JP2522995B2 - Magnetic fluid seal device - Google Patents

Magnetic fluid seal device

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JP2522995B2
JP2522995B2 JP63200934A JP20093488A JP2522995B2 JP 2522995 B2 JP2522995 B2 JP 2522995B2 JP 63200934 A JP63200934 A JP 63200934A JP 20093488 A JP20093488 A JP 20093488A JP 2522995 B2 JP2522995 B2 JP 2522995B2
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magnetic
pole piece
permanent magnet
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fluid
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敏彦 布施
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Nippon Pillar Packing Co Ltd
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  • Sealing Using Fluids, Sealing Without Contact, And Removal Of Oil (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、イオンプレーティング装置やドライエッチ
ング装置などの真空機器や、気体を取り扱う回転機器等
の回転軸部に、非接触形軸封部として使用される磁性流
体シール装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a non-contact type shaft seal part for a rotary shaft part of a vacuum device such as an ion plating device or a dry etching device or a rotary device handling gas. The present invention relates to a magnetic fluid seal device used as.

[従来の技術] 磁性流体シールは摩擦や騒音がなく、簡単な構成によ
って高い気密性が得られ且つ高速回転にも対応できるこ
とから、メカニカルシール等に代わって多くの回転軸部
に使用されるようになってきている。
[Prior Art] Magnetic fluid seals have no friction or noise, and because they have high airtightness with a simple structure and can support high-speed rotation, they are used for many rotary shafts instead of mechanical seals. Is becoming.

従来におけるこの種の磁性流体シールは、肉厚円筒形
の複数のポールピースを、磁石を挾んで磁性シャフト周
囲にハウジング内に配設することにより、各ポールピー
スと磁性シャフトの間に狭い隙間を形成し、この隙間を
磁気的に磁性流体を捕捉させる構成を基本としており、
ポールピースと磁性シャフトの間に広狭隙間(ラビリン
ス)を得るために、磁性シャフト周囲に環状突起群を形
成したり、内面に微細凹凸を形成したブロックリングを
ポールピースとして用いたりしたものが一般的であっ
た。
In this type of conventional magnetic fluid seal, a plurality of thick-walled cylindrical pole pieces are placed in the housing around the magnetic shaft with a magnet sandwiched between them, thereby creating a narrow gap between each pole piece and the magnetic shaft. Basically, it is formed and the magnetic fluid is trapped in this gap.
In order to obtain a wide and narrow gap (labyrinth) between the pole piece and the magnetic shaft, it is common to form an annular projection group around the magnetic shaft or use a block ring with fine irregularities on the inner surface as the pole piece. Met.

しかしながら、上記のような磁性流体シールでは、シ
ャフト周囲の環状突起群や、ブロックリング内面の微細
凹凸を高精度に形成する加工において不経済があるとと
もに、構造的に軸方向の狭い間隙内に磁束密度の高い多
数の磁性流体捕捉部を形成することができないという問
題があった。
However, the magnetic fluid seal as described above is uneconomical in the process of highly accurately forming the ring-shaped projections around the shaft and the fine irregularities on the inner surface of the block ring, and the magnetic flux is structurally contained in a narrow axial gap. There is a problem that it is not possible to form a large number of magnetic fluid traps with high density.

このような問題を解決する磁性流体シール装置とし
て、本願出願人は実開昭62−71473号公報に開示される
ように、内径が異なる磁性ディスクを交互に重合密着し
たディスクパックをポールピースとして使用したものを
提案している。
As a magnetic fluid sealing device for solving such a problem, the applicant of the present application uses a disc pack in which magnetic discs having different inner diameters are alternately superposed and adhered as a pole piece, as disclosed in Japanese Utility Model Laid-Open No. 62-71473. I am proposing what I did.

[発明が解決しようとする問題点] しかしながら、上記実開昭62−71473号公報に開示さ
れる磁性流体シール装置では、内径の小さい側の磁性デ
ィスクと磁性シャフトの間に磁性流体を確実に捕捉する
ことができないことがあり、十分なシール効果を得るこ
とができない場合が発生するという問題があった。本願
発明者は鋭意研究の結果、その理由の一つに、前記微小
間隙の磁性流体の磁化が十分でなく、磁性流体が、内径
が小さい側の磁性ディスクと磁性シャフト間に確実に捕
捉できていない場合があることを解明した。このような
状態では、磁性流体装置の一次側と二次側間の耐差圧特
性が低下してしまい、シール装置としての目的を十分に
達成することができない。
[Problems to be Solved by the Invention] However, in the magnetic fluid sealing device disclosed in Japanese Utility Model Laid-Open No. 62-71473, the magnetic fluid is reliably trapped between the magnetic disk having the smaller inner diameter and the magnetic shaft. However, there is a problem in that it may not be possible to obtain a sufficient sealing effect. As a result of earnest studies, the inventor of the present application has found that one of the reasons is that the magnetic fluid in the minute gap is not sufficiently magnetized, and the magnetic fluid can be reliably captured between the magnetic disk having the smaller inner diameter and the magnetic shaft. Clarified that there are cases where there is no such case. In such a state, the differential pressure resistance characteristic between the primary side and the secondary side of the magnetic fluid device deteriorates, and the purpose of the seal device cannot be sufficiently achieved.

本発明は上記のような実情に鑑みてなされたもので、
一次側と二次側間の耐差圧特性を低下させることなく、
磁性流体を微小間隙に確実に捕捉させて優れたシール機
能を発揮させることができる磁性流体シール装置を提供
することを目的としている。
The present invention has been made in view of the above circumstances,
Without reducing the differential pressure resistance between the primary side and the secondary side,
An object of the present invention is to provide a magnetic fluid seal device that can surely capture a magnetic fluid in a minute gap and exhibit an excellent sealing function.

[課題を解決するための手段] 上記目的を達成するために、本発明による磁性流体シ
ール装置は、内径が異なる第1及び第2の磁性ディスク
を交互に重合密着してなる2つ以上のポールピースを、
磁性回転体の周囲に各ポールピース間に永久磁石を挟ん
で配設し、各ポールピースを構成する磁性ディスクのう
ち内径が小さい側である第1の磁性ディスクと前記磁性
回転体の間の微小間隙に、磁性流体を磁気的に捕捉して
なる磁性流体シール装置において、前記磁性流体の飽和
磁化をM、前記ポールピースと永久磁石との接触面積を
A、ポールピースと永久磁石との接触面における磁束密
度をB、前記第1磁性ディスクの透磁率をμ、第1磁性
ディスクの内周面積をs、及び第1磁性ディスクの枚数
をnとしたとき、 n<(A・B/s・M・μ) なる関係式が成立し、且つ前記第1磁性ディスクの厚み
が0.02〜1.0mmの範囲に設定されていることを特徴とす
るものである。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the magnetic fluid sealing device according to the present invention has two or more poles in which first and second magnetic disks having different inner diameters are alternately superposed and adhered. The piece
A permanent magnet is sandwiched between the pole pieces around the magnetic rotating body, and a minute magnetic disc between the first magnetic disk having the smaller inner diameter of the magnetic disks forming each pole piece and the magnetic rotating body is formed. In a magnetic fluid seal device in which a magnetic fluid is magnetically captured in a gap, a saturation magnetization of the magnetic fluid is M, a contact area between the pole piece and a permanent magnet is A, and a contact surface between the pole piece and the permanent magnet is A. Where B is the magnetic flux density, μ is the magnetic permeability of the first magnetic disk, s is the inner peripheral area of the first magnetic disk, and n is the number of the first magnetic disks, then n <(A · B / s · M · μ) and the thickness of the first magnetic disk is set in the range of 0.02 to 1.0 mm.

[作用] 上記のように構成された本発明の磁性流体シール装置
によれば、磁性回転体と第1磁性ディスク間の微小間隙
における磁界の強さを、磁性流体の飽和磁化Mよりも大
きくすることができるから、磁性流体を微小間隙に上限
の磁気量で捕捉することが可能となり、磁性流体装置の
一次側と二次側間の耐差圧特性を可能な限り高いレベル
にして優れたシール機能を発揮させることができる。
[Operation] According to the magnetic fluid sealing device of the present invention configured as described above, the strength of the magnetic field in the minute gap between the magnetic rotating body and the first magnetic disk is made larger than the saturation magnetization M of the magnetic fluid. Therefore, it becomes possible to capture the magnetic fluid in the minute gap with the upper limit of the magnetic amount, and the differential pressure resistance between the primary side and the secondary side of the magnetic fluid device can be made as high as possible to obtain an excellent seal. It can exert its function.

[実施例] 以下、本発明を図示した実施例に基づいて詳細に説明
する。
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described in detail based on illustrated examples.

第1図は大気側Aと真空側Bの間の隔壁部に、本発明
による磁性流体シール装置を実施した場合の縦断面説明
図、第2図は第1図の軸直角断面図である。
1 is a vertical cross-sectional explanatory view when a magnetic fluid sealing device according to the present invention is applied to a partition wall portion between the atmosphere side A and the vacuum side B, and FIG. 2 is a cross-sectional view perpendicular to the axis of FIG.

図において、1は非磁性ハウジングであって、この非
磁性ハウジング1は、前記大気側Aと真空側B間の隔壁
Cに固定された円筒状のハウジング本体1aと、このハウ
ジング本体1aの大気側Aに設けた開口部を閉塞するハウ
ジングカバー1bからなり、その中心部には大気側Aと真
空部Bを貫く磁性シャフト2が貫入する軸孔3が貫設さ
れている。すなわち、非磁性ハウジング1は磁性シャフ
ト2の周囲に配設されており、この磁性シャフト2との
間に環状の収納室4を形設している。前記ハウジング本
体1aには真空側Bの端部にフランジ1aaが形設されてお
り、このフランジ1aaが前記隔壁Cに固定されている。
また磁性シャフト2は、端部側の小径部2aと中央の大径
スリーブ部2bとからなり、この大径スリーブ部2bの周囲
に前記非磁性ハウジング1は配設されている。
In the figure, reference numeral 1 is a non-magnetic housing, and the non-magnetic housing 1 includes a cylindrical housing body 1a fixed to a partition wall C between the atmosphere side A and the vacuum side B, and the atmosphere side of the housing body 1a. A housing cover 1b for closing an opening provided in A is provided, and a shaft hole 3 through which a magnetic shaft 2 penetrating the atmosphere side A and the vacuum section B is inserted is provided at the center of the housing cover 1b. That is, the non-magnetic housing 1 is arranged around the magnetic shaft 2, and an annular storage chamber 4 is formed between the non-magnetic housing 1 and the magnetic shaft 2. A flange 1aa is formed on the end of the housing body 1a on the vacuum side B, and the flange 1aa is fixed to the partition wall C.
The magnetic shaft 2 is composed of a small diameter portion 2a on the end side and a large diameter sleeve portion 2b at the center, and the non-magnetic housing 1 is arranged around the large diameter sleeve portion 2b.

前記収納室4には非磁性ハウジング1と磁性シャフト
2の間に介設されるベアリング51,52及びこれらの間に
配されるシール機構6が納設されている。
Bearings 51, 52 provided between the non-magnetic housing 1 and the magnetic shaft 2 and a seal mechanism 6 arranged between these are housed in the storage chamber 4.

シール機構6は、2組のポールピース71,72、これら
ポールピース71,72の間に挾持された永久磁石8、ポー
ルピース71,72のそれぞれの外側面に接着されたスペー
サ91,92、これらスペーサ91,92に形設された溝に装着さ
れたOリング101,102、及び磁性流体14からなる。
The seal mechanism 6 includes two sets of pole pieces 71, 72, a permanent magnet 8 held between these pole pieces 71, 72, spacers 91, 92 adhered to the outer surfaces of the pole pieces 71, 72, respectively. It consists of O-rings 101 and 102 mounted in the grooves formed in the spacers 91 and 92, and the magnetic fluid 14.

ポールピース71,72は、それぞれ、第1磁性ディスク7
1aと第2磁性ディスク71b、もしくは第1磁性ディスク7
2aと第2磁性ディスク72bを交互に所定枚数重合密着し
たディスクパックとして構成されている。これら第1磁
性ディスク71a,72a及び第2磁性ディスク71b,72bは、例
えばSUS403のような耐蝕性のある材質でなり、且つ第3
図に示すように、全て同一厚さtに形成されている。こ
の厚さtは、加工精度あるいは組み立て精度の制約を受
けないないように0.02mm以上とされているとともに、第
1磁性ディスク71a,72aに対しては磁束密度を高めるた
めに、また第2磁性ディスク71b,72bに対しては磁束密
度を低下させないために1.0mm以下とされている。そし
て、この0.02〜1.0mmの範囲内において後述する条件を
満たす数値に決定されている。
The pole pieces 71 and 72 are respectively the first magnetic disk 7
1a and second magnetic disk 71b or first magnetic disk 7
It is configured as a disk pack in which a predetermined number of the second magnetic disks 72b and the second magnetic disks 72b are alternately stacked and adhered. The first magnetic disks 71a, 72a and the second magnetic disks 71b, 72b are made of a material having corrosion resistance such as SUS403,
As shown in the figure, they are all formed to have the same thickness t. The thickness t is set to 0.02 mm or more so as not to be restricted by the processing accuracy or the assembly accuracy, and for the first magnetic disks 71a and 72a, the magnetic flux density is increased and the second magnetic disk It is set to 1.0 mm or less for the disks 71b and 72b in order not to reduce the magnetic flux density. Then, within this range of 0.02 to 1.0 mm, a numerical value satisfying the conditions described later is determined.

第1磁性ディスク71a,72aは、前記磁性シャフト2の
大径スリーブ部2bの外径よりもわずかに大きな内径を有
し且つ前記収納室4の内径とほぼ等しい外径を有する。
すなわち、ポールピース71,72を前記収納室4に納設す
ると、第1磁性ディスク71a,72aと大径スリーブ2bの外
周面の間には微小間隙hが形成される。一方、第2磁性
ディスク71b,72bは、内径が第1磁性ディスク71a,72aよ
りも大きく、外径は第1磁性ディスク71a,72aと等しく
成形されている。そして、これら第1磁性ディスク71a,
72aと第2磁性ディスク71b,72bは樹脂あるいは銀ロウを
用いて交互の重合密着されている。尚、前記第1磁性デ
ィスク71a,72aと大径スリーブ部2bの外周面の間の間隙
hは、第2磁性ディスク71b,72bの厚みt以下に設定さ
れていることが望ましい。
The first magnetic disks 71a, 72a have an inner diameter slightly larger than the outer diameter of the large-diameter sleeve portion 2b of the magnetic shaft 2 and an outer diameter substantially equal to the inner diameter of the storage chamber 4.
That is, when the pole pieces 71, 72 are stored in the storage chamber 4, a minute gap h is formed between the first magnetic disks 71a, 72a and the outer peripheral surface of the large diameter sleeve 2b. On the other hand, the second magnetic disks 71b and 72b have an inner diameter larger than that of the first magnetic disks 71a and 72a and an outer diameter equal to that of the first magnetic disks 71a and 72a. Then, these first magnetic disks 71a,
72a and the second magnetic disks 71b, 72b are alternately superposed and adhered by using resin or silver solder. The gap h between the first magnetic disks 71a, 72a and the outer peripheral surface of the large-diameter sleeve portion 2b is preferably set to be equal to or less than the thickness t of the second magnetic disks 71b, 72b.

永久磁石8は、前記第2磁性ディスク71b,72bと同一
の内径及び外径を有すリング状に形成されており、した
がって、永久磁石8の内周と大径スリーブ部2bの外周、
及びポールピース71,72間には空間113が形成されてい
る。また、この永久磁石8は第1図に示すように軸方向
に着磁されている。
The permanent magnet 8 is formed in a ring shape having the same inner diameter and outer diameter as the second magnetic disks 71b, 72b. Therefore, the inner circumference of the permanent magnet 8 and the outer circumference of the large-diameter sleeve portion 2b,
A space 113 is formed between the pole pieces 71 and 72. The permanent magnet 8 is axially magnetized as shown in FIG.

前記ポールピース71,72の外側面には、それぞれスペ
ーサ91,92がエポキシ樹脂等の樹脂接着剤を用いて接着
されている。これらスペーサ91,92の最小内径部は前記
磁性シャフト2の大径スリーブ部2bの外周面に微小間隔
をおいて接近している。
Spacers 91 and 92 are adhered to the outer surfaces of the pole pieces 71 and 72, respectively, using a resin adhesive such as epoxy resin. The minimum inner diameter portions of these spacers 91, 92 are close to the outer peripheral surface of the large diameter sleeve portion 2b of the magnetic shaft 2 with a minute gap.

Oリング101,102は、それぞれスペーサ91,92の外周面
に凹設した溝に装着されており、前記収納室4の内壁面
との間のシール性を確保している。
The O-rings 101 and 102 are mounted in the grooves formed in the outer peripheral surfaces of the spacers 91 and 92, respectively, and ensure the sealing performance with the inner wall surface of the storage chamber 4.

13は前記収納室4の開口端側に配されるベアリング52
を位置決めするスナップリングである。
13 is a bearing 52 arranged on the open end side of the storage chamber 4.
Is a snap ring for positioning.

前記非磁性ハウジング1のハウジングカバー1bの外周
面には雄ねじ1baが螺設されており、ハウジングカバー1
bは、この雄ねじ1baをハウジング本体1aの内径に螺設し
た雌ねじに螺合させてねじ込むことにより、シール機構
6を挾んだベアリング52を押し付けて非磁性ハウジング
1と磁性シャフト2の軸方向の位置決めをするととも
に、前記収納室4の大気側Aと開口端を閉塞している。
尚、1bbはセットスクリュー(不図示)ねじ込み用のね
じ孔であって、ここに螺入されるセットスクリューは、
ハウジングカバー1bをねじ込む把手として機能するとと
もに、ねじ込み完了後の廻り止めとしても機能する。
A male screw 1ba is screwed on the outer peripheral surface of the housing cover 1b of the non-magnetic housing 1.
In b, the male screw 1ba is screwed into a female screw provided on the inner diameter of the housing body 1a to be screwed in, and the bearing 52 holding the seal mechanism 6 is pressed to push the non-magnetic housing 1 and the magnetic shaft 2 in the axial direction. The positioning is performed, and the atmosphere side A and the opening end of the storage chamber 4 are closed.
In addition, 1bb is a screw hole for screwing a set screw (not shown), and the set screw screwed in here is
It functions not only as a handle for screwing in the housing cover 1b but also as a rotation stopper after the screwing is completed.

磁性流体14は、前記第1磁性ディスク71a,72aの内径
部と磁性シャフト2の大径スリーブ部2bの外周面との間
に形成された微小間隙h及びその周囲に、前記永久磁石
8の磁力により捕捉されている。すなわち、永久磁石
8、ポールピース71,72及び磁性シャフト2によって磁
気回路が形成されるため前記微小間隙hに磁束が集中
し、ここに注入した磁性流体14が捕捉されるのである。
The magnetic fluid 14 has a magnetic force of the permanent magnet 8 in and around a minute gap h formed between the inner diameter of the first magnetic disks 71a, 72a and the outer peripheral surface of the large diameter sleeve portion 2b of the magnetic shaft 2. Have been captured by. That is, since a magnetic circuit is formed by the permanent magnet 8, the pole pieces 71, 72 and the magnetic shaft 2, the magnetic flux concentrates in the minute gap h and the magnetic fluid 14 injected therein is captured.

15は前記非磁性ハウジング1の外周に着脱可能に設け
られる円筒状ジャケットである。このジャケット15は、
ハウジング本体1aの外周面との間に冷却室16を形成する
もので、ねじ込み孔15aに螺入させるセットスクリュー
(不図示)でハウジング本体1aに装着されている。15b
はジャケット15の周壁に穿設された流入通路で、この流
入通路15bを介して冷却室16内に冷却器(不図示)から
冷却用流体が圧送されるようになっている。また、第2
図に示す15cは前記冷却室16から冷却用流体を排出する
ためにジャケット15の周壁に穿設された流出通路であ
り、前記流入通路15bから冷却室16内へ導入した冷却用
流体を流出通路15cから排出するようにして、冷却用流
体が冷却器と冷却室16間を循環するようにしている。
Reference numeral 15 is a cylindrical jacket that is detachably provided on the outer periphery of the non-magnetic housing 1. This jacket 15
A cooling chamber 16 is formed between the housing body 1a and the outer peripheral surface of the housing body 1a, and the cooling chamber 16 is attached to the housing body 1a by a set screw (not shown) to be screwed into the screw hole 15a. 15b
Is an inflow passage formed in the peripheral wall of the jacket 15, and a cooling fluid is pumped from a cooler (not shown) into the cooling chamber 16 via the inflow passage 15b. Also, the second
Reference numeral 15c shown in the drawing is an outflow passage formed in the peripheral wall of the jacket 15 for discharging the cooling fluid from the cooling chamber 16, and the cooling fluid introduced into the cooling chamber 16 from the inflow passage 15b is an outflow passage. The cooling fluid is circulated between the cooler and the cooling chamber 16 by being discharged from 15c.

ところで、前記微小間隙hの磁界の強さM′は、例え
ばポールピース71側で考えると、永久磁石8の残留磁束
によるこの永久磁石8のポールピース71との接触面21に
おける磁束密度をB、前記接触面21の接触面積をA、ポ
ールピース71における第1磁性ディスク71a一枚当たり
の内周面71aaの面積をs、第1磁性ディスク71aの枚数
をn、透磁率をμとすると、 となる。
By the way, the magnetic field strength M ′ of the minute gap h is, for example, on the pole piece 71 side, the magnetic flux density at the contact surface 21 of the permanent magnet 8 with the pole piece 71 due to the residual magnetic flux of the permanent magnet 8 is B, When the contact area of the contact surface 21 is A, the area of the inner peripheral surface 71aa of the first magnetic disk 71a of the pole piece 71 is s, the number of the first magnetic disks 71a is n, and the magnetic permeability is μ, Becomes

この磁界の強さM′は前記磁性流体14の飽和磁化Mよ
り大きくされている。すなわち、 である。ここで、第1磁性ディスク71aの内周面積s
は、この第1磁性ディスク71aの内径をDS、厚みをtと
すると、 s=π・DS・t …(ニ) であるから、前記(ハ)式は、 と表される。すなわち、磁界の強さM′を飽和磁化Mよ
りも大きくするためには、第1磁性ディスク71aの厚み
tと枚数nを上記(ホ)式を満足すべく決定する必要が
ある。尚、上記実施例では、永久磁石8の外径をDO、内
径をDIとすると、これらで限定される環状部分全体がポ
ールピース71と接触するから、永久磁石8のポールピー
ス71との接触面積Aは、 となる。
The strength M'of this magnetic field is made larger than the saturation magnetization M of the magnetic fluid 14. That is, Is. Here, the inner peripheral area s of the first magnetic disk 71a
It has an inner diameter of D S of the first magnetic disk 71a, when the thickness to t, because it is s = π · D S · t ... ( d), wherein (c) expression It is expressed as That is, in order to make the strength M ′ of the magnetic field larger than the saturation magnetization M, it is necessary to determine the thickness t and the number n of the first magnetic disks 71a so as to satisfy the above equation (e). In the above embodiment, if the outer diameter of the permanent magnet 8 is D O and the inner diameter is D I , the entire annular portion defined by these contacts the pole piece 71. The contact area A is Becomes

また、第1磁性ディスク71aの厚みtは、上記のよう
に(ホ)式を満足させると同時に、前述したように、0.
02〜1.0mmの範囲で設定されている。一方、ポールピー
ス71における第1磁性ディスク71aの枚数nは2〜10枚
の間で設定されていることが望ましい。この第1磁性デ
ィスク71aの枚数が10枚を超えると、永久磁石8から遠
い第1磁性ディスク71aに対する磁界の影響が小さくな
り、それ以上増やすことに意味がなくなる可能性が高
い。
Further, the thickness t of the first magnetic disk 71a satisfies the expression (e) as described above, and at the same time, as described above, is 0.
It is set in the range of 02 to 1.0 mm. On the other hand, it is desirable that the number n of the first magnetic disks 71a in the pole piece 71 be set between 2 and 10. When the number of the first magnetic disks 71a exceeds 10, the influence of the magnetic field on the first magnetic disks 71a far from the permanent magnet 8 becomes small, and there is a high possibility that there is no point in increasing the number.

尚、ポールピース72についても全く同様に構成されて
いるのはいうまでもなく、したがって、ここではその説
明は省略する。
It is needless to say that the pole piece 72 is also constructed in the same manner, and therefore its explanation is omitted here.

以上のようにしてなる磁性流体シール装置は、第1磁
性ディスク71a,72aと磁性シャフト2の大径スリーブ部2
b間に磁気的に捕捉した磁性流体により、大気側Aと真
空側Bの間を密封している。そして、磁性シャフト2の
回転速度の上昇等により粘性発熱が大きくなったときは
ジャケット15を装着して冷却室16内に冷却用流水を循環
させ、ポールピース71,72の冷却を図ることができる。
さらに、上記磁性流体シール装置は、収納室4に、ベア
リング51、スペーサ91とポールピース71の接着体、永久
磁石8、ポールピース72とスペーサ92の接着体、ベアリ
ング52を順次組み込み、ハウジングカバー1bをハウジン
グ本体1aに装着するだけで組み立てられる。
The magnetic fluid seal device configured as described above is provided with the first magnetic disks 71a, 72a and the large-diameter sleeve portion 2 of the magnetic shaft 2.
A magnetic fluid trapped magnetically between b seals between the atmosphere side A and the vacuum side B. When viscous heat generation increases due to an increase in the rotation speed of the magnetic shaft 2 and the like, the jacket 15 can be attached to circulate the cooling water in the cooling chamber 16 to cool the pole pieces 71, 72. .
Further, in the magnetic fluid seal device, the housing 51 is assembled by sequentially incorporating the bearing 51, the adhesive body of the spacer 91 and the pole piece 71, the permanent magnet 8, the adhesive body of the pole piece 72 and the spacer 92, and the bearing 52 in the storage chamber 4. It can be assembled simply by attaching the to the housing body 1a.

尚、本発明が上記実施例に限定されるものでないのは
もちろんであって、例えば、実施例では1つの永久磁石
と2組のポールピースで磁気回路を構成するようにした
が、例えば第4図に示すように、3つの永久磁石8A,8B,
8Cと4組のポールピース71A,72A,73A,74Aを用いて磁気
回路を構成するようにしてもよく、このようにすれば耐
圧性をより向上させることができる。この場合、1つの
永久磁石と2つのポールピースでなる磁性流体シールが
3段構成されていることになる。この磁性流体シールの
段数は、10段を超えると軸長が長くなりすぎることによ
り前記微小間隙を正確に設定でき難くなるため、10段以
下としておくのが好ましい。また、磁性流体シールが10
段を超えると、磁性回転体の起動トルクが極度に大きく
なりすぎる虞もある。このようにポールピースを多段と
した場合でも、各ポールピースの第1磁性ディスクは上
記実施例の第1磁性ディスク71a,72aと全く同様にして
そのサイズを決定することができる。尚、この第4図で
は、収納室4A内と磁性シャフト2A以外の部分は省略して
おり、且つ第1図と同一部位には同一符号を付してい
る。
Of course, the present invention is not limited to the above-mentioned embodiment, and for example, in the embodiment, one permanent magnet and two sets of pole pieces constitute a magnetic circuit. As shown in the figure, three permanent magnets 8A, 8B,
The magnetic circuit may be configured by using 8C and four sets of pole pieces 71A, 72A, 73A, 74A, and in this case the pressure resistance can be further improved. In this case, the magnetic fluid seal composed of one permanent magnet and two pole pieces has three stages. If the number of steps of this magnetic fluid seal exceeds 10, the axial length becomes too long and it becomes difficult to set the minute gap accurately. Therefore, it is preferable to set the number of steps to 10 or less. Also, the magnetic fluid seal is 10
If the number of steps is exceeded, the starting torque of the magnetic rotating body may become excessively large. Even when the pole pieces are multi-tiered in this way, the size of the first magnetic disk of each pole piece can be determined in exactly the same manner as the first magnetic disks 71a, 72a of the above-mentioned embodiment. In FIG. 4, parts other than the inside of the storage chamber 4A and the magnetic shaft 2A are omitted, and the same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.

この他、本発明においては、装置の口径が大きい場
合、前記実施例における環状の永久磁石8に代えて、第
5図に示すように、複数の円柱状の永久磁石8aを環状に
配置するようにしてもよい。
In addition, according to the present invention, when the diameter of the device is large, a plurality of cylindrical permanent magnets 8a may be arranged annularly instead of the annular permanent magnet 8 in the above embodiment, as shown in FIG. You may

[発明の効果] 以上のように、本発明による磁性流体シール装置によ
れば、ポールピースと永久磁石との接触面積、その接触
面における磁束密度、ポールピースを構成する第1磁性
ディスクの透磁率、内周面積及び枚数を、それらを因子
とする上述の関係式が成立するように設定することによ
って、磁性回転体と第1磁性ディスク間の微小間隙にお
ける磁界の強さを磁性流体の飽和磁化よりも大きくし
て、磁性流体を微小間隙に上限の磁気量で確実に捕捉す
ることができるので、磁性流体装置の一次側と二次側間
の耐差圧特性を可能な限り高いレベルにして優れたシー
ル機能を発揮させることができるという効果を奏する。
また、第1磁性ディスクの厚みが0.02〜1.0mmとされて
いるから、加工精度や組み立て精度に制約されて実現を
妨げられることがないとともに、第1磁性ディスクに関
しては磁束密度が高められ、第2磁性ディスクに関して
は磁束密度の低下が抑えられる。
As described above, according to the magnetic fluid sealing device of the present invention, the contact area between the pole piece and the permanent magnet, the magnetic flux density at the contact surface, and the magnetic permeability of the first magnetic disk forming the pole piece. , The inner peripheral area and the number of sheets are set so that the above relational expressions with these factors as a factor are established, the strength of the magnetic field in the minute gap between the magnetic rotating body and the first magnetic disk is determined by the saturation magnetization of the magnetic fluid. Since the magnetic fluid can be reliably captured in the minute gap with the upper limit of the magnetic amount, the differential pressure resistance between the primary side and the secondary side of the magnetic fluid device should be set to the highest possible level. This has the effect of exhibiting an excellent sealing function.
Further, since the thickness of the first magnetic disk is 0.02 to 1.0 mm, it is not restricted by the processing accuracy and the assembly accuracy to prevent the realization thereof, and the magnetic flux density of the first magnetic disk is increased. With respect to the two-magnetic disk, the decrease in magnetic flux density can be suppressed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明の一実施例を示す縦断面説明図、第2図
は第1図の軸直角断面図、第3図は第1図の要部拡大
図、第4図は本発明の他の実施例の要部を示す縦断面説
明図、第5図は磁石の変形例を示す説明図である 2……磁性シャフト(磁性回転体) 71,72……ポールピース 71a,72a……第1磁性ディスク 71b,72b……第2磁性ディスク 8……永久磁石 14……磁性流体 2A……磁性シャフト(磁性回転体) 71A〜74A……ポールピース 8A〜8C……永久磁石 h……微小間隙
FIG. 1 is an explanatory longitudinal sectional view showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a sectional view perpendicular to the axis of FIG. 1, FIG. 3 is an enlarged view of an essential part of FIG. 1, and FIG. FIG. 5 is a longitudinal cross-sectional explanatory view showing a main part of another embodiment, and FIG. 5 is an explanatory view showing a modified example of the magnet 2 ... Magnetic shaft (magnetic rotating body) 71, 72 ..... Pole piece 71a, 72a .. 1st magnetic disk 71b, 72b ...... 2nd magnetic disk 8 ...... permanent magnet 14 ...... magnetic fluid 2A ...... magnetic shaft (magnetic rotating body) 71A ~ 74A ...... pole piece 8A ~ 8C ...... permanent magnet h ...... Small gap

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】内径が異なる第1及び第2の磁性ディスク
を交互に重合密着してなる2つ以上のポールピースを、
磁性回転体の周囲に各ポールピース間に永久磁石を挟ん
で配設し、各ポールピースを構成する磁性ディスクのう
ち内径が小さい側である第1の磁性ディスクと前記磁性
回転体の間の微小間隙に、磁性流体を磁気的に捕捉して
なる磁性流体シール装置において、 前記磁性流体の飽和磁化をM、前記ポールピースと永久
磁石との接触面積をA、ポールピースと永久磁石との接
触面における磁束密度をB、前記第1磁性ディスクの透
磁率をμ、第1磁性ディスクの内周面積をs、及び第1
磁性ディスクの枚数をnとしたとき、 n<(A・B/s・M・μ) なる関係式が成立し、且つ前記第1磁性ディスクの厚み
が0.02〜1.0mmの範囲に設定されていることを特徴とす
る磁性流体シール装置。
1. A pole piece comprising two or more magnetic discs having different inner diameters which are alternately superposed and adhered to each other.
A permanent magnet is sandwiched between the pole pieces around the magnetic rotating body, and a minute magnetic disc between the first magnetic disk having the smaller inner diameter of the magnetic disks forming each pole piece and the magnetic rotating body is formed. In a magnetic fluid seal device in which a magnetic fluid is magnetically trapped in a gap, a saturation magnetization of the magnetic fluid is M, a contact area between the pole piece and a permanent magnet is A, and a contact surface between the pole piece and the permanent magnet is A. Where B is the magnetic flux density, μ is the magnetic permeability of the first magnetic disk, s is the inner peripheral area of the first magnetic disk, and
When the number of magnetic disks is n, the relational expression n <(A · B / s · M · μ) holds, and the thickness of the first magnetic disk is set in the range of 0.02 to 1.0 mm. A magnetic fluid sealing device characterized by the above.
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