電気絶縁ベアリング入門
まず、電気絶縁ベアリング
いわゆる絶縁ベアリングも絶縁ベアリングの一種であり、絶縁ベアリングとは電流の通過を阻止できるすべての転がり軸受を指します。内輪と外輪の両方にセラミックコーティングを施したベアリングは絶縁ベアリングと呼ばれます。セラミックコーティングは電流の通過を阻止し、絶縁性を備えています。
転がる要素ハイブリッドベアリングセラミック製であるため、絶縁性も備えています。転動体によって電流の通過を防いでいます。
第二に、ベアリング絶縁材の選択
一般的に、ベアリング内部の電位差を完全に除去することは非常に困難です。しかし、ベアリングを流れる電流を遮断または大幅に低減できれば、ベアリングのガルバニック腐食を防ぐことができます。現在、この目的のために様々な絶縁ベアリングが設計されています。発生する電圧の種類に応じて、ベアリングの絶縁方法が選択されます。
1. シャフトに沿って発生する誘導電圧
2. シャフトとベアリングシート間の電圧
軸とハウジング間に電圧が発生すると、電流は各ベアリングを同じ方向に流れます。これは主に周波数変換器によって生じるコモンモード電圧によるものです。この場合、モータ両端のベアリングは絶縁する必要があり、絶縁材の選択における決定的な要素は電流と電圧の時間特性です。直流電圧または低周波交流電圧の場合、絶縁効果は絶縁層の純抵抗値に依存します。高周波交流電圧（周波数変換器を使用する機器で一般的に見られる）の場合、絶縁の容量性リアクタンスに依存します。
3. 過電流によるベアリング損傷の典型的な状況
1. 軌道面および転動体上の痕跡
ベアリングが直流電源で駆動されているか交流電源（周波数がMHz未満）で駆動されているかに関わらず、ベアリング内部では常に同じ種類の故障が見られます。
2. 電気放電加工による溝痕
いわゆる電気侵食溝とは、回転方向に沿って軌道面に連続的に周期的に刻まれる溝のことである。これらの現象のほとんどは、ベアリングを流れる電流によって引き起こされる。
第四に、顕微鏡を用いて過電流ベアリングの損傷構造を検査する。
走査型電子顕微鏡（SEM）によってのみ、損傷した表面のほぼすべてが、ピットとマイクロメートルサイズの半田接合部で密に覆われていることが明らかになる。
第五に、ベアリングの損傷プロセス
これらのピットやはんだ接合部は、軌道面と転動体表面の微小な接触点間の電流放電によって発生します。完全潤滑状態では、電流が油膜の弱点を突破し、電気火花によって発生したエネルギーが隣接する金属表面を瞬時に溶融させます。
混合摩擦状態（金属同士の接触）では、隣接する表面も溶融しますが、ベアリングが動くとすぐに分離します。どちらの場合も、材料は金属表面から剥離し、すぐに固化してはんだ接合部を形成します。潤滑剤が混ざったはんだ接合部や、軌道面に堆積したはんだ接合部もあります。ベアリングが動き続けると、これらのはんだ接合部やピットも転がり、滑らかになります。連続的な電流の作用により、溶融と凝固のプロセスが隣接する表面の非常に薄い層で数回繰り返されます。
6. 電流が潤滑剤に及ぼす影響
電流は潤滑油にも悪影響を及ぼす可能性があります。基油や添加剤が酸化・分解され、この変化は赤外分光分析で明確に確認できます。早期劣化や鉄系金属粒子の蓄積は、潤滑油の性能低下やベアリングの過熱につながる可能性があります。
投稿日時：2025年2月24日
