JP5024965B2 - Magnetic fluid seal device - Google Patents

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JP5024965B2 JP2008231164A JP2008231164A JP5024965B2 JP 5024965 B2 JP5024965 B2 JP 5024965B2 JP 2008231164 A JP2008231164 A JP 2008231164A JP 2008231164 A JP2008231164 A JP 2008231164A JP 5024965 B2 JP5024965 B2 JP 5024965B2
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本発明は、異なる環境間に置かれた軸部材をそれらの環境間において密封状態で回転支持する装置である磁性流体シール装置に関する。   The present invention relates to a magnetic fluid sealing device that is a device that rotatably supports a shaft member placed between different environments in a sealed state between the environments.

上記の磁性流体シール装置として、従来、特許文献1に開示されたものがある。この従来の磁性流体シール装置の基本となる構造は、図6に示す磁性流体シール装置101と同じである。すなわち、磁性流体シール装置101は、隔壁102によって隔てられている2つの異なった環境E1及びE2の間に置かれた軸部材である回転軸103を回転可能に支持すると共に、環境E1と環境E2との間で回転軸103をシールしている。   Conventionally, as the above magnetic fluid sealing device, there is one disclosed in Patent Document 1. The basic structure of this conventional magnetic fluid seal device is the same as that of the magnetic fluid seal device 101 shown in FIG. That is, the magnetic fluid seal device 101 rotatably supports the rotating shaft 103 that is a shaft member placed between two different environments E1 and E2 separated by the partition wall 102, and also includes the environments E1 and E2. The rotary shaft 103 is sealed between the two.

磁性流体シール装置101は、隔壁102に固定されたハウジング104を有している。ハウジング104の中には2つの軸受105a及び105bが設けられており、これらの軸受によって回転軸103が回転可能に支持されている。ハウジング104の内部であって軸受105aと105bとの間に磁性流体シール部106が設けられている。   The magnetic fluid seal device 101 has a housing 104 fixed to a partition wall 102. Two bearings 105a and 105b are provided in the housing 104, and the rotating shaft 103 is rotatably supported by these bearings. A magnetic fluid seal portion 106 is provided inside the housing 104 and between the bearings 105a and 105b.

磁性流体シール部106は、回転軸103を中心としたリング状のポールピース107aと、同じくリング状のポールピース107bとを有している。これらのポールピースの間にリング状の磁石108が設けられている。ポールピース107a,107bと回転軸103との間には間隙が設けられており、その間隙に磁性流体(図示せず)が充填されている。   The magnetic fluid seal portion 106 includes a ring-shaped pole piece 107 a centering on the rotating shaft 103 and a ring-shaped pole piece 107 b. A ring-shaped magnet 108 is provided between these pole pieces. A gap is provided between the pole pieces 107a and 107b and the rotating shaft 103, and the gap is filled with a magnetic fluid (not shown).

磁石108はポールピース107a,107bの一方、回転軸103、そしてポールピース107a,107bの他方を順次に通過する磁気閉回路を形成し、この磁気閉回路によってポールピース107a,107bの内周面と回転軸103の外周面との間に磁性流体膜が形成されている。この磁性流体膜により、環境E1と環境E2との間で回転軸103がシールされている。   The magnet 108 forms a magnetic closed circuit that sequentially passes through one of the pole pieces 107a and 107b, the rotating shaft 103, and the other of the pole pieces 107a and 107b. By this magnetic closed circuit, the inner peripheral surface of the pole pieces 107a and 107b is formed. A magnetic fluid film is formed between the outer peripheral surface of the rotating shaft 103. The rotating shaft 103 is sealed between the environment E1 and the environment E2 by this magnetic fluid film.

従来の磁性流体シール装置101においては、回転軸103、ポールピース107a,107bは磁性材料、すなわち磁界において磁性を帯びる材料、によって形成されていた。また、ハウジング104は非磁性材料、すなわち磁界において磁性を帯びない材料、によって形成されていた。また、ポールピース107a,107bはハウジング104とは別部品のため環境E1と環境E2との間を封止するためにOリング109を設けていた。   In the conventional magnetic fluid seal device 101, the rotating shaft 103 and the pole pieces 107a and 107b are formed of a magnetic material, that is, a material that is magnetized in a magnetic field. The housing 104 is made of a nonmagnetic material, that is, a material that does not exhibit magnetism in a magnetic field. Further, since the pole pieces 107a and 107b are separate parts from the housing 104, an O-ring 109 is provided to seal between the environment E1 and the environment E2.

次に、従来、他の構造の磁性流体シール装置が特許文献2に開示されている。この従来の磁性流体シール装置においては、外部の磁界の影響によって磁性流体シールの機能が損なわれることを防止するために、ポールピースと同様にハウジングも磁性材料によって形成されている。   Next, a magnetic fluid sealing device having another structure has been disclosed in Patent Document 2. In this conventional magnetic fluid sealing device, in order to prevent the function of the magnetic fluid seal from being impaired by the influence of an external magnetic field, the housing is also formed of a magnetic material in the same manner as the pole piece.

次に、従来、さらに他の構造の磁性流体シール装置が特許文献3に開示されている。この従来の磁性流体シール装置においては、複数のポールピースを1つの部品として形成すると共に、ポールピースの一部分を薄い管状壁部の形状に形成してフランジに向けて延在させ、この薄い管状壁部を熱抵抗体として機能させている。   Next, a magnetic fluid sealing device having still another structure is disclosed in Patent Document 3. In this conventional magnetic fluid sealing device, a plurality of pole pieces are formed as one part, and a part of the pole piece is formed in the shape of a thin tubular wall portion and extends toward the flange. The part functions as a thermal resistor.

特開昭59−050275号公報(第1〜2頁、図4)JP 59-050275 A (pages 1 and 2, FIG. 4) 特許第4073064号(第4頁、図1)Japanese Patent No. 4073064 (4th page, FIG. 1) 特開平10−184932(第4〜5頁、図1)Japanese Patent Laid-Open No. 10-184932 (pages 4-5, FIG. 1)

特許文献1及び図6に開示された従来の磁性流体シール装置においては、ポールピース107a,107bが磁性材料によって形成され、それを包囲するハウジングが非磁性材料によって形成され、ポールピースとハウジングとは別の部品であった。一般にポールピースは回転軸等といった軸部材に対して厳しく寸法管理されなければならず、それ故、ポールピースそれ自体はもとより、そのポールピースを包囲するハウジングも所定の形状に正確に形成されなければならなかった。   In the conventional magnetic fluid sealing device disclosed in Patent Document 1 and FIG. 6, the pole pieces 107a and 107b are formed of a magnetic material, and the housing surrounding the pole pieces 107a and 107b is formed of a nonmagnetic material. It was another part. In general, a pole piece must be strictly controlled with respect to a shaft member such as a rotating shaft. Therefore, not only the pole piece itself but also a housing surrounding the pole piece must be accurately formed in a predetermined shape. did not become.

上記ハウジングは、通常、他の機器に接続される部分であるフランジを有している。このフランジにおける他の機器への接続面と、ハウジングにおけるポールピースが当接する内周面とは、厳しい精度で所定の相対的な位置関係に形成されなければならない。また、上記回転軸も軸受との外接面と磁性流体が注入されるポールピース対向面になる外周面とは厳しい同軸関係、及び寸法公差が必要とされる。このように、この従来の磁性流体シール装置においては、回転軸、ポールピース及びハウジングについての寸法精度に関して高精度が要求される部品を別々に製作しなければならず、コストが高くなるという問題があった。   The housing usually has a flange that is a part connected to another device. The connection surface of the flange to the other device and the inner peripheral surface of the housing on which the pole piece abuts must be formed in a predetermined relative positional relationship with a strict accuracy. Further, the rotating shaft also requires a strict coaxial relationship and a dimensional tolerance between the outer surface of the bearing and the outer peripheral surface serving as the pole piece facing surface into which the magnetic fluid is injected. As described above, in this conventional magnetic fluid sealing device, there is a problem in that it is necessary to separately manufacture parts that require high accuracy with respect to the dimensional accuracy of the rotating shaft, the pole piece, and the housing, which increases the cost. there were.

また、ポールピース107a,107bはハウジング104とは別部品のため環境E1と環境E2との間を封止するためにOリング109を設けていた。そのため、磁性流体シール装置のシール性能として磁性流体以外にOリングによるシール性能、透過や放出ガス、及び温度に対する耐久性などが、磁性流体シール装置全体のシール性能を制限することがあった。   Further, since the pole pieces 107a and 107b are separate parts from the housing 104, an O-ring 109 is provided to seal between the environment E1 and the environment E2. Therefore, in addition to the magnetic fluid, the sealing performance of the O-ring other than the magnetic fluid, durability against permeation, emission gas, and temperature may limit the sealing performance of the entire magnetic fluid sealing device.

例えば、Oリングの使用には、ヘリウムや水素などの軽い気体を短時間で大量に透過してしまう、10−6から10−7Pa(パスカル)程度の超高真空領域では、Oリングの気体の透過により圧力上昇が起こり、真空到達が難しくなる、といった問題がある。 For example, in the use of an O-ring, an O-ring gas is used in an ultrahigh vacuum region of about 10 −6 to 10 −7 Pa (pascal) that allows a large amount of light gas such as helium and hydrogen to pass through in a short time. There is a problem that the pressure rises due to permeation of the water, making it difficult to reach the vacuum.

次に、特許文献2に開示された従来の磁性流体シール装置においては、ハウジングをポールピースと同様に磁性材料によって形成するという技術が開示されている。しかしながら、その理由は、磁性流体シール部分に対する外部磁界の影響を少なくすることであり、ハウジングとポールピースとを同一材料から一体に製作することを提案するものではない。従って、特許文献2に開示された技術においても、ポールピースとハウジングとは別々の部品であり、それ故、コストが高くなるという問題があった。   Next, in the conventional magnetic fluid sealing device disclosed in Patent Document 2, a technique is disclosed in which the housing is formed of a magnetic material in the same manner as the pole piece. However, the reason is to reduce the influence of the external magnetic field on the magnetic fluid seal portion, and does not suggest that the housing and the pole piece are integrally manufactured from the same material. Therefore, even in the technique disclosed in Patent Document 2, the pole piece and the housing are separate parts, and therefore there is a problem that the cost is increased.

次に、特許文献3に開示された従来の磁性流体シール装置においては、従来であれば複数個用意されていたポールピースを1つの部品として製作し、その1つの部品であるポールピースの一部分を外方へ延在させ、その延在部に別部品であるフランジを固着させている。この従来装置においては、図6に示した従来装置におけるハウジング104のうちポールピース107a,107bを包囲する部分が無く、ハウジング104のうちのフランジ部分がポールピース107a,107bに直接に固着されたような構造になっている。特許文献3に開示された技術においても、ポールピースとフランジとは別々の部品であり、それらを別々に製作した上でそれらを組み合わせるという工程が必要であり、それ故、コストが高くなるという問題があった。   Next, in the conventional ferrofluidic sealing device disclosed in Patent Document 3, a plurality of pole pieces that were conventionally prepared are manufactured as one part, and a part of the pole piece that is one part is manufactured. It extends outward, and a flange, which is a separate part, is secured to the extension. In this conventional apparatus, there is no part surrounding the pole pieces 107a and 107b in the housing 104 in the conventional apparatus shown in FIG. 6, and the flange part in the housing 104 seems to be directly fixed to the pole pieces 107a and 107b. It has a simple structure. Also in the technique disclosed in Patent Document 3, the pole piece and the flange are separate parts, and a process of manufacturing them separately and then combining them is necessary, so that the cost increases. was there.

本発明は、上記の問題点に鑑みて成されたものであって、従来のハウジングとポールピースとの構造を改善することにより、高性能で信頼性が高く、かつ製造コストを著しく低減できる磁性流体シール装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-mentioned problems. By improving the structure of the conventional housing and pole piece, the magnetic performance can be improved with high reliability and the manufacturing cost can be significantly reduced. An object is to provide a fluid seal device.

上記の目的を達成するため、本発明に係る磁性流体シール装置は、内部に設けられた軸受によって軸部材を支持するハウジングを有しており、前記ハウジングは、他の機器に取り付けられる取付部と、前記軸部材の外周面に間隙をあけて対向するポールピース部とを有しており、前記ポールピース部と前記軸部材との間に磁界を形成する磁石が前記ハウジングに設けられており、前記磁界の作用により前記ポールピース部と前記軸部材とに磁気的に吸着する磁性流体が前記ポールピース部と前記軸部材の外周面との間に設けられており、前記ポールピース部と前記取付部は同一の磁性材料によって1つの部材として一体に形成されていることを特徴とする。   In order to achieve the above object, a magnetic fluid seal device according to the present invention has a housing that supports a shaft member by a bearing provided therein, and the housing includes an attachment portion that is attached to another device. A pole piece portion facing the outer peripheral surface of the shaft member with a gap, and a magnet for forming a magnetic field between the pole piece portion and the shaft member is provided in the housing. A magnetic fluid that is magnetically attracted to the pole piece part and the shaft member by the action of the magnetic field is provided between the pole piece part and the outer peripheral surface of the shaft member, and the pole piece part and the attachment The portions are integrally formed as one member with the same magnetic material.

本発明によれば、ポールピース部と取付部(例えば、フランジ)が同一の磁性材料によって1つの部材として一体に形成されているので、従来のように取付部を備えたハウジングとポールピースとを別々に製作した上でそれらを組み合わせるという工程が無くなり、それ故、軸部材に対するポールピース部の内周面の位置精度を簡単に高精度に設定することができる。また、従来の別体構造に起因して使用していたOリングが不要となり、このため、Oリングに起因するシール性能の制限や経時でのシール性能の劣化がなくなり、従来品に比較し信頼性の高い磁性流体シール装置を実現できる。しかも、ハウジングとポールピースとを別々に製作する場合に比べてコストを著しく低くできる。こうして、安価で高機能の磁性流体シール装置を提供することが可能となった。   According to the present invention, since the pole piece part and the attachment part (for example, flange) are integrally formed as one member with the same magnetic material, the housing and the pole piece provided with the attachment part as in the prior art. The process of combining them after they are manufactured separately is eliminated, so that the positional accuracy of the inner peripheral surface of the pole piece portion with respect to the shaft member can be easily set with high accuracy. In addition, the O-ring that was used due to the conventional separate structure is no longer necessary, which eliminates the limitation of sealing performance and deterioration of the sealing performance over time due to the O-ring. A highly magnetic fluid sealing device can be realized. Moreover, the cost can be remarkably reduced as compared with the case where the housing and the pole piece are manufactured separately. Thus, it has become possible to provide an inexpensive and highly functional magnetic fluid sealing device.

また、本発明では、フランジとポールピース部とが同一の磁性材料によって1つの部材として一体に形成されているので、フランジとポールピースとを別々に製作した後で、それらを接合して磁性流体シール装置を製作するという従来の装置に比べて、やはり、コストを低く抑えることができ、しかも、フランジとポールピース部の内周面との相対的な位置関係を常に安定して正確な位置関係に設定することができる。   In the present invention, the flange and the pole piece part are integrally formed as one member with the same magnetic material. Therefore, after the flange and the pole piece are separately manufactured, they are joined together to form a magnetic fluid. Compared to conventional devices that produce sealing devices, the cost can be kept low, and the relative positional relationship between the flange and the inner peripheral surface of the pole piece is always stable and accurate. Can be set to

次に、本発明に係る磁性流体シール装置において、前記ハウジングのポールピース部には前記磁石を入れるための有底の凹部が設けられており、該凹部の底部分における前記ハウジングの厚さは、底部分が当該ハウジング部分が磁石の磁力によって実質的に磁気的に飽和する程度の厚さであることが望ましい。この構成により、磁石からの磁力線の多くをポールピース部へ向かわせることができ、軸部材とポールピース部との間に強い磁界を形成できる。   Next, in the magnetic fluid sealing device according to the present invention, the pole piece portion of the housing is provided with a bottomed concave portion for containing the magnet, and the thickness of the housing at the bottom portion of the concave portion is: Desirably, the bottom portion is of a thickness such that the housing portion is substantially magnetically saturated by the magnetic force of the magnet. With this configuration, most of the lines of magnetic force from the magnet can be directed to the pole piece portion, and a strong magnetic field can be formed between the shaft member and the pole piece portion.

次に、本発明に係る磁性流体シール装置において、前記軸受は前記軸部材の中心軸線が延びる方向に関して前記取付部の一方の側に設けられ、前記磁石は前記軸部材の中心軸線が延びる方向に関して前記取付部の反対側に設けられ、当該反対側には軸受は設けられず、さらに、前記ポールピース部の一部は前記取付部に対応するハウジングの内部に設けられることが望ましい。軸受によって片持ち支持された軸部材の自由端において、ポールピース部及び磁性流体によって、磁気シールが行われる。この構成により、磁性流体シール装置の全体形状を小型に形成できる。また、ポールピース部を取付部によって直接的に固定支持することにより安定したシール機能を長期間にわたって保持できる。   Next, in the magnetic fluid sealing device according to the present invention, the bearing is provided on one side of the mounting portion with respect to the direction in which the central axis of the shaft member extends, and the magnet is in the direction in which the central axis of the shaft member extends. It is preferable that a bearing is not provided on the opposite side of the attachment part, and that a part of the pole piece part is provided inside a housing corresponding to the attachment part. At the free end of the shaft member cantilevered by the bearing, magnetic sealing is performed by the pole piece portion and the magnetic fluid. With this configuration, the overall shape of the magnetic fluid seal device can be formed in a small size. Moreover, the stable sealing function can be maintained over a long period of time by directly fixing and supporting the pole piece portion with the mounting portion.

本発明によれば、ポールピース部と取付部が同一の磁性材料によって1つの部材として一体に形成されるので、取付部を備えたハウジングとポールピースとを別々に製作した上でそれらを組み合わせるという従来の工程が無くなり、それ故、軸部材に対するポールピース部の内周面の位置精度を簡単且つ高精度に設定することができる。また、従来の別体構造に起因して必要となったOリングが不要となり、このため、信頼性の高い磁性流体シール装置を実現できる。しかも、ハウジングとポールピースとを別々に製作する場合に比べてコストを著しく低くできる。こうして、安価で高機能の磁性流体シール装置を提供することが可能となった。   According to the present invention, the pole piece part and the mounting part are integrally formed as one member with the same magnetic material, so that the housing provided with the mounting part and the pole piece are separately manufactured and then combined. The conventional process is eliminated, and therefore the position accuracy of the inner peripheral surface of the pole piece portion with respect to the shaft member can be set easily and with high accuracy. In addition, the O-ring that is required due to the conventional separate structure becomes unnecessary, and thus a highly reliable magnetic fluid sealing device can be realized. Moreover, the cost can be remarkably reduced as compared with the case where the housing and the pole piece are manufactured separately. Thus, it has become possible to provide an inexpensive and highly functional magnetic fluid sealing device.

また、本発明では、フランジとポールピース部とが同一の磁性材料によって1つの部材として一体に形成されているので、フランジとポールピースとを別々に製作した後で、それらを接合して磁性流体シール装置を製作するという従来の装置に比べて、やはり、コストを低く抑えることができ、しかも、フランジとポールピース部の内周面との相対的な位置関係を常に安定して正確な位置関係に設定することができる。   In the present invention, the flange and the pole piece part are integrally formed as one member with the same magnetic material. Therefore, after the flange and the pole piece are separately manufactured, they are joined together to form a magnetic fluid. Compared to conventional devices that produce sealing devices, the cost can be kept low, and the relative positional relationship between the flange and the inner peripheral surface of the pole piece is always stable and accurate. Can be set to

(第1実施形態)
以下、本発明に係る磁性流体シール装置を実施形態に基づいて説明する。なお、本発明がこの実施形態に限定されないことはもちろんである。また、これ以降の説明では図面を参照するが、その図面では特徴的な部分を分かり易く示すために実際のものとは異なった比率で構成要素を示す場合がある。
(First embodiment)
Hereinafter, a magnetic fluid seal device according to the present invention will be described based on embodiments. Of course, the present invention is not limited to this embodiment. In the following description, the drawings are referred to. In the drawings, the components may be shown in different ratios from the actual ones in order to show the characteristic parts in an easy-to-understand manner.

図1は、本発明に係る磁性流体シール装置の一実施形態を示している。この磁性流体シール装置1は、例えば、互いに異なる環境である第1環境E1と第2環境E2とを区画している隔壁2に取付けられる。取付けは、例えば、ボルト穴3を通したボルト(図示せず)による締め付けによる固定であったり、溶接による固定であったり、その他任意の取付手法を採用できる。   FIG. 1 shows an embodiment of a magnetic fluid sealing device according to the present invention. The magnetic fluid sealing device 1 is attached to, for example, a partition wall 2 that partitions a first environment E1 and a second environment E2 that are different environments. The attachment may be, for example, fixing by tightening with a bolt (not shown) through the bolt hole 3, fixing by welding, or any other attachment method.

本実施形態では、第1環境E1は減圧状態でクリーン(清浄)な雰囲気であり、第2環境E2は塵、ほこり等を含んだ大気である。減圧状態は、例えば、真空状態である。回転軸7は第1環境E1と第2環境E2とにわたって設けられている。回転軸7の第2環境E2側の部分は電動モータ等といった駆動源に接続している。回転軸7の第1環境E1側の部分は適宜の処理装置のための回転駆動源として利用される。   In the present embodiment, the first environment E1 is a clean (clean) atmosphere in a reduced pressure state, and the second environment E2 is an atmosphere containing dust, dust, and the like. The reduced pressure state is, for example, a vacuum state. The rotating shaft 7 is provided over the first environment E1 and the second environment E2. A portion of the rotary shaft 7 on the second environment E2 side is connected to a drive source such as an electric motor. A portion of the rotation shaft 7 on the first environment E1 side is used as a rotation drive source for an appropriate processing apparatus.

このような処理装置としては、例えば半導体製造装置やX線発生装置等が考えられる。半導体製造装置の場合には、処理対象である単結晶ウエハ(図示せず)が回転軸7に直接又は間接に取付けられる。X線発生装置の場合には、回転対陰極(回転ターゲット)が回転軸7に取付けられる。   As such a processing apparatus, for example, a semiconductor manufacturing apparatus or an X-ray generation apparatus can be considered. In the case of a semiconductor manufacturing apparatus, a single crystal wafer (not shown) to be processed is attached directly or indirectly to the rotating shaft 7. In the case of an X-ray generator, a rotating counter cathode (rotating target) is attached to the rotating shaft 7.

磁性流体シール装置1は、概ね円筒形状のハウジング4を有する。このハウジング4の全体は磁性材料、例えば磁性ステンレス鋼によって形成されている。具体的には、ハウジング4は磁性ステンレス鋼を主に切削加工することによって形成されている。ハウジング4の隔壁2側の端部には取付部としてのフランジ5が形成されている。フランジ5は回転軸7の中心軸線X0と直角の方向(すなわち、ハウジング4の半径方向)に突出した厚さが均一な突縁部である。このフランジ5を隔壁2に固定することにより、磁性流体シール装置1の全体が隔壁2に固定されている。フランジ5の隔壁2への固定は、例えば、ボルト穴3にボルトを通し、そのボルトをナットで締め付けることにより実現できる。   The ferrofluidic sealing device 1 has a substantially cylindrical housing 4. The entire housing 4 is made of a magnetic material such as magnetic stainless steel. Specifically, the housing 4 is formed mainly by cutting magnetic stainless steel. A flange 5 as an attachment portion is formed at an end of the housing 4 on the partition wall 2 side. The flange 5 is a protruding portion having a uniform thickness protruding in a direction perpendicular to the central axis X0 of the rotating shaft 7 (that is, the radial direction of the housing 4). By fixing the flange 5 to the partition wall 2, the entire magnetic fluid sealing device 1 is fixed to the partition wall 2. The fixing of the flange 5 to the partition wall 2 can be realized, for example, by passing a bolt through the bolt hole 3 and tightening the bolt with a nut.

ハウジング4は中空、すなわち内部が空間となっており、その内部空間内に複数、実施形態では2つの軸受6a及び6bが位置不動に固定されている。そして、これらの軸受によって軸部材、実施形態では回転軸7が支持されている。回転軸7は磁性材料、例えば磁性ステンレス鋼によって形成されている。回転軸7は、軸受6a,6bによって中心軸線X0を中心として回転可能に、しかし軸方向移動不能に支持されている。   The housing 4 is hollow, that is, the inside is a space, and a plurality of, in the embodiment, two bearings 6 a and 6 b are fixed in a fixed position in the inner space. The shaft member, in the embodiment, the rotating shaft 7 is supported by these bearings. The rotating shaft 7 is made of a magnetic material, such as magnetic stainless steel. The rotary shaft 7 is supported by bearings 6a and 6b so as to be rotatable about the central axis X0 but not to be movable in the axial direction.

軸受6a,6bは任意の軸受によって構成できる。例えば、ラジアルボールベアリング、プーリロード型ベアリング(例えば複列アンギュラベアリング)、特開平10−184932号公報に記載されたクロスローラベアリング等を適用できる。   The bearings 6a and 6b can be constituted by arbitrary bearings. For example, a radial ball bearing, a pulley load type bearing (for example, a double row angular bearing), a cross roller bearing described in JP-A-10-184932, and the like can be applied.

ハウジング4のうち軸受6aと軸受6bとによって挟まれた部分、すなわち軸線X0に沿ったハウジング4の略中央部分はポールピース(磁極片)部12となっている。このポールピース部12の略中央には、中心軸線X0と平行の方向である矢印A方向から見て連続したリング状、すなわち環状に設けられた有底の凹部8、すなわち溝部8が設けられている。そして、この凹部8の中に磁石、実施形態では永久磁石9が設けられている。   A portion of the housing 4 sandwiched between the bearing 6 a and the bearing 6 b, that is, a substantially central portion of the housing 4 along the axis X 0 is a pole piece (magnetic pole piece) portion 12. Near the center of the pole piece 12, a bottomed concave portion 8, that is, a groove portion 8 provided in a ring shape, that is, annularly, as viewed from the direction of the arrow A that is parallel to the central axis X0 is provided. Yes. A magnet, in the embodiment, a permanent magnet 9 is provided in the recess 8.

磁石9は、例えば複数のボタン形状、すなわち単体形状であり、この複数の磁石9が凹部8の中で同心状に並べられている。これらの磁石9は凹部8に圧入により固定されても良いし、適宜の接着剤によって固定されても良い。   The magnet 9 has, for example, a plurality of button shapes, that is, a single shape, and the plurality of magnets 9 are arranged concentrically in the recess 8. These magnets 9 may be fixed to the recess 8 by press fitting, or may be fixed by an appropriate adhesive.

ポールピース部12の内周面、すなわち回転軸7の外周面に対向する面は、先端が鋭角形状である断面三角形状の多数のエッジ13となっている。エッジ13の先端は例えば0.2〜0.3mmであり、エッジ13の数は6〜20個である。すなわち、エッジ13の軸線X0に沿った段数は6〜20段である。エッジ13の先端と回転軸7の外周面との間隔δは、例えば約50μmである。この間隔δ内に磁性流体14がディスペンサによって適量充填されている。   The inner peripheral surface of the pole piece portion 12, that is, the surface facing the outer peripheral surface of the rotating shaft 7 is a large number of edges 13 having a triangular cross section with a sharp tip. The tip of the edge 13 is 0.2 to 0.3 mm, for example, and the number of the edges 13 is 6 to 20. That is, the number of steps along the axis X0 of the edge 13 is 6 to 20 steps. The distance δ between the tip of the edge 13 and the outer peripheral surface of the rotating shaft 7 is, for example, about 50 μm. An appropriate amount of magnetic fluid 14 is filled in the interval δ by a dispenser.

磁性流体14は、例えば、キャリヤ流体に界面活性剤と強磁性体粒子を分散させて作成されている。キャリヤ流体は、例えば、水、ハイドロカーボン、フルオロカーボン等である。界面活性剤は、例えば脂肪酸である。そして、強磁性体粒子は酸化鉄、フェライト等である。   The magnetic fluid 14 is prepared, for example, by dispersing a surfactant and ferromagnetic particles in a carrier fluid. The carrier fluid is, for example, water, hydrocarbon, fluorocarbon or the like. The surfactant is, for example, a fatty acid. The ferromagnetic particles are iron oxide, ferrite and the like.

磁石9は軸線X0方向の一端面がN極に着磁され、反対面がS極に着磁されている。このため、N極から出た磁力線がハウジング4のポールピース部12の片側、回転軸7、そしてハウジング4のポールピース部12の他の片側を通ってS極へ到達する。これにより、ポールピース部12と回転軸7とにわたって磁気回路が形成され、従って、ポールピース部12と回転軸7との間に磁界が形成される。   One end surface of the magnet 9 in the direction of the axis X0 is magnetized to the N pole, and the opposite surface is magnetized to the S pole. For this reason, the magnetic field lines coming out of the N pole reach the S pole through one side of the pole piece portion 12 of the housing 4, the rotating shaft 7 and the other side of the pole piece portion 12 of the housing 4. As a result, a magnetic circuit is formed across the pole piece portion 12 and the rotating shaft 7, and accordingly, a magnetic field is formed between the pole piece portion 12 and the rotating shaft 7.

ポールピース12のエッジ13と回転軸7との間に充填された上記の磁性流体14は上記の磁界の作用により、エッジ13及び回転軸7表面に磁気的に吸着し、これにより、両者間に磁性流体膜が形成されている。エッジ13の先端部は鋭角形状となっているので、エッジ13と回転軸7との間にはエッジ13ごとに磁束が集中しており、これらの集中磁束ごとに磁性流体膜が形成される。   The magnetic fluid 14 filled between the edge 13 of the pole piece 12 and the rotating shaft 7 is magnetically attracted to the surface of the edge 13 and the rotating shaft 7 by the action of the magnetic field, and thereby, between the two. A magnetic fluid film is formed. Since the tip portion of the edge 13 has an acute shape, the magnetic flux is concentrated for each edge 13 between the edge 13 and the rotating shaft 7, and a magnetic fluid film is formed for each of these concentrated magnetic fluxes.

これらの磁性流体膜14は回転軸7が回転する場合でもエッジ13と回転軸7表面との間に形成され続ける。そして、これらの磁性流体膜14の作用により、第1環境E1と第2環境E2との間で回転軸7がシール、すなわち密封、すなわち封止される。つまり、第1環境E1が減圧状態で第2環境E2が大気圧に維持され、さらに第2環境E2内の塵等が第1環境E1内へ進入することが防止される。ポールピース部12のエッジ13と回転軸7は非接触であるので、ポールピース部12、回転軸7及び磁性流体膜14によって形成された磁性流体シール部は長期間にわたって所望のシール機能を維持する。つまり、長寿命のシール機能が達成される。   These magnetic fluid films 14 continue to be formed between the edge 13 and the surface of the rotating shaft 7 even when the rotating shaft 7 rotates. The rotating shaft 7 is sealed, that is, sealed, that is, sealed between the first environment E1 and the second environment E2 by the action of the magnetic fluid film 14. That is, the first environment E1 is in a reduced pressure state, the second environment E2 is maintained at atmospheric pressure, and further dust and the like in the second environment E2 are prevented from entering the first environment E1. Since the edge 13 of the pole piece portion 12 and the rotating shaft 7 are not in contact with each other, the magnetic fluid seal portion formed by the pole piece portion 12, the rotating shaft 7 and the magnetic fluid film 14 maintains a desired sealing function for a long period of time. . That is, a long-life sealing function is achieved.

磁石9が挿入されたハウジング4の凹部8の底部分11のところの体積、すなわち底部分11の軸線X0と直角方向のハウジング4の厚さは、この部分が磁石9の磁力によって磁気的に飽和する程度の薄い厚さに設定されている。以下、この底部分11を薄壁部分又は薄厚連結部分と呼ぶことがある。この薄壁連結部分11を磁気飽和が成される部分とすることにより、磁石9から出る磁力線はこの薄壁連結部分11に漏れて進むことが無くなり、ポールピース部12のエッジ13部分に強い磁界を形成することができる。こうして、軸線X0に関して磁石9の両側に存在するポールピース部12を薄壁連結部分11でつなげて成るポールピースの一体構造、すなわちハウジング4の一体構造が形成されている。   The volume at the bottom portion 11 of the concave portion 8 of the housing 4 in which the magnet 9 is inserted, that is, the thickness of the housing 4 perpendicular to the axis X0 of the bottom portion 11 is magnetically saturated by this portion. The thickness is set to be thin enough. Hereinafter, the bottom portion 11 may be referred to as a thin wall portion or a thin connection portion. By making the thin wall connecting portion 11 a portion where magnetic saturation is achieved, the lines of magnetic force emitted from the magnet 9 do not leak and advance into the thin wall connecting portion 11, and a strong magnetic field is applied to the edge 13 portion of the pole piece portion 12. Can be formed. Thus, an integral structure of the pole pieces formed by connecting the pole piece portions 12 existing on both sides of the magnet 9 with respect to the axis X0 by the thin wall connecting portions 11, that is, an integral structure of the housing 4 is formed.

従来の装置では、フランジを備えたハウジングとポールピースとが別々に製作された上で、それらが組み合わされていた。ポールピースの内周面と回転軸の外周面との間の間隙は所定の寸法に正確に維持されることが大切であり、それ故、ポールピースの形状を高精度に形成することはもとより、ハウジングの内周面の形状も高精度に形成しなければならなかった。このようにハウジング及びポールピースの両方の形状を高精度に形成しなければならないということは、大きなコストアップを招来するということであり、それ故、ハウジングとポールピースとを別々に製作していた従来の磁性流体シール装置は非常に高価であった。   In a conventional apparatus, a housing having a flange and a pole piece are separately manufactured and then combined. It is important that the gap between the inner peripheral surface of the pole piece and the outer peripheral surface of the rotating shaft is accurately maintained at a predetermined size. Therefore, not only to form the shape of the pole piece with high accuracy, The shape of the inner peripheral surface of the housing had to be formed with high accuracy. The fact that the shapes of both the housing and the pole piece have to be formed with high accuracy in this way means a significant increase in cost, and therefore the housing and the pole piece have been manufactured separately. Conventional magnetic fluid sealing devices are very expensive.

これに対し、本実施形態の磁性流体シール装置においては、フランジ5とポールピース部12とが同一の材料である磁性ステンレス鋼によって1つの部材として一体に形成されているので、従来のようにフランジを備えたハウジングとポールピースとを組み合わせるという工程が無くなり、それ故、回転軸7に対するポールピースの内周面の位置精度を簡単に高精度に設定することができる。しかも、ハウジングとポールピースとを別々に製作する場合に比べてコストを著しく低くできる。こうして、安価で高機能の磁性流体シール装置を提供することが可能となった。   On the other hand, in the magnetic fluid sealing device of the present embodiment, the flange 5 and the pole piece portion 12 are integrally formed as one member with magnetic stainless steel made of the same material. The step of combining the housing with the pole piece with the pole piece is eliminated, and therefore the position accuracy of the inner peripheral surface of the pole piece with respect to the rotating shaft 7 can be easily set with high accuracy. Moreover, the cost can be remarkably reduced as compared with the case where the housing and the pole piece are manufactured separately. Thus, it has become possible to provide an inexpensive and highly functional magnetic fluid sealing device.

また、本実施形態では、フランジ5とポールピース部12とが同一の材料である磁性ステンレス鋼によって1つの部材として一体に形成されているので、フランジとポールピースとを別々に製作した後で、それらを接合して磁性流体シール装置を製作するという従来の装置に比べて、やはり、コストを低く抑えることができ、しかも、フランジ5とポールピース部12の内周面の相対的な位置関係を常に安定して正確な位置関係に設定することができる。   Moreover, in this embodiment, since the flange 5 and the pole piece part 12 are integrally formed as one member by the magnetic stainless steel which is the same material, after manufacturing a flange and a pole piece separately, Compared to the conventional device in which the magnetic fluid sealing device is manufactured by joining them, the cost can be kept low, and the relative positional relationship between the flange 5 and the inner peripheral surface of the pole piece portion 12 can be reduced. It is always possible to set the positional relationship stably and accurately.

さらに、図6に示すようにポールピースとハウジングとの間にOリングを設けていた従来の装置においては、Oリングを透過する気体により、超高真空領域の真空維持が難しくなるおそれがあった。また、図1の環境E1がCVD(Chemical Vapor Deposition)装置等といった半導体処理装置の処理領域内であるような場合には、その領域内はハロゲン系で高温の活性ガス雰囲気に置かれることが多い。磁性流体シール装置においてOリングを用いる場合には、活性ガスがOリングを透過して外部へ漏れ出ることが考えられる。また、場合によっては処理領域内の有害ガスがOリングを透過して外部へ漏れ出るおそれもある。   Further, in the conventional apparatus in which an O-ring is provided between the pole piece and the housing as shown in FIG. 6, there is a possibility that it is difficult to maintain the vacuum in the ultrahigh vacuum region due to the gas that passes through the O-ring. . Further, when the environment E1 of FIG. 1 is in a processing region of a semiconductor processing apparatus such as a CVD (Chemical Vapor Deposition) apparatus, the region is often placed in a halogen-based high-temperature active gas atmosphere. . When an O-ring is used in the magnetic fluid sealing device, it is conceivable that the active gas permeates the O-ring and leaks outside. In some cases, harmful gas in the processing region may pass through the O-ring and leak to the outside.

これらの点に関し、本実施形態では、ハウジングとポールピースとを一体に形成したためにOリングを用いる必要が無いので、従来の装置における上記の問題、すなわち超高真空度の維持が困難であることや、活性ガスや有害ガスの漏出が有り得ること等の問題を解消できる。   With respect to these points, in the present embodiment, since the housing and the pole piece are integrally formed, it is not necessary to use an O-ring. Therefore, it is difficult to maintain the above-described problem in the conventional apparatus, that is, the ultrahigh vacuum. In addition, problems such as possible leakage of active gas and harmful gas can be solved.

(第2実施形態)
図2は、本発明に係る磁性流体シール装置の他の実施形態を示している。この磁性流体シール装置21も、互いに異なる環境である第1環境E1と第2環境E2とを区画している隔壁2に取付けられる。取付けは、例えば、ボルト穴3を通したボルト(図示せず)による締め付けによる固定であったり、溶接による固定であったり、その他任意の取付手法を採用できる。第1環境E1及び第2環境E2の状態及びこれらの環境内での回転軸7に付加される構造は図1に示した実施形態の場合と同じである。
(Second Embodiment)
FIG. 2 shows another embodiment of the magnetic fluid sealing device according to the present invention. The magnetic fluid sealing device 21 is also attached to the partition wall 2 that partitions the first environment E1 and the second environment E2, which are different environments. The attachment may be, for example, fixing by tightening with a bolt (not shown) through the bolt hole 3, fixing by welding, or any other attachment method. The states of the first environment E1 and the second environment E2 and the structure added to the rotating shaft 7 in these environments are the same as those in the embodiment shown in FIG.

磁性流体シール装置21は、概ね円筒形状のハウジング24を有する。このハウジング24の全体は磁性材料、例えば磁性ステンレス鋼によって形成されている。具体的には、ハウジング24は磁性ステンレス鋼を主に切削加工することによって形成されている。ハウジング24の中央に近い中間部分には取付部としてのフランジ25が形成されている。フランジ25は回転軸7の中心軸線X0と直角の方向(すなわち、ハウジング24の半径方向)に突出した厚さが均一な突縁部である。このフランジ25を隔壁2に固定することにより、磁性流体シール装置21の全体が隔壁2に固定されている。フランジ25の隔壁2への固定は、例えば、ボルト穴3にボルトを通し、ナットで締め付けることにより実現できる。   The ferrofluidic sealing device 21 has a generally cylindrical housing 24. The entire housing 24 is made of a magnetic material such as magnetic stainless steel. Specifically, the housing 24 is formed by cutting mainly magnetic stainless steel. A flange 25 as an attachment portion is formed in an intermediate portion near the center of the housing 24. The flange 25 is a protruding edge portion having a uniform thickness protruding in a direction perpendicular to the central axis X0 of the rotating shaft 7 (that is, the radial direction of the housing 24). By fixing the flange 25 to the partition wall 2, the entire magnetic fluid sealing device 21 is fixed to the partition wall 2. The flange 25 can be fixed to the partition wall 2 by, for example, passing a bolt through the bolt hole 3 and tightening with a nut.

ハウジング24は中空、すなわち内部が空間となっており、その内部空間内であってフランジ25よりも第2環境E2側の部分に複数、実施形態では2つの軸受26a及び26bが位置不動に並べて固定されている。そして、これらの軸受によって軸部材、実施形態では回転軸7が支持されている。回転軸7は磁性材料、例えば磁性ステンレス鋼によって形成されている。回転軸7は、軸受26a,26bによって中心軸線X0を中心として回転可能に、しかし軸方向移動不能に支持されている。軸受26a,26bは2個設けることが必須ではなく、必要に応じて1個又は3個以上とすることができる。   The housing 24 is hollow, that is, the inside is a space, and a plurality of, in the embodiment, two bearings 26a and 26b are fixed in a fixed position in the inner space and in a portion closer to the second environment E2 than the flange 25. Has been. The shaft member, in the embodiment, the rotating shaft 7 is supported by these bearings. The rotating shaft 7 is made of a magnetic material, such as magnetic stainless steel. The rotary shaft 7 is supported by the bearings 26a and 26b so as to be rotatable about the central axis X0 but not to be movable in the axial direction. It is not essential to provide two bearings 26a and 26b, and one or three or more bearings may be provided as necessary.

ハウジング24のうちフランジ25よりも第1環境E1側の部分はポールピース(磁極片)部22となっている。このポールピース部22の略中央には、中心軸線X0と平行の方向である矢印A方向から見て連続したリング状、すなわち環状に設けられた有底の凹部28、すなわち溝部28が設けられている。そして、この凹部28の中に磁石、実施形態では永久磁石29が設けられている。磁石29が埋設された部分のハウジング24の外周には、円筒形状のキャップ部材32が被されており、そのキャップ部材32は止めリング33によって軸方向移動しないように止められている。   A portion of the housing 24 closer to the first environment E 1 than the flange 25 is a pole piece (magnetic pole piece) portion 22. Near the center of the pole piece portion 22, a bottomed concave portion 28, that is, a groove portion 28 provided in a ring shape, that is, annularly, as viewed from the direction of the arrow A that is parallel to the central axis X0 is provided. Yes. A magnet, in the embodiment, a permanent magnet 29 is provided in the recess 28. A cylindrical cap member 32 is covered on the outer periphery of the housing 24 where the magnet 29 is embedded, and the cap member 32 is stopped by a stop ring 33 so as not to move in the axial direction.

つまり、本実施形態では、フランジ25よりも第2環境E2側の一方の側に軸受26a,26bが設けられ、フランジ25が形成されている部分のハウジング24の内部から軸受26a,26bと反対側の部分にかけてポールピース部22が設けられ、そしてフランジ25に関して軸受26a,26bの反対側に磁石が設けられている。   That is, in the present embodiment, the bearings 26a and 26b are provided on one side of the second environment E2 side with respect to the flange 25, and the side opposite to the bearings 26a and 26b from the inside of the housing 24 where the flange 25 is formed. A pole piece portion 22 is provided over this portion, and a magnet is provided on the opposite side of the bearings 26a and 26b with respect to the flange 25.

つまり、本実施形態では、隔壁2に固定される部分であるフランジ25に対応する部分のハウジング24の内部にポールピース部分22の一部分が存在し、軸受26a,26bと磁石29とが、それぞれ、フランジ25の両側に分けて設けられている。   That is, in this embodiment, a part of the pole piece portion 22 exists inside the housing 24 corresponding to the flange 25 which is a portion fixed to the partition wall 2, and the bearings 26a and 26b and the magnet 29 are respectively It is provided separately on both sides of the flange 25.

つまり、回転軸7はフランジ25の一方の側で軸受26a,26bによって片持ち支持の状態で支持されており、ポールピース部22の一部分がフランジ25を介して隔壁2に直接に支持されており、そして軸受26a,26bによって片持ち支持された回転軸7の自由端に対応して磁石29及びポールピース部22の他の一部分が設けられている。   That is, the rotary shaft 7 is supported in a cantilevered manner by the bearings 26 a and 26 b on one side of the flange 25, and a part of the pole piece portion 22 is directly supported by the partition wall 2 through the flange 25. The magnet 29 and the other part of the pole piece portion 22 are provided corresponding to the free end of the rotating shaft 7 that is cantilevered by the bearings 26a and 26b.

磁石29は、例えば複数のボタン形状、すなわち単体形状であり、この複数の磁石29が凹部28の中でリング状に並べられている。これらの磁石29は凹部28に圧入により固定されても良いし、適宜の接着剤によって固定されても良い。   The magnet 29 has, for example, a plurality of button shapes, that is, a single shape, and the plurality of magnets 29 are arranged in a ring shape in the recess 28. These magnets 29 may be fixed to the recess 28 by press fitting, or may be fixed by an appropriate adhesive.

ポールピース部22の内周面に対向する回転軸7の外周面は、先端が鋭角形状である断面三角形状の多数のエッジ23となっている。エッジ23の先端は例えば0.2〜0.3mmであり、エッジ23の数は6〜20個である。すなわち、エッジ23の軸線X0に沿った段数は6〜20段である。エッジ23の先端とポールピース部22の内周面との間隔δは、例えば約50μmである。回転軸7のエッジ23とポールピース部22の内周面との間に磁性流体14がディスペンサによって適量充填されている。   The outer peripheral surface of the rotating shaft 7 facing the inner peripheral surface of the pole piece portion 22 is a large number of edges 23 having a triangular cross section with a sharp tip. The tip of the edge 23 is, for example, 0.2 to 0.3 mm, and the number of the edges 23 is 6 to 20. That is, the number of steps along the axis X0 of the edge 23 is 6 to 20 steps. A distance δ between the tip of the edge 23 and the inner peripheral surface of the pole piece portion 22 is, for example, about 50 μm. An appropriate amount of magnetic fluid 14 is filled between the edge 23 of the rotating shaft 7 and the inner peripheral surface of the pole piece portion 22 by a dispenser.

磁性流体14は、例えば、キャリヤ流体に界面活性剤と強磁性体粒子を分散させて作成されている。キャリヤ流体は、例えば、水、ハイドロカーボン、フルオロカーボン等である。界面活性剤は、例えば脂肪酸である。そして、強磁性体粒子は酸化鉄、フェライト等である。   The magnetic fluid 14 is prepared, for example, by dispersing a surfactant and ferromagnetic particles in a carrier fluid. The carrier fluid is, for example, water, hydrocarbon, fluorocarbon or the like. The surfactant is, for example, a fatty acid. The ferromagnetic particles are iron oxide, ferrite and the like.

磁石29は軸線X0方向の一端面がN極に着磁され、反対面がS極に着磁されている。このため、N極から出た磁力線がハウジング24のポールピース部22の片側、回転軸7、そしてハウジング24のポールピース部22の他の片側を通ってS極へ到達する。これにより、ポールピース部22と回転軸7とにわたって磁気回路が形成され、従って、ポールピース部22と回転軸7との間に磁界が形成される。   One end surface of the magnet 29 in the direction of the axis X0 is magnetized to the N pole, and the opposite surface is magnetized to the S pole. For this reason, the magnetic field lines coming out of the N pole reach the S pole through one side of the pole piece portion 22 of the housing 24, the rotating shaft 7, and the other side of the pole piece portion 22 of the housing 24. Thereby, a magnetic circuit is formed across the pole piece portion 22 and the rotating shaft 7, and accordingly, a magnetic field is formed between the pole piece portion 22 and the rotating shaft 7.

回転軸7のエッジ23とポールピース部22との間に充填された上記の磁性流体14は上記の磁界の作用により、エッジ23及びポールピース部22表面に磁気的に吸着し、これにより、両者間に磁性流体膜が形成されている。エッジ23の先端部は鋭角形状となっているので、エッジ23とポールピース部22との間にはエッジ23ごとに磁束が集中しており、これらの集中磁束ごとに磁性流体膜が形成される。   The magnetic fluid 14 filled between the edge 23 of the rotating shaft 7 and the pole piece portion 22 is magnetically attracted to the surface of the edge 23 and the pole piece portion 22 by the action of the magnetic field, thereby A magnetic fluid film is formed between them. Since the tip portion of the edge 23 has an acute angle shape, the magnetic flux is concentrated for each edge 23 between the edge 23 and the pole piece portion 22, and a magnetic fluid film is formed for each of these concentrated magnetic fluxes. .

これらの磁性流体膜14は回転軸7が回転する場合でもエッジ23とポールピース部22表面との間に形成され続ける。そして、これらの磁性流体膜14の作用により、第1環境E1と第2環境E2との間で回転軸7がシール、すなわち密封、すなわち封止される。つまり、第1環境E1が減圧状態で第2環境E2が大気圧に維持され、さらに第2環境E2内の塵等が第1環境E1内へ進入することが防止される。回転軸7のエッジ23とポールピース部22は非接触であるので、ポールピース部22、回転軸7及び磁性流体膜14によって形成された磁性流体シール部は長期間にわたって所望のシール機能を維持する。つまり、長寿命のシール機能が達成される。   These magnetic fluid films 14 continue to be formed between the edge 23 and the pole piece 22 surface even when the rotary shaft 7 rotates. The rotating shaft 7 is sealed, that is, sealed, that is, sealed between the first environment E1 and the second environment E2 by the action of the magnetic fluid film 14. That is, the first environment E1 is in a reduced pressure state, the second environment E2 is maintained at atmospheric pressure, and further dust and the like in the second environment E2 are prevented from entering the first environment E1. Since the edge 23 of the rotating shaft 7 and the pole piece portion 22 are not in contact with each other, the magnetic fluid seal portion formed by the pole piece portion 22, the rotating shaft 7 and the magnetic fluid film 14 maintains a desired sealing function for a long period of time. . That is, a long-life sealing function is achieved.

磁石29が挿入されたハウジング24の凹部28の底部分31の体積、すなわち底部分31の軸線X0と直角方向のハウジング24の厚さは、この部分が磁石29の磁力によって磁気的に飽和する程度の薄い厚さに設定されている。以下、この底部分31を薄壁部分又は薄厚連結部分と呼ぶことがある。この薄壁連結部分31を磁気飽和が成される部分とすることにより、磁石29から出る磁力線はこの薄壁連結部分31に漏れて進むことが無くなり、回転軸7のエッジ23部分に強い磁界を形成することができる。こうして、軸線X0に関して磁石29の両側に存在するポールピース部22を薄壁連結部分31でつなげて成るポールピースの一体構造、すなわちハウジング24の一体構造が形成されている。   The volume of the bottom portion 31 of the recess 28 of the housing 24 into which the magnet 29 is inserted, that is, the thickness of the housing 24 in the direction perpendicular to the axis X0 of the bottom portion 31 is such that this portion is magnetically saturated by the magnetic force of the magnet 29. The thin thickness is set. Hereinafter, the bottom portion 31 may be referred to as a thin wall portion or a thin connection portion. By making the thin wall connecting portion 31 a portion where magnetic saturation is achieved, the lines of magnetic force emitted from the magnet 29 do not leak into the thin wall connecting portion 31 and advance, and a strong magnetic field is applied to the edge 23 portion of the rotating shaft 7. Can be formed. Thus, an integral structure of the pole pieces formed by connecting the pole piece portions 22 existing on both sides of the magnet 29 with respect to the axis X0 by the thin wall connecting portions 31, that is, an integral structure of the housing 24 is formed.

従来の装置では、フランジを備えたハウジングとポールピースとが別々に製作された上で、それらが組み合わされていた。ポールピースの内周面と回転軸の外周面との間の間隙は所定の寸法に正確に維持されることが大切であり、それ故、ポールピースの形状を高精度に形成することはもとより、ハウジングの内周面の形状も高精度に形成しなければならなかった。このようにハウジング及びポールピースの両方の形状を高精度に形成しなければならないということは、大きなコストアップを招来するということであり、それ故、ハウジングとポールピースとを別々に製作していた従来の磁性流体シール装置は非常に高価であった。   In a conventional apparatus, a housing having a flange and a pole piece are separately manufactured and then combined. It is important that the gap between the inner peripheral surface of the pole piece and the outer peripheral surface of the rotating shaft is accurately maintained at a predetermined size. Therefore, not only to form the shape of the pole piece with high accuracy, The shape of the inner peripheral surface of the housing had to be formed with high accuracy. The fact that the shapes of both the housing and the pole piece have to be formed with high accuracy in this way means a significant increase in cost, and therefore the housing and the pole piece have been manufactured separately. Conventional magnetic fluid sealing devices are very expensive.

これに対し、本実施形態の磁性流体シール装置においては、フランジ25とポールピース部22とが同一の材料である磁性ステンレス鋼によって1つの部材として一体に形成されているので、従来のように別部品であるハウジングとポールピースとを組み合わせるという工程が無くなり、それ故、回転軸7に対するポールピース部22の内周面の位置精度を簡単に高精度に設定することができる。しかも、ハウジングとポールピースとを別々に製作する場合に比べてコストを著しく低くできる。こうして、安価で高機能の磁性流体シール装置を提供することが可能となった。   On the other hand, in the magnetic fluid sealing device of the present embodiment, the flange 25 and the pole piece portion 22 are integrally formed as one member with magnetic stainless steel made of the same material. The process of combining the housing, which is a component, and the pole piece is eliminated, and therefore the positional accuracy of the inner peripheral surface of the pole piece portion 22 with respect to the rotating shaft 7 can be easily set with high accuracy. Moreover, the cost can be remarkably reduced as compared with the case where the housing and the pole piece are manufactured separately. Thus, it has become possible to provide an inexpensive and highly functional magnetic fluid sealing device.

また、本実施形態では、フランジ25とポールピース部22とが同一の材料である磁性ステンレス鋼によって1つの部材として一体に形成されているので、フランジとポールピースとを別々に製作した後で、それらを接合して磁性流体シール装置を製作するという従来の装置に比べて、やはり、コストを低く抑えることができ、しかも、フランジ25とポールピース部22の内周面の相対的な位置関係を常に安定して正確な位置関係に設定することができる。   Moreover, in this embodiment, since the flange 25 and the pole piece part 22 are integrally formed as one member by the magnetic stainless steel which is the same material, after manufacturing a flange and a pole piece separately, Compared to the conventional device that joins them to manufacture a magnetic fluid seal device, the cost can be kept low, and the relative positional relationship between the flange 25 and the inner peripheral surface of the pole piece portion 22 can be reduced. It is always possible to set the positional relationship stably and accurately.

さらに本実施形態では、隔壁2に固定される部分であるフランジ25の一方の側に軸受26a,26bが設けられ、フランジ25に関してその反対側に磁石29が設けられ、さらに、ポールピース部22の一部分がフランジ25に対応したハウジング24の内部部分に設けられている。この構成により、磁性流体シール装置21の全体形状を小型に形成でき、隔壁2の外側へ張り出す磁性流体シール装置21の部分を小さくでき、しかもポールピース部22をフランジ25によって直接的に固定支持することにより安定したシール機能を長期間にわたって保持できる。   Furthermore, in the present embodiment, bearings 26a and 26b are provided on one side of the flange 25 which is a portion fixed to the partition wall 2, a magnet 29 is provided on the opposite side with respect to the flange 25, and A part is provided in the inner part of the housing 24 corresponding to the flange 25. With this configuration, the overall shape of the magnetic fluid seal device 21 can be made small, the portion of the magnetic fluid seal device 21 that projects outside the partition wall 2 can be reduced, and the pole piece portion 22 is directly fixed and supported by the flange 25. By doing so, a stable sealing function can be maintained over a long period of time.

さらに、本実施形態では、回転軸7に負荷される回転以外の荷重は軸受26a,26bを介してハウジング24に伝わり、フランジ25によって受けられるが、薄壁連結部を形成している底部分31には伝わらない。これにより負荷による薄壁部のたわみや、ねじれが起こることなく、使用することが出来る。   Furthermore, in the present embodiment, a load other than the rotation applied to the rotary shaft 7 is transmitted to the housing 24 via the bearings 26a and 26b and is received by the flange 25, but the bottom portion 31 forming the thin wall connecting portion. It is not transmitted to. As a result, the thin wall portion can be used without bending or twisting due to the load.

(第3実施形態)
図3は本発明に係る磁性流体シール装置のさらに他の実施形態を示している。この磁性流体シール装置41は図1に示した磁性流体シール装置1に改変を加えたものである。本実施形態において図1に示す実施形態と同じ構成要素は同じ符号を付して示すこととし、その説明は省略する。
(Third embodiment)
FIG. 3 shows still another embodiment of the magnetic fluid sealing device according to the present invention. This magnetic fluid sealing device 41 is a modification of the magnetic fluid sealing device 1 shown in FIG. In this embodiment, the same components as those in the embodiment shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

図1に示した実施形態では、ポールピース部12において磁石9が挿入される凹部8をハウジング4の外径側から加工によって掘り下げ、底部11の厚みとして磁石9により磁気飽和する程度の厚みを確保した。   In the embodiment shown in FIG. 1, the recess 8 into which the magnet 9 is inserted in the pole piece portion 12 is dug from the outer diameter side of the housing 4 by machining, and the thickness of the bottom portion 11 is magnetically saturated by the magnet 9. did.

これに対して本実施形態では、図3において、ハウジング44のポールピース部42において磁石9が挿入される凹部48をハウジング44の内径側から加工によって掘り下げ、底部11の厚みとして磁石9により磁気飽和する程度の厚みを確保した。この実施形態においても図1に示した実施形態と同じ効果を得ることができる。   On the other hand, in the present embodiment, in FIG. 3, the concave portion 48 into which the magnet 9 is inserted in the pole piece portion 42 of the housing 44 is dug down by machining from the inner diameter side of the housing 44. The thickness to the extent to do was ensured. Also in this embodiment, the same effect as the embodiment shown in FIG. 1 can be obtained.

(第4実施形態)
図4は本発明に係る磁性流体シール装置のさらに他の実施形態を示している。この磁性流体シール装置51は図2に示した磁性流体シール装置21に改変を加えたものである。本実施形態において図2に示す実施形態と同じ構成要素は同じ符号を付して示すこととし、その説明は省略する。
(Fourth embodiment)
FIG. 4 shows still another embodiment of the magnetic fluid sealing device according to the present invention. This magnetic fluid sealing device 51 is a modification of the magnetic fluid sealing device 21 shown in FIG. In this embodiment, the same components as those in the embodiment shown in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

図2に示した実施形態では、ポールピース部22において磁石29が挿入される凹部28をハウジング24の外径側から加工によって掘り下げ、底部31の厚みとして磁石29により磁気飽和する程度の厚みを確保した。   In the embodiment shown in FIG. 2, the concave portion 28 into which the magnet 29 is inserted in the pole piece portion 22 is dug from the outer diameter side of the housing 24 by machining, and the thickness of the bottom portion 31 that is magnetically saturated by the magnet 29 is secured. did.

これに対して本実施形態では、図4において、ポールピース部52において磁石29が挿入される凹部58をハウジング44の内径側から加工によって掘り下げ、底部61の厚みとして磁石29により磁気飽和する程度の厚みを確保した。この実施形態においても図2に示した実施形態と同じ効果を得ることができる。   On the other hand, in the present embodiment, in FIG. 4, the recess 58 into which the magnet 29 is inserted in the pole piece portion 52 is dug by machining from the inner diameter side of the housing 44, and the thickness of the bottom portion 61 is magnetically saturated by the magnet 29. The thickness was secured. In this embodiment, the same effect as that of the embodiment shown in FIG. 2 can be obtained.

(第5実施形態)
図5は本発明に係る磁性流体シール装置のさらに他の実施形態を示している。この磁性流体シール装置71は図1に示した磁性流体シール装置1に改変を加えたものである。本実施形態において図1に示す実施形態と同じ構成要素は同じ符号を付して示すこととし、その説明は省略する。
(Fifth embodiment)
FIG. 5 shows still another embodiment of the magnetic fluid sealing device according to the present invention. This magnetic fluid sealing device 71 is a modification of the magnetic fluid sealing device 1 shown in FIG. In this embodiment, the same components as those in the embodiment shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

図1に示した実施形態では、ポールピース部12において1列の磁石9をハウジング4に埋設した。これに対して本実施形態では、図5において、ポールピース部72内に2つの凹部8,8を加工によって掘り、その内部にそれぞれ磁石9,9を挿入した。そして、それぞれの凹部8の底部11におけるハウジング4の厚さを、磁石9によって磁気飽和状態になる程度の厚さに設定した。   In the embodiment shown in FIG. 1, one row of magnets 9 is embedded in the housing 4 in the pole piece portion 12. On the other hand, in this embodiment, in FIG. 5, the two recessed parts 8 and 8 were dug in the pole piece part 72 by the process, and the magnets 9 and 9 were inserted in the inside, respectively. And the thickness of the housing 4 in the bottom part 11 of each recessed part 8 was set to the thickness which is a magnetic saturation state with the magnet 9.

本実施形態においては、2列の磁石9,9がそれらの同極が互いに向き合うように配置されている。この構成により、磁石9,9から出た磁力線をより集中させて強力な磁力を持つ磁気回路を形成することができ、安定して確実なシール機能を実現できる。   In the present embodiment, the two rows of magnets 9 and 9 are arranged so that their same poles face each other. With this configuration, it is possible to form a magnetic circuit having a strong magnetic force by concentrating the magnetic force lines emitted from the magnets 9 and 9, and to realize a stable and reliable sealing function.

以上、好ましい実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明はその実施形態に限定されるものでなく、請求の範囲に記載した発明の範囲内で種々に改変できる。
例えば、ポールピース部又は回転軸に設けるエッジの形状は断面三角形状に限られず、断面台形状とすることができる。また、磁性材料は磁性ステンレス鋼に限られない。
The present invention has been described with reference to the preferred embodiments. However, the present invention is not limited to the embodiments, and various modifications can be made within the scope of the invention described in the claims.
For example, the shape of the edge provided on the pole piece part or the rotating shaft is not limited to the triangular cross section, and may be a trapezoidal cross section. The magnetic material is not limited to magnetic stainless steel.

本発明に係る磁性流体シール装置の一実施形態の側面断面図である。It is side surface sectional drawing of one Embodiment of the magnetic fluid sealing apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る磁性流体シール装置の他の実施形態の側面断面図である。It is side surface sectional drawing of other embodiment of the magnetic fluid sealing apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る磁性流体シール装置のさらに他の実施形態の側面断面図である。It is side surface sectional drawing of other embodiment of the magnetic fluid sealing apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る磁性流体シール装置のさらに他の実施形態の側面断面図である。It is side surface sectional drawing of other embodiment of the magnetic fluid sealing apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る磁性流体シール装置のさらに他の実施形態の側面断面図である。It is side surface sectional drawing of other embodiment of the magnetic fluid sealing apparatus which concerns on this invention. 従来の磁性流体シール装置の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the conventional magnetic fluid sealing apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

1.磁性流体シール装置、2.隔壁(他の機器)、3.ボルト穴、4.ハウジング、
5.フランジ(取付部)、6a,6b.軸受、7.回転軸、8.凹部(溝部)、
9.永久磁石、11.底部分、12.ポールピース部、13.エッジ、14.磁性流体、
21.磁性流体シール装置、22.ポールピース部、23.エッジ、24.ハウジング、
25.フランジ、26a,26b.軸受、28.凹部(溝部)、29.磁石、
31.底部分、32.キャップ部材、33.止めリング、41.磁性流体シール装置、
42.ポールピース部、44.ハウジング、48.凹部(溝部)、
51.磁性流体シール装置、58.凹部(溝部)、61.底部、
71.磁性流体シール装置、72.ポールピース部
1. 1. Magnetic fluid sealing device; 2. Bulkhead (other equipment); Bolt holes, 4. housing,
5. Flange (mounting part), 6a, 6b. 6. bearings; Rotation axis, 8. Recess (groove),
9. Permanent magnets, 11. Bottom portion, 12. Pole piece part, 13. Edge, 14. Magnetic fluid,
21. Magnetic fluid sealing device, 22. Pole piece section, 23. Edge, 24. housing,
25. Flange, 26a, 26b. Bearings, 28. Recess (groove), 29. magnet,
31. Bottom portion, 32. Cap member, 33. Stop ring, 41. Magnetic fluid sealing device,
42. Pole piece section, 44. Housing, 48. Recess (groove),
51. Magnetic fluid sealing device, 58. Recess (groove), 61. bottom,
71. Magnetic fluid sealing device, 72. Pole piece part

Claims (4)

内部に設けられた軸受によって軸部材を支持するハウジングを有しており、
前記ハウジングは、他の機器に取り付けられる取付部と、前記軸部材の外周面に間隙をあけて対向するポールピース部とを有しており、
前記ポールピース部と前記軸部材との間に磁界を形成する磁石が前記ハウジングに設けられており、
前記磁界の作用により前記ポールピース部と前記軸部材とに磁気的に吸着する磁性流体が前記ポールピース部と前記軸部材の外周面との間に設けられており、
前記ポールピース部と前記取付部は同一の磁性材料によって1つの部材として一体に形成されている
ことを特徴とする磁性流体シール装置。
It has a housing that supports the shaft member by a bearing provided inside,
The housing has an attachment part attached to another device, and a pole piece part facing the outer peripheral surface of the shaft member with a gap therebetween,
A magnet that forms a magnetic field between the pole piece portion and the shaft member is provided in the housing,
A magnetic fluid that is magnetically attracted to the pole piece portion and the shaft member by the action of the magnetic field is provided between the pole piece portion and the outer peripheral surface of the shaft member,
The magnetic fluid seal device according to claim 1, wherein the pole piece portion and the attachment portion are integrally formed as one member with the same magnetic material.
請求項1記載の磁性流体シール装置において、
前記ハウジングのポールピース部には前記磁石を入れるための有底の凹部が設けられており、該凹部の底部分における前記ハウジングの厚さは、前記底部分が前記磁石の磁力によって実質的に磁気的に飽和する厚さである
ことを特徴とする磁性流体シール装置。
The magnetic fluid seal device according to claim 1,
The pole piece portion of the housing is provided with a bottomed recess for receiving the magnet, and the thickness of the housing at the bottom portion of the recess is substantially magnetized by the magnetic force of the magnet. The magnetic fluid sealing device is characterized in that the thickness is saturated.
請求項1又は請求項2記載の磁性流体シール装置において、
前記ポールピース部における前記軸部材の外周面に対向する面又は前記ポールピース部に対向する前記軸部材の外周面に、前記磁性流体を強力に吸着するために磁場を集中させるための複数の凸部を設けたことを特徴とする磁性流体シール装置。
In the magnetic fluid sealing device according to claim 1 or 2,
A plurality of protrusions for concentrating a magnetic field to strongly adsorb the magnetic fluid on a surface of the pole piece portion facing the outer peripheral surface of the shaft member or an outer peripheral surface of the shaft member facing the pole piece portion. A magnetic fluid seal device comprising a portion.
請求項1から請求項3のいずれか1つに記載の磁性流体シール装置において、
前記軸受は前記軸部材の中心軸線が延びる方向に関して前記取付部の一方の側に設けられ、前記磁石は前記軸部材の中心軸線が延びる方向に関して前記取付部の反対側に設けられ、当該反対側には軸受は設けられず、前記ポールピース部の一部は前記取付部に対応するハウジングの内部に設けられることを特徴とする磁性流体シール装置。
In the magnetic fluid seal device according to any one of claims 1 to 3,
The bearing is provided on one side of the mounting portion with respect to the direction in which the central axis of the shaft member extends, and the magnet is provided on the opposite side of the mounting portion in the direction in which the central axis of the shaft member extends. No magnetic bearing is provided, and a part of the pole piece portion is provided inside a housing corresponding to the mounting portion.
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