JPS583152B2 - Magnetic seal device - Google Patents
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- JPS583152B2 JPS583152B2 JP54040578A JP4057879A JPS583152B2 JP S583152 B2 JPS583152 B2 JP S583152B2 JP 54040578 A JP54040578 A JP 54040578A JP 4057879 A JP4057879 A JP 4057879A JP S583152 B2 JPS583152 B2 JP S583152B2
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、潤滑流体の漏洩防止のために設けられた磁気
シール装置を有する回転伝達装置に関するものであり、
低トルクで、長期使用後も潤滑流体の揮発が少なく、良
好な潤滑条件が長期にわたって維持出来る軸受構造を提
供する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a rotation transmission device having a magnetic seal device provided to prevent leakage of lubricating fluid.
To provide a bearing structure with low torque, less volatilization of lubricating fluid even after long-term use, and capable of maintaining good lubrication conditions for a long time.
潤滑流体の漏洩防止を目的として、磁性流体と永久磁石
を組み合わせた磁気シールを用いることは従来から行な
われている。For the purpose of preventing leakage of lubricating fluid, it has been conventional to use a magnetic seal that combines a magnetic fluid and a permanent magnet.
磁気シールを用いた場合、非接触の状態で、潤滑油の密
封保持が出来るため、負荷変動を嫌う高精度な回転機能
を必要とする精密機器等に好適である。When a magnetic seal is used, lubricating oil can be kept in a sealed state in a non-contact state, so it is suitable for precision equipment etc. that require a high-precision rotation function that is sensitive to load fluctuations.
例えば、鉱物油、合成油をベース・オイルとして、潤滑
性をもたせた磁性潤滑流体を用いて、流体軸受を構成す
ることも出来る。For example, a hydrodynamic bearing can be constructed using mineral oil or synthetic oil as a base oil and a magnetic lubricating fluid with lubricating properties.
例えば、VTR(ビデオ・テープ・レコーダ)のシリン
ダの様な高精度な回転装置に、磁性流体を潤滑油として
用いた流体軸受を適用して、かつ磁気シールを設けるこ
とにより、流体潤滑の特徴を生かした極めて高精度な回
転機能を得ることが出来る。For example, by applying fluid bearings that use magnetic fluid as lubricant and providing magnetic seals to high-precision rotating devices such as the cylinders of VTRs (video tape recorders), the characteristics of fluid lubrication can be achieved. It is possible to obtain an extremely high-precision rotation function.
以下、本発明の実施例の一つとして、VTRのシリンダ
(ヘッド・アセンブリ)に適用した場合について説明す
る。Hereinafter, as one embodiment of the present invention, a case where the present invention is applied to a cylinder (head assembly) of a VTR will be described.
VTR装置の最近のポータブル化にともなって、シリン
グのコンパクト化、高精化に加うるに軸受部に次の様な
点の要望があった。As VTR devices have recently become more portable, there have been demands for bearings to be more compact and highly precise, as well as for the following points.
1 負荷トルクが小さく、環境温度の変化を受けにくい
こと。1. Load torque is small and is not susceptible to changes in environmental temperature.
II 悪条件下(例えば高温下)においても、長期に
わたって、潤滑性能が維持されること。II. Lubricating performance is maintained over a long period of time even under adverse conditions (for example, under high temperatures).
上記1は、バッテリー内蔵型のポータブルVTRは、低
消費電力に重点をおいた設計となってきた事から、特に
要求されるものである。The above item 1 is particularly required since portable VTRs with built-in batteries have been designed with emphasis on low power consumption.
上記1iは、ポータブルVTRは、その製品の性質上、
悪環境条件下に放置される可能性があるため、軸受部に
は、特にきびしい性能が要求される,特に、シリンダに
流体潤滑軸受を適用した場合、一定量の潤滑油を封じ込
めた状態で、流体軸受を構成するため、高温放置下にお
ける潤滑油の密封保持に、大きな難題があった。Regarding 1i above, due to the nature of the product, portable VTRs are
Bearings may be left under adverse environmental conditions, so particularly demanding performance is required of bearings.In particular, when fluid-lubricated bearings are used in cylinders, the bearings must have a certain level of lubricating oil in them. Since it is a hydrodynamic bearing, there was a major challenge in keeping the lubricating oil sealed while it was left at high temperatures.
磁性流体の潤滑油としての特性は、そのベースオイルの
特性に大きく左右される。The properties of a magnetic fluid as a lubricating oil are largely influenced by the properties of its base oil.
例えば、エステル、シリコン油等の合成油とタービン油
、モービル油等の鉱物油を用いた場合の潤滑油としての
磁性流体の特性は、互いに相容れない長所・短所を有し
、上記1,11の相方を満足させる流体軸受を構成する
には、以下に述べる様な難点があった。For example, when synthetic oil such as ester or silicone oil and mineral oil such as turbine oil or mobil oil are used, the characteristics of magnetic fluid as a lubricating oil have mutually exclusive advantages and disadvantages, In order to construct a hydrodynamic bearing that satisfies the following, there are some difficulties as described below.
合成油の中でも、とりわけ、エステル系の潤滑油は、境
界潤滑性(油性)、揮発性等に優れ、流体軸受の潤滑に
好適であるが、磁性潤滑流体を製造する場合、カルボキ
シル基とアルコールによって得られるエステル基の分子
量が大きいため、低粘度の油脂とベースオイルの間では
、磁性微粒子の分散が悪くなり、磁性流体の低粘度化は
難しい等の問題があった。Among synthetic oils, ester-based lubricating oils have excellent boundary lubricity (oil-based) and volatility, and are suitable for lubrication of fluid bearings. Since the molecular weight of the obtained ester group is large, the dispersion of the magnetic fine particles becomes poor between the low-viscosity fat and oil and the base oil, making it difficult to reduce the viscosity of the magnetic fluid.
シリコン系潤滑油をベースオイルとした磁性潤滑流体の
場合は、低粘度にする事は出来るが、シリコーン油が元
来、境界潤滑性に劣るため、流体軸受の油膜切れが起こ
り、長期使用後、焼きっけが発生する等のトラブルがあ
った。In the case of magnetic lubricating fluids that use silicone-based lubricating oil as a base oil, it is possible to reduce the viscosity, but since silicone oil inherently has poor boundary lubricity, the oil film on the fluid bearings runs out, and after long-term use, it may burn out. There were problems such as bumps occurring.
鉱物油、例えば、パラフィンをベースオイルとした磁性
流体の場合、コロイド溶液としての磁性流体のエマルジ
ョン効果、及で界面活性剤である油脂(オレイン酸)の
特性の影響を受けて、■■値(温度粘度変化特性)の向
上が計れる等の効果が得られる。In the case of a magnetic fluid based on mineral oil, for example paraffin, the value (temperature Effects such as improved viscosity change characteristics can be obtained.
しかし、鉱物油の特質上、揮発しやすいため、特に高温
下における過酷な条件で、使用した場合には長期にわた
る潤滑油の密封・保持が難しい等の問題点があった。However, due to the nature of mineral oil, it easily volatizes, so when used under harsh conditions, particularly at high temperatures, there have been problems such as difficulty in sealing and retaining the lubricating oil for a long period of time.
合成油、鉱物油に限らず、一般に潤滑油は粘度が高い程
、揮発性が小さく、磁性流体にした場合,長期にわたる
密封保持の点で好ましいが、粘性負荷が大きくなってし
まうという相容れない矛盾があった。In general, the higher the viscosity of a lubricating oil, whether it is synthetic oil or mineral oil, the lower its volatility.If it is made into a magnetic fluid, it is preferable in terms of long-term sealing, but there is an irreconcilable contradiction in that the viscous load increases. there were.
本発明は、磁性流体を用いた磁気シールに関する上記問
題点を解消したものである。The present invention solves the above-mentioned problems regarding magnetic seals using magnetic fluid.
すなわち、種類、あるいは、粘度特性の異なる2種類の
磁性流体のうち、低粘度の磁性流体を流体軸受の潤滑油
として、また、高粘度の方を磁気シールとして用いるこ
とにより、装置の負荷特性を損うことなく、潤滑流体の
長期にわたる密封保持を計りい良好な潤滑条件を維持す
ることが出来るもので以下、VTRのシリンダ構造に本
発明を適用した場合について、実施例をあげ、説明する
。In other words, by using two types of magnetic fluids with different types or viscosity characteristics, the lower viscosity one is used as the lubricating oil for the fluid bearing, and the higher viscosity one is used as the magnetic seal, thereby improving the load characteristics of the device. It is possible to maintain good lubrication conditions by keeping the lubricating fluid sealed for a long period of time without damage.Hereinafter, the case where the present invention is applied to the cylinder structure of a VTR will be described using examples.
第1図は、本発明の基本構成を説明するもので、低粘度
の磁性流体を流体軸受の潤滑に、高粘度の磁性流体を漏
洩・揮発防止に用いて、流体軸受の低トルク化と、長期
にわたる密封性の両面を満足させた磁気シール構造であ
る。FIG. 1 explains the basic configuration of the present invention, in which a low-viscosity magnetic fluid is used to lubricate the fluid bearing, and a high-viscosity magnetic fluid is used to prevent leakage and volatilization, thereby reducing the torque of the fluid bearing. It has a magnetic seal structure that satisfies both aspects of long-term sealing performance.
1は固定軸、2は固定軸1を支持する下部ベース、3は
固定軸1に回転可能に係合されたハウジング、4は固定
軸1の先端に形成された球面形状のピボット軸受である
。1 is a fixed shaft, 2 is a lower base that supports the fixed shaft 1, 3 is a housing rotatably engaged with the fixed shaft 1, and 4 is a spherical pivot bearing formed at the tip of the fixed shaft 1.
5は潤滑用磁性流体であり、固定軸1とハウジング3で
構成される隙間に隅なく封じ込められており、マグネッ
ト6によって、漏洩が防止される。Reference numeral 5 denotes a lubricating magnetic fluid, which is completely sealed in the gap formed between the fixed shaft 1 and the housing 3, and is prevented from leaking by the magnet 6.
また、7は、マグネット6をハウジング3に固着させる
ための収納ゲースである。Moreover, 7 is a storage cage for fixing the magnet 6 to the housing 3.
8はシール用磁性流体であり、9,10は、それぞれマ
グネットである。8 is a sealing magnetic fluid, and 9 and 10 are magnets, respectively.
11は、マグネット9、マグネット10を収納し下部ベ
ース2に固着された固定スリーブである。A fixed sleeve 11 houses the magnets 9 and 10 and is fixed to the lower base 2.
12は、マグネット9,10、固定スリーブ11の内側
面、収納ケース7の外側の間で構成される一間部であり
、前記隙間部12に、シール用磁性流体8が封じ込めら
れている。Reference numeral 12 denotes a space formed between the magnets 9 and 10, the inner surface of the fixed sleeve 11, and the outside of the storage case 7, and the sealing magnetic fluid 8 is sealed in the gap 12.
さて、本装置は、3つのマグネット6 , 9 .10
と、2種類の磁性流体5,8から、磁気シールが構成さ
れているが、個々の作用を説明すると、汗記の通りであ
る。Now, this device has three magnets 6, 9 . 10
The magnetic seal is made up of two types of magnetic fluids 5 and 8, and their individual functions will be explained as follows.
([)マグネット6の作用
固定軸1とハウジング3の間は、流体潤滑受が形成され
ており、潤滑油として封じ込められタ潤滑用磁性流体5
によって、ハウジング3に加わるラジマル荷重と平衡す
るための油膜圧力が発生する。([) Action of the magnet 6 A fluid lubrication receiver is formed between the fixed shaft 1 and the housing 3, and the magnetic fluid 5 for lubrication is sealed as lubricating oil.
As a result, an oil film pressure is generated to balance the radial load applied to the housing 3.
前記油膜圧力により、潤滑油としの磁性流体5は、唯一
の大気への開口部であるハウジング3の下端開口部から
流出しようとするが、下端開口部に設けられたマグネッ
ト6によって、捕促され流出は防止される。Due to the oil film pressure, the magnetic fluid 5 serving as lubricating oil tries to flow out from the lower end opening of the housing 3, which is the only opening to the atmosphere, but is caught by the magnet 6 provided at the lower end opening. Spillage is prevented.
この様に、マグネット6による磁気シール効果によって
、潤滑流体5は常に、固定軸1とハウジング3の間に密
封・保持することが出来る.本装置で用いた磁性潤滑流
体は、液体の特性である流動性と鉄、ニッケル、フエラ
イト等の合金(固体)から作られる磁性体としての両方
の性質を有するものである。In this way, the lubricating fluid 5 can always be sealed and held between the fixed shaft 1 and the housing 3 due to the magnetic sealing effect of the magnet 6. The magnetic lubricating fluid used in this device has both the fluidity of a liquid and the properties of a magnetic material made from an alloy (solid) of iron, nickel, ferrite, etc.
本発明の実施例では、フエライトの一種であるマグネタ
イト( F e 0・F e 2 03 )を約100
Åの直径の微粒子にして、界面活性剤の助けをかりて溶
媒中に分散させた市販品を用いた。In the embodiment of the present invention, about 100
A commercially available product was used, which was made into fine particles with a diameter of Å and dispersed in a solvent with the help of a surfactant.
また、磁性流体の溶媒は、実施例では低粘度化を計るた
めに鉱物系オイル(高蒸気圧)を用いた。Furthermore, in the examples, mineral oil (high vapor pressure) was used as the solvent for the magnetic fluid in order to reduce the viscosity.
(11)マグネット9,10の作用、効果マグネツト9
.10の間の間隙部12には、潤滑用磁性流体5よりも
ずっと高粘度のエステル油をベースオイルとしたシール
用磁性流体8を封じ込めた。(11) Actions and effects of magnets 9 and 10 Magnet 9
.. A sealing magnetic fluid 8 whose base oil is ester oil having a much higher viscosity than the lubricating magnetic fluid 5 is sealed in the gap 12 between the lubricating magnetic fluids 5 and 10 .
マグネット9とマグネット6の間は、空隙部13となっ
ており、この部分には、いずれの磁性流体5,8も存在
しない。A gap 13 exists between the magnets 9 and 6, and neither of the magnetic fluids 5 and 8 exists in this gap.
マグネット9は、シール用磁性流体8が、下部の空隙部
13に流出するのを防止する作用を有し、また、マグネ
ット10は、シール用磁性流体の装置外部への漏洩を防
止する作用を有する。The magnet 9 has the function of preventing the sealing magnetic fluid 8 from flowing out into the lower cavity 13, and the magnet 10 has the function of preventing the sealing magnetic fluid from leaking to the outside of the device. .
シール用磁性流体8が封じ込められている隙間部12に
おける、収納ケース7と固定スリーブ11の間隙(第2
図におけるδ2)は、ハウジング3と固定軸1の間隙:
δ1よりも、ずっと大大き目に形成されている。The gap between the storage case 7 and the fixed sleeve 11 (second
δ2) in the figure is the gap between the housing 3 and the fixed shaft 1:
It is formed much larger than δ1.
そのため、長期使用後のシール用磁性流体8の若干の揮
発量を十分に補うだけの量の磁性流体を隙間部12に封
じ込める事が出来る。Therefore, it is possible to confine an amount of magnetic fluid in the gap 12 that is sufficient to compensate for the slight volatilization of the sealing magnetic fluid 8 after long-term use.
また、間隙:δ1は、流体軸受としての剛性を保つため
に小さく形成されているが、隙間部12には高粘度のシ
ール用磁性流体8が封じ込められているにもかかわらず
、間隙:δ2が十分大きいため粘性負荷は僅少である。In addition, the gap δ1 is formed small in order to maintain the rigidity of the fluid bearing, but the gap δ2 is small even though the high viscosity sealing magnetic fluid 8 is sealed in the gap 12. Since it is sufficiently large, the viscous load is small.
実施例においては、δ1≦15〜25μ,δ2≦500
μ〜600μに形成して、低トルク駆動にもかかわらず
、流体軸受としての十分な剛性を得る事が出来た。In the examples, δ1≦15-25μ, δ2≦500
By forming the diameter to 600μ, it was possible to obtain sufficient rigidity as a fluid bearing despite low torque drive.
さて、実施例の一例として、2種類の磁性流体5,8の
特性を比較すると下記の様である。Now, as an example of an embodiment, the characteristics of two types of magnetic fluids 5 and 8 are compared as follows.
表1において、揮発量は、定量のビーカー(50cc.
)に300CC.(7)磁性流体5,6を入れ、80℃
の温度下における200時間放置後の結果を比較したも
のである。In Table 1, the amount of volatilization is calculated using a quantitative beaker (50cc.
) to 300CC. (7) Add magnetic fluids 5 and 6 and 80℃
The results are compared after being left for 200 hours at a temperature of
磁性流体に限らず、潤滑油の揮発性は粘度が低い程大き
く、また引火点が小さい程、揮発量は大きいが、表1の
結果からもその傾向は分かる。The lower the viscosity, the greater the volatility of lubricating oils, not just magnetic fluids, and the lower the flash point, the greater the amount of volatilization, and this trend can be seen from the results in Table 1.
粘度の低い潤滑用磁性流体5を流体軸受の潤滑油として
用いた場合、粘性負荷は小さくてすむが、粘度の高いシ
ール用磁性流体8と比べて、揮発量は極めて大きいこと
が分かる。It can be seen that when the lubricating magnetic fluid 5 with low viscosity is used as the lubricating oil of the hydrodynamic bearing, the viscous load is small, but the amount of volatilization is extremely large compared to the sealing magnetic fluid 8 with high viscosity.
例えば、表1の潤滑用磁性流体5のみを流体軸受の潤滑
油として回転装置を構成し、高温下(80℃程度)で放
置した場合、次の様な経過をたどることが分かった。For example, when a rotating device is configured using only the lubricating magnetic fluid 5 shown in Table 1 as a lubricating oil for a hydrodynamic bearing and left at high temperature (about 80° C.), it has been found that the following process occurs.
磁性流体は、通常、磁性微粒子、油脂、ベース・オイル
から構成されるが、最初は最も揮発性の高いベース・オ
イルが流体軸受の大気と接する開口部から揮発すること
になり、その結果、みかけ上磁性流体の粘度が上昇して
いく。Magnetic fluids are usually composed of magnetic particles, fats and oils, and base oil. Initially, the base oil, which is the most volatile, evaporates from the openings of the fluid bearing that are in contact with the atmosphere, resulting in an apparent The viscosity of the magnetic fluid increases.
つまり、高温下の放置によって回転装置の負荷トルクが
除々に増大、潤滑油の封じ込め量が減少していき、潤滑
条件は悪化していく。In other words, by leaving the rotating device under high temperatures, the load torque of the rotating device gradually increases, the amount of lubricating oil trapped decreases, and the lubrication conditions deteriorate.
例えば、VTRのシリンダでは、潤滑油膜部に空気が混
入し、その結果、流体軸受特有の不安定現象であるオイ
ルーホワールの発生をもたらしたりする。For example, in a VTR cylinder, air gets mixed into the lubricating oil film, resulting in the occurrence of oil-whirl, which is an unstable phenomenon unique to hydrodynamic bearings.
あるいは、トルクの不均一からくる回転ムラの増大、軸
受部の焼きつけ等、様々な悪影響を与えることになる。Alternatively, various negative effects may occur, such as an increase in uneven rotation due to non-uniform torque and seizure of the bearing.
しかし、本装置においては、低揮発性のシール用磁性流
体8による「防壁」によって、揮発性の大きな磁性流体
5は、装置外部の大気と遮断されており、磁性流体5の
揮発は間隙部13の小さな容積内に留めることが出来る
。However, in this device, the highly volatile magnetic fluid 5 is isolated from the atmosphere outside the device by the “barrier” formed by the low-volatility sealing magnetic fluid 8, and the volatilization of the magnetic fluid 5 is prevented from occurring in the gap 13. can be kept within a small volume.
その結果、潤滑用磁性流体5は、長期放置後も、常に一
定量を流体軸受の油膜部に保持することが出来る様にな
った。As a result, a constant amount of the lubricating magnetic fluid 5 can be maintained in the oil film portion of the fluid bearing even after being left for a long period of time.
さらに、本装置の特徴は、それぞれの磁性流体5,8の
間に独立した磁気シール6,9を設けたという点にある
。Furthermore, the present device is characterized in that independent magnetic seals 6 and 9 are provided between the respective magnetic fluids 5 and 8.
潤滑用磁祥流体5とシール用磁性流体8の間は、2つの
マグネット6,9によって、封止されており、また、空
隙部13を介しているため互いの磁性流体5,8の「接
触」は防止される。The space between the lubricating magnetic fluid 5 and the sealing magnetic fluid 8 is sealed by two magnets 6 and 9, and since there is a gap 13 in between, the magnetic fluids 5 and 8 are not in contact with each other. ' will be prevented.
異種のベースオイルからなる2種類の磁性流体が混合す
ると、磁性微粒子の溶媒中の分散が悪くなり、磁性微粒
子が沈殿・降下してしまう等の現象が起こり、その結果
、流体軸受のトルク増大トルク変動等をもたらすが、本
装置においては、その様なトラブルは防止される。When two types of magnetic fluids made of different base oils are mixed, the dispersion of the magnetic particles in the solvent becomes poor, and phenomena such as precipitation and descent of the magnetic particles occur, resulting in an increase in the torque of the fluid bearing. However, in this device, such troubles are prevented.
例えば、ポータブルVTRの様に、装置に外部からの衡
撃的な外乱、振動などがある場合でも、本装置では、磁
性流体5,8が漏出して、混入する様な事はなく、長期
にわたって、良好な潤滑条件を保つことが出来る。For example, even if the device is subject to external disturbances or vibrations, such as a portable VTR, this device will not allow the magnetic fluids 5 and 8 to leak out and get mixed in, and will last for a long time. , it is possible to maintain good lubrication conditions.
さて、本装置に用いた磁性流体(あるいは磁性潤滑流体
、磁性潤滑剤)は、前述した様に、磁気粒子の懸濁液で
あり、普通、加圧ガスの密封シール等に用いられるもの
である。Now, as mentioned above, the magnetic fluid (or magnetic lubricating fluid, magnetic lubricant) used in this device is a suspension of magnetic particles, and is normally used for sealing pressurized gas. .
本発明では、任意の構成からなる磁性流体が適用出来る
。In the present invention, a magnetic fluid having an arbitrary configuration can be applied.
例えば、合成炭化水素、ジエステル、フルオエーテル、
石油等をベース液として、フエライト、マグネタイト等
の磁性材料を磁性微粒子とした構成からなる任意の磁性
流体を、シール用の潤滑用に組み合わせて用いることが
出来る。For example, synthetic hydrocarbons, diesters, fluoroethers,
Any magnetic fluid consisting of petroleum or the like as a base liquid and magnetic particles of magnetic material such as ferrite or magnetite can be used in combination for lubricating the seal.
表1で掲げている様に、実施例では異種類の潤滑油をベ
ース・オイルとした磁性流体を用いたが、同種の潤滑油
の場合でも粘度の違いによって、揮発量が異なるため、
同一のベースオイルで製作した磁性流体の粘度の低い方
を、潤滑用に、粘度の高い方をシール用に用いる構成で
あってもよい。As listed in Table 1, in the examples, magnetic fluids with different types of lubricating oils as base oils were used;
A structure may be adopted in which the lower viscosity magnetic fluid made of the same base oil is used for lubrication, and the higher viscosity one is used for sealing.
この場合でも、シール用磁性流体の潤滑用磁性流体への
混入は防止されるため、混入による粘度上昇によって、
負荷トルクが増大する等のトラブルは防止出来る。Even in this case, the contamination of the sealing magnetic fluid with the lubricating magnetic fluid is prevented, so the increase in viscosity due to contamination will cause
Trouble such as increase in load torque can be prevented.
磁気シールに用いる永久磁石は、アルニコ、フエライト
、マンガンアルミ磁石あるいはフレキシブル磁石等を用
いてよい。The permanent magnet used for the magnetic seal may be an alnico magnet, a ferrite magnet, a manganese aluminum magnet, a flexible magnet, or the like.
本発明をVTRシリンダ適用した実施例においては、流
体軸受油膜部の発生圧力が小さくてよいため、永久磁石
のリング6,9.10を軸方向に磁化しただけのものを
装着するだけで、十分なシール効果を得る事が出来た。In an embodiment in which the present invention is applied to a VTR cylinder, the pressure generated in the fluid bearing oil film portion may be small, so it is sufficient to install only permanent magnet rings 6, 9, and 10 magnetized in the axial direction. I was able to obtain a good sealing effect.
また、第2図の構造で、マグネット9の磁力が十分強け
れば、粘度の高いシール用磁性流体8の流動性が悪いた
め、マグネット10を省略してもシール用磁性流体8を
隙間部12に封じ込め、装置外部への流出を防止する事
が出来る。In addition, in the structure shown in FIG. 2, if the magnetic force of the magnet 9 is strong enough, the fluidity of the sealing magnetic fluid 8 with high viscosity is poor, so even if the magnet 10 is omitted, the sealing magnetic fluid 8 can be applied to the gap 12. It can be contained and prevented from leaking outside the device.
他の用途で、高いシール圧を必要とされる装置に本発明
を適用する場合には、例えば従来から知られている様に
、磁気集中化が起こる様な多段のエッジを設け、閉ルー
プの磁気回路を積極的に構成する様にすればよい。When applying the present invention to devices that require high sealing pressure in other applications, for example, as is known in the art, a multi-stage edge that causes magnetic concentration may be provided to create a closed-loop magnetic field. The circuit can be configured positively.
また、第1図は、基板に固定された固定軸1に係合され
たハウジング3が回転する構造であるが、逆に、固定さ
れたハウジング3に収納された軸が回転する構造でも、
本発明を適用出来る。Furthermore, although FIG. 1 shows a structure in which the housing 3 engaged with a fixed shaft 1 fixed to a substrate rotates, a structure in which a shaft housed in a fixed housing 3 rotates may also be used.
The present invention can be applied.
また、第1図のハウジングの片側は密封構造であるため
、磁気シールは、ハウジングの開口側のみ設けているが
、両端開口の場合でも本発明を適用出来る。Furthermore, since one side of the housing in FIG. 1 has a sealed structure, the magnetic seal is provided only on the open side of the housing, but the present invention can be applied even when both ends are open.
この場合本発明の磁気シールは2組必要である。In this case, two sets of magnetic seals of the present invention are required.
さて、本発明をベースとした他の実施例について説明す
る。Now, another embodiment based on the present invention will be described.
第2図では、シール用磁性流体8を封じ込めるのに、固
定スリーブ11を設けているが、第3図のごとく、同一
のハウジング3と固定軸1の間に磁性流体5,8の両方
を封じ込める事も出来る。In FIG. 2, a fixed sleeve 11 is provided to confine the sealing magnetic fluid 8, but as shown in FIG. I can do things.
第2図の構造と比べ、ハウジングの全長は長くなるが、
固定軸1の支持部近傍の外径は径小となる。Although the overall length of the housing is longer than the structure shown in Figure 2,
The outer diameter of the fixed shaft 1 near the support portion becomes smaller.
さて、第3図において、14は固定軸1の流体軸受側に
形成された潤滑用スパイラル・グループ、15はシール
側に形成されたシール用スパイラル・グループである。Now, in FIG. 3, 14 is a lubrication spiral group formed on the fluid bearing side of the fixed shaft 1, and 15 is a sealing spiral group formed on the seal side.
スパイラル・グループは、通常、流体軸受の不安定現象
を防止するために形成されるが、本装置に用いれば、磁
気シールが一段と効果的となる。Spiral groups are normally formed to prevent instability phenomena in hydrodynamic bearings, but when used in the present device, magnetic seals become even more effective.
潤滑用スパイラルグループ14は、そのポンピング作用
(潤滑流体の圧送作用)によって、シール用磁性流体5
を流体軸受の密封側(固定軸1の上部)に流動させよう
とする力を与える。The lubrication spiral group 14 pumps the sealing magnetic fluid 5 by its pumping action (pumping action of lubricating fluid).
A force is applied to cause the fluid to flow toward the sealed side of the hydrodynamic bearing (the upper part of the fixed shaft 1).
マグネット6の磁性流体に対する捕捉作用と、前記スパ
イラルグループ14のポンピング作用によるビスコ・シ
ールの効果によって、潤滑用磁性流体5の空隙部13へ
の漏洩防止(すなわち、2つの磁性流体の混入防止は一
段と強化される。By the trapping action of the magnet 6 on the magnetic fluid and the visco-sealing effect caused by the pumping action of the spiral group 14, leakage of the lubricating magnetic fluid 5 into the cavity 13 is prevented (that is, prevention of mixing of the two magnetic fluids is further prevented). strengthened.
シール用スパイラル・グループ15も、隙間部12の中
央部に磁性流体8が流動する力を受ける様に形成され、
同様の効果によって、空隙部13及び外部への漏洩防止
効果は、さらに強化される。The sealing spiral group 15 is also formed so as to receive the force of the magnetic fluid 8 flowing in the center of the gap 12.
A similar effect further strengthens the effect of preventing leakage to the cavity 13 and the outside.
特に潤滑用スパイラル・グループ14のビスコシール効
果は、回転時のみ有効であるが、高い圧力の発生によっ
て潤滑流体が漏出する可能性があるのは、回転時であり
、静止時には、通常表面張力の効果も加わるため、微弱
なマグネットで磁性流体の漏出防止が出来る。In particular, the viscoseal effect of the lubricating spiral group 14 is effective only when rotating, but it is during rotating that lubricating fluid may leak due to the generation of high pressure, and when stationary, it is usually due to the surface tension. Because of the added effect, a weak magnet can prevent leakage of magnetic fluid.
シール用磁性流体8、潤滑用磁性流体5が封じ込められ
た部分に、それぞれ、スパイラル・グループ15.14
を独立して形成した本装置によって、磁気シール用マグ
ネットは、微弱な磁力のものでもよくその結果、磁気シ
ールの構造は、十分に小型・簡易な構成とする事が出来
る。Spiral groups 15 and 14 are formed in the parts where the sealing magnetic fluid 8 and the lubricating magnetic fluid 5 are sealed, respectively.
With this device, which is formed independently, the magnetic seal magnet may have a weak magnetic force, and as a result, the structure of the magnetic seal can be made sufficiently small and simple.
流体軸受の潤滑部分と、シール部分に、それぞれスパイ
ラル・グループを単独に形成して、外部への漏洩防止と
、2つの磁性流体の混入防止を強化する本装置の方法は
、勿論、第2図の構造にも適用出来る。The method of this device, which forms spiral groups independently in the lubricating part and the seal part of the hydrodynamic bearing to strengthen prevention of leakage to the outside and prevention of mixing of the two magnetic fluids, is of course shown in Figure 2. It can also be applied to the structure of
第2図の構造の場合には、潤滑用スパイラルグルブは、
固定軸1もしくはハウジング3の内壁に形成し、シール
用スパイラルグループ15は、収納ケース7、あるいは
、固定スリーブ11の内壁に形成すればよい。In the case of the structure shown in Figure 2, the spiral groove for lubrication is
The sealing spiral group 15 may be formed on the inner wall of the storage case 7 or the fixed sleeve 11.
実施例の一つであるVTRシリンダに、前記スパイラル
グループを形成した場合の、その形状寸法を、下記の表
に一例として上げる。In the case where the spiral group is formed in a VTR cylinder, which is one of the embodiments, the shape and dimensions of the spiral group are listed in the table below as an example.
第4図に、本発明の一実施例であるVTRシリンダを参
考に示す。FIG. 4 shows a VTR cylinder, which is an embodiment of the present invention, for reference.
16は上部シリンダ、17は上部シリンダ16に装着し
たヘッド、18は下部シリンダであり、下部ベース19
に固定されている。16 is an upper cylinder, 17 is a head attached to the upper cylinder 16, 18 is a lower cylinder, and a lower base 19
Fixed.
20.21は、ヘッド17の信号を非接触で回転側から
固定側へ伝達するロータリー・トランスの回転側用と固
定側用である。Reference numerals 20 and 21 denote rotary transformers for the rotating side and the fixed side, which transmit signals from the head 17 from the rotating side to the stationary side in a non-contact manner.
22はハウジングであり、上部シリンダ16を装置の上
方向から着脱自在になる様に固着して、本装置の回転部
を構成している。Reference numeral 22 denotes a housing, which is fixed to the upper cylinder 16 so as to be removably attached from above the apparatus, and constitutes a rotating part of the apparatus.
23は上部蓋であり、潤滑流体漏洩防止のためのガスケ
ット24を介して、回転スリーブ22に固着される。Reference numeral 23 denotes an upper lid, which is fixed to the rotating sleeve 22 via a gasket 24 for preventing leakage of lubricating fluid.
25は固定軸であり、27は固定軸25し先端に形成さ
れたスラスト支持部、28はスラスト軸受のスペーサで
ある。25 is a fixed shaft, 27 is a thrust support portion formed at the tip of the fixed shaft 25, and 28 is a spacer for the thrust bearing.
29.30は、本装置の回転部に回転駆動力を与えるた
めのダイレクト・ドライブモータのステータ29とロー
タ30である。Reference numerals 29 and 30 denote a stator 29 and a rotor 30 of a direct drive motor for applying rotational driving force to the rotating part of this device.
31はマグネットであり、固定軸25とハウジング22
の間に封じ込められた潤滑用磁性流体5の磁気シールの
作用を有する。31 is a magnet, which connects the fixed shaft 25 and the housing 22.
The lubricating magnetic fluid 5 sealed between the two has the effect of a magnetic seal.
32は補助スリーブであり、ハウジング22の先端部に
、マクネット31を装着するために設けられる。Reference numeral 32 denotes an auxiliary sleeve, which is provided at the tip of the housing 22 for mounting the macnet 31 thereon.
33 .34はマグネットであり、シール用磁性流体8
を密封・保持する作用を有する。33. 34 is a magnet, and the sealing magnetic fluid 8
It has the effect of sealing and holding.
本シリンダ構造は、第1図、第2図の基本構造を利用し
たものであり、ハウジング22の下端部とダイレクト・
ドライブモータのステータ29の内壁のスペースを有効
に利用した磁気シールによって極めてコンパクトな構成
とすることに成功している。This cylinder structure utilizes the basic structure shown in FIGS. 1 and 2, and has a direct connection with the lower end of the housing 22.
The magnetic seal effectively utilizes the space on the inner wall of the stator 29 of the drive motor, making it possible to achieve an extremely compact configuration.
特性の異なる2種の磁性流体を、潤滑用とシール用に分
離して、それぞれに独立した磁気シールを構成するとい
う本発明の適用によって、低トルクで悪環境条件下でも
長期にわたる安定した回転性能が得られるポータブルV
TRシリンダを実現することが出来た。By applying the present invention, which separates two types of magnetic fluids with different characteristics into one for lubrication and one for sealing to form independent magnetic seals, stable rotational performance can be achieved over a long period of time even under adverse environmental conditions at low torque. Portable V that provides
We were able to realize the TR cylinder.
本発明に用いて、様々な装置への応用・展開が出来る。The present invention can be applied and expanded to various devices.
例えば、高精度な回転性能を要求されるビデオ・ディス
ク、磁気ディスク、電動モータ、ジャイロプレイヤ一等
、幅広い応用が出来る。For example, it can be used in a wide range of applications such as video disks, magnetic disks, electric motors, and gyro players that require high-precision rotational performance.
また、実施例では装置の内部に低粘度の磁性流体を潤滑
油として用いて、装置外部への開口部分に高粘度の磁性
流体を磁気シールとして用いたが、その逆の場合でも、
本発明を適用出来る。In addition, in the example, a low-viscosity magnetic fluid was used as a lubricant inside the device, and a high-viscosity magnetic fluid was used as a magnetic seal at the opening to the outside of the device, but even in the opposite case,
The present invention can be applied.
例えば、真空ポンプの軸受部を2重のスリーブで構成し
ポンプ内部の低気圧の空気に触れる部分には、低揮発性
の高粘度磁性流体を用いてシールして、外側スリーブの
ポンプ外部の大気と接する部分には、低粘度磁性流体を
用いて、流体軸受を構成する等の方法を適用出来る。For example, the bearing part of a vacuum pump is constructed with a double sleeve, and the part that comes into contact with the low-pressure air inside the pump is sealed using a low-volatility, high-viscosity magnetic fluid, and the outer sleeve is used to seal the part that comes into contact with the low-pressure air inside the pump. A method such as constructing a fluid bearing using a low-viscosity magnetic fluid can be applied to the portion in contact with the magnetic fluid.
第1図は、本発明の基本構成を説明する図、第2図は、
その部分拡大図、第3図は本発明を展開した例の基本構
成図、第4図は、本発明をV’TRシリンダに適用した
正面断面図である。
1・・・・・・軸、3・・・・・・ハウジング、5・・
・・・・磁性流体A,8・・・・・・磁性流体B,6,
9,10・・・・・・磁石。FIG. 1 is a diagram explaining the basic configuration of the present invention, and FIG. 2 is a diagram explaining the basic configuration of the present invention.
A partially enlarged view thereof, FIG. 3 is a basic configuration diagram of an example in which the present invention is developed, and FIG. 4 is a front sectional view in which the present invention is applied to a V'TR cylinder. 1...Axis, 3...Housing, 5...
...Magnetic fluid A, 8...Magnetic fluid B, 6,
9,10... Magnet.
Claims (1)
れ、前記軸と前記ハウジング間で形成される軸受を潤滑
する磁性流体Aと、前記間隙部と装置外部に到る経路の
藺に磁性流体Aに対し空隙部を設けて封し込めた磁性流
体Bと、前記磁性流体Aの前記空隙部への漏出ならびに
前記磁性流体Bの前記空隙部及び装置外部への漏出の双
方を阻止するようにそれぞれ配置された磁石とにより構
成され、かつ磁性流体Aと磁性流体Bは異種類もしくは
粘度特性が異なることを特徴とする磁気シール装置。 2 磁性流体Bの粘度は、磁性流体Aの粘度より高粘度
であることを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の
磁気シール装置。 3 軸とハウジングは、流体潤滑軸受によって、回転可
能に係合されていることを特徴とする特許請求の範囲第
1項に記載の磁気シール装置。 4 磁注流体A、磁性流体Bがそれぞれ空隙部から離れ
る方向に圧送作用を有するらせん溝を、間隙部と装置外
部に至る経路内に形成したことを特徴とする特許請求の
範囲第1項に記載の磁気シール装置。[Claims] 1. A magnetic fluid A that is confined in a gap formed between the shaft and the housing and lubricates a bearing formed between the shaft and the housing, and a path leading from the gap to the outside of the device. The magnetic fluid B is sealed by providing a gap for the magnetic fluid A, the leakage of the magnetic fluid A into the gap, and the leakage of the magnetic fluid B to the gap and the outside of the device. 1. A magnetic sealing device comprising magnets each arranged so as to prevent the magnetic fluid A and the magnetic fluid B, the magnetic fluid A and the magnetic fluid B being of different types or having different viscosity characteristics. 2. The magnetic seal device according to claim 1, wherein the viscosity of the magnetic fluid B is higher than that of the magnetic fluid A. 3. The magnetic seal device according to claim 1, wherein the shaft and the housing are rotatably engaged by a fluid-lubricated bearing. 4. According to claim 1, a spiral groove is formed in a path leading from the gap to the outside of the device, so that the magnetic fluid A and the magnetic fluid B are pumped in a direction away from the gap. The magnetic seal device described.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP54040578A JPS583152B2 (en) | 1979-04-04 | 1979-04-04 | Magnetic seal device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP54040578A JPS583152B2 (en) | 1979-04-04 | 1979-04-04 | Magnetic seal device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS55132466A JPS55132466A (en) | 1980-10-15 |
JPS583152B2 true JPS583152B2 (en) | 1983-01-20 |
Family
ID=12584364
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP54040578A Expired JPS583152B2 (en) | 1979-04-04 | 1979-04-04 | Magnetic seal device |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JPS583152B2 (en) |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPS57193454U (en) * | 1981-06-03 | 1982-12-08 | ||
JPS57193455U (en) * | 1981-06-03 | 1982-12-08 | ||
JPS58109715A (en) * | 1981-12-21 | 1983-06-30 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Fluid bearing device |
JPS60157513A (en) * | 1984-01-26 | 1985-08-17 | Inoue Japax Res Inc | Hydraulic bearing device |
JPS60178654U (en) * | 1984-05-08 | 1985-11-27 | 三菱重工業株式会社 | gear box lubrication device |
JPS6129129U (en) * | 1984-07-25 | 1986-02-21 | コパル電子株式会社 | hydrodynamic bearing |
JPH0242280A (en) * | 1989-07-20 | 1990-02-13 | Nippon Seiko Kk | Magnetic fluid seal device |
CN101769381B (en) * | 2010-03-01 | 2012-01-11 | 北京交通大学 | Magnetic liquid and C-shaped slip ring combination type reciprocating shaft sealing device |
-
1979
- 1979-04-04 JP JP54040578A patent/JPS583152B2/en not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
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JPS55132466A (en) | 1980-10-15 |
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