JP2003269623A - 磁性流体シール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 シール性の向上を図った磁性流体シールを提
供する。 【解決手段】 ポールピース１２の位置決めを行うため
のスペーサ２０を設け、このスペーサ２０は、一端側の
内周面が、ベアリング３０の第２環状部材３２の外周面
に嵌合され、他端側の内周面が、ポールピース１２の外
周面に嵌合される。従って、ポールピース１２の径方向
は、スペーサ２０とベアリング３０を介して、シャフト
５０によって位置決めされることになる。つまり、ポー
ルピース１２の径方向は、シャフト５０によって間接的
に位置決めされていることになる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁性流体を利用し
てシールを行う磁性流体シールに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の磁性流体シールとして
は、たとえば、図３に示すものがある。図３は従来技術
に係る磁性流体シールの装着状態を示す模式的断面図で
ある。

【０００３】図示のように、この従来技術に係る磁性流
体シール１００は、シャフト１５０と、このシャフト１
５０の軸孔が設けられたハウジング１６０との間の隙間
をシールするために用いられるものである。シャフト１
５０はハウジング１６０に設けられた軸孔内に配設され
たベアリング（軸受）１１０によって軸支されている。

【０００４】この従来例においては、磁性流体シール１
００は、真空部分を維持するために、空気の侵入を防止
するために用いられるものである。

【０００５】磁性流体シール１００は、磁力を発生する
磁石１０１と、磁石１０１の両磁極側から磁石１０１を
挟持するように配置されるポールピース１０２と、これ
らポールピース１０２とシャフト１５０の表面との間の
隙間をシールする磁性流体１０３と、ポールピース１０
２の外周面とハウジング１６０の軸孔の内周面との間の
隙間をシールするシールリング１０４とを備えている。

【０００６】そして、図示のように、磁石１０１，ポー
ルピース１０２，磁性流体１０３及びシャフト１５０に
より、矢印Ｊに示すように磁気回路を形成している。

【０００７】ここで、安定したシール性を発揮するため
には、磁性流体１０３が安定して保持されることが必要
である。従って、磁性流体１０３の保持部分に十分な磁
力が形成されていることが必要となる。

【０００８】そのため、図示の従来例においては、シャ
フト１５０に複数の突起を設けて、シャフト１５０とポ
ールピース１０２との間に磁力が集中する部分を複数設
けることにより、この部分に磁性流体１０３を保持させ
ている。

【０００９】また、磁性流体１０３の保持部分に十分な
磁力を形成するためには、安定した磁気回路を形成する
ことが必要である。安定した磁気回路を得るためには、
磁力源である磁石１０１の磁気特性は勿論のこと、各部
材（磁石１０１、ポールピース１０２及びシャフト１５
０等）の寸法精度（加工精度）及び配置精度（組み付け
精度）が重要である。

【００１０】すなわち、これらの精度が低いと、ポール
ピース１０２とシャフト１５０（に設けた突起）との間
の微小隙間の間隔が変動してしまうため、磁気回路の磁
気特性が低下してしまう。

【００１１】ここで、特に問題となるのが、ポールピー
ス１０２の径方向の組み付け精度である。

【００１２】ところで、図４に示すように、ポールピー
ス１０２の外周面とハウジング１６０の軸孔の内周面１
６１との間には隙間Ｓが設けられており、上述のよう
に、シールリング１０４を配置することによって、この
隙間Ｓのシールをしている。

【００１３】従って、この隙間Ｓを設けた分だけ、ポー
ルピース１０２はガタツキが発生してしまうことにな
る。そして、ポールピース１０２のガタツキによって、
ポールピース１０２とシャフト１５０（に設けた突起）
との間の微小隙間の間隔が変動してしまうことになる。

【００１４】ここで、隙間Ｓをゼロにすると、ポールピ
ース１０２の組み付け性が悪化すると共に、ポールピー
ス１０２の組み付け時に、シールリング１０４のシール
面（ハウジング１６０の軸孔の内周面１６１）を傷つけ
てしまうおそれがあるため、隙間Ｓをゼロにすることは
できない。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来技
術の場合には、磁極部材（ポールピース）と軸部材（シ
ャフト）との間の隙間の間隔が変動してしまうことによ
る、シール性の低下が問題であった。

【００１６】本発明は上記の従来技術の課題を解決する
ためになされたもので、その目的とするところは、シー
ル性の向上を図った磁性流体シールを提供することにあ
る。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明にあっては、磁極部材が、前記軸部材の軸受を
行う環状の軸受部材によって位置決め固定されているよ
うに構成した。

【００１８】ここで、磁極部材とは、磁石から発生する
磁力を利用して形成される磁気回路の一部を担うための
部材であり、通常、磁力を所定方向に導くため、また、
磁性流体を保持するために用いられるものである。

【００１９】また、本発明においては、磁極部材の外周
面とハウジングの内周面との間の隙間には、この隙間を
シールするシールリングが設けられ、磁極部材の内周面
と軸部材の外周面との間には、この隙間をシールする磁
性流体が設けられる。これにより、磁性流体シールは、
軸部材と該軸部材と同心的に設けられたハウジングとの
間の環状隙間をシールする。

【００２０】本発明の構成によって、磁極部材は、軸受
部材によって位置決め固定されることから、磁極部材は
軸受部材を介して、軸部材によって位置決めがなされる
ことになる。これにより、磁極部材と軸部材との位置関
係は定まることになる。

【００２１】従って、磁極部材の内周面と軸部材の外周
面との間の間隔が変動することのないようにすることが
できる。

【００２２】ここで、磁極部材の位置決め固定は、軸受
部材の外周面と磁極部材の外周面が、環状の嵌合部材の
内周面にそれぞれ嵌合されることにより実現できる。

【００２３】また、磁極部材の位置決め固定は、磁極部
材から軸受部材に向かって伸びた環状部分の内周面が、
該軸受部材の外周面に嵌合されることによっても実現で
きる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下に図面を参照して、この発明
の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただ
し、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、
材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載が
ない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣
旨のものではない。

【００２５】（第１の実施の形態）図１を参照して、本
発明の第１の実施の形態に係る磁性流体シールについて
説明する。図１は本発明の第１の実施の形態に係る磁性
流体シールの装着状態を示す模式的断面図である。

【００２６】本実施の形態では、不図示の装置内部の真
空中に、回転動力を伝達するために設けられた動力伝達
部品が配設された部分において、装置内部の真空状態を
維持するために用いられる磁性流体シール１０を例にし
て説明する。

【００２７】本発明の実施の形態に係る磁性流体シール
１０は、軸部材としてのシャフト５０と、このシャフト
５０の軸孔が設けられたハウジング６０との間の環状隙
間をシールするものである。シャフト５０はハウジング
６０に設けられた軸孔内に配設された軸受部材としての
ベアリング３０によって軸支されている。

【００２８】磁性流体シール１０は、磁力を発生する磁
石１１と、磁石１１の両磁極側から磁石１１を挟持する
ように配置される磁極部材としてのポールピース１２
と、これらポールピース１２の内周面１２ａとシャフト
５０の外周面との間の隙間をシールする磁性流体１３
と、ポールピース１２の外周面１２ｂとハウジング６０
の内周面（軸孔の内周面）との間をシールするシールリ
ング１４とを備えている。

【００２９】また、ポールピース１２の外周側には、環
状溝１２ｃが設けられており、この環状溝１２ｃにシー
ルリング１４が装着されている。

【００３０】そして、図示のように、磁石１１，ポール
ピース１２，磁性流体１３及びシャフト５０により、矢
印Ｊに示すように磁気回路を形成している。

【００３１】また、シャフト５０には、ポールピース１
２に対応する位置に複数の突起５１が設けられている。
これにより、シャフト５０とポールピース１２との間に
磁力が集中する部分を複数箇所設けて、この部分に磁性
流体１３を保持させるようにしている。

【００３２】磁性流体シール１０を挟んで両側には、そ
れぞれ軸受であるベアリング３０が設けられている。こ
のベアリング３０は、内周側の第１環状部材３１と外周
側の第２環状部材３２と、これらの環状部材の間に設け
られる転動体であるボール３３とから構成されている。
第１環状部材３１は、その内周面側がシャフト５０の外
周面側に嵌合されている。

【００３３】そして、本発明の実施の形態においては、
ポールピース１２の位置決めを行うための環状の嵌合部
材としてのスペーサ２０が設けられている。

【００３４】このスペーサ２０は、一端側の内周面が、
ベアリング３０の第２環状部材３２の外周面に嵌合され
る。そして、他端側の内周面が、ポールピース１２の外
周面に嵌合される。なお、ポールピース１２には、スペ
ーサ２０が嵌合されるための切り欠き部１２ｄが設けら
れており、この切り欠き部１２ｄにスペーサ２０が嵌合
されるように構成されている。

【００３５】ここで、スペーサ２０による、ベアリング
３０の第２環状部材３２への嵌合、及びポールピース１
２への嵌合に関しては、圧入による嵌合でも良いし、嵌
合部分における隙間が非常に小さな隙間となるように、
各部材の寸法を設定（インロー）しておいて、通常の組
込みによる嵌合としても良い。

【００３６】いずれにしても、スペーサ２０の内周面と
ベアリング３０の第２環状部材３２の外周面との間、及
びスペーサ２０の内周面とポールピース１２の外周面と
の間には、隙間がないか、あっても限りなく隙間はゼロ
に近いものとなる。

【００３７】以上のような構成により、スペーサ２０が
ポールピース１２とベアリング３０に嵌合していること
から、ポールピース１２の径方向は、スペーサ２０によ
って位置決めされることになる。そして、スペーサ２０
の径方向はベアリング３０によって位置決めされること
になる。更に、ベアリング３０の径方向はシャフト５０
によって位置決めされることになる。なお、シャフト５
０がベアリング３０によって位置決めされているとも言
える。

【００３８】従って、ポールピース１２の径方向は、ス
ペーサ２０とベアリング３０を介して、シャフト５０に
よって位置決めされることになる。つまり、ポールピー
ス１２の径方向は、シャフト５０によって間接的に位置
決めされていることになる。

【００３９】このように、ポールピース１２の径方向
は、ハウジング６０の軸孔に依存することなく、シャフ
ト５０によって間接的に位置決めされることになる。つ
まり、ポールピース１２の径方向における位置決め精度
は、組み付け精度（誤差）には関係なく、ポールピース
１２とスペーサ２０とベアリング３０の加工精度によっ
て決まることになる。

【００４０】以上のように、ポールピース１２の径方向
の位置決め精度は、ポールピース１２とスペーサ２０と
ベアリング３０の加工精度によって決まり、これらの加
工精度の管理によって、シャフト５０によって間接的に
位置決めされることになる。

【００４１】そして、この位置決め精度は、ハウジング
６０の軸孔には依存しない。

【００４２】従って、ポールピース１２の外周面とハウ
ジング６０の軸孔の内周面との間に隙間を設けていて
も、従来のように、隙間によってポールピース１２が移
動してしまうおそれがない。

【００４３】すなわち、ポールピース１２の径方向はシ
ャフト５０によって間接的に位置決めされるため、シャ
フト５０とポールピース１２の径方向の位置関係は一定
状態を維持することになる。

【００４４】従って、ポールピース１２の内周面１２ａ
とシャフト５０の外周面との間の隙間の間隔を一定に維
持することができる。従って、この隙間部分において安
定した磁界を維持することができ、この隙間に保持され
る磁性流体１３の保持状態を安定に保つことができる。

【００４５】以上のように、本実施の形態に係る磁性流
体シール１０によって、磁極部材（ポールピース１２）
と軸部材（シャフト５０）との間の隙間の間隔の変動を
防止することができ、これにより、磁性流体１３の安定
した保持力を確保することができ、シール性を向上させ
ることが可能となった。なお、磁性流体１３の保持力
は、シール性能を評価する因子の一つである耐圧能力に
関係し、保持力が高いほど耐圧能力が大きくなる。

【００４６】（第２の実施の形態）図２には、本発明の
第２の実施の形態が示されている。上記第１の実施の形
態では、ポールピースとベアリングにそれぞれ嵌合する
スペーサを設けることによって、ポールピースをシャフ
トに対して間接的に位置決めするように構成する場合を
説明した。

【００４７】本実施の形態では、ポールピースにベアリ
ングに対して嵌合する嵌合部を設けることによって、ポ
ールピースをシャフトに対して間接的に位置決めするよ
うに構成する場合を説明する。

【００４８】その他の構成および作用については第１の
実施の形態と同一なので、同一の構成部分については同
一の符号を付して、その説明は省略する。

【００４９】図２は本発明の第２の実施の形態に係る磁
性流体シールの装着状態を示す模式的断面図である。

【００５０】本実施の形態に係る磁性流体シール１０ａ
は、軸部材としてのシャフト５０と、このシャフト５０
の軸孔が設けられたハウジング６０との間の環状隙間を
シールするものである。シャフト５０はハウジング６０
に設けられた軸孔内に配設された軸受部材としてのベア
リング３０によって軸支されている。

【００５１】磁性流体シール１０ａは、磁力を発生する
磁石１１と、磁石１１の両磁極側から磁石１１を挟持す
るように配置される磁極部材としてのポールピース１７
と、これらポールピース１７の内周面１７ａとシャフト
５０の外周面との間の隙間をシールする磁性流体１３
と、ポールピース１７の外周面１７ｂとハウジングの内
周面（軸孔の内周面）との間をシールするシールリング
１４とを備えている。

【００５２】また、ポールピース１７の外周側には、環
状溝１７ｃが設けられており、この環状溝１７ｃにシー
ルリング１４が装着されている。

【００５３】そして、図示のように、磁石１１，ポール
ピース１７，磁性流体１３及びシャフト５０により、矢
印Ｊに示すように磁気回路を形成している。

【００５４】磁性流体シール１０ａを挟んで両側には、
それぞれ軸受であるベアリング３０が設けられている。
このベアリング３０は、内周側の第１環状部材３１と外
周側の第２環状部材３２と、これらの環状部材の間に設
けられる転動体であるボール３３とから構成されてい
る。第１環状部材３１は、その内周面側がシャフト５０
の外周面側に嵌合されている。

【００５５】そして、本発明の実施の形態においては、
ポールピース１７には、ポールピース１７の位置決めを
行うために、ベアリング３０に向かって伸びた環状部分
１７ｄが設けられている。そして、この環状部分１７ｄ
の内周面１７ｅが、ベアリング３０の第２環状部材３２
の外周面に嵌合されるように構成されている。

【００５６】この嵌合に関しては、圧入による嵌合でも
良いし、嵌合部分における隙間が非常に小さな隙間とな
るように、各部材の寸法を設定（インロー）しておい
て、通常の組込みによる嵌合としても良い。

【００５７】いずれにしても、環状部分１７ｄの内周面
１７ｅとベアリング３０の第２環状部材３２の外周面と
の間には、隙間がないか、あっても限りなく隙間はゼロ
に近いものとなる。

【００５８】以上のような構成により、ポールピース１
７の環状部分１７ｄがベアリング３０に嵌合しているこ
とから、ポールピース１７の径方向は、ベアリング３０
によって位置決めされることになる。そして、ベアリン
グ３０の径方向はシャフト５０によって位置決めされる
ことになる。なお、シャフト５０がベアリング３０によ
って位置決めされているとも言える。

【００５９】従って、ポールピース１７の径方向は、ベ
アリング３０を介して、シャフト５０によって位置決め
されることになる。つまり、ポールピース１２の径方向
は、シャフト５０によって間接的に位置決めされている
ことになる。

【００６０】以上より、本実施の形態においても、上記
第１の実施の形態の場合と同様の効果を得ることができ
る。なお、本実施の形態においては、上記第１の実施の
形態におけるスペーサをポールピースに一体的に設けた
構成であるということもできる。従って、上記第１の実
施の形態の場合と比べると、部品点数が少なく、また、
ポールピースとシャフトの位置決めを行う上で、これら
の間に介在する部品が少ないことにより、寸法誤差等の
誤差伝搬を減らすことが可能である。

【００６１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明により、シ
ール性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る磁性流体シー
ルの装着状態を示す模式的断面図である。

【図２】本発明の第２の実施の形態に係る磁性流体シー
ルの装着状態を示す模式的断面図である。

【図３】従来技術に係る磁性流体シールの装着状態を示
す模式的断面図である。

【図４】図３中の一部拡大図である。

【符号の説明】

１０，１０ａ 磁性流体シール １１ 磁石 １２ ポールピース １２ａ 内周面 １２ｂ 外周面 １２ｃ 環状溝 １２ｄ 切り欠き部 １３ 磁性流体 １４ シールリング １７ ポールピース １７ａ 内周面 １７ｂ 外周面 １７ｃ 環状溝 １７ｄ 環状部分 １７ｅ 内周面 ２０ スペーサ ３０ ベアリング ３１ 第１環状部材 ３２ 第２環状部材 ３３ ボール ５０ シャフト ５１ 突起 ６０ ハウジング

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】軸部材と該軸部材と同心的に設けられたハ
   ウジングとの間の環状隙間をシールする磁性流体シール
   であって、 磁石と、 該磁石から発生する磁力を利用して形成される磁気回路
   の一部を担う磁極部材と、 該磁極部材の外周面と前記ハウジングの内周面との間の
   隙間をシールするシールリングと、 該磁極部材の内周面と前記軸部材の外周面との間の隙間
   をシールする磁性流体と、を備える磁性流体シールにお
   いて、 前記磁極部材は、前記軸部材の軸受を行う環状の軸受部
   材によって位置決め固定されていることを特徴とする磁
   性流体シール。
2. 【請求項２】前記軸受部材の外周面と前記磁極部材の外
   周面が、環状の嵌合部材の内周面にそれぞれ嵌合される
   ことによって、前記磁極部材は位置決め固定されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の磁性流体シール。
3. 【請求項３】前記磁極部材から前記軸受部材に向かって
   伸びた環状部分の内周面が、該軸受部材の外周面に嵌合
   されることによって、前記磁極部材は位置決め固定され
   ていることを特徴とする請求項１に記載の磁性流体シー
   ル。