JP2001153234A - 磁性流体シールおよびこれを用いたスピンドルモータ、並びにこのスピンドルモータを用いたディスク装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】従来の磁性流体シールは、軸回転型でシール部
は固定されているタイプでは高速回転に対応できていた
が、軸固定型でシール部が回転するタイプでは、回転遠
心力により磁性流体が飛散し、高速回転ではシール性能
が維持できなかった。 【解決手段】そこで本発明では、上部ヨーク板３０の内
周先端側の上下に上部壁部材３５および下部壁部材３６
を設け、軸体１の外周面との間に微小空隙部を形成し
た。更に上部壁部材３５および下部壁部材３６の内周面
に、上部ヨーク板３０の内周先端部３０１に近付くほど
半径方向の深さが深くなる傾斜部３５１、３５２および
３６１を設けた。更に上部壁部材内周面に対向する軸体
表面に、円環状傾斜溝１０１を形成し、前記傾斜部３５
２との間で、いわゆるテーパシール構造を形成した。こ
れらの構造により、高速回転でもシール性能を維持でき
る軸固定型の磁性流体シールを実現した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、軸体の上部間隙を介し
てモータ内部のオイル粉塵等がモータ外部に漏れること
を防止する磁性流体シール、およびこの磁性流体シール
を有するスピンドルモータ、並びにこのスピンドルモー
タを用いたディスク装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１５に、一般的なディスク装置の内部
構成を模式図として示す。ハウジング７１の内部には、
各種情報をデジタル形式で高密度に記憶するディスク板
７３が回転自在に装着されたモータ７２が設けられ、デ
ィスク板７３に対して情報を読み書きするヘッド移動機
構７７が配置されている。このヘッド移動機構は、ディ
スク板上の情報を読み書きするヘッド７６、このヘッド
を支えるアーム７５、およびヘッドおよびアームをディ
スク板上の所要の位置に移動させるアクチュエータ部７
４により構成されている。近年ディスク板に記憶できる
情報密度は飛躍的に向上し、ディスク板の設置環境は、
塵・埃等が極度に少ないクリーンな環境が必須とされて
いる。従ってハウジング７１の内部は、外気を遮断した
高度にクリーンな空間を形成すると共に、その内部構成
部品であるヘッド移動機構７７やモータ７２は、その内
部のオイルミスト等が外部に漏れない機構が必須要件と
なっている。この様な要請に対して、回転部を構成する
軸体および軸受部から生じるオイルミスト等を外部に漏
らさない機構部品として、磁性流体シールが用いられて
いる。

【０００３】図１４に、かかる磁性流体シールを有する
スピンドルモータの一例を、モータの軸心を通る平面に
より切断した断面図にて示す。ここで軸体１は固定軸を
形成し、上下２つの軸受２および２’により回転自在に
とりつけられたロータハブ４が、固定部を構成するブラ
ケット７上に取り付けられたステータコア１０とコイル
９を内側に包み込む、いわゆるアウターロータ形状を有
している。磁性流体シール３は、上方軸受の上側に位置
し、軸体１とロータハブ４との間を埋める形で嵌め込ま
れている。

【０００４】この磁性流体シール３の部分のみを拡大し
て模式的に図示した従来の磁性流体シールの構造を図１
１に示す。なお磁性流体シールは図上軸心を示す一点鎖
線に対して回転対称形状を有しているため、以降説明す
る図では、軸心を通る平面で切断した断面図の右側のみ
を図示している。

【０００５】この磁性流体シールは通常Ｐ型と呼ばれて
おり、円環状の上部ヨーク板３０および下部ヨーク板３
１と、これらに挟まれた円環状磁石３２とからなり、上
下両方のヨーク板の軸方向内周部とこれに対向する軸体
１の外周面との間に磁束が集中する微小間隙部を設け、
これに磁性流体３３を保持することでシール効果を実現
したものである。また図１２は通常Ｚ型と呼ばれる従来
の磁性流体シール構造を示しており、上部ヨーク板３０
の軸方向内周側に１段の段差３４を有し、上部ヨーク部
の内周端のみに磁性流体３３を保持する構造を有してい
る。

【０００６】近年のコンピュータ処理の高速化要請とデ
ータ処理の大容量化要請に伴い、コンピュータに使用さ
れる情報記録用のディスク装置は、ディスクの高記録密
度化・多段積層化が求められてきている。これに呼応し
てディスク装置に使用されるモータも、多段ディスクに
耐える安定な駆動力と高速回転が求められている。この
様な高負荷・高速回転に対して安定に動作するモータを
実現するためには、モータの軸体を固定し、かつロータ
が固定子コイルの外側を覆う形状のいわゆるアウターロ
ータ型のモータ構造を採用する必要が生じた。

【０００７】他方ディスクの高記録密度化等に対応し
て、ディスク装置内部はより一層の清浄化が求められて
いる。従ってモータ内部の軸受に使用される潤滑オイル
等の微粒子が含まれたガス（オイルミスト）等が、ディ
スク装置内部に流れ込むことを防止する磁性流体シール
も、必須部品となっている。加えて磁性流体シールの回
転数も１万ｒｐｍを超え２万ｒｐｍ近くまで安定に機能
することが求められている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】これに対して図１１お
よび図１２で示した従来の磁性流体シールは、通常磁性
流体シール側は固定され軸側が回転する、いわゆる軸回
転タイプが主流であった。このタイプの磁性流体シール
では、回転遠心力が直接磁性流体に作用することは少な
いため、磁性流体が飛散する危険性が少ないことから、
１万ｒｐｍ以上の高速回転に安定に対応できる構造を容
易に実現できた。しかしこのままの構造を、軸固定タイ
プの磁性流体シールに適用すると、図１３に示す斜線部
分３３１および３３２の磁性流体３３が数千ｒｐｍ程度
の回転遠心力でも飛散してしまい、シール機能を果たさ
なくなる。この軸固定タイプの磁性流体シールの回転耐
力を向上させる方策として以下の３つの対策が考えられ
る。

【０００９】１）ヨーク板軸方向内周部と軸体外周面と
の間の微小間隙部での磁性流体の保持力を強める。具体
的には、環状磁石３２の磁力を強化すること、磁性流体
の飽和保持力を強化すること、更には微小間隙部の軸方
向の幅を広くしたり間隙間隔を狭めること等により実現
することができる。

【００１０】２）通常軸対側面であるラジアル面でシー
ルを行うのに対し、これを回転部の軸方向側面であるス
ラスト面でシールを行う構造に変更する。そして回転部
外周側に袋小路部を設け、高速回転時には遠心力により
ここに磁性流体を集め、シールする構造とする。

【００１１】３）磁性流体を軸受の潤滑材としても使用
し、その飛散防止のために、軸上端部に対向するロータ
部内面に螺旋状に溝加工した特殊な粘性シールを配置
し、その回転動圧効果で、外部に漏れ出そうとする磁性
流体を押し戻すことによりシールする。

【００１２】しかしこれらの方法では、いずれも、磁性
流体の粘性抵抗が大きくなることにより磁気流体シール
の回転に必要なトルクが増大したり、コストが高くなっ
たり、更にはシール部の軸方向厚さが増大する等の不都
合が生じていた。

【００１３】

【課題を解決するための手段】そこで本発明では、従来
の図１１に示すＰ型シール構造に、更に共に円環状の上
部壁部材３５および下部壁部材３６を図５に示す如く追
加することにより、これらの壁部材の内周面で磁性流体
の遠心力による飛散を防止すると共に、軸体１の外周面
と上記壁部材の内周面との微小間隙に封入された磁性流
体の表面張力でその外部への流出を防止している。これ
により従来のＰ型シールに比べて高速回転で安定なシー
ル機能を果たす。

【００１４】更に本発明では、従来の図１２に示すＺ型
シール構造に、前記と同様に、共に円環状の上部壁部材
３５および下部壁部材３６を図１に示す如く追加するこ
とにより、これらの壁部材の内周面で磁性流体の遠心力
による飛散を防止すると共に、軸体１の外周面と上記壁
部材の内周面との微小間隙に封入された磁性流体の表面
張力でその外部への流出を防止している。

【００１５】また本発明では、図３または図６で示す如
く、前記磁性流体シール部３の前記上部壁部材３５およ
び前記下部壁部材３６は、更に、これらの内周面が軸心
方向に前記上部ヨーク板３０近付くほど前記内周面から
軸側面に至る距離（即ち傾斜溝の深さ）が拡大する傾斜
部を有し、かつ前記上部ヨーク板３０の内周先端部３０
１が前記上部壁部材３５および前記下部壁部材３６の内
周側面よりも内径側に突出している構造を有している。
なおかかる傾斜部は、この磁性流体シール部３を、軸心
を通る平面で切断した場合の断面が、軸体表面の断面に
対して傾斜していることを意味している。

【００１６】この様な上部壁部材３５および下部壁部材
３６が有する傾斜部により、この磁性流体シール部３が
高速回転したときに加わる遠心力による磁性流体３３の
飛散を防止している。加えてこの傾斜が上部ヨーク板３
０の内周先端部３０１で最も深くなるように形成されて
いることから、この遠心力を逆用して磁性流体３３が上
部ヨーク板３０の先端部３０１に集まる様にしている。
これにより磁性流体３３の一層の飛散防止と、磁性流体
３３が軸体１の表面と接触する範囲を少なくすること
で、この磁性流体シール部３の回転時のトルク低減化を
図っている。

【００１７】更に本発明では、図２または図４に示す如
く、磁性流体シール部３の上部壁部材３５は、その上部
端面３５５が上部ヨーク板３０の最上部端面３０４とほ
ぼ同一の平面上に位置する構造を有している。これによ
り従来の図１２に示すＺ型シールと同程度の薄さで、高
速回転でも磁性流体３３が飛散しない構造を実現した。

【００１８】また本発明では、図７または図８に示す如
く、前記磁性流体シール部３において、上部壁部材３５
の傾斜部（例えば図７の傾斜部３５２または図８の傾斜
部３５１）に対向する軸体表面には、軸心上方に至る程
その深さが深くなる円環上の傾斜溝１０１が形成されて
いる構造の傾斜溝を有している。

【００１９】この構造により軸体１側の傾斜溝１０１と
上部壁部材３５の内周面の傾斜部３５２（図７）または
３５１（図８）との間で、いわゆるテーパシール構造が
形成され、磁性流体３３の上方への流出を一層防止して
いる。

【００２０】更に本発明では、図３または図６または図
７で示す如く、磁性流体シール部３において、上部壁部
材３５の傾斜部は、１の傾斜断面または２以上の異なる
傾斜断面（例えば図７の３５１および３５２）にて構成
されている。これにより一層効果的に磁性流体３３の飛
散を防止することができる。なおここでいう傾斜断面に
は、曲面により形成される傾斜断面も含まれる。

【００２１】また本発明では、図３、図４、図６乃至図
１０に示す如く、磁性流体シール部３において、上部ヨ
ーク板３０の内周先端部３０１が、上部壁部材３５およ
び下部壁部材３６の内周面より更に内周側に突出してい
る。これにより磁性流体３３は上部ヨーク板３０の内周
先端部３０１に集まりやすくなり、磁性流体３３の保持
力が強化される。

【００２２】また本発明では、図９または図１０で示す
如く、磁性流体シール部３において、軸体１の側面に上
部壁部材３５および下部壁部材３６のそれぞれの傾斜部
または内周面に対向する位置に、上部ヨーク板３０の内
周先端部３０１から軸心方向に遠ざかるほどその深さを
増す傾斜溝１０１および１１１が形成されている。軸体
１の側面に形成されたこれらの傾斜溝１０１および１１
１は、これに対向する上部壁部材３５および下部壁部材
３６の内周側面３５１および３６１との間で、テーパシ
ール構造を形成する。これにより磁性流体３３は、より
一層磁性流体３３の流出が防止できる。

【００２３】更に本発明では、前記磁性流体シール部に
おいて、上部壁部材３５および／または下部壁部材３６
の内周面に形成された傾斜部のうち、上部ヨーク板３０
の内周先端部３０１に隣接する傾斜部は、上部ヨーク板
３０の内周先端部３０１に形成されている磁力線を含む
曲面にほぼ一致する断面形状を有する。これにより磁性
流体３３は、上部ヨーク板３０の内周先端部３０１の磁
力により包み込まれ形状で保持されることとなり、より
飛散しにくい磁性流体シールを実現できる。

【００２４】さらに本発明では、固定された上下方向に
軸芯を有する軸体と、前記軸体に対して上部および下部
の２つの軸受により回転自在に支持されたロータハブと
を有するスピンドルモータの、軸体とロータハブとの間
に設けられ、かつ上部軸受の軸心上方に隣接して設けら
れた上記磁性流体シールを有するスピンドルモータを構
成する。これによって高速回転でもシール効果の高いス
ピンドルモータを実現できる。

【００２５】また以上の発明は、固定した軸体を有する
回転体に使用する磁性流体シールとしてその構成を詳述
したが、更に本発明では、そのままの磁性流体シールの
構造を、軸体が回転する回転体にも適用することができ
る。これによって従来のP型またはZ型シール構造に比べ
て飛躍的に高速回転する場合でも適用可能な磁性流体シ
ールおよびこれを用いたスピンドルモータを提供するこ
とができる。

【００２６】また本発明では、上記磁性流体シールを有
するスピンドルモータにより構成されるディスク装置を
実現する。このスピンドルモータは高速回転でも、モー
タ内部のオイルミスト等で汚染された空気を、安定して
シールする。これにより高速に読み書き可能で、かつデ
ィスク装置内部のクリーンな状態を長期間安定に維持で
きる長寿命のディスク装置を提供することができる。

【００２７】

【発明の実施の形態】本発明は、ロータ４側に取り付け
られた磁性流体シール部３に関して、シール部３の内周
側と軸体外周面との間で保持されている磁性流体３３
が、回転遠心力で飛散することをできる限り防止するた
めに、主に次の３つの手段により、これを実現してい
る。

【００２８】手段１．軸体外周面に対し微小間隙を介し
て対向する位置に壁部材を設ける。

【００２９】手段２．この壁部材の内周面に、磁性流体
を保持する上部ヨーク板内周先端部に向かって深くなる
傾斜部を設ける。

【００３０】手段３．軸体外周面において、磁性流体保
持範囲の上端部および／または下端部に対応する位置
に、磁性流体保持部である上部ヨーク板内周先端部から
軸心方向にて遠ざかるほど深くなる円環状の傾斜溝を設
ける。

【００３１】手段１では、回転遠心力により外周方向に
飛散しようとする磁性流体を、この壁部材の内周面で受
け止めることにより、飛散防止効果を高めようとするも
のである。なお下部壁部材３６を磁性体にすると、上部
ヨーク板３０と下部ヨーク板３１を磁気回路的に短絡し
軸体外周面と上部ヨーク板内周先端間における適切な磁
場を形成し得なくなる。また上部壁部材３５を磁性体に
すると、上部ヨーク板３０を厚くするのと同様なことと
なり、軸体外周面と上部ヨーク板内周先端間に磁力が集
中しなくなってシール性能が低下し、さらに、磁力の漏
洩からその上方端部にまで磁性流体がメニスカス（即ち
磁性流体が形成する外形面）を形成しやすくなるため
に、従来同様に遠心力で飛散しやすくなる。したがっ
て、この壁部材は、例えば樹脂やアルミニューム等の非
磁性材料を用いるのが好ましい。更にテフロン等の摩擦
係数の小さい材料で作ることにより、磁性流体との間の
摩擦力が減少し、より小さいトルクで回転可能な磁性流
体シール部を構成することができる。

【００３２】また手段２では、かかる溝により、遠心力
で外周方向に逃げようとする磁性流体を、この上部ヨー
ク板内周先端部に向かって深くなる傾斜断面により上部
ヨーク板内周先端部に集めることにより、高速回転での
磁性流体の飛散を防止する。

【００３３】更に手段３では、この傾斜溝と前記壁部材
の内周面に形成した傾斜断面との間で、いわゆるテーパ
シール構造を形成し、磁性流体の保持力を向上させてい
る。ここでテーパシール構造とは、対向する微小間隙を
有する円筒面の隙間が一方向について徐々に広がる構造
をいい、保持される流体と対向する両壁面との間の表面
張力により、この微小間隙内に流体を確実に保持する効
果がある以下で詳細に説明する実施形態は、これら３つ
の手段を効果的にくみ合わせて実現したものの一部の例
である。従ってこれら以外の組み合わせによる実施形態
も存在し、これらについても本発明の範囲に含まれるこ
とは言うまでもない。以下、主な実施の形態について、
図面を併用しながら詳細に説明する。なお本願発明の最
も好適な実施形態の一つが、図７で示される第七の実施
形態または図８で示される第八の実施形態である。

【００３４】図１に、本発明の第一の実施形態である磁
性流体シール部の断面図を示す。この実施形態では、従
来の磁性流体シールである図１２のＺ型シール構造に、
手段１の壁部材を上部壁部材３５および下部壁部材３６
として設けた。図示する如く、磁性流体３３は、上部ヨ
ーク部材３０の内周先端部３０１とこれに対向する軸体
１の外周面との円環状微小空隙に保持されている。この
磁性流体は、上記空隙に集中して存在する磁束により保
持され、加えて上部壁部材３５および下部壁部材３６の
内周面と軸体１の外周面での磁性流体３３の毛細管力に
より保持される。磁性流体シール部３が高速回転する場
合、遠心力により外周方向に力を受けた磁性流体３３
は、外側に広がろうとするが、この力が、前記磁気保持
力および毛細管力とつりあい、安定なシール機能を実現
する。

【００３５】図２には、本発明の第二の実施形態である
磁性流体シール部の断面図を示す。この実施形態では、
第一の実施形態に比べて磁性流体シール部３の軸方向厚
さを小さくするために、上部壁部材３５の上部端面３５
５を上部ヨーク板３０の最上部端面３０４とほぼ同一平
面になるように、上部壁部材３５を軸方向について薄く
している。これによって従来のＺ型シールと同程度の厚
さで、従来に比べて高い回転速度に対応しうる磁性流体
シールが実現できた。他方第一の実施形態に比べて上部
壁部材３５の内周面が軸方向で短くなったため、対応で
きる回転速度は低くなっている。

【００３６】図３には、本発明の第三の実施形態である
磁性流体シール部の断面図を示す。この実施形態では、
前記第一の実施形態に、更に手段２を施すことにより、
遠心力対抗性を高め、一層の高速回転に安定に対応でき
る磁性流体シールを実現している。ここで図３では、そ
の上部壁部材３５の内周面に２段から成る傾斜部が形成
されているが、これは１段でも良い。

【００３７】また上部壁部材３５および下部壁部材３６
の傾斜部の傾斜度合いは、そのとき用いられる磁石３２
の強度や磁性流体３３の性質および定常的に使用される
回転数等により最適な形状が選択される。その一つの考
え方として、上部ヨーク板３０の内周先端部３０１から
軸体１の外周表面に向かう磁力線の分布形状に対応し
て、上部ヨーク板３０の内周先端部３０１に隣接する上
下壁部材の傾斜断面を形成することができる。例えば具
体的には、上下壁部材のこれらの傾斜断面を、前記磁力
線を含む曲面と一致するように形成する場合、また上部
ヨーク板３０の内周先端部３０１側面から発する磁力線
の接線と一致する直線的傾斜断面を形成する場合等が考
えられる。以上述べた点は、以降に述べる他の実施形態
でも同様に適用できる。

【００３８】更に本実施形態では、上部壁部材３５と上
部ヨーク板３０のとの間、および下部壁部材３６と上部
ヨーク板３０のとの間は、磁性流体３３がその隙間から
漏れ出さないように、稠密に接着固定する必要がある。
ここに僅かでも外周方向に抜ける隙間がある場合、この
隙間から磁性流体が滲み出し、寿命が著しく短くなる。
これは既に述べた他の実施形態およびこれから述べる他
の実施形態でも同様である。

【００３９】図４には、本発明の第四の実施形態である
磁性流体シール部の断面図を示す。この実施形態では、
第四の実施形態に比べて磁性流体シール部３の軸方向厚
さを小さくするために、上部壁部材３５の上部端面３５
５を上部ヨーク板３０の最上部端面３０４とほぼ同一平
面になるように、上部壁部材３５を軸方向について薄く
している。これに伴って、上部壁部材の内周部の傾斜部
を２段から１段に変更している。これによって従来のＺ
型シールと同程度の厚さで、従来に比べて一層高い回転
速度に対応しうる磁性流体シールが実現できた。

【００４０】図５には、本発明の第五の実施形態である
磁性流体シール部の断面図を示す。この実施形態は、従
来の磁性流体シールである図１１のＰ型シール構造に、
手段１の壁部材を上部壁部材３５および下部壁部材３６
として設けたもので、第一の実施形態よりも簡単な構造
になっている。この場合の磁性流体保持構造は、前期第
一の実施の形態と基本的に同じであり、詳細な説明は省
略する。

【００４１】図６には、本発明の第六の実施形態である
磁性流体シール部の断面図を示す。この実施形態では、
前記第五の実施形態に、更に手段２を施すことにより、
遠心力対抗性を高め、一層の高速回転に安定に対応でき
る磁性流体シールを実現している。ここで図６では、そ
の上部壁部材３５の内周面に２段から成る傾斜部が形成
されているが、これは１段でも良い。このを前記第三の
実施形態と比較した場合、本実施形態は、Ｐ型シール構
造をベースに構成している分だけ簡単な構造となってい
る。これ以外の点は、第三の実施形態と同様である。

【００４２】図７には、本発明の第一の実施形態である
磁性流体シール部の断面図を示す。この実施形態は、本
発明の最も好適な実施形態の一つであり、第三の実施形
態に、更に軸体１の表面上部に円環状の傾斜溝１０１を
設ける手段３を追加した構成を有している。

【００４３】ここで形成される円環状傾斜溝１０１の形
状は、これに対向する上部壁部材３５の内周面に形成さ
れた傾斜部３５２の形状と深い関連性を有している。即
ち円環状傾斜溝１０１の下方端部１０２は、ほぼ上部壁
部材３５の傾斜部３５２の下方端３５４と対向してい
る。そして傾斜溝１０１の軸方向に対する傾斜度合い
は、これに対向する傾斜部３５２の軸方向に対する傾斜
度合いとの関係で決められている。つまり上部壁部材３
５の傾斜部３５２に基づいて説明すると、両傾斜による
半径方向の空隙間距離が、始端３５４から終端３５３に
向かうにつれて徐々に広がる様に、傾斜溝１０１の傾斜
度合いが決定されている。この空隙環距離が徐々に広が
ることにより、いわゆるテーパシール構造が形成され、
ここに保持される磁性流体３３は、かかる構造がない場
合よりも一層保持力が向上する。他方既に述べた如く、
上部壁部材３５の上側傾斜部３５２は、磁性流体の保持
中心である上部ヨーク板３０の内周先端部３０１に向っ
て、その半径方向の深さを深くする様に形成されてお
り、回転時に磁性流体に働く遠心力で磁性流体が前記内
周先端部３０１に向って流れる構造を有している。従っ
てこの軸体表面に形成された円環状傾斜溝１０１は、上
部壁部材３５の上側傾斜部３５２の機能を維持しつつ、
更にこれとのテーパシール構造を構成することにより、
磁性流体の保持能力を一層向上させていることになる。

【００４４】更にこの第七の実施形態では、軸体表面の
上部のみに円環状傾斜溝１０１を形成しているが、これ
はこの磁性流体シールを組み立てる際に、磁性流体を注
入する注入口としてこれを利用できる点でも有利だから
である。通常磁性流体シールの内周面と軸体の外周面と
の間の空隙幅は、１００μｍから２００μｍ（好適には
１５０μｍから１８０μｍ）程度の非常に狭い構造を有
しており、組立時における磁性流体の注入が容易である
ということは、製造ラインで適正な注入量を安定的に注
入する上でも重要な条件である。

【００４５】なお磁性流体の注入量に関しては、シール
部が、シールギャップ部の占める体積（図７でいえば上
部ヨーク板３０の内周先端部３０１の両端点３０２と３
０３、およびこれらに半径方向で対向する軸体表面とで
形成される円環状部分の体積）の２から３倍程度の量を
最小限保持していれば、それ以上多く保持してもシール
耐圧特性は向上しないことが、公知の技術的知見であ
る。しかし実際は寿命や製造誤差を考慮して、シールギ
ャップに占める体積の１０倍程度を注入するのが、一般
的である。

【００４６】図８には、本発明の第八の実施形態である
磁性流体シール部の断面図を示す。この実施形態では、
第七の実施形態に比べて磁性流体シール部３の軸方向厚
さを小さくするために、上部壁部材３５の上部端面３５
５を上部ヨーク板３０の最上部端面３０４とほぼ同一平
面になるように、上部壁部材３５を軸方向について薄く
している。これに伴って、上部壁部材の内周部の傾斜部
を２段から１段に変更している。これに対応して軸体表
面の環状傾斜溝１０１の下端１０２は、上部壁部材３５
の内周面傾斜部の下端３５６（つまり上部ヨーク板３０
の内周先端部３０１の上端点３０２）にほぼ対向してい
る。また軸体表面の環状傾斜溝１０１の傾斜度合いは、
前記の第七の実施形態で述べた如く、上部壁部材３５の
傾斜部３５１との間で、テーパシール構造を形成する程
度である必要がある。これ以外の点に付いては、前記第
七の実施形態と同様である。この構造により、高速回転
に対応でき、かつより一層の薄型磁性流体シール部を構
成することができる。

【００４７】図９には、本発明の第九の実施形態である
磁性流体シール部の断面図を示す。この実施形態では、
第八の実施形態に加えて、軸体表面の下方の環状傾斜溝
１１１をも追加している。これにより上下双方でテーパ
シール構造を形成し、磁性流体の保持能力が一層向上す
る。

【００４８】図１０には、本発明の第十の実施形態であ
る磁性流体シール部の断面図を示す。この実施形態で
は、軸体外周面の上下の環状傾斜溝１０１および１１１
はそのままにして、シール部側における上下壁部材内周
面の傾斜断面３５１および３６１を、上部ヨーク板３０
の内周先端部３０１より少し外周寄りの円筒状端面に置
き換えた構造を有する。この構造では、前記手段２を用
いていないため、回転遠心力により磁性流体が上部ヨー
ク板３０の内周先端部３０１に向って流れることはな
く、回転保持力は低下する。しかし加工は著しく向上
し、中速の磁性流体シール部に適用できる構造である。

【００４９】なお以上述べた磁性流体シールは、軸体が
固定されハブ側が回転するモータ等の回転体について適
用する場合を説明したが、これとは逆に、軸体が回転し
ハブ側が静止（固定）しているモータ等の回転体にも適
用可能である。この場合は、従来技術の説明で指摘した
如く、軸固定型よりも一層の高速回転に対して安定なシ
ール機能を実現する磁性流体シールを実現できる。この
軸回転型磁性流体シールは、上記した実施形態である図
１から図１０に対応する実施形態が可能であることは言
うまでもない。

【００５０】

【発明の効果】以上詳細に説明した如く、本発明は、従
来のＰ型シール構造に上部および下部の壁部材を追加し
たことにより、磁性流体の遠心力による飛散を防止する
効果と共に、磁性流体が壁部材内周面と軸体外周面との
間の微小空隙に表面張力に保持されることで、一層保持
力が強化される。

【００５１】また本発明では、従来のＺ型シール構造に
上部および下部の壁部材を追加したことにより、Ｐ型の
場合に比べてシール部の厚さが減少することに加えて、
磁性流体の遠心力による飛散防止、および微小空隙間で
の表面張力による保持力強化という効果がある。

【００５２】更に本発明では、上下壁部材に上部ヨーク
板内周先端部に向うほど半径方向について深くなる傾斜
部を設けることにより、回転遠心力により磁性流体が前
記先端部に向って流れ込む力を生じさせる。これにより
従来に比較して飛躍的な飛散防止効果を実現できた。

【００５３】また本発明では、上部壁部材の上面を上部
ヨーク板の最上面付近にまで下げることにより、高速回
転に対する一定の保持力を維持しつつ、厚さの薄い磁性
流体シール部を実現できた。

【００５４】更に本発明では、軸体外周面の上部に円環
状傾斜溝を設け、これと上部壁部材の内周面傾斜部との
間で、いわゆるテーパシール構造を形成することによ
り、磁性流体の保持性能を一層向上させている。

【００５５】また本発明では、上部壁部材または下部壁
部材の内周面に形成された傾斜部が、１または２以上の
異なる傾斜面により構成される。これによりそれぞれの
傾斜部に異なる機能を分担して持たせることができ、よ
り一層の磁性流体保持力を実現できる。

【００５６】加えて本発明は、上部ヨーク板の内周先端
部を、上部壁部材および下部壁部材の内周面より更に内
周側に突出させる構造を有している。これにより保持さ
れる磁性流体に効果的に磁力が働き、保持力が強化され
る。

【００５７】また本発明は、軸体外周面の上下２箇所に
円環状傾斜溝を設けている。これにより磁性流体の存在
範囲の上下でテーパシール構造を実現することができ、
一層の保持力強化が実現できる。

【００５８】そして本発明では、上部ヨーク板の内周先
端部に隣接する上下壁部材内周面の傾斜部が、上部ヨー
ク板の内周先端部周辺に形成されている磁力線を含む曲
面にほぼ一致する断面形状を有する。これにより磁性流
体に効果的に磁気力が働き、保持性能が向上する。

【００５９】加えて本発明では、固定した軸体を有する
回転体に使用する上記の磁性流体シールを、そのまま軸
体が回転する回転体にも適用することができる。これに
より従来のＰ型またはＺ型シール構造に比べて飛躍的に
高速回転する場合でも、安定にシール機能を維持できる
磁性流体シールを提供することができる。

【００６０】また本発明では高速に回転するスピンドル
モータにおいても、モータ内部の汚れた空気のディスク
装置内部への拡散を安定にシールする。これにより高速
に読み書き可能で、かつディスク装置内部のクリーンな
状態を長期間安定に維持できるディスク装置を実現する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施形態である磁性流体シール
部を示す断面図である。

【図２】本発明の第二の実施形態である磁性流体シール
部を示す断面図である。

【図３】本発明の第三の実施形態である磁性流体シール
部を示す断面図である。

【図４】本発明の第四の実施形態である磁性流体シール
部を示す断面図である。

【図５】本発明の第五の実施形態である磁性流体シール
部を示す断面図である。

【図６】本発明の第六の実施形態である磁性流体シール
部を示す断面図である。

【図７】本発明の第七の実施形態である磁性流体シール
部を示す断面図である。

【図８】本発明の第八の実施形態である磁性流体シール
部を示す断面図である。

【図９】本発明の第九の実施形態である磁性流体シール
部を示す断面図である。

【図１０】本発明の第十の実施形態である磁性流体シー
ル部を示す断面図である。

【図１１】従来の磁性流体シール構造であるＰ型シール
の断面図である。

【図１２】従来の磁性流体シール構造であるＺ型シール
の断面図である。

【図１３】従来の磁性流体シール構造であるＰ型シール
での磁性流体に働く回転遠心力を説明する断面図であ
る。

【図１４】本発明にかかる磁性流体シール部が用いられ
るスピンドルモータの一例につての断面図を示す。

【図１５】一般的なディスク装置の内部構成を模式的に
示した図である。

【符号の説明】

１ 軸体 ３ 磁性流体シール部 ３０ 上部ヨーク板 ３１ 下部ヨーク板 ３２ 環状磁石 ３３ 磁性流体 ３４ 上部ヨーク板の段差部 ３５ 上部壁部材 ３６ 下部壁部材

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固定された軸体を有する回転体に使用さ
   れる磁性流体シールであって、該軸体は上下方向の軸心
   を有しており、（１）ほぼ同一の円環内径厚さと円環外
   径厚さとを有しかつ軸心にほぼ直角に保持された円環状
   の磁性体よりなる上部ヨーク板および下部ヨーク板と、
   これら両ヨーク板の間に密着固定され前記ヨーク板より
   大きい円環内径およびほぼ同一の円環外径を有する円環
   状磁石と、により構成され、かつ前記両ヨーク板の内周
   端部は軸体外周面に微小間隔を隔てて対向し、更に前記
   上部ヨーク板の内周側円環状下面と前記下部ヨーク板の
   内周側円環状上面および前記円環状磁石の内周面により
   形成された円環状の凹部を有するシール部本体と、
   （２）前記円環状凹部内にあり、前記両ヨーク板の片面
   に密着固定され、かつその内周面が微小間隔を隔てて軸
   体外周面に対向した、非磁性体より成る円環状の下部壁
   部材と、（３）前記上部ヨーク板の上部円環状面に密着
   固定され、かつその内周面が微小間隔を隔てて軸体外周
   面に対向した、非磁性体より成る円環状の上部壁部材
   と、（４）前記上部ヨーク板の内周端部と、これに対向
   する軸体外周面との間に保持された磁性流体とにより構
   成されることを特徴とする磁性流体シール。
2. 【請求項２】 前記上部ヨーク板は、半径方向中間部で
   軸心にほぼ直角に保持された上半部円環状板および下半
   部円環状板とこれらの環状板を軸心方向で繋ぐ軸心に平
   行な円筒状部分により構成され、前記円筒状部分で下方
   向への一つの段差を形成することにより一体として連結
   されていることを特徴とする、請求項１に記載した磁性
   流体シール。
3. 【請求項３】 前記上部壁部材および前記下部壁部材
   は、これらの内周面が軸心方向に前記上部ヨーク板に近
   付くほど前記内周面から軸側面に至る距離が拡大する傾
   斜部を有し、かつ前記上部ヨーク板の内周先端部が前記
   上部壁部材および前記下部壁部材の内周側面よりも内径
   側に突出していることを特徴とする、請求項１または請
   求項２に記載した磁性流体シール。
4. 【請求項４】 前記上部壁部材は、その上部端面が前記
   上部ヨーク板の最上部端面とほぼ同一の平面上に位置す
   ることを特徴とする、請求項２または請求項３に記載し
   た磁性流体シール。
5. 【請求項５】 前記上部壁部材の前記傾斜部に対向する
   軸体表面には、軸心上方に至る程その深さが深くなる円
   環上の傾斜溝が形成されていることを特徴とする、請求
   項３または請求項４に記載した磁性流体シール。
6. 【請求項６】 前記上部壁部材の前記傾斜部は、１の傾
   斜断面または２以上の異なる傾斜断面にて構成されてい
   ることを特徴とする請求項３または請求項５に記載した
   磁性流体シール。
7. 【請求項７】 前記上部ヨーク板の内周先端部が、前記
   上部壁部材および前記下部壁部材の内周面より更に内周
   側に突出していることを特徴とする請求項１または請求
   項２に記載した磁性流体シール。
8. 【請求項８】 前記軸体の側面であって、前記上部壁部
   材および下部壁部材のそれぞれの前記傾斜部または前記
   内周面に対向する位置に、前記上部ヨーク板の内周先端
   部から軸心方向に遠ざかるほどその深さを増す円環状傾
   斜溝が形成されていることを特徴とする請求項１ないし
   請求項４または請求項６または請求項７に記載した磁性
   流体シール。
9. 【請求項９】 前記上部壁部材および／または前記下部
   壁部材の内周面に形成された前記傾斜部のうち、前記上
   部ヨーク板の前記内周先端部に隣接する傾斜部は、前記
   上部ヨーク板の前記内周先端部に形成されている磁力線
   を含む曲面にほぼ一致する断面形状を有することを特徴
   とする請求項３ないし請求項８に記載した磁性流体シー
   ル。
10. 【請求項１０】 固定された上下方向に軸芯を有する軸
    体と、前記軸体に対して上部および下部の２つの軸受に
    より回転自在に支持されたロータハブとの間に設けら
    れ、かつ前記上部軸受の軸心上方に隣接して設けられた
    請求項１ないし請求項９に記載した磁性流体シールを有
    するスピンドルモータ。
11. 【請求項１１】 回転する軸体を有する回転体に使用さ
    れる請求項１ないし請求項９に記載した磁性流体シー
    ル。
12. 【請求項１２】 請求項１１に記載した磁性流体シール
    を有するスピンドルモータ。
13. 【請求項１３】 ハウジングと、当該ハウジング内部に
    固定されたスピンドルモータと、当該スピンドルモータ
    の回転部に装着された円板状の記録媒体と、当該記録媒
    体の所要の位置に情報を書き込みまたは読み出すための
    情報アクセス手段とを有するディスク装置であって、前
    記スピンドルモータは、請求項１０または請求項１２に
    記載したスピンドルモータであることを特徴とするディ
    スク装置。