JPH01126475A - 磁性流体シール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、少なくとも一方が高速回転される輛およびそ
の挿通側部材間に介在して設けられその軸支部分でのシ
ール等を行なうために用いて好適な磁性流体シールの改
良に関する。

〔賃来の技術〕

この種の磁性流体シールは、たとえば磁気ディスク装置
などにおいて、軸（シャフト）の問囲で高速回転される
軸挿通側部材としての回転体の軸支部分等に用いられ、
その支持用ベアリングからのグリース漏れ等を防いだり
するうえで効果的なもので、従来から概略第４図に示す
ような構成によるものが一般によく知られている。これ
を筒中に説明すると、図中符号１は図示しない軸挿通側
部材に設けられ軸２の周囲に遊嵌状態で対設される環状
（この例では円筒状）を呈する永久磁石で、この永久磁
石１は軸線方向において異なる磁極をもつように着磁し
て形成されている。また、この永久磁石１の両端側には
、そのヨークとなる一対の環状磁性板３．４が一体的に
設けられ、かつこれら各環状磁性体３．４の内周縁３ａ
、４ａ部分が、永久磁石１内周部よりも軸２偏に張出し
て形成されることで、断面が内向きコ字状を呈する環状
の磁気回路構成体５が構成されている。

一方、前記軸２側で環状磁性体３．４に対応する部分に
は環状溝６．７がそれぞれ形成され、かつこれら環状溝
６，７間に形成される環状突部８が、前記永久磁石１の
内周部に所定間隔をおいて対向するように構成されてい
る。そして、これら永久磁石ｌ、一対の環状磁性板３．
４および軸２側の環状突部８によって囲まれた部分に、
図示しない磁性流体の封入空間９が形成され、組立状態
において磁性流体が封入されるようになっている。なお
、上述した軸２上でその少なｋとも環状突部８部分は、
前記永久磁石１から環状磁性板３．４を経て磁気回路を
構成するように磁性体で形成されている。

このような構成による磁性流体シールは、永久磁石１お
よび軸２側の環状突部８の軸線方向中央を通り軸線に直
交する中心線Ｐ（実際には平面である）に対し略々対称
な構造で形成され、かつ磁気回路は永久磁石ｌ、一方の
環状磁性板３、軸２側の環状突部８、他方の環状磁性板
４を経て永久磁石ｌに戻る閉路として構成されている。

そして、このような磁気回路において、軸２側の環状突
部８における環状溝６，７側の端縁部分６ａ。

７ａと環状磁性板２，３の内周縁３ａ、４ａ部分との間
に高磁界が発生しており、これら高磁界部分に磁性流体
によるシール部が形成される。この場合、これら環状磁
性板３，４間の間隔と軸２側の環状突部８の軸線方向の
幅とを略々同一に設定することで、磁性流体を比較的飛
散しにくい状態で保持し得る構成としている。これは、
たとえば永久磁石１および環状磁性板３．４からなる磁
気回路構成体５が、図示しない軸挿通側部材と共に高速
で回転された場合において、前記磁性流体シール部に遠
心力が加わったとしても磁性流体が封入空間９側に移動
し易く、外部に飛散しにくくなることから、容易に理解
されよう。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上述した従来構造において、磁性流体封
入空間９への磁性流体の封入量が増大すると、この封入
空間９内で磁界に拘束されない流動的な磁性流体量が増
加し、これが回転に伴なって流動して磁性流体シール部
に圧力を加え、シール部を破壊して外部への飛散を招い
てしまい、その周辺部分での汚染を避けられない等とい
った問題があった。

また、上述した従来構造では、たとえ外部に飛散しなく
ても高速回転に伴なう遠心力でシールが破壊され、磁性
流体が封入空間９から飛散してしまうといった可能性も
あり、シール性能の低下や磁性流体シール部周辺部分で
の汚染等といった問題と共に、シール寿命が低下すると
いった問題もあり、このような点を考慮し、上述した従
来の磁気回路構成で生じる問題点を一掃し得る何らかの
対策を講じることが望まれている。

〔問題点を解決するための手段〕

このような要請に応えるために、本発明に係る磁性流体
シールは、軸線方向に着磁されている環状の永久磁石を
軸外周部に配設するとともに、この永久磁石の両端側に
所定間隙をおいて対向するように一対の環状磁性板を配
設し、かつこれら環状磁性体間を前記永久磁石の外周側
に近接した位置で対向するように配設した磁性体あるい
は一部が非磁性体とされている環状連結体で一体に連結
するようにしたものである。

〔作用〕

本発明によれば、軸側の永久磁石両端面と一対の環状磁
性板の内周縁内側面との間で軸線方向に高磁界を発生さ
せて磁性流体を保持することが可能で、たとえ高速回転
等で磁性流体に遠心力が加わったとしても、８１性流体
が磁気回路内に力を受けて磁性流体封入空間側に移動す
るだけであり、磁気回路外への飛散を防止し得る磁気回
路構成を実現でき、また磁性流体封入空間を小さくして
いるため、従来構造のような飛散の原因であった磁界内
での非拘束な磁性流体の流動性によって生じるシールに
加わる圧力を軽減し、シール部の破壊による磁性流体の
飛散等を防止してその周辺部分での汚染等といった問題
を防ぎ、シール部の長寿命化を図れるものである。

〔実施例〕

以下１本発明を図面に示した実施例を用いて詳細に説明
する。

第１図は本発明に係る磁性流体シールの一実施例を示す
ものであり、同図において前述した第４図と同一または
相当する部分には同一番号を付してその詳細な説明は省
略する。

さて、本発明によれば、軸線方向に着磁されている環状
の永久磁石ｌＯを軸２外周部に配設するとともに、この
永久磁石ｌＯの両端側に所定間隙をおいて対向するよう
に一対の環状磁性板３．４を配設し、かつこれら環状磁
性体３．４間を前記永久磁石１０の外周側に近接した位
置で対向するように配設した磁性体等による環状連結体
１１で一体的に連結するようにしたところに特徴を有し
ている。

これを詳述すると、本実施例では、図示しない軸挿通側
部材に設けられる磁気回路構成体５としての環状磁性板
３．４を、永久磁石１０の軸線方向での幅寸法よりも若
干大きく形成し、これら環状磁性板３．４間に軸２偏に
設けた永久磁石ｌＯを臨ませるようにしており、これに
よりこの永久磁石ｌＯ両端面と前記環状磁性板３．４の
内周面’３ｂ、４ｂとが軸線方向において対面し、その
間に高磁界の磁性流体封入空間１３．１３が形成されて
いる。また、前記永久磁石１０の外周部に近接した位ｔ
で前記環状磁性板３．４を磁性体製の環状体１１で連結
することにより、その間に形成される磁性流体の封入空
間９を、従来に比べて小さくするようにしている。なお
、図中１２は永久磁石ｌＯを、軸２外周部に嵌合させて
固定するために用いた非磁性体製（磁性体製であっても
よい）のスリーブであるが、これは必ずしも必要とされ
るものではなく、永久磁石１０を軸２外周部上に直接嵌
合させて固定してもよいことは勿論である。

そして、このような構成によれば、軸２例の永久磁石１
０両端面と一対の環状磁性板３．４の内周縁内側面３ｂ
、４ｂとの間で軸線方向に高磁界を発生させて磁性流体
を強力に保持することができる。したがって、上述した
環状磁性板３．４等による磁質回路構成体５が軸挿通側
部材（図示せず）と共に、たとえ高速で回転され、その
封入空間１３内に保持されている磁性流体に遠心力が加
わったとしても、この遠心力により前記封入空間９側へ
の力を受けて移動するだけであり、従来のように磁性流
体シールが破壊さ゛れたり、磁気回路外部に飛散したり
するといった問題を一掃できるものである。ここで、こ
の実施例においては、永久磁石１０、一方の環状磁性板
４、環状連結体１１、他方の環状磁性体３を経て永久磁
石１０に戻る閉路で磁気回路が構成されている。

また、本発明によれば、磁性流体封入空間９等を可能な
限り小さく形成しているため、従来構造のように飛散の
原因であった磁界内での非拘束な磁性流体の流動性によ
って生じるシール部に加わる圧力を軽減し、シール部の
破壊による磁性流体の飛散等を防止し得るもので、その
結果としてこのシール周辺部分での汚染等といった問題
を防ぎ、シールの長寿命化を図れる等といった利点もあ
る。

ここで、上述したような磁気回路構成において、軸２偶
の永久磁石ｌＯ外周部と磁性体による環状連結体１１内
周部とに、図中１０ａ、ｌｌａで示すような環状溝を選
択的に設けるようにすると、この磁性流体によるシール
部を、前記中心線Ｐの両側の二個所に確実に形成でき、
その耐圧を高めることが可能となるものである。

さらに、上述した構成による磁性流体シール構造におい
て、磁性体による環状連結体１１側で前記軸２偶の永久
磁石１０と対向する内周部（あるいはこの永久磁石１０
の外周部）に、非磁性体からなる環状部材（図示せず）
を選択的に設置するようにし、磁気回路を適切に形成で
きるようにしたり、永久磁石１０への磁性流体の必要以
上の吸着を防止するようにしてもよい、また、この場合
の非磁性体製環状部材の磁性流体封入空間９と接する面
上に溝等を適宜形成すると、磁性流体の挙動をより適正
化するうえで効果を発揮し得るものである。

さらに、このような磁性流体シールは、軸２外周部に対
しスリーブ１２および永久磁石１０を嵌装して設け、そ
の永久磁石１０表面等に磁性流体を吸着させて保持させ
るとともに、磁気回路構成体５を構成する一方の環状磁
性板（たとえば３）と磁性体による環状連結体１４とを
組立てし、これを前記永久磁石１０の外周側に嵌装した
後、他方の環状磁性板４を組付は固定して全体を一体化
することで、簡単かつ適切に組立てられる。

なお、本発明は上述した実施例構造に限定されず、各部
の形状、構造等を、適宜変形、変更することは自由であ
る。たとえば軸２外周部に永久磁石ｌＯを配設するため
に用いられるスリーブ１２を、第２図に示すように、幅
狭な首部として形成し、かつその首部に対応して環状磁
性板３，４の内周縁部分から軸線方向に延設した延設部
３ｃ。

４Ｃを設けることにより、磁性流体の飛散をより−Ｓ防
上し得るようにしてもよい。

また、上述した実施例では、永久磁石１０に対向し一対
の環状磁性体３．４を連結するための部材として磁性体
による環状連結体１１を用いた場合を説明したが、第３
図に示すように、このような環状連結体１１として、そ
の途中に非磁性体製の環状部材２０を介在させてなる構
成のものを用いるようにしてもよいことは勿論である。

このようにすると、磁気回路を、永久磁石１０からの磁
束を軸２偏に導くこと（永久磁石１０、一方の環状磁性
板４．軸２および他方の環状磁性板３からなる）が可能
で、この軸２と前記環状磁性板３゜４の内周縁３ａ、４
ａとの間にも高磁界によるシール部を形成でき、その結
果として磁性流体の飛散をさらに低減することが可能と
なる。ここで、この実施例において第３図にｊよ第１図
の変形例として例示したが、第２図の構成においても同
様の構成を採用することは自由である。

さらに、丘述した実施例では、永久磁石ｌＯや環状連結
体１１等を円筒状に形成した場合を示したが、本発明は
これに限定されず、単純な環状体であってもよく、種々
の変形例が考えられる。

また、上述した実施例では、＠２偏に対して磁気回路構
成体５を、軸挿通側部材と共に高速回転させる場合を説
明したが、軸２側が回転される場合にも適用できること
は勿論である。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明に係る磁性流体シールによ
れば、軸線方向に着磁されている環状の永久磁石を軸外
周部に配設するとともに、この永久磁石の両端側に所定
間隙をおいて対向するように一対の環状磁性板を配設し
、かつこれら環状磁性体間を前記永久磁石の外周側に近
接した位置で対向するように配設した磁性体等からなる
環状連結体で一体的に連結するようにしたので、簡単な
構成にもかかわらず、軸側の永久磁石両端面と環状磁性
板内周縁内側面との間に軸線方向で高磁界を発生させて
磁性流体を強力に保持し、この磁性流体の外部への飛散
を防止することが可能となり、これによりシール性能を
高め、周辺部分での汚染等を防止し得るとともに、長寿
命な磁性流体シール構造を構成することができる等の種
々優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る磁性流体シールの一実施例を示す
要部断面図、第２図および第３図は本発明の別の実施例
をそれぞれ示す要部断面図、第４図は従来例を示す断面
図である。 ２・・・・軸（シャフト）、３．４・・・・一対の環状
磁性板、３ｂ、４ｂ・・・・内周縁内側面、５・・・・
磁気回路構成体、９・・・・磁性流体封入空間、１ｏ・
・・・環状永久磁石、１１・・・・磁性体等による環状
連結体、１２・・・・スリーブ、１３・・・・高磁界磁
性流体封入空間、２０・・・・非磁性体製の環状部材。 特許出願人　日本電信電話株式会社

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）軸線方向に着磁されている環状の永久磁石を軸外
   周部に配設するとともに、この永久磁石の両端側に所定
   間隙をおいて対向するように一対の環状磁性板を配設し
   、かつこれら環状磁性体間を前記永久磁石の外周側に近
   接した位置で対向するように配設した環状連結体で一体
   的に連結したことを特徴とする磁性流体シール。
2. （２）一対の環状磁性体を永久磁石外周側で連結する環
   状連結体を、磁性体として構成したことを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の磁性流体シール。
3. （３）一対の環状磁性体を永久磁石外周側で連結する環
   状連結体の少なくとも一部を、非磁性体で形成したこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の磁性流体シー
   ル。