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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-06-05
(45)【発行日】2024-06-13
(54)【発明の名称】軸受及び回転装置
(51)【国際特許分類】
F16C 32/04 20060101AFI20240606BHJP
C10M 125/02 20060101ALI20240606BHJP
C10N 30/06 20060101ALN20240606BHJP
C10N 40/02 20060101ALN20240606BHJP
【ＦＩ】
F16C32/04 Z
F16C32/04 F
C10M125/02
C10N30:06
C10N40:02
【請求項の数】
14
(21)【出願番号】P 2023515214
(86)(22)【出願日】2022-08-25
(86)【国際出願番号】 JP2022032081
(87)【国際公開番号】W WO2023032812
(87)【国際公開日】2023-03-09
【審査請求日】2023-03-10
(31)【優先権主張番号】P 2021140044
(32)【優先日】2021-08-30
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(31)【優先権主張番号】P 2021205736
(32)【優先日】2021-12-20
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】508264841
【氏名又は名称】有限会社 宮脇工房
(74)【代理人】
【識別番号】100127661
【弁理士】
【氏名又は名称】宮坂 一彦
(72)【発明者】
【氏名】竹内 啓佐敏
(72)【発明者】
【氏名】壬生 喬大
(72)【発明者】
【氏名】高柳 秀明
【審査官】倉田 和博
(56)【参考文献】
【文献】特表２００５－５３２５１６（ＪＰ，Ａ）
【文献】実開昭４９－１２８９５０（ＪＰ，Ｕ）
【文献】実開昭６０－１４３９２５（ＪＰ，Ｕ）
【文献】特開昭５８－１３１４２６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０４－００６６６７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０７－３１７７６５（ＪＰ，Ａ）
【文献】実開平０１－１６３２１３（ＪＰ，Ｕ）
【文献】特開平０４－１１９２２０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０１－２２９８１９（ＪＰ，Ａ）
【文献】実開昭５０－０４２１４６（ＪＰ，Ｕ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ１６Ｃ ３２／０４
Ｃ１０Ｍ １２５／０２
Ｃ１０Ｎ ３０／０６
Ｃ１０Ｎ ４０／０２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
回転軸を中心として回転するよう構成された軸と、前記軸の少なくとも一端側に配置され、前記回転軸に平行なスラスト方向の荷重を受けるスラスト軸受と、
を備えた回転装置であって、
前記スラスト軸受は、
前記軸の前記一端側に接続され第１磁極が配された第１面、及び、前記第１面とは反対側に位置し第２磁極が配された第２面を有し、前記軸と一体となって同軸に回転するよう構成された第１永久磁石と、
前記第１永久磁石の前記第２面に対向するように位置し前記第２磁極が配された第３面、及び、前記第３面とは反対側に位置し前記第１磁極が配された第４面を有し、所与の固定部に固定される第２永久磁石と、
を具備し、
前記第１永久磁石の前記第２面上では、前記回転軸の位置においても当該第１永久磁石の部材が存在しており、
前記第２永久磁石の前記第３面上では、前記回転軸の位置においても当該第２永久磁石の部材が存在しており、
前記スラスト軸受は、前記第１永久磁石と対になって磁気回路を構成する第１ヨークと、前記第２永久磁石と対になって磁気回路を構成する第２ヨークと、を更に具備し、
前記第１ヨークは、軟磁性体からなり、一方の側が開口した筒状胴部と該筒状胴部の他方の側に連成された底部とを有する有底円筒形をなしており、前記底部及び前記筒状胴部により前記第１永久磁石の前記第１面及び側面を取り囲むようにして内部に同軸的に前記第１永久磁石を収容しており、
前記底部の内底面は前記第１永久磁石の前記第１面と当接すると共に、前記筒状胴部の内壁面と前記第１永久磁石の前記側面との間が非磁性体で埋められており、
前記第１ヨークの前記筒状胴部の開口側の端面と前記第１永久磁石の前記第２面とにより略同一の平面を形成しており、
前記第２ヨークは、軟磁性体からなり、一方の側が開口した筒状胴部と該筒状胴部の他方の側に連成された底部とを有する有底円筒形をなしており、前記底部及び前記筒状胴部により前記第２永久磁石の前記第４面及び側面を取り囲むようにして内部に前記第２永久磁石を収容しており、
前記底部の内底面は前記第２永久磁石の前記第４面と当接すると共に、前記筒状胴部の内壁面と前記第２永久磁石の前記側面との間が非磁性体で埋められており、
前記第２ヨークの前記筒状胴部の開口側の端面と前記第２永久磁石の前記第３面とにより略同一の平面を形成しており、
前記回転装置は、前記回転軸の延びる方向が重力加速度の向かう方向となるように配置されるものであり、
前記スラスト軸受は、前記第１永久磁石、前記軸及び該軸に接続された回転体の全ての重力をスラスト荷重として受けるものであり、
前記回転軸に垂直なラジアル方向の荷重を受けるラジアル軸受を更に備えており、
前記ラジアル軸受は、
前記軸のラジアル荷重を受ける受け部材と、
正磁極及び負磁極を有する磁石と、
前記正磁極及び前記負磁極の間の磁力線の影響を受ける磁性体粒子を含有した磁気潤滑剤と、を備え、
前記磁石は、一対の前記正磁極及び前記負磁極を互いに結ぶ磁軸がラジアル方向と一致するように構成され、
前記磁石には、一対の前記正磁極及び前記負磁極で定義される極が少なくとも２極以上含まれており、
前記磁石と前記受け部材との間には前記スラスト方向の間隙を有し、該間隙に、非磁性体の材料からなる非磁性体部材が前記磁軸に平行な方向に沿って設けられ、
前記受け部材は前記磁石を起磁力源とする磁路の一部を形成しており、
前記磁気潤滑剤が、前記軸と前記受け部材との間に配置されている、
ことを特徴とする回転装置。
【請求項2】
回転軸を中心として回転するよう構成された軸と、前記軸の少なくとも一端側に配置され、前記回転軸に平行なスラスト方向の荷重を受けるスラスト軸受と、
を備えた回転装置であって、
前記スラスト軸受は、
前記軸の前記一端側に接続され第１磁極が配された第１面、及び、前記第１面とは反対側に位置し第２磁極が配された第２面を有し、前記軸と一体となって同軸に回転するよう構成された第１永久磁石と、
前記第１永久磁石の前記第２面に対向するように位置し前記第２磁極が配された第３面、及び、前記第３面とは反対側に位置し前記第１磁極が配された第４面を有し、所与の固定部に固定される第２永久磁石と、
を具備し、
前記第１永久磁石の前記第２面上では、前記回転軸の位置においても当該第１永久磁石の部材が存在しており、
前記第２永久磁石の前記第３面上では、前記回転軸の位置においても当該第２永久磁石の部材が存在しており、
前記スラスト軸受は、前記第１永久磁石と対になって磁気回路を構成する第１ヨークと、前記第２永久磁石と対になって磁気回路を構成する第２ヨークと、を更に具備し、
前記第１ヨークは、軟磁性体からなり、一方の側が開口した筒状胴部と該筒状胴部の他方の側に連成された底部とを有する有底円筒形をなしており、前記底部及び前記筒状胴部により前記第１永久磁石の前記第１面及び側面を取り囲むようにして内部に同軸的に前記第１永久磁石を収容しており、
前記底部の内底面は前記第１永久磁石の前記第１面と当接すると共に、前記筒状胴部の内壁面と前記第１永久磁石の前記側面との間が非磁性体で埋められており、
前記第１ヨークの前記筒状胴部の開口側の端面と前記第１永久磁石の前記第２面とにより略同一の平面を形成しており、
前記第２ヨークは、軟磁性体からなり、一方の側が開口した筒状胴部と該筒状胴部の他方の側に連成された底部とを有する有底円筒形をなしており、前記底部及び前記筒状胴部により前記第２永久磁石の前記第４面及び側面を取り囲むようにして内部に前記第２永久磁石を収容しており、
前記底部の内底面は前記第２永久磁石の前記第４面と当接すると共に、前記筒状胴部の内壁面と前記第２永久磁石の前記側面との間が非磁性体で埋められており、
前記第２ヨークの前記筒状胴部の開口側の端面と前記第２永久磁石の前記第３面とにより略同一の平面を形成しており、
前記回転装置は、前記回転軸の延びる方向が重力加速度の向かう方向となるように配置されるものであり、
前記スラスト軸受は、前記第１永久磁石、前記軸及び該軸に接続された回転体の全ての重力をスラスト荷重として受けるものであり、
前記回転軸に垂直なラジアル方向の荷重を受けるラジアル軸受を更に備えており、
前記ラジアル軸受は、
前記軸のラジアル荷重を受ける受け部材と、
正磁極及び負磁極を有する磁石と、
前記正磁極及び前記負磁極の間の磁力線の影響を受ける磁性体粒子を含有した磁気潤滑剤と、を備え、
前記磁気潤滑剤が、前記軸と前記受け部材との間に配置されており、
前記受け部材は、前記軸に対して、直接的に又は前記磁気潤滑剤を介して間接的に接触する接触部を有し、
前記接触部は、前記磁石の内側面の位置よりも更に前記回転軸寄りに突出している突出部の先端に形成されており、
前記接触部には、セラミックを含有した磁性材料が用いられていることを特徴とする回転装置。
【請求項3】
請求項１又は２に記載の回転装置において、前記軸に所与の回転体が取り付けられて当該軸に対しスラスト方向の荷重が課せられたとき、
前記軸が、前記第１永久磁石の前記第２面と前記第２永久磁石の前記第３面との間が離間するようにして鉛直上向きに浮上して、回転するように構成されている、
ことを特徴とする回転装置。
【請求項4】
請求項１又は２に記載の回転装置において、前記軸の他端側においても、前記一端側に配置された前記スラスト軸受と同様の構成を有する別のスラスト軸受が配置されており、
前記スラスト軸受と前記別のスラスト軸受との間に、所与の回転体が前記軸に取り付けられて配置されるよう構成されている、
ことを特徴とする回転装置。
【請求項5】
請求項１又は２に記載の回転装置において、前記第２永久磁石の前記第３面を含む受け側対向面の上、又は、前記第１永久磁石の前記第２面を含む荷重側対向面の上のいずれかにおいて磁気検出部が配設されており、
前記磁気検出部が、前記受け側対向面と前記荷重側対向面との離間距離の変位を検出する、
ことを特徴とする回転装置。
【請求項6】
請求項１又は２に記載の回転装置において、前記磁気潤滑剤には、潤滑性ある油性成分が含有されていることを特徴とする回転装置。
【請求項7】
請求項１又は２に記載の回転装置において、前記磁気潤滑剤には、潤滑性ある炭素粒子が含有されていることを特徴とする回転装置。
【請求項8】
請求項１に記載の回転装置において、前記受け部材は、前記軸に対して、直接的に又は前記磁気潤滑剤を介して間接的に接触する接触部を有し、
前記接触部は、前記磁石の内側面の位置よりも更に前記回転軸寄りに突出している突出部の先端に形成されている、
ことを特徴とする回転装置。
【請求項9】
請求項８に記載の回転装置において、前記接触部には鋳鉄が用いられていることを特徴とする回転装置。
【請求項10】
請求項８に記載の回転装置において、前記接触部には炭素鋼が用いられていることを特徴とする回転装置。
【請求項11】
請求項８に記載の回転装置において、前記接触部には、セラミックを含有した磁性材料が用いられていることを特徴とする回転装置。
【請求項12】
請求項２に記載の回転装置において、前記磁石は、一対の前記正磁極及び前記負磁極を互いに結ぶ磁軸がスラスト方向と一致するように構成され、
前記磁石には、一対の前記正磁極及び前記負磁極で定義される極が少なくとも２極以上含まれている、
ことを特徴とする回転装置。
【請求項13】
請求項１２に記載の回転装置において、前記磁石からみて前記磁気潤滑剤が配置された位置とは反対側のラジアル方向上の位置に、非磁性体の材料からなる非磁性体部材が設けられていることを特徴とする回転装置。
【請求項14】
請求項２に記載の回転装置において、前記磁石は、一対の前記正磁極及び前記負磁極を互いに結ぶ磁軸がラジアル方向と一致するように構成され、
前記磁石には、一対の前記正磁極及び前記負磁極で定義される極が少なくとも２極以上含まれている、
ことを特徴とする回転装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、回転軸の周りを回転する軸についての軸受及び当該軸を備えた回転装置に関する。
【背景技術】
【0002】
回転軸の周りを回転する軸及び当該軸を支える軸受は、大きく分類して２つの荷重がかかる。その１つはスラスト方向の荷重（スラスト荷重）であり、もう１つはラジアル方向の荷重（ラジアル荷重）である。
【0003】
Ａ．スラスト荷重を受けるスラスト軸受
図１２は従来の回転装置９００の一例を示す図である。図１２に示すように、従来の回転装置９００では、軸１００の一端側（鉛直方向の側）にはスラスト軸受９９０が配置され、軸１００の他端側には回転体５００が取り付けられている。回転装置９００は、スラスト軸受９９０で回転体５００及び軸１００の重力方向の荷重を受けながら、回転体５００及び軸１００が回転軸ＲＡの回りを回転するように構成されている。なお符号３００はラジアル軸受である。
図１２は従来の回転装置９００の一例を示す図である。図１２に示すように、従来の回転装置９００では、軸１００の一端側（鉛直方向の側）にはスラスト軸受９９０が配置され、軸１００の他端側には回転体５００が取り付けられている。回転装置９００は、スラスト軸受９９０で回転体５００及び軸１００の重力方向の荷重を受けながら、回転体５００及び軸１００が回転軸ＲＡの回りを回転するように構成されている。なお符号３００はラジアル軸受である。
【0004】
しかし、質量が大きな回転体５００及び軸１００を扱う場合には、それらの荷重を受けるスラスト軸受についても大きな荷重に耐えられる構造が要求されるため、結果的にサイズの大きい大規模なスラスト軸受９９０が用いられている。大規模なスラスト軸受９９０では、軸１００との接触面積も大きいことからスラスト方向の荷重による摩擦抵抗も大きくなり、回転体５００及び軸１００が回転する際には大きな負荷（回転負荷）となり、更にはそれによるエネルギー損失も生じていた。
【0005】
この問題を解決するため、永久磁石を用いた軸受による回転装置も提案されている（例えば特許文献１及び２参照）。
本明細書による図示は省略するが、特許文献１に記載された回転装置では、荷重を担う側（上側）の永久磁石（３）と荷重を受ける側（下側）の永久磁石（１０）とが互いに同じ磁極Ｓが対向するようにして配置されている。同じ磁極Ｓを対向させることによって磁気的な反発力（斥力）を生じさせ、かかる斥力により軸（１）を浮かせてスラスト荷重による摩擦抵抗の低減を図っている。
本明細書による図示は省略するが、特許文献１に記載された回転装置では、荷重を担う側（上側）の永久磁石（３）と荷重を受ける側（下側）の永久磁石（１０）とが互いに同じ磁極Ｓが対向するようにして配置されている。同じ磁極Ｓを対向させることによって磁気的な反発力（斥力）を生じさせ、かかる斥力により軸（１）を浮かせてスラスト荷重による摩擦抵抗の低減を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【文献】実公昭５９－２７５３６号公報
【文献】特開平７－３２５１６５号公報
【文献】特開２０１８－９１３５８号公報
【非特許文献】
【0007】
【文献】理学メカトロニクス社ホームページ、”当社の技術について”、[online]、［2021年11月15日検索］、インターネット(URL: https://www.rigaku-mechatronics.com/technology/）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
しかしながら特許文献１に記載された回転装置においては、軸（１）の一部であるホゾ部（５）が荷重を受ける側の軸受（６）に嵌挿されており、ホゾ部（５）と軸受（６）とが互いに接触している。このため、軸（１）及び回転体（図示なし）が回転しようとすると、ホゾ部（５）と軸受（６）との間に摩擦抵抗が生じる。軸（１）及び回転体が回転すると、この摩擦抵抗に起因した回転負荷がかかることとなり、ひいては摩擦抵抗によるエネルギー損失も生じることとなる。
特に、回転体が蓄電用フライホイール、風力発電用タービン等である場合のように、軸及び回転体が重量物の場合には、かかる接触による摩擦抵抗に起因した回転負荷は無視できない大きなものとなる。よって、軸及び回転体が重量物になればなるほど、かかる接触による摩擦抵抗の低減が求められる。
特に、回転体が蓄電用フライホイール、風力発電用タービン等である場合のように、軸及び回転体が重量物の場合には、かかる接触による摩擦抵抗に起因した回転負荷は無視できない大きなものとなる。よって、軸及び回転体が重量物になればなるほど、かかる接触による摩擦抵抗の低減が求められる。
【0009】
Ｂ．ラジアル荷重を受けるラジアル軸受
他方、シャフトなどの軸をラジアル方向で受ける軸受として、ボールベアリングが活用されている。
他方、シャフトなどの軸をラジアル方向で受ける軸受として、ボールベアリングが活用されている。
【0010】
しかし、ボールベアリングは、機構上の摩擦抵抗があるため、軸の回転数が上がると、これに伴い発熱が大きくなっていくという問題がある。軸の回転数が例えば１０００ｒｐｍを超えると発熱量が２次関数的に増加して無視できないレベルに達すると言われている。このため、昨今では、油冷などの方法により熱を逃がしてボールベアリングの温度上昇を抑制している。ただ、この方法では温度上昇の抑制に限界もあり、かつまた、外付けされる冷却システムも大掛かりとなり、そのためのスペースや重量も増すこととなる。
また、上記した温度上昇の問題に限らず、軸と一体に回転している回転体（フライホイール等）が元々持っているエネルギーが摩擦抵抗により損失してしまうという問題もある。さらに、ボールベアリングは機構を必要とすることから、機械的な耐久性の点でも問題が残る。こうしたことから、近年ではボールベアリングに変わる軸受が求められている。
また、上記した温度上昇の問題に限らず、軸と一体に回転している回転体（フライホイール等）が元々持っているエネルギーが摩擦抵抗により損失してしまうという問題もある。さらに、ボールベアリングは機構を必要とすることから、機械的な耐久性の点でも問題が残る。こうしたことから、近年ではボールベアリングに変わる軸受が求められている。
【0011】
ところで、従来より、回転装置に対し磁性流体を適用する動きがみられる（例えば特許文献３及び非特許文献１参照）。
特許文献３の軸受に適用された磁性流体、及び、非特許文献１のシャフトに当てられた磁性流体は、いずれも機構の中に水、埃、塵等が入らぬようシール目的で用いられている。しかし、一方でラジアル荷重については依然としてボールベアリングが受けており、上記した発熱・エネルギーの損失・耐久性の問題は解消できていない。
特許文献３の軸受に適用された磁性流体、及び、非特許文献１のシャフトに当てられた磁性流体は、いずれも機構の中に水、埃、塵等が入らぬようシール目的で用いられている。しかし、一方でラジアル荷重については依然としてボールベアリングが受けており、上記した発熱・エネルギーの損失・耐久性の問題は解消できていない。
【0012】
そこで本発明は上記した事情に鑑みてなされたものであり、軸が回転する際に生ずる摩擦抵抗を低減することができる軸受及び当該軸受を備えた回転装置を提供することを目的とする。
また、スラスト荷重にあっては、回転時の摩擦抵抗に起因した負荷（回転負荷）を低減することができ、ひいてはエネルギー損失を低減することができる回転装置を提供することを目的とする。さらに、ラジアル荷重にあっては、ボールベアリングよりも摩擦抵抗の小さい軸受を提供することを目的とする。なお、本明細書において、スラスト軸受及びラジアル軸受を包括的に「軸受」というものとするが、「スラスト軸受」単体又は「ラジアル軸受」単体のことを単に「軸受」ということもある。
また、スラスト荷重にあっては、回転時の摩擦抵抗に起因した負荷（回転負荷）を低減することができ、ひいてはエネルギー損失を低減することができる回転装置を提供することを目的とする。さらに、ラジアル荷重にあっては、ボールベアリングよりも摩擦抵抗の小さい軸受を提供することを目的とする。なお、本明細書において、スラスト軸受及びラジアル軸受を包括的に「軸受」というものとするが、「スラスト軸受」単体又は「ラジアル軸受」単体のことを単に「軸受」ということもある。
【課題を解決するための手段】
【0013】
本発明の一態様によれば、回転軸を中心に回転する回転部と、回転部の回転に対し相対的に固定状態となっている固定部と、を備えた回転装置が提供される。
回転部は、回転軸を中心に回転する軸と、軸を支える軸受部が設けられ軸の少なくも一端側に設けられた第１永久磁石と、を有する。第１永久磁石は軸側と反軸側とに着磁されている。固定部は、第１永久磁石に面した側が第１永久磁石の反軸側の磁極と同極となるよう着磁されており、第１永久磁石との間で互いに磁力反発し第１永久磁石と非接触状態となるようにして回転軸上に設けられた第２永久磁石を有している。
回転部は、回転軸を中心に回転する軸と、軸を支える軸受部が設けられ軸の少なくも一端側に設けられた第１永久磁石と、を有する。第１永久磁石は軸側と反軸側とに着磁されている。固定部は、第１永久磁石に面した側が第１永久磁石の反軸側の磁極と同極となるよう着磁されており、第１永久磁石との間で互いに磁力反発し第１永久磁石と非接触状態となるようにして回転軸上に設けられた第２永久磁石を有している。
【0014】
本発明の別の一態様によれば、回転軸を中心として回転するよう構成された軸と、軸の少なくとも一端側に配置され、回転軸に平行なスラスト方向の荷重を受けるスラスト軸受と、を備えた回転装置が提供される。
スラスト軸受は、軸の一端側に接続され第１磁極が配された第１面、及び、第１面とは反対側に位置し第２磁極が配された第２面を有し、軸と一体となって同軸に回転するよう構成された第１永久磁石と、第１永久磁石の第２面に対向するように位置し第２磁極が配された第３面、及び、第３面とは反対側に位置し第１磁極が配された第４面を有し、所与の固定部に固定される第２永久磁石と、を具備する。
回転装置において、第１永久磁石の第２面上では、回転軸の位置においてもその部材が存在し、かつ、回転軸の位置において磁力線が集中するように第２磁極が配されており、第２永久磁石の第３面上では、回転軸の位置においてもその部材が存在し、かつ、回転軸の位置において磁力線が集中するように第２磁極が配されている。
スラスト軸受は、軸の一端側に接続され第１磁極が配された第１面、及び、第１面とは反対側に位置し第２磁極が配された第２面を有し、軸と一体となって同軸に回転するよう構成された第１永久磁石と、第１永久磁石の第２面に対向するように位置し第２磁極が配された第３面、及び、第３面とは反対側に位置し第１磁極が配された第４面を有し、所与の固定部に固定される第２永久磁石と、を具備する。
回転装置において、第１永久磁石の第２面上では、回転軸の位置においてもその部材が存在し、かつ、回転軸の位置において磁力線が集中するように第２磁極が配されており、第２永久磁石の第３面上では、回転軸の位置においてもその部材が存在し、かつ、回転軸の位置において磁力線が集中するように第２磁極が配されている。
【0015】
本発明の回転装置によれば、軸が回転する際に生ずる摩擦抵抗を低減することができる。また、回転時の摩擦抵抗に起因した負荷（回転負荷）を低減することができ、ひいてはエネルギー損失を低減することができる。
【0016】
本発明の更に別の一態様によれば、回転軸の周りを回転する軸のラジアル荷重を受ける軸受が提供される。かかる軸受は、軸のラジアル荷重を受ける受け部材と、正磁極及び負磁極を有する磁石と、正磁極及び負磁極の間の磁力線の影響を受ける磁性体粒子を含有した磁気潤滑剤とを備えており、磁気潤滑剤が軸と受け部材との間に配置されている。
【0017】
本発明の軸受によれば、軸が回転する際に生ずる摩擦抵抗を低減することができる。本発明によれば、ボールベアリングよりも摩擦抵抗の小さい軸受を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【図1】実施形態Ａ１に係る回転装置１を説明するために示す図である。
【図2】実施形態Ａ２に係る回転装置２を説明するために示す図である。
【図3】実施形態Ａ３に係る回転装置３を説明するために示す図である。
【図4】実施形態Ａ４に係る回転装置４を説明するために示す図である。
【図5】実施形態Ａ５に係る回転装置５（態様１）を説明するために示す図である。
【図6】実施形態Ａ５に係る回転装置６（態様２）を説明するために示す図である。
【図7】応用例に係る回転装置７１０を説明するために示す図である。
【図8】応用例に係る回転装置７１１を説明するために示す図である。
【図9】応用例に係る回転装置７１２を説明するために示す図である。
【図10】変形例に係る回転装置７２０を説明するために示す図である。
【図11】変形例に係る回転装置７２１を説明するために示す図である。
【図12】従来の回転装置９００の一例を示す図である。
【図13】実施形態Ｂ１に係る軸受３０１を説明するために示す図である。
【図14】実施形態Ｂ１に係る軸受３０１の作用・効果について説明する断面図である。
【図15】鋳鉄による受け部材１０ａと磁気潤滑剤５０とが馴染む様子を描いた図である。
【図16】実施形態Ｂ２に係る軸受３０２を説明するために示す図である。
【図17】実施形態Ｂ３に係る軸受３０３を説明するために示す図である。
【図18】実施形態Ｂ４に係る軸受３０４を説明するために示す図である。
【図19】実施形態Ｂ５に係る軸受３０５を説明するために示す図である。
【図20】応用例に係る回転装置７５０を説明するために示す図である。
【図21】応用例に係る回転装置７５１を説明するために示す図である。
【図22】応用例に係る回転装置７５２を説明するために示す図である。
【図23】応用例に係る回転装置７５３を説明するために示す図である。
【図24】応用例に係る回転装置７５４を説明するために示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0019】
以下、本発明に係る軸受及び回転装置について図を参照しながら説明する。始めにスラスト軸受について説明を行い、次いでラジアル軸受について説明を行う。
なお、各図に共通する符号については当該符号について既に説明した内容を他の図の説明においても援用できることから、他の図における説明を省略する。また、各図面は一例を示した模式図であり必ずしも実際の寸法、比率等を厳密に反映したものではない。明細書において「上」，「下」と表記したものは説明の便宜上のものであり、本発明を実施する際には天地を逆にしたり、鉛直方向の軸と一致しない配置とすることも可能である。
なお、各図に共通する符号については当該符号について既に説明した内容を他の図の説明においても援用できることから、他の図における説明を省略する。また、各図面は一例を示した模式図であり必ずしも実際の寸法、比率等を厳密に反映したものではない。明細書において「上」，「下」と表記したものは説明の便宜上のものであり、本発明を実施する際には天地を逆にしたり、鉛直方向の軸と一致しない配置とすることも可能である。
【0020】
【0021】
図１に示すように、実施形態Ａ１に係る回転装置１は、回転軸ＲＡを中心に回転する「回転部（符号省略）」と、該回転部の回転に対し相対的に固定状態となっている「固定部(符号省略）と、を備えている。
回転部は、回転軸ＲＡを中心に回転する軸１００と、軸１００を支える軸受部２１７が設けられ軸１００の少なくも一端側に設けられた第１永久磁石２１０と、を有している。
このとき、第１永久磁石２１０は軸側（軸１００が設けられた側又は配置された側をいう）と反軸側（軸１００が配置された側とは反対の側をいう）とに着磁されている。
固定部は、第２永久磁石２２０を有している。
この第２永久磁石２２０は、第１永久磁石２１０に面した側が第１永久磁石２１０の反軸側の磁極と同極となるよう着磁されており（別言すると、回転部を構成する第１永久磁石２１０と固定部を構成する第２永久磁石２２０との間では、互いに対向する面で同極となるよう着磁されている）、第１永久磁石２１０との間で互いに磁力反発し第１永久磁石２１０と非接触状態となるようにして軸１００上に設けられている。
回転部は、回転軸ＲＡを中心に回転する軸１００と、軸１００を支える軸受部２１７が設けられ軸１００の少なくも一端側に設けられた第１永久磁石２１０と、を有している。
このとき、第１永久磁石２１０は軸側（軸１００が設けられた側又は配置された側をいう）と反軸側（軸１００が配置された側とは反対の側をいう）とに着磁されている。
固定部は、第２永久磁石２２０を有している。
この第２永久磁石２２０は、第１永久磁石２１０に面した側が第１永久磁石２１０の反軸側の磁極と同極となるよう着磁されており（別言すると、回転部を構成する第１永久磁石２１０と固定部を構成する第２永久磁石２２０との間では、互いに対向する面で同極となるよう着磁されている）、第１永久磁石２１０との間で互いに磁力反発し第１永久磁石２１０と非接触状態となるようにして軸１００上に設けられている。
【0022】
なお、本明細書において、第１永久磁石２１０における「軸側の面」のことを「第１面２１１」と、「反軸側の面」のことを「第２面２１２」と言い換えることができる。また、第２永久磁石２２０における「第１永久磁石２１０に面した側の面」のことを「第３面２２１」と、「第１永久磁石２１０に面した側とは反対側の面」のことを「第４面２２２」と言い換えることができる。さらに、逆の言い換えについても相互に可能である。
【0023】
参考までに、実施形態Ａ１に係る回転装置１を別の観点でみると、大きく分けて軸１００とスラスト軸受２００とを備えているとも言える。
以下、「回転部」、「固定部」、軸１００、スラスト軸受２００の構成要件ごとの詳しい説明を続ける。
以下、「回転部」、「固定部」、軸１００、スラスト軸受２００の構成要件ごとの詳しい説明を続ける。
【0024】
軸１００は、シャフトとも呼ばれ、回転軸ＲＡを中心として回転するように構成されている。軸１００には回転体（図示を省略）が取り付けられる。回転体は、軸１００と一体になって回転軸ＲＡを中心に回転する。
【0025】
スラスト軸受２００は、回転軸ＲＡに平行な方向であるスラスト方向ＴＤの荷重を受ける。スラスト方向ＴＤの荷重はアキシャル荷重などともいう。荷重は軸１００，回転体等による荷重である。スラスト軸受２００は、上記した軸１００の少なくとも一端側１００ａに配置されている。
【0026】
スラスト軸受２００は、軸１００の一端側１００ａに接続された第１永久磁石２１０と、第１永久磁石２１０からみて軸１００が配置された側とは反対側に配置された第２永久磁石２２０とを具備している。
第１永久磁石２１０は、第１磁極（図の例ではＳ極。以下同様）が配された第１面２１１、及び、第１面２１１とは反対側に位置し第２磁極（図の例ではＮ極。以下同様）が配された第２面２１２を有している。第１永久磁石２１０は、軸１００と一体となって軸１００の回転軸ＲＡと同軸上で回転するよう構成されている。
第２永久磁石２２０は、第１永久磁石２１０の第２面２１２に対向するように位置し第２磁極（Ｎ極）が配された第３面２２１、及び、第３面２２１とは反対側に位置し第１磁極（Ｓ極）が配された第４面２２２を有している。第２永久磁石２２０は、所与の固定部に固定される。
第１永久磁石２１０は、第１磁極（図の例ではＳ極。以下同様）が配された第１面２１１、及び、第１面２１１とは反対側に位置し第２磁極（図の例ではＮ極。以下同様）が配された第２面２１２を有している。第１永久磁石２１０は、軸１００と一体となって軸１００の回転軸ＲＡと同軸上で回転するよう構成されている。
第２永久磁石２２０は、第１永久磁石２１０の第２面２１２に対向するように位置し第２磁極（Ｎ極）が配された第３面２２１、及び、第３面２２１とは反対側に位置し第１磁極（Ｓ極）が配された第４面２２２を有している。第２永久磁石２２０は、所与の固定部に固定される。
【0027】
第１永久磁石２１０と第２永久磁石２２０とは、荷重側対向面２１５である第２面２１２、及び、受け側対向面２２５である第３面２２１が互いに対向するようして、同軸的に配置されて１つのスラスト軸受２００を構成している。
【0028】
なお、第１磁極と第２磁極とは互いに逆の極性を有する磁極同士となっている。実施形態Ａ１では仮に第１磁極をＳ極とし第２磁極をＮ極として図示及び説明をしている。
また、第１永久磁石２１０は、第１永久磁石２１０に配される第１磁極（Ｓ極）の中心が回転軸ＲＡと略同軸となるように構成されていることが好ましい。同様に、第２永久磁石２２０は、第２永久磁石２２０に配される第１磁極（Ｓ極）の中心が回転軸ＲＡと略同軸となるように構成されていることが好ましい。
また、第１永久磁石２１０は、第１永久磁石２１０に配される第１磁極（Ｓ極）の中心が回転軸ＲＡと略同軸となるように構成されていることが好ましい。同様に、第２永久磁石２２０は、第２永久磁石２２０に配される第１磁極（Ｓ極）の中心が回転軸ＲＡと略同軸となるように構成されていることが好ましい。
【0029】
ここで、第１永久磁石２１０の第２面２１２の上では、回転軸ＲＡの位置は空隙／空間となっておらず、回転軸ＲＡの位置においてもその部材（永久磁石の部材）が存在し、かつ、回転軸ＲＡの位置において磁力線が集中するように第２磁極（Ｎ極）が配されている。
また、第２永久磁石２２０の第３面２２１の上では、回転軸ＲＡの位置は空隙／空間となっておらず、回転軸ＲＡの位置においてもその部材（永久磁石の部材）が存在し、かつ、回転軸ＲＡの位置において磁力線が集中するように第２磁極（Ｎ極）が配されている。
また、第２永久磁石２２０の第３面２２１の上では、回転軸ＲＡの位置は空隙／空間となっておらず、回転軸ＲＡの位置においてもその部材（永久磁石の部材）が存在し、かつ、回転軸ＲＡの位置において磁力線が集中するように第２磁極（Ｎ極）が配されている。
【0030】
実施形態Ａ１において、第２面２１２及び第３面２２１は、回転軸ＲＡ上に直交する面であり、回転軸ＲＡに沿ってみたときには円形となっている。ここでの第２面２１２及び第３面２２１は、それぞれ平坦であり対向面の面積は同じとなっており互いに同一形状の面として説明しているが、これに限定されるものではない。なお、第１永久磁石２１０と第２永久磁石２２０とは、互いに異なる材料のものであったり互いに異なる構造のものとして設定してもよい。
【0031】
実施形態Ａ１の回転装置１の使用態様の１つとして、軸１００及びスラスト軸受２００は回転軸ＲＡの延びる方向が鉛直方向と略同じ方向となるように配置されていることが好ましい。ここで「鉛直方向」とは、重力加速度が向かう方向（重力ｇが向かう方向。図１参照）と平行な方向をいうものとする。
【0032】
また、回転装置１の使用態様の１つとして、軸１００に所与の回転体が取り付けられて当該軸１００に対しスラスト方向ＴＤの荷重が課せられたとき、軸１００が、第１永久磁石２１０の第２面２１２と第２永久磁石２２０の第３面２２１との間がギャップＧＰ１をもって離間するようにして鉛直上向き（重力ｇが向かう方向とは逆の方向）に浮上して、回転するように構成されていることが好ましい。
【0033】
２．実施形態Ａ１に係る回転装置２の作用・効果
（１）実施形態Ａ１に係る回転装置１において、回転部を構成する第１永久磁石２１０と固定部を構成する第２永久磁石２２０との間では互いに対向する面で同極となるようそれぞれ着磁されている。このため、互いに対向する面の間に磁気的な反発力（斥力）が生じ、
第２永久磁石２２０は第１永久磁石との間で互いに磁力反発し、第２永久磁石２２０は第１永久磁石と非接触状態となる。したがって、回転部が回転したときに生ずる摩擦抵抗をほぼ０とすることができ、回転時の摩擦抵抗に起因した負荷（回転負荷）も低減することができる。そして、ひいてはエネルギー損失の低減を図ることができる。
（１）実施形態Ａ１に係る回転装置１において、回転部を構成する第１永久磁石２１０と固定部を構成する第２永久磁石２２０との間では互いに対向する面で同極となるようそれぞれ着磁されている。このため、互いに対向する面の間に磁気的な反発力（斥力）が生じ、
第２永久磁石２２０は第１永久磁石との間で互いに磁力反発し、第２永久磁石２２０は第１永久磁石と非接触状態となる。したがって、回転部が回転したときに生ずる摩擦抵抗をほぼ０とすることができ、回転時の摩擦抵抗に起因した負荷（回転負荷）も低減することができる。そして、ひいてはエネルギー損失の低減を図ることができる。
【0034】
また、回転装置１においては、第２永久磁石２２０は回転軸ＲＡ上に設けられており、かつ、第２永久磁石２２０と対向している第１永久磁石２１０についても回転軸ＲＡ上に設けられている。よって、回転軸ＲＡの位置で互いの磁力線が集中するようになっており、第１永久磁石２１０及び第２永久磁石２２０の間の斥力は回転軸ＲＡ付近で最大となる。したがって、回転軸ＲＡを中心に回転部を滑らかに回転させることができ、エネルギー損失の低減に寄与することができる。
【0035】
（２）また別の観点から説明すると、実施形態Ａ１に係る回転装置１においては、第２面２１２及び第３面２２１が、それぞれ回転軸ＲＡの位置で磁力線が集中するように同じ極性の第２磁極が配されて対面している。このため、第２面２１２及び第３面２２１の間には磁気的な反発力（斥力）が生じ、かかる斥力により第１永久磁石２１０はギャップＧＰ１をもって第２永久磁石２２０から離間して浮上する。第１永久磁石２１０は第２永久磁石２２０との間で非接触となるため、第１永久磁石２１０、軸１００及び回転体が回転したときに生ずる摩擦抵抗（スラスト軸受２００による摩擦抵抗）をほぼ０とすることができ、回転時の摩擦抵抗に起因した負荷（回転負荷）も低減することができる。そして、ひいてはエネルギー損失の低減を図ることができる。
【0036】
また、回転装置１は、回転軸ＲＡの位置で互いの磁力線が集中するよう構成されているため、第１永久磁石２１０及び第２永久磁石２２０の間の斥力は回転軸ＲＡ付近で最大となる。したがって、回転軸ＲＡを中心に第１永久磁石２１０、軸１００及び回転体を滑らかに回転させることができ、エネルギー損失の低減に寄与することができる。
【0037】
上記のとおり実施形態Ａ１に係る回転装置１によれば、回転時の摩擦抵抗に起因した負荷（回転負荷）を低減することができ、ひいては、エネルギー損失を低減することができる
【0038】
（３）回転装置１では、スラスト方向ＴＤの荷重が集中する回転軸ＲＡの位置で斥力が最大になることから、回転軸ＲＡ付近で効率的に斥力を発生させることができる。このため、たとえ軸１００及び回転体が重量物であったとしても、大掛かりな構造を採用せずとも、斥力を適宜調節することにより比較的容易に非接触の軸受を実現でき、かつ、回転時の摩擦抵抗に起因した負荷（回転負荷）を低減しエネルギー損失を低減することができる。
【0039】
（４）実施形態Ａ１に係る回転装置１において、軸１００及びスラスト軸受２００を、回転軸ＲＡの延びる方向を鉛直方向と略同じ方向となるように配置すると、軸１００及び回転体は重力ｇに反発して浮上することとなるため、スラスト方向ＴＤの軸受の摩擦抵抗・回転負荷を低減することができる。またこの場合に、軸１００及び回転体は、鉛直方向（重力ｇ）と同じ方向を中心に回転することから、回転軸ＲＡが鉛直方向とは異なる方向にセッティングされている場合（横置き・斜め置きされている場合）に比べて、より安定的な回転を得ることができ、かつ、ラジアル方向ＲＤの軸受の摩擦抵抗についても極めて小さくすることができる。
よって、軸１００及びスラスト軸受２００を回転軸ＲＡの延びる方向が鉛直方向と略同じ方向となるように配置することにより、軸１００及び回転体を横置き・斜め置き等する場合に比べて、回転体の回転エネルギーの損失を更に抑えることができる。
よって、軸１００及びスラスト軸受２００を回転軸ＲＡの延びる方向が鉛直方向と略同じ方向となるように配置することにより、軸１００及び回転体を横置き・斜め置き等する場合に比べて、回転体の回転エネルギーの損失を更に抑えることができる。
【0040】
［実施形態Ａ２］
図２は、実施形態Ａ２に係る回転装置２を説明するために示す図である。図２（ａ）は図１に対応した模式的な断面図であり、図２（ｂ）は第１永久磁石２１０及び第１ヨーク２３０を分解したときの斜視図であり、図２（ｃ）は第２永久磁石２２０及び第２ヨーク２４０を分解したときの斜視図である。
図２は、実施形態Ａ２に係る回転装置２を説明するために示す図である。図２（ａ）は図１に対応した模式的な断面図であり、図２（ｂ）は第１永久磁石２１０及び第１ヨーク２３０を分解したときの斜視図であり、図２（ｃ）は第２永久磁石２２０及び第２ヨーク２４０を分解したときの斜視図である。
【0041】
実施形態Ａ２に係る回転装置２は基本的には実施形態Ａ１に係る回転装置１と同様の構成を有するが、第１ヨーク２３０及び第２ヨーク２４０を更に具備し、これらも含めてスラスト軸受２００’を構成している点において実施形態Ａ１に係る回転装置１と異なる。
【0042】
１．実施形態Ａ２に係る回転装置２の構成
実施形態Ａ２のスラスト軸受２００’は、第１永久磁石２１０と対になって磁気回路を構成する第１ヨーク２３０と、第２永久磁石２２０と対になって磁気回路を構成する第２ヨーク２４０とを更に具備する《図２（ａ）参照》。
第１ヨーク２３０及び第２ヨーク２４０は、それぞれ軟磁性体からなる。
実施形態Ａ２のスラスト軸受２００’は、第１永久磁石２１０と対になって磁気回路を構成する第１ヨーク２３０と、第２永久磁石２２０と対になって磁気回路を構成する第２ヨーク２４０とを更に具備する《図２（ａ）参照》。
第１ヨーク２３０及び第２ヨーク２４０は、それぞれ軟磁性体からなる。
【0043】
第１ヨーク２３０は、図２（ｂ）に示すように、一方の側が開口した筒状胴部２３２と該筒状胴部２３２の他方の側に連成された底部２３４とを有する有底円筒形をなしている。
第１ヨーク２３０は、底部２３４及び筒状胴部２３２により第１永久磁石２１０の第１面２１１及び側面２１３を取り囲むようにして内部に同軸的に第１永久磁石２１０を収容している。底部２３４の内底面２３６は、第１永久磁石２１０の第１面２１１と当接している。筒状胴部２３２の内壁面２３５と第１永久磁石２１０の側面２１３との間は空気層（空間）又は非磁性体２９０で埋められている《図１（ａ）も併せて参照》。
第１永久磁石２１０と軸１００とは何等かの形で結合されている。ここでは、第１永久磁石２１０が第１ヨーク２３０に収容されて一体になりつつ、第１ヨーク２３０の底部２３４と軸１００の一端側が接続され、全体として一体的に接続されている。
第１ヨーク２３０の筒状胴部２３２の開口側の口縁面２３７と第１永久磁石２１０の第２面２１２とにより略同一の平面である「荷重側対向面２１５」を形成している。
第１ヨーク２３０は、底部２３４及び筒状胴部２３２により第１永久磁石２１０の第１面２１１及び側面２１３を取り囲むようにして内部に同軸的に第１永久磁石２１０を収容している。底部２３４の内底面２３６は、第１永久磁石２１０の第１面２１１と当接している。筒状胴部２３２の内壁面２３５と第１永久磁石２１０の側面２１３との間は空気層（空間）又は非磁性体２９０で埋められている《図１（ａ）も併せて参照》。
第１永久磁石２１０と軸１００とは何等かの形で結合されている。ここでは、第１永久磁石２１０が第１ヨーク２３０に収容されて一体になりつつ、第１ヨーク２３０の底部２３４と軸１００の一端側が接続され、全体として一体的に接続されている。
第１ヨーク２３０の筒状胴部２３２の開口側の口縁面２３７と第１永久磁石２１０の第２面２１２とにより略同一の平面である「荷重側対向面２１５」を形成している。
【0044】
同様に第２ヨーク２４０は、図２（ｃ）に示すように、一方の側が開口した筒状胴部２４２と該筒状胴部２４２の他方の側に連成された底部２４４とを有する有底円筒形をなしている。
第２ヨーク２４０は、底部２４４及び筒状胴部２４２により第２永久磁石２２０の第４面２２２及び側面２２３を取り囲むようにして内部に第２永久磁石２２０を収容している。底部２４４の内底面２４６は第２永久磁石２２０の第４面２２２と当接している。筒状胴部２４２の内壁面２４５と第２永久磁石２２０の側面２２３との間は空気層（空間）又は非磁性体２９０で埋められている《図１（ａ）も併せて参照》。
第２ヨーク２４０及び第２永久磁石２２０は何等かの形で所与の固定部に固定される。
第２ヨーク２４０の筒状胴部２４２の口縁面２４７と第２永久磁石２２０の第３面２２１とにより略同一の平面である「受け側対向面２２５」を形成している。
第２ヨーク２４０は、底部２４４及び筒状胴部２４２により第２永久磁石２２０の第４面２２２及び側面２２３を取り囲むようにして内部に第２永久磁石２２０を収容している。底部２４４の内底面２４６は第２永久磁石２２０の第４面２２２と当接している。筒状胴部２４２の内壁面２４５と第２永久磁石２２０の側面２２３との間は空気層（空間）又は非磁性体２９０で埋められている《図１（ａ）も併せて参照》。
第２ヨーク２４０及び第２永久磁石２２０は何等かの形で所与の固定部に固定される。
第２ヨーク２４０の筒状胴部２４２の口縁面２４７と第２永久磁石２２０の第３面２２１とにより略同一の平面である「受け側対向面２２５」を形成している。
【0045】
第１永久磁石２１０及び第１ヨーク２３０のセットと、第２永久磁石２２０及び第２ヨーク２４０のセットとは、荷重側対向面２１５及び受け側対向面２２５が互いに対向するようして、同軸的に配置されて１つのスラスト軸受２００’を構成している。
【0046】
２．実施形態Ａ２に係る回転装置２の作用・効果
第１ヨーク２３０において、底部２３４の内底面２３６は第１永久磁石２１０の第１面２１１と当接すると共に筒状胴部２３２の内壁面２３５と第１永久磁石２１０の側面２１３との間は空気層（空間）又は非磁性体２９０で埋められている。こうして第１ヨーク２３０は第１永久磁石２１０と磁気的に結合して磁気回路の一部を構成している。
このような構成となっているため、第１永久磁石２１０の第２面２１２の第２磁極（Ｎ極）からギャップＧＰ１に向けて放出された磁力線は、第１ヨーク２３０の口縁面２３７に収束するようにして集まり、当該磁力線は第１ヨークの内部を通過して第１永久磁石２１０の第１面の第１磁極（Ｓ極）に至ることとなる。
第１ヨーク２３０において、底部２３４の内底面２３６は第１永久磁石２１０の第１面２１１と当接すると共に筒状胴部２３２の内壁面２３５と第１永久磁石２１０の側面２１３との間は空気層（空間）又は非磁性体２９０で埋められている。こうして第１ヨーク２３０は第１永久磁石２１０と磁気的に結合して磁気回路の一部を構成している。
このような構成となっているため、第１永久磁石２１０の第２面２１２の第２磁極（Ｎ極）からギャップＧＰ１に向けて放出された磁力線は、第１ヨーク２３０の口縁面２３７に収束するようにして集まり、当該磁力線は第１ヨークの内部を通過して第１永久磁石２１０の第１面の第１磁極（Ｓ極）に至ることとなる。
【0047】
同様に第２ヨーク２４０においても、底部２４４の内底面２４６は第２永久磁石２２０の第４面２２２と当接すると共に筒状胴部２４２の内壁面２４５と第２永久磁石２２０の側面２２３との間は空気層（空間）又は非磁性体２９０で埋められている。こうして第２ヨーク２４０は第２永久磁石２２０と磁気的に結合して磁気回路の一部を構成している。
このような構成となっているため、第２永久磁石２２０の第３面２２１の第２磁極（Ｎ極）からギャップＧＰ１に向けて放出された磁力線は、第２ヨーク２４０の口縁面２４７に収束するようにして集まり、当該磁力線は第２ヨークの内部を通過して第２永久磁石２２０の第４面の第１磁極（Ｓ極）に至ることとなる。
このような構成となっているため、第２永久磁石２２０の第３面２２１の第２磁極（Ｎ極）からギャップＧＰ１に向けて放出された磁力線は、第２ヨーク２４０の口縁面２４７に収束するようにして集まり、当該磁力線は第２ヨークの内部を通過して第２永久磁石２２０の第４面の第１磁極（Ｓ極）に至ることとなる。
【0048】
このように磁力線を、第１永久磁石２１０及び第１ヨーク２３０、並びに、第２永久磁石２２０及び第２ヨーク２４０にそれぞれ集中的に高密度で通過させることができるため、荷重側対向面２１５～受け側対向面２２５《図２（ａ）参照》の間の斥力を更に高めることができる。したがって、より質量が大きい重量物でも対応できるスラスト軸受２００’とすることができ、より質量の大きな軸１００及び回転体であっても回転負荷を低減し、回転時の摩擦抵抗に起因したエネルギー損失の低減を図ることができる。
【0049】
実施形態Ａ２に係る回転装置２は、第１ヨーク２３０及び第２ヨーク２４０を備える以外の点においては、実施形態Ａ１に係る回転装置１と基本的に同様の構成を有する。そのため、実施形態Ａ１に係る回転装置１が有する効果のうち該当する効果を同様に有する。
【0050】
［実施形態Ａ３］
図３は、実施形態Ａ３に係る回転装置３を説明するために示す図である。
実施形態Ａ３に係る回転装置３は基本的には実施形態Ａ１に係る回転装置１及び実施形態Ａ２に係る回転装置２と同様の構成を有するが、ラジアル軸受３００を更に備えた点において実施形態Ａ１に係る回転装置１及び実施形態Ａ２に係る回転装置２とは異なる。
図３は、実施形態Ａ３に係る回転装置３を説明するために示す図である。
実施形態Ａ３に係る回転装置３は基本的には実施形態Ａ１に係る回転装置１及び実施形態Ａ２に係る回転装置２と同様の構成を有するが、ラジアル軸受３００を更に備えた点において実施形態Ａ１に係る回転装置１及び実施形態Ａ２に係る回転装置２とは異なる。
【0051】
実施形態Ａ３に係る回転装置３は、ラジアル方向ＲＤ（軸１００に垂直な方向）の荷重を受けるラジアル軸受３００を更に備える。例えば図３に示すように、ラジアル軸受３００としてボールベアリングを採用し、当該ボールベアリングを軸１００の回転軸ＲＡ方向の２箇所に配置することによりラジアル方向ＲＤの荷重を受けるように構成してもよい（図３の符号３００ａ，３００ｂ参照）。
ラジアル軸受３００としては、ボールベアリングの代わりに、軸１００の回転とラジアル方向ＲＤへの軸方向のスライドにも対応できるいわゆるスライドブッシュやリニアブッシュを採用してもよい。また、それらの他、磁性流体をラジアル方向ＲＤに当てがうようにしてラジアル軸受３００を構成してもよい。
ラジアル軸受３００としては、ボールベアリングの代わりに、軸１００の回転とラジアル方向ＲＤへの軸方向のスライドにも対応できるいわゆるスライドブッシュやリニアブッシュを採用してもよい。また、それらの他、磁性流体をラジアル方向ＲＤに当てがうようにしてラジアル軸受３００を構成してもよい。
【0052】
このように、実施形態Ａ１又はＡ２に係る回転装置１又は２に対して、更にラジアル軸受３００を設けることにより、軸１００及び回転体は更に安定した回転を得ることができ、エネルギー損失をより低減することができる。
【0053】
実施形態Ａ３に係る回転装置３は、ラジアル軸受３００を備える以外の点においては、実施形態Ａ１に係る回転装置１及び実施形態Ａ２に係る回転装置２と基本的に同様の構成を有する。そのため、実施形態Ａ１に係る回転装置１及び実施形態Ａ２に係る回転装置２が有する効果のうち該当する効果を同様に有する。
【0054】
［実施形態Ａ４］
図４は、実施形態Ａ４に係る回転装置４を説明するために示す図である。
実施形態Ａ４に係る回転装置４は基本的には実施形態Ａ１～Ａ３に係る各回転装置１～３と同様の構成を有するが、別のスラスト軸受４００を更に備えた点において実施形態Ａ１～Ａ３に係る各回転装置１～３とは異なる。
図４は、実施形態Ａ４に係る回転装置４を説明するために示す図である。
実施形態Ａ４に係る回転装置４は基本的には実施形態Ａ１～Ａ３に係る各回転装置１～３と同様の構成を有するが、別のスラスト軸受４００を更に備えた点において実施形態Ａ１～Ａ３に係る各回転装置１～３とは異なる。
【0055】
実施形態Ａ４に係る回転装置４は、図４に示すように、軸１００の他端側（図面の上側）においても、一端側（図面の下側）に配置されたスラスト軸受２００と同様の構成を有する別のスラスト軸受４００が配置されている。このとき、所与の回転体（ここでは一例としてタービン５３０）は、軸１００に取り付けられて、スラスト軸受２００と別のスラスト軸受４００との間に配置されるよう構成されている。
別のスラスト軸受４００の構成は、基本的にスラスト軸受２００と同様の構成を取っており、軸１００の他端側に接続された第１永久磁石４１０及び該第１永久磁石４１０と対になって磁気回路を構成する第１ヨーク４３０と、所与の固定部に間接的に固定された第２永久磁石４２０及び該第２永久磁石４２０と対になって磁気回路を構成する第２ヨーク４４０と、を備えている。第１永久磁石４１０と第２永久磁石４２０との間はギャップＧＰ２をもって離間されている。
別のスラスト軸受４００の構成は、基本的にスラスト軸受２００と同様の構成を取っており、軸１００の他端側に接続された第１永久磁石４１０及び該第１永久磁石４１０と対になって磁気回路を構成する第１ヨーク４３０と、所与の固定部に間接的に固定された第２永久磁石４２０及び該第２永久磁石４２０と対になって磁気回路を構成する第２ヨーク４４０と、を備えている。第１永久磁石４１０と第２永久磁石４２０との間はギャップＧＰ２をもって離間されている。
【0056】
実施形態Ａ４に係る回転装置４によれば、所与の回転体が、軸１００に取り付けられて、スラスト軸受２００と別のスラスト軸受４００との間に配置されるよう構成されている。
つまり、軸１００及び回転体（タービン５３０）は、軸１００の一端側のスラスト軸受２００及び他端側の別のスラスト軸受４００によって挟まれ、スラスト方向ではフローティング状態で回転することとなる。別の言い方をすると、スラスト軸受２００及び別のスラスト軸受４００は、一端側及び他端側からそれぞれ斥力により中央に向かうような力で挟み込むようにして軸１００や回転体の荷重を軸受している。
例えば回転体がタービン５３０だったときに、流体の流れ方の変動等によりスラスト方向（図では上下方向）の荷重が変動するが、このような荷重の変動があったときでも、軸１００及び回転体（タービン５３０）がスラスト方向にぐらつきながらシフトするのを抑えることができる。そのため安定した回転を持続することができ、スラスト方向のシフトによるエネルギー損失を抑えることができる。
つまり、軸１００及び回転体（タービン５３０）は、軸１００の一端側のスラスト軸受２００及び他端側の別のスラスト軸受４００によって挟まれ、スラスト方向ではフローティング状態で回転することとなる。別の言い方をすると、スラスト軸受２００及び別のスラスト軸受４００は、一端側及び他端側からそれぞれ斥力により中央に向かうような力で挟み込むようにして軸１００や回転体の荷重を軸受している。
例えば回転体がタービン５３０だったときに、流体の流れ方の変動等によりスラスト方向（図では上下方向）の荷重が変動するが、このような荷重の変動があったときでも、軸１００及び回転体（タービン５３０）がスラスト方向にぐらつきながらシフトするのを抑えることができる。そのため安定した回転を持続することができ、スラスト方向のシフトによるエネルギー損失を抑えることができる。
【0057】
実施形態Ａ４に係る回転装置４は、別のスラスト軸受４００を更に備えた以外の点において実施形態Ａ１～Ａ３に係る各回転装置１～３と基本的に同様の構成を有する。そのため、実施形態Ａ１～Ａ３に係る各回転装置１～３が有する効果のうち該当する効果を同様に有する。
【0058】
［実施形態Ａ５］
図５は、実施形態Ａ５に係る回転装置５（態様１）を説明するために示す図である。
図６は、実施形態Ａ５に係る回転装置６（態様２）を説明するために示す図である。
実施形態Ａ５に係る回転装置５，６は基本的には実施形態Ａ１～Ａ４に係る各回転装置１～４と同様の構成を有するが、磁気検出部６００が配設されている点において実施形態Ａ１～Ａ４に係る各回転装置１～４とは異なる。すなわち、回転装置５，６は、第２永久磁石２２０の第３面２２１を含む受け側対向面２２５の上（第２永久磁石２２０の第３面２２１，第２ヨーク２４０の口縁面２４７，またはその間を埋める空気層／非磁性体２９０がなす端面のいずれか）、又は、第１永久磁石２１０の第２面２１２を含む荷重側対向面２１５の上（第１永久磁石２１０の第２面２１２，第１ヨーク２３０の口縁面２３７，またはその間を埋める空気層／非磁性体２９０がなす端面のいずれか）のいずれかにおいて磁気検出部６００が配設されており、かかる磁気検出部６００が、受け側対向面２２５と荷重側対向面２１５との離間距離ＧＰ１の変位を検出するように構成されている。
なお、磁気検出部６００は、磁束密度の濃淡を相対的に検出することができれば如何なるものを採用してもよい。
図５は、実施形態Ａ５に係る回転装置５（態様１）を説明するために示す図である。
図６は、実施形態Ａ５に係る回転装置６（態様２）を説明するために示す図である。
実施形態Ａ５に係る回転装置５，６は基本的には実施形態Ａ１～Ａ４に係る各回転装置１～４と同様の構成を有するが、磁気検出部６００が配設されている点において実施形態Ａ１～Ａ４に係る各回転装置１～４とは異なる。すなわち、回転装置５，６は、第２永久磁石２２０の第３面２２１を含む受け側対向面２２５の上（第２永久磁石２２０の第３面２２１，第２ヨーク２４０の口縁面２４７，またはその間を埋める空気層／非磁性体２９０がなす端面のいずれか）、又は、第１永久磁石２１０の第２面２１２を含む荷重側対向面２１５の上（第１永久磁石２１０の第２面２１２，第１ヨーク２３０の口縁面２３７，またはその間を埋める空気層／非磁性体２９０がなす端面のいずれか）のいずれかにおいて磁気検出部６００が配設されており、かかる磁気検出部６００が、受け側対向面２２５と荷重側対向面２１５との離間距離ＧＰ１の変位を検出するように構成されている。
なお、磁気検出部６００は、磁束密度の濃淡を相対的に検出することができれば如何なるものを採用してもよい。
【0059】
（１）図５（ａ）は回転装置５の断面図を示す。図５（ｂ）はスラスト方向ＴＤの荷重（横軸）と磁気検出部６００が検出した磁束密度（縦軸）との関係を示すグラフである。図５（ｃ）はスラスト方向ＴＤの荷重が比較的軽いときの磁力線（磁束密度）の様子を模式的に示す図であり、図５（ｄ）はスラスト方向ＴＤの荷重が比較的重いときの磁力線（磁束密度）の様子を模式的に示す図である。
【0060】
回転装置５においては、図５（ａ）に示すように、磁気検出部６００は受け側対向面２２５の上であって回転軸ＲＡ付近に配設されている。
図５（ｃ）に示すスラスト方向ＴＤの荷重が比較的軽いときから（ギャップはＧＰ１）、図５（ｄ）に示すスラスト方向ＴＤの荷重が比較的重いとき（ギャップはＧＰ１’）に移行すると、磁気検出部６００が配置された位置では磁束密度０点（Ｂ＝０点）が近づくため、その分、磁束密度は減衰することとなる《図５（ｂ）も併せて参照》。
この原理を活用することにより、回転装置５は、磁気検出部６００で磁束密度の変化を検出することにより、受け側対向面２２５と荷重側対向面２１５との離間距離ＧＰ１，ＧＰ１’の変位を検出し、これによりスラスト方向ＴＤの荷重を検出することができる。さらには間接的に荷重ＬＤの重量を測定することも可能となる。
図５（ｃ）に示すスラスト方向ＴＤの荷重が比較的軽いときから（ギャップはＧＰ１）、図５（ｄ）に示すスラスト方向ＴＤの荷重が比較的重いとき（ギャップはＧＰ１’）に移行すると、磁気検出部６００が配置された位置では磁束密度０点（Ｂ＝０点）が近づくため、その分、磁束密度は減衰することとなる《図５（ｂ）も併せて参照》。
この原理を活用することにより、回転装置５は、磁気検出部６００で磁束密度の変化を検出することにより、受け側対向面２２５と荷重側対向面２１５との離間距離ＧＰ１，ＧＰ１’の変位を検出し、これによりスラスト方向ＴＤの荷重を検出することができる。さらには間接的に荷重ＬＤの重量を測定することも可能となる。
【0061】
【0062】
回転装置６においては、図６（ａ）に示すように、磁気検出部６００は受け側対向面２２５の上であって第２ヨーク２４０の縁（口縁面２４７）付近に配設されている。
スラスト方向ＴＤの荷重が比較的軽いときから、スラスト方向ＴＤの荷重が比較的重いときに移行すると、磁気検出部６００が配置された位置では回転装置５とは逆に磁束密度が増加することとなる《図６（ｂ）参照》。
荷重の変化と磁束密度の変化との関係は、回転装置５の場合とは異なるが、いずれにしても回転装置６は、磁気検出部６００で磁束密度の変化を検出することにより、受け側対向面２２５と荷重側対向面２１５との離間距離の変位を検出し、これによりスラスト方向ＴＤの荷重を検出することができる。さらには間接的に荷重ＬＤの重量を測定し、重量に応じて軸１００の最大回転数制御を行ったり、地震、天災による異常な重量を測定することで安全を維持するための回転抑制を行ったりすることが可能となる。
スラスト方向ＴＤの荷重が比較的軽いときから、スラスト方向ＴＤの荷重が比較的重いときに移行すると、磁気検出部６００が配置された位置では回転装置５とは逆に磁束密度が増加することとなる《図６（ｂ）参照》。
荷重の変化と磁束密度の変化との関係は、回転装置５の場合とは異なるが、いずれにしても回転装置６は、磁気検出部６００で磁束密度の変化を検出することにより、受け側対向面２２５と荷重側対向面２１５との離間距離の変位を検出し、これによりスラスト方向ＴＤの荷重を検出することができる。さらには間接的に荷重ＬＤの重量を測定し、重量に応じて軸１００の最大回転数制御を行ったり、地震、天災による異常な重量を測定することで安全を維持するための回転抑制を行ったりすることが可能となる。
【0063】
実施形態Ａ５に係る回転装置５，６は磁気検出部６００が配設されている以外の点において実施形態Ａ１～Ａ４に係る各回転装置１～４と基本的に同様の構成を有する。そのため、実施形態Ａ１～Ａ４に係る各回転装置１～４が有する効果のうち該当する効果を同様に有する。
【0064】
［応用例］
図７は、応用例に係る回転装置７１０を説明するために示す図である。図８は、応用例に係る回転装置７１１を説明するために示す図である。図９は、応用例に係る回転装置７１２を説明するために示す図である。
図７は、応用例に係る回転装置７１０を説明するために示す図である。図８は、応用例に係る回転装置７１１を説明するために示す図である。図９は、応用例に係る回転装置７１２を説明するために示す図である。
【0065】
（１）各実施形態に係る回転装置は適宜の応用が可能である。例えば図７に示すように、回転軸ＲＡの方向を重力ｇの向く方向と同じとし、軸１００の他端側に回転体５００としてのフライホイール５１０を設けるといった応用をすることができる。本発明の各回転装置は、回転負荷が極めて小さく、かつ、回転時の摩擦抵抗に起因したエネルギー損失も小さいことから、例えばフライホイール５１０を回転体５００として畜エネルギーを行うような応用には好適である。
【0066】
（２）また、図８に示すように、モータ等の電動装置のロータ５２０を本発明における回転体５００として応用することもできる。比較的質量の大きな重量物としての電動装置であっても、本発明の回転装置として重力ｇに逆らうように浮上させて回転させることにより、回転負荷を低減しかつエネルギー損失を低減することができる。
なお、符号５２２はロータ５２０に属する永久磁石であり、符号５２４はステータに属するコイルであり、符号５２６はバックヨークを示している。
なお、符号５２２はロータ５２０に属する永久磁石であり、符号５２４はステータに属するコイルであり、符号５２６はバックヨークを示している。
【0067】
（３）また、図９に示すように、例えば垂直型の風力発電に用いるタービン５３０を本発明における回転体５００として応用することもできる。比較的質量の大きな重量物としてのタービン５３０であっても、本発明の回転装置として重力ｇに逆らうように浮上させて回転させることにより、回転負荷を低減しかつエネルギー損失を低減することができる。
【0068】
以上、本発明（スラスト軸受）を上記の実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。その趣旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば、次のような変形も可能である。
【0069】
（１）実施形態Ａ４においては、別のスラスト軸受４００は、軸１００の他端側に、第１ヨーク４３０の内底面２３６とは逆側の面（外側の面）が接続された構成となっている（図４参照）。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、変形例に係る回転装置７２０では、図１０に示すように、別のスラスト軸受９０１を、軸１００の他端側に、第１ヨーク９３０の内底面９３６（内側の面）が接続された構成としてもよい。このとき、第２ヨーク９４０及び第２永久磁石９２０は所与の固定部に固定され、第１ヨーク９３０及び第１永久磁石９１０は回転側として、第２ヨーク９４０及び第２永久磁石９２０からみて重力ｇとは反対の側に配置される。
【0070】
（２）また、図１１に示すように、上記変形例に係る回転装置７２０の別のスラスト軸受９０１のみを取り出して単独のスラスト軸受として応用することも可能である（変形例に係る回転装置７２１）。
【0071】
（３）実施形態Ａ２においては、第１ヨーク２３０の内底面２３６が第１永久磁石２１０の第１面２１１と当接している構成を示して説明した。しかしながら、本発明においてはこれに限定されるものではない。すなわち、内底面２３６と第１面２１１との間に小さなギャップを有するように構成してもよい。このような構成となったとしても、第１永久磁石２１０の第１磁極を終端／始端として生じる磁力線が第１ヨーク２３０内部を通過することに変わりがないため、内底面２３６と第１面２１１とが当接する場合と同様の作用・効果を奏することができる。このような構成も本発明の均等物である。
なお、第２ヨーク２４０の内底面２４６と第２永久磁石２２０の第４面２２２との間においても同様である。
なお、第２ヨーク２４０の内底面２４６と第２永久磁石２２０の第４面２２２との間においても同様である。
【0072】
（４）各実施形態においては、第１磁極をＳ極とし第２磁極をＮ極として図示及び説明を行った。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。第１磁極をＮ極とし第２磁極をＳ極として各実施形態を適用してもよい。
【0073】
（５）各実施形態では、軸１００及び第１永久磁石２１０が回転し、第２永久磁石２２０が固定する関係を想定して説明したが、これは相対的な関係を説明したものであり、本発明はこれに限定されるものではない。逆に、軸１００及び第１永久磁石２１０を固定し、第２永久磁石２２０が回転するような関係の使用のされ方をしてもよい。このとき、本明細書の説明及び請求項において「回転する」は「固定する」に、「回転部」は「固定部」に、「固定部」は「回転部」などと読み替えて適用することができる。
【0074】
（６）これまで述べてきた各実施形態や応用例において、ラジアル軸受３００としてボールベアリングを採用した場合を想定して説明を行った。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、後ほど実施形態Ｂ１～Ｂ５等で述べる磁気潤滑剤５０（磁性流体など）が配置された軸受３０１～３０５等をラジアル軸受３００として導入して、これらのラジアル軸受を本発明に係るスラスト軸受と適宜に組み合わせることができる。
【0075】
Ｂ．ラジアル軸受について
［実施形態Ｂ１］
１．実施形態Ｂ１に係る軸受３０１の構成
図１３は、実施形態Ｂ１に係る軸受３０１（ラジアル軸受）を説明するために示す図である。図１３（ａ）は、軸受３０１を回転軸ＲＡを含む仮想面で切断したときの断面図であり、図１３（ｂ）は図１３（ａ）の破線Ａで囲まれた領域を拡大した拡大断面図であり、図１３（ｃ）は磁石３０の斜視図である。なお、図１３においては軸受３０１に対して軸１００（後述）が挿入されていない状態を示している（以降説明する図１６～図１９においても同様）。
［実施形態Ｂ１］
１．実施形態Ｂ１に係る軸受３０１の構成
図１３は、実施形態Ｂ１に係る軸受３０１（ラジアル軸受）を説明するために示す図である。図１３（ａ）は、軸受３０１を回転軸ＲＡを含む仮想面で切断したときの断面図であり、図１３（ｂ）は図１３（ａ）の破線Ａで囲まれた領域を拡大した拡大断面図であり、図１３（ｃ）は磁石３０の斜視図である。なお、図１３においては軸受３０１に対して軸１００（後述）が挿入されていない状態を示している（以降説明する図１６～図１９においても同様）。
【0076】
（１）軸１００
実施形態Ｂ１に係る軸受３０１は、回転軸ＲＡを中心軸として回転する軸１００（別言すると回転軸ＲＡの周りを回転する軸１００。図１４参照）のラジアル方向ＲＤの荷重（ラジアル荷重）を受ける軸受である。軸１００は、シャフトとも呼ばれ、回転軸ＲＡを中心として回転するように構成されている。軸１００には回転体が取り付けられる。回転体は軸１００と一体になって回転軸ＲＡの周りを回転する。
実施形態Ｂ１に係る軸受３０１は、回転軸ＲＡを中心軸として回転する軸１００（別言すると回転軸ＲＡの周りを回転する軸１００。図１４参照）のラジアル方向ＲＤの荷重（ラジアル荷重）を受ける軸受である。軸１００は、シャフトとも呼ばれ、回転軸ＲＡを中心として回転するように構成されている。軸１００には回転体が取り付けられる。回転体は軸１００と一体になって回転軸ＲＡの周りを回転する。
【0077】
（２）軸受３０１の全体構成
図１３（ａ）に示すように、軸受３０１は、受け部材１０－１，１０－２（以下、単に受け部材１０と表記することがある）と、磁石３０と、磁気潤滑剤５０とを備えている。
図１３（ａ）に示すように、軸受３０１は、受け部材１０－１，１０－２（以下、単に受け部材１０と表記することがある）と、磁石３０と、磁気潤滑剤５０とを備えている。
【0078】
（３）受け部材１０
受け部材１０は、軸１００のラジアル荷重を受ける部材である。
実施形態Ｂ１で例示した受け部材１０は、スラスト方向ＴＤに扁平圧縮された円環形状を呈している。かかる円環形状の内周面が、軸１００に対して直接的に又は磁気潤滑剤５０を介して間接的に接触する広義の「接触部１４」となる。かかる接触部１４は、ラジアル荷重を一次的に受ける、いわば「受け壁」となる。
受け部材１０は、軸１００のラジアル荷重を受ける部材である。
実施形態Ｂ１で例示した受け部材１０は、スラスト方向ＴＤに扁平圧縮された円環形状を呈している。かかる円環形状の内周面が、軸１００に対して直接的に又は磁気潤滑剤５０を介して間接的に接触する広義の「接触部１４」となる。かかる接触部１４は、ラジアル荷重を一次的に受ける、いわば「受け壁」となる。
【0079】
受け部材１０は、軟磁性体からなり、磁力線の磁路（磁石３０を起磁力源とする磁気回路）の一部を構成しており、かかる磁路を通じて繋がる磁力線により接触部１４付近で磁気潤滑剤５０を滞留させる（後述）よう構成されている。
【0080】
受け部材１０は、基部１１と回転軸ＲＡ側に突出した突出部１２とを有している。突出部１２の先端側には上記した接触部１４（受け壁）が設けられている。
図１３（ｂ）に示すように、接触部１４は、磁石３０の内側面３４の位置よりも更に回転軸ＲＡ寄りに符号ＰＲ分だけ突出している突出部１２の先端に形成されている。
図１３（ｂ）に示すように、接触部１４は、磁石３０の内側面３４の位置よりも更に回転軸ＲＡ寄りに符号ＰＲ分だけ突出している突出部１２の先端に形成されている。
【0081】
受け部材１０の少なくとも接触部１４には鋳鉄が用いられている。実施形態Ｂ１の例では、接触部１４のみならず、突出部１２ひいては受け部材１０全体において鋳鉄が用いられている。
【0082】
（４）磁石３０
磁石３０は、軸受３０１における磁気回路上での起磁力源となるもので、正磁極３１（Ｎ極）及び負磁極３２（Ｓ極）を有する。磁石３０は永久磁石である。但し、これに限定されることなく、磁石３０を電磁石で構成してもよい。
磁石３０は、軸受３０１における磁気回路上での起磁力源となるもので、正磁極３１（Ｎ極）及び負磁極３２（Ｓ極）を有する。磁石３０は永久磁石である。但し、これに限定されることなく、磁石３０を電磁石で構成してもよい。
【0083】
図１３（ｃ）に示すように、実施形態Ｂ１の磁石３０は内側面３４、外側面３５、上面３６及び下面３７を有する厚みのある略円筒形状を呈している。
実施形態Ｂ１の磁石３０は、いわゆるアキシャル異方性の磁石であり、その上面３６は全面に渡って正磁極３１（Ｎ極）となっており、下面３７は全面に渡って負磁極３２（Ｓ極）となっている。なお、上面３６／下面３７と、正磁極３１／負磁極３２の配置関係は適宜変更が可能である。
磁石３０は、一対の正磁極３１及び負磁極３２を互いに結ぶ磁軸がスラスト方向ＴＤと一致（完全に一致している場合のほか、実用上、概略一致している場合も含まれる）するように構成されており、例えば、アキシャルギャップ着磁で得ることができる。
実施形態Ｂ１の磁石３０は、いわゆるアキシャル異方性の磁石であり、その上面３６は全面に渡って正磁極３１（Ｎ極）となっており、下面３７は全面に渡って負磁極３２（Ｓ極）となっている。なお、上面３６／下面３７と、正磁極３１／負磁極３２の配置関係は適宜変更が可能である。
磁石３０は、一対の正磁極３１及び負磁極３２を互いに結ぶ磁軸がスラスト方向ＴＤと一致（完全に一致している場合のほか、実用上、概略一致している場合も含まれる）するように構成されており、例えば、アキシャルギャップ着磁で得ることができる。
【0084】
磁石３０は、受け部材１０のリブ１６を互いに対向するように並べられた２個の受け部材１０－１，１０－２の間に、挟み込まれるようにして配置されている。磁石３０は、リブ１６の外側に配置され、リブ１６により内側への移動が規制されている。
磁石３０の上面３６は受け部材１０―１のリブ１６側の面と接触しており、下面３７は受け部材１０－２のリブ１６側の面と接触している。
磁石３０及び受け部材１０－１，１０－２により磁気回路が構成されている。すなわち、磁石３０の正磁極３１から発せられた磁力線が、上側に配置された受け部材１０－１の内部、接触部１４及び磁気潤滑剤５０、軸１００が配置される空間、下側に配置された受け部材１０－２に属する磁気潤滑剤５０及び接触部１４、下側に配置された受け部材１０－２の内部と順次繋がり、最後は磁石３０の負磁極３２に引き込まれて戻るようになっている《図１３（ａ）の矢印を参照》。
接触部１４から発せられる又は引き込まれる磁力線は、回転軸ＲＡ側に向かうような方向となっており、接触部１４（受け壁の面）に対して交差している。
磁石３０の上面３６は受け部材１０―１のリブ１６側の面と接触しており、下面３７は受け部材１０－２のリブ１６側の面と接触している。
磁石３０及び受け部材１０－１，１０－２により磁気回路が構成されている。すなわち、磁石３０の正磁極３１から発せられた磁力線が、上側に配置された受け部材１０－１の内部、接触部１４及び磁気潤滑剤５０、軸１００が配置される空間、下側に配置された受け部材１０－２に属する磁気潤滑剤５０及び接触部１４、下側に配置された受け部材１０－２の内部と順次繋がり、最後は磁石３０の負磁極３２に引き込まれて戻るようになっている《図１３（ａ）の矢印を参照》。
接触部１４から発せられる又は引き込まれる磁力線は、回転軸ＲＡ側に向かうような方向となっており、接触部１４（受け壁の面）に対して交差している。
【0085】
（５）ケース６０
更に実施形態Ｂ１の軸受３０１においては、最外周に非磁性体の材料からなるケース６０（非磁性体部材）が設けられている。ケース６０は、磁石３０からみて磁気潤滑剤５０が配置された位置（軸１００が配置される側）とは反対側のラジアル方向ＲＤ上の位置に配置され、磁石３０の外側面３５及び受け部材１０の外側面（符号なし）にそれぞれ接するようにして設けられている。
非磁性体部材であるケース６０を、このように磁石３０及び受け部材１０の外周側に設けることにより、磁石３０の正磁極３１から発せられた磁力線を外側ではなく内側（磁気潤滑剤が配置された側）に誘導することができ、接触部１４付近ではより強く磁気潤滑剤５０を拘束することができる。
更に実施形態Ｂ１の軸受３０１においては、最外周に非磁性体の材料からなるケース６０（非磁性体部材）が設けられている。ケース６０は、磁石３０からみて磁気潤滑剤５０が配置された位置（軸１００が配置される側）とは反対側のラジアル方向ＲＤ上の位置に配置され、磁石３０の外側面３５及び受け部材１０の外側面（符号なし）にそれぞれ接するようにして設けられている。
非磁性体部材であるケース６０を、このように磁石３０及び受け部材１０の外周側に設けることにより、磁石３０の正磁極３１から発せられた磁力線を外側ではなく内側（磁気潤滑剤が配置された側）に誘導することができ、接触部１４付近ではより強く磁気潤滑剤５０を拘束することができる。
【0086】
（６）磁気潤滑剤５０
磁気潤滑剤５０は、磁石３０の正磁極３１及び負磁極３２の間の磁力線の影響を受ける磁性体粒子５１を含有した流動性のある材料である。実施形態Ｂ１の例では、磁気潤滑剤５０としていわゆる磁性流体を用いる。磁性流体は、界面活性剤に覆われた強磁性微粒子がベース液の中に数多く分散してなる流体である。
磁気潤滑剤５０は、磁石３０の正磁極３１及び負磁極３２の間の磁力線の影響を受ける磁性体粒子５１を含有した流動性のある材料である。実施形態Ｂ１の例では、磁気潤滑剤５０としていわゆる磁性流体を用いる。磁性流体は、界面活性剤に覆われた強磁性微粒子がベース液の中に数多く分散してなる流体である。
【0087】
また、実施形態Ｂ１の例では、オイルを主成分とする液体をベース液とした磁性流体を用いる。すなわち、磁気潤滑剤には潤滑性ある油性成分が含有されている。
【0088】
さらに、実施形態Ｂ１の例で用いる磁気潤滑剤５０には、潤滑性ある炭素粒子５５が含有されている《後述する図１５（ｂ）参照》。
磁気潤滑剤５０内の炭素粒子５５は、詳細は後述するように鋳鉄による受け部材１０ａの巣から供給されたものでもよいし、カーボン等でなる粒子を予め磁気潤滑剤５０に混入しておいたものでもよい。
磁気潤滑剤５０内の炭素粒子５５は、詳細は後述するように鋳鉄による受け部材１０ａの巣から供給されたものでもよいし、カーボン等でなる粒子を予め磁気潤滑剤５０に混入しておいたものでもよい。
【0089】
実施形態Ｂ１において、磁気潤滑剤５０は、軸１００と受け部材１０との間に配置されている（図１３～図１５参照）。かかる磁気潤滑剤５０は、磁力線の影響を受ける磁性体粒子を含有しているので、軸１００と受け部材１０と軸との間に配置されると、受け部材を通じて生じる磁力線により拘束されて、接触部１４（受け壁の面）に付着するようにして配置場所に留まる。
【0090】
実施形態Ｂ１に係る軸受３０１において、受け部材１０は軟磁性体からなり、磁石３０、受け部材１０及び軸１００が磁気回路を構成しており、この磁気回路の磁路内に磁気潤滑剤５０が配置されている。
【0091】
２．実施形態Ｂ１に係る軸受３０１の作用・効果
図１４は、実施形態Ｂ１に係る軸受３０１の作用・効果について説明する断面図である。図１５は、鋳鉄による受け部材１０ａと磁気潤滑剤５０とが馴染む様子を描いた図である。図１５（ａ）は受け部材１０－２付近の軸１００及び受け部材１０－２（１０ａ）の様子を示した断面図であり、図１５（ｂ）は図１５（ａ）の破線Ｂで囲まれた領域を拡大した拡大断面図である。
図１４は、実施形態Ｂ１に係る軸受３０１の作用・効果について説明する断面図である。図１５は、鋳鉄による受け部材１０ａと磁気潤滑剤５０とが馴染む様子を描いた図である。図１５（ａ）は受け部材１０－２付近の軸１００及び受け部材１０－２（１０ａ）の様子を示した断面図であり、図１５（ｂ）は図１５（ａ）の破線Ｂで囲まれた領域を拡大した拡大断面図である。
【0092】
（１）軸受３０１に対し軸１００を挿入すると、図１４に示すような状態となる。軸１００が挿入されたときにも、起磁力源たる磁石３０及び磁路の一部を構成する受け部材１０により、図１の状態と同様、磁気回路が形成される（図１４の矢印で示した磁力線を参照）。
実施形態Ｂ１に係る軸受３０１は、軸１００のラジアル荷重を受ける受け部材１０と、正磁極３１及び負磁極３２を有する磁石３０と、正磁極３１及び負磁極３２の間の磁力線の影響を受ける磁性体粒子５１を含有した磁気潤滑剤５０とを備え、磁気潤滑剤５０が、軸１００と受け部材１０との間に配置されている。
実施形態Ｂ１に係る軸受３０１は、軸１００のラジアル荷重を受ける受け部材１０と、正磁極３１及び負磁極３２を有する磁石３０と、正磁極３１及び負磁極３２の間の磁力線の影響を受ける磁性体粒子５１を含有した磁気潤滑剤５０とを備え、磁気潤滑剤５０が、軸１００と受け部材１０との間に配置されている。
【0093】
このように、磁気潤滑剤５０が軸１００と受け部材１０との間に配置されているので、軸１００の外周面とラジアル荷重を受ける壁になる受け部材１０の部位との間に、磁気潤滑剤５０による液膜（油性成分が含有されているときには「油膜」）が介在することとなり、軸１００が受け部材１０に直接接触しない状態（非接触状態）を作ることができる。剛体同士の擦り合わせが無くなるため、それらによる摩擦抵抗は生じない。
逆に、軸１００は液膜に対して常に接触することとなるが、液膜を構成する材は潤滑性に富んだ磁気潤滑剤５０であるため、軸１００及び磁気潤滑剤５０による摩擦抵抗は極めて小さい。したがって、軸１００が回転する際の軸１００が受ける総体としての摩擦抵抗も極めて小さくすることができる。
逆に、軸１００は液膜に対して常に接触することとなるが、液膜を構成する材は潤滑性に富んだ磁気潤滑剤５０であるため、軸１００及び磁気潤滑剤５０による摩擦抵抗は極めて小さい。したがって、軸１００が回転する際の軸１００が受ける総体としての摩擦抵抗も極めて小さくすることができる。
【0094】
また、磁気潤滑剤は正磁極及び負磁極の間の磁力線の影響を受ける磁性体粒子を含有しているものであるため、磁気潤滑剤は上記磁石を起磁力源とした磁気回路（磁路）上に拘束されている。したがって、軸が回転した時でも荷重が変動した時でも、磁気潤滑剤は軸と受け部材との間の所定の場所に留まり続けることとなり、漏洩、飛散等により磁気潤滑剤が減ることも無く、持続的に安定して上記した液膜を所定の場所に介在させることができる。
【0095】
以上より、実施形態Ｂ１に係る軸受３０１によればボールベアリングよりも摩擦抵抗の小さい軸受を提供することができる。
【0096】
また、実施形態Ｂ１に係る軸受３０１によればボールベアリング等を備えずともラジアル荷重を受けることができる。つまり、軸受内に機械的な可動部（ボールベアリングの玉など）が無いため摩擦損失（又は発熱による損失）が極めて小さいものとなる。したがって、軸１００及び軸１００に付随した回転装置が元々持っているエネルギーの損失も大幅に抑制することができる。
【0097】
また、実施形態Ｂ１に係る軸受３０１は、機械的な構造も単純であり、かつ、ラジアル荷重を液膜（油膜）で受けるため耐摩耗性や耐久性に優れたものとなる。さらに、軸受３０１は機械的な構造が単純であるため安価に構成することができ、経済的にも有利な軸受を得ることができる。
【0098】
（２）実施形態Ｂ１に係る軸受３０１において、受け部材１０は、軸１００に、直接的に又は磁気潤滑剤５０を介して間接的に接触する接触部１４（受け壁）を有し、接触部１４は磁石３０の内側面３４の位置よりも更に回転軸ＲＡ寄りに突出している突出部１２の先端に形成されている。逆にいうと、磁石３０の内側面３４は、受け部材１０の接触部１４よりも外側に（回転軸ＲＡから遠い位置に）配置されている。
【0099】
このような構成となっているため、軸１００からのラジアル荷重は接触部１４で受け止られ、その一方で磁石３０にはラジアル荷重が掛からない。軸１００からのラジアル荷重による機械的応力が掛からないので磁石３０の損壊を防止することができる。
【0100】
（３）実施形態Ｂ１の磁気潤滑剤５０には、潤滑性ある炭素粒子５５が含有されている。
この点について、図１５を参照しながら以下説明する。
カーボン等の炭素粒子は一般に自己潤滑性を有していると言われており、磁気潤滑剤５０中にかかる炭素粒子５５が混入していると《図１５（ｂ）参照》、かかる潤滑性が磁気潤滑剤５０の中でも発揮され、磁気潤滑剤５０は更に滑りやすいものとなる。
この点について、図１５を参照しながら以下説明する。
カーボン等の炭素粒子は一般に自己潤滑性を有していると言われており、磁気潤滑剤５０中にかかる炭素粒子５５が混入していると《図１５（ｂ）参照》、かかる潤滑性が磁気潤滑剤５０の中でも発揮され、磁気潤滑剤５０は更に滑りやすいものとなる。
【0101】
ところで、鋳鉄は一般的な鋼に比べて炭素量が多いと言われている。
図１５に示すように、実施形態Ｂ１では受け部材１０として鋳鉄による受け部材１０ａが採用されており、基部１１ａ，突出部１２ａなど、少なくとも接触部１４ａにも鋳鉄が用いられている。
そのため、鋳鉄に数多く存在する巣１８ａに磁気潤滑剤５０が入り込み、磁気潤滑剤５０と鋳鉄による受け部材１０ａ（接触部１４ａ）との接触面積が増えて互いに馴染みやすい状況となっている。接触面積が増えた中で、軸１００の回転によって磁気潤滑剤５０も適宜対流することから、鋳鉄が有していた炭素粒子５５も磁気潤滑剤５０の中に混入しやすい。特に、鋳鉄の巣１８ａには炭素粒子５５が多く含まれていることから、なおさら炭素粒子５５が磁気潤滑剤５０に混入しやすい。
磁気潤滑剤５０の中に炭素粒子５５が混入すると、炭素粒子５５自身が備えている潤滑性が磁気潤滑剤５０の中でも発揮され、磁気潤滑剤５０は更に滑りやすいものとなる。
したがって、以上のような構成とすることで、軸受３０１は摩擦抵抗が一層小さなものとなる。
図１５に示すように、実施形態Ｂ１では受け部材１０として鋳鉄による受け部材１０ａが採用されており、基部１１ａ，突出部１２ａなど、少なくとも接触部１４ａにも鋳鉄が用いられている。
そのため、鋳鉄に数多く存在する巣１８ａに磁気潤滑剤５０が入り込み、磁気潤滑剤５０と鋳鉄による受け部材１０ａ（接触部１４ａ）との接触面積が増えて互いに馴染みやすい状況となっている。接触面積が増えた中で、軸１００の回転によって磁気潤滑剤５０も適宜対流することから、鋳鉄が有していた炭素粒子５５も磁気潤滑剤５０の中に混入しやすい。特に、鋳鉄の巣１８ａには炭素粒子５５が多く含まれていることから、なおさら炭素粒子５５が磁気潤滑剤５０に混入しやすい。
磁気潤滑剤５０の中に炭素粒子５５が混入すると、炭素粒子５５自身が備えている潤滑性が磁気潤滑剤５０の中でも発揮され、磁気潤滑剤５０は更に滑りやすいものとなる。
したがって、以上のような構成とすることで、軸受３０１は摩擦抵抗が一層小さなものとなる。
【0102】
【0103】
実施形態Ｂ２に係る軸受３０２は、基本的には実施形態Ｂ１に係る軸受３０１と同様の構成を有するが、起磁力源たる磁石を複数（ここでは２個）備えている点などにおいて実施形態Ｂ１に係る軸受３０１と異なる。
【0104】
図１６に示すように、実施形態Ｂ２に係る軸受３０２は、略円筒形状のアキシャル異方性の磁石３０を２個備えている。双方の磁石３０－１，３０－２は、スラスト方向ＴＤの面（上面３６又は下面３７）が互いに同じ極性の磁極（図の例では正磁極３１たるＮ極）が対向するようにして、回転軸ＲＡに沿って配列されている。
上に配置された磁石３０－１と当接する受け部材１０－２、及び、下に配置された磁石３０－２と当接する受け部材１０－２は、磁石３０－１，３０－２で共有する共通のものである。また、非磁性体でなるケース６０（非磁性体部材）も双方の磁石に対応した位置で共通のものが用いられている。
上に配置された磁石３０－１と当接する受け部材１０－２、及び、下に配置された磁石３０－２と当接する受け部材１０－２は、磁石３０－１，３０－２で共有する共通のものである。また、非磁性体でなるケース６０（非磁性体部材）も双方の磁石に対応した位置で共通のものが用いられている。
【0105】
受け部材１０－２は、双方の磁石３０－１，３０－２から発せられた／引き込まれる磁力線が合流する共通の磁路となることから、受け部材１０－２における接触部１４（符号の図示は省略）においては、より強力に磁気潤滑剤５０を拘束することができる。したがって、実施形態Ｂ２に係る軸受３０２は、ラジアル荷重の増加・変動等にも強い、よりロバストな軸受となる。
【0106】
また、実施形態Ｂ２に係る軸受３０２は、実施形態Ｂ１よりも接触部１４の箇所が増やされており（受け部材１０－１，１０－２，１０－３による３箇所）、軸１００の長い区間でラジアル荷重を受けることができるため、ブレの少ない回転に寄与することができる。
【0107】
実施形態Ｂ２に係る軸受３０２は、磁石を複数備えている点など以外の点においては、実施形態Ｂ１に係る軸受３０１と基本的に同様の構成を有する。そのため、実施形態Ｂ１に係る軸受３０１が有する効果のうち該当する効果を同様に有する。
【0108】
［実施形態Ｂ３］
図１７は、実施形態Ｂ３に係る軸受３０３を説明するために示す図である。図１７（ａ）は軸受３０３の断面図《図１７（ｂ）のＤ－Ｄ断面図》であり、図１７（ｂ）は、図１７（ａ）の矢印Ｃに沿って軸受３０３を視たときの平面図である（受け部材１０－１は描いていない）。
図１７は、実施形態Ｂ３に係る軸受３０３を説明するために示す図である。図１７（ａ）は軸受３０３の断面図《図１７（ｂ）のＤ－Ｄ断面図》であり、図１７（ｂ）は、図１７（ａ）の矢印Ｃに沿って軸受３０３を視たときの平面図である（受け部材１０－１は描いていない）。
【0109】
実施形態Ｂ３に係る軸受３０３は、基本的には実施形態Ｂ１に係る軸受３０１と同様の構成を有するが、磁石の構成において実施形態Ｂ１に係る軸受３０１と異なる。
【0110】
図１７（ｂ）に示すように、実施形態Ｂ３の磁石３０ａは、一対の正磁極３１－ｎ及び負磁極３２－ｎ（ｎは自然数でインデックス番号が入る。以下同様）を互いに結ぶ磁軸がスラスト方向ＴＤと一致するように構成されたアキシャル異方性の極を複数有する。すなわち、磁石３０ａは、一対の正磁極３１－ｎ及び負磁極３２－ｎで定義される極ＭＰｎが少なくとも２極以上含まれている。図１７で例示した磁石３０ａにおいては、回転軸ＲＡを中心に３６０度を８等分割した８個の極ＭＰ１～ＭＰ８が含まれている。
互いに隣接した極ＭＰ（ｎ），ＭＰ（ｎ＋１）との間では、同じ受け部材１０に当接する面（上面又は下面）に対して、同じ磁極（正磁極／負磁極）で配置され、各極ＭＰ間は非磁性体部材７５で仕切られている。
互いに隣接した極ＭＰ（ｎ），ＭＰ（ｎ＋１）との間では、同じ受け部材１０に当接する面（上面又は下面）に対して、同じ磁極（正磁極／負磁極）で配置され、各極ＭＰ間は非磁性体部材７５で仕切られている。
【0111】
実施形態Ｂ３の磁石３０ａは、アキシャルギャップ着磁で製造することができる。また、各極ＭＰ１～ＭＰ８に対応した分割磁石の集合体として磁石３０ａを準備することもできるため、径の大きな軸受を構成する場合などは製造性に優れた軸受であるとも言える。
【0112】
実施形態Ｂ３に係る軸受３０３は、磁石の構成以外の点においては、実施形態Ｂ１に係る軸受３０１と基本的に同様の構成を有する。そのため、実施形態Ｂ１に係る軸受３０１が有する効果のうち該当する効果を同様に有する。
【0113】
［実施形態Ｂ４］
図１８は、実施形態Ｂ４に係る軸受３０４を説明するために示す図である。図１８（ａ）は軸受３０４の断面図《図１８（ｂ）のＦ－Ｆ断面図》であり、図１８（ｂ）は、図１８（ａ）の矢印Ｅに沿って軸受３０４を視たときの平面図である（受け部材１０－１は描いていない）。
図１８は、実施形態Ｂ４に係る軸受３０４を説明するために示す図である。図１８（ａ）は軸受３０４の断面図《図１８（ｂ）のＦ－Ｆ断面図》であり、図１８（ｂ）は、図１８（ａ）の矢印Ｅに沿って軸受３０４を視たときの平面図である（受け部材１０－１は描いていない）。
【0114】
実施形態Ｂ４に係る軸受３０４は、基本的には実施形態Ｂ３に係る軸受３０３と同様の構成を有するが、起磁力源たる磁石を複数（ここでは２個）備えている点などにおいて実施形態Ｂ３に係る軸受３０３と異なる。
【0115】
図１８に示すように、実施形態Ｂ４に係る軸受３０４は、実施形態Ｂ３で説明したアキシャル異方性の多極の磁石３０ａを２個備えている。
双方の磁石３０ａ－１，３０ａ－２は、同じセクションＳＣｎ内で同じ極性の磁極が対向するようにして配列されている。図１８（ａ）をみると、受け部材１０－２を挟むようにして、左側のセクションＳＣ１では双方の負磁極（Ｓ極）が対向し、右側のセクションＳＣ５では双方の負磁極（Ｓ極）が対向するようにして配置されている。
双方の磁石３０ａ－１，３０ａ－２は、同じセクションＳＣｎ内で同じ極性の磁極が対向するようにして配列されている。図１８（ａ）をみると、受け部材１０－２を挟むようにして、左側のセクションＳＣ１では双方の負磁極（Ｓ極）が対向し、右側のセクションＳＣ５では双方の負磁極（Ｓ極）が対向するようにして配置されている。
【0116】
上に配置された磁石３０ａ－１と当接する受け部材１０－２、及び、下に配置された磁石３０ａ－２と当接する受け部材１０－２は、磁石３０ａ－１，３０ａ－２で共有する共通のものである。また、非磁性体でなるケース６０（非磁性体部材）も双方の磁石に対応した位置で共通のものが用いられている。
【0117】
２つの磁石３０ａ－１，３０ａ－２に挟まれた受け部材１０－２が共通の磁路となること、及びそれによる作用・効果等については実施形態Ｂ２に係る軸受３０２と同様であることから、かかる説明を援用する。
【0118】
また、実施形態Ｂ４に係る軸受３０４は、図１８（ａ）に示すように、上の磁石３０ａ－１の内径は下の磁石３０ａ－２の内径よりも大きくなっている。また、上段の受け部材１０－１の内径は、下段の受け部材１０－３の内径よりも大きくなっている。さらに、中段の受け部材１０－２の突出部１２付近には上に向けて開口した座ぐり穴１５が設けられている。
実施形態Ｂ４に係る軸受３０４はこのような構成となっているため、符号１１０で示すような、長手方向の位置によって細い外径と太い外径を有する段の付いた軸（シャフト）を軸受することもできる。
実施形態Ｂ４に係る軸受３０４はこのような構成となっているため、符号１１０で示すような、長手方向の位置によって細い外径と太い外径を有する段の付いた軸（シャフト）を軸受することもできる。
【0119】
実施形態Ｂ４に係る軸受３０４は、磁石３０ａを複数備えている点など以外の点においては、実施形態Ｂ３に係る軸受３０３と基本的に同様の構成を有する。そのため、実施形態Ｂ３に係る軸受３０３が有する効果のうち該当する効果を同様に有する。
【0120】
［実施形態Ｂ５］
図１９は、実施形態Ｂ５に係る軸受３０５を説明するために示す図である。図１９（ａ）は、軸受３０５を、回転軸ＲＡを含む仮想面で切断したときの断面図であり、図１９（ｂ）は図１９（ａ）の破線Ｇで囲まれた領域を拡大した拡大断面図であり、図１９（ｃ）は磁石３０ｂの斜視図である。
図１９は、実施形態Ｂ５に係る軸受３０５を説明するために示す図である。図１９（ａ）は、軸受３０５を、回転軸ＲＡを含む仮想面で切断したときの断面図であり、図１９（ｂ）は図１９（ａ）の破線Ｇで囲まれた領域を拡大した拡大断面図であり、図１９（ｃ）は磁石３０ｂの斜視図である。
【0121】
実施形態Ｂ５に係る軸受３０５は、基本的には実施形態Ｂ１に係る軸受３０１と同様の構成を有するが、磁石の構成において実施形態Ｂ１に係る軸受３０１と異なる。
【0122】
図１９に示すように、実施形態Ｂ５の磁石３０ｂは、一対の正磁極３１及び負磁極３２を互いに結ぶ磁軸がラジアル方向ＲＤと一致するように構成されたラジアル異方性の磁石である。磁石３０ｂは、ラジアルギャップ着磁で製造することができる。
【0123】
このような磁石３０ｂを用いると、図１９（ａ）に示すように、磁石３０ｂの内側面３４に配置された磁極《図では正磁極３１（Ｎ極）》からは、磁力線が回転軸ＲＡに向かって発せられる／引き込まれる。この点では実施形態Ｂ１に係る軸受３０１とは異なる。ただ、受け部材１０も含めて磁路が形成され、受け部材１０の接触部１４－１，１４－２付近で磁気潤滑剤５０が拘束される点は同様な構成及び作用を有している。
【0124】
実施形態Ｂ５に係る軸受３０５においては、上に位置する接触部１４－１を有する上の受け部材１０ｂ（符号共通）と、下に位置する接触部１４－２を有する下の受け部材１０ｂ（符号共通）と、が渡り部１７を通じて連続的に構成（連成）されている。したがって、渡り部１７も磁路の一部を構成している《図２０（ａ）の磁力線を示す矢印を参照》。
【0125】
また、軸受３０５においては、磁軸に平行な方向（回転軸ＲＡに直交する方向）に沿って、磁石３０ｂが配置された位置と磁気潤滑剤５０が配置されたスラスト方向ＴＤ上の位置との間に非磁性体の材料からなるスペーサー７０（非磁性体部材）が設けられている。
【0126】
その他の構成《例えば図１９（ｂ）で示す接触部１４の位置と磁石の内側面の位置との関係など》については、基本的に実施形態Ｂ１と同様であるため説明を援用し、ここでの説明を省略する。実施形態Ｂ５に係る軸受３０５は、磁石の構成以外の点においては、実施形態Ｂ１に係る軸受３０１と基本的に同様の構成を有する。そのため、実施形態Ｂ１に係る軸受３０１が有する効果のうち該当する効果を同様に有する。
【0127】
［応用例］
図２０は応用例に係る回転装置７５０を説明するために示す図である。図２１は応用例に係る回転装置７５１を説明するために示す図である。図２２は応用例に係る回転装置７５２を説明するために示す図である。図２３は応用例に係る回転装置７５３を説明するために示す図である。図２４は応用例に係る回転装置７５４を説明するために示す図である。
なお、応用例で図示する本発明の軸受はブラックボックスとして描いているが、細部の構成は上記してきた対応する実施形態の構成と同様となっている。
図２０は応用例に係る回転装置７５０を説明するために示す図である。図２１は応用例に係る回転装置７５１を説明するために示す図である。図２２は応用例に係る回転装置７５２を説明するために示す図である。図２３は応用例に係る回転装置７５３を説明するために示す図である。図２４は応用例に係る回転装置７５４を説明するために示す図である。
なお、応用例で図示する本発明の軸受はブラックボックスとして描いているが、細部の構成は上記してきた対応する実施形態の構成と同様となっている。
【0128】
（１）各実施形態に係る軸受は適宜の応用が可能である。例えば図２０で示す垂直側の回転装置７５０のように、下部にフライホイール５１０を設けた軸１００の側面を補助するようにして、実施形態Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ５のいずれかの軸受３０１，３０２，３０３，３０５を配置し、ラジアル荷重を受けてもよい。同様に、図２１に示す回転装置７５１のように、上部にフライホイール５１０’を設けた軸１００の側面を補助するようにして、実施形態Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ５のいずれかの軸受３０１，３０１，３０２，３０３，３０５を配置してもよい。
本発明の各軸受は、摩擦係数が極めて小さく、かつ、摩擦抵抗に起因したエネルギー損失も小さいことから、フライホイール５１０，５１０’によりエネルギーを保持しておく装置への応用には好適である。
本発明の各軸受は、摩擦係数が極めて小さく、かつ、摩擦抵抗に起因したエネルギー損失も小さいことから、フライホイール５１０，５１０’によりエネルギーを保持しておく装置への応用には好適である。
【0129】
（２）各実施形態に係る軸受は、図２２で示す回転装置７５２のように、垂直側の発電装置のロータ５２０を軸１００に接続した回転装置への応用も可能である。なお、符号５２２はロータ５２０に属する永久磁石であり、符号５２４はステータに属するコイルであり、符号５２６はコイルバックヨークを示している。ロータ５２０の基に近い位置では段差のある軸に対応可能な実施形態Ｂ４に係る軸受３０４を配置し、その他の位置では実施形態Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ５のいずれかの軸受３０１，３０２，３０３，３０５を配置することができる。なお、本発明に係る軸受（ラジアル軸受）は、発電装置に限らずモータの主軸のラジアル荷重を受ける軸受としても適用可能である。
【0130】
（３）各実施形態に係る軸受は、図２３に示す回転装置７５３のように、垂直型の風力発電用の羽根５３０、非接触のスラスト軸受２００を使った回転装置への応用も可能である。
非接触のスラスト軸受２００は、互いに対向する面が同極となるように着磁された第１永久磁石２１０と第２永久磁石２２０が回転軸ＲＡ上に配置され、第１永久磁石２１０の側に軸１００の一端が接続されて、第１永久磁石２１０及び第２永久磁石の間で互いに磁力反発して適宜の間隔を置きながら非接触状態となるよう構成されている。
このようにスラスト荷重の軸受をしたうえで、軸１００の側面を補助するようにして、実施形態Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ５のいずれかの軸受３０１，３０２，３０３，３０５を配置してもよい。
非接触のスラスト軸受２００は、互いに対向する面が同極となるように着磁された第１永久磁石２１０と第２永久磁石２２０が回転軸ＲＡ上に配置され、第１永久磁石２１０の側に軸１００の一端が接続されて、第１永久磁石２１０及び第２永久磁石の間で互いに磁力反発して適宜の間隔を置きながら非接触状態となるよう構成されている。
このようにスラスト荷重の軸受をしたうえで、軸１００の側面を補助するようにして、実施形態Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ５のいずれかの軸受３０１，３０２，３０３，３０５を配置してもよい。
【0131】
また、各実施形態に係る軸受は、図２４に示す回転装置７５４のように、図２３の回転装置７５３に対し羽根５３０の上方にも非接触のスラスト軸受４００を設けた回転装置への応用も可能である。上方のスラスト軸受４００の構成についても基本的に下方のスラスト軸受２００と同様の構成となっている。
このようにスラスト荷重の軸受をしたうえで、軸１００の側面を補助するようにして、実施形態Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ５のいずれかの軸受３０１，３０２，３０３，３０５を配置してもよい。
このようにスラスト荷重の軸受をしたうえで、軸１００の側面を補助するようにして、実施形態Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ５のいずれかの軸受３０１，３０２，３０３，３０５を配置してもよい。
【0132】
図２３及び図２４に示した回転装置７５３，７５４においては、上記したスラスト軸受２００，４００が設けられているので、回転軸ＲＡに沿った軸１００に上下変動があったとしても、第１永久磁石２１０／４１０と第２永久磁石２２０／２２０との間の磁力反発によって適宜の間隔を置きながら非接触状態を維持することができる。このため、上部の羽根５３０の回転方向の摩擦抵抗の低減のみならず、上下方向に対しても摩擦抵抗を軽減できる効果も持ち合わせている。
したがって、ここで示したようなラジアル荷重の軸受３０１，３０２，３０３，３０５及び非接触のスラスト軸受２００，４００が設けられた羽根５３０（タービン５３０と換言可能）を有する回転装置７５３，７５４は、同じ仕様のものが地球上の様々な標高の場所で設置されることが想定される場合であったり、地球上の様々な標高・緯度・経度の場所の間を行き来することが想定される場合など、重量や磁力の変異によって軸１００が上下変動しうる場合の用途にも適応できる。
したがって、ここで示したようなラジアル荷重の軸受３０１，３０２，３０３，３０５及び非接触のスラスト軸受２００，４００が設けられた羽根５３０（タービン５３０と換言可能）を有する回転装置７５３，７５４は、同じ仕様のものが地球上の様々な標高の場所で設置されることが想定される場合であったり、地球上の様々な標高・緯度・経度の場所の間を行き来することが想定される場合など、重量や磁力の変異によって軸１００が上下変動しうる場合の用途にも適応できる。
【0133】
なお、非接触のスラスト軸受２００，４００については、発明者らが発明した先願である特願２０２１－１４００４４で詳しく開示している。本願においてはかかる先願の内容がそのまま取り込まれる。本願における図２３の回転装置７５３は先願の応用例（３）に対応し、図２４の回転装置７５４は先願の実施形態４に対応しており、符号についても同様の符号を用いている。したがって、本応用例のスラスト軸受２００，４００の詳細な説明は、先願の内容をそのまま援用して本応用例に適用することができる。
【0134】
以上、本発明（ラジアル軸受）を上記の実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。その趣旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば、次のような変形も可能である。
【0135】
（１）磁石としてラジアル異方性の磁石を用いた実施形態は、実施形態Ｂ５で説明した。
実施形態Ｂ５に係る軸受３０５で用いられている磁石３０ｂは、一対の正磁極３１及び負磁極３２で定義される極が一つの場合であった。しなしながら、本発明はこれに限定されるものではない。ラジアル異方性の磁石についても、実施形態Ｂ３及び実施形態Ｂ４の内容と同様に、一対の正磁極３１及び負磁極３２で定義される極が多極となるように構成することも可能である。
このとき、磁石は、一対の正磁極３１及び負磁極３２を互いに結ぶ磁軸がラジアル方向と一致するように構成されたラジアル異方性の磁石であり、磁石には、一対の正磁極３１及び負磁極３２で定義される極ＭＰが少なくとも２極以上含まれている構成となる。
実施形態Ｂ５に係る軸受３０５で用いられている磁石３０ｂは、一対の正磁極３１及び負磁極３２で定義される極が一つの場合であった。しなしながら、本発明はこれに限定されるものではない。ラジアル異方性の磁石についても、実施形態Ｂ３及び実施形態Ｂ４の内容と同様に、一対の正磁極３１及び負磁極３２で定義される極が多極となるように構成することも可能である。
このとき、磁石は、一対の正磁極３１及び負磁極３２を互いに結ぶ磁軸がラジアル方向と一致するように構成されたラジアル異方性の磁石であり、磁石には、一対の正磁極３１及び負磁極３２で定義される極ＭＰが少なくとも２極以上含まれている構成となる。
【0136】
（２）各実施形態においては、潤滑性ある油性成分が含有されている磁気潤滑剤５０を用いることを想定して説明を行った。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。磁気潤滑剤５０は水溶性のある液体を含有したものであってもよい。こうすることにより、磁気潤滑剤全体としての粘度を低くし易くなるため潤滑性向上が期待できる。
【0137】
（３）各実施形態においては、少なくとも接触部１４には鋳鉄が用いられていることを想定して説明を行った。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、接触部１４に炭素鋼が用いられていてもよい（少なくとも接触部は炭素鋼でなってもよい）。また、接触部１４には、セラミックを含有した磁性材料が用いられていてもよい。具体的には、例えば鉄粉にセラミックの粒子を混ぜたもので接触部１４を構成してもよい。
【0138】
なお、磁石においては磁石配列による高磁束密度化技術があり、代表的なハルバッハ磁石配列や特許第５３８１０７２号：図３の磁石配列を、本発明の各磁極に用いることで同形状において実施形態Ａ１～Ａ５における反発力を更に高めたり、実施形態Ｂ１～Ｂ５の磁気潤滑剤５０の滞留量を更に増加させたりすることができる。
【符号の説明】
【0139】
１，２，３，４，５，６，７１０，７１１，７１２，７２０，７２１，７５０，７５１，７５２，７５３，７５４，９００…回転装置、１０，１０ａ，１０ｂ…受け部材、１１，１１ａ…（受け部材の）基部、１２，１２ａ…（受け部材の）突出部、１４，１４ａ…接触部、１５…座ぐり穴、１６…リブ、１７…渡り部、１８ａ…鋳鉄の巣、３０，３０ａ，３０ｂ…磁石、３１…正磁極、３２…負磁極、３４…（磁石の）内側面、３５…（磁石の）外側面、３６…（磁石の）上面、３７…（磁石の）下面、５０…磁気潤滑剤、５１…磁性体粒子、５５…炭素粒子、６０…ケース、７０…スペーサー、１００…軸、１００ａ…（軸の）一端側、２００，２００’，４００，９０１，９９０…スラスト軸受、２１０，４１０，９１０…第１永久磁石、２１１…第１面、２１２…第２面、２１３…（第１永久磁石の）側面、２１５…荷重側対向面、２１７…軸受部、２２０，４２０，９２０…第２永久磁石、２２１…第３面、２２２…第４面、２２３…（第２永久磁石の）側面、２２５…受け側対向面、２３０，４３０，９３０…第１ヨーク、２３２…筒状胴部、２３４…底部、２３５…内壁面、２３６，９３６…内底面、２３７…口縁面、２４０，４４０，９４０…第２ヨーク、２４２…筒状胴部、２４４…底部、２４５…内壁面、２４６…内底面、２４７…口縁面、２９０…空気層又は非磁性体、３００，３０１，３０２，３０３，３０４，３０５…（ラジアル）軸受、５００…回転体、５０１，５０２，５０３，５０４、５１０，５１０’ …フライホイール、５２０…ロータ、５２２…ロータに属する永久磁石、５２４…ステータに属するコイル、５２６…コイルバックヨーク、５３０…羽根（タービン）、６００…磁気検出部
【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】