导电密封圈及其制作方法、轴承与流程

1.本发明涉及轴承的密封圈领域，特别涉及用于轴承上的导电密封圈及其制造方法、轴承。


背景技术：

2.滚动轴承应用范围越来越广，如新能源汽车驱动电机轴承、变频电机轴承、变速电机轴承、换向电机轴承、汽车发电机轴承、风力发电机轴承等。在这些应用场合中，轴承在运转过程时会在轴承内圈和轴承外圈上分别产生正、负电荷，在轴承外圈和轴承内圈之间形成电势差。另外，轴承从严格意义上讲都不是恒速运转的，即便是名义上运转速度不变的轴承，在启动或停止阶段，也会经历速度急剧变化的过程，而且轴承内部三大件即轴承外圈、轴承内圈和滚动体的运转速度也不相同，例如滚动体自转的速度远大于内圈旋转速度，速度的变化也会导致电势差的产生。
3.这些正负电荷在绝大多数时间内被轴承中的润滑油膜隔开，无法导通，只能越积越多，越积越强，当电势差过大时，正、负电荷就会瞬间导通，突然放电，电火花会将润滑油膜氧化并烧焦，甚至瞬间的高温会对轴承滚道面和滚动体表面上造成损伤，而造成轴承的“电蚀”现象。
4.请参阅图1，为一已知的发电机装置示意图，发电机装置100包括变频器101，定子模组102，转子模组103，发电机主轴104，以及安装在发电机主轴104两端的滚动轴承105。在图1中，所述发电机主轴104两端的所述滚动轴承105仅仅给出了轴承105的局部剖视图，并切两端的滚动轴承105分别剖切了不同的位置。所述滚动轴承105包括设置在轴承外侧的外圈1051，设置在轴承内侧的内圈1052，设置在所述外圈1051和所述内圈1052之间的多个滚动体1053，固定多个所述滚动体1053的保持架1054，以及设置在所述轴承两侧的密封圈1055。所述滚动轴承105内还进一步设置有润滑油或润滑脂用于润滑所述滚动轴承，所述密封圈1055将所述润滑油或润滑脂密封在所述轴承内，防止所述润滑油或润滑脂从所述滚动轴承内泄露出去。
5.请一并参阅图1和图2，图2中进一步示意出在所述滚动轴承105的所述内圈1052和所述外圈1051与滚动体1053之间的润滑油或润滑脂，所述润滑油或润滑脂在所述滚动轴承105内形成了润滑膜1056。
6.由于滤波器101没有完全滤除电波，就会产生残余电压，残余电压是沿发电机主轴104的轴向产生的，残余电压作用在滚动轴承105的所述内圈1052和所述外圈1051上。由于所述滚动体1053与所述内圈1052或所述外圈1051之间的润滑膜不能传导电流，润滑膜1056的电阻很高，这些正负电荷在绝大多数时间内被润滑膜隔开，无法导通，只能越积越多，越积越强，但因为滚动轴承的润滑膜厚度处于纳米至微米尺度之间，一旦当电势差过大时，正负电荷就会瞬间导通，突然产生火花放电，从而在发电机主轴104和滚动轴承105之间形成闭合的回路而产生轴电流。导通的电火花放电会燃烧润滑膜1056，而将润滑油或润滑脂氧化甚至烧焦，并在滚动轴承105的内圈1051和外圈1052的滚道上产生点蚀和搓板状隆起。由
于润滑膜被烧焦，其导致润滑性能和介电强度降低，增大了噪声和振动，严重影响滚动轴承的运行平稳性和运行可靠度，滚动轴承滚道被“电蚀”损坏致使滚动轴承过早地失效。
7.为了防止轴承的损坏，一种方式是采用围堵轴电流的方式，亦即将滚动轴承与外部残余电压绝缘。如可以采用绝缘轴承，即一般是将滚动轴承的三大件，即轴承的外圈，内圈或滚动体中至少有一件整体由绝缘陶瓷材料制成或至少有一件采用绝缘陶瓷材料涂层，陶瓷材料和绝缘涂层都非常昂贵，并切其制作效率低、精度低，限制了它的工程应用。
8.所以，需要更好地提出一种防止火花放电对轴承造成损坏的解决方案，同时也不应过多的提高轴承成本。


技术实现要素：

9.本发明一个方面的目的在于提供一种导电密封圈及其制作方法、轴承，所述导电密封圈能电性连通滚动轴承内圈和外圈，将作用在轴承的内圈和外圈之间的电流导出轴承，而有效防止滚动轴承发生电蚀，降低了成本，确保了轴承运行平稳性和可靠度。
10.本发明其它方面的目的和优点可以从本发明所揭露的技术特征中得到进一步的了解。
11.本发明一个方面提出如下技术方案：
12.一种导电密封圈，设置在具有内圈和外圈的轴承内，包括沿周向延伸的第一导电体，沿周向延伸的橡胶件，第二导电体和导电弹性件，所述第一导电体包括将所述第一导电体固定在所述橡胶件一侧的固定区和与所述外圈过盈接触的导电区，所述第二导电体固定在所述橡胶件的另一侧并与内圈过盈接触，在所述第一导电体的导电区和所述第二导电体之间设有槽体，所述导电弹性件设置在所述槽体内并与所述第一导电体和所述第二导电体过盈接触。
13.可选地，依据本发明一个方面的实施方式，所述第一导电体包括第一导电部，连接于所述第一导电部的第二导电部，以及从所述第二导电部弯折出的第三导电部。
14.可选地，依据本发明一个方面的实施方式，所述第一导电体的所述第三导电部的内、外侧面以及所述第二导电部下半部分的外侧面共同构成了所述第一导电体的固定区，在所述第一导电体固定到橡胶件之前，所述固定区上喷涂有胶体。
15.可选地，依据本发明一个方面的实施方式，所述第一导电部的内、外侧面，所述第二导电部的内侧面以及所述第二导电部的上半部分的外侧面共同构成了第一导电体的导电区。
16.可选地，依据本发明一个方面的实施方式，所述橡胶件为硫化成型的橡胶体，包括沿周向延伸的主体部以及从所述主体部弯折出的沿周向延伸的延伸部。
17.可选地，依据本发明一个方面的实施方式，所述第二导电体为碳片。
18.可选地，依据本发明一个方面的实施方式，所述碳片为沿着橡胶件周向均匀间隔排布的多个碳片。
19.可选地，依据本发明一个方面的实施方式，所述导电弹性件为多个弹簧，每一所述弹簧与一个所述碳片对应设置。
20.本发明另一方面提出一种轴承，该轴承包括上述任一项技术方案所述的导电密封圈。
21.本发明再一方面提出一种导电密封圈的制作方法，包括：
22.步骤1，喷涂胶体至所述第一导电体的固定区；
23.步骤2，放置所述第一导电体和所述第二导电体至所述橡胶件要硫化成型的模具环境中；
24.步骤3，硫化成型所述橡胶件；
25.步骤4，安装卡固所述导电弹性件至所述密封圈的所述槽体内并与所述第一导电体和所述第二导电体过盈接触。
26.本发明提供的导电密封圈及其制作方法、轴承，由轴承内圈传来的电流经导电密封圈上的第二导电体，导电弹性件以及第一导电体的导电区而传导至轴承的外圈。因此，由于电流经导电密封圈被传导出了轴承，没有电流再作用到轴承的滚动体以及轴承的滚动体和轴承的滚道之间的润滑膜上，所以在轴承的滚动体和滚道之间的润滑膜上几乎不发生火花放电，从而避免了轴承的损坏，而有效防止轴承发生电蚀，确保轴承运行平稳性和可靠度。所述导电密封件制造工艺相对简单，并且没有应用昂贵的原材料，因此所述导电密封圈的价格低廉，节省了成本。
附图说明
27.图1为已知的一发电机装置的示意图。
28.图2为图1中发电机装置的滚动轴承的局部示意图。
29.图3为依据本发明一个方面的实施方式提出的导电密封圈的立体图。
30.图4为图3的导电密封圈剖切到第二导电体和导电弹性件的局部放大剖视图。
31.图5为本发明导电密封圈的导电弹性件的立体图。
32.图6为本发明导电密封圈的制作流程图。
33.图7为本发明导电密封圈在轴承内工作时的截面示意图。
34.上述附图中的附图标记说明如下：
35.发电机装置
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100
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变频器
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101
36.定子模组
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102
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转子模组
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103
37.发电机主轴
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104
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滚动轴承
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105
38.外圈
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1051，34
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内圈
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1052，32
39.滚动体
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1053
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保持架
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1054
40.密封圈
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1055
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润滑膜
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1056
41.导电密封圈
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200
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第一导电体
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21
42.第一导电部
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211
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第二导电部
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212
43.第三导电部
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213
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橡胶件
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22
44.主体部
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221
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延伸部
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222
45.第二导电体
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23
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导电弹性件
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46.槽体
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具体实施方式
47.以下实施方式的说明是参考附加的图式，用以例示本发明可用以实施的特定实施
方式。本发明所提到的方向用语，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「顶」、「底」等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用以说明及理解本发明，而非用以限制本发明。此外，在具体实施方式方式中所描述的实施方式仅仅是本发明的一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
48.请参阅图3至图5，为本发明一实施方式的导电密封圈200，用于密封滚动轴承，其包括第一导电体21，橡胶件22，多个第二导电体23和多个导电弹性件24。所述第一导电体21为沿圆周延伸的圆环形，位于所述导电密封圈200的最外侧。在本实施方式中，所述第一导电体21可以是一金属嵌体，包括第一导电部211，连接于所述第一导电部211的第二导电部212，以及从所述第二导电部212弯折出的第三导电部213。所述橡胶件22为硫化成型的橡胶体，包括沿圆周延伸的主体部221以及从所述主体部221弯折出的沿周向延伸的延伸部222。在本实施方式中，所述多个第二导电体23为多个导电碳片，沿圆周方向均匀分布地嵌入在所述橡胶件22的延伸部222上，并切第二导电体23的下端暴露出所述橡胶件22的主体部221。所述导电弹性件24优选地为波形弹簧24，也可以是其他具有导电特性的弹性件。所述多个导电弹性件24在橡胶件22硫化成型之后均匀地过盈接触地被安装排布在每一第二导电体23和第一导电体21之间。
49.通常，为了确保所述第一导电体21牢固地结合在所述橡胶件22上，所述第一导电体21必须在胶质容器中浸渍一段时间。但是，浸滞之后第一导电体21的整个表面就会覆盖了一层胶涂层从而导致第一导电体21不导电。为了确保第一导电体21的导电性能，则需要使用特殊的喷胶对所述第一导电体21进行部分地喷涂。
50.请参阅图6，所述导电密封圈200的制作方法包括以下步骤：
51.步骤1，喷涂胶体至所述第一导电体21的固定区b；即将胶体喷涂在所述第一导电体21的所述第三导电部213的内、外侧面以及所述第二导电部212下半部分的外侧面，即第二导电部212与所述第三导电部213相连接的位置的外侧面上。请参阅图7，所述第三导电部213的内、外侧面以及所述第二导电部212下半部分的外侧面共同构成了如图中短的点划线所示的固定区b，共同形成了第一导电体21的固定区b。
52.步骤2，放置所述第一导电体21和所述第二导电体23至所述橡胶件22要硫化成型的模具环境中；其中，所述第二导电体23为多个第二导电体，被竖直地均匀间隔地排布在模具中，所述第一导电体21的第二导电部212与多个所述第二导电体23平行放置，并切所述第三导电体213的弯折方向朝向所述第二导电体23的方向放置。
53.步骤3，硫化成型所述橡胶件22；当所述橡胶件22硫化成型之后，所述多个第二导电体23即均匀排布地嵌入到所述橡胶件22的所述延伸部222中，而所述第一导电体21的固定区b，即所述第三导电体部213的内、外侧面以及所述第二导电部212下部的外侧面被粘接固定到所述橡胶件22的所述主体部222内。此时，所述第一导电体21除了固定区b以外的区域，即所述第一导电部211的内、外侧面，所述第二导电部212的内侧面以及所述第二导电部212的上半部分的外侧面共同构成了如图中长的点划线所示的第一导电体21的导电区c，所述导电区c由于未喷涂胶体，因此具有电性导通性能。此时，在所述第二导电体23的内侧面以及所述第一导电体21的所述第二导电部212的内侧面之间形成了一沿着周向延伸的槽体25，所述槽体25的底部为橡胶件22的主体部221的内表面。
54.步骤4，安装卡固所述导电弹性件24至所述密封圈200的所述槽体25内并与所述第一导电体和所述第二导电体过盈接触。其中，所述导电弹性件24为多个导电弹性件，其数目与所述第二导电体23的数目相同。每一所述导电弹性件24对应于一所述第二导电体23安放，每一所述导电弹性件24的一端过盈接触地抵靠在每一对应的所述第二导电体23的内侧面，另一端过盈接触地抵靠在所述第一导电体21的第二导电部212的内侧面，即抵靠在第一导电体21的导电区c，以确保所述第二导电体23，所述导电弹性件24以及所述第一导电体21之间能够传导电流。并且，所述导电弹性件24也可被放置至接触槽体25的底部，在本实施方式中，即所述波形弹簧的圆周外圈一侧抵靠至所述槽体25底面的橡胶件22上，以确保所述波形弹簧能稳固地安装至所述密封圈200内不至于脱落。
55.请参阅图7，为所述密封圈200在轴承内工作时的截面图，图中轴承设有内圈32和外圈34。所述密封圈200被安装在轴承的内圈32和外圈34之间。所述第一导电体21的第一导电部211的外侧面过盈接触地抵靠在所述外圈34的内侧面，所述第二导电体23的下端过盈接触地抵靠在内圈32的内侧面。轴承的润滑油或油脂形成的润滑膜分布在所述橡胶件22的延伸部222的外侧面一侧。
56.当残余电压作用在轴承的内圈32和外圈34上时，产生的电流作用到轴承的内圈32上，如图6中箭头所指的电流流向所示，电流从轴承的内圈32传到第二导电体23的下端，再流经第二导电体23而从第二导电体23的内侧面传到导电弹性件24，再经导电弹性件24传到第一导电体21的第二导电部212的内侧壁而进入到第一导电体的导电区c，再经由第一导电部211传给外圈34而传导出轴承。因此，由于电流经导电密封圈被传导出了轴承，没有电流再作用到轴承的滚动体和轴承的滚动体和轴承的滚道之间的润滑膜上，所以在轴承的滚动体和滚道之间的润滑膜上几乎不发生火花放电，从而避免了轴承的损坏。所述导电密封件200制造工艺相对简单，并且没有应用昂贵的原材料，因此所述导电密封圈的价格低廉，节省了成本。
57.以上对本发明进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施方式的说明只是用于帮助理解本发明的技术方案及其核心思想；本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施方式的技术方案的范围。