TWI555933B - 磁性流體密封件 - Google Patents

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TWI555933B
TWI555933B TW101103369A TW101103369A TWI555933B TW I555933 B TWI555933 B TW I555933B TW 101103369 A TW101103369 A TW 101103369A TW 101103369 A TW101103369 A TW 101103369A TW I555933 B TWI555933 B TW I555933B
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福原拓人
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伊格爾工業股份有限公司
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00—Sealings
    • F16J15/44—Free-space packings
    • F16J15/447—Labyrinth packings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16J15/00—Sealings
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    • F16J15/40—Sealings between relatively-moving surfaces by means of fluid
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Description

磁性流體密封件 發明領域
本發明係有關於一種可填封相對地旋轉之2構件間之環狀間隙之磁性流體密封件。
發明背景
以往，已知的是用以填封相對地旋轉之2構件間之環狀間隙之磁性流體密封件。磁性流體密封件中，相較於由橡膠或樹脂等構成之密封件，具有摩擦力矩極低之優點。另一方面，磁性流體密封件的情況中，用以將磁性流體安定地保持於相對地旋轉之2構件間的構造具有相較於橡膠或樹脂等之固體材料較難的缺點。
為了安定地保持磁性流體，必須安定地形成磁性電路、及保持磁性流體之領域(空間)之變動要少。因此，例如相對地旋轉之2構件偏心時，則難以使磁性流體安定地保持。
先行技術文獻 專利文獻
專利文獻1：日本專利公開公報特開2010-58254號公報
專利文獻2：日本專利公開公報特開2003-254445號公報
專利文獻3：日本專利公開公報特開2002-349718號公報
專利文獻4：日本專利公開公報特開平7-111026號公報
專利文獻5：日本實用新型公開公報實開平6-71969號公 報
發明概要
本發明之目的在於提供一種即使二構件偏心時也可藉安定地保持磁性流體，發揮安定之密封性能之磁性流體密封件。
本發明係採用了以下手段以解決上述課題。
即，本發明之磁性流體密封件係用以填封相對地旋轉之二構件間之環狀間隙者，前述磁性流體密封件具有：設置於前述二構件中之其中一者之環狀磁性電路形成構件；設置於前述二構件中之另一者之環狀構件；及磁性吸附於前述磁性電路形成構件及前述環狀構件之間在軸方向上相對向之對向面間之磁性流體，其中前述環狀構件與前述磁性電路形成構件相對向之部位係由可隨該磁性電路形成構件搖動之具柔軟性之構件所構成。
根據本發明，磁性流體磁性吸附於磁性電路形成構件與環狀構件之間在軸方向上相對向之對向面間，且，環狀構件與磁性電路形成構件相對向之部位採用可隨該磁性電路形成構件搖動之構成。因此，即使因為二構件之偏心等而二構件間之環狀間隙之間隔產生變化，即使二構件朝軸方向相對地移動，磁性吸附有磁性流體之上述對向面間之距離可保持一定。因此，磁性流體安定地保持(磁性吸附)。
前述環狀構件中，至少前述磁性流體接觸之部位亦可為可吸入且保持該磁性流體之構造。
據此，可更確實地保持磁性流體，且即使因為飛散等而磁性流體之量減少，亦可將磁性流體供給至前述對向面間。又，環狀構件之材料本身即使為非磁性材料，吸入磁性流體而保持之部位可發揮與磁性材料相同之機能，因此可安定地形成磁性電路。
在比前述磁性流體被磁性吸附之部位更接近離心方向側，可設有防止磁性流體飛散之環狀飛散防止構件。
藉此，藉由離心力對磁性流體作用，即使磁性流體之一部份抵抗磁性吸附力而脫離磁性吸附部，亦可抑制磁性流體飛散到外部。
在前述二構件中之任一者，亦可於前述磁性流體被磁性吸附之部位之軸方向外側設有形成曲徑軸封構造之環狀曲徑軸封形成構件前述二構件。
藉此，可抑制磁性流體往外部洩漏、或異物由外部進入磁性流體密封件內(灰塵等)。
如以上所說明，根據本發明，即使是如二構件偏心之情況，亦可藉安定地保持磁性流體，以發揮安定之密封性能。
圖式簡單說明
第1圖係本發明之實施例1之磁性流體密封件之模式截面圖。
第2圖係本發明之實施例1之磁性流體密封件之模式截 面圖。
第3(a)~(g)圖係顯示本發明之實施例1之磁性電路形成構件之各種變形例的模式截面圖。
第4(a)~(d)圖係本發明之實施例2之磁性流體密封件之模式截面圖。
第5圖係本發明之實施例3之磁性流體密封件之模式截面圖。
第6圖係本發明之實施例4之磁性流體密封件之模式截面圖。
第7(a)圖係本發明之實施例5之磁性流體密封件之模式截面圖，第7(b)圖係曲徑軸封形成構件之內壁面圖。
第8圖係本發明之實施例6之磁性流體密封件之模式截面圖。
第9(a)~(c)圖係本發明之實施例7之磁性流體密封件之模式截面圖。
第10(a)~(f)圖係顯示磁鐵之各種變形例。
第11(a)~(g)圖係顯示環狀構件之各種變形例。
第12(a)~(c)圖係顯示環狀構件之各種變形例。
第13(a)~(d)圖係顯示環狀構件之變形例。
較佳實施例之詳細說明
以下參照圖式，根據實施例，例示地詳細說明用以實施該發明之形態。但，該實施例所記載之構成零件之尺寸、材質、形狀、其相對配置等只要無特別特定的記載，本發 明之範圍則並非僅限於該等者。
(實施例1)
參照第1圖~第3圖，說明本發明之實施例1之磁性流體密封件。再者，本實施例之磁性流體密封件1在攪拌機、VOC對策氣體密封件、用於半導體製造之真空裝置等之各種產業機器、或釣魚用捲線器、汽車等各種裝置之軸部中，可適用作為防止漏液用密封件或灰塵密封件。
<磁性流體密封件之全體構成>
特別是參照第1圖，說明本發明之實施例1之磁性流體密封件之全體構成。第1圖係顯示靜止時(為二構件之軸500與殼體600靜止時之狀態。
磁性流體密封件1係設置用以填封相對地旋轉(除了其中一者旋轉、另一者靜止之情況之外，兩者旋轉的情況也包含在內)之軸500與殼體600之間之環狀間隙。而且，磁性流體密封件1由安裝於殼體600之軸孔內周面之磁性電路形成構件100、安裝於軸500之環狀構件200、及磁性流體300所構成。
又，本實施例之磁性電路形成構件100具有：嵌著於殼體600之軸孔內周面之環狀永久磁鐵110、及分別設置於該永久磁鐵110之兩端(N極側端部與S極側端部)且為具有空孔之圓板狀之一對磁極構件(磁極片)120。又，一對磁極構件120分別設有沿著該等之對向面側、且沿著孔之周圍設置之磁極前端構件130。再者，磁極構件120與磁極前端構件130任一者皆由磁性材料所構成。
藉由以上構成，形成饋通永久磁鐵110、一對磁極構件120、一對磁極前端構件130、及一對磁極前端構件130間之間隙的磁性電路M。
環狀構件200為空孔之圓板狀構件，且其內周面固定於軸500之外周面。該環狀構件200係由具有柔軟性之材料所構成，外周面側可在軸方向上搖動。該材料之一例可舉如多孔矽、橡膠、樹脂、毛氈等布、紙。
又，該環狀構件200至少在接觸磁性流體300之部位附近為可吸入磁性流體300且保持之構造。即，環狀構件200之材料若採用上述之多孔矽、布、紙等，可藉由材料本身之性質，而吸入磁性流體300且予以保持。又，即使係橡膠或樹脂等材料本身之性質係不能吸入磁性流體300而予以保持者，亦可藉將磁性流體300接觸之附近作為發泡性之構造，利用毛細管現象而使環狀構件200吸入磁性流體300且予以保持。
而且，環狀構件200構成為在其外周側中與磁性電路形成構件100中之磁極前端構件130在軸方向上相對向。藉由將磁性流體300供給至該環狀構件200與磁極前端構件130之對向面間之附近，其一部份會被吸入至環狀構件200且被保持，並藉由磁性吸附力將磁性流體300保持於該對向面間。在此，即使係環狀構件200之素材非磁性材料的情況，亦可如上述，至少在磁性流體300接觸之部位附近保持有磁性流體300，因此可發揮與磁性材料相同的機能。藉此，形成安定之磁性電路，且磁性流體300安定地保持。
藉由以上構成，藉磁性電路形成構件100、環狀構件200、及磁性流體300，填封軸500與殼體600之間的環狀間隙。
<使用狀態>
特別參照第2圖，說明本發明之實施例1之磁性流體密封件1之使用時的狀態。
本實施例中，軸500與殼體600相對地旋轉時，軸500與殼體600會偏心。第2圖中顯示藉由偏心，殼體600對軸500朝圖中箭頭X方向相對地移動。即，軸500與殼體600在軸方向上相對地移動，且在圖示之截面部分中，顯示了軸500與殼體600之間的間隙變大的情況。
如此，軸500與殼體600相對地移動時，環狀構件200之其外周側附近藉由磁性吸附力而隨磁性電路形成構件100中之磁極前端構件130的動作搖動。藉此，維持保持有磁性流體300之狀態。
<本實施例之磁性流體密封件之優點>
根據本實施例之磁性流體密封件1，即使軸500與殼體600因為偏心等而相對地移動，亦可安定地保持磁性流體300。關於此點更詳細加以說明。
本實施例之磁性流體密封件1中，係構成為磁性流體300磁性吸附於磁性電路形成構件100中之磁極前端構件130與環狀構件200之間在軸方向上相對向之對向面間。因此，即使軸500與殼體600之間之間隙的間隔有變化也可僅藉變化環狀構件200中接觸磁性流體300之位置，而環狀構 件200與磁極前端構件130之對向面間的距離不改變。
又，本實施例之磁性流體密封件1中，環狀構件200係構成為與磁極前端構件130相對向之部位會隨著該磁極前端構件130而搖動。因此，即使軸500與殼體600在軸方向上相對地移動，環狀構件200與磁極前端構件130之對向面間的距離也幾乎沒有變化。
如此，即使軸500與殼體600之間之間隙的間隔有所變化，即使軸500與殼體600在軸方向上相對地移動，環狀構件200與磁極前端構件130之對向面間的距離也幾乎沒有變化。因此，磁性流體300可安定地保持(磁性吸附)於環狀構件200與磁極前端構件130之對向面間的領域。
又，本實施例中，環狀構件200中至少接觸磁性流體300的部位為可吸入磁性流體300且保持之構造。因此，可更確實地保持磁性流體300。又，即使因飛散等而磁性流體300的量減少，亦可將保持於環狀構件200之磁性流體300供給到環狀構件200與磁極前端構件130之對向面間的領域。由此，藉使磁性流體300大量地保持於環狀構件200，可長期供給磁性流體300，並可延長壽命。又，即使環狀構件200之材料本身為非磁性材料，由於保持磁性流體300之部位可發揮與磁性材料相同的機能，因此可安定地形成磁性電路M。
又，本實施例中，係在環狀構件200之前端附近及磁性電路形成構件100之位置形成磁性電路，並可藉該磁性電路保持磁性流體300。因此，軸500之材料可為磁性材料亦可 為非磁性材料。又，即使軸500與殼體600之間的環狀間隙的間隔較寬，亦不需要如習知般設置由磁性材料構成之套筒以形成磁性電路等。再者，本實施例中，只要使一對磁極構件120(磁極前端構件130)中之其中一者於環狀構件200之間的微小間隙磁性吸附磁性流體300即可，因此亦不需要增加磁性流體300之量。又，就一對之磁極構件120(磁極前端構件130)間之距離，也是只要為可形成磁性電路M之距離，較寬或較窄皆可，設計自由度較大。
又，環狀構件200與磁極前端構件130之間存在磁性流體300，因此可藉由自己潤滑作用而極為降低摩擦抵抗。再者，環狀構件200之表面施行使摩擦抵抗減少之表面處理，藉此更為減少摩擦抵抗。
<其他>
上述之說明中，係如第1圖及第2圖所示，顯示磁性電路形成構件100由環狀之永久磁鐵110、一對磁極構件120與截面矩形之一對磁極前端構件130所構成之情況，但可適用本發明之磁性電路形成構件並不限定於該種構成。參照第3圖說明可適用本發明之磁性電路形成構件之其他例。第3圖係顯示磁性電路形成構件之各種變形例的模式截面圖，且僅顯示主要部之截面。再者，第3(c)~(g)圖中，磁性電路形成構件中省略永久磁鐵，且僅顯示一對磁極構件之其中一者。
第3(a)圖係顯示磁性電路形成構件僅由磁鐵構成情況之一例。即，將空孔之圓板狀之一對永久磁鐵111設置於殼 體600之軸孔之內周面。該一對永久磁鐵111中，其中一者的內周側為N極、外周側為S極，另一者之內周側為S極、外周側為N極，藉此可形成如圖示之磁性電路M，並且可使磁性流體300磁性吸附於永久磁鐵111之前端。
又，第3(b)圖顯示第3(a)圖所示之構成中，沿著一對永久磁鐵111之對向面側、且為孔的周圍設置環狀磁極前端構件130之情況。藉此，可使磁性流體300僅集中於與環狀構件200(第3圖中不圖示)對向之之對向面側。
第3(c)圖顯示上述第1圖及第2圖所示之構成中，未設有磁極前端構件130之情況。此種情況下，磁性吸附於磁極構件120之前端之磁性流體300不僅圍繞與環狀構件200(第3圖中不圖示)之對向面側，也環繞其相反側，但就磁性流體300之保持機能則幾乎不影響。
第3(d)圖係顯示磁極前端構件131之截面形狀為三角形之情況。又，第3(e)圖係顯示磁極前端構件132之截面形狀為半楕圓形的情況。若採用了該等構成，可將保持磁性流體300之位置集中於更小的領域。
第3(f)圖係顯示截面形狀為三角形之磁極前端構件133鄰接設置於2處之情況，第3(g)圖係顯示於磁極構件121之前端附近中與環狀構件200(第3圖中不圖示)之對向面側形成複數截面三角形之溝121a的情況。若採用了該等構成，可抑制相對於磁極前端構件133或磁極構件121，保持磁性流體300之位置的移動，並可更安定的保持磁性流體300。
又，上述之說明中，如第1圖及第2圖所示，顯示了環 狀構件200之截面形狀為矩形的情況，但本發明中可適用於之環狀構件的形狀並不限定於此。例如，可採用截面形狀為三角形者或前端為圓弧狀者或接近楕圓形之形狀者等適宜者。進而，上述之各種例中，係顯示磁極構件與磁極前端構件為分開的構件，但亦可採用將該等作為一體之構件。
(實施例2)
第4圖係顯示本發明之實施例2。並就本實施例中除了上述實施例1所示之構成之外，還具有可防止磁性流體飛散之環狀飛散防止構件之情況的構成加以說明。與實施例1相同之構成部分則賦予相同標號，並適當地省略其說明。再者，第4圖係顯示磁性流體密封件之模式截面圖，主要部僅顯示切斷之切截面。
本實施例中，係顯示於相較於磁性吸附有磁性流體300之部位更朝離心方向側，設有防止磁性流體300飛散之環狀飛散防止構件的情況。
第4(a)圖所示之例係於磁極構件120設有環狀飛散防止構件410。該飛散防止構件410係為之其中一端固定於磁極構件120，且另一端(自由端)側朝環狀構件200之前端延伸。藉此，成為相較於磁性吸附有磁性流體300之部位更接近離心方向側被飛散防止構件410所覆蓋之構造。
藉由以上構成，即使隨著軸500與殼體600之相對地旋轉，離心力作用於磁性流體300，其一部份份抵抗磁性吸附力而由磁性吸附部遠離離心方向，亦可藉由飛散防止構件410而抑制磁性流體往磁性流體密封件1之外部飛散。再者，脫離磁性吸附部之磁性流體在離心力作用期間，為附 著於飛散防止構件410周邊的狀態，但是當離心力作用消失時，可藉由磁性吸附力而再次返回原來的位置。
又，第4(b)圖所示之例係顯示於永久磁鐵110設置環狀飛散防止構件420之情況，第4(c)圖所示之例係顯示於環狀構件200設有環狀飛散防止構件430之情況。該等情況亦可得到與上述情況相同之作用效果。
再者，第4(a)~(c)圖中之箭頭係表示因離心力而磁性流體之一部份份遠離磁性吸附部之方向。
上述之飛散防止構件410、420、430宜由附著該等之磁性流體不會磁性地吸附之非磁性材料所構成。
進而，採用上述之設置飛散防止構件410，420，430之構成的情況中，亦可採用磁性流體300先充滿由該等飛散防止構件410、420、430與環狀構件或磁極構件等所形成之空間領域內的構成。若採用此種構成，由於增加儲存之磁性流體300的量，因此可延長磁性流體密封件1的壽命。再者，第4(d)圖係顯示第4(a)圖所示之例中，磁性流體充滿前述空間領域內之情況。
(實施例3)
第5圖係顯示本發明之實施例3。上述實施例1中，係顯示藉由一個環狀構件在1處保持磁性流體之情況的構成，但在本實施例中，係顯示藉由2個環狀構件在2處保持磁性流體之情況的構成。與實施例1相同之構成部分則賦予相同標號，並適當省略其說明。再者，第5圖係顯示磁性流體密封件之模式截面圖，關於主要部僅顯示所切斷之切截面。
如第5圖所示，磁性電路形成構件100之構成與實施例1 相同。而且本實施例中，係對軸500設置2個環狀構件200。關於環狀構件200本身之構成與上述實施例1之情況相同。
而且，在該等一對環狀構件200中之其中一者與一對磁極前端構件130中之其中一者之間、以及一對環狀構件200中之另一者與一對磁極前端構件130中之另一者之間分別採用使磁性流體300磁性吸附之構成。
根據本實施例，可在2處將軸500與殼體600之間的環狀間隙填封。
(實施例4)
第6圖係顯示本發明之實施例4。上述實施例1中，係顯示環狀構件直接固定於軸之情況，但在本實施例中，係顯示於嵌合在軸之套筒設置環狀構件之情況的構成。與實施例1相同之構成部分則賦予相同標號，並適當省略其說明。再者，第6圖係顯示磁性流體密封件之模式截面圖，關於主要部則僅顯示切斷之切截面。
本實施例中，設有嵌合於軸500之套筒210。而且，於該套筒210固定有環狀構件200。關於其他構成則與上述實施例1相同。
因技術性理由或其他狀況而無法對軸500固定環狀構件200之情況、或環狀構件200為消耗品而必須適時更換時，係如本實施例，於套筒210設置環狀構件200係有效的。也就是說，本實施例之情況可將於套筒210設有環狀構件200者作為1零件來處理。
(實施例5)
第7圖係顯示本發明之實施例5。本實施例中係就除了 上述實施例1所示之構成以外，形成曲徑軸封構造之情況的構成加以說明。與實施例1相同之構成部分則賦予相同標號，並適當省略其說明。再者，第7圖係顯示磁性流體密封件之模式截面圖，關於主要部係僅顯示切斷之切截面。
如第7(a)圖所示，本實施例中，於軸500設置環狀之曲徑軸封形成構件450，該環狀之曲徑軸封形成構件450係於磁性吸附有磁性流體300之部位之軸方向外側形成曲徑軸封構造。該曲徑軸封形成構件450係具有孔(與軸500之外徑相同之孔)之圓板狀構件，且其內周面固定於軸500之外周面。該曲徑軸封形成構件450與磁極構件120之間形成有微小的間隙，藉由該微小間隙而形成曲徑構造。藉此，可抑制磁性流體之一部份洩漏到外部，並且抑制異物(灰塵等)由外部進入內部。又，軸500旋轉時，於曲徑軸封形成構件450之內壁面側設置可發揮泵效果之突起或溝會更有效。第7(b)圖係顯示其中一例。圖中，450a、450b、450c係發揮泵效果之突起。
再者，宜藉由曲徑軸封形成構件450之旋轉方向與突起或溝之形狀的組合而朝離心方向產生泵送作用。藉此，可達到強化防止來自外部之異物進入的效果。再者，此種情況下亦可藉由上述曲徑軸封造成之效果、或設置突起或溝而充分地抑制磁性流體之一部份朝外部洩漏。
(實施例6)
第8圖係顯示本發明之實施例6。上述各實施例中，係顯示於殼體側設置磁性電路形成構件，且於軸側設置環狀構件時的構成，但在本實施例中，係顯示於軸側設置磁性 電路形成構件，於殼體側設置環狀構件之情況的構成。與實施例1相同之構成部分則賦予相同標號，且適當省略其說明。再者，第8圖係顯示磁性流體密封件之模式截面圖，主要部僅顯示切斷之切截面。
本實施例中，於軸500設置磁性電路形成構件100，於殼體600設置環狀構件200。磁性電路形成構件100及環狀構件200僅係內周面側與外周面側對徑方向成對稱形狀基本上與上述實施例1所說明者為相同構成。且本實施例中當然也可得到與上述實施例1相同的作用效果。
<其他>
關於在上述實施例1之第3圖所示之磁性電路形成構件之各種構成、在實施例2所示之飛散防止構件之各種構成、實施例3所示之設置2個環狀構件之構成、實施例4所示之設置套筒之構成、實施例5所示之設置曲徑軸封形成構件之構成，可由該等當中加以自由組合。
又，實施例6所示之構成中，亦可自由應用實施例1-5所示之各種構成。但是，實施例1-5所示之各種構成應用到實施例6所示之構成之情況時，徑方向係做成內周面側與外周面14側成對稱之形狀。再者，將實施例2所示之飛散防止構件應用於實施例6所示之構成時，飛散防止構件係設置於殼體600之軸孔內周面或者環狀構件200。
密封件對象為液體時，只要適當施行表面處理使該液體不進入各種構件之界面即可。
(實施例7)
第9圖係顯示本發明之實施例7。上述各實施例中，係 顯示於環狀構件中軸方向之兩側分別配置磁極構件或磁鐵之情況的構成，但本實施例中，係顯示僅於環狀構件中軸方向之單側配置磁鐵等之情況的構成。與實施例1相同之構成部分則賦與相同標號，且適當省略其說明。再者，第9圖係顯示磁性流體密封件之模式截面圖，主要部僅顯示切斷之切截面。又，(a)~(c)顯示各種變形例。
第9(a)圖係顯示僅由單一永久磁鐵112構成磁性電路形成構件100之情況。即，該例中，使環狀之永久磁鐵112之外周面固定於殼體600之軸孔內周面。再者，永久磁鐵112中之軸方向之其中一面為N極，另一面為S極。環狀構件200與上述實施例1為相同之構成。而且，藉由使磁性流體300保持於永久磁鐵112與環狀構件200之對向面，而構成磁性流體密封件1。
如上所述，本實施例中，相較於實施例1為單純之構造且減少零件數目，並且亦可簡單進行組裝作業。
第9(b)圖係第9(a)圖所示之磁性流體密封件1之變形例。該例中，磁性電路形成構件100由永久磁鐵112、及由用以保持該永久磁鐵112之磁性材料形成之保持構件122所構成。於空孔之圓板狀保持構件122設置環狀溝122g，環狀之永久磁鐵112嵌合且保持於該環狀溝122g。再者，永久磁鐵112中軸方向之其中一面為N極，另一面為S極。根據該例，雖然相較於第9(a)圖所示之磁性流體密封件1，構造稍微複雑，但可縮小磁性流體300之保持領域，並可減少磁性流體300之量。
第9(c)圖係第9(a)圖所示之磁性流體密封件1的變形例。該例中，磁性電路形成構件100由永久磁鐵112、設置於該永久磁鐵112中軸方向之兩端之一對磁極構件122a，122b所構成。再者，永久磁鐵112中，軸方向之其中一面為N極，另一面為S極。而且，藉由作成在一對磁極構件122a，122b之內周端部側之間形成微小間隙，可將磁性流體300保持於該微小間隙。根據該例，雖然相較於第9(a)圖所示之磁性流體密封件1，構造變得稍微複雑，但可縮小磁性流體300之保持領域，並可減少磁性流體300之量。
再者，本實施例中，為了盡量使磁力集中於保持磁性流體300之部分，固定永久磁鐵112或保持構件122或磁極構件122a，122b之殼體600宜由非磁性材料所形成。又，殼體600本身由磁性材料構成時，亦可於殼體600之軸孔內周配置由非磁性材料構成之環狀套筒，將永久磁鐵112等固定於套筒之內周。
又，本實施例中，亦可適當採用設置實施例2所示之飛散防止構件之各種構成或實施例5所示之曲徑軸封形成構件之構成。更進一步，本實施例中，亦可如實施例6所示，採用於軸500設置磁性電路形成構件100，於殼體600設置環狀構件200之構成。此種情況下，宜使軸500由非磁性材料構成。
<磁鐵之各種例>
使用於上述各實施例之永久磁鐵可採用軸方向之其中一面為N極，另一面為S極而構成之單一之環狀永久磁鐵，但在各實施例可採用之永久磁鐵不受限於此種永久磁鐵。 在此，可參照第10圖說明各實施例中可採用之磁鐵的一例。
第10(a)圖所示之磁鐵113由複數圓板狀之永久磁鐵113a、及由用以保持該等複數永久磁鐵113a之非磁性材料構成之保持構件113b所構成。再者，保持構件113b為空孔之圓板狀構件，且設有複數圓形孔113b1以保持永久磁鐵113a。永久磁鐵113a分別嵌合且保持於該等複數孔113b1。再者，圓板狀之永久磁鐵113a之其中一面為N極、另一面為S極，且由保持構件113b保持成同徑朝向同一面側。但是，亦可採用於其中一面側中N極與S極交互排列地組合之構成。
第10(b)圖所示之磁鐵114藉由組合扇狀之永久磁鐵114a而全體構成環狀磁鐵。扇狀之永久磁鐵114a之其中一面為N極、另一面為S極，且組合成同極朝向同一面側。但是，亦可採用在其中一面側中N極與S極交互地排列組合之構成。
第10(c)圖所示之磁鐵115係將其中一面為N極且另一面為S極所構成之環狀永久磁鐵115a呈同心狀且在其中一面側中N極與S極交互排列地組合複數個而成。
第10(d)圖所示之磁鐵116係藉由將其中一面為N極、另一面為S極所構成之略棒狀永久磁鐵116a組合複數個，使N極與S極成在其中一面側中交互地排列，而全體構成環狀磁鐵。
第10(e)圖係第10(c)圖所示之磁鐵115之截面圖，且顯示了保持有磁性流體300之狀態。
第10(f)圖所示之磁鐵118為第10(c)(e)圖所示之磁鐵118的變形例，且係一部份做成2層構造之例。即，僅有一部份做成2層構造，且使磁性流體300保持於該部分，藉此可縮小保持磁性流體300之部位。
<環狀構件之各種例>
使用於上述各實施例之環狀構件只要係空孔之圓板狀構件，且具有柔軟性而可朝軸方向搖動者即可。因此，例如亦可採用由單一非磁性材料構成之1層構造者，但可在各實施例採用之環狀構件不限定於該種環狀構件。在此，參照第11圖~第13圖說明各實施例中可採用之環狀構件之一例。
由於環狀構件係構成磁性電路之一部份，因此宜由磁性材料所構成，但如上述，環狀構件需要柔軟性，找不到可兼具磁性與柔軟性之單一材料。因此，為了使之具備磁性與柔軟性，可採用於如多孔矽、橡膠、樹脂、毛氈等布、紙具有柔軟性之材料使之含有填料或引線等之磁性體的構成。第11圖顯示此種例。
再者，第11圖係顯示以空孔之圓板狀構件為基材，且於基材之內部配置有磁性體之環狀構件的各種例。再者，該基材係由具有柔軟性之非磁性材料所構成。第11(a)圖顯示於基材內部沿著周方向配置複數個棒狀磁性體N之環狀構件211。第11(b)圖係顯示於基材內部沿著周方向配置複數個圓板狀磁性體N之環狀構件212。第11(c)圖係顯示於基材之內部呈放射狀配置複數個棒狀之磁性體N之環狀構件213。第11(d)圖係顯示於基材之內部呈同心狀配置複數個環 狀磁性體N之環狀構件214。第11(e)圖係顯示基材內部中構成為配置磁性體N之部位與未配置之部位呈格子狀配列之環狀構件215。第11(f)圖係顯示第11(c)圖中之xx截面。該等第11(a)~(f)圖所示之環狀構件中，關於在基材內部配置磁性體N之手法沒有特別限定。例如，基材為布的時候，可藉織入磁性體N而使磁性體N配置於基材內部。第11(g)圖係顯示藉於基材材料織入粉狀磁性體N，且在粉狀磁性體N分散於基材內部之狀態下配置之環狀構件216。
如以上所述，根據該等環狀構件，可兼具磁性與柔軟性。藉由環狀構件具備磁性，提高磁性特性，且可提高磁性流體之保持力，並可提高密封性。再者，藉由調整磁性體之量或配置，可調整磁性與柔軟性之平衡。關於磁性體N之大小沒有特別限定，但以大於磁性流體300中之磁性粒子者為佳。
其次，參照第12圖，說明可增加可保持之磁性流體之量的環狀構件。第12(a)圖所示之環狀構件217具有：產生毛細管現象之毛細管部217a、及連接於毛細管部217a之中空部217b。再者，環狀構件217由不能吸入保持磁性流體300之材料(橡膠或樹脂)構成。根據如此構成之環狀構件217，可藉先將磁性流體300貯存於中空部217b，可長期將磁性流體300供給至環狀構件217與磁極構件等之間，並且可延長壽命。
第12(b)圖所示之環狀構件218係由具有產生毛細管現象之毛細管部之第1層218a、與可藉材料本身的性質吸入且 保持磁性流體之第2層218b、及第3層218c構成之多層構造所構成。再者，第1層218a與第3層218c係由不可吸入且保持磁性流體300之材料所構成。根據如此構成之環狀構件218，可使磁性流體300先保持於第2層218b，且可長期將磁性流體300供給到環狀構件218與磁極構件等之間，並可延長壽命。
第12(c)圖所示之環狀構件219係由具有產生毛細管現象之毛細管部之第1層219a、藉由材料本身之性質而可吸入且保持磁性流體之第2層219b、及具有中空部之第3層219c構成之多層構造所構成。再者，第1層219a與第3層219c係由不可吸入且保持磁性流體300之材料構成。根據如此構成之環狀構件219，藉先使磁性流體300保持於第2層218b，並且先將磁性流體300貯存於第3層219c之中空部，可長期將磁性流體300供給到環狀構件219與磁極構件等之間，並且可延長壽命。
再者，圖中係顯示該等環狀構件217、218、219中，設置毛細管部之位置設置於全體之情況，但亦可僅在使磁性流體300保持在與磁極構件等之間的位置。又，藉調整中空部之配置位置或大小，可調整採用積層構造時之各層的厚度，藉此調整環狀構件之柔軟性。
其次，參照第13圖，說明即使在軸500與殼體600在軸方向上相對地大幅移動之環境下，亦可安定地保持磁性流體300之環狀構件。第13(a)圖所示之磁性流體密封件1中，係顯示上述實施例1所示之構成中，僅變更環狀構件220之 構成之例。即，上述實施例1中之環狀構件200為空孔之圓板狀(平板狀)構件，相對於此，該變形例中之環狀構件220非平板狀而構成為伸縮管狀之點與上述實施例1之環狀構件200不同。
環狀構件200為平板狀時，藉由往相對於殼體600之軸500之軸方向移動，環狀構件200之固定部移動到保持磁極構件120之磁性流體300之面相反之面側時，恐有環狀構件200之外周端部朝遠離磁極構件120之方向移動之虞(參照第13(b)圖)。因此，難以安定地保持磁性流體300。
另一方面，環狀構件220為伸縮管狀時，由於對於內周側，外周側可朝軸方向柔軟變形，因此即使如上述，環狀構件220之固定部移動，相對於磁極構件120(磁極前端構件130)之環狀構件220之外周側端部的位置關係幾乎不會有變化(參照第13(c)圖)。因此，可安定地保持磁性流體。又，若將環狀構件220構成為伸縮管狀，由於也容易對徑方向伸縮，因此即使對於大幅的偏心也可安定的保持磁性流體。再者，此種情況下，由於環狀構件220之外周端部會變形成抵觸到永久磁鐵110之內周面也收縮此可安定的保持磁性流體300。又，藉將環狀構件220做成伸縮管狀，亦可在複數處保持磁性流體，並可更為提高密封性能。
又，環狀構件即使非為伸縮管狀，而是例如第13(d)圖所示，採用構成為截面看呈階梯狀之環狀構件220a，亦可得到同樣的作用效果。此種情況下，初期狀態中，亦可將環狀構件220a之內周側固定於磁極構件120等之外側，亦可 固定於內側。
1‧‧‧磁性流體密封件
100‧‧‧磁性電路形成構件
110,111,112,113a,113b,114a,115a,116a‧‧‧永久磁鐵
113,114,115,116,118‧‧‧磁鐵
120,121,122a,122b‧‧‧磁極構件
121a‧‧‧溝
122‧‧‧保持構件
122g‧‧‧環狀溝
130,131,132,133‧‧‧磁極前端構件
200‧‧‧環狀構件
210‧‧‧套筒
211,212,213,214,215,216,217,218,219‧‧‧環狀構件
217a‧‧‧毛細管部
217b‧‧‧中空部
218a‧‧‧第1層
218b‧‧‧第2層
218c‧‧‧第3層
219a‧‧‧第1層
219b‧‧‧第2層
219c‧‧‧第3層
200‧‧‧環狀構件
220,220a‧‧‧環狀構件
300‧‧‧磁性流體
410,420,430‧‧‧飛散防止構件
450‧‧‧曲徑軸封形成構件
450a,450b,450c‧‧‧突起
500‧‧‧軸
600‧‧‧殼體
M‧‧‧磁性電路
N‧‧‧磁性體
第1圖係本發明之實施例1之磁性流體密封件之模式截面圖。
第2圖係本發明之實施例1之磁性流體密封件之模式截面圖。
第3(a)~(g)圖係顯示本發明之實施例1之磁性電路形成構件之各種變形例的模式截面圖。
第4(a)~(d)圖係本發明之實施例2之磁性流體密封件之模式截面圖。
第5圖係本發明之實施例3之磁性流體密封件之模式截面圖。
第6圖係本發明之實施例4之磁性流體密封件之模式截面圖。
第7(a)圖係本發明之實施例5之磁性流體密封件之模式截面圖，第7(b)圖係曲徑軸封形成構件之內壁面圖。
第8圖係本發明之實施例6之磁性流體密封件之模式截面圖。
第9(a)~(c)圖係本發明之實施例7之磁性流體密封件之模式截面圖。
第10(a)~(f)圖係顯示磁鐵之各種變形例。
第11(a)~(g)圖係顯示環狀構件之各種變形例。
第12(a)~(c)圖係顯示環狀構件之各種變形例。
第13(a)~(d)圖係顯示環狀構件之變形例。
1‧‧‧磁性流體密封件
100‧‧‧磁性電路形成構件
110‧‧‧永久磁鐵
120‧‧‧磁極構件
130‧‧‧磁極前端構件
200‧‧‧環狀構件
300‧‧‧磁性流體
500‧‧‧軸
600‧‧‧殼體
M‧‧‧磁性電路

Claims (3)

  1. 一種磁性流體密封件，係用以填封相對地旋轉之二構件間之環狀間隙者，前述磁性流體密封件具有：設置於前述二構件中之其中一者之環狀磁性電路形成構件；設置於前述二構件中之另一者之環狀構件；及磁性吸附於前述磁性電路形成構件及前述環狀構件之間在軸方向上相對向之對向面間之磁性流體，其中前述磁性流體僅磁性吸附於前述環狀構件在軸方向上之其中一側的對向面間，前述環狀構件與前述磁性電路形成構件相對向之部位係由可隨該磁性電路形成構件搖動之具柔軟性之構件所構成，前述環狀構件中，至少前述磁性流體接觸之部位是可吸入且保持該磁性流體的構造。
  2. 如申請專利範圍第1項之磁性流體密封件，其中在比前述磁性流體被磁性吸附之部位更接近離心方向側，設有防止磁性流體飛散之環狀飛散防止構件。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之磁性流體密封件，其中在前述二構件中之任一者，於前述磁性流體被磁性吸附之部位之軸方向外側設有形成曲徑軸封構造之環狀曲徑軸封形成構件。
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