[发明专利]逆变器驱动马达用滚动轴承以及逆变器驱动马达

说明书

技术领域

本发明涉及例如空调马达等逆变器驱动马达用的能够抑制发生电蚀的滚动轴承以及使用了该滚动轴承的逆变器驱动马达。

背景技术

近年来，马达多采用由逆变器驱动的脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation）方式（以下，称为PWM方式）。在这样的PWM方式的逆变器驱动中，由于绕组的中性点电位不为零，因此存在在轴承的外圈与内圈之间产生电位差（以下，称为轴电压）的情况。该轴电压包含因换向而产生的高频成分，当轴电压达到轴承内部的油膜的绝缘破坏电压时，在轴承内部流过有微小电流，从而在轴承的内外圈与滚动体之间产生放电而使轴承内部的材料局部地溶解、即产生所谓的电蚀。随着该电蚀加剧，会在轴承内圈、轴承外圈或者滚动体的表面产生波状磨损现象而发生润滑不良或产生异常音，这是马达的不良状况的主要因素之一。

作为抑制这样的滚动轴承内部的电蚀的方法，众所周知有尽可能地在滚动轴承的内外圈之间强化绝缘以提高耐电压的技术、以及使得电力易于在滚动轴承的内外圈之间流通从而频繁地反复进行放电以免在内外圈之间积蓄电荷的技术。

作为强化绝缘以提高耐电压的方法，报告有如下技术：以氮化硅作为主体通过加压烧结形成夹装于内外圈之间的滚动体，并使该滚动体的滚动面的粗糙度在0.2Z以下，由此，即便在内外圈之间施加有比较大的电压，也不会产生放电（参照日本特开平7-12129号公报）。

然而，在该强化绝缘以提高耐电压的技术中，虽然在使用氮化硅制的滚动体实现完全的绝缘的情况下不引起电蚀，但使用氮化硅制的滚动体的轴承本身非常昂贵，在组装有该轴承的马达的制造中存在成本的问题。

并且，作为在滚动轴承的内外圈之间不积蓄电荷的技术，报告有如下技术：通过设置放电刷而使内外圈短路，由此来确保滚动体与内外圈之间的滚动接触部以外的放电路径，从而防止发生电蚀的技术；通过使滚动体的至少与滚道面之间的接触面的中心线平均面粗糙度为0.05μm~0.2μmRa，由此来提高接触面处的通电频率，将与内外圈之间的电位差保持在低位从而抑制电蚀损伤的技术（参照日本特开2007-146966号公报以及日本特开2010-74873号公报）。

然而，在设置放电刷的技术中，在因放电刷的磨损而导通性受损的情况下，具有如下问题：放电刷的电阻比内外圈与滚动体之间的电阻高，内外圈之间的通电再次开始的问题；因从放电刷产生的磨损粉末而引起轴承内部的损伤的问题。并且，在使内外圈与滚动体的接触面粗糙而易于放电的技术中，采取频繁地反复进行细微的放电以免对滚道面造成大的损伤的对策，但无论多小的放电，都可能使接触面的粗糙程度变大，最终导致轴承寿命降低的问题。

发明内容

本发明是鉴于以上的问题点而完成的，其目的在于，廉价地提供一种逆变器驱动马达用滚动轴承，该逆变器驱动马达用滚动轴承能够将油膜的厚度稳定地维持在规定的范围，并能够控制耐电压，由此，能够防止因逆变器驱动马达的轴电压而导致的放电，并能够抑制电蚀。

本发明的逆变器驱动马达用滚动轴承包括内圈、外圈、滚动体、以及润滑脂，其特征在于，上述内圈与外圈的至少一方的滚道面的均方根粗糙度（RootMean Square Roughness）为4~16nm，并且，稳态运转状态下的油膜参数Λ在17.5以上。本发明的逆变器驱动马达用滚动轴承的另一方式包括内圈、外圈、滚动体、以及润滑脂，其特征在于，上述内圈与外圈的至少一方的滚道面的均方根粗糙度为4~16nm，当将上述滚道面的均方根粗糙度设定为x（单位：nm），将上述润滑脂的基油的40°C时的动粘度设定为y（单位:mm²/s）时，y≥（3x+12）的关系成立。

另外，在本发明的逆变器驱动马达用滚动轴承中，优选润滑脂的基油的40°C时的动粘度在24mm²/s以上。此外，在本发明的逆变器驱动马达用滚动轴承中，优选1000rpm时的耐电压在3V以上。并且，在本发明中，优选润滑脂的基油的40°C时的动粘度在60mm²/s以下。

根据本发明的逆变器驱动马达用滚动轴承，通过使供滚动体的滚动的滚道面的均方根粗糙度为4~16nm，并且使稳态运转状态下的油膜参数Λ在17.5以上，能够适当地控制油膜的形成状态，由此，能够防止特定电压以下的放电，能够防止电蚀。

滚动接触面的润滑状态的优劣由在接触面之间形成的油膜厚度与各接触面的表面粗糙度之比亦即油膜参数Λ来评价，该油膜参数Λ由下式表示。

Λ=hmin/σ（式1）