JPH01261571A - 磁性流体シール装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、リング状の永久磁石とその両面に配置した
ポールピースとを組み合わせ、該ポールピースと軸など
相手方部材との間隙で磁性流体を保持するシール装置に
関するものである。

更に詳しく述べると、この発明はリング板状のポールピ
ースの磁気シール面に凹部と凸部を形成し、両ポールピ
ースの凹部同士及び凸部同士が互いに重なり合わないよ
うにずらせて配置し、シール圧を低下させることなく且
つ容易に磁性流体を注入できる構造とした磁性流体シー
ル装置に関するものである。

〔従来の技術〕

高１ｓｆｆｉ率磁性材料からなるポールピースと永久磁
石とを結合した所謂「ポールピース付き構造Ｊの磁性流
体シール装置は従来公知である。

この種の磁性流体シール装置としては、軸方向に着磁し
たリング状の永久磁石の両面に高透磁率もｎ性材料から
なるリング板状のボールピーズを取り付け、該ポールピ
ースの中央穴に間隙をおいて軸を挿通し、両者によって
形成されるリング状の間隙に磁性流体を注入して軸封す
る構造が一般的である。

ここで永久磁石の内径はポールピース中央穴の直径より
も大きく設計され、磁力がポールピースの内周部（磁気
シール面）に集中するように構成される。

（発明が解決しようとする課題〕 上記のようなポールピース付き構造の磁性流体シール装
置では、ポールピースの磁気シール面と軸との間隙が小
さいほど、間隙部での磁界が大きくなり高いシール圧を
確保することができる。ところが前記間隙を狭くすると
磁性流体のγ玉入が困難になり、注入時に不要個所へ磁
性流体が付着したり、必要量だけ注入するのが難しくな
る問題がある。

また前記間隙が狭くなると磁性流体保持体積が減少する
のでシール寿命が短くなる欠点もある。

この発明の目的は、上記のような従来技術の欠点を解消
し、磁性流体の注入を容易に行うことができ且つシール
寿命を長くできる磁性流体シール装置を提供することに
ある。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達成するために、この発明における磁性流
体シール装置は、軸方向に着ｉｎしたリング状永久磁石
と、その両面に取り付けられるリング板状の第１及び第
２のポールピースと、該ポールピースの磁気シール面に
対して間隔をおいて位置する相手方部材と、前記間隙を
封止する磁性流体を備えたものにおいて、前記ポールピ
ースの磁気シール面に凹部と凸部を形成すると共に両ポ
ールピースの前記凹部同士及び凸部同士が互いに重なら
ないようにずらせて配置したものである。

ここでポールピースの磁気シール面に形成する凹部及び
凸部の形状には特に制限はない、しかし実際には中心軸
を含む切断面を想定したとき、第１のポールピースと相
手方部材の間隙と第２のポールピースと相手方部材との
間隙との和が、周方向の任意の点でほぼ一定になるよう
にするのが望ましい。

両ポールピース及び永久磁石は、例えば軸受の内輪又は
外輪の一方に取り付けられていてもよく、その場合には
相手方部材が前記軸受の他方の外輪又は内輪となる。

〔作用〕

この発明では、相手方部材に対して間隙をおいて対向す
るポールピースの磁気シール面に規則的に凹部と凸部を
形成しているため、磁気シール面と相手方部材との間隙
は広い個所と狭い個所が交互に存在する。従って間隙の
広い個所近傍に磁性流体注入パイプの先端をセフ）すれ
ば容易に所定噴の磁性流体を前記間隙に注入することが
できる。

またこの発明では第１のポールピースと第２のポールピ
ースとでそれらの磁気シール面に形成した凹部同士及び
凸部同士が互いに重ならないようにずらして配置してい
るから、周方向でのシール圧が均一化される。

更にポールピースの（ｎ気シール面と相手方部材との平
均的な間隙が広がるため磁性流体保持量が増大するし、
磁性流体の放熱表面積が増大し温度上昇を抑えることが
できるため、それらの効果によって寿命が長くなる。

〔実施例〕

以下この発明の実施例について説明する。第１図はこの
発明に係る磁性流体シール装置の概略とそれに磁性流体
を注入する説明図である。

また第２図はその平面図である。

これらの図面から分かるように、この磁性流体ンール装
置は、軸方向に着磁したリング状の永久磁石１０と、そ
の両面に取り付けられるリング板状で高透磁率磁性材料
製の第１及び第２のポールピース１２ａ、１２ｂを有す
る。そしてそれら第１及び第２のポールピース１２ａ。

１２ｂの中央穴に対して間隙をおいて相手方部材である
帖１４が挿通され、該軸１４とポールピース中央穴の内
壁面である磁気シール面との間隙部に磁性流体１６が注
入される。

このようにポールピース１２ａ、１２ｂの中央穴に磁性
の軸１４を挿入し、それらの間隙に磁性流体１６を注入
することによってポールピース１２ａ、１２ｂの磁気シ
ール面と軸１４の外周面との間隙で磁性流体１６を保持
し、それによってソール装置の一方の空間（第１図にお
いてシール装置より上方の空間）と他方の空間（第１図
においてシール装置より下方の空間）とを完全に遮断す
ることができる。

さてこの発明が従来技術と顕著に相違する点は、第１及
び第２のポールピース１２ａ、１２ｂの磁気シール面の
形状である。この実施例では磁気シール面はポールピー
ス１２ａ、１２ｂの内周面であり、それぞれに波形に凹
部１８ａ。

１８ｂと凸部１９ａ、１９ｂが全周にわたって規則的に
６個ずつ均等間隔で形成されている。

従ってポールピース１２ａ、１２ｂと軸１４との間隙は
凹部１８ａ、ｔｓｂ近傍では広くなり、逆に凸部１９ａ
、１９ｂの近傍では狭くなる。

そして第１のポールピース１２ａと第２のポールピース
１２ｂとはそれらの凹部１８ａと凹部１８ｂ、及び凸部
１９ａと凸部１９ｂが互いに重ならないように、即ち一
方の凸部１９ａ。

１９ｂが他方の凹部１８ａ、１８ｂと対応するような位
置関係で組み合わせられ固定されている。

このような構造とすると、第１図に示したように磁性流
体１６の注入作業が極めて容易となり、且つ不要個所へ
の磁性流体の付着もなくなる。また磁性流体の注入量を
増加することができる。６Ｉｉ性流体１６の注入は、両
ポールピース１２ａ、１２ｂの中心穴に軸１４を通した
状態で、該軸１４との間隙の広い個所（即ち磁気シール
面の凹部１８ａ、１８ｂ）に磁性流体注入パイプ２０を
設置し、注入すればよい。

さて第３図Ａ、Ｂ、Ｃはそれぞれ第２図におけるＯ−Ａ
線、０−１３線、ｏ−ｃ線での断面図を磁気回路を含め
て表したものである。第２図及び第３図からも分かるよ
うに、ポールピース１２ａ、１２ｂの取付は位置関係に
ついて説明すると、第１及び第２のポールピース１２ａ
。

＋２ｂが磁気シール面の凹部１８ａと凸部１９ｂ、凸部
１９ａと凹部１８ｂとが永久磁石】０を挾んで対向する
ように組み合わせている。このように配置することによ
り、中心軸を含む切断面を考えたとき、第１のポールピ
ース１２ａと軸１４の間隙Ｘと、第２のポールピース１
２ａと軸１４の間隙Ｙとの和（Ｘ＋Ｙ）を周方向の任意
の点でほぼ一定にできる。逆に言えばこのような関係を
もつように凹部１８ａ、１８ｂと凸部１９ａ、１９ｂの
形状を設定できる。これによって磁気シール面の凹部と
凸部により軸方向の磁界の強さが変化することは殆どな
く、周方向でシール圧が均一の磁性流体シールを得るこ
とができる。なお符号２は永久磁石１ｏと軸１４との距
離を示している。

別の例を第４図に示す。同図Ａは二角形状の凹部と凸部
を形成したものであり、同図Ｂは矩形状の凹部を形成し
それによって台形状の凸部を形成したものである。また
第４図Ｃは半円形状の凹部を形成している。勿論これら
のポールピースの磁気シール面に形成する凹部及び凸部
の形状は上記実施例のもののみに限定されるものではな
い。

第５図はこの発明の他の実施例であり、ぴ！注流体シー
ル装置を軸受に組み込んだ例である。

軸３０に内輪３２が固定され、ハウジング３４に外輪３
６が固定される。両者の間にボール３８が位置し、それ
らによって軸受が構成される。ｉｆｆ性流体シールを構
成する永久磁石４ｏと第１及び第２のポールピース４２
ａ、４２ｂは外輪３６に取り付けられ、磁気シール面が
内輪３２に対向している。そしてそれらの間隙に磁性流
体４６が注入される。勿論逆に内輪３２に磁石４０とポ
ールピース４２ａ、４２ｂを取り付け、外輪３６を相手
方部材とするような構成としてもよい。

〔発明の効果］ この発明は上記のようにポールピースのｆ＝１１　気シ
ール面に凹部と凸部を形成すると共に両ポールピースの
凹部同士及び凸部同士が互いに重なり合わないようにず
らして配置した構造だから、相手方部材と磁気シール面
との間隙が広い凹部を利用することで磁性流体の注入作
業を容易に行うことができ、注入時に不要個所への磁性
流体の付着がなくなり、必要量だけ確実に磁性流体を注
入できる効果がある。

また磁気シール面と相手方部材との間隙が平均的に拡が
り、特にポールピース凹部での磁性流体保持量が増大す
るし、磁性流体の放熱面積が大きくなり温度上昇を抑制
できるため、それらの効果が相俟て装置の寿命を長くで
きる効果もある。

更に中心軸を含む切断面を想定したとき、第１のポール
ピースと相手方部材の間隙と第２のポールピースと相手
方部材の間隙との和が、周方向の任意の点でほぼ一定に
なるように磁気シール面に凹部と凸部を形成すると、凹
部と凸部による軸方向の磁界の強さが殆ど変化すること
なく周方向でシール圧が均一の磁性流体シール装置を得
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る磁性流体シール装置の一実施例
を示す説明図、第２図はその平面図、第３図Ａ、Ｂ、Ｃ
はそれぞれ第２図でのＯ−Ａ線、〇−Ｂ線、０−ｃ線で
の断面図、第４図Ａ。 Ｂ、Ｃはそれぞれポールピースの他の例を示す平面図、
第５図はこの発明に係る磁性流体シール装置を軸受に組
み込んだ例を示す説明図である。 １０・・・永久磁石、１２ａ、１２ｂ・・・ポールピー
ス、１４・・・軸、１６・・・磁性流体、１８ａ。 １８　ｂ　・・・凹部、１９ａ、１９ｂ・・・凸部、２
０　・・・磁性流体注入パイプ。 特許出願人　　ミネベア株式会社 第１図 第３図 Ａ　　　　　　Ｂ　　　　　　Ｃ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、軸方向に着磁したリング状永久磁石と、その両面に
   取り付けられるリング板状の第１及び第２のポールピー
   スと、該ポールピースの磁気シール面に対して間隔をお
   いて位置する相手方部材と、前記間隙を封止する磁性流
   体を備えたものにおいて、前記ポールピースの磁気シー
   ル面に凹部と凸部を形成すると共に両ポールピースの前
   記凹部同士及び凸部同士が互いに重ならないようにずら
   せて配置したことを特徴とする磁性流体シール装置。 ２、中心軸を含む切断面を想定したとき、第１のポール
   ピースと相手方部材の間隙と第２のポールピースと相手
   方部材の間隙との和が、周方向の任意の点でほぼ一定に
   なっている請求項１記載の磁性流体シール装置。 ３、両ポールピースと永久磁石とが軸受の内輪又は外輪
   の一方に取り付けられており、相手方部材が前記軸受の
   他方の外輪又は内輪である請求項１又は請求項２記載の
   磁性流体シール装置。