特開 2016-183776 高周速磁性流体シール構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2016-183776(P2016-183776A)

(43)【公開日】2016年10月20日

(54)【発明の名称】高周速磁性流体シール構造

(51)【国際特許分類】

   F16J 15/43 20060101AFI20160926BHJP

   F16C 33/82 20060101ALI20160926BHJP

【ＦＩ】

   F16J15/40 A

   F16C33/82

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2015-69216(P2015-69216)

(22)【出願日】2015年3月30日

(31)【優先権主張番号】特願2015-63371(P2015-63371)

(32)【優先日】2015年3月25日

(33)【優先権主張国】JP

(71)【出願人】

【識別番号】000101879

【氏名又は名称】イーグル工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100098729

【弁理士】

【氏名又は名称】重信 和男

(74)【代理人】

【識別番号】100163212

【弁理士】

【氏名又は名称】溝渕 良一

(74)【代理人】

【識別番号】100148161

【弁理士】

【氏名又は名称】秋庭 英樹

(74)【代理人】

【識別番号】100156535

【弁理士】

【氏名又は名称】堅田 多恵子

(74)【代理人】

【識別番号】100195833

【弁理士】

【氏名又は名称】林 道広

(74)【代理人】

【識別番号】100116757

【弁理士】

【氏名又は名称】清水 英雄

(74)【代理人】

【識別番号】100123216

【弁理士】

【氏名又は名称】高木 祐一

(72)【発明者】

【氏名】▲高▼田 寛

(72)【発明者】

【氏名】米満 正人

【テーマコード（参考）】

3J016

3J042

【Ｆターム（参考）】

3J016AA02

3J016AA03

3J016BB25

3J016CA08

3J042AA03

3J042AA09

3J042BA04

3J042DA06

3J042DA11

(57)【要約】      （修正有）

【課題】回転シャフトの回転に伴って磁性流体や軸受に発生する熱を放熱させて磁性流体の劣化を抑制できる高周速磁性流体シール構造を提供する。
【解決手段】回転シャフト（２）とハウジングとの隙間を磁性流体により密封する高周速磁性シール構造（１）であって、前記回転シャフト（２）は、前記磁性流体に接する位置に環状に設けられた磁性を有するコーティング膜（２２）と、前記コーティング膜（２２）よりも熱伝導率に優れ、当該コーティング膜が被覆された軸本体部（２１）とを有する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転シャフトとハウジングとの隙間を磁性流体により密封する高周速磁性流体シール構造であって、
前記回転シャフトは、
前記磁性流体に接する位置に環状に設けられた磁性を有するコーティング膜と、
前記コーティング膜よりも熱伝導率に優れ、当該コーティング膜が被覆された軸本体部と
を有することを特徴とする高周速磁性流体シール構造。

【請求項2】

前記軸本体部には放熱部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の高周速磁性流体シール構造。

【請求項3】

前記軸本体部と前記ハウジングとの間に設けられた環状の軸受を更に備え、
前記軸本体部には前記軸受の軸方向への移動を規制する突部が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の高周速磁性流体シール構造。

【請求項4】

前記軸本体部は、熱伝導率が３００Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の高周速磁性流体シール構造。

【請求項5】

回転シャフトとハウジングとの隙間を磁性流体により密封する高周速磁性流体シール構造であって、
前記回転シャフトは、
前記磁性流体に接する位置に環状に設けられた磁性を有するコーティング膜と、
前記コーティング膜よりも熱伝導率に優れ、当該コーティング膜が被覆されたコーティング層と、
前記コーティング層よりも強度が高く、当該コーティング層が被覆された内側軸本体部と、
を有することを特徴とする高周速磁性流体シール構造。

【請求項6】

前記コーティング層には放熱部が設けられていることを特徴とする請求項５に記載の高周速磁性流体シール構造。

【請求項7】

前記コーティング層と前記ハウジングとの間に設けられた環状の軸受を更に備え、
前記コーティング層には前記軸受の軸方向への移動を規制する突部が設けられていることを特徴とする請求項５又は６に記載の高周速磁性流体シール構造。

【請求項8】

前記コーティング層は、熱伝導率が３００Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることを特徴とする請求項５乃至７のいずれかに記載の高周速磁性流体シール構造。

【請求項9】

前記コーティング層は、メッキ、蒸着、溶射又はロウ付けにより形成された層であることを特徴とする請求項５乃至８のいずれかに記載の高周速磁性流体シール構造。

【請求項10】

前記コーティング膜は、メッキ、蒸着、溶射又はロウ付けにより形成された膜であることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の高周速磁性流体シール構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、高速回転する部材に適用可能な高周速磁性流体シール構造に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、例えば、磁性流体を用いて真空空間と大気空間との間で大気分離が行われるシール装置については、高周速（毎秒５メートル以上の周速）用が望まれていた。磁性流体を用いたシール装置にあっては使用時に発生する熱の対策が施されていた。

【0003】

例えば、磁性流体シール装置に発生するかくはん熱を放熱するため、回転シャフトと共に回転する中空軸に冷却室を設け、磁性流体装置に発生するかくはん熱を当該冷却室に水又は液体窒素を通過させて吸収させることが提案されている（例えば、特許文献１を参照）。

【0004】

また、高温状態の真空室から回転シャフトを介して伝導する熱を放熱するものとして、回転シャフトを中空状に形成したうえで、当該回転シャフトにヒートパイプを圧入することにより、回転シャフトに入熱した熱をヒートパイプに伝導させ、当該ヒートパイプに設けたフィンから放熱させるものが提案されている（例えば、特許文献２を参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】実願昭６０−１９１３６号（実開昭６１−１３７１６８号）のマイクロフィルム（第４ページ第２０行−第５ページ第２行、第１図を参照。）

【特許文献2】特開昭６１−１６０６７１号公報（第２ページ右下欄第２行−第７行、第３ページ右下欄第９行−第１８行、第１図を参照。）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

高周速磁性流体シール構造において、高速回転に伴って磁性流体シール装置に発生する、磁性流体の粘性抵抗による発熱や、軸受の摺動等による発熱は、回転シャフトにも入熱する。このような回転シャフトは、一般的に、磁性を有するステンレス鋼、例えば、常温での熱伝導率が１７Ｗ／ｍ・Ｋ程度のステンレス鋼材料単独で構成されていることから、発熱が入熱した際の温度上昇が１００℃以上と非常に大きくなる。かくはん熱による磁性流体の温度上昇が、磁性流体の耐熱限界温度を超えるような場合には、磁性流体が劣化し、本来の密封機能、例えば真空分離機能が維持できなくなるおそれがある。また、温度上昇により、回転シャフトが著しく熱膨張することがある。磁性流体が介在する隙間は数十μｍであるが、回転シャフトの熱膨張による径方向での寸法変化が上記数値を超えるような場合には、本来の密封機能、例えば真空分離機能が維持できなくなるおそれがある。これらのため、回転シャフトに入熱する熱を効率的に放熱し、磁性流体及び回転シャフト自体の温度上昇を抑制することが求められる。

【0007】

しかしながら、上記の特許文献１は、磁性流体装置に発生するかくはん熱に関するもので、回転シャフト側の中空軸に冷却室及び冷却通路を設けかくはん熱を放熱するものであるため、構造が複雑であるとともに、磁性流体と面する部分の中空軸は、磁気回路と機械的強度と放熱の機能を同時に満たす必要があり、回転シャフト本体に入熱する熱を放熱することは困難であった。

【0008】

また、上記の特許文献２では、磁性流体装置で発生した熱について言及されないものの、その構造上、当該磁性流体装置で発生した熱は回転シャフトに入熱され得る。回転シャフトにヒートパイプを圧入して固定するものであるため回転シャフトの機械的強度を確保するためには、その径方向の厚さは厚く必要とされる。このため、回転シャフトに入熱した当該熱がヒートパイプに伝達されにくい。また、圧入による固定であるため、回転シャフトとヒートパイプとの接触は点乃至線となる部分が存在し、回転シャフトとヒートパイプとの間の熱伝導特性が悪く、当該熱をヒートパイプに効率的に伝達できなかった。

【0009】

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、回転シャフトの回転に伴って磁性流体に発生する熱を放熱させて磁性流体の劣化を抑制できる高周速磁性流体シール構造を提供することを目的とする。
また、回転シャフトの回転に伴って軸受に発生する熱を良好に放熱させることができる高周速磁性流体シール構造を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明の高周速磁性流体シール構造は、
回転シャフトとハウジングとの隙間を磁性流体により密封する高周速磁性流体シール構造であって、
前記回転シャフトは、
前記磁性流体に接する位置に環状に設けられた磁性を有するコーティング膜と、
前記コーティング膜よりも熱伝導率に優れ、当該コーティング膜が被覆された軸本体部と
を有することを特徴としている。
この特徴によれば、コーティング膜の内側には熱伝導率が高い軸本体部が配置されているため、回転シャフトの回転に伴って磁性流体の粘性抵抗よって生じる発熱は、回転シャフトに入熱し、熱伝導率の高い軸本体部を伝わって外部に放熱される。加えて、コーティング膜はコーティングにより軸本体部に被覆されているため、コーティング膜は軸本体部に密に接触乃至一体化されており、コーティング膜から軸本体部への熱伝導が良好である。そのため、磁性流体及びその近傍に発生した発熱は効率的に軸本体部に伝達される。

【0011】

前記軸本体部には放熱部が設けられていることを特徴としている。
この特徴によれば、軸本体部に入熱された熱は主に高熱伝導体である軸本体部内部を伝達し放熱部から効率的に放熱される。

【0012】

前記軸本体部と前記ハウジングとの間に設けられた環状の軸受を更に備え、
前記軸本体部には前記軸受の軸方向への移動を規制する突部が設けられていることを特徴としている。
この特徴によれば、軸受の軸方向への移動を規制する突部を軸本体部に設けたため、部品点数が少なく構造が簡単である。また、軸受は高熱伝導体である軸本体部とハウジングとの間に設けられているから、回転シャフトの回転に伴い軸受に生じる発熱は回転シャフトに入熱し、熱伝導率の高い軸本体部を伝わって外部に良好に放熱される。

【0013】

前記軸本体部は熱伝導率が３００Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることを特徴としている。
この特徴によれば、回転シャフトへの入熱を効率的に放熱することができる。

【0014】

本発明の高周速磁性流体シール構造は、
回転シャフトとハウジングとの隙間を磁性流体により密封する高周速磁性流体シール構造であって、
前記回転シャフトは、
前記磁性流体に接する位置に環状に設けられた磁性を有するコーティング膜と、
前記コーティング膜よりも熱伝導率に優れ、当該コーティング膜が被覆されたコーティング層と、
前記コーティング層よりも強度が高く、当該コーティング層が被覆された内側軸本体部と、
を有することを特徴としている。
この特徴によれば、コーティング膜の内側には熱伝導率が高いコーティング層が配置されているため、回転シャフトの回転に伴って磁性流体の粘性抵抗よって生じる発熱は、回転シャフトに入熱し、熱伝導率の高いコーティング層を伝わって外部に放熱される。加えて、コーティング膜はコーティングによりコーティング層に被覆されているため、コーティング膜はコーティング層に密に接触乃至一体化されており、コーティング膜からコーティング層への熱伝導が良好である。そのため、磁性流体及びその近傍に発生した発熱は効率的にコーティング層に伝達される。さらに、コーティング層の内側には内側軸本体部が設けられるため、強度の高い回転シャフトが得られる。また、コーティング層は、内側軸本体部に被覆されたものであるため、コーティング層と内側軸本体部とは相互に回転することが抑制される。

【0015】

前記コーティング層には放熱部が設けられていることを特徴としている。
この特徴によれば、前記コーティング層に入熱された熱は主に高熱伝導体である前記コーティング層内部を伝達し放熱部から効率的に放熱される。

【0016】

前記コーティング層と前記ハウジングとの間に設けられた環状の軸受を更に備え、
前記コーティング層には前記軸受の軸方向への移動を規制する突部が設けられていることを特徴としている。
この特徴によれば、軸受の軸方向への移動を規制する突部を前記コーティング層に設けたため、部品点数が少なく構造が簡単である。また、軸受は高熱伝導体である前記コーティング層とハウジングとの間に設けられているから、回転シャフトの回転に伴い軸受に生じる発熱は回転シャフトに入熱し、熱伝導率の高い前記コーティング層を伝わって外部に良好に放熱される。

【0017】

前記コーティング層は熱伝導率が３００Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることを特徴としている。
この特徴によれば、回転シャフトへの入熱を効率的に放熱することができる。

【0018】

前記コーティング層は、メッキ、蒸着、溶射又はロウ付けにより形成された層であることを特徴としている。
この特徴によれば、コーティング層は内側軸本体部に一体的に被覆されているため、相互に回転することが抑制される。

【0019】

前記コーティング膜は、メッキ、蒸着、溶射又はロウ付けにより形成された膜であることを特徴としている。
この特徴によれば、コーティング膜はメッキ、蒸着、溶射又はロウ付けにより軸本体部又はコーティング層に一体的に被覆されているため、コーティング膜と軸本体部又はコーティング層との間が密に接触し当該間の熱伝導性に優れる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】実施例１の高周速磁性流体シール構造を模式的に説明する全体概略断面図である。

【図2】図１の回転シャフトの断面図である。

【図3】実施例２の回転シャフトの断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

本発明に係る高周速磁性流体シール構造を実施するための形態を実施例に基づいて以下に説明する。以下の実施例では回転シャフトの回転中心線の延びる方向を軸方向、回転シャフトの回転中心線に直交する方向を径方向として説明する。

【実施例1】

【0022】

以下、実施例１について説明する。図１に示されるように、高周速磁性流体シール構造１は、回転シャフト２と、この回転シャフト２の周囲に配置されるハウジング３との間の隙間Ｓを封止する構造である。この高周速磁性流体シール構造１は、磁力を発生する磁力発生手段４と、この磁力発生手段４の軸方向における両側に配置された磁極部材５，５と、磁力発生手段４の磁力によって、磁極部材５，５と回転シャフト２との間に磁気的に保持され、これらの間の隙間Ｓを密封する磁性流体７とを有し、概略構成される。なお、磁力発生手段４、磁極部材５，５はハウジング３に取り付けられている。

【0023】

高周速磁性流体シール構造１は、大気側Ａ（機外側）及び真空側Ｖ（機内側）の２領域間にまたがる回転シャフト２とハウジング３との間を真空分離（シール）するものである。ハウジング３は、例えば、非磁性金属材料からなり、回転シャフト２の保持及び密封を行う円筒部３１と、この円筒部３１よりも真空側Ｖのフランジ部３２とを備えている。また、ハウジング３の円筒部３１と回転シャフト２との間には、一対の環状の軸受３３，３３が設けられ、回転シャフト２を回転自在に支持している。フランジ部３２と反対側に位置する軸受３３は、円筒部３１の大気側Ａ側端部にボルト３６により取り付けられる固定部材３５によって軸方向に位置決め固定されている。

【0024】

フランジ部３２は、円筒部３１から半径方向内外に拡がるフランジ状に形成され、真空側Ｖが図示しない機器側への取り付け面とされるとともに、その外径側の外フランジ３２Ａに該外フランジ３２Ａを貫くように、機器取り付け用の複数のボルト孔が形成されている。また、内径側の内フランジ３２Ｂは、磁力発生手段４や磁極部材５，５が真空側Ｖに軸方向移動することを規制する規制部とされている。即ち、これら磁力発生手段４や磁極部材５，５は、円筒部３１と内フランジ部３２Ｂとから形成される環状空間において、内フランジ３２Ｂと固定部材３５とにより軸受３３等を介して軸方向に押圧支持されて収容されている。

【0025】

磁力発生手段４は、磁力を発生するもので、詳細な図示を省略するが、略円環状に又は円周方向に複数並べて形成されており、その軸方向で異極（Ｎ極、Ｓ極）が配されるように構成されている。

【0026】

磁極部材５，５は、磁力発生手段４の軸方向における両側に一対で配置され、磁性材料からなる略円環状部材であり、磁力発生手段４を支持する。

【0027】

磁性流体７としては、例えば、小粒径の磁性超微粒子を、界面活性剤を用いて溶媒や油中に分散させたものを用いることができる。磁性流体は、上記構成により、磁力線に沿って移動することで磁場に保持される特性を有する流体である。磁性流体７は、回転シャフト２が回転する際、磁極部材５と回転シャフト２のコーティング膜２２のシール部２２Ｂとの間で磁気的に保持され、両者の隙間Ｓを密封する。

【0028】

次に、図１、図２を参照して回転シャフト２について説明する。回転シャフト２は、ハウジング３に相対回転可能に組み付けられるものである。回転シャフト２は、主に、機械的強度を有し熱伝導性に優れる軸本体部２１と、磁性材料から成るコーティング膜２２から主に構成されている。コーティング膜２２は、本体部２２Ａと、本体部２２Ａの外周面に複数の微細な凸部を有する凹凸形状で環状に形成されたシール部２２Ｂとからなる。
なお、複数の微細な凸部は、磁性部材５，５側に形成しても、同様にシール効果が得られる。

【0029】

略円柱状の軸本体部２１に、真空側Ｖから順に、コーティング膜２２が被覆される環状の凹部２１Ａ、一方の軸受３３の内輪の側端が当接する環状の凸部２１Ｅ、大気側Ａに設けられハウジング３の外部に形成された放熱部２１Ｄ、大気側Ａの端部に設けられ図示しない駆動源が接続される駆動側端部２１Ｃから構成されている。

【0030】

放熱部２１Ｄは、凹凸形状を有する放熱用フィンとして形成されており、回転シャフト２に熱が入熱した場合に、放熱部２１Ｄは大気側Ａに露出するため、回転シャフト２の回転に伴い効率的に放熱させることができる。また、放熱部２１Ｄの軸方向長さ寸法を、可能な限り長く確保することで放熱効果をより高められる。

【0031】

軸本体部２１の材質は、コーティング膜２２よりも熱伝導率に優れるものであれば特に限定されず、用途を勘案しながら、強度特性や耐食性に優れた金属材料を選択することができる。例えば、オーステナイト系、又は、マルテンサイト系のステンレス鋼、チタン合金材料、アルミニウム合金、銅合金を用いることも可能である。放熱性の観点からは、熱伝導率が２００Ｗ／ｍ・Ｋ以上、特に３００Ｗ／ｍ・Ｋ以上であるものが好ましい。また、軸本体部２１は回転トルクを受けるため所望の機械的強度が要求されることから、機械的強度に優れるものが好ましい。

【0032】

コーティング膜２２は、膜厚が０．０１〜２０ｍｍ程度である。膜厚は、磁気回路を形成できる厚さを確保すればよい。コーティング膜２２は軸本体部２１に被覆されているため、コーティング膜２２と軸本体部２１との接合部は密に接触乃至一体化されており、コーティング膜２２から軸本体部２１への熱伝導を効率よく行うことができる。例えば、コーティング膜２２に代えて磁性リングを圧入により軸本体部２１に挿入する場合には、磁性リングの内周面と軸本体部２１との外周面との接合部は、点乃至線接触の部分が少なからず存在するため、磁性リングから軸本体部２１への熱伝導の効率はコーティング膜２２に比較し良くない。

【0033】

また、コーティング膜２２を凹部２１Ａ内に形成したため、コーティング膜２２が当該凹部２１Ａの底面及び両側面にも接するように成膜されることとなり、コーティング膜２２と凹部２１Ａの接合領域を広く確保できる。また、凹部２１Ａにコーティングする場合、凹部２１Ａの側面については、Ｒ又はテーパ状になっていると、凹部２１Ａ全体に容易にコーティングを行える。コーティング後、シール部２２Ｂとなる凹凸部を加工する際に、シール部２２Ｂが形成されない箇所の膜厚を凹部２１Ａの深さよりも薄く形成すると、軸本体部２１の外周よりも窪む窪みが形成され、磁性流体７がこの窪みに保持され、軸方向に流出しにくくなるから好ましい。

【0034】

さらに、コーティング膜２２は磁気回路を形成する領域近傍のみ、すなわち磁極部材５，５に対応する領域のみに設けられているため、熱伝導率に優れる軸本体部２１の外周が軸方向に長い範囲で存在することとなり、当該軸本体部２１が直接外部に曝される外表面が広く確保され、当該外表面から輻射される熱量を多くできる。

【0035】

また、コーティング膜２２としては、メッキ膜、蒸着膜、溶射膜、ロウ付け膜等であって、磁性材料であれば特に限定されず、純ニッケル、ニッケル合金等が挙げられる。メッキとしては、溶融メッキ、気相メッキ、電気メッキ、化学メッキを問わないが、成膜速度の観点から電気メッキが好ましい。溶射及びロウ付けは成膜速度に優れる観点から好ましい。また、磁性を付与するために必要に応じてコーティング膜２２は熱処理が施される。

【0036】

また、軸本体部２１に凸部２１Ｅを設けたため、凸部２１は軸受３３の位置規制部として機能し、軸受３３の組み付けが簡単である。また、凸部２１は磁性流体７が軸方向に流れることを抑制する堰となる。さらに、コーティング膜２２を軸方向に大気側Ａに延ばしコーティング膜２２に凸部を設ける場合に比較し、機械的強度に優れる。

【0037】

また、回転シャフト２のサイズや形状としては、特に限定されず、用途を勘案しながら、適宜決定することができる。

【0038】

また、放熱部２１Ｄが凹凸形状を有する放熱用フィンとして形成されているが、これには限定されず、例えば、軸本体部２１よりも熱伝導率に優れる銅等のリングを装着した構成しても良く、この場合においても上記同様の放熱効果が得られる。

【0039】

また、図示を省略するが、軸本体部２１に、冷却用の液体を循環させるための液体循環回路が設けられている構成とすることができる。液体循環回路が設けられることで、回転シャフト２を、放熱部２１Ｄ等による放熱効果と併せて、効率的に冷却することが可能になる。

【0040】

図示しないが、ハウジング３には、外部から冷却水等を導入／排出するための液体循環回路を設けてもよい。また、ハウジング３は熱伝導率の高い材料により構成することもできる。さらに、ハウジング３の外径側に放熱フィンを設けてもよい。そうすることで、さらに放熱が高まり、温度上昇を抑えることができる。

【0041】

さらにまた、磁性流体７、コーティング膜２２近傍において発生した熱がコーティング膜２２から軸本体部２１に入熱した場合、この熱の大部分は図２に矢印で模式的に示されるように熱伝導性の良い軸本体部２１を伝わって、外部に露出された放熱部２１Ｄから大気に向けて効率的に放熱される。このようにして、磁性流体７の粘性抵抗による発熱が放熱されるため、磁性流体７の温度上昇が抑制され、磁性流体７の劣化を防ぐことができ、高速回転時における優れたシール性を維持することができる。また、回転シャフト２の温度上昇を抑制することができ、ひいては、回転シャフト２全体の熱膨張を抑制できる。特に径方向での寸法変化が抑制されることにより、磁性流体７を介して配置された、磁極部材５，５と回転シャフト２のコーティング膜２２との隙間Ｓの寸法変化も抑制されるので、高速回転時における優れたシール性を維持できる。例えば、毎秒５メートル以上の周速で回転シャフト２を高速回転させても、磁性流体７の温度上昇が抑制され、また回転シャフト２の温度上昇及びそれに伴う熱膨張を抑制でき、安定したシール性で真空分離することが可能となる。

【0042】

また、軸受３３，３３は軸本体部２１に直接取り付けられているため、軸受３３，３３及びその近傍において発生した熱は、軸本体部２１に直接入熱し、この熱の大部分は図２に矢印で模式的に示されるように熱伝導性の良い軸本体部２１を伝わって、外部に露出された放熱部２１Ｄから大気に向けて効率的に放熱される。さらに、軸受３３，３３を磁性流体７よりも放熱部２１Ｄ側に配置しているため、軸受３３，３３で発生した熱が磁性流体７に伝わりにくい。

【実施例2】

【0043】

以下、実施例２について図１、図３を参照して説明する。実施例１の軸本体部２１に対応する部材が、内側の内側軸本体部２５と外側のコーティング層２６とにより構成される点が主に相違する。以下、実施例１と相違する点についてのみ以下説明する。

【0044】

回転シャフト２は、内側軸本体部２５、コーティング層２６及びコーティング膜２２から主に構成されている。内側軸本体部２５は軸方向断面略Ｉ字状の略円柱状に形成されており、真空側Ｖからフランジ部２５Ａ、このフランジ部２５Ａから軸方向に延出する略円柱状の円柱部２５Ｂと、大気側Ａの端部に設けられ図示しない駆動源に接続される駆動側端部２５Ｃから構成されている。

【0045】

コーティング層２６はコーティングにより、内側軸本体部２５の円柱部２５Ｂに被覆されている。コーティング層２６はコーティング膜２２より厚いコーティング膜であり、その外径はフランジ部２５Ａの外径と略同じとなるように形成されている。コーティング層２６はその外周側に、環状の凹部２６Ａ、一方の軸受３３の内輪の側端が当接する環状の凸部２６Ｅ、放熱フィンからなる放熱部２６Ｄが設けられている。コーティング膜２２はコーティング層２６の環状の凹部２６Ａに設けられている。内側軸本体部２５のフランジ部２５Ａは、真空側Ｖに露出するとともに、コーティング層２６の側端が当接し、コーティング層２６の軸方向への移動を規制するものである。

【0046】

内側軸本体部２５の材質としては、特に限定されず、用途を勘案しながら、強度特性や耐食性に優れた金属材料を選択することができるが、コーティング層２６よりも強度の高い高強度材料からなることが好ましく、例えば、オーステナイト系、又は、マルテンサイト系のステンレス鋼、もしくは、チタン合金材料等を採用することができる。

【0047】

コーティング層２６の材質としては、コーティング膜２２よりも熱伝導率に優れるものであれば特に限定されず、用途を勘案しながら、強度特性や耐食性に優れた金属材料を選択することができる。コーティング層２６はコーティングにより形成され、コーティング膜２２及び内側軸本体部２５より熱伝導率に優れるものであれば限定されない。例えば、オーステナイト系、又は、マルテンサイト系のステンレス鋼、チタン合金材料、アルミニウム合金、銅合金、純銅、純銀、純金等を用いることも可能である。放熱性の観点からは、熱伝導率が２００Ｗ／ｍ・Ｋ以上、特に３００Ｗ／ｍ・Ｋ以上であるものが好ましい。

【0048】

また、凹部２６Ａにコーティング膜２２をコーティングする場合、凹部２６Ａの側面については、Ｒ又はテーパ状になっていると、凹部２６Ａ全体に容易にコーティングを行える。コーティング後、シール部２２Ｂとなる凹凸部を加工する際に、シール部２２Ｂが形成されない箇所の膜厚を凹部２６Ａの深さよりも薄く形成すると、コーティング層２６の外周よりも窪む窪みが形成され、磁性流体７がこの窪みに保持され、軸方向に流出しにくくなるから好ましい。

【0049】

また、コーティング層２６を内側軸本体部２５にコーティングするため、両者は密に一体化され、別途相互の周り止めの固定手段を設けることは必須ではない。密着強度が不足する場合は、被覆前のシャフト表面にブラスト処理等により凹凸を設けることで、抜け止めや周り止め機能を強化することができる。
なお、コーティング層２６のコーティングは、メッキ層、蒸着層、溶射層、ロウ付け層等であればよい。

【0050】

以上、本発明の実施例を図面により説明してきたが、具体的な構成はこれら実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。

【0051】

例えば、磁性を有するコーティング膜２２はメッキ膜、蒸着膜、溶射膜、ロウ付け膜等である。要するに、軸本体部２１又はコーティング層２６に対して、被膜処理により、コーティング膜が一体に密着乃至接合している膜であればよい。

【符号の説明】

【0052】

１ 高周速磁性流体シール構造
２ 回転シャフト
２１ 軸本体部
２１Ａ 凹部
２１Ｄ フィン
２１Ｅ 凸部
２２ コーティング膜
２５ 内側軸本体部
２６ コーティング層
２６Ａ 凹部
２６Ｄ フィン
２６Ｅ 凸部
３ ハウジング
３３ 軸受
４ 磁力発生手段
５ 磁極部材
７ 磁性流体
Ｓ 隙間
Ａ 大気側（機外側）
Ｖ 真空側（機内側）

【図1】

【図2】

【図3】