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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023141893
(43)【公開日】2023-10-05
(54)【発明の名称】センサユニット、軸受装置、ひずみ検出装置、モータ
(51)【国際特許分類】
G01B 7/16 20060101AFI20230928BHJP
F16C 19/06 20060101ALI20230928BHJP
F16C 19/52 20060101ALI20230928BHJP
F16C 41/00 20060101ALI20230928BHJP
H02P 29/00 20160101ALI20230928BHJP
【ＦＩ】
G01B7/16 R
F16C19/06
F16C19/52
F16C41/00
H02P29/00
【審査請求】未請求
【請求項の数】19
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022048464
(22)【出願日】2022-03-24
(71)【出願人】
【識別番号】000114215
【氏名又は名称】ミネベアミツミ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100107766
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠重
(74)【代理人】
【識別番号】100070150
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠彦
(72)【発明者】
【氏名】井口 洋二
(72)【発明者】
【氏名】滝本 達也
(72)【発明者】
【氏名】藤裏 英雄
(72)【発明者】
【氏名】内田 洋治
【テーマコード（参考）】
2F063
3J217
3J701
5H501
【Ｆターム（参考）】
2F063AA25
2F063BA03
2F063BC02
2F063BC04
2F063CA34
2F063DA02
2F063DA05
2F063DC08
2F063DD03
2F063EC13
2F063EC14
2F063EC15
2F063EC18
2F063EC26
2F063LA19
3J217JA02
3J217JA14
3J217JA15
3J217JA24
3J217JA38
3J217JB23
3J217JB26
3J217JB70
3J701AA02
3J701AA42
3J701AA52
3J701AA62
3J701BA77
3J701FA21
3J701FA24
3J701FA26
3J701GA24
5H501BB05
5H501DD01
5H501LL23
5H501LL45
5H501LL60
5H501MM09
(57)【要約】
【課題】ひずみゲージをモータに容易に配置可能なセンサユニットを提供する。
【解決手段】本センサユニットは、軸受ハウジングの外周面に取り付けられる円筒状のゲージ固定用部材と、前記ゲージ固定用部材に取り付けられた、第１ひずみゲージ及び第２ひずみゲージと、を備え、前記第１ひずみゲージは応力センサであり、前記第２ひずみゲージはノイズセンサである。
【選択図】図１
【解決手段】本センサユニットは、軸受ハウジングの外周面に取り付けられる円筒状のゲージ固定用部材と、前記ゲージ固定用部材に取り付けられた、第１ひずみゲージ及び第２ひずみゲージと、を備え、前記第１ひずみゲージは応力センサであり、前記第２ひずみゲージはノイズセンサである。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
軸受ハウジングの外周面に取り付けられる円筒状のゲージ固定用部材と、
前記ゲージ固定用部材に取り付けられた、第１ひずみゲージ及び第２ひずみゲージと、を備え、
前記第１ひずみゲージは応力センサであり、前記第２ひずみゲージはノイズセンサである、センサユニット。
前記ゲージ固定用部材に取り付けられた、第１ひずみゲージ及び第２ひずみゲージと、を備え、
前記第１ひずみゲージは応力センサであり、前記第２ひずみゲージはノイズセンサである、センサユニット。
【請求項2】
軸受ハウジングの外周面に取り付けられる円筒状のゲージ固定用部材と、
前記ゲージ固定用部材に取り付けられた、第１ひずみゲージ及び第２ひずみゲージと、を備え、
前記第１ひずみゲージと前記第２ひずみゲージは、前記ゲージ固定用部材の中心軸方向において互いに離隔して配置されている、センサユニット。
前記ゲージ固定用部材に取り付けられた、第１ひずみゲージ及び第２ひずみゲージと、を備え、
前記第１ひずみゲージと前記第２ひずみゲージは、前記ゲージ固定用部材の中心軸方向において互いに離隔して配置されている、センサユニット。
【請求項3】
前記第１ひずみゲージは応力センサであり、前記第２ひずみゲージはノイズセンサである、請求項２に記載のセンサユニット。
【請求項4】
前記第１ひずみゲージ及び前記第２ひずみゲージは、Ｃｒ混相膜から形成された抵抗体を有する、請求項１乃至３の何れか一項に記載のセンサユニット。
【請求項5】
前記ゲージ固定用部材に取り付けられた、第３ひずみゲージ及び第４ひずみゲージを備え、
前記第３ひずみゲージと前記第４ひずみゲージは、前記ゲージ固定用部材の中心軸方向において互いに離隔して配置され、
前記第３ひずみゲージは応力センサであり、前記第４ひずみゲージはノイズセンサである、請求項１乃至４の何れか一項に記載のセンサユニット。
前記第３ひずみゲージと前記第４ひずみゲージは、前記ゲージ固定用部材の中心軸方向において互いに離隔して配置され、
前記第３ひずみゲージは応力センサであり、前記第４ひずみゲージはノイズセンサである、請求項１乃至４の何れか一項に記載のセンサユニット。
【請求項6】
前記第１ひずみゲージと前記第３ひずみゲージは、前記ゲージ固定用部材の中心軸方向の同じ位置、かつ前記ゲージ固定用部材の周方向の異なる位置に配置され、
前記第２ひずみゲージと前記第４ひずみゲージは、前記ゲージ固定用部材の周方向の異なる位置に配置されている、請求項５に記載のセンサユニット。
前記第２ひずみゲージと前記第４ひずみゲージは、前記ゲージ固定用部材の周方向の異なる位置に配置されている、請求項５に記載のセンサユニット。
【請求項7】
前記第３ひずみゲージ及び前記第４ひずみゲージは、Ｃｒ混相膜から形成された抵抗体を有する、請求項５又は６に記載のセンサユニット。
【請求項8】
回転軸と、
前記回転軸を支持する第１転がり軸受と、
前記第１転がり軸受を保持する軸受ハウジングと、
前記軸受ハウジングに取り付けられた請求項１乃至４の何れか一項に記載のセンサユニットと、を有し、
前記センサユニットにおいて、
前記ゲージ固定用部材は、前記回転軸の回転により前記第１転がり軸受に生じるひずみが伝達するひずみ伝達部と、前記ひずみが伝達しないひずみ非伝達部と、を有し、
前記ひずみ伝達部は、径方向視で前記第１転がり軸受の外周面と重複する位置にあり、
前記ひずみ非伝達部は、径方向視で前記第１転がり軸受の外周面と重複しない位置にあり、
前記第１ひずみゲージは、前記ひずみ伝達部に配置され、
前記第２ひずみゲージは、前記ひずみ非伝達部に配置されている、軸受装置。
前記回転軸を支持する第１転がり軸受と、
前記第１転がり軸受を保持する軸受ハウジングと、
前記軸受ハウジングに取り付けられた請求項１乃至４の何れか一項に記載のセンサユニットと、を有し、
前記センサユニットにおいて、
前記ゲージ固定用部材は、前記回転軸の回転により前記第１転がり軸受に生じるひずみが伝達するひずみ伝達部と、前記ひずみが伝達しないひずみ非伝達部と、を有し、
前記ひずみ伝達部は、径方向視で前記第１転がり軸受の外周面と重複する位置にあり、
前記ひずみ非伝達部は、径方向視で前記第１転がり軸受の外周面と重複しない位置にあり、
前記第１ひずみゲージは、前記ひずみ伝達部に配置され、
前記第２ひずみゲージは、前記ひずみ非伝達部に配置されている、軸受装置。
【請求項9】
回転軸と、
前記回転軸を支持する第１転がり軸受及び第２転がり軸受と、
前記第１転がり軸受及び前記第２転がり軸受を保持する軸受ハウジングと、
前記軸受ハウジングに取り付けられた、２つの請求項１乃至４の何れか一項に記載のセンサユニットと、を有し、
前記センサユニットの一方において、
前記ゲージ固定用部材は、前記回転軸の回転により前記第１転がり軸受に生じるひずみが伝達するひずみ伝達部と、前記ひずみが伝達しないひずみ非伝達部と、を有し、
前記ひずみ伝達部は、径方向視で前記第１転がり軸受の外周面と重複する位置にあり、
前記ひずみ非伝達部は、径方向視で前記第１転がり軸受の外周面と重複しない位置にあり、
前記第１ひずみゲージは、前記ひずみ伝達部に配置され、
前記第２ひずみゲージは、前記ひずみ非伝達部に配置され、
前記センサユニットの他方において、
前記ゲージ固定用部材は、前記回転軸の回転により前記第２転がり軸受に生じるひずみが伝達するひずみ伝達部と、前記ひずみが伝達しないひずみ非伝達部と、を有し、
前記ひずみ伝達部は、径方向視で前記第２転がり軸受の外周面と重複する位置にあり、
前記ひずみ非伝達部は、径方向視で前記第２転がり軸受の外周面と重複しない位置にあり、
前記第１ひずみゲージは、前記ひずみ伝達部に配置され、
前記第２ひずみゲージは、前記ひずみ非伝達部に配置されている、軸受装置。
前記回転軸を支持する第１転がり軸受及び第２転がり軸受と、
前記第１転がり軸受及び前記第２転がり軸受を保持する軸受ハウジングと、
前記軸受ハウジングに取り付けられた、２つの請求項１乃至４の何れか一項に記載のセンサユニットと、を有し、
前記センサユニットの一方において、
前記ゲージ固定用部材は、前記回転軸の回転により前記第１転がり軸受に生じるひずみが伝達するひずみ伝達部と、前記ひずみが伝達しないひずみ非伝達部と、を有し、
前記ひずみ伝達部は、径方向視で前記第１転がり軸受の外周面と重複する位置にあり、
前記ひずみ非伝達部は、径方向視で前記第１転がり軸受の外周面と重複しない位置にあり、
前記第１ひずみゲージは、前記ひずみ伝達部に配置され、
前記第２ひずみゲージは、前記ひずみ非伝達部に配置され、
前記センサユニットの他方において、
前記ゲージ固定用部材は、前記回転軸の回転により前記第２転がり軸受に生じるひずみが伝達するひずみ伝達部と、前記ひずみが伝達しないひずみ非伝達部と、を有し、
前記ひずみ伝達部は、径方向視で前記第２転がり軸受の外周面と重複する位置にあり、
前記ひずみ非伝達部は、径方向視で前記第２転がり軸受の外周面と重複しない位置にあり、
前記第１ひずみゲージは、前記ひずみ伝達部に配置され、
前記第２ひずみゲージは、前記ひずみ非伝達部に配置されている、軸受装置。
【請求項10】
回転軸と、
前記回転軸を支持する第１転がり軸受と、
前記第１転がり軸受を保持する軸受ハウジングと、
請求項５乃至７の何れか一項に記載のセンサユニットと、を有し、
前記第１転がり軸受は、転動体を有し、
前記センサユニットにおいて、
前記ゲージ固定用部材は、前記回転軸の回転により前記第１転がり軸受に生じるひずみが伝達するひずみ伝達部と、前記ひずみが伝達しないひずみ非伝達部と、を有し、
前記ひずみ伝達部は、径方向視で前記第１転がり軸受の外周面と重複する位置にあり、
前記ひずみ非伝達部は、径方向視で前記第１転がり軸受の外周面と重複しない位置にあり、
前記第１ひずみゲージ及び前記第３ひずみゲージは、前記ひずみ伝達部に配置され、
前記第２ひずみゲージ及び前記第４ひずみゲージは、前記ひずみ非伝達部に配置されている、軸受装置。
前記回転軸を支持する第１転がり軸受と、
前記第１転がり軸受を保持する軸受ハウジングと、
請求項５乃至７の何れか一項に記載のセンサユニットと、を有し、
前記第１転がり軸受は、転動体を有し、
前記センサユニットにおいて、
前記ゲージ固定用部材は、前記回転軸の回転により前記第１転がり軸受に生じるひずみが伝達するひずみ伝達部と、前記ひずみが伝達しないひずみ非伝達部と、を有し、
前記ひずみ伝達部は、径方向視で前記第１転がり軸受の外周面と重複する位置にあり、
前記ひずみ非伝達部は、径方向視で前記第１転がり軸受の外周面と重複しない位置にあり、
前記第１ひずみゲージ及び前記第３ひずみゲージは、前記ひずみ伝達部に配置され、
前記第２ひずみゲージ及び前記第４ひずみゲージは、前記ひずみ非伝達部に配置されている、軸受装置。
【請求項11】
回転軸と、
前記回転軸を支持する第１転がり軸受及び第２転がり軸受と、
前記第１転がり軸受及び前記第２転がり軸受を保持する軸受ハウジングと、
前記軸受ハウジングに取り付けられた、２つの請求項５乃至７の何れか一項に記載のセンサユニットと、を有し、
前記第１転がり軸受及び前記第２転がり軸受は、それぞれ転動体を有し、
前記センサユニットの一方において、
前記ゲージ固定用部材は、前記回転軸の回転により前記第１転がり軸受に生じるひずみが伝達するひずみ伝達部と、前記ひずみが伝達しないひずみ非伝達部と、を有し、
前記ひずみ伝達部は、径方向視で前記第１転がり軸受の外周面と重複する位置にあり、
前記ひずみ非伝達部は、径方向視で前記第１転がり軸受の外周面と重複しない位置にあり、
前記第１ひずみゲージ及び前記第３ひずみゲージは、前記ひずみ伝達部に配置され、
前記第２ひずみゲージ及び前記第４ひずみゲージは、前記ひずみ非伝達部に配置され、
前記センサユニットの他方において、
前記ゲージ固定用部材は、前記回転軸の回転により前記第２転がり軸受に生じるひずみが伝達するひずみ伝達部と、前記ひずみが伝達しないひずみ非伝達部と、を有し、
前記ひずみ伝達部は、径方向視で前記第２転がり軸受の外周面と重複する位置にあり、
前記ひずみ非伝達部は、径方向視で前記第２転がり軸受の外周面と重複しない位置にあり、
前記第１ひずみゲージ及び前記第３ひずみゲージは、前記ひずみ伝達部に配置され、
前記第２ひずみゲージ及び前記第４ひずみゲージは、前記ひずみ非伝達部に配置されている、軸受装置。
前記回転軸を支持する第１転がり軸受及び第２転がり軸受と、
前記第１転がり軸受及び前記第２転がり軸受を保持する軸受ハウジングと、
前記軸受ハウジングに取り付けられた、２つの請求項５乃至７の何れか一項に記載のセンサユニットと、を有し、
前記第１転がり軸受及び前記第２転がり軸受は、それぞれ転動体を有し、
前記センサユニットの一方において、
前記ゲージ固定用部材は、前記回転軸の回転により前記第１転がり軸受に生じるひずみが伝達するひずみ伝達部と、前記ひずみが伝達しないひずみ非伝達部と、を有し、
前記ひずみ伝達部は、径方向視で前記第１転がり軸受の外周面と重複する位置にあり、
前記ひずみ非伝達部は、径方向視で前記第１転がり軸受の外周面と重複しない位置にあり、
前記第１ひずみゲージ及び前記第３ひずみゲージは、前記ひずみ伝達部に配置され、
前記第２ひずみゲージ及び前記第４ひずみゲージは、前記ひずみ非伝達部に配置され、
前記センサユニットの他方において、
前記ゲージ固定用部材は、前記回転軸の回転により前記第２転がり軸受に生じるひずみが伝達するひずみ伝達部と、前記ひずみが伝達しないひずみ非伝達部と、を有し、
前記ひずみ伝達部は、径方向視で前記第２転がり軸受の外周面と重複する位置にあり、
前記ひずみ非伝達部は、径方向視で前記第２転がり軸受の外周面と重複しない位置にあり、
前記第１ひずみゲージ及び前記第３ひずみゲージは、前記ひずみ伝達部に配置され、
前記第２ひずみゲージ及び前記第４ひずみゲージは、前記ひずみ非伝達部に配置されている、軸受装置。
【請求項12】
前記第１ひずみゲージは、受感部となる第１抵抗体を有し、
前記第３ひずみゲージは、受感部となる第３抵抗体を有し、
前記第１ひずみゲージと前記第３ひずみゲージとは、同じタイミングで前記第１抵抗体及び前記第３抵抗体の直下を前記転動体が通過する位置に配置され、
前記回転軸の軸線方向から視て、前記第１抵抗体の中心と前記第３抵抗体の中心とがなす角θは、前記転動体の個数をＮ、ｎを１以上（Ｎ－１）以下の整数とすると、θ＝（３６０×ｎ）／Ｎである、請求項１０又は１１に記載の軸受装置。
前記第３ひずみゲージは、受感部となる第３抵抗体を有し、
前記第１ひずみゲージと前記第３ひずみゲージとは、同じタイミングで前記第１抵抗体及び前記第３抵抗体の直下を前記転動体が通過する位置に配置され、
前記回転軸の軸線方向から視て、前記第１抵抗体の中心と前記第３抵抗体の中心とがなす角θは、前記転動体の個数をＮ、ｎを１以上（Ｎ－１）以下の整数とすると、θ＝（３６０×ｎ）／Ｎである、請求項１０又は１１に記載の軸受装置。
【請求項13】
前記第１ひずみゲージは、受感部となる第１抵抗体を有し、
前記第３ひずみゲージは、受感部となる第３抵抗体を有し、
前記第１ひずみゲージと前記第３ひずみゲージとは、前記第１抵抗体の直下を前記転動体が通過するときに、前記第３抵抗体が隣接する２つの前記転動体の間に位置するように配置され、
前記回転軸の軸線方向から視て、前記第１抵抗体の中心と前記第３抵抗体の中心とがなす角θは、前記転動体の個数をＮ、ｎを０以上（Ｎ－１）以下の整数とすると、θ＝（３６０×ｎ）／Ｎ＋３６０／２Ｎである、請求項１０又は１１に記載の軸受装置。
前記第３ひずみゲージは、受感部となる第３抵抗体を有し、
前記第１ひずみゲージと前記第３ひずみゲージとは、前記第１抵抗体の直下を前記転動体が通過するときに、前記第３抵抗体が隣接する２つの前記転動体の間に位置するように配置され、
前記回転軸の軸線方向から視て、前記第１抵抗体の中心と前記第３抵抗体の中心とがなす角θは、前記転動体の個数をＮ、ｎを０以上（Ｎ－１）以下の整数とすると、θ＝（３６０×ｎ）／Ｎ＋３６０／２Ｎである、請求項１０又は１１に記載の軸受装置。
【請求項14】
前記軸受ハウジングは、第１外周面と、前記第１外周面から前記回転軸の側に窪む凹部の底面を形成する第２外周面とを有し、
前記第２外周面は、径方向視で少なくとも前記第１転がり軸受の外周面と重複する位置にあり、
前記ゲージ固定用部材の内周面は、前記第２外周面と当接する、請求項８乃至１３の何れか一項に記載の軸受装置。
前記第２外周面は、径方向視で少なくとも前記第１転がり軸受の外周面と重複する位置にあり、
前記ゲージ固定用部材の内周面は、前記第２外周面と当接する、請求項８乃至１３の何れか一項に記載の軸受装置。
【請求項15】
前記軸受ハウジングは、前記第２外周面からさらに前記回転軸の側に窪む凹部の底面を形成する第３外周面と有し、
前記第３外周面は、径方向視で前記第１転がり軸受の外周面と重複しない位置にあり、
前記ゲージ固定用部材の内周面と前記第３外周面との間には空隙が形成されている、請求項１４に記載の軸受装置。
前記第３外周面は、径方向視で前記第１転がり軸受の外周面と重複しない位置にあり、
前記ゲージ固定用部材の内周面と前記第３外周面との間には空隙が形成されている、請求項１４に記載の軸受装置。
【請求項16】
請求項８又は９に記載の軸受装置と、ブリッジ回路と、を有し、
前記第１ひずみゲージは、前記ブリッジ回路の４辺のうち第１出力電圧取出し点の一方の側の一辺を構成し、
前記第２ひずみゲージは、前記ブリッジ回路の４辺のうち第１出力電圧取出し点の他方の側の一辺を構成する、ひずみ検出装置。
前記第１ひずみゲージは、前記ブリッジ回路の４辺のうち第１出力電圧取出し点の一方の側の一辺を構成し、
前記第２ひずみゲージは、前記ブリッジ回路の４辺のうち第１出力電圧取出し点の他方の側の一辺を構成する、ひずみ検出装置。
【請求項17】
請求項１２に記載の軸受装置と、ブリッジ回路と、を有し、
前記第１ひずみゲージは、前記ブリッジ回路の４辺のうち第１出力電圧取出し点の一方の側の一辺を構成し、
前記第４ひずみゲージは、前記ブリッジ回路の４辺のうち第１出力電圧取出し点の他方の側の一辺を構成し、
前記第２ひずみゲージは、前記ブリッジ回路の４辺のうち第２出力電圧取出し点の前記第１ひずみゲージ側の一辺を構成し、
前記第３ひずみゲージは、前記ブリッジ回路の４辺のうち第２出力電圧取出し点の前記第４ひずみゲージ側の一辺を構成する、ひずみ検出装置。
前記第１ひずみゲージは、前記ブリッジ回路の４辺のうち第１出力電圧取出し点の一方の側の一辺を構成し、
前記第４ひずみゲージは、前記ブリッジ回路の４辺のうち第１出力電圧取出し点の他方の側の一辺を構成し、
前記第２ひずみゲージは、前記ブリッジ回路の４辺のうち第２出力電圧取出し点の前記第１ひずみゲージ側の一辺を構成し、
前記第３ひずみゲージは、前記ブリッジ回路の４辺のうち第２出力電圧取出し点の前記第４ひずみゲージ側の一辺を構成する、ひずみ検出装置。
【請求項18】
請求項１３に記載の軸受装置と、ブリッジ回路と、を有し、
前記第１ひずみゲージは、前記ブリッジ回路の４辺のうち第１出力電圧取出し点の一方の側の一辺を構成し、
前記第４ひずみゲージは、前記ブリッジ回路の４辺のうち第１出力電圧取出し点の他方の側の一辺を構成し、
前記第２ひずみゲージは、前記ブリッジ回路の４辺のうち第２出力電圧取出し点の前記第４ひずみゲージ側の一辺を構成し、
前記第３ひずみゲージは、前記ブリッジ回路の４辺のうち第２出力電圧取出し点の前記第１ひずみゲージ側の一辺を構成する、ひずみ検出装置。
前記第１ひずみゲージは、前記ブリッジ回路の４辺のうち第１出力電圧取出し点の一方の側の一辺を構成し、
前記第４ひずみゲージは、前記ブリッジ回路の４辺のうち第１出力電圧取出し点の他方の側の一辺を構成し、
前記第２ひずみゲージは、前記ブリッジ回路の４辺のうち第２出力電圧取出し点の前記第４ひずみゲージ側の一辺を構成し、
前記第３ひずみゲージは、前記ブリッジ回路の４辺のうち第２出力電圧取出し点の前記第１ひずみゲージ側の一辺を構成する、ひずみ検出装置。
【請求項19】
請求項８乃至１５の何れか一項に記載の軸受装置、又は請求項１６乃至１８に記載のひずみ検出装置を有する、モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、センサユニット、軸受装置、ひずみ検出装置、モータに関する。
【背景技術】
【0002】
転がり軸受を備えたモータにおいて、モータ回転時は、転がり軸受内の球体が自転し、転がり軸受に僅かにひずみを与える。そして、このようなひずみを検出するセンサを有するモータが提案されている。ひずみを検出するセンサは、例えば、転がり軸受の回転軸方向の側面とモータのハウジングとの間に設けられる（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１９－２１５０５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、例えば、ひずみを検出するセンサとしてひずみゲージを用いる場合、狭小かつ曲面部への貼り付け作業が必要になるため、ひずみゲージをモータ内部の所定位置に配置することは極めて困難である。
【0005】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、ひずみゲージをモータに容易に配置可能なセンサユニットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本センサユニットは、軸受ハウジングの外周面に取り付けられる円筒状のゲージ固定用部材と、前記ゲージ固定用部材に取り付けられた、第１ひずみゲージ及び第２ひずみゲージと、を備え、前記第１ひずみゲージは応力センサであり、前記第２ひずみゲージはノイズセンサである。
【発明の効果】
【0007】
開示の技術によれば、ひずみゲージをモータに容易に配置可能なセンサユニットを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】第１実施形態に係るセンサユニットを例示する斜視図である。
【図2】第１実施形態に係るセンサユニットを例示する断面図である。
【図3】円筒状の部材の例について説明する図（その１）である。
【図4】円筒状の部材の例について説明する図（その２）である。
【図5】第１実施形態に係る軸受装置を例示する斜視図である。
【図6】第１実施形態に係る軸受装置を例示する断面図（その１）である。
【図7】第１実施形態に係る軸受装置を例示する断面図（その２）である。
【図11】第１実施形態に係るひずみ検出装置を例示する模式図である。
【図13】第１実施形態に係るひずみゲージを例示する平面図である。
【図14】第１実施形態に係るひずみゲージを例示する断面図である。
【図15】第１実施形態に係る軸受装置を搭載したモータを例示する断面図である。
【図16】第１実施形態の変形例１に係る軸受装置を例示する断面図である。
【図17】第１実施形態の変形例２に係る軸受装置を例示する断面図（その１）である。
【図18】第１実施形態の変形例２に係る軸受装置を例示する断面図（その２）である。
【図19】第１実施形態の変形例２に係る軸受装置を例示する断面図（その３）である。
【図20】第１実施形態の変形例３に係るひずみ伝達部及びひずみ非伝達部の部分拡大図（その１）である。
【図21】第１実施形態の変形例３に係るひずみ伝達部及びひずみ非伝達部の部分拡大図（その２）である。
【図22】第１実施形態の変形例３に係るひずみ伝達部及びひずみ非伝達部の部分拡大図（その３）である。
【図23】第１実施形態の変形例３に係るひずみ伝達部及びひずみ非伝達部の部分拡大図（その４）である。
【図24】第１実施形態の変形例３に係るひずみ伝達部及びひずみ非伝達部の部分拡大図（その５）である。
【図25】第１実施形態の変形例３に係るひずみ伝達部及びひずみ非伝達部の部分拡大図（その６）である。
【図26】第１実施形態の変形例３に係るひずみ伝達部及びひずみ非伝達部の部分拡大図（その７）である。
【図27】第１実施形態の変形例３に係るひずみ伝達部及びひずみ非伝達部の部分拡大図（その８）である。
【図28】第１実施形態の変形例３に係るひずみ伝達部及びひずみ非伝達部の部分拡大図（その９）である。
【図29】第１実施形態の変形例３に係るひずみ伝達部及びひずみ非伝達部の部分拡大図（その１０）である。
【図30】第１実施形態の変形例３に係るひずみ伝達部及びひずみ非伝達部の部分拡大図（その１１）である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。
【0010】
〈第１実施形態〉
（センサユニット）
図１は、第１実施形態に係るセンサユニットを例示する斜視図である。図２は、第１実施形態に係るセンサユニットを例示する断面図であり、ゲージ固定用部材１１０の中心軸を通る断面を示している。
（センサユニット）
図１は、第１実施形態に係るセンサユニットを例示する斜視図である。図２は、第１実施形態に係るセンサユニットを例示する断面図であり、ゲージ固定用部材１１０の中心軸を通る断面を示している。
【0011】
図１及び図２に示すように、センサユニット１００は、ゲージ固定用部材１１０と、第１ひずみゲージ１２０Ａと、第２ひずみゲージ１２０Ｂと、第３ひずみゲージ１２０Ｃと、第４ひずみゲージ１２０Ｄと、配線１３０Ａ～１３０Ｄとを有している。
【0012】
ゲージ固定用部材１１０は、軸受ハウジング（後述）の外周面に取り付けられる円筒状の部材である。ゲージ固定用部材１１０は、例えば、中心軸方向の両端が開放された中空円柱状である。ゲージ固定用部材１１０は、外周面１１０ａ及び内周面１１０ｂを備えている。ゲージ固定用部材１１０は、例えば、真鍮、ステンレス鋼、アルミニウム等の金属により形成できる。ゲージ固定用部材１１０の材料としては、後述の軸受ハウジング４０を形成する材料と線膨張係数が近い材料を選択することが好ましい。ゲージ固定用部材１１０の厚さは、ひずみの伝達性と必要な剛性とを考慮して適宜決定できるが、例えば、１ｍｍ程度としてもよい。
【0013】
なお、円筒状の部材には、例えば、中空円柱状の部材の一部に加工が施されているものも含む。加工とは、例えば、中空円柱状の部材の一部にスリット、溝、穴、突起、段差などが設けられている場合である。例えば、図３や図４に示すゲージ固定用部材１１０も円筒状の部材に含まれる。図３に示す例では、中空円柱状のゲージ固定用部材１１０にスリット１１０ｘが設けられている。また、図４に示す例では、中空円柱状のゲージ固定用部材１１０に溝１１０ｙが設けられている。もちろん、ゲージ固定用部材１１０にスリットや溝を複数個設けてもよいし、両者が混在してもよい。また、ゲージ固定用部材１１０の中心軸方向の一部分にスリットや溝を設けてもよい。このようなスリットや溝は、例えば、配線１３０Ａ～１３０Ｄの通路として使用することができる。
【0014】
図１及び図２の説明に戻り、第１ひずみゲージ１２０Ａ、第２ひずみゲージ１２０Ｂ、第３ひずみゲージ１２０Ｃ、及び第４ひずみゲージ１２０Ｄは、ゲージ固定用部材１１０の外周面１１０ａに取り付けられている。第１ひずみゲージ１２０Ａ、第２ひずみゲージ１２０Ｂ、第３ひずみゲージ１２０Ｃ、及び第４ひずみゲージ１２０Ｄは、例えば、ゲージ固定用部材１１０の外周面１１０ａに接着剤により固定される。
【0015】
第１ひずみゲージ１２０Ａと第２ひずみゲージ１２０Ｂは、ゲージ固定用部材１１０の中心軸方向において互いに離隔して配置されている。第３ひずみゲージ１２０Ｃと第４ひずみゲージ１２０Ｄは、ゲージ固定用部材１１０の中心軸方向において互いに離隔して配置されている。
【0016】
第１ひずみゲージ１２０Ａと第３ひずみゲージ１２０Ｃは、ゲージ固定用部材１１０の周方向の異なる位置に配置されている。第１ひずみゲージ１２０Ａと第３ひずみゲージ１２０Ｃは、例えば、ゲージ固定用部材１１０の中心軸方向の同じ位置に配置される。
【0017】
第２ひずみゲージ１２０Ｂと第４ひずみゲージ１２０Ｄは、ゲージ固定用部材１１０の周方向の異なる位置に配置されている。第２ひずみゲージ１２０Ｂと第４ひずみゲージ１２０Ｄは、ゲージ固定用部材１１０の中心軸方向の同じ位置に配置されてもよいし、異なる位置に配置されてもよい。
【0018】
第１ひずみゲージ１２０Ａ及び第３ひずみゲージ１２０Ｃは応力センサであり、第２ひずみゲージ１２０Ｂ及び第４ひずみゲージ１２０Ｄはノイズセンサである。応力センサとノイズセンサについては、後述する。
【0019】
図１及び図２の例では、第１ひずみゲージ１２０Ａと第２ひずみゲージ１２０Ｂは、それぞれの中心を結ぶ直線が、ゲージ固定用部材１１０の中心軸と平行になるように配置されているが、これには限定されない。また、第３ひずみゲージ１２０Ｃと第４ひずみゲージ１２０Ｄは、例えば、ゲージ固定用部材１１０の中心軸と平行になるように配置されているが、これには限定されない。
【0020】
第１ひずみゲージ１２０Ａの電極には、配線１３０Ａが接続されている。第２ひずみゲージ１２０Ｂの電極には、配線１３０Ｂが接続されている。第３ひずみゲージ１２０Ｃの電極には、配線１３０Ｃが接続されている。第４ひずみゲージ１２０Ｄの電極には、配線１３０Ｄが接続されている。
【0021】
なお、図１及び図２では図示が省略されているが、第１ひずみゲージ１２０Ａ、第２ひずみゲージ１２０Ｂ、第３ひずみゲージ１２０Ｃ、及び第４ひずみゲージ１２０Ｄは、それぞれ２つの電極を有する（図１０等参照）。そのため、配線１３０Ａ～１３０Ｄのそれぞれは、各ひずみゲージの２つの電極と接続される互いに絶縁された２本の導電線を含んでいる。
【0022】
（軸受装置）
図５は、第１実施形態に係る軸受装置を例示する斜視図である。図６は、第１実施形態に係る軸受装置を例示する断面図（その１）であり、回転軸２０の軸線ｍを通る断面を示している。図７は、第１実施形態に係る軸受装置を例示する断面図（その２）であり、回転軸２０の軸線ｍを通る断面を示している。なお、図５及び図６は、センサユニット１００を軸受ハウジング４０に取り付ける前の状態であり、図７は、センサユニット１００を軸受ハウジング４０の外周面に取り付けた後の状態である。
図５は、第１実施形態に係る軸受装置を例示する斜視図である。図６は、第１実施形態に係る軸受装置を例示する断面図（その１）であり、回転軸２０の軸線ｍを通る断面を示している。図７は、第１実施形態に係る軸受装置を例示する断面図（その２）であり、回転軸２０の軸線ｍを通る断面を示している。なお、図５及び図６は、センサユニット１００を軸受ハウジング４０に取り付ける前の状態であり、図７は、センサユニット１００を軸受ハウジング４０の外周面に取り付けた後の状態である。
【0023】
【0024】
回転軸２０は、軸線ｍ方向に互いに離隔して配置された第１転がり軸受３０Ａ及び第２転がり軸受３０Ｂにより回転可能な状態で支持されている。第１転がり軸受３０Ａ及び第２転がり軸受３０Ｂは、軸受ハウジング４０に圧入や接着等により固定され、軸受ハウジング４０に保持されている。軸受ハウジング４０は、例えば、真鍮等の金属により形成された中空円柱状の部材である。軸受ハウジング４０は、外輪３１の外周面を全周に亘って押さえていることが好ましい。
【0025】
第１転がり軸受３０Ａ及び第２転がり軸受３０Ｂは、軸線ｍ方向において互いに離隔して軸受ハウジング４０に保持されている。第１転がり軸受３０Ａ及び第２転がり軸受３０Ｂは、例えば、軸受ハウジング４０の内周面に設けられた段差部に位置決めされている。図５～図７の例では、軸受ハウジング４０において、第２転がり軸受３０Ｂは軸線ｍ方向の一方側に設けられており、第１転がり軸受３０Ａは軸線ｍ方向の他方側に設けられている。以降では、説明の便宜上、第２転がり軸受３０Ｂが設けられている側を上側、第１転がり軸受３０Ａが設けられている側を下側とする。
【0026】
第１転がり軸受３０Ａ及び第２転がり軸受３０Ｂは、外輪３１と、内輪３２と、複数の転動体３３とを有している。外輪３１は、軸線ｍを中心軸とする円筒形の構造体である。内輪３２は、外輪３１の内周側に外輪３１と同軸状に配置された円筒形の構造体である。複数の転動体３３の各々は外輪３１と内輪３２との間に形成される軌道内に配置された球体である。軌道内にはグリース等の潤滑剤が封入される。
【0027】
軸受ハウジング４０は、第１外周面４０ａ、第２外周面４０ｂ、及び第３外周面４０ｃを有している。第１外周面４０ａ、第２外周面４０ｂ、及び第３外周面４０ｃは、第２転がり軸受３０Ｂ側から第１転がり軸受３０Ａに向かって順次配置されている。第２外周面４０ｂは、第１外周面４０ａから回転軸２０の側に窪む凹部の底面を形成し、第３外周面４０ｃは、第２外周面４０ｂからさらに回転軸２０の側に窪む凹部の底面を形成している。
【0028】
センサユニット１００は、軸受ハウジング４０の軸線ｍ方向の一方側に、着脱自在な状態で嵌めこむことができる。図７に示すように、センサユニット１００が軸受ハウジング４０に嵌めこまれると、ゲージ固定用部材１１０の内周面１１０ｂは、軸受ハウジング４０の第２外周面４０ｂに当接する。
【0029】
また、ゲージ固定用部材１１０の内周面１１０ｂと軸受ハウジング４０の第３外周面４０ｃとの間には空隙（後述の図９に示す空隙Ｓ）が形成される。空隙Ｓの幅は、例えば、０．５ｍｍ～１ｍｍ程度とすることができる。なお、センサユニット１００を軸受ハウジング４０の外周面に取り付けた状態では、ゲージ固定用部材１１０の中心軸は軸線ｍとおおよそ一致する。
【0030】
前述のように、第１ひずみゲージ１２０Ａ及び第３ひずみゲージ１２０Ｃは、第１転がり軸受３０Ａに生じるひずみを検出する応力センサであり、第２ひずみゲージ１２０Ｂ及び第４ひずみゲージ１２０Ｄは、ノイズを検出するノイズセンサである。
【0031】
ここで、応力センサとは、主に対象物に生じるひずみを検出するセンサであるが、対象物の周辺に生じるノイズも検出される。また、ノイズセンサとは、主に対象物の周辺に生じるノイズを検出するセンサであるが、対象物に生じるひずみが検出される場合もある。応力センサで検出されるひずみは、ノイズセンサで検出されるひずみよりも大きい。これに対し、応力センサで検出されるノイズは、ノイズセンサで検出されるノイズとほぼ等しい。
【0032】
第１ひずみゲージ１２０Ａ及び第３ひずみゲージ１２０Ｃの検出対象となるひずみは、転動体３３の中心の側方（中心との距離が最小となる点の周辺）で最も大きくなる。そのため、図７に示すように、第１ひずみゲージ１２０Ａ及び第３ひずみゲージ１２０Ｃは、転動体３３の中心の側方に配置することが好ましい。一方、第２ひずみゲージ１２０Ｂ及び第４ひずみゲージ１２０Ｄはノイズセンサであり、ひずみをできるだけ検出しない方が良いため、転動体３３の中心の側方から離れた位置に配置することが好ましい。
【0033】
また、第１ひずみゲージ１２０Ａと第３ひずみゲージ１２０Ｃとは、同じタイミングで各々の抵抗体の直下を転動体３３が通過する位置に配置されることが好ましい。なお、抵抗体１２３については、図１０等を参照して別途説明する。
【0034】
図８は、図７に示す軸受装置の軸線ｍに垂直な方向の断面図（その１）であり、第１転がり軸受３０Ａの各転動体３３の中心を通る断面を示している。図８の例では、第１転がり軸受３０Ａの転動体３３の個数が６個であり、第１ひずみゲージ１２０Ａの抵抗体１２３と第３ひずみゲージ１２０Ｃの抵抗体１２３は、対向する位置に配置され、同じタイミングで各々の抵抗体１２３の直下を転動体３３が通過する。
【0035】
図８において、θは、回転軸２０の軸線ｍ方向から視て、第１ひずみゲージ１２０Ａの抵抗体１２３の中心と第３ひずみゲージ１２０Ｃの抵抗体１２３の中心とがなす角である。図８の例では、第１ひずみゲージ１２０Ａの抵抗体１２３の中心と第３ひずみゲージ１２０Ｃの抵抗体１２３の中心とがなす角θは１８０度である。
【0036】
ただし、第１ひずみゲージ１２０Ａと第３ひずみゲージ１２０Ｃの好ましい配置は、θ＝１８０度には限定されない。転動体３３の個数をＮ、ｎを１以上（Ｎ－１）以下の整数とすると、第１ひずみゲージ１２０Ａ及び第３ひずみゲージ１２０Ｃは、θ＝（３６０×ｎ）／Ｎとなる位置に配置することができる。なお、ここでいう角θには、±３度の誤差を許容するものとする。例えば、θ＝１８３度やθ＝１７７度の場合は、θ＝（３６０×ｎ）／Ｎとなる位置に配置されているとみなす。
【0037】
図８の例では、Ｎ＝６であるから、θ＝６０度、１２０度、１８０度、２４０度、３００度の何れかとなる位置に、第１ひずみゲージ１２０Ａ及び第３ひずみゲージ１２０Ｃを配置することができる。なお、図８では、第１ひずみゲージ１２０Ａの位置を固定したときに、第３ひずみゲージ１２０Ｃを配置することが好ましい位置を破線の四角で示している。
【0038】
なお、第２ひずみゲージ１２０Ｂ及び第４ひずみゲージ１２０Ｄはノイズセンサであるため、後述のひずみ非伝達部１１２内であれば、上記のθとは無関係な任意の位置に配置してよい。
【0039】
図９は、図７に示すセンサユニットの近傍の部分拡大図である。図９に示すように、センサユニット１００において、ゲージ固定用部材１１０は、回転軸２０の回転により第１転がり軸受３０Ａに生じるひずみが伝達するひずみ伝達部１１１と、回転軸２０の回転により第１転がり軸受３０Ａに生じるひずみが伝達しないひずみ非伝達部１１２とを有している。
【0040】
ひずみ伝達部１１１、及びひずみ非伝達部１１２は、回転軸２０が定格の回転数で回転するときのひずみの平均値が相対的に異なる部分である。具体的には、回転軸２０が定格の回転数で回転するときのひずみの平均値を同一仕様のひずみゲージで測定したときに、ひずみ伝達部１１１で測定されるひずみの平均値に対してひずみの平均値が１／２以下になる部分をひずみ非伝達部１１２とする。つまり、『第１転がり軸受３０Ａに生じるひずみが伝達しないひずみ非伝達部１１２』は、ひずみが全く伝達されない部分を示すものではない。なお、回転軸２０が定格の回転数で回転するときのひずみの平均値を同一仕様のひずみゲージで測定したときに、ひずみ非伝達部１１２で測定されるひずみの平均値は、ひずみ伝達部１１１で測定されるひずみの平均値に対して１／５以下であることが好ましい。
【0041】
ひずみ伝達部１１１は、径方向視で第１転がり軸受３０Ａの外周面と重複する位置にある。ひずみ伝達部１１１は、回転軸２０の回転により第１転がり軸受３０Ａに生じるひずみが伝達しやすい部分である。
【0042】
図９の例では、軸受ハウジング４０の外側段部４１ｂの位置は、軸線ｍの方向において、第１転がり軸受３０Ａの上端部と当接する軸受ハウジング４０の内側段部４１ａの位置と同一である。また、軸受ハウジング４０の外側段部４１ｃの位置は、軸線ｍの方向において、第１転がり軸受３０Ａの下端部の位置と同一である。
【0043】
つまり、図９の例では、軸受ハウジング４０の第２外周面４０ｂの全体が、径方向視で第１転がり軸受３０Ａの外周面と重複する位置にある。また、軸受ハウジング４０の第３外周面４０ｃは、径方向視で第１転がり軸受３０Ａの外周面と重複しない位置にある。軸受ハウジング４０の第２外周面４０ｂが設けられている部分は、第１外周面４０ａが設けられている部分よりも肉薄であるため、第１転がり軸受３０Ａに生じるひずみが伝達しやすい。
【0044】
なお、軸受ハウジング４０において、径方向視で第１転がり軸受３０Ａの外周面と重複する位置にある部分を肉薄とすればよいため、軸受ハウジング４０の外側段部４１ｂの位置は、軸線ｍの方向において、軸受ハウジング４０の内側段部４１ａの位置よりも上側（第２転がり軸受３０Ｂ側）にあってもよい。
【0045】
ひずみ非伝達部１１２は、径方向視で第１転がり軸受３０Ａの外周面と重複しない位置にある。ひずみ非伝達部１１２は、回転軸２０の回転により第１転がり軸受３０Ａに生じるひずみが伝達しにくい部分である。
【0046】
第１ひずみゲージ１２０Ａ及び第３ひずみゲージ１２０Ｃは、ひずみ伝達部１１１に配置されている。つまり、第１ひずみゲージ１２０Ａ及び第３ひずみゲージ１２０Ｃは、第１転がり軸受３０Ａに生じるひずみが伝達しやすい位置に配置されている。これに対して、第２ひずみゲージ１２０Ｂ及び第４ひずみゲージ１２０Ｄは、ひずみ非伝達部１１２に配置されている。つまり、第２ひずみゲージ１２０Ｂ及び第４ひずみゲージ１２０Ｄは、第１転がり軸受３０Ａに生じひずみが伝達しにくい位置に配置されている。
【0047】
図９の例では、ゲージ固定用部材１１０の内周面１１０ｂと軸受ハウジング４０の第３外周面４０ｃとの間には空隙Ｓが形成されている。空隙Ｓは、径方向視で第１転がり軸受３０Ａの外周面と重複しない位置に設けられている。空隙Ｓを設けることにより、第１転がり軸受３０Ａに生じるひずみは、ゲージ固定用部材１１０の外周面１１０ａに配置された第２ひずみゲージ１２０Ｂ及び第４ひずみゲージ１２０Ｄに一層伝達されにくくなる。空隙Ｓは、径方向視で第２ひずみゲージ１２０Ｂ及び第４ひずみゲージ１２０Ｄと重複する領域のみ、又は、その領域とその領域の近傍のみに設けてもよい。
【0048】
軸線ｍ方向において、ゲージ固定用部材１１０の下側は開放端である。ゲージ固定用部材１１０の開放端には、第１転がり軸受３０Ａのひずみはほとんど伝達されない。そのため、第２ひずみゲージ１２０Ｂ及び第４ひずみゲージ１２０Ｄは、ひずみ非伝達部１１２の中でも、ひずみが特に伝達しにくいゲージ固定用部材１１０の開放端の近傍に配置することが好ましい。
【0049】
ここで、開放端の近傍は、図９に示すように、開放端と第１転がり軸受３０Ａの開放端側の端部との軸線ｍ方向の距離をＬとしたときに、開放端からＬ／２の範囲とする。第２ひずみゲージ１２０Ｂ及び第４ひずみゲージ１２０Ｄは、開放端からＬ／３の範囲内に配置することがより好ましく、開放端からＬ／４の範囲内に配置することがさらに好ましい。
【0050】
このように、ゲージ固定用部材１１０のひずみ伝達部１１１に第１ひずみゲージ１２０Ａ及び第３ひずみゲージ１２０Ｃを配置することにより、第１転がり軸受３０Ａのひずみは、ゲージ固定用部材１１０を介して第１ひずみゲージ１２０Ａ及び第３ひずみゲージ１２０Ｃに伝わる。これにより、第１転がり軸受３０Ａのひずみを第１ひずみゲージ１２０Ａ及び第３ひずみゲージ１２０Ｃで検出可能となる。本実施形態では、第１ひずみゲージ１２０Ａ及び第３ひずみゲージ１２０Ｃは、第１転がり軸受３０Ａのひずみを抵抗体１２３の抵抗値の変化として検出する。
【0051】
図１０は、図７等に示す第１ひずみゲージ及び第２ひずみゲージ近傍の部分拡大図である。図１０に示すように、第１ひずみゲージ１２０Ａにおいて、抵抗体１２３は、長手方向（ゲージ長方向）をゲージ固定用部材１１０の周方向に向けて配置されていることが好ましい。ゲージ固定用部材１１０の周方向は軸線ｍ方向よりも伸縮し易いため、抵抗体１２３の長手方向をゲージ固定用部材１１０の周方向に向けて配置することで、大きなひずみ波形を得ることができる。
【0052】
第１ひずみゲージ１２０Ａは、配線１２４を介して抵抗体１２３の両端に接続された一対の端子部１２５を有しており、各々の端子部１２５には、はんだ等により、配線１３０Ａが電気的に接続されている。配線１３０Ａは、例えば、同軸ケーブルであってもよいし、フレキシブル基板の少なくとも一方側にベタ状のＧＮＤが形成された構造等であってもよい。図７等に示す第３ひずみゲージ１２０Ｃについても、第１ひずみゲージ１２０Ａと同様の構造である。
【0053】
第２ひずみゲージ１２０Ｂは、第１ひずみゲージ１２０Ａと同様に抵抗体１２３、配線１２４、及び端子部１２５を備えている。第２ひずみゲージ１２０Ｂは、例えば、第１ひずみゲージ１２０Ａと同一の構造、かつ同一の大きさとすることができる。第２ひずみゲージ１２０Ｂにおいて、抵抗体１２３の長手方向は、例えば、第１ひずみゲージ１２０Ａにおける抵抗体１２３の長手方向と同一とすることができる。
【0054】
第２ひずみゲージ１２０Ｂの各々の端子部１２５には、はんだ等により、配線１３０Ｂが電気的に接続されている。配線１３０Ｂは、例えば、同軸ケーブルであってもよいし、フレキシブル基板の少なくとも一方側にベタ状のＧＮＤが形成された構造等であってもよい。図７等に示す第４ひずみゲージ１２０Ｄについても、第２ひずみゲージ１２０Ｂと同様の構造である。
【0055】
第１ひずみゲージ１２０Ａ、第２ひずみゲージ１２０Ｂ、第３ひずみゲージ１２０Ｃ、及び第４ひずみゲージ１２０Ｄは、電磁ノイズの干渉を受ける。そのため、第１ひずみゲージ１２０Ａ、第２ひずみゲージ１２０Ｂ、第３ひずみゲージ１２０Ｃ、及び第４ひずみゲージ１２０Ｄの出力には、第１転がり軸受３０Ａのひずみに加え、電磁ノイズが含まれる。ここでいう電磁ノイズとは、例えば、軸受装置１がモータに搭載された場合、モータのコイル等から発生するノイズである。
【0056】
しかし、軸受装置１では、第２ひずみゲージ１２０Ｂ及び第４ひずみゲージ１２０Ｄは、ひずみ非伝達部１１２に配置されている。そのため、第２ひずみゲージ１２０Ｂ及び第４ひずみゲージ１２０Ｄは第１転がり軸受３０Ａのひずみをほとんど検出せず、第２ひずみゲージ１２０Ｂ及び第４ひずみゲージ１２０Ｄの出力は、ほぼ電磁ノイズのみとなる。
【0057】
なお、前述のように、抵抗体１２３の長手方向を軸受ハウジング４０の周方向に向けて配置することで、大きなひずみ波形を得ることができる。したがって、第２ひずみゲージ１２０Ｂ及び第４ひずみゲージ１２０Ｄで検出されるひずみをさらに低減するために、第２ひずみゲージ１２０Ｂ及び第４ひずみゲージ１２０Ｄは、抵抗体１２３の長手方向を軸線ｍの方向に向けて配置してもよい。
【0058】
第１ひずみゲージ１２０Ａ、第２ひずみゲージ１２０Ｂ、第３ひずみゲージ１２０Ｃ、及び第４ひずみゲージ１２０Ｄは、何れもゲージ固定用部材１１０に固定されているため、電磁ノイズの影響はほぼ同じである。そこで、第１ひずみゲージ１２０Ａ及び第３ひずみゲージ１２０Ｃをゲージ固定用部材１１０のひずみ伝達部１１１に配置し、第２ひずみゲージ１２０Ｂ及び第４ひずみゲージ１２０Ｄをゲージ固定用部材１１０のひずみ非伝達部１１２に配置することにより、両者の出力を用いて電磁ノイズの影響を除去し、Ｓ／Ｎ比のよいひずみを検出することができる。以下に、具体的な回路接続例を示す。
【0059】
図１１は、第１実施形態に係るひずみ検出装置を例示する模式図である。図１１に示すように、ひずみ検出装置３は、軸受装置１と、ブリッジ回路２とを有している。なお、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、及びＲ４は、それぞれ第１ひずみゲージ１２０Ａ、第２ひずみゲージ１２０Ｂ、第３ひずみゲージ１２０Ｃ、及び第４ひずみゲージ１２０Ｄの何れかの抵抗体１２３に対応する。
【0060】
つまり、図１１において、軸受装置１の第１ひずみゲージ１２０Ａ、第２ひずみゲージ１２０Ｂ、第３ひずみゲージ１２０Ｃ、及び第４ひずみゲージ１２０Ｄは、ブリッジ回路２の４辺の何れかを構成している。抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２の接続部と、抵抗Ｒ３と抵抗Ｒ４の接続部との間には、直流電圧Ｅが供給される。これにより、ブリッジ回路の出力として、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ４の接続部と、抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３の接続部との間から、出力電圧ｅ０を得ることができる。
【0061】
第１ひずみゲージ１２０Ａは、ブリッジ回路２の４辺のうち第１出力電圧取出し点の一方の側の一辺を構成し、第４ひずみゲージ１２０Ｄは、ブリッジ回路２の４辺のうち第１出力電圧取出し点の他方の側の一辺を構成する。また、第２ひずみゲージ１２０Ｂは、ブリッジ回路２の４辺のうち第２出力電圧取出し点の第１ひずみゲージ１２０Ａ側の一辺を構成し、第３ひずみゲージ１２０Ｃは、ブリッジ回路の４辺のうち第２出力電圧取出し点の第４ひずみゲージ１２０Ｄ側の一辺を構成する。
【0062】
具体的には、例えば、図１１において、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ４の接続部を第１出力電圧取出し点、抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３の接続部を第２出力電圧取出し点とすると、図１１において、Ｒ１を第１ひずみゲージ１２０Ａ、Ｒ２を第２ひずみゲージ１２０Ｂ、Ｒ３を第３ひずみゲージ１２０Ｃ、Ｒ４を第４ひずみゲージ１２０Ｄとすることができる。ただし、第１ひずみゲージ１２０Ａと第３ひずみゲージ１２０Ｃ、第２ひずみゲージ１２０Ｂと第４ひずみゲージ１２０Ｄの位置を入れ替えても同様の出力電圧ｅ０が得られる。
【0063】
また、図１１において、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ４の接続部を第２出力電圧取出し点、抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３の接続部を第１出力電圧取出し点とすると、図１１において、Ｒ１を第２ひずみゲージ１２０Ｂ、Ｒ２を第１ひずみゲージ１２０Ａ、Ｒ３を第４ひずみゲージ１２０Ｄ、Ｒ４を第３ひずみゲージ１２０Ｃとすることができる。ただし、第１ひずみゲージ１２０Ａと第３ひずみゲージ１２０Ｃ、第２ひずみゲージ１２０Ｂと第４ひずみゲージ１２０Ｄの位置を入れ替えても同様の出力電圧ｅ０が得られる。
【0064】
例えば、第１ひずみゲージ１２０Ａ及び第３ひずみゲージ１２０Ｃでひずみεと電磁ノイズＮが検出され、第２ひずみゲージ１２０Ｂ及び第４ひずみゲージ１２０Ｄで電磁ノイズＮのみが検出される場合、電磁ノイズＮはキャンセルされ、出力電圧ｅ０＝Ｅ／２×Ｋｓ×εとなる。Ｋｓはゲージ率である。
【0065】
このように、第１ひずみゲージ１２０Ａ及び第３ひずみゲージ１２０Ｃをひずみ伝達部１１１に配置し、第２ひずみゲージ１２０Ｂ及び第４ひずみゲージ１２０Ｄをひずみ非伝達部１１２に配置することで、電磁ノイズＮの影響を低減可能な信号を出力する軸受装置１を実現できる。そして、軸受装置１を用いてひずみ検出装置３を構成することで、電磁ノイズＮの影響が除去されたＳ／Ｎ比のよいひずみεを、出力電圧ε０として検出することができる。
【0066】
ひずみ検出装置３は、さらに直流電圧Ｅを供給可能な電源、出力電圧ｅ０を増幅する増幅器、増幅器の出力をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器、Ａ／Ｄ変換器の出力に対して演算等を行う信号処理部等を有してもよい。ブリッジ回路２の出力電圧ｅ０を、例えば信号処理部でＦＦＴ解析（高速フーリエ変換）することで、第１転がり軸受３０Ａの状態を監視できる。
【0067】
図１２は、図７に示す軸受装置の軸線ｍに垂直な方向の断面図（その２）であり、第１転がり軸受３０Ａの各転動体３３の中心を通る断面を示している。第１ひずみゲージ１２０Ａ及び第３ひずみゲージ１２０Ｃは、図８とは異なり、図１２のように配置してもよい。つまり、第１ひずみゲージ１２０Ａと第３ひずみゲージ１２０Ｃとは、第１ひずみゲージ１２０Ａの抵抗体１２３の直下を転動体３３が通過するときに、第３ひずみゲージ１２０Ｃの抵抗体１２３が隣接する２つの転動体３３の間に位置するように配置してよい。
【0068】
図１２の例では、第１転がり軸受３０Ａの転動体３３の個数が７個であり、第１ひずみゲージ１２０Ａの抵抗体１２３と第３ひずみゲージ１２０Ｃの抵抗体１２３は、対向する位置に配置されている。つまり、図１２の例では、第１ひずみゲージ１２０Ａの抵抗体１２３の中心と第３ひずみゲージ１２０Ｃの抵抗体１２３の中心とがなす角θは１８０度である。
【0069】
ただし、第１ひずみゲージ１２０Ａと第３ひずみゲージ１２０Ｃの好ましい配置は、θ＝１８０度には限定されない。転動体３３の個数をＮ、ｎを０以上（Ｎ－１）以下の整数とすると、第１ひずみゲージ１２０Ａ及び第３ひずみゲージ１２０Ｃは、θ＝（３６０×ｎ）／Ｎ＋３６０／２Ｎとなる位置に配置することができる。なお、ここでいう角θには、±３度の誤差を許容するものとする。例えば、θ＝１８３度やθ＝１７７度の場合は、θ＝（３６０×ｎ）／Ｎ＋３６０／２Ｎとなる位置に配置されているとみなす。
【0070】
図１２の例では、Ｎ＝７であるから、θ＝約２６度、約７７度、約１２９度、１８０度、約２３１度、約２８３度、約３３４度の何れかとなる位置に、第１ひずみゲージ１２０Ａ及び第３ひずみゲージ１２０Ｃを配置することができる。なお、図１２では、第１ひずみゲージ１２０Ａの位置を固定したときに、第３ひずみゲージ１２０Ｃを配置することが好ましい位置を破線の四角で示している。
【0071】
なお、第２ひずみゲージ１２０Ｂ及び第４ひずみゲージ１２０Ｄはノイズセンサであるため、ひずみ非伝達部１１２内であれば、上記のθとは無関係な任意の位置に配置してよい。
【0072】
第１ひずみゲージ１２０Ａ及び第３ひずみゲージ１２０Ｃを図１２のように配置した場合も、図１１の回路で出力電圧ｅ０を得ることができる。ただし、図１１の回路において、第１ひずみゲージ１２０Ａは、ブリッジ回路２の４辺のうち第１出力電圧取出し点の一方の側の一辺を構成し、第４ひずみゲージ１２０Ｄは、ブリッジ回路２の４辺のうち第１出力電圧取出し点の他方の側の一辺を構成する。また、第２ひずみゲージ１２０Ｂは、ブリッジ回路２の４辺のうち第２出力電圧取出し点の第４ひずみゲージ１２０Ｄ側の一辺を構成し、第３ひずみゲージ１２０Ｃは、ブリッジ回路２の４辺のうち第２出力電圧取出し点の第１ひずみゲージ１２０Ａ側の一辺を構成する。
【0073】
具体的には、例えば、図１１において、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ４の接続部を第１出力電圧取出し点、抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３の接続部を第２出力電圧取出し点とすると、図１１において、Ｒ１を第１ひずみゲージ１２０Ａ、Ｒ２を第３ひずみゲージ１２０Ｃ、Ｒ３を第２ひずみゲージ１２０Ｂ、Ｒ４を第４ひずみゲージ１２０Ｄとすることができる。ただし、第１ひずみゲージ１２０Ａと第３ひずみゲージ１２０Ｃ、第２ひずみゲージ１２０Ｂと第４ひずみゲージ１２０Ｄの位置を入れ替えても同様の出力電圧ｅ０が得られる。
【0074】
また、図１１において、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ４の接続部を第２出力電圧取出し点、抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３の接続部を第１出力電圧取出し点とすると、図１１において、Ｒ１を第２ひずみゲージ１２０Ｂ、Ｒ２を第４ひずみゲージ１２０Ｄ、Ｒ３を第１ひずみゲージ１２０Ａ、Ｒ４を第３ひずみゲージ１２０Ｃとすることができる。ただし、第１ひずみゲージ１２０Ａと第３ひずみゲージ１２０Ｃ、第２ひずみゲージ１２０Ｂと第４ひずみゲージ１２０Ｄの位置を入れ替えても同様の出力電圧ｅ０が得られる。
【0075】
例えば、第１ひずみゲージ１２０Ａ及び第３ひずみゲージ１２０Ｃでひずみεと電磁ノイズＮが検出され、第２ひずみゲージ１２０Ｂ及び第４ひずみゲージ１２０Ｄで電磁ノイズＮのみが検出される場合、電磁ノイズＮはキャンセルされ、出力電圧ｅ０＝Ｅ／２×Ｋｓ×εとなる。Ｋｓはゲージ率である。
【0076】
（ひずみゲージ）
図１３は、第１実施形態に係るひずみゲージを例示する平面図である。図１４は、第１実施形態に係るひずみゲージを例示する断面図であり、図１３のＡ－Ａ線に沿う断面を示している。なお、以下では第１ひずみゲージ１２０Ａについて説明するが、第２ひずみゲージ１２０Ｂ、第３ひずみゲージ１２０Ｃ、及び第４ひずみゲージ１２０Ｄも第１ひずみゲージ１２０Ａと同様の構造とすることができる。ただし、各ひずみゲージは、必要に応じ、部分的に異なる構造としてもよい。例えば、基材の大きさやカバー層の有無、その他の仕様は必要に応じて変えてよい。
図１３は、第１実施形態に係るひずみゲージを例示する平面図である。図１４は、第１実施形態に係るひずみゲージを例示する断面図であり、図１３のＡ－Ａ線に沿う断面を示している。なお、以下では第１ひずみゲージ１２０Ａについて説明するが、第２ひずみゲージ１２０Ｂ、第３ひずみゲージ１２０Ｃ、及び第４ひずみゲージ１２０Ｄも第１ひずみゲージ１２０Ａと同様の構造とすることができる。ただし、各ひずみゲージは、必要に応じ、部分的に異なる構造としてもよい。例えば、基材の大きさやカバー層の有無、その他の仕様は必要に応じて変えてよい。
【0077】
【0078】
なお、図１３及び図１４の説明では、便宜上、第１ひずみゲージ１２０Ａにおいて、基材１２１の抵抗体１２３が設けられている側を上側又は一方の側、抵抗体１２３が設けられていない側を下側又は他方の側とする。又、各部位の抵抗体１２３が設けられている側の面を一方の面又は上面、抵抗体１２３が設けられていない側の面を他方の面又は下面とする。但し、第１ひずみゲージ１２０Ａは天地逆の状態で用いることができ、又は任意の角度で配置できる。又、平面視とは対象物を基材１２１の上面１２１ａの法線方向から視ることを指し、平面形状とは対象物を基材１２１の上面１２１ａの法線方向から視た形状を指すものとする。
【0079】
基材１２１は、抵抗体１２３等を形成するためのベース層となる部材であり、可撓性を有する。基材１２１の厚さは、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択できるが、例えば、５μｍ～５００μｍ程度とすることができる。特に、基材１２１の厚さが５μｍ～２００μｍであると、接着層１５０を介して基材１２１の下面に接合される起歪体表面（例えば、ゲージ固定用部材１１０の外周面１１０ａ）からの歪の伝達性、環境に対する寸法安定性の点で好ましく、１０μｍ以上であると絶縁性の点で更に好ましい。
【0080】
基材１２１は、例えば、ＰＩ（ポリイミド）樹脂、エポキシ樹脂、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）樹脂、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）樹脂、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）樹脂、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂、ポリオレフィン樹脂等の絶縁樹脂フィルムから形成できる。なお、フィルムとは、厚さが５００μｍ以下程度であり、可撓性を有する部材を指す。
【0081】
ここで、『絶縁樹脂フィルムから形成する』とは、基材１２１が絶縁樹脂フィルム中にフィラーや不純物等を含有することを妨げるものではない。基材１２１は、例えば、シリカやアルミナ等のフィラーを含有する絶縁樹脂フィルムから形成しても構わない。
【0082】
基材１２１の樹脂以外の材料としては、例えば、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２（ＹＳＺも含む）、Ｓｉ、Ｓｉ２Ｎ３、Ａｌ２Ｏ３（サファイヤも含む）、ＺｎＯ、ペロブスカイト系セラミックス（ＣａＴｉＯ３、ＢａＴｉＯ３）等の結晶性材料が挙げられ、更に、それ以外に非晶質のガラス等が挙げられる。又、基材１２１の材料として、アルミニウム、アルミニウム合金（ジュラルミン）、チタン等の金属を用いてもよい。この場合、金属製の基材１２１上に、例えば、絶縁膜が形成される。
【0083】
機能層１２２は、基材１２１の上面１２１ａに抵抗体１２３の下層として形成されている。すなわち、機能層１２２の平面形状は、図１３に示す抵抗体１２３の平面形状と略同一である。
【0084】
本願において、機能層とは、少なくとも上層である抵抗体１２３の結晶成長を促進する機能を有する層を指す。機能層１２２は、更に、基材１２１に含まれる酸素や水分による抵抗体１２３の酸化を防止する機能や、基材１２１と抵抗体１２３との密着性を向上する機能を備えていることが好ましい。機能層１２２は、更に、他の機能を備えていてもよい。
【0085】
基材１２１を構成する絶縁樹脂フィルムは酸素や水分を含むため、特に抵抗体１２３がＣｒ（クロム）を含む場合、Ｃｒは自己酸化膜を形成するため、機能層１２２が抵抗体１２３の酸化を防止する機能を備えることは有効である。
【0086】
機能層１２２の材料は、少なくとも上層である抵抗体１２３の結晶成長を促進する機能を有する材料であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択できるが、例えば、Ｃｒ（クロム）、Ｔｉ（チタン）、Ｖ（バナジウム）、Ｎｂ（ニオブ）、Ｔａ（タンタル）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｙ（イットリウム）、Ｚｒ（ジルコニウム）、Ｈｆ（ハフニウム）、Ｓｉ（シリコン）、Ｃ（炭素）、Ｚｎ（亜鉛）、Ｃｕ（銅）、Ｂｉ（ビスマス）、Ｆｅ（鉄）、Ｍｏ（モリブデン）、Ｗ（タングステン）、Ｒｕ（ルテニウム）、Ｒｈ（ロジウム）、Ｒｅ（レニウム）、Ｏｓ（オスミウム）、Ｉｒ（イリジウム）、Ｐｔ（白金）、Ｐｄ（パラジウム）、Ａｇ（銀）、Ａｕ（金）、Ｃｏ（コバルト）、Ｍｎ（マンガン）、Ａｌ（アルミニウム）からなる群から選択される１種又は複数種の金属、この群の何れかの金属の合金、又は、この群の何れかの金属の化合物が挙げられる。
【0087】
上記の合金としては、例えば、ＦｅＣｒ、ＴｉＡｌ、ＦｅＮｉ、ＮｉＣｒ、ＣｒＣｕ等が挙げられる。又、上記の化合物としては、例えば、ＴｉＮ、ＴａＮ、Ｓｉ３Ｎ４、ＴｉＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＳｉＯ２等が挙げられる。
【0088】
機能層１２２が金属又は合金のような導電材料から形成される場合には、機能層１２２の膜厚は抵抗体の膜厚の１／２０以下であることが好ましい。このような範囲であると、α－Ｃｒの結晶成長を促進できると共に、抵抗体に流れる電流の一部が機能層１２２に流れて、ひずみの検出感度が低下することを防止できる。
【0089】
機能層１２２が金属又は合金のような導電材料から形成される場合には、機能層１２２の膜厚は抵抗体の膜厚の１／５０以下であることがより好ましい。このような範囲であると、α－Ｃｒの結晶成長を促進できると共に、抵抗体に流れる電流の一部が機能層１２２に流れて、ひずみの検出感度が低下することを更に防止できる。
【0090】
機能層１２２が金属又は合金のような導電材料から形成される場合には、機能層１２２の膜厚は抵抗体の膜厚の１／１００以下であることが更に好ましい。このような範囲であると、抵抗体に流れる電流の一部が機能層１２２に流れて、ひずみの検出感度が低下することを一層防止できる。
【0091】
機能層１２２が酸化物や窒化物のような絶縁材料から形成される場合には、機能層１２２の膜厚は、１ｎｍ～１μｍとすることが好ましい。このような範囲であると、α－Ｃｒの結晶成長を促進できると共に、機能層１２２にクラックが入ることなく容易に成膜できる。
【0092】
機能層１２２が酸化物や窒化物のような絶縁材料から形成される場合には、機能層１２２の膜厚は、１ｎｍ～０．８μｍとすることがより好ましい。このような範囲であると、α－Ｃｒの結晶成長を促進できると共に、機能層１２２にクラックが入ることなく更に容易に成膜できる。
【0093】
機能層１２２が酸化物や窒化物のような絶縁材料から形成される場合には、機能層１２２の膜厚は、１ｎｍ～０．５μｍとすることが更に好ましい。このような範囲であると、α－Ｃｒの結晶成長を促進できると共に、機能層１２２にクラックが入ることなく一層容易に成膜できる。
【0094】
なお、機能層１２２の平面形状は、例えば、図１３に示す抵抗体の平面形状と略同一にパターニングされている。しかし、機能層１２２の平面形状は、抵抗体の平面形状と略同一である場合には限定されない。機能層１２２が絶縁材料から形成される場合には、抵抗体の平面形状と同一形状にパターニングしなくてもよい。この場合、機能層１２２は少なくとも抵抗体が形成されている領域にベタ状に形成されてもよい。或いは、機能層１２２は、基材１２１の上面全体にベタ状に形成されてもよい。
【0095】
又、機能層１２２が絶縁材料から形成される場合に、機能層１２２の厚さを５０ｎｍ以上１μｍ以下となるように比較的厚く形成し、かつベタ状に形成することで、機能層１２２の厚さと表面積が増加するため、抵抗体が発熱した際の熱を基材１２１側へ放熱できる。その結果、第１ひずみゲージ１２０Ａにおいて、抵抗体の自己発熱による測定精度の低下を抑制できる。
【0096】
抵抗体１２３は、機能層１２２の上面に所定のパターンで形成された薄膜であり、ひずみを受けて抵抗変化を生じる受感部である。
【0097】
抵抗体１２３は、例えば、Ｃｒ（クロム）を含む材料、Ｎｉ（ニッケル）を含む材料、又はＣｒとＮｉの両方を含む材料から形成できる。すなわち、抵抗体１２３は、ＣｒとＮｉの少なくとも一方を含む材料から形成できる。Ｃｒを含む材料としては、例えば、Ｃｒ混相膜が挙げられる。Ｎｉを含む材料としては、例えば、Ｃｕ－Ｎｉ（銅ニッケル）が挙げられる。ＣｒとＮｉの両方を含む材料としては、例えば、Ｎｉ－Ｃｒ（ニッケルクロム）が挙げられる。
【0098】
以降は、抵抗体１２３がＣｒ混相膜である場合を例にして説明する。ここで、Ｃｒ混相膜とは、Ｃｒ、ＣｒＮ、Ｃｒ２Ｎ等が混相した膜である。Ｃｒ混相膜は、酸化クロム等の不可避不純物を含んでもよい。又、Ｃｒ混相膜に、機能層１２２を構成する材料の一部が拡散されてもよい。この場合、機能層１２２を構成する材料と窒素とが化合物を形成する場合もある。例えば、機能層１２２がＴｉから形成されている場合、Ｃｒ混相膜にＴｉやＴｉＮ（窒化チタン）が含まれる場合がある。
【0099】
抵抗体１２３の厚さは、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択できるが、例えば、０．０５μｍ～２μｍ程度とすることができる。特に、抵抗体１２３の厚さが０．１μｍ以上であると抵抗体１２３を構成する結晶の結晶性（例えば、α－Ｃｒの結晶性）が向上する点で好ましく、１μｍ以下であると抵抗体１２３を構成する膜の内部応力に起因する膜のクラックや基材１２１からの反りを低減できる点で更に好ましい。
【0100】
機能層１２２上に抵抗体１２３を形成することで、安定な結晶相により抵抗体１２３を形成できるため、ゲージ特性（ゲージ率、ゲージ率温度係数ＴＣＳ、及び抵抗温度係数ＴＣＲ）の安定性を向上できる。
【0101】
例えば、抵抗体１２３がＣｒ混相膜である場合、機能層１２２を設けることで、α－Ｃｒ（アルファクロム）を主成分とする抵抗体１２３を形成できる。α－Ｃｒは安定な結晶相であるため、ゲージ特性の安定性を向上できる。
【0102】
ここで、主成分とは、対象物質が抵抗体を構成する全物質の５０質量％以上を占めることを意味する。抵抗体１２３がＣｒ混相膜である場合、ゲージ特性を向上する観点から、抵抗体１２３はα－Ｃｒを８０重量％以上含むことが好ましく、９０重量％以上含むことが更に好ましい。なお、α－Ｃｒは、ｂｃｃ構造（体心立方格子構造）のＣｒである。
【0103】
又、抵抗体１２３がＣｒ混相膜である場合、Ｃｒ混相膜に含まれるＣｒＮ及びＣｒ２Ｎは２０重量％以下であることが好ましい。Ｃｒ混相膜に含まれるＣｒＮ及びＣｒ２Ｎが２０重量％以下であることで、ゲージ率の低下を抑制できる。
【0104】
又、ＣｒＮ及びＣｒ２Ｎ中のＣｒ２Ｎの割合は８０重量％以上９０重量％未満であることが好ましく、９０重量％以上９５重量％未満であることが更に好ましい。ＣｒＮ及びＣｒ２Ｎ中のＣｒ２Ｎの割合が９０重量％以上９５重量％未満であることで、半導体的な性質を有するＣｒ２Ｎにより、ＴＣＲの低下（負のＴＣＲ）が一層顕著となる。更に、セラミックス化を低減することで、脆性破壊の低減がなされる。
【0105】
一方で、膜中に微量のＮ２もしくは原子状のＮが混入、存在した場合、外的環境（例えば高温環境下）によりそれらが膜外へ抜け出ることで、膜応力の変化を生ずる。化学的に安定なＣｒＮの創出により上記不安定なＮを発生させることがなく、安定なひずみゲージを得ることができる。
【0106】
又、機能層１２２を構成する金属（例えば、Ｔｉ）がＣｒ混相膜中に拡散することにより、ゲージ特性を向上できる。具体的には、第１ひずみゲージ１２０Ａのゲージ率を１０以上、かつゲージ率温度係数ＴＣＳ及び抵抗温度係数ＴＣＲを－１０００ｐｐｍ／℃～＋１０００ｐｐｍ／℃の範囲内とすることができる。
【0107】
端子部１２５は、配線１２４を介して抵抗体１２３の両端部から延在しており、平面視において、抵抗体１２３及び配線１２４よりも拡幅して略矩形状に形成されている。端子部１２５は、ひずみにより生じる抵抗体１２３の抵抗値の変化を外部に出力するための一対の電極である。抵抗体１２３は、例えば、端子部１２５及び配線１２４の一方からジグザグに折り返しながら延在して他方の配線１２４及び端子部１２５に接続されている。端子部１２５の上面を、端子部１２５よりもはんだ付け性が良好な金属で被覆してもよい。
【0108】
なお、抵抗体１２３と配線１２４と端子部１２５とは便宜上別符号としているが、これらは同一工程において同一材料により一体に形成できる。
【0109】
抵抗体１２３及び配線１２４を被覆し端子部１２５を露出するように基材１２１の上面１２１ａにカバー層１２６（絶縁樹脂層）を設けても構わない。カバー層１２６を設けることで、抵抗体１２３及び配線１２４に機械的な損傷等が生じることを防止できる。又、カバー層１２６を設けることで、抵抗体１２３及び配線１２４を湿気等から保護できる。なお、カバー層１２６は、端子部１２５を除く部分の全体を覆うように設けてもよい。
【0110】
カバー層１２６は、例えば、ＰＩ樹脂、エポキシ樹脂、ＰＥＥＫ樹脂、ＰＥＮ樹脂、ＰＥＴ樹脂、ＰＰＳ樹脂、複合樹脂（例えば、シリコーン樹脂、ポリオレフィン樹脂）等の絶縁樹脂から形成できる。カバー層は、フィラーや顔料を含有しても構わない。カバー層の厚さは、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択できるが、例えば、２μｍ～３０μｍ程度とすることができる。
【0111】
第１ひずみゲージ１２０Ａを製造するためには、まず、基材１２１を準備し、基材１２１の上面１２１ａに機能層１２２を形成する。基材１２１及び機能層１２２の材料や厚さは、前述の通りである。但し、機能層１２２は、必要に応じて設ければよい。
【0112】
機能層１２２は、例えば、機能層１２２を形成可能な原料をターゲットとし、チャンバ内にＡｒ（アルゴン）ガスを導入したコンベンショナルスパッタ法により真空成膜できる。コンベンショナルスパッタ法を用いることにより、基材１２１の上面１２１ａをＡｒでエッチングしながら機能層１２２が成膜されるため、機能層１２２の成膜量を最小限にして密着性改善効果を得ることができる。
【0113】
但し、これは、機能層１２２の成膜方法の一例であり、他の方法により機能層１２２を成膜してもよい。例えば、機能層１２２の成膜の前にＡｒ等を用いたプラズマ処理等により基材１２１の上面１２１ａを活性化することで密着性改善効果を獲得し、その後マグネトロンスパッタ法により機能層１２２を真空成膜する方法を用いてもよい。
【0114】
次に、機能層１２２の上面全体に抵抗体１２３、配線１２４、及び端子部１２５となる金属層を形成後、フォトリソグラフィによって機能層１２２並びに抵抗体１２３、配線１２４、及び端子部１２５を図１３に示す平面形状にパターニングする。抵抗体１２３、配線１２４、及び端子部１２５の材料や厚さは、前述の通りである。抵抗体１２３、配線１２４、及び端子部１２５は、同一材料により一体に形成できる。抵抗体１２３、配線１２４、及び端子部１２５は、例えば、抵抗体１２３、配線１２４、及び端子部１２５を形成可能な原料をターゲットとしたマグネトロンスパッタ法により成膜できる。抵抗体１２３、配線１２４、及び端子部１２５は、マグネトロンスパッタ法に代えて、反応性スパッタ法や蒸着法、アークイオンプレーティング法、パルスレーザー堆積法等を用いて成膜してもよい。
【0115】
機能層１２２の材料と抵抗体１２３、配線１２４、及び端子部１２５の材料との組み合わせは、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択できるが、例えば、機能層１２２としてＴｉを用い、抵抗体１２３、配線１２４、及び端子部１２５としてα－Ｃｒ（アルファクロム）を主成分とするＣｒ混相膜を成膜可能である。
【0116】
この場合、例えば、Ｃｒ混相膜を形成可能な原料をターゲットとし、チャンバ内にＡｒガスを導入したマグネトロンスパッタ法により、抵抗体１２３、配線１２４、及び端子部１２５を成膜できる。或いは、純Ｃｒをターゲットとし、チャンバ内にＡｒガスと共に適量の窒素ガスを導入し、反応性スパッタ法により、抵抗体１２３、配線１２４、及び端子部１２５を成膜してもよい。この際、窒素ガスの導入量や圧力（窒素分圧）を変えることや加熱工程を設けて加熱温度を調整することで、Ｃｒ混相膜に含まれるＣｒＮ及びＣｒ２Ｎの割合、並びにＣｒＮ及びＣｒ２Ｎ中のＣｒ２Ｎの割合を調整できる。
【0117】
これらの方法では、Ｔｉからなる機能層１２２がきっかけでＣｒ混相膜の成長面が規定され、安定な結晶構造であるα－Ｃｒを主成分とするＣｒ混相膜を成膜できる。又、機能層１２２を構成するＴｉがＣｒ混相膜中に拡散することにより、ゲージ特性が向上する。例えば、第１ひずみゲージ１２０Ａのゲージ率を１０以上、かつゲージ率温度係数ＴＣＳ及び抵抗温度係数ＴＣＲを－１０００ｐｐｍ／℃～＋１０００ｐｐｍ／℃の範囲内とすることができる。
【0118】
なお、抵抗体１２３がＣｒ混相膜である場合、Ｔｉからなる機能層１２２は、抵抗体１２３の結晶成長を促進する機能、基材１２１に含まれる酸素や水分による抵抗体１２３の酸化を防止する機能、及び基材１２１と抵抗体１２３との密着性を向上する機能の全てを備えている。機能層１２２として、Ｔｉに代えてＴａ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｆｅを用いた場合も同様である。
【0119】
その後、必要に応じ、基材１２１の上面１２１ａに、抵抗体１２３及び配線１２４を被覆し端子部１２５を露出するカバー層１２６を設けることで、第１ひずみゲージ１２０Ａが完成する。カバー層１２６は、例えば、基材１２１の上面１２１ａに、抵抗体１２３及び配線１２４を被覆し端子部１２５を露出するように半硬化状態の熱硬化性の絶縁樹脂フィルムをラミネートし、加熱して硬化させて作製できる。カバー層１２６は、基材１２１の上面１２１ａに、抵抗体１２３及び配線１２４を被覆し端子部１２５を露出するように液状又はペースト状の熱硬化性の絶縁樹脂を塗布し、加熱して硬化させて作製してもよい。
【0120】
このように、抵抗体１２３の下層に機能層１２２を設けることにより、抵抗体１２３の結晶成長を促進可能となり、安定な結晶相からなる抵抗体１２３を作製できる。その結果、第１ひずみゲージ１２０Ａにおいて、ゲージ特性の安定性を向上できる。又、機能層１２２を構成する材料が抵抗体１２３に拡散することにより、第１ひずみゲージ１２０Ａにおいて、ゲージ特性を向上できる。
【0121】
なお、抵抗体１２３の材料としてＣｒ混相膜を用いた第１ひずみゲージ１２０Ａは、高感度化（従来比５００％以上）かつ、小型化（従来比１／１０以下）を実現している。例えば、従来のひずみゲージの出力が０．０４ｍＶ／２Ｖ程度であったのに対して、第１ひずみゲージ１２０Ａでは０．３ｍＶ／２Ｖ以上の出力を得ることができる。又、従来のひずみゲージの大きさ（ゲージ長×ゲージ幅）が３ｍｍ×３ｍｍ程度であったのに対して、第１ひずみゲージ１２０Ａの大きさ（ゲージ長×ゲージ幅）は０．３ｍｍ×０．３ｍｍ程度に小型化できる。
【0122】
このように、抵抗体１２３の材料としてＣｒ混相膜を用いた第１ひずみゲージ１２０Ａは小型であるため、特に、直径（外輪３１の外径）が３０ｍｍ以下である小型の第１転がり軸受３０Ａ及び第２転がり軸受３０Ｂを用いた軸受装置１に使用すると好適である。又、抵抗体１２３の材料としてＣｒ混相膜を用いた第１ひずみゲージ１２０Ａは高感度であり、小さい変位を検出できるため、従来は検出が困難であった微小なひずみを検出可能である。すなわち、抵抗体１２３の材料としてＣｒ混相膜を用いた第１ひずみゲージ１２０Ａを有することにより、ひずみを精度よく検出する機能を備えた軸受装置１を実現できる。
【0123】
（モータ）
軸受装置１は、モータに搭載することができる。図１５は、第１実施形態に係る軸受装置を搭載したモータを例示する断面図である。図１５に示すように、モータ５は、軸受装置１と、インペラ１０と、ステータ５０と、ロータ６０と、ケーシング７０とを有する軸流ファンモータである。なお、軸受装置１は、軸流ファンモータ以外のモータにも搭載可能である。
軸受装置１は、モータに搭載することができる。図１５は、第１実施形態に係る軸受装置を搭載したモータを例示する断面図である。図１５に示すように、モータ５は、軸受装置１と、インペラ１０と、ステータ５０と、ロータ６０と、ケーシング７０とを有する軸流ファンモータである。なお、軸受装置１は、軸流ファンモータ以外のモータにも搭載可能である。
【0124】
インペラ１０は、ロータハウジング１１と、ロータハウジング１１の外周に設けられた羽根１２とを有している。インペラ１０の中心には、軸受装置１が固定されている。ステータ５０は、インシュレータ５１と、ステータコア５２と、コイル５３とを有し、軸受装置１の軸受ハウジング４０の外周に配置されている。ステータコア５２は、例えば、軸受ハウジング４０の外周に圧入等により固定されている。
【0125】
ロータ６０は、ロータハウジング１１の内側に一体的に設けられたロータヨーク６１と、ロータヨーク６１の内側に装着されたロータマグネット６２とを有している。なお、図１５の例では、ロータヨーク６１は、ロータハウジング１１の内側に一体的に設けられているが、これには限定されず、ロータヨーク６１はロータハウジング１１の内側に装着されてもよい。又、回転軸２０は、ロータヨーク６１に装着されてロータハウジング１１の中心に固定されているが、回転軸２０はロータハウジング１１に直接固定してもよい。
【0126】
ケーシング７０は、インペラ１０の外周を覆うケーシング外枠７１と、軸受ハウジング４０を固定するベース部ハブ７２と、ケーシング外枠７１とベース部ハブ７２とを連結する静翼７３とを有している。
【0127】
なお、図１５の例では、ケーシング外枠７１とベース部ハブ７２とが、静翼７３で連結されている場合を示しているが、ケーシング外枠７１とベース部ハブ７２とは、連結シャフトのような棒状の構造で連結されてもよい。
【0128】
又、軸受装置１の軸受ハウジング４０は、ケーシング７０を樹脂で射出成形するときに、ベース部ハブ７２に一体化するように固定してもよいが、先にケーシング７０を成形しておき、後からベース部ハブ７２の部分に固定するようにしてもよい。
【0129】
モータ５において、ステータ５０とロータ６０とでモータ部８０が構成されており、電源部（図示せず）からコイル５３に電流を供給することにより、軸受ハウジング４０内に回転自在に支持された回転軸２０の中心軸を軸線ｍとしてインペラ１０が回転する。すなわち、モータ５は、所謂アウターロータ型のモータである。
【0130】
モータ５において、図１５の上側が吸込み口側であり、下側が吹出し口側である。従って、モータ５では、ケーシング外枠７１の空気の吸込み口側にインペラ１０が設けられ、吹出し口側にベース部ハブ７２が設けられている。
【0131】
図７等に示した配線１３０Ａ～１３０Ｄがシールド部分を有する場合、電磁ノイズの影響を抑制する観点から、第１ひずみゲージ１２０Ａ等が固定されているゲージ固定用部材１１０は、配線１３０Ａ～１３０Ｄのシールド部分と同電位のＧＮＤとすることが好ましい。例えば導電性接着剤によりゲージ固定用部材１１０と配線１３０Ａ～１３０Ｄのシールド部分とを接着することで、両者を同電位のＧＮＤとすることができる。導電性接着剤としては、例えば銀、ニッケル、金、銅、カーボンブラック等の粒子が接着剤中に分散したペーストが挙げられる。
【0132】
なお、配線１３０Ａ～１３０Ｄは、例えば、センサユニット１００からモータ５の外部に直接引き出されてもよいし、モータ５の内部に配置された回路基板と電気的に接続されてもよい。
【0133】
軸受装置１において、軸受ハウジング４０とセンサユニット１００は別部品である。そのため、モータ５を組み立てる際には、センサユニット１００に搭載された各ひずみゲージをモータ５に容易に配置可能である。すなわち、ハウジングとなるベース部ハブ７２に軸受ハウジング４０を圧入した後に、軸受ハウジング４０に、ひずみゲージが搭載されたセンサユニット１００を取り付けることができる。
【0134】
このように、モータ５では、軸受ハウジング４０とセンサユニット１００が別部品であるため、センサユニット１００が取り扱いやすく、センサユニット１００を用いてモータ５にひずみゲージを容易に配置することができる。そのため、モータ５の組立工数を削減することができる。また、軸受ハウジング４０にセンサユニット１００を取り付けることにより、軸受ハウジング４０の剛性を高くすることができる。また、軸受ハウジング４０にセンサユニット１００を着脱自在な状態で取り付けることにより、必要な時にセンサユニット１００を交換することも可能である。
【0135】
なお、モータ５は、ひずみ検出装置３を有してもよい。すなわち、軸受装置１に加えてモータ５に図１１に示したブリッジ回路２を搭載することも可能である。ひずみ検出装置３を用いて第１転がり軸受３０Ａのひずみ波形の変化をモニタリングすることで、第１転がり軸受３０Ａの異常を検知し、モータ５が回転不具合を発生する前に異常を検知することが可能となる。例えば、サーバの冷却等に用いられる軸流ファンモータは、常に動作しており、一時的にでもストップすると冷却能力が下がる。この場合、軸流ファンモータの異常を少しでも早く検知したいため、第１転がり軸受３０Ａの状態をモニタリングすることは特に有効である。
【0136】
〈第１実施形態の変形例１〉
第１実施形態の変形例１では、２つのひずみゲージを有するセンサユニットの例を示す。なお、第１実施形態の変形例１において、既に説明した実施形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。
第１実施形態の変形例１では、２つのひずみゲージを有するセンサユニットの例を示す。なお、第１実施形態の変形例１において、既に説明した実施形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。
【0137】
図１６は、第１実施形態の変形例１に係る軸受装置を例示する断面図であり、回転軸２０の軸線ｍを通る断面を示している。なお、図１６は、センサユニット１００Ａを軸受ハウジング４０の外周面に取り付けた後の状態である。
【0138】
図１６に示す軸受装置１Ａは、センサユニット１００がセンサユニット１００Ａに置換された点が、軸受装置１（図７等参照）と相違する。センサユニット１００Ａは、第１ひずみゲージ１２０Ａ及び第２ひずみゲージ１２０Ｂを有しているが、第３ひずみゲージ１２０Ｃ及び第４ひずみゲージ１２０Ｄは有していない。センサユニット１００Ａは、これ以外の点ではセンサユニット１００と同様である。
【0139】
軸受装置１Ａの第１ひずみゲージ１２０Ａ及び第２ひずみゲージ１２０Ｂのみを用いても、第１実施形態と同様、電磁ノイズＮの影響が除去されたＳ／Ｎ比のよいひずみεを、出力電圧ε０として検出することができる。
【0140】
具体的には、図１１に示すブリッジ回路２のＲ１を第１ひずみゲージ１２０Ａ、Ｒ４を第２ひずみゲージ１２０Ｂ、Ｒ２及びＲ３を固定抵抗Ｒとする。これにより、ブリッジ回路２の出力として、出力電圧ｅ０を得ることができる。例えば、第１ひずみゲージ１２０Ａでひずみεと電磁ノイズＮが検出され、第２ひずみゲージ１２０Ｂで電磁ノイズＮのみが検出される場合、電磁ノイズＮはキャンセルされ、出力電圧ｅ０＝Ｅ／４×Ｋｓ×εとなる。
【0141】
このように、センサユニットに設けるひずみゲージは、２つであっても４つであってもよい。ひずみ伝達部１１１とひずみ非伝達部１１２に、少なくとも１つずつひずみゲージを配置することで、電磁ノイズＮの影響を低減することができる。４つのひずみゲージを有するセンサユニットは、大きな出力電圧ｅ０が得られる点で有利である。一方、２つのひずみゲージを有するセンサユニットは、部品点数を低減できる点で有利である。したがって、要求仕様に応じて、何れかのセンサユニットを選択することが好ましい。
【0142】
〈第１実施形態の変形例２〉
第１実施形態の変形例２では、２つのセンサユニットを備えた軸受装置の例を示す。なお、第１実施形態の変形例２において、既に説明した実施形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。
第１実施形態の変形例２では、２つのセンサユニットを備えた軸受装置の例を示す。なお、第１実施形態の変形例２において、既に説明した実施形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。
【0143】
図１７は、第１実施形態の変形例２に係る軸受装置を例示する断面図（その１）であり、回転軸２０の軸線ｍを通る断面を示している。図１８は、第１実施形態の変形例２に係る軸受装置を例示する断面図（その２）であり、図１７のＢ－Ｂ線に沿う断面の一例である。図１９は、第１実施形態の変形例２に係る軸受装置を例示する断面図（その３）であり、図１７のＢ－Ｂ線に沿う断面の他の例である。なお、図１７は、２つのセンサユニット１００を軸受ハウジング４０の外周面に取り付けた後の状態である。
【0144】
【0145】
センサユニット１００の一方は、軸受ハウジング４０の軸線ｍ方向の一方側（第１転がり軸受３０Ａ側）に、着脱自在な状態で嵌めこむことができる。センサユニット１００の一方の近傍の構造は、図６等に示す軸受装置１と同様である。センサユニット１００の他方は、軸受ハウジング４０の軸線ｍ方向の他方側（第２転がり軸受３０Ｂ側）に、着脱自在な状態で嵌めこむことができる。
【0146】
センサユニット１００の他方において、ゲージ固定用部材１１０は、回転軸ｍの回転により第２転がり軸受３０Ｂに生じるひずみが伝達するひずみ伝達部と、ひずみが伝達しないひずみ非伝達部と、を有している。ひずみ伝達部は、径方向視で第２転がり軸受３０Ｂの外周面と重複する位置にあり、ひずみ非伝達部は、径方向視で第２転がり軸受３０Ｂの外周面と重複しない位置にある。そして、第１ひずみゲージ１２０Ａ及び第３ひずみゲージ１２０Ｃは、ひずみ伝達部に配置され、第２ひずみゲージ１２０Ｂ及び第４ひずみゲージ１２０Ｄは、ひずみ非伝達部に配置されている。
【0147】
図１８に示すように、センサユニット１００の他方（第２転がり軸受３０Ｂ側のセンサユニット）において、各ひずみゲージの電極に接続される線材（配線１３０Ａ等）は、例えば、軸受ハウジング４０に設けた溝４０ｘを通して、第１転がり軸受３０Ａ側に引き回すことができる。或いは、図１９に示すように、軸受ハウジング４０に設けた穴４０ｙを通して、第１転がり軸受３０Ａ側に引き回してもよい。
【0148】
このように、第１転がり軸受３０Ａ及び第２転がり軸受３０Ｂのそれぞれのひずみを検出するセンサユニット１００を設けてもよい。また、２つのセンサユニット１００に代えて、図１６に示すセンサユニット１００Ａを２つ用いてもよい。すなわち、それぞれのセンサユニットは、４つのひずみゲージ（第１ひずみゲージ１２０Ａ、第２ひずみゲージ１２０Ｂ、第３ひずみゲージ１２０Ｃ、及び第４ひずみゲージ１２０Ｄ）を有してもよいし、２つのひずみゲージ（第１ひずみゲージ１２０Ａ及び第２ひずみゲージ１２０Ｂ）を有してもよい。
【0149】
〈第１実施形態の変形例３〉
第１実施形態の変形例３では、ひずみ伝達部とひずみ非伝達部のバリエーションの例を示す。なお、第１実施形態の変形例３において、既に説明した実施形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。
第１実施形態の変形例３では、ひずみ伝達部とひずみ非伝達部のバリエーションの例を示す。なお、第１実施形態の変形例３において、既に説明した実施形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。
【0150】
【0151】
図２０に示すように、センサユニット１００において、ゲージ固定用部材１１０は、回転軸２０の軸線ｍ方向において、第１ひずみゲージ１２０Ａと第２ひずみゲージ１２０Ｂとの間に位置する領域に、内周面１１０ｂから回転軸２０とは反対側に窪む溝１１０ｃを有してもよい。この場合、溝１１０ｃよりもさらに下側が、ひずみ非伝達部１１２となる。溝１１０ｃは、軸線ｍ方向に離隔して複数個配置されてもよい。この場合、最も下側に配置される溝１１０ｃよりもさらに下側が、ひずみ非伝達部１１２となる。また、１又は複数の溝１１０ｃは、全周に設けてもよいし、第１ひずみゲージ１２０Ａと第２ひずみゲージ１２０Ｂとが対向する部分のみに設けてもよい。
【0152】
図２１に示すように、センサユニット１００において、ゲージ固定用部材１１０は、回転軸２０の軸線ｍ方向において、第１ひずみゲージ１２０Ａと第２ひずみゲージ１２０Ｂとの間に位置する領域に、外周面１１０ａから回転軸２０の側に窪む溝１１０ｄを有してもよい。この場合、溝１１０ｄよりもさらに下側が、ひずみ非伝達部１１２となる。溝１１０ｄは、軸線ｍ方向に離隔して複数個配置されてもよい。この場合、最も下側に配置される溝１１０ｄよりもさらに下側が、ひずみ非伝達部１１２となる。また、１又は複数の溝１１０ｄは、全周に設けてもよいし、第１ひずみゲージ１２０Ａと第２ひずみゲージ１２０Ｂとが対向する部分のみに設けてもよい。
【0153】
図２０や図２１に示す構造とすることで、ゲージ固定用部材１１０の溝１１０ｃや溝１１０ｄの部分にひずみが集中するため、ひずみ非伝達部１１２へのひずみ伝達をさらに低減可能となる。溝の断面形状や長さは任意に決定することができる。例えば、図２２に示す溝１１０ｅや図２３に示す溝１１０ｆのように、軸線ｍ方向において、ひずみ非伝達部１１２よりも長さが長い溝を設けてもよい。なお、ゲージ固定用部材１１０において、第３ひずみゲージ１２０Ｃと第４ひずみゲージ１２０Ｄの固定部も図２０～図２３と同様の構造とすることができる。
【0154】
図２４は、第１実施形態の変形例３に係るひずみ伝達部及びひずみ非伝達部の部分拡大図（その５）である。図２４に示すように、径方向視で第１転がり軸受３０Ａの外周面と重複する位置に肉薄部１１０ｇを設け、肉薄部１１０ｇに第１ひずみゲージ１２０Ａを配置してもよい。この場合、ゲージ固定用部材１１０の肉薄部１１０ｇがひずみ伝達部１１１となる。このように、回転軸２０の回転により第１転がり軸受３０Ａに生じるひずみをより伝達しやすくするために、ひずみ伝達部１１１は、ひずみ非伝達部１１２より肉薄であってもよい。なお、ゲージ固定用部材１１０において、第３ひずみゲージ１２０Ｃと第４ひずみゲージ１２０Ｄの固定部も図２４と同様の構造とすることができる。
【0155】
図２５は、第１実施形態の変形例３に係るひずみ伝達部及びひずみ非伝達部の部分拡大図（その６）である。図２５に示すように、径方向視で第１転がり軸受３０Ａの外周面と重複しない位置において、ゲージ固定用部材１１０に外周側に窪む肉薄部１１０ｈを設け、肉薄部１１０ｈに第２ひずみゲージ１２０Ｂを配置してもよい。この場合、ゲージ固定用部材１１０の肉薄部１１０ｈがひずみ非伝達部１１２となる。径方向視で第１転がり軸受３０Ａの外周面と重複するゲージ固定用部材１１０の外周面に比べて肉薄部１１０ｈには、第１転がり軸受３０Ａに生じるひずみが伝達しにくい。また、肉薄部１１０ｈを設けることで、第２ひずみゲージ１２０Ｂを配置しやすい。なお、ゲージ固定用部材１１０において、第３ひずみゲージ１２０Ｃと第４ひずみゲージ１２０Ｄの固定部も図２５と同様の構造とすることができる。
【0156】
図２６は、第１実施形態の変形例３に係るひずみ伝達部及びひずみ非伝達部の部分拡大図（その７）である。図２６に示すように軸受ハウジング４０は、第３外周面４０ｃを有していなくてもよい。この場合、第２外周面４０ｂは段差を有していない連続する面であり、第２外周面４０ｂの全体がゲージ固定用部材１１０の内周面１１０ｂと当接するため、図９に示すような空隙Ｓは形成されない。このように、図９に示す空隙Ｓは必要に応じて設けられる。図２６のように空隙Ｓを設けない構造の場合、軸受ハウジング４０及びゲージ固定用部材１１０の剛性を高くすることができる。
【0157】
図２７は、第１実施形態の変形例３に係るひずみ伝達部及びひずみ非伝達部の部分拡大図（その８）である。図２７に示すように、空隙Ｓを設けず、さらにひずみ伝達部１１１とひずみ非伝達部１１２との間において、ゲージ固定用部材１１０の外周面１１０ａを外側に突起させてもよい。この構造では、軸受装置をモータのハウジング１４０に固定すると、ゲージ固定用部材１１０の外周面１１０ａがモータのハウジング１４０の内周面と当接するため、軸受ハウジング４０及びゲージ固定用部材１１０の剛性を高くすることができる。なお、図２７の構造の場合のひずみゲージと接続する配線を通すために、ゲージ固定用部材１１０の外周側の領域Ｍ１に溝や穴を設けてもよい。あるいは、モータのハウジング１４０の内周側の領域Ｍ２に溝や穴を設けてもよい。
【0158】
図２８は、第１実施形態の変形例３に係るひずみ伝達部及びひずみ非伝達部の部分拡大図（その９）である。図２８に示すように、ゲージ固定用部材１１０の端面にはひずみが伝達しにくいため、ゲージ固定用部材１１０の端面はひずみ非伝達部１１２となる。したがって、第２ひずみゲージ１２０Ｂは、ひずみ非伝達部であるゲージ固定用部材１１０の端面に配置してもよい。
【0159】
ゲージ固定用部材１１０の端面に第２ひずみゲージ１２０Ｂを配置する場合、第２ひずみゲージ１２０Ｂの貼り代を確保するために、図２８のようにゲージ固定用部材１１０の全体を肉厚にする構造に代えて、図２９に示すように、ゲージ固定用部材１１０の外周面１１０ａの下端部から外側に周状に突起する突起部１１０ｉを設けたフランジタイプとしてもよい。
【0160】
また、図３０に示すように、ひずみ伝達部１１１以外の部分において、ゲージ固定用部材１１０の外周面１１０ａを外側に突起させてもよい。この構造では、軸受装置をモータのハウジング１４０に固定すると、ゲージ固定用部材１１０の外周面１１０ａがモータのハウジング１４０の内周面と当接するため、軸受ハウジング４０及びゲージ固定用部材１１０の剛性を高くすることができる。なお、図３０の構造の場合のひずみゲージと接続する配線を通すために、ゲージ固定用部材１１０の外周側の領域Ｍ３に溝や穴を設けてもよい。あるいは、モータのハウジング１４０の内周側の領域Ｍ４に溝や穴を設けてもよい。
【0161】
【0162】
以上、好ましい実施形態等について詳説したが、上述した実施形態等に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施形態等に種々の変形及び置換を加えることができる。
【0163】
例えば、ゲージ固定用部材１１０の内周面１１０ｂと軸受ハウジング４０の第３外周面４０ｃとの間に空隙Ｓが形成されている場合、第２ひずみゲージ１２０Ｂおよび第４ひずみゲージ１２０Ｄは、ゲージ固定用部材１１０の内周面１１０ｂに配置されていてもよい。
【0164】
例えば、本発明は、第１転がり軸受及び第２転がり軸受の何れか一方のみを有する軸受装置、ひずみ検出装置、及びモータにも適用できる。
【符号の説明】
【0165】
１，１Ａ，１Ｂ 軸受装置、２ ブリッジ回路、３ ひずみ検出装置、５ モータ、１０ インペラ、１１ ロータハウジング、１２ 羽根、２０ 回転軸、３０Ａ 第１転がり軸受、３０Ｂ 第２転がり軸受、３１ 外輪、３２ 内輪、３３ 転動体、４０ 軸受ハウジング、４０ａ 第１外周面、４０ｂ 第２外周面、４０ｃ 第３外周面、４０ｘ 溝、４０ｙ 穴、４１ａ 内側段部、４１ｂ，４１ｃ 外側段部、５１ インシュレータ、５２ ステータコア、５３ コイル、６０ ロータ、６１ ロータヨーク、６２ ロータマグネット、７０ ケーシング、７１ ケーシング外枠、７２ ベース部ハブ、７３ 静翼、８０ モータ部、１００，１００Ａ センサユニット、１１０ ゲージ固定用部材、１１０ａ 外周面、１１０ｂ 内周面、１１０ｃ，１１０ｄ，１１０ｅ，１１０ｆ 溝、１１０ｇ，１１０ｈ 肉薄部、１１０ｉ 突起部、１１０ｘ スリット、１１０ｙ 溝、１１１ ひずみ伝達部、１１２ ひずみ非伝達部、１２０Ａ 第１ひずみゲージ、１２０Ｂ 第２ひずみゲージ、１２０Ｃ 第３ひずみゲージ、１２０Ｄ 第４ひずみゲージ、１２１ 基材、１２２ 機能層、１２３ 抵抗体、１２４ 配線、１２５ 端子部、１２６ カバー層、１３０Ａ，１３０Ｂ，１３０Ｃ，１３０Ｄ 配線
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】