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CN103732934A - 采用磁性流体的密封装置 - Google Patents

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CN103732934A
CN103732934A CN201280039560.7A CN201280039560A CN103732934A CN 103732934 A CN103732934 A CN 103732934A CN 201280039560 A CN201280039560 A CN 201280039560A CN 103732934 A CN103732934 A CN 103732934A
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Abstract

防止雾沫和颗粒的产生，防止真空侧的真空质量的下降和压力变动。具备设于壳体内的轴向的中央部的磁性流体密封体以及设于所述磁性流体密封体的两侧的滚动轴承，在所述两侧的滚动轴承中，在配置于真空侧的滚动轴承的润滑部填充有磁性流体并且在外圈的真空侧安装有磁铁，在所述磁铁的与所述滚动轴承的外圈相反的一侧，安装有磁性材料制的环状的磁轭，所述磁轭以具有游隙的方式嵌合于旋转轴。

Description

采用磁性流体的密封装置
技术领域
本发明涉及采用磁性流体的密封装置，特别是涉及在真空场中使用的、采用适合于滚动轴承的密封的磁性流体的密封装置，所述真空场为半导体、FPD（Flat PanelDisplay：平板显示器）和太阳能电池等的制造装置中的真空场。
背景技术
在半导体制造装置等中，例如在借助真空泵保持为真空状态的反应室内配置晶片，并导入反应气体，通过CVD（Chemical vapor deposition：化学气相沉积）法等形成薄膜。反应室内的工件的搬送需要保持在气密状态下进行，在出于该目的的搬送机构中，需要将在反应室内实际把持工件的臂部部分与用于从反应室的外部向臂部部分传递动力的驱动机构之间在气密状态下完全分隔开。而且，需要尽量抑制反应室的一侧产生尘埃等。因此，期望反应室内的臂部部分的驱动机构为不产生磨损粉末、润滑剂的雾沫等的机构。
在上述那样的半导体制造装置等中，例如采用图10所示那样的磁性流体密封装置101。所述磁性流体密封装置采用磁路形成单元，所述磁路形成单元由作为一对磁极片的极靴102、103和被所述一对极靴102、103夹持的作为磁力产生单元的磁铁104构成。并且，一对极靴102、103通过用于提高密封性的O型圈105、106被安装于壳体112，通过极靴102、103、磁铁104、磁性流体107和磁性材料制的轴111形成磁路，将磁性流体107保持在极靴102、103与形成于轴111的多个环状突起末端之间，从而具备将作为密封对象侧的真空侧保持为真空状态的密封功能（以下，称作“现有技术1”。）。
并且，在所述磁性流体密封装置101的大气侧配置有一端支承式的作为轴承部的轴承110。所述轴承110一般配置在磁性流体密封装置101的大气侧以避免由轴承110产生粉尘。轴承110采用角接触轴承等，所述轴承110的润滑大多使用润滑脂。
而且，作为密封型滚动轴承已知图11所示的滚动轴承（以下，称为“现有技术2”。例如，参照专利文献1）。
所述现有技术2具备在滚动轴承130的外圈131的两侧固定的一对密封体133、133，各密封体133由在外圈131固定的永久磁铁134和在所述永久磁铁134固定的磁轭135构成，在所述磁轭135与内圈132之间的密封间隙中存在磁性流体，从而使得进入到一对密封体133、133之间的润滑脂等润滑剂被磁性流体密封。
然而，在上述现有技术1和2中，润滑脂等润滑剂一般是在基底油液中混合增稠剂而成的，会发生油分离。温度越高，所述状况变得越显著，在如图10那样轴承为单臂支承式的轴承的情况下，分离出的油液从轴承110流出，并混入到磁性流体107中，从而发生磁性流体107的劣化，存在着对耐压性和真空性产生恶劣影响而使磁性流体密封装置101的寿命缩短的问题。而且，在现有技术2中，润滑脂等润滑剂也会发生油分离并混入到磁性流体中，从而产生与现有技术1同样的问题（以下称为“第一问题”。）。
而且，在现有技术1中，由于分离出的油液从轴承110流出到大气侧而成为干燥状态，因此，转矩增大，在最糟糕的情况下，有时轴承也会损坏。并且，在向轴承添加润滑脂的情况下，需要分解装置，不得不进行繁杂的作业。
另一方面，对于将轴承配置于真空侧的两端支承式的磁性流体密封装置等，与单臂支承式的装置同样地存在第一问题，而且还出现了气泡和水分散发到真空中而使真空腔内的真空质量下降、或者引起压力变动的问题（以下称为“第二问题”。）。
鉴于上述现有技术1的第一问题，已知下述装置：在大气侧的极靴的上表面，在壳体侧具备向下方凹陷的油液收纳部，在轴承处润滑脂发生油分离并且分离出的油液从轴承流出的情况下，所述分离出的油液积存在位于轴承的下部的油液收纳部，从而防止油液混入到磁性流体中（以下称为“现有技术3”。例如，参照专利文献2。）。
而且，鉴于上述第二问题，如图12所示，已知下述结构：对于在由分隔壁120以气密状态分隔开的真空侧和大气侧之间传递旋转力等动力的旋转传递装置，作为将旋转输出轴121支承成能够旋转自如的第一和第二球轴承113、114的润滑剂，采用磁性流体以取代润滑脂（以下称为“现有技术4”。例如，参照专利文献3。）。所述现有技术4为，利用夹在第一和第二球轴承113、114的外圈之间的圆环状的第一衬垫115和夹在内圈之间的圆环状的第二衬垫116、圆环状阶梯面122a和螺母117来限定第一和第二球轴承113、114的外圈和内圈的轴线方向的位置，为了构成磁路，第一衬垫115由铁素体类或者马氏体类不锈钢等强磁性体形成，而且被磁化成所述第一衬垫115的轴线方向的端部成为N极、S极，并且，旋转输出轴121的至少轴部分122由磁性体形成，除此之外，球轴承113、114也为一般使用的金属制的磁性体，第二衬垫116为非磁性体，将球轴承113、114的接触部分的周围形成为由磁性流体覆盖的状态。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开昭63-101520号公报
专利文献2：日本特开2003-254446号公报
专利文献3：日本特开平11-166597号公报
发明内容
发明要解决的课题
在上述现有技术3中，虽然存在着防止油液混入的磁性流体不发生劣化、不会对耐压性和真空性产生影响、实现了磁性流体密封装置的长寿命化的效果，但是在真空中的情况下，存在着积存在油液收纳部的油液中含有的气泡和水分散发到真空中而使真空腔内的真空质量降低的问题。
而且，如上述现有技术4那样，在采用磁性流体来取代润滑脂作为润滑剂、并利用使用磁铁的磁路固定磁性流体的结构中，虽然期待在球轴承的接触部分产生的微小的磨损粉末等颗粒减少，但是实际进行试验的话，如图8和图9所示，与采用润滑脂作为润滑剂的情况相比，颗粒产生量相当多。
不过，在该试验中，在润滑剂为润滑脂的情况下，在轴承设置公知的防护件以使颗粒不易产生，而另一方面，在润滑剂为磁性流体的情况下，不与图12同样地在轴承设置防护件，还采用磁力弱的磁铁。
本发明正是为了解决上述那样的问题而完成的，其目的在于提供一种采用磁性流体的密封装置，该密封装置防止雾沫和颗粒从轴承部向真空侧的影响，能够防止真空侧的真空质量的降低和压力变动。
用于解决课题的方案
为了达成上述目的，本发明的采用磁性流体的密封装置的第一特征在于，所述采用磁性流体的密封装置是设于壳体与旋转轴之间并对真空侧与大气侧进行密封的密封装置，
所述采用磁性流体的密封装置具备：磁性流体密封体，所述磁性流体密封体设于所述壳体内的轴向的中央部；以及滚动轴承，所述滚动轴承设于所述磁性流体密封体的两侧，
在所述两侧的滚动轴承中，在配置于真空侧的滚动轴承的润滑部填充有磁性流体，并且在所述配置于真空侧的滚动轴承的外圈的真空侧安装有磁铁，
在所述磁铁的与所述滚动轴承的外圈相反的一侧安装有磁性材料制的环状的磁轭，所述磁轭以具有游隙的方式嵌合于旋转轴。
根据该特征，对于在旋转轴的两侧设置滚动轴承来防止旋转轴的偏心的结构，能够防止雾沫和颗粒的产生，防止真空侧的真空质量的降低和压力变动，而且防止磁性流体密封装置的劣化，或者消除因使用润滑脂而导致高温时的滴落和高转矩化的问题。而且，由于在中央设有磁性流体密封体，因此，在滚动轴承的靠磁性流体密封体侧由磁性流体密封体捕获颗粒，因此不必在滚动轴承的靠磁性流体密封体侧设置磁捕集器。
而且，本发明的采用磁性流体的密封装置的第二特征在于，所述采用磁性流体的密封装是设于壳体与旋转轴之间并对真空侧与大气侧进行密封的密封装置，
所述采用磁性流体的密封装置具备：磁性流体密封体，所述磁性流体密封体设于所述壳体内的轴向的中央部；以及滚动轴承，所述滚动轴承设于所述磁性流体密封体的两侧，
在所述两侧的滚动轴承的润滑部填充有磁性流体，
在所述两侧的滚动轴承中，在配置于真空侧的滚动轴承的外圈的真空侧安装有磁铁，并且在配置于大气侧的滚动轴承的外圈的大气侧安装有磁铁，
在所述各个磁铁的与所述滚动轴承的外圈相反的一侧安装有磁性材料制的环状的磁轭，所述磁轭以具有游隙的方式嵌合于旋转轴。
根据该特征，在第一特征的基础上，能够防止颗粒向大气中流出，并且也能够实现大气侧的滚动轴承的长寿命化。
而且，本发明的采用磁性流体的密封装置的第三特征在于，所述采用磁性流体的密封装是设于壳体与旋转轴之间并对真空侧与大气侧进行密封的密封装置，
所述采用磁性流体的密封装置具备两个滚动轴承，所述两个滚动轴承分离地配置成，在所述壳体内对所述旋转轴进行两端支承，
在所述两个滚动轴承中，在配置于真空侧的滚动轴承的润滑部填充有磁性流体，并且在所述配置于真空侧的滚动轴承的外圈的真空侧安装有磁铁，
在所述磁铁的与所述滚动轴承的外圈相反的一侧安装有磁性材料制的环状的磁轭，所述磁轭以具有游隙的方式嵌合于旋转轴。
根据该特征，对于在旋转轴的两侧设置滚动轴承来防止旋转轴的偏心的结构，即使是在滚动轴承的中央未设置磁性流体密封体的情况下，也能够防止雾沫和颗粒的产生，防止真空侧的真空质量的降低和压力变动，而且防止磁性流体密封装置的劣化，或者消除因使用润滑脂而导致高温时的滴落和高转矩化的问题。
而且，本发明的采用磁性流体的密封装置的第四特征在于，所述采用磁性流体的密封装是设于壳体与旋转轴之间并对真空侧与大气侧进行密封的密封装置，
所述采用磁性流体的密封装置具备两个滚动轴承，所述两个滚动轴承分离地配置成，在所述壳体内对所述旋转轴进行两端支承，
在所述两个滚动轴承的润滑部填充有磁性流体，
在所述两个滚动轴承中，在配置于真空侧的滚动轴承的外圈的真空侧有安装磁铁，并且在配置于大气侧的滚动轴承的外圈的大气侧安装有磁铁，
在所述各个磁铁的与所述滚动轴承的外圈相反的一侧安装有磁性材料制的环状的磁轭，所述磁轭以具有游隙的方式嵌合于旋转轴。
根据该特征，在第三特征的基础上，能够防止颗粒向大气中流出，并且也能够实现大气侧的滚动轴承的长寿命化。
而且，本发明的采用磁性流体的密封装置的第五特征在于，在第一至第四特征的任意一项的基础上，在所述滚动轴承中，至少在所述配置于真空侧的滚动轴承的真空侧设有防护件。
根据所述特征，至少能够防止磁性流体从配置于真空侧的滚动轴承的内部泄漏，而且能够防止异物从轴承的外部侵入到内部。
而且，本发明的采用磁性流体的密封装置的第六特征在于，在第一至第五特征的任意一项的基础上，由磁性材料形成旋转轴，在磁铁、磁轭、旋转轴和滚动轴承的内圈、滚珠、外圈之间形成用于将磁性流体保持在润滑部的磁路。
根据所述特征，能够使磁路的形成充分且容易。
而且，本发明的采用磁性流体的密封装置的第七特征在于，在第一至第五特征的任意一项的基础上，由磁性材料或非磁性材料形成旋转轴，在磁铁、磁轭和滚动轴承的内圈、滚珠、外圈之间形成用于将磁性流体保持在润滑部的磁路。
根据所述特征，在第六特征的基础上，具有旋转轴的材料不限定于磁性材料的优点。
而且，本发明的采用磁性流体的密封装置的第八特征在于，在第一至第七特征的任意一项的基础上，磁轭的截面形状为I字状。
根据所述特征，能够使磁轭的制造容易。
而且，本发明的采用磁性流体的密封装置的第九特征在于，在第一至第七特征的任意一项的基础上，磁轭的截面形状为L字状，所述L字状的垂直部分与磁铁接触，所述L字状的水平部分配设成与旋转轴的表面对置。
根据所述特征，能够高效地捕获颗粒等。
而且，本发明的采用磁性流体的密封装置的第十特征在于，在第九特征的基础上，在L字状的磁轭的水平部分的与旋转轴的表面对置的面形成有凹凸部。
根据所述特征，能够极高效地捕获颗粒等。
而且，本发明的采用磁性流体的密封装置的第十一特征在于，在第一至第十特征的任意一项的基础上，在环状的磁轭的与磁铁面对的一侧设有鼓出部，在所述鼓出部沿圆周方向设有多个朝滚动轴承的外圈侧开口的筒状或矩形形状的凹部，使磁铁嵌入于所述凹部。
根据所述特征，只要以良好的尺寸精度制造出磁轭则不必要求磁铁的尺寸精度，从而能够通过简单的结构以良好的尺寸精度设置滚动轴承，而且也能够容易适用于现有的滚动轴承。
附图说明
图1是示出本发明的实施方式1的采用磁性流体的密封装置的纵剖视图。
图2是示出本发明的实施方式2的采用磁性流体的密封装置的纵剖视图。
图3是用于说明本发明的实施方式1和2的采用磁性流体的密封装置中的磁路的图，（a）是在真空侧的滚动轴承的一侧设有磁捕集器的情况的纵剖视图，（b）是在真空侧的滚动轴承的两侧设有磁捕集器的情况的纵剖视图。
图4是示出本发明的实施方式1和2的采用磁性流体的密封装置中的磁轭的变形例的纵剖视图。
图5是示出本发明的实施方式1和2的采用磁性流体的密封装置中的磁轭的另一变形例的纵剖视图。
图6是示出本发明的实施方式1和2的采用磁性流体的密封装置中的磁轭的又一变形例的图，（a）是纵剖视图，（b）是沿（a）的A-A线的剖视图。
图7是示出本发明的实施方式3的采用磁性流体的密封装置的纵剖视图。
图8是在通常的滚动轴承中采用润滑脂作为润滑剂的情况和采用磁性流体作为润滑剂并借助于采用磁铁的磁路固定磁性流体的情况下，测定每小时的颗粒的产生量的图。
图9是在通常的滚动轴承中采用润滑脂作为润滑剂的情况、采用磁性流体作为润滑剂并通过采用磁铁的磁路来固定磁性流体的情况、以及采用磁性流体作为润滑剂并借助于采用磁铁的磁路固定磁性流体并且安装有本发明的磁捕集器（磁铁和磁轭）的情况下，测定随着时间经过的每小时的颗粒的产生量的图。
图10是示出现有技术1的纵剖视图。
图11是示出现有技术2的纵剖视图。
图12是示出现有技术4的纵剖视图。
具体实施方式
参照附图对用于实施本发明的采用磁性流体的密封装置的方式详细地进行说明，但本发明不受其限定和解释，只要不脱离本发明的范围，能够基于本领域技术人员的知识，实施各种变更、修正和改进。
[实施方式1]
图1是示出本发明的实施方式1的采用磁性流体的密封装置的纵剖视图。
在图1中，左侧为真空侧，右侧为大气侧。
在图1中，采用磁性流体的密封装置安装在壳体2和旋转轴1之间，用于对真空侧和大气侧进行密封。
在壳体2内的中央部配置有磁性流体密封体3，并且在所述磁性流体密封体3的两侧配置滚动轴承20、20，在所述真空侧的滚动轴承20的外圈21或内圈22与磁性流体密封体3之间、以及大气侧的滚动轴承20的外圈21与磁性流体密封体3之间夹设有由非磁性材料构成的衬垫4。而且，在滚动轴承20、20中，至少在配置于真空侧的滚动轴承20的真空侧设有防护件34，所述防护件34是对金属板冲压加工而成的密封用盖，从而至少防止磁性流体从配置于真空侧的滚动轴承20的内部泄漏，而且防止异物从滚动轴承20的外部侵入到内部。在图1中，在配置于真空侧的滚动轴承20的真空侧设有防护件34，在此基础上，也可以在配置于大气侧的滚动轴承20的大气侧设置防护件34。所述防护件34安装在滚动轴承20的外圈的侧面，并且配置成与内圈不接触且存在狭小间隙。
另外，在大气侧的滚动轴承20的润滑剂采用润滑脂的情况下，最好设置防护件34，不过，在真空侧和大气侧双方的滚动轴承20都使用磁性流体的情况下，则不必设置防护件34。
在壳体2的内周侧的左端形成有阶梯部5，滚动轴承20以夹持后述的磁铁24和磁轭25的方式抵接于所述台阶部5，朝向右侧依次配置有衬垫4、磁性流体密封体3、衬垫4和滚动轴承20，利用按压环6和螺栓7以夹持磁铁24和磁轭25的方式将所述衬垫4、磁性流体密封体3、衬垫4和滚动轴承20按压在阶梯部5来进行固定。
另一方面，在旋转轴1，与大气侧的滚动轴承20的位置对应地设有扣环8，从而将所述滚动轴承20的内圈22定位。
磁性流体密封体3由磁铁9和配置于所述磁铁9的两侧的极靴10、10构成。在旋转轴1的与极靴10、10对置的外周面形成有多个凸部11。而且，在极靴10、10的外周面安装有O型圈12，从而对所述极靴10、10的外周面与壳体2的内周面之间进行密封。
在图1中，本发明的实施方式1的滚动轴承20是球轴承或滚柱轴承等利用滚动体的滚动的轴承，外圈21固定于壳体2，内圈22固定于旋转轴1。在外圈21与内圈22之间嵌入有滚珠23。
而且，在两侧的滚动轴承20、20中，在真空侧的滚动轴承20的润滑部填充有磁性流体，在大气侧的滚动轴承20的润滑部填充有磁性流体或者润滑脂等通常的润滑剂。在图1中，示出在两侧的滚动轴承20、20的润滑部填充有磁性流体26的情况。在大气侧的滚动轴承20也采用磁性流体26的话，寿命较长。
而且，在图1中，示出下述示例：在真空侧的滚动轴承20的外圈21的真空侧侧面和大气侧的滚动轴承20的外圈21的大气侧分别设有磁铁24，在所述各个磁铁24的与外圈21相反的一侧设有由磁性材料构成并且与旋转轴1转动嵌合的环状的磁轭25，这是因为在两侧的滚动轴承20、20的润滑部填充有磁性流体26，在大气侧的滚动轴承20的润滑部填充通常的润滑剂的情况下则不必在大气侧的滚动轴承20设置磁铁24和磁轭25。
如图1那样，在各个滚动轴承20的真空侧和大气侧设置由磁铁24和磁轭25构成的磁捕集器，由此，能够防止颗粒流出到真空室和大气中，能够实现滚动轴承20的长寿命化。
而且，在图1的情况下，仅将磁捕集器设在各个滚动轴承20的单侧，这是因为：在未设有磁捕集器的一侧设置有磁性流体密封体3，在保持磁性流体的极靴10与旋转轴1的多个凸部11之间捕获颗粒。不过，在滚动轴承20中采用的磁性流体26和磁性流体密封体的磁性流体不同并且需要防止相互混入的情况下，优选在各个滚动轴承20的两侧设置磁捕集器。
作为滚动轴承20的润滑剂，采用磁性流体26代替润滑脂来对被润滑部分进行润滑。为了长时间适当地进行对被润滑部分的润滑，需要形成用于将磁性流体26保持于被润滑部分的磁路。
为了形成磁路，在本实施方式中，旋转轴1由磁性体形成，滚动轴承20的外圈21、内圈22和滚珠23也为一般使用的金属制的磁性体。
作为磁性流体，大致区分的话，存在水基磁性流体、碳化氢油基磁性流体和氟油基磁性流体这三种，不过优选的是蒸汽压力低且在高温和高真空中不易蒸发的碳化氢油基磁性流体和氟油基磁性流体。然而，本发明并不限定于此，只要是具有润滑性的磁性流体，也可以使用任意的磁性流体。
因此，在本发明中，并不限于碳化氢油基磁性流体和氟油基磁性流体，将具有润滑性的磁性流体仅称作磁性流体。
而且，作为磁铁24，例如采用填充有金属或磁粉的由有机材料等构成的永久磁铁，不过并不限定于此，只要是永久磁铁即可。
[实施方式2]
图2是示出本发明的实施方式2的采用磁性流体的密封装置的纵剖视图。
在图2中，左侧为真空侧，右侧为大气侧。
采用磁性流体的密封装置安装在壳体2和旋转轴1之间，用于对真空侧和大气侧进行密封。
采用磁性流体的密封装置在壳体2内的中央部配置有由非磁性材料构成的衬垫13，并且在所述衬垫13的两侧配置有滚动轴承20、20。而且，在滚动轴承20、20中，至少在配置于真空侧的滚动轴承20的真空侧设有防护件34，从而至少防止从配置于真空侧的滚动轴承20的内部泄漏磁性流体，而且防止异物从滚动轴承20的外部侵入到内部。在图2中，在配置于真空侧的滚动轴承20的真空侧设有防护件34，不过也可以在两侧的滚动轴承20的两侧都设置防护件34。所述防护件34安装在滚动轴承20的外圈的侧面，并且配置成与内圈不接触且存在狭小间隙。
另外，在大气侧的滚动轴承20的润滑剂采用润滑脂的情况下，最好设置防护件34，不过，在真空侧和大气侧双方的滚动轴承20都使用磁性流体的情况下，则不必设置防护件34。
在壳体2的内周侧的左端形成有阶梯部5，滚动轴承20以夹持磁铁24和磁轭25的方式抵接于所述台阶部5，朝向右侧依次配置有衬垫13和滚动轴承20，利用按压环6和螺栓7以夹持磁铁24和磁轭25的方式将所述衬垫13和滚动轴承20按压在阶梯部5来进行固定。
另一方面，在旋转轴1，在与大气侧的滚动轴承对应的位置设有扣环8，从而将所述滚动轴承20的内圈22定位。
在图2中，本发明的实施方式2的滚动轴承20是球轴承或滚柱轴承等利用滚动体的滚动的轴承，外圈21固定于壳体2，内圈22固定于旋转轴1。在外圈21与内圈22之间嵌入有滚珠23。
而且，在两侧的滚动轴承20、20中，在真空侧的滚动轴承20的润滑部填充有磁性流体，在大气侧的滚动轴承20的润滑部填充有磁性流体或者润滑脂等通常的润滑剂。在图2中，示出在两侧的滚动轴承20、20的润滑部填充有磁性流体26的情况。在大气侧的滚动轴承20也采用磁性流体26的话，寿命较长。
而且，在图2中，示出下述示例：在真空侧的滚动轴承20的外圈21的真空侧侧面和大气侧的滚动轴承20的外圈21的大气侧分别设有磁铁24，在所述各个磁铁24的与外圈21相反的一侧设有由磁性材料构成并且与旋转轴1转动嵌合的环状的磁轭25，这是因为在两侧的滚动轴承20、20的润滑部填充有磁性流体26，在大气侧的滚动轴承20的润滑部填充通常的润滑剂的情况下则不必在大气侧的滚动轴承20设置磁铁24和磁轭25。
如图2那样，在各个滚动轴承20的真空侧和大气侧设置由磁铁24和磁轭25构成的磁捕集器，由此，能够防止颗粒流出到真空室和大气中，能够实现滚动轴承20的长寿命化。
在图2中，仅在各个滚动轴承20的真空侧和大气侧设置磁捕集器，这是因为：两个滚动轴承的距离较远，即使颗粒向真空侧和大气侧流出，也能够通过两端的磁捕集器捕获而使颗粒无法流出。不过，如果在滚动轴承20的两侧都设置磁捕集器，则能够进一步防止颗粒向真空侧和大气侧流出。
图3是用于说明本发明的实施方式1和2的采用磁性流体的密封装置中的磁路的图，（a）是在真空侧的滚动轴承的一侧设有由磁铁24和磁轭25构成的磁捕集器的情况的纵剖视图，（b）是在真空侧的滚动轴承的两侧设有由磁铁24和磁轭25构成的磁捕集器的情况的纵剖视图。
另外，为了方便说明磁路，在图3至图7中省略了防护件34。
旋转轴1由磁性体形成，真空侧的滚动轴承20的外圈21、内圈22和滚珠23也是磁性体，从而沿箭头所示的方向形成磁路。即，形成从为永久磁铁的磁铁24经由磁轭25、旋转轴1、内圈22、滚珠23、外圈21而再次返回到磁铁24的磁路。因此，在滚珠23与外圈21之间以及滚珠23与内圈22之间保持磁性流体26。
磁轭25呈内径比旋转轴1的直径稍大的环状，以与旋转轴1转动嵌合，所述磁轭25的截面形状呈L字状，所述磁轭25的与磁铁24接触的部分为L字的垂直部分25-1，所述磁轭25的与旋转轴1的表面对置的部分为L字的水平部分25-2，所述水平部分25-2朝向内圈22延伸。
在图3（a）和（b）中，该磁轭25至少配置在磁铁24的真空侧，即至少配置在比滚珠23靠真空侧的位置，因此，即使因滚珠23的滚动而产生磁性流体等的颗粒等，也会被磁轭25捕获，从而防止颗粒向真空侧侵入。考虑到在磁轭25与旋转轴1的表面之间存在微小的间隙，颗粒会通过所述间隙而侵入到真空侧，不过，由于在磁轭25的水平部分25-2与旋转轴1的表面之间形成磁路，因此颗粒被有效地捕获，从而无法向真空侧侵入。
而且，如图3（b）那样，当在真空侧的滚动轴承的两侧设有由磁铁24和磁轭25构成的磁捕集器的情况下，即使由于滚珠23的滚动而产生磁性流体等的颗粒等，也能够由两侧的磁轭25捕获，从而能够防止颗粒向真空侧和磁性流体密封体3侧侵入，当在大气侧的滚动轴承的两侧设置有由磁铁24和磁轭25构成的磁捕集器的情况下，能够防止颗粒排出到磁性流体密封体3侧和大气侧。
另外，设于比滚动轴承的滚珠23靠大气侧的、由磁铁24和磁轭25构成的磁捕集器的磁路如图3（b）的右侧的箭头所示那样形成。
[磁轭的变形例]
图4是示出本发明的实施方式1和2的采用磁性流体的密封装置中的磁轭的变形例的纵剖视图。
在图4中，环状的磁轭25的截面形状呈L字状，所述磁轭25的与磁铁24接触的部分为L字中的垂直部分25-1，所述磁轭25的与旋转轴1的表面对置的部分为L字中的水平部分25-2，所述水平部分25-2朝向内圈22延伸。
在图4（a）的结构中，在磁轭25的水平部分25-2的与旋转轴1的表面对置的面形成有锯齿状的凹凸部27。
而且，在图4（b）的结构中，在磁轭25的水平部分25-2的与旋转轴1的表面对置的面形成有方螺纹状的凹凸部28。
这样，通过在L字的水平部分25-2的与旋转轴1的表面对置的面形成锯齿状的凹凸部27或者方螺纹状的凹凸部28，由此，与旋转轴1的表面对置的部分能够有效地捕获颗粒。
[磁轭的另一变形例]
图5是示出本发明的实施方式1和2的采用磁性流体的密封装置中的磁轭的另一变形例的纵剖视图。
在图5中，环状的磁轭29的截面形状呈I字状。在本例中，由于截面形状简单，因此磁轭29的制造容易。
[磁轭的又一变形例]
图6是示出本发明的实施方式1和2的采用磁性流体的密封装置中的磁轭的又一变形例的图，（a）为纵剖视图，（b）为沿（a）的A-A线的剖视图。
在图6中，与图5的情况相同，环状的磁轭30的截面形状呈I字状。在磁轭30的与磁铁33面对的一侧设有鼓出部31，在所述鼓出部31沿圆周方向设有多个朝滚动轴承的外圈侧开口的筒状或矩形形状的凹部32，使圆筒状的磁铁33分别嵌入于所述凹部32。
通过形成为由磁轭30保持磁铁33的结构，只要以良好的尺寸精度制造出磁轭30就不必要求磁铁33的尺寸精度，从而能够通过简单的结构以良好的尺寸精度设置滚动轴承20，而且也能够容易适用于现有的滚动轴承。
另外，在图6中，环状的磁轭30的截面形状呈I字状，不过不限于此，也可以是其他实施方式所示的形状。
[实施方式3]
图7是示出本发明的实施方式3的采用磁性流体的密封装置的纵剖视图。
实施方式3的滚动轴承20的基本结构与实施方式1相同，在图7中，与图3相同的标号是指与图3的情况相同的部件。以下，主要对与实施方式1不同的部分进行说明。
在图7中，用于将磁性流体保持在被润滑部分的磁路如箭头所示地形成。即，磁路形成为从为永久磁铁的磁铁24经由磁轭25、内圈22、滚珠23、外圈21而再次返回到磁铁24的路径。因此，旋转轴1由非磁性材料制作而成，或者环状的磁轭25的与旋转轴1的表面对置的水平部分25-2形成为与旋转轴1的表面分离。
因此，具有旋转轴1的材料不限定于磁性材料这样的优点。
本实施方式3中的密封装置的捕获在磁轭25的水平部分25-2与内圈22之间进行。
图8是在通常的滚动轴承中采用润滑脂作为润滑剂的情况和采用磁性流体作为润滑剂并借助于采用磁铁的磁路固定磁性流体的情况（以下，称为“为磁性流体且无磁捕集器的情况”。）下，测定每小时的颗粒的产生量的图。
另外，为了确认在利用磁路固定磁性流体的情况下的磁捕集器的捕获效果，姑且将磁场设定得较弱，并创造出容易产生颗粒的状态而进行该测定实验。而且，在采用磁性流体的轴承中未设置防护件，但是在采用润滑脂的轴承中设置防护件，以形成为不易产生润滑脂的颗粒的情况。
使直径为25mm的轴承在50rpm～300rpm的范围旋转并测定，其结果是，每小时产生的0.1μm以上的颗粒的产生数随着转速增大而增多，不过，在任何转速下，为磁性流体且无磁捕集器的情况下的颗粒的产生数都比使用润滑脂的情况下的颗粒的产生数多。
图9是在通常的滚动轴承中采用润滑脂作为润滑剂的情况、为磁性流体且无磁捕集器的情况、以及采用磁性流体作为润滑剂并借助于采用磁铁的磁路固定磁性流体并且安装有本发明的环状的磁轭(磁捕集器）的情况（以下称为“为磁性流体且有磁捕集器的情况”。）下，测定随着时间经过的每小时的颗粒的产生量的图。另外，在测定中，使用直径为25mm的轴承，使其以300rpm旋转。
另外，为了确认在利用磁路固定磁性流体的情况下的磁捕集器的捕获效果，姑且将磁场设定得较弱，并创造出容易产生颗粒的状态而进行该测定实验。而且，在采用磁性流体的轴承中未设置防护件，但是在采用润滑脂的轴承中设置防护件，以形成为不易产生润滑脂的颗粒的情况。
而且，图9（a）和（b）示出了相同的测定结果，不过在图9（b）中，为了容易观察到为磁性流体且有磁捕集器的情况和采用润滑脂的情况下的颗粒的产生数，采用半对数图。
观察图9（a）可知：在为磁性流体且无磁捕集器的情况下，每小时的颗粒的产生数非常多且与经过时间无关。而且，可以看出，与为磁性流体且无磁捕集器的情况相比，在通常的滚动轴承中采用润滑脂作为润滑剂的情况下，每小时的颗粒的产生数约为1/8左右那么少，而在经过12小时左右时产生数突然增多，在其他的量少的时间区域也每小时也产生大约1000个左右。
与此相对，根据图9（b）可知，在为磁性流体且有磁捕集器的情况下，在运转刚开始后每小时产生大约500个左右，不过，随着时间经过而急剧减少，在几小时后减少至每小时几个左右，此后基本不产生。
根据该测定结果可知，对于本发明的安装有环状的磁轭（磁捕集器）的滚动轴承，能够可靠地进行磁轭对颗粒的捕获。
标号说明
1：旋转轴；
2：壳体；
3：磁性流体密封体；
4：衬垫；
5：阶梯部；
6：按压环；
7：螺栓；
8：扣环；
9：磁铁；
10：极靴；
11：凸部；
12：O型圈；
13：衬垫；
20：滚动轴承；
21：外圈；
22：内圈；
23：滚珠；
24：磁铁；
25：磁轭；
26：磁性流体；
27：锯齿状的凹凸部；
28：方螺纹状的凹凸部；
29：磁轭；
30：磁轭；
31：鼓出部；
32：凹部；
33：磁铁；
34：防护件。

Claims (11)

1.一种采用磁性流体的密封装置，所述采用磁性流体的密封装置是设于壳体与旋转轴之间并对真空侧与大气侧进行密封的密封装置，其特征在于，
所述采用磁性流体的密封装置具备：磁性流体密封体，所述磁性流体密封体设于所述壳体内的轴向的中央部；以及滚动轴承，所述滚动轴承设于所述磁性流体密封体的两侧，
在所述两侧的滚动轴承中，在配置于真空侧的滚动轴承的润滑部填充有磁性流体，并且在所述配置于真空侧的滚动轴承的外圈的真空侧安装有磁铁，
在所述磁铁的与所述滚动轴承的外圈相反的一侧安装有磁性材料制的环状的磁轭，所述磁轭以具有游隙的方式嵌合于旋转轴。
2.一种采用磁性流体的密封装置，所述采用磁性流体的密封装是设于壳体与旋转轴之间并对真空侧与大气侧进行密封的密封装置，其特征在于，
所述采用磁性流体的密封装置具备：磁性流体密封体，所述磁性流体密封体设于所述壳体内的轴向的中央部；以及滚动轴承，所述滚动轴承设于所述磁性流体密封体的两侧，
在所述两侧的滚动轴承的润滑部填充有磁性流体，
在所述两侧的滚动轴承中，在配置于真空侧的滚动轴承的外圈的真空侧安装有磁铁，并且在配置于大气侧的滚动轴承的外圈的大气侧安装有磁铁，
在各个所述磁铁的与所述滚动轴承的外圈相反的一侧安装有磁性材料制的环状的磁轭，所述磁轭以具有游隙的方式嵌合于旋转轴。
3.一种采用磁性流体的密封装置，所述采用磁性流体的密封装是设于壳体与旋转轴之间并对真空侧与大气侧进行密封的密封装置，其特征在于，
所述采用磁性流体的密封装置具备两个滚动轴承，所述两个滚动轴承分离地配置成，在所述壳体内对所述旋转轴进行两端支承，
在所述两个滚动轴承中，在配置于真空侧的滚动轴承的润滑部填充有磁性流体，并且在所述配置于真空侧的滚动轴承的外圈的真空侧安装有磁铁，
在所述磁铁的与所述滚动轴承的外圈相反的一侧安装有磁性材料制的环状的磁轭，所述磁轭以具有游隙的方式嵌合于旋转轴。
4.一种采用磁性流体的密封装置，所述采用磁性流体的密封装是设于壳体与旋转轴之间并对真空侧与大气侧进行密封的密封装置，其特征在于，
所述采用磁性流体的密封装置具备两个滚动轴承，所述两个滚动轴承分离地配置成，在所述壳体内对所述旋转轴进行两端支承，
在所述两个滚动轴承的润滑部填充有磁性流体，
在所述两个滚动轴承中，在配置于真空侧的滚动轴承的外圈的真空侧安装有磁铁，并且在配置于大气侧的滚动轴承的外圈的大气侧安装有磁铁，
在各个所述磁铁的与所述滚动轴承的外圈相反的一侧安装有磁性材料制的环状的磁轭，所述磁轭以具有游隙的方式嵌合于旋转轴。
5.根据权利要求1至4中的任意一项所述的采用磁性流体的密封装置，其特征在于，在所述滚动轴承中，至少在所述配置于真空侧的滚动轴承的真空侧设有防护件。
6.根据权利要求1至5中的任意一项所述的采用磁性流体的密封装置，其特征在于，由磁性材料形成所述旋转轴，在磁铁、磁轭、旋转轴、滚动轴承的内圈、滚珠以及外圈之间形成用于将磁性流体保持在润滑部的磁路。
7.根据权利要求1至5中的任意一项所述的采用磁性流体的密封装置，其特征在于，由磁性材料或者非磁性材料形成所述旋转轴，在磁铁、磁轭、滚动轴承的内圈、滚珠以及外圈之间形成用于将磁性流体保持在润滑部的磁路。
8.根据权利要求1至7中的任意一项所述的采用磁性流体的密封装置，其特征在于，所述磁轭的截面形状为I字状。
9.根据权利要求1至7中的任意一项所述的采用磁性流体的密封装置，其特征在于，所述磁轭的截面形状为L字状，所述L字状的垂直部分与磁铁接触，所述L字状的水平部分配设成与所述旋转轴的表面对置。
10.根据权利要求9所述的采用磁性流体的密封装置，其特征在于，在所述L字状的磁轭的水平部分的与所述旋转轴的表面对置的面形成有凹凸部。
11.根据权利要求1至10中的任意一项所述的采用磁性流体的密封装置，其特征在于，在所述环状的磁轭的与所述磁铁面对的一侧设有鼓出部，在所述鼓出部沿圆周方向设有多个朝所述滚动轴承的外圈侧开口的筒状或矩形形状的凹部，使所述磁铁嵌入于所述凹部。
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