JP7319520B2

JP7319520B2 - 軸受構造

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Publication number: JP7319520B2
Application number: JP2019060390A
Authority: JP
Inventors: 秀規藤原; 空馬岡田
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 2019-03-27
Filing date: 2019-03-27
Publication date: 2023-08-02
Anticipated expiration: 2039-03-27
Also published as: CN113423961B; WO2020196429A1; JP2020159491A; CN113423961A; US11319965B2; US20220010803A1

Description

本開示は、磁気軸受によって支持される駆動軸の軸受構造に関するものである。

特許文献１には、磁気軸受によって支持される駆動軸と、外輪と内輪との間に転動体が介装されてなるタッチダウン軸受と、前記タッチダウン軸受を収容する保持部材とを備えた軸受構造が開示されている。この軸受構造では、タッチダウン時の衝撃を吸収する緩衝部材がタッチダウン軸受と保持部材との間に挿入されている。

特開２０００－３４６０６８号公報

特許文献１では、タッチダウン軸受とは別に、緩衝部材が必要となるので、部品点数が増大する。

本開示は、部品点数を削減することを提案する。

第１の態様は、水平方向に延び、磁気軸受（20）によって支持される駆動軸（13）と、外輪（14a,16b）と内輪（14b,16c）との間に転動体（14c,16d）が介装されてなるタッチダウン軸受（14,16）と、前記タッチダウン軸受（14,16）を外周側から支持するベアリングハウジング（17,18）とを備えた軸受構造であって、前記駆動軸（13）の外周面、前記内輪（14b,16c）の内周面、前記外輪（14a,16b）の外周面、及び前記ベアリングハウジング（17,18）の内周面のうちの少なくとも１つにおける前記転動体（14c,16d）と軸受径方向に重なる領域には、凹部（13b,14d,14e,17b,18b）が形成されていることを特徴とする軸受構造である。

第１の態様では、駆動軸（13）の落下時に、タッチダウン軸受（14,16）の外輪（14a,16b）及び内輪（14b,16c）の少なくとも一方における前記転動体（14c,16d）と軸受径方向に重なる部分が、凹部（13b,14d,14e,17b,18b）内に撓んで衝撃を吸収する。このため、タッチダウン軸受（14,16）とは別に特許文献１のような緩衝部材を設ける必要がなく、部品点数を削減できる。

第２の態様は、第１の態様において、前記凹部（13b,14d,14e,17b,18b）の縁には、アール部（22）が形成されていることを特徴とする軸受構造である。

第２の態様では、凹部（13b,14d,14e,17b,18b）の縁に対応する箇所での応力集中を抑制できるので、駆動軸（13）及びベアリングハウジング（17,18）のうちの少なくとも一方の耐久性を高めることができる。

第３の態様は、第１又は２の態様において、前記凹部（13b,14d,14e,17b,18b）は、前記外輪（14a,16b）に形成された転動体(14c,16d)嵌合用の溝（14f,16e）全体と軸受径方向に重なり、かつ前記凹部（13b,14d,14e,17b,18b）の軸方向の長さは、前記外輪（14a,16b）の軸方向の長さの２０％以上であることを特徴とする軸受構造である。

第３の態様では、凹部（13b,14d,14e,17b,18b）の軸方向の長さを２０％未満にした場合に比べ、タッチダウン軸受（14,16）の外輪（14a,16b）及び内輪（14b,16c）の少なくとも一方が、凹部（13b,14d,14e,17b,18b）内に撓みやすいので、駆動軸（13）の落下時における衝撃吸収効果をより確実に得られる。

第４の態様は、第１～３の態様のいずれか１つにおいて、前記凹部（14d,14e,17b,18b）は、前記駆動軸（13）の外周面には形成されていないことを特徴とする軸受構造である。

第４の態様では、駆動軸（13）を凹部（14d,14e,17b,18b）の深さ分細くしなくてもよいので、駆動軸（13）に凹部（14d,14e,17b,18b）を設ける場合に比べ、駆動軸（13）の耐久性を高めることができる。

第５の態様は、第１～４の態様のいずれか１つにおいて、前記凹部（14d）は、前記外輪（14a）の外周面に形成され、前記外輪（14a）の外周面の上半領域の少なくとも周方向一部には、前記凹部（14d）が形成されていないことを特徴とする軸受構造である。

第６の態様は、第１～５の態様のいずれか１つにおいて、前記凹部（17b,18b）は、前記ベアリングハウジング（17,18）の内周面に形成され、前記ベアリングハウジング（17,18）の内周面の上半領域の少なくとも周方向一部には、前記凹部（17b,18b）が形成されていないことを特徴とする軸受構造である。

図１は、本開示の実施形態１に係る軸受構造を適用したターボ圧縮機の構造を示す概略図である。図２は、図１のII部拡大図である。図３は、図１のIII部拡大図である。図４は、図２のIV部拡大図である。図５は、実施形態２の図２相当図である。図６は、実施形態２の図４相当図である。図７は、実施形態３の図２相当図である。図８は、実施形態４の図４相当図である。図９は、実施形態５の図４相当図である。

本開示の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。

《実施形態１》
図１は、本開示の実施形態１に係る軸受構造を適用したターボ圧縮機（1）を示す。このターボ圧縮機（1）は、羽根車（9）、電動機（10）、ケーシング（2）、制御部（30）、及び電源部（40）を備えている。

羽根車(9)は、複数の羽根によって外形が略円錐形状となるように形成されている。

電動機（10）は、羽根車（9）を駆動する。電動機（10）は、いわゆる永久磁石同期モータであり、具体的には、駆動軸（13）、電動機用ステータ（11）、ロータ（12）、及び軸受機構（8）を備えている。駆動軸（13）は、鋼材又はステンレスで構成されている。駆動軸（13）の一端は、羽根車（9）の幅広側の面の中心に固定されている。駆動軸（13）の他端には、円盤部（13a）が張出形成されている。電動機用ステータ（11）及びロータ（12）は、駆動軸（13）の長手方向中途部を囲むように外周側から順に設けられている。

軸受機構（8）は、２つの磁気軸受（20,20）、第１のタッチダウン軸受（14）、スラスト磁気軸受（15,15）、及び第２のタッチダウン軸受（16）を備えている。

磁気軸受（20,20）には、複数の電磁石（図示せず）が設けられ、各電磁石（図示せず）の電磁力の合成電磁力を駆動軸（13）に付与し、駆動軸（13）を非接触状態で支持するように構成されている。磁気軸受（20,20）は、ロータ（12）の配設箇所の軸方向両側に設けられている。

第１のタッチダウン軸受（14）は、玉軸受であり、ラジアル荷重を受ける。図２及び図４に示すように、第１のタッチダウン軸受（14）は、外輪（14a）と内輪（14b）とを備えている。外輪（14a）と内輪（14b）との間には、転動体としての玉（14c）が介装されている。外輪（14a）の内周面及び内輪（14b）の外周面の軸方向中央部には、玉（14c）嵌合用の凹溝(14f)が形成され、外輪（14a）及び内輪（14b）の凹溝(14f)に玉（14c）が嵌まっている。第１のタッチダウン軸受（14）は、磁気軸受（20）の非通電時に駆動軸（13）を支持する。第１のタッチダウン軸受（14）は、羽根車（9）側の磁気軸受（20）と羽根車（9）との間に設けられている。

スラスト磁気軸受（15,15）は、電磁石（図示せず）を有していて、駆動軸（13）の円盤部（13a）を電磁力によって非接触状態で支持するように構成されている。

第２のタッチダウン軸受（16）は、単列アンギュラ玉軸受（16a）を２つ組み合わせた組合せアンギュラ玉軸受であり、ラジアル荷重及びスラスト荷重を受ける。各単列アンギュラ玉軸受（16a）は、図３に示すように、外輪（16b）と内輪（16c）との間に転動体としての玉（16d）が介装されてなる。外輪（16b）の内周面及び内輪（16c）の内周面の軸方向中程には、玉（16d）嵌合用の凹溝(16e)が形成され、外輪（16b）及び内輪（16c）の凹溝(16e)に玉（16d）が嵌まっている。第２のタッチダウン軸受（16）も、磁気軸受（20）の非通電時に駆動軸（13）を支持する。以下、第１及び第２のタッチダウン軸受（14,16）の径方向を軸受径方向と呼び、第１及び第２のタッチダウン軸受（14,16）の周方向を軸受周方向と呼ぶ。第１及び第２のタッチダウン軸受（14,16）の外輪（14a,16b）、内輪（14b,16c）、及び玉（14c,16d）は、鋼、又は合金鋼で構成されている。

ケーシング（2）は、両端が閉塞された略円筒状に形成され、円筒軸線が水平向きとなるように配置されている。ケーシング(2)の一端部近傍には、羽根車（9）を収容するインペラ室（4）が形成されている。ケーシング(2)の長手方向略中央部には、電動機用ステータ（11）及びロータ（12）を収容する電動機室（5）が形成されている。ケーシング(2)の他端部近傍には、駆動軸（13）の円盤部（13a）及びスラスト磁気軸受（15）を収容するスラスト磁気軸受収容室（6）が形成されている。ケーシング（2）の内周面には、インペラ室（4）と電動機室（5）とを区画する環状の第１壁部（2a）と、電動機室（5）とスラスト磁気軸受収容室（6）とを区画する環状の第２壁部（2b）とが内周側に向かって突設されている。第１壁部（2a）のインペラ室（4）側端部の内周側には、環状の第１のベアリングハウジング（17）が設けられている。第１のベアリングハウジング（17）は、第１のタッチダウン軸受（14）を外周側から支持している。第２壁部（2b）のスラスト磁気軸受収容室（6）側端部の内周側には、環状の第２のベアリングハウジング（18）が設けられている。第２のベアリングハウジング（18）は、第２のタッチダウン軸受（16）を外周側から支持している。第１及び第２のベアリングハウジング（17,18）は、鋼材、アルミ、又はステンレスで構成されている。

図２及び図３にも示すように、第１のベアリングハウジング（17）の内周面には、第１のタッチダウン軸受（14）の外周部が嵌めこまれる第１凹所（17a）が全周に亘って形成されている。第１凹所（17a）の底面（第１のベアリングハウジング（17）の内周面）における第１のタッチダウン軸受（14）の玉（14c）と軸受径方向に重なる領域には、断面コ字状で軸受周方向全体に延びる環状の凹部としての第１ハウジング溝（17b）が形成されている。第１ハウジング溝（17b）は、外輪（14a）の凹溝(14f)全体と軸受径方向に重なり、かつ外輪（14a）の軸方向中央に位置している。第１ハウジング溝（17b）の軸方向の長さＬＨ１は、４ｍｍ、第１のタッチダウン軸受（14）の外輪（14a）の軸方向の長さＬＯ１は、１２ｍｍである。第１ハウジング溝（17b）の軸方向の長さＬＨ１は、第１のタッチダウン軸受（14）の外輪（14a）の軸方向の長さＬＯ１の３３％である。第１ハウジング溝（17b）は、互いに対向する側面部（17c）と、当該側面部（17c）を互いに連結し、軸心方向に臨む底面部（17d）とを有している。

第２のベアリングハウジング（18）の内周面には、第２のタッチダウン軸受（16）の外周部が嵌めこまれる第２凹所（18a）が全周に亘って形成されている。第２凹所（18a）の底面（第２のベアリングハウジング（18）の内周面）における第２のタッチダウン軸受（16）の各玉（16d）と軸受径方向に重なる領域には、断面コ字状で軸受周方向全体に延びる環状の凹部としての第２ハウジング溝（18b）が形成されている。第２ハウジング溝（18b）は、外輪（16b）の凹溝(16e)全体と軸受径方向に重なる。第２ハウジング溝（18b）の軸方向の長さＬＨ２は、７ｍｍ、第２のタッチダウン軸受（16）の外輪（16b）の軸方向の長さＬＯ２は、１６ｍｍである。第２ハウジング溝（18b）の軸方向の長さＬＨ２は、第２のタッチダウン軸受（16）の外輪（16b）の軸方向の長さＬＯ２の４４％である。第２ハウジング溝（18b）は、互いに対向する側面部（18c）と、当該側面部（18c）を互いに連結し、軸心方向に臨む底面部（18d）とを有している。

制御部（30）は、円盤部（13a）とスラスト磁気軸受（15,15）との間のギャップを検出可能なギャップセンサ（図示せず）、電動機用ステータ（11）及びロータ（12）との間のギャップを検出可能なギャップセンサ（図示せず）等によって出力される浮上制御用の検出値に基づいて、駆動軸（13）の位置が所望の位置となるように、磁気軸受（20,20）及びスラスト磁気軸受（15）に供給する電圧を制御する。

電源部（40）は、制御部（30）の制御により、磁気軸受（20,20）及びスラスト磁気軸受（15,15）に電圧を供給する。

上述のように構成されたターボ圧縮機（1）において、停電、浮上制御用センサの故障、システムダウン等の異常発生時に、図４に仮想線で示すように、磁気浮上している駆動軸（13）が落下して第１のタッチダウン軸受（14）の内輪（14b）の内周面に上方から接触（タッチダウン）すると、駆動軸（13）の荷重が、内輪（14b）及び玉（14c）を介して外輪（14a）の下半部分に作用する。これにより、外輪（14a）の下半部分における玉（14c）と軸受径方向に重なる部分（外輪（14a）の下半部分の軸方向中央部）が第１ハウジング溝（17b）内（外周側）に撓むとともに、外輪（14a）の下半部分における軸方向両端部が内周側に撓み、衝撃が吸収される。駆動軸（13）は、上記落下時に、第２のタッチダウン軸受（16）の各単列アンギュラ玉軸受（16a）の内輪（16c）の内周面にも上方から接触する。これにより、駆動軸（13）の荷重が各単列アンギュラ玉軸受（16a）の内輪（16c）及び玉（16d）を介して外輪（16b）の下半部分に作用し、外輪（16b）の下半部分における玉（16d）と軸受径方向に重なる部分（外輪（16b）の下半部分の軸方向中央部）が第２ハウジング溝（18b）内（外周側）に撓むとともに、外輪（16b）の下半部分における軸方向両端部が内周側に撓み、衝撃が吸収される。このため、第１及び第２のタッチダウン軸受（14,16）とは別に特許文献１のような緩衝部材を設ける必要がなく、部品点数を削減できる。

本実施形態１によれば、タッチダウン時の衝撃を吸収する緩衝部材として、金属製の波板状部材を第１及び第２のタッチダウン軸受（14,16）と第１及び第２のベアリングハウジング（17,18）との間に設けなくてよいので、波板状部材の嵌合用の溝を高精度の同心度で形成する手間が不要となる。また、波板状部材の精度により第１及び第２のタッチダウン軸受（14,16）が偏心することがないので、ターボ圧縮機（1）の品質を向上できる。

また、第１ハウジング溝（17b）の軸方向の長さＬＨ１を第１のタッチダウン軸受（14）の外輪（14a）の軸方向の長さＬＯ１の２０％以上にしたので、２０％未満にした場合に比べ、第１のタッチダウン軸受（14）の外輪（14a）が、第１ハウジング溝（17b）内に撓みやすい。したがって、駆動軸（13）の落下時における衝撃吸収効果をより確実に得られる。

また、第１ハウジング溝（17b）の軸方向の長さＬＨ１を第１のタッチダウン軸受（14）の外輪（14a）の軸方向の長さＬＯ１の５０％未満にしたので、５０％以上にした場合に比べ、第１のベアリングハウジング（17）の内周面における第１のタッチダウン軸受（14）の外輪（14a）との接触領域が、第１のタッチダウン軸受（14）からの圧力により塑性変形しにくい。

また、第２ハウジング溝（18b）の軸方向の長さＬＨ２を第２のタッチダウン軸受（16）の外輪（16b）の軸方向の長さＬＯ２の２０％以上にしたので、２０％未満にした場合に比べ、第２のタッチダウン軸受（16）の外輪（16b）が、第２ハウジング溝（18b）内に撓みやすい。したがって、駆動軸（13）の落下時における衝撃吸収効果をより確実に得られる。

また、第１及び第２のベアリングハウジング（17,18）の材料としてアルミを採用した場合、第１及び第２のベアリングハウジング（17,18）は第１及び第２のタッチダウン軸受（14,16）からの圧力により塑性変形しやすくなる。第２ハウジング溝（18b）の軸方向の長さＬＨ２を第２のタッチダウン軸受（16）の外輪（16b）の軸方向の長さＬＯ２の５０％以上にしたので、５０％以上にした場合に比べ、第２のベアリングハウジング（18）の内周面における第２のタッチダウン軸受（16）の外輪（16b）との接触領域が、第２のタッチダウン軸受（16）からの圧力により塑性変形しにくい。

また、駆動軸（13）の外周面には、第１及び第２のタッチダウン軸受（14,16）の内輪（14b,16c）を撓ませるための溝が形成されておらず、駆動軸（13）を溝の深さ分細くしなくてもよいので、駆動軸（13）に溝を設ける場合に比べ、駆動軸（13）の耐久性を高めることができる。

また、駆動軸（13）が高速回転中に落下した際に第１及び第２のタッチダウン軸受（14,16）の玉（14c,16d）が熱膨張すると、第１のタッチダウン軸受（14）の外輪（14a）における玉（14c）と軸受径方向に重なる部分が、第１ハウジング溝（17b）内（外周側）に撓むとともに、第２のタッチダウン軸受（16）の外輪（16b）における玉（16d）と軸受径方向に重なる部分が、第２ハウジング溝（18b）内（外周側）に撓む。このため、玉（14c,16d）の熱膨張により外輪（14a,16b）及び内輪（14b,16c）が損傷しにくい。したがって、玉（14c,16d）の材料として、熱膨張率が低く、かつ高価なセラミックスを採用しなくてもよいので、材料コストを削減できる。

《実施形態２》
図５は、実施形態２の図２相当図である。本実施形態２では、図６にも示すように、駆動軸（13）の外周面における第１のタッチダウン軸受（14）の玉（14c）と軸受径方向に重なる領域に、断面コ字状で軸受周方向全体に延びる環状の凹部としての第１の駆動軸溝（13b）が形成されている。第１の駆動軸溝（13b）は、第１ハウジング溝（17b）と軸方向に等しい位置に形成されている。第１の駆動軸溝（13b）は、外輪（14a）の凹溝(14f)全体と軸受径方向に重なっている。第１の駆動軸溝（13b）の軸方向の長さＬＳ１は、第１のタッチダウン軸受（14）の外輪（14a）の軸方向の長さＬＯ１の３３％である。また、駆動軸（13）の外周面における第２のタッチダウン軸受（16）の各単列アンギュラ玉軸受（16a）の玉（16d）と軸受径方向に重なる領域にも、第２の駆動軸溝（図示せず）が形成されている。第２の駆動軸溝の軸方向の長さは、第２のタッチダウン軸受（16）の外輪（16b）の軸方向の長さＬＯ２の４４％である。

駆動軸（13）の落下時には、図６に仮想線で示すように、駆動軸（13）の荷重が第１のタッチダウン軸受（14）の内輪（14b）の軸方向両端部に作用し、内輪（14b）の下半部分における軸方向両端部が外周側に撓むとともに、内輪（14b）の下半部分における玉（14c）と軸受径方向に重なる部分（内輪（14b）の下半部分の軸方向中央部）が第１の駆動軸溝（13b）内（内周側）に撓み、衝撃が吸収される。駆動軸（13）の落下時の荷重は、第２のタッチダウン軸受（16）の各単列アンギュラ玉軸受（16a）の内輪（16c）の軸方向両端部にも作用し、内輪（16c）の下半部分における軸方向両端部が外周側に撓むとともに、内輪（16c）の下半部分における玉（16d）と軸受径方向に重なる部分（内輪（16c）の下半部分の軸方向中央部）が第２の駆動軸溝（図示せず）内（内周側）に撓み、衝撃が吸収される。実施形態１と同様に、第１及び第２のタッチダウン軸受（14,16）の外輪（14ａ,16b）も撓む。このように、駆動軸（13）の落下時に、第１及び第２のタッチダウン軸受（14,16）の外輪（14ａ,16b）と内輪（14b,16c）の両方が撓むので、衝撃がより効果的に吸収される。

その他の構成は、実施形態１と同じであるので同じ構成箇所には同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。

本実施形態２によれば、第１の駆動軸溝（13b）の軸方向の長さＬＳ１を第１のタッチダウン軸受（14）の外輪（14a）の軸方向の長さＬＯ１の２０％以上にしたので、２０％未満にした場合に比べ、第１のタッチダウン軸受（14）の外輪（14a）が、第１の駆動軸溝（13b）内に撓みやすい。したがって、駆動軸（13）の落下時における衝撃吸収効果をより確実に得られる。

また、駆動軸（13）の材料としてアルミを採用した場合、駆動軸（13）は第１及び第２のタッチダウン軸受（14,16）からの圧力により塑性変形しやすい。第１の駆動軸溝（13b）の軸方向の長さＬＳ１を第１のタッチダウン軸受（14）の外輪（14a）の軸方向の長さＬＯ１の５０％以上にしたので、５０％未満にした場合に比べ、駆動軸（13）外周面における第１のタッチダウン軸受（14）の内輪（14b）との接触領域が、第１のタッチダウン軸受（14）からの圧力により塑性変形しにくい。

《実施形態３》
図７は、実施形態３の図２相当図である。本実施形態３では、第１のタッチダウン軸受（14）の外輪（14a）の外周面、及び内輪（14b）の内周面における玉（14c）と軸受径方向に重なる領域に、第１の外側ベアリング溝（14d）及び第１の内側ベアリング溝（14e）がそれぞれ全周に亘って形成されている。また、第２のタッチダウン軸受（16）の各単列アンギュラ玉軸受（16a）の外輪（16b）の外周面、及び内輪（16c）の内周面における玉（16d）と軸受径方向に重なる領域にも、第２の外側ベアリング溝（図示せず）及び第２の内側ベアリング溝（図示せず）がそれぞれ全周に亘って形成されている。第１のベアリングハウジング（17）には、第１ハウジング溝（17b）が形成されておらず、第２のベアリングハウジング（18）には、第２ハウジング溝（18b）が形成されていない。

本実施形態３によれば、第１及び第２のタッチダウン軸受（14,16）だけに溝加工を施せばよく、駆動軸（13）及び第１及び第２のベアリングハウジング（17,18）に溝加工を施す手間が不要になる。

《実施形態４》
図８は、実施形態４の図４相当図である。本実施形態４では、第１ハウジング溝（17b）、第２ハウジング溝（18b）、第１の駆動軸溝（13b）及び第２の駆動軸溝（図示せず）が断面略Ｖ字状をなしている。第１ハウジング溝（17b）、第２ハウジング溝（18b）、第１の駆動軸溝（13b）及び第２の駆動軸溝（図示せず）の底部に、底側アール部（21）が全長に亘って形成されている。第１ハウジング溝（17b）、第２ハウジング溝（18b）、第１の駆動軸溝（13b）及び第２の駆動軸溝（図示せず）の軸方向両側の縁に、縁側アール部（22）が全長に亘って形成されている。

その他の構成は、実施形態２と同じであるので同じ構成箇所には同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。

本実施形態４によれば、第１ハウジング溝（17b）及び第２ハウジング溝（18b）の縁に縁側アール部（22）を形成するので、第１ハウジング溝（17b）及び第２ハウジング溝（18b）の縁への応力集中を抑制でき、第１及び第２のベアリングハウジング（17,18）の耐久性を高めることができる。

同様に、第１の駆動軸溝（13b）及び第２の駆動軸溝（図示せず）の縁に縁側アール部（22）を形成するので、第１の駆動軸溝（13b）及び第２の駆動軸溝（図示せず）の縁への応力集中を抑制でき、駆動軸（13）の耐久性を高めることができる。

《実施形態５》
図９は、実施形態５の図４相当図である。本実施形態５では、第１の外側ベアリング溝（14d）、第１の内側ベアリング溝（14e）、第２の外側ベアリング溝（図示せず）及び第２の内側ベアリング溝（図示せず）が断面略Ｖ字状をなしている。第１の外側ベアリング溝（14d）、第１の内側ベアリング溝（14e）、第２の外側ベアリング溝（図示せず）及び第２の内側ベアリング溝（図示せず）の底部に、底側アール部（21）が全長に亘って形成されている。第１の外側ベアリング溝（14d）、第１の内側ベアリング溝（14e）、第２の外側ベアリング溝（図示せず）及び第２の内側ベアリング溝（図示せず）の軸方向両側の縁に、縁側アール部（22）が全長に亘って形成されている。

その他の構成は、実施形態３と同じであるので同じ構成箇所には同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。

本実施形態５によれば、第１の外側ベアリング溝（14d）及び第２の外側ベアリング溝（図示せず）の縁に縁側アール部（22）を形成するので、第１及び第２のベアリングハウジング（17,18）における第１の外側ベアリング溝（14d）及び第２の外側ベアリング溝（図示せず）の縁との当接箇所への応力集中を抑制でき、第１及び第２のベアリングハウジング（17,18）の耐久性を高めることができる。

同様に、第１の内側ベアリング溝（14e）及び第２の内側ベアリング溝（図示せず）の縁に縁側アール部（22）を形成するので、駆動軸（13）における第１の内側ベアリング溝（14e）及び第２の内側ベアリング溝（図示せず）の縁との当接箇所への応力集中を抑制でき、駆動軸（13）の耐久性を高めることができる。

《その他の実施形態》
上記実施形態１～５では、第１のタッチダウン軸受（14）を、転動体として玉（14c）を備えた玉軸受としたが、転動体として円柱を備えたころ軸受等、他の転がり軸受としてもよい。

上記実施形態１，２，４では、第１ハウジング溝（17b）を第１のベアリングハウジング（17）の内周面の全周に形成したが、第１のベアリングハウジング（17）の内周面の上半領域の周方向一部に形成しないようにしてもよい。また、第１ハウジング溝（17b）を第１のベアリングハウジング（17）の内周面の上半領域の周方向全体（内周面の半周分）に形成せず、第１ハウジング溝（17b）を第１のベアリングハウジング（17）の内周面の下半領域だけに形成してもよい。同様に、第２ハウジング溝（18b）を第２のベアリングハウジング（18）上半領域の周方向全体又は周方向一部に形成しないようにしてもよい。

上記実施形態３，５では、第１の外側ベアリング溝（14d）を第１のタッチダウン軸受（14）の外輪（14a）の外周面の全周に形成したが、外輪（14a）の外周面の上半領域の周方向全体又は周方向一部に形成しないようにしてもよい。同様に、第２の外側ベアリング溝（図示せず）を第２のタッチダウン軸受（16）の各単列アンギュラ玉軸受（16a）の外輪（16b）の外周面の上半領域の周方向全体又は周方向一部に形成しないようにしてもよい。

以上、実施形態及び変形例を説明したが、特許請求の範囲の趣旨及び範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。また、以上の実施形態及び変形例は、本開示の対象の機能を損なわない限り、適宜組み合わせたり、置換したりしてもよい。

以上説明したように、本開示は、軸受構造として有用である。

13 駆動軸
13b 第１の駆動軸溝（凹部）
14 第１のタッチダウン軸受
14a 外輪
14b 内輪
14c 玉（転動体）
14d 第１の外側ベアリング溝（凹部）
14e 第１の内側ベアリング溝（凹部）
14f 凹溝
16 第２のタッチダウン軸受
16b 外輪
16c 内輪
16d 玉（転動体）
16e 凹溝
17 第１のベアリングハウジング
17b 第１ハウジング溝（凹部）
18 第２のベアリングハウジング
18b 第２ハウジング溝（凹部）
20 磁気軸受
22 縁側アール部

Claims

水平方向に延び、磁気軸受（20）によって支持される駆動軸（13）と、外輪（14a,16b）と内輪（14b,16c）との間に転動体（14c,16d）が介装されてなるタッチダウン軸受（14,16）と、前記タッチダウン軸受（14,16）を外周側から支持するベアリングハウジング（17,18）とを備えた軸受構造であって、
前記駆動軸（13）の外周面、前記内輪（14b,16c）の内周面、前記外輪（14a,16b）の外周面、及び前記ベアリングハウジング（17,18）の内周面のうちの少なくとも１つにおける前記転動体（14c,16d）と軸受径方向に重なる領域には、凹部（13b,14d,14e,17b,18b）が、前記駆動軸（13）の落下時に、前記タッチダウン軸受（14,16）の外輪（14a,16b）及び内輪（14b,16c）の少なくとも一方における転動体（14c,16d）と軸受径方向に重なる部分を、当該凹部（13b,14d,14e,17b,18b）内に撓ませるように形成されていることを特徴とする軸受構造。
請求項１において、
前記凹部（13b,14d,14e,17b,18b）の縁には、アール部（22）が形成されていることを特徴とする軸受構造。
請求項１又は２において、
前記凹部（13b,14d,14e,17b,18b）は、前記外輪（14a,16b）に形成された転動体(14c,16d)嵌合用の溝（14f,16e）全体と軸受径方向に重なり、かつ前記凹部（13b,14d,14e,17b,18b）の軸方向の長さは、前記外輪（14a,16b）の軸方向の長さの２０％以上であることを特徴とする軸受構造。
請求項１～３のいずれか１項において、
前記凹部（14d,14e,17b,18b）は、前記駆動軸（13）の外周面には形成されていないことを特徴とする軸受構造。
請求項１～４のいずれか１項において、
前記凹部（14d）は、前記外輪（14a）の外周面に形成され、
前記外輪（14a）の外周面の上半領域の少なくとも周方向一部には、前記凹部（14d）が形成されていないことを特徴とする軸受構造。
請求項１～５のいずれか１項において、
前記凹部（17b,18b）は、前記ベアリングハウジング（17,18）の内周面に形成され、
前記ベアリングハウジング（17,18）の内周面の上半領域の少なくとも周方向一部には、前記凹部（17b,18b）が形成されていないことを特徴とする軸受構造。