JP7484688B2 - 軸受装置の冷却構造 - Google Patents

Description

本発明は、軸受装置の冷却構造に関する。

特許文献１には、シャフトと、シャフトを回転可能に支持する軸受とを備える軸受装置が開示されている。シャフトには、シャフトの内部に空気などの流体を導入する導入路と、当該流体をシャフトと軸受との隙間に排出する排出路とが設けられている。シャフトの回転に伴って排出路から流体が排出されることで、上記隙間には流体膜が形成される。この流体膜によって、シャフトが軸受に非接触状態で回転可能に支持される。

特開昭６３－３１８３１５号公報

ところで、こうした軸受装置においては、流体膜における摩擦熱や圧力上昇によって流体膜の温度が上昇する。この流体膜によって加熱されることでシャフトと軸受とが熱膨張する。これにより、シャフトと軸受との隙間が変化することで、シャフトの円滑な回転が阻害されるおそれがある。このため、軸受装置を冷却することが望まれている。

なお、シャフトと軸受との温度上昇に伴ってシャフトの円滑な回転が阻害されるといった課題は、流体膜を形成する流体軸受に限定されるものではない。こうした課題は、シャフトの外周面に接触した状態で当該シャフトを回転可能に支持する転がり軸受を備える軸受装置においても同様にして生じる。

上記課題を解決するための軸受装置の冷却構造は、シャフトと、前記シャフトを回転可能に支持する軸受と、を備える軸受装置に適用され、当該軸受装置を冷却する構造であって、前記シャフトは、前記シャフトの外周面に開口するとともに、前記シャフトの内部に空気を導入する導入路と、前記シャフトの外周面に開口するとともに、前記軸受に向けて前記空気を排出する排出路と、を有し、前記シャフトの回転方向の前方及び後方をそれぞれ単に前方及び後方とするとき、前記シャフトには、前記導入路の開口の後方において前記シャフトの外周側に向かって突出するとともに、前記空気を前記導入路に向けて案内する案内突起が設けられている。

同構成によれば、シャフトの回転に伴ってシャフトの周りの空気が案内突起に衝突することにより、導入路に向けて空気が案内される。このため、導入路に空気が導入されやすくなる。そして、同空気は、排出路から軸受に向けて排出される。これにより、排出路から排出された空気によって軸受が冷却される。したがって、軸受装置を冷却することができる。

軸受装置の冷却構造の一実施形態について、同構造が適用されたモータを示す断面図。 同実施形態の第１カバー、ハウジング本体、及び第２カバーを互いに離間して示す分解斜視図。 同実施形態の第１固定部を中心とした拡大断面図。 同実施形態のシャフト本体、第１固定部、及び案内部材を互いに離間して示す分解斜視図。 図３の５－５線に沿った断面図。 図３の６－６線に沿った断面図。 同実施形態のハウジングの内部における空気の流れを示す断面図。 変更例の軸受装置の冷却構造が適用されたモータを示す断面図。

以下、図１～図７を参照して、軸受装置の冷却構造を、モータの軸受装置の冷却構造として具体化した一実施形態について説明する。
（モータ１の構成）
図１に示すように、モータ１は、ハウジング１０と、ハウジング１０の内部に収容されるステータ５０と、ステータ５０の内周側に配置されるロータ６０とを備えている。ロータ６０は、回転軸としてのシャフト７０を備えている。ハウジング１０の内部には、シャフト７０を回転可能に支持する空気軸受としての２つのラジアル軸受１２０と、２つのスラスト軸受１３０とが設けられている。本実施形態の軸受装置２は、シャフト７０と、２つのラジアル軸受１２０とを備えている。ラジアル軸受１２０は、軸受の一例である。

以降において、シャフト７０の軸線方向を単に軸線方向と称する。また、軸線方向に直交するシャフト７０の径方向の外周側及び内周側をそれぞれ単に外周側及び内周側と称する。また、シャフト７０の回転方向の前方及び後方をそれぞれ単に前方及び後方と称する。

（ハウジング１０の構成）
図１及び図２に示すように、ハウジング１０は、ステータ５０が収容される筒状のハウジング本体２０と、ハウジング本体２０の軸線方向における一端に固定される第１カバー３０と、ハウジング本体２０の軸線方向における他端に固定される第２カバー４０とを備えている。ハウジング本体２０、第１カバー３０、及び第２カバー４０は、例えば、金属材料により形成されている。

（ハウジング本体２０の構成）
ハウジング本体２０は、軸線方向における一端及び他端からそれぞれ外周側に突出する第１フランジ２１及び第２フランジ２２を有している。第１フランジ２１及び第２フランジ２２は、ハウジング本体２０の全周にわたって設けられている。

ハウジング本体２０は、ステータ５０が収容されるステータ収容部２３と、２つのラジアル軸受１２０の一方が収容されるラジアル軸受収容部２８とを有している。ステータ収容部２３及びラジアル軸受収容部２８には、円柱状の内部空間がそれぞれ形成されている。ラジアル軸受収容部２８の内径は、ステータ収容部２３の内径よりも小さい。

ステータ収容部２３には、その他の部分よりも内径が縮径された縮径部２４が設けられている。縮径部２４は、ラジアル軸受収容部２８に連なって設けられている。縮径部２４の内径は、ラジアル軸受収容部２８の内径よりも大きい。

縮径部２４の軸線方向における一方の端部には、後述するステータコア５２の一端面５２ａが接触する接触面２５が設けられている。接触面２５は、軸線方向に直交している。接触面２５は、一部に切り欠きを有する不連続な環状をなしている。

ハウジング本体２０の内部には、軸線方向において第１フランジ２１から第２フランジ２２に向かう方向に窪む環状の第１溝２６と、第１溝２６から内周側に向かって延びる複数の第２溝２７とが設けられている。ハウジング本体２０の内部には、例えば、４つの第２溝２７がハウジング本体２０の周方向に等間隔にて設けられている。

第１溝２６は、接触面２５の外周縁に全周にわたって設けられた段差と、ステータ収容部２３の内壁とによって形成されている。第２溝２７は、接触面２５の一部を切り欠くことにより形成されている。第２溝２７は、第１溝２６から接触面２５の内周縁まで延びている。

ハウジング本体２０における第２カバー４０と対向する端部には、２つのスラスト軸受１３０の一方を収容するスラスト軸受収容部２９が設けられている。スラスト軸受収容部２９の軸線方向に直交する断面形状は、円形状をなしている。スラスト軸受収容部２９の内径は、ラジアル軸受収容部２８の内径よりも大きい。スラスト軸受収容部２９は、ラジアル軸受収容部２８に連なって設けられている。

（第１カバー３０の構成）
第１カバー３０は、２つのラジアル軸受１２０の他方を収容する円筒状のラジアル軸受収容部３１と、ラジアル軸受収容部３１から外周側に突出するフランジ３５とを有している。フランジ３５は、ラジアル軸受収容部３１の軸線方向における途中の部分から突出している。フランジ３５は、ハウジング本体２０の第１フランジ２１に固定されている。

ラジアル軸受収容部３１には、円柱状の内部空間が形成されている。第１カバー３０のラジアル軸受収容部３１の内径と、ハウジング本体２０のラジアル軸受収容部２８の内径とは同一である。

ラジアル軸受収容部３１には、後述するシャフト７０の出力軸９７が挿入される円形状の挿入孔３２が設けられている。挿入孔３２は、ラジアル軸受収容部３１を軸線方向に貫通している。挿入孔３２の軸線とシャフト７０の軸線とは一致している。挿入孔３２の直径は、出力軸９７の直径よりも大きい。したがって、挿入孔３２の内周面と、出力軸９７の外周面との間には、隙間が設けられている。

挿入孔３２は、ラジアル軸受収容部３１の内部空間に連なる第１部分３３と、第１部分３３よりも縮径された第２部分３４とを有している。第１部分３３の直径は、ラジアル軸受収容部３１の内径よりも小さく、ラジアル軸受１２０の内径よりも大きい。したがって、第１部分３３の直径は、後述するシャフト７０の対向部９４の外径よりも大きい。

フランジ３５には、ハウジング１０の内部に空気を導入する複数の導入口３６が周方向に等間隔にて設けられている。導入口３６は、フランジ３５を軸線方向に貫通している。フランジ３５には、例えば、８つの導入口３６が設けられている。導入口３６は、ハウジング１０の内外を連通している。導入口３６には、図示しないフィルタが設けられている。

（第２カバー４０の構成）
第２カバー４０は、シャフト７０における出力軸９７とは反対側の端部を収容する円筒状の収容部４１と、収容部４１から外周側に突出するフランジ４３とを有している。フランジ４３は、ハウジング本体２０の第２フランジ２２に固定されている。

収容部４１には、円柱状の内部空間が形成されている。収容部４１の内径と、ハウジング本体２０のラジアル軸受収容部２８の内径とは同一である。
収容部４１には、ハウジング１０の外部に空気を排出する排出口４２が設けられている。排出口４２は、収容部４１を軸線方向に貫通している。排出口４２の軸線とシャフト７０の軸線とは一致している。すなわち、第１カバー３０の挿入孔３２の軸線と、第２カバー４０の排出口４２の軸線とは一致している。

第２カバー４０におけるハウジング本体２０と対向する端部には、２つのスラスト軸受１３０の他方を収容するスラスト軸受収容部４４が設けられている。スラスト軸受収容部４４の軸線方向に直交する断面形状は、円形状をなしている。スラスト軸受収容部４４の内径は、収容部４１の内径よりも大きい。スラスト軸受収容部４４の内径と、ハウジング本体２０のスラスト軸受収容部２９の内径とは同一である。

（ステータ５０の構成）
図１に示すように、ステータ５０は、中心孔５１を有する筒状のステータコア５２と、ステータコア５２に巻回されたコイル５４とを備えている。ステータコア５２は、図示しない複数の鋼板が積層されることにより構成されている。ステータコア５２は、例えば、ハウジング本体２０に焼き嵌めされることによりハウジング本体２０に対して固定されている。すなわち、ハウジング本体２０の外周面は、ステータ収容部２３の内周面に接触している。

ステータコア５２の外周面には、軸線方向の全体にわたって延びる複数の溝５３が周方向に等間隔にて設けられている。このため、ハウジング１０の内部には、ステータ収容部２３の内壁と、溝５３の各々とによって区画されて空気が流れる複数の第１流路１１が形成されている。

ステータコア５２の軸線方向における一端面５２ａは、ハウジング本体２０の接触面２５に接触している。上述したように、ハウジング本体２０の内部には、第１溝２６と第２溝２７とが設けられている。このため、ハウジング１０の内部には、ステータコア５２の一端面５２ａと第１溝２６とによって区画されて空気が流れる第２流路１２が形成されている。第２流路１２は、環状をなしている。第２流路１２は、第１流路１１の各々と連通している。

また、ハウジング１０の内部には、ステータコア５２の一端面５２ａと第２溝２７とによって区画されて空気が流れる複数の第３流路１３が形成されている。第３流路１３の各々は、第２流路１２と連通している。ハウジング１０の内部には、例えば、４つの第３流路１３が形成されている。

以上のことから、ハウジング１０の内部では、第１流路１１、第２流路１２、及び第３流路１３を通じてステータコア５２の外周において空気が流れることとなる。
（ロータ６０の構成）
ロータ６０は、シャフト７０と、シャフト７０の外周面に配置される筒状の永久磁石６１と、永久磁石６１を外周側から保持する筒状のスリーブ６２とを備えている。

シャフト７０は、例えば、金属材料により形成されている。スリーブ６２は、例えば、炭素繊維樹脂により形成されている。
シャフト７０は、ステータコア５２の中心孔５１に挿入されるシャフト本体８０と、シャフト本体８０の両端に固定される第１固定部９０Ａ及び第２固定部９０Ｂとを有している。第１固定部９０Ａ及び第２固定部９０Ｂは、２つのラジアル軸受１２０の各々によって支持される部分である。

（シャフト本体８０の構成）
シャフト本体８０は、円柱状をなす柱状部８１と、柱状部８１の軸線方向における両端から突出した２つの雄ねじ部８２とを有している。永久磁石６１は、柱状部８１の外周面に配置されている。

（第１固定部９０Ａ及び第２固定部９０Ｂの構成）
次に、第１固定部９０Ａ及び第２固定部９０Ｂの構造について説明する。第１固定部９０Ａ及び第２固定部９０Ｂは、共通の構造を有している。このため、以下では、第２固定部９０Ｂにおける第１固定部９０Ａと共通の構造を有する部分については、第１固定部９０Ａと同一の符号を付すことでその説明を省略することがある。

図３に示すように、第１固定部９０Ａにおけるシャフト本体８０に対向する端部には、シャフト本体８０の軸線方向における一部を収容する収容凹部９１が設けられている。収容凹部９１の軸線方向に直交する断面形状は、円形状をなしている。

収容凹部９１は、開口を有する大径部９２と、大径部９２よりも縮径された小径部９３とにより構成されている。
大径部９２には、柱状部８１の軸線方向における端部が収容されている。

小径部９３には、雄ねじ部８２がねじ込まれる雌ねじ部９３ａが形成されている。雌ねじ部９３ａは、小径部９３のうち大径部９２に連なる部分から軸線方向の途中の部分まで形成されている。このため、雄ねじ部８２は、小径部９３の軸線方向における途中の部分までねじ込まれている。したがって、第１固定部９０Ａがシャフト本体８０に固定された状態において、第１固定部９０Ａの内部には、小径部９３と雄ねじ部８２の先端とによって区画された柱状の内部空間Ｓが形成されている。内部空間Ｓは、第２固定部９０Ｂの内部においても同様にして形成されている。

第１固定部９０Ａ及び第２固定部９０Ｂには、２つのラジアル軸受１２０の各々の内周面に対向する対向部９４が設けられている。したがって、シャフト７０は、軸線方向に互いに間隔をおいて設けられた２つの対向部９４を有している。対向部９４は、ラジアル軸受１２０によって回転可能に支持される部分である。

図４に示すように、対向部９４の外周面には、対向部９４の外周面とラジアル軸受１２０の内周面との間に動圧を発生させる複数の動圧発生溝９５が全周にわたって形成されている。動圧発生溝９５は、所謂ヘリンボーン状をなしている。より詳しくは、動圧発生溝９５は、前方ほど互いに離間するようにシャフト７０の回転方向に対して傾斜して延びる２つの傾斜溝９５ａと、２つの傾斜溝９５ａが合流する合流部９５ｂとを有している。合流部９５ｂは、対向部９４の軸線方向における中央部に設けられている。

図３に示すように、第１固定部９０Ａの軸線方向におけるシャフト本体８０とは反対側の端部には、シャフト７０の出力軸９７が設けられている。出力軸９７は、対向部９４に連なる円柱状の基端部と、基端部よりも縮径された先端部とからなる段付き形状をなしている。出力軸９７は、第１カバー３０の挿入孔３２からハウジング１０の外部に突出している。出力軸９７の基端部の外周面と、挿入孔３２の内周面との間には、全周にわたって隙間が設けられている。なお、出力軸９７の基端部の外周面と、挿入孔３２の第１部分３３との隙間は、出力軸９７の基端部の外周面と、第２部分３４との隙間よりも大きい。

第１固定部９０Ａにおけるシャフト本体８０に対向する端部には、対向部９４の外周面よりも内周側に窪んだ窪み部９６が設けられている。窪み部９６は、軸線方向において対向部９４に隣り合って設けられている。窪み部９６は、第１固定部９０Ａの全周にわたって設けられている。すなわち、窪み部９６は、第１固定部９０Ａのうち対向部９４よりも縮径された部分により構成されている。窪み部９６の軸線方向における対向部９４とは反対側の端部の外周は、スリーブ６２により覆われている。

シャフト７０は、空気を導入する複数の導入路７１と、当該空気を排出する複数の排出路７２と、複数の導入路７１と複数の排出路７２とを連通する単一の連通路７３とを有している。複数の導入路７１、複数の排出路７２、及び連通路７３は、各固定部９０Ａ，９０Ｂに設けられている。

図５に示すように、複数の導入路７１は、第１固定部９０Ａの周方向に等間隔にて設けられている。第１固定部９０Ａには、例えば、８つの導入路７１が設けられている。導入路７１の各々は、同一の形状を有している。導入路７１は、窪み部９６の外周面に開口している。図３に示すように、導入路７１は、軸線方向において対向部９４に向かうほど内周側に位置するように軸線方向に対して傾斜して延びている。導入路７１は、第１固定部９０Ａの内部空間Ｓに連通している。

図６に示すように、複数の排出路７２は、第１固定部９０Ａの周方向に等間隔にて設けられている。第１固定部９０Ａには、例えば、４つの排出路７２が設けられている。排出路７２の各々は、同一の形状を有している。図４に示すように、排出路７２は、対向部９４の外周面における合流部９５ｂを含む部分に開口している。図３に示すように、排出路７２は、軸線方向に直交するシャフト７０の径方向に延びている。排出路７２は、ラジアル軸受１２０の内周面を指向している。排出路７２は、第１固定部９０Ａの内部空間Ｓに連通している。なお、排出路７２は、軸線方向において導入路７１よりもシャフト本体８０から離れた位置にて内部空間Ｓに連通している。

以上のことから、導入路７１の各々と、排出路７２の各々とは、小径部９３により構成される内部空間Ｓに連通している。したがって、本実施形態では、小径部９３の一部によって上記連通路７３が構成されている。

本実施形態では、排出路７２の各々における自身の長さ方向に直交する断面積の総和は、導入路７１の各々における自身の長さ方向に直交する断面積の総和よりも小さい。このため、排出路７２から排出される空気の動圧が高められている。

図１に示すように、第２固定部９０Ｂの軸線方向におけるシャフト本体８０とは反対側の端部には、軸線方向において突出した突出部９８が設けられている。突出部９８には、雄ねじが形成されている。

突出部９８には、スラスト軸受１３０に回転可能に支持される円盤状の固定子１１０が挿入されている。突出部９８には、ナット１４０が取り付けられている。固定子１１０は、ナット１４０によって第２固定部９０Ｂに対して固定されている。したがって、固定子１１０は、シャフト７０と共に回転する。

固定子１１０には、軸線方向に貫通する複数の貫通孔１１１が周方向に等間隔にて設けられている。固定子１１０には、例えば、８つの貫通孔１１１が設けられている。貫通孔１１１は、固定子１１０のうちスラスト軸受１３０によって支持される部分よりも内周側の部分に設けられている。貫通孔１１１は、ハウジング本体２０の内部と、第２カバー４０の内部とを連通している。

（案内部材１００の構成）
図１及び図３に示すように、軸受装置２は、空気を導入路７１の各々に向けて案内する２つの案内部材１００を備えている。２つの案内部材１００は、シャフト７０の外周面、より詳しくは、第１固定部９０Ａ及び第２固定部９０Ｂの窪み部９６の各々の外周面に取り付けられている。案内部材１００は、例えば、金属材料により形成されている。

図４に示すように、案内部材１００は、円筒状をなす筒状部１０１と、筒状部１０１の外周面を貫通する複数の貫通孔１０２と、貫通孔１０２の各々における後方の縁から外周側に突出する複数の案内突起１０３とを有している。案内部材１００は、例えば、８つの貫通孔１０２と、８つの案内突起１０３とを有している。

筒状部１０１は、窪み部９６の外周面に取り付けられている。より詳しくは、筒状部１０１は、窪み部９６に対して圧入されている。
筒状部１０１の軸線方向における両端には、外周側に向けて張り出した２つの張り出し部１０５が設けられている。張り出し部１０５は、筒状部１０１の全周にわたって設けられている。２つの張り出し部１０５の一方は、軸線方向において対向部９４に接触している。２つの張り出し部１０５の他方は、軸線方向においてスリーブ６２に接触している。

貫通孔１０２は、導入路７１に連通している。したがって、貫通孔１０２の各々は、筒状部１０１のうち導入路７１の各々に対応する位置に設けられている。
案内突起１０３は、前方に向かって開口して空気を取り込む取込口１０４を有している。案内突起１０３は、導入路７１の開口の縁を取り囲むとともに当該開口を外周側から覆うように構成されている。シャフト７０の径方向から視たときに、案内突起１０３と、導入路７１の開口とは重なっている。

図５に示すように、案内突起１０３の後方の壁部は、回転方向の後方から前方に向かうほど導入路７１の開口から離れるように延びている。このため、空気が案内突起１０３に沿って導入路７１に円滑に案内されやすくなる。案内突起１０３の筒状部１０１からの突出量は、張り出し部１０５の筒状部１０１からの突出量よりも小さい。

こうした案内部材１００は、例えば、金属板をプレス加工することにより形成されている。貫通孔１０２及び案内突起１０３は、例えば、筒状部１０１の一部を切り起こすことにより形成されている。

図３に示すように、案内部材１００の全体は、窪み部９６に設けられている。すなわち、案内部材１００の全体は、対向部９４の外周面よりも内周側に位置している。
（モータ１の駆動態様）
次に、モータ１の駆動態様について説明する。

軸受装置２では、シャフト７０の回転に伴って、空気が動圧発生溝９５の傾斜溝９５ａに沿って前方から後方へ流れる。傾斜溝９５ａの各々を流れる空気は、合流部９５ｂにおいて合流して圧縮されることでその動圧が増大される。これにより、合流部９５ｂの付近においては、周囲よりも高い動圧が発生する。こうした動圧によって対向部９４とラジアル軸受１２０との間に空気膜が形成されることで、シャフト７０がラジアル軸受１２０に対して浮上することとなる。これにより、シャフト７０がラジアル軸受１２０に非接触状態で回転可能に支持される。

これに加えて、軸受装置２では、排出路７２からラジアル軸受１２０の内周面に向けて空気が排出される。排出路７２は、対向部９４の外周面における合流部９５ｂを含む部分に開口している。このため、動圧発生溝９５により圧縮される空気に加えて、排出路７２から排出される空気によっても対向部９４とラジアル軸受１２０との間における動圧が高められる。

図７に矢印にて示すように、第１固定部９０Ａの排出路７２から排出された空気は、第１固定部９０Ａとラジアル軸受１２０との隙間を通じて、ステータ収容部２３の内部と、第１カバー３０の外部とに向かって流れる。

ステータ収容部２３の内部には、第１カバー３０の導入口３６の各々を通じて外部から空気が導入される。このため、ステータ収容部２３の内部では、導入口３６から導入された空気と、第１固定部９０Ａの排出路７２から排出された空気とが混合される。こうした混合空気は、案内部材１００によって、第１固定部９０Ａの導入路７１の各々に案内されることとなる。また、混合空気は、上述した第１流路１１、第２流路１２、及び第３流路１３を通じて、ハウジング本体２０の縮径部２４に向かって流れる。このとき、混合空気がステータコア５２の外周を通過するため、ステータコア５２が冷却される。

第１固定部９０Ａの排出路７２から第１カバー３０の外部に向かって流れる空気は、挿入孔３２と出力軸９７との隙間を通じて第１カバー３０の外部に排出される。
同図に矢印にて示すように、第２固定部９０Ｂの排出路７２から排出された空気は、第２固定部９０Ｂとラジアル軸受１２０との隙間を通じて、縮径部２４の内部と、第２カバー４０の内部とに向かって流れる。

縮径部２４の内部には、第１流路１１～第３流路１３を通じて空気が流入する。このため、縮径部２４の内部では、第１流路１１～第３流路１３を通じて流入した空気と、排出路７２から排出された空気とが混合される。こうした混合空気は、案内部材１００によって第２固定部９０Ｂの導入路７１の各々に案内されることとなる。

第２固定部９０Ｂの排出路７２から第２カバー４０の内部に向かって流れる空気は、固定子１１０の貫通孔１１１の各々を通じて第２カバー４０の内部に流入する。そして、同空気は、第２カバー４０の排出口４２を通じて外部に排出される。

本実施形態の作用について説明する。
シャフト７０の回転に伴ってシャフト７０の周りの空気が案内突起１０３に衝突することにより、導入路７１に向けて空気が案内される。このため、導入路７１に空気が導入されやすくなる。そして、同空気は、排出路７２からラジアル軸受１２０に向けて排出される。

本実施形態の効果について説明する。
（１）軸受装置２の冷却構造は、シャフト７０と、シャフト７０を回転可能に支持するラジアル軸受１２０とを備える。シャフト７０は、シャフト７０の外周面に開口するとともに、シャフト７０の内部に空気を導入する導入路７１と、シャフト７０の外周面に開口するとともに、ラジアル軸受１２０に向けて空気を排出する排出路７２とを有する。シャフト７０には、導入路７１の開口の後方においてシャフト７０の外周側に向かって突出するとともに、空気を導入路７１に向けて案内する案内突起１０３が設けられている。

こうした構成によれば、上述した作用を奏することから、排出路７２から排出された空気によってラジアル軸受１２０が冷却される。したがって、軸受装置２を冷却することができる。

（２）案内突起１０３は、前方に向かって開口して空気を取り込む取込口１０４を有している。案内突起１０３は、導入路７１の開口の縁を取り囲むとともに当該開口をシャフト７０の外周側から覆うように構成されている。

こうした構成によれば、空気が、前方に向かって開口する案内突起１０３の取込口１０４を通じて導入路７１に向けて効果的に取り込まれる。これにより、排出路７２からラジアル軸受１２０に向けて排出される空気の流量を増大させることができる。したがって、軸受装置２を効果的に冷却することができる。

（３）案内部材１００は、シャフト７０の外周面に取り付けられる筒状部１０１と、筒状部１０１の外周面を貫通するとともに導入路７１に連通する貫通孔１０２と、貫通孔１０２の後方の縁から外周側に突出する案内突起１０３とを有している。

こうした構成によれば、案内突起１０３を有する案内部材１００をシャフト７０の外周面に取り付けることで、シャフト７０に対して案内突起１０３を容易に設けることができる。このため、案内突起１０３が導入路７１の開口の後方に位置するように案内部材１００をシャフト７０に取り付けるようにすれば、回転方向が異なるシャフト７０に対して共通の案内部材１００を用いることができる。

（４）シャフト７０は、シャフト７０の軸線方向に互いに間隔をおいて設けられ、２つのラジアル軸受１２０の各々に対向する２つの対向部９４を有する。シャフト７０には、対向部９４の外周面よりも内周側に窪んだ窪み部９６が設けられている。案内部材１００の全体は、窪み部９６に設けられている。

軸受装置２において、シャフト７０に設けられた２つの対向部９４には、高い真直度が求められる。このため、これら対向部９４の外周面を加工する際は、シャフト７０と、シャフト７０を加工する工具とを、軸線方向に沿って相対移動させることで、２つの対向部９４を一括して加工することがある。このとき、例えば、案内部材１００が対向部９４の外周面よりも外周側に突出している場合には、案内部材１００と工具とが干渉するおそれがある。

この点、上記構成によれば、案内部材１００の全体が対向部９４の外周面よりも窪んだ窪み部９６に設けられているため、上述した不都合を回避できる。
（５）シャフト７０は、複数の導入路７１と、複数の排出路７２と、複数の導入路７１と複数の排出路７２とを連通する単一の連通路７３とを有している。

こうした構成によれば、複数の導入路７１と複数の排出路７２とが単一の連通路７３によって連通される。このため、導入路７１の各々から導入された空気が連通路７３において合流した後に、排出路７２の各々から排出される。これにより、連通路７３において空気の圧力が均一化されやすくなるため、排出路７２の各々から排出される空気の圧力が均一化されやすくなる。したがって、軸受装置２を均一に冷却しやすくなる。

また、上記構成によれば、排出路７２の各々から排出される空気の圧力が均一化されやすくなるため、空気膜の厚さのばらつきを抑えることができる。したがって、シャフト７０を安定的に支持しやすくなる。

（６）対向部９４の外周面には、対向部９４の外周面とラジアル軸受１２０の内周面との間に動圧を発生させる複数の動圧発生溝９５が形成されている。排出路７２は、対向部９４の外周面に開口するとともにラジアル軸受１２０の内周面を指向している。

こうした構成によれば、シャフト７０がラジアル軸受１２０に非接触状態で回転可能に支持される空気軸受を構成することができる。
こうした空気軸受においては、空気が圧縮されることで温度上昇しやすい。この点において、上記構成によれば、対向部９４の外周面にラジアル軸受１２０の内周面を指向する排出路７２が設けられている。このため、空気軸受において動圧が発生する部分を冷却することができる。

（７）動圧発生溝９５は、前方ほど互いに離間するように回転方向に対して傾斜して延びる２つの傾斜溝９５ａと、２つの傾斜溝９５ａが合流する合流部９５ｂとを有する。排出路７２は、対向部９４の外周面における合流部９５ｂを含む部分に開口している。

動圧発生溝９５においては、傾斜溝９５ａに流入した空気が合流部９５ｂにおいて合流することで動圧が高められる。しかしながら、動圧が高められることで合流部９５ｂの付近では温度上昇しやすい。

この点、上記構成によれば、排出路７２が対向部９４の外周面のうち合流部９５ｂを含む部分に開口しているため、軸受装置２における合流部９５ｂの付近を冷却することができる。

また、上記構成によれば、動圧発生溝９５を流れる空気に加えて、排出路７２から排出される空気によっても対向部９４とラジアル軸受１２０との間における動圧を高めることができる。これにより、シャフト７０を安定的に支持しやすくなる。

＜変更例＞
本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

・図８に示すように、軸受装置２における軸受は、対向部９４の外周面に接触した状態でシャフト７０を回転可能に支持する転がり軸受１５０であってもよい。すなわち、軸受装置２は、シャフト７０と、転がり軸受１５０と、案内部材１００とを備えるものであってもよい。本変更例における排出路７２は、軸線方向においてシャフト本体８０から離れるほど外周側に位置するように軸線方向に対して傾斜している。排出路７２は、シャフト７０における対向部９４に隣り合う部分の外周面に開口している。排出路７２は、転がり軸受１５０の軸線方向における一端面を指向している。こうした転がり軸受１５０においては、転がり軸受１５０が温度上昇することによって、転がり軸受１５０の内部応力が増大したり、転がり軸受１５０内部の潤滑剤が劣化したりするおそれがある。上記構成によれば、排出路７２から排出された空気によって、転がり軸受１５０が冷却される。したがって、転がり軸受１５０を有する軸受装置２を冷却することができるため、上述した不都合を回避できる。

・上記変更例の転がり軸受１５０と、上記実施形態のラジアル軸受１２０との双方によってシャフト７０を回転可能に支持する軸受装置に対しても、本発明の軸受装置の冷却構造を適用することができる。

・動圧発生溝９５は、各固定部９０Ａ，９０Ｂの軸線方向に間隔をおいて複数設けられていてもよい。この場合、合流部９５ｂに開口する排出路７２を軸線方向に間隔をおいて設けることもできる。

・動圧発生溝９５は、対向部９４の外周面に代えて、ラジアル軸受１２０の内周面に形成されるものであってもよい。この場合、動圧発生溝９５は、回転方向の後方ほど互いに離間するように回転方向に対して傾斜して延びる２つの傾斜溝９５ａを有する。

・対向部９４から動圧発生溝９５を省略することができる。この場合であっても、対向部９４の軸線方向における中央部ほど温度上昇しやすいため、排出路７２を対向部９４の軸線方向における中央部に設けることが好ましい。

・シャフト７０は、複数の連通路７３を有するものであってもよい。こうした複数の連通路７３としては、例えば、２つの導入路７１と１つの排出路７２とを連通するものが挙げられる。要は、連通路７３は、少なくとも１つの導入路７１と、少なくとも１つの排出路７２とを連通するものであればよい。

・シャフト７０から連通路７３を省略することができる。この場合、導入路７１と排出路７２とが直接接続されていればよい。
・導入路７１の数と排出路７２の数は、適宜変更できる。なお、排出路７２を複数設ける場合には、均一な空気膜を形成する観点から、シャフト７０の周方向に等間隔に設けることが好ましい。

・案内部材１００は、シャフト７０の外周面よりも外周側に突出するものであってもよい。
・シャフト７０から、窪み部９６を省略することができる。この場合、案内部材１００の全体がシャフト７０の外周面よりも外周側に位置する。

・シャフト７０は、１つの対向部９４を有するものであってもよいし、３つ以上の対向部９４を有するものであってもよい。すなわち、軸受装置２は、１つのラジアル軸受１２０を有するものであってもよいし、３つ以上のラジアル軸受１２０を有するものであってもよい。なお、軸受装置２が複数のラジアル軸受１２０を有する場合であっても、本発明の軸受装置の冷却構造は、シャフト７０と、少なくとも１つのラジアル軸受１２０に対して適用することができる。

・案内突起１０３は、筒状部１０１とは別体であってもよい。例えば、案内突起１０３は、筒状部１０１の貫通孔１０２に圧入されるものであってもよいし、筒状部１０１に対して溶接などによって固定されるものであってもよい。

・案内部材１００の材料は特に限定されず、例えば、樹脂材料により形成されるものであってもよい。
・案内突起１０３は、導入路７１の開口の周縁を取り囲むとともに当該開口をシャフト７０の外周側から覆うものでなくてもよい。すなわち、案内突起１０３は、導入路７１の開口の後方において外周側に向かって突出するものであってもよい。この場合、シャフト７０の径方向から視たときに、案内突起１０３と、導入路７１の開口とは重なっていなくてもよい。

１…モータ
２…軸受装置
１０…ハウジング
２０…ハウジング本体
３０…第１カバー
４０…第２カバー
５０…ステータ
５２…ステータコア
５４…コイル
６０…ロータ
６１…永久磁石
６２…スリーブ
７０…シャフト
７１…導入路
７２…排出路
７３…連通路
９４…対向部
９５…動圧発生溝
９５ａ…傾斜溝
９５ｂ…合流部
９６…窪み部
１００…案内部材
１０１…筒状部
１０２…貫通孔
１０３…案内突起
１０４…取込口
１２０…ラジアル軸受（軸受）
１５０…転がり軸受（軸受）

Claims (8)

1. シャフトと、前記シャフトを回転可能に支持する軸受と、を備える軸受装置に適用され、当該軸受装置を冷却する構造であって、
   前記シャフトは、
   前記シャフトの外周面に開口するとともに、前記シャフトの内部に空気を導入する導入路と、
   前記シャフトの外周面に開口するとともに、前記軸受に向けて前記空気を排出する排出路と、
   前記シャフトの軸線方向に互いに間隔をおいて設けられ、前記軸受に対向する複数の対向部と、を有し、
   前記シャフトには、前記対向部の外周面よりも内周側に窪んだ窪み部が設けられており、
   前記シャフトの回転方向の前方及び後方をそれぞれ単に前方及び後方とするとき、
   前記シャフトの外周面に取り付けられ、前記空気を前記導入路に向けて案内する案内部材を備え、
   前記案内部材は、
   前記シャフトの外周面に取り付けられる筒状部と、
   前記筒状部の外周面を貫通するとともに前記導入路に連通する貫通孔と、
   前記貫通孔の後方の縁から前記シャフトの外周側に突出するとともに、前記空気を前記導入路に向けて案内する案内突起と、を有し、
   前記案内部材の全体は、前記窪み部に設けられている、
   軸受装置の冷却構造。
2. シャフトと、前記シャフトを回転可能に支持する軸受と、を備える軸受装置に適用され、当該軸受装置を冷却する構造であって、
   前記シャフトは、
   前記シャフトの外周面に開口するとともに、前記シャフトの内部に空気を導入する導入路と、
   前記シャフトの外周面に開口するとともに、前記軸受に向けて前記空気を排出する排出路と、
   前記軸受に対向する対向部と、を有し、
   前記シャフトの回転方向の前方及び後方をそれぞれ単に前方及び後方とするとき、
   前記シャフトには、前記導入路の開口の後方において前記シャフトの外周側に向かって突出するとともに、前記空気を前記導入路に向けて案内する案内突起が設けられており、
   前記軸受は、前記対向部の外周面に接触した状態で前記シャフトを回転可能に支持する転がり軸受であり、
   前記排出路は、前記シャフトにおける前記対向部に隣り合う部分の外周面に開口するとともに前記軸受を指向している、
   軸受装置の冷却構造。
3. 前記対向部の外周面及び前記軸受の内周面のどちらか一方には、前記対向部の外周面と前記軸受の内周面との間に動圧を発生させる複数の動圧発生溝が形成されており、
   前記排出路は、前記対向部の外周面に開口するとともに前記軸受の内周面を指向している、
   請求項１に記載の軸受装置の冷却構造。
4. 前記動圧発生溝は、前記対向部の外周面に形成されており、
   前記動圧発生溝は、前方ほど互いに離間するように前記回転方向に対して傾斜して延びる２つの傾斜溝と、前記２つの傾斜溝が合流する合流部と、を有し、
   前記排出路は、前記対向部の外周面における前記合流部を含む部分に開口している、
   請求項３に記載の軸受装置の冷却構造。
5. 前記シャフトの外周面に取り付けられ、前記空気を前記導入路に向けて案内する案内部材を備え、
   前記案内部材は、
   前記シャフトの外周面に取り付けられる筒状部と、
   前記筒状部の外周面を貫通するとともに前記導入路に連通する貫通孔と、
   前記貫通孔の後方の縁から外周側に突出する前記案内突起と、を有している、
   請求項２に記載の軸受装置の冷却構造。
6. 前記シャフトは、前記シャフトの軸線方向に互いに間隔をおいて設けられた複数の前記対向部を有し、
   前記シャフトには、前記対向部の外周面よりも内周側に窪んだ窪み部が設けられており、
   前記案内部材の全体は、前記窪み部に設けられている、
   請求項５に記載の軸受装置の冷却構造。
7. 前記案内突起は、前方に向かって開口して前記空気を取り込む取込口を有し、前記導入路の開口の縁を取り囲むとともに当該開口を前記シャフトの外周側から覆うように構成されている、
   請求項１～請求項６のいずれか一項に記載の軸受装置の冷却構造。
8. 前記シャフトは、
   複数の前記導入路と、
   複数の前記排出路と、
   複数の前記導入路と複数の前記排出路とを連通する単一の連通路と、を有している、
   請求項１～請求項７のいずれか一項に記載の軸受装置の冷却構造。