JP6915478B2 - 転がり軸受装置 - Google Patents

Description

本発明は、転がり軸受装置に関する。

転がり軸受は、回転機構部を有する各種機器に広く用いられている。このような機器において、転がり軸受の回転状況をセンサ等により検出する試みが行われている。この検出のためには電力が必要となるが、その電力は、回転機構部の外部に設けられている電源から供給される構成が考えられる。

これに対して、特許文献１には、図６に示すように、軸受部（転がり軸受）９０と共に発電部９１が設けられており、軸受部９０の回転力に基づいて発電部９１において発電が行われ、得られた電力をセンサの制御等に活用する技術が開示されている。特許文献１に開示の転がり軸受装置は、充電回路及び二次電池を更に備えており、発電した電力は二次電池に充電され、二次電池に蓄えられた電力が、必要に応じてセンサの制御やセンサによる検出信号の送信に用いられる。

特開２００７−１６４８１１号公報

図６に示すように、軸受部９０の内輪９９と一体である回転部９８に、歯車部９７が設けられており、軸受部９０の外輪９６と一体である固定部９５に、コイル９４が巻かれているポールピース９３、及び磁石９２が設けられている。回転軸１００が回転すると、内輪９９及び回転部９８と共に歯車部９７が回転し、これにより、この歯車部９７の凸部９７ａが、ポールピース９３の端部９３ａの近傍を通過する。このため、磁石９２による磁界が変化してコイル９４に誘導電流が生じ、発電が行われる。

図７は、図６に示す従来の発電部９１を軸方向に平行な方向から見た概略構成図である。歯車部９７には、周方向に沿って複数の凸部９７ａが並んで設けられており、これら凸部９７ａと対応する周方向間隔で一対のポールピース９３，９３が固定部９５に取り付けられている。これらポールピース９３，９３の間に磁石９２に設けられ、各ポールピース９３にコイル９４が巻かれている。

図７は、ポールピース９３，９３の端部９３ａ，９３ａに、凸部９７ａ，９７ａが接近した状態（これを「第一状態」という。）を示している。図８は、凸部９７ａが端部９３ａ，９３ａから離れた状態（これを「第二状態」という。）を示している。回転部９８（歯車部９７）が回転すると、第一状態と第二状態とが交互に繰り返される。第一状態では、図７に示すように、磁石９２による磁気の流れ（矢印Ｍａ）は、ポールピース９３，９３、歯車部９７の凸部９７ａ，９７ａ、及びコイル９４，９４の中心を通るループ経路に沿う。

これに対して、第二状態では、図８に示すように、凸部９７ａが端部９３ａ，９３ａから離れているため、これらの間で磁気抵抗が大きくなり、磁石９２による磁気の流れは、歯車部９７の凸部９７ａを通る前記のようなループ経路（図７の矢印Ｍａ）に沿って生じ難く、図６に示すように、固定部９５を通じて軸受部９０の外輪９６側を含む経路に沿って生じやすくなる（矢印Ｍｂ）。つまり、第二状態では、磁石９２の磁気が、軸受部９０側に漏れる。このため、第二状態では、外輪９６及びこの外輪９６の軌道を転がり接触する玉８９が磁化され、周囲の摩耗粉等の金属製の異物が外輪９６や玉８９に付着するおそれがある。このような金属製の異物が外輪９６の軌道や玉８９に付着すると、その表面を損傷させる可能性があり、軸受の寿命を低下させる原因となる。

そこで、本発明は、軸受部の回転により誘導電流を生じさせて発電を行なう発電部を備えている転がり軸受装置において、軸受部に摩耗粉等の金属製の異物が付着するのを抑制すること目的とする。

本発明の転がり軸受装置は、固定輪、当該固定輪の径方向内方又は外方の回転輪、及び当該固定輪と当該回転輪との間に複数設けられている転動体を有する軸受部と、前記固定輪と共に固定状態となる固定部と、当該固定部の径方向内方又は外方に設けられ前記回転輪と共に回転する回転部と、を備え、前記固定部と前記回転部とのうちの一方側に設けられ当該回転部の回転方向に並ぶ複数の凸部、前記固定部と前記回転部とのうちの他方側に前記凸部と対応する間隔で設けられている一対の芯部材、当該芯部材間に設けられている磁石、及び当該芯部材に巻かれているコイルを有し、前記回転部の回転によって前記凸部が前記芯部材の一方側端部の近傍を相対的に通過することで、前記コイルに誘導電流を生じさせる発電部を、更に、備え、前記凸部が前記芯部材の前記一方側端部に接近した第一状態では、前記磁石による磁気の流れが、当該一方側端部、当該凸部、及び前記コイルの中心を通る第一ループ経路に沿い、前記凸部と前記芯部材の前記一方側端部とが離れた第二状態では、前記磁石による磁気の流れが、一対の前記芯部材の他方側端部、及び前記コイルの中心を通る第二ループ経路に沿う。

この転がり軸受装置によれば、回転部が回転している間、前記第一状態と前記第二状態とが交互に繰り返され、磁石による磁気の流れが、前記第一ループ経路と前記第二ループ経路との間で交互に切り替わる。このため、前記第一状態であっても前記第二状態であっても磁石による磁気の流れが発電部に形成され、磁石による磁気の流れが軸受部を経由するのを抑えることができる。この結果、軸受部に例えば摩耗粉等の金属製の異物が付着するのを抑制することが可能となる。

また、前記一対の芯部材の前記他方側端部の間に一定隙間が設けられ、当該一定隙間は前記第二ループ経路に含まれており、前記第一状態では、前記第一ループ経路における磁気抵抗が、前記第二ループ経路における磁気抵抗よりも小さく、前記第二状態では、前記第二ループ経路における磁気抵抗が、前記凸部と前記芯部材の前記一方側端部との間に形成される隙間が含まれるループ経路における磁気抵抗よりも小さくなる構成とするのが好ましい。この構成により、第一状態では、磁石による磁気の流れが、一対の芯部材の一方側端部、当該一方側端部に接近した前記凸部、及びコイルの中心を通る第一ループ経路に沿い、第二状態では、磁石による磁気の流れが、一対の芯部材の他方側端部、前記一定隙間、及びコイルの中心を通る第二ループ経路に沿う構成が、容易に得られる。

また、前記一対の芯部材の前記他方側端部の間に一定隙間が設けられており、前記一定隙間は、前記第一状態において前記凸部と前記芯部材の前記一方側端部との間に形成される第一隙間の２倍よりも大きく、前記一定隙間は、前記第二状態において前記凸部と前記芯部材の前記一方側端部との間に形成される第二隙間の２倍よりも小さくなる構成とするのが好ましい。この構成により、第一状態では、第一ループ経路の磁気抵抗が、第二ループ経路の磁気抵抗よりも小さく、第二状態では、第二ループ経路の磁気抵抗が、凸部と芯部材の一方側端部との間に形成される第二隙間が含まれるループ経路の磁気抵抗よりも小さくなる構成が、容易に得られる。

また、前記回転部に、前記凸部が設けられ、前記固定部に、前記芯部材、前記磁石、及び前記コイルが設けられているのが好ましい。この構成により、回転部の回転速度が高くなって遠心力が大きくなっても、磁石及びコイルには遠心力が作用せず、安定した構造の転がり軸受装置が得られる。

また、前記磁石は、一対の前記芯部材それぞれの長手方向中間部の間に設けられており、前記コイルは、前記芯部材において前記磁石を中央として長手方向の一方側と他方側とにそれぞれ設けられているのが好ましい。この構成により、磁石による磁気の流れが、前記第一ループ経路に沿う状態であっても、前記第二ループ経路に沿う状態であっても、コイルに誘導電流を生じさせることが可能となり、発電効率が向上する。

また、前記芯部材は、前記固定部と前記回転部とのうちの他方側において非磁性体部に取り付けられているのが好ましい。この構成により、磁石による磁気の流れが第二ループ経路に沿う状態において、磁気が軸受部を経由するのをより一層効果的に抑えることができる。

また、前記凸部が設けられる前記固定部と前記回転部とのうちの一方は、環状部により構成され、当該環状部の周面に沿って複数の凹部が形成され、周方向で隣り合う当該凹部の間が、前記凸部となるのが好ましい。この構成によれば、環状部の範囲内に複数の凸部を設けることができ、固定部と回転部との間の空間が狭くても、発電部を構成し易くなる。

また、一対で一組となる前記芯部材が、前記固定部と前記回転部とのうちの他方側に、周方向等間隔で複数組設けられているのが好ましい。この構成により、回転部に偏荷重が作用するのを防ぎ、回転部側の回転性能に影響を与えないで済む。

本発明の転がり軸受装置によれば、軸受部の回転により発電部において誘導電流を生じさせて発電を行なうことができる。そして、軸受部に例えば摩耗粉等の金属製の異物が付着するのを抑制することが可能となる。

転がり軸受装置の一例を示す断面図である。 給油ユニットを軸方向から見た断面図である。 発電部の概略構成図である。 内輪間座の一部を示す斜視図である。 発電部の概略構成図である。 従来の転がり軸受装置の断面図である。 図６に示す従来の発電部を軸方向に平行な方向から見た概略構成図である。 図６に示す従来の発電部を軸方向に平行な方向から見た概略構成図である。

〔転がり軸受装置の全体について〕
図１は、転がり軸受装置の一例を示す断面図である。図１に示す転がり軸受装置１０（以下、「軸受装置１０」ともいう。）は、工作機械が有する主軸装置の軸（主軸）７を回転可能に支持するものであり、主軸装置の軸受ハウジング８内に収容されている。図１では、軸７及び軸受ハウジング８を二点鎖線で示している。なお、本発明の転がり軸受装置は工作機械以外においても適用可能である。以下の説明において、軸受装置１０の中心軸Ｃに平行な方向を「軸方向」と呼び、この軸方向に直交する方向を「径方向」と呼ぶ。

図１に示す軸受装置１０は、軸受部２０と給油ユニット４０とを備えている。軸受部２０は、内輪２１、外輪２２、複数の玉（転動体）２３、及びこれら複数の玉２３を保持する保持器２４を有しており、玉軸受（転がり軸受）を構成している。更に、この軸受装置１０は、円筒状である内輪間座１７、及び円筒状である外輪間座１８を備えている。

給油ユニット４０は、全体として円環状であり、軸受部２０の軸方向隣りに設けられている。本実施形態の給油ユニット４０は、外輪間座１８の径方向内側に設けられ、内輪２１と外輪２２との間に形成されている環状空間１１の軸方向隣りに位置しており、この環状空間１１に潤滑油を供給する機能を有する。給油ユニット４０の構成及び機能については後に説明する。なお、図示しないが、給油ユニット４０（後述の本体部４１）と外輪間座１８とを一体とし、給油ユニット４０が外輪間座としての機能を有するようにしてもよい。

本実施形態では、外輪２２及び外輪間座１８が軸受ハウジング８に回転不能として取り付けられており、内輪２１及び内輪間座１７が軸７と共に回転する。したがって、外輪２２が、回転しない固定輪となり、内輪２１が、軸７と共に回転する回転輪となる。また、外輪間座１８が固定部となり、内輪間座１７が回転部となる。

内輪２１は、軸７に外嵌する円筒状の部材であり、その外周に軌道（以下、「内輪軌道２５」という。）が形成されている。本実施形態では、内輪２１と内輪間座１７とは別体であるが、図示しないが、これらは一体（一体不可分）であってもよい。外輪２２は、軸受ハウジング８の内周面に固定される円筒状の部材であり、その内周に軌道（以下、「外輪軌道２６」という。）が形成されている。本実施形態では、外輪２２と外輪間座１８とは別体であるが、図示しないが、これらは一体（一体不可分）であってもよい。

玉２３は、内輪２１と外輪２２との間に介在しており、内輪軌道２５及び外輪軌道２６を転動する。保持器２４は、環状であり、玉２３を収容するポケット２７が周方向に沿って複数形成されている。玉２３及び保持器２４は、前記環状空間１１に設けられている。

図２は、内輪間座１７、給油ユニット４０、及び外輪間座１８を軸方向から見た断面図である。本実施形態の給油ユニット４０は、タンク４２、ポンプ４３、制御部４４、電源部４５、センサ３９、及び発電部３０を備えている。これらは、給油ユニット４０が有している環状の本体部４１に設けられている。本体部４１は、外輪間座１８の内周側に取り付けられており、ポンプ４３等を保持するフレームとしての機能を有している。本体部４１は円環状の部材であるが中空空間が形成されており、この中空空間にタンク４２、ポンプ４３、制御部４４、電源部４５、センサ３９、及び発電部３０が設けられている。

図２において、タンク４２は、潤滑油（オイル）を溜めるためのものであり、潤滑油をポンプ４３へ流すために配管４６を通じてポンプ４３と繋がっている。図１において、ポンプ４３は、軸受部２０の環状空間１１に潤滑油を供給する機能を有している。この機能を発揮するために、ポンプ４３は、潤滑油を吐出する噴出口（ノズル）５０が設けられているポンプ本体４８を有しており、ポンプ本体４８は、噴出口５０と繋がりかつ潤滑油を溜める空間である油室（内部空間）４３ｂと、圧電素子４３ａとを有している。ポンプ本体４８内には、油室４３ｂの壁の一部を構成する弾性変形可能な振動板４７が設けられており、この振動板４７に圧電素子４３ａが取り付けられている。圧電素子４３ａに電圧が付与され、圧電素子４３ａが振動板４７を変形させることで、油室４３ｂの容積が変化する。

本実施形態の噴出口５０は、ポンプ本体４８が有する壁部４９に形成された微小の貫通孔により構成されており、噴出口５０は、壁部４９の側面４９ａにおいて開口している。噴出口５０が開口しているこの側面４９ａは、前記環状空間１１の一部に臨む面となっている。

前記のとおり、圧電素子４３ａが動作することで油室４３ｂの容積が変化し、これにより、油室４３ｂの潤滑油を噴出口５０から軸受部２０の環状空間１１に吐出させることができる。特に、圧電素子４３ａが動作することにより、噴出口５０から潤滑油が油滴Ｐとなって初速を有して吐出される。つまり、噴出口５０から油滴Ｐは飛翔する。噴出口５０は、軸受部２０の内輪軌道２５に向かって開口しており、噴出口５０から吐出させた油滴Ｐは、玉２３に当たる、又は、隣り合う玉２３，２３の間を通過したとしても内輪軌道２５に当たることができる。

図２において、制御部４４は、ポンプ４３を動作させるタイミングを制御する機能を有している。電源部４５は、ポンプ４３、制御部４４、及びセンサ３９の動作用の電力を供給する。電源部４５は、充電可能である二次電池４５ａを有している。発電部３０は、（後にも説明するが）軸受部２０の回転によって発電することができ、発電した電力が二次電池４５ａに充電される。二次電池４５ａに蓄えられた電力は、ポンプ４３、制御部４４、及びセンサ３９の動作用の電力として用いられる。

以上より、ポンプ４３は、タンク４２（油室４３ｂ）の潤滑油を噴出口５０から油滴Ｐとして軸受部２０のターゲットに向けて噴出させる（飛翔させる）構成となっている。潤滑油の効率的利用の観点から、ポンプ４３において１回の吐出動作で定められた量の油滴Ｐを噴出させ、この油滴Ｐを軸受部２０のターゲットに到達させる。ポンプ４３の１回の動作で、噴出口５０から数ピコリットル〜数ナノリットルの潤滑油が油滴Ｐとして噴出される。本実施形態における前記ターゲットは、玉２３及び内輪軌道２５である。

〔発電部３０の構成の説明〕
図３は、発電部３０の概略構成図であり、発電部３０を軸方向から見た場合を示している。発電部３０は、凸部３１、芯部材３２、磁石３３、及びコイル３４を有している。本実施形態では、内輪間座１７側に凸部３１が設けられており、外輪間座１８側に芯部材３２、磁石３３、及びコイル３４が設けられている。凸部３１及び内輪間座１７、並びに、芯部材３２は、磁性体により構成されており、例えば炭素鋼や軸受鋼（鉄系金属材料）により構成されている。

本実施形態では、内輪間座１７と複数の凸部３１とは同一部材により形成されている。凸部３１は、内輪間座１７の周方向に沿って複数並んで設けられている。なお、この周方向の一方側から他方側に向かう方向が、内輪間座１７の回転方向（図３の「矢印Ｒ」方向）と一致する。複数の凸部３１は、全周にわたって等間隔で設けられており、内輪間座１７は歯車状となっている。なお、本実施形態では、図４に示すように、円筒状である内輪間座１７の外周に、複数の凹部３５が等間隔で設けられており、周方向で隣り合う凹部３５，３５の間が前記凸部３１となる。

図３において、一対の芯部材３２，３２が、外輪間座１８側に設けられている。芯部材３２，３２は、棒状であり、一対で一組とされている。一対の芯部材３２，３２は周方向に並んで設けられている。各芯部材３２は、径方向に延びている軸部３６と、この軸部３６の径方向外側の端部から周方向に延びている折れ曲がり部３７とを有している。周方向の一方側の芯部材３２と周方向の他方側の芯部材３２との形態は同じであるが、取り付け向きが相互で反対となっている。軸部３６及び折れ曲がり部３７において、断面積は変化せず、一定である。各芯部材３２（軸部３６）の径方向の一方側端部５５は、内輪間座１７に接近した配置にあり、この一方側端部５５の端面５６は、凸部３１と隙間Ａを有して対面することができる。一方側端部５５の端面５６と凸部３１の径方向外側面３８とが接近し、隙間Ａが最も小さくなる状態（図３に示す状態）を「第一状態」と呼ぶ。このように、第一状態では、一対の芯部材３２，３２の一方側端部５５，５５と、周方向で隣り合う一対の凸部３１，３１とが径方向で対面する。つまり、一対の芯部材３２，３２は、周方向で隣り合う凸部３１，３１と対応する間隔（周方向間隔）で設けられている。

内輪間座１７は回転することから、図３に示す状態から、凸部３１，３１の周方向ピッチの半分の寸法について内輪間座１７が回転した状態になると、図５に示すように、芯部材３２の一方側端部５５と、凸部３１とは離れた状態となり、一方側端部５５と凸部３１とは径方向について対面しない。図５に示す状態は、一対の一方側端部５５，５５間の周方向中央に凸部３１が位置した状態であり、この状態を「第二状態」と呼ぶ。図３に示す第一状態では、芯部材３２の一方側端部５５と凸部３１との間の前記隙間Ａが最小となり、周方向一方側の隙間Ａと周方向他方側の隙間Ａとが等しくなる。図５に示す第二状態では、第一状態と比べて前記隙間Ａが大きく、周方向一方側の隙間Ａと周方向他方側の隙間Ａとが等しくなる。以下において、第一状態（図３）の前記隙間Ａを「第一隙間Ａ１」とし、第二状態の前記隙間Ａを「第二隙間Ａ２」とする。

図３及び図５において、一方の芯部材３２の折れ曲がり部３７の端面５８と、他方の芯部材３２の折れ曲がり部３７の端面５８との間に、周方向の隙間Ｂが形成されている。芯部材３２と凸部３１との周方向（回転方向）の相対的な位置に応じて、前記隙間Ａは変化する（周期的に変化する）のに対して、芯部材３２，３２は外輪間座１８に固定されていることから、隙間Ｂは一定である。よって、この隙間Ｂを「一定隙間Ｂ」と呼ぶ。このように、一対の芯部材３２，３２の径方向の他方側端部５７，５７の間に、一定隙間Ｂが設けられている。

前記隙間Ａ（第一隙間Ａ１、第二隙間Ａ２）及び前記隙間Ｂについて説明する。前記のとおり、一対の芯部材３２，３２の他方側端部５７，５７間に設けられている隙間Ｂは「一定隙間Ｂ」であり、変化しない。これに対して、前記隙間Ａは周期的に変化する（第一隙間Ａ１、第二隙間Ａ２）。

図３に示す第一状態では、一定隙間Ｂが、凸部３１と芯部材３２の一方側端部５５との間に形成される前記第一隙間Ａ１の２倍よりも大きくなるように設定されている（Ｂ＞２×（Ａ１））。図５に示す第二状態では、一定隙間Ｂが、凸部３１と芯部材３２の一方側端部５５との間に形成される前記第二隙間Ａ２の２倍よりも小さくなるように設定されている（Ｂ＜２×（Ａ２））。

本実施形態では、芯部材３２は、直接的に外輪間座１８の内周面１８ａに取り付けられ、固定されている。外輪間座１８は、非磁性体により構成されており、例えばオーステナイト系のステンレス鋼により構成されている。なお、外輪間座１８のうち、芯部材３２が取り付けられる領域のみを非磁性体により構成してもよく、外輪間座１８は、少なくとも芯部材３２の取り付け部１８ｂが非磁性体であればよい。このように、芯部材３２は、非磁性体部（１８ｂ）に取り付けられていることから、後に説明するが、磁石３３による磁気の流れが、外輪間座１８を通じて軸受部２０を経由するのを抑えることができる。

磁石３３は、一対の芯部材３２，３２の間に設けられている。磁石３３は永久磁石であり、本実施形態ではフェライト磁石が用いられている。磁石３３は棒磁石であり、その長手方向（本実施例では「周方向」に対応）の一方側の端部（一方の極、Ｓ極）が一方の芯部材３２（軸部３６）の長手方向（本実施例では「径方向」に対応）の中間部５９ａに接触して設けられ、この棒磁石（磁石３３）の長手方向の他方側の端部（他方の極、Ｎ極）が他方の芯部材３２（軸部３６）の長手方向の中間部５９ｂに接触して設けられている。

コイル３４は、各芯部材３２に巻かれている。図３に示すように、周方向一方側（図３では右側）に位置する芯部材（第一芯部材）３２において、二つのコイル３４が、磁石３３を中央として長手方向の一方側（径方向内側）と他方側（径方向外側）とにそれぞれ設けられている。径方向内側のコイル３４を第一コイル３４−１とし、径方向外側のコイル３４を第二コイル３４−２とする。同様に、周方向他方側（図３では左側）に位置する芯部材（第二芯部材）３２において、二つのコイル３４が、磁石３３を中央として長手方向の一方側（径方向内側）と他方側（径方向外側）とにそれぞれ設けられている。径方向内側のコイル３４を第三コイル３４−３とし、径方向外側のコイル３４を第四コイル３４−４とする。コイル３４−１〜３４−４は、図外の昇圧回路部を通じて二次電池４５ａ（図２参照）に電気的に接続されている。

以上の構成を備えた発電部３０によれば、内輪間座１７（回転部）が回転すると、図３に示す第一状態と、図５に示す第二状態とが交互に繰り返され、凸部３１が芯部材３２，３２の一方側端部５５，５５の近傍を通過することで、磁石３３による磁気（磁界）が変化する。つまり、内輪間座１７（回転部）の回転によって、凸部３１が芯部材３２，３２の一方側端部５５，５５の近傍を（相対的に）通過することで、コイル３４に誘導電流を生じさせることができる。この結果、本実施形態の発電部３０によれば、コイル３４に生じた誘導起電力によって発電が行われ、二次電池４５ａを充電することが可能となる。

〔発電部３０の機能の説明〕
前記構成を備えた発電部３０の機能について説明する。図３及び図５それぞれに示すように、本実施形態では、内輪間座１７の回転に伴って、磁石３３による磁気の流れとして、次の二つの形態＜１＞＜２＞が生じ、これら形態が交互に繰り返される。

＜１＞磁石３３による磁気の流れが、図３に示すように、左側のコイル３４−３の中心、左側の芯部材３２の一方側端部５５、左側の第一隙間Ａ１、左側の凸部３１、内輪間座１７の一部１７ａ、右側の凸部３１、右側の第一隙間Ａ１、右側の芯部材３２の一方側端部５５、及び右側のコイル３４−１の中心を通る第一ループ経路Ｍ１に沿う形態。

＜２＞磁石３３による磁気の流れが、図５に示すように、左側のコイル３４−４の中心、左側の芯部材３２の他方側端部５７（折れ曲がり部３７）、一定隙間Ｂ、右側の芯部材３２の他方側端部５７（折れ曲がり部３７）、右側のコイル３４−２の中心を通る第二ループ経路Ｍ２に沿う形態。

つまり、第一ループ経路Ｍ１に沿う形態では（図３参照）、磁石３３による磁気の流れが、一対の芯部材３２，３２の一方側端部５５，５５、凸部３１，３１、及びコイル３４−１，３４−３の中心を通る。これに対して、第二ループ経路Ｍ２に沿う形態では（図５参照）、磁石３３による磁気の流れが、一対の芯部材３２の他方側端部５７，５７、及びコイル３４−４，３４−２の中心を通る。

第一ループ経路Ｍ１には（図３参照）二箇所の第一隙間Ａ１が含まれており、第二ループ経路Ｍ２には（図５）一箇所の一定隙間Ｂが含まれている。なお、本実施形態では、一対の芯部材３２，３２それぞれにおいて、径方向の一方側端部５５の端面５６の面積と、径方向の他方側端部５７（折れ曲がり部３７）の端面５８の面積とは同じである。

ここで、磁石３３による磁気は、磁気抵抗が小さくなる経路に沿って流れ、また、経路に含まれる隙間が小さい程、磁気抵抗が小さくなる。
図３に示す第一状態では、前記のとおり、一定隙間Ｂが、第一隙間Ａ１の２倍よりも大きい（Ｂ＞２×（Ａ１））。このため、第一状態では、第一ループ経路Ｍ１における磁気抵抗が、一定隙間Ｂを通る第二ループ経路Ｍ２における磁気抵抗よりも小さくなる。よって、第一状態では、一定隙間Ｂを含む第二ループ経路Ｍ２ではなく、二箇所の第一隙間Ａ１を含む第一ループ経路Ｍ１に沿って、磁石３３の磁気は流れる。
これに対して、図５に示す第二状態では、前記のとおり、一定隙間Ｂが、第二隙間Ａ２の２倍よりも小さくなる（Ｂ＜２×（Ａ２））。このため、第二状態では、第二ループ経路Ｍ２における磁気抵抗が、二箇所の第二隙間Ａ２を含むループ経路における磁気抵抗よりも小さくなる。よって、第二状態では、二箇所の第一隙間Ａ１を含むループ経路ではなく、一定隙間Ｂを含む第二ループ経路Ｍ２に沿って、磁石３３の磁気は流れる。

〔本実施形態の軸受装置１０について〕
以上のように、本実施形態の軸受装置１０によれば、凸部３１が芯部材３２の一方側端部５５に接近した第一状態（図３参照）では、磁石３３による磁気の流れが、この一方側端部５５、凸部３１、及びコイル３４の中心を通る第一ループ経路Ｍ１に沿う。これに対して、凸部３１と芯部材３２の一方側端部５５とが離れた第二状態（図５参照）では、磁石３３による磁気の流れが、一対の芯部材３２，３２の他方側端部５７，５７、及びコイル３４の中心を通る第二ループ経路Ｍ２に沿う。そして、内輪間座１７が回転している間、前記第一状態と前記第二状態とが交互に繰り返され、磁石３３による磁気の流れが、第一ループ経路Ｍ１と第二ループ経路Ｍ２との間で交互に切り替わる。このため、第一状態であっても第二状態であっても磁石３３による磁気の流れが発電部３０に形成され（つまり、磁気の流れが常に発電部３０に形成され）、磁石３３による磁気の流れが軸受部２０を経由するのを抑えることができる。

ここで従来技術について説明すると、図８に示すように、凸部９７ａが、芯部材となるポールピース９３の端部９３ａ，９３ａから離れた状態（図５に示す第二状態に相当）では、磁石９２による磁気の流れは、凸部９７ａを通るループ経路に沿って生じ難く、図６に示すように、固定部９５を通じて軸受部９０の外輪９６側を含む経路（矢印Ｍｂ）に沿って生じやすい。
これに対して、本実施形態では図５に示すように、凸部３１が芯部材３２，３２の一方側端部５５，５５から離れた第二状態では、前記のとおり、磁石３３による磁気の流れは、芯部材３２，３２の他方側端部５７，５７、一定隙間Ｂ、及びコイル３４の中心を通る第二ループ経路Ｍ２に沿う。このため本実施形態では、磁気が外輪間座１８を通じて軸受部２０を経由するのを抑えることができる。この結果、軸受部２０に例えば摩耗粉等の金属製の異物が付着するのを抑制することが可能となる。

また、本実施形態では、磁石３３が、一対の芯部材３２，３２それぞれの長手方向（径方向）の中間部５９ａ，５９ｂの間に設けられている。そして、コイル３４が、芯部材３２，３２それぞれにおいて磁石３３を中央として一方側（径方向内側）と他方側（径方向外側）とにそれぞれ設けられている。このため、磁石３３による磁気の流れが、第一ループ経路Ｍ１に沿う状態であっても、第二ループ経路Ｍ２に沿う状態であっても、四つのコイル３４−１〜３４−４のいずれかに誘導電流を生じさせることが可能となり、発電効率が向上する。なお、従来例を示す図８に示す状態では、誘導電流が（ほとんど）生じない。

また、本実施形態では、軸７と共に回転する回転部となる内輪間座１７に、凸部３１が複数設けられており、固定部となる外輪間座１８に、芯部材３２，３２、磁石３３、及び複数のコイル３４が設けられている。このため、軸７、内輪２１、及び内輪間座１７の回転速度が高くなって各部に作用する遠心力が大きくなっても、磁石３３及びコイル３４は固定部となる外輪間座１８側に設けられているので、これら磁石３３及びコイル３４には遠心力が作用せず、安定した構造の軸受装置１０が得られる。

また、図４により説明したように、凸部３１が設けられる内輪間座１７は、環状の部材により構成されており、この環状の部材の外周面に沿って複数の凹部３５が形成されており、周方向で隣り合う凹部３５，３５の間が、前記凸部３１となる。このため、内輪間座１７の範囲内に複数の凸部３１を設けることができ、内輪間座１７と外輪間座１８との間の空間が狭くても、発電部３０を構成し易くなる。また、この構成によれば、内輪間座１７は高速で回転する場合があっても、遠心力によって凸部３１が脱落する心配が無い。

図２において、一対の芯部材３２，３２を一組としているが、給油ユニット４０において、一対で一組となる芯部材３２，３２が、複数組設けられているのが好ましい。ただし、この場合、芯部材３２，３２の組は、周方向に沿って等間隔で配置されているのが好ましい。例えば、図２では、芯部材３２，３２の組が、中心軸Ｃを基準として１８０°離れて二組設けられている。このように、複数の芯部材３２，３２による組が、周方向に沿って均等に配置されることで、磁石３３の磁力によって、内輪間座１７に偏荷重が作用するのを防止することができる。なお、芯部材３２，３２の組を給油ユニット４０に複数設置することが、その設置スペースの都合上、困難である場合、芯部材３２，３２間の磁石３３と同じ磁力を有する磁石のみを、芯部材３２，３２間の磁石３３と併せて、周方向に沿って１ヶ所以上の場所に均等に配置してもよく、これにより、内輪間座１７に偏荷重が作用するのを防止することができる。

〔変形例について〕
前記実施形態の軸受装置１０では、内輪２１が回転輪であり、外輪２２が固定輪であり、内輪間座１７が内輪２１と共に回転する回転部であり、外輪間座１８が固定部である。固定側と回転側とは反対であってもよく、内輪２１及び内輪間座１７が固定側であって、外輪２２と外輪間座１８が回転側となってもよい。また、転動体は玉２３以外であってもよい。つまり、軸受装置１０の軸受部２０は、固定輪と、この固定輪の径方向内方又は外方の回転輪と、これら固定輪と回転輪との間に複数設けられている転動体を有していればよい。そして、この軸受装置１０は、前記固定輪と共に固定状態となる間座等の固定部と、この固定部の径方向内方又は外方に設けられ回転輪と共に回転する間座等の回転部とを備えていればよい。これら固定部と回転部とのうちの一方側に、複数の凸部３１が設けられ、他方側に、芯部材３２、磁石３３、及びコイル３４が設けられていればよい。図３及び図５に示す発電部３０の構成を、径方向について内外で反対としてもよい。

以上のとおり開示した実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。つまり、本発明の転がり軸受装置は、図示する形態に限らず本発明の範囲内において他の形態のものであってもよい。
図３に示すように、前記実施形態では、右側の第一芯部材３２と左側の第二芯部材３２との双方にコイル３４が設けられているが、例えば設置スペースの都合により、コイル３４はいずれか一方のみに設けられていてもよい。この場合は特に、第一芯部材３２と第二芯部材３２とは形態が異なっていてもよい。

１０：転がり軸受装置 １７：内輪間座（回転部） １８：外輪間座（固定部）
１８ｂ：非磁性体部 ２０：軸受部 ２１：内輪（回転輪）
２２：外輪（固定輪） ２３：玉（転動体） ３０：発電部
３１：凸部 ３２：芯部材 ３３：磁石
３４：コイル ３５：凹部 ５５：一方側端部
５９ａ：中間部 ５９ｂ：中間部 Ｍ１：第一ループ経路
Ｍ２：第二ループ経路 Ｂ：一定隙間 Ａ：隙間
Ａ１：第一隙間 Ａ２：第二隙間

Claims (8)

1. 固定輪、当該固定輪の径方向内方又は外方の回転輪、及び当該固定輪と当該回転輪との間に複数設けられている転動体を有する軸受部と、前記固定輪と共に固定状態となる固定部と、当該固定部の径方向内方又は外方に設けられ前記回転輪と共に回転する回転部と、を備え、
   前記固定部と前記回転部とのうちの一方側に設けられ当該回転部の回転方向に並ぶ複数の凸部、前記固定部と前記回転部とのうちの他方側に前記凸部と対応する間隔で設けられている一対の芯部材、当該芯部材間に設けられている磁石、及び当該芯部材に巻かれているコイルを有し、前記回転部の回転によって前記凸部が前記芯部材の一方側端部の近傍を相対的に通過することで、前記コイルに誘導電流を生じさせる発電部を、更に、備え、
   前記凸部が前記芯部材の前記一方側端部に接近した第一状態では、前記磁石による磁気の流れが、当該一方側端部、当該凸部、及び前記コイルの中心を通る第一ループ経路に沿い、
   前記凸部と前記芯部材の前記一方側端部とが離れた第二状態では、前記磁石による磁気の流れが、一対の前記芯部材の他方側端部、及び前記コイルの中心を通る第二ループ経路に沿う、転がり軸受装置。
2. 前記一対の芯部材の前記他方側端部の間に一定隙間が設けられ、当該一定隙間は前記第二ループ経路に含まれており、
   前記第一状態では、前記第一ループ経路における磁気抵抗が、前記第二ループ経路における磁気抵抗よりも小さく、
   前記第二状態では、前記第二ループ経路における磁気抵抗が、前記凸部と前記芯部材の前記一方側端部との間に形成される隙間が含まれるループ経路における磁気抵抗よりも小さい、請求項１に記載の転がり軸受装置。
3. 前記一対の芯部材の前記他方側端部の間に一定隙間が設けられており、
   前記一定隙間は、前記第一状態において前記凸部と前記芯部材の前記一方側端部との間に形成される第一隙間の２倍よりも大きく、
   前記一定隙間は、前記第二状態において前記凸部と前記芯部材の前記一方側端部との間に形成される第二隙間の２倍よりも小さい、請求項２に記載の転がり軸受装置。
4. 前記回転部に、前記凸部が設けられ、
   前記固定部に、前記芯部材、前記磁石、及び前記コイルが設けられている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の転がり軸受装置。
5. 前記磁石は、一対の前記芯部材それぞれの長手方向中間部の間に設けられており、
   前記コイルは、前記芯部材において前記磁石を中央として長手方向の一方側と他方側とにそれぞれ設けられている、請求項１〜４のいずれか一方に記載の転がり軸受装置。
6. 前記芯部材は、前記固定部と前記回転部とのうちの他方側において非磁性体部に取り付けられている、請求項１〜５のいずれか一項に記載の転がり軸受装置。
7. 前記凸部が設けられる前記固定部と前記回転部とのうちの一方は、環状部により構成され、
   当該環状部の周面に沿って複数の凹部が形成され、周方向で隣り合う当該凹部の間が、前記凸部となる、請求項１〜６のいずれか一項に記載の転がり軸受装置。
8. 一対で一組となる前記芯部材が、前記固定部と前記回転部とのうちの他方側に、周方向等間隔で複数組設けられている、請求項１〜７のいずれか一項に記載の転がり軸受装置。

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