CN103003014B - 主轴装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种马达内置方式的主轴装置（10），其中，旋转轴（12）具有：由金属材料制成的第一圆筒构件（71）和配置于第一圆筒构件（71）的外周面的由碳纤维复合材料制成的第二圆筒构件（72），第二圆筒构件（72）的外周面嵌合有转子（20）。由此，能够抑制因转子发热造成的旋转轴及轴承温度的上升，从而能够提高加工精度。

Description

主轴装置

技术领域

本发明涉及一种主轴装置，特别涉及适用于双柱式加工中心等的主轴箱、多坐标控制机床等，dmn为100万以上的能够高速旋转的主轴装置。

背景技术

由于适用于机床等的主轴装置的旋转轴需要在进行高速旋转的同时，承受加工载荷，因此需要维持相对于加工载荷的刚性，或维持相对于高速旋转时的离心力的变形抑制特性等，作为其材质，主要使用金属。另外，旋转轴通过更换工具（刀具）来使用，因而，也需要其具有耐磨性和硬度。因此，根据该金属的物性，其特征值和热膨胀存在一定限度，转速和加减速时间也受限。

在专利文献1所述的机床中，记载有旋转轴使用了纤维强化复合材料的卧式镗床。在该卧式镗床中，公开了在旋转的同时，在套筒内沿轴向移动的旋转轴，通过使用纤维强化复合材料，实现了轻量化和热膨胀的降低，并且考虑到作为旋转轴所要求的抗冲击性、表面硬度和机械加工所决定的强度，在旋转轴的必要部位设置了金属或陶瓷。

另外，在专利文献2中，记载了由气动轴承支承旋转轴使其能够旋转，并在旋转轴的外周面形成纤维层，以抑制旋转轴的膨胀，同时提高了刚性的主轴装置。而在专利文献3中，记载了在旋转轴的安装有滚子轴承的外周面两侧形成槽，在槽内形成有碳纤维层，由此抑制了离心力所导致的膨胀的主轴装置。

另外，在专利文献4所述的工具支架中，圆锥部、法兰部与刀具保持部形成为一体，在形成于刀具保持部的锥孔中，插入安装在刀具上的筒夹（collet），将与形成于刀具保持部外周的螺钉相螺合的螺母紧固，以固定刀具，在螺母的外周面缠绕有碳纤维层以防止螺母变形。在专利文献5所述的刀具支架中，也公开了在螺母外周面缠绕碳纤维层，以实现对离心力所导致的螺母膨胀的抑制。

另外，以往，作为利用大型工件与刀具间的三维相对移动，以进行切削、开孔等加工的复合加工机床，例如，使用使得装配着工件的工作台直进往复运动，同时在X轴、Y轴、Z轴方向控制具有刀具的主轴的双柱式加工中心。

在双柱式加工中心中，在由两个支柱支承的横导轨上安装着床鞍，在相对于床鞍进行上下方向移动的滑枕（ram）的端部安装着主轴箱，进而，在该主轴箱的二条支承臂上，借助支架安装主轴装置，使该主轴装置能够回转。

以往，作为配设于这样的机床中的主轴，公开了一种主轴，其具有：由碳纤维或芳族聚酰胺纤维以两种卷绕角度缠绕而成的纤维强化复合材料形成的中空圆筒状结构件；内嵌固定于中空圆筒状结构件中的低热膨胀的因瓦合金；内嵌固定于因瓦合金中的中空圆筒构件；形成于中空圆筒状结构件外周面上的作为覆盖层的金属层或陶瓷层；以及具有刀具嵌插锥面的主轴端构件（例如，参照专利文献6）。在该主轴中，在中空圆筒状结构件与中空圆筒构件之间，安装着热膨胀低于金属或陶瓷的因瓦合金，由此能够实现轻量化，并能减少主轴的轴向热膨胀，提高加工精度。

进而，在现有的主轴装置中，主轴的前侧由固定端轴承支承，主轴的后侧由游动端轴承支承，在游动端轴承外周，外嵌配置轴承套筒，考虑到运转时主轴的热膨胀，将轴承套筒与外嵌于其外侧的壳体之间的配合间隙数定为几微米～几十微米的程度。由此，主轴装置形成为在马达的放热或轴承发热的影响下，作为旋转侧的主轴的温度高于作为固定端的壳体的温度，使主轴沿轴向相对伸长，但由于轴承套筒的滑动，该相对膨胀量之差转移到主轴的后侧（或前侧）。

但是，当轴承发热或转子发热增加时，传热到设置于轴承外侧的轴承套筒，使轴承套筒发生热膨胀，由此减小了轴承套筒与壳体之间的间隙缩小。其结果为，轴承套筒的滑动受到妨碍而造成滑动不畅，固定端轴承与游动端轴承间产生推压力，轴承的滚动接触部的表面压力增大，造成预压增大或发生热粘。

另外，当考虑到热膨胀而在初期将间隙量设定得较大，以防止滑动不畅时，会出现低速运转（低发热）时轴承套筒与壳体间产生振动，或以该振动为起因出现微振磨损等，造成该部位的磨损或粘着等问题。其结果为，出现了磨屑侵入轴承内部，造成轴承损伤，或因粘着而产生滑动不畅，导致反效果的情况。

在专利文献7所述的主轴装置中，记载有轴承套筒、后盖、外圈紧固件等各构件由热膨胀系数小于钢的因瓦合金、超级因瓦合金等材质构成，减小了初期设定间隙的变化的内容。

另外，以往公开了一种轴与环体之间的安装装置，例如，该安装装置具有：钢制的轴、由线膨胀系数小于轴的陶瓷制内圈、以及内周面与内圈的外周面嵌合并与轴牢固结合的衬圈，在将线膨胀系数不同的构件相互嵌合时，轴与内圈通过间隙配合进行嵌合，并将内圈压入衬圈，这样在温度上升时不会因轴的热膨胀而使内圈受到应力作用，防止内圈发生破损（例如参照专利文献8）。

专利文献1：日本特开平2-167602号公报

专利文献2：日本特开平7-51903号公报

专利文献3：日本特开平6-226506号公报（图3）

专利文献4：日本特开平6-218608号公报

专利文献5：日本特开平6-226516号公报

专利文献6：日本专利第2756155号公报

专利文献7：日本特开2006-88245号公报

专利文献8：日本特开平1-295025号公报

发明内容

发明要解决的课题

但是，作为能够高速旋转的主轴装置，采用了在用于支承旋转轴的前侧轴承与后侧轴承之间内置有马达的马达内置方式。因此，当外嵌于旋转轴的转子发热时，该传热至旋转轴，将导致旋转轴发生膨胀，存在影响加工精度的可能性。另外，传导到旋转轴的热量也会传导到轴承的内圈，使内圈温度上升，内外圈产生温度差，因此，有可能导致轴承预压过大、滚动接触部的PV值上升、发生热粘等不利情况。

通常，为了抑制整个主轴装置升温造成的热位移，采用了使冷却油在壳体内的定子或轴承外径部附近循环的方法，但是，其冷却效果难以影响到旋转轴，会产生旋转轴温度变得高于壳体温度的不均衡问题。在这样的不均衡状态下产生轴向热膨胀差时，固定端的前侧轴承与游动端的后侧轴承的相对位置发生变动，在后侧轴承发生滑动不畅状况的情况下，因轴承间的推压而产生异常载荷，这样会造成轴承的热粘等损伤。

在专利文献1～3所述的主轴装置中，关于马达内置方式没有记载，也并未认识到上述课题。

另外，由于机床的主轴用轴承要求具有高旋转精度和低振动特性，因此在组装时以消除了轴承内部的间隙的所谓施加有预压的状态进行组装。另一方面，在现有的马达内置方式的主轴装置中，来自转子的热量经由金属制的旋转轴传导到轴承内圈，因而存在轴承的内圈温度高于外圈温度的趋势。在该内外圈温度差的影响下，内外圈的热膨胀不同，加上预压载荷，轴承的内部载荷将上升。进而，在高速旋转时（特别是dmn值为100万以上），加上作用于滚珠（滚动体）的离心力，轴承的内部载荷变得过大，有可能发生轴承的热粘等故障。

专利文献3～5中，是在螺母或主轴的外周侧形成有纵弹性模量大且比重小的碳纤维层，利用碳纤维层的机械强度来抑制螺母或主轴的膨胀的技术，但对于抑制内圈的温度上升和旋转轴的伸长并未考虑。另外，对马达内置方式既未记载，也未认识到上述课题。

另外，专利文献6所公开的机床主轴，实现了对因热膨胀造成主轴轴向的热膨胀的抑制和加工精度的提高，但对于从主轴传导到安装着主轴的主轴箱（壳体）热量的影响没有考虑。另外，由于在主轴的内表面侧插入安装有低热膨胀的因瓦合金，因而存在结构复杂、难以制作的问题。

进而，在专利文献7所述的主轴装置中，记载了使轴承套筒由因瓦合金、超级因瓦合金等热膨胀系数小于钢的材质构成，减小了初期设定间隙的变化的内容，而且，已知这些材料的传热系数较低。但是，这些材料还存在着相对于振动的衰减性低、因所用材料而被固定于某一数值等改进的余地。

另外，近年来，随着机床主轴的高速旋转化，有与此相应进行最优条件的设定的要求，适应高速旋转的轴承和马达的设计规格不可欠缺。即，当高速旋转时，除了轴承内圈槽的离心力造成膨胀变大之外，马达、主轴的温度上升的影响下，内圈的热膨胀（特别是径向热膨胀）也将变大。该两个因素叠加，在例如角接触球轴承中，在内部间隙减少，轴承预先受到预压的构造的情况下，轴承的预压将进一步增大。特别是在高速旋转期间，内圈槽与滚珠之间以及外圈槽与滚珠之间的滚动接触部的PV值（P：接触表面压力，V：滑动速度）上升，有可能发生润滑油膜破裂等润滑故障，产生热粘等不利状况。

专利文献8所述的装置无法适用于轴与内圈以间隙配合嵌合，轴与内圈以零以上的过盈量嵌合的主轴装置。

本发明是鉴于上述问题而提出，其第一目的在于提供能够抑制因转子发热造成的旋转轴和轴承的温度上升，且能够提高加工精度的主轴装置。

另外，本发明的第二目的在于提供使主轴装置的热量难以传导到机床主体侧，从而减小机床主体的热变形并提高加工精度的主轴装置。

进而，本发明的第三目的在于，提供能够缩小壳体与轴承套筒之间的滑动部的初始间隙，减少低速时的振动，并且提高相对于振动的衰减性，高速旋转时的振动也很低的主轴装置。

而且，本发明的第四目的在于，提供在高速旋转的旋转轴中，能够抑制热膨胀和离心力对轴承的影响，能够防止轴承预压增大而导致的热粘等不利情况的主轴装置。

解决课题的手段

本发明的上述目的通过下述结构来达到。

（1）一种主轴装置，具有：

旋转轴；

前侧轴承和后侧轴承，其分别支承上述旋转轴，使其能够相对于壳体自由旋转；以及

马达，其具有：位于该前侧轴承与后侧轴承之间，外嵌于上述旋转轴的转子，和配置于该转子周围的定子，其特征在于，

上述旋转轴具有由金属材料制成的第一圆筒构件和由比弹性模量大于上述第一圆筒构件的金属材料且线膨胀系数小于该材料的材料制成的第二圆筒构件，上述第二圆筒构件配置于该第一圆筒构件的外周面，且其外周面嵌合有上述转子。

（2）根据（1）所述的主轴装置，其特征在于，上述转子与上述第二圆筒构件过盈嵌合。

（3）根据（1）或（2）所述的主轴装置，其特征在于，上述第一圆筒构件具有：用于配置上述第二圆筒构件的小直径部；具有使得用于调节上述前侧轴承的轴向位置的螺母被紧固的外螺纹部的大直径部。

（4）根据（1）～（3）中任一项所述的主轴装置，其特征在于，上述前侧轴承和上述后侧轴承外嵌于上述第二圆筒构件。

（5）根据（1）～（3）中任一项所述的主轴装置，其特征在于，还具有由金属材料制成的第三圆筒构件，其配置在上述第二圆筒构件外周面上的沿轴向远离外周面嵌合有上述转子的位置，其外周面嵌合有上述前侧或后侧轴承的内圈。

（6）根据（5）所述的主轴装置，其特征在于，上述第二圆筒构件具有台阶部，使得配置上述第三圆筒构件的外周面为小直径，上述第三圆筒构件具有夹持于上述台阶部的轴向侧面与上述内圈的轴向端面之间的法兰部。

（7）根据（5）或（6）所述的主轴装置，其特征在于，上述第三圆筒构件为嵌合于上述第二圆筒构件外周面的薄壁套筒。

（8）根据（5）或（6）所述的主轴装置，其特征在于，上述第三圆筒构件为利用电学或化学方法与上述第二圆筒构件外周面结合的薄膜构件。

（9）根据（5）～（8）中任一项所述的主轴装置，其特征在于，上述第三圆筒构件设有两个，分别与上述前侧轴承和上述后侧轴承的各内圈嵌合。

（10）根据（1）～（9）中任一项所述的主轴装置，其特征在于，上述第二圆筒构件由碳纤维复合材料制成。

（11）一种主轴装置，具有：

旋转轴；

前侧轴承和后侧轴承，其分别支承上述旋转轴，使上述旋转轴能够相对于壳体自由旋转；以及

马达，其具有：配置在该前侧轴承与后侧轴承之间，能够与上述旋转轴一起旋转的转子，和配置于该转子周围的定子，其特征在于，

在上述旋转轴与上述转子之间，配置有传热系数小于上述旋转轴的圆筒构件。

（12）根据（11）所述的主轴装置，其特征在于，上述圆筒构件由碳纤维复合材料形成。

（13）一种主轴装置，具有：

旋转轴；

前侧轴承和后侧轴承，其分别支承上述旋转轴，使上述旋转轴能够相对于壳体自由旋转；以及

马达，其具有配置在该前侧轴承与后侧轴承之间，能够与上述旋转轴一起旋转的转子，和配置于该转子周围的定子，其特征在于，

在上述转子与上述旋转轴之间设置有转子套筒，

在上述转子套筒与上述旋转轴的对置面中的其中一个面上，具有部分介入的传热系数小于上述旋转轴的构件。

（14）根据（13）所述的主轴装置，其特征在于，在上述转子套筒的内周面，形成有环状的内向凸部，从而形成多个环状槽，

传热系数小于上述旋转轴的构件配置于上述多个环状槽中，并且，上述转子套筒的环状内向凸部与上述旋转轴的外周面通过过盈配合嵌合。

（15）根据（13）所述的主轴装置，其特征在于，在上述旋转轴的外周面，形成环状的外向凸部，从而形成多个环状槽，传热系数小于上述旋转轴的构件配置于上述多个环状槽中，并且，上述转子套筒的内周面与上述旋转轴的环状的外向凸部通过过盈配合嵌合。

（16）根据（13）～（15）中任一项所述的主轴装置，其特征在于，传热系数小于上述旋转轴的构件由碳纤维复合材料形成。

（17）一种主轴装置，具有：

旋转轴；

前侧轴承和后侧轴承，其分别支承上述旋转轴，使其能够相对于壳体自由旋转；以及

马达，其具有配置在该前侧轴承与后侧轴承之间，能够与上述旋转轴一起旋转的转子，和配置于该转子周围的定子，其特征在于，

在上述前侧轴承与后侧轴承之间，并在上述旋转轴的内周面以及远离与上述转子或装配有上述转子的转子套筒嵌合的位置的上述旋转轴的外周面中的至少一处位置，配置有传热系数小于上述旋转轴的构件。

（18）根据（17）所述的主轴装置，其特征在于，传热系数小于上述旋转轴的构件由碳纤维复合材料形成。

（19）一种主轴装置，具有：旋转轴；和

前侧轴承和后侧轴承，其分别支承上述旋转轴，使其能够相对于壳体自由旋转，其特征在于，

上述壳体具有：至少外嵌于上述后侧轴承的金属制内套筒；和外嵌于上述内套筒，由碳纤维复合材料形成的外套筒。

（20）根据（19）所述的主轴装置，其特征在于，上述内套筒外嵌于上述前侧轴承和上述后侧轴承，上述内套筒与上述外套筒通过间隙配合进行嵌合。

（21）根据（19）所述的主轴装置，其特征在于，上述壳体在上述内套筒和上述外套筒的轴向前方，还具有前侧轴承壳体，上述前侧轴承壳体外嵌于上述前侧轴承。

（22）根据（19）～（21）中任一项所述的主轴装置，其特征在于，在上述内套筒与上述外套筒的嵌合部，配置有循环供给致冷剂的致冷剂供给通路。

（23）根据（22）所述的主轴装置，其特征在于，用于从外部密封上述致冷剂供给通路的密封构件配置于上述内套筒与上述外套筒的嵌合部的轴向两端。

（24）一种主轴装置，具有：

旋转轴；

内圈外嵌于上述旋转轴的一端，且外圈固定于壳体的固定端轴承；

配置于上述旋转轴的另一端，并通过间隙配合与上述壳体嵌合的轴承套筒；和

内圈外嵌于上述旋转轴的另一端，外圈与上述轴承套筒嵌合，并与上述固定端轴承联动，支承上述旋转轴，使其能够自由旋转的游动端轴承，其特征在于，

上述轴承套筒至少具有与该轴承套筒的轴向长度相同的环状碳纤维复合材料。

（25）根据（24）所述的主轴装置，其特征在于，上述轴承套筒具有：配置于其外径侧，且具有与上述壳体嵌合的外周面的环状外侧金属构件；配置于其内径侧，且具有与上述外圈嵌合的内周面的环状内侧金属构件；以及配置于上述环状外侧金属构件与上述环状内侧金属构件之间的上述碳纤维复合材料。

（26）根据（24）所述的主轴装置，其特征在于，上述轴承套筒具有：配置于其外径侧，且具有与上述壳体嵌合的外周面的环状外侧金属构件；以及配置于该外侧金属构件的内侧，且具有与上述外圈嵌合的内周面的上述碳纤维复合材料。

（27）根据（24）所述的主轴装置，其特征在于，上述轴承套筒具有：配置于其外径侧，且具有与上述壳体嵌合的外周面的上述碳纤维复合材料；以及配置于该碳纤维复合材料的内侧，且具有与上述外圈嵌合的内周面的环状内侧金属构件。

（28）根据（24）～（27）中任一项所述的主轴装置，其特征在于，上述固定端轴承和游动端轴承受到定压预紧，

上述轴承套筒设有与上述游动端轴承的外圈一端面抵接的外圈按压件。

（29）根据（24）~（27）中任一项所述的主轴装置，其特征在于，上述固定端轴承和游动端轴承受到定位预紧，

上述游动端轴承的外圈与上述轴承套筒通过间隙配合实现嵌合，上述游动端轴承的外圈利用从上述轴承套筒向径向内侧突出的肩部和固定于上述轴承套筒的外圈按压件在轴向上定位。

（30）一种主轴装置，具有：旋转轴；和前侧轴承和后侧轴承，其分别支承上述旋转轴，使其能够相对于壳体自由旋转；上述旋转轴与上述前侧轴承和后侧轴承的内圈以零以上的过盈量嵌合，其特征在于，

上述主轴装置具有与上述前侧轴承和后侧轴承中的至少其中一对轴承的两个内圈的侧面对置并外嵌于上述旋转轴的一对内圈隔圈，

上述内圈隔圈具有从外周侧向轴向突出且外嵌于上述内圈的外周面的肩部的凸缘状突部，且由热膨胀系数小于上述内圈且比弹性模量大于上述内圈的材料形成。

（31）根据（30）所述的主轴装置，其特征在于，上述内圈的肩部的外周面具有随着靠近轴向端部而直径逐渐变小的外周圆锥部，上述内圈隔圈的凸缘状突部的内周面具有轴向端部向按照直径随着靠近轴向端部而直径逐渐变大的内周圆锥部，

上述内圈的外周圆锥部与上述内圈隔圈的凸缘状突部的内周圆锥部嵌合。

（32）根据（30）或（31）所述的主轴装置，其特征在于，上述内圈隔圈具有：形成为圆环状且外嵌于上述旋转轴上的主体部；以及与该主体部呈分体构造的上述凸缘状突部；上述凸缘状突部紧固固定于上述主体部的外周面上。

（33）根据（31）或（32）所述的主轴装置，其特征在于，上述凸缘状突部形成为圆环状。

（34）根据（30）~（32）中任一项所述的主轴装置，其特征在于，上述凸缘状突部由沿圆周方向分离开的多个突部形成。

（35）根据（30）～（34）中任一项所述的主轴装置，其特征在于，上述内圈隔圈由碳纤维复合材料形成。

（36）根据（35）所述的主轴装置，其特征在于，上述内圈隔圈乃至上述旋转轴均由碳纤维复合材料形成。

（37）根据（30）~（36）中任一项所述的主轴装置，其特征在于，上述主轴装置是配设有马达的马达内置方式的主轴装置，上述马达具有：在上述前侧轴承与后侧轴承之间外嵌于上述旋转轴的转子；以及配置于该转子周围的定子。

发明效果

根据本发明的主轴装置，旋转轴具有：由金属材料制成的第一圆筒构件；和配置于第一圆筒构件的外周面，外周面嵌合有转子，由比弹性模量大于第一圆筒构件的金属材料且线膨胀系数小于该材料的材料制成的第二圆筒构件。因此，利用第二圆筒构件能够抑制因转子发热造成的旋转轴或轴承的温度上升，从而能够提高加工精度。

另外，还具有由金属材料制成的第三圆筒构件，其配置在第二圆筒构件外周面上的沿轴向远离外周面嵌合有转子的位置，其外周面嵌合有前侧轴承或后侧轴承的内圈。由此，能够使第三圆筒构件与轴承的内圈在表面硬度上同等，能够容易进行两者间的过盈嵌合，并且，在更换轴承时，能够抑制嵌合面发生热粘或损伤等不利情况。而且，轴承的发热能够通过第三圆筒构件与轴承内圈内周面的嵌合部（嵌合部圆周方向整个面为传热面积）经由内圈隔圈传导到前侧轴承螺母或第一圆筒构件。即，能够抑制热量停滞于轴承内圈，以致因轴承内外圈温度差造成预压过大，出现热粘等不利情况的发生。

进而，根据本发明的主轴装置，在旋转轴与转子之间，配置有传热系数比旋转轴小的圆筒构件。由此，转子的发热难以传导到旋转轴，更难以经由旋转轴传导到前侧轴承以及后侧轴承的内圈，能够抑制内外圈的温度差，从而能够维持适当的预压，防止轴承发生热粘。另外，也抑制旋转轴自身的膨胀，因此可实现良好的加工精度。

另外，根据本发明的主轴装置，传热系数比旋转轴小的构件的一部分介入转子套筒与旋转轴的对置面中的其中一个面，因此转子的发热难以传导到旋转轴，更难以经由旋转轴传导到前侧轴承以及后侧轴承的内圈，能够抑制内外圈的温度差，从而能够维持适当的预压，防止轴承发生热粘。另外，也抑制了旋转轴自身的膨胀，因此，可实现良好的加工精度。进而，在设置有传热系数小的构件的位置以外的转子套筒与旋转轴的对置面上，能够使金属之间相互嵌合，从而易于对嵌合部的过盈量进行适当的管理。

另外，根据本发明的主轴装置，在前侧轴承与后侧轴承之间，并且在旋转轴的内周面与旋转轴的远离嵌合有转子或转子套筒的位置的外周面中的至少一处位置，配置传热系数比旋转轴小的构件，因此，从转子传导至旋转轴的热量难以传导到前侧轴承和后侧轴承的内圈，能够抑制内外圈的温度差，维持适当的预压，从而能够防止轴承热粘的发生。

另外，根据本发明的主轴装置，配设有支承着旋转轴使其能够自由旋转的前侧轴承和后侧轴承的壳体具有：至少外嵌于后侧轴承的金属制内套筒；和外嵌于内套筒并由碳纤维复合材料制成的外套筒，因此，在由传热系数小的碳纤维复合材料形成的外套筒的作用下，能够使来自旋转轴的热量难以传导到机械侧支架，能够抑制因机械侧的温度上升造成的热变形，从而能够进行高精度的加工。特别是在驱动用马达内置于主轴装置内的马达内置型的主轴装置中，能够抑制马达的发热传导到机械侧，因而十分有效。进而，由于碳纤维复合材料的比重小，因此，能够降低主轴装置的质量和惯性力，主轴箱能够高速移动，从而提高生产效率。

另外，根据本发明的主轴装置，通过间隙配合与壳体嵌合的轴承套筒至少具有具备与轴承套筒相同的轴向长度的环状碳纤维复合材料。由此，能够抑制因轴承套筒升温造成的套筒外径的热膨胀，因此，不会减少套筒外径与壳体内径之间的间隙。其结果为，能够缩小壳体与轴承套筒的滑动部的初始间隙，维持滑动性，同时减弱低速时的振动。另外，碳纤维复合材料随着碳纤维的取向方向而具有各向异性，通过任意改变热膨胀系数，能够选择间隙设定。因此，当能够推定轴承套筒的升温与壳体侧的升温之差所造成的间隙减少量时，也能够据此选定纤维的取向方向和角度，以获得最优热膨胀系数，这一点与现有的材料（因瓦合金等）相比，性能优异。

另外，根据本发明的主轴装置，其具有与用于支承旋转轴使之能够自由旋转的前侧轴承和后侧轴承中的至少其中一对轴承的两个内圈的侧面对置并外嵌于旋转轴的内圈隔圈，内圈隔圈具有从外周侧向轴向突出且外嵌于内圈的肩部的外周面的凸缘状突部，且由比弹性模量大于内圈且热膨胀系数小于内圈的材料形成。因此，能够抑制因高速旋转时的离心力所造成的内圈隔圈的膨胀，由外嵌于内圈的肩部的外周面的内圈隔圈的凸缘状突部对内圈进行约束，从而能够抑制内圈的离心力膨胀。进而，随着主轴装置的升温，内圈隔圈的径向热膨胀量小于内圈的径向热膨胀量，因此，以该热膨胀量的差值来抑制内圈，能够将内圈的热膨胀抑制为很小。由此，能够抑制轴承内部载荷的增大，防止热粘等的发生。

附图说明

图1是本发明的第一实施方式的主轴装置的剖视图。

图2是用于说明旋转轴的第一圆筒构件与第二圆筒构件之间的结合方法的剖视图。

图3是第一实施方式的变形例的主轴装置的剖视图。

图4是本发明的第二实施方式的主轴装置的剖视图。

图5是第二实施方式的变形例的主轴装置的剖视图。

图6是第二实施方式的另一变形例的主轴装置的剖视图。

图7是本发明的第三实漉形态的主轴装置的剖视图。

图8是本发明的第四实施方式的主轴装置的剖视图。

图9是第四实施方式的变形例的主轴装置的主要部分剖视图。

图10是本发明的第五实施方式的主轴装置的剖视图。

图11是第五实施方式的变形例的主轴装置的主要部分剖视图。

图12是将第四和第五实施方式组合来应用的本发明的变形例的主轴装置的主要部分剖视图。

图13是应用了本发明的第六实施方式的主轴装置的双柱式加工中心的示意图。

图14是本发明的第六实施方式的主轴装置的剖视图。

图15是本发明的第七实施方式的主轴装置的剖视图。

图16是本发明的第八实施方式的主轴装置的剖视图。

图17是本发明的第九实施方式的主轴装置的剖视图。

图18是本发明的第十实施方式的主轴装置的剖视图。

图19是本发明的第十一实施方式的主轴装置的剖视图。

图20是本发明的第十一实施方式的第一变形例的主轴装置的剖视图。

图21是本发明的第十一实施方式的第二变形例的主轴装置的剖视图。

图22是本发明的第十二实施方式的主轴装置的剖视图。

图23（a）是放大表示图22所示的主轴装置的前侧轴承附近的剖视图，（b）是前侧内圈隔圈的侧视图，（c）是前侧内圈隔圈的主视图。

图24（a）是放大表示本发明的第十三实施方式的主轴装置的前侧轴承附近的剖视图，（b）是前侧内圈隔圈的侧视图，（c）是前侧内圈隔圈的主视图。

图25（a）放大表示本发明的第十四实施方式的主轴装置的前侧轴承附近的剖视图，（b）是前侧内圈隔圈的侧视图，（c）是前侧内圈隔圈的主视图。

图26（a）是放大表示本发明的第十五实施方式的主轴装置的前侧轴承附近的剖视图，（b）是前侧内圈隔圈的侧视图，（c）是前侧内圈隔圈的主视图。

图27（a）是放大表示本发明的第十六实施方式的主轴装置的前侧轴承附近的剖视图，（b）是前侧内圈隔圈的侧视图，（c）是前侧内圈隔圈的主视图。

图28（a）是放大表示本发明的第十七实施方式的主轴装置的前侧轴承附近的剖视图，（b）是前侧内圈隔圈的侧视图，（c）是前侧内圈隔圈的主视图。

图29（a）是放大表示本发明的第十八实施方式的主轴装置的前侧轴承附近的剖视图，（b）是前侧内圈隔圈的侧视图，（c）是前侧内圈隔圈的主视图。

图30（a）是放大表示本发明的第十九实施方式的主轴装置的前侧轴承附近的剖视图，（b）是前侧内圈隔圈的侧视图，（c）是前侧内圈隔圈的主视图。

图31（a）是放大表示本发明的第二十实施方式的主轴装置的前侧轴承附近的剖视图，（b）是前侧内圈隔圈的侧视图，（c）是前侧内圈隔圈的主视图。

图32用于说明图31所示的主轴装置中将前侧内圈隔圈和内圈紧固的方法的图，（a）是螺母紧固前的图，（b）是螺母紧固后的图。

图33（a）是放大表示本发明的第二十一实施方式的主轴装置的前侧轴承附近的剖视图，（b）是前侧内圈隔圈的侧视图，（c）是前侧内圈隔圈的主视图。

图34是放大表示本发明的第二十二实施方式的主轴装置的后侧轴承附近的剖视图。

符号说明

10主轴装置

12、113、212、312旋转轴

20、220、320转子

22、222、322定子

24、224、324后侧壳体

25、225、325轴承套筒

50、150，250、350  前侧轴承

52、6-2、15-2、16、2、25、2、262、352、362  内圈

53、63、153、163、253、263、353、363  滚珠

60、160、260、360  后侧轴承

70、70a  转子套筒（圆筒构件）

71  第一圆筒构件

72  第二圆筒构件

73  第三圆筒构件

91、94  环状槽

92  外向凸部

93  碳纤维复合材料（传热系数小的构件）

95  内向凸部

96  外周侧环状槽

97  内周侧环状槽

111 内套筒

112 外套筒

115 致冷剂供给通路

119 O型环（密封构件）

135 前侧轴承壳体

250 前侧轴承（固定端轴承）

260 后侧轴承（游动端轴承）

271、283  外侧金属构件

272、282  内侧金属构件

273、281  碳纤维复合材料

332 前侧内圈隔圈（内圈隔圈）

332a、336a  主体部

332b、336b  凸缘状突部

332d  内周圆锥部

332c  突部

336  后侧内圈隔圈（内圈隔圈）

352a  外周面

352c  外周圆锥部

354、364  保持架

H  壳体

M  马达

ΔL  轴向间隙（轴向间隙）

具体实施方式

以下，根据附图详细说明本发明的各实施方式的主轴装置。

（第一实施方式）

如图1所示，主轴装置10为马达内置方式，在其轴向中心部设置有中空状旋转轴12，在旋转轴12的轴芯中嵌插有能够自由滑动的拉杆（drawbar）13。拉杆13利用碟形弹簧17的作用力，对固定刀具支架14的筒夹部15向与刀具相反侧方向（图中的右方向）施力，刀具支架14与旋转轴12的圆锥面18嵌合。刀具支架14上安装有刀具（未图示），其结果为，在旋转轴12的一端（图中左侧）能够以夹着刀具的方式安装刀具。

另外，利用支承着旋转轴12的刀具侧的两列前侧轴承50、50和支承着刀具相反侧的两列后侧轴承60、60，将旋转轴12支承于壳体H，并使其能够自由旋转。需要说明的是，壳体H从刀具侧开始，依次包括前盖40、前侧轴承外圈按压件29、外筒19、后侧壳体24和后盖26。

在位于前侧轴承50、50与后侧轴承60、60间的旋转轴12的外周面，通过热压配合而外嵌转子20。另外，通过将热压配合于定子22的冷却套（jacket）23内嵌到构成壳体H的外筒19中，使配置于转子20周围的定子22固定于外筒19。由此，转子20和定子22构成马达M，向定子22供给电力，使转子20产生旋转力，从而使旋转轴12旋转。

各前侧轴承50为分别具有外圈51、内圈52、带有接触角而配置的作为滚动体的滚珠53和未图示的保持架的角接触球轴承；各后侧轴承60为具有外圈61、内圈62、作为滚动体的滚珠63和未图示的保持架的角接触球轴承。前侧轴承50、50（并列组合）与后侧轴承60、60（并列组合）配置为相互联动的背面组合。

前侧轴承50、50的外圈51、51由内嵌于外筒19且以螺栓紧固于外筒19的前侧轴承外圈按压件29，借助外圈隔圈30，相对于外筒19在轴向定位固定。另外，前侧轴受50、50的内圈52、52由外嵌于旋转轴12且利用紧固于旋转轴12的螺母31，借助内圈隔圈32，相对于旋转轴12，在轴向定位固定。

后侧轴承60、60的外圈61、61在后侧壳体24的内侧，内嵌于沿轴向相对于后侧壳体24自由滑动的状态的轴承套筒25，并且利用以螺栓紧固于轴承套筒25的后侧轴承外圈按压件33，借助外圈隔圈34，相对于轴承套筒25，在轴向上定位。在后侧壳体24与后侧轴承外圈按压件33之间，安装有用于使后侧轴承外圈按压件33向后端侧施力的螺旋弹簧38，后侧轴承外圈按压件33、轴承套筒25、外圈61、61和外圈隔圈34一体地向后端侧移动，各外圈61、61受到轴向的按压，相应于螺旋弹簧38施力受到定压预紧。后侧轴承60、60的内圈62、62外嵌于旋转轴12，且利用紧固于旋转轴12的其它螺母35，借助内圈隔圈36和速度传感器的被检测部37进行定位固定。

在此，旋转轴12构成为具有：由高张力钢或碳钢等金属材料制成的第一圆筒构件71；和配置于第一圆筒构件71的外周面，外周面嵌合有转子20，由碳纤维复合材料（CFRP）制成的第二圆筒构件72的半径方向的多层结构。

在第二圆筒构件72的外周面上，外嵌有前侧轴承50、50的内圈52、52、转子20以及后侧轴承60的内圈62、62。另外，在第一圆筒构件71的内部，容纳有沿轴向移动的筒夹部15、拉杆13或蝶形弹簧17。

第一圆筒构件71具有比第二圆筒构件72更长、且配置有第二圆筒构件72的小直径部71a；和具有用于紧固对前侧轴承50、50的内圈52、52的轴向位置限位的螺母31的外螺纹部71b的大直径部71c。另外，在从第二圆筒构件72延伸的小直径部71a的刀具相反侧端部，形成有用于紧固对后侧轴承60、60的内圈62、62的轴向位量限位的另一螺母35的外螺纹部71d。在第一圆筒构件71的内周面，形成有用于引导筒夹部15、拉杆13或碟形弹簧17自由滑动的多个滑动接触面71e、71f、71g，在刀具侧的内周面，形成有用于安装刀具支架14的圆锥面18。

用于构成第二圆筒构件72的碳纤维复合材料，使用了比弹性模量大于构成第一圆筒构件71的金属材料、比重、热膨胀系数（线膨胀系数）小于该金属材料的材料。特别是为了将由旋转轴12离心力产生的膨胀值抑制为适当的值，碳纤维复合材料的比弹性模量优选为所用金属材料的2倍以上，更优选为其3倍以上。碳纤维复合材料因纤维方向而各向异性，但与相关载荷方向相应，成形时决定了纤维方向。另外，也能够通过使纤维方向交叉，形成为各向同性来进行使用。进而，也能够将纤维方向决定为使圆周方向的比弹性模量增大的方向。

第一圆筒构件71与第二圆筒构件72的结合方法，既可以使分别形成的两者通过过盈配合或粘合而结合，或者也可以采用一体成形。进而，如图2所示，为了传导充分的旋转扭矩，也可将键80插入第一圆筒构件71与第二圆筒构件72之间，或者使上述两者进行花键嵌合。

另外，由于用于构成位于径向外侧的第二圆筒构件72的碳纤维复合材料，与用于构成位于内侧的第一套筒构件71的金属材料相比，其比弹性模量大、比重小、热膨胀系数小，因此，不会随着离心力作用、温度变化而在两者的嵌合部产生间隙，也不会产生旋转中的振动变大，刚性降低等不利情况。

例如，用于构成第二圆筒构件72的碳纤维复合材料是通过使含有固化剂的环氧树脂等热固性树脂浸入以PAN（丙烯腈）为主原料的碳纤维构成的线材平行并丝而成的织物或者由碳纤维构成的线材形成的织物（片状），将该片材多层叠合，卷绕于芯棒等之上，再加热固化而制造。

作为碳纤维复合材料的特性，例如当使用了东邦Tenax公司的碳纤维型号HTA时，其抗拉强度为2060MPa、拉伸弹性模量为137GPa、比重为1.55g/cc，与现有的高张力钢等相比，其抗拉强度为同等甚至以上，比重为其1/5左右。另外，通过使纤维方向和角度最优化，能够使热膨胀系数在－5～+5×10^-6（K^-1）之间，因此，与现有碳钢相比，能达到其1/2～1/10左右。

另外，转子20与第二圆筒构件72通过热压配合形成过盈嵌合。在因离心力而使嵌合部分的过盈量减少时，因扭转扭矩而导致发生旋转打滑，进而，在有间隙的情况下，有可能增大主轴的振动，造成加工不合格。

因此，该过盈量是考虑了因离心力造成过盈量减少而预先冗余设定。例如，考虑到因离心力造成过盈量减少，将过盈量大小设定为大于等于（转子20的内径离心膨胀量－第二圆筒构件72的外径的离心膨胀量）。具体而言，将碳纤维复合材料的成型时的卷绕角度设定为适当值，例如，使“比弹性模量=E（纵弹性模量）/ρ（密度）”为适当值，使转子20的半径方向壁厚与碳纤维复合材料的半径方向壁厚成为适当的比率或比值，或者通过转子材质和碳纤维复合材料的选定（纤维径和结合树脂材料的选定）等进行设定。另外，组合这些方法，还能够将其它影响离心膨胀的因素设定为适当值。

而且，当利用成型时的卷绕角度，将碳纤维复合材料的线膨胀系数设定为小于转子20的该系数时，也考虑到随着转子20的温度上升过盈量减少而形成间隙的情况。因此，优选为将过盈量设定为大于等于（上述离心膨胀量＋温度上升造成的过盈量的减少量）。

或者，也可以在转子20的第二圆筒构件72之间安装金属制套筒（未图示），或者，还可以如专利文献1所述，在碳纤维复合材料的外周面喷镀金属或陶瓷。

另外，除了过盈嵌合以外，也可以在转子20和第二圆筒构件72中的至少其中一部分形成花键或键，将碳纤维复合材料一体成型。

这样，根据本实施方式的主轴装置10，由于用于第二圆筒构件72的碳纤维复合材料的传热系数低，因此，转子20外嵌于第二圆筒构件72，转子20的发热难以经由旋转轴12传导到前侧轴承和后侧轴承50、60的内圈52、62，从而抑制内外圈51、52、61、62的温度差，维持适当的预压。另外，由于还抑制了旋转轴12自身的膨胀，因此，能够实现良好的加工精度。

另外，旋转轴12在第二圆筒构件72的内侧具有由金属材料制成的第一圆筒构件71，因此，拉杆13的滑动接触面72f或刀具支架14的安装圆锥面18由第一圆筒构件71构成，能够确保特定部位的耐磨性。

进而，由于转子20与第二圆筒构件72过盈嵌合，因此，即使发生了离心力或转子20的温度上升，也能够抑制间隙，并能够抑制转子20的旋转打滑，或旋转轴12的振动增大。

另外，由于第一圆筒构件71具有配置有第二圆筒构件72的小直径部71a；和具有用于紧固对前侧轴承50轴向位置限位的螺母31的外螺纹部71b大直径部71c，因此，能够将螺母31可靠地紧固于外螺纹部71b。

另外，前侧轴承50、50的内圈52、52自身的发热从内圈隔圈32或螺母31，经第一圆筒构件71传导到刀具支架14等金属构件，因此，能够抑制内圈52、52的温度上升。

另外，在马达内置方式的主轴装置中，前侧轴承50与后侧轴承60间的距离容易变长，而旋转轴的径向固有振动频率容易变小。在机床的主轴装置的情况下，并非以特定转速来使用，而是能够根据加工物或加工条件，在直到最高转速的所有转速区域范围内使用，至少存在只要旋转轴系的固有振动频率不大于最高转速下的频率，则无法利用共振作用进行加工，或者，有可能在共振区域发生旋转轴12的异常振动的顾虑。在本实施方式中，由于使用了比弹性模量大于金属材料的碳纤维复合材料，因此，在同一轴承间距（span）的情况下，能够提高旋转轴系的固有振动频率（特别是径向的固有振动频率），能够实现主轴装置的最高转速的增加，扩大加工旋转区域。

另外，碳纤维复合材料的振动衰减性比金属材料优异，因此，实现了旋转轴12的动态刚性的提高，其结果为，在严苛的加工条件或精加工中也不易发生高频振动，加工面粗糙度改善，提高了加工面的品质和光泽度，并使加工精度变稳定。

进而，主轴装置的加工时间及减速时间依赖于旋转惯量J的大小。在此，中空圆筒的旋转惯量利用下述计算式得到，存在着与直径的4次方成正比的关系。

J=（D⁴－d⁴）·L·η·π/32

式中，D为中空圆筒的外径，d为中空圆筒的内径，L为中空圆筒的轴向长度，η为比重。

因此，在主轴装置的主要构成构件中占有较大重量比的旋转轴12，采用了比重小的碳纤维复合材料，由此降低旋转轴12整体的重量，而且，由于远离旋转中心的第二圆筒构件72采用了碳纤维复合材料，因此，能够减小旋转惯量，能够大幅度缩短主轴装置的加工时间和减速时间，实现加工刀具更换时间的缩短，能够实现高效率的加工。

而且，由于碳纤维复合材料具有耐蚀性，因此，通过在第二圆筒构件72外嵌前侧轴承50、50以及后侧轴承60、60，能够防止因冷却剂的浸入或附着而造成旋转轴12的表面因被腐蚀而生锈，以致该锈侵入轴承内部而造成润滑不畅，而使轴承热粘。

另外，由于金属材料存在于内径侧或两端侧，由此可确保旋转轴的外径、内径精磨的基准面，能够实现高精度的精磨。当在碳纤维复合材料上设置基准面时，易于发生磨损或变形等，难以确保高速主轴所需的同轴度、圆度等。当同轴度、圆度变差时，会出现不平衡性变大，高速旋转时发生振动以及加工精度差的情况。

此外，如图3所示的第一实施方式的变形例所示，前侧轴承50、50的内圈52、52也可以采用利用过盈嵌合外嵌到旋转轴12的第一圆筒构件71的固定套筒81，相对于旋转轴12而定位固定于轴向的结构。此外，固定套筒81在第一圆筒构件71上的装配通过热压配合进行，固定套筒81从第一圆筒构件71上的拆解，通过向设于固定套筒81与第一圆筒构件71之间的液压室83施加液压来进行。

在这样构成的情况下，由于固定套筒81与第一圆筒构件71过盈嵌合，因此，通过增大固定套筒81与第一圆筒构件71间的有效接触面积，能够提高热传导性，前侧轴承50的内圈52的发热能够经由固定套筒81有效地向第一圆筒构件71散逸。

另外，由于采用固定套筒81不经隔圈等而与内圈52直接抵接的结构，因此，能够将固定套筒81的轴向长度设定得较长。因此，能够延长固定套筒81与第一圆筒构件71的嵌合部的轴向长度，从而增大用于热传导的接触面积。

这样，能够使前侧轴承50的内圈52的发热经由固定套筒81更高效地传导到第一圆筒构件71侧，因此，能够降低内圈52的温度，减少内圈52和外圈51的温度差。因此，能够减小前侧轴承50旋转中的预压增大，并抑制内圈52与滚珠53以及外圈51与滚珠53的滚动接触部的PV值，因此，能够防止前侧轴承50发生热粘。

另外，固定套筒81与旋转轴12的第一圆筒构件71过盈嵌合，因此，能够抑制固定套筒81向旋转轴12倾斜，能够将内圈52均匀固定，进一步提高了加工精度。

此外，即使如上述实施方式所述，在以螺母31将内圈52定位固定于轴向的情况下，通过确保螺母31的轴向长度较长、或缩短螺纹间距（采用细牙螺纹的螺母）、或尽量减小螺母31与第一圆筒构件71以及隔圈32与第二圆筒构件72的嵌合间隙（例如过渡配合嵌合）等规格，能够增大热传导的有效接触面积，散发内圈52的发热。

另外，同样，即使在由螺母31将内圈52在轴向定位的情况下，通过在螺母31装配时进行其倾斜修正，能够将内圈52均匀固定，确保加工精度。

此外，配设于刀具侧的前侧轴承50为用于担负切削载荷的轴承，该负荷将导致发热量提高。另外，在主轴装置10的刀具侧，设置有用于保持刀具支架14的圆锥面18，因此，为了确保轴的刚性和轴系的固有振动频率，对壁厚有要求，存在前侧轴承50的内径增大的趋势，其结果增大了前侧轴承50的dmn值。因此，如上所述设置固定套筒81并有效地散发前侧轴承50的发热的结构非常有效。

另一方面，配设于刀具相反侧的后侧轴承60与前侧轴承50相比，不直接负载切削载荷，其尺寸也小于前侧轴承50，因而，也可如上述实施方式所述，采用通过螺母35定位于轴向的结构。但是，在具有能够确保轴向空间的加工余量的情况下，也可根据需要，后侧轴承60、60的内圈62、62构成为不使用螺母35，而是利用过盈嵌合外嵌于第一圆筒构件71的固定套筒，相对于旋转轴12定位于轴向（未图示）。

（第二实施方式）

接着，参照图4对本发明的第二实施方式的主轴装置进行详细说明。此外，对与第一实施方式相同或等同部分标注同一符号，省略或简化其说明。

在第二实施方式中，旋转轴12除了与第一实施方式同样具有由金属材料制成的第一圆筒构件71和由碳纤维复合材料（CFRP）构成的第二圆筒构件72以外，还具有配置于第二套筒构件72的外周面，外周面分别嵌合有前侧轴承50、50的内圈52、52以及后侧轴承60、60的内圈62、62的由金属材料制成的两个第三圆筒构件73、74。

第二圆筒构件72在外周面的远离转子20嵌合的轴向中间部的位置的前方部分以及后方部分，具有台阶部72a、72b，使得配置第三圆筒构件73、74的外周面为小直径。并且，第三圆筒构件73、74的套筒部分73a、74a嵌合于比台阶部72a更靠前方以及比台阶部72b更靠后方的形成为小直径的外周面，并且从套筒部分73a、74a的与螺母侧相反的端部向径向外侧延伸的法兰部73b、74b被夹持在台阶部72a、72b的轴向侧面与内圈52、62的轴向端面之间。

此外，将法兰部74b的外径设定为不致对转子20嵌合到第二圆筒构件72时产生干扰的嵌合有转子20的外周面的外径以下。

第三圆筒构件73、74形成为与第二圆筒构件72的外周面嵌合的薄壁套筒，优选为选定高张力钢或碳钢等表面硬度与第一圆筒构件71同等的金属材料。使得由该薄壁套筒形成的第三圆筒构件73、74通过热压配合而覆盖到第二圆筒构件72的外周面，或者兼用少量过盈量和粘接，由此与第二圆筒构件72的外周面结合。并且，在第三圆筒构件73、74的外周面，过盈嵌合有前侧轴承50、50的内圈52、52和后侧轴承60、60的内圈62、62。

此外，为了确保与第三圆筒构件73、74的适度嵌合，对与第一圆筒构件71结合的由碳纤维复合材料制成第二圆筒构件72的外周面施行了精加工，而且，为了确保与各内圈52、62的适度嵌合，对金属材料制第三圆筒构件73、74的外周面也施行了精加工。

但是，尽管用于构成第二圆筒构件72的碳纤维复合材料在比弹性模量方面优于金属材料，但表面硬度易取决于作为母材的树脂材料，因此比较柔软。另外，为了实现主轴的高刚性化及提高轴的旋转精度，旋转轴12与各内圈52、62之间的嵌合需要至少以间隙为零以上的过盈量嵌合。

在使用转速较低的主轴时，过盈量值较小也不是问题，但是，在以高速旋转下使用主轴时，由离心力产生的内圈52、62的膨胀与旋转轴12呈增大状态。因此，过盈量变小则间隙变大，导致旋转轴的振动或震颤等不利情况的发生，因而需要增大过盈量。在这样的条件下，使碳纤维复合材料内圈局部（仅内圈的轴向宽度部分）过盈嵌合的情况下，两者间的接触表面压局部增大，有可能因碳纤维复合材料的表面的压溃或变形等而导致嵌合部无法优质接合。

另一方面，如本实施方式所述，通过使用第三圆筒构件73、74，能够使碳纤维复合材料（第二圆筒构件72）与第三圆筒构件73、74在轴向大范围结合，而且，通过制成薄壁套筒，即使以大过盈量与碳纤维复合材料嵌合，也可预料第三圆筒构件73、74侧的弹性变形，因而能够减小两者间的接触表面压。此外，如果以小过盈嵌合使两者相互粘合接合，以代替大过盈嵌合，则不会增大接触表面压。

其后，进而，即使在使内圈52、62以大过盈量与第三圆筒构件73、74外周面嵌合的情况下，也不直接对碳纤维复合材料的表面施加局部的表面压，而是经第三圆筒构件73、74施加载荷，使嵌合产生的压缩力被分散。在这样的缓冲作用下，碳纤维复合材料的表面不会发生压溃或变形等。

另外，由于内圈与碳纤维复合材料的线膨胀系数不同，因此，随着转速的增大，当主轴的温度上升时，与离心力效果同样，嵌合部的间隙将发生变化。因此，优选为考虑了这些条件的基础上设定组装时的嵌合，以使运转中（例如作为对象的主轴的最高转速时）的第三圆筒构件73、74与内圈52、62之间的嵌合间隙为0～过盈量。

另外，在因定期维护或突发轴承不良状况等而更换轴承的情况下，内圈52、62由金属材料制第三圆筒构件73、74上卸下。该拆卸结构与内圈嵌合于金属材料的旋转轴中的现有结构同样，因此，没有问题。

进而，如上所述，由于第三圆筒构件73、74设有法兰部73b、74b，因此，能够与相反侧的螺母31、35和内圈隔圈32、36一起，使轴承50、60的内圈端部的轴向固定为金属间结合。由于碳纤维复合材料使用合成树脂材料作为母材，因此，在使内圈52、62与碳纤维复合材料以一定载荷相互紧贴结合的情况下，存在内圈端部与碳纤维复合材料的接触部间的弹性变形增大的趋势，有可能减弱利用螺母31、35的紧固结合。即，为了刚性而极力提高紧固力时，碳纤维复合材料有可能出现裂纹或缺口等破损。另一方面，为了确保切削精度，需要轴向的变形刚性。因此，通过在第三圆筒构件73、74设置法兰部73b、74b，能够解决这些问题。

此外，在碳纤维复合材料的表面硬度较高的情况下，也可以不设置法兰部73b、74b，而是使内圈52、62的轴向端面与第二圆筒构件72的台阶部72a、72b的轴向端面直接接合。

另外，套筒部分73a、74a与法兰部73b、74b也可以分体构件构成。

这样，根据本实施方式的主轴装置10，在从第二圆筒构件72的嵌合有转子20的外周面的在轴向分开的位置的外周面上，配置有外周面分别与前侧轴承和后侧轴承50、60的内圈52、62嵌合的金属材料制第三圆筒构件73、74，因此，能够使第三圆筒构件73、74与轴承50、60的内圈52、62的表面硬度相同，容易进行两者间的过盈嵌合，并且，当更换轴承50、60时，能够抑制嵌合面发生热粘和擦伤等不利情况。

而且，轴承的发热能够利用第三圆筒构件73、74与轴承内圈52、62的内周面的嵌合部（嵌合部圆周方向整个面为传热面积）经由内圈隔圈32、36，传导到前侧轴承螺母31或第一圆筒构件71。即，能够抑制热量停滞在轴承内圈52、62，以致因轴承内外圈温度差造成预压过大，发生热粘等不利情况。

另外，第三圆筒构件73、74具有夹持于第二圆筒构件72的台阶部72a、72b的轴向侧面与内圈52、62的轴向端面之间的法兰部73b、74b，因此，在强力地紧固着相反侧的螺母31、35的情况下，也不会出现第二圆筒构件72的裂纹或缺口等破损，能够进行轴承50、60的内圈端部的轴向固定。

此外，在本实施方式中，第三圆筒构件73、74形成为与第二圆筒构件72外周面嵌合的薄壁套筒，但第三圆筒构件73、74也可以形成为通过电学或化学方法与第二圆筒构件72外周面相结合的薄膜构件。例如，在使用如下所示的金属电镀等时，能够形成牢固的覆膜。例如，在第二圆筒构件72的表面（即外周面和台阶部72a、72b的轴向端面），从内侧开始依次形成用于喷镀的基底处理层、金属喷镀处理层、中间电镀层以及最外电镀层，由此，获得牢固结合的金属镀层。

在此，所谓基底处理层是通过，例如，将满足传热系数为0.001cal·cm^-1·sec^-1·deg^-1以上、λ·S≥0.05（λ：传热系数，S：以m²/g表示的表面积）的非扁平状的无机填料，或者表面具有复杂凹凸的无机填料等特殊形状的金属或无机粉末与热固型树脂配合而涂敷在碳纤维复合材料表面，并热固化而形成。另外，金属喷镀处理层的材质只要是能够电镀到Cu、Ni、Al、Fe等的表面即可，除此无特别限制。中间电镀层的材质从封孔性能和耐蚀性这两点来选择，在这样的目的下进行各种实验的结果为，Cu或Ni特别有效。进而，最外电镀层的材质也根据用途而适当选择，通常采用Ni和Cu，特别是要求表面硬度的情况下优选为镀Cu。

其他构成以及作用与第一实施方式同样。

另外，在图5所示的第二实施方式的变形例中，也可采用前侧轴承50、50的内圈52、52通过利用过盈嵌合外嵌于旋转轴12的第一圆筒构件71的固定套筒81，相对于旋转轴12，定位于轴向的结构。在该情况下，也起到与图3同样的效果。

另外，如图6所示的第二实施方式的另一变形例的主轴装置所述，也可对前侧轴承50、50和后侧轴承60、60分别施加定压预紧。在该情况下，前侧轴承50、50与后侧轴承60、60分别配置为经背面组合。

这样的主轴装置，也能够起到与上述实施方式同样的效果。

进而，适用本发明的主轴装置也可由一对角接触球轴承构成，以对前侧轴承50、50施加定压预紧，后侧轴承60由单列圆柱滚子轴承构成。

（第三实施方式）

接着，参照图7，详细说明本发明的第三实施方式的主轴装置。此外，对与第一实施方式相同或等同部分标注同一符号，省略或简化其说明。

在第三实施方式中，将马达M的转子20配置为能够借助转子套筒70与旋转轴12一体旋转。另外，旋转轴12由金属材料制成，另一方面，转子套筒70由碳纤维复合材料（CFRP）制成。碳纤维复合材料（CFRP）使用了传热系数和热膨胀系数小于金属材料、比弹性模量高于金属材料且比重小于金属材料的材料。特别是通过将传热系数小的碳纤维复合材料制成转子套筒70配置于转子20与旋转轴12之间，能够在具有与金属同等强度的状态下，形成转子20与旋转轴12之间的绝热。由此，转子20的发热难以传导到旋转轴12，抑制了旋转轴12自身的热膨胀，从而能够维持良好的加工精度。

进而，转子20的热量难以经由旋转轴12传导到前侧轴承和后侧轴承50、60的内圈52、62，抑制了内圈温度的升温，从而能够减少内外圈51、52、61、62的温度差。由此，防止因前侧轴承和后侧轴承50、60的内部载荷上升造成轴承热粘等不利情况的发生。

具体而言，作为碳纤维复合材料，例如，是通过使含有固化剂的环氧树脂等热固性树脂浸入以PAN（丙烯腈）为主原料的碳纤维构成的线材平行并丝而成的织物或者由碳纤维构成的线材形成的织物（片状），将该片材多层叠合，卷绕于芯棒等之上，再加热固化而制造。

作为碳纤维复合材料的特性，例如，当使用了东邦Tenax公司的碳纤维型号HTA时，其抗拉强度为2060MPa、拉伸弹性模量为137GPa、比重为1.55g/cc，与现有的高张力钢等相比，其抗拉强度为同等甚至以上，比重为其1/5左右。另外，通过使纤维方向和角度最优化，能够使热膨胀系数在－5～+5×10^-6（K^-1）之间，因此，与现有碳钢相比，能达到其1/2～1/10左右。

此外，前侧轴承和后侧轴承50、60的外圈51、61的热量经由嵌合的壳体H来散热，另一方面，存在内圈52、62的热量难以散热而导致温度高于外圈51、61的趋势。因此，对于以内外圈51、52、61、62的温度差为起因的内部载荷上升，内圈52、62的温度管理很重要。

转子20与转子套筒70以及转子套筒70与旋转轴12通过过盈嵌合、粘合以及一体成形等方式结合。其中，在转子20与转子套筒70通过过盈配合而结合的情况下，预料会出现因各构件的线膨胀系数不同而造成径向膨胀量差，因离心力不同造成膨胀量的不同而导致旋转时径向的膨胀量差，优选为考虑了旋转轴12的转速或旋转中的温度来选定适当的过盈量，以使得至少在旋转中的转子20的内径与转子套筒70的外径之间不产生间隙。

例如，考虑到因离心力造成过盈量减少，将过盈量大小设定为大于等于（转子20的内径离心膨胀量－转子套筒70的外径的离心膨胀量）。具体而言，将碳纤维复合材料的成型时的卷绕角度设定为适当值，例如，使“比弹性模量=E（纵弹性模量）/ρ（密度）”为适当值，使转子20的半径方向壁厚与碳纤维复合材料的半径方向壁厚成为适当的比率或比值，或者通过转子材质和碳纤维复合材料的选定（纤维径和结合树脂材料的选定）等进行设定。另外，组合这些方法，还能够将其它影响离心膨胀的因素设定为适当值。

另外，当利用成型时的卷绕角度，将碳纤维复合材料的线膨胀系数设定为小于转子20的该系数时，也考虑到随着转子20的温度上升过盈量减少而形成间隙的情况。因此，优选为将过盈量设定为大于等于（上述离心膨胀量＋温度上升造成的过盈量的减少量）。

进而，为了将由旋转轴12离心力产生的膨胀值抑制为适当的值，碳纤维复合材料的比弹性模量优选为所用金属材料的2倍以上，更优选为其3倍以上。碳纤维复合材料因纤维方向而各向异性，但与相关载荷方向相应，成形时决定了纤维方向。另外，也能够通过使纤维方向交叉，形成为各向同性来进行使用。进而，也能够将纤维方向决定为使圆周方向的比弹性模量增大的方向。

这样，由于碳纤维复合材料的传热系数和热膨胀系数小于金属材料、比弹性模量高于金属材料、并且比重小于金属材料，因此，在离心力作用和温度变化下也不会在转子套筒70旋转轴12的嵌合部产生间隙，不会出现因旋转中的振动变大或刚性降低等不利情况。

如上所述，根据本实施方式的马达内置方式的主轴装置10，在用于支承旋转轴12使其能够自由旋转的前侧轴承50与后侧轴承60之间，借助由传热系数小于旋转轴12的碳纤维复合材料形成的转子套筒70，将转子20外嵌固定于旋转轴12，因此，转子20的发热难以传导到旋转轴12乃至经由旋转轴12传导到前侧轴承50以及后侧轴承60的内圈52、62，能够抑制内外圈51、52、61、62的温度差而维持适当的预压，即使在dmn值为100万以上的高速旋转中，也能够防止轴承50、60发生热粘。另外，由于还能抑制旋转轴12自身的膨胀，因此，能够实现良好的加工精度。

（第四实施方式）

接着，参照图8，详细说明本发明的第四实施方式的主轴装置。此外，与第一实施方式相同或等同部分标注同一符号，省略或简化其说明。

在第四实施方式中，配置于转子20与旋转轴12之间的转子套筒70a由金属构成。另外，在嵌合有转子套筒70a的旋转轴12的嵌合部的外周面，形成有环状外向凸部92，从而形成多个环状槽91。在各环状槽91中，呈环状配置有碳纤维复合材料（CFRP）93，其通过过盈配合、粘合或者一体成形等方式而固定于旋转轴12与之形成一体。

作为碳纤维复合材料（CFRP），使用了传热系数和热膨胀系数小于金属材料、比弹性模量高于金属材料且比重小于金属材料的材料。特别是通过将传热系数小的碳纤维复合材料93配置于与转子套筒70a嵌合的多个环状槽91，减少了转子套筒70a与旋转轴12的金属相互之间的接触面积，即，热传导面积，使转子20的发热难以传导到旋转轴12，抑制了旋转轴12自身的热膨胀，维持了良好的加工精度。

进而，转子20的热量难以经由旋转轴12传导到前侧轴承和后侧轴承50、60的内圈52、62，抑制了内圈温度的升温，由此能够减少内外圈51、52、61、62的温度差。由此，在具有与金属同等强度的状态下，能够防止因前侧轴承和后侧轴承50、60的内部载荷上升造成轴承的热粘等不利情况的发生。

另外，在除了由传热系数小的碳纤维复合材料93所在位置以外的转子套筒70a与旋转轴12间的对置面，即转子套筒70a的内周面与旋转轴12的环状外向凸部92间残留有金属之间的嵌合。在金属制转子套筒70a仅与表面硬度低于金属而易于弹性变形的碳纤维复合材料93嵌合的情况下，难以对嵌合进行适当的管理。另一方面，如本实施方式所示，通过在旋转轴12的环状外向凸部92与转子套筒70a间残留金属之间的嵌合，容易对嵌合部的过盈量进行适当的管理。

具体而言，作为碳纤维复合材料93，例如，是通过使含有固化剂的环氧树脂等热固性树脂浸入以PAN（丙烯腈）为主原料的碳纤维构成的线材平行并丝而成的织物或者由碳纤维构成的线材形成的织物（片状），将该片材多层叠合，卷绕于芯棒等之上，再加热固化而制造。碳纤维复合材料93根据纤维方向而呈现各向异性，但也可对应于载荷方向来决定纤维方向，通过在成型时使纤维的方向交叉，而形成各向同性来使用。

作为碳纤维复合材料的特性，例如，当使用了东邦Tenax公司的碳纤维型号HTA时，其抗拉强度为2060MPa、拉伸弹性模量为137GPa、比重为1.55g/cc，与现有的高张力钢等相比，其抗拉强度为同等甚至以上，比重为其1/5左右。另外，通过使纤维方向和角度最优化，能够使热膨胀系数在－5～+5×10^-6（K^-1）之间，因此，与现有碳钢相比，能达到其1/2～1/10左右。

此外，旋转轴12的环状槽91与环状外向凸部92的比率，换言之，转子套筒70a与旋转轴12的嵌合部中的金属之间的接触面积和金属与碳纤维复合材料93的接触面积的比率，取决于转子套筒70a与旋转轴12的嵌合部的绝热效果和结合强度之间的平衡关系。

另外，前侧和后侧轴承50、60的外圈51、61的热量通过嵌合的壳体H而散热，与此相对，存在内圈52、62的热量难以散热而导致温度高于外圈51、61的趋势。因此，对于以内外圈51、52、61、62的温度差为起因的内部载荷上升，内圈52、62的温度管理很重要。

金属制转子套筒70a与转子20通过过盈配合、粘合或者一体成形等方式结合。将由多个硅钢板层叠而成的转子20过盈配合到由金属制成的外向凸部92与碳纤维复合材料93混合而成的轴部的情况下，嵌合于外向凸部92的硅钢板与嵌合于表面硬度低于金属的碳纤维复合材料93的硅钢板，有可能产生嵌合偏离。因此，有可能使多个硅钢板间的平衡发生偏离，影响波及马达M的性能。另一方面，在本实施方式中，通过使转子20经转子套筒70a与旋转轴12嵌合，使嵌合不产生偏离，容易对过盈量进行控制管理。

在使转子20与转子套筒70a以及转子套筒70a与旋转轴12过盈配合的情况下，预料会出现因离心力不同造成膨胀量不同而导致旋转时径向的膨胀量差，各构件的线膨胀系数不同（在本实施方式中金属相互嵌合而大致相等）而造成径向膨胀量差，因而，优选为考虑了旋转轴12的转速或旋转中的温度，在旋转中的转子20的内径与转子套筒70a的外径之间，以及转子套筒70a的内径与旋转轴12的外径之间选择适当的过盈量，使得至少不产生间隙。

如上所述，根据本实施方式的马达内置方式的主轴装置10，在转子20与旋转轴12之间设有转子套筒70a，在与转子套筒70a对置的旋转轴12的外周面，局部介入有作为传热系数小于旋转轴12的构件的碳纤维复合材料93，因此，转子20的发热难以传导到旋转轴12乃至经由旋转轴12传导到前侧轴承50以及后侧轴承60的内圈52、62，从而能够抑制内外圈51、52、61、62的温度差，维持适当的预压，并能够防止轴承50、60发生热粘。另外，也抑制了旋转轴12自身的膨胀，因此，能实现良好的加工精度。

另外，在旋转轴12的外周面形成环状的外向凸部92，从而形成多个环状槽91，多个环状槽91配置有传热系数小于旋转轴12的碳纤维复合材料93，转子套筒70a的内周面与旋转轴12的环状外向凸部92过盈配合嵌合，因此，能够使转子20的发热难以通过碳纤维复合材料93传导到旋转轴12，而且，能够使旋转轴12与转子套筒70a进行金属之间的稳定嵌合。

进而，传热系数小于旋转轴12的构件由碳纤维复合材料形成，因此，能够高效抑制来自转子20的传热。

图9是第四实施方式的变形例的主轴装置的主要部分剖视图。在本变形例的主轴装置10中，碳纤维复合材料93的配置位置与第四实施方式相反，在金属制的转子套筒70a的内周面，形成有环状的内向凸部95，从而形成多个环状槽94。在各环状槽94中，呈环状配置有碳纤维复合材料（CFRP）93，通过过盈配合、粘合或者一体成形等结合。

由此，通过在转子套筒70a的内周面的局部配置传热系数小的碳纤维复合材料93，减少转子套筒70a与旋转轴12的金属之间的接触面积，减小了从转子套筒70a向旋转轴12的传热面积，抑制了转子20的热量经由转子套筒70a传导到旋转轴12。

另外，通过残留有转子套筒70a的内向凸部95与旋转轴12的外周面的金属之间的嵌合，旋转轴12与转子套筒70a过盈配合，使得过盈量管理变得容易。

进而，通过使碳纤维复合材料93由另外的构件形成，能够使具有碳纤维复合材料93的转子套筒70a与其他的主轴装置共用。

（第五实施方式）

接着，参照图10来说明第五实施方式的主轴装置。此外，与第四实施方式相同或等同部分标注同一符号，省略或简化其说明。

如图10所示，在本实施方式的主轴装置10中，转子20直接以过盈配合方式而外嵌固定在旋转轴12的轴向大致中央处。

在旋转轴12的从嵌合有转子20的位置离开轴向两侧的外周面，形成有一对外周侧环状槽96，而且，在旋转轴12的内周面，形成有一对内周侧环状槽97。在外周侧环状槽96以及内周侧环状槽97，分别呈环状配置有传热系数小于旋转轴12的碳纤维复合材料（CFRP）93，该材料通过过盈配合、粘合或一体成形等方式与旋转轴12一体结合。

由此，在转子20和旋转轴12间的嵌合部（旋转轴12的大致轴向中央部）与前侧轴承50及后侧轴承60之间，配置有传热系数小的碳纤维复合材料93，以减小传热系数高的金属部分的截面积（热传导面积）。

因此，转子20的热量难以经由旋转轴12传导到前侧轴承和后侧轴承50、60的内圈52、62，抑制了内圈温度的升温，从而能够减少内外圈51、52、61、62的温度差。由此，能够防止因前侧轴承和后侧轴承50、60的内部载荷上升造成轴承的热粘等不利情况的发生。

如上所述，根据本实施方式的马达内置方式的主轴装置10，在前侧轴承50与后侧轴承60之间，并且在旋转轴12的内周面和远离嵌合有转子20的位置的旋转轴12的外周面，分别配置有传热系数小于旋转轴12的碳纤维复合材料93，因此，从转子20传导至旋转轴12的热量难以传导到前侧轴承和后侧轴承50、60的内圈52、62，抑制了内外圈51、52、61、62的温度差，能够维持适当的预压，能够防止轴承50、60的发生热粘。

另外，与两环状槽96、97一体结合的碳纤维复合材料93具有与金属同等及以上的强度，因此，不会降低旋转轴12的强度。

此外，在本实施方式中，也能够使转子20经转子套筒外嵌到旋转轴12。

另外，在图10所示的实施方式中，外周侧环状槽96和内周侧环状槽97具有大致相等的宽度，且分别形成于轴向同一位置，但并不局限于此。即，只要碳纤维复合材料93配置于前侧轴承50与后侧轴承60之间，且旋转轴12的内周面与远离与转子20或转子套筒嵌合的位置的旋转轴12的外周面中的至少一处即可。

例如，图11是第五实施方式的变形例的主轴装置的主要部分剖视图。旋转轴12的内周侧环状槽97配置于与转子20沿轴向重叠的位置。另外，内周侧环状槽97与形成于转子20的轴向两侧的外周侧环状槽96相互重叠形成于径向。

并且，在外周侧环状槽96以及内周侧环状槽97中，传热系数小的碳纤维复合材料93通过过盈配合、粘合或者一体成形等与旋转轴12结合成一体，因此，减小了旋转轴12的转子20的嵌合部与前侧轴承50以及后侧轴承60之间的传热面积，能够有效地抑制前侧轴承和后侧轴承50、60的内圈52、62的温度升温。

另外，第四实施方式与第五实施方式组合起来也能够适用。例如，如图12所示，与第四实施方式的变形例同样，在设置于内周面的环状槽94中呈环状配置有碳纤维复合材料93的转子套筒70a，与旋转轴12的外周面嵌合。进而，在旋转轴12上，与转子套筒70a的嵌合部沿轴向重叠形成的内周侧环状槽97中，配置有碳纤维复合材料93。

由此，在本变形例的主轴装置10中，利用设置于转子套筒70a和旋转轴12的碳纤维复合材料93，在转子套筒70a与旋转轴12的嵌合部，以及前侧轴承50与后侧轴承60之间的旋转轴12，减少了热传导面积，抑制了前侧轴承和后侧轴承50、60的内圈52、62的温度升温。

（第六实施方式）

接着，参照图13以及图14说明第六实施方式的主轴装置。图13是采用了本实施方式的主轴装置的双柱式加工中心的立体示意图，图14是图13中的主轴装置的剖视图。如图13所示，在双柱式加工中心1中，在头部2上，支承着工作台3，使其能够沿X轴方向移动，在头部2的两侧，竖立着一对支柱4。在支柱4的上端，架设有横轨5，在横轨5上，设有能够沿Y轴方向移动的滑鞍6。而在滑鞍6上，支承有能够沿Z轴方向升降的滑枕7，在滑枕7的下端，安装有能够驱动并保持本发明的主轴装置10使其以回转分度绕Y轴和Z轴旋转的主轴箱8。在主轴箱8的2条的支承臂8a内，设有未图示的倾斜机构，主轴装置10利用该倾斜机构而经由支架9使其以回转分度绕Y轴旋转。

如图14所示，主轴装置10具有：内嵌于支架9的壳体H；插入壳体H内部的旋转轴113；分别支承旋转轴113使其能够相对于壳体H自由旋转的前侧轴承150和后侧轴承160。

旋转轴113形成为中空状，其内部分别组装有：沿轴向延伸的拉杆；设置于拉杆的前端侧的筒夹；以及设置于拉杆与旋转轴113之间，用于将筒夹牵引至刀具相反侧的蝶形弹簧（各构件均未图示）。由此，通过将安装于筒夹的刀具支架牵引至刀具相反侧（图14中的右侧），而与形成于旋转轴113的刀具侧内周面上的圆锥面113a嵌合，并将刀具安装于旋转轴113。

另外，旋转轴113利用用于支承其刀具侧（图14中的左侧）四列前侧轴承150和用于支承刀具相反侧的两列后侧轴承160，被支承在壳体H上且能自由旋转。壳体H具有：外嵌于多个前侧轴承150和后侧轴承160的金属制内套筒111；以及外嵌于内套筒111的碳纤维复合材料制外套筒112；外套筒112通过过盈配合、间隙配合或粘接剂的并用方式而外嵌固定于内套筒111。

外套筒112通过将螺栓（未图示）插通到设于该套筒轴向前端的凸缘部112a的螺栓孔114中而固定到作为机械侧的主轴箱8的支架9。

在内套筒111与外套筒112的嵌合部，更具体而言为内套筒111的外周面，呈螺旋状地形成有用于循环供给致冷剂的致冷剂供给通路115的冷却用槽116。冷却用槽116其轴向两端与比该冷却用槽116更靠内径侧且沿轴向延伸设置的供给孔117相连通，该供给孔117与形成于后述后侧轴承外圈按压件127的致冷剂供给排出口130连通。并且，未图示的致冷剂供给装置经由配管与致冷剂供给排出口130相连接，冷却水等致冷剂经由供给孔117循环供给至致冷剂供给通路115，以使内套筒111冷却。

另外，在内套筒111的外周面的轴向两端，形成有O型环槽118，在O型环槽118中安装有作为密封构件的O型环119。因此，致冷剂供给通路115的轴向两侧被O型环119从外部封闭，以防止致冷剂泄漏。

各前侧轴承150为分别具有外圈151、内圈152、带有接触角而配置的作为滚动体的滚珠153以及未图示的保持架的角接触球轴承，各后侧轴承160为具有：外圈161、内圈162、作为滚动体的滚珠163和未图示的保持架的角接触球轴承。

四列前侧轴承150被配置为：从轴向前方（图中左侧）起，每两列前侧轴承150并列组合形成为一对，使各对轴承的两列相互之间背面组合。另外，两列后侧轴承160配置为背面组合。

各前侧轴承150的外圈151内嵌于内套筒111，且在比这些外圈51更靠近刀具相反侧，与形成于内套筒111的台阶部120抵接，并且该外圈151由紧固固定于内套筒111轴向前端的前侧轴承外圈按压件122经由外圈隔圈121而定位固定在轴向上。另外，各前侧轴承150的内圈152外嵌于旋转轴113，且在比这些内圈152更靠近刀具相反侧，与形成于旋转轴113的台阶部123抵接，并且该内圈152由紧固于旋转轴113的螺母124借助内圈隔圈125，定位固定于旋转轴113的轴向。

各后侧轴承160的外圈161内嵌于内套筒111，其在比这些外圈161更靠近刀具侧，在其与形成于内套筒111的台阶部126之间，以及在其与紧固固定于内套筒111轴向后端的后侧轴承外圈按压件127之间，分别形成有轴向间隙。这样形成后侧轴承160的外圈161未固定于轴向的结构，由此能够消除旋转轴113与壳体H间的热膨胀差。另外，各后侧轴承160的内圈162外嵌于旋转轴113，其在比这些内圈162更靠近刀具侧，其与形成于旋转轴113的台阶部128抵接，并利用紧固于旋转轴113的螺母129进行定位固定。

如上所述构成的本实施方式的主轴装置10经由传热系数小于金属的碳纤维复合材料制成的外套筒112而固定于机械侧的支架9。由此，主轴装置10侧的发热难以传导到机械侧的支架9，能够抑制机械侧的热变形，能够进行高精度的加工。特别是在驱动用马达内置于主轴装置10内的马达内置型主轴装置中，转子和定子的发热难以传导到机械侧，因此，本发明效果很大。

另外，体积较大的外套筒112由比重小的碳纤维复合材料形成，因此，减少了主轴装置10的质量。由此，能够减小装载有主轴装置10的送进轴的惯量，提高主轴装置10的移动加速度。因此，能够缩短刀具更换时间乃至主轴装置10向加工部位移动的时间等，增加实际加工时间，从而提高加工效率。由于在主轴回转型加工装置同样能够减小主轴装置10的惯性，因此，能够提高回转加速性，实现高效加工。

进而，在例如对钛等耐磨材料进行加工时或刀具锋利度降低等之际，有时会发生高频振动，但碳纤维复合材料具有良好的振动衰减特性，因此，主轴装置10侧的振动不易传导到机械侧的支架9，能够防止共振现象的发生，因此，能够维持高加工精度。

如上所述，根据本实施方式的主轴装置10，配设有用于支承旋转轴113使其能够自由旋转的前侧轴承150和后侧轴承160的壳体H，至少具有外嵌于后侧轴承160的金属制内套筒111、和外嵌于内套筒111的由碳纤维复合材料制成的外套筒112，因此，通过传热系数小的碳纤维复合材料形成的外套筒112的作用，能够使来自旋转轴113的热量不易传导到机械侧托架9，抑制机械侧的温度上升导致的热变形，实现高精度的加工。特别是在驱动用马达内置于主轴装置10内的马达内置型主轴装置10中，能够抑制马达的发热传导到机械侧，因而十分有效。进而，由于碳纤维复合材料的比重小，因此，能够降低主轴装置10的质量和惯性力，这样主轴箱能够高速移动，提高了生产效率。

另外，根据本实施方式的主轴装置10，在内套筒111与外套筒112的嵌合部，配置有循环供给致冷剂的致冷剂供给通路115，因此，能够由致冷剂有效地冷却内套筒111，进而碳纤维复合材料具有低热传导性能，随之抑制了机械侧的温度上升。由此，能够抑制因机械侧温度上升造成的热变形，从而能够实现高精度加工。

进而，根据本实施方式的主轴装置10，用于从外部封闭致冷剂供给通路115的O型环119配置在内套筒111与外套筒112的嵌合部的轴向两端，因此，能够可靠地防止致冷剂从致冷剂供给通路115中泄漏。

（第七实施方式）

接着，参照图15来说明第七实施方式的主轴装置。第七实施方式的主轴装置10的基本结构与第六实施方式的主轴装置10相同，但不同点在于，在本实施方式中，内套筒111与外套筒112通过间隙配合实现嵌合，内套筒111在形成于其轴向前端的凸缘部111a，由螺栓131紧固于外套筒112。

这样，当主轴装置10随着运转而温度上升时，金属制内套筒111沿径向发生热膨胀。另一方面，由碳纤维复合材料制成的外套筒112与内套筒111相比更难以发生膨胀，结果，从外侧按压内套筒111，有可能对内嵌于内套筒111的前侧轴承和后侧轴承150、160造成影响。但是，在本实施方式的主轴装置10中，内套筒111与外套筒112以适当的间隙进行间隙配合，因此，能够防止外套筒112按压内套筒111，能够降低内套筒111与前侧轴承和后侧轴承150、160的嵌合间隙，甚至降低对轴承150、160内部载荷的影响。其它作用效果与第六实施方式的主轴装置10同样。

（第八实施方式）

接着，参照图16来说明第八实施方式的主轴装置。第八实施方式的主轴装置10的基本结构与第六实施方式的主轴装置10同样，因此，对相同部分及等同部分标注同一符号，简化或省略其说明，仅对不同部分进行详细说明。

本实施方式的主轴装置10的壳体H包括：内套筒111、外套筒112和前侧轴承壳体135。前侧轴承壳体135为金属制，固定于内套筒111的轴向前方的端面112b，配设在内套筒111和外套筒112的轴向前方。换言之，前侧轴承壳体135未内嵌于外套筒112中。

四列前侧轴承150内嵌配置于前侧轴承壳体135中，且与配置于内套筒111的刀具相反侧的两列后侧轴承160联动支承旋转轴113，使其能够自由旋转。各前侧轴承150的外圈151内嵌于前侧轴承壳体135中，且其在比这些外圈151更靠近刀具相反侧，与形成于前侧轴承壳体135的台阶部136抵接，并且利用紧固于前侧轴承壳体135的轴向前端的前侧轴承外圈按压件122借助外圈隔圈121而定位固定于轴向。另外，各前侧轴承150的内圈152外嵌于旋转轴113，在比这些内圈152更靠近刀具相反侧，与形成于旋转轴113的台阶部137抵接，并且利用紧固于旋转轴113的螺母124借助内圈隔圈125，定位固定于旋转轴113的轴向。

在此，在各前侧轴承150外嵌有金属制内套筒111，内套筒111外嵌有碳纤维复合材料制外套筒112的情况下，随着主轴装置10的温度上升，金属制内套筒111、旋转轴113、外圈151、内圈152等分别沿径向发生热膨胀，但由于碳纤维复合材料制外套筒112难以发生膨胀，因而，发生了外套筒112从外侧按压内套筒111的现象，使外圈151收缩。其结果为，存在前侧轴承150内部载荷上升的可能性。尽管这在转速较低时没有问题，但例如在dmn值为100万以上的高速旋转时，由滚珠153的离心力导致内部载荷增加，而且轴承150的滚子摩擦扭矩也将增大，发热量也增大，因而有可能制约其转速。

特别是配设于刀具侧的前侧轴承150是用于负载切削载荷的轴承，因此，为了确保其刚性，需要将前侧轴承150的内径设定为大于后侧轴承160。进而，由于在主轴装置10的刀具侧设有用于保持刀具的圆锥面113a，因此，为了确保轴的刚性和轴系的固有振动频率，需要较大的壁厚，使得前侧轴承150的内径变大。因此，存在前侧轴承150的dmn值大于后侧轴承160的该值的趋势。

与此相对，本实施方式的主轴装置10在内嵌有各前侧轴承150的前侧轴承壳体135上未外嵌碳纤维复合材料制外套筒112，因而，不会受到来自外侧的按压作用，即使在高速旋转中，也能够抑制上述前侧轴承150内部载荷的上升，从而能够抑制热粘等不利情况的发生。

另外，前侧轴承壳体135固定于金属材料制内套筒111，未设置不易选择适当嵌合的碳纤维复合材料制成的与外套筒112的嵌合部，因此更容易进行设计。

如上所述，根据本实施方式的主轴装置10，壳体H在内套筒111和外套筒112的轴向前方还具有前侧轴承壳体135，在前侧轴承150外嵌有前侧轴承壳体135，因此，前侧轴承壳体135的热膨胀不会受到碳纤维复合材料制外套筒112的限制，从而能够抑制对内嵌于前侧轴承壳体135内的前侧轴承150的不良影响。

此外，在第六～第八实施方式中，本发明也能够适用于驱动用马达内置于主轴装置内的马达内置型主轴装置。

（第九实施方式）

接着，参照图17说明第九实施方式的主轴装置。如图17所示，主轴装置10为马达内置方式，在其轴向中心部，设有中空状旋转轴212，在旋转轴212的轴芯，嵌插有能够自由滑动的拉杆213。拉杆213利用蝶形弹簧217的作用力，对用于固定刀具支架214的筒夹部215施加朝向刀具相反侧方向（图的右方向）的力，刀具支架214与旋转轴212的圆锥面218嵌合。刀具支架214上安装有刀具（未图示），其结果为，旋转轴212能够在一端（图中的左侧）夹持着刀具的状态下实现刀具的安装。

另外，旋转轴212利用支承其刀具侧的两列前侧轴承（固定端轴承）250、250和用于支承刀具相反侧的两列后侧轴承（游动端轴承）260、260而被支承于壳体H并能自由旋转。此外，壳体H从刀具侧起依次包括：前盖240、前侧轴承外圈按压件229、前侧壳体227、外筒219、后侧壳体224以及后盖226。

在前侧轴承250、250与后侧轴承260、260之间的旋转轴212的外周面，通过热压配合方式外嵌有转子220。另外，通过将热压配合于定子222的冷却套（jacket）223内嵌到用于构成壳体H的外筒219中，以将配置于转子220周围的定子222固定于外筒219。因此，转子220和定子222构成马达M，向定子222供给电力，由此使转子220产生旋转力，使旋转轴212旋转。

各前侧轴承250为分别具有外圈251、内圈252、带有接触角地配置的作为滚动体的滚珠253以及未图示的保持架的角接触球轴承，各后侧轴承260为具有外圈261、内圈262、作为滚动体的滚珠263以及未图示的保持架的角接触球轴承。

前侧轴承250、250的外圈251、251内嵌于前侧壳体227，且利用以螺栓紧固于前侧壳体227的前侧轴承外圈按压件229借助外圈隔圈230相对于前侧壳体227定位固定在轴向上。另外，前侧轴承250、250的内圈252、252外嵌于旋转轴212，且利用紧固于旋转轴212的螺母231借助内圈隔圈232相对于旋转轴212而定位固定在轴向上。

后侧轴承260、260的外圈261、261内嵌于呈在后侧壳体224的内侧相对于后侧壳体224沿轴向自由滑动的状态下的轴承套筒225中。另外，外圈261、261其一端面与以螺栓紧固于轴承套筒225的后侧轴承外圈按压件233抵接，并借助外圈隔圈234相对于轴承套筒225定位固定在轴向上。后侧轴承260、260的内圈262、262外嵌于旋转轴212，且利用紧固于旋转轴212的其它螺母235，借助内圈隔圈36和速度传感器237的被检测部238实现定位固定。

前侧轴承250、250（并列组合）和后侧轴承260、260（并列组合）配置为以背面组合相互联动，前侧轴承250、250和后侧轴承260、260受到定压预紧。在后侧壳体224与后侧轴承外圈按压件233之间，配置有弹簧等施力构件239，后侧轴承外圈按压件233和轴承套筒225相对于后侧壳体224沿着轴向自由滑动。

在此，轴承套筒225具有配置于其外径侧且具有与后侧壳体224嵌合的外周面的环状外侧金属构件271；配置于其内径侧且具有与外圈261、261嵌合的内周面的环状内侧金属构件272；和配置于外侧金属构件271与内侧金属构件272之间的环状碳纤维复合材料（CFRP）273。外侧金属构件271、内侧金属构件272以及碳纤维复合材料273分别具有与轴受套筒225相同的轴向长度，轴承套筒225的半径方向呈多层结构。

外侧金属构件271和内侧金属构件272使用了碳钢、SCM材料、铸铁等金属材料。另外，碳纤维复合材料273使用了与用于构成外侧金属构件271和内侧金属构件272的金属材料相比其比弹性模量更高、比重更小、且热膨胀系数更小的材料。特别是为了应对用于共同形成轴承套筒225的外侧金属构件271和内侧金属构件272的热膨胀，碳纤维复合材料的比弹性模量优选为所用金属材料的2倍以上，更优选为其3倍以上。碳纤维复合材料因纤维方向而具有各向异性，但与上述载荷的方向相应地在成形时决定纤维方向。另外，通过使纤维方向交叉，也能够形成各向同性来使用。进而，也能够将纤维方向决定为增大圆周方向的比弹性模量的方向。

例如，碳纤维复合材料273是通过使含有固化剂的环氧树脂等热固性树脂浸入以PAN（丙烯腈）为主原料的碳纤维构成的线材平行并丝而成的织物或者由碳纤维构成的线材形成的织物（片状），将该片材多层叠合，卷绕于芯棒等之上，再加热固化而制造。

作为碳纤维复合材料273的特性，例如当使用了东邦Tenax公司的碳纤维型号HTA时，其抗拉强度为2060MPa、拉伸弹性模量为137GPa、比重为1.55g/cc，与现有的高张力钢等相比，其抗拉强度为同等甚至以上，比重为其1/5左右。另外，通过使纤维方向和角度最优化，能够使热膨胀系数在－5～+5°×10^-6℃之间，因此，与现有碳钢相比，能达到其1/2～1/10左右。假定由轴承套筒225与壳体224在运转中的温度差造成的半径方向的膨胀量差，使热膨胀系数为使两者间的间隙未减少的适当量，也能够使纤维方向和角度最优化。

碳纤维复合材料273与外侧以及内侧金属构件271、272的结合方法既可通过各自形成的两者进行过盈配合或进行粘合的方式来结合，也可以采用一体成形。

这样，通过在内侧金属构件272的外侧设置碳纤维复合材料273，能够由外侧的碳纤维复合材料273压制内侧金属构件272的膨胀。因此，能够抑制因轴承套筒225的外径膨胀而导致后侧壳体224与轴承套筒225之间的间隙减小的情形。

另外，通过使用碳纤维复合材料273这样的传热率小的材料，轴承的热量难以传导到比碳纤维复合材料273更靠外侧的构件。由此，后侧壳体224的温度难以上升，能够防止主轴的热位移造成的加工精度的恶化。另外，由于碳纤维复合材料273的外侧的外侧金属构件271的温度也不易上升，因此，这部分的间隙也不易减少。

此外，内侧金属构件272通过使用具有比Nobinite等线膨胀系数接近碳纤维复合材料273的低膨胀铸造构件，抑制了后侧壳体224与轴承套筒225的间隙减少而更为优选，例如，即使是线膨胀系数与后侧壳体224的材质同等的材质，也能够利用碳纤维复合材料273的压制作用来发挥效果。另外，通过使碳纤维复合材料273的壁厚大于内侧金属构件272的厚度，其压制作用更大，而为优选。

另外，在本实施方式中，通过使未与后侧壳体224直接接触且热容量大的后侧轴承外圈按压件233与外圈261、261相结合，也起到使热量向外圈按压件233侧散逸的效果。

其结果为，能够减小后侧壳体224与轴承套筒225的滑动部的初始间隙，能够维持滑动性，同时降低低速（低发热）时的振动。另外，能够抑制因高速旋转时的发热造成的轴承套筒外径的膨胀，并抑制间隙的减少，防止轴承套筒的滑动不畅。

进而，碳纤维复合材料在相对于振动的衰减性优异，因而，能够抑制振动。

另外，在第九实施方式中，与第十以及第十一实施方式同样，轴承套筒225也能够通过外侧金属构件271与碳纤维复合材料273的组合、或碳纤维复合材料273与内侧金属构件272的组合、或仅由碳纤维复合材料273构成中的任一种方式构成。特别是只要轴承套筒225的外周面满足与后侧壳体224间的滑动性，则也能够由外侧金属构件271构成，还能够由碳纤维复合材料273构成。另外，也能够在碳纤维复合材料的外周面镀敷金属或喷镀陶瓷。

（第十实施方式）

接着，参照图18说明本发明的第十实施方式的主轴装置。此外，对与第九实施方式相同或等同部分标注同一符号，省略或简化其说明。

在本实施方式中，旋转轴212利用用于支承其刀具侧的两列前侧轴承（固定端轴承）250、250和用于支承其刀具相反侧的两列后侧轴承（游动端轴承）260、260，被支承于壳体H并能自由旋转，并利用来自外部的驱动力而被驱动旋转。此外，壳体H从刀具侧依次具有：前侧轴承外圈按压件229、外筒219以及后盖22。

前侧轴承250、250和后侧轴承260、260分别以背面组合配置，并受到定位预紧。前侧轴承250、250的外圈251、251内嵌于外筒219内，且利用以螺栓紧固于外筒219的前侧轴承外圈按压件229，借助外圈隔圈230，相对于外筒219而定位固定在轴向上。另外，前侧轴承250、250的内圈252、252外嵌于旋转轴212，且利用紧固于旋转轴212的螺母231，借助内圈隔圈232，相对于旋转轴212定位固定在轴向上。

后侧轴承260、260的外圈261、261相对于外筒219内嵌在处于沿轴向自由滑动的状态下的轴承套筒225，且相对于轴承套筒225定位固定在轴向上。后侧轴承260、260的内圈262、262外嵌于旋转轴212，且利用紧固于旋转轴212的其它螺母235，借助内圈隔圈236定位固定于轴向上。

在此，轴承套筒225构成为具有配置于其外径侧，并具有嵌合于外筒219的外周面的碳纤维复合材料（CFRP）281；和配置于碳纤维复合材料281的内侧，具有与外圈261、261嵌合的内周面的环状内侧金属构件282的半径方向的多层结构。碳纤维复合材料281与内侧金属构件282，通过粘合或热压配合进行接合。另外，对碳纤维复合材料281外周面的加工优选在进行了与内侧金属构件282的接合后进行。

进而，轴承套筒225设有制动部285，以防止随着加减速时的滚动轴承260的摩擦扭矩增大而造成壳体219与轴承套筒225间发生圆周方向的打滑。

这样，通过将轴承套筒225的外侧设为碳纤维复合材料281、将其内侧设为内侧金属构件282，能够以碳纤维复合材料281来压制内侧金属构件282的膨胀，抑制外筒219与轴承套筒225间的间隙减小。另外，热膨胀量以（热膨胀量=线膨胀系数×长度（该情况下指直径）×温度上升）计算，因此，通过在直径大的轴承套筒225的外侧部位配置碳纤维复合材料281，能够有效抑制轴承套筒225的膨胀。

（第十一实施方式）

图19是本实施方式的第十一实施方式的主轴装置10的剖视图。在本实施方式中，使轴承套筒225的内周面、即内侧金属构件282的内周面与后侧轴承260、260的外圈261、261的外周面的嵌合为间隙配合。

通过将轴承套筒225与外圈261、261之间的间隙设定为大于轴承260、260高速旋转时的滚珠263、263的离心力作用所产生的外圈261、261半径方向的膨胀量，能够以外圈膨胀缓和离心力所造成的内部预压的增大。

但是，在使轴承套筒225与外圈261、261之间进行间隙配合的情况下，利用内侧金属构件282的肩部282a和以螺栓紧固于内侧金属构件282的外圈按压件284按压外圈261、261的两端面，以使外圈261、261不会在轴承套筒225的内部在圆周方向打滑。另外，通过对外圈261、261的两端面的按压，也能够防止有可能因间隙配合造成的轴承260、260的振动。

此外，其他结构以及作用与第十实施方式同样。

图20是本实施方式的第十一实施方式的第一变形例的主轴装置10的剖视图。在该变形例中，轴承套筒225的结构与第十一实施方式不同。即，轴承套筒225具有：配置于其外径侧，且具有与外筒219嵌合的外周面的环状外侧金属构件283；和配置于外侧金属构件283的内侧，且具有与外圈261、261通过间隙配合实现嵌合的内周面的碳纤维复合材料（CFRP）281。

在该情况下，与第十一实施方式同样，将轴承套筒225与外圈261、261之间的间隙设定为大于轴承260、260高速旋转时滚珠263、263的离心力作用而造成的外圈261、261的半径方向的膨胀量，因此，利用该间隙能够容许用于缓和离心力所导致的内部预压的增大的外圈膨胀。因此，如该变形例所示，轴承套筒225的内周面也可通过碳纤维复合材料281构成。

另外，在该情况下，形成为利用碳纤维复合材料281的肩部281a和以螺栓紧固于轴承套筒225的外圈按压件284来压制外圈261、261的两端面。

图21是本实施方式的第十一实施方式的第二变形例的主轴装置10的剖视图。在该变形例中，整个轴承套筒225由碳纤维复合材料281制成。

在该情况下，与第十一实施方式同样，将轴承套筒225与外圈261、261之间的间隙设定为大于轴承260、260高速旋转时滚珠263、263的离心力作用所造成的外圈261、261的半径方向的膨胀量，因此，能够利用该间隙来容许用于缓和由离心力造成的内部预压的增大的外圈膨胀。

（第十二实施方式）

接着，参照图22说明第十二实施方式的主轴装置。如图22所示，在第十二实施方式的主轴装置10中，在其轴向中心部设有由金属材料、更具体而言是为铬钼钢材（SCM材）制成的中空状旋转轴312，在旋转轴312的轴芯中，嵌插有能够自由滑动的未图示的拉杆。拉杆利用蝶形弹簧的作用力对用于固定均未图示的刀具支架的筒夹部向刀具相反侧方向（图的右方向）施力，刀具支架与旋转轴312的圆锥面嵌合。在刀具支架上安装有刀具，其结果为，旋转轴312能够在一端（图中的左侧）夹持并安装刀具。

旋转轴312由用于支承其刀具侧的两列前侧轴承350、350以及用于支承刀具相反侧的两列的后侧轴承360、360支承于壳体H，并能自由旋转。此外，壳体H从刀具侧开始依次包括：前盖340、前侧轴承外圈按压件329、外筒319、后侧壳体324以及后盖326。

在旋转轴312的前侧轴承350、350与后侧轴承360、360之间的旋转轴312的外周面，通过热压配合，外嵌有转子320。另外，通过将热压配合于定子322的冷却套323内嵌到构成壳体H的外筒319，以将配置于转子320周围的定子322固定于外筒319。因此，转子320和定子322构成马达M，向定子322供给电力，以使转子320产生旋转力，并使旋转轴312旋转。

各前侧轴承350为分别具有外圈351、内圈352、带有接触角而配置的作为滚动体的滚珠353和保持架354的角接触球轴承，各后侧轴承360为具有外圈361、内圈362、作为滚动体的滚珠363和保持架364的角接触球轴承。将前侧轴承350、350（并列组合）和后侧轴承360、360（并列组合）配置为相互联动的背面组合方式。

前侧轴承350、350的外圈351、351内嵌于外筒319，并且，利用以螺栓紧固于外筒319的前侧轴承外圈按压件329借助前侧外圈隔圈330相对于外筒319而定位固定在轴向上。另外，前侧轴承350、350的内圈352、352以零以上的过盈量外嵌于旋转轴312，且借助多个前侧内圈隔圈332夹持在旋转轴312的台阶部313与紧固于旋转轴312的螺母331之间，并相对于旋转轴312进行定位。

后侧轴承360、360的外圈361、361在后侧壳体324的内侧，内嵌在处于沿轴向自由滑动的状态下的轴承套筒325，并且，利用以螺栓紧固于轴承套筒325的后侧轴承外圈按压件333，借助后侧外圈隔圈334，相对于轴承套筒325定位固定在轴向上。另外，后侧轴承360、360的内圈362、362以零以上的过盈量外嵌于旋转轴312，且利用紧固于旋转轴312的其它螺母335，借助后侧内圈隔圈336，相对于旋转轴312定位固定。

接着，详细说明前侧、后侧内圈隔圈332、336以及前侧、后侧轴承350、360的内圈352、362。此外，前侧内圈隔圈332和前侧轴承350以及后侧内圈隔圈336和后侧轴承360均具有同样的结构，因此，在以后的说明中，以前侧内圈隔圈332和前侧轴承350为例来说明。

图23（a）是放大表示主轴装置10的前侧轴承350附近的剖视图，（b）是前侧内圈隔圈332的侧视图，（c）是前侧内圈隔圈332的主视图，在各内圈352的两侧面，对向配置有外嵌于旋转轴312的一对前侧内圈隔圈332。

前侧内圈隔圈332具有：圆环状主体部332a；和外嵌于从主体部332a的外周侧向轴向突出的内圈352的肩部的外周面352a，且与主体部332a形成为一体的环状凸缘状突部332b。另外，前侧内圈隔圈332由与内圈352相比热膨胀系数更小、且比弹性模量更大的材料，例如碳纤维复合材料（CFRP）形成。

前侧内圈隔圈332的凸缘状突部332b在组装时以零以上的过盈量外嵌到内圈352的肩部的外周面352a，内圈352的肩部的外周面352a在整个圆周上被凸缘状突部332b向径向内侧推压。在此，使凸缘状突部332b与内圈352的肩部的外周面352a以零以上的过盈量相互嵌合是在主轴装置10随着运转而温度上升时，基于两者的热膨胀系数差值而过盈量增大的方向进行，因此，两者之间不产生间隙，能够维持由凸缘状突部332b对内圈352的肩部的外周面352a的约束。

此外，前侧内圈隔圈332的凸缘状突部332b与内圈352的肩部的向外面352a间的最大过盈量（直径法）取决于前侧内圈隔圈332（凸缘状突部332b）的形状以及壁厚等，但考虑到装配的难易性，优选为60μm以下，更优选为40μm以下，进一步优选为20μm以下。

另外，为了牢固维持凸缘状突部332b和内圈352的肩部的外周面352a的嵌合状态，两者的嵌合部的轴向宽度优选为内圈352的轴向宽度的10%以上。在本实施方式中，由于凸缘状突部332b的外径小于保持架354的内径，因此，能够使凸缘状突部332b与保持架354不发生干扰，同时，能够增大凸缘状突部332b和内圈352的肩部的外周面352a的嵌合部的轴向宽度。

另外，基于上述同样的理由，前侧内圈隔圈332与旋转轴312的嵌合以及内圈352与旋转轴312的嵌合优选为在装配时以零以上的过盈嵌合进行。由此，即使温度上升也可维持嵌合状态，防止两者间发生蠕变，并能够牢固维持凸缘状突部332b与内圈352的肩部外周面352a的嵌合状态。

由碳纤维复合材料制成的前侧内圈隔圈332与金属制内圈352与相比，比弹性模量大、比重小、且热膨胀系数小，因此，减少了因运转时的离心力所导致的离心力膨胀，并且减少了随着温度上升而产生的热膨胀量。因此，由凸缘状突部332b以前侧内圈隔圈332与内圈352间的膨胀量差值挤压内圈352的肩部的外周面352a，能够有效地抑制内圈352的膨胀。由此，也有助于维持旋转轴312与内圈352间的嵌合。凸缘状突部332b对内圈352的抑制效果，特别是在dmn为100万以上的高速旋转的主轴装置10中特别有效。

此外，作为碳纤维复合材料，例如，是通过使含有固化剂的环氧树脂等热固性树脂浸入以PAN（丙烯腈）为主原料的碳纤维构成的线材平行并丝而成的织物或者由碳纤维构成的线材形成的织物（片状），将该片材多层叠合，卷绕于芯棒等之上，再加热固化而制造。

作为碳纤维复合材料的特性，例如当使用了东邦Tenax公司的碳纤维型号HTA时，其抗拉强度为2060MPa、拉伸弹性模量为137GPa、比重为1.55g/cc，与现有的高张力钢等相比，其抗拉强度为同等甚至以上，比重为其1/5左右。另外，通过使纤维方向和角度最优化，能够使热膨胀系数在－5～+5×10^-6（K^-1）之间，因此，与现有碳钢相比，能达到其1/2～1/10左右。

如上所述，根据本实施方式的主轴装置10，具有与用于支承旋转轴312并使其能够自由旋转的前侧轴承350的内圈352的两侧面对置且外嵌于旋转轴312的前侧内圈隔圈332。前侧内圈隔圈332具有从外周侧向轴向突出且外嵌于内圈352的肩部的外周面352a的凸缘状突部332b，且由与内圈352相比比弹性模量更大且热膨胀系数更小的材料形成。因此，为了减小高速旋转时的离心力所导致的离心力膨胀，前侧内圈隔圈332利用外嵌于内圈352的肩部的外周面352a的凸缘状突部332b来约束内圈352，能够抑制内圈352的离心力膨胀。进而，随着主轴装置10升温而产生的前侧内圈隔圈332的径向热膨胀量小于内圈352的径向热膨胀量，因而，以该热膨胀量差值挤压内圈352，能够将内圈352的热膨胀抑制为更小。由此，能够抑制轴承350的预压的增加或内部载荷的增大，从而防止热粘等的发生。

另外，前侧内圈隔圈332的凸缘状突部332b形成为圆环状，因此，能够由前侧内圈隔圈332按压内圈352的肩部的整个外周面352a，能够可靠地约束内圈352的离心力膨胀以及半径方向的热膨胀。

另外，前侧内圈隔圈332由碳纤维复合材料形成，因此，能够制成具有适当的比弹性模量和热膨胀系数的前侧内圈隔圈332。

进而，由于主轴装置10为将马达M内置于前侧轴承350与后侧轴承360之间的马达内置方式的主轴装置，因此，即使马达M发热，也会以前侧内圈隔圈332与内圈352间的热膨胀量差值将内圈352的热膨胀抑制得较小，并能够抑制马达M的热量对前侧轴承360的影响，从而防止热粘等的发生。

此外，如上所述，本实施方式的后侧轴承360和后侧内圈隔圈336具有与前侧轴承350及前侧内圈隔圈332同样的结构，因此，自然可达到同样的效果。

（第十三实施方式）

接着，参照图24来说明第十三实施方式的主轴装置10。本实施方式的内圈352形成有直径小于两侧肩部的外周面352a的小直径部352b。另外，前侧内圈隔圈332的凸缘状突部332b的内周面形成为与小直径部352b的直径相应的小直径。换言之，凸缘状突部332b形成为与第十二实施方式的凸缘状突部332b相比更厚的壁厚，这样提高了凸缘状突部332b的强度，因而难以破损，从而能够牢固挤压内圈352。其它结构及效果与第十二实施方式的主轴装置同样。

（第十四实施方式）

接着，参照图25来说明第十四实施方式的主轴装置10。本实施方式的内圈352形成为轴向宽度大于外圈351的形态，与此相应，凸缘状突部332b形成为主体部332a的轴向宽度窄、且凸缘状突部332b的轴向宽度宽的形态。因此，对前侧轴承350内部的结构不造成影响，能够利用凸缘状突部332b，以较宽的轴向宽度（面积）来限制内圈352的肩部的外周面352a。其它结构及效果与第十一实施方式的主轴装置同样。

（第十五实施方式）

接着，参照图26来说明第十五实施方式的主轴装置10。本实施方式的内圈352同时采用了第十三和第十四实施方式的内圈352以及前侧内圈隔圈332的形态，内圈352宽度较宽，并且在两侧的肩部的外周面352a形成有小直径部352b。由此，能够提高前侧内圈隔圈332的凸缘状突部332b的强度，并能够以宽大的轴向宽度牢固推压内圈352的小直径部352b（外周面352a）。其它结构及效果与第十一实施方式的主轴装置同样。

（第十六实施方式）

接着，参照图27说明第十六实施方式的主轴装置10。本实施方式的内圈352的轴向宽度窄于保持架354，能够防止保持架354与凸缘状突部332b的接触（干扰），同时还大于凸缘状突部332b的外径。由此，凸缘状突部332b壁厚变厚而提高了强度，能够有效推压内圈52的肩部的外周面352a。其它结构及效果与第十一实施方式的主轴装置同样。

（第十七实施方式）

接着，参照图28说明第十七实施方式的主轴装置10。本实施方式的前侧内圈隔圈332的凸缘状突部332b由沿着圆周方向相互分开、且从主体部332a向轴向突出的多个（在本实施方式中为三个）突部332c构成，并与主体部332a形成为一体。这样，通过将多个突部332c沿圆周方向分开设置，能够利用形成于相邻突部332c之间的间隙，进行内圈352所具有的热量的散热。

此外，突部332c的个数、圆周方向长度，圆周方向间隔等可在考虑到内圈352的散热性、凸缘状突部332b的强度等的基础上适当设定。另外，本实施方式的凸缘状突部332b也能够适用于上述实施方式所述的任一主轴装置，且除了上述实施方式所述效果以外，还能够进一步提高内圈352的散热性。其它结构及效果与上述实施方式的主轴装置同样。

（第十八实施方式）

接着，参照图29说明第十八实施方式的主轴装置10。本实施方式的前侧内圈隔圈332由呈圆环状的主体部332a和与主体部332a分开设置的凸缘状突部332b构成。凸缘状突部332b与第十七实施方式同样，由沿着圆周方向分开设置的三个突部332c构成，每个突部332c由螺栓337紧固固定在主体部332a的外周面，并以零以上的过盈量外嵌到内圈352的肩部的外周面352a。

这样，在本实施方式中，在使前侧内圈隔圈332的凸缘状突部332b与内圈352的肩部的外周面352a以零以上的过盈嵌合进行装配时，构成凸缘状突部332b的多个突部332c分别由螺栓337紧固，因此，能够提高装配效率。进而，在圆周方向上相邻的突部332c之间形成间隙，因此，能够使内圈352的热量从该间隙散逸。

此外，本实施方式的主轴装置也能够适用于上述实施方式所述的任一主轴装置，其它结构及效果与上述实施方式的主轴装置同样。

（第十九实施方式）

以下，参照图30说明第十九实施方式的主轴装置10。本实施方式的主轴装置10具有与第十七实施方式（参照图28）同样形状的内圈352和前侧内圈隔圈332，旋转轴312A由与前侧内圈隔圈332同一材料的碳纤维复合材料形成。

这样，由于除了前侧内圈隔圈332以外，旋转轴312A也由碳纤维复合材料形成，由此能够使主轴装置10轻量化，增大固有振动频率（共振频率）。另外，同时还使加减速惯性减小，因此，能够降低主轴装置10的加减速时间，结果，通过确保足够多的实际加工时间而提高了生产率。进而，减小了马达的负荷。因此，在使加减速时间一致的情况下，能够采用低扭矩规格的马达，以实现主轴装置10的小型化。

此外，在旋转轴312A和前侧内圈隔圈332由同一材料（碳纤维复合材料）形成的情况下，存在因两者的壁厚差使得旋转轴312A的离心力膨胀量小于前侧内圈隔圈332的离心力膨胀量的趋势，因此，考虑到该离心力所造成的两者膨胀量之差，在最高速旋转时，也需要选择旋转轴312A与前侧内圈隔圈332之间的适当的过盈量，以避免两者之间产生间隙。一旦旋转轴312A与前侧内圈隔圈332之间产生间隙，则有可能无法借助前侧内圈隔圈332完全抑制内圈352的离心力膨胀和热膨胀。

此外，本实施方式的主轴装置也能够适用于上述实施方式所述的任一主轴装置，其它结构及效果与上述实施方式的主轴装置同样。

（第二十实施方式）

图31为放大表示第二十实施方式的主轴装置10的前侧轴承350附近的剖视图。本实施方式的内圈352在肩部的外周面352a，形成有随着靠近轴向端部而直径逐渐变小的外周圆锥部352c，从而形成随着靠近轴向端部而壁厚逐渐变薄的形态。另外，前侧内圈隔圈332在凸缘状突部332b的内周面，形成有随着靠近轴向端部而直径逐渐变大的内周圆锥部332d，从而形成随着靠近轴向端部而壁厚逐渐变厚的形态。并且，通过使内圈352的外周圆锥部352c与前侧内圈隔圈332的凸缘状突部332b的内周圆锥部332d嵌合，从径向外侧约束内圈352。

以下，参照图32，具体说明了本实施方式的内圈352及前侧内圈隔圈332的紧固方法。首先，如图32（a）所示，在使内圈352的外周圆锥部352c与凸缘状突部332b的内周圆锥部332d相抵接的状态下，内圈352与前侧内圈隔圈332隔着轴向间隙ΔL（>0）而相互对置配置。接着，使得与前侧内圈隔圈332抵接的螺母331（参照图31）向轴向后方进行紧固直到轴向间隙ΔL变为零，由此将内圈352定位在轴向并将内圈352的外周圆锥部352c与凸缘状突部332b的内周圆锥部332d过盈嵌合（参照图32（b））。

这样，根据本实施方式的主轴装置10，通过对螺母331紧固前（图32（a）所示的状态）的轴向间隙ΔL值进行适当设定，能够调节内圈352与前侧内圈隔圈332的轴向紧固力，从而能够适当调节外周圆锥部352c与内周圆锥部332d的嵌合。进而，由于内圈352的外周圆锥部352c与前侧内圈隔圈332的凸缘状突部332b的内周圆锥部332d嵌合，因此，利用旋转轴312、内圈352和前侧内圈隔圈332的轴向相对热膨胀差，能够抑制内圈352与前侧内圈隔圈332之间的轴向紧固力的减少。其它结构及效果与上述实施方式的主轴装置同样，本实施方式的主轴装置10也能够适用于上述实施方式的任一主轴装置10。

此外，作为用于避免减少内圈352与前侧内圈隔圈332间的轴向紧固力的结构，并不限于本实施方式的结构，例如，也可采用在内圈352、螺母331和前侧内圈隔圈332之间配置蝶形弹簧（未图示）等弹性构件的结构，或采用增加螺母331的紧固力，使得由碳纤维复合材料制成的前侧内圈隔圈332预先产生弹性变形的结构等。

（第二十一实施方式）

在上述实施方式的主轴装置10中，说明了使两列角接触球轴承（前侧轴承）50并列组合的结构，但也可如图33所示的第二十一实施方式的主轴装置10所示，采用背面组合的结构。此外，后侧轴承360同样也可由背面组合角接触球轴承350构成。

（第二十二实施方式）

进而，如图34所示的第二十二实施方式的主轴装置所示，后侧轴承360也可采用圆柱滚子轴承。在该情况下，在后侧轴承360的两侧面，对置配置有由主体部336a和凸缘状突部336b构成的后侧内圈隔圈336，利用后侧内圈隔圈336的凸缘状突部336b来按压内圈362的肩部的外周面362a，以抑制内圈362的膨胀。

此外，在第十二～第二十二实施方式中，前侧轴承350以及前侧内圈隔圈332与后侧轴承360以及后侧内圈隔圈336具有同样的结构，但两者不一定必须具有同样的结构，只要在前侧轴承和后侧轴承350、360的至少一对内圈352、362的两侧面对置配置具有凸缘状突部332b、336b的一对内圈隔圈332、336即可。

此外，本发明并不限于上述实施方式，也可进行适当的变形和改良等。另外，上述实施方式可在能够实施的范围内通过适当组合来应用。

例如，上述实施方式由一对角接触球轴承构成前侧轴承、后侧轴承，但轴承的种类和数量并不局限于此，可根据使用状态适当设计滚珠轴承与圆柱滚子轴承的组合等，以及轴承的种类、列数、配置和排列等。

此外，本发明分别基于2011年7月20日提出的日本专利申请（特愿2011-159093）、2011年7月20日提出的日本专利申请（特愿2011-159094）、2011年7月22日提出的日本专利申请（特愿2011-160973）、2011年7月22日提出的日本专利申请（特愿2011-160974），2011年7月22日提出的日本专利申请（特愿2011-160975）、2011年7月22日提出的日本专利申请（特愿2011-160976）以及2011年10月6日提出的日本专利申请（特愿2011-222158）而提出，在此将其内容作为参照引入。

Claims (38)

1.一种主轴装置，具有：

旋转轴；

前侧轴承和后侧轴承，其分别支承所述旋转轴，使所述旋转轴能够相对于壳体自由旋转；以及

马达，其具有：位于所述前侧轴承和后侧轴承之间，外嵌于所述旋转轴的转子，和配置于所述转子周围的定子，其特征在于，

所述旋转轴具有：由金属材料制成的第一圆筒构件；和由比弹性模量大于所述第一圆筒构件的金属材料且线膨胀系数小于所述第一圆筒构件的金属材料的材料制成的第二圆筒构件，所述第二圆筒构件配置于所述第一圆筒构件外周面，且在所述第二圆筒构件的外周面，嵌合有所述转子，

所述第一圆筒构件具有：用于配置所述第二圆筒构件的小直径部；具有使得用于调节所述前侧轴承的轴向位置的螺母被紧固的外螺纹部的大直径部。

2.根据权利要求1所述的主轴装置，其特征在于，所述前侧轴承和所述后侧轴承外嵌于所述第二圆筒构件。

3.根据权利要求1所述的主轴装置，其特征在于，还具有由金属材料制成的第三圆筒构件，所述第三圆筒构件配置于所述第二圆筒构件外周面上的沿轴向远离外周面嵌合有所述转子的位置，所述第三圆筒构件的外周面嵌合有所述前侧轴承的内圈或所述后侧轴承的内圈。

4.根据权利要求3所述的主轴装置，其特征在于，所述第二圆筒构件具有台阶部，使得配置所述第三圆筒构件的外周面为小直径，所述第三圆筒构件具有夹持于所述台阶部的轴向侧面与所述内圈的轴向端面之间的法兰部。

5.根据权利要求4所述的主轴装置，其特征在于，所述第三圆筒构件为嵌合于所述第二圆筒构件外周面的薄壁套筒。

6.根据权利要求4所述的主轴装置，其特征在于，所述第三圆筒构件为利用电学或化学方法与所述第二圆筒构件外周面结合的薄膜构件。

7.根据权利要求5或6所述的主轴装置，其特征在于，所述第三圆筒构件设有两个，分别与所述前侧轴承和所述后侧轴承的各内圈嵌合。

8.根据权利要求1～6中任一项所述的主轴装置，其特征在于，所述第二圆筒构件由碳纤维复合材料制成。

9.根据权利要求7所述的主轴装置，其特征在于，所述第二圆筒构件由碳纤维复合材料制成。

10.一种主轴装置，具有：

旋转轴；

前侧轴承和后侧轴承，其分别支承所述旋转轴，使所述旋转轴能够相对于壳体自由旋转；以及

马达，其具有：配置在所述前侧轴承和后侧轴承之间，能够与所述旋转轴一起旋转的转子，和配置于所述转子周围的定子，其特征在于，

在所述旋转轴与所述转子之间，配置有传热系数小于所述旋转轴的圆筒构件。

11.根据权利要求10所述的主轴装置，其特征在于，所述圆筒构件由碳纤维复合材料形成。

12.一种主轴装置，具有：

旋转轴；

前侧轴承和后侧轴承，其分别支承所述旋转轴，使所述旋转轴能够相对于壳体自由旋转；以及

马达，其具有：配置在所述前侧轴承和所述后侧轴承之间，能够与所述旋转轴一起旋转的转子，和配置于所述转子周围的定子，其特征在于，

在所述转子与所述旋转轴之间，设有转子套筒，

在所述转子套筒和所述旋转轴的对置面中的其中一个面上，具有部分介入的传热系数小于所述旋转轴的构件。

13.根据权利要求12所述的主轴装置，其特征在于，在所述转子套筒的内周面，形成有环状的内向凸部，从而形成多个环状槽，

传热系数小于所述旋转轴的构件配置于所述多个环状槽中，

并且，所述转子套筒的环状的内向凸部与所述旋转轴的外周面通过过盈配合嵌合。

14.根据权利要求12所述的主轴装置，其特征在于，在所述旋转轴的外周面，形成环状的外向凸部，从而形成多个环状槽，

传热系数小于所述旋转轴的构件配置于所述多个环状槽中，

并且，所述转子套筒的内周面与所述旋转轴的环状的外向凸部通过过盈配合嵌合。

15.根据权利要求12～14中任一项所述的主轴装置，其特征在于，所述传热系数小于所述旋转轴的构件由碳纤维复合材料形成。

16.一种主轴装置，具有：旋转轴；和

前侧轴承和后侧轴承，其分别支承所述旋转轴，使所述旋转轴能够相对于壳体自由旋转，其特征在于，

所述壳体具有：至少外嵌于所述后侧轴承的金属制内套筒；和外嵌于所述内套筒，由碳纤维复合材料形成的外套筒。

17.根据权利要求16所述的主轴装置，其特征在于，所述内套筒外嵌于所述前侧轴承和所述后侧轴承，所述内套筒与所述外套筒通过间隙配合进行嵌合。

18.根据权利要求16所述的主轴装置，其特征在于，所述壳体在所述内套筒和所述外套筒的轴向前方，还具有前侧轴承壳体，所述前侧轴承壳体外嵌于所述前侧轴承。

19.根据权利要求16～18中任一项所述的主轴装置，其特征在于，在所述内套筒与所述外套筒的嵌合部，配置有循环供给致冷剂的致冷剂供给通路。

20.根据权利要求19所述的主轴装置，其特征在于，用于从外部密封所述致冷剂供给通路的密封构件配置于所述内套筒与所述外套筒的嵌合部的轴向两端。

21.一种主轴装置，具有：

旋转轴；

内圈外嵌于所述旋转轴的一端，且外圈固定于壳体的固定端轴承；

配置于所述旋转轴的另一端，并通过间隙配合与所述壳体嵌合的轴承套筒；和

内圈外嵌于所述旋转轴的另一端，外圈与所述轴承套筒嵌合，并与所述固定端轴承联动，支承所述旋转轴，使所述旋转轴能够自由旋转的游动端轴承，其特征在于，

所述轴承套筒至少具有与所述轴承套筒的轴向长度相同的环状碳纤维复合材料。

22.根据权利要求21所述的主轴装置，其特征在于，所述轴承套筒具有：

配置于其外径侧，并具有与所述壳体嵌合的外周面的环状外侧金属构件；

配置于其内径侧，并具有与所述外圈嵌合的内周面的环状内侧金属构件；和

配置于所述环状外侧金属构件与所述环状内侧金属构件之间的所述碳纤维复合材料。

23.根据权利要求21所述的主轴装置，其特征在于，所述轴承套筒具有：配置于其外径侧，并具有与所述壳体嵌合的外周面的环状外侧金属构件；和配置于所述外侧金属构件的内侧，并具有与所述外圈嵌合的内周面的所述碳纤维复合材料。

24.根据权利要求21所述的主轴装置，其特征在于，所述轴承套筒具有：配置于其外径侧，并具有与所述壳体嵌合的外周面的所述碳纤维复合材料；和配置于所述碳纤维复合材料的内侧，并具有与所述外圈嵌合的内周面的环状内侧金属构件。

25.根据权利要求21～24中任一项所述的主轴装置，其特征在于，所述固定端轴承和游动端轴承受到定压预紧，

所述轴承套筒设有与所述游动端轴承的外圈一端面相抵接的外圈按压件。

26.根据权利要求21～24中任一项所述的主轴装置，其特征在于，所述固定端轴承和游动端轴承受到定位预紧，

所述游动端轴承的外圈与所述轴承套筒通过间隙配合实现嵌合，所述游动端轴承的外圈利用从所述轴承套筒向径向内侧突出的肩部和固定于所述轴承套筒的外圈按压件在轴向上定位。

27.一种主轴装置，具有：

旋转轴；和

前侧轴承和后侧轴承，其分别支承所述旋转轴，使所述旋转轴能够相对于壳体自由旋转，

所述旋转轴与所述前侧轴承和后侧轴承的内圈以零以上的过盈量嵌合，其特征在于，

所述主轴装置具有与所述前侧轴承和所述后侧轴承中的至少其中一对轴承的两个内圈侧面对置并外嵌于所述旋转轴的一对内圈隔圈，

所述内圈隔圈具有从外周侧向轴向突出且外嵌于所述内圈的外周面的肩部的凸缘状突部，且由线膨胀系数小于所述内圈且比弹性模量大于所述内圈的材料形成。

28.根据权利要求27所述的主轴装置，其特征在于，所述内圈的肩部的外周面具有随着靠近轴向端部而直径逐渐变小的外周圆锥部，所述内圈隔圈的凸缘状突部的内周面具有随着靠近轴向端部而直径逐渐变大的内周圆锥部，

所述内圈的外周圆锥部与所述内圈隔圈的凸缘状突部的内周圆锥部嵌合。

29.根据权利要求28所述的主轴装置，其特征在于，所述内圈隔圈具有：形成为圆环状且外嵌于所述旋转轴的主体部；和与所述主体部呈分体构造的所述凸缘状突部，所述凸缘状突部紧固固定于所述主体部的外周面。

30.根据权利要求27～29中任一项所述的主轴装置，其特征在于，所述凸缘状突部形成为圆环状。

31.根据权利要求27～29中任一项所述的主轴装置，其特征在于，所述凸缘状突部由沿圆周方向分开的多个突部所形成。

32.根据权利要求27～29中任一项所述的主轴装置，其特征在于，所述内圈隔圈由碳纤维复合材料形成。

33.根据权利要求30所述的主轴装置，其特征在于，所述内圈隔圈由碳纤维复合材料形成。

34.根据权利要求31所述的主轴装置，其特征在于，所述内圈隔圈由碳纤维复合材料形成。

35.根据权利要求32所述的主轴装置，其特征在于，所述内圈隔圈乃至所述旋转轴均由碳纤维复合材料形成。

36.根据权利要求35所述的主轴装置，其特征在于，所述主轴装置为配设有马达的马达内置方式的主轴装置，所述马达具有：在所述前侧轴承与后侧轴承之间，外嵌于所述旋转轴的转子；和配置于所述转子周围的定子。

37.根据权利要求31所述的主轴装置，其特征在于，所述旋转轴由碳纤维复合材料形成。

38.根据权利要求37所述的主轴装置，其特征在于，所述主轴装置为配设有马达的马达内置方式的主轴装置，所述马达具有：在所述前侧轴承与后侧轴承之间，外嵌于所述旋转轴的转子；和配置于所述转子周围的定子。