带有电绝缘体的轴承环以及用于其制造的方法技术

本发明专利技术涉及一种制造用于滚动轴承的具有电绝缘体的轴承环的方法以及例如借助于本方法制造的用于滚动轴承的轴承环，其中，该方法包括以下步骤：提供轴承环(1)的主体(2)，通过用由树脂包围的基底材料(8)缠绕所述轴承环(1)的主体(2)来敷设一种多层式的、至少分段包围所述轴承环(1)的主体(2)的绝缘覆层(4)，以形成电绝缘体。该方法与例如借助于该方法制造的轴承环的特征在于：所述绝缘覆层(4)包含添加剂(10、11、12、13)，该添加剂改善电绝缘体的电特性特别是介电特性、和/或机械特性。因此，根据本发明专利技术提供了一种轴承环或者一种制造轴承环的方法，其中，该轴承环特别适于屏蔽交流电。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种按照权利要求1所述的制造用于滚动轴承的具有电绝缘体的轴承环的方法、一种按照权利要求15或者16所述的轴承环以及一种按照权利要求17所述的滚动轴承。
技术介绍
由实践中已知以下的要求通过轴承来抑制电流穿越，因为否则的话会出现损害轴承的所谓电腐蚀。对电流绝缘轴承的这个要求特别是出现在有关电动机、发电机或者例如轨道车辆的车轮轴承等方面。现有技术中已知的电绝缘轴承特别设计为通过轴承抑制直流电穿越。为此在轴承环的一个上敷设一种绝缘体，特别是电绝缘涂层，从而，必需很高的电击穿场强才能使电流通过轴承。DE 1 243 944 B描述了在滚动轴承轴承环的主体外表面上作为电绝缘体的磷化膜。在此，该磷化膜以湿化学方式涂覆。DE 101 37 785 Al描述了一种构造用于滚动轴承的轴承环的电绝缘体的方法，其中，将喷射或者注射的陶瓷覆层敷设在轴承环主体的表面上。DE 101 61 820 Al和DE 10 2007 000 436 T5同样描述了作为轴承环电绝缘体的陶瓷覆层。另外还已知用以下方式来制造具有电绝缘体的滚动轴承轴承环提供轴承环的主体，并且将其固定在保持芯轴上。为了形成电绝缘体而设置绝缘覆层，该绝缘覆层至少分段地，例如在主体的外壳表面上包围轴承环的主体，其中，绝缘覆层是构造为多层式的， 并且用由树脂包围的丝状或者带状的基底材料、特别是直径为大约50至100 μ m的玻璃丝 (该玻璃丝例如浸入在酚醛树脂中)通过缠绕轴承环的主体而制成。直接就在缠绕之前，引导玻璃丝通过树脂，从而使卷绕的玻璃丝外部由树脂濡湿。树脂凝固后便形成了由玻璃纤维构成的多层式覆层，玻璃纤维是设置在树脂中。由上述方法构造的轴承环具有基本为均相的涂层来作为电绝缘体，该涂层使高的击穿场强成为必需，因而这种电绝缘体特别适于屏蔽直流电。针对交流电的电屏蔽，按照上述方法制造的轴承环却只是有限制地适用。特别是会在交流电的情况下出现电容的、与频率相关的阻抗，对此，高阻值的均相涂层可能只显示出些微适宜的电阻。特别地，采用可快速开关的双极晶体管可实现转数变化的驱动装置的高动态运行。在此，在滚动轴承区域内出现的电压或者电流同样也高动态地发生改变，从而出现新式类型的交流电，该新式类型交流电需要特意调准的电绝缘体。特别是，在EHD运行中通过共模电压与设备电容的共同作用，在滚动轴承的两个轴承环之间出现电压差，该电压差导致脉冲波形电流，一旦发生放电时(所谓的EMD电流，Electric Discharge Machining-Strom 放电加工电流)随此，在频率直至几个兆赫的情况下，出现直至3安培的电流强度。此外，当接地电流在壳体和接地之间流动时，还出现涡流电流，该涡流电流导致围绕着安置在轴承上的轴的磁性环流，并且由此导致轴承环中的涡流电流。在频率为几百个千赫的情况下， 典型的电流强度在此同样为大约几安培。同样，当安置在滚动轴承中的转子接地时，并且接地阻抗比容纳滚动轴承的壳体的阻抗小时，同样会出现所谓的转子接地电流。转子接地电流的电流强度或者频率处在针对涡流电流给出的范围内。此外，在不同电容之间也可能出现残余电流，该残余电流的影响是很难估计到的。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种制造用于滚动轴承的轴承环的方法，该轴承环特别适于屏蔽交流电。根据本专利技术，此目的通过一种例如根据权利要求1所述方法制造的轴承环，按照权利要求14或15，以下述方式实现绝缘覆层包含添加剂，该添加剂改善了电绝缘体的电特性特别是介电特性、和/或机械特性。基于绝缘覆层中的添加剂，而能够这样地调定所述电绝缘体的电特性，S卩，使得该轴承环还特别显示出针对交流电得以改善的绝缘效应。在此，添加剂是作为相对于包围的树脂或者基底材料分界的固态相存在的，并且在实施根据本专利技术的方法时，可以掺入到还是液态的树脂中，或者可以涂覆(例如喷镀)到使基底材料濡湿的仍然是液态的树脂上。绝缘覆层中添加剂在材料方面的设计方式，特别是对于添加剂材料的选择，显示出这样的自由度，该自由度能被用来构造特别针对交流电而优化的绝缘。对此另选或者补充的是，添加剂的几何设计方式显示了另一自由度。例如，添加剂可以作为粉末存在或者是布置于绝缘覆层中的丝(线)。此外，以下设计也是可行的树脂覆层的丝状或带状载体由添加剂的材料构造而成。最后，还具有以下的可行性为添加剂在材料上的设计或者在几何上的设计设置有梯度。例如，在继轴承环主体的上表面之后，添加剂可以为由第一种材料构成的颗粒，并且在与轴承环主体的该上表面有一段间距的地方，可以为由同样材料或者其它材料构成的丝，从而形成一种垂直于轴承环主体的上表面的梯度。绝缘覆层构造的这种设计自由能通过按照权利要求1所述的方法以下述方式实现例如将添加剂掺入树脂，引导丝状或带状的基底材料通过该树脂，然后将用树脂濡湿的基底材料围绕轴承环的主体缠绕。以下设计也是可行的从添加剂中选择基底材料的材料， 从而代替玻璃纤维或者附加补充于玻璃纤维，使由添加剂构成的丝线或带子被树脂濡湿。关于本方法，优选规定采用的添加剂具有小于大约3的相对介电常数以及非常小的介电损耗系数。因此便制得一种在绝缘覆层中具有添加剂的轴承环，添加剂具有小于大约3的相对介电常数以及非常小的介电损耗系数。由于微小的介电常数和非常小的介电损耗系数之故，此轴承环特别适合用于针对在几百个千赫至几个兆赫范围内的交流电的电屏蔽，并且由此适用于开头提到的ECD电流、涡流电流或者接地电流出现于其内的范围。例如设置PTFE作为用于添加剂的材料，其相对介电常数在所提供的范围内为大约2.1，并且其介电损耗系数tan( δ)小于0.0001。由此，构成了这样一种电绝缘覆层，该电绝缘覆层的电容小于滚动轴承或者壳体的接地电容，从而特别是使得转子接地电流不再采取穿过滚动轴承的路径，而是采取穿过接地的路径。所述添加剂，如PTFE，可以作为颗粒或者纤维设置在绝缘覆层中，或者对此另选或补充地，作为用于基底材料的材料，从而，基底材料或是仅仅包括PTFE纤维，或是附加补充于玻璃纤维而包括PTFE纤维。在此，颗粒或者纤维能被掺入到包围基底材料的树脂中。优选规定该唯一的或者其它的添加剂包括陶瓷，特别是氧化陶瓷或氰化陶瓷。依此，该陶瓷将绝缘覆层的介电特性在很宽的范围上调整。在采用具有与温度不相关的介电特性的陶瓷时，电绝缘体在滚动轴承运行时也只有微小的变化。关于陶瓷的选择，优选规定陶瓷的相对介电常数具有基本上与温度不相关的变化曲线。对此另选地，对于陶瓷的相对介电常数基本上与温度不相关的变化曲线，可优选规定陶瓷设计为至少两个陶瓷亚成分的混合物，其中，该至少两个陶瓷亚成分的混合物具有基本上与温度不相关的相对介电常数变化曲线。可如此选择这两个陶瓷亚成分第一个亚成分包括第一种物质，该物质具有随温度增加的介电特性变化曲线，并且第二个亚成分包括一种物质，该物质具有随温度减小的介电特性变化曲线。通过两个陶瓷亚成分的混合， 特别是通过各亚成分的材料选择或者亚成分混合比例的选择来保证所得到的混合物构成了这样一种陶瓷，其相对介电常数具有基本与温度不相关的变化曲线。特别是提供诸如 TiO2Ja2TiiAci或MgTiO3,它们分别具有一种与温度呈线性的介电特性变化曲线。在实施本方法时，采用具有上述特性的陶瓷或者陶本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·施瓦茨，G·马丁，F·施泰因豪尔，
申请(专利权)人：谢夫勒科技有限责任两合公司，
类型：发明
国别省市：