特開 2024-132012 軸受装置及びモータ

(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】P2024132012

(43)【公開日】2024-09-30

(54)【発明の名称】軸受装置及びモータ

(51)【国際特許分類】

   F16C 25/08 20060101AFI20240920BHJP

   F16C 19/16 20060101ALI20240920BHJP

   H02K 5/173 20060101ALI20240920BHJP

【ＦＩ】

F16C25/08 Z

F16C25/08 A

F16C19/16

H02K5/173 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023042630

(22)【出願日】2023-03-17

(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】100135633

【弁理士】

【氏名又は名称】二宮 浩康

(74)【代理人】

【識別番号】100120846

【弁理士】

【氏名又は名称】吉川 雅也

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 健太郎

(72)【発明者】

【氏名】癸生川 幸嗣

【テーマコード（参考）】

3J012

3J701

5H605

【Ｆターム（参考）】

3J012AB04

3J012BB03

3J012BB05

3J012CB03

3J012CB10

3J012DB07

3J012FB10

3J012HB02

3J701AA03

3J701AA42

3J701AA54

3J701AA62

3J701BA77

3J701FA06

3J701FA60

5H605BB05

5H605CC04

5H605EB10

5H605EB16

5H605EB39

(57)【要約】

【課題】軸受の寿命低下を抑制することができる軸受装置及びモータを提供する。
【解決手段】軸受装置１、１Ａ、１Ｂは、第１端部１１及び第２端部１２を有するシャフト１０と、シャフト１０の外周面１３に対向する内周面２３から突出する突出部２２を有するスリーブ２０と、内輪３１、外輪３２及び転動体３３を有する第１端部１１側の第１軸受３０と、内輪４１、外輪４２及び転動体４３を有する第２端部１２側の第２軸受４０と、を備える。軸線ｘ方向において、第１軸受３０と第２軸受４０との間に突出部２２が配置され、第１軸受３０及び第２軸受４０の一方の外輪３２、４２が突出部２２に接触し、第１軸受３０及び第２軸受４０の他方の外輪４２、３２が突出部２２から離間して配置される。軸線ｘ方向において、第１軸受３０の内輪３１は外輪３２よりも第１端部１１側に配置され、第２軸受４０の内輪４１は外輪４２よりも第２端部１２側に配置される。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１端部及び第２端部を有するシャフトと、
前記シャフトの外周面に対向する内周面から突出する突出部を有するスリーブと、
前記第１端部側で前記シャフトの外周面と前記スリーブの内周面との間に支持された、内輪、外輪及び転動体を有する第１軸受と、
前記第２端部側で前記シャフトの外周面と前記スリーブの内周面との間に支持された、内輪、外輪及び転動体を有する第２軸受と、を備え、
前記シャフトの軸線方向において、前記第１軸受と前記第２軸受との間に前記突出部が配置され、
前記軸線方向において、前記第１軸受及び前記第２軸受の一方の前記外輪が前記突出部に接触し、前記第１軸受及び前記第２軸受の他方の前記外輪が前記突出部から離間して配置され、
前記軸線方向において、前記第１軸受の前記内輪は前記第１軸受の前記外輪よりも前記第１端部側に配置され、
前記軸線方向において、前記第２軸受の前記内輪は前記第２軸受の前記外輪よりも前記第２端部側に配置される、軸受装置。

【請求項2】

前記第１軸受及び前記第２軸受の前記内輪は前記シャフトの外周面に圧入され、前記第１軸受及び前記第２軸受の前記外輪は前記スリーブの内周面にすきまばめされる、請求項１に記載の軸受装置。

【請求項3】

前記第１軸受及び前記第２軸受の少なくとも一方の前記外輪は前記スリーブの内周面に接着剤で固定される、請求項２に記載の軸受装置。

【請求項4】

前記シャフトの線膨張係数は前記スリーブの線膨張係数と異なる、請求項１に記載の軸受装置。

【請求項5】

請求項１～４のいずれか１項に記載の軸受装置と、
前記第１軸受よりも前記第１端部側で前記シャフトに固定されたインペラと、を備えるモータ。

【請求項6】

前記第２軸受よりも前記第２端部側で前記シャフトに固定されたロータを備える、請求項５に記載のモータ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、軸受装置及び当該軸受装置を備えるモータに関する。

【背景技術】

【0002】

例えば特許文献１に開示されているように、シャフトと、シャフトの軸線周りに円筒状のスリーブと、スリーブの内周面に固定されてシャフトを回転可能に支持する１対の軸受と、軸受の各々に予圧を付与するばねと、を備える送風機が知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】国際公開第２０１９／１１１４３０号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

こうした送風機では、シャフトが高速で回転すると、軸受内での摩擦熱によってスリーブが熱膨張する。熱膨張によってスリーブが軸線に沿って伸びると、軸受に付与された予圧が変動し得る。例えば予圧が過度に増大すると、軸受の寿命を縮める。

【0005】

そこで、本発明は、軸受の寿命低下を抑制することができる軸受装置及びモータを提供することを課題の一例とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一態様に係る軸受装置は、第１端部及び第２端部を有するシャフトと、前記シャフトの外周面に対向する内周面から突出する突出部を有するスリーブと、前記第１端部側で前記シャフトの外周面と前記スリーブの内周面との間に支持された、内輪、外輪及び転動体を有する第１軸受と、前記第２端部側で前記シャフトの外周面と前記スリーブの内周面との間に支持された、内輪、外輪及び転動体を有する第２軸受と、を備え、前記シャフトの軸線方向において、前記第１軸受と前記第２軸受との間に前記突出部が配置され、前記軸線方向において、前記第１軸受及び前記第２軸受の一方の前記外輪が前記突出部に接触し、前記第１軸受及び前記第２軸受の他方の前記外輪が前記突出部から離間して配置され、前記軸線方向において、前記第１軸受の前記内輪は前記第１軸受の前記外輪よりも前記第１端部側に配置され、前記軸線方向において、前記第２軸受の前記内輪は前記第２軸受の前記外輪よりも前記第２端部側に配置される。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】本発明の第１実施形態に係る軸受装置１の構造を概略的に示す端面図である。

【図2】一具体例に係るモータ１００の構造を概略的に示す端面図である。

【図3】一具体例に係るモータ１００における熱膨張の様子を概略的に示す端面図である。

【図4】本発明の第１実施形態の一変形例に係る軸受装置１Ａの構造を概略的に示す端面図である。

【図5】他の具体例に係るモータ１００Ａにおける熱膨張の様子を概略的に示す端面図である。

【図6】本発明の第２実施形態に係る軸受装置１Ｂの構造を概略的に示す端面図である。

【図7】他の具体例に係るモータ１００Ｂにおける熱膨張の様子を概略的に示す端面図である。

【図8】本発明の第３実施形態に係る軸受装置１Ｃを含む、他の具体例に係るモータ１００Ｃの構造を概略的に示す端面図である。

【図9】他の具体例に係るモータ１００Ｃにおける熱膨張の様子を概略的に示す端面図である。

【図10】他の具体例に係るモータ１００Ｄの構造を概略的に示す端面図である。

【図11】他の具体例に係るモータ１００Ｅの構造を概略的に示す端面図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

［第１実施形態］
以下、添付図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る軸受装置１の構造を概略的に示す端面図である。この端面図は、軸受装置１のシャフト１０の軸線ｘを含む仮想平面に沿った端面図である。軸受装置１は、シャフト１０と、スリーブ２０と、１対の第１軸受３０及び第２軸受４０と、を備えている。シャフト１０は例えば円筒状の回転軸である。シャフト１０の少なくとも一部はスリーブ２０内に収容される。第１軸受３０及び第２軸受４０はシャフト１０とスリーブ２０との間に支持される。

【0009】

シャフト１０は、軸線ｘ方向において一方の端部である第１端部１１と、軸線ｘ方向において第１端部１１とは反対側の他方の端部である第２端部１２と、を規定する。軸受装置１では、軸線ｘ方向において、第２端部１２から第１端部１１に向かう方向を第１方向ＦＤと規定する一方で、第１端部１１から第２端部１２に向かう方向を第２方向ＳＤと規定する。また、軸線ｘに直交する径方向において、軸線ｘに向かう方向を内周側と規定し、軸線ｘから遠ざかる方向を外周側と規定する。

【0010】

第１端部１１及び第２端部１２の間でシャフト１０には外周面１３が形成される。外周面１３は軸線ｘを中心軸とする円筒状に広がる。シャフト１０は例えば金属材料から形成される。シャフト１０の線膨張係数は、例えば、１０～１３×１０^－６／℃の範囲である。本実施形態では、シャフト１０は、第１端部１１と第２端部１２との間で同じ径を有している。ただし、シャフト１０は、第１端部１１と第２端部１２との間で一部異なる径を有してもよい。

【0011】

スリーブ２０は筒部としての円筒部２１と突出部２２とを備える。円筒部２１は、軸線ｘを中心軸とする円筒状に広がる内周面２３を規定する。内周面２３は、径方向にシャフト１０の外周面１３に対向している。突出部２２は、軸線ｘ方向における円筒部２１の両端部の間で、円筒部２１の内周面２３から径方向に内周側に突出する。突出部２２は、軸線ｘ周りに全周にわたって環状に形成される。突出部２２の内周面２４はシャフト１０の外周面１３に対向している。なお、突出部２２は、軸線ｘ周りの周方向に互いに離間された複数の部分から形成されてもよい。本実施形態では、軸線ｘ方向における円筒部２１の両端部は開放されている。

【0012】

円筒部２１及び突出部２２は例えば金属材料から一体的に形成される。本実施形態では、スリーブ２０の線膨張係数はシャフト１０並びに後述の第１軸受３０及び第２軸受４０の線膨張係数と異なる。具体的には、スリーブ２０の線膨張係数は、例えば、１５～２５×１０^－６／℃の範囲であり、好ましくは１６～２０×１０^－６／℃の範囲であり、より好ましくは１７～１８×１０^－６／℃の範囲である。すなわち、スリーブ２０の線膨張係数はシャフト１０並びに第１軸受３０及び第２軸受４０の線膨張係数よりも大きく設定される。

【0013】

１対の第１軸受３０及び第２軸受４０はシャフト１０の外周面１３とスリーブ２０の内周面２３との間に支持される。軸線ｘ方向において、第１軸受３０は突出部２２よりも第１端部１１側に配置される一方で、第２軸受４０は突出部２２よりも第２端部１２側に配置される。すなわち、軸線ｘ方向において、第１軸受３０と第２軸受４０との間に突出部２２が配置される。

【0014】

第１軸受３０は、内輪３１、内輪３１の外周側に配置された外輪３２、及び、内輪３１と外輪３２との間に配置された複数の転動体３３を備える。内輪３１及び外輪３２は、軸線ｘを中心軸とする環状の部材である。すなわち、軸線ｘは第１軸受３０の軸線でもある。内輪３１の外周面には内輪軌道３４が形成される一方で、外輪３２の内周面には外輪軌道３５が形成される。これら内輪軌道３４及び外輪軌道３５の間に複数の転動体３３が軸線ｘ周りに周方向に配列される。転動体３３は球体であり、したがって、第１軸受３０は転がり玉軸受である。なお、複数の転動体３３は例えば環状の保持器（図示せず）に保持される。

【0015】

内輪３１はその内周面でシャフト１０の外周面１３に支持される。外輪３２はその外周面でスリーブ２０の内周面２３に支持される。本実施形態では、内輪３１は圧入によりシャフト１０に固定される。一方で、外輪３２はスリーブ２０にすきまばめされて接着剤によってスリーブ２０に固定される。また、後述するように、軸線ｘ方向において、内輪３１が外輪３２に対して第１端部１１側すなわち第１方向ＦＤにオフセットして配置されることによって、第１軸受３０には与圧が付与されている。なお、図面において、内輪３１及び外輪３２の軸線ｘ方向におけるオフセット配置は誇張して示されている。

【0016】

一方で、第２軸受４０は、第１軸受３０と同様に、内輪４１、内輪４１の外周側に配置された外輪４２、及び、内輪４１と外輪４２との間に配置された複数の転動体４３を備える。内輪４１及び外輪４２は、軸線ｘを中心軸とする環状の部材である。すなわち、軸線ｘは第２軸受４０の軸線でもある。内輪４１の外周面には内輪軌道４４が形成される一方で、外輪４２の内周面には外輪軌道４５が形成される。これら内輪軌道４４及び外輪軌道４５の間に複数の転動体４３が軸線ｘ周りに周方向に配列される。転動体４３は球体であり、したがって、第２軸受４０は転がり玉軸受である。なお、複数の転動体４３は例えば環状の保持器（図示せず）に保持される。

【0017】

内輪４１はその内周面でシャフト１０の外周面１３に支持される。外輪４２はその外周面でスリーブ２０の内周面２３に支持される。本実施形態では、内輪４１は圧入によりシャフト１０に固定される。一方で、外輪４２はスリーブ２０にすきまばめされて接着剤によってスリーブ２０に固定される。また、後述するように、軸線ｘ方向において、内輪４１が外輪４２に対して第２端部１２側すなわち第２方向ＳＤにオフセットして配置されることによって、第２軸受４０には与圧が付与されている。なお、図面において、内輪４１及び外輪４２の軸線ｘ方向におけるオフセット配置は誇張して示されている。

【0018】

図１から明らかなように、第１軸受３０の外輪３２の第２方向ＳＤに面する端面３２ａは、第１方向ＦＤに面する突出部２２の端面２２ａに対して離間して配置されている。一方で、軸線ｘ方向において、第２軸受４０の外輪４２の第１方向ＦＤに面する端面４２ａは、第２方向ＳＤに面する突出部２２の端面２２ｂに接触して配置されている。また、内輪３１、４１及び外輪３２、４２の軸線ｘ方向におけるオフセット配置によって、軸線ｘ方向における、第１軸受３０の内輪３１及び第２軸受４０の内輪４１の間の間隔Ｓ１は、第１軸受３０の外輪３２及び第２軸受４０の外輪４２の間の間隔Ｓ２よりも大きい。

【0019】

第１軸受３０の内輪３１、外輪３２及び転動体３３並びに第２軸受４０の内輪４１、外輪４２及び転動体４３は金属材料から形成される。第１軸受３０の内輪３１及び外輪４１並びに第２軸受４０の内輪４１及び外輪４２の線膨張係数は、例えば、１０～１３×１０^－６／℃の範囲である。すなわち、第１軸受３０及び第２軸受４０の線膨張係数はスリーブ２０の線膨張係数と異なる。具体的には、第１軸受３０の内輪３１及び外輪４１並びに第２軸受４０の内輪４１及び外輪４２の線膨張係数はスリーブ２０の線膨張係数より小さく設定される。

【0020】

次に、本実施形態に係る軸受装置１の組立方法について以下に説明する。まず、シャフト１０及びスリーブ２０に第２軸受４０が取り付けられる。具体的には、第２端部１２側からシャフト１０の所定の位置まで第２軸受４０の内輪４１が圧入される。一方で、第２軸受４０の外輪４２はスリーブ２０にすきまばめにより嵌め合わせられる。外輪４２の端面４２ａは突出部２２の端面２２ｂに接触する。この状態で、外輪４２の外周面がスリーブ２０の内周面２３に接着剤によって固定される。

【0021】

その後、シャフト１０及びスリーブ２０に第１軸受３０が取り付けられる。具体的には、第１端部１１側からシャフト１０の所定の位置まで第１軸受３０の内輪３１が圧入される。所定の位置は、軸線ｘ方向における内輪３１と内輪４１との間の間隔が前述の間隔Ｓ１になる位置である。同時に、第１軸受３０の外輪３２がスリーブ２０にすきまばめにより嵌め合わせられる。外輪３２の第２方向ＳＤに面する端面３２ａは軸線ｘ方向において突出部２２の端面２２ａから離間して配置される。

【0022】

このとき、スリーブ２０が固定された状態で、例えば予圧ばね（図示せず）によって、第１軸受３０の外輪３２に第２方向ＳＤに荷重が付与される。外輪３２は第２方向ＳＤに移動する。その結果、外輪３２が第２方向ＳＤに内輪３１に対して相対的にオフセットして配置される。こうして第１軸受３０には、軸線ｘ方向における内輪３１及び外輪３２の間のオフセット配置によって予圧が付与される。

【0023】

内輪３１はシャフト１０に圧入されているので、第２方向ＳＤへの外輪３２の移動時、第２方向ＳＤへの内輪３１の移動も引き起こす。その結果、第２方向ＳＤにシャフト１０が移動する。シャフト１０には第２軸受４０の内輪４１が圧入されているので、第２方向ＳＤへのシャフト１０の移動により、第２方向ＳＤに外輪４２に対して内輪４１がオフセットして配置される。その結果、第２軸受４０には予圧が付与される。

【0024】

このとき、第１軸受３０の外輪３２と第２軸受４０の外輪４２との間の間隔は間隔Ｓ２に設定される。第１軸受３０の外輪３２の端面３２ａと突出部２２の端面２２ａとの間は互いに離間される。この状態で、第１軸受３０の外輪３２の外周面がスリーブ２０の内周面２３に接着剤によって固定される。与圧ばねはスリーブ２０に対する外輪３２の固定後に取り外される。こうして軸受装置１が組み立てられる。

【0025】

次に、本実施形態に係る軸受装置１の使用態様の一例について以下に説明する。図２は、一具体例に係るモータ１００の構造を概略的に示す端面図である。この具体例に係るモータ１００は、前述の軸受装置１と、部材１０１と、マグネット１０２と、ステータコア１０３と、コイル１０４と、を備える。このモータ１００は、例えば３００００ｒｐｍ以上で軸線ｘ回りに部材１０１を高速回転させることができるモータである。

【0026】

部材１０１は、第１軸受３０よりも第１端部１１側でシャフト１０に固定される。この例では、部材１０１は第１端部１１に固定される。一方で、マグネット１０２は、第２軸受４０よりも第２端部１２側でシャフト１０に固定される。この例では、マグネット１０２は第２端部１２に固定される。マグネット１０２は例えば円筒状の永久磁石である。このマグネット１０２はモータ１００のロータを構成する。こうしてシャフト１０において、第２端部１２側よりも第１端部１１側に、重量×直径を有する比較的大きな部材１０１が配置され、ロータに負荷を作用させる。例えば、部材１０１が軸線ｘ周りに振れた場合には、負荷（荷重）として回転方向の成分と回転軸線方向の成分とが生じる。ここで、部材１０１としては、例えば、ベルトや歯車などが挙げられる。

【0027】

マグネット１０２の外周面には円筒状のステータコア１０３の内周面が対向している。ステータコア１０３の各ティースには複数のコイル１０４が巻き付けられている。ステータコア１０３は、例えば磁性材料の積層体から形成される。ステータコア１０３及びコイル１０４はモータ１００のステータを構成する。周知のとおり、ステータコア１０３で生じた磁界とマグネット１０２の磁界との磁気的相互作用により、シャフト１０すなわち部材１０１が軸線ｘ回りに回転する。

【0028】

シャフト１０すなわち部材１０１が例えば３００００ｒｐｍ以上で高速回転すると、第１軸受３０及び第２軸受４０において、内輪３１、４１及び外輪３２、４２と転動体３３、４３との間で摩擦熱が発生する。この摩擦熱はスリーブ２０に伝導される。その結果、スリーブ２０は熱膨張する。図３は、一具体例に係るモータ１００における熱膨張の様子を概略的に示す端面図である。ここでは、特に軸線ｘ方向におけるスリーブ２０の熱膨張に着目する。

【0029】

図３に示すように、スリーブ２０が軸線ｘ方向に熱膨張すると、軸線ｘ方向に突出部２２の端面２２ｂに接触する第２軸受４０の外輪４２は、突出部２２の軸線ｘ方向の熱膨張により第２方向ＳＤに向かって移動する（矢印ａ）。一方で、第１軸受３０の外輪３２は、軸線ｘ方向に突出部２２の端面２２ａに接触していないので、突出部２２の軸線ｘ方向の熱膨張の影響を受けない。また、外輪３２、４２は円筒部２１の内周面２３に接着剤によって固定されているので、円筒部２１の熱膨張は接着剤によって吸収される。

【0030】

以上のように、第２軸受４０では、突出部２２の軸線ｘ方向の熱膨張の影響を受けて、外輪４２が第２方向ＳＤに向かって移動する。すなわち、内輪４１及び外輪４２のオフセット配置を解消する方向に外輪４２が移動する。その結果、第２軸受４０において予圧は減少する。一方で、第１軸受３０では、突出部２２の熱膨張の影響を受けないので、内輪３１及び外輪３２ともその位置を変化させない。その結果、第１軸受３０において予圧は維持される。

【0031】

以上のような軸受装置１及びモータ１００によれば、第１軸受３０及び第２軸受４０において、内輪３１及び内輪４１の間の間隔Ｓ１は外輪３２及び外輪４２の間の間隔Ｓ２よりも大きく設定され、かつ、第２軸受４０の外輪４２が軸線ｘ方向において突出部２２に接触している。こうした構成によれば、シャフト１０が例えば高速回転した場合に、第１軸受３０では予圧が維持される一方で、第２軸受４０では予圧が減少する。第１軸受３０及び第２軸受４０の両方において予圧の増大を回避することができる。第１軸受３０及び第２軸受４０の寿命低下を抑制することができる。

【0032】

図４は、一変形例に係る軸受装置１Ａの構造を概略的に示す端面図である。以下、前述の軸受装置１と相違する構成について説明する。なお、前述の軸受装置１の構成と同様の構成には同一の参照符号を付して、重複した説明を省略する。図４に示すように、この軸受装置１Ａでは、第１軸受３０の外輪３２はスリーブ２０の内周面２３にすきまばめされている。外輪３２の外周面とスリーブ２０の内周面２３との間には接着剤が塗布されていない。すなわち、外輪３２はスリーブ２０に対して軸線ｘ方向に相対移動することができる。

【0033】

軸受装置１Ａは弾性部材５０と保持部材５１とを備える。保持部材５１は、スリーブ２０の円筒部２１の第１方向ＦＤ側の端部に取り付けられる。保持部材５１は軸線ｘを中心軸とする環状の部材である。第２方向ＳＤに面する保持部材５１の内面に弾性部材５０が保持される。弾性部材５０は軸線ｘを中心軸とする環状の部材である。弾性部材５０には例えばコイルばねや板ばねが含まれる。弾性部材５０は、第１軸受３０の外輪３２と保持部材５１との間に配置されて、外輪３２に対して第２方向ＳＤに荷重を付与する。

【0034】

図５に示すように、軸受装置１Ａはモータ１００Ａに組み込まれる。モータ１００Ａの構成は、軸受装置１に代えて軸受装置１Ａが組み込まれた点を除いてモータ１００の構成と同一である。シャフト１０すなわち部材１０１が例えば３００００ｒｐｍ以上で高速回転すると、スリーブ２０は熱膨張する。第２軸受４０の挙動は前述と同様である。一方で、第１軸受３０では、外輪３２は円筒部２１に固定されておらず、また、外輪３２には弾性部材５０から荷重が付与されているので、円筒部２１の熱膨張は弾性部材５０によって吸収される。

【0035】

以上のような場合、前述のモータ１００の場合と同様に、第２軸受４０では、突出部２２の熱膨張の影響を受けて、内輪４１及び外輪４２のオフセットを解消する方向に外輪４２が移動するので、第２軸受４０において予圧は減少する。また、第１軸受３０では、突出部２２の熱膨張の影響を受けないので、内輪３１及び外輪３２ともその位置を変化させない。その結果、第１軸受３０において予圧は維持される。

【0036】

［第２実施形態］
図６は、本発明の第２実施形態に係る軸受装置１Ｂの構造を概略的に示す端面図である。以下、前述の軸受装置１と相違する構成について説明する。なお、前述の軸受装置１の構成と同様の構成には同一の参照符号を付して、重複した説明を省略する。この軸受装置１Ｂは、突出部２２の端面２２ａが、軸線ｘ方向において、第１軸受３０の外輪３２の端面３２ａに接触している。一方で、第２軸受４０の外輪４２の端面４２ａは、軸線ｘ方向において、突出部２２の端面２２ｂから離間して配置されている。なお、軸受装置１と同様に、内輪３１、４１はシャフト１０の外周面１３に圧入される一方で、外輪３２、４２はスリーブ２０の内周面２３にすきまばめされて接着剤で固定される。

【0037】

図７に示すように、軸受装置１Ｂはモータ１００Ｂに組み込まれる。この例では、部材１０１はインペラであり、すなわち、モータ１００Ｂはファンモータである。シャフト１０すなわち部材１０１が例えば３００００ｒｐｍ以上で高速回転すると、スリーブ２０は熱膨張する。軸線ｘ方向に突出部２２に接触する第１軸受３０の外輪３２は、突出部２２の熱膨張により第１方向ＦＤに向かって移動する（矢印ａ）。一方で、軸線ｘ方向に突出部２２に接触しない第２軸受４０の外輪４２は突出部２２の熱膨張の影響を受けない。また、外輪３２、４２は円筒部２１の内周面２３に接着剤によって固定されているので、円筒部２１の熱膨張は接着剤によって吸収される。

【0038】

また、図７に示すように、モータ１００Ｂでは、部材１０１すなわちインペラの高速回転によって第１方向ＦＤに向かう推力が生成される。このインペラによる推力が、ステータコア１０３とマグネット１０２との間の磁気吸引力を上回ると、シャフト１０は第１方向ＦＤに引き寄せられる。この第１方向ＦＤに向かうシャフト１０の移動に応じて、シャフト１０に固定された第１軸受３０の内輪３１及び第２軸受４０の内輪４１は第１方向ＦＤに移動する（矢印ｂ及び矢印ｃ）。

【0039】

以上のような場合、第１軸受３０では、内輪３１及び外輪３２はいずれも第１方向ＦＤに向かって移動するので、第１軸受３０において予圧は維持される。また、第２軸受４０では、内輪４１及び外輪４２のオフセットを解消する方向に内輪４１が移動するので、第２軸受４０において予圧は減少する。したがって、第１軸受３０及び第２軸受４０において予圧の増大を回避することができる。第１軸受３０及び第２軸受４０の寿命低下を抑制することができる。

【0040】

［第３実施形態］
図８は、本発明の第３実施形態に係る軸受装置１Ｃを組み込んだモータ１００Ｃの構造を概略的に示す端面図である。以下、軸受装置１と相違する構成について以下に説明する。なお、前述の構成と同様の構成には同一の参照符号を付して、重複した説明を省略する。軸受装置１Ｃでは、第１軸受３０の外輪３２が、第２方向ＳＤに面する端面３２ａで突出部２２の端面２２ａに接触している。また、内輪３１が外輪３２に対して第２方向ＳＤにオフセットして配置されることによって、第１軸受３０には予圧が付与されている。なお、内輪３１はシャフト１０に圧入により支持され、外輪３２はスリーブ２０の内周面２３にすきまばめで支持される。

【0041】

一方で、第２軸受４０の外輪４２が、第１方向ＦＤに面する端面４２ａで突出部２２の端面２２ｂに接触している。また、内輪４１が外輪４２に対して第２方向ＳＤにオフセットして配置されることによって、第２軸受４０には予圧が付与されている。なお、内輪４１はシャフト１０に圧入により支持され、外輪４２はスリーブ２０の内周面２３にすきまばめで支持される。また、本例では、第１軸受３０における外輪３２に対する内輪３１のオフセットの量は、第２軸受４０における外輪４２に対する内輪４１のオフセットの量と等しく設定される。

【0042】

モータ１００Ｃにおいて、シャフト１０に固定されたマグネット１０２の軸線ｘ方向における位置が調整される。具体的には、シャフト１０の静止時、軸線ｘ方向に規定されるマグネット１０２の中心位置Ｃ１が、同様に軸線ｘ方向に規定されるステータコア１０３の中心位置Ｃ２に対して第１方向ＦＤ側に偏倚して配置されている。この偏倚量は、シャフト１０の高速回転時にシャフト１０が第１方向ＦＤに向かって最大限移動したときに、マグネット１０２の第１方向ＦＤ側の端面１０２ａの位置が、ステータコア１０３の中心位置Ｃ２からステータコア１０３の第１方向ＦＤ側の端面１０３ａまでの長さＬの１．１倍の最大距離ＭＤ内に収まるように設定される。

【0043】

次に、シャフト１０すなわち部材１０１が例えば３００００ｒｐｍ以上で高速回転する場面を想定する。なお、この例では、部材１０１はインペラであり、すなわち、モータ１００Ｃはファンモータである。部材１０１の高速回転による推力が、ステータコア１０３とマグネット１０２との間の磁気吸引力を上回ると、シャフト１０は第１方向ＦＤに引き寄せられる。この第１方向ＦＤに向かうシャフト１０の移動に応じて第２軸受４０の内輪４１及び第１軸受３０の内輪３１は第１方向ＦＤに移動する（矢印ａ及び矢印ｂ）。こうして内輪４１及び内輪３１がそれぞれ外輪４２及び外輪３２に対して移動することによって、第２軸受４０及び第１軸受３０において予圧は減少する。

【0044】

図９は、部材１０１が最大回転数で高速回転する場合のモータ１００Ｃの構造を概略的に示す端面図である。図９に示すように、部材１０１が例えば３００００ｒｐｍ以上の最大回転数で高速回転すると、部材１０１すなわちシャフト１０は、ステータコア１０３とマグネット１０２との間の磁気吸引力に抗して、第１方向ＦＤに移動する。このとき、マグネット１０２の第１方向ＦＤ側の端面１０２ａの位置が、ステータコア１０３の中心位置Ｃ２からステータコア１０３の第１方向ＦＤ側の端面１０３ａまでの長さＬの１．１倍の最大距離ＭＤ内に収まる。このとき、第１軸受３０及び第２軸受４０では予圧は減少したままである。

【0045】

以上のような軸受装置１Ｃ及びモータ１００Ｃによれば、部材１０１の低速回転時、マグネット１０２は、軸線ｘ方向において、ステータコア１０３に十分に対向する。したがって、部材１０１の推力はステータコア１０３とマグネット１０２との間の磁気吸引力を下回る。その結果、シャフト１０は第１方向ＦＤに向かって移動しない。すなわち、マグネット１０２はステータコア１０３に十分に対向し続けることができるので、トルク定数は最大となる。

【0046】

一方で、部材１０１の高速回転時、部材１０１の推力がステータコア１０３とマグネット１０２との間の磁気吸引力を上回ると、シャフト１０は第１方向ＦＤに向かって移動する。ステータコア１０３に対するマグネット１０２の対向領域は減少する。その結果、トルク定数が低下するので、シャフト１０の高速回転が容易となる。また、第１軸受３０及び第２軸受４０において予圧が発生しない状態となれば、シャフト１が最も安定して回転することができる。その結果、消費電力の低下を実現することができる。

【0047】

図１０は、他の具体例に係るモータ１００Ｄの構造を概略的に示す端面図である。図１０に示すように、このモータ１００Ｄは、モータ１００Ｃと同様に軸受装置１Ｃを組み込んでいる。モータ１００Ｃと相違する点は、マグネット１０２が、第１方向ＦＤ側に配置された第1部分１０２ａと、第１部分１０２ａよりも第２方向ＳＤ側に配置された第２部分１０２ｂと、を備える点である。この例では、軸線ｘ方向に規定される第１部分１０２ａ及び第２部分１０２ｂの長さは、第１部分１０２ａよりも第２部分１０２ｂで大きく設定される。

【0048】

図１１は、他の具体例に係るモータ１００Ｅの構造を概略的に示す端面図である。図１１に示すように、このモータ１００Ｅは、モータ１００Ｃ及び１００Ｄと同様に軸受装置１Ｃを組み込んでいる。モータ１００Ｃと相違する点は、モータ１００Ｃが、部材１０１すなわちインペラに取り付けられた第１マグネット１０５と、軸線ｘ方向に第１マグネット１０５に対向する第２マグネット１０６と、ハウジング１０７と、を備える点である。ハウジング１０７は、例えば、モータ１００Ｅのロータ及びステータを収容する。なお、図１１では、高速回転時にシャフト１０が最大限に第１方向ＦＤに移動した状態を示している。

【0049】

第２マグネット１０６は、例えばモータ１００Ｅのハウジング１０７に固定される。互いに対向する第１マグネット１０５及び第２マグネット１０６は、互いに反発する斥力が発生するように同一の磁極が対向する。具体的には、斥力は、部材１０１の推力がグネット１０２及びステータコア１０３の間の磁気吸引力を上回って、図１１に示すように、第１方向ＦＤにシャフト１０が移動したときに発生するように設定される。なお、前述の構成と同様の構成には同一の参照符号を付して、重複した説明を省略する。

【0050】

以上のようなモータ１００Ｅでは、第１マグネット１０５及び第２マグネット１０６の間の斥力が、シャフト１０が第１方向ＦＤに移動したときに生じるので、第１方向ＦＤへのシャフト１０のそれ以上の移動は規制される。その結果、第１軸受３０及び第２軸受４０において、初期の設定と逆方向への予圧が作用することを防止することができる。したがって、第１軸受３０及び第２軸受４０におけるいわゆる肩乗り上げによる破損を確実に阻止することができる。

【0051】

以上、上記実施形態を通じて本発明を説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。上記実施形態に様々な変更又は改良を加えることができることが当業者には明らかである。そのような変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

【0052】

以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。上記実施形態が備える各構成要素並びにその配置、材料、条件、形状及びサイズ等は、例示したものに限定されるわけではなく、適宜変更することができる。また、技術的に矛盾しない範囲において、異なる実施形態で示した構成要素同士を部分的に置換し又は組み合わせることができる。

【符号の説明】

【0053】

１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ 軸受装置、１０ シャフト、１１ 第１端部、１２ 第２端部、１３ 外周面、２０ スリーブ、２１ 円筒部、２２ 突出部、２３ 内周面、２４ 内周面、３０ 第１軸受、３１ 内輪、３２ 外輪、３２ａ 端面、３３ 転動体、３４ 内輪軌道、３５ 外輪軌道、４０ 第２軸受、４１ 内輪、４２ 外輪、４２ａ 端面、４３ 転動体、４４ 内輪軌道、４５ 外輪軌道、１００、１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄ、１００Ｅ モータ、１０１ 部材（インペラ）、１０２ マグネット、１０２ａ 第１部分、１０２ｂ 第２部分、１０３ ステータコア、１０４ コイル、１０７ ハウジング、Ｃ１ 中心位置、Ｃ２ 中心位置、ＦＤ 第１方向、Ｌ 長さ、ＭＤ 最大距離、ＳＤ 第２方向、Ｓ１ 間隔、Ｓ２ 間隔

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】