JPH07217747A - 磁性流体シール装置 - Google Patents

磁性流体シール装置

Info

Publication number
JPH07217747A
JPH07217747A JP6028927A JP2892794A JPH07217747A JP H07217747 A JPH07217747 A JP H07217747A JP 6028927 A JP6028927 A JP 6028927A JP 2892794 A JP2892794 A JP 2892794A JP H07217747 A JPH07217747 A JP H07217747A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
annular
magnetic
pole pieces
magnetic pole
pair
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP6028927A
Other languages
English (en)
Inventor
Naoki Hori
直樹 堀
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nok Corp
Original Assignee
Nok Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nok Corp filed Critical Nok Corp
Priority to JP6028927A priority Critical patent/JPH07217747A/ja
Priority to DE1995102243 priority patent/DE19502243A1/de
Publication of JPH07217747A publication Critical patent/JPH07217747A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16JPISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00Sealings
    • F16J15/16Sealings between relatively-moving surfaces
    • F16J15/40Sealings between relatively-moving surfaces by means of fluid
    • F16J15/43Sealings between relatively-moving surfaces by means of fluid kept in sealing position by magnetic force
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/02Parts of sliding-contact bearings
    • F16C33/04Brasses; Bushes; Linings
    • F16C33/06Sliding surface mainly made of metal
    • F16C33/10Construction relative to lubrication
    • F16C33/1025Construction relative to lubrication with liquid, e.g. oil, as lubricant
    • F16C33/103Construction relative to lubrication with liquid, e.g. oil, as lubricant retained in or near the bearing
    • F16C33/1035Construction relative to lubrication with liquid, e.g. oil, as lubricant retained in or near the bearing by a magnetic field acting on a magnetic liquid

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Sealing Using Fluids, Sealing Without Contact, And Removal Of Oil (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高耐圧化,コンパクト化,低損失トルク化及
び低バースト量化を図る。 【構成】 磁性流体5を保持するための環状突起6,6
0を有する磁性流体シール装置において、前記環状突起
6,60の軸方向幅lt を0.13mm以上0.24mm以
下、環状突起6,60の径方向高さlh を0.28mm以
上0.47mm以下、環状突起6,60の隣り合う側面間
の軸方向間隔ls を0.38mm以上0.69mm、の3条
件のうち、少なくとも1条件以上を満足することを特徴
とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、磁性流体を用いて各種
流体(主として気体)をシールする磁性流体シール装置
に関し、特に真空・ガス等の比較的高い圧力を有する流
体をシールする磁性流体シール装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のこの種の真空・ガス等の比較的高
い圧力を有する流体をシールする多段構造の磁性流体シ
ール装置としては、図2に示すようなものが特公昭51
−9853号公報(米国特許第3620584号)や特
開平1−220777号公報に記載されている。即ち、
この磁性流体シール装置は軸方向に着磁された環状磁力
源としての円環状永久磁石104と、該円環状永久磁石
104の両端面に接して設けた一対の環状磁極片として
の円環状磁極片102,120と、該一対の円環状磁極
片102,120を内周面に固着した筒状ハウジングと
しての円筒状ハウジング107と、前記一対の円環状磁
極片102,120の内周面と微小間隙103を介して
貫通して設けた軸101と、前記一対の円環状磁極片1
02,120の内周面に対向する前記軸101の外周面
側に設けられた複数個(図2では片側10個ずつ)の環
状突起106,160と、該環状突起106,160の
外周面と前記一対の円環状磁極片102,120の内周
面との対向面間の前記微小間隙103に介在する磁性流
体105とから構成されたものである。
【0003】そして、特開平1−220777号公報に
は、環状突起106,160の軸方向幅lt を0.25
mm、環状突起106,160の径方向高さlh (環状溝
108,180の深さ)を0.5mm、環状突起106,
160の隣り合う側面間の軸方向間隔ls (環状溝10
8,180の幅)を0.75mmとする具体寸法が記載さ
れている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の技術による磁性流体シール装置には、以下の如
き問題点がある。
【0005】即ち、上記した環状突起106,160の
軸方向幅lt が広すぎ、径方向高さlh が高すぎ、軸方
向間隔ls が広すぎるため、微小間隙105の磁場がそ
れほど大きくならず、それ故、シール耐圧があまり大き
くなく環状磁力源としての円環状永久磁石104の能力
を最大限活用せずに無駄にしているという問題点。
【0006】そして、環状突起106,160の軸方向
幅lt が広すぎ、軸方向間隔ls が広すぎるため、円環
状磁極片102,120の軸方向長lp が長くなり装置
全体が軸方向に大型化(長尺化)するという問題点。
【0007】また、環状突起106,160の軸方向幅
lt が広すぎるため、磁性流体105の接触面積が大き
くなり軸101の回転時における損失トルクが大きいと
いう問題点。
【0008】さらに、環状突起106,160の高さl
h が高すぎ、軸方向間隔ls が広すぎるため、隣り合う
微小間隙103内に介在する磁性流体105と隣り合う
環状突起106(または160)の側面と軸101の環
状溝108と円環状磁極片102(または120)の内
周面とで囲まれた空間Vの容積が大きくなり、高圧側H
と低圧側Lの圧力差変化や軸101振れ等により各空間
V部の分圧バランスが崩れた時に、最も低圧側Lに近い
空間Vから低圧側Lへ放出されるガスの量(バースト
量)が大きいという問題点が有る。
【0009】本発明は、上記した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、
高耐圧化,コンパクト化,低損失トルク化及び低バース
ト量化を図り得る磁性流体シール装置を提供することに
ある。
【0010】
【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、軸方向に磁化可能な環状磁力源
と、該環状磁力源の両端面に接して設けた一対の環状磁
極片と、該一対の環状磁極片の内周面と微小間隙を介し
て貫通する軸と、前記一対の環状磁極片の内周面に対向
する前記軸の外周面側または前記一対の環状磁極片の内
周面側の少なくともいずれか一方に設けられた複数個の
環状突起と、該環状突起と対向面間の微小間隙内に介在
する磁性流体とからなる磁性流体シール装置において、
前記環状突起の軸方向幅を0.13mm以上0.24mm以
下、前記環状突起の径方向高さを0.28mm以上0.4
7mm以下、前記環状突起の隣り合う側面間の軸方向間隔
を0.38mm以上0.69mm以下、の3条件のうち、少
なくとも1条件以上を満足することを特徴とする。
【0011】また、軸方向に磁化可能な環状磁力源と、
該環状磁力源の両端面に接して設けた一対の環状磁極片
と、該一対の環状磁極片の内周面に接して固着された軸
と、前記一対の環状磁極片の外周面と微小間隙を介して
内周面が取り囲む筒状ハウジングと、前記一対の環状磁
極片の外周面または、前記一対の環状磁極片の外周面に
対向する前記筒状ハウジングの内周面側の少なくともい
ずれか一方に設けられた複数個の環状突起と、該環状突
起と対向面間の微小間隙内に介在する磁性流体とからな
る磁性流体シール装置において、前記環状突起の軸方向
幅を0.13mm以上0.24mm以下、前記環状突起の径
方向高さを0.28mm以上0.47mm以下、前記環状突
起の隣り合う側面間の軸方向間隔を0.38mm以上0.
69mm以下、の3条件のうち、少なくとも1条件以上を
満足することを特徴とする。
【0012】
【作用】上記構成の磁性流体シール装置によれば、環状
突起の軸方向幅を0.13mm以上0.24mm以下として
場合には、公知寸法0.25mmとした場合に比べて磁束
の集中効果が高まるように適度に軸方向幅を狭めている
ため、微小間隙の磁場が大きくなってシール耐圧が増加
し、環状磁力源の能力を有効に活用することができる。
また、環状突起の軸方向幅を公知寸法に比べて狭めてい
るため、環状磁極片の軸方向長が短くなり、装置全体が
軸方向にコンパクト化されると共に、軸方向幅を狭めて
いることにより、磁性流体の接触面積が減少し、損失ト
ルクが低減する。但し、環状突起の軸方向幅を狭めし過
ぎると磁気飽和によって磁気抵抗が増大するため、環状
突起部を通る磁束が減少し、周囲への漏れ磁束が増加す
る。そのため、磁束の集中効果が弱まって、却ってシー
ル耐圧が減少する。これらから、上記寸法設定により、
シール耐圧を最大にすることができる。
【0013】次に、環状突起の径方向高さ(環状溝の径
方向深さ)を0.28mm以上0.47mm以下とした場合
には、公知寸法0.5mmとした場合に比べて磁束の集中
効果が高まり環状突起内の磁気抵抗が小さくなるように
適度に径方向高さを低くしているため、微小間隙の磁場
が大きくなって、シール耐圧が増加し、環状磁力源の能
力を有効に活用することができる。また、環状突起の径
方向高さを公知寸法に比べて低くしているため、隣り合
う微小間隙内に介在する磁性流体と隣り合う環状突起の
側面と軸の環状溝と環状磁極片の内周面とで囲まれた空
間の容積が小さくなり、バースト量(各空間部の分圧バ
ランスが崩れた時に低圧側へ放出されるガスの量)が低
減する。但し、環状突起の径方向高さを低くし過ぎる
と、環状突起先端部と環状磁極片間の距離(ギャップ
長)と、環状突起間の溝と環状磁極片間との距離との差
が小さくなり、両者、空間部の磁気抵抗の差が小さくな
るため、環状突起部を通る磁束が減少し、周囲の漏れ磁
束が増加する。そのため、磁束の集中が弱まって、却っ
てシール耐圧が減少する。これらから、上記寸法設定に
より、シール耐圧を最大にすることができる。
【0014】次に、環状突起の隣り合う側面間の軸方向
間隔(環状溝の幅)を0.38mm以上0.69mm以下と
した場合には、公知寸法0.75mmとした場合に比べ
て、磁束の集中効果が高まり、軸内の磁気抵抗が小さく
なるように適度に軸方向間隔を狭めているため、微小間
隙の磁場が大きくなってシール耐圧が増加し、環状磁力
源の能力を有効に活用することができる。また、環状突
起の隣り合う側面間の軸方向間隔を公知寸法に比べて狭
めているため、環状磁極片の軸方向長が短くなり装置全
体が軸方向にコンパクト化されると共に、軸方向間隔
(環状幅の幅)を狭めていることにより、隣り合う微小
間隙内に介在する磁性流体と隣り合う環状突起の側面と
軸の環状溝と環状磁極片の内周面とで囲まれた空間の容
積が小さくなり、バースト量が低減する。但し、環状突
起の隣り合う側面間の軸方向間隔を狭めし過ぎると、隣
り合う環状突起間の磁気的干渉により、周囲の漏れ磁束
が増加する。そのため、磁束の集中が弱まって、却って
シール耐圧が減少する。これらから、上記寸法設定によ
り、シール耐圧を最大にすることができる。
【0015】そして、環状突起の軸方向幅,径方向高
さ,軸方向間隔の3条件のうち2条件以上を組み合わせ
た場合には、上記した効果が相乗的に高まり、特に上記
3条件すべてを組み合わせた場合には、高耐圧化,コン
パクト化,低損失トルク化,低バースト量化のすべてに
おいて極めて高い効果が得られる。
【0016】
【実施例】以下に本発明を具体例に基づいて説明する。
図1に、本発明の一実施例に係る磁性流体シール装置を
示す。この磁性流体シール装置は真空・ガス等の比較的
高い圧力を有する流体をシールする多段構造の磁性流体
シール装置であり、その基本構成は、図2に示した従来
の磁性流体シール装置と同様である。
【0017】すなわち、この磁性流体シール装置は、軸
方向に着磁された環状磁力源としての円環状永久磁石4
と、該円環状永久磁石4の両端面に接して設けた一対の
環状磁極片としての円環状磁極片2,20と、該一対の
円環状磁極片2,20を内周面に固着した筒状ハウジン
グとしての円筒状ハウジング7と、前記一対の円環状磁
極片2,20の内周面と微小間隙3を介して貫通して設
けた軸1と、前記一対の円環状磁極片2,20の内周面
に対向する前記軸1の外周面側に設けられた複数個(図
1では片側10個ずつ)の環状突起6,60と、該環状
突起6,60の外周面と前記一対の円環状磁極片2,2
0の内周面との対向面間の前記微小間隙3に介在する磁
性流体5とから構成される。
【0018】そして、環状突起6,60の軸方向幅lt
を0.13mm以上0.24mm以下、環状突起6,60の
径方向高さlh (環状溝8,80の径方向深さ)を0.
28mm以上0.47mm以下、環状突起6,60の隣り合
う側面間の軸方向間隔ls (環状溝8,80の軸方向
幅)を0.38mm以上0.69mm以下、の3条件のうち
少なくとも1条件以上を満足するように構成されてい
る。
【0019】次に、具体的な比較例を表1〜4に示す。
円環状永久磁石4の材質は、Sm2Co17 プラスチック磁
石(最大エネルギー積76KJ/m3 )、Sm2Co17 焼結磁
石(最大エネルギー積175KJ/m3 ),Nd2 Fe14 B
焼結磁石(最大エネルギー積310KJ/m3 )の3種類を
用い、軸1および円環状磁極片2,20の材質はマルテ
ンサイト系ステンレス鋼を用いている。また、微小間隙
3の長さlg は0.02mm,0.06mm,0.10mmの
3条件としている。尚、表中( )内の数値は公知寸法
となっている。
【0020】表1は、環状突起6,60の径方向高さl
h および軸方向間隔ls を公知寸法(各々、0.50m
m,0.75mm)として、軸方向幅lt を0.10mm以
上0.30mm以下とした場合の公知寸法0.25mmとの
比較例を示している。尚、表中のシール耐圧増加率、軸
方向長低減率および損失トルク低減率は公知寸法0.2
5mmに対する増加又は低減の比率となっている。
【0021】
【表1】 表1に示されているシール耐圧増加率、軸方向長低減率
および損失トルク低減率の値から明らかなように、環状
突起6,60の軸方向幅lt を0.13mm以上0.24
mm以下の場合において、軸方向幅lt ,径方向高さlh
,軸方向間隔ls を公知寸法とした従来例に比べてシ
ール耐圧が増加し、軸方向長および損失トルクが低減し
ている。
【0022】そして、図3(a)には、表1におけるシ
ール耐圧増加率と軸方向幅lt との関係を表すグラフを
示しており、○印は微小間隙lg が0.02mm、△印は
微小間隙lg が0.06mm、□印は微小間隙lg が0.
10mmの関係を表している。このグラフから明らかなよ
うに、軸方向幅lt は0.13mm以上0.24mm以下に
おいてピーク的効果を有していることがわかる(例え
ば、微小間隙lg が0.02mmの場合、lt ≒0.18
mmがピーク値)。これは、環状突起6,60の軸方向幅
lt を狭めし過ぎると磁気飽和によって磁気抵抗が増大
することにより、環状突起6,60部を通る磁束が減少
し、周囲への漏れ磁束が増加するため、磁束の集中効果
が弱まり、却ってシール耐圧が減少するからである。従
って、上記寸法設定により、シール耐圧を最大にするこ
とができる。
【0023】表2は、環状突起6,60の軸方向幅lt
および軸方向間隔ls を公知寸法(各々、0.25mm,
0.75mm)として、径方向高さlh を0.20mm以上
0.60mm以下とした場合の公知寸法0.50mmとの比
較例を示している。尚、表中のシール耐圧増加率、バー
スト量低減率は公知寸法0.50mmに対する増加又は低
減の比率となっている。
【0024】
【表2】 表2に示されているシール耐圧増加率およびバースト量
低減率の値から明らかなように、環状突起6,60の径
方向高さlh を0.28mm以上0.47mm以下の場合に
おいて、従来例に比べてシール耐圧が増加し、バースト
量が低減している。
【0025】そして、図3(b)には、表2におけるシ
ール耐圧増加率と径方向高さlh との関係を表すグラフ
を示しており、○印は微小間隙lg が0.02mm、△印
は微小間隙lg が0.06mm、□印は微小間隙lg が
0.10mmの関係を表している。このグラフから明らか
なように、軸方向幅lh は0.28mm以上0.47mm以
下においてピーク的効果を有していることがわかる。こ
れは、環状突起6,60の径方向高さlh を低くし過ぎ
ると、環状突起6,60の先端部と円環状磁極片2,2
0間の距離(ギャップ長)と、環状溝8,80と円環状
磁極片2,20間との距離との差が小さくなることによ
り、両者、空間部の磁気抵抗の差が小さくなるため、環
状突起6,60部を通る磁束が減少し、周囲の漏れ磁束
が増加するため、磁束の集中が弱まって、却ってシール
耐圧が減少するからである。従って、上記寸法設定によ
り、シール耐圧を最大にすることができる。
【0026】表3は、環状突起6,60の軸方向幅lt
および径方向高さlh を公知寸法(各々、0.25mm,
0.50mm)として、軸方向間隔ls を0.30mm以上
0.90mm以下とした場合の公知寸法0.75mmとの比
較例を示している。尚、表中のシール耐圧増加率、軸方
向長低減率およびバースト量低減率は公知寸法0.75
mmに対する増加又は低減の比率となっている。
【0027】
【表3】 表3に示されているシール耐圧増加率、軸方向長低減率
およびバースト量低減率の値から明らかなように、環状
突起6,60の軸方向間隔ls を0.38mm以上0.6
9mm以下とした場合には、従来例に比べてシール耐圧が
増加し、軸方向長およびバースト量が低減している。
【0028】そして、図3(c)には、表3におけるシ
ール耐圧増加率と軸方向間隔ls との関係を表すグラフ
を示しており、○印は微小間隙lg が0.02mm、△印
は微小間隙lg が0.06mmの関係を表している。この
グラフから軸方向幅ls は0.38mm以上0.69mm以
下においてピーク的効果を有していることがわかる。こ
れは、環状突起6,60の隣り合う側面間の軸方向間隔
ls を狭めし過ぎると、隣り合う環状突起6,60間の
磁気的干渉により、周囲の漏れ磁束が増加するため、磁
束の集中が弱まって、却ってシール耐圧が減少するから
である。従って、上記寸法設定により、シール耐圧を最
大にすることができる。
【0029】表4は環状突起6,60の軸方向幅lt ,
径方向高さlh ,軸方向間隔ls の3条件のうち2条件
以上が上記した寸法条件(lt =0.13〜0.24m
m、lh =0.28〜0.47mm,ls =0.38〜
0.69mm)を満足するようにした場合の比較例を示し
ている。
【0030】
【表4】 表4に示されるように、環状突起6,60の軸方向幅l
t ,径方向高さlh ,軸方向間隔ls の3条件のうち2
条件以上を組み合わせた場合には、上記した効果が相乗
的に高まり、特に3条件すべてを組み合わせた場合に
は、高耐圧化,コンパクト化(軸方向長の縮小化),低
損失トルク化,低バースト量化のすべてにおいて極めて
高い効果が得られる。
【0031】以上のように、円環状磁石4の能力が最大
限に引き出せることから経済性に優れている。また、シ
ール耐圧が増加することから、特に真空シールとした場
合に優れた効果が発揮される。
【0032】以上、本発明の実施例を図面と具体的比較
例に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定される
ものではない。
【0033】たとえば、環状突起6,60を軸1の外周
面側に片側10個ずつ設けた例を示したが、環状突起
6,60の数は少なくとも片側2個以上であれば良く、
左右両側の個数が各々異なっていても良く、また、環状
突起6,60を円環状磁極片2,20の内周面側に設け
ても良く、両方に設けても良い。
【0034】また、環状突起6,60の外周面と軸1の
外周面とが同じ高さとなるように環状突起6,60を形
成した例を示したが、環状突起6,60の外周面が軸1
の外周面よりも高くなるように突出させて環状突起6,
60を形成しても良い。
【0035】また、環状突起6,60を直接軸1上に形
成した例を示したが、軸1の外周面に接して内周面が固
着される円筒状スリーブを設けて、該円筒状スリーブの
外周面側に環状突起6,60を形成しても良い。
【0036】また、上記実施例では、円環状磁極片2,
20を円筒状ハウジング7の内周面に固着して円環状磁
極片2,20の内周面側と軸1の外周面側との微小間隙
3に磁性流体5を介在させた磁性流体シール装置とした
が、円環状磁極片2,20を軸1の外周面に固着して、
円環状磁極片2,20の外周面側と円筒状ハウジング7
の内周面側の少なくともいずれか一方に対向面と微小間
隙3を介するように環状突起6,60を形成し、該微小
間隙3に磁性流体5を介在させた磁性流体シール装置と
しても良い。
【0037】さらに、環状磁力源として永久磁石を用い
る例を示したが電磁石であっても良く、永久磁石と電磁
石の両方を組み合わせたものであっても良い。
【0038】また、永久磁石を用いる場合には、Sm C
o5,Sm2Co17 ,Nd2 Fe14 B,Nd2 Fe14 C,S
m Ti Fe11 ,Sm2Fe17 N25,Sm2Fe17 C2.2 ,N
dTi Fe11 N0.8 等の磁性希土類金属間化合物からな
る焼結磁石または、磁性希土類金属間化合物をプラスチ
ック,ゴム,等のバインダーで固めたボンド磁石を用い
ることが好ましい。このような、磁石を用いると磁力が
大きいため、高耐圧かつコンパクト化が図れる。
【0039】そして、円環状磁極片2,20および軸1
の材質としては、磁性ステンレス鋼(マルテンサイト系
ステンレス,フェライト系ステンレス等)のように耐蝕
性を有する高飽和磁化鉄合金を用いることが好ましい。
このような材質とすることにより、コストや加工性に有
効となる。
【0040】さらに、微小間隙3は上記表1〜4から
0.1mmとすることが好ましい。
【0041】
【発明の効果】本発明は以上の構成および作用を有する
もので、環状突起の軸方向幅を0.13mm以上0.24
mm以下、環状突起の径方向高さ(環状溝の径方向深さ)
を0.28mm以上0.47mm以下、環状突起の隣り合う
側面間の軸方向間隔(環状溝の軸方向幅)を0.38mm
以上0.69mm以下、の3条件のうち少なくとも1条件
以上を満足することを特徴とする。これにより、上記公
知寸法とした場合に比べて、高耐圧化,コンパクト化,
低損失トルク化,低バースト量化を達成することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は本発明の磁性流体シール装置の一実施例
を示す縦断面図である。
【図2】図2は従来の磁性流体シール装置を示す縦断面
図である。
【図3】図3(a)はシール耐圧増加率と軸方向幅との
関係を表すグラフで、同図(b)はシール耐圧増加率と
径方向高さとの関係を表すグラフで、同図(c)はシー
ル耐圧増加率と軸方向間隔との関係を表すグラフであ
る。
【符号の説明】
1 軸 2,20 円環状磁極片(環状磁極片) 3 微小間隙 4 円環状永久磁石(環状磁力源) 5 磁性流体 6,60 環状突起 7 円筒状ハウジング(筒状ハウジング) 8,80 環状溝 L 低圧側 H 高圧側 V 空間 lg 微小間隙の長さ lt 環状突起の軸方向幅 lh 環状突起の径方向高さ(環状溝の径方向深さ) ls 環状突起の隣り合う側面間の軸方向間隔(環状溝
の軸方向幅) lp 円環状磁極片の軸方向長
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成6年6月28日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0001
【補正方法】変更
【補正内容】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、磁性流体を用いて各種
流体(主として気体)をシールする磁性流体シール装置
に関し、特に真空・ガス等の比較的高い圧力を有する
流体をシールする磁性流体シール装置に関する。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0002
【補正方法】変更
【補正内容】
【0002】
【従来の技術】従来のこの種の真空・ガス等の比較的高
い圧力を有する流体をシールする多段構造の磁性流体
シール装置としては、図2に示すようなものが特公昭5
1−9853号公報(米国特許第3620584号)や
特開平1−220777号公報に記載されている。即
ち、この磁性流体シール装置は軸方向に着磁された環状
磁力源としての円環状永久磁石104と、該円環状永久
磁石104の両端面に接して設けた一対の環状磁極片と
しての円環状磁極片102,120と、該一対の円環状
磁極片102,120を内周面に固着した筒状ハウジン
グとしての円筒状ハウジング107と、前記一対の円環
状磁極片102,120の内周面と微小間隙103を介
して貫通して設けた軸101と、前記一対の円環状磁極
片102,120の内周面に対向する前記軸101の外
周面側に設けられた複数個(図2では片側10個ずつ)
の環状突起106,160と、該環状突起106,16
0の外周面と前記一対の円環状磁極片102,120の
内周面との対向面間の前記微小間隙103に介在する磁
性流体105とから構成されたものである。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0008
【補正方法】変更
【補正内容】
【0008】さらに、環状突起106,160の高さ1
hが高すぎ、軸方向間隔1sが広すぎるため、隣り合う
微小間隙103内に介在する磁性流体105と隣り合う
環状突起106(または160)の側面と軸101の環
状溝108と円環状磁極片102(または120)の内
周面とで囲まれた空間Vの容積が大きくなり、高圧側H
と低圧側Lの圧力差変化や軸101振れ等により各空
間V部の分圧バランスが崩れた時に、最も低圧側Lに近
い空間Vから低圧側Lへ放出されるガスの量(バースト
量)が大きいという問題点が有る。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0012
【補正方法】変更
【補正内容】
【0012】
【作用】上記構成の磁性流体シール装置によれば、環状
突起の軸方向幅を0.13mm以上0.24mm以下と
場合には、公知寸法0.25mmとした場合に比べ
て磁束の集中効果が高まるように適度に軸方向幅を狭め
ているため、微小間隙の磁場が大きくなってシール耐圧
が増加し、環状磁力源の能力を有効に活用することがで
きる。また、環状突起の軸方向幅を公知寸法に比べて狭
めているため、環状磁極片の軸方向長が短くなり、装置
全体が軸方向にコンパクト化されると共に、軸方向幅を
狭めていることにより、磁性流体の接触面積が減少し、
損失トルクが低減する。但し、環状突起の軸方向幅を狭
め過ぎると磁気飽和によって磁気抵抗が増大するため、
環状突起部を通る磁束が減少し、周囲への漏れ磁束が増
加する。そのため、磁束の集中効果が弱まって、却って
シール耐圧が減少する。これらから、上記寸法設定によ
り、シール耐圧を最大にすることができる。
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0013
【補正方法】変更
【補正内容】
【0013】次に、環状突起の径方向高さ(環状溝の径
方向深さ)を0.28mm以上0.47mm以下とした
場合には、公知寸法0.5mmとした場合に比べて磁束
の集中効果が高まり環状突起内の磁気抵抗が小さくなる
ように適度に径方向高さを低くしているため、微小間隙
の磁場が大きくなって、シール耐圧が増加し、環状磁力
源の能力を有効に活用することができる。また、環状突
起の径方向高さを公知寸法に比べて低くしているため、
隣り合う微小間隙内に介在する磁性流体と隣り合う環状
突起の側面と軸の環状溝と環状磁極片の内周面とで囲ま
れた空間の容積が小さくなり、バースト量(各空間部の
分圧バランスが崩れた時に低圧側へ放出されるガスの
量)が低減する。但し、環状突起の径方向高さを低くし
過ぎると、環状突起先端部と環状磁極片間の距離(微小
間隙の長さ)と、環状突起間の溝(環状溝)と環状磁極
片間との距離との差が小さくなり、両者、空間部の磁気
抵抗の差が小さくなるため、環状突起部を通る磁束が減
少し、周囲の漏れ磁束が増加する。そのため、磁束の集
中が弱まって、却ってシール耐圧が減少する。これらか
ら、上記寸法設定により、シール耐圧を最大にすること
ができる。
【手続補正6】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0014
【補正方法】変更
【補正内容】
【0014】次に、環状突起の隣り合う側面間の軸方向
間隔(環状溝の幅)を0.38mm以上0.69mm以
下とした場合には、公知寸法0.75mmとした場合に
比べて、磁束の集中効果が高まり、軸内の磁気抵抗が小
さくなるように適度に軸方向間隔を狭めているため、微
小間隙の磁場が大きくなってシール耐圧が増加し、環状
磁力源の能力を有効に活用することができる。また、環
状突起の隣り合う側面間の軸方向間隔を公知寸法に比べ
て狭めているため、環状磁極片の軸方向長が短くなり装
置全体が軸方向にコンパクト化されると共に、軸方向間
隔(環状の幅)を狭めていることにより、隣り合う微
小間隙内に介在する磁性流体と隣り合う環状突起の側面
と軸の環状溝と環状磁極片の内周面とで囲まれた空間の
容積が小さくなり、バースト量が低減する。但し、環状
突起の隣り合う側面間の軸方向間隔を狭め過ぎると、隣
り合う環状突起間の磁気的干渉により、周囲の漏れ磁束
が増加する。そのため、磁束の集中が弱まって、却って
シール耐圧が減少する。これらから、上記寸法設定によ
り、シール耐圧を最大にすることができる。
【手続補正7】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0016
【補正方法】変更
【補正内容】
【0016】
【実施例】以下に本発明を具体例に基づいて説明する。
図1に、本発明の一実施例に係る磁性流体シール装置を
示す。この磁性流体シール装置は真空・ガス等の比較的
高い圧力を有する流体をシールする多段構造の磁性流
体シール装置であり、その基本構成は、図2に示した従
来の磁性流体シール装置と同様である。
【手続補正8】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0019
【補正方法】変更
【補正内容】
【0019】次に、具体的な比較例を表1〜4に示す。
円環状永久磁石4の材質は、Sm2Co17プラスチッ
ク磁石(最大磁気エネルギー積76KJ/m3)、Sm
2Co17焼結磁石(最大磁気エネルギー積175KJ
/m3),Nd2 Fe14B焼結磁石(最大磁気エネ
ルギー積310KJ/m3)の3種類を用い、軸1およ
び円環状磁極片2,20の材質はマルテンサイト系ステ
ンレス鋼を用いている。また、微小間隙3の長さ1gは
0.02mm,0.06mm,0.10mmの3条件と
している。尚、表中()内の数値は公知寸法となってい
る。
【手続補正9】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0022
【補正方法】変更
【補正内容】
【0022】そして、図3(a)には、表1におけるシ
ール耐圧増加率と軸方向幅1tとの関係を表すグラフを
示しており、○印は微小間隙3の長さ1gが0.02m
m、△印は微小間隙3の長さ1gが0.06mm、□印
は微小間隙3の長さ1gが0.10mmの関係を表して
いる。このグラフから明らかなように、軸方向幅1tは
0.13mm以上0.24mm以下においてピーク的効
果を有していることがわかる(例えば、微小間隙3の長
1gが0.02mmの場合、1t≒0.18mmがピ
ーク値)。これは、環状突起6,60の軸方向幅1tを
め過ぎると磁気飽和によって磁気抵抗が増大すること
により、環状突起6,60部を通る磁束が減少し、周囲
への漏れ磁束が増加するため、磁束の集中効果が弱ま
り、却ってシール耐圧が減少するからである。従って、
上記寸法設定により、シール耐圧を最大にすることがで
きる。
【手続補正10】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0025
【補正方法】変更
【補正内容】
【0025】そして、図3(b)には、表2におけるシ
ール耐圧増加率と径方向高さ1hとの関係を表すグラフ
を示しており、○印は微小間隙3の長さ1gが0.02
mm、△印は微小間隙3の長さ1gが0.06mm、□
印は微小間隙3の長さ1gが0.10mmの関係を表し
ている。このグラフから明らかなように、軸方向幅1h
は0.28mm以上0.47mm以下においてピーク的
効果を有していることがわかる。これは、環状突起6,
60の径方向高さ1hを低くし過ぎると、環状突起6,
60の先端部と円環状磁極片2,20間の距離(微小間
隙3の長さ1g)と、環状溝8,80と円環状磁極片
2,20間との距離との差が小さくなることにより、両
者、空間部の磁気抵抗の差が小さくなるため、環状突起
6,60部を通る磁束が減少し、周囲の漏れ磁束が増加
するため、磁束の集中が弱まって、却ってシール耐圧が
減少するからである。従って、上記寸法設定により、シ
ール耐圧を最大にすることができる。
【手続補正11】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0028
【補正方法】変更
【補正内容】
【0028】そして、図3(c)には、表3におけるシ
ール耐圧増加率と軸方向間隔1sとの関係を表すグラフ
を示しており、○印は微小間隙3の長さ1gが0.02
mm、△印は微小間隙3の長さ1gが0.06mmの関
係を表している。このグラフから軸方向幅1sは0.3
8mm以上0.69mm以下においてピーク的効果を有
していることがわかる。これは、環状突起6,60の隣
り合う側面間の軸方向間隔1sを狭め過ぎると、隣り合
う環状突起6,60間の磁気的干渉により、周囲の漏れ
磁束が増加するため、磁束の集中が弱まって、却ってシ
ール耐圧が減少するからである。従って、上記寸法設定
により、シール耐圧を最大にすることができる。
【手続補正12】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0038
【補正方法】変更
【補正内容】
【0038】また、永久磁石を用いる場合には、Sm
Co15 Sm2Co17,Nd2Fe14 B,Nd
2 Fe14 C,Sm Ti Fe11,Sm2Fe
17 N2.5, Sm2Fe17 C2.2,NdT
i Fe11 N0.8等の磁性希土類金属間化合物か
らなる焼結磁石または、磁性希土類金属間化合物をプラ
スチック,ゴム,等のバインダーで固めたボンド磁石を
用いることが好ましい。このような、磁石を用いると磁
力が大きいため、高耐圧かつコンパクト化が図れる。
【手続補正13】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0039
【補正方法】変更
【補正内容】
【0039】そして、円環状磁極片2,20および軸1
の材質としては、磁性ステンレス鋼(マルテンサイト系
ステンレス,フェライト系ステンレス,析出硬化系ステ
ンレス等)のように耐蝕性を有する高飽和磁化鉄合金を
用いることが好ましい。このような材質とすることによ
り、コストや加工性に有効となる。
【手続補正14】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0040
【補正方法】変更
【補正内容】
【0040】さらに、微小間隙3の長さは上記表1〜4
から0.1mm以下とすることが好ましい。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 軸方向に磁化可能な環状磁力源と、該環
    状磁力源の両端面に接して設けた一対の環状磁極片と、
    該一対の環状磁極片の内周面と微小間隙を介して貫通し
    て設けた軸と、前記一対の環状磁極片の内周面に対向す
    る前記軸の外周面側または前記一対の環状磁極片の内周
    面側の少なくともいずれか一方に設けられた複数個の環
    状突起と、該環状突起と対向面間の微小間隙内に介在す
    る磁性流体とからなる磁性流体シール装置において、 前記環状突起の軸方向幅を0.13mm以上0.24mm以
    下、 前記環状突起の径方向高さを0.28mm以上0.47mm
    以下、 前記環状突起の隣り合う側面間の軸方向間隔を0.38
    mm以上0.69mm以下、 の3条件のうち、少なくとも1条件以上を満足すること
    を特徴とする磁性流体シール装置。
  2. 【請求項2】 軸方向に磁化可能な環状磁力源と、該環
    状磁力源の両端面に接して設けた一対の環状磁極片と、
    該一対の環状磁極片の内周面に接して固着された軸と、
    前記一対の環状磁極片の外周面と微小間隙を介して内周
    面が取り囲む筒状ハウジングと、前記一対の環状磁極片
    の外周面または、前記一対の環状磁極片の外周面に対向
    する前記筒状ハウジングの内周面側の少なくともいずれ
    か一方に設けられた複数個の環状突起と、該環状突起と
    対向面間の微小間隙内に介在する磁性流体とからなる磁
    性流体シール装置において、 前記環状突起の軸方向幅を0.13mm以上0.24mm以
    下、 前記環状突起の径方向高さを0.28mm以上0.47mm
    以下、 前記環状突起の隣り合う側面間の軸方向間隔を0.38
    mm以上0.69mm以下、 の3条件のうち、少なくとも1条件以上を満足すること
    を特徴とする磁性流体シール装置。
JP6028927A 1994-01-31 1994-01-31 磁性流体シール装置 Pending JPH07217747A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6028927A JPH07217747A (ja) 1994-01-31 1994-01-31 磁性流体シール装置
DE1995102243 DE19502243A1 (de) 1994-01-31 1995-01-25 Mehrstufige Magnetfluid-Dichtung

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6028927A JPH07217747A (ja) 1994-01-31 1994-01-31 磁性流体シール装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH07217747A true JPH07217747A (ja) 1995-08-15

Family

ID=12262042

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP6028927A Pending JPH07217747A (ja) 1994-01-31 1994-01-31 磁性流体シール装置

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JPH07217747A (ja)
DE (1) DE19502243A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008147188A (ja) * 2006-12-08 2008-06-26 General Electric Co <Ge> 対流冷却式x線管ターゲット及びその製造方法
CN114635925A (zh) * 2022-02-23 2022-06-17 清华大学 基于表面织构的磁性液体密封装置

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1213518B1 (en) * 1999-07-09 2007-04-04 Nok Corporation Magnetic fluid seal

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3620584A (en) * 1970-05-25 1971-11-16 Ferrofluidics Corp Magnetic fluid seals
US4293137A (en) * 1978-12-11 1981-10-06 Ezekiel Frederick D Magnetic liquid shaft sealing
DE3207061C2 (de) * 1982-02-26 1986-09-18 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Abdichtungsvorrichtung mit einer magnetisierbaren Dichtungsflüssigkeit
US4440402A (en) * 1982-03-25 1984-04-03 Mechanical Technology Incorporated Ferrofin magnetic seal with opposed fin-like projections
JPS5950275A (ja) * 1982-09-16 1984-03-23 Rigaku Keisoku Kk 磁性流体軸封装置
US4407508A (en) * 1982-12-16 1983-10-04 Ferrofluidics Corporation Single-pole-piece ferrofluid seal apparatus and exclusion seal system
US4407518A (en) * 1983-01-05 1983-10-04 Ferrofluidics Corporation Nonbursting multiple-stage ferrofluid seal and system
US4526380A (en) * 1984-01-27 1985-07-02 Ferrofluidics Corporation Single pole piece multiple-stage ferrofluid seal apparatus
US4478424A (en) * 1984-01-27 1984-10-23 Ferrofluidics Corporation Ferrofluid seal apparatus and method
US4526382A (en) * 1984-05-03 1985-07-02 Ferrofluidics Corporation Radially polarized multiple-stage ferrofluid seal apparatus
US4927164A (en) * 1988-08-08 1990-05-22 Ferrofluidics Corporation Ferrofluid seal with epoxy pole pieces
US4865334A (en) * 1988-11-04 1989-09-12 Ferrofluidics Corporation Long-life multi-stage ferrofluid seals incorporating a ferrofluid reservoir

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008147188A (ja) * 2006-12-08 2008-06-26 General Electric Co <Ge> 対流冷却式x線管ターゲット及びその製造方法
CN114635925A (zh) * 2022-02-23 2022-06-17 清华大学 基于表面织构的磁性液体密封装置
CN114635925B (zh) * 2022-02-23 2024-02-13 清华大学 基于表面织构的磁性液体密封装置

Also Published As

Publication number Publication date
DE19502243A1 (de) 1995-08-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4526380A (en) Single pole piece multiple-stage ferrofluid seal apparatus
EP0012556A1 (en) Magnetic liquid shaft seal
US4527805A (en) High-pressure ferrofluid seal apparatus
US4526382A (en) Radially polarized multiple-stage ferrofluid seal apparatus
US8382118B2 (en) Magnetic fluid seal with centering of bearing and shaft by compressible member
US20060192345A1 (en) Magnetic Fluidic Seal with Improved Pressure Capacity
CN108980360B (zh) 一种磁源并联型磁流体密封结构
JPH0670495A (ja) リング状磁石をそなえたロータ
US4357021A (en) Ferrofluid rotary-shaft seal apparatus and method
US5372432A (en) Dynamic pressure bearing assembly
US4526381A (en) Magnetic disc liquid supporting
JPH07217747A (ja) 磁性流体シール装置
US5786741A (en) Polygon magnet structure for voice coil actuator
SU742657A1 (ru) Магнитожидкостное уплотнение
JPS60121948A (ja) 電気回転機械の磁石回転子の永久磁石固定方式
JPH01220776A (ja) 磁性流体シール装置
JPS5814949B2 (ja) 磁性流体軸封装置
JPS6311427Y2 (ja)
GB1480716A (en) Field shaping magnet structure
JPS60172775A (ja) 磁性流体を利用した回転シヤフトのシ−ル装置
SU651160A1 (ru) Магнитожидкостное уплотнение
SU1283476A1 (ru) Магнитожидкостное уплотнение
JPH0721971Y2 (ja) 磁性流体シール装置
JP2577238B2 (ja) 磁性流体を利用した耐圧シール装置
JPH0720453Y2 (ja) 磁性流体シール装置

Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20011106