周方向に環状に連続して多数列形成されている。また、熱可塑性エラストマの層５の内周面５ｎ及び内側面には、断面四角形の突起８が円周方向に連続して環状にそれぞれ形成されている。これらの突起８は、外輪２の外周面２ｇ及び両側面２Ｓ，２Ｓに予め形成されている断面四角形で円周方向に連続して環状に形成されている凹溝９に対応させてあり、当該突起８が凹溝９に嵌合して脱落を防止する構造になっている。
【００７２】
前記熱可塑性エラストマの層５は、例えばポリエステル系エラストマであるペルプレン（登録商標），Ｐ−３０Ｂ」を採用し、所定の金型を用いて射出成形されている。その性状は、硬さ：７１［ＨＤA ］，熱伝導率：０．２２ｗ／ｍ・ｋ，比抵抗：１×１０12Ω・ｃｍである。これを、外輪２に取り付けるに際しては、当該外輪２の外周部に、予め、室温硬化型のエポキシ系弾性接着剤「ＥＰ−００１」を塗布しておき、前記射出成形された熱可塑性エラストマの層５を変形させてその外輪２の外周部に嵌め込み、完全に接着するまで放置するという方法をとった。
【００７３】
いま、上記の深溝玉軸受を、例えば図７に示すようにファンモータに固定側軸受として組み込んで使用する場合に、内輪１をファンモータのロータ軸Ｊに締まり嵌めで嵌着し、外輪２の方はハウジングＨに嵌着し間座Ｋを介して予圧を付与するものとする。このとき、外輪２はその外周部に取り付けてある熱可塑性エラストマの層５を介してハウジングＨの内面に挿入される。かくしてファンモータに装着された本実施形態の転がり軸受は、外輪２の外周部に形成された熱可塑性エラストマの層５により、軸受外輪２の外周面５ｇとハウジングＨとが電気的に絶縁される。且つまた、軸受外輪２の一方の外側面２ｓとの間及び他方の外側面２ｓと同じくハウジングを構成する間座Ｋとの間も介在する熱可塑性エラストマの層５により電気的に絶縁される。したがってインバータ駆動されるファンモータに軸電圧が生じても、軸受の内輪１外輪２間には電位差を生じることがない。すなわち、軸受の内外輪間に電流が流れることがなくなり、内輪１外輪２の各軌道面あるいはボール３の転動面の電食が防止される。
【００７４】
しかして、熱可塑性エラストマの層５は、硬さが７１［ＨＤA ］と従来のプラスチックスやセラミックスにより形成された絶縁被膜に比べて材質的に柔らかく変形し易いうえに、外周面５ｇが凸部７で凹凸状になっていてハウジングＨとの接触面積が小さいことから形状的にも変形し易くされているため、ハウジングＨ内への挿入が容易に行われる。しかも、ハウジングＨ内に圧入された熱可塑性エラストマの層５は、今度は突っ張って変形に対して抵抗する。すなわち、本実施形態によれば、軸受の挿入性を損なわずにしかもクリープ発生も防止できるという効果を奏する。
【００７５】
図８，図９に、本発明の転がり軸受の第２の実施形態を示す。
この実施形態では、軸受の外輪２の外周部を被覆している熱可塑性エラストマの被膜状の層５の材質及び外周面５ｇの表面構造が上記第１の実施形態とは異なっている。すなわち、本実施形態例の熱可塑性エラストマの層５の材質は、ポリアミド系エラストマ（詳しくはポリアミド・ポリエーテル系）である「ペバックス，登録商標、２５３３ＳＡ＊＊」（東レ（株）製）硬さ７５［ＨＤA ］である。その性状は、硬さ：７５［ＨＤA ］，熱伝導率：０．２６ｗ／ｍ・ｋ，比抵抗：１０14〜１０15Ω・ｃｍである。成形方法及び外輪２の外周部への接合方法は上記第１の実施形態例の場合と同じである。また、本実施形態例の熱可塑性エラストマの層５の外周面５ｇの表面構造については、図９に示すように、断面半円状の凸部７の代わりに、断面台形状で周方向に深さｈ1 が３０μｍ程の凹部１１が円周方向に環状に連続して多数列形成されている。
【００７６】
その他の構成及び作用効果は、第１の実施形態と同様である。
図１０，図１１に、本発明の転がり軸受の第３の実施形態を示す。
この実施形態は、軸受の外輪２の外周部を被覆している熱可塑性エラストマの被膜状の層５の材質，外輪外周部への取付け構造及び層の外周面５ｇの表面構造が上記第１，第２の各実施形態とは異なっている。すなわち、本実施形態例の熱可塑性エラストマの層５の材質は、第１の実施形態例の場合と同じポリエステル系エラストマである「ペルプレン（登録商標），Ｐ−３０Ｂ」に、補強材（熱伝導性フィラー）のＳｉＣウィスカを４０重量％添加したものである。また、外輪外周部への取付けについては、図１０に示すように、外輪２の外周面２ｇと両側面２ｓとに断面台形状の溝（アリ溝）１２を円周方向に連続して予め形成し、この外輪２をコアとして金型に装着して熱可塑性エラストマの層５をインサート成形することにより、熱可塑性エラストマの層５の内周面５ｎと内側面５ｓとの前記アリ溝１２に対応する個所を突起１３としてアリ溝１２内に嵌入させ、熱可塑性エラストマの層５の脱落を防止する構造になっている。突起１３を除いた熱可塑性エラストマの層５の厚さｔは１．０ｍｍである。
【００７７】
熱可塑性エラストマの層５の外周面５ｇの表面には、図１１に示すように、外輪２の幅方向に連続する杉綾模様状（ヘリンボン状）の深さ５０μｍの凹部１４が形成されている。この熱可塑性エラストマの層５の性状は、硬さ：７５［ＨＤA ］，熱伝導率：０．６ｗ／ｍ・ｋ，比抵抗：１×１０15Ω・ｃｍである。
【００７８】
その他の構成及び作用効果は、第１の実施形態と同様である。
続いて、本発明の転がり軸受の第４の実施形態（図１２）を説明する。
この実施形態における熱可塑性エラストマの被膜状の層５の材質は、ポリエステル系エラストマである「ペルプレン（登録商標），Ｐ−３０Ｂ」に、熱伝導性フィラーとしてＡｌＮ粉末を３０重量％及び補強材としてガラス繊維（シランカップリング剤処理したもの）２０重量％を含有させたものを用いている。
【００７９】
この実施形態例の熱可塑性エラストマの層５の外輪外周部への取付け構造は、上記図１０に示したものと同じである。
熱可塑性エラストマの層５の外周面５ｇの表面には、図１２に示すように、菱型模様とした深さ５０μｍの帯状の凹部１６が点在している。この熱可塑性エラストマの層５の性状は、硬さ：７７［ＨＤA ］，熱伝導率：０．６２ｗ／ｍ・ｋ，比抵抗：９×１０14Ω・ｃｍである。
【００８０】
その他の構成及び作用効果は、第１の実施形態と同様である。
図１３に、本発明の転がり軸受の第５の実施形態を示す。
この実施形態は、例えば転がり軸受の外輪２の一側面２ｓをバネで押圧して予圧するなどのように、外輪２の外周部としての外周面と一端側とがハウジングに対し電気的導通状態となるような使用態様の場合に好適に利用できるものである。すなわち、熱可塑性エラストマの層５は、外輪２の外周面２ｇを被覆する部分５Ａとこれに直交して外輪２の一側面２ｓを被覆する部分５Ｂとからなる断面ほぼＬ形とされている。この熱可塑性エラストマの層５により、転がり軸受（図示のものは、シール１７を有する密閉型軸受）の外輪２の外周面２ｇ及び一方の側面２ｓが被覆されている。被覆する側面２ｓは、熱可塑性エラストマの層５が無い場合にハウジングと導通する側である。
【００８１】
なお、この実施形態の熱可塑性エラストマの層５の外周面には、図５，図６に示すものと同様の断面半円形の凸部７が、円周方向に環状に連続して多数形成されている。
【００８２】
予め所定の金型を用いて断面Ｌ形に射出成形された熱可塑性エラストマの層５は、その内周面５ｎの被覆しない方の側面２ｓに近い個所に、円周方向に連続した断面四角形の突起８を備えている。一方、外輪２の外周面２ｇには、前記突起８に対応する位置に、円周方向に連続した断面四角形の凹溝９が予め形成してある。
【００８３】
熱可塑性エラストマの層５の装着は、第１の実施形態におけると同様に、外輪２の被覆面に予め弾性接着剤を塗布し、熱可塑性エラストマの層５の前記突起８を外輪の前記凹溝９に嵌合させるようにして熱可塑性エラストマの層５を貼り付ける方法で行う。
【００８４】
ファンモータに装着された本実施形態の転がり軸受は、断面Ｌ形の熱可塑性エラストマの層５のうちの外輪２の外周面２ｇを被覆する部分５Ａにより、ハウジングＨと電気的に絶縁されると共に、外輪の一側面２ｓを被覆する部分５Ｂにより予圧用の部材とも電気的に絶縁される。かくして、インバータ駆動されるファンモータに軸電圧が生じても、軸受の内輪外輪間には電位差がなくしたがって軸電流が流れないから、内輪外輪の軌道面やボール３の転動面の電食が防止される。
【００８５】
その他の構成及び作用効果は、第１の実施形態とほぼ同様である。
図１４に、本発明の転がり軸受の第６の実施形態を示す。
この実施形態は、転がり軸受の外輪２の両側面２ｓ，２ｓがハウジングに接触せず電気的に非導通である使用態様の場合に好適に利用できるものである。すなわち、転がり軸受の外周部である外輪２の外周面２ｇに、円周方向に環状に連続した三列の凹溝１８，１８，１８が平行に形成されており、各凹溝１８に断面長方形の環状の熱可塑性エラストマの層（帯）５が下半部を嵌め込んで接着されている。その熱可塑性エラストマの層５の外周面には、図５，図６に示すものと同様の断面半円形の凸部７が、円周方向に環状に連続して多数形成されている。
【００８６】
本実施形態の転がり軸受をファンモータに装着した場合、外輪２の外周面２ｇに取り付けた帯状の熱可塑性エラストマの層５によりハウジングと電気的に絶縁され、一方、軸受外輪２の両側面２ｓ，２ｓとハウジングとはもともと非接触非導通であるから、上記各実施形態例の場合と同じく内輪外輪の軌道面やボール３の転動面の電食を効果的に防止することができる。
【００８７】
なお、本発明において熱可塑性エラストマの層５の外周面５ｇに形成される凹凸のパターンは上記各実施形態例のものに限らず、その他種々のものが可能である。図１５，図１６はその他のパターン例を示したもので、図１５のものはヘリンボン状の凹部２０が外輪の円周方向に連続しているパターン、図１６のものは不定形の突起２１が不規則に多数散在しているパターンである。
【００８８】
また、上記各実施形態では深溝玉軸受の場合を例にして説明したが、本発明はこれに限らず、アンギュラ玉軸受やころ軸受等のその他の転がり軸受にも同様に適用することができる。
【００８９】
続いて、第２の目的を達成する本発明の実施の形態（第７の実施形態）を説明する。
図１７の転がり軸受Ａには、その外輪２の外周面２ｇと片側の端面２ｓを被うようにしてリング状絶縁部材３０が圧入されている。内輪１の方はそのままになっている。３はボール、４は保持器である。リング状絶縁部材３０の角部には、ハウジングへの当該転がり軸受Ａの挿入性が良くなるように、円周に面取り３０ａが施されている。リング状絶縁部材３０は、その材料として例えばＰＰＳ樹脂４０重量％（以下、ｗｔ％とも記述する）と、強化繊維剤〔Ａ〕であるガラス繊維３５重量％と、磁性充填材〔Ｂ〕であるマンガンフェライト（ＭｎＦｅ2０4 ）２５重量％とからなる樹脂組成物を用いて、射出成形により製作した。
【００９０】
すなわち、先ず、予め各材料組成を、ブレンダやヘンシェルミキサ等により混合して二軸押出機等の押出機に供給し、押出機から材料ペレットを得た。次に、金型中に前記ペレットを溶融した材料を射出して所定の時間冷却することにより、厚さ１．０ｍｍのリング状絶縁部材３０を得た。その後、当該リング状絶縁部材３０を外輪２に圧入した。その際、必要に応じてリング状絶縁部材３０を加熱して膨張させてから圧入した。
【００９１】
図１８は、上記図１７に示した第２の目的を達成する本発明の転がり軸受Ａを、２個一対でファン駆動用電動モータ４０内に取り付けた状態を示す断面図である。両転がり軸受Ａの外輪２は、それぞれモータハウジング４１の両端部に形成した保持段部４２或いは保持凹部４３の内側に、リング状絶縁部材３０を介して嵌めこまれている。なお、４１ａはハウジング本体、４１ｂはハウジング前蓋、４１ｃはハウジング後蓋である。また、４４はモータ回転軸、４５はロータ、４６はステータである。そして、リング状絶縁部材３０の大鍔部３０ｂを上記保持段部４２或いは保持凹部４３の奥面に対向させた状態で固定されている。前記大鍔部３０ｂは、軸受外輪２の一端面２ｓと保持段部４２或いは保持凹部４３の奥面とに挟持されて、これら両面が当接するのを阻止する。また、各リング状絶縁部材３０の円筒部３０ｃは、外輪２の外周面２ｇと、保持段部４２或いは保持凹部４３の内周面との間に挟持されて、これら両周面同志が当接するのを阻止する。なお、外輪２の他方の端面２ｓは空気中にさらされた状態になっており、特にリング状絶縁部材３０で被う必要がない。
【００９２】
このように、第２の目的を達成する本発明の転がり軸受をモータ中に組み込むことによって、インバータからステータ４６に印加される高周波電流に基づいてモータ回転軸４４に軸電圧が惹起されても、この回転軸４４とモータハウジング４１との間に電流が流れることを抑えることができる。すなわち、上記回転軸４４を支持する転がり軸受Ａの外輪２と、これらの外輪２を保持している部材であるモータハウジング４１との取付け箇所が絶縁されているので、上記回転軸４４の電位がモータハウジング４１の電位より高くなっても、これら外輪２を組み込んでなる各転がり軸受Ａに電流が流れることがなくなる。従って、これら各転がり軸受Ａに電食が発生することがない。
【００９３】
（実施例）
以下、第２の目的を達成する本発明の実施例と比較例とに付いて実施した比較試験について説明する。
【００９４】
図１７に示したリング状絶縁部材３０を有する転がり軸受において、そのリング状絶縁部材３０の樹脂組成物の材料組成を種々に変えたものを被試験体として用いた。
【００９５】
表９に、リング状絶縁部材３０の各実施例１−１〜１５−２及び比較例１の成分組成を示す。
【００９６】
【表９】
【００９７】
また、表９に示す樹脂，繊維材〔Ａ〕，磁性充填材〔Ｂ〕，非磁性高熱伝導性充填材〔Ｃ〕の具体的な商品名（登録商標にはR を付す），メーカを下記に記す。
【００９８】
樹脂：
ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド樹脂）；呉羽化学工業（株）「フォートロンＫＰＳ」。
【００９９】
芳香族ＰＡ（芳香族ポリアミド樹脂）；三井石油化学「アーレンR 」。
【０１００】
強化繊維材〔Ａ〕：
ガラス繊維；日東紡績（株）「ＣＳ３Ｊ−２７３」（シランカップリング剤処理ガラスチョップドストランド）。
【０１０１】
６チタン酸カリウムウィスカー；大塚化学（株）「ティスモ−Ｄ」。
【０１０２】
ホウ酸アルミニウムウィスカー；四国化成工業（株）「アルボレックスＹＳ３」（シランカップリング剤処理済）。
【０１０３】
炭酸カルシウムウィスカー；丸尾カルシウム（株）「ウィスカルＡ」。
【０１０４】
磁性充填材〔Ｂ〕：
ＭｎＦｅ2Ｏ4 ；（株）高純度化学研究所。
【０１０５】
ＣｏＦｅ2Ｏ4 ；（株）高純度化学研究所。
ＮｉＦｅ2Ｏ4 ；（株）高純度化学研究所。
【０１０６】
非磁性高熱伝導性充填材〔Ｃ〕：
ＳｉＣウィスカー；出光マテリアル（株），Ｍグレード。
【０１０７】
ＡｌＮ ；出光マテリアル（株），ＡＧＳＤ−１００。
【０１０８】
ＢＮ（ｈ−ＢＮ）；出光マテリアル（株），Ｆグレード。
【０１０９】
Ａｌ2Ｏ3 ；日本アエロジル（株），Aluminium Oxide Ｃ。
【０１１０】
Ａｌ2Ｏ3 繊維 ；ニチアス（株） ，ルビールR バルクファイバーＴ／５４７０−ＲＳ。
ＭｇＯ ；協和化学工業（株） ，パイロキスマ５３０１Ｋ。
それらの絶縁被膜に関して以下の特性評価を実施した。
【０１１１】
▲１▼熱伝導率と比抵抗の測定：
表９の実施例１−１〜１５−２および比較例１に示す樹脂組成物について、レーザフラッシュ法で２０℃における熱伝導率（Ｗ／ｍ・Ｋ）及び比抵抗（Ω・ｃｍ）の測定を行った。その結果を表５に示す。
【０１１２】
【表１０】
【０１１３】
実施例１−１〜１５−２は熱伝導率が比較例１に比べて大きく、いずれも０．５ｗ／ｍ・ｋ以上と、通常のプラスチック材料（0.2 〜0.4 w/m ・k ）よりも良好な伝熱性を示している。特に、ガラス繊維を用いずにＳｉＣウィスカー又はＡｌ2 Ｏ3 繊維を使用した実施例１１−１〜１２−２において、顕著な熱伝導率が得られている。
【０１１４】
また、各実施例１−１〜１５−２の比抵抗は比較例１よりも小さくなっているが、いずれも１×１０13Ω・ｃｍ以上を有しており、十分な電気絶縁性を備えていることがわかる。
【０１１５】
▲２▼ウエルド強度，アイゾット衝撃強度の測定：
表９の実施例１−１〜１５−２および比較例１の組成を有する樹脂組成物について所定の試験片を成形し、２３℃でウエルド強度及びアイゾット衝撃強度の測定を行った。すなわちウエルド強度は、金型キャビティの両端から絶縁被膜樹脂組成物を注入させてその樹脂組成物の会合部（ウエルド部）を中央に持つＪＩＳ１号試験片（ｔ＝３ｍｍ）を成形し、これを用いて引張り速度５ｍｍ／ｍｉｎで測定した。また、アイゾット衝撃強度は、ノッチ付試験片で測定した。
【０１１６】
それらの測定結果を表６に示す。
【０１１７】
【表１１】
【０１１８】
なお、実施例１−１〜１０−２では、マトリックス樹脂の充填材として強化性の高いガラス繊維を用い、実施例１３−１〜実施例１５−２では同じく強化繊維材〔Ａ〕に属するウィスカー類を用いているので、ウエルド強度は差異が少なく、いずれも７０ＭＰａ以上であった。これに対して、実施例１１−１，１１─２は強化繊維材〔Ａ〕ではなく非磁性高熱伝導性充填材〔Ｃ〕であるＳｉＣウィスカーを、また実施例１２−１，１２−２ではアルミナ繊維を用いているが、やはり７０ＭＰａ以上のウエルド強度が得られている。
【０１１９】
また、アイゾット衝撃強度は、ガラス繊維〔Ａ〕を減らして粉体系の充填材〔Ｂ〕，〔Ｃ〕を添加することによって比較例１（ガラス繊維４０重量％）より少し低めになっているが、いずれも２．０ＫＪ／ｍ2 を越えており、使用上問題ないことがわかった。
【０１２０】
▲３▼耐クリープ性の把握：
実施例１−１〜１５−２及び比較例１の組成を有する樹脂組成物について円柱状の試験片を成形し、図１９に示す試験装置を用いて圧縮クリープ試験を行った。測定は、当該試験片を試験装置ごと、１２０℃に設定された恒温槽にいれて１００時間放置（面圧２．９ｋｇ／ｍｍ2 ）し、その後取り出して１時間室温に保持した後に当該試験片ＴＰの高さ変化率を測定した。測定結果を表１２に示す。
【０１２１】
【表１２】
【０１２２】
各実施例とも、比較例１よりも高さ変化率は小さく、耐クリープ性は良好である。特に、磁性充填材〔Ｂ〕をガラス繊維と併用した実施例１−１〜４−２、非磁性高熱伝導性充填材〔Ｃ〕のうちのアルミナ繊維をガラス繊維と併用した実施例１０−１，１０−２及びガラス繊維を使わずにＳｉＣウィスカーやアルミナ繊維を単独で充填した実施例１１−１〜１２−２は、高さ変化率が小さくて顕著な耐クリープ性を示している。
【０１２３】
なお、図示しないが、図５，図８，図１０，図１３，図１４，図１７のような外輪２の外周面又は端面２ｓに施した本願発明の絶縁被膜を、内輪１の内周面又は内輪１の端面の少なくとも１つの面に選択的に施しても、本願発明の目的が達せられる。
【０１２４】
【発明の効果】
以上説明したように、第１の目的を達成する本発明の転がり軸受によれば、外輪の外周部を被覆する熱可塑性エラストマの層がモータハウジングと外輪間の電気的導通を阻止するため、この軸受をインバータ駆動されるファンモータに用いると、従来のように電気的導通性を有する特殊なグリースを使用したり、塵埃が発生し易い電気的ブラシを設置することなく、軸受内外輪間を電流が流れることを阻止することができ、その結果、内外輪軌道面あるいは転動体転動面の電食を防止できるという効果を奏する。
【０１２５】
また、外周面に凹凸を有する変形し易い熱可塑性エラストマの層にすると、上記の効果に加えて更に、軸受のハウジングへの挿入が容易で且つハウジング内で突っ張ってクリープ防止機能を発揮するという効果も得られる。
【０１２６】
更に、熱可塑性エラストマに熱伝導性フィラーを含有させると、熱可塑性エラストマの層自体の熱伝導性が向上する結果、良好な絶縁性を維持しつつ、十分な放熱性も維持できてエラストマの熱劣化を抑制できるという効果をも奏する。
【０１２７】
また、第２の目的を達成する本発明の転がり軸受によれば、外輪の外周部に圧入されたリング状絶縁部材がモータハウジングと外輪間の電気的導通を阻止するため、この軸受をインバータ駆動されるファンモータに用いると、従来のように電気的導通性を有する特殊なグリースを使用したり、塵埃が発生し易い電気的ブラシを設置することなく、軸受内外輪間を電流が流れることを阻止することができ、その結果、内外輪軌道面あるいは転動体転動面の電食を防止できるという効果を奏する。
【０１２８】
また、リング状絶縁部材を、比抵抗が１×１０13Ω・ｃｍ以上で且つ熱伝導率が０．５Ｗ／ｍ・Ｋ以上の合成樹脂組成物からなるものとしたため、電気絶縁性，耐クリープ性のみでなく放熱性にも優れた転がり軸受を提供できるという効果が得られる。
【０１２９】
また、前記リング状絶縁部材の合成樹脂組成物として、マトリックス樹脂に耐クリープ性の大きい繊維材〔Ａ〕と、飽和磁化及び比抵抗が一定値以上の磁性充填材〔Ｂ〕とを両者の合計〔Ａ＋Ｂ〕３０〜７５重量％の範囲で混合したものにすると、磁性充填材〔Ｂ〕の電気絶縁性向上作用及び伝熱性向上作用により、耐クリープ性，伝熱性，成形性及び電気絶縁性に一層優れた絶縁被膜が得られて、高速回転で高温にさらされる使用条件下でも安定した性能が保証できる電食防止転がり軸受を提供できるという効果を奏する。
【０１３０】
さらに、前記リング状絶縁部材の合成樹脂組成物の磁性充填材〔Ｂ〕の少なくとも一部を非磁性高熱伝導性充填材〔Ｃ〕で置換しても、上記同様の効果を奏する。
【０１３１】
また、磁性充填材〔Ｂ〕及び非磁性高熱伝導性充填材〔Ｃ〕の含有量を当該充填材の種類に応じて単独もしくは合わせて２０〜６５重量％の範囲内で任意に調整すると、リング状絶縁部材の耐クリープ性，伝熱性，成形性及び電気絶縁性の諸特性のバランスを調整できて、軸受の使用条件等に応じて製品に多様性を持たせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の絶縁材の組成と熱伝導率及び比抵抗との関係を示す図である。
【図２】本発明の絶縁材の組成と熱伝導率及び比抵抗との関係を示す図である。
【図３】本発明の絶縁材の組成と熱伝導率及び比抵抗との関係を示す図である。
【図４】本発明の絶縁材の組成と熱伝導率及び比抵抗との関係を示す図である。
【図５】本発明の転がり軸受の第１の実施形態の半断面図である。
【図６】図５に示す熱可塑性エラストマの層の表面の部分拡大断面図である。
【図７】図５に示す転がり軸受のモータへの取付け態様を示す模式図である。
【図８】本発明の転がり軸受の第２の実施形態の半断面図である。
【図９】図８に示す熱可塑性エラストマの層の表面の部分拡大断面図である。
【図１０】本発明の転がり軸受の第３の実施形態の半断面図である。
【図１１】図１０に示す熱可塑性エラストマの層の表面の部分拡大平面図である。
【図１２】本発明の転がり軸受の第４の実施形態における、熱可塑性エラストマの層の表面の部分拡大平面図である。
【図１３】本発明の転がり軸受の第５の実施形態の半断面図である。
【図１４】本発明の転がり軸受の第６の実施形態の半断面図である。
【図１５】本発明の転がり軸受における熱可塑性エラストマの層の表面パターンの他の例を示す平面図である。
【図１６】本発明の転がり軸受における熱可塑性エラストマの層の表面パターンのさらに他の例を示す平面図である。
【図１７】本発明の転がり軸受の第７の実施形態の半断面図である。
【図１８】図１７に示す転がり軸受のモータへの取付け態様を示す断面図である。
【図１９】耐クリープ性試験装置の模式側面図である。
【符号の説明】
１ 内輪
２ 外輪
２ｇ 外周部（外輪の外周面）
２ｓ 外周部（外輪の側面）
３ 転動体（ボール）
５ 熱可塑性エラストマの層
３０ リング状絶縁部材
Ａ 転がり軸受
【発明の属する技術分野】
本発明は、インバータによって速度制御されるファンモータに使用される転がり軸受の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ファンモータ（以下、単にモータともいう）に組み込まれる転がり軸受（以下、単に軸受ともいう）は、外輪がハウジングに内輪がモータのロータ軸にそれぞれすきま嵌め又は締まり嵌めされて取り付けられる。締まり嵌めされるものはいうまでもないが、すきま嵌めの場合でも、軸受の剛性を高めて振動を防止するなどの目的で内輪または外輪の側面を間座等を介して押圧することにより軸受に予圧がかけられるために、外輪とブラケット、及び内輪とロータ軸とはそれぞれ電気的に導通状態になる。
【０００３】
一方、ファンモータは、風量を制御するために回転数を可変できるインバータを介して速度制御される場合が増えてきている。その場合、インバータのキャリア周波数を高く設定することによってスイッチングによるモータ騒音を低減することができ、また半導体素子の性能向上，回路技術の向上によりキャリア周波数を高く設定することが可能となってきたこともあって、インバータのキャリア周波数は高く設定されるようになってきている。それに伴って、インバータ駆動されるモータに発生する軸電圧が増加し、ロータ軸とハウジング間ひいては軸受の内外輪間に電位差が生じることにより軸受内に転動体を経て電流が流れ、その結果、内外輪の軌道面もしくは転動体の転動面に電食を生じる可能性が増加してきている。
【０００４】
従来、インバータで駆動されるファンモータに電食のおそれがあるときには、次のような対策がとられている。
▲１▼電気的ブラシを設置することが可能な場合は、ロータ軸に電気的ブラシを接触させてロータ軸とハウジングとを等電位に保ち、軸受の内外輪間に電流が流れることを防止する。
【０００５】
▲２▼または、軸受に電気的導通性を付与したグリースを封入することにより、軸受の内外輪間を等電位に保ち電流が流れることを防止する。
▲３▼または、軸受に基油粘度の高いグリースを封入して、軸受外輪と転動体、及び軸受内輪と転動体との間に形成される油膜厚さを厚くすることにより、内外輪を電気的に絶縁させる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これら従来の電食防止対策には、それぞれに以下のような問題点があった。
【０００７】
電気的ブラシの設置については、モータのロータ軸の一端はハウジング内に収納されて電気的ブラシ設置のスペースが無く、またロータ軸の他端には合成樹脂などの絶縁物で形成されたファンが取り付けられるので、ロータ軸に電気的ブラシを接触させることが困難な場合が多く、実際問題としてファンモータに電気的ブラシを設置することは不可能なことが多い。また、たとえ電気的ブラシの設置が可能であったとしても、当該ブラシの摩耗粉がファンモータから排出されて空気中に塵埃として放出されるという不具合がある。このことは例えば電気的ブラシを設置したファンモータをクリーンルームに使用した場合には致命的な欠陥となってしまうため、実用に供することはできない。
【０００８】
電気的導通性を付与したグリースの封入については、当該グリースはカーボン粒子のような電気良導体を含有させてあるために、軸受の回転騒音が通常のグリースに比べて大きくならざるを得ない。また、こうした高価な特殊グリースを使用すると軸受のコストアップになるという弊害もある。
【０００９】
基油粘度の高いグリースの封入については、当該グリースの粘度に起因する軸受トルクの増大により温度上昇が引き起こされる不具合、及び軸受の内外輪間を通過する電流が周波数の高い交流であると、油膜厚さ程度の間隙では電流が導通してしまうおそれがあるという不具合がある。また、封入したグリースの経時劣化もしくは異物のグリース内侵入により油膜形成状態が変動し、そのため電気的に導通状態と絶縁状態とが交互に起きて電食が発生する可能性もあり、完全な対策とはなり得ない。
【００１０】
更に他の電食防止対策として、軸受の外輪にプラスチックスやセラミックスからなる絶縁被膜を形成することも知られている。絶縁被膜がプラスチックスの場合、例えば組成としては、ガラス繊維を含有するＰＰＳ樹脂等があり、熱伝導率は約0.2 〜0.4 Ｗ／ｍ・Ｋ程度に過ぎない。そのため、軸受の回転により発生する熱が逃げにくくて軸受の温度が上昇する。つまり、軸受の放熱性の更なる向上が望まれているという問題点がある。また、上記絶縁被膜がセラミックスの場合、溶射後、目標とする外径まで切削加工し、更に精度を上げるために研磨加工を行うことができるが、コストが樹脂被膜に比べて高くなる。
【００１１】
そこで本発明発明は、このような従来の転がり軸受の電食防止対策の問題点に着目してなされたものであり、電気的ブラシの設置や特殊なグリースの封入等の手段に代えて軸受外輪の外周部を熱可塑性エラストマからなる絶縁被膜で被覆することにより、電食を防止するのみならずハウジングへの軸受の挿入性を改善し且つクリープ発生も防止できる転がり軸受を提供することを目的とする。
【００１２】
また、本発明の他の目的は、電気的ブラシの設置や特殊なグリースの封入等の手段に代えて、外輪の外周部及び端面の一方を覆うように、比抵抗が１×１０13Ω・ｃｍ以上で、かつ熱伝導率が０．５ｗ／ｍ・ｋ以上の合成樹脂組成物からなるリング状絶縁部材を圧入することにより、電食を防止しつつ放熱性を確保した転がり軸受を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記第１の目的を達成するため、本発明の請求項１の発明は、外輪及び内輪と、当該外輪と内輪との間に介在する転動体とを少なくとも有する転がり軸受において、下記の５つの条件を満足することを特徴とする。
【００１４】
条件Ａ：前記外輪の外周部の全面に熱可塑性エラストマの層が形成されている。
条件Ｂ：前記熱可塑性エラストマの層は、硬さが６０〜９０［ＨＤ A ］であり、且つ厚さが０．５〜５ｍｍである。
条件Ｃ：前記熱可塑性エラストマの層は、熱伝導率が１０Ｗ／ｍ・ｋ以上で且つ比抵抗が１×１０ 4 Ω・ｃｍ以上の熱伝導性フィラーを含有する。
条件Ｄ：前記熱可塑性エラストマの層の外周面の全面にわたって凹凸が設けられている。
条件Ｅ：前記凹凸が、前記外輪の幅方向に連続するヘリンボン状の凹部、菱形状に連続する帯状の凹部、又は不規則に散在する不定形の突起により形成されている。
【００１５】
また、本発明の請求項２の発明は、請求項１に記載の転がり軸受において、前記熱可塑性エラストマの層は、前記外周面の凹凸の高さ（深さ）が５〜１００μｍであることを特徴とする。
【００１７】
本発明による転がり軸受は、外輪の外周部に形成された熱可塑性エラストマの層により、軸受外輪とハウジングとが電気的に絶縁される。そのため、インバータ駆動されるモータに軸電圧が生じても、軸受の内外輪間には電位差を生じることがない。したがって、軸受の内外輪間に電流が流れることがなくなり、内外輪の軌道面あるいは転動体の転動面の電食が防止される。
【００１８】
本発明の熱可塑性エラストマの層の硬さが６０〜９０［ＨＤA ］であると、通常の金属の薄膜層やプラスチックス層に比べて軟らかく変形し易いため、ハウジングへの軸受の挿入が容易である。且つまた、軸受をハウジングへ圧入することにより前記熱可塑性エラストマの層がハウジング内で突っ張ってクリープ防止に有効に機能する。さらに、その熱可塑性エラストマの表面に凹凸があると、平らなものに比べてハウジングへの接触面積が小さくなるため、より変形し易くなってハウジングへの軸受挿入が一層容易になる。
【００１９】
本発明の熱可塑性エラストマの層に熱伝導性フィラーを添加すると、当該エラストマの層に蓄熱されずに、軸受からハウジングへと有効に放熱されるため、当該エラストマの熱劣化を抑制できる。
【００２０】
また、上記の第２の目的を達成するため、本発明は、外輪及び内輪と、当該外輪と内輪との間に介在する転動体とを少なくとも有する転がり軸受において、前記外輪の外周部及び軸受両端面のうち少なくとも一方の端面を被うように、比抵抗（値）が１×１０13Ω・ｃｍ以上で、且つ熱伝導率が０．５Ｗ／ｍ・ｋ以上の合成樹脂組成物からなるリング状絶縁部材を圧入した事を特徴とする。
【００２１】
ここで、前記リング状絶縁部材は、前記合成樹脂組成物の強化に貢献する熱伝導率が１０ｗ／ｍ・ｋ未満で且つ比抵抗が１×１０3 Ω・ｃｍ以上の繊維材〔Ａ〕と、飽和磁化が２０ｅｍｕ／ｇ以上で且つ比抵抗が１×１０3 Ω・ｃｍ以上の磁性充填材〔Ｂ〕とを含み、両者の合計〔Ａ＋Ｂ〕が３０〜７５重量％であるものとすることができる。
【００２２】
また、磁性充填材〔Ｂ〕の含有量は２０〜６５重量％とすることができる。
また、磁性充填材〔Ｂ〕はフェライトとすることができる。
また、磁性充填材〔Ｂ〕はその少なくとも一部を熱伝導向上充填材で置き換えることができる。
【００２３】
前記熱伝導向上充填材は、熱伝導率が１０ｗ／ｍ・ｋ以上で且つ比抵抗が１×１０3 Ω・ｃｍ以上の非磁性高熱伝導性充填材〔Ｃ〕とすることができる。
また、非磁性高熱伝導性充填材〔Ｃ〕は無機化合物の粉体，繊維及びウィスカーのいずれかから選定したものとすることができる。
【００２４】
一般に、樹脂や、ガラス繊維のような繊維材は熱伝導率が小さいため、この両者のみを混合した樹脂組成物から形成される絶縁被膜の熱伝導率も小さい。また、ガラス繊維のような繊維材はそれ自体に磁性を持っていないため、繊維同士が樹脂中で磁気的に吸引しあってつながることはしない。したがってガラス繊維を互いに接触させて熱伝導率を上げようとすると、かなり多量に樹脂中に混入しなければならず、それによって成形性やウエルド強度等の機械的強度が著しく低下し、軸受に使用するのに必要とされる以上の性能を有する絶縁被膜（リング状絶縁部材）を形成できなくなる。
【００２５】
そこで第２の目的を達成する本発明にあっては、磁性粒子（飽和磁化２０ｅｍｕ／ｇ以上、且つ比抵抗１×１０3 Ω・ｃｍ以上）からなる絶縁性の充填材を別途に樹脂に添加する。添加した磁性充填材の磁性粒子同士が樹脂中で互いに吸引し合って接触し易く、それによってリング状絶縁部材の熱伝導率を上げて放熱特性を向上させる。かくして耐クリープ強度と共に耐熱性，絶縁性，放熱性にも優れた絶縁被膜が得られる。
【００２６】
また、本発明にあっては、上記の強化繊維材〔Ａ〕と磁性充填材〔Ｂ〕の少なくとも一部を、熱伝導率が１０ｗ／ｍ・ｋ以上で且つ比抵抗が１×１０3 Ω・ｃｍ以上の非磁性高熱伝導性充填材〔Ｃ〕で置き換えてもよい。この非磁性高熱伝導性充填材〔Ｃ〕は熱伝導向上充填材として添加するもので、繊維状あるいはウィスカー状であればガラス繊維などの強化材と同じように使用でき、樹脂自体の強度を低下させることなく熱伝導性を向上できてより一層効果的である。
【００２７】
以下、本発明の詳細について説明する。
第１の目的を達成する本発明の転がり軸受に使用できる熱可塑性エラストマとしては、ポリエステル系エラストマ，ポリアミド系エラストマ，ポリウレタン系エラストマ，ポリオレフィン系エラストマ，ニトリル系エラストマ，アクリル系エラストマ，スチレン系エラストマ，その他動的架橋タイプのエラストマなどがある。耐熱性の面を考慮すると、なかでもポリエステル系エラストマが好適である。
【００２８】
これらの熱可塑性エラストマ材料の具体例を挙げると、オレフィン系には「ミラストマ」〔三井石油化学工業（株）製、登録商標〕を、ポリエステル系には例えば「ペルプレン」〔東洋紡績（株）製、登録商標〕及び「ハイトレル」〔東レ・デュポン（株）製、登録商標〕を、ポリアミド系には「ペバックス」〔東レ（株）製、登録商標〕及び「ＵＢＥポリアミドエラストマ」〔宇部興産（株）製〕を、ポリウレタン系には「エラストラン」〔武田バーディッシュウレタン工業（株）製、登録商標〕を、ニトリル系，アクリル系には「ミラプレーン」〔三菱化成ＭＫＶ（株）製〕を、その他特殊なものとして動的架橋タイプである「ｓａｎｔｏｐｒｅｎｅ」〔エーイーエスジャパン（株）、登録商標〕を例示することができる。
【００２９】
熱可塑性エラストマの硬度としては６０〜９０［ＨＤA ］（デュロメータＡスケール硬さ）が好適であり、より好ましくは７０〜８５［ＨＤA ］である。６０［ＨＤA ］未満では、軟らかすぎるために変形能力が大きく、軸受をハウジングに圧入するとき熱可塑性エラストマの層が潰れて軸受外輪本体の端面から出っ張ってしまうおそれがあり、ラジアル荷重に対する剛性が劣化する。一方、硬度が９０［ＨＤA ］を越えると、変形能力が小さくなってハウジングへの挿入性や耐クリープ性が低下する。
【００３０】
熱可塑性エラストマ層の厚さとしては、０．５〜５ｍｍ程度あれば、絶縁性及びクリープ防止には十分である。０．５ｍｍ未満では層（被膜）としての強度が低下する。一方、厚さ５ｍｍを越える場合は使用する材料の量が増えてコストアップにつながる。
【００３１】
熱可塑性エラストマ層の凹凸部の高さ（深さ）は、成形時の離型及び変形性やクリープ防止性を考慮すると５〜１００μｍが好適であり、より好ましくは１０〜５０μｍである。５μｍ未満では変形性・クリープ防止性に十分な寄与は求められなくなり、一方、１００μｍを越えると金型からの離型性が悪くなり生産性が低下する。
【００３２】
熱可塑性エラストマの層と外輪本体との接合は、熱可塑性エラストマ部分を別途に射出成形により成形し、それを変形させて外輪に嵌め込んでもよいし、或いは外輪本体の外周部もしくは端面部に脱落防止用の溝（好ましくはアリ溝）を設け、軸受本体をコアにしてインサート成形する方法で行ってもよい。
【００３３】
また、その接合をより強固に行うために、熱可塑性エラストマの層と外輪本体の外周部もしくは端面部との間に接着剤を介在させても良い。接着剤としては、エポキシ系などの弾性接着剤が、外輪本体と熱可塑性エラストマ間の線膨張の違いを相殺するのに好適である。
【００３４】
更に、熱可塑性エラストマの熱伝導性の向上を目的として、熱伝導率で１０ｗ／ｍ・ｋ以上で且つ比抵抗が１×１０4 Ω・ｃｍ以上の熱伝導性フィラーを当該エアストマに添加しても良い。これにより、軸受の運転で発生する熱が熱可塑性エラストマの層に蓄熱されずに有効に軸受からハウジングへ放熱されて、熱可塑性エラストマの熱劣化を抑制することができる。熱伝導性フィラーの添加量としては１０〜５０重量％程度がよく、熱可塑性エラストマの層の熱伝導率が０．５ｗ／ｍ・ｋ以上で且つ比抵抗が１×１０13Ω・ｃｍ以上になるように、種々のフィラーを組み合わせて使用される。熱伝導性フィラーの添加量が１０重量％未満では熱伝導率の向上があまり望めない。一方、その添加量が５０重量％を越えると熱可塑性エラストマの層の成形性が低下する。
【００３５】
この熱伝導性フィラーの具体例としては、ＳｉＣウィスカ，Ａｌ2 Ｏ3 （ウィスカ，繊維，粒子状等），ＡｌＮ（粒子状），ＭｇＯ（粒子状），ＢｅＯ（粒子状）等を挙げることができる。
【００３６】
また、本発明の熱可塑性エラストマの層の強度を向上させる目的で、ガラス繊維などの強化繊維を添加しても良い。その場合の強化繊維の添加量は、前記熱伝導性フィラーとの合計で３０〜６５重量％とする。その合計添加量が３０重量％未満では、一定レベル以上の強度と熱伝導性とのバランスのとれたものが得られない。一方、合計添加量が６５重量％を越えると成形性が低下する。
【００３７】
続いて、更に第２の目的を達成する本発明を詳細に説明する。
本発明のリング状絶縁部材の形成に使用する樹脂材料としては、ＰＰＳ樹脂や芳香族ナイロン（芳香族ポリアミド樹脂）や脂肪族ポリアミド樹脂の４．６ナイロンなどを好適に用いることができる。ＰＰＳ樹脂は吸水性が低く、また成形性が良好であることから、低吸水性で寸法安定性に優れたリング状絶縁部材を射出成形により低コストで形成することができる。また、芳香族ナイロンは高融点，高強度を有し、軸受の高速回転時には絶縁部材温度が１２０℃にも達する高温で絶縁性能を維持できて好ましい。一方、４．６ナイロン等の脂肪族ポリアミド樹脂も良好な電気絶縁性を有し、リング状絶縁部材に適する。
【００３８】
但し、上記樹脂は、単味では、電食防止転がり軸受用の絶縁部材に要求される複数の機能を同時に満たすことはできず、次に述べる添加材料と併用する。
その樹脂材料の強化に用いる本発明の繊維材〔Ａ〕は、主としてマトリックス樹脂の耐クリープ性を向上させ尚且つリング状絶縁部材の電気絶縁性を維持するために用いられるものであり、電気絶縁性については高い方がよいが比抵抗値で１×１０3 Ω・ｃｍ以上好ましくは１×１０4 Ω・ｃｍ以上が良い。熱伝導性についても高い程好ましい。具体的な好適例としては、グラスファイバ（ＧＦ）繊維あるいは６チタン酸カリウムや８チタン酸カリウムなどのチタン酸カリウムウィスカー，ホウ酸アルミニウムウィスカー，炭酸カルシウムウィスカー（アルゴナイト），塩基性硫酸マグネシウムウィスカー等が有効であるが、その他アラミド繊維などを用いることもできる。表１にこれらの比抵抗値を示す。
【００３９】
【表１】
これらの主として耐クリープ性向上のための繊維材〔Ａ〕の添加量は、混合物全体の１０〜５５重量％であり、好ましくは２０〜４０重量％である。５５重量％を越えると成形性が悪くなり、１０重量％未満では耐クリープ性が悪くなる。
【００４１】
本発明の磁性充填材〔Ｂ〕は、リング状絶縁部材の電気絶縁性の維持と伝熱性の向上とを同時に満たすために用いられ、その熱伝導率は高い程好ましいが、少なくともガラス繊維と同程度の５〜１０Ｗ／ｍ・Ｋであれば良い。一方、電気絶縁性についても高い方がよいが、比抵抗値で１×１０3 Ω・ｃｍ以上、より好ましくは１×１０4 Ω・ｃｍ以上であれば使用上問題はない。さらに、飽和磁化については、２０ｅｍｕ／ｇ以上、より好ましくは５０ｅｍｕ／ｇ以上が磁気吸引力が大きくなるので好適である。２０ｅｍｕ／ｇ未満では磁気吸引力が小さすぎて所期の伝熱性の向上が得られない。
【００４２】
このような条件を満たし得る磁性充填材は、例えばＭｇＦｅ2 ０4 （マグネシウムフェライト），ＭｎＦｅ2 Ｏ4 （マンガンフェライト），Ｆｅ3 Ｏ4 （マグネタイト），ＣｏＦｅ2 Ｏ4 （コバルトフェライト），ＮｉＦｅ2 Ｏ4 （ニッケルフェライト），ＣｕＦｅ2 Ｏ4 （銅フェライト），γ−Ｆｅ2 Ｏ3 （マグヘマイト）などの粒状粉体から選定される。表２にこれらの充填材物質の飽和磁化と比抵抗を示す。
【００４３】
【表２】
磁性充填材〔Ｂ〕の添加量は、リング状絶縁部材を形成する合成樹脂組成物全体の２０〜６５重量％であり、好ましくは２５〜５５重量％の範囲で選定される。６５重量％を越えると耐クリープ性，成形性を満たすことが困難となり、一方、２０重量％未満では伝熱性の向上が期待できず、そのため本願発明の電気絶縁性，伝熱性，耐クリープ性の３拍子そろった向上という効果が期待できなくなる。
【００４５】
更に、本発明の非磁性高熱伝導性充填材〔Ｃ〕は、磁性充填材［Ｂ］と同様に、リング状絶縁部材の伝熱性の向上と電気絶縁性の維持とを同時に満たすために用いられるが、その熱伝導率は、磁性充填材［Ｂ］のように粒子同士が磁気吸引力によって積極的につながろうとはしないので、粒子個々により高い熱伝導性が必要になる。具体的には１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上さらに好ましくは２０Ｗ／ｍ・Ｋ以上が必要である。一方、電気絶縁性についても高い方がよいが、比抵抗値で１×１０3 Ω・cm以上、より好ましくは１×１０4 Ω・cm以上であれば使用上問題ない。
【００４６】
このような条件を満たし得る非磁性高熱伝導性充填材〔Ｃ〕は、例えば、ＳｉＣ（炭化 ケイ素）、ＡｌＮ（窒化アルミニウム）、ＢｅＯ（ベリリア）、ＢＮ（窒化ホウ素）、Ａｌ2 Ｏ3 （アルミナ）、ＭｇＯ（マグネシア）などの粉体、繊維またはウィスカー等から選定される。表３に、これらの充填材物質の熱伝導率と比抵抗をＣｕ（銅）、ガラス繊維（Ｅガラス）と比較して示す。
【００４７】
【表３】
なお、表３に示されるもののうち、ＳｉＣ，Ａｌ2 Ｏ3 は繊維及びウィスカー（記号〔Ｃ−１〕で示す）もあるが、それ以外は粒状（記号〔Ｃ−２〕で示す）のみである。よって、耐クリープ性が更に要求される場合には、ガラス繊維（ＧＦ）を用いずにＳｉＣ，Ａｌ2 Ｏ3 のウィスカー又は繊維〔Ｃ−１〕を使用すれば耐クリープ性が更に向上し、加えて伝熱性の向上も得られる。
【００４９】
この非磁性高熱伝導性充填材〔Ｃ−１〕は、少なくとも一部を磁性充填材〔Ｂ〕の代わりに使用することができる。その場合の添加量は、両者混合（〔Ｂ＋Ｃ−１〕）の場合で合成樹脂組成物全体の３０〜７５重量％、前者のみ単独（〔Ｃ−１〕）の場合で、２０〜７５重量％であり、好ましくは２５〜５０重量％の範囲で選定される。７５重量％を越えると成形性を満たすことが困難となる。一方、２０重量％未満ではリング状絶縁部材の熱伝導性が０．５ｗ／ｍ・ｋ以上にならない。したがって、耐クリープ性，伝熱性の向上が期待できず、そのため本願発明のリング状絶縁部材の電気絶縁性，伝熱性，耐クリープ性の３拍子そろった向上という効果が期待できなくなる。なお、コスト的には、磁性充填材〔Ｂ〕の方が非磁性高熱伝導性充填材〔Ｃ−１〕に比べて安価なため、非磁性高熱伝導性充填材〔Ｃ−１〕単独で用いるよりも磁性充填材〔Ｂ〕のみ或いは両者混合〔Ｂ＋Ｃ−１〕で使用する方が有利である。
【００５０】
以上述べた上記第２の目的を達成する本発明の合成樹脂組成物への各種充填材の単独での充填量をまとめると表−４のようになる。
【００５１】
【表４】
但し、次に述べるように、〔Ｃ−１〕と組合せると〔Ａ〕の充填量は０〜４０重量％、同じく〔Ｂ〕の充填量は０〜５５重量％となる。
【００５３】
これらの各種充填材は組み合わせて使用することも可能である。
その場合に考えられる合成樹脂組成物のマトリッスス中での充填材の組合せ方と充填比率は、次の５通りとなる。
【００５４】
▲１▼ Ａ＋Ｂ ４５〜７５ｗｔ％
▲２▼ Ａ＋Ｃ−２ ４５〜７５ｗｔ％
▲３▼ Ｂ＋Ｃ−１ ３０〜７５ｗｔ％
▲４▼ Ａ＋Ｃ−１ ４５〜７５ｗｔ％
▲５▼ Ａ＋Ｂ＋Ｃ ４５〜７５ｗｔ％
何れも、下限値未満の充填量ではリング状絶縁部材の熱伝導性が０．５ｗ／ｍ・ｋ以上にならない。一方、上限値を超えると成形性が低下する。
【００５５】
それぞれの組合せにおける臨界的意義を、以下に述べる。
（１） 繊維材〔Ａ〕と磁性充填材〔Ｂ〕との組合わせ：
表５に、充填材〔Ａ＋Ｂ〕の場合について、当該充填材の添加比率の違いによるリング状絶縁部材の熱伝導率と比抵抗の測定結果を示す。但し、繊維材〔Ａ〕（ガラス繊維）は２０重量％に固定し、磁性充填材〔Ｂ〕（ＭｎＦｅ2 Ｏ4 ）の添加量を変化させた。
【００５６】
【表５】
図１は、表５をグラフにしたものである。この図から明らかなように、合計添加量〔Ａ＋Ｂ〕は、４５〜７５重量％の範囲が好ましい。７５重量％を越えるとリング状絶縁部材の比抵抗が１×１０13Ω・ｃｍ未満になってしまう。また、マトリックス樹脂が不足して成形時の流動性低下をまねき、その結果、形成されたリング状絶縁部材の表面粗さが悪くなると共にウエルド強度が低下する。一方、４５重量％未満では、繊維材〔Ａ〕，磁性充填材〔Ｂ〕が共に必要最低量が確保できず、伝熱性，耐クリープ性の両立が困難になり、リング状絶縁部材の熱伝導性が０．５ｗ／ｍ・ｋ以上にならない。更に、高い伝熱性，耐クリープ性を確保するためには、合計添加量〔Ａ＋Ｂ〕が５０〜７５重量％の範囲にあると、より好適である。
【００５８】
なお、このような繊維材〔Ａ〕，磁性充填材〔Ｂ〕を含有する樹脂組成物にあっては、必要に応じて離型剤や、強度向上を目的としてシランカップリング剤等のカップリング剤を添加しても良い。あるいは、カップリング剤などで処理した繊維材又は充填材を使用してもよい。
（２） 繊維材〔Ａ〕と粒状非磁性高熱伝導性充填材〔Ｃ−２〕との組合せ：
表６に、充填材〔Ａ＋Ｃ−２〕の場合について、当該充填材の添加比率の違いによるリング状絶縁部材の熱伝導率と比抵抗の測定結果を示す。但し、繊維材〔Ａ〕（ガラス繊維）は２０重量％に固定し、粒状非磁性高熱伝導性充填材〔Ｃ−２〕（Ａｌ2 Ｏ3 ）の添加量を変化させた。
【００５９】
【表６】
図２は、表６をグラフにしたものである。この図から明らかなように、合計添加量〔Ａ＋Ｃ−２〕は、４５〜７５重量％の範囲が好ましい。７５重量％を越えると、比抵抗はなお高いがマトリックス樹脂が不足して成形性が低下する。一方、４５重量％未満では、リング状絶縁部材の熱伝導性が０．５ｗ／ｍ・ｋ以上にならない。
（３） 磁性充填材〔Ｂ〕と繊維またはウィスカ状非磁性高熱伝導性充填材〔Ｃ−１〕との組合せ：
表７に、充填材〔Ｂ＋Ｃ−１〕の場合について、当該充填材の添加比率の違いによるリング状絶縁部材の熱伝導率と比抵抗の測定結果を示す。但し、磁性充填材〔Ｂ〕（ＭｎＦｅ2 Ｏ4 ）は２０重量％に固定し、非磁性高熱伝導性充填材〔Ｃ−１〕（Ａｌ2 Ｏ3 繊維）の添加量を変化させた。
【００６１】
【表７】
図３は、表７をグラフにしたものである。この図から明らかなように、合計添加量〔Ｂ＋Ｃ−１〕は、３０〜７５重量％の範囲が好ましい。７５重量％を越えると、比抵抗はなお高いがマトリックス樹脂が不足して成形性が低下する。一方、３０重量％未満では、リング状絶縁部材の熱伝導性が０．５ｗ／ｍ・ｋ以上にならない。
【００６３】
なお、表８に、上記繊維またはウィスカ状非磁性高熱伝導性充填材〔Ｃ−１〕単独の場合について、当該充填材〔Ｃ−１〕（Ｓｉウィスカ使用）の添加比率の違いによるリング状絶縁部材の熱伝導率と比抵抗の測定結果を示す。
【００６４】
【表８】
図４は、表８をグラフにしたものである。この図から明らかなように、〔Ｃ−１〕充填材単独の添加量は、２０〜７５重量％の範囲が好ましい。７５重量％を越えると、比抵抗はなお高いがマトリックス樹脂が不足して成形性が低下する。一方、２０重量％未満では、リング状絶縁部材の熱伝導性が０．５ｗ／ｍ・ｋ以上にならず、伝熱性，耐クリープ性の両立が困難である。
（４） 繊維材〔Ａ〕と繊維またはウィスカ状非磁性高熱伝導性充填材〔Ｃ−１〕との組合せ：
充填材〔Ａ＋Ｃ−１〕の場合について、当該充填材の添加比率の違いによるリング状絶縁部材の熱伝導率と比抵抗の変化を上記同様に測定した結果、図示しないが合計添加量〔Ａ＋Ｃ−１〕は、４５〜７５重量％の範囲が好ましいことが判った。７５重量％を越えると、比抵抗はなお高いがマトリックス樹脂が不足して成形性が低下する。一方、４５重量％未満では、リング状絶縁部材の熱伝導性が０．５ｗ／ｍ・ｋ以上にならない。
（５） 繊維材〔Ａ〕と磁性充填材〔Ｂ〕と非磁性高熱伝導性充填材〔Ｃ〕との組合せ：
繊維材〔Ａ〕と磁性充填材〔Ｂ〕と非磁性高熱伝導性充填材〔Ｃ〕との合計添加量〔Ａ＋Ｂ＋Ｃ〕は、４５〜７５重量％が好ましい。７５重量％を越えるとマトリックス樹脂が不足して成形時の流動性低下をまねき、その結果、成形されたリング状絶縁部材の表面粗さが悪くなると共にウエルド強度が低下する。一方、４５重量％未満では、リング状絶縁部材の熱伝導性が０．５ｗ／ｍ・ｋ以上にならないばかりか、繊維材〔Ａ〕，磁性充填材〔Ｂ〕，非磁性高熱伝導性充填材〔Ｃ〕の各必要最低量が確保できないために、伝熱性，耐クリープ性の両立が困難になる。更に、高い伝熱性，耐クリープ性を確保するためには、合計添加量〔Ａ＋Ｂ＋Ｃ〕が５０〜７５重量％の範囲にあるとより好適である。
【００６６】
上記三者の合計添加量〔Ａ＋Ｂ＋Ｃ〕の内訳は、次のような電食を防止する転がり軸受のリング状絶縁部材として必要な物性が得られるように、それぞれ決められる。
【００６７】
熱伝導率 ：０．５ｗ／ｍ・ｋ以上
比抵抗 ：１×１０13Ω・ｃｍ以上
ウエルド強度 ：７０ＭＰａ以上
【００６８】
アイゾット衝撃強度：２ｋJ ／ｍ2 以上、より好ましくは落下時の強度向上のため５ｋJ ／ｍ2 以上とする。これにより電食防止転がり軸受自体の取扱いがより容易になる。すなわち、ウエルド強度７０ＭＰａ以上、アイゾット衝撃強度２ｋJ ／ｍ2 以上であれば軸受をハウジングに挿入する際の絶縁被膜の損傷を防止できる。
【００６９】
【発明の実施の形態】
以下、第１の目的を達成する本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図５に示すものは、本発明の転がり軸受の第１の実施形態の半断面図で、ファンモータのロータ軸に嵌着される内輪１、ハウジングに嵌着される外輪２、内輪１と外輪２との間に介在する転動体のボール３、そのボール３を保持する保持器４を備えた深溝玉軸受に本発明を適用したものである。外輪２の外周面２ｇ及び両側面２ｓ，２ｓからなる外輪外周部は、その略全面が熱可塑性エラストマの被膜状の層５で被覆されている。
【００７１】
この実施形態の熱可塑性エラストマの層５は薄い個所での厚さｔが１．５ｍｍであり、その外周面５ｇに、図６に拡大して示すような断面半円形で高さｈが５０μｍ程の凸部７が円周方向に環状に連続して多数列形成されている。また、熱可塑性エラストマの層５の内周面５ｎ及び内側面には、断面四角形の突起８が円周方向に連続して環状にそれぞれ形成されている。これらの突起８は、外輪２の外周面２ｇ及び両側面２Ｓ，２Ｓに予め形成されている断面四角形で円周方向に連続して環状に形成されている凹溝９に対応させてあり、当該突起８が凹溝９に嵌合して脱落を防止する構造になっている。
【００７２】
前記熱可塑性エラストマの層５は、例えばポリエステル系エラストマであるペルプレン（登録商標），Ｐ−３０Ｂ」を採用し、所定の金型を用いて射出成形されている。その性状は、硬さ：７１［ＨＤA ］，熱伝導率：０．２２ｗ／ｍ・ｋ，比抵抗：１×１０12Ω・ｃｍである。これを、外輪２に取り付けるに際しては、当該外輪２の外周部に、予め、室温硬化型のエポキシ系弾性接着剤「ＥＰ−００１」を塗布しておき、前記射出成形された熱可塑性エラストマの層５を変形させてその外輪２の外周部に嵌め込み、完全に接着するまで放置するという方法をとった。
【００７３】
いま、上記の深溝玉軸受を、例えば図７に示すようにファンモータに固定側軸受として組み込んで使用する場合に、内輪１をファンモータのロータ軸Ｊに締まり嵌めで嵌着し、外輪２の方はハウジングＨに嵌着し間座Ｋを介して予圧を付与するものとする。このとき、外輪２はその外周部に取り付けてある熱可塑性エラストマの層５を介してハウジングＨの内面に挿入される。かくしてファンモータに装着された本実施形態の転がり軸受は、外輪２の外周部に形成された熱可塑性エラストマの層５により、軸受外輪２の外周面５ｇとハウジングＨとが電気的に絶縁される。且つまた、軸受外輪２の一方の外側面２ｓとの間及び他方の外側面２ｓと同じくハウジングを構成する間座Ｋとの間も介在する熱可塑性エラストマの層５により電気的に絶縁される。したがってインバータ駆動されるファンモータに軸電圧が生じても、軸受の内輪１外輪２間には電位差を生じることがない。すなわち、軸受の内外輪間に電流が流れることがなくなり、内輪１外輪２の各軌道面あるいはボール３の転動面の電食が防止される。
【００７４】
しかして、熱可塑性エラストマの層５は、硬さが７１［ＨＤA ］と従来のプラスチックスやセラミックスにより形成された絶縁被膜に比べて材質的に柔らかく変形し易いうえに、外周面５ｇが凸部７で凹凸状になっていてハウジングＨとの接触面積が小さいことから形状的にも変形し易くされているため、ハウジングＨ内への挿入が容易に行われる。しかも、ハウジングＨ内に圧入された熱可塑性エラストマの層５は、今度は突っ張って変形に対して抵抗する。すなわち、本実施形態によれば、軸受の挿入性を損なわずにしかもクリープ発生も防止できるという効果を奏する。
【００７５】
図８，図９に、本発明の転がり軸受の第２の実施形態を示す。
この実施形態では、軸受の外輪２の外周部を被覆している熱可塑性エラストマの被膜状の層５の材質及び外周面５ｇの表面構造が上記第１の実施形態とは異なっている。すなわち、本実施形態例の熱可塑性エラストマの層５の材質は、ポリアミド系エラストマ（詳しくはポリアミド・ポリエーテル系）である「ペバックス，登録商標、２５３３ＳＡ＊＊」（東レ（株）製）硬さ７５［ＨＤA ］である。その性状は、硬さ：７５［ＨＤA ］，熱伝導率：０．２６ｗ／ｍ・ｋ，比抵抗：１０14〜１０15Ω・ｃｍである。成形方法及び外輪２の外周部への接合方法は上記第１の実施形態例の場合と同じである。また、本実施形態例の熱可塑性エラストマの層５の外周面５ｇの表面構造については、図９に示すように、断面半円状の凸部７の代わりに、断面台形状で周方向に深さｈ1 が３０μｍ程の凹部１１が円周方向に環状に連続して多数列形成されている。
【００７６】
その他の構成及び作用効果は、第１の実施形態と同様である。
図１０，図１１に、本発明の転がり軸受の第３の実施形態を示す。
この実施形態は、軸受の外輪２の外周部を被覆している熱可塑性エラストマの被膜状の層５の材質，外輪外周部への取付け構造及び層の外周面５ｇの表面構造が上記第１，第２の各実施形態とは異なっている。すなわち、本実施形態例の熱可塑性エラストマの層５の材質は、第１の実施形態例の場合と同じポリエステル系エラストマである「ペルプレン（登録商標），Ｐ−３０Ｂ」に、補強材（熱伝導性フィラー）のＳｉＣウィスカを４０重量％添加したものである。また、外輪外周部への取付けについては、図１０に示すように、外輪２の外周面２ｇと両側面２ｓとに断面台形状の溝（アリ溝）１２を円周方向に連続して予め形成し、この外輪２をコアとして金型に装着して熱可塑性エラストマの層５をインサート成形することにより、熱可塑性エラストマの層５の内周面５ｎと内側面５ｓとの前記アリ溝１２に対応する個所を突起１３としてアリ溝１２内に嵌入させ、熱可塑性エラストマの層５の脱落を防止する構造になっている。突起１３を除いた熱可塑性エラストマの層５の厚さｔは１．０ｍｍである。
【００７７】
熱可塑性エラストマの層５の外周面５ｇの表面には、図１１に示すように、外輪２の幅方向に連続する杉綾模様状（ヘリンボン状）の深さ５０μｍの凹部１４が形成されている。この熱可塑性エラストマの層５の性状は、硬さ：７５［ＨＤA ］，熱伝導率：０．６ｗ／ｍ・ｋ，比抵抗：１×１０15Ω・ｃｍである。
【００７８】
その他の構成及び作用効果は、第１の実施形態と同様である。
続いて、本発明の転がり軸受の第４の実施形態（図１２）を説明する。
この実施形態における熱可塑性エラストマの被膜状の層５の材質は、ポリエステル系エラストマである「ペルプレン（登録商標），Ｐ−３０Ｂ」に、熱伝導性フィラーとしてＡｌＮ粉末を３０重量％及び補強材としてガラス繊維（シランカップリング剤処理したもの）２０重量％を含有させたものを用いている。
【００７９】
この実施形態例の熱可塑性エラストマの層５の外輪外周部への取付け構造は、上記図１０に示したものと同じである。
熱可塑性エラストマの層５の外周面５ｇの表面には、図１２に示すように、菱型模様とした深さ５０μｍの帯状の凹部１６が点在している。この熱可塑性エラストマの層５の性状は、硬さ：７７［ＨＤA ］，熱伝導率：０．６２ｗ／ｍ・ｋ，比抵抗：９×１０14Ω・ｃｍである。
【００８０】
その他の構成及び作用効果は、第１の実施形態と同様である。
図１３に、本発明の転がり軸受の第５の実施形態を示す。
この実施形態は、例えば転がり軸受の外輪２の一側面２ｓをバネで押圧して予圧するなどのように、外輪２の外周部としての外周面と一端側とがハウジングに対し電気的導通状態となるような使用態様の場合に好適に利用できるものである。すなわち、熱可塑性エラストマの層５は、外輪２の外周面２ｇを被覆する部分５Ａとこれに直交して外輪２の一側面２ｓを被覆する部分５Ｂとからなる断面ほぼＬ形とされている。この熱可塑性エラストマの層５により、転がり軸受（図示のものは、シール１７を有する密閉型軸受）の外輪２の外周面２ｇ及び一方の側面２ｓが被覆されている。被覆する側面２ｓは、熱可塑性エラストマの層５が無い場合にハウジングと導通する側である。
【００８１】
なお、この実施形態の熱可塑性エラストマの層５の外周面には、図５，図６に示すものと同様の断面半円形の凸部７が、円周方向に環状に連続して多数形成されている。
【００８２】
予め所定の金型を用いて断面Ｌ形に射出成形された熱可塑性エラストマの層５は、その内周面５ｎの被覆しない方の側面２ｓに近い個所に、円周方向に連続した断面四角形の突起８を備えている。一方、外輪２の外周面２ｇには、前記突起８に対応する位置に、円周方向に連続した断面四角形の凹溝９が予め形成してある。
【００８３】
熱可塑性エラストマの層５の装着は、第１の実施形態におけると同様に、外輪２の被覆面に予め弾性接着剤を塗布し、熱可塑性エラストマの層５の前記突起８を外輪の前記凹溝９に嵌合させるようにして熱可塑性エラストマの層５を貼り付ける方法で行う。
【００８４】
ファンモータに装着された本実施形態の転がり軸受は、断面Ｌ形の熱可塑性エラストマの層５のうちの外輪２の外周面２ｇを被覆する部分５Ａにより、ハウジングＨと電気的に絶縁されると共に、外輪の一側面２ｓを被覆する部分５Ｂにより予圧用の部材とも電気的に絶縁される。かくして、インバータ駆動されるファンモータに軸電圧が生じても、軸受の内輪外輪間には電位差がなくしたがって軸電流が流れないから、内輪外輪の軌道面やボール３の転動面の電食が防止される。
【００８５】
その他の構成及び作用効果は、第１の実施形態とほぼ同様である。
図１４に、本発明の転がり軸受の第６の実施形態を示す。
この実施形態は、転がり軸受の外輪２の両側面２ｓ，２ｓがハウジングに接触せず電気的に非導通である使用態様の場合に好適に利用できるものである。すなわち、転がり軸受の外周部である外輪２の外周面２ｇに、円周方向に環状に連続した三列の凹溝１８，１８，１８が平行に形成されており、各凹溝１８に断面長方形の環状の熱可塑性エラストマの層（帯）５が下半部を嵌め込んで接着されている。その熱可塑性エラストマの層５の外周面には、図５，図６に示すものと同様の断面半円形の凸部７が、円周方向に環状に連続して多数形成されている。
【００８６】
本実施形態の転がり軸受をファンモータに装着した場合、外輪２の外周面２ｇに取り付けた帯状の熱可塑性エラストマの層５によりハウジングと電気的に絶縁され、一方、軸受外輪２の両側面２ｓ，２ｓとハウジングとはもともと非接触非導通であるから、上記各実施形態例の場合と同じく内輪外輪の軌道面やボール３の転動面の電食を効果的に防止することができる。
【００８７】
なお、本発明において熱可塑性エラストマの層５の外周面５ｇに形成される凹凸のパターンは上記各実施形態例のものに限らず、その他種々のものが可能である。図１５，図１６はその他のパターン例を示したもので、図１５のものはヘリンボン状の凹部２０が外輪の円周方向に連続しているパターン、図１６のものは不定形の突起２１が不規則に多数散在しているパターンである。
【００８８】
また、上記各実施形態では深溝玉軸受の場合を例にして説明したが、本発明はこれに限らず、アンギュラ玉軸受やころ軸受等のその他の転がり軸受にも同様に適用することができる。
【００８９】
続いて、第２の目的を達成する本発明の実施の形態（第７の実施形態）を説明する。
図１７の転がり軸受Ａには、その外輪２の外周面２ｇと片側の端面２ｓを被うようにしてリング状絶縁部材３０が圧入されている。内輪１の方はそのままになっている。３はボール、４は保持器である。リング状絶縁部材３０の角部には、ハウジングへの当該転がり軸受Ａの挿入性が良くなるように、円周に面取り３０ａが施されている。リング状絶縁部材３０は、その材料として例えばＰＰＳ樹脂４０重量％（以下、ｗｔ％とも記述する）と、強化繊維剤〔Ａ〕であるガラス繊維３５重量％と、磁性充填材〔Ｂ〕であるマンガンフェライト（ＭｎＦｅ2０4 ）２５重量％とからなる樹脂組成物を用いて、射出成形により製作した。
【００９０】
すなわち、先ず、予め各材料組成を、ブレンダやヘンシェルミキサ等により混合して二軸押出機等の押出機に供給し、押出機から材料ペレットを得た。次に、金型中に前記ペレットを溶融した材料を射出して所定の時間冷却することにより、厚さ１．０ｍｍのリング状絶縁部材３０を得た。その後、当該リング状絶縁部材３０を外輪２に圧入した。その際、必要に応じてリング状絶縁部材３０を加熱して膨張させてから圧入した。
【００９１】
図１８は、上記図１７に示した第２の目的を達成する本発明の転がり軸受Ａを、２個一対でファン駆動用電動モータ４０内に取り付けた状態を示す断面図である。両転がり軸受Ａの外輪２は、それぞれモータハウジング４１の両端部に形成した保持段部４２或いは保持凹部４３の内側に、リング状絶縁部材３０を介して嵌めこまれている。なお、４１ａはハウジング本体、４１ｂはハウジング前蓋、４１ｃはハウジング後蓋である。また、４４はモータ回転軸、４５はロータ、４６はステータである。そして、リング状絶縁部材３０の大鍔部３０ｂを上記保持段部４２或いは保持凹部４３の奥面に対向させた状態で固定されている。前記大鍔部３０ｂは、軸受外輪２の一端面２ｓと保持段部４２或いは保持凹部４３の奥面とに挟持されて、これら両面が当接するのを阻止する。また、各リング状絶縁部材３０の円筒部３０ｃは、外輪２の外周面２ｇと、保持段部４２或いは保持凹部４３の内周面との間に挟持されて、これら両周面同志が当接するのを阻止する。なお、外輪２の他方の端面２ｓは空気中にさらされた状態になっており、特にリング状絶縁部材３０で被う必要がない。
【００９２】
このように、第２の目的を達成する本発明の転がり軸受をモータ中に組み込むことによって、インバータからステータ４６に印加される高周波電流に基づいてモータ回転軸４４に軸電圧が惹起されても、この回転軸４４とモータハウジング４１との間に電流が流れることを抑えることができる。すなわち、上記回転軸４４を支持する転がり軸受Ａの外輪２と、これらの外輪２を保持している部材であるモータハウジング４１との取付け箇所が絶縁されているので、上記回転軸４４の電位がモータハウジング４１の電位より高くなっても、これら外輪２を組み込んでなる各転がり軸受Ａに電流が流れることがなくなる。従って、これら各転がり軸受Ａに電食が発生することがない。
【００９３】
（実施例）
以下、第２の目的を達成する本発明の実施例と比較例とに付いて実施した比較試験について説明する。
【００９４】
図１７に示したリング状絶縁部材３０を有する転がり軸受において、そのリング状絶縁部材３０の樹脂組成物の材料組成を種々に変えたものを被試験体として用いた。
【００９５】
表９に、リング状絶縁部材３０の各実施例１−１〜１５−２及び比較例１の成分組成を示す。
【００９６】
【表９】
また、表９に示す樹脂，繊維材〔Ａ〕，磁性充填材〔Ｂ〕，非磁性高熱伝導性充填材〔Ｃ〕の具体的な商品名（登録商標にはR を付す），メーカを下記に記す。
【００９８】
樹脂：
ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド樹脂）；呉羽化学工業（株）「フォートロンＫＰＳ」。
【００９９】
芳香族ＰＡ（芳香族ポリアミド樹脂）；三井石油化学「アーレンR 」。
【０１００】
強化繊維材〔Ａ〕：
ガラス繊維；日東紡績（株）「ＣＳ３Ｊ−２７３」（シランカップリング剤処理ガラスチョップドストランド）。
【０１０１】
６チタン酸カリウムウィスカー；大塚化学（株）「ティスモ−Ｄ」。
【０１０２】
ホウ酸アルミニウムウィスカー；四国化成工業（株）「アルボレックスＹＳ３」（シランカップリング剤処理済）。
【０１０３】
炭酸カルシウムウィスカー；丸尾カルシウム（株）「ウィスカルＡ」。
【０１０４】
磁性充填材〔Ｂ〕：
ＭｎＦｅ2Ｏ4 ；（株）高純度化学研究所。
【０１０５】
ＣｏＦｅ2Ｏ4 ；（株）高純度化学研究所。
ＮｉＦｅ2Ｏ4 ；（株）高純度化学研究所。
【０１０６】
非磁性高熱伝導性充填材〔Ｃ〕：
ＳｉＣウィスカー；出光マテリアル（株），Ｍグレード。
【０１０７】
ＡｌＮ ；出光マテリアル（株），ＡＧＳＤ−１００。
【０１０８】
ＢＮ（ｈ−ＢＮ）；出光マテリアル（株），Ｆグレード。
【０１０９】
Ａｌ2Ｏ3 ；日本アエロジル（株），Aluminium Oxide Ｃ。
【０１１０】
Ａｌ2Ｏ3 繊維 ；ニチアス（株） ，ルビールR バルクファイバーＴ／５４７０−ＲＳ。
ＭｇＯ ；協和化学工業（株） ，パイロキスマ５３０１Ｋ。
それらの絶縁被膜に関して以下の特性評価を実施した。
【０１１１】
▲１▼熱伝導率と比抵抗の測定：
表９の実施例１−１〜１５−２および比較例１に示す樹脂組成物について、レーザフラッシュ法で２０℃における熱伝導率（Ｗ／ｍ・Ｋ）及び比抵抗（Ω・ｃｍ）の測定を行った。その結果を表５に示す。
【０１１２】
【表１０】
実施例１−１〜１５−２は熱伝導率が比較例１に比べて大きく、いずれも０．５ｗ／ｍ・ｋ以上と、通常のプラスチック材料（0.2 〜0.4 w/m ・k ）よりも良好な伝熱性を示している。特に、ガラス繊維を用いずにＳｉＣウィスカー又はＡｌ2 Ｏ3 繊維を使用した実施例１１−１〜１２−２において、顕著な熱伝導率が得られている。
【０１１４】
また、各実施例１−１〜１５−２の比抵抗は比較例１よりも小さくなっているが、いずれも１×１０13Ω・ｃｍ以上を有しており、十分な電気絶縁性を備えていることがわかる。
【０１１５】
▲２▼ウエルド強度，アイゾット衝撃強度の測定：
表９の実施例１−１〜１５−２および比較例１の組成を有する樹脂組成物について所定の試験片を成形し、２３℃でウエルド強度及びアイゾット衝撃強度の測定を行った。すなわちウエルド強度は、金型キャビティの両端から絶縁被膜樹脂組成物を注入させてその樹脂組成物の会合部（ウエルド部）を中央に持つＪＩＳ１号試験片（ｔ＝３ｍｍ）を成形し、これを用いて引張り速度５ｍｍ／ｍｉｎで測定した。また、アイゾット衝撃強度は、ノッチ付試験片で測定した。
【０１１６】
それらの測定結果を表６に示す。
【０１１７】
【表１１】
なお、実施例１−１〜１０−２では、マトリックス樹脂の充填材として強化性の高いガラス繊維を用い、実施例１３−１〜実施例１５−２では同じく強化繊維材〔Ａ〕に属するウィスカー類を用いているので、ウエルド強度は差異が少なく、いずれも７０ＭＰａ以上であった。これに対して、実施例１１−１，１１─２は強化繊維材〔Ａ〕ではなく非磁性高熱伝導性充填材〔Ｃ〕であるＳｉＣウィスカーを、また実施例１２−１，１２−２ではアルミナ繊維を用いているが、やはり７０ＭＰａ以上のウエルド強度が得られている。
【０１１９】
また、アイゾット衝撃強度は、ガラス繊維〔Ａ〕を減らして粉体系の充填材〔Ｂ〕，〔Ｃ〕を添加することによって比較例１（ガラス繊維４０重量％）より少し低めになっているが、いずれも２．０ＫＪ／ｍ2 を越えており、使用上問題ないことがわかった。
【０１２０】
▲３▼耐クリープ性の把握：
実施例１−１〜１５−２及び比較例１の組成を有する樹脂組成物について円柱状の試験片を成形し、図１９に示す試験装置を用いて圧縮クリープ試験を行った。測定は、当該試験片を試験装置ごと、１２０℃に設定された恒温槽にいれて１００時間放置（面圧２．９ｋｇ／ｍｍ2 ）し、その後取り出して１時間室温に保持した後に当該試験片ＴＰの高さ変化率を測定した。測定結果を表１２に示す。
【０１２１】
【表１２】
各実施例とも、比較例１よりも高さ変化率は小さく、耐クリープ性は良好である。特に、磁性充填材〔Ｂ〕をガラス繊維と併用した実施例１−１〜４−２、非磁性高熱伝導性充填材〔Ｃ〕のうちのアルミナ繊維をガラス繊維と併用した実施例１０−１，１０−２及びガラス繊維を使わずにＳｉＣウィスカーやアルミナ繊維を単独で充填した実施例１１−１〜１２−２は、高さ変化率が小さくて顕著な耐クリープ性を示している。
【０１２３】
なお、図示しないが、図５，図８，図１０，図１３，図１４，図１７のような外輪２の外周面又は端面２ｓに施した本願発明の絶縁被膜を、内輪１の内周面又は内輪１の端面の少なくとも１つの面に選択的に施しても、本願発明の目的が達せられる。
【０１２４】
【発明の効果】
以上説明したように、第１の目的を達成する本発明の転がり軸受によれば、外輪の外周部を被覆する熱可塑性エラストマの層がモータハウジングと外輪間の電気的導通を阻止するため、この軸受をインバータ駆動されるファンモータに用いると、従来のように電気的導通性を有する特殊なグリースを使用したり、塵埃が発生し易い電気的ブラシを設置することなく、軸受内外輪間を電流が流れることを阻止することができ、その結果、内外輪軌道面あるいは転動体転動面の電食を防止できるという効果を奏する。
【０１２５】
また、外周面に凹凸を有する変形し易い熱可塑性エラストマの層にすると、上記の効果に加えて更に、軸受のハウジングへの挿入が容易で且つハウジング内で突っ張ってクリープ防止機能を発揮するという効果も得られる。
【０１２６】
更に、熱可塑性エラストマに熱伝導性フィラーを含有させると、熱可塑性エラストマの層自体の熱伝導性が向上する結果、良好な絶縁性を維持しつつ、十分な放熱性も維持できてエラストマの熱劣化を抑制できるという効果をも奏する。
【０１２７】
また、第２の目的を達成する本発明の転がり軸受によれば、外輪の外周部に圧入されたリング状絶縁部材がモータハウジングと外輪間の電気的導通を阻止するため、この軸受をインバータ駆動されるファンモータに用いると、従来のように電気的導通性を有する特殊なグリースを使用したり、塵埃が発生し易い電気的ブラシを設置することなく、軸受内外輪間を電流が流れることを阻止することができ、その結果、内外輪軌道面あるいは転動体転動面の電食を防止できるという効果を奏する。
【０１２８】
また、リング状絶縁部材を、比抵抗が１×１０13Ω・ｃｍ以上で且つ熱伝導率が０．５Ｗ／ｍ・Ｋ以上の合成樹脂組成物からなるものとしたため、電気絶縁性，耐クリープ性のみでなく放熱性にも優れた転がり軸受を提供できるという効果が得られる。
【０１２９】
また、前記リング状絶縁部材の合成樹脂組成物として、マトリックス樹脂に耐クリープ性の大きい繊維材〔Ａ〕と、飽和磁化及び比抵抗が一定値以上の磁性充填材〔Ｂ〕とを両者の合計〔Ａ＋Ｂ〕３０〜７５重量％の範囲で混合したものにすると、磁性充填材〔Ｂ〕の電気絶縁性向上作用及び伝熱性向上作用により、耐クリープ性，伝熱性，成形性及び電気絶縁性に一層優れた絶縁被膜が得られて、高速回転で高温にさらされる使用条件下でも安定した性能が保証できる電食防止転がり軸受を提供できるという効果を奏する。
【０１３０】
さらに、前記リング状絶縁部材の合成樹脂組成物の磁性充填材〔Ｂ〕の少なくとも一部を非磁性高熱伝導性充填材〔Ｃ〕で置換しても、上記同様の効果を奏する。
【０１３１】
また、磁性充填材〔Ｂ〕及び非磁性高熱伝導性充填材〔Ｃ〕の含有量を当該充填材の種類に応じて単独もしくは合わせて２０〜６５重量％の範囲内で任意に調整すると、リング状絶縁部材の耐クリープ性，伝熱性，成形性及び電気絶縁性の諸特性のバランスを調整できて、軸受の使用条件等に応じて製品に多様性を持たせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の絶縁材の組成と熱伝導率及び比抵抗との関係を示す図である。
【図２】本発明の絶縁材の組成と熱伝導率及び比抵抗との関係を示す図である。
【図３】本発明の絶縁材の組成と熱伝導率及び比抵抗との関係を示す図である。
【図４】本発明の絶縁材の組成と熱伝導率及び比抵抗との関係を示す図である。
【図５】本発明の転がり軸受の第１の実施形態の半断面図である。
【図６】図５に示す熱可塑性エラストマの層の表面の部分拡大断面図である。
【図７】図５に示す転がり軸受のモータへの取付け態様を示す模式図である。
【図８】本発明の転がり軸受の第２の実施形態の半断面図である。
【図９】図８に示す熱可塑性エラストマの層の表面の部分拡大断面図である。
【図１０】本発明の転がり軸受の第３の実施形態の半断面図である。
【図１１】図１０に示す熱可塑性エラストマの層の表面の部分拡大平面図である。
【図１２】本発明の転がり軸受の第４の実施形態における、熱可塑性エラストマの層の表面の部分拡大平面図である。
【図１３】本発明の転がり軸受の第５の実施形態の半断面図である。
【図１４】本発明の転がり軸受の第６の実施形態の半断面図である。
【図１５】本発明の転がり軸受における熱可塑性エラストマの層の表面パターンの他の例を示す平面図である。
【図１６】本発明の転がり軸受における熱可塑性エラストマの層の表面パターンのさらに他の例を示す平面図である。
【図１７】本発明の転がり軸受の第７の実施形態の半断面図である。
【図１８】図１７に示す転がり軸受のモータへの取付け態様を示す断面図である。
【図１９】耐クリープ性試験装置の模式側面図である。
【符号の説明】
１ 内輪
２ 外輪
２ｇ 外周部（外輪の外周面）
２ｓ 外周部（外輪の側面）
３ 転動体（ボール）
５ 熱可塑性エラストマの層
３０ リング状絶縁部材
Ａ 転がり軸受
Claims (2)
- 外輪及び内輪と、当該外輪と内輪との間に介在する転動体とを少なくとも有する転がり軸受において、下記の５つの条件を満足することを特徴とする転がり軸受。
条件Ａ：前記外輪の外周部の全面に熱可塑性エラストマの層が形成されている。
条件Ｂ：前記熱可塑性エラストマの層は、硬さが６０〜９０［ＨＤ A ］であり、且つ厚さが０．５〜５ｍｍである。
条件Ｃ：前記熱可塑性エラストマの層は、熱伝導率が１０Ｗ／ｍ・ｋ以上で且つ比抵抗が１×１０ 4 Ω・ｃｍ以上の熱伝導性フィラーを含有する。
条件Ｄ：前記熱可塑性エラストマの層の外周面の全面にわたって凹凸が設けられている。
条件Ｅ：前記凹凸が、前記外輪の幅方向に連続するヘリンボン状の凹部、菱形状に連続する帯状の凹部、又は不規則に散在する不定形の突起により形成されている。 - 前記熱可塑性エラストマの層は、前記外周面の凹凸の高さ（深さ）が５〜１００μｍである請求項１に記載の転がり軸受。
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