(57)【要約】【課題】前後方向における小型化を図るとともに、組付け性を向上できる磁気軸受４を提供することを目的とする。【解決手段】回転軸３が挿着される内輪４１と、ハウジング６に固定される外輪４２とが、Ｎ極を対面させた状態の一対の径方向磁石４４によって相対回転可能に構成された磁気軸受４であって、外輪４２が、径方向の外側へ延設された内輪４１の内輪対向面部４１５に対して、内輪４１の前後方向で所定間隔を隔てて対向する第１外輪対向面部４２５と、内輪対向面部４１５を挟んで第１外輪対向面部４２５と対向する第２外輪対向面部４２８とを備え、内輪対向面部４１５、及び第１外輪対向面部４２５に、Ｎ極を対面させた状態で対向配置された一対の軸方向磁石４３を備え、少なくとも一対の軸方向磁石４３における一方が、前後方向における一対の径方向磁石４４の位置と略同位置に配置されたことを特徴とする。【選択図】図３
2018009643.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定軸部が挿着される内輪と、前記内輪の径方向で前記内輪の外周面と内向する内周面を有するとともに、被装着体に固定される外輪とが、同じ極性を対面させた状態で前記内輪の外周面、及び前記外輪の内周面に対向配置された一対の径方向磁石によって相対回転可能に構成された磁気軸受装置であって、
前記外輪が、
前記径方向の外側へ延設された前記内輪の内輪対向面部に対して、前記内輪の軸方向で所定間隔を隔てて対向する第１外輪対向面部と、
前記内輪対向面部を挟んで前記第１外輪対向面部と対向する第２外輪対向面部とを備え、
前記内輪対向面部、及び前記第１外輪対向面部に、
同じ極性を対面させた状態で対向配置された一対の軸方向磁石を備え、
少なくとも前記一対の軸方向磁石における一方が、
前記軸方向における前記一対の径方向磁石の位置と略同位置に配置された
磁気軸受装置。
【請求項２】
前記外輪が、
前記第１外輪対向面部の径方向内側端部から前記内輪対向面部へ延設した略円筒状の外輪内筒部を備え、
前記内輪の前記内輪対向面部が、
前記第２外輪対向面部から前記内輪対向面部が離間した状態において、前記外輪内筒部が遊嵌可能な略凹状の溝部を備えた
請求項１に記載の磁気軸受装置。
【請求項３】
前記内輪の前記外周面と前記外輪の前記内周面との隙間を閉塞するシール部材を備えた
請求項１または請求項２に記載の磁気軸受装置。
【請求項４】
回転可能な前記所定軸部が挿着される前記内輪として、
前記内輪に、
前記内輪の前記径方向磁石を一体的に覆う非磁性体製の保護部材を備えた
請求項１から請求項３のいずれか１つに記載の磁気軸受装置。
【請求項５】
前記外輪の前記第２外輪対向面部に前記内輪の前記対向面部が当接した状態において、
前記内輪の前記径方向磁石が、
前記外輪の前記径方向磁石に対して、前記軸方向における前記第２外輪対向面部側へオフセットした位置に配置された
請求項１から請求項４からいずれか１つに記載の磁気軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えばモータや発電機などの回転電機における回転軸部を非接触で回転自在に支持するような磁気軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータや発電機などの回転電機における回転軸部は、例えば、転がり軸受や磁気軸受によって回転自在に支持されている。このうち、磁気軸受は、磁力の反発力によって回転軸部を磁気浮上させる構成のため、転がり軸受のような回転抵抗がない。このため、磁気軸受は、機械的損失の低減が所望される用途に適用されることが多い。
【０００３】
このような磁気軸受の構成として、例えば、特許文献１には、回転主軸５の軸方向で対向する一対二組の軸方向磁石（第１永久磁石２３ａ，２３ｂ、及び超伝導体２１ａ，２１ｂ）と、回転主軸５の径方向で対向する一対二組の径方向磁石（第２永久磁石３４ａ，３４ｂ、及び第２超伝導体３２ａ，３２ｂ）とで、回転主軸５を回転自在に支持する磁気軸受装置が記載されている。
【０００４】
より詳しくは、一対の軸方向磁石は、回転主軸５の外周面に一方が固定され、回転主軸５を包囲するハウジング１１の内周面に他方が固定されている。また、一対の径方向磁石は、回転主軸５の軸方向に厚みを有して、回転主軸５に一体形成された円板状の部分に一方が固定され、回転主軸５における円板状の部分と軸方向で対面するハウジング５の内面に他方が固定されている。
【０００５】
ところで、特許文献１の磁気軸受装置は、一対の軸方向磁石と一対の径方向磁石とが軸方向に並置されるとともに、一方の軸方向磁石、及び一方の径方向磁石が、いずれもハウジング１１の内面に一体的に固定されている。
【０００６】
このため、特許文献１の磁気軸受装置は、軸受としては軸方向に大きくなり易く、かつ磁力の反発力に抗して回転主軸５を所望される位置に組付ける必要があり、組付け性が悪いという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平７−４２７３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上述の問題に鑑み、軸方向における小型化を図るとともに、組付け性を向上できる磁気軸受装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明は、所定軸部が挿着される内輪と、前記内輪の径方向で前記内輪の外周面と内向する内周面を有するとともに、被装着体に固定される外輪とが、同じ極性を対面させた状態で前記内輪の外周面、及び前記外輪の内周面に対向配置された一対の径方向磁石によって相対回転可能に構成された磁気軸受装置であって、前記外輪が、前記径方向の外側へ延設された前記内輪の内輪対向面部に対して、前記内輪の軸方向で所定間隔を隔てて対向する第１外輪対向面部と、前記内輪対向面部を挟んで前記第１外輪対向面部と対向する第２外輪対向面部とを備え、前記内輪対向面部、及び前記第１外輪対向面部に、同じ極性を対面させた状態で対向配置された一対の軸方向磁石を備え、少なくとも前記一対の軸方向磁石における一方が、前記軸方向における前記一対の径方向磁石の位置と略同位置に配置されたことを特徴とする。
【００１０】
上記所定軸部と上記被装着体とは、回転可能な回転軸部と、回転不可に構成された固定体とすることができる。または、回転不可に固定された固定軸部と、回転可能に構成された回転体とすることができる。
【００１１】
この発明により、軸方向における小型化を図るとともに、組付け性を向上することができる。  
具体的には、第１外輪対向面部、及び第２外輪対向面部を備えたことにより、外輪は、内輪対向面部、及び一対の軸方向磁石を、その内部に収容することができる。
【００１２】
この際、一対の軸方向磁石で生じた反発力によって、内輪対向面部が外輪の第２外輪対向面部に当接するため、内輪と外輪とは、軸方向への相対移動が制限されるとともに、軸方向を回転中心とした相対回転が制限される。
【００１３】
そこで、例えば、所定軸部に螺合させたナットを締め付けて、軸方向へ内輪を押圧することで、磁気軸受装置は、内輪対向面部を第２外輪対向面部から容易に離間させることができる。つまり、磁気軸受装置は、軸方向における内輪の位置を調整することで、内輪と外輪とが相対回転可能となる独立した磁気軸受ユニットとすることができる。
【００１４】
これにより、磁気軸受装置は、相対移動、及び相対回転が制限された状態で、所定軸部、及び被装着体に組付けることができる。換言すると、磁気軸受装置は、磁力の反発力に抗して所定軸部、及び被装着体に組付けることを不要にすることができる。
【００１５】
このため、例えば、径方向磁石の一方、及び軸方向磁石の一方がハウジングに固定された場合に比べて、磁気軸受装置は、所定軸部、及び被装着体への組付け性を向上することができる。
【００１６】
さらに、内輪、及び外輪の相対移動が制限されるとともに、内輪、及び外輪の相対回転が制限されるため、磁気軸受装置は、所定の方法で搬送する際、内輪と外輪との衝突による破損などを、保護具や治具などを不要にして防止でき、運搬性を向上することができる。
【００１７】
加えて、少なくとも一対の軸方向磁石における一方が、軸方向における一対の径方向磁石の位置と略同位置に配置されたことにより、磁気軸受装置は、少なくとも一対の軸方向磁石における一方と、一対の径方向磁石とを径方向に並置することができる。
【００１８】
このため、磁気軸受装置は、一対の径方向磁石と一対の軸方向磁石とが軸方向に並置された場合に比べて、軸方向の全長を短くすることができる。  
従って、磁気軸受装置は、軸方向における小型化を図るとともに、組付け性を向上することができる。
【００１９】
この発明の態様として、前記外輪が、前記第１外輪対向面部の径方向内側端部から前記内輪対向面部へ延設した略円筒状の外輪内筒部を備え、前記内輪の前記内輪対向面部が、前記第２外輪対向面部から前記内輪対向面部が離間した状態において、前記外輪内筒部が遊嵌可能な略凹状の溝部を備えることができる。
【００２０】
この発明により、磁気軸受装置は、径方向における磁力の反発力を損なうことなく、軸方向における大きさをより小型化することができる。  
具体的には、外輪内筒部が遊嵌する内輪対向面部の溝部により、磁気軸受装置は、軸方向において、一対の軸方向磁石と一対の径方向磁石とをより近接させることができる。このため、磁気軸受装置は、軸方向の全長をより短くすることができる。
【００２１】
さらに、内輪対向面部の溝部に外輪内筒部が遊嵌するため、磁気軸受装置は、軸方向の全長が短くなった場合であっても、軸方向における外輪内筒部の長さを確保することができる。
【００２２】
これにより、例えば、内輪の外周面、及び外輪内筒部の内周面に一対の径方向磁石を配置した場合であっても、磁気軸受装置は、一対の径方向磁石における軸方向の長さが短くなることを抑制できる。このため、磁気軸受装置は、径方向における磁力の反発力を安定して確保することができる。
【００２３】
従って、磁気軸受装置は、外輪内筒部が遊嵌する内輪対向面部の溝部により、径方向における磁力の反発力を損なうことなく、軸方向における大きさをより小型化することができる。
【００２４】
またこの発明の態様として、前記内輪の前記外周面と前記外輪の前記内周面との隙間を閉塞するシール部材を備えることができる。  
この発明により、磁気軸受装置は、金属片などの異物が、内輪と外輪との隙間から内部へ侵入することを防止できる。
【００２５】
これにより、磁気軸受装置は、異物の吸着によって一対の径方向磁石、及び一対の軸方向磁石が破損することを防止できる。さらに、磁気軸受装置は、例えば、一対の径方向磁石の双方に接触した異物によって、回転抵抗が増加することを防止できる。  
従って、磁気軸受装置は、シール部材を設けたことにより、異物の侵入を防止して、内輪と外輪との相対回転をより安定させることができる。
【００２６】
またこの発明の態様として、回転可能な前記所定軸部が挿着される前記内輪として、前記内輪に、前記内輪の前記径方向磁石を一体的に覆う非磁性体製の保護部材を備えることができる。
【００２７】
上記保護部材は、例えば、ＧＦＲＰ製、ＣＦＲＰ製、ＳＵＳ製などとすることができ、より好ましくはＧＦＲＰ製とすることができる。  
この発明により、磁気軸受装置は、内輪と一体的に回転する径方向磁石が、遠心力によって破損する、あるいは破損した破片が飛散することを防止できる。
【００２８】
またこの発明の態様として、前記外輪の前記第２外輪対向面部に前記内輪の前記対向面部が当接した状態において、前記内輪の前記径方向磁石が、前記外輪の前記径方向磁石に対して、前記軸方向における前記第２外輪対向面部側へオフセットした位置に配置された構成とすることができる。
【００２９】
この発明により、磁気軸受装置は、第２外輪対向面部から内輪対向面部が離間した状態において、内輪の径方向磁石と、外輪の径方向磁石とを径方向で確実に対向させることができる。これにより、磁気軸受装置は、径方向における磁力の反発力をより安定して発生させることができるため、内輪と外輪との相対回転をより安定させることができる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明により、軸方向における小型化を図るとともに、組付け性を向上できる磁気軸受装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】前後方向に沿った磁気軸受モータの縦断面を示す縦断面図。
【図２】分解状態における磁気軸受モータの構成を示す分解斜視図。
【図３】ハウジングに取付けた状態における磁気軸受の縦断面を示す縦断面図。
【図４】磁気軸受の縦断面を示す縦断面図。
【図５】前方視における磁気軸受の構成を示す分解斜視図。
【図６】後方視における磁気軸受の構成を示す分解斜視図。
【図７】エアギャップ調整工程を説明する説明図。
【図８】別の実施形態における磁気軸受の縦断面を示す縦断面図。
【図９】一対の径方向磁石の取付け位置が異なる磁気軸受の縦断面を示す縦断面図。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
この発明の一実施形態を以下図面と共に説明する。  
なお、図１は前後方向に沿った磁気軸受モータ１の縦断面図を示し、図２は磁気軸受モータ１の分解斜視図を示し、図３はハウジング６に取付けた状態における磁気軸受４の縦断面図を示している。
【００３３】
また、図２中において、図示を明確にするため、ロータ２、及びステータ５を二点鎖線で示している。  
また、図中において、矢印Ｆｒ及びＲｒは前後方向を示しており、矢印Ｆｒは前方を示し、矢印Ｒｒは後方を示している。さらに、図中の上方を磁気軸受モータ１、及び磁気軸受４の上方とし、図中の下方を磁気軸受モータ１、及び磁気軸受４の下方とする。
【００３４】
磁気軸受モータ１は、図１及び図２に示すように、前後方向を軸中心として、ロータ２と一体的に回転する回転軸３と、回転軸３における前後方向の両端を回転支持する一対の磁気軸受４と、これらを収容保持するとともに、回転軸３の径方向でロータ２と対向するステータ５が固定されたハウジング６とで構成されている。
【００３５】
回転軸３は、図１及び図２に示すように、前後方向におけるハウジング６の長さよりも長い前後方向の長さを有する略円柱状の軸本体部３１と、軸本体部３１の後方側で径方向外側へ突出した前方視略円板状のフランジ部３２とで一体形成されている。
【００３６】
さらに、回転軸３の前方側には、軸本体部３１に形成されたネジ山に螺合するギャップ調整ナット７が装着されている。  
フランジ部３２は、図１に示すように、回転軸３の後部を支持する磁気軸受４に対して、前方から当接可能に形成されている。
【００３７】
回転軸３のネジ山は、図１及び図２に示すように、前後方向における所定範囲をギャップ調整ナット７が移動可能に構成されるとともに、回転軸３の前部を支持する磁気軸受４に対して、後方からギャップ調整ナット７が当接可能に形成されている。  
なお、ロータ２は、詳細な図示を省略するが、ギャップ調整ナット７が螺合するネジ山とフランジ部３２との間における軸本体部３１に一体回転可能に固定されている。
【００３８】
また、一対の磁気軸受４は、図１及び図２に示すように、上下方向を軸とした線対称で、その向きを異ならせて回転軸３の両端に圧入されている。  
この磁気軸受４は、図１から図３に示すように、前後方向に所定の厚みを有する正面視略円環状の独立した軸受であって、回転軸３が圧入される内輪４１と、ハウジング６に嵌合する外輪４２とで構成されている。
【００３９】
さらに、磁気軸受４は、前後方向、すなわち磁気軸受４の軸方向で、Ｎ極同士を対面させた一対の軸方向磁石４３と、磁気軸受４の径方向でＮ極同士を対面させた一対の径方向磁石４４とを、内輪４１、及び外輪４２にそれぞれ備えている。
【００４０】
このため、磁気軸受４は、図３に示すように、ハウジング６に取付け状態において、内輪４１と外輪４２とが磁力の反発力によって相対回転可能に構成されている。なお、磁気軸受４については、後ほど詳しく説明する。
【００４１】
また、ハウジング６は、図１及び図２に示すように、前後方向が開口した略円筒状のハウジング本体６１と、ハウジング本体６１における前方の開口を閉塞する前部カバー６２と、前部カバー６２に嵌合した磁気軸受４の移動を規制する押え部材６３と、ハウジング本体６１における後方の開口を閉塞する後部カバー６４とで構成されている。
【００４２】
ハウジング本体６１は、図１及び図２に示すように、径方向に所定間隔を隔てて対向配置されたロータ２、及びステータ５を収容可能な内径を有して、前後方向に延びる略円筒状に形成されている。なお、ハウジング本体６１の内周面には、ステータ５が回転不可に固定されている。
【００４３】
さらに、ハウジング本体６１における前後方向の両端面には、前部カバー６２を締結固定するためのボルト６５が螺合するネジ孔、及び後部カバー６４を締結固定するためのボルト６６が螺合するネジ孔が、それぞれ周方向に所定間隔を隔てて６つ形成されている。
【００４４】
加えて、ハウジング本体６１の前方端部には、図２及び図３に示すように、径方向で対向する工具挿入開口６１ａが開口形成されている。  
この工具挿入開口６１ａは、側面視略矩形の開口であって、回転軸３のギャップ調整ナット７を締め付けるための締付け工具を挿入可能な大きさで開口形成されている。なお、ギャップ調整ナット７を締め付ける締付け工具としては、例えば、スパナ、モンキーレンチなどとする。
【００４５】
前部カバー６２は、図１及び図２に示すように、前後方向に厚みを有するとともに、ハウジング本体６１の外径と略同等の外径を有する略円板状に形成されている。この前部カバー６２は、６つのボルト６５によってハウジング本体６１の前端面に締結固定されている。
【００４６】
さらに、前部カバー６２における前方視略中央には、図２及び図３に示すように、回転軸３の前部に圧入された磁気軸受４が嵌合する軸受嵌合部６２ａが凹設されている。  
具体的には、軸受嵌合部６２ａは、磁気軸受４が嵌合可能な直径を有する正面視略円形状で、磁気軸受４の厚みと略同等の深さで後方へ向けて凹設されている。
【００４７】
この軸受嵌合部６２ａには、ギャップ調整ナット７の外径よりも大径で、回転軸３が挿通可能な軸挿通孔６２ｂが、正面視略中央に開口形成されている。  
なお、軸受嵌合部６２ａの外周には、押え部材６３を締結固定するためのボルト６７が螺合されるネジ孔が、周方向に所定間隔を隔てて６つ形成されている。
【００４８】
押え部材６３は、図２及び図３に示すように、磁気軸受４における外輪４２の内径と略同等の内径と、軸受嵌合部６２ａの直径よりも大きい外径とを有する正面視略円環状に形成されている。この押え部材６３は、６つのボルト６７を用いて前部カバー６２における前面に締結固定されている。
【００４９】
後部カバー６４は、図１及び図２に示すように、前後方向に厚みを有するとともに、ハウジング本体６１の外径と略同等の外径を有する略円板状に形成されている。この後部カバー６４は、６つのボルト６６でハウジング本体６１の後端面に締結固定されている。
【００５０】
さらに、後部カバー６４における前方視略中央には、図１及び図２に示すように、前部カバー６２の軸受嵌合部６２ａと前後方向で対向するとともに、回転軸３の後部に圧入された磁気軸受４が嵌合する軸受嵌合部６４ａが凹設されている。
【００５１】
具体的には、軸受嵌合部６４ａは、磁気軸受４が嵌合可能な直径を有する正面視略円形状で、磁気軸受４の厚みに対して略半分の深さで後方へ向けて凹設されている。この軸受嵌合部６４ａには、磁気軸受４における外輪４２の内径と略同等の直径で、回転軸３が挿通可能な軸挿通孔６４ｂが、正面視略中央に開口形成されている。
【００５２】
次に、回転軸３を回転自在に支持する一対の磁気軸受４について、図４から図６を用いて詳しく説明する。  
なお、一対の磁気軸受４は、ハウジング６に対する取付け向きが異なる点を除けば、同一の構成のため、ここではハウジング６の前部カバー６２に嵌合する磁気軸受４について説明する。  
また、図４は磁気軸受４の縦断面図を示し、図５は前方視における磁気軸受４の分解斜視図を示し、図６は後方視における磁気軸受４の分解斜視図を示している。
【００５３】
磁気軸受４は、図４から図６に示すように、上述した回転軸３が圧入される内輪４１と、ハウジング６に嵌合する外輪４２とで構成されている。この磁気軸受４は、図４に示すように、ハウジング６に取付けられていない状態、すなわち単体の状態では、磁力の反発力によって内輪４１が外輪４２に当接することで相対回転が制限されている。
【００５４】
内輪４１は、図４から図６に示すように、内輪軸方向磁石４３ａと、内輪径方向磁石４４ａと、これらが接着固定される内輪本体４１１と、内輪本体４１１の前端に螺合するロックナット４１２と、内輪本体４１１に接着固定される保護部材４１３とで構成されている。
【００５５】
内輪軸方向磁石４３ａは、図４から図６に示すように、一対の軸方向磁石４３における一方の永久磁石であって、前後方向に所定の厚みを有する正面視略円環状に形成されている。この内輪軸方向磁石４３ａは、前後方向にＮ極とＳ極とが並置された極性を有しており、Ｎ極が前面、Ｓ極が後面となるよう内輪本体４１１に固定されている。
【００５６】
また、内輪径方向磁石４４ａは、図４から図６に示すように、一対の径方向磁石４４における一方の永久磁石であって、回転軸３よりも大径の内径を有するとともに、前後方向に所定の長さを有する円筒体に形成されている。この内輪径方向磁石４４ａは、外周面全体がＮ極、内周面全体がＳ極となるよう形成されている。
【００５７】
また、内輪本体４１１は、図４から図６に示すように、内輪径方向磁石４４ａが固定される内輪筒部４１４と、内輪軸方向磁石４３ａが固定される内輪対向面部４１５とで一体形成されている。
【００５８】
内輪筒部４１４は、回転軸３が圧入可能な内径を有するとともに、前後方向における内輪径方向磁石４４ａの長さよりも長い前後方向長さを有する略円筒状に形成されている。  
より詳しくは、内輪筒部４１４は、内輪径方向磁石４４ａの内径と略同径の外径を有する小径部分と、内輪径方向磁石４４ａの外径と略同径の外径を有する大径部分とを、前方からこの順番で一体形成している。
【００５９】
この内輪筒部４１４の小径部分は、内輪径方向磁石４４ａと、ロックナット４１２とを挿入可能な前後方向の長さを有するとともに、ロックナット４１２が螺合するネジ山が前端外周面に形成されている。  
なお、ネジ山は、内輪筒部４１４に挿入された内輪径方向磁石４４ａを、ロックナット４１２と内輪筒部４１４の大径部分とで挟持可能な位置に形成されている。
【００６０】
内輪対向面部４１５は、図５及び図６に示すように、前後方向に厚みを有する正面視略円環状で、内輪筒部４１４の後端に一体形成されている。この内輪対向面部４１５の前面には、後方へ向けて凹状の遊嵌溝部４１５ａと、磁石嵌合部４１５ｂとが、径方向内側からこの順番で凹設されている。
【００６１】
遊嵌溝部４１５ａは、図４及び図５に示すように、内輪径方向磁石４４ａの外径と略同等の内径と、後述する外輪４２における内筒部４２４の外径よりも大径の外径とを有して、内輪対向面部４１５の前面における周方向に沿って凹設されている。この遊嵌溝部４１５ａは、図３に示すように、内輪４１と外輪４２とが相対回転可能な状態において、後述する外輪４２の内筒部４２４が前後方向で当接しない深さで凹設されている。
【００６２】
磁石嵌合部４１５ｂは、図４及び図５に示すように、内輪軸方向磁石４３ａが嵌合可能な内外径を有する正面視円環状に凹設されている。この磁石嵌合部４１５ｂは、内輪軸方向磁石４３ａの厚みと略同等の深さで凹設されている。
【００６３】
また、ロックナット４１２は、図４及び図５に示すように、内輪径方向磁石４４ａの外径と略同径の外径を有するナット部材であって、内輪筒部４１４のネジ山に螺合するネジ山が内周面に形成されている。
【００６４】
また、保護部材４１３は、図４から図６に示すように、内輪径方向磁石４４ａを径方向外側から覆う非磁性体製の円筒体であって、例えば、ＧＦＲＰ製で形成されている。この保護部材４１３は、前後方向における内輪径方向磁石４４ａの長さよりも長く、かつ前後方向における内輪筒部４１４の長さよりも短い前後方向の長さで形成されている。
【００６５】
一方、外輪４２は、図４から図６に示すように、外輪軸方向磁石４３ｂと、外輪径方向磁石４４ｂと、これらが接着固定される第１外輪本体４２１と、第１外輪本体４２１に螺合するリング状ナット４２２と、第１外輪本体４２１に締結固定される第２外輪本体４２３とで構成されている。
【００６６】
外輪軸方向磁石４３ｂは、図４から図６に示すように、一対の軸方向磁石４３における他方の永久磁石であって、前後方向に所定の厚みを有する正面視略円環状に形成されている。
【００６７】
この外輪軸方向磁石４３ｂは、内輪軸方向磁石４３ａの内外径と略同径の内外径を有する形状に形成されている。さらに、外輪軸方向磁石４３ｂは、前後方向にＮ極とＳ極とが並置された極性を有しており、Ｓ極が前面、Ｎ極が後面となるよう第１外輪本体４２１に固定されている。
【００６８】
また、外輪径方向磁石４４ｂは、図４から図６に示すように、一対の径方向磁石４４における他方の永久磁石であって、内輪径方向磁石４４ａの外径よりも大きい内径を有する円筒体に形成されている。
【００６９】
この外輪径方向磁石４４ｂは、前後方向における内輪径方向磁石４４ａと略同等の前後方向の長さを有する形状に形成されている。さらに、外輪径方向磁石４４ｂは、外周面全体がＳ極、内周面全体がＮ極となるよう形成されている。
【００７０】
なお、内輪径方向磁石４４ａと外輪径方向磁石４４ｂとは、図３に示すように、内輪４１と外輪４２とが相対回転可能な状態において、前後方向の略同位置に対向配置され、図４に示すように、内輪４１と外輪４２との相対回転が制限された状態において、前後方向にオフセットした位置に位置するよう配置されている。
【００７１】
また、第１外輪本体４２１は、図４から図６に示すように、外輪径方向磁石４４ｂが装着される内筒部４２４と、外輪軸方向磁石４３ｂが装着される第１外輪対向面部４２５とで一体形成されている。
【００７２】
内筒部４２４は、図４から図６に示すように、前後方向における外輪径方向磁石４４ｂの長さよりも長く、かつ前後方向における内輪筒部４１４の長さよりも短い前後方向の長さを有するとともに、所定の外径を有する略円筒状に形成されている。
【００７３】
より詳しくは、内筒部４２４は、外輪径方向磁石４４ｂの外径と略同径の内径を有する小径部分と、外輪径方向磁石４４ｂの内径と略同径の内径を有する大径部分とを、前方からこの順番で一体形成している。
【００７４】
この内筒部４２４の小径部分は、外輪径方向磁石４４ｂとリング状ナット４２２とを挿入可能な前後方向の長さを有するとともに、リング状ナット４２２が螺合するネジ山が前端内周面に形成されている。  
なお、ネジ山は、内筒部４２４に挿入された外輪径方向磁石４４ｂを、リング状ナット４２２と内筒部４２４の大径部分とで挟持可能な位置に形成されている。
【００７５】
第１外輪対向面部４２５は、図５及び図６に示すように、前後方向に厚みを有する正面視略円環状で、内筒部４２４の前端に一体形成されている。さらに、第１外輪対向面部４２５の外周面には、第２外輪本体４２３を締結固定するためのボルト４２６が螺合するネジ孔が、周方向に所定間隔を隔てて６つ形成されている。
【００７６】
より詳しくは、第１外輪対向面部４２５は、図４に示すように、外輪４２に固定された外輪径方向磁石４４ｂに直交する後面を有する厚さで形成されている。さらに、第１外輪対向面部４２５の後面には、前後方向で内輪軸方向磁石４３ａと対面する部分に、外輪軸方向磁石４３ｂが嵌合する磁石嵌合部４２５ａが凹設されている。
【００７７】
磁石嵌合部４２５ａは、図４及び図６に示すように、外輪軸方向磁石４３ｂが嵌合可能な内外径を有する正面視円環状に凹設されている。この磁石嵌合部４２５ａは、外輪軸方向磁石４３ｂの厚みと略同等の深さで凹設されている。
【００７８】
つまり、磁石嵌合部４２５ａは、前後方向における外輪径方向磁石４４ｂの位置において、外輪径方向磁石４４ｂと外輪軸方向磁石４３ｂとが径方向で並置可能な位置に形成されている。
【００７９】
また、リング状ナット４２２は、図４から図６に示すように、内筒部４２４の小径部分における内径と略同径の外径と、外輪径方向磁石４４ｂの内径と略同径の内径を有する正面視略円環状に形成されている。このリング状ナット４２２の外周面には、内筒部４２４のネジ山に螺合するネジ山が形成されている。
【００８０】
さらに、リング状ナット４２２の前面には、内筒部４２４に締結するための所定工具が装着される工具装着孔が、周方向に所定間隔を隔てて１２個凹設されている。なお、所定工具としては、例えば先端に円柱状の突起を設けたＹ字状の工具などとする。
【００８１】
また、第２外輪本体４２３は、図４から図６に示すように、内筒部４２４の外周面に対して径方向外側で対向する内周面を有する略円筒状の外筒部４２７と、内輪４１の内輪対向面部４１５を挟んで、第１外輪対向面部４２５と対向する第２外輪対向面部４２８とで一体形成されている。  
外筒部４２７は、図４から図６に示すように、第１外輪対向面部４２５の外径と略同径の内径を有する略円筒状に形成されている。
【００８２】
この外筒部４２７における前後方向の長さは、所望される内輪軸方向磁石４３ａと外輪軸方向磁石４３ｂとの間隔であるエアギャップに、内輪対向面部４１５の厚みを加算した前後方向の長さよりも長く形成されている。  
さらに、外筒部４２７の前端近傍には、第１外輪対向面部４２５に螺合するボルト４２６が挿通される挿通孔が、周方向に所定間隔を隔てて６つ開口形成されている。
【００８３】
第２外輪対向面部４２８は、図４から図６に示すように、前後方向に所定の厚みを有する正面視略円環状であって、外筒部４２７の後端に一体形成されている。  
より詳しくは、第２外輪対向面部４２８は、内筒部４２４の外径よりも大径で、かつ内輪対向面部４１５の外径よりも小径な内径と、外筒部４２７の外径と略同径の外径とを有する正面視略円環状に形成されている。
【００８４】
この第２外輪対向面部４２８は、上述したように、内輪軸方向磁石４３ａと外輪軸方向磁石４３ｂとの所望されるエアギャップに、内輪対向面部４１５の厚みを加算した前後方向の長さよりも長い間隔を隔てて、第１外輪対向面部４２５と対向している。
【００８５】
引き続き、上述した構成の磁気軸受４の製造方法、及び上述した構成の磁気軸受モータ１の製造方法について図７を用いて説明する。  
なお、図７はエアギャップ調整工程を説明する説明図を示している。
【００８６】
まず、磁気軸受４の製造方法は、内輪径方向磁石４４ａ、及び内輪軸方向磁石４３ａを内輪本体４１１に固定して内輪４１を構成する内輪構成工程と、外輪径方向磁石４４ｂ、及び外輪軸方向磁石４３ｂを第１外輪本体４２１に固定する外輪磁石固定工程と、内輪４１と外輪４２とを組付ける内外輪組付け工程とを備えている。
【００８７】
より詳しくは、磁気軸受４の製造方法は、内輪構成工程として、まず、Ｎ極を前方へ向けた内輪軸方向磁石４３ａを、内輪対向面部４１５の磁石嵌合部４１５ｂに嵌合する。その後、磁気軸受４の製造方法は、内輪軸方向磁石４３ａと磁石嵌合部４１５ｂとの間に接着剤を含浸させることで、内輪軸方向磁石４３ａを内輪対向面部４１５に固定する。
【００８８】
さらに、磁気軸受４の製造方法は、内輪構成工程として、内輪筒部４１４に挿入した内輪径方向磁石４４ａと内輪筒部４１４との隙間に接着剤を含浸するとともに、内輪筒部４１４に螺合させたロックナット４１２を所定トルクで締め付けることで、内輪径方向磁石４４ａを内輪筒部４１４に固定する。
【００８９】
その後、磁気軸受４の製造方法は、内輪径方向磁石４４ａを覆うように内輪筒部４１４に挿入した保護部材４１３と、内輪径方向磁石４４ａ、及び内輪筒部４１４との隙間に接着剤を含浸することで、内輪径方向磁石４４ａ、及び内輪本体４１１に保護部材４１３を固定する。このようにして、磁気軸受４の製造方法は、内輪径方向磁石４４ａ、及び内輪軸方向磁石４３ａを有する内輪４１を構成する。
【００９０】
そして、磁気軸受４の製造方法は、外輪磁石固定工程として、まず、Ｎ極を後方へ向けた外輪軸方向磁石４３ｂを、第１外輪対向面部４２５の磁石嵌合部４２５ａに嵌合する。その後、磁気軸受４の製造方法は、外輪軸方向磁石４３ｂと磁石嵌合部４２５ａとの間に接着剤を含浸させることで、外輪軸方向磁石４３ｂを第１外輪対向面部４２５に固定する。
【００９１】
さらに、磁気軸受４の製造方法は、外輪磁石固定工程として、第１外輪本体４２１における内筒部４２４の内部に挿入した外輪径方向磁石４４ｂと内筒部４２４との隙間に接着剤を含浸する。
【００９２】
その後、磁気軸受４の製造方法は、内筒部４２４に螺合させたリング状ナット４２２を、所定工具で締め付けることで、内輪径方向磁石４４ａを内筒部４２４に固定する。このようにして、磁気軸受４の製造方法は、外輪径方向磁石４４ｂ、及び外輪軸方向磁石４３ｂが固定された第１外輪本体４２１を構成する。
【００９３】
内輪４１、及び第１外輪本体４２１をそれぞれ構成すると、磁気軸受４の製造方法は、内外輪組付け工程として、まず、外輪４２の第２外輪本体４２３に対して、内輪４１、及び第１外輪本体４２１を前後方向に沿ってこの順番で収容する。この際、磁気軸受４の製造方法は、一対の軸方向磁石４３による反発力に抗して第１外輪本体４２１を第２外輪対向面部４２８側へ押圧しながら収容する。
【００９４】
そして、磁気軸受４の製造方法は、押圧状態の第１外輪本体４２１と、第２外輪本体４２３とをボルト４２６を用いて締結固定することで、外輪４２の内部に内輪４１が収容された磁気軸受４を構成する。
【００９５】
このようにして組み付けられた磁気軸受４の内輪４１は、図４に示すように、一対の軸方向磁石４３による反発力によって、内輪対向面部４１５が第２外輪対向面部４２８に当接した状態で外輪４２の内部に収容される。
【００９６】
次に、上述した磁気軸受４を有する磁気軸受モータ１の製造方法は、回転軸３の後部に磁気軸受４を圧入する第１磁気軸受圧入工程と、回転軸３をハウジング本体６１に収容する回転軸収容工程と、回転軸３の前部に磁気軸受４を圧入する第２磁気軸受圧入工程と、磁気軸受４のエアギャップを調整するエアギャップ調整工程とを備えている。
【００９７】
より詳しくは、磁気軸受モータ１の製造方法は、第１磁気軸受圧入工程として、まず、予めロータ２、及びギャップ調整ナット７を組付けた回転軸３の後部に対して、第１外輪対向面部４２５を後方へ向けた状態の磁気軸受４を後方から圧入する。この際、磁気軸受モータ１の製造方法は、回転軸３のフランジ部３２に内輪４１が当接するまで圧入する。
【００９８】
回転軸３の後部に磁気軸受４を圧入すると、磁気軸受モータ１の製造方法は、回転軸収容工程として、まず、後部カバー６４が締結固定されたハウジング本体６１の前方側の開口から回転軸３を挿入する。
【００９９】
この際、磁気軸受モータ１の製造方法は、後部カバー６４の軸挿通孔６４ｂに回転軸３の後端を挿通させるとともに、後部カバー６４の軸受嵌合部６４ａに磁気軸受４を嵌合する。  
その後、磁気軸受モータ１の製造方法は、軸挿通孔６２ｂに回転軸３の前端を挿通させた前部カバー６２を、ボルト６５でハウジング本体６１に締結固定する。
【０１００】
ハウジング本体６１に前部カバー６２を締結固定すると、磁気軸受モータ１の製造方法は、第２磁気軸受圧入工程として、まず、前部カバー６２から突出した回転軸３の前部に対して、第１外輪対向面部４２５を前方側に向けた状態の磁気軸受４を前方から圧入する。
【０１０１】
この際、磁気軸受モータ１の製造方法は、前部カバー６２の軸受嵌合部６２ａに磁気軸受４を嵌合するとともに、前後方向で軸受嵌合部６２ａに当接するまで磁気軸受４を回転軸３に圧入する。  
回転軸３の前部に磁気軸受４を圧入すると、磁気軸受モータ１の製造方法は、押え部材６３をボルト６７で前部カバー６２に締結固定する。
【０１０２】
ここで、磁気軸受４は、図７に示すように、内輪４１と外輪４２との相対回転が制限された状態で、ハウジング６に収容保持されている。  
そこで、磁気軸受モータ１の製造方法は、エアギャップ調整工程として、ハウジング６の工具挿入開口６１ａを介してハウジング６の内部に挿入した締付け工具で、回転軸３に螺合したギャップ調整ナット７を締め付ける。
【０１０３】
締め付けられたギャップ調整ナット７は、図４及び図７に示すように、前部カバー６２に嵌合した磁気軸受４の内輪４１に当接するとともに、一対の軸方向磁石４３の反発力に抗して磁気軸受４を前方側へ押圧開始する。
【０１０４】
この際、ギャップ調整ナット７の締付けに伴い、回転軸３が後方へ送られるため、回転軸３のフランジ部３２は、後部カバー６４に嵌合した磁気軸受４の内輪４１を、一対の軸方向磁石４３の反発力に抗して後方側へ押圧開始する。
【０１０５】
これにより、内輪４１が押圧開始された一対の磁気軸受４は、図１及び図７に示すように、内輪対向面部４１５が第２外輪対向面部４２８に当接した状態（図７参照）から、前後方向における内輪４１の間隔を広げるようにして、内輪対向面部４１５が第２外輪対向面部４２８から離間した状態（図１参照）に移行する。
【０１０６】
つまり、磁気軸受モータ１の製造方法において、回転軸３のネジ山、及びギャップ調整ナット７が、回転軸３の前部を支持する内輪４１の位置を前方へ送る送り機構をなすとともに、送り機構、及び回転軸３のフランジ部３２が、二つの磁気軸受４における内輪４１の位置を同時に変更する位置変更手段として機能する。
【０１０７】
その後、ギャップ調整ナット７の締付けを調整することで、磁気軸受モータ１の製造方法は、内輪４１と外輪４２との相対回転の制限を開放するととともに、一対の軸方向磁石４３におけるエアギャップを所望される間隔に調整する。
【０１０８】
このようにして、磁気軸受モータ１の製造方法は、ハウジング６に収容した状態で相対回転の制限を開放することで、回転軸３を回転自在に支持する磁気軸受４を有する磁気軸受モータ１を構成している。
【０１０９】
以上のような構成を実現する磁気軸受４は、前後方向における小型化を図るとともに、組付け性を向上することができる。  
具体的には、第１外輪対向面部４２５、及び第２外輪対向面部４２８を備えたことにより、外輪４２は、内輪対向面部４１５、及び一対の軸方向磁石４３を、その内部に収容することができる。
【０１１０】
この際、一対の軸方向磁石４３で生じた反発力によって、内輪対向面部４１５が外輪４２の第２外輪対向面部４２８に当接するため、内輪４１と外輪４２とは、前後方向への相対移動が制限されるとともに、前後方向を回転中心とした相対回転が制限される。
【０１１１】
そこで、回転軸３に螺合させたギャップ調整ナット７を締め付けて、前後方向へ内輪４１を押圧することで、磁気軸受４は、内輪対向面部４１５を第２外輪対向面部４２８から容易に離間させることができる。つまり、磁気軸受４は、前後方向における内輪４１の位置を調整することで、内輪４１と外輪４２とが相対回転可能となる独立した磁気軸受４ユニットとすることができる。
【０１１２】
これにより、磁気軸受４は、相対移動、及び相対回転が制限された状態で、回転軸３、及びハウジング６に組付けることができる。換言すると、磁気軸受４は、磁力の反発力に抗して回転軸３、及びハウジング６に組付けることを不要にすることができる。
【０１１３】
このため、例えば、径方向磁石の一方、及び前後方向磁石の一方がハウジング６に固定された場合に比べて、磁気軸受４は、回転軸３、及びハウジング６への組付け性を向上することができる。
【０１１４】
さらに、内輪４１、及び外輪４２の相対移動が制限されるとともに、内輪４１、及び外輪４２の相対回転が制限されるため、磁気軸受４は、所定の方法で搬送する際、内輪４１と外輪４２との衝突による破損などを、保護具や治具などを不要にして防止でき、運搬性を向上することができる。
【０１１５】
加えて、少なくとも外輪軸方向磁石４３ｂが、前後方向における一対の径方向磁石４４の位置と略同位置に配置されたことにより、磁気軸受４は、少なくとも外輪軸方向磁石４３ｂと、一対の径方向磁石４４とを径方向に並置することができる。
【０１１６】
このため、磁気軸受４は、一対の径方向磁石と一対の軸方向磁石とが前後方向に並置された場合に比べて、前後方向の全長を短くすることができる。  
従って、磁気軸受４は、前後方向における小型化を図るとともに、組付け性を向上することができる。
【０１１７】
また、内輪４１の内輪対向面部４１５が、第２外輪対向面部４２８から内輪対向面部４１５が離間した状態において、外輪４２の内筒部４２４が遊嵌可能な略凹状の遊嵌溝部４１５ａを備えたことにより、磁気軸受４は、径方向における磁力の反発力を損なうことなく、前後方向における大きさをより小型化することができる。
【０１１８】
具体的には、内筒部４２４が遊嵌する内輪対向面部４１５の遊嵌溝部４１５ａにより、磁気軸受４は、前後方向において、一対の軸方向磁石４３と一対の径方向磁石４４とをより近接させることができる。このため、磁気軸受４は、前後方向の全長をより短くすることができる。
【０１１９】
さらに、内輪対向面部４１５の遊嵌溝部４１５ａに外輪４２の内筒部４２４が遊嵌するため、磁気軸受４は、前後方向の全長が短くなった場合であっても、前後方向における内筒部４２４の長さを確保することができる。
【０１２０】
これにより、内輪４１の内輪筒部４１４、及び外輪４２の内筒部４２４に一対の径方向磁石４４を配置した場合であっても、磁気軸受４は、一対の径方向磁石４４における前後方向の長さが短くなることを抑制できる。このため、磁気軸受４は、径方向における磁力の反発力を安定して確保することができる。
【０１２１】
従って、磁気軸受４は、内筒部４２４が遊嵌する内輪対向面部４１５の遊嵌溝部４１５ａにより、径方向における磁力の反発力を損なうことなく、前後方向における大きさをより小型化することができる。
【０１２２】
また、内輪径方向磁石４４ａを一体的に覆う保護部材４１３を備えたことにより、磁気軸受４は、内輪４１と一体的に回転する径方向磁石が、遠心力によって破損する、あるいは破損した破片が飛散することを防止できる。
【０１２３】
また、外輪４２の第２外輪対向面部４２８に内輪対向面部４１５が当接した状態において、内輪径方向磁石４４ａが、外輪径方向磁石４４ｂに対して、前後方向における第２外輪対向面部４２８側へオフセットした位置に配置されたことにより、磁気軸受４は、第２外輪対向面部４２８から内輪対向面部４１５が離間した状態において、内輪径方向磁石４４ａと、外輪径方向磁石４４ｂとを径方向で確実に対向させることができる。
【０１２４】
これにより、磁気軸受４は、径方向における磁力の反発力をより安定して発生させることができるため、内輪４１と外輪４２との相対回転をより安定させることができる。
【０１２５】
この発明の構成と、上述の実施形態との対応において、
この発明の所定軸部は、実施形態の回転軸３に対応し、
以下同様に、
被装着体は、ハウジング６に対応し、
同じ極性は、Ｎ極に対応し、
磁気軸受装置は、磁気軸受４に対応し、
内輪の軸方向は、前後方向に対応し、
少なくとも一対の軸方向磁石における一方は、外輪軸方向磁石４３ｂに対応し、
外輪内筒部は、内筒部４２４に対応し、
溝部は、遊嵌溝部４１５ａに対応し、
内輪の径方向磁石は、内輪径方向磁石４４ａに対応し、
外輪の径方向磁石は、外輪径方向磁石４４ｂに対応するが、
この発明は、上述の実施形態の構成のみに限定されるものではなく、多くの実施の形態を得ることができる。
【０１２６】
例えば、上述した実施形態において、磁気軸受４を有する磁気軸受モータ１を用いて説明したが、これに限定せず、磁気軸受４を有する発電機、または磁気軸受４を有するモータ兼発電機としてもよい。
【０１２７】
また、径方向でロータ２とステータ５とが対向配置された磁気軸受モータ１としたが、これに限定せず、前後方向、すなわち軸方向でロータとステータとが対向配置された磁気軸受モータとしてもよい。
【０１２８】
また、磁気軸受モータ１の回転軸３に内輪４１が圧入される磁気軸受４としたが、これに限定せず、回転不可に固定された固定軸に内輪４１が圧入され、回転体に外輪４２が圧入される磁気軸受４としてもよい。
【０１２９】
また、内輪径方向磁石４４ａを保護する筒状体の保護部材４１３を備えた磁気軸受４としたが、これに限定せず、薄膜帯状の部材を内輪径方向磁石４４ａに巻着するとともに、接着剤を含浸させて内輪径方向磁石４４ａに固定した保護部材としてもよい。あるいは保護部材４１３を不要にしてもよい。
【０１３０】
また、ＧＦＲＰ製の保護部材４１３としたが、これに限定せず、非磁性体製であれば、例えばＣＦＲＰ製、ＳＵＳ製などとしてもよい。  
また、保護部材４１３を接着固定したが、これに限定せず、冷間圧入、または温間圧入で保護部材４１３を内輪本体４１１に装着する構成としてもよい。
【０１３１】
また、別の実施形態における磁気軸受４の縦断面図を示す図８のように、内輪４１のロックナット４１２と外輪４２の外輪径方向磁石４４ｂとの隙間を閉塞するシール部材４５、及び内輪４１の内輪対向面部４１５と外輪４２の外筒部４２７との隙間を閉塞するシール部材４６を備えた磁気軸受４としてもよい。
【０１３２】
これにより、磁気軸受４は、金属片などの異物が、内輪４１と外輪４２との隙間から内部へ侵入することを防止できる。このため、磁気軸受４は、異物の吸着によって一対の径方向磁石４４、及び一対の軸方向磁石４３が破損することを防止できる。
【０１３３】
さらに、磁気軸受４は、例えば、一対の径方向磁石４４の双方に接触した異物によって、回転抵抗が増加することを防止できる。  
従って、磁気軸受４は、シール部材４５，４６を設けたことにより、異物の侵入を防止して、内輪４１と外輪４２との相対回転をより安定させることができる。
【０１３４】
また、内輪４１の内輪筒部４１４に固定した内輪径方向磁石４４ａと、外輪４２の内筒部４２４に固定した外輪径方向磁石４４ｂとで一対の径方向磁石としたが、これに限定せず、内輪４１の外周面、及び外輪４２の内周面に固定される一対径方向磁石であれば、適宜の位置に固定してもよい。
【０１３５】
例えば、一対の径方向磁石４４の取付け位置が異なる磁気軸受４の縦断面図を示す図９のように、内輪対向面部４１５の外周面に内輪径方向磁石４４ａが固定され、外筒部４２７の内周面に外輪径方向磁石４４ｂが固定された磁気軸受としてもよい。
【符号の説明】
【０１３６】
３…回転軸
４…磁気軸受
６…ハウジング
４１…内輪
４２…外輪
４３…一対の軸方向磁石
４３ａ…内輪軸方向磁石
４３ｂ…外輪軸方向磁石
４４…一対の径方向磁石
４４ａ…内輪径方向磁石
４４ｂ…外輪径方向磁石
４５，４６…シール部材
４１３…保護部材
４１５…内輪対向面部
４１５ａ…遊嵌溝部
４２４…内筒部
４２５…第１外輪対向面部
４２８…第２外輪対向面部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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