特開 2024-135670 モータの軸受システム

(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】P2024135670

(43)【公開日】2024-10-04

(54)【発明の名称】モータの軸受システム

(51)【国際特許分類】

   F16C 32/06 20060101AFI20240927BHJP

【ＦＩ】

F16C32/06 C

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023046470

(22)【出願日】2023-03-23

(71)【出願人】

【識別番号】000003137

【氏名又は名称】マツダ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100094569

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 伸一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100059959

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 稔

(74)【代理人】

【識別番号】100067013

【弁理士】

【氏名又は名称】大塚 文昭

(74)【代理人】

【識別番号】100130937

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100162824

【弁理士】

【氏名又は名称】石崎 亮

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 るな

(72)【発明者】

【氏名】宮内 勇馬

【テーマコード（参考）】

3J102

【Ｆターム（参考）】

3J102AA02

3J102AA07

3J102AA09

3J102BA03

3J102BA17

3J102CA35

3J102EA02

3J102EA08

3J102EA30

3J102EB03

3J102EB16

3J102GA13

(57)【要約】

【課題】気体供給通路からの気体により気体潤滑軸受として動作可能な軸受を有するモータの軸受システムにおいて、軸受から気体供給通路への気体の逆流を防止する。
【解決手段】モータの軸受システム１００は、気体潤滑軸受として動作可能な軸受３と、モータのハウジング１２内に形成され、軸受に気体を供給する気体供給通路３１ａと、気体供給通路に形成され、第１流路３３ａと、第１流路から分岐して当該第１流路に合流する第２流路３３ｂとを備える逆流防止部３３と、を有する。逆流防止部は、気体を軸受に向かう方向に流すと、気体が主に第１流路を通って流れていく一方で、気体を上記方向と反対方向に流すと、第１流路を流れる気体と第２流路を流れる気体とが衝突することで、気体の反対方向への流れが阻害されるように構成されている。また、逆流防止部は、気体供給通路において下流側の位置に形成されている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

モータの軸受システムであって、
モータの回転軸を支持し、供給される気体により気体潤滑を行う気体潤滑軸受として動作可能に構成された軸受と、
前記モータのハウジング内に形成された通路であって、前記軸受に前記気体を供給するための気体供給通路と、
前記気体供給通路中に形成され、第１流路と、前記第１流路から分岐して当該第１流路に合流する第２流路とを備える逆流防止部であって、前記逆流防止部内において前記気体を前記軸受に向かう方向に流すと、前記気体が主に前記第１流路を通って流れていく一方で、前記逆流防止部内において前記気体を前記方向と反対方向に流すと、前記第１流路を流れる前記気体と前記第２流路を流れる前記気体とが衝突することで、前記気体の前記反対方向への流れが阻害されるように構成された、前記逆流防止部と、
を有し、
前記逆流防止部は、前記気体供給通路において下流側の位置に形成されている、ことを特徴とするモータの軸受システム。

【請求項2】

前記回転軸の軸方向から見たときの前記逆流防止部の幅は、前記回転軸の径よりも小さい、請求項１に記載のモータの軸受システム。

【請求項3】

前記気体供給通路において前記逆流防止部が形成された部分の長さは、前記気体供給通路において前記逆流防止部が形成されていない部分の長さよりも短い、請求項１又は２に記載のモータの軸受システム。

【請求項4】

前記逆流防止部は、一対の前記第１及び第２流路を、前記気体の流れ方向に沿って複数有する、請求項１又は２に記載のモータの軸受システム。

【請求項5】

前記逆流防止部を第１逆流防止部とすると、前記気体供給通路には、前記第１逆流防止部に加えて、当該気体供給通路において上流側の位置に形成され、前記第１及び第２流路を備える第２逆流防止部が更に形成されている、請求項１又は２に記載のモータの軸受システム。

【請求項6】

前記ハウジングは、互いに連結される２つのハウジングを備え、前記逆流防止部は、これら２つのハウジングの一方の合わせ面に沿って形成されている、請求項１又は２に記載のモータの軸受システム。

【請求項7】

前記気体供給通路に接続され、当該気体供給通路を介して前記軸受に前記気体を供給するためのポンプと、
前記モータの回転速度を検出する検出装置と、
前記検出装置により検出された前記回転速度に基づき、前記軸受を前記気体潤滑軸受として動作させるべく前記ポンプから前記軸受に前記気体を供給するように当該ポンプを制御するように構成された制御装置と、
を更に有する、請求項１又は２に記載のモータの軸受システム。

【請求項8】

前記回転軸を支持する転がり軸受と、
前記転がり軸受が前記回転軸を支持する軸受として機能する第１状態と、前記軸受が前記回転軸を支持する軸受として機能する第２状態と、のいずれか一方に設定可能に構成された切り替え機構と、
前記モータの回転速度を検出する検出装置と、
前記検出装置により検出された前記回転速度に基づき、前記切り替え機構を制御するように構成された制御装置と、
を更に有し、
前記制御装置は、前記回転速度が第１速度未満では、前記切り替え機構を前記第１状態に設定する一方で、前記回転速度が前記第１速度以上では、前記切り替え機構を前記第２状態に設定するように構成されている、請求項１又は２に記載のモータの軸受システム。

【請求項9】

前記気体供給通路に接続され、当該気体供給通路を介して前記軸受に前記気体を供給するポンプを更に有し、
前記制御装置は、前記回転速度が前記第１速度以上で且つ当該第１速度よりも高い第２速度未満であるときには、前記軸受を前記気体潤滑軸受として動作させるべく前記ポンプから前記軸受に前記気体を供給するように当該ポンプを制御するように構成されている、請求項８に記載のモータの軸受システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、モータの軸受システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、例えば車両の動力源（エンジンやモータ）の回転軸などを支持する軸受として、転がり軸受や滑り軸受が用いられている。転がり軸受は、低回転領域においてフリクションが小さい一方、滑り軸受は、低回転領域においてフリクションが大きい。他方で、転がり軸受は、転がり疲労により寿命が有限であるが、滑り軸受は、潤滑が適切な条件下では寿命が永久的である。

【0003】

ここで、転がり軸受及び滑り軸受の両方を有するようにシステムを構成して、上記のような各軸受の特性に応じて、適用する軸受を切り替える技術が提案されている。例えば、特許文献１には、エンジンのクランクシャフトやカムシャフトを支持する軸受として転がり軸受及び滑り軸受を用いるシステムに関して、回転数が低い始動時には転がり軸受のみを機能させ、この始動後には滑り軸受のみを機能させることが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００９－１９７２８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上述したように、エンジンにおいては、高回転領域において、滑り軸受を適用するのが効果的である。この滑り軸受には、一般的に、潤滑油による流体潤滑が用いられている。ところで、エンジンよりも高回転で動作するモータでは、このような滑り軸受をモータの高回転領域において適用すると、潤滑油の流体摩擦や抵抗が大きくなり、モータの電費が低下するという問題がある。

【0006】

このような問題を解決するために、本件発明者は、潤滑油よりも粘度が小さい気体での潤滑（気体潤滑）を用いる気体潤滑軸受（例えば空気軸受）を、滑り軸受に適用することを考えた。この気体潤滑軸受を実現するためには、軸受と回転軸との接触防止のために、これらの間に気体層を確実に形成する必要がある。この気体層の形成には、所謂くさび効果及び絞り効果を利用するのが良いと考えられる。このくさび効果及び絞り効果は、摺動速度が大きくなるモータの高回転領域において得られる。

【0007】

本件発明者は、このような高回転速度域での気体層の形成状態を様々な車両環境において分析したところ、形成される気体層の厚みにばらつきが生じ得ることがわかった。これは、軸受と回転軸との距離が車両振動等により変化することに起因して、気体が、軸受から、軸受に気体を供給する気体供給通路へと過渡的に逆流するからであると考えられる。本件発明者は、このような知見に基づき、気体供給通路での気体の逆流を防止することを着想し、本発明を完成させたのである。

【0008】

本発明は、以上のような知見に基づいてなされたものであり、気体供給通路から供給される気体により気体潤滑軸受として動作可能に構成された軸受を有するモータの軸受システムにおいて、軸受から気体供給通路への気体の逆流を的確に防止することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記の目的を達成するために、本発明は、モータの軸受システムであって、モータの回転軸を支持し、供給される気体により気体潤滑を行う気体潤滑軸受として動作可能に構成された軸受と、モータのハウジング内に形成された通路であって、軸受に気体を供給するための気体供給通路と、気体供給通路中に形成され、第１流路と、第１流路から分岐して当該第１流路に合流する第２流路とを備える逆流防止部であって、逆流防止部内において気体を軸受に向かう方向に流すと、気体が主に第１流路を通って流れていく一方で、逆流防止部内において気体を方向と反対方向に流すと、第１流路を流れる気体と第２流路を流れる気体とが衝突することで、気体の反対方向への流れ（逆流）が阻害されるように構成された、逆流防止部と、を有し、逆流防止部は、気体供給通路において下流側の位置に形成されている、ことを特徴とする。

【0010】

このように構成された本発明では、第１流路を流れる気体と第２流路を流れる気体とが衝突することで気体の反対方向の流れ（逆流）が阻害されるように構成された逆流防止部を用いるので、一般的な逆止弁（チェックバルブ）などを用いる場合と比較して、簡易な構成にて、軸受から気体供給通路への気体の逆流を防止することができ、モータの軸受システムの大型化を抑制可能である。
また、本発明では、逆流防止部を気体供給通路における下流側の位置に形成しているので、逆流防止部を気体供給通路における上流側の位置に形成する場合と比較して、気体供給通路において逆流が生じる部分の長さが短くなるため、逆流による気体圧縮損失を抑制することができる。したがって、本発明によれば、気体供給通路から供給する気体により気体潤滑軸受を的確に実現して、気体潤滑軸受の適用による電費改善効果を確保することが可能となる。

【0011】

本発明において、好ましくは、回転軸の軸方向から見たときの逆流防止部の幅は、回転軸の径よりも小さい。
このように構成された本発明によれば、逆流防止部を小型化することで、逆流防止部を設けたことによるモータの軸受システムの大型化を効果的に抑制可能である。

【0012】

本発明において、好ましくは、気体供給通路において逆流防止部が形成された部分の長さは、気体供給通路において逆流防止部が形成されていない部分の長さよりも短い。
このように構成された本発明によれば、逆流防止部を小型化することで、逆流防止部を設けたことによるモータの軸受システムの大型化を効果的に抑制可能である。

【0013】

本発明において、好ましくは、逆流防止部は、一対の第１及び第２流路を、気体の流れ方向に沿って複数有する。
このように構成された本発明によれば、複数の一対の第１及び第２流路により、気体供給通路内の気体の逆流を効果的に防止することができる。

【0014】

本発明において、好ましくは、逆流防止部を第１逆流防止部とすると、気体供給通路には、第１逆流防止部に加えて、当該気体供給通路において上流側の位置に形成され、第１及び第２流路を備える第２逆流防止部が更に形成されている。
このように構成された本発明によれば、２つの逆流防止部を気体供給通路に設けることで、気体供給通路内の気体の逆流を効果的に防止することができる。

【0015】

本発明において、好ましくは、ハウジングは、互いに連結される２つのハウジングを備え、逆流防止部は、これら２つのハウジングの一方の合わせ面に沿って形成されている。
このように構成された本発明によれば、一方のハウジングの外壁面（合わせ面）のみに逆流防止部を形成するので、ハウジングを成型するための金型を用いて、逆流防止部を容易に形成することができる。

【0016】

本発明において、好ましくは、気体供給通路に接続され、当該気体供給通路を介して軸受に気体を供給するためのポンプと、モータの回転速度を検出する検出装置と、検出装置により検出された回転速度に基づき、軸受を気体潤滑軸受として動作させるべくポンプから軸受に気体を供給するように当該ポンプを制御するように構成された制御装置と、を更に有する。
このように構成された本発明によれば、くさび効果及び絞り効果が十分得られないような、比較的低いモータの回転領域において、ポンプからの気体の圧送によって回転軸と軸受との間に気体層を形成することで、気体潤滑軸受を実現することができる。よって、気体潤滑軸受を実現可能な回転領域を拡大することができる。

【0017】

本発明において、好ましくは、回転軸を支持する転がり軸受と、転がり軸受が回転軸を支持する軸受として機能する第１状態と、軸受が回転軸を支持する軸受として機能する第２状態と、のいずれか一方に設定可能に構成された切り替え機構と、モータの回転速度を検出する検出装置と、検出装置により検出された回転速度に基づき、切り替え機構を制御するように構成された制御装置と、を更に有し、制御装置は、回転速度が第１速度未満では、切り替え機構を第１状態に設定する一方で、回転速度が第１速度以上では、切り替え機構を第２状態に設定するように構成されている。
このように構成された本発明によれば、制御装置は、くさび効果及び絞り効果が得られないような比較的低い回転領域では、気体潤滑軸受として動作させる軸受が回転軸に接触することがあるので、この軸受の代わりに転がり軸受を適用する一方で、くさび効果及び絞り効果が得られるような比較的高い回転領域では、軸受が回転軸に接触しにくくなるので、気体潤滑軸受を適用する。これにより、軸受による回転軸への接触を回避しつつ、気体潤滑軸受を実現可能となる。

【0018】

本発明において、好ましくは、気体供給通路に接続され、当該気体供給通路を介して軸受に気体を供給するポンプを更に有し、制御装置は、回転速度が第１速度以上で且つ当該第１速度よりも高い第２速度未満であるときには、軸受を気体潤滑軸受として動作させるべくポンプから軸受に気体を供給するように当該ポンプを制御するように構成されている。
このように構成された本発明によれば、制御装置は、くさび効果及び絞り効果が得られるような第１速度以上で且つ第２速度未満の回転領域（中回転領域）では、気体潤滑軸受のために必要なポンプの消費電力が比較的小さくなるので、具体的には気体潤滑軸受を適用することによる電費改善代がポンプ作動による電費低下代よりも高くなるので、ポンプからの気体の圧送によって気体潤滑軸受を実現する。これにより、気体潤滑軸受の適用による電費改善効果を確保することができる。

【発明の効果】

【0019】

本発明によれば、気体供給通路から供給される気体により気体潤滑軸受として動作可能に構成された軸受を有するモータの軸受システムにおいて、軸受から気体供給通路への気体の逆流を的確に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明の第１実施形態によるモータの軸受システムの概略構成図である。

【図2】本発明の第１実施形態によるモータの軸受システムにおける図１中のＩＩ－ＩＩ線に沿って見た断面図である。

【図3】本発明の第１実施形態による逆流防止部の拡大断面図である。

【図4】本発明の第１実施形態による逆流防止部内の気体の流れについての説明図である。

【図5】本発明の第１実施形態によるモータの軸受システムの電気的構成を示すブロック図である。

【図6】本発明の第１実施形態によるモータ軸受制御の基本概念についての説明図である。

【図7】本発明の第１実施形態によるモータ軸受制御を示すタイムチャートである。

【図8】本発明の第１実施形態によるモータ軸受制御を示すフローチャートである。

【図9】本発明の第１実施形態の変形例によるモータの軸受システムの概略構成図である。

【図10】本発明の第２実施形態によるモータの軸受システムの概略構成図である。

【図11】本発明の第２実施形態によるモータの軸受システムにおいてポンプが作動していないときの転がり軸受の状態を示す断面図である。

【図12】本発明の第２実施形態によるモータの軸受システムにおいてポンプが作動しているときの転がり軸受の状態を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態によるモータの軸受システムを説明する。

【0022】

［第１実施形態］
ここでは、本発明の第１実施形態について説明する。まず、図１乃至図５を参照して、第１実施形態によるモータの軸受システムの構成について説明する。図１は、第１実施形態によるモータの軸受システムの概略構成図である。図２は、第１実施形態によるモータの軸受システムの図１中のＩＩ－ＩＩ線に沿って見た断面図である。図３は、第１実施形態による逆流防止部の拡大断面図である。図４は、第１実施形態による逆流防止部内の気体の流れの説明図である。図５は、第１実施形態によるモータの軸受システムの電気的構成を示すブロック図である。

【0023】

図１に示すように、モータの軸受システム１００は、車両に搭載され、主に、車両を駆動するモータ１（図１ではその詳細の図示を省略）と、モータ１の回転軸２と、回転軸２を支持する一対の滑り軸受３と、回転軸２の軸線上において滑り軸受３と並列して配置され、回転軸２を支持する一対の転がり軸受４と、これらモータ１、回転軸２、滑り軸受３及び転がり軸受４を収容するハウジング１２（１２ａ、１２ｂ）と、を有する。ハウジング１２において、ハウジング１２ａは、モータ１のロータ（不図示）などを収容するメインのハウジングであり、ハウジング１２ｂは、このハウジング１２ａに連結されるサイドハウジングである（以下では、ハウジング１２ａ、１２ｂを特に区別しない場合には、単にハウジング１２と表記する）。ハウジング１２ａとハウジング１２ｂとは、それぞれの合わせ面１２ｃにおいて連結されている。

【0024】

転がり軸受４は、例えばアンギュラ玉軸受であり、外輪５ａ、５ｂと、回転軸２に装着された内輪６と、これら外輪５ａ、５ｂと内輪６との間に介装された複数の転動体（玉やころ）７と、を有する。回転軸２の左端側にある転がり軸受４の外輪５ｂは、円筒状の外輪固定部材８の内周側に装着される一方、回転軸２の右端側にある転がり軸受４の外輪５ａは、円筒状の外輪可動部材９の内周側に装着されている。後者の外輪可動部材９は、一端外周にネジ溝１０を有し、他端外周に扇状歯車１１を有している。

【0025】

外輪５ａを装着した外輪可動部材９のネジ溝１０は、ハウジング１２ｂの右端内周に形成されたネジ溝１３と螺合する。外輪５ｂを装着した外輪固定部材８は、ハウジング１２ｂの左端に固定されている。また、このようなハウジング１２ｂの右端側外周には、図示しないモータ及び減速機を内蔵する切り替え駆動装置１５が設けられている。この切り替え駆動装置１５は、駆動軸１６及びこの駆動軸１６に固定された駆動歯車１７を有し、この駆動歯車１７は、外輪可動部材９の扇状歯車１１と歯合している。

【0026】

また、モータの軸受システム１００は、更に、回転軸２と滑り軸受３との間に気体層を形成して滑り軸受３に気体潤滑を行わせるべく、つまり滑り軸受３を回転軸２から浮遊させて気体潤滑軸受として動作させるべく、滑り軸受３に対して気体（典型的には空気であるが、オイルガスや冷媒でもよい）を供給するポンプ３０を有する。具体的には、ポンプ３０は、一対の滑り軸受３のそれぞれにおける回転軸２との間の隙間（回転軸２の径方向において規定されるラジアル隙間）に、気体を気体供給通路３１から供給する。これにより、滑り軸受３は、回転軸２の外周面と、回転軸２及び滑り軸受３を取り囲むハウジング１２の内周面との間に浮遊可能に構成されている。

【0027】

具体的には、気体供給通路３１は、滑り軸受３に接続される下流側の部分３１ａが、ハウジング１２及び滑り軸受３内に形成されている。この気体供給通路３１ａは、図１に示す例では、ハウジング１２ｂのみに形成されているが、ハウジング１２ａにも形成してもよい。また、気体供給通路３１ａは、その下流側の位置に、滑り軸受３から気体供給通路３１ａへ向かうような気体の逆流を防止するための逆流防止部３３が形成されている（図１では逆流防止部３３を模式的に示している）。この「下流側の位置」とは、ハウジング１２に形成された気体供給通路３１ａにおいて、長さ方向（気体の流れ方向）における中間位置よりも滑り軸受３側にある部分の位置を意味する（これに対して、上流側の位置は、中間位置よりも滑り軸受３側と反対側にある部分の位置を意味する）。更に、逆流防止部３３は、ハウジング１２ｂの合わせ面１２ｃに沿って形成されている。これにより、金型を用いてハウジング１２ｂに逆流防止部３３を容易に形成することができる。

【0028】

なお、上記した、外輪可動部材９（ネジ溝１０及び扇状歯車１１を含む）、ハウジング１２ｂのネジ溝１３、切り替え駆動装置１５（駆動軸１６及び駆動歯車１７を含む）は、回転軸２を支持するように機能させる軸受を、転がり軸受４と滑り軸受３との間で切り替えるための切り替え機構２０を構成する。

【0029】

ここで、切り替え機構２０による軸受の切り替え動作について説明する。まず、転がり軸受４において転動体７が外輪５ａ、５ｂ及び内輪６と接触している基本的な状態では、転がり軸受４が回転軸２を支持する軸受として機能する。この状態では、滑り軸受３と回転軸２との間にはラジアル隙間が生じており、滑り軸受３は回転軸２と接触しない。したがって、滑り軸受３は、回転軸２を支持する軸受として機能しない。まとめると、上述したような状態は、転がり軸受４が回転軸２を支持する軸受として機能し且つ滑り軸受３が回転軸２を支持する軸受として機能しない状態（第１状態）に相当する。

【0030】

続いて、切り替え機構２０の切り替え駆動装置１５が駆動軸１６を介して駆動歯車１７を回転させると、駆動歯車１７と歯合している扇状歯車１１が回転し、この扇状歯車１１に連結されたネジ溝１０も回転することで、当該ネジ溝１０がハウジング１２ｂのネジ溝１３に沿って軸方向で図１の右方向に移動する。これにより、ネジ溝１０及び扇状歯車１１を有する外輪可動部材９全体が右方向に移動する。その結果、外輪５ａも右方向に移動することで、外輪５ａが転動体７と離間する（つまり非接触となる）。また、こうして外輪５ａ（回転軸２の右端側にある転がり軸受４の外輪５ａである）が移動すると、回転軸２も右方向に移動する。その結果、回転軸２の左端側にある転がり軸受４の内輪６が移動することで、当該転がり軸受４の外輪５ｂも転動体７と離間する（つまり非接触となる）。以上のように切り替え機構２０が動作すると、つまり切り替え機構２０の切り替え駆動装置１５が駆動すると、転がり軸受４が回転軸２を支持する軸受として機能しなくなる。

【0031】

他方で、このように転がり軸受４において外輪５ａ、５ｂが転動体７と離間した状態では、転がり軸受４内にラジアル隙間が生じるが、このラジアル隙間は、上記した滑り軸受３と回転軸２との間のラジアル隙間よりも大きい。そのため、回転軸２等が、自重や外部負荷により下方に移動することで、回転軸２が滑り軸受３と接触可能な状態となる。これにより、滑り軸受３が回転軸２を支持する軸受として機能する状態となる。基本的には、本実施形態では、この状態において、上述したようにポンプ３０から気体を供給して回転軸２と滑り軸受３との間に気体層を形成するので、滑り軸受３が回転軸２と接触することはない。まとめると、以上述べたような状態、つまり切り替え機構２０の切り替え駆動装置１５が駆動した状態では、滑り軸受３が回転軸２を支持する軸受として機能し且つ転がり軸受４が回転軸２を支持する軸受として機能しない状態（第２状態）となる。

【0032】

なお、上記した例では、歯車やネジ溝などを利用して、外輪５ａを移動させていたが、他の例では、所定の押し出し機構を用いて外輪５ａを移動させてもよい。この例では、バネで付勢した状態にある外輪５ａに対して、このバネによる付勢力に打ち勝つように、押し出し機構による押し出し力を付与すればよい。また、上記した例では、外輪５ａ、５ｂを転動体７と離間させていたが、更に他の例では、外輪５ａ、５ｂの代わりに内輪６を転動体７と離間させるようにしてもよい。

【0033】

次に、図２乃至図４を参照して、気体供給通路３１ａに形成された逆流防止部３３について説明する。図２に示すように、逆流防止部３３は、気体供給通路３１ａにおいて下流側の位置、特に最下流位置に形成され、滑り軸受３に隣接配置されている。また、図２から明らかなように、逆流防止部３３は、軸方向から見たときの幅が回転軸２の径よりも小さく、且つ、気体供給通路３１ａにおいて逆流防止部３３が形成された部分の長さが、気体供給通路３１ａにおいて逆流防止部３３が形成されていない部分の長さよりも短くなるように構成されている。

【0034】

続いて、図３に示すように、逆流防止部３３は、概ね真っすぐに延びる主となる第１流路３３ａと、この第１流路３３ａから分岐して当該第１流路３３ａに合流するように一部分が湾曲して形成された第２流路３３ｂと、を複数有する。つまり、逆流防止部３３は、一対の第１及び第２流路３３ａ、３３ｂが気体の流れ方向に沿って複数設けられた、所謂テスラバルブにより構成されている。

【0035】

続いて、このような逆流防止部３３では、図４（ａ）に示すように、逆流防止部３３内において気体を滑り軸受３に向かう方向に流すと、気体が主に第１流路３３ａを通って流れていく（矢印Ａ１）。これに対して、図４（ｂ）に示すように、逆流防止部３３内において気体を滑り軸受３から離れる方向に流すと、第１流路３３ａを流れる気体（矢印Ａ２１）と、第２流路３３ｂを流れる気体（矢印Ａ２２）とが衝突する。具体的には、第２流路３３ｂを流れた気体が、当該第２流路３３ｂ中の湾曲部を介して第１流路３３ａへと還流されることで、一対の第１及び第２流路３３ａ、３３ｂ内において対向する流れが発生する。その結果、逆流防止部３３によれば、気体供給通路３１ａから滑り軸受３へ向かうような気体の順方向の流れのみが生じ、滑り軸受３から気体供給通路３１ａへ向かうような気体の逆流が防止されるようになっている。また、こうして逆流が防止されると、滑り軸受３の周囲（特に摺動部の周り）に気体を閉じ込めておくことができる。

【0036】

次に、図５を参照して、第１実施形態によるモータの軸受システム１００の電気的構成について説明する。図５に示すように、モータの軸受システム１００は、符号６１～７４で示すような各種のセンサ類と、この各種のセンサ類から各種信号が入力される制御装置５０と、この制御装置５０から供給される制御信号により制御される、上述した切り替え駆動装置１５及びポンプ３０、及び、モータ１に接続されたインバータ２２と、を有する。制御装置５０は、１つ以上のプロセッサ５０ａ（典型的にはＣＰＵ）と、当該プロセッサ５０ａ上で解釈実行される各種のプログラム（ＯＳなどの基本制御プログラムや、ＯＳ上で起動され特定機能を実現するアプリケーションプログラムを含む）や各種のデータを記憶するＲＯＭやＲＡＭなどのメモリ５０ｂと、を備えるコンピュータにより構成される。

【0037】

具体的には、モータの軸受システム１００は、車両の速度（車速）を検出する車速センサ６１と、車両の加速度を検出する加速度センサ６２と、アクセルペダルの踏込み量に対応するアクセル開度を検出するアクセル開度センサ６３と、ブレーキペダルの踏み込み量を検出するブレーキセンサ６４と、ステアリングホイールの回転角度（操舵角）を検出する操舵角センサ６５と、モータ１の回転速度（一義的に回転数）を検出するモータ回転速度センサ６６と、モータ１のトルクを検出するモータトルクセンサ６７と、ポンプ３０の圧力を検出するポンプ圧力センサ６８と、滑り軸受３及び転がり軸受４において径方向に付与される荷重（ラジアル荷重）を検出する軸受荷重センサ６９と、を有する。なお、モータ回転速度センサ６６は、本発明における「検出装置」に相当する。

【0038】

更に、モータの軸受システム１００は、車両の周囲を撮影する車両カメラ７０と、車両の周囲に存在する対象物（他車両や歩行者や障害物など）の位置及び速度を測定するレーダ７１（例えばミリ波レーダ）と、車車間通信や路車間通信などを行う通信装置７２と、ＧＰＳシステムやジャイロシステムなどを含み、車両の位置を検出する測位システム７３と、地図データを格納しているナビシステム７４と、を有する。なお、レーダ７１の代わりに、レーザレーダや超音波センサなどを用いてもよい。

【0039】

次に、図６を参照して、第１実施形態によるモータ軸受制御の基本概念について説明する。ここでは、第１実施形態によるモータ軸受制御と、比較例によるモータ軸受制御とを対比説明する。図６は、横軸にモータ回転速度を示し、縦軸に軸摩擦トルクを示している。

【0040】

比較例によるモータ軸受制御では、モータの回転軸を支持するように機能させる軸受を、転がり軸受と、潤滑油による流体潤滑を用いる滑り軸受とで切り替えるようにする。具体的には、比較例では、モータ回転速度が領域Ｒ１１（以下では適宜「低回転領域」と呼ぶ。）にあるときには、回転軸２を支持するように機能させる軸受として転がり軸受を適用する一方で、モータ回転速度が低回転領域Ｒ１１よりも高い領域Ｒ１２にあるときには、回転軸２を支持するように機能させる軸受として滑り軸受を適用する。この制御は、特許文献１に記載された技術に相当する。

【0041】

図６において、グラフＧ１１は、転がり軸受で生じる軸摩擦トルク、つまり直接接触による境界潤滑摩擦を示し、グラフＧ１２は、潤滑油による流体潤滑を用いる滑り軸受で生じる軸摩擦トルク、つまり潤滑油の流体潤滑摩擦を示している。したがって、上記した比較例によるモータ軸受制御において生じる軸摩擦トルクは、グラフＧ１１に示す軸摩擦トルクとグラフＧ１２に示す軸摩擦トルクとを加算したもの、つまりグラフＧ２１に示すものとなる。この場合、領域Ｒ１２においてモータ回転速度が高くなるほど軸摩擦トルクが大きく増加しているのは、グラフＧ１３に示すような、転がり軸受内の転動体の変形による摩擦増加によるものである。

【0042】

これに対して、第１実施形態では、上述したように、モータ１の回転軸２を支持するように機能させる軸受を、転がり軸受４と、ポンプ３０から供給される気体により気体潤滑軸受として動作可能な滑り軸受３とで切り替えるようにする。まず、低回転領域Ｒ１１では、くさび効果及び絞り効果がほとんど得られないので、気体潤滑軸受として動作させた滑り軸受３を適用することで得られる電費改善代が、この気体潤滑軸受を実現するためにポンプ３０を作動させることによる電費低下代よりも低くなる（つまりポンプ３０の消費電力が非常に大きくなる）。そのため、制御装置５０は、低回転領域Ｒ１１では、ポンプ３０を停止した状態において、回転軸２を支持するように機能させる軸受として転がり軸受４を適用するように、切り替え機構２０の切り替え駆動装置１５を制御する。つまり、制御装置５０は、滑り軸受３を機能させないようにし、転がり軸受４のみを機能させるように、切り替え駆動装置１５を制御する。

【0043】

一方で、このようなモータ回転速度が低回転領域Ｒ１１を超えると、つまり低回転領域Ｒ１１よりも高い領域Ｒ１２においては、くさび効果及び絞り効果をある程度得られるようになるので、気体潤滑軸受として動作させる滑り軸受３を適用することで得られる電費改善代が、この気体潤滑軸受を実現するためにポンプ３０を作動させることによる電費低下代よりも高くなる。そのため、制御装置５０は、領域Ｒ１２では、回転軸２を支持するように機能させる軸受として滑り軸受３を適用するように、切り替え駆動装置１５を制御する。また、摺動速度が極めて高くなる、領域Ｒ１２内の高回転側の領域Ｒ１４では、大きなくさび効果及び絞り効果が得られるため、ポンプ３０により静圧を付与しなくても気体潤滑軸受を実現できる。したがって、第１実施形態では、制御装置５０は、滑り軸受３を機能させる領域Ｒ１２において、低回転側の領域Ｒ１３（以下では適宜「中回転領域」と呼ぶ。）では、ポンプ３０を作動させつつ、滑り軸受３のみを機能させるように切り替え駆動装置１５を制御する一方で、高回転側の領域Ｒ１４（以下では適宜「高回転領域」と呼ぶ。）では、ポンプ３０を停止して、滑り軸受３のみを機能させるように切り替え駆動装置１５を制御する。

【0044】

図６において、グラフＧ１４は、気体潤滑軸受として動作させた滑り軸受３で生じる軸摩擦トルク、つまり気体潤滑摩擦を示している。したがって、上記した第１実施形態によるモータ軸受制御において生じる軸摩擦トルクは、グラフＧ１１に示す軸摩擦トルクとグラフＧ１４に示す軸摩擦トルクとを加算したもの、つまりグラフＧ２２に示すものとなる。このようなグラフＧ２２に示す第１実施形態による軸摩擦トルクを、グラフＧ２１に示す比較例による軸摩擦トルクと比較すると、第１実施形態によれば、軸摩擦トルクを大幅に低減していることがわかる。したがって、第１実施形態によれば、比較例と比較して、電費を効果的に改善することができると言える。

【0045】

次に、図７を参照して、第１実施形態によるモータ軸受制御の基本的な流れについて説明する。図７は、第１実施形態によるモータ軸受制御を示すタイムチャートである。図７は、横軸に時間を示し、上から順に、モータ回転速度、切り替え機構２０の切り替え駆動装置１５に供給される信号（以下では「軸受切り替え信号」と呼ぶ。）、ポンプ３０のオン／オフ信号、ポンプ圧力を示している。

【0046】

図７に示すように、制御装置５０は、時刻ｔ０でモータ１を始動させると、ポンプ３０をオフにした状態において、転がり軸受４のみを機能させるように切り替え機構２０を設定する（この場合、切り替え駆動装置１５に供給される軸受切り替え信号はオフである）。そして、モータ回転速度が、上記の中回転領域Ｒ１３の下限値に対応する第１速度Ｖ１に達する時刻ｔ１において、制御装置５０は、切り替え駆動装置１５に供給する軸受切り替え信号をオンにすることで、滑り軸受３のみを機能させるようにする、つまり、モータ１の回転軸２を支持するように機能させる軸受を、転がり軸受４から滑り軸受３に切り替えるようにする。これとほぼ同時に、制御装置５０は、ポンプ３０をオンにすることで（ポンプ圧力を発生させる）、ポンプ３０からの気体により回転軸２と滑り軸受３との間に気体層を形成して、滑り軸受３を気体潤滑軸受として動作させるようにする。なお、所望のポンプ圧力が発生するまでの時間を考慮して、軸受切り替え信号をオンにする前に、ポンプ３０をオン（ポンプ信号をオン）にしてもよい。

【0047】

そして、モータ回転速度が、上記の高回転領域Ｒ１４の下限値に対応する第２速度Ｖ２に達する時刻ｔ２において、制御装置５０は、切り替え駆動装置１５に供給する軸受切り替え信号をオンにしつつ、ポンプ３０をオフにする（ポンプ圧力を０にする）。こうするのは、高回転領域Ｒ１４では、摺動速度が極めて高くなり、大きなくさび効果及び絞り効果が得られるため、ポンプ３０を作動させなくても気体潤滑軸受を実現できるからである。

【0048】

次に、図８を参照して、第１実施形態によるモータ軸受制御の具体的な流れについて説明する。図８は、第１実施形態によるモータ軸受制御を示すフローチャートである。このフローは、制御装置５０によって所定の周期で繰り返し実行される。より詳しくは、制御装置５０内のプロセッサ５０ａが、メモリ５０ｂに記憶されたプログラムを読み出して、当該プログラムを実行することで、このフローに係るモータ軸受制御が実現される。

【0049】

まず、ステップＳ１０１において、制御装置５０は、図５に示した各種のセンサ類６１～７４から各種信号を取得する。そして、ステップＳ１０２において、制御装置５０は、モータ１が停止中であるか否かを判定する。例えば、制御装置５０は、モータ回転速度センサ６６から供給された信号に対応するモータ回転速度に基づき、モータ１が停止中であるか否かを判定する。その結果、制御装置５０は、モータ１が停止中であると判定した場合には（ステップＳ１０２：Ｙｅｓ）、ステップＳ１０３に進み、モータ１が停止中であると判定しなかった場合には（ステップＳ１０２：Ｎｏ）、モータ軸受制御を終了する。

【0050】

次いで、ステップＳ１０３において、制御装置５０は、モータ１の回転軸２を支持するように機能させる軸受として転がり軸受４を適用するように、切り替え機構２０の切り替え駆動装置１５を設定する。例えば、制御装置５０は、滑り軸受３が回転軸２を支持するように機能している状態にある場合には、回転軸２を支持するように機能させる軸受を、滑り軸受３から転がり軸受４に切り替えるように、切り替え駆動装置１５を制御する。

【0051】

次いで、ステップＳ１０４において、制御装置５０は、車両の始動要求があるか否かを判定する。例えば、制御装置５０は、アクセル開度センサ６３から供給された信号に対応するアクセル開度に基づき、始動要求があるか否かを判定する。その結果、制御装置５０は、始動要求があると判定した場合には（ステップＳ１０４：Ｙｅｓ）、ステップＳ１０５に進み、モータ１を始動させる一方、始動要求があると判定しなかった場合には（ステップＳ１０４：Ｎｏ）、モータ軸受制御を終了する。

【0052】

次いで、ステップＳ１０６において、制御装置５０は、モータ回転速度センサ６６により検出されたモータ回転速度が第１速度Ｖ１以上であるか否か、つまりモータ回転速度が中回転領域Ｒ１３にあるか否かを判定する。その結果、制御装置５０は、モータ回転速度が第１速度Ｖ１以上であると判定した場合には（ステップＳ１０６：Ｙｅｓ）、ステップＳ１０７に進む。この場合、制御装置５０は、滑り軸受３を気体潤滑軸受として動作させるべく、ポンプ３０からの気体により回転軸２と滑り軸受３との間に気体層を形成するように、ポンプ３０を制御する（ステップＳ１０７）。また、ステップＳ１０８において、制御装置５０は、回転軸２を支持するように機能させる軸受を、転がり軸受４から滑り軸受３に切り替えるように、切り替え機構２０の切り替え駆動装置１５を制御する。他方で、制御装置５０は、モータ回転速度が第１速度Ｖ１以上であると判定しなかった場合には（ステップＳ１０６：Ｎｏ）、ステップＳ１０６に戻る。

【0053】

次いで、ステップＳ１０９において、制御装置５０は、モータ回転速度センサ６６により検出されたモータ回転速度が第２速度Ｖ２以上であるか否か、つまりモータ回転速度が高回転領域Ｒ１４にあるか否かを判定する。その結果、制御装置５０は、モータ回転速度が第２速度Ｖ２以上であると判定した場合には（ステップＳ１０９：Ｙｅｓ）、ステップＳ１１０に進む。この場合、ポンプ３０を作動させなくても気体潤滑軸受を実現できるので、制御装置５０は、ポンプ３０を停止する（ステップＳ１１０）。そして、制御装置５０は、モータ軸受制御を終了する。これに対して、制御装置５０は、モータ回転速度が第２速度Ｖ２以上であると判定しなかった場合には（ステップＳ１０９：Ｎｏ）、ステップＳ１０９に戻る。

【0054】

なお、このようにポンプ３０を停止させる条件として、更に、車両の走行路において直線が続くという条件（例えば高速道路走行時に当該条件が成立する）、及び／又は、車両の走行路において平坦な路面が続くという条件を用いてもよい。制御装置５０は、このような条件を、例えば車両カメラ７０により撮影された車両の周囲の画像やナビシステム７４に格納された地図データなどから、判定することができる。

【0055】

以上述べた第１実施形態では、気体潤滑軸受として動作可能に構成された滑り軸受３を有するモータの軸受システム１００において、滑り軸受３に気体を供給するための気体供給通路３１ａ中に逆流防止部３３が形成されている。具体的には、逆流防止部３３は、第１流路３３ａと、この第１流路３３ａから分岐して当該第１流路３３ａに合流する第２流路３３ｂとを備え、逆流防止部３３内において気体を滑り軸受３に向かう方向に流すと、気体が主に第１流路３３ａを通って流れていく一方で、逆流防止部３３内において気体を上記方向と反対方向に流すと、第１流路３３ａを流れる気体と第２流路３３ｂを流れる気体とが衝突するように構成されている。このような逆流防止部３３によれば、一般的な逆止弁（チェックバルブ）などを用いる場合と比較して、簡易な構成にて、滑り軸受３から気体供給通路３１ａへの気体の逆流を防止することができ、モータの軸受システム１００の大型化を抑制可能である。

【0056】

また、第１実施形態では、逆流防止部３３を気体供給通路３１ａにおける下流側の位置に形成しているので、逆流防止部３３を気体供給通路３１ａにおける上流側の位置に形成する場合と比較して、気体供給通路３１ａにおいて逆流が生じる部分の長さが短くなるため、逆流による気体圧縮損失を抑制することができる。したがって、気体供給通路３１ａから供給する気体により滑り軸受３による気体潤滑軸受を的確に実現でき、気体潤滑軸受の適用による電費改善効果を確保することが可能となる。

【0057】

また、第１実施形態では、逆流防止部３３の幅が回転軸２の径よりも小さい。これにより、逆流防止部３３を小型化することができ、逆流防止部３３を設けたことによるモータの軸受システム１００の大型化を効果的に抑制可能である。

【0058】

また、第１実施形態では、気体供給通路３１ａにおいて逆流防止部３３が形成された部分の長さが、気体供給通路３１ａにおいて逆流防止部３３が形成されていない部分の長さよりも短い。これによっても、逆流防止部３３を小型化することができ、逆流防止部３３を設けたことによるモータの軸受システム１００の大型化を効果的に抑制可能である。

【0059】

また、第１実施形態では、逆流防止部３３が、一対の第１及び第２流路３３ａ、３３ｂを気体の流れ方向に沿って複数有する。これにより、これら複数の一対の第１及び第２流路３３ａ、３３ｂにより、滑り軸受３から気体供給通路３１ａへの気体の逆流を効果的に防止することができる。

【0060】

また、第１実施形態では、逆流防止部３３が、互いに連結される２つのハウジング１２ａ、１２ｂの一方の合わせ面１２ｃに沿って形成されている。これにより、金型を用いて逆流防止部３３を容易に形成することができる。

【0061】

また、第１実施形態では、制御装置５０が、モータ回転速度に基づき、滑り軸受３を気体潤滑軸受として動作させるべくポンプ３０から滑り軸受３に気体を供給するように当該ポンプ３０を制御する。これにより、くさび効果及び絞り効果が十分得られないような比較的低い回転領域において、ポンプ３０からの気体の圧送によって回転軸２と滑り軸受３との間に気体層を形成することで、滑り軸受３による気体潤滑軸受を実現可能な回転領域を拡大することができる。

【0062】

また、第１実施形態では、制御装置５０が、モータ回転速度が第１速度Ｖ１未満では、転がり軸受４が回転軸２を支持する軸受する第１状態に切り替え機構２０を設定する一方で、モータ回転速度が第１速度Ｖ１以上であるときには、滑り軸受３が回転軸２を支持する軸受として機能する第２状態に切り替え機構２０を設定する。つまり、制御装置５０は、くさび効果及び絞り効果が得られない低回転領域Ｒ１１では、滑り軸受３を適用すると当該滑り軸受３が回転軸２に接触することがあるので、転がり軸受４を適用する一方で、くさび効果及び絞り効果が得られるようになる、低回転領域Ｒ１１よりも高い回転領域Ｒ１２では、滑り軸受３が回転軸２に接触しにくくなるので、気体潤滑軸受としての滑り軸受３を適用する。これにより、滑り軸受３による回転軸２への接触を回避しつつ、気体潤滑軸受を実現可能となる。

【0063】

また、第１実施形態では、制御装置５０が、回転速度が第１速度Ｖ１以上で且つ第２速度Ｖ２未満であるときには、滑り軸受３を気体潤滑軸受として動作させるべくポンプ３０から滑り軸受３に気体を供給するように当該ポンプ３０を制御する。つまり、制御装置５０は、くさび効果及び絞り効果が得られる中回転領域Ｒ１３では、滑り軸受３を気体潤滑軸受として動作させるために必要なポンプ３０の消費電力が比較的小さくなるので、具体的には、気体潤滑軸受としての滑り軸受３を適用することによる電費改善代が、気体潤滑軸受を実現するためのポンプ作動による電費低下代よりも高くなるので、ポンプ３０からの気体の圧送によって滑り軸受３による気体潤滑軸受を実現する。これにより、気体潤滑軸受の適用による電費改善効果を確保することができる。

【0064】

ここで、上記した実施形態の変形例について説明する。なお、変形例は、後述する実施形態にも適用されるものとする。

【0065】

上記した実施形態では、モータ回転速度が第１速度Ｖ１未満であるときに、ポンプ３０を停止させていたが、変形例では、ポンプ３０をある程度作動させてもよい。但し、制御装置５０は、モータ回転速度が第１速度Ｖ１未満であるときには、モータ回転速度が第１速度Ｖ１以上で且つ第２速度Ｖ２未満であるときよりも、ポンプ３０の駆動力を小さくする。

【0066】

また、上記した実施形態では、モータ回転速度に基づきモータ軸受制御を行っていたが、変形例では、モータ回転数に基づきモータ軸受制御を行ってもよい。モータ回転数は、モータ回転速度に一義的に対応するものだからである。

【0067】

また、上記した実施形態では、制御装置５０が切り替え駆動装置１５を制御することで切り替え機構２０を駆動させていたが、換言すると制御装置５０が切り替え機構２０を直接的に制御していたが（図１、図５）、このような実施形態に限定はされない。図９は、第１実施形態の変形例によるモータの軸受システムの概略構成図である。この変形例によるモータの軸受システム１００ａでは、切り替え機構２０ａは、上記した実施形態のように切り替え駆動装置１５により駆動されるものではなく、ポンプ３０により駆動されるように構成されている。具体的には、切り替え機構２０ａにおいては、外輪可動部材９の扇状歯車１１に歯合する駆動歯車１７の駆動軸１６が、上記した実施形態のように切り替え駆動装置１５により駆動されずに、ポンプ３０により駆動されるようになっている。より詳しくは、切り替え機構２０ａの駆動軸１６とポンプ３０の回転軸３２とが、ベルトやチェーンやギヤなどの所定の伝達部材１８を介して接続されており、それにより、ポンプ３０の回転軸３２の回転が切り替え機構２０ａの駆動軸１６に伝達されるようになっている。したがって、ポンプ３０が作動すると、切り替え機構２０ａが駆動されることとなる。このような変形例では、制御装置５０は、切り替え機構２０ａを直接的に制御するのではなく、ポンプ３０を介して切り替え機構２０ａを間接的に制御する。

【0068】

更に、変形例によるモータの軸受システム１００ａでは、気体供給通路３１ａ中に、逆流防止部３３（第１逆流防止部）に加えて、これとは別の逆流防止部３４（第２逆流防止部）が更に形成されている。具体的には、逆流防止部３４は、逆流防止部３３と同様の構成を有しており（図２乃至図４）、気体供給通路３１ａの上流側の位置に形成されている。このように２つの逆流防止部３３、３４を気体供給通路３１ａに設けることで、滑り軸受３からの気体の逆流をより効果的に防止することができる。なお、気体供給通路３１ａをハウジング１２ａにも形成した場合には、逆流防止部３４をハウジング１２ｂではなくハウジング１２ａに形成してもよい。

【0069】

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。第１実施形態では、モータ１の回転軸２を支持するように機能させる軸受を、転がり軸受４と、ポンプ３０から供給される気体により気体潤滑軸受として動作可能な滑り軸受３とで切り替えていた。これに対して、第２実施形態では、転がり軸受４及び滑り軸受３の２つを用いる代わりに、１つの転がり軸受のみを用いて、この転がり軸受にポンプ３０から気体を供給することで、気体潤滑を行う気体潤滑軸受として当該転がり軸受を動作させるようにする点で、第１実施形態と異なる。よって、第２実施形態では、第１実施形態で示したような切り替え機構２０、２０ａを有しない。

【0070】

ここでは、第１実施形態と同様の構成、制御については説明を省略し、第１実施形態と異なる構成、制御のみを説明する。特に、第２実施形態は、モータの軸受システムの構成のみが第１実施形態と異なり、モータ軸受制御は第１実施形態と同様である。

【0071】

図１０は、第２実施形態によるモータの軸受システムの概略構成図である。図１０に示すように、第２実施形態によるモータの軸受システム１０１は、ロータ１ａ及びステータ１ｂを含むモータ１と、モータ１の回転軸２と、回転軸２を支持する一対の転がり軸受２４と、これらモータ１、回転軸２、及び転がり軸受２４を収容するハウジング１２（１２ａ、１２ｂ）と、を有する。転がり軸受２４は、ハウジング１２ｂに固定された外輪２５と、モータの回転軸２に装着された内輪２６と、これら外輪２５と内輪２６との間に介装された複数の転動体（玉やころ）２７と、複数の転動体２７を保持する保持部２８と、を有する。転がり軸受２４の外輪２５の外側には、転がり軸受２４において径方向に付与される荷重（ラジアル荷重）を検出する軸受荷重センサ６９が設けられている。

【0072】

また、モータの軸受システム１０１は、更に、回転軸２と転がり軸受２４との間に気体層を形成して転がり軸受２４に気体潤滑を行わせるべく、つまり転がり軸受２４を気体潤滑軸受として動作させるべく、転がり軸受２４に対して気体（典型的には空気であるが、オイルガスや冷媒でもよい）を供給するポンプ３０を有する。具体的には、ポンプ３０は、一対の転がり軸受２４のそれぞれにおける内輪２６と転動体２７を保持する保持部２８との間（回転軸２の径方向において規定されるラジアル隙間）に、気体を気体供給通路３１から供給する。この気体供給通路３１は、その下流側の部分３１ａが、ハウジング１２ａ及び転がり軸受２４の外輪２５並びに保持部２８内に形成されている。また、この気体供給通路３１ａは、その下流側の位置に逆流防止部３３が形成されている。詳しくは、逆流防止部３３は、ハウジング１２ａの合わせ面１２ｃに沿って形成されている。

【0073】

図１１は、モータの軸受システム１０１においてポンプ３０が作動していないときの転がり軸受２４の状態を示している。図１１において、左側には、回転軸２及び転がり軸受２４の横断面を示し、右側には、この横断面に直交する、回転軸２及び転がり軸受２４の縦断面を示している。図１１に示すように、ポンプ３０が作動していないときには、転がり軸受２４は、転動体２７が外輪２５及び内輪２６と接触しており、正に転がり軸受として機能する。

【0074】

図１２は、モータの軸受システム１０１においてポンプ３０が作動しているときの転がり軸受２４の状態を示している。図１２において、左側には、回転軸２及び転がり軸受２４の横断面を示し、右側には、この横断面に直交する、回転軸２及び転がり軸受２４の縦断面を示している。ポンプ３０が作動しているときには、転がり軸受２４では、ポンプ３０から供給される気体により、内輪２６と転動体２７を保持する保持部２８との隙間ＳＰに気体層が形成され、保持部２８及び転動体２７が内輪２６に対して浮遊している。このときには、保持部２８は、図示しない係止部材（ツメなど）により外輪２５に固定され、回転しないようになっている。このような状態では、保持部２８に保持されている転動体２７が内輪２６と接触しないため、転がり軸受２４は、転がり軸受として機能しなくなる。その代わりに、転がり軸受２４は、ポンプ３０から供給される気体により気体潤滑を行う気体潤滑軸受として機能する。なお、第１実施形態で述べたように、摺動速度が極めて大きくなる高回転領域Ｒ１４では、ポンプ３０により静圧を付与しなくても、このような気体潤滑軸受が実現される（よって、ポンプ３０が停止される）。

【0075】

以上述べた第２実施形態によれば、１つの転がり軸受２４が、転がり軸受及び気体潤滑軸受として選択的に動作するように構成されているので、第１実施形態と同様のモータ軸受制御を簡易な構成にて実現することができる。

【符号の説明】

【0076】

１ モータ
２ 回転軸
３ 滑り軸受
４ 転がり軸受
５ａ、５ｂ 外輪
６ 内輪
７ 転動体
１２、１２ａ、１２ｂ ハウジング
１５ 切り替え駆動装置
２０ 切り替え機構
２４ 転がり軸受
２５ 外輪
２６ 内輪
２７ 転動体
２８ 保持部
３０ ポンプ
３１、３１ａ 気体供給通路
３３、３４ 逆流防止部
３３ａ 第１流路
３３ｂ 第２流路
５０ 制御装置
６６ モータ回転速度センサ
１００、１００ａ、１０１ モータの軸受システム

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】