JP2535736Y2 - 磁性流体シール装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本考案は、磁性流体シール装置に関する。

＜従来技術及びその欠点＞ 例えば、スピンドルモータでは、軸受部材からのグリ
ースや不浄な空気が磁気ディスクを収容する室に侵入す
るのを防止するために、磁性流体シール装置が設けられ
ている。この磁性流体シール装置は、例えば、環状磁石
と環状磁石の両端面に設けられたポールピースから成る
磁性流体保持手段を備え、磁性流体保持手段がハウジン
グ（又は軸部材）に取り付けられている。そして、軸部
材（又はハウジング）とポールピースとの間隙に磁性流
体が充填され、これにより両者間に磁性流体層が形成さ
れる。即ち、この磁性流体層により空間を仕切り、シー
ル効果を得る。

上述の磁性流体シール装置においては、軸部材（又は
ハウジング）の回転中に作用する風圧や気圧の変動によ
る表面張力の分布ムラ等により、磁性流体層の一部が前
記間隙の保持力に耐えきれず、飛散してシール機能を失
うという問題を生じることがあった。

＜目的＞ 本考案は上記事実に鑑みてなされたものであり、その
目的とするところは、周囲温度環境の変化、例えば風圧
変化や気圧変化が生じても、磁性流体層が飛散すること
なく安定したシール効果が得られる磁性流体シール装置
を提供することである。

＜考案の要約＞ 本考案によれば、軸方向に着磁された環状磁石とこの
環状磁石の両端面に設けられた一対のポールピースから
構成された磁性流体保持手段を備え、軸受を介して相対
的に回転自在である第１の部材と第２の部材との一方に
おける該軸受の軸方向外側に、該磁性流体保持手段を取
り付け、該一対のポールピースと該第１の部材と第２の
部材との他方との間に磁性流体を充填した磁性流体シー
ル装置において、 該第１の部材と第２の部材との他方における該一対の
ポールピースに対向する面には、該一対のポールピース
に跨った連続面に形成されると共に軸方向内方に向かっ
て径が大きくなる円錐状に形成された磁性流体作用面が
設けられており、該一対のポールピースは、少なくとも
該磁性流体作用面に対向する側の径が、該磁性流体作用
面との間の距離が実質上等しくなるよう異なる径に形成
され、該第１の部材と該第２の部材との相対的回転によ
り該磁性流体に遠心力による軸方向内方への力が作用す
ることを特徴とする磁性流体シール装置が提供される。

かかる磁性流体シール装置では、磁性流体は、磁性流
体保持手段と、該磁性流体保持手段に対向する前記第２
の部材又は第１部材の円錐状の磁性流体作用面との間隙
に充填保持される。

前記円錐状の磁性流体作用面上に滞留している磁性流
体には、前記第１の部材と前記第２の部材とが相対的回
転すると遠心力が生じ、この遠心力が磁性流体を前記円
錐状の斜面に沿って軸方向内方に流動せしめる力として
作用する。

従って、磁性流体は、前記磁性流体作用面の円錐状の
所定の傾斜向き、すなわち飛散防止方向に沿って流動
し、風圧変化や気圧変化等による磁性流体飛散が防止さ
れ、安定した磁性流体シールが得られる。

＜実施例＞ 以下、添付図面を参照して、本考案に従う磁性流体シ
ール装置の実施例を説明する。

第１図及び第２図は本考案の第１の実施例の磁性流体
シール装置を適用したスピンドールモータを示し、第１
図はスピンドールモータの部分断面図、第２図はスピン
ドールモータの部分拡大断面図である。

第１図及び第２図において、１は軸部材、1aは軸部材
１の円錐状斜面、２は軸受部材（ベアリング）、３はハ
ウジング、４はハブ、５はステータ、６はロータ磁石、
７は磁性流体保持手段である。この磁性流体保持手段７
は、上ポールピース８、環状磁石９、下ポールピース10
及び磁性流体から成る磁性流体層11、12から構成され
る。13は例えば磁気ディスクが収容される室に連通して
いる空間、14は例えば駆動装置に連通している空間、16
は磁気ディスクを収容する空間、17は磁気ディスクであ
る。

ハブ４はこの軸部材１に固着され、さらに内周面にロ
ータ磁石６が配設されている。このロータ磁石６に対向
しステータ５が配設され、ステータ５はハウジング３の
円筒部3aに外嵌されている。図示のものは、いわゆるア
ウターロータ形式のスピンドールモータである。従っ
て、前記ロータ磁石６と前記ステータ５との相互回転に
より、前記ハブ４に装着された磁気ディスク17が所定方
向に回転駆動される。

第１の実施例では、磁性流体保持手段７は第１の部材
としてのハウジング３の円筒部3a内周部に取り付けら
れ、第２の部材としての軸部材１との間隙に磁性流体が
充填され、磁性流体保持手段７と軸部材１との間に磁性
流体シールが生成される。

周知の如く、ディスク駆動装置におけるディスク室16
は清浄な空気で満たされており、磁性流体シール装置
は、軸受部材2,2から発生する不浄な異物（例えばグリ
ス等）やガス等がディスク室16への進入を防止する。

第２図を用いて詳述すると、環状磁石９に上ポールピ
ース８と下ポールピース10が挟着されて構成される磁性
流体保持手段７は、軸部材１の円錐状の斜面1aに対向し
てハウジング３の円筒部3aに固着されている。上ポール
ピース８と下ポールピース10は、それらの自由端と円錐
状の斜面1aとの間隔が実質上等しくなるように設けられ
ている。軸部材１の少なくとも円錐状の斜面部、実施例
では軸部材１全体が磁性体材料、例えば鉄等で構成され
ている。すなわち、円錐状の斜面は1aは磁性流体作用面
となし、上ポールピース８と円錐状の斜面1aとの間隙に
磁性流体11が、また下ポールピース10と円錐状の斜面1a
との間隙に磁性流体12が、それぞれ充填保持されてい
る。

軸部材１に上述の如く円錐状の斜面1a（第１図及び第
２図において下に向けて半径方向外方に拡がる斜面）を
設けることにより、次の通りの利点が生ずる。即ち、軸
部材１が回転すると磁性流体層11,12に遠心力が発生
し、かかる遠心力が磁性流体（軸部材１に接触する部
分）を円錐状の斜面1aに沿って第１図及び第２図におい
て下方に流動せしめる力として働く。すなわち、磁性流
体層11,12にはそれぞれ軸受部材２へ向かおうとする
力、言換すると飛散防止方向の力が働く。従って、例え
ば、風圧、気圧等の周囲環境の変化により磁性流体が外
方（第１図及び第２図において上方）に幾分流動して
も、回転時に作用する遠心力によってこの流動した磁性
流体は下方に戻され、これにより磁性流体の飛散が防止
され、安定した磁性流体シールが得られる。

ここで、磁性流体保持手段７の一対のポールピース
８、10は、その内径が異なり、それぞれの自由端つまり
内周端と軸部材１の斜面1aとの間隔が実質上等しくなる
ように設けられているので、両ポールピース８、10と斜
面1aとのそれぞれの間に作用する磁力は等しくなり、両
ポールピース８、10と斜面1aとのそれぞれの間の２層の
磁性流体は同じ条件で保持されつつ磁性流体の飛散防止
が図られることになり、従来に比してより確実なシール
効果が得られることになる。

なお、上述の遠心力により磁性流体層に働く飛散防止
方向は、軸部材１の円錐斜面1aの傾き、ポールピース8,
10と円錐斜面1aとの間隙、充填される磁性流体の量、あ
るいは軸部材１の回転数等の要因により変化するので、
予めこれらを考慮して種々設定可能である。また、ポー
ルピースを永久磁石自体から構成するようにしてもよ
い。

第３図は、第２の実施例を示すもので、既に説明した
同一の部材には、同一の番号が付してある。なお、以後
に説明する実施例の図についても同様とする。

第２の実施例においては、軸部材１の軸本体1bの円錐
台形状のリング18が嵌着されている。リング18は磁性体
材料、例えば鉄等からなる。円錐台形状の斜面18aは対
向する磁性流体保持手段７に対する磁性流体作用面とな
り、上ポールピース８および下ポールピース10とリング
18の斜面18aとの間に形成される間隙に磁性流体が充填
され、磁性流体シール層11,12が生成される。

リング18の斜面18aは、第３図において上端から下端
にかけて半径方向外方に拡がっており、それ故に、軸部
材１が回転すると、すでに説明した第１の実施例と同様
に、磁性流体層11,12（特にリング18と接触する部分）
は遠心力の作用によって軸受部材２側へ流動される傾向
にあり、従ってディスク室側の空間13への磁性流体飛散
が防止される。

第４図は、第３の実施例を示すもので、この実施例に
おいては、磁性流体保持手段７が第２の部材としての軸
部材１に装着され、軸部材１と一体に回転する。この場
合、第１の部材としてのハウジング３の円筒部1a内周部
の一部が円錐状をなしており、少なくともこの円錐状の
斜面部は、磁性体材料、例えば鉄等からなる。

該円錐状の斜面3b（第４図にて下方に向けて半径方向
外方に拡がる斜面）は、対向する磁性流体保持手段７に
対する磁性流体作用面として作用し、上ポールピース８
及び下ポールピース10とこの磁性流体作用面との間隙に
磁性流体が充填保持され、磁性流体層11,12が生成され
る。

軸部材１と磁性流体保持手段７が一体に回転すると、
円錐状の斜面3b、すなわち磁性流体作用面に滞留する磁
性流体は、遠心力によって円錐状の斜面3bに沿って第４
図において下方に流動する傾向にあり、既に説明した本
考案第１及び第２の実施例と同様に、ディスク室側の空
間13への磁性流体飛散が防止できる。

なお、上述の如く、磁性流体保持手段７が装着される
側は、第１の部材としてのハウジング３側と、第２の部
材としての軸部材１側とのいずれでもよく、相対回転す
るこれらの他方との間隙に磁性流体が充填され、磁性流
体層が生成される。

以上の説明では、本考案を軸回転タイプのモータに適
用して説明したが、軸固定タイプのモータにも同様に適
用することができる。

以上、本考案に従う磁性流体シール装置の各種実施例
について説明したが、本考案はこれらの実施例に限定さ
れることなく、本旨を逸脱しない範囲で種々の変更や修
正が可能である。

例えば、スピンドールモータに適用して説明したが、
これに限定されず、相対回転する２つの部材間を磁性流
体を用いてシールする場合にも同様に適用することがで
きる。

また、磁性流体保持手段の装着部位、磁性流体作用面
のなす円錐状の斜面の傾斜角度、位置、数量等も任意に
変更可能である。

＜考案の効果＞ 本考案は、上述の構成を有するので、次の通りの効果
を奏する。

第１に、第１の部材と第２の部材との他方の磁性流体
作用面が、軸方向内方に向かって径が大きくなる円錐状
になっているため、回転時に磁性流体に軸方向内方つま
り飛散防止方向の流動傾向が生じ、第１の部材と第２の
部材との相対回転により磁性流体に軸方向内方への力が
作用し、磁性流体シール装置の周囲環境に風圧、気圧等
の変化が生じても磁性流体が飛散せず、信頼性の高い磁
気シールが得られる。

特に、第１の部材と第２の部材との他方における磁性
流体作用面は、一対のポールピースに跨った連続面に形
成されるため、両ポールピースに対応する部位を個々に
傾斜面にする場合に比べ、その加工性が良好になるのみ
ならず、両ポールピースに対向する傾斜面が分断される
ことがないため、磁性流体の遠心力による移動がスムー
ズに行われ、磁性流体を安定的に保持することができる
ものである。

第２に、磁性流体保持手段の一対のポールピースが第
１の部材と第２の部材との他方の円錐状磁性流体作用面
に対し実質上等しい距離で対向しているので、両ポール
ピースと磁性流体作用面とのそれぞれの間に作用する磁
力が等しくなり、両ポールピースと磁性流体作用面との
それぞれの間の２層の磁性流体は同じ条件で保持されつ
つ磁性流体の飛散防止が図られることになり、より確実
なシール効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案に従う磁性流体シール装置の第１の実
施例を組み込んだスピンドールモータの部分断面図。 第２図は、第１図のスピンドールモータの部分拡大断面
図。 第３図は、本考案に従う磁性流体シール装置の第２の実
施例を組み込んだスピンドールモータの部分拡大断面
図。 第４図は、本考案に従う磁性流体シール装置の第３の実
施例を組み込んだスピンドールモータの部分拡大断面
図。 １…軸部材 1a…円錐状の斜面 ３…ハウジング 3b…円錐状の斜面 ８…上ポールピース ９…環状磁石 10…下ポールピース 18…円錐形状のリング

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】軸方向に着磁された環状磁石とこの環状磁
   石の両端面に設けられた一対のポールピースから構成さ
   れた磁性流体保持手段を備え、軸受を介して相対的に回
   転自在である第１の部材と第２の部材との一方における
   該軸受の軸方向外側に、該磁性流体保持手段を取り付
   け、該一対のポールピースと該第１の部材と第２の部材
   との他方との間に磁性流体を充填した磁性流体シール装
   置において、 該第１の部材と第２の部材との他方における該一対のポ
   ールピースに対向する面には、該一対のポールピースに
   跨った連続面に形成されると共に軸方向内方に向かって
   径が大きくなる円錐状に形成された磁性流体作用面が設
   けられており、該一対のポールピースは、少なくとも該
   磁性流体作用面に対向する側の径が、該磁性流体作用面
   との間の距離が実質上等しくなるよう異なる径に形成さ
   れ、該第１の部材と該第２の部材との相対的回転により
   該磁性流体に遠心力による軸方向内方への力が作用する
   ことを特徴とする磁性流体シール装置。