磁気シールの構造・仕組みを徹底解説！カスタム設計の重要性とは - 株式会社モアテック

磁気シールとは何か？その特性を解説

磁気シールとは、回転運動する部品を密封するためのシール部品です。磁性流体と呼ばれる特殊な液体を磁力で保持することでシール機能を実現しています。

磁気シールの最大の特徴は、摩擦が生じないことです。一般的なシール部品では、回転部分と接触することで摩擦や摩耗が発生し、部品の寿命を縮める原因となります。しかし、磁気シールは磁性流体を利用することで非接触でのシールが可能になるため、摩擦や摩耗を発生させません。この特性により、磁気シールは長寿命、高真空、クリーンな環境での使用に適しているでしょう。

具体的には、磁気シールは磁石、ポールピース、回転軸で構成された磁気回路の中に磁性流体を注入することで機能します。ポールピースと回転軸の隙間に磁性流体が引き寄せられ、リング状のシールを形成します。このシールによって、気体や蒸気、ミストなどの漏れを効果的に防ぐことが可能です。高速回転する部品にも適用できるため、さまざまな産業分野で活用されています。

磁気シール内部の構造：磁石・磁性流体・ポールピース等の役割

磁気シールは、主に磁石、磁性流体、ポールピース、回転軸の4つの要素で構成されています。それぞれの役割を以下にまとめます。

磁石

磁場を発生させる源です。磁性流体をポールピースと回転軸の隙間に吸着・保持するために必要な磁力を生み出します。

磁性流体

磁石によって引き寄せられ、ポールピースと回転軸の隙間に保持されることで、シール機能を果たす特殊な液体です。Oリングのように機能しますが、液体のため摩擦がなく、摩耗しません。

ポールピース

磁性材で、磁石と対になって磁気回路を形成し、磁性流体を保持するための部品です。回転軸との間に微小な隙間を作り、そこに磁性流体が充填されることでシールが形成されます。

回転軸

磁性材で、回転運動を伝える軸です。ポールピースとの隙間に磁性流体が保持されることで、回転しながらもシール性を維持可能です。

磁気回路は磁石とポールピースと回転軸で構成され、この磁気回路によって磁性流体が回転軸の周りにリング状に固定されます。このリング状の磁性流体が、軸が高速回転しても摩擦を生じさせないシール材として機能します。1段の磁性流体で耐えられる圧力差は低いため、高い差圧が必要な場合は複数段のシール構造にすることで対応可能です。

磁気シールがシール機能を果たす仕組み

磁気シールは、磁性流体と磁場の働きによってシール機能を実現しています。回転軸と固定部（ポールピース）の隙間には、磁石によって強力な磁場が形成されています。この磁場に引き寄せられた磁性流体が、隙間を埋めるようにリング状に保持されることで、液体でありながらOリングのようなシール材として機能します。

磁性流体は、ナノメートルサイズの強磁性体粒子を液体中に分散させたものです。磁場がかかると、これらの粒子が磁力線に沿って整列し、液体全体が磁化されます。このため、磁性流体は磁石に引き寄せられ、磁場の強い部分に留まろうとします。

磁気シールでは、この性質を利用して磁性流体を回転軸とポールピースの隙間に閉じ込めることが可能です。磁性流体は液体のままであるため、回転軸が高速で回転しても摩擦が生じにくく、発熱や摩耗が抑えられます。