JP2003526761A - Ferrofluid seal between shaft and hub for disk hard drive - Google Patents

Ferrofluid seal between shaft and hub for disk hard drive

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JP2003526761A
JP2003526761A JP2000595079A JP2000595079A JP2003526761A JP 2003526761 A JP2003526761 A JP 2003526761A JP 2000595079 A JP2000595079 A JP 2000595079A JP 2000595079 A JP2000595079 A JP 2000595079A JP 2003526761 A JP2003526761 A JP 2003526761A
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JP
Japan
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shaft
seal
hub
pole piece
ferrofluid
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Application number
JP2000595079A
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Japanese (ja)
Inventor
マクレオド、ドナルド、ジェームズ
ペルストリング、ロベルト、ミッチェル
バイル、マーテン、フレドリック
レブランク、ジェフリー、アーノルド
パム、タン、ハング
ノッティンガム、ロバート、アレン
ウィトーメ、マイケル、ジェームズ
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Seagate Technology LLC
Original Assignee
Seagate Technology LLC
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Publication date
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    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16JPISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00Sealings
    • F16J15/16Sealings between relatively-moving surfaces
    • F16J15/40Sealings between relatively-moving surfaces by means of fluid
    • F16J15/43Sealings between relatively-moving surfaces by means of fluid kept in sealing position by magnetic force
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11BINFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B17/00Guiding record carriers not specifically of filamentary or web form, or of supports therefor
    • G11B17/02Details
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11BINFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B19/00Driving, starting, stopping record carriers not specifically of filamentary or web form, or of supports therefor; Control thereof; Control of operating function ; Driving both disc and head
    • G11B19/20Driving; Starting; Stopping; Control thereof
    • G11B19/2009Turntables, hubs and motors for disk drives; Mounting of motors in the drive
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11BINFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B17/00Guiding record carriers not specifically of filamentary or web form, or of supports therefor
    • G11B17/02Details
    • G11B17/022Positioning or locking of single discs
    • G11B17/028Positioning or locking of single discs of discs rotating during transducing operation
    • G11B17/0282Positioning or locking of single discs of discs rotating during transducing operation by means provided on the turntable

Abstract

(57)【要約】 シャフト(175)の外面(170)をハブ(160)の内面(165)にシールするための装置および方法が提供される。シールは磁石(155)を含み、頂部および底部磁極片(260および265)、ならびに磁極片(260および265)とハブ(160)またはシャフト(175)との間のギャップ(275)内に磁気的に保持されている強磁性流体(270)を備える。頂部磁極片(260)はL字形の断面を有し、水平部分(260a)が磁石(155)に平行であり、より短い鉛直部分(260b)がシャフト(175)に対面している。一実施形態では、鉛直部分(260b)またはそれに対面するシャフト(175)の部分が、ギャップ(275)内の強磁性流体(270)を軸方向に集中させる磁束勾配を提供するように輪郭を付けられている。別の態様では、強磁性流体シール(185)を使用して外側シールを形成するときに、強磁性流体(270)の損失を低減するようにキャッチャ(335)が提供される。別の態様では、静止シャフト(350)を回転ハブ(355)にシールするための静止強磁性流体シール(345)が提供される。 SUMMARY An apparatus and method are provided for sealing an outer surface (170) of a shaft (175) to an inner surface (165) of a hub (160). The seal includes a magnet (155) and a magnetic field in the top and bottom pole pieces (260 and 265) and the gap (275) between the pole pieces (260 and 265) and the hub (160) or shaft (175). And a ferrofluid (270) held in the container. The top pole piece (260) has an L-shaped cross section, with a horizontal portion (260a) parallel to the magnet (155) and a shorter vertical portion (260b) facing the shaft (175). In one embodiment, the vertical portion (260b) or the portion of the shaft (175) facing it is contoured to provide a magnetic flux gradient that axially concentrates the ferrofluid (270) in the gap (275). Have been. In another aspect, a catcher (335) is provided to reduce ferrofluid (270) loss when forming an outer seal using a ferrofluid seal (185). In another aspect, a static ferrofluid seal (345) is provided for sealing a stationary shaft (350) to a rotating hub (355).

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】 (関連出願の相互参照) 本出願は、1999年1月22日出願の米国仮特許出願60/116758号
、1999年1月29日出願の60/117826号、1999年2月25日出
願の60/121687号、および1999年3月16日出願の60/1246
29号による優先権を請求するものである。 (発明の分野) 本発明は、一般にディスク・ドライブの分野に関し、より詳細には、ディスク
・ドライブにおいてスピンドル・モータのハブとシャフトとの間に信頼できる磁
気流体シールを提供するための装置および方法に関する。
(Cross Reference of Related Applications) This application is US provisional patent application 60/116758 filed January 22, 1999, 60/117826 filed January 29, 1999, February 25, 1999. Application 60/121687, and application March 16, 1999 60/1246
Claiming priority by No. 29. FIELD OF THE INVENTION The present invention relates generally to the field of disk drives, and more particularly to an apparatus and method for providing a reliable magnetic fluid seal between a spindle motor hub and shaft in a disk drive. Regarding

【0002】 (発明の背景) 磁気ディスク・ドライブ、光ディスク・ドライブ、および光磁気ディスク・ド
ライブを含めたディスク・ドライブが、情報を記憶するために広く使用されてい
る。典型的なディスク・ドライブは、複数の同心円状トラックの形で情報を記憶
する1つまたは複数のディスクを有する。この情報は、アクチュエータ機構によ
ってディスクの表面にわたってトラックからトラックへ移動するアクチュエータ
・アームに取り付けられた読取/書込ヘッドを使用してディスクに書き込まれ、
かつディスクから読み取られる。ディスクは、読取/書込ヘッドの下方にあるデ
ィスクの表面を通るようにスピンドル・モータによって回転されるスピンドルに
取り付けられる。スピンドル・モータは通常、ベースプレートに固定されたシャ
フトと、スピンドルが取り付けられ、シャフトが挿入されるスリーブを有するハ
ブとを含む。ハブに取り付けられた永久磁石がベースプレート上の固定子巻線と
相互作用して、ハブをシャフトに関して回転させる。ハブとシャフトの間にある
1つまたは複数の軸受がハブの回転を容易にする。
BACKGROUND OF THE INVENTION Disk drives, including magnetic disk drives, optical disk drives, and magneto-optical disk drives, are widely used to store information. A typical disk drive has one or more disks that store information in the form of concentric tracks. This information is written to the disc using a read / write head attached to an actuator arm that moves from track to track across the surface of the disc by an actuator mechanism,
And read from the disc. The disk is mounted on a spindle that is rotated by a spindle motor to pass over the surface of the disk below the read / write head. Spindle motors typically include a shaft fixed to a base plate and a hub to which the spindle is attached and which has a sleeve into which the shaft is inserted. Permanent magnets attached to the hub interact with the stator windings on the base plate to rotate the hub with respect to the shaft. One or more bearings between the hub and shaft facilitate rotation of the hub.

【0003】 また、スピンドル・モータは通常、ハブとシャフトの間の境界面空間をシール
するための排他シールを含む。これが必要なのは、軸受で使用される潤滑流体ま
たはグリースがエアロゾルまたは蒸気成分を放出する傾向があり、それがスピン
ドル・モータの外、かつディスクが維持されるディスク・チャンバ内に移動また
は拡散するためである。この蒸気はしばしば、軸受やスピンドル・モータの他の
構成要素から削られた材料など他の粒子をディスク・チャンバ内に移送する。こ
れらの蒸気および粒子が読取/書込ヘッドおよびディスクの表面に堆積し、それ
が、読取/書込ヘッドがディスク上を通る際にディスクおよび読取/書込ヘッド
に損傷をもたらす。したがって、これらの汚染物質のディスク・チャンバ内への
移動を防止しなければならない。
Spindle motors also typically include exclusive seals to seal the interface space between the hub and shaft. This is necessary because the lubricating fluid or grease used in the bearing tends to release aerosol or vapor components that move or diffuse out of the spindle motor and into the disc chamber where the disc is maintained. is there. This vapor often transfers other particles into the disk chamber, such as material scraped from bearings and other components of the spindle motor. These vapors and particles deposit on the surface of the read / write head and the disk, which causes damage to the disk and read / write head as the read / write head passes over the disk. Therefore, the transfer of these contaminants into the disk chamber must be prevented.

【0004】 これらの汚染物質のディスク・チャンバ内への移動を防止するために、スピン
ドル・モータの最終生成体は、シャフトとハブの間に強磁性流体シールを利用す
る。強磁性流体シールは、例えば参照により本明細書に組み込む米国特許第54
73484号に記載されている。典型的な強磁性流体シールは、強磁性流体と、
軸方向に分極された環状磁石と、磁石の対向する面に取り付けられた2つの磁気
透過性環状磁極片とからなる。強磁性流体は従来、流体キャリア中で浮遊した磁
気透過性粒子の浮遊物からなる。一般に、磁石および磁極片はハブに固定され、
シャフトに近接するように延在し、しかしシャフトに触れない。磁石が生成する
磁束は、磁極片と、やはり磁気透過性のあるシャフトとを通過して、磁極片とシ
ャフトの間のギャップ内に強磁性流体を磁気的に保持し、それによりシールを形
成する。
To prevent the transfer of these contaminants into the disk chamber, the final product of the spindle motor utilizes a ferrofluidic seal between the shaft and the hub. Ferrofluidic seals are disclosed, for example, in US Pat.
No. 73484. A typical ferrofluid seal is a ferrofluid,
It consists of an axially polarized annular magnet and two magnetically permeable annular pole pieces mounted on opposite faces of the magnet. Ferrofluids conventionally consist of a suspension of magnetically permeable particles suspended in a fluid carrier. Generally, the magnets and pole pieces are fixed to the hub,
Extends close to the shaft, but does not touch the shaft. The magnetic flux generated by the magnet passes through the pole pieces and the shaft, which is also magnetically permeable, to magnetically retain the ferrofluid in the gap between the pole pieces and the shaft, thereby forming a seal. .

【0005】 上述したように、現行強磁性流体シールは、磁石および磁極片がハブに装着さ
れ、強磁性流体が固定シャフトとシールする回転設計を使用している。この設計
は、従来のスピンドル・モータに関して十分に動作しているが、モータの最終生
成体は高速で回転し、しばしば毎分1300回転(rpm)を超える。そのよう
な高速で発生する遠心力はしばしば、強磁性流体を横切る速度勾配により、強磁
性流体シールの磁束が強磁性流体をシャフトに対して保持する能力を超え、その
結果、強磁性流体シールが気密シールを維持することができなくなる。
As mentioned above, current ferrofluidic seals use a rotating design in which the magnet and pole pieces are mounted on the hub and the ferrofluid seals with the stationary shaft. While this design works well with conventional spindle motors, the final product of the motor rotates at high speeds, often above 1300 revolutions per minute (rpm). Such high-speed centrifugal forces often exceed the ability of the ferrofluid seal's magnetic flux to hold the ferrofluid to the shaft due to the velocity gradient across the ferrofluid, resulting in It becomes impossible to maintain an airtight seal.

【0006】 したがって、シャフトの外面をシャフトの周りに配設されたハブの内面にシー
ルする強磁性流体シールが求められている。強磁性流体シールが、高回転速度で
信頼できる構造を提供することが望ましい。また、このシールが使用されるスピ
ンドル・モータを組み立てるための製造時間またはコストを増大させずにこのよ
うな強磁性流体シールを形成する方法も求められている。
Therefore, there is a need for a ferrofluidic seal that seals the outer surface of a shaft to the inner surface of a hub disposed around the shaft. It is desirable for ferrofluidic seals to provide a reliable structure at high rotational speeds. There is also a need for a method of forming such a ferrofluidic seal without increasing the manufacturing time or cost of assembling the spindle motor in which the seal is used.

【0007】 本発明は、これらの問題およびその他の問題に対する解決策を提供し、従来技
術に勝る他の利点ももたらす。
The present invention provides a solution to these and other problems and provides other advantages over the prior art.

【0008】 (発明の概要) 本発明は、上述の諸問題を解決する、シャフトの外面をシャフトの周りに配設
されたハブの内面にシールするための装置に関する。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is directed to a device for sealing the outer surface of a shaft to the inner surface of a hub disposed around the shaft, which solves the above problems.

【0009】 一実施形態によれば、環状磁石を有し、その対向する磁極に頂部および底部磁
極片が結合されているシールが提供される。磁極片は、環状形状を有し、シャフ
トの外面の半径よりも大きな内部半径を有する。頂部磁極片はL字形の断面領域
を含み、長い水平部分が磁石の磁極の表面に平行であり、より短い鉛直部分がシ
ャフトの外面に平行である。強磁性流体は、頂部磁極片の鉛直部分とシャフトの
外面との間に磁気的に保持されて、それらの間にシールを形成する。一般に、頂
部磁極片は、頂部磁極片を底部磁極片から離隔する距離よりも小さなギャップに
よってシャフトの外面から離隔されている。一実施形態では、ハブが、シャフト
にあるインナー・レースと、ハブに装着されたアウター・レースとを含む軸受に
よってシャフトの周りに回転可能に支持され、ギャップは、頂部磁極片を軸受の
インナー・レースから離隔する距離よりも小さい。好ましくは、頂部磁極片が、
鉛直部分が水平部分に接合して磁束勾配をより大きな領域にわたって広げる湾曲
コーナを有し、それにより強磁性流体がより大きな領域にわたって保持されるこ
とを可能にする。より好ましくは、鉛直部分がまた、その下側端部に湾曲先端を
含む。
According to one embodiment, there is provided a seal having an annular magnet, the top and bottom pole pieces of which are coupled to opposite poles thereof. The pole pieces have an annular shape and have an inner radius that is larger than the radius of the outer surface of the shaft. The top pole piece includes an L-shaped cross-sectional area with a long horizontal portion parallel to the surface of the magnet poles and a shorter vertical portion parallel to the outer surface of the shaft. The ferrofluid is magnetically retained between the vertical portion of the top pole piece and the outer surface of the shaft to form a seal therebetween. In general, the top pole piece is separated from the outer surface of the shaft by a gap that is less than the distance separating the top pole piece from the bottom pole piece. In one embodiment, the hub is rotatably supported about the shaft by a bearing that includes an inner race on the shaft and an outer race mounted on the hub and the gap includes the top pole piece on the inner race of the bearing. Less than a distance away from the race. Preferably, the top pole piece is
The vertical portion has a curved corner that joins the horizontal portion to spread the magnetic flux gradient over a larger area, thereby allowing the ferrofluid to be retained over a larger area. More preferably, the vertical portion also includes a curved tip at its lower end.

【0010】 別の実施形態では、磁気透過性シャフトの外面をシャフトの周りに配設された
ハブの内面にシールするためのシールが提供される。シールは環状磁石を有し、
その対向する磁極に頂部および底部磁極片が結合され、頂部および底部磁極片は
、シャフトの外面の輪郭を付けた部分に対面する。より具体的には、輪郭を付け
た部分は、頂部磁極片の内部半径と対面関係にある。強磁性流体は、頂部磁極片
をシャフトの外面から離隔するギャップ内に磁気的に保持され、それらの間にシ
ールを形成する。輪郭を付けた部分は、頂部磁極片とシャフトの間のギャップ内
で強磁性流体を軸方向に集中させる磁束勾配を導入する。この実施形態の1バー
ジョンでは、輪郭を付けた部分が、頂部磁極片と対面関係にある隆起曲面を含む
。曲面は、シャフトの外面の周りに円周方向に機械加工された一対の軸方向に離
隔された溝によって形成することができ、溝に対して隆起した曲面が溝間に形成
される。別法として、輪郭を付けた部分は、シャフトの周りにリングの先端を形
成するようにある角度で交差する2つの傾斜面を含むことができる。リングは、
シャフトと同軸であり、シャフトに装着された離隔要素であってよく、またはシ
ャフト自体の一体部品であってもよい。この実施形態の好ましいバージョンでは
、頂部磁極片が、略L字形の断面領域を有し、長い水平部分が磁石の磁極の表面
に平行であり、より短い鉛直部分がシャフトの外面に略平行である。頂部磁極片
は、鉛直部分が輪郭を付けた部分と対面関係になるように位置決めされている。
In another embodiment, a seal is provided for sealing the outer surface of the magnetically permeable shaft to the inner surface of a hub disposed around the shaft. The seal has an annular magnet,
Top and bottom pole pieces are coupled to the opposing poles, the top and bottom pole pieces facing the contoured portion of the outer surface of the shaft. More specifically, the contoured portion is in face-to-face relationship with the inner radius of the top pole piece. The ferrofluid is magnetically retained in the gap separating the top pole piece from the outer surface of the shaft, forming a seal therebetween. The contoured portion introduces a magnetic flux gradient that axially concentrates the ferrofluid in the gap between the top pole piece and the shaft. In one version of this embodiment, the contoured portion includes a raised curved surface in facing relationship with the top pole piece. The curved surface can be formed by a pair of axially spaced grooves machined circumferentially around the outer surface of the shaft, with curved surfaces raised relative to the grooves formed between the grooves. Alternatively, the contoured portion may include two beveled surfaces that intersect at an angle to form the tip of the ring around the shaft. Ring
It may be a separating element that is coaxial with the shaft and is attached to the shaft, or it may be an integral part of the shaft itself. In a preferred version of this embodiment, the top pole piece has a generally L-shaped cross-sectional area with the long horizontal portion parallel to the surface of the magnet poles and the shorter vertical portion substantially parallel to the outer surface of the shaft. . The top pole piece is positioned so that the vertical portion is in face-to-face relationship with the contoured portion.

【0011】 別の態様では、本発明は、シャフトの外面をシャフトの周りに配設された磁気
透過性ハブの内面にシールするためのシールを対象とする。シールは環状磁石を
含み、その対向する磁極にシャフトとハブの間に位置決めされた一対の環状磁極
片が結合される。磁極片は、磁気透過性材料からなり、ハブの内面の半径よりも
小さな外部半径を有する。シールはさらに、ハブの内面に装着されたキャッチャ
を含む。キャッチャは、磁極片の外部半径と対面関係にある曲面を有する磁気透
過性材料の環状リングである。強磁性流体は、磁極片をキャッチャから離隔する
ギャップ内に磁気的に保持され、それらの間にシールを形成し、それによりハブ
がシャフトに関して回転されるとき、強磁性流体の飛散および外側方向への移動
が大幅に低減される。好ましくは、曲面は、U字形を有する断面領域を有し、U
字形の開端部が磁極片の外部半径を越えて半径方向内側に延在するように磁極片
の外部半径に関して向きを調整される。キャッチャは単一部片から形成すること
ができ、あるいは、曲面を形成するように接合される頂部および底部部分を有す
ることができ、頂部部分と底部部分の一方をハブと一体形成することができる。
キャッチャは、接着剤、Oリング、またはプラスチック接着剤を用いてハブに装
着される。1つの好ましい実施形態では、磁極片、強磁性流体、キャッチャ、お
よびハブが導電材料からなり、それにより磁極片はシャフトに電気的に結合され
、強磁性流体は、磁極片およびキャッチャに電気的に結合され、キャッチャはハ
ブに電気的に結合される。より好ましくは、磁極片の外側半径およびハブの内側
半径は、磁極片をキャッチャに電気的に結合する強磁性流体の表面領域が約1×
109オーム未満の抵抗値を提供するように選択される。
In another aspect, the invention is directed to a seal for sealing an outer surface of a shaft to an inner surface of a magnetically permeable hub disposed around the shaft. The seal includes annular magnets having opposite poles coupled to a pair of annular pole pieces positioned between the shaft and the hub. The pole pieces are made of a magnetically permeable material and have an outer radius that is smaller than the radius of the inner surface of the hub. The seal further includes a catcher mounted on the inner surface of the hub. The catcher is an annular ring of magnetically permeable material having a curved surface that is in facing relationship with the outer radius of the pole pieces. The ferrofluid is magnetically retained in the gap separating the pole pieces from the catcher and forms a seal between them, which causes the ferrofluid to splatter and outward when the hub is rotated with respect to the shaft. Movement is greatly reduced. Preferably, the curved surface has a cross-sectional area having a U-shape, U
The open ends of the V-shape are oriented with respect to the outer radius of the pole pieces so that they extend radially inward beyond the outer radius of the pole pieces. The catcher can be formed from a single piece, or it can have top and bottom portions joined to form a curved surface, one of which can be integrally formed with the hub. .
The catcher is attached to the hub with an adhesive, an O-ring, or a plastic adhesive. In one preferred embodiment, the pole pieces, ferrofluid, catcher, and hub are made of an electrically conductive material so that the pole pieces are electrically coupled to the shaft and the ferrofluid electrically connects the pole pieces and the catcher. Coupled, the catcher is electrically coupled to the hub. More preferably, the outer radius of the pole pieces and the inner radius of the hub are about 1 × the surface area of the ferrofluid that electrically couples the pole pieces to the catcher.
It is selected to provide a resistance value of less than 10 9 ohms.

【0012】 別の態様では、本発明は、静止シャフトを回転ハブにシールするための静止強
磁性流体シールを対象とする。強磁性流体を従来の強磁性流体シールの磁石から
離れさせる傾向があり、かつシールの磁束が流体をシャフトに対して保持する能
力に勝る遠心力の効果は、シール自体を静止シャフトに装着することによって打
ち消される。形成された磁気遮蔽アームが回転ハブに装着され、それにより磁気
遮蔽アームは、磁石の内径およびシールの磁極片を介して上に突出する。したが
って、回転磁気遮蔽アームは、ハブから、磁石とシャフトの間の点へ半径方向内
側に延在し、それにより強磁性流体の速度勾配が、磁気遮蔽アームの回転表面か
らシールの現行静止表面に向けて外方向へ低減する。この手法を利用することに
よって、シャフトに最も近い強磁性流体はモータのRPMに近づくが、それより
も低い速度であり、シールの磁石および磁極片付近の強磁性流体の速度はゼロに
近づく。シャフトでの強磁性流体の速度が低減していることにより、通常であれ
ば流体を拡散する傾向がある力が減少し、シールの完全性が維持される。
In another aspect, the invention is directed to a stationary ferrofluidic seal for sealing a stationary shaft to a rotating hub. The effect of centrifugal force, which tends to force ferrofluids away from the magnets of conventional ferrofluidic seals, and the magnetic flux of the seals exceeds the ability of the fluid to hold the fluid against the shaft is that the seal itself is mounted on a stationary shaft Canceled by. The formed magnetic shield arm is mounted on the rotating hub, so that the magnetic shield arm projects upward through the inner diameter of the magnet and the pole piece of the seal. Thus, the rotating magnetic shield arm extends radially inward from the hub to a point between the magnet and the shaft, which causes the velocity gradient of the ferrofluid to flow from the rotating surface of the magnetic shield arm to the current stationary surface of the seal. Toward the outside. By utilizing this approach, the ferrofluid closest to the shaft approaches the motor RPM, but at a lower velocity, and the ferrofluid velocity near the seal magnet and pole pieces approaches zero. The reduced velocity of the ferrofluid in the shaft reduces the forces that would normally tend to diffuse the fluid and maintains the integrity of the seal.

【0013】 本発明は、例えばディスク・ドライブで使用されるスピンドル・モータに特に
有用である。スピンドル・モータは通常、シャフトが結合される基部と、シャフ
トの外面の周りに配設された内面を有するハブとを有する。本発明によるシール
の一実施形態は、シャフトとハブの間に位置決めされて、シャフトの外面をハブ
の内面にシールし、シャフトをハブに電気的に結合する。
The present invention is particularly useful for spindle motors such as those used in disk drives. Spindle motors typically have a base to which a shaft is coupled and a hub having an inner surface disposed around the outer surface of the shaft. One embodiment of the seal according to the present invention is positioned between the shaft and the hub to seal the outer surface of the shaft to the inner surface of the hub and electrically couple the shaft to the hub.

【0014】 本発明を特徴付けるこれらの特徴およびその他の様々な特徴、ならびに利点は
、以下の詳細な説明を読み、添付図面を参照すればより明らかになろう。
These and various other features, as well as advantages, which characterize the present invention, will be more apparent from a reading of the following detailed description and a review of the associated drawings.

【0015】 (詳細な説明) 図1は、本発明による強磁性流体シールを有するスピンドル・モータが特に有
用である磁気ディスク・ドライブの平面図である。図1を参照すると、ディスク
・ドライブ100は通例、カバー115に接合された基部110を有する筐体1
05を含む。情報を磁気的に記録する磁気媒体(図示せず)で覆われた表面13
5を有する1つまたは複数のディスク130は、軸140に取り付けられる。ス
ピンドル・モータ(この図には示していない)は軸140を回して、サスペンシ
ョン・アーム・アセンブリ150によりディスク表面135上に吊り下げられた
読み取り/書き込みヘッド145を通過するようにディスク130を回転させる
。動作の際は、ディスク130は読み取り/書き込みヘッド145を通過するよ
うに高速度で回転し、一方、サスペンション・アーム・アセンブリ150は、デ
ィスク130の表面135上に半径方向に間隔を空けて配置されている複数のト
ラックの上で読み取り/書き込みヘッドを弧状に移動させる。読み取り/書き込
みヘッド145はこのようにして、ディスク130の表面135上の磁気媒体の
選択した位置で、磁気的にコード化された情報を読み出し、かつ書き込むことが
できる。
DETAILED DESCRIPTION FIG. 1 is a plan view of a magnetic disk drive in which a spindle motor having a ferrofluidic seal according to the present invention is particularly useful. Referring to FIG. 1, a disk drive 100 typically includes a housing 1 having a base 110 joined to a cover 115.
Including 05. Surface 13 covered with a magnetic medium (not shown) for magnetically recording information
One or more disks 130 having 5 are mounted on a shaft 140. A spindle motor (not shown in this figure) rotates shaft 140 to rotate disk 130 past a read / write head 145 suspended on disk surface 135 by suspension arm assembly 150. . In operation, disk 130 rotates at high speeds past read / write head 145, while suspension arm assembly 150 is radially spaced on surface 135 of disk 130. Moving the read / write head in an arc over a plurality of tracks being opened. The read / write head 145 can thus read and write magnetically encoded information at selected locations on the magnetic medium on the surface 135 of the disk 130.

【0016】 図2は、ディスク・ドライブ100中で特に有用であるタイプのスピンドル・
モータ155の側断面図である。通例スピンドル・モータ155は、シャフト1
75の外面170の周りに配置された内面165を有する回転可能ハブ160を
含む。強磁性流体シール185は、シャフト175の外面170を、ハブ160
の内面165にシールする。ハブ160の周囲195に取り付けられた1つまた
は複数の磁石190は、基部110に取り付けられた固定子巻線205と相互作
用して、ハブ160を回転させる。ハブ160は、流体力学ベアリング(図示せ
ず)または図2に示す玉軸受け215など1つまたは複数のベアリング215に
よりシャフト175上に支持される。玉軸受けは一般に、インナー・レース23
0とアウター・レース235の間に保持装置225によって緩く保持される1つ
または複数のボールを含む。ボール220、保持装置225とインナー・レース
230およびアウター・レース235の間の二面間の空間(図示せず)は、ボー
ル220の運動を円滑にするために潤滑液または潤滑油で満たすことができる。
ベアリング215の構造は本発明には関連しない。重要なのは、ベアリング21
5に関連する流体、油、および他の遊離粒子がディスク130まで達しないよう
に、強磁性流体シール185がシャフト175の外面170とハブ160の内面
165との間の密封シールを保持しなければならないことである。
FIG. 2 illustrates a type of spindle drive that is particularly useful in disk drive 100.
It is a sectional side view of a motor 155. Typically, the spindle motor 155 is the shaft 1
A rotatable hub 160 having an inner surface 165 disposed about an outer surface 170 of 75. The ferrofluidic seal 185 connects the outer surface 170 of the shaft 175 to the hub 160.
The inner surface 165 of the seal. One or more magnets 190 mounted on the perimeter 195 of the hub 160 interact with the stator windings 205 mounted on the base 110 to rotate the hub 160. Hub 160 is supported on shaft 175 by one or more bearings 215, such as hydrodynamic bearings (not shown) or ball bearings 215 shown in FIG. Ball bearings are generally inner race 23
Includes one or more balls loosely held by a retainer 225 between the O and the outer race 235. The two-sided space (not shown) between the ball 220, the retainer 225 and the inner race 230 and the outer race 235 may be filled with a lubricating liquid or oil to facilitate the movement of the ball 220. it can.
The structure of bearing 215 is not relevant to the present invention. The important thing is the bearing 21
The ferrofluidic seal 185 must maintain a hermetic seal between the outer surface 170 of the shaft 175 and the inner surface 165 of the hub 160 so that fluids, oils, and other loose particles associated with No. 5 do not reach the disk 130. That is not the case.

【0017】 図2に示すような典型的な強磁性流体シール185は、頂部磁極片260およ
び底部磁極片265がその反対側の極に結合された環状磁石255からなる積層
板250を含む。磁石255および磁極片260、265は、エポキシまたはは
んだを使用してハブ160の内面165またはシャフト175の外面170に取
り付けられ、シールされる。強磁性流体270は、磁極片260、265とシャ
フト175の外面170またはハブ160の内面165の間で磁気的に保持され
、シャフトをハブの内面にシールする。強磁性流体270は通例、炭化水素また
は合成エステルベースの流体などの分散媒体中にコロイド状に懸濁したFe3
または磁鉄鉱など強磁性の粒子を含む。従来の強磁性流体シール185では、図
2に示すように強磁性流体270は頂部メニスカス280を形成するが、これは
動的動作中に高速回転する強磁性流体シールの強磁性流体上に加わる遠心力によ
り、強磁性流体を飛散させ、移動させる可能性がある。この飛散および移動によ
り、ディスク130の汚染および密封シールの損失が生じる可能性がある。
A typical ferrofluidic seal 185, as shown in FIG. 2, includes a laminated plate 250 consisting of an annular magnet 255 having a top pole piece 260 and a bottom pole piece 265 coupled to opposite poles. The magnet 255 and pole pieces 260, 265 are attached and sealed to the inner surface 165 of the hub 160 or the outer surface 170 of the shaft 175 using epoxy or solder. Ferrofluid 270 is magnetically retained between pole pieces 260, 265 and outer surface 170 of shaft 175 or inner surface 165 of hub 160 to seal the shaft to the inner surface of the hub. Ferrofluid 270 is typically Fe 3 O suspended colloidally in a dispersion medium such as a hydrocarbon or synthetic ester-based fluid.
Or it contains ferromagnetic particles such as magnetite. In the conventional ferrofluidic seal 185, the ferrofluid 270 forms a top meniscus 280, as shown in FIG. 2, which is the centrifugal force exerted on the ferrofluid of the ferrofluidic seal that rotates at high speed during dynamic operation. Forces can cause ferrofluids to scatter and move. This splattering and movement can result in contamination of the disk 130 and loss of the hermetic seal.

【0018】 次いでこうした問題を解決する本発明による強磁性流体シール185の実施形
態を、図3を参照して詳細に説明する。この特定の実施形態では、強磁性流体シ
ール185はハブ160の内面165に取り付けられ、かつシャフト175の外
面170と接触せずに向かい合う関係にある。強磁性流体シール185は、接着
剤(ここに示すように)、圧力ばめ、または止め輪(図示せず)など任意の適切
な手段により内面165に取り付けることができる。強磁性流体シール185は
、頂部磁極片260および底部磁極片265がその反対側の極に結合された環状
磁石255を含む。強磁性流体270は磁極片とシャフト175の外面170の
間で磁気的に保持され、シャフトをハブ160の内面165に密封するようにシ
ールする。磁極片260、265は一般に環状の形状を有し、シャフト175の
外面170の半径よりも大きい内側半径を有する。本発明によると、頂部磁極片
260は、その内側半径に接合されたシリンダを有する平坦な環状ディスクを含
み、実質的にL字形の断面領域を形成する。このL字形の断面領域は、磁石25
5の極の表面に平行に半径方向に延びる長い水平部分260aと、シャフト17
5の外面170に平行な短い鉛直部分260bを有する。
An embodiment of a ferrofluidic seal 185 according to the present invention that solves these problems will now be described in detail with reference to FIG. In this particular embodiment, the ferrofluidic seal 185 is mounted on the inner surface 165 of the hub 160 and is in face-to-face relationship with the outer surface 170 of the shaft 175. The ferrofluidic seal 185 can be attached to the inner surface 165 by any suitable means such as an adhesive (as shown here), a force fit, or a retaining ring (not shown). Ferrofluidic seal 185 includes an annular magnet 255 having a top pole piece 260 and a bottom pole piece 265 coupled to opposite poles. Ferrofluid 270 is magnetically retained between the pole pieces and outer surface 170 of shaft 175, sealingly sealing the shaft to inner surface 165 of hub 160. The pole pieces 260, 265 have a generally annular shape and have an inner radius that is greater than the radius of the outer surface 170 of the shaft 175. According to the present invention, the top pole piece 260 includes a flat annular disk having a cylinder joined to its inner radius to form a substantially L-shaped cross-sectional area. This L-shaped cross-sectional area is
A long horizontal portion 260a extending radially parallel to the surface of the pole of 5, and the shaft 17
5 has a short vertical portion 260b parallel to the outer surface 170.

【0019】 一般に頂部磁極片260および底部磁極片265は、スタンピング・プロセス
を使用して磁気透過性の材料から形成される。スタンピング・プロセスはしばし
ば磁極片260、265の表面に跡やかき傷を残すことがあるので、ニッケルな
どの材料の薄層すなわちクラッディング285を磁極片の表面に塗布する。クラ
ッディング285は、電気めっき、飛散、およびスパッタリングまたは蒸発析出
プロセスなど任意の適切な技術を使用して塗布されてよい。クラッディング28
5は、強磁性流体270がシールすることのできるなめらかで均一な表面を提供
することにより強磁性流体シール185の動作を高める。
Top pole piece 260 and bottom pole piece 265 are typically formed from a magnetically permeable material using a stamping process. Since the stamping process often leaves marks or scratches on the surface of the pole pieces 260, 265, a thin layer of material such as nickel or cladding 285 is applied to the surface of the pole pieces. The cladding 285 may be applied using any suitable technique such as electroplating, spattering, and sputtering or evaporation deposition processes. Cladding 28
5 enhances the operation of the ferrofluidic seal 185 by providing a smooth and uniform surface on which the ferrofluid 270 can seal.

【0020】 頂部磁極片260は、頂部磁極片を底部磁極片265から分離する距離よりも
短いギャップ275により、シャフト175の外面170から分離される。図3
に示すように、シャフト上のインナー・レース230およびハブにつけられたア
ウター・レース235を含むベアリング215によりシャフト175がハブ16
0から分離されるとき、頂部磁極片260をシャフトの外面170から分離する
ギャップ275は、頂部磁極片をベアリング215のインナー・レース230か
ら分離する距離に比べても小さい。
The top pole piece 260 is separated from the outer surface 170 of the shaft 175 by a gap 275 that is shorter than the distance separating the top pole piece from the bottom pole piece 265. Figure 3
Bearing 215, which includes an inner race 230 on the shaft and an outer race 235 attached to the hub, as shown in FIG.
The gap 275 that separates the top pole piece 260 from the outer surface 170 of the shaft when separated from zero is also small compared to the distance separating the top pole piece from the inner race 230 of the bearing 215.

【0021】 シャフト175の外面170と向かい合う鉛直部分260bの表面は、それが
水平部分260aに接合する部分およびその下部の端すなわち先端290で曲が
るかあるいは曲線状であることが好ましい。鋭い角は高粒子束密度の領域を生成
し、その結果、この領域で強磁性流体を適切な位置に保つのに必要とされるより
も低い磁気力または圧力が角のすぐ上部で生じる。角を丸くすることにより磁束
勾配がより広い範囲にわたって広がり、強磁性流体をより広い範囲にわたって保
持することが可能になる。これによりより多くの強磁性流体270を初めに強磁
性シール185中に注入し、それによりシール寿命を延ばすことが可能になる。
これは、強磁性流体は例えば蒸発などの原因で時間の経過とともに失われ、ある
一定の量以下では密封シールを維持することができないためである。さらに製造
上の観点から見ると、磁極片260、265はスタンピングによって製造される
ので丸い角を形成することはより容易であり、したがってより経済的である。
The surface of the vertical portion 260 b facing the outer surface 170 of the shaft 175 is preferably curved or curved at the portion where it joins the horizontal portion 260 a and its lower end or tip 290. The sharp corners produce a region of high flux density, which results in lower magnetic forces or pressures just above the corners than needed to keep the ferrofluid in place in this region. The rounded corners allow the magnetic flux gradient to spread over a wider range, which allows the ferrofluid to be retained over a wider range. This allows more ferrofluid 270 to be initially injected into the ferromagnetic seal 185, thereby extending the seal life.
This is because the ferrofluid is lost over time due to e.g. evaporation and cannot maintain a hermetic seal below a certain amount. Further, from a manufacturing point of view, the pole pieces 260, 265 are easier to form rounded corners because they are manufactured by stamping and are therefore more economical.

【0022】 シャフト175の外面170を伴うシールの表面積は頂部磁極片260の鉛直
部分260bの表面積に正比例するので、垂直の断面積を有する頂部磁極片の部
分を可能な限り拡大することが望ましい。これを達成する1方法は、低部磁極片
265の内側半径を減らして、頂部磁極片260の鉛直部分260bが低部磁極
片とシャフト175の外面170の間で拡大できるようにすることである。これ
を行うには、ギャップ275よりも長い頂部磁極片と低部磁極片265の間の距
離を維持するために、頂部磁極片260の鉛直部分260bをそれが水平部分2
60aと接合する部分からその先端290に向かって先細にする。
Since the surface area of the seal with the outer surface 170 of the shaft 175 is directly proportional to the surface area of the vertical portion 260b of the top pole piece 260, it is desirable to maximize the portion of the top pole piece having a vertical cross-sectional area. One way to achieve this is to reduce the inner radius of the bottom pole piece 265 so that the vertical portion 260b of the top pole piece 260 can expand between the bottom pole piece and the outer surface 170 of the shaft 175. . To do this, in order to maintain a distance between the top pole piece and the bottom pole piece 265 that is longer than the gap 275, the vertical portion 260b of the top pole piece 260 is moved to the horizontal portion 2.
The portion to be joined with 60a is tapered toward its tip 290.

【0023】 強磁性流体270がシャフト175の外面170から半径方向に移動するのを
さらに低減するために、バリア・フィルム295を頂部磁極片260の水平部分
260aにつける。バリア・フィルムは、頂部磁極片材料の界面エネルギよりも
低く、強磁性流体270の表面張力よりも低い界面エネルギを有する親水性(o
leophobic)および疎水性のフルオロポリマから形成される。これに適
した市販ポリマの1つは、マサチユ−セッツ州ニュー・ベッドフォード(New
Bedford)のNye Lubricants社から市販されるNyeb
ar(登録商標)である。
To further reduce radial migration of the ferrofluid 270 from the outer surface 170 of the shaft 175, a barrier film 295 is applied to the horizontal portion 260a of the top pole piece 260. The barrier film is hydrophilic (o) having a surface energy lower than that of the top pole piece material and lower than the surface tension of the ferrofluid 270.
Fluorophyc) and hydrophobic fluoropolymers. One suitable commercially available polymer for this is New Bedford, Massachusetts-Sets (New).
Nyeb from Nye Lubricants, Inc. (Bedford)
ar (registered trademark).

【0024】 バリア・フィルム295は、スピン・コーティング、飛散、スパッタ堆積、写
真平板など任意の適切な技術を使用してフルオロポリマの薄層またはコーティン
グを塗布することにより形成することができる。好ましい実施形態では、頂部磁
極片260をフルオロポリマ材料の溶液に浸すことによりフルオロポリマが塗布
され、頂部磁極片260の水平部分260aに接合された薄層が形成される。次
いで溶液浸漬を使用して余分材料を除去し、気化溶剤を使用して頂部磁極片26
0を脱脂する。次いで風乾またはオーブン乾燥を用いてフルオロポリマを硬化し
て、頂部磁極片260の水平部分260aにしっかりと接合された強度のあるバ
リア・フィルムを形成する。
The barrier film 295 can be formed by applying a thin layer or coating of fluoropolymer using any suitable technique such as spin coating, spattering, sputter deposition, photolithography. In the preferred embodiment, the fluoropolymer is applied by dipping the top pole piece 260 in a solution of fluoropolymer material to form a thin layer bonded to the horizontal portion 260a of the top pole piece 260. The excess material is then removed using solution dipping and the top pole piece 26 using vaporized solvent.
Degrease 0. The fluoropolymer is then cured using air or oven drying to form a strong barrier film that is firmly bonded to the horizontal portion 260a of the top pole piece 260.

【0025】 別の実施形態では、図4に示すように、頂部磁極片260と向かい合うシャフ
ト175の外面170は、頂部磁極片とシャフトの間のギャップ275中で強磁
性流体270を軸方向に濃縮する磁束勾配を生じさせる輪郭を付けた部分300
を有する。これは、頂部磁極片260とシャフト175の間のギャップ275に
沿った磁束が均一であるときにこのギャップ内で流体が移動できるので望ましい
。流体270の体積はスピンドル・モータ155が古くなるに従って徐々に減少
していくので、まだ十分な量の強磁性流体があってとしても、完全なシールを提
供するような形で強磁性流体をギャップ275内に置くことはない。したがって
磁束勾配を生じさせることにより、ギャップ275内の強磁性流体270を一点
の近く、通例は鉛直部分260bの軸中心の近くで軸方向に濃縮することが可能
になる。輪郭を付けた部分300は頂部磁極片260の内側半径と向かい合う関
係にあり、強磁性流体270はギャップ275内に磁気的に保持され、シャフト
175の外面170から頂部磁極片を分離してその間にシールを形成する。この
実施形態の1バージョンでは、輪郭を付けた部分300は、シャフト175の外
面170の周りの円周上で機械加工された1組の軸方向に分離した溝305によ
って形成される一段高い曲面を含む。
In another embodiment, as shown in FIG. 4, the outer surface 170 of the shaft 175 that faces the top pole piece 260 axially concentrates the ferrofluid 270 in the gap 275 between the top pole piece and the shaft. Contoured portion 300 that produces a magnetic flux gradient
Have. This is desirable because fluid can move within this gap when the magnetic flux along the gap 275 between the top pole piece 260 and the shaft 175 is uniform. Since the volume of fluid 270 gradually decreases as the spindle motor 155 ages, it gaps the ferrofluid in such a way as to provide a perfect seal even if there is still a sufficient amount of ferrofluid. It is never placed inside 275. Thus, creating a magnetic flux gradient allows the ferrofluid 270 in the gap 275 to be axially concentrated near a point, typically near the axial center of the vertical portion 260b. The contoured portion 300 faces the inner radius of the top pole piece 260 and the ferrofluid 270 is magnetically retained in the gap 275 to separate the top pole piece from the outer surface 170 of the shaft 175 therebetween. Form a seal. In one version of this embodiment, the contoured portion 300 has a raised curve formed by a set of axially separated grooves 305 machined circumferentially around the outer surface 170 of the shaft 175. Including.

【0026】 あるいは図5に示すように、輪郭を付けた部分300は、ある角度で交差して
シャフト175周囲のリング310の頂点を形成する2つの傾斜した表面を含む
ことができる。リング310はシャフト自体(図示せず)の一体部分とするか、
または図5に示すようにシャフト175に対して同軸でありシャフトに装着され
た個別のエレメントにすることができる。後者のバージョンは、リング310だ
けを磁気透過性材料で製造すればよく、それによりシャフトをステンレス・スチ
ールなど非磁性の材料で製造することが可能になり、これは高強度、高伝導率、
低コストおよび機械加工の容易性など他の望ましい特性を有するという点でさら
に利点を有する。
Alternatively, as shown in FIG. 5, the contoured portion 300 can include two beveled surfaces that intersect at an angle to form the apex of the ring 310 around the shaft 175. The ring 310 is an integral part of the shaft itself (not shown),
Alternatively, as shown in FIG. 5, it can be a separate element coaxial with the shaft 175 and mounted on the shaft. The latter version requires only the ring 310 to be made of a magnetically permeable material, which allows the shaft to be made of a non-magnetic material such as stainless steel, which has high strength, high conductivity,
It has further advantages in having other desirable properties such as low cost and ease of machining.

【0027】 この実施形態の好ましいバージョンでは、頂部磁極片260は上記のように実
質的にL字形の断面領域を有し、鉛直部分260bが輪郭を付けた部分300と
向かい合う関係になるように配置される。
In a preferred version of this embodiment, the top pole piece 260 has a substantially L-shaped cross-sectional area as described above, with the vertical portion 260 b arranged in facing relationship with the contoured portion 300. To be done.

【0028】 図6は、図4に示すL字形の断面領域を有し、輪郭を付けた部分300を有す
る頂部磁極片260を使用して強磁性流体シール185中で生じる磁束の勾配を
示すグラフである。
FIG. 6 is a graph showing the magnetic flux gradient created in the ferrofluidic seal 185 using the top pole piece 260 having the L-shaped cross-sectional area shown in FIG. 4 and having the contoured portion 300. Is.

【0029】 あるいは図7に示すように、ストレート・シャフト175と向かい合う頂部磁
極片260の鉛直部分260aの表面315も、所望の磁束勾配を生じさせるた
めに輪郭を付けることができる。このバージョンでは、シャフト175と向かい
合う鉛直部分260bの表面は、頂部磁極片255の鉛直部分の軸中心近くの点
で、磁束の線を集中させるために曲面かまたは凸状にされる。
Alternatively, as shown in FIG. 7, the surface 315 of the vertical portion 260a of the top pole piece 260 that faces the straight shaft 175 can also be contoured to produce the desired magnetic flux gradient. In this version, the surface of the vertical portion 260b facing the shaft 175 is curved or convex to concentrate the lines of magnetic flux at a point near the axial center of the vertical portion of the top pole piece 255.

【0030】 図8に示すさらに別の代替形態では、鉛直部分260bがまっすぐな外面17
0を有するシャフト175と角度320を形成するように、L字形の頂部磁極片
260を曲げることができる。この実施形態では、磁束は、シャフト175によ
り近い鉛直部分260bの下端すなわち先端290で集中する。図9は、鉛直部
分がシャフト175の外面170と多様な角度320を形成する頂部磁極片を使
用して強磁性流体シール185中に導入された磁束中の勾配を示すグラフである
。線330、331、333および334は、それぞれ0度、10度、30度お
よび40度の角度320を形成する曲げられた頂部磁極片についての磁束勾配を
示す。
In yet another alternative, shown in FIG. 8, the vertical portion 260 b has a straight outer surface 17.
The L-shaped top pole piece 260 may be bent to form an angle 320 with the shaft 175 having a zero. In this embodiment, the magnetic flux is concentrated at the lower end or tip 290 of the vertical portion 260b closer to the shaft 175. FIG. 9 is a graph showing the gradient in the magnetic flux introduced into the ferrofluidic seal 185 using the top pole piece whose vertical portion forms various angles 320 with the outer surface 170 of the shaft 175. Lines 330, 331, 333 and 334 show the magnetic flux gradients for the bent top pole pieces forming angles 320 of 0 degrees, 10 degrees, 30 degrees and 40 degrees, respectively.

【0031】 図10に示す別の態様では、本発明は、強磁性流体シールを使用して外側シー
ルを形成する際に強磁性流体270の飛散または外側への移動を低減するための
キャッチャ335を有する強磁性流体シール185に向けられている。この実施
形態では、強磁性流体シール185は、シャフト175とハブ160の間に位置
するその反対側の極に結合された1組の環状磁極片260、265を備える環状
磁石255を含む。磁極片260、265は磁気透過性の材料から製造され、ハ
ブ160の内面165の半径よりも小さい外側半径を有する。キャッチャ335
はハブ160の内面165に装着される。キャッチャ335は、磁気透過性の材
料でできた環状リングを含み、磁極片260、265の外側半径と向かい合う関
係にある曲面を有する。強磁性流体270はギャップ275内に磁気的に保持さ
れ、磁極片260、265をキャッチャ335から分離してその間にシールを形
成し、ハブ160がシャフト175に対して回転するときに、強磁性流体270
の飛散および外側への移動を大幅に低減する。曲面の断面領域が半円形またはU
字形であり、それが磁極片260、265の外側半径に関して方向づけられ、U
字形の開いた端が磁極片の外側半径を通過して半径方向に内側に延在することが
好ましい。キャッチャ335は単一の部品から製造するか、または接合して曲面
を形成する頂部部分および底部部分(図示せず)を有することができ、2つの部
分の1つはハブ160と一体形成することができる。キャッチャ335は、エポ
キシ、Oリングまたはプラスチック・ボンダなどの接着剤を含む任意の適切な手
段によりハブ160に装着することができる。
In another aspect, shown in FIG. 10, the present invention provides a catcher 335 for reducing splattering or outward movement of ferrofluid 270 when using a ferrofluidic seal to form an outer seal. It is directed to a ferrofluidic seal 185 having. In this embodiment, the ferrofluidic seal 185 includes an annular magnet 255 with a pair of annular pole pieces 260, 265 coupled to its opposite pole located between the shaft 175 and the hub 160. The pole pieces 260, 265 are made of a magnetically permeable material and have an outer radius that is smaller than the radius of the inner surface 165 of the hub 160. Catcher 335
Is mounted on the inner surface 165 of the hub 160. The catcher 335 includes an annular ring made of a magnetically permeable material and has a curved surface that faces the outer radii of the pole pieces 260, 265. The ferrofluid 270 is magnetically retained in the gap 275, separating the pole pieces 260, 265 from the catcher 335 and forming a seal therebetween, and the ferrofluid as the hub 160 rotates relative to the shaft 175. 270
Dramatically reduce the scattering and movement to the outside. The cross-sectional area of the curved surface is semicircular or U
And is oriented with respect to the outer radius of the pole pieces 260, 265, U
Preferably, the open ends of the V-shape extend radially inward through the outer radius of the pole pieces. The catcher 335 may be manufactured from a single piece or have top and bottom portions (not shown) that join to form a curved surface, one of the two portions being integrally formed with the hub 160. You can The catcher 335 can be attached to the hub 160 by any suitable means including an adhesive such as an epoxy, O-ring or plastic bonder.

【0032】 一実施形態では、シャフト175、磁極片260、265、強磁性流体270
、キャッチャ335およびハブ160は電導性のある材料で製造することができ
、磁極片は電気的にシャフトに結合され、強磁性流体は電気的に磁極片およびキ
ャッチャに結合され、キャッチャは電気的にハブに結合される。磁極片260、
265の外側半径およびハブ160の内側半径は、磁極片を電気的にキャッチャ
335に結合する強磁性流体270の表面積が約1×109オーム以下の抵抗を
提供するように選択されることが好ましい。0.4×109オーム以下の抵抗を
提供するように表面積が選択されることがより好ましく、0.22×109オー
ム以下であることが最も好ましい。磁極片260、265は、磁極片とシャフト
間の電導性のエポキシまたは圧力ばめによりシャフト175に電気的に結合する
ことができる。
In one embodiment, shaft 175, pole pieces 260, 265, ferrofluid 270.
, The catcher 335 and the hub 160 can be made of electrically conductive material, the pole pieces are electrically coupled to the shaft, the ferrofluid is electrically coupled to the pole pieces and the catcher, and the catcher is electrically coupled. Coupled to the hub. The pole piece 260,
The outer radius of 265 and the inner radius of hub 160 are preferably selected so that the surface area of ferrofluid 270 that electrically couples the pole pieces to catcher 335 provides a resistance of about 1 × 10 9 ohms or less. . More preferably, the surface area is selected to provide a resistance of 0.4 × 10 9 ohms or less, most preferably 0.22 × 10 9 ohms or less. The pole pieces 260, 265 can be electrically coupled to the shaft 175 by a conductive epoxy or pressure fit between the pole pieces and the shaft.

【0033】 さらに別の態様では、本発明は、静止シャフトを回転ハブにシールする静止強
磁性流体シールに向けられる。従来の強磁性流体シールでは、磁石および磁極片
はハブの内面かまたはシャフトの外面に直接取り付けられ、対応する表面と向か
い合うように配置される。通例、強磁性流体シールはハブに取り付けられ、シャ
フトの周りをハブとともに回転する。上記のように、この回転により、磁極片と
シャフトの外面の間で磁気的に保持される強磁性流体を横切って速度勾配が生じ
る。高速時に強磁性流体中で生じる遠心力はしばしば、強磁性流体をシャフトに
維持する磁束の能力を上回り、その結果、強磁性流体シールが密封シールを維持
できなくなることがある。
In yet another aspect, the invention is directed to a static ferrofluidic seal that seals a stationary shaft to a rotating hub. In conventional ferrofluidic seals, the magnets and pole pieces are mounted directly on the inner surface of the hub or on the outer surface of the shaft and are positioned opposite the corresponding surfaces. Typically, the ferrofluidic seal is attached to the hub and rotates with the hub about the shaft. As noted above, this rotation creates a velocity gradient across the magnetically retained ferrofluid between the pole pieces and the outer surface of the shaft. Centrifugal forces that occur in ferrofluids at high speeds often exceed the magnetic flux's ability to keep the ferrofluid on the shaft, which can result in the ferrofluid seal failing to maintain a hermetic seal.

【0034】 次いで、本発明による回転ハブ355に静止シャフト350をシールするため
の静止強磁性流体シール345の実施形態を図11に関して説明する。本発明で
は、その内側すなわち近位端365で静止シャフト350の外面370に、また
遠位端375で磁石385の積層板380に取り付けられ、頂部磁極片390、
底部磁極片395がその反対側の極に結合されたサポート・アーム360が提供
される。サポート・アーム360は半径方向にほぼハブ355の内面まで延在し
、ハブが静止サポート・アームを通過して自由に回転できるようにわずかな空間
だけを残す。一般に、サポート・アーム360は頂部磁極片390との磁気結合
を除去するために非磁気材料で形成される。積層板380は、はんだ、接着剤ま
たはエポキシを含む任意の適切な手段、およびサポート・アームと一体形成され
、積層板の外側半径上に折り曲げられてそれを適切な位置に固定するタブ(図示
せず)などの機械手段によりサポート・アーム360に固定することができる。
An embodiment of a static ferrofluidic seal 345 for sealing a stationary shaft 350 to a rotating hub 355 according to the present invention will now be described with reference to FIG. In the present invention, it is attached at its inner or proximal end 365 to the outer surface 370 of the stationary shaft 350, and at its distal end 375 to the laminate 380 of the magnet 385, the top pole piece 390,
A support arm 360 is provided with a bottom pole piece 395 coupled to the opposite pole. The support arm 360 extends radially approximately to the inner surface of the hub 355, leaving only a small amount of space for the hub to rotate freely past the stationary support arm. Generally, support arm 360 is formed of a non-magnetic material to eliminate magnetic coupling with top pole piece 390. Laminate 380 is integrally formed with any suitable means, including solder, adhesive or epoxy, and support arms, and is folded over the outer radius of the laminate to secure the tabs in place (not shown). It can be fixed to the support arm 360 by mechanical means such as ().

【0035】 この設計に関する他の主要なエレメントは、ハブ355またはベアリング21
5のアウター・レース235などそこに装着されたコンポーネントに取り付けら
れ、ハブとともに回転する磁気遮蔽アーム400である。磁気遮蔽アーム400
は、はんだ、接着剤またはエポキシを含む任意の適切な手段によりハブ355(
またはそこに付けられたコンポーネント)に固定することができる。磁気遮蔽ア
ーム400は一般に、その内側半径に接合されたシリンダを備え、L字形である
断面領域を有する平坦な環状ディスクを含み、これは、ハブ355から積層板の
内側半径とシャフト350の外面370の中間点まで延在する半径方向に延在す
るセクション400aと、軸方向に延在する遮蔽部分400bからなる。
The other main element in this design is the hub 355 or bearing 21.
5 is a magnetic shield arm 400 that rotates with the hub attached to components mounted therein, such as the outer race 235 of FIG. Magnetic shield arm 400
Hub 355 (by any suitable means including solder, adhesive or epoxy.
Or the components attached to it) can be fixed. The magnetic shield arm 400 generally comprises a flat annular disk with a cylinder joined to its inner radius and having an L-shaped cross-sectional area, which from the hub 355 to the inner radius of the laminate and the outer surface 370 of the shaft 350. A radially extending section 400a extending to the midpoint of the, and an axially extending shield portion 400b.

【0036】 磁気遮蔽アーム400は磁気透過性の材料から形成され、強磁性流体270は
積層板の磁極片390、395と遮蔽部分400bの内面の間のギャップ405
中で磁気的に保持されて、シャフト350とハブ355の間のシールを完全にす
る。好ましい一実施形態では、磁気遮蔽アーム400はその表面上にニッケルの
層すなわちクラッディング285を含み、上記のように強磁性流体のシールを高
めるのに十分になめらかな表面を提供する。回転磁気遮蔽アーム400の遮蔽部
分400aは、静止している磁石385とこれも静止しているシャフト350の
間の積層板380の内側半径の内側にあるので、強磁性流体270に作用する速
度勾配は磁気遮蔽アーム400の回転表面から外側の積層板380の静止表面に
向かって外方向に減少する。したがって、強磁性流体270に作用してそれをギ
ャップ405の外へ飛ばす可能性のある遠心力は劇的に減少する。さらに、遮蔽
部分400bの回転によって生成され、この領域内の強磁性流体270に作用す
る遠心力は今度は磁気遮蔽アーム400の遮蔽部分から積層板380に向かって
働くようになり、それにより遮蔽部分と積層板の間で強磁性流体を捉え、保持す
る。したがってスピンドル・モータ155とディスク・チャンバの間の密封シー
ルの完全性は13,000rpmを超える高回転速度においても保持される。
The magnetic shield arm 400 is formed of a magnetically permeable material, and the ferrofluid 270 is a gap 405 between the pole pieces 390, 395 of the laminate and the inner surface of the shield portion 400b.
Magnetically retained therein to complete the seal between shaft 350 and hub 355. In a preferred embodiment, the magnetic shield arm 400 includes a layer of nickel or cladding 285 on its surface to provide a sufficiently smooth surface to enhance the ferrofluidic seal as described above. The shield portion 400a of the rotating magnetic shield arm 400 is inside the inner radius of the laminate 380 between the stationary magnet 385 and the shaft 350, which is also stationary, so that the velocity gradient acting on the ferrofluid 270. Decreases outward from the rotating surface of the magnetic shield arm 400 toward the stationary surface of the outer laminate 380. Therefore, the centrifugal forces that may act on ferrofluid 270 and propel it out of gap 405 are dramatically reduced. Further, the centrifugal force generated by the rotation of the shield portion 400b and acting on the ferrofluid 270 in this area, in turn, acts from the shield portion of the magnetic shield arm 400 toward the laminate 380, thereby causing the shield portion to move. And holds the ferrofluid between the and the laminate. Therefore, the integrity of the hermetic seal between the spindle motor 155 and the disk chamber is maintained even at high rotational speeds above 13,000 rpm.

【0037】 図11に示す実施形態では、頂部磁極片は、一般に頂部磁極片390からの磁
束を集中させるのに使用されるようなZ字形の断面領域を有する。ただし頂部磁
極片390は上記のようなL字形の断面領域を有することもできる。さらにL字
型頂部磁極片の鉛直部分260bの外面かまたは遮蔽部分400bの内面のいず
れかは、磁束を軸方向に集中するために上記でも説明した輪郭を付けた部分28
5を含むことができ、それにより強磁性流体シール345の寿命を延ばす。
In the embodiment shown in FIG. 11, the top pole piece has a generally Z-shaped cross-sectional area such as that used to concentrate the magnetic flux from the top pole piece 390. However, the top pole piece 390 can also have an L-shaped cross-sectional area as described above. Further, either the outer surface of the vertical portion 260b of the L-shaped top pole piece or the inner surface of the shield portion 400b is contoured portion 28 as also described above to concentrate the magnetic flux axially.
5 can be included, thereby extending the life of the ferrofluidic seal 345.

【0038】 さらに磁気遮蔽アーム400の表面の全域または一部は、上記のバリア・フィ
ルム295を形成するためにNyebar(登録商標)などのフルオロポリマで
被覆することができる。バリア・フィルム295を配置する主要な範囲は、遮蔽
部分400bと磁気遮蔽アーム400の半径方向に延在する部分400aとの接
合点の内側の角である。これほど重要ではないが、シャフト350またはサポー
ト・アーム360の遠位端365と向かい合う遮蔽部分400bの外面、および
底部磁極片395の下部表面にバリア・フィルム295をつけることが望ましい
ことも分かっている。バリア・フィルム295を遮蔽部分400bの外面につけ
ることにより、強磁性流体270のスピンドル・モータ155への移動を除去ま
たは低減することができる。バリア・フィルム295を底部磁極片395の下部
表面につけることにより、底部磁極片と磁気遮蔽アーム400の間で強磁性流体
270が移動することがさらに低減される。一般には、強磁性流体シール345
の動作との干渉を回避するために、バリア・フィルム295は遮蔽部分の内側シ
ーリング表面にはつけない。しかし磁気遮蔽アーム400全体はその表面全体に
わたってバリア・フィルム295を形成するために浸すことができ、フルオロポ
リマの層が十分に薄ければ強磁性流体シール345の動作と干渉しないことが分
かっている。
Additionally, all or part of the surface of the magnetic shield arm 400 can be coated with a fluoropolymer such as Nyebar® to form the barrier film 295 described above. The main area of placement of the barrier film 295 is the inner corner of the junction between the shield portion 400b and the radially extending portion 400a of the magnetic shield arm 400. Although not so critical, it has also been found desirable to apply a barrier film 295 to the outer surface of the shield portion 400b facing the shaft 350 or the distal end 365 of the support arm 360 and the lower surface of the bottom pole piece 395. . By applying the barrier film 295 to the outer surface of the shield portion 400b, movement of the ferrofluid 270 to the spindle motor 155 can be eliminated or reduced. By applying the barrier film 295 to the lower surface of the bottom pole piece 395, the movement of the ferrofluid 270 between the bottom pole piece and the magnetic shield arm 400 is further reduced. Generally, a ferrofluidic seal 345
The barrier film 295 is not applied to the inner sealing surface of the shield to avoid interference with the operation of the. However, the entire magnetic shield arm 400 can be dipped over its surface to form a barrier film 295 and it has been found that the fluoropolymer layer is sufficiently thin to not interfere with the operation of the ferrofluidic seal 345. .

【0039】 次にその構造、機能および利点をさらに強調するために本発明の重要な態様の
一部を繰り返す。
Then some of the important aspects of the present invention are repeated in order to further emphasize its structure, function and advantage.

【0040】 一態様では、磁気透過性シャフトの外面を、シャフト周囲に配置されたハブの
内面にシールするためのシールが提供される。このシールは、シャフトとハブの
間に配置される環状磁石を含み、頂部磁極片および底部磁極片が磁石の反対側の
極に結合され、頂部磁極片および底部磁極片は磁気透過性の材料を含み、かつシ
ャフトの外面の半径よりも大きい内側半径を有する環状の形状を有し、頂部磁極
片は実質的にL字形の断面領域を含み、これは磁石の極の表面と実質的に平行な
長い水平部分と、シャフトの外面と接触せずにそれと向かい合う関係にある短い
鉛直部分を有し、また強磁性流体が頂部磁極片の鉛直部分とシャフトの外面の間
で磁気的に保持されてその間にシールを形成する。
In one aspect, a seal is provided for sealing an outer surface of a magnetically permeable shaft to an inner surface of a hub disposed around the shaft. The seal includes an annular magnet located between the shaft and the hub, with the top and bottom pole pieces coupled to opposite poles of the magnet, the top and bottom pole pieces made of a magnetically permeable material. And having an annular shape with an inner radius greater than the radius of the outer surface of the shaft, the top pole piece including a substantially L-shaped cross-sectional area, which is substantially parallel to the surface of the poles of the magnet. It has a long horizontal section and a short vertical section that faces the outer surface of the shaft without touching it, and a ferrofluid is magnetically retained between the vertical section of the top pole piece and the outer surface of the shaft. To form a seal.

【0041】 一実施形態では、頂部磁極片は、シャフトの外面から、頂部磁極片を底部磁極
片から隔てる距離よりも小さいギャップで離れている。別の実施形態では、シャ
フトは、さらに、シャフトをハブから離すベアリングのインナー・レースを含み
、そのギャップは、頂部磁極片をベアリングのインナー・レースから隔てる距離
よりも小さい。さらに別の実施形態では、頂部磁極片は、曲線コーナを含み、そ
こで、鉛直部分が水平部分に接合して、磁束勾配をより大きな領域上に広げて、
これにより、より大きな領域上で強磁性流体が保持され得るようにしている。さ
らに別の実施形態では、頂部磁極片の鉛直部分は、その下端に曲線の先端を含み
、磁束勾配をより大きな領域上に広げて、これにより、より大きな領域上で強磁
性流体が保持され得るようにしている。別の実施形態では、底部磁極片は、頂部
磁極片の内側半径よりも小さな内側半径を含み、また頂部磁極片の鉛直部分は、
底部磁極片の内側半径とシャフトの外面の間に延びている。さらに別の実施形態
では、頂部磁極片の鉛直部分は、先細り状になっており、そこから、水平部分を
鉛直部分の下端に接合して、頂部磁極片を底部磁極片から隔てる距離を増大させ
る。さらに別の実施形態では、Nyebar(登録商標)コーティングが、頂部
磁極片の水平部分に施されて、シャフトの外面から強磁性流体が半径方向に移動
するのを抑える。別の実施形態では、ニッケル被覆が頂部磁極片に施されて、強
磁性流体と接触する実質的に滑らかな表面を提供する。さらに別の実施形態では
、シャフトは、輪郭を付けた部分を含み、シールが、シャフトとハブの間に配置
されて、頂部磁極片の鉛直部分が、この輪郭を付けた部分に面する関係にあるよ
うになっている。さらに別の実施形態では、頂部磁極片の鉛直部分はシャフトの
外面に対して角度を形成し、頂部磁極片とシャフトの間に強磁性流体をその間で
軸方向に集中する磁束勾配を導入する。別の実施形態では、頂部磁極片の鉛直部
分は、シャフトの外面に面する輪郭面を含み、頂部磁極片とシャフトの間に、鉛
直部分の輪郭面の中心とシャフトの外面の間に強磁性流体を軸方向に集中する、
磁束勾配を導入する。本発明のシールは、スピンドル・モータ内で特に役立ち、
このモータは、シャフトがそこに結合されたベースと、シャフトのまわりにハブ
を回転してサポートすることができるベアリングであって、前記シャフトおよび
前記ハブにそれぞれ固定されたインナー・レースおよびアウター・レースを有す
るベアリングと、前記ハブに取り付けられた磁石と、前記ハブ上の前記磁石と相
互作用して、それを前記シャフトに対して回転させることのできるベースプレー
ト上に巻きついた固定子とさらに含む。
In one embodiment, the top pole piece is separated from the outer surface of the shaft by a gap that is less than the distance separating the top pole piece from the bottom pole piece. In another embodiment, the shaft further includes a bearing inner race that separates the shaft from the hub, the gap being less than the distance separating the top pole piece from the bearing inner race. In yet another embodiment, the top pole piece includes a curved corner where the vertical portion joins the horizontal portion to spread the magnetic flux gradient over a larger area,
This allows the ferrofluid to be retained over a larger area. In yet another embodiment, the vertical portion of the top pole piece includes a curved tip at its lower end to spread the magnetic flux gradient over a larger area, which may hold ferrofluid over the larger area. I am trying. In another embodiment, the bottom pole piece includes an inner radius that is less than the inner radius of the top pole piece, and the vertical portion of the top pole piece is
It extends between the inner radius of the bottom pole piece and the outer surface of the shaft. In yet another embodiment, the vertical portion of the top pole piece is tapered, from which the horizontal portion is joined to the lower end of the vertical portion to increase the distance separating the top pole piece from the bottom pole piece. . In yet another embodiment, a Nyebar® coating is applied to the horizontal portion of the top pole piece to prevent radial migration of ferrofluid from the outer surface of the shaft. In another embodiment, a nickel coating is applied to the top pole piece to provide a substantially smooth surface in contact with the ferrofluid. In yet another embodiment, the shaft includes a contoured portion and a seal is disposed between the shaft and the hub such that the vertical portion of the top pole piece is in a relationship facing the contoured portion. It is supposed to be. In yet another embodiment, the vertical portion of the top pole piece forms an angle with the outer surface of the shaft to introduce a magnetic flux gradient between the top pole piece and the shaft that concentrates the ferrofluid axially therebetween. In another embodiment, the vertical portion of the top pole piece includes a contoured surface facing the outer surface of the shaft, and a ferromagnetic surface between the top pole piece and the shaft, between the center of the contoured surface of the vertical portion and the outer surface of the shaft. Concentrate the fluid in the axial direction,
Introduce a magnetic flux gradient. The seal of the present invention is particularly useful in spindle motors,
The motor includes a base having a shaft coupled thereto and a bearing capable of rotating and supporting a hub around the shaft, the inner race and the outer race fixed to the shaft and the hub, respectively. And a stator mounted on the hub and a stator wound on a base plate capable of interacting with the magnet on the hub and rotating it relative to the shaft.

【0042】 別の態様では、磁気透過性のシャフトの外面をこのシャフトのまわりに配置さ
れたハブの内面に対してシールする方法が提供される。この方法は、(a)その
対向する磁極に連結された頂部磁極片と底部磁極片を備えた環状磁石を含む積層
板を形成するステップであって、前記頂部磁極片および前記底部磁極片が、その
内側半径が前記シャフトの外面の半径よりも大きい環の形状を有し、前記頂部磁
極片が、前記磁石の磁極の表面に実質的に平行な長い水平部分を有する実質的に
L字形の横断面を含むステップと、(b)前記シャフトの前記外面と前記ハブの
前記内面の間に積層板を配置して、前記頂部磁極片の鉛直部分が、前記シャフト
の前記外面と実質的に平行になるようにするステップと、(c)前記頂部磁極片
と前記シャフトの外面の間に強磁性流体を注入して、その間にシールを形成する
ステップとを含む。
In another aspect, a method is provided for sealing an outer surface of a magnetically permeable shaft to an inner surface of a hub disposed around the shaft. The method comprises the steps of: (a) forming a laminate comprising an annular magnet having a top pole piece and a bottom pole piece connected to its opposite poles, the top pole piece and the bottom pole piece comprising: A substantially L-shaped cross section having the shape of an annulus whose inner radius is larger than the radius of the outer surface of the shaft, the top pole piece having a long horizontal portion substantially parallel to the surface of the poles of the magnet. And (b) disposing a laminate between the outer surface of the shaft and the inner surface of the hub such that the vertical portion of the top pole piece is substantially parallel to the outer surface of the shaft. And (c) injecting a ferrofluid between the top pole piece and the outer surface of the shaft to form a seal therebetween.

【0043】 一実施形態では、ステップ(b)は、頂部磁極片がシャフトの外面から、前記
頂部磁極片を底部磁極片から隔てる距離よりも小さいギャップで離れるように積
層板を配置するステップを含む。別の実施形態では、シャフトは、前記シャフト
をハブから離すベアリングのインナー・レースを含み、またステップ(b)は、
そのギャップが、頂部磁極片を前記ベアリングのインナー・レースから隔てる距
離よりも小さくなるように、積層板を配置するステップをさらに含む。さらに別
の実施形態では、ステップ(a)は、鉛直部分がそこで水平部分に接合する曲線
コーナを有し、かつ、その下端により大きな領域上に磁束勾配を広げ、これによ
り、強磁性流体がより大きな領域上に保持され得るようにする曲線の先端を有す
る頂部磁極片を形成するステップを含む。
In one embodiment, step (b) comprises disposing the laminate such that the top pole piece is separated from the outer surface of the shaft by a gap that is less than the distance separating the top pole piece from the bottom pole piece. . In another embodiment, the shaft comprises an inner race of bearings separating the shaft from the hub, and step (b) comprises
The method further comprises arranging the laminate so that the gap is less than the distance separating the top pole piece from the inner race of the bearing. In yet another embodiment, step (a) has a curved corner where the vertical portion joins the horizontal portion there and spreads the magnetic flux gradient over a larger area at its lower end, which causes the ferrofluid to become more Forming a top pole piece with a curved tip that allows it to be retained over a large area.

【0044】 さらに別の態様では、磁気透過性のシャフトの外面を前記シャフトのまわりに
配置されたハブの内面に対してシールするためのシールが提供される。このシー
ルは、その頂部環状磁極片および底部環状磁極片がその対向する磁極に固定され
ている、シャフトとハブの間に配置された環状磁石であって、前記磁極片が、前
記シャフトの外面の半径より大きい内側半径を含む磁石と、前記頂部磁極片を前
記シャフトの外面から隔てるギャップ内に磁気的に保持されてその間にシールを
形成する強磁性流体と、磁束勾配をより大きな領域上に広げて、前記強磁性流体
が、前記シャフトの前記ギャップにわたるより大きな領域上で保持され得るよう
にするための手段とを含む。
In yet another aspect, a seal is provided for sealing an outer surface of a magnetically permeable shaft to an inner surface of a hub disposed about the shaft. The seal is an annular magnet disposed between a shaft and a hub, the top and bottom annular pole pieces of which are secured to their opposing magnetic poles, the pole pieces of the outer surface of the shaft. A magnet including an inner radius greater than a radius, a ferrofluid magnetically retained in a gap separating the top pole piece from the outer surface of the shaft to form a seal therebetween, and spreading the magnetic flux gradient over a larger area. And means for allowing the ferrofluid to be retained on a larger area over the gap of the shaft.

【0045】 一実施形態では、磁束勾配をより大きな領域上に広げるための手段は、頂部磁
極片の内側半径の円筒状延長部を含み、前記円筒状延長部は、シャフトの外面と
非接触対向関係にある。別の実施形態では、円筒状延長部とシャフトの外面の間
にあるギャップは、前記円筒状延長部を底部磁極片から隔てる距離よりも小さい
。さらに別の実施形態では、シャフトは、前記シャフトをハブから離すベアリン
グのインナー・レースをさらに含み、また円筒状延長部と前記シャフトの外面の
間にあるギャップは、前記円筒状延長部を前記ベアリングのインナー・レースか
ら隔てる距離よりも小さい。
In one embodiment, the means for spreading the magnetic flux gradient over a larger area comprises a cylindrical extension of the inner radius of the top pole piece, said cylindrical extension being in non-contact opposition with the outer surface of the shaft. Have a relationship. In another embodiment, the gap between the cylindrical extension and the outer surface of the shaft is less than the distance separating the cylindrical extension from the bottom pole piece. In yet another embodiment, the shaft further comprises an inner race of a bearing separating the shaft from the hub, and a gap between a cylindrical extension and an outer surface of the shaft includes the cylindrical extension in the bearing. Smaller than the distance from the inner race.

【0046】 さらに別の態様では、磁気透過性のシャフトの外面を前記シャフトのまわりに
配置されたハブの内面に対してシールするためのシールが提供される。このシー
ルは、その頂部環状磁極片および底部環状磁極片がその対向する磁極に連結され
ている、シャフトとハブの間に配置された環状磁石であって、前記磁極片が、磁
気透過性の材料からなり、前記シャフトの外面の半径よりも大きいが、前記磁石
の内側半径よりも小さい内側半径を有する磁石と、前記シャフトの外面の輪郭を
付けた部分であって、前記頂部磁極片の内側半径に面する関係にある部分と、前
記頂部磁極片を前記シャフトの外面から離すギャップ内に保持され、その間にシ
ールを形成する強磁性流体とを含み、これにより、前記輪郭を付けた部分が、前
記頂部磁極片と前記シャフトの間の前記ギャップ内に前記強磁性流体を軸方向に
集中する磁束勾配を導入する。
In yet another aspect, a seal is provided for sealing an outer surface of a magnetically permeable shaft to an inner surface of a hub disposed about the shaft. The seal is an annular magnet disposed between a shaft and a hub, the top and bottom annular pole pieces of which are connected to their opposing magnetic poles, the pole pieces being made of a magnetically permeable material. A magnet having an inner radius larger than the outer radius of the shaft but smaller than the inner radius of the magnet, and a contoured portion of the outer surface of the shaft, wherein the inner radius of the top pole piece is And a ferrofluid that holds a top pole piece in a gap that separates the top pole piece from the outer surface of the shaft and forms a seal therebetween, whereby the contoured portion includes: A magnetic flux gradient that axially concentrates the ferrofluid is introduced into the gap between the top pole piece and the shaft.

【0047】 一実施形態では、頂部磁極片は、磁石の磁極の表面と実質的に平行な長い水平
部分と、シャフトの外面と実質的に平行なより短い鉛直部分とを有する実質的に
L字形の横断面を含み、前記頂部磁極片は、前記鉛直部分が、輪郭を付けた部分
に面する関係になるように配置される。別の実施形態では、シャフトの外面の輪
郭を付けた部分は、頂部磁極片に面する関係にある隆起曲面を含む。さらに別の
実施形態では、シャフトの外面の輪郭を付けた部分は、角度をなして交差して、
シャフトのまわりにリングの頂点を形成する2つの斜面を含む。さらに別の実施
形態では、シャフトの外面の輪郭を付けた部分は、シャフトの外面の周囲に機械
加工された、その間で曲面を形成する一対の軸方向に離れた溝を含む。別の実施
形態では、輪郭を付けた部分は、シャフトに固定された同軸リングを含む。さら
に別の実施形態では、このリングは、磁気透過性の材料からなり、シャフトは、
非磁性である。
In one embodiment, the top pole piece is substantially L-shaped with a long horizontal portion that is substantially parallel to the surface of the magnet poles and a shorter vertical portion that is substantially parallel to the outer surface of the shaft. And a top pole piece is disposed such that the vertical portion is in a facing relationship with the contoured portion. In another embodiment, the contoured portion of the outer surface of the shaft includes a raised curved surface in a relationship facing the top pole piece. In yet another embodiment, the contoured portion of the outer surface of the shaft intersects at an angle,
It includes two bevels that form the apex of the ring around the shaft. In yet another embodiment, the contoured portion of the outer surface of the shaft includes a pair of axially spaced grooves machined around the outer surface of the shaft to form a curved surface therebetween. In another embodiment, the contoured portion comprises a coaxial ring secured to the shaft. In yet another embodiment, the ring is made of a magnetically permeable material and the shaft is
It is non-magnetic.

【0048】 別の態様では、磁気透過性のシャフトの外面を前記シャフトのまわりに配置さ
れたハブの内面に対してシールするためのシールが提供される。この方法は、(
a)その対向する磁極に固定された頂部磁極片と底部磁極片を備えた環状磁石を
含む積層板を形成するステップであって、前記頂部磁極片が、前記シャフトの外
面の半径よりも大きい内側半径を有するステップと、(b)前記シャフトの外面
上に輪郭を付けた部分を形成するステップと、(c)前記シャフトの前記外面と
前記ハブの前記内面の間に積層板を配置して、前記頂部磁極片の内側半径が、前
記輪郭を付けた部分に面する関係になり、かつそこからギャップで隔てられるよ
うにするステップと、(d)前記頂部磁極片と前記輪郭を付けた部分の間にある
ギャップ内に強磁性流体を導入して、その間にシールを形成するステップとを含
む。
In another aspect, a seal is provided for sealing an outer surface of a magnetically permeable shaft to an inner surface of a hub disposed about the shaft. This method
a) forming a laminate comprising an annular magnet having a top pole piece and a bottom pole piece fixed to its opposing poles, wherein the top pole piece is larger than the radius of the outer surface of the shaft. Having a radius; (b) forming a contoured portion on the outer surface of the shaft; (c) disposing a laminate between the outer surface of the shaft and the inner surface of the hub; Allowing the inner radius of the top pole piece to be in a relationship facing the contoured portion and separated from it by a gap; and (d) the top pole piece and the contoured portion. Introducing a ferrofluid into the gap therebetween to form a seal therebetween.

【0049】 一実施形態では、ステップ(a)は、磁石の磁極の表面と実質的に平行な長い
水平部分と、より短い鉛直部分とを有する実質的にL字形の横断面を有する頂部
磁極片を含んだ積層板を形成するステップを含み、ステップ(c)は、頂部磁極
片の鉛直部分が、シャフトの外面と実質的に平行になり、かつ輪郭を付けた部分
に面する関係になるように積層板を配置するステップを含む。別の実施形態では
、ステップ(b)は、シャフトの周囲に配置される隆起曲面を有する輪郭を付け
た部分を形成するステップを含む。さらに別の実施形態では、ステップ(b)は
、角度をなして交差して、シャフトの周囲にリングの頂点を形成する2つの斜面
を有する輪郭を付けた部分を形成するステップを含む。さらに別の実施形態では
、ステップ(b)は、シャフトの周囲に軸方向で離れた一対の溝を機械加工する
ことによって、その間に曲面を形成するように輪郭を付けた部分を形成するステ
ップを含む。別の実施形態では、ステップ(b)は、同軸リングをシャフトに固
定することによって輪郭を付けた部分を形成するステップを含む。
In one embodiment, step (a) comprises a top pole piece with a substantially L-shaped cross section having a long horizontal portion substantially parallel to the surface of the magnet poles and a shorter vertical portion. Forming a laminated plate comprising: a step (c) such that the vertical portion of the top pole piece is in a relationship substantially parallel to the outer surface of the shaft and faces the contoured portion. Arranging the laminates on the. In another embodiment, step (b) comprises forming a contoured portion having a raised curved surface disposed around the shaft. In yet another embodiment, step (b) comprises forming angled intersections around the shaft to form a contoured portion having two bevels forming the apex of the ring. In yet another embodiment, step (b) comprises machining a pair of axially spaced grooves around the shaft to form a contoured portion therebetween to form a curved surface. Including. In another embodiment, step (b) comprises securing the coaxial ring to the shaft to form the contoured portion.

【0050】 さらに別の態様では、磁気透過性のシャフトの外面を前記シャフトのまわりに
配置されたハブの内面に対してシールするためのシールが提供される。シールは
、その頂部環状磁極片および底部環状磁極片がその対向する磁極に固定されてい
る、シャフトとハブの間に配置された環状磁石であって、前記磁極片が、前記シ
ャフトの外面の半径より大きい内側半径を有して、磁石の磁極の表面と実質的に
平行な長い水平部分と、シャフトの外面と実質的に平行なより短い鉛直部分とを
有する実質的にL字形の横断面を含む磁石と、前記頂部磁極片を前記シャフトの
外面から隔てるギャップ内に磁気的に保持されてその間にシールを形成する強磁
性流体と、前記頂部磁極片の中心と前記シャフトの外面の間にあるギャップ内に
前記強磁性流体を軸方向に集中する磁束勾配を提供するための手段とを含む。
In yet another aspect, a seal is provided for sealing an outer surface of a magnetically permeable shaft to an inner surface of a hub disposed around the shaft. A seal is an annular magnet disposed between a shaft and a hub, the top and bottom annular pole pieces of which are fixed to their opposing magnetic poles, the pole pieces having a radius of an outer surface of the shaft. A substantially L-shaped cross-section having a long horizontal portion having a larger inner radius and substantially parallel to the surface of the magnet poles and a shorter vertical portion substantially parallel to the outer surface of the shaft. A magnet including; a ferrofluid magnetically retained in a gap separating the top pole piece from the outer surface of the shaft to form a seal therebetween; and located between the center of the top pole piece and the outer surface of the shaft. Means for providing a magnetic flux gradient that axially concentrates the ferrofluid in the gap.

【0051】 別の実施形態では、磁束勾配を提供するための方法は、頂部磁極片の鉛直部分
に面する関係にあるシャフトの外面の輪郭を付けた部分を含む。別の実施形態で
は、この輪郭を付けた部分は、シャフトの外面の周囲に配置される隆起曲面を含
む。さらに別の実施形態では、輪郭を付けた部分は、シャフトの外面の周囲に機
械加工され、その間に曲面を形成する一対の軸方向で離れた溝を含む。
In another embodiment, a method for providing a magnetic flux gradient includes a contoured portion of the outer surface of the shaft in a relationship facing the vertical portion of the top pole piece. In another embodiment, the contoured portion includes a raised curved surface disposed around the outer surface of the shaft. In yet another embodiment, the contoured portion includes a pair of axially spaced grooves machined around the outer surface of the shaft to form a curved surface therebetween.

【0052】 別の実施形態では、磁気透過性のシャフトの外面を前記シャフトのまわりに配
置されたハブの内面に対してシールするためのシールが提供される。このシール
は、その頂部環状磁極片および底部環状磁極片がその対向する磁極に連結されて
いる、シャフトとハブの間に配置された環状磁石であって、前記磁極片が、磁気
透過性の材料からなり、前記ハブの内面の半径よりも小さい外側半径を有する磁
石と、前記ハブの内面に固定されたキャッチャであって、磁気透過性の材料で作
られ、かつその内側半径上に曲面を有する環状リングを含み、前記曲面が、磁極
片の外側半径に面する関係にあるキャッチャと、前記ハブの内面に固定された前
記キャッチャから磁極片を隔てるギャップ内に磁気的に保持され、これにより、
前記ハブが、前記シャフトに対して回転したとき、前記強磁性流体の跳ね、つま
り外側への移動が実質的に抑えられる強磁性流体とを含む。
In another embodiment, a seal is provided for sealing the outer surface of a magnetically permeable shaft to the inner surface of a hub disposed around the shaft. The seal is an annular magnet disposed between a shaft and a hub, the top and bottom annular pole pieces of which are connected to their opposing magnetic poles, the pole pieces being made of a magnetically permeable material. A magnet having an outer radius smaller than the radius of the inner surface of the hub, and a catcher fixed to the inner surface of the hub, which is made of a magnetically permeable material and has a curved surface on its inner radius. An annular ring, the curved surface being magnetically retained in a gap separating the pole piece from a catcher in a relationship facing the outer radius of the pole piece and the catcher fixed to the inner surface of the hub, thereby
And a ferrofluid in which the ferrofluid is substantially prevented from bouncing, or outward movement, when the hub is rotated relative to the shaft.

【0053】 一実施形態では、曲面は、U字形を有する横断面を含み、このU字形の開放端
は、磁極片の外側半径を越えて内向きに半径方向に延びる。別の実施形態では、
キャッチャは、頂部および底部を含む。さらに別の実施形態では、キャッチャの
頂部および底部のうちの少なくとも1つは、ハブと一体で形成される。さらに別
の実施形態では、キャッチャは、接着剤、Oリング、またはプラスチック・ボン
ダでハブに固定される。別の実施形態では、磁極片、強磁性流体、キャッチャ、
およびハブは、導電性の材料からなり、前記磁極片は、シャフトに電気結合され
、前記強磁性流体は、前記磁極片および前記キャッチャに電気結合され、また前
記キャッチャは、前記ハブに電気結合され、前記磁極片の外側半径および前記ハ
ブの内側半径は、前記磁極片を前記キャッチャに電気結合する強磁性流体の表面
が、およそ1×109オームよりも小さい抵抗を提供するように選択される。さ
らに別の実施形態では、磁極片は、シャフトに、導電性エポキシまたは前記磁極
片と前記シャフトの間での圧力ばめを介して電気結合される。
In one embodiment, the curved surface comprises a cross-section having a U-shape, the U-shaped open end extending radially inward beyond the outer radius of the pole piece. In another embodiment,
The catcher includes a top and a bottom. In yet another embodiment, at least one of the top and bottom of the catcher is integrally formed with the hub. In yet another embodiment, the catcher is secured to the hub with glue, O-rings, or plastic bonders. In another embodiment, the pole piece, ferrofluid, catcher,
And the hub is made of an electrically conductive material, the pole pieces are electrically coupled to the shaft, the ferrofluid is electrically coupled to the pole pieces and the catcher, and the catcher is electrically coupled to the hub. , The outer radius of the pole pieces and the inner radius of the hub are selected so that the surface of the ferrofluid that electrically couples the pole pieces to the catcher provides a resistance of less than approximately 1 × 10 9 ohms. . In yet another embodiment, the pole pieces are electrically coupled to the shaft via a conductive epoxy or a force fit between the pole pieces and the shaft.

【0054】 さらに別の態様では、磁気透過性のシャフトの外面を前記シャフトのまわりに
配置されたハブの内面に対してシールするための方法が提供される。この方法は
、(a)その対向する磁極に固定された一対の環状磁極片を備えた磁石を含む積
層板を形成するステップであって、前記磁極片が、前記ハブの内面の内側半径よ
りも小さい外側半径を有するステップと、(b)磁気透過性の材料で作られたキ
ャッチャを提供するステップであって、前記キャッチャが、その内側半径上で曲
面を有する環状リングを含むステップと、(c)前記積層板を前記キャッチャ内
部に配置して、前記キャッチャが、前記積層板のまわりに同軸方向に配置されて
、前記曲面が、前記磁極片の外側半径に面する関係になり、そこからギャップで
隔てられるようにするステップと、前記積層板をその中に保持するキャッチャを
前記ハブの内面に固定するステップとを含む。
In yet another aspect, a method is provided for sealing an outer surface of a magnetically permeable shaft to an inner surface of a hub disposed around the shaft. The method comprises the steps of: (a) forming a laminated plate containing a magnet with a pair of annular pole pieces fixed to opposite poles thereof, wherein the pole pieces are larger than the inner radius of the inner surface of the hub. (C) providing a catcher made of a magnetically permeable material, the catcher comprising an annular ring having a curved surface on its inner radius; ) Disposing the laminate within the catcher, the catcher being disposed coaxially around the laminate such that the curved surface faces the outer radius of the pole piece, from which the gap And a catcher that holds the laminate therein, is secured to the inner surface of the hub.

【0055】 一実施形態では、方法は、磁極片とキャッチャの曲面の間にあるギャップ内に
強磁性流体を導入して、その間で磁気的に保持されて、シールを形成するように
するステップをさらに含む。別の実施形態では、強磁性流体を導入するステップ
は、キャッチャをハブの内面に固定する前に実行される。さらに別の実施形態で
は、ステップ(b)は、接合されたとき、ネーム曲面を形成する頂部と底部を有
するキャッチャを提供するステップを含み、またステップ(c)は、前記頂部と
前記底部の間に積層板を配置して、前記頂部と前記底部を接合するステップを含
む。
In one embodiment, the method comprises introducing a ferrofluid into a gap between the pole pieces and the curved surface of the catcher so as to be magnetically retained therebetween to form a seal. Including further. In another embodiment, the step of introducing ferrofluid is performed before securing the catcher to the inner surface of the hub. In yet another embodiment, step (b) comprises providing a catcher having a top and a bottom that, when joined, forms a name curve, and step (c) comprises between the top and the bottom. Arranging a laminate on the top and joining the top and bottom.

【0056】 さらに別の態様では、磁気透過性のシャフトの外面を前記シャフトのまわりに
配置されたハブの内面に対してシールするためのシールが提供される。このシー
ルは、その一対の環状磁極片がその対向する磁極に連結されている、シャフトと
ハブの間に配置された環状磁石であって、前記磁極片が、磁気透過性の材料から
なり、前記ハブの内面の半径よりも小さい外側半径を有する磁石と、前記磁極片
と前記ハブの前記内面の間にあるギャップ内に磁気的に保持されて、その間でシ
ールを形成する強磁性流体と、前記強磁性流体を前記ギャップ内に封じ込めて、
前記ハブが前記シャフトに対して回転したとき、前記強磁性流体の跳ね、つまり
外側への移動が実質的に抑えられるようにするための手段とを含む。
In yet another aspect, a seal is provided for sealing an outer surface of a magnetically permeable shaft to an inner surface of a hub disposed about the shaft. The seal is an annular magnet disposed between a shaft and a hub, the pair of annular magnetic pole pieces being connected to the opposite magnetic poles, the magnetic pole pieces being made of a magnetically permeable material. A magnet having an outer radius smaller than a radius of an inner surface of the hub; a ferrofluid magnetically retained in a gap between the pole pieces and the inner surface of the hub to form a seal therebetween; Contain a ferrofluid in the gap,
Means for causing substantially no bounce or outward movement of the ferrofluid when the hub rotates relative to the shaft.

【0057】 一実施形態では、強磁性流体を封じ込めるための手段は、ハブの内面に固定さ
れたキャッチャを含み、前記キャッチャは、その内側半径上で曲面を有する環状
リングを含み、前記曲面は、磁極片の外側半径に面する関係にある。別の実施形
態では、曲面は、U字形を有する横断面を含み、前記U字形の開放端は、磁極片
の外側半径を越えて内向きに半径方向に延びている。さらに別の実施形態では、
キャッチャは、接着剤、Oリング、またはプラスチック・ボンダでハブに固定さ
れる。
In one embodiment, the means for containing the ferrofluid comprises a catcher fixed to the inner surface of the hub, the catcher comprising an annular ring having a curved surface on its inner radius, the curved surface comprising: There is a relationship facing the outer radius of the pole pieces. In another embodiment, the curved surface comprises a cross-section having a U-shape, the U-shaped open end extending radially inward beyond the outer radius of the pole piece. In yet another embodiment,
The catcher is fixed to the hub with glue, O-rings, or plastic bonders.

【0058】 別の態様では、少なくとも1つのベアリングが、シャフトおよびハブにそれぞ
れ固定されたインナー・レースおよびアウター・レースを有することによって、
静止シャフトの外面を前記シャフトのまわりでの回転のためにサポートされるハ
ブの内面に対してシールするためのシールが提供される。このシールは、その一
対の磁極片がその対向する磁極に連結されている、シャフトとハブの間に配置さ
れた環状磁石と、前記アウター・レースから、インナー・レースを越えて、ただ
し、それには連結されずに、前記シャフトと前記磁石と前記磁極片の間の位置に
延びる磁気遮蔽アームと、前記磁極片と前記磁気遮蔽アームの間に磁気的に保持
されて、前記シャフトと前記ハブの間にシールを形成する強磁性流体とを含む。
In another aspect, at least one bearing has an inner race and an outer race secured to a shaft and a hub, respectively,
A seal is provided for sealing the outer surface of the stationary shaft to the inner surface of the hub supported for rotation about the shaft. The seal includes an annular magnet disposed between the shaft and the hub, the pair of pole pieces being connected to the opposite poles, and the outer race, but beyond the inner race, but not to the inner race. A magnetic shield arm that extends to a position between the shaft, the magnet, and the magnetic pole piece without being coupled, and is magnetically held between the magnetic pole piece and the magnetic shield arm, and between the shaft and the hub. And a ferrofluid that forms a seal with.

【0059】 一実施形態では、磁石は、シャフトの外面の半径よりも大きい内側半径を有し
、その磁極片は、前記シャフトの外面の半径よりも大きいが、前記磁石の内側半
径よりも小さい内側半径を有し、また、磁気遮蔽アームは、前記磁極片の内側半
径と前記シャフトの間に延びている。別の実施形態では、磁気遮蔽アームは、実
質的にL字形の横断面を含み、インナー・レースの内部に十分な長さで越えて延
びるアウター・レースに固定された半径方向セグメント、およびシャフトと実質
的に平行に、前記シャフトと磁気シールの磁極の間で延びる軸方向セグメントを
有する。さらに別の実施形態では、シールは、静止シャフトからハブに向かって
軸方向に延びるサポートと、環状磁石と環状磁極片の半径方向外側端をサポート
するシャフトからのサポート・アームの遠位領域と、前記サポート・アームから
前記シャフトに向かって半径方向に内向きに延びる環状磁石および環状磁極片と
をさらに含む。さらに別の実施形態では、Nyebar(登録商標)コーティン
グが、磁気遮蔽に施されて、シールから離れる強磁性流体の半径方向移動を抑え
る。別の実施形態では、ニッケル被覆が磁気遮蔽に施されて、強磁性流体と接触
する実質的に滑らかな表面を提供する。さらに別の実施形態では、頂部磁極片は
、磁石の磁極の表面と実質的に平行な長い水平部分と、磁気遮蔽アームの遮蔽部
分と実質的に平行な、それに面する関係にある、より短い鉛直部分とを有する実
質的にL字形の横断面を有する、実質的にL字形の横断面を含む。さらに別の実
施形態では、頂部磁極片の鉛直部分は、磁気遮蔽アームの遮蔽部分に面する輪郭
を付けた表面を含み、前記頂部磁極片と前記遮蔽部分の間に、前記鉛直部分の輪
郭を付けた表面の中心と前記磁気遮蔽アームの前記遮蔽部分の間に強磁性流体を
軸方向に集中する磁束勾配を導入する。
In one embodiment, the magnet has an inner radius that is greater than the radius of the outer surface of the shaft, and the pole pieces have an inner radius that is greater than the radius of the outer surface of the shaft but less than the inner radius of the magnet. A radius and a magnetic shield arm extends between the inner radius of the pole piece and the shaft. In another embodiment, the magnetic shield arm comprises a substantially L-shaped cross section, a radial segment secured to an outer race extending a sufficient length inside the inner race, and a shaft. Substantially parallel, with axial segments extending between the shaft and the magnetic seal poles. In yet another embodiment, the seal comprises a support extending axially from the stationary shaft towards the hub and a distal region of the support arm from the shaft supporting the radially outer ends of the annular magnet and the annular pole pieces; And an annular magnet and an annular pole piece extending radially inward from the support arm toward the shaft. In yet another embodiment, a Nyebar® coating is applied to the magnetic shield to prevent radial movement of the ferrofluid away from the seal. In another embodiment, a nickel coating is applied to the magnetic shield to provide a substantially smooth surface in contact with the ferrofluid. In yet another embodiment, the top pole piece is a shorter horizontal portion that is substantially parallel to and faces the shield portion of the magnetic shield arm and a long horizontal portion that is substantially parallel to the surface of the poles of the magnet. A substantially L-shaped cross section having a substantially L-shaped cross section with a vertical portion. In yet another embodiment, the vertical portion of the top pole piece comprises a contoured surface facing the shield portion of the magnetic shield arm, the vertical portion contour being between the top pole piece and the shield portion. A magnetic flux gradient that axially concentrates the ferrofluid is introduced between the center of the applied surface and the shielded portion of the magnetic shield arm.

【0060】 さらに別の実施形態では、ディスク・ドライブで使用するためのスピンドル・
モータが提供される。このスピンドル・モータは、ベースと、前記ベースに結合
された静止シャフトであって、外面を有するシャフトと、少なくとも1つのベア
リングが、前記シャフトおよびハブのそれぞれに固定されたインナー・レースお
よびアウター・レースを有することにより、前記シャフトのまわりでの回転のた
めにサポートされるハブと、前記シャフトの外面を前記ハブの内面に対してシー
ルするためのシールとを含む。このシールは、その一対の環状磁極片がその対向
する磁極に連結されている、シャフトの外面とハブの内面の間に配置された環状
磁石と、前記アウター・レースから、インナー・レースを越えて、ただし、それ
には連結されずに、前記シャフトと前記磁石と前記磁極片の間の位置に延びる磁
気遮蔽アームと、前記磁極片と前記磁気遮蔽アームの間に磁気的に保持されて、
前記シャフトと前記ハブの間にシールを形成する強磁性流体とを含む。
In yet another embodiment, a spindle for use in a disk drive
A motor is provided. The spindle motor includes a base, a stationary shaft coupled to the base, the shaft having an outer surface, and at least one bearing fixed to the shaft and the hub, respectively, an inner race and an outer race. By including a hub supported for rotation about the shaft and a seal for sealing an outer surface of the shaft to an inner surface of the hub. The seal comprises an annular magnet disposed between the outer surface of the shaft and an inner surface of the hub, the pair of annular pole pieces being connected to the opposing magnetic poles, and the outer race and the inner race and beyond. However, a magnetic shield arm that extends to a position between the shaft, the magnet, and the magnetic pole piece without being coupled thereto, and is magnetically held between the magnetic pole piece and the magnetic shield arm,
A ferrofluid forming a seal between the shaft and the hub.

【0061】 一実施形態では、磁石は、シャフト外面の半径よりも大きい内側半径を有し、
磁極片は、前記シャフト外面の半径より大きいが、前記磁石の内側半径より小さ
い内側半径を有し、また磁気遮蔽アームは、前記磁極片と前記シャフトの間に延
びている。別の実施形態では、磁気遮蔽アームは、実質的にL字形の横断面を含
み、十分な長さでインナー・レースの内部に延びるアウター・レースに固定され
た半径方向セグメント、およびシャフトと実質的に平行に、前記シャフトと磁気
シールの磁極の間に延びる軸方向セグメントを有する。さらに別の実施形態では
、シールは、静止シャフトから半径方向にハブに向かって延びるサポート・アー
ムと、環状磁石および環状磁極片をサポートする前記シャフトからのサポート・
アームの遠位領域と、前記サポート・アームから前記シャフトに向かって半径方
向に内向きに延びる環状磁石および環状磁極片とをさらに含む。さらに別の実施
形態では、サポート・アームは、非磁性の材料からなる。別の考えでは、磁気遮
蔽アームは、磁性ステンレス鋼材からなる。
In one embodiment, the magnet has an inner radius that is greater than the radius of the outer surface of the shaft,
The pole piece has an inner radius that is greater than the radius of the outer surface of the shaft but less than the inner radius of the magnet, and a magnetic shield arm extends between the pole piece and the shaft. In another embodiment, the magnetic shield arm comprises a substantially L-shaped cross-section, a radial segment secured to an outer race extending a sufficient length within the inner race, and a shaft and a substantially radial segment. Parallel to the shaft, there is an axial segment extending between the shaft and the magnetic pole of the magnetic seal. In yet another embodiment, the seal comprises a support arm extending radially from the stationary shaft toward the hub and a support arm from the shaft supporting the annular magnet and the annular pole piece.
The arm further includes a distal region of the arm and an annular magnet and an annular pole piece that extend radially inward from the support arm toward the shaft. In yet another embodiment, the support arm comprises a non-magnetic material. Another idea is that the magnetic shield arm is made of magnetic stainless steel material.

【0062】 さらに別の実施形態では、少なくとも1つのベアリングが、シャフトおよびハ
ブにそれぞれ固定されたインナー・レースおよびアウター・レースを有すること
によって、静止シャフトの外面を前記シャフトのまわりでの回転のために支持さ
れるハブの内面に対してシールするためのシールが提供される。このシールは、
その一対の環状磁極片がその対向する磁極に連結されている、シャフトとハブの
間に配置された環状磁石と、アウター・レースから支持され、半径方向に延びる
環状磁石の内径を通って、前記磁石と前記静止シャフトの間に突出する遮蔽手段
と、前記磁極片と前記磁気遮蔽の間で保持されて、前記シャフトと前記ハブの間
で効果的にシールを形成する強磁性流体とを含む。
In yet another embodiment, at least one bearing has an inner race and an outer race secured to the shaft and hub, respectively, to allow the outer surface of the stationary shaft to rotate about the shaft. A seal is provided for sealing against the inner surface of the hub carried by the hub. This seal is
An annular magnet disposed between the shaft and the hub, the pair of annular pole pieces being coupled to the opposing magnetic poles, and an inner diameter of the radially extending annular magnet supported from the outer race, Shielding means projecting between the magnet and the stationary shaft, and a ferrofluid retained between the pole pieces and the magnetic shield to effectively form a seal between the shaft and the hub.

【0063】 別の実施形態では、少なくとも1つのベアリングが、シャフトおよびハブにそ
れぞれ固定されたインナー・レースおよびアウター・レースを有することによっ
て、静止シャフトの外面を前記シャフトのまわりでの回転のために支持されるハ
ブの内面に対してシールするためのシールが提供される。このシールは、その一
対の環状磁極片がその対向する磁極に連結されている、シャフトとハブの間に配
置された環状磁石と、ベアリングのアウター・レースから支持され、前記アウタ
ー・レースおよび外側ハブとともに回転し、かつ磁性の材料で形成された遮蔽手
段と、前記遮蔽手段と前記磁石の間で支持された強磁性流体とを含み、前記遮蔽
手段の前記磁石に対する相対的回転が、前記遮蔽の回転表面から前記磁石および
前記磁極片の静止表面に向かって外向きに流体速度勾配が低下することをもたら
す。
In another embodiment, at least one bearing has an inner race and an outer race secured to the shaft and hub, respectively, to allow the outer surface of the stationary shaft for rotation about the shaft. A seal is provided for sealing against the inner surface of the supported hub. The seal is supported from an outer ring of bearings and an outer ring of magnets disposed between the shaft and the hub, the pair of annular pole pieces connected to the opposite poles, and the outer race and the outer hub. Rotating with and including a shield means formed of a magnetic material and a ferrofluid supported between the shield means and the magnet, the relative rotation of the shield means with respect to the magnet causes the shield This results in a fluid velocity gradient decreasing outward from the rotating surface towards the stationary surface of the magnet and the pole pieces.

【0064】 本発明の様々な実施形態の多数の特徴および利点を前述の説明で、本発明の様
々な実施形態の構造および機能の詳細とともに提示してきたが、この開示は、単
に例示的なものであり、その詳細について、特に、本発明の原理内での構造およ
び部品の構成について、添付の請求項がそれに関して表現されている広い一般的
意味によって示される十分な程度に変更を加えることができる。したがって、添
付の請求項の範囲は、本明細書に記載する好ましい実施形態に制限されるべきも
のではない。
While numerous features and advantages of various embodiments of the invention have been set forth in the foregoing description, with details of the structure and function of the various embodiments of the invention, the disclosure is merely exemplary. Changes may be made in the details, particularly as to the construction of the structures and parts within the principles of the invention, to a sufficient extent as indicated by the broad general meaning in which the appended claims are expressed. it can. Therefore, the scope of the appended claims should not be limited to the preferred embodiments described herein.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明の実施形態による強磁性流体シールを組み込んだスピンドル・モータが
特に有用であるディスク・ドライブ(従来技術)の平面図である。
FIG. 1 is a plan view of a disk drive (prior art) in which a spindle motor incorporating a ferrofluidic seal according to an embodiment of the invention is particularly useful.

【図2】 従来技術による強磁性流体シールを図示した、本発明が有用であるスピンドル
・モータ(従来技術)の実施形態の側断面図である。
FIG. 2 is a side sectional view of an embodiment of a spindle motor (prior art) in which the present invention is useful, illustrating a ferrofluidic seal according to the prior art.

【図3】 本発明の実施形態による、L字形の頂部磁極片を有する強磁性流体シールの部
分側断面図である。
FIG. 3 is a partial side sectional view of a ferrofluidic seal having an L-shaped top pole piece, according to an embodiment of the invention.

【図4】 本発明の実施形態による、輪郭を付けたシャフトと向かい合う関係にあるL字
形頂部磁極片を有する強磁性流体シールの部分側断面図である。
FIG. 4 is a partial side cross-sectional view of a ferrofluidic seal having an L-shaped top pole piece in facing relationship with a contoured shaft, according to an embodiment of the invention.

【図5】 本発明の実施形態による、シャフト周囲の輪郭を付けたリングと向かい合う関
係にあるL字形頂部磁極片を有する強磁性流体シールの部分側断面図である。
FIG. 5 is a partial cross-sectional side view of a ferrofluidic seal having an L-shaped top pole piece in facing relationship with a contoured ring around a shaft, according to an embodiment of the invention.

【図6】 図4に示す任意の輪郭を付けたシャフトを使用して強磁性流体シール中で生じ
る磁束中の勾配を示すグラフ図である。
FIG. 6 is a graph showing the gradient in the magnetic flux produced in a ferrofluidic seal using the arbitrarily contoured shaft shown in FIG.

【図7】 本発明の実施形態による、ストレート・シャフトと向かい合う関係にある輪郭
を付けた表面を有するL字形頂部磁極片を有する強磁性流体シールの部分側断面
図である。
FIG. 7 is a partial cross-sectional side view of a ferrofluidic seal having an L-shaped top pole piece with a contoured surface in opposed relation to a straight shaft, according to an embodiment of the invention.

【図8】 本発明の実施形態による、ストレート・シャフトと向かい合う関係にある曲げ
られたL字形頂部磁極片を有する強磁性流体シールの部分側断面図である。
FIG. 8 is a partial side cross-sectional view of a ferrofluidic seal having a bent L-shaped top pole piece in facing relationship with a straight shaft according to an embodiment of the present invention.

【図9】 図8に示す曲げられた頂部磁極片を使用して強磁性流体シール中に生じる磁束
中の勾配を示すグラフ図である。
9 is a graph showing the gradient in the magnetic flux produced in a ferrofluidic seal using the bent top pole piece shown in FIG.

【図10】 本発明の実施形態による、キャッチャを備える外部強磁性流体シールを有する
スピンドル・モータの部分側断面図である。
FIG. 10 is a partial cross-sectional side view of a spindle motor having an external ferrofluidic seal with a catcher, according to an embodiment of the invention.

【図11】 本発明の実施形態による、固定シャフトおよび静止強磁性流体シールを有する
スピンドル・モータの部分側断面図である。
FIG. 11 is a partial side sectional view of a spindle motor having a fixed shaft and a static ferrofluidic seal, according to an embodiment of the invention.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 60/121,678 (32)優先日 平成11年2月25日(1999.2.25) (33)優先権主張国 米国(US) (31)優先権主張番号 60/124,629 (32)優先日 平成11年3月16日(1999.3.16) (33)優先権主張国 米国(US) (81)指定国 DE,GB,JP,KR,SG (72)発明者 バイル、マーテン、フレドリック アメリカ合衆国 カリフォルニア、ロスガ トス、 ミラー ヒル ロード 24750 (72)発明者 レブランク、ジェフリー、アーノルド アメリカ合衆国 カリフォルニア、アプト ス、 オークリッジ ロード 6565 (72)発明者 パム、タン、ハング アメリカ合衆国 カリフォルニア、スコッ ツバリー、 ビーン クリーク ロード 111 (72)発明者 ノッティンガム、ロバート、アレン アメリカ合衆国 カリフォルニア、サンタ クルーズ、 ヘクター レーン 1816 (72)発明者 ウィトーメ、マイケル、ジェームズ アメリカ合衆国 カリフォルニア、スコッ ツバリー、 メドウ ウェイ 24 エイ Fターム(参考) 3J042 AA03 AA08 AA16 BA04 CA01 DA01 5D109 BC01 BC02 BC12 BC14 BC17 【要約の続き】 5)が提供される。─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (31) Priority claim number 60 / 121,678 (32) Priority date February 25, 1999 (February 25, 1999) (33) Priority claiming countries United States (US) (31) Priority claim number 60 / 124,629 (32) Priority date March 16, 1999 (March 16, 1999) (33) Priority claiming countries United States (US) (81) Designated countries DE, GB, JP, KR, SG (72) Inventor Bair, Marten, Fredrick             Los Angeles, California, United States             Toss, Miller Hill Road 24750 (72) Inventor Leblanc, Jeffrey, Arnold             United States California, Apt             Su, Oak Ridge Road 6565 (72) Inventor Pam, Tan, Hang             United States California, Scott             Tuvalu, Bean Creek Road             111 (72) Inventor Nottingham, Robert, Allen             United States California, Santa             Cruise, Hector Lane 1816 (72) Inventor Wittome, Michael, James             United States California, Scott             TUBBERRY, Meadow Way 24 A F term (reference) 3J042 AA03 AA08 AA16 BA04 CA01                       DA01                 5D109 BC01 BC02 BC12 BC14 BC17 [Continued summary] 5) is provided.

Claims (20)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 磁気透過性シャフトの外面をシャフトの周りに配設されたハ
ブの内面にシールするためのシールであって、 (a)シャフトとハブの間に位置決めされた環状磁石と、 (b)磁石の対向する磁極に結合された頂部磁極片および底部磁極片であって
、磁気透過性のある材料を備え、シャフトの外面の半径よりも大きな内部半径を
もつ環状形状を有し、頂部磁極片が、略L字形の断面領域を備え、磁石の磁極の
表面に略平行な長い水平部分と、シャフトの外面に対面し非接触関係にあるより
短い鉛直部分とを有する頂部磁極片および底部磁極片と、 (c)頂部磁極片の鉛直部分とシャフトの外面の間に磁気的に保持されて、そ
れらの間にシールを形成する強磁性流体と を備えるシール。
1. A seal for sealing an outer surface of a magnetically permeable shaft to an inner surface of a hub disposed around the shaft, comprising: (a) an annular magnet positioned between the shaft and the hub; b) top and bottom pole pieces coupled to opposite poles of the magnet, comprising a magnetically permeable material, having an annular shape with an inner radius greater than the radius of the outer surface of the shaft, A top pole piece and a bottom portion, the pole piece having a substantially L-shaped cross-sectional area and having a long horizontal portion generally parallel to the surface of the magnet poles and a shorter vertical portion facing the outer surface of the shaft and in non-contact relationship. A seal comprising a pole piece, and (c) a ferrofluid that is magnetically retained between the vertical portion of the top pole piece and the outer surface of the shaft to form a seal therebetween.
【請求項2】 頂部磁極片が、頂部磁極片を底部磁極片から離隔する距離よ
りも小さなギャップによってシャフトの外面から離隔されている請求項1に記載
のシール。
2. The seal of claim 1, wherein the top pole piece is separated from the outer surface of the shaft by a gap that is less than the distance separating the top pole piece from the bottom pole piece.
【請求項3】 シャフトがさらに、シャフトをハブから離隔する軸受のイン
ナー・レースを備え、ギャップが、頂部磁極片を軸受のインナー・レースから離
隔する距離よりも小さい請求項2に記載のシール。
3. The seal of claim 2 wherein the shaft further comprises a bearing inner race separating the shaft from the hub, the gap being less than the distance separating the top pole piece from the bearing inner race.
【請求項4】 頂部磁極片が、鉛直部分が水平部分に接合して磁束勾配をよ
り大きな領域にわたって広げる湾曲コーナを有し、それにより強磁性流体がより
大きな領域にわたって保持されることを可能にする請求項1に記載のシール。
4. The top pole piece has a curved corner where the vertical portion joins the horizontal portion to spread the magnetic flux gradient over a larger area, thereby enabling the ferrofluid to be retained over a larger area. The seal according to claim 1, wherein
【請求項5】 ニッケル・クラッディングを頂部磁極片に塗布して、強磁性
流体と接触する実質的に滑らかな表面を提供する請求項1に記載のシール。
5. The seal of claim 1 wherein nickel cladding is applied to the top pole piece to provide a substantially smooth surface in contact with the ferrofluid.
【請求項6】 シャフトが、輪郭を付けた部分を備え、シールが、頂部磁極
片の鉛直部分が前記輪郭を付けた部分と対面関係になるようにシャフトとハブの
間に位置決めされる請求項1に記載のシール。
6. The shaft comprises a contoured portion and the seal is positioned between the shaft and hub such that the vertical portion of the top pole piece is in face-to-face relationship with the contoured portion. The seal described in 1.
【請求項7】 請求項1に記載のシールを備えるスピンドル・モータであっ
て、さらに、 (a)シャフトが結合される基部と、 (b)シャフトの周りに回転可能にハブを支持することができる軸受であって
、それぞれシャフトおよびハブに装着されるインナー・レースおよびアウター・
レースを有する軸受と、 (c)ハブに取り付けられた磁石と、 (d)ハブにある磁石と相互作用して、ハブをシャフトに関して回転させるこ
とができるベースプレート上の固定子巻線と を備えるスピンドル・モータ。
7. A spindle motor comprising the seal according to claim 1, further comprising: (a) a base to which the shaft is coupled, and (b) a hub rotatably supported about the shaft. Bearings that can be mounted on the shaft and hub, respectively.
A spindle with a bearing having a race, (c) a magnet mounted on the hub, and (d) a stator winding on a base plate that can interact with the magnet on the hub to rotate the hub with respect to the shaft. ·motor.
【請求項8】 シャフトの外面をシャフトの周りに配設された磁気透過性ハ
ブの内面にシールするためのシールであって、 (a)シャフトとハブの間に位置決めされた、環状磁石の対向する磁極に結合
された一対の環状磁極片を備える環状磁石であって、磁極片が、磁気透過性材料
を備え、ハブの内面の半径よりも小さな外部半径を有する環状磁石と、 (b)ハブの内面に装着されたキャッチャであって、磁気透過性材料からなり
、内部半径に曲面を有する環状リングを備え、前記曲面が、磁極片の外部半径と
対面関係にあるキャッチャと、 (c)ハブの内面に装着されたキャッチャから磁極片を離隔するギャップ内に
磁気的に保持された強磁性流体と を備え、 ハブがシャフトに関して回転されるときに、強磁性流体の飛散または外側方向
への移動が実質的に低減されるシール。
8. A seal for sealing an outer surface of a shaft to an inner surface of a magnetically permeable hub disposed around the shaft, comprising: (a) opposing annular magnets positioned between the shaft and the hub. An annular magnet comprising a pair of annular pole pieces coupled to a magnetic pole, the pole pieces comprising a magnetically permeable material and having an outer radius smaller than the radius of the inner surface of the hub; A catcher mounted on the inner surface of the magnetic disk, comprising an annular ring made of a magnetically permeable material and having a curved inner radius, the curved surface facing the outer radius of the pole piece; and (c) a hub. A ferrofluid magnetically retained in a gap separating the pole pieces from a catcher mounted on the inner surface of the ferrofluid, and when the hub is rotated with respect to the shaft Seal movement is substantially reduced.
【請求項9】 前記曲面がU字形を有する断面領域を備え、U字形の開端部
が磁極片の外部半径を通り越して半径方向内側に延在する請求項8に記載のシー
ル。
9. The seal of claim 8, wherein the curved surface comprises a cross-sectional area having a U-shape, the U-shaped open end extending radially inward beyond an outer radius of the pole piece.
【請求項10】 磁極片、強磁性流体、キャッチャ、およびハブが導電材料
からなり、磁極片がシャフトに電気的に結合し、強磁性流体が磁極片およびキャ
ッチャに電気的に結合し、キャッチャがハブに電気的に結合し、磁極片の外側半
径およびハブの内側半径が、磁極片をキャッチャに電気的に結合する強磁性流体
の表面領域が約1×109オーム未満の抵抗値を提供するように選択される請求
項8に記載のシール。
10. The pole piece, ferrofluid, catcher, and hub are made of a conductive material, the pole piece electrically couples to the shaft, and the ferrofluid electrically couples to the pole piece and catcher, the catcher comprising: Electrically coupled to the hub, the outer radius of the pole pieces and the inner radius of the hub provide a surface area of ferrofluid that electrically couples the pole pieces to the catcher provides a resistance value of less than about 1 × 10 9 ohms. 9. The seal of claim 8 selected as:
【請求項11】 それぞれシャフトおよびハブに装着されたインナー・レー
スおよびアウター・レースを有する少なくとも1つの軸受によってシャフトの周
りを回転するように支持されたハブの内面に静止シャフトの外面をシールするた
めのシールであって、 (a)シャフトとハブの間に位置決めされた、環状磁石の対向する磁極に結合
された一対の環状磁極片を備える環状磁石と、 (b)前記アウター・レースから、インナー・レースを越して、しかしそれに
は接続せずに、シャフトと磁石および磁極片との間の位置まで延在する磁気遮蔽
アームと、 (c)磁極片と磁気遮蔽アームとの間に磁気的に保持されて、シャフトとハブ
の間にシールを形成する強磁性流体と を備えるシール。
11. To seal the outer surface of a stationary shaft to the inner surface of a hub supported for rotation about the shaft by at least one bearing having an inner race and an outer race mounted on the shaft and hub, respectively. And (b) an annular magnet positioned between the shaft and the hub, the annular magnet having a pair of annular pole pieces coupled to opposite magnetic poles of the annular magnet; and (b) an inner race from the outer race. A magnetic shield arm extending beyond the race, but not connected to it, to a position between the shaft and the magnet and pole piece, and (c) magnetically between the pole piece and the magnetic shield arm. A seal comprising a ferrofluid held and forming a seal between the shaft and the hub.
【請求項12】 磁石がシャフトの外面の半径よりも大きな内部半径を有し
、磁極片が、シャフトの外面の半径よりも大きく、しかし磁石の内部半径よりも
小さな内部半径を有し、磁気遮蔽アームが磁極片の内側半径とシャフトとの間に
延在する請求項11に記載のシール。
12. The magnetic shield wherein the magnet has an inner radius greater than the radius of the outer surface of the shaft, and the pole pieces have an inner radius greater than the radius of the outer surface of the shaft but less than the inner radius of the magnet. The seal of claim 11, wherein the arm extends between the inner radius of the pole piece and the shaft.
【請求項13】 磁気遮蔽アームが略L字形の断面領域を備え、インナー・
レースを越えて内部に延在するのに十分な長さでアウター・レースに固着された
半径方向セグメントと、シャフトに略平行に、かつシャフトと磁気シールの磁極
との間に延在する軸方向セグメントとを有する請求項11に記載のシール。
13. The magnetic shield arm comprises a substantially L-shaped cross-sectional area,
A radial segment fixed to the outer race long enough to extend inward beyond the race and axially extending generally parallel to the shaft and between the shaft and the magnetic seal poles. The seal of claim 11, having a segment.
【請求項14】 静止シャフトからハブに向かって軸方向に延在する支持ア
ームをさらに含み、シャフトからの支持アームの遠位領域が、環状磁石および環
状磁極片の半径方向外側端を支持し、環状磁石および環状磁極片が、支持アーム
からシャフトに向かって半径方向内側に延在する請求項13に記載のシール。
14. A support arm extending axially from the stationary shaft toward the hub, the distal region of the support arm from the shaft supporting a radially outer end of the annular magnet and the annular pole piece, 14. The seal of claim 13, wherein the annular magnet and the annular pole piece extend radially inward from the support arm toward the shaft.
【請求項15】 Nyebar(登録商標)コーティングが磁気遮蔽アーム
に塗布されて、シールから離れていく強磁性流体の半径方向移動を低減する請求
項11に記載のシール。
15. The seal of claim 11, wherein a Nyebar® coating is applied to the magnetic shield arm to reduce radial movement of the ferrofluid away from the seal.
【請求項16】 ニッケル・クラッディングを磁気遮蔽アームに塗布して、
強磁性流体と接触する実質的に滑らかな表面を提供する請求項11に記載のシー
ル。
16. Applying nickel cladding to the magnetic shield arm,
The seal of claim 11, which provides a substantially smooth surface that contacts the ferrofluid.
【請求項17】 頂部磁極片が略L字形の断面領域を備え、磁石の磁極の表
面に略平行な長い水平部分と、磁気遮蔽アームの遮蔽部分と対面関係にあり、前
記遮蔽部分と略平行であるより短い鉛直部分とを有する請求項11に記載のシー
ル。
17. The top pole piece has a substantially L-shaped cross-sectional area and is in a face-to-face relationship with a long horizontal portion substantially parallel to the surface of the magnetic pole of the magnet and the shield portion of the magnetic shield arm, and is substantially parallel to the shield portion. 12. The seal of claim 11 having a shorter vertical portion that is
【請求項18】 頂部磁極片の鉛直部分が、磁気遮蔽アームの遮蔽部分に対
面する輪郭を付けた表面を備え、鉛直部分の前記輪郭を付けた表面の中心と磁気
遮蔽アームの遮蔽部分との間で強磁性流体を軸方向に集中させる磁束勾配を、頂
部磁極片と遮蔽部分の間に導入する請求項17に記載のシール。
18. The vertical portion of the top pole piece comprises a contoured surface facing the shield portion of the magnetic shield arm, the center of the contoured surface of the vertical portion and the shield portion of the magnetic shield arm. 18. The seal of claim 17, wherein a magnetic flux gradient that axially concentrates the ferrofluid between is introduced between the top pole piece and the shield.
【請求項19】 支持アームが非磁性材料からなる請求項11に記載のシー
ル。
19. The seal according to claim 11, wherein the support arm is made of a non-magnetic material.
【請求項20】 磁気遮蔽アームが磁性ステンレス鋼材料からなる請求項1
1に記載のシール。
20. The magnetic shield arm comprises a magnetic stainless steel material.
The seal described in 1.
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