KR20030009036A - Ferrofluidic seal between a shaft and a hub for a disk hard drive - Google Patents

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로버트 마이클 펠스트링
마튼 프레드릭 바일
제프리 아놀드 레브란크
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로버트 알랜 노팅햄
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Abstract

허브(160)의 내측면(165)에 대해 축(175)의 외측면(170)을 밀봉하기 위한 장치 및 방법이 제공된다. 밀봉체는 상부 및 바닥 극편(260,265)을 갖춘 자석(155) 및 상기 극편(260,265)과 허브(160) 또는 축(175) 사이의 간극(275)내에 자기적으로 유지되는 페로풀루이드(270)를 포함한다. 상부 극편(260)은 자석(155)에 평행한 수평부(260a)와 상기 축(175)과 대향하는 짧은 수직부(260b)를 갖춘 L형 횡단면을 가진다. 일 실시예에서, 수직부(260b)와 그에 대향하는 축(175)의 일부분은 간극(275)내에 페로풀루이드(270)를 축방향으로 집중시키는 자속 구배를 제공하는 형상을 가진다. 다른 일면에 있어서, 캐쳐(335)는 페로풀루이드 밀봉체(185)가 외측 밀봉체를 형성하는데 사용될 때 페로풀루이드(270)의 손실을 감소시키도록 제공된다. 또다른 일면에 있어서, 정적인 페로풀루이드 밀봉체(345)는 회전 허브(355)에 대해 고정축(350)을 밀봉하기 위해 제공된다.An apparatus and method are provided for sealing the outer surface 170 of the shaft 175 with respect to the inner surface 165 of the hub 160. The seal is magnetically retained in a magnet 155 with top and bottom pole pieces 260 and 265 and in a gap 275 between the pole pieces 260 and 265 and the hub 160 or shaft 175. ). The upper pole piece 260 has an L-shaped cross section with a horizontal portion 260a parallel to the magnet 155 and a short vertical portion 260b opposite the axis 175. In one embodiment, the vertical portion 260b and a portion of the axis 175 opposite it have a shape that provides a magnetic flux gradient that axially concentrates the ferrofluid 270 in the gap 275. In another aspect, the catcher 335 is provided to reduce the loss of the ferrofluid 270 when the ferrofluid seal 185 is used to form the outer seal. In another aspect, a static ferrofluid seal 345 is provided to seal the fixed shaft 350 against the rotating hub 355.

Description

디스크 하드 드라이브용 허브와 축 간의 페로풀루이드 밀봉체 {FERROFLUIDIC SEAL BETWEEN A SHAFT AND A HUB FOR A DISK HARD DRIVE}Ferrofluid seal between hub and shaft for disk hard drive {FERROFLUIDIC SEAL BETWEEN A SHAFT AND A HUB FOR A DISK HARD DRIVE}

자기 디스크 드라이브, 광 디스크 드라이브 및 자기-광 디스크 드라이브를 포함하는 디스크 드라이브들은 정보를 저장하는데 폭넓게 사용된다. 통상적인 디스크 드라이브는 정보를 동심으로 순환하는 복수의 트랙 내에 저장하기 위한 하나 이상의 디스크를 가진다. 정보는 작동기구에 의해 디스크의 표면을 가로지르도록 트랙으로부터 트랙으로 이동하는 작동기 아암상에 장착된 판독/기록 헤드를 사용하여 디스크에서 판독되고 디스크에 기록된다. 디스크는 판독/기록 헤드 아래로 디스크 표면을 압박하는 스핀들 모터에 의해 회전되는 스핀들상에 장착된다. 스핀들모터는 일반적으로 기저판에 고정된 축과 허브를 포함하며, 상기 허브에는 스핀들이 부착되며 상기 축이 내측에 삽입되는 슬리브를 가진다. 상기 허브에 부착된 영구자석들은 기저판 상의 고정자 권선과 상호작용하여 축에 대해 허브를 회전시킨다. 상기 허브와 축 간의 하나 이상의 베어링은 허브의 회전을 용이하게 한다.Disk drives, including magnetic disk drives, optical disk drives, and magnetic-optical disk drives, are widely used to store information. Conventional disk drives have one or more disks for storing information in a plurality of tracks that circulate concentrically. The information is read from and written to the disc using a read / write head mounted on an actuator arm that moves from track to track by the actuator across the surface of the disc. The disc is mounted on a spindle that is rotated by a spindle motor that presses the disc surface under the read / write head. Spindle motors generally include a shaft and a hub fixed to the base plate, the hub having a sleeve to which the spindle is attached and 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 about its axis. One or more bearings between the hub and the shaft facilitate the rotation of the hub.

또한, 스핀들 모터는 통상적으로 허브와 축 사이의 경계 공간을 밀봉하기 위한 배타 밀봉체를 포함한다. 밀봉체는 꼭 필요한데, 그 이유는 베어링에 사용되는 윤활 유체나 그리스가 스핀들 모터로부터 디스크가 내부에 유지되어 있는 디스크 챔버로 이동 또는 확산되는 에어로졸 또는 다수의 부품을 방출하는 경향이 있기 때문이다. 이러한 증기는 종종 베어링 또는 스핀들 모터로부터 마모된 물질과 같은 기타 미립자들을 디스크 챔버 내측으로 이동시키곤 한다. 이들 증기와 미립자들은 판독/기록 헤드 및 디스크 표면 상에 쌓여 디스크 표면을 통과할 때마다 다스크 및 판독/기록 헤드를 손상하는 원인이 된다. 따라서, 이들 오염물들이 디스크 챔버 내측으로 이동하는 것을 방지해야 한다.In addition, the spindle motor typically includes an exclusive seal for sealing the boundary space between the hub and the shaft. Seals are necessary because the lubricating fluid or grease used in the bearings tends to release aerosols or a number of parts that travel or diffuse from the spindle motor to the disk chamber where the disk is held therein. This vapor often moves other particulates, such as worn material from the bearing or spindle motor, into the disk chamber. These vapors and particulates accumulate on the read / write head and disk surface and cause damage to the dask and read / write head each time they pass through the disk surface. Therefore, these contaminants should be prevented from moving inside the disk chamber.

오염물들이 디스크 챔버 내측으로 이동하는 것을 방지하기 위해, 최신형 스핀들 모터들은 축과 허브 사이에 페로풀루이드 밀봉체(ferrofluidic seal)를 사용한다. 페로풀루이드 밀봉체는 예를들어 본 발명에 참조된 미국 특허 제 5,473,484호에 설명되어 있다. 통상적인 페로풀루이드 밀봉체는 페로풀루이드, 축방향 자극을 갖는 환형 자석 및 상기 자석의 맞은 편에 부착된 두 개의 영구자성 환형 극편(pole piece)으로 구성된다. 상기 페로플루이드는 유체 캐리어 내에 현수된 영구 자성 입자인 서스펜션으로 종래대로 구성된다. 일반적으로, 자석과 극편은허브에 고정되고 축에 접촉되지 않을 정도로 가깝게 연장된다. 자석에 의해 생성된 자속은 극편과 영구 자성을 갖는 축을 통과하여, 극편과 축 사이의 간극에 페로풀루이드를 자기적으로 유지함으로써 밀봉체를 형성한다.To prevent contaminants from moving inside the disk chamber, modern spindle motors use a ferrofluidic seal between the shaft and the hub. Ferrofluid seals are described, for example, in US Pat. No. 5,473,484, incorporated herein by reference. Conventional ferrofluid seals consist of a ferrofluid, an annular magnet with an axial pole, and two permanent magnetic annular pole pieces attached to opposite magnets. The ferrofluid is conventionally composed of suspension, which is permanent magnetic particles suspended in a fluid carrier. In general, the magnet and pole piece are secured to the hub and extend close enough not to contact the shaft. The magnetic flux generated by the magnet passes through the axis having the pole piece and permanent magnetism, thereby forming a seal by magnetically maintaining the ferropuloid in the gap between the pole piece and the axis.

전술한 바와 같이, 현재의 페로풀루이드 밀봉체는 자석 및 극편이 허브에 부착되고 페로풀루이드가 고정된 축을 밀봉하는 회전식 설계 방식이다. 이러한 설계는 종래의 스핀들 모터에는 잘 작동하지만, 최신형 모터는 고속으로 작동하며 종종 분당 회전수가 13,000회를 초과한다. 그러한 고속에서 발생하는 원심력은 페로풀루이드를 가로지는 속도성분으로 인해 축에 페로풀루이드를 유지하기 위한 페로풀루이드 밀봉체의 자속 성능을 종종 초과하게 됨으로써, 본래의 밀봉을 유지하기 위한 페로풀루이드 밀봉체의 파괴를 유발한다.As mentioned above, the current ferrofluid seal is a rotary design in which magnets and pole pieces are attached to the hub and seal the shaft on which the ferrofluid is fixed. This design works well with conventional spindle motors, but modern motors operate at high speeds and often exceed 13,000 revolutions per minute. Centrifugal forces occurring at such high speeds often exceed the magnetic flux performance of the ferrofluid seals for retaining the ferrofluid on the shaft due to the velocity component across the ferrofluid, thereby maintaining the original seal. Causes breakage of the ferrofluid seals.

따라서, 축의 외측면을 축 주위에 배열된 허브의 내측면에 대해 밀봉시키는 페로풀루이드 밀봉체가 필요하다. 상기 페로풀루이드 밀봉체는 고속 회전에서도 신뢰성을 갖는 구조를 갖추는 것이 바람직하다. 또한, 밀봉체가 내부에 사용된 스핀들 모터의 제조 시간이나 비용을 증가시키지 않고 페로풀루이드 밀봉체를 제조하기 위한 방법이 필요하다.Thus, there is a need for a ferrofluid seal that seals the outer side of the shaft against the inner side of the hub arranged around the shaft. It is preferable that the ferrofluid sealing body has a structure that is reliable even at a high speed rotation. There is also a need for a method for producing a ferrofluid seal without increasing the manufacturing time or cost of the spindle motor in which the seal is used therein.

본 발명은 이러한 문제점은 물론 기타 문제점에 대한 해결책을 제공하고 종래 기술에 비해 여러 장점들을 제공한다.The present invention provides a solution to this problem as well as other problems and provides several advantages over the prior art.

본 발명은 1999년 1월 22일자 출원된 미국 가출원 번호 60/116,758호, 1999년 1월 29일자 출원된 미국 출원번호 60/117,826호, 1999년 2월 25일자 출원된 미국 출원번호 60/121,687호, 및 1999년 3월 16일자 출원된 미국 출원번호 60/124,629호를 우선권으로 주장한다.The present invention discloses US Provisional Application No. 60 / 116,758, filed Jan. 22, 1999, US Application No. 60 / 117,826, filed Jan. 29, 1999, US Application No. 60 / 121,687, filed February 25, 1999. And US Application No. 60 / 124,629, filed March 16, 1999.

본 발명은 일반적으로 디스크 드라이브에 관한 것이며, 더 상세하게는 디스크 드라이브 내에 있는 스핀들 모터축과 허브 사이에 신뢰성 있는 페로풀루이드 밀봉체를 제공하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates generally to disk drives and, more particularly, to apparatus and methods for providing a reliable ferrofluid seal between a spindle motor shaft and a hub in a disk drive.

도 1은 본 발명에 따른 페로풀루이드 밀봉체를 구현한 스핀들 모터가 특히 유용하게 사용되는 디스크 드라이브의 평면도(종래기술)이며,1 is a plan view (prior art) of a disk drive in which a spindle motor embodying a ferrofluid seal according to the present invention is particularly useful.

도 2는 종래기술에 따른 페로풀루이드 밀봉체를 도시하는, 본 발명이 유용하게 사용될 수 있는 스핀들 모터의 일 실시예를 도시하는 단면도(종래기술)이며,FIG. 2 is a cross-sectional view (prior art) showing an embodiment of a spindle motor in which the present invention can be usefully used, showing a ferrofluid seal according to the prior art,

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 L형 상부 극편을 갖는 페로풀루이드 밀봉체의 부분 단면도이며,3 is a partial cross-sectional view of a ferrofluid sealing body having an L-shaped upper pole piece according to an embodiment of the present invention,

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 형상화된 축과 대향 관계로 L형 상부 극편을 갖는 페로풀루이드 밀봉체의 부분 단면도이며,4 is a partial cross-sectional view of a ferrofluid seal having an L-shaped upper pole piece in an opposing relationship with an axis shaped according to one embodiment of the invention,

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 축 주위에 형상화된 링과 대향 관계로 L형 상부 극편을 갖는 페로풀루이드 밀봉체의 부분 단면도이며,5 is a partial cross-sectional view of a ferrofluid seal having an L-shaped upper pole piece in opposition to a ring shaped around an axis in accordance with one embodiment of the present invention;

도 6은 도 4에 도시된 임의의 형상화된 축을 사용하는 페로풀루이드 밀봉체에 유도되는 자속구배를 도시하는 그래프이며,FIG. 6 is a graph showing the magnetic flux gradient induced in a ferrofluid enclosure using any shaped axis shown in FIG. 4, FIG.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 직선 축과 대향관계에 있는 곡면을 갖춘L형 상부 극편을 구비한 페로풀루이드 밀봉체의 부분 단면도이며,FIG. 7 is a partial cross-sectional view of a ferropululoid sealing body having an L-shaped upper pole piece having a curved surface opposed to a linear axis according to an embodiment of the present invention;

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 직선 축과 대향관계에 있는 구부러진 L형 상부 극편을 구비한 페로풀루이드 밀봉체의 부분 단면도이며,FIG. 8 is a partial cross-sectional view of a ferropuloid seal having a bent L-shaped upper pole piece opposed to a linear axis according to an embodiment of the present invention;

도 9는 도 8의 상부 굽힘 극편을 사용하는 페로풀루이드 밀봉체내에 유도되는 자속구배를 도시하는 그래프이며,FIG. 9 is a graph showing a magnetic flux gradient induced in a ferrofluid sealing body using the upper bending pole piece of FIG. 8,

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 캐쳐를 갖춘 외측 페로풀루이드 밀봉체를 구비한 스핀들 모터의 부분 단면도이며,10 is a partial cross-sectional view of a spindle motor with an outer ferrofluid seal with a catcher in accordance with one embodiment of the present invention;

도 11은 본 발명에 일 실시예에 따른 고정 축과 정적인 페로풀루이드 밀봉체를 구비한 스핀들 모터의 부분 단면도이다.Figure 11 is a partial cross-sectional view of a spindle motor with a fixed shaft and a static ferrofluid seal in accordance with one embodiment of the present invention.

본 발명은 전술한 문제점을 해결할 수 있는, 축 주위에 배열된 허브의 내측면에 대해 축의 외측을 밀봉하기 위한 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for sealing the outer side of a shaft with respect to the inner side of a hub arranged around the shaft, which can solve the above-mentioned problems.

일 실시예에 따라, 환형 자석 및 맞은편 극에 연결된 상부 및 바닥 극편을 갖춘 밀봉체가 제공된다. 극편은 환형이며 축의 외측면 반경보다 큰 내측 반경을 가진다. 상부 극편은 L형 횡단면을 가지며 자석의 극 표면에 평행한 길다란 수평부 및 상기 축의 외측 표면에 평행한 짧은 수직부를 가진다. 페로풀루이드는 극편의 수직부와 축의 외측면 사이에 자기적으로 유지되어 이들 사이에 밀봉을 형성한다. 일반적으로, 상부 극편은 상부 극편을 바닥 극편과 분리시키는 거리보다 작은 간극만큼 축의 외측면으로부터 분리되어 있다. 일 실시예에서, 상기 허브는 축상의 내측 레이스와 허브에 부착된 외측 레이스를 포함하는 베어링에 의해 축 주위에 회전가능하게 지지되며, 상기 간극은 베어링의 내측 레이스로부터 상부 극편을 분리시키는 거리보다 짧다. 바람직하게, 상부 극편은 상기 수직부가 커다란 면적에 걸쳐 자속 성분을 확산시키도록 수평부와 결합함으로써 페로플루이드가 커다란 면적에 걸쳐서 유지될 수 있게 하는 곡선 코너를 가진다. 더 바람직하게, 수직부도 하단부에 곡선 코너를 포함한다.According to one embodiment, a seal is provided having an annular magnet and top and bottom pole pieces connected to opposite poles. The pole piece is annular and has an inner radius greater than the outer surface radius of the shaft. The upper pole piece has an L-shaped cross section and has a long horizontal portion parallel to the pole surface of the magnet and a short vertical portion parallel to the outer surface of the axis. The ferrofluid is magnetically retained between the vertical portion of the pole piece and the outer surface of the shaft to form a seal therebetween. Generally, the upper pole piece is separated from the outer side of the shaft by a gap smaller than the distance separating the upper pole piece from the bottom pole piece. In one embodiment, the hub is rotatably supported around the shaft by a bearing comprising an axial inner race and an outer race attached to the hub, the gap being shorter than the distance separating the upper pole piece from the inner race of the bearing. . Preferably, the upper pole piece has a curved corner that allows the ferrofluid to be maintained over a large area by engaging the horizontal portion such that the vertical portion diffuses the magnetic flux component over a large area. More preferably, the vertical portion also includes a curved corner at the lower end.

다른 실시예에서, 축 주위에 배열된 허브의 내측면에 대해 자기 투과가능한 축의 외측면을 밀봉하기 위한 밀봉체가 제공된다. 상기 밀봉체는 대향 극들에 연결된 상부 및 바닥 극편을 갖춘 환형 자석을 가지며, 상기 상부 및 바닥 극편은 축 외측면의 외형부에 대향하고 있다. 특히, 상기 외형부는 극편의 내경과 대향하는 관계로 있다. 페로풀루이드는 축의 외측면으로부터 상부 극편을 분리시키도록 간극내에 자기적으로 유지되어 이들 사이에 밀봉을 형성한다. 외형부는 상부 극편과 축 사이의 간극내에 페로풀루이드를 축방향으로 집중시키는 자속 성분을 유도한다.본 실시예의 한 변형으로서, 상기 외형부는 상부 극편과 대향하는 관계로 상승된 곡면을 포함한다. 곡면은 축의 외측면 주위에 원둘레에 걸쳐서 기계가공된 축방향으로 분리된 홈들이 형성되어서 홈들에 비해 상승된 곡면을 홈들 사이에 형성한다. 이와는 달리, 상기 외형부는 링의 정점을 축주위에 형성하는 각도로 교차하는 두 개의 경사면을 포함할 수 있다. 상기 링은 축에 동축으로 고정된 별도의 소자를 포함하거나 축 자체에 일체로 형성된 소자들 가질 수 있다. 본 실시예의 바람직한 변형에 있어서, 상부 극편은 자석 극 표면에 평행한 길다란 수평부를 따라 실질적으로 L형의 횡단면을 가지며 축의 외측면에 실질적으로 평행한 짧은 수직부를 가진다. 상기 상부 극편은 수직부가 외형부에 대향 관계가 되도록 위치된다.In another embodiment, a seal is provided for sealing the outer surface of the shaft that is magnetically permeable with respect to the inner surface of the hub arranged around the shaft. The seal has an annular magnet with top and bottom pole pieces connected to opposing poles, the top and bottom pole pieces opposing an outer portion of the shaft outer surface. In particular, the outer portion has a relation to the inner diameter of the pole piece. The ferrofluid is magnetically retained in the gap to separate the upper pole piece from the outer side of the shaft, forming a seal therebetween. The contour induces a magnetic flux component that axially concentrates the ferrofluid in the gap between the upper pole piece and the axis. In one variation of this embodiment, the contour includes a raised surface facing the upper pole piece. The curved surface is formed around the outer surface of the shaft with axially separated grooves machined over the circumference to form an elevated curved surface between the grooves relative to the grooves. Alternatively, the contour may include two inclined surfaces that intersect at an angle that forms the vertices of the ring about the axis. The ring may comprise a separate element coaxially fixed to the axis or may have elements formed integrally with the axis itself. In a preferred variant of this embodiment, the upper pole piece has a substantially vertical cross section along an elongated horizontal section parallel to the magnet pole surface and a short vertical section substantially parallel to the outer surface of the shaft. The upper pole piece is positioned such that the vertical portion is opposed to the outer portion.

다른 일면으로서, 본 발명은 축 주위에 배열된 영구 자성 허브의 내측면에 대해 축의 외측면을 밀봉하기 위한 밀봉체에 관한 것이다. 상기 밀봉체는 축과 허브 사이에 위치된 대향 극에 연결되는 환형 극편쌍을 갖춘 환형 자석을 포함한다. 극편은 자기 투과 재료로 제조되며 허브의 내경보다 작은 외경을 가진다. 밀봉체는 허브의 내측 표면에 부착된 캐쳐(catcher)도 포함한다. 캐쳐는 극편의 외경에 대향하는 관계로 곡면을 갖는 자기 투과재료의 환형 링이다. 페로풀루이드는 캐쳐와 극편을 분리하는 간극내에 자기적으로 유지되어 이들 사이에 밀봉체를 형성함으로써, 허브가 축에 대해 회전할 때 페로풀루이드의 외측으로의 이동 및 튀김이 점차적으로 감소된다. 바람직하게, 상기 곡면은 U형의 횡단면을 가지며 U형 횡단면 의 개방 단부가 극편의 외경을 지나 내측 반경방향으로 연장하도록 극편의 외경과 관련하여 지향되어 있다. 캐쳐는 단일 부품으로 제조되거나 곡면을 형성하도록 조합되는 상부 및 바닥부를 가지며 이들 중에 하나는 허브와 일체로 형성될 수 있다. 캐쳐는 접착제, O링 또는 플라스틱 결합제에 의해 허브에 부착된다. 바람직한 일실시예로, 극편, 페로플루이드, 캐쳐 및 허브는 극편이 축에 전기적으로 결합되고 페로풀루이드가 극편 및 캐쳐에 전기적으로 결합되며 캐쳐가 허브에 전기적으로 접속되도록 전기 전도재료로 제조된다. 보다 바람직하게, 극편의 외경과 허브의 내경은 극편 내부에서 캐쳐에 전기적으로 연결되는 페로풀루이드의 표면적이 약 1 ×109오옴 보다 작은 저항을 제공하도록 선택된다.In another aspect, the present invention relates to a seal for sealing the outer side of the shaft with respect to the inner side of the permanent magnetic hub arranged around the shaft. The seal comprises an annular magnet having an annular pole piece pair connected to an opposite pole positioned between the shaft and the hub. The pole piece is made of a magnetically permeable material and has an outer diameter smaller than that of the hub. The seal also includes a catcher attached to the inner surface of the hub. The catcher is an annular ring of magnetically permeable material having a curved surface facing the outer diameter of the pole piece. The ferrofluid is magnetically retained in the gap separating the catcher and the pole piece to form a seal therebetween, thereby gradually reducing the movement and splashing out of the ferrofluid when the hub rotates about its axis. . Preferably, the curved surface has a U-shaped cross section and is directed relative to the outer diameter of the pole piece such that the open end of the U-shaped cross section extends inward radially beyond the outer diameter of the pole piece. The catcher has a top and a bottom part made of a single part or combined to form a curved surface, one of which may be integrally formed with the hub. The catcher is attached to the hub by an adhesive, an O-ring or a plastic binder. In a preferred embodiment, the pole piece, ferrofluid, catcher and hub are made of an electrically conducting material such that the pole piece is electrically coupled to the shaft, the ferrofluid is electrically coupled to the pole piece and the catcher and the catcher is electrically connected to the hub. More preferably, the outer diameter of the pole piece and the inner diameter of the hub are selected to provide a resistance of less than about 1 × 10 9 ohms of the surface area of the ferrofluid that is electrically connected to the catcher inside the pole piece.

또다른 일면으로서, 본 발명은 회전 허브에 대한 고정축을 밀봉하기 위한 정적인 페로풀루이드 밀봉체에 관한 것이다. 페로풀루이드가 종래의 페로풀루이드 밀봉체의 자석으로부터 멀어지게 하고 축에 대해 유체를 유지할 수 있도록 밀봉체의 자속 성능을 극복하게 하는 경향이 있는 원심력의 영향은 밀봉체 자체를 고정축에 부착시킴으로써 상쇄되며, 형성된 자성 차폐 아암이 회전 허브에 부착되어 자성 차폐아암이 자석의 내경 및 밀봉체의 극편을 통해 돌출된다. 따라서, 회전식 자성 차폐 아암은 허브로부터 자석과 축 사이의 지점으로 내측 반경방향으로 연장하여, 페로풀루이드의 속도성분이 자기 차폐아암의 회전면으로부터 밀봉체의 현 고정면쪽으로 외측으로 감소된다. 이러한 방식을 이용함으로써, 축 근처에 있는 페로풀루이드가 낮은 속도는 아니지만 모터의 RPM에 가까워지는 반면에, 밀봉체의 극편 및 자석 근처에서의 페로풀루이드의 속도는 0에 가까워진다. 축에서 페로풀루이드의 속도가 감소함에 따라, 상기 페로풀루이드를 정상적으로 분산시키려는 힘은 밀봉의일체성이 유지되므로 감소되게 된다.In another aspect, the present invention relates to a static ferrofluid seal for sealing a fixed shaft to a rotating hub. The effect of centrifugal forces that tend to cause the ferrofluid to deviate from the magnets of conventional ferrofluid seals and to overcome the magnetic flux performance of the seals so that the fluid can be held about the axis can attach the seal itself to the fixed shaft. The magnetic shielding arm is attached to the rotating hub so that the magnetic shielding arm protrudes through the inner diameter of the magnet and the pole piece of the seal. Thus, the rotatable magnetic shield arm extends inward radially from the hub to the point between the magnet and the axis, such that the velocity component of the ferrofluid is reduced outwardly from the rotating surface of the magnetic shield arm toward the chord fixing surface of the seal. By using this approach, the ferrofluid near the axis is close to the RPM of the motor, although not at a low speed, while the velocity of the ferrofluid near the poles of the seal and near the magnet is close to zero. As the speed of the ferrofluid in the shaft decreases, the force to normally disperse the ferrofluid is reduced because the integrity of the seal is maintained.

본 발명은 디스크 드라이브에 사용되는 스핀들 모터에 특히 유용하다. 일반적으로 스핀들 모터는 축이 연결되어 있는 기저부와 상기 축의 외측면 주위에 배열된 내측면을 갖춘 허브를 가진다. 본 발명에 따른 밀봉체의 일 실시예는 허브의 내측면에 대해 축의 외측면을 밀봉하고 허브에 축을 전기적으로 연결하도록 축과 허브 사이에 위치된다.The invention is particularly useful for spindle motors used in disk drives. Spindle motors generally have a hub having a base to which the shaft is connected and an inner surface arranged around the outer surface of the shaft. One embodiment of the seal according to the invention is located between the shaft and the hub to seal the outer surface of the shaft with respect to the inner surface of the hub and to electrically connect the shaft to the hub.

본 발명을 특징지우는 전술한 특징 및 기타의 특징뿐만 아니라 장점들은 다음의 상세한 설명 및 관련 도면들의 고려함으로써 이해될 것이다.The foregoing and other features as well as advantages characterizing the invention will be understood by consideration of the following detailed description and the associated drawings.

도 1은 본 발명에 따른 페로풀루이드 밀봉체를 갖춘 스핀들 모터가 특히 유용한 자기 디스크 드라이브의 평면도이다. 도 1을 참조하면, 디스크 드라이브(100)는 통상적으로 커버(115)에 결합되는 기저부(110)를 갖춘 하우징(105)을 포함한다. 정보를 자기적으로 저장하기 위한 자기 매체(도시않음)로 도포된 표면(135)을 갖는 하나 이상의 디스크(130)가 스핀들(140)에 부착되어 있다. 스핀들 모터(본 도면에는 도시되어 있지 않음)는 서스펜션 아암 조립체(150)에 의해 디스크의 표면(135) 위에 현수된 판독/기록 헤드(145)를 지나쳐서 디스크(130)를 회전시키도록 스핀들(140)을 회전시킨다. 작동시,디스크(130)는 서스펜션 아암 조립체(150)가 디스크(130)의 표면(135)상에 다수의 반경방향으로 이격된 트랙(도시않음) 위의 원호 내부로 판독/기록 헤드를 이동시키는 동안에 판독/기록 헤드(145)를 지나쳐서 고속으로 회전한다. 따라서, 상기 판독/기록 헤드(145)는 선택된 위치에서 디스크(130) 표면(135)상의 자기매체에 자기적으로 코드화된 정보를 판독하거나 기록할 수 있다.1 is a plan view of a magnetic disk drive in which a spindle motor with a ferrofluid seal according to the invention is particularly useful. Referring to FIG. 1, disk drive 100 typically includes a housing 105 having a base 110 coupled to cover 115. At least one disk 130 having a surface 135 coated with a magnetic medium (not shown) for magnetically storing information is attached to the spindle 140. A spindle motor (not shown in this figure) is adapted to rotate the disk 130 past the read / write head 145 suspended on the surface 135 of the disk by the suspension arm assembly 150. Rotate In operation, the disc 130 causes the suspension arm assembly 150 to move the read / write head into an arc over a plurality of radially spaced tracks (not shown) on the surface 135 of the disc 130. Rotates at high speed past the read / write head 145. Thus, the read / write head 145 may read or write magnetically coded information on a magnetic medium on the surface 135 of the disc 130 at a selected location.

도 2는 특히 디스크 드라이브(100)에 사용되는 형태인 스핀들 모터(155)의 측면도이다. 일반적으로 스핀들 모터(150)는 축(175)의 외측면 주위에 배열된 내측면(165)을 갖는 허브(160, hub)를 포함한다. 페로프루이드 밀봉체(185)는 축(175)의 외측면(170)을 허브(160)의 내측면(165)에 밀봉시킨다. 허브(160)의 주변부에 부착된 하나 이상의 자석(190)은 기저부(110)에 부착된 스테이터 윈딩(205)과 상호 작용하여 허브(160)을 회전시킨다. 허브(160)는 도 2에 도시된 유동 베어링(도시 않음) 또는 볼 베어링(215)과 같은 하나 이상의 베어링(215)에 의해 축(175)에 지지된다. 볼 베어링은 일반적으로 리테이너(225)에 의해 내측 레이스(230)와 외측 레이스(235) 사이에 느슨하게 유지된 하나 이상의 볼(220)을 포함한다. 볼(220), 리테이너(225) 및 내측 레이스(230)와 외측 레이스(235) 사이의 계면 공간(도시 않음)은 볼(220)의 이동을 용이하게 하도록 유동액 또는 그리스로 채워질 수 있다. 베어링(215)의 구조는 본 발명의 실질적인 내용은 아니다. 중요한 것은 페로플루이드 밀봉체(185)가 축(175)의 외측면(170)과 허브(160)의 내측면(165) 사이의 밀봉 상태를 유지시켜 베어링(215)과 관련된 유체, 그리스 및 다른 느슨한 입자가 디스크(130)에 도달하지 않아야 한다는 것이다.2 is a side view of the spindle motor 155, in particular the type used for the disk drive 100. Spindle motor 150 generally includes a hub 160 having an inner side 165 arranged around an outer side of axis 175. The ferrofluid seal 185 seals the outer surface 170 of the shaft 175 to the inner surface 165 of the hub 160. One or more magnets 190 attached to the periphery of hub 160 interact with stator winding 205 attached to base 110 to rotate hub 160. Hub 160 is supported on shaft 175 by one or more bearings 215, such as flow bearings (not shown) or ball bearings 215 shown in FIG. 2. The ball bearing generally includes one or more balls 220 held loosely between the inner race 230 and the outer race 235 by retainers 225. The interface 220 (not shown) between the ball 220, retainer 225, and the inner race 230 and the outer race 235 may be filled with fluid or grease to facilitate movement of the ball 220. The structure of the bearing 215 is not a substantial part of the present invention. Importantly, the ferrofluid seal 185 maintains a seal between the outer surface 170 of the shaft 175 and the inner surface 165 of the hub 160 such that the fluid, grease and other looseness associated with the bearing 215 can be reduced. Particles should not reach the disk 130.

도 2에 도시된 것과 같은 일반적인 페로플루이드 밀봉체(185)는 반대극에 연결된 상부 및 바닥 극편(260, 265)을 갖는 환형의 자석(255)으로 구성된 라미네이트(250)를 포함한다. 자석(255)과 극편(260, 265)은 에폭시 또는 납땜을 사용하여 허브(160)의 내측면(165) 또는 축(175)의 외측면(170)에 부착되어 밀봉된다. 페로플루이드 유체(페로플루이드(270))는 극편(260,265)과 축(175)의 외측면(170) 또는 허브(160)의 내측면(165) 사이의 간극(275) 내에 자기적으로 유지되어 축를 허브의 내측면에 밀봉시킨다. 페로플루이드(270)는 일반적으로 탄화수소 또는 합성 에스테르 기저 유체와 같은 캐리어 유체 내에 콜로이드처럼 부유된 Fe3O 또는 자철석과 같은 강자성 입자를 포함한다. 통상적인 페로플루이드 밀봉체(185)에서, 페로플루이드(270)는 동적 작동 중에 급속으로 회전하는 페로플루이드 밀봉체의 페로플루이드에 가해진 원심력으로 인해 페로플루이드의 스플래쉬 및 이동을 야기시킬 수 있는 도 2에 도시된 것처럼 상부 메니스커스(180)를 형성한다. 이러한 스플래쉬와 이동은 디스크(130)의 오염과 밀봉 손실을 야기할 수 있다.A typical ferrofluid seal 185 as shown in FIG. 2 includes a laminate 250 consisting of an annular magnet 255 having top and bottom pole pieces 260 and 265 connected to the opposite pole. Magnet 255 and pole pieces 260, 265 are attached and sealed to inner surface 165 of hub 160 or outer surface 170 of shaft 175 using epoxy or soldering. The ferrofluid fluid (ferrofluid 270) is magnetically retained within the gap 275 between the pole pieces 260, 265 and the outer surface 170 of the shaft 175 or the inner surface 165 of the hub 160 to maintain the shaft. Seal on the inner side of the hub. Ferrofluid 270 generally includes ferromagnetic particles, such as Fe 3 O or magnetite, suspended like a colloid in a carrier fluid, such as a hydrocarbon or synthetic ester base fluid. In a conventional ferrofluid seal 185, the ferrofluid 270 is caused by the centrifugal force exerted on the ferrofluid of the rapidly rotating ferrofluid seal during dynamic operation resulting in splash and movement of the ferrofluid in FIG. 2. The upper meniscus 180 is formed as shown. This splash and movement can cause contamination of the disk 130 and sealing loss.

이러한 문제점을 해결하는 본 발명에 따른 페로플루이드 밀봉체(185)의 일 실시예가 도 3을 참조하여 상세히 설명될 것이다. 이러한 실시예에서, 페로플루이드 밀봉체(185)는 허브(160)의 내측면(165)에 부착되며 축(175)의 외측면(170)과 직면하는 비접촉 관계에 있다. 페로플루이드 밀봉체(185)는 접착제(도시됨), 압입 끼워맞춤 또는 스냅 링(도시 않음)과 같은 소정의 적절한 수단에 의해 내측면(165)에 부착될 수 있다. 페로플루이드 밀봉체(185)는 반대극에 연결된 상부 및 바닥극편(260, 265)을 갖는 환형 자석(255)을 포함한다. 페로플루이드(270)는 극편과 축(175)의 외측면(170) 사이에 자기적으로 유지되어 축를 허브(160)의 내측면에 밀봉시킨다. 극편(260, 265)은 일반적으로 환형의 형태를 가지며 축(175)의 외측면의 반경보다 큰 내측 반경을 갖는다. 본 발명에 따라, 상부 극편(260)은 실질적으로 L형태의 횡단면적을 형성하도록 내측 반경에 연결된 실린더를 갖는 평평한 환형 디스크를 포함한다. L형 횡단면적은 자석(255)의 극 표면에 평행하게 방사형으로 연장하는 긴 수평부(260a)와 축(175)의 외측면(170)에 평행한 짧은 수직부(260b)를 갖는다.An embodiment of the ferrofluid seal 185 according to the present invention that solves this problem will be described in detail with reference to FIG. 3. In this embodiment, the ferrofluid seal 185 is in a non-contact relationship attached to the inner side 165 of the hub 160 and facing the outer side 170 of the shaft 175. The ferrofluid seal 185 may be attached to the inner surface 165 by any suitable means such as adhesive (not shown), press fit or snap ring (not shown). The ferrofluid seal 185 includes an annular magnet 255 having top and bottom pole pieces 260 and 265 connected to the opposite pole. The ferrofluid 270 is magnetically retained between the pole piece and the outer surface 170 of the shaft 175 to seal the shaft to the inner surface of the hub 160. The pole pieces 260 and 265 are generally annular in shape and have an inner radius greater than the radius of the outer surface of the shaft 175. In accordance with the present invention, the upper pole piece 260 comprises a flat annular disk having a cylinder connected to the inner radius to form a substantially L-shaped cross sectional area. The L-shaped cross sectional area has a long horizontal portion 260a extending radially parallel to the pole surface of the magnet 255 and a short vertical portion 260b parallel to the outer surface 170 of the shaft 175.

일반적으로, 상부 및 바닥 극편(260, 265)은 스탬핑 공정을 사용하여 투자성 재료로부터 형성된다. 스탬핑 공정은 종종 극편(260, 265)의 표면에 마크 또는 스크래치를 남기기 때문에, 박막층 또는 니켈과 같은 피복 재료가 극편의 표면에 가해진다. 피복층(2850은 전기 도금, 스프레잉, 및 스퍼터링 또는 증착 공정과 같은 소정의 적절한 기술을 사용하여 가해질 수도 있다. 피복층(285)은 페로플루이드(270)가 밀봉될 수 있는 부드럽고 균일한 표면을 제공함으로써 페로플루이드 밀봉체(185)의 작동을 향상시킨다.In general, the top and bottom pole pieces 260 and 265 are formed from permeable materials using a stamping process. Since the stamping process often leaves marks or scratches on the surfaces of the pole pieces 260 and 265, a coating material such as a thin film layer or nickel is applied to the surface of the pole pieces. Encapsulation layer 2850 may be applied using any suitable technique, such as electroplating, spraying, and sputtering or deposition processes. Encapsulation layer 285 provides a smooth, uniform surface through which ferrofluid 270 can be sealed. Improve operation of the ferrofluid seal 185.

상부 극편(260)은 상부 극편을 바닥 극편(265)으로부터 분리시키는 거리보다 짧은 간극(275)에 의해 축(175)의 외측면(170)으로부터 분리된다. 도 3에 도시된 것처럼, 축(175)가 축 상에 있는 내측 레이스(230)와 허브에 고정된 외측 레이스(235)를 포함하는 베어링(215)에 의해 허브(160)로부터 분리될 때, 상부 극편(260)을 축의 외측면(170)으로부터 분리시키는 간극(275)은 상부 극편을베어링(215)의 내측 레이스(230)로부터 분리시키는 거리보다 짧다.The upper 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 upper pole piece from the bottom pole piece 265. As shown in FIG. 3, when the shaft 175 is separated from the hub 160 by a bearing 215 that includes an inner race 230 on the shaft and an outer race 235 fixed to the hub, the top The gap 275 separating the pole piece 260 from the outer surface 170 of the shaft is shorter than the distance separating the upper pole piece from the inner race 230 of the bearing 215.

바람직하게, 축(175)의 외측면(170)과 직립하는 수직부(260b)의 표면은 수평부(260a)와 결합하는 지접과 하단부 또는 팁(290)에서 곡선 또는 둥근 형태를 나타낸다. 날카로운 코너는 이러한 영역에서 페로플루이드를 정위치에 유지시키는데 필요한 것보다 더 낮은 코너 직상에서의 자기력 또는 압력을 나타내는 높은 유속 밀도의 면적을 생성시킨다. 코너를 둥글게 하는 것은 자속 기울기를 더 큰 면적에 야기시켜 페로플루이드가 더 큰 면적 상에 유지될 수 있게 한다. 페로플루이드는 예를 들어 증착으로 인해 시간에 대해 손실되고, 소정의 량 이하에서 밀봉을 유지할 수 없기 때문에, 이는 교대로 모다 많은 페로플루이드(270)를 초기에 페로플루이드 밀봉체(185) 내에 유입시키고, 밀봉체의 수명을 연장시킬 수 있게 한다. 더욱이, 제조 관점에서, 극편(260, 265)은 스탬핑에 의해 제조되기 때문에, 둥근 코너를 형성하는 것은 보다 용이하며 경제적이다.Preferably, the surface of the vertical portion 260b upright with the outer surface 170 of the shaft 175 exhibits a curved or rounded shape at the abutment and bottom or tip 290 engaging the horizontal portion 260a. The sharp corners create an area of high flow rate density that represents the magnetic force or pressure just below the corners needed to hold the ferrofluid in place in this area. Rounding the corners causes the magnetic flux gradient to be larger in area, allowing the ferrofluid to remain on the larger area. Since ferrofluids are lost over time due to evaporation, for example, and cannot hold the seal below a predetermined amount, this in turn causes many ferrofluids 270 to initially enter the ferrofluid seal 185 and It is possible to extend the life of the seal. Moreover, from the manufacturing point of view, since the pole pieces 260 and 265 are manufactured by stamping, it is easier and more economical to form rounded corners.

축(175)의 외측면(170)을 갖는 밀봉체의 표면적은 상부 편극(260)의 수직부(260b)의 표면적에 직접 비례하기 때문에, 수직 단면적을 갖는 상부 극편을 가능한 한 많이 연장시키는 것이 바람직하다. 이를 수행하는 일 방법은 상부 극편(260)의 수직부(260b)가 바닥 극편과 축(175)의 외측면(170) 사이로 연장할 수 있도록 바닥 극편(265)의 내측 반경을 감소시키는 것이다. 이렇게 하기 위해 상부 극편(260)의 수직부(260b)는 간극(275)보다 큰 상부 극편과 바닥 극편(265) 사이의 거리를 유지하기 위해 테이퍼진다.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 upper polarization 260, it is preferable to extend the upper pole piece with the vertical cross-sectional area as much as possible. Do. One way to do 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 extend between the bottom pole piece and the outer surface 170 of the shaft 175. To do this, the vertical portion 260b of the upper pole piece 260 is tapered to maintain the distance between the upper pole piece and the bottom pole piece 265 that is larger than the gap 275.

축(175)의 외측면(170)으로부터 페로플루이드(270)의 방사형 이동을 더 감소시키기 위해 배리어 박막(295)이 상부 극편(260)의 수직부(260a)에 가해진다. 배리어 박막은 상부 극편 재료의 표면 에너지보다 작은 표면 에너지와 페로플루이드(270)의 표면 장력보다 작은 표면 장력을 갖는 올레오포빅(oleophobic) 및 하드로포빅(hydrophobic) 플루오르 폴리머로부터 형성된다. 상업적으로 적절하게 사용되는 폴리머는 매사추세츠, 뉴 베드포드의 니 루브리컨츠(Nye Lubricants)사로부터 제조되어 사용되고 있는 니바(Nyebar, 등록 상표)이다.The barrier membrane 295 is applied to the vertical portion 260a of the upper pole piece 260 to further reduce the radial movement of the ferrofluid 270 from the outer surface 170 of the shaft 175. The barrier thin film is formed from oleophobic and hydrophobic fluoropolymers having a surface energy less than the surface energy of the upper pole piece material and a surface tension less than the surface tension of the ferrofluid 270. A commercially appropriate polymer is Nyebar (registered trademark) manufactured and used by Nye Lubricants of New Bedford, Massachusetts.

배리어 박막(295)은 스핀 코팅, 스프레잉, 스퍼터링 증착 및 포토리소그래피 공정과 같은 소정의 적절한 기술을 사용하여 플루오르 폴리머의 박막 또는 코팅을 가함으로써 형성될 수도 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 플루오르 폴리머는 상부 극편(260)의 수평부(260a)에 결합된 박막층을 형성하기 위해 상부 극편(260)을 플루오르 폴리머 재료의 용액 내에 담금으로써 형성된다. 용매 침지법은 초과 재료를 제거하는데 사용되며, 상부 극편(260)은 증발 용매를 사용하여 열화된다. 다음, 플루오르 폴리머는 상부 극편(260)의 수평부(260a)에 단단히 결합된 강한 배리어 박막을 형성하기 위해 공기 또는 오븐 드라잉을 사용하여 경화된다.Barrier thin film 295 may be formed by applying a thin film or coating of fluoropolymer using any suitable technique, such as spin coating, spraying, sputter deposition, and photolithography processes. In a preferred embodiment of the invention, the fluoropolymer is formed by immersing the upper pole piece 260 in a solution of fluoropolymer material to form a thin film layer bonded to the horizontal portion 260a of the upper pole piece 260. Solvent dipping is used to remove excess material, and the upper pole piece 260 is degraded using an evaporating solvent. The fluoropolymer is then cured using air or oven drying to form a strong barrier film that is tightly coupled to the horizontal portion 260a of the upper pole piece 260.

도 4에 도시된 본 발명의 또다른 실시예에서, 상부 극편(260)에 대향하는 축(175)의 외측면(170)은 페로플루이드(270)를 상부 극편과 축 사이의 간극(275) 내에 축상으로 집중시키는 자속 구배를 유입시키기 위해 경사진 부분(300)을 갖는다. 이는 상부 극편(260)과 축(175) 사이의 간극(275)을 따라 자속이 균일할 때,플루이드는 상기 간극 내로 이동할 수 있기 때문에 바람직하다. 페로플루이드(270)의 부피는 스핀들 모터가 사용됨에(age) 따라 천천히 감소하기 때문에, 충분한 량의 페로플루이드가 존재함에도 불구하고, 페로플루이드는 완전한 밀봉체를 제공하는 방식으로 위치되지 않는다. 자속 구배를 유입시키는 것은 간극(275) 내의 페로플루이드(270)가 단일 지점, 일반적으로 수직부(260b)의 축 중앙 근처에 축상으로 집중되도록 한다. 경사진 부분(300)은 상부 극편(260)의 내측 반경과 직립 관계에 있으며, 페로플루이드(270)는 축(175)의 외측면(170)으로부터 상부 극편을 분리시키는 간극(275) 내에 자기적으로 유지되어 밀봉체를 형성한다. 본 발명에 따른 이러한 형태의 실시예에서, 경사진 부분(300)은 축(175)의 외측면(170) 주위에서 가공된 한 쌍의 축상으로 분리된 홈 상승된 곡선 표면을 포함한다.In another embodiment of the present invention shown in FIG. 4, the outer surface 170 of the axis 175 opposite the upper pole piece 260 allows the ferrofluid 270 to fall within the gap 275 between the upper pole piece and the axis. It has an inclined portion 300 to introduce a flux gradient that concentrates axially. This is desirable because the fluid can move into the gap when the magnetic flux is uniform along the gap 275 between the upper pole piece 260 and the axis 175. Since the volume of the ferrofluid 270 decreases slowly as the spindle motor is used, despite the presence of a sufficient amount of ferrofluid, the ferrofluid is not positioned in such a way as to provide a complete seal. Introducing a flux gradient causes the ferrofluid 270 in the gap 275 to be concentrated axially near a single point, generally near the center of the axis of the vertical portion 260b. The inclined portion 300 is in an upright relationship with the inner radius of the upper pole piece 260, and the ferrofluid 270 is magnetically within the gap 275 separating the upper pole piece from the outer surface 170 of the shaft 175. To form a seal. In this form of embodiment in accordance with the present invention, the inclined portion 300 includes a pair of axially separated groove raised curved surfaces that are machined about the outer surface 170 of the shaft 175.

선택적으로, 도 5에 도시된 것처럼, 경사진 부분(300)은 축(175) 주위에서 링(310)의 선단을 형성하는 각도에서 교차하는 두 개의 경사진 표면을 포함할 수 있다. 링(310)은 축 자체(도시 않음)의 구성 부분, 또는 도 5에 도시된 것처럼 축(175)에 고정되고 동축인 분리된 부분일 수 있다. 본 발명에 따른 형태의 실시예는 링(310)이 축를 고강도, 높은 전기전도성, 저가 및 가공 용이성을 갖는 다른 바람직한 특성을 갖는 스테인레스 강과 같은 비자성 재료로 제조되도록 하는 투자성 재료로 제조된다는 점에서 부가적인 장점을 갖는다.Optionally, as shown in FIG. 5, the inclined portion 300 may include two inclined surfaces that intersect at an angle forming the tip of the ring 310 around the axis 175. Ring 310 may be a component of the shaft itself (not shown), or a separate portion fixed and coaxial to shaft 175 as shown in FIG. 5. An embodiment of the type according to the invention is that the ring 310 is made of an investmentable material which allows the shaft to be made of a nonmagnetic material such as stainless steel with other desirable properties having high strength, high electrical conductivity, low cost and ease of processing. Has additional advantages.

본 발명에 따른 바람직한 형태의 실시예에서, 상부 극편(260)은 상술된 것처럼 실질적으로 L형태인 횡단면적을 가지며, 수직부(260b)가 경사진 부분(300)과 직립 관계에 있도록 위치된다.In an embodiment of the preferred form according to the invention, the upper pole piece 260 has a cross-sectional area that is substantially L-shaped as described above, and is positioned such that the vertical portion 260b is in an upright relationship with the inclined portion 300.

도 6은 L형 횡단면과 도 4에 도시한 바와 같은 외형부(300)를 갖춘 상부 극편(260)을 사용하는 페로풀루이드 밀봉체(185)내부로 유도되는 자속구배를 도시하는 그래프이다.FIG. 6 is a graph showing the magnetic flux gradient induced into the ferropuloid seal 185 using the L-shaped cross section and the upper pole piece 260 with the contour 300 as shown in FIG.

이와는 달리, 도 7에 도시한 바와 같이, 직선 축(175)과 대향하는 상부 극편(260)의 수직부(260b)의 표면(315)은 소정의 자속구배를 도입하도록 형상화될 수 있다. 본 변형예에서, 축(175)과 대향하는 수직부(260b)의 표면은 자속선을 상부 극편(255)의 수직부의 축 중심부 근처에 있는 지점에 집중시키도록 구부러져 있거나 원뿔 형태로 되어 있다.Alternatively, as shown in FIG. 7, the surface 315 of the vertical portion 260b of the upper pole piece 260 opposite the linear axis 175 may be shaped to introduce a predetermined magnetic flux gradient. In this variant, the surface of the vertical portion 260b opposite the axis 175 is bent or conical to concentrate the flux line at a point near the axis center of the vertical portion of the upper pole piece 255.

도 8에 도시된 또다른 실시예에서, L형 상부 극편(260)은 수직부(260b)가 직선의 외측면(170)을 갖는 축(175)과 각(320)을 이루도록 구부러질 수 있다. 본 실시예에서, 자속은 축(175) 근처에 있는 수직부(260b)의 하단부 또는 선단(290)에 집중된다. 도 9는 수직부가 축(175)의 외측면(170)과 각도(320)를 이루는 상부 극편을 사용하는 페로풀루이드 밀봉체(185) 내부로 도입되는 자속구배를 도시하는 그래프이다. 라인(330,331,333,334)은 각각 0, 10, 30, 및 40도의 각(320)을 이루는 상부 굽힘 극편용 자속구배를 도시한다.In another embodiment shown in FIG. 8, the L-shaped upper pole piece 260 may be bent such that the vertical portion 260b forms an angle 320 with an axis 175 having a straight outer surface 170. In this embodiment, the magnetic flux is concentrated at the lower end or tip 290 of the vertical portion 260b near the axis 175. FIG. 9 is a graph showing the magnetic flux gradient introduced into the ferrofluid seal 185 using the upper pole piece whose vertical portion makes an angle 320 with the outer surface 170 of the shaft 175. Lines 330, 331, 333, 334 show the magnetic gradient for the upper bending pole piece making an angle 320 of 0, 10, 30, and 40 degrees, respectively.

도 10에 도시한 또다른 실시예에서, 본 발명은 페로풀루이드 밀봉체가 외측 밀봉체를 형성하는데 사용될 때 페로풀루이드(270)의 외측 이동 또는 튀김을 감소시키는 캐쳐(335)를 갖춘 페로풀루이드 밀봉체(185)에 관한 것이다. 본 실시예에서, 페로풀루이드 밀봉체(185)는 축(175)과 허브(160) 사이에 위치된 대향 극에 연결되는 환형 극편(260, 265) 쌍을 갖춘 환형 자석(255)을 포함한다. 상기 극편(260,265)은 자기 투과재료로 제조되며 허브(160)의 내측 표면(165) 반경보다 작은 외측 반경을 가진다. 캐쳐(335)는 허브(160)의 내측면(165)에 부착된다. 캐쳐(335)는 자기 투과재료로 제조된 환형 링을 포함하며 극편(260,265)의 외측반경에 대향하는 관계로 곡면을 가진다. 페로풀루이드(270)는 캐쳐(335)로부터 극편(260,265)을 분리하는 간극(275) 내부에 자기적으로 유지되어 이들 사이에 밀봉을 형성함으로써, 허브(160)가 축(175)에 대해 회전할 때 페로풀루이드(270)의 외측 이동 및 튀김이 점차적으로 감소된다. 바람직하게, 상기 곡면은 반원형 또는 U형 횡단면을 가지며 이들 횡단면 부분들은 극편(260,265)의 외경과 관련하여 지향되어 있음으로써 U형 개방단부가 극편의 외경을 지나쳐서 내측 반경방향으로 연장한다. 캐쳐(335)는 단일 부품으로 형성되거나 곡면을 형성하도록 결합되는 상부 및 바닥부(도시않음)를 가지며, 이들 중에 하나는 허브(160)와 일체로 형성될 수 있다. 캐쳐(335)는 에폭시와 같은 접착제, O링 또는 플라스틱 결합제를 포함하는 임의의 적합한 수단에 의해 허브(160)에 부착될 수 있다.In another embodiment, shown in FIG. 10, the present invention provides a ferro with a catcher 335 that reduces outward movement or splashing of the ferrofluid 270 when the ferrofluid seal is used to form an outer seal. It relates to a pluid seal (185). In this embodiment, the ferrofluid seal 185 includes an annular magnet 255 having a pair of annular pole pieces 260, 265 connected to opposite poles located between the shaft 175 and the hub 160. do. The pole pieces 260 and 265 are made of a magnetically permeable material and have an outer radius less than the radius of the inner surface 165 of the hub 160. The catcher 335 is attached to the inner side 165 of the hub 160. The catcher 335 includes an annular ring made of a magnetically permeable material and has a curved surface in opposition to the outer radii of the pole pieces 260 and 265. Ferrofluid 270 is magnetically retained within gap 275 separating pole pieces 260 and 265 from catcher 335 to form a seal therebetween, such that hub 160 is about axis 175. Outward movement and splashing of the ferrofluid 270 is gradually reduced as it rotates. Preferably, the curved surface has a semi-circular or U-shaped cross section and these cross-sectional portions are oriented with respect to the outer diameters of the pole pieces 260 and 265 so that the U-shaped open end extends inward radially beyond the outer diameter of the pole piece. The catcher 335 has a top and a bottom (not shown) that are formed as a single piece or joined to form a curved surface, one of which may be integrally formed with the hub 160. The catcher 335 may be attached to the hub 160 by any suitable means including an adhesive such as epoxy, an O-ring or a plastic binder.

일 실시예에서, 축(175), 극편(260,265), 페로풀루이드(270), 캐쳐(335) 및 허브(160)는 극편이 축에 전기적으로 연결되며, 페로풀루이드가 극편 및 캐쳐에 전기적으로 연결되며, 캐쳐가 허브에 전기적으로 연결되도록 전기 도체재료로 제조된다. 바람직하게, 극편(260,265)의 외경 및 허브(160)의 내경은 극편을 캐쳐(335)에 전기적으로 연결하는 페로풀루이드(270)의 표면적이 약 1 ×109오옴 이하의 저항을 제공할 수 있도록 선택된다. 바람직하게, 상기 표면적은 약 0.4 ×109오옴, 더 바람직하게는 약 0.22 ×109오옴 이하의 저항을 제공하도록 선택된다. 극편(260,265)은 전기적으로 도체인 에폭시 또는 극편과 축 사이의 강제 끼움기구를 통해 축(175)에 전기적으로 연결될 수 있다.In one embodiment, the shaft 175, the pole pieces 260 and 265, the ferropuloid 270, the catcher 335 and the hub 160 have the pole pieces electrically connected to the shaft, and the ferrofluids to the pole pieces and the catcher. Electrically connected, the catcher is made of an electrically conductive material such that the catcher is electrically connected to the hub. Preferably, the outer diameters of the pole pieces 260 and 265 and the inner diameter of the hub 160 may provide a resistance of about 1 × 10 9 ohms or less on the surface area of the ferrofluid 270 that electrically connects the pole pieces to the catcher 335. Is chosen to be. Preferably, the surface area is selected to provide a resistance of about 0.4 × 10 9 ohms, more preferably about 0.22 × 10 9 ohms or less. The pole pieces 260 and 265 may be electrically connected to the shaft 175 through an electrically conductive epoxy or a force fitting mechanism between the pole pieces and the shaft.

또다른 실시예에서, 본 발명은 고정축을 회전 허브에 대해 밀봉시키기 위한 정적인 페로풀루이드 밀봉체에 관한 것이다. 종래의 페로풀루이드 밀봉체에 있어서, 자석과 극편은 허브의 내면 또는 축의 외면에 직접 부착되며, 대응 표면에 직면하도록 위치된다. 통상적으로, 상기 페로풀루이드 밀봉체는 허브에 부착되며 축 주위에서 허브와 함께 회전한다. 전술한 바와 같이, 이러한 회전은 속도성분이 극편과 축의 외측면 사이에 자기적으로 유지되어 있는 페로풀루이드를 가로지르도록 한다. 고속에서 페로풀루이드 내에 발생되는 원심력은 축에 페로풀루이드를 유지하게 하는 자속성능을 종종 초과하여 밀봉상태를 유지하는 페로풀루이드 밀봉체의 손상을 유발한다.In yet another embodiment, the present invention relates to a static ferropuloid seal for sealing the stationary shaft against the rotating hub. In conventional ferrofluid seals, the magnet and the pole piece are attached directly to the inner surface of the hub or to the outer surface of the shaft and are positioned to face the corresponding surface. Typically, the ferrofluid seal is attached to the hub and rotates with the hub about the axis. As mentioned above, this rotation causes the velocity component to traverse the ferrofluid, which is magnetically held between the pole piece and the outer surface of the shaft. Centrifugal forces generated in the ferrofluid at high speed often cause damage to the ferrofluid seals that remain sealed beyond the magnetic flux capability that keeps the ferrofluid on the shaft.

본 발명에 따라 회전 허브(355)에 대해 고정축(350)을 밀봉하기 위한 정적인 페로풀루이드 밀봉체(345)의 실시예를 도 11과 관련하여 설명한다. 본 발명에 있어서, 내측 단부 또는 기단부(365)에서 고정축(350)의 외측면(370)에 부착되고 말단부(375)에서 대향 극에 연결된 상부 및 바닥 극편(390,395)을 갖춘 자석(385)의 박층부(380)에 부착되는 지지 아암(360)이 제공된다. 상기 지지 아암(360)은 허브(355)의 내측면에 거의 반경방향으로 연장하여, 고정 지지 아암을 지나서 허브의 자유로운 회전을 가능하게 하도록 단지 작은 공간만을 남겨 둔다. 일반적으로, 지지 아암(360)은 상부 극편(390)과의 자기 결합을 줄일 수 있는 비자성 재료로 제조된다. 상기 박층부(380)는 납땜, 접착제 또는 에폭시, 및 태브(도시않음)와 같은 기계적 수단을 포함하는 임의의 수단에 의해 지지 아암(360)에 체결됨으로써 지지 아암과 일체로 형성되어 이들을 제위치에 고정하도록 박층부의 외측 반경을 넘어서 겹쳐진다.An embodiment of a static ferrofluid seal 345 for sealing the fixed shaft 350 with respect to the rotating hub 355 in accordance with the present invention is described with reference to FIG. In the present invention, a magnet 385 having upper and bottom pole pieces 390 and 395 attached to the outer surface 370 of the fixed shaft 350 at the inner end or proximal end 365 and connected to the opposite pole at the distal end 375. A support arm 360 is provided that is attached to the thin layer portion 380. The support arm 360 extends almost radially to the inner side of the hub 355, leaving only a small space to allow free rotation of the hub past the stationary support arm. Generally, the support arm 360 is made of a nonmagnetic material that can reduce magnetic coupling with the upper pole piece 390. The thin layer portion 380 is integrally formed with the support arm by being fastened to the support arm 360 by any means including mechanical means such as soldering, adhesives or epoxy, and tabs (not shown) to hold them in place. Overlap the outer radius of the laminate to fix it.

이러한 설계에 있어서 중요한 요소는 베어링(215)의 외측 레이스와 같이 허브(355)에 부착되거나 고정되어 허브와 함께 회전하는 부품인 자기 차폐 아암(400)이다. 자기 차폐아암(400)은 납땜, 접착제 또는 에폭시와 같은 임의의 적합한 수단에 의해 허브(355)(또는 허브에 부착된 부품)에 고정될 수 있다. 자기 차폐아암(400)은 일반적으로 내측 반경부에 결합된 실린더를 갖춘 평탄한 환형 디스크를 포함하며 이는 허브(355)로부터 상기 박층부(380)의 내측 반경부와 상기 축(350)의 외측면(370) 중간지점으로 연장하는 반경방향으로 연장하는 부분(400a)과 축방향으로 연장하는 차폐부(400b)를 갖는 L형 횡단면을 가진다.An important element in this design is the magnetic shield arm 400, which is a component that is attached to or fixed to the hub 355 and rotates with the hub, such as the outer race of the bearing 215. The magnetic shield arm 400 may be secured to the hub 355 (or components attached to the hub) by any suitable means such as soldering, adhesives or epoxy. The magnetic shield arm 400 generally comprises a flat annular disk having a cylinder coupled to the inner radius, which is from the hub 355 to the inner radius of the thin layer 380 and the outer surface of the shaft 350. 370 has an L-shaped cross section with a radially extending portion 400a extending to an intermediate point and a shielding portion 400b extending axially.

자기 차폐아암(400)은 자기 투과재료로 제조되며 페로풀루이드(270)는 박층부의 극편(390,395) 사이의 간극(405) 내에 자기적으로 유지되며, 상기 차폐부(400b)의 내측면은 축(350)과 허브(355) 사이의 말봉을 완전하게 한다. 바람직한 일 실시예에서, 자기 차폐 아암(400)은 전술한 바와 같이 페로풀루이드의 밀봉체를 개선하는데 충분히 부드러운 표면을 제공하도록 표면에 니켈 박층 또는 도금층(285)을 포함한다. 회전식 자기 차폐 아암(400)의 차폐부(400a)가박층부(380)의 내측 반경의 안쪽, 즉 정적인 자석(385)과 역시 정적인 축(350) 사이에 있으므로, 페로풀루이드(270)상에 작용하는 속도성분은 자기 차폐 아암(400)의 회전표면으로부터 박층부(380)의 정적인 표면쪽으로 외측으로 감소된다. 따라서, 간극(405)으로부터 비산하게 될 페로풀루이드(270)에 작용하는 원심력은 현저히 사라진다. 게다가, 이러한 영역에서 페루풀루이드(270)상에 작용하는 차폐부(400b)의 회전에 의해 형성된 원심력이 자기 차폐아암(400)의 차폐부로부터 박층부(380)쪽으로 가압하는 경향이 있어서 상기 차폐부와 박층부 사이에 페로풀루이드를 포획 유지한다. 따라서, 스핀들 모터(155)와 디스크 챔버 사이의 밀봉도가 13,000rpm을 초과하는 고속 회전에서도 유지된다.The magnetic shielding arm 400 is made of a magnetically permeable material and the ferrofluid 270 is magnetically retained in the gap 405 between the pole pieces 390 and 395 of the thin layer portion, and the inner surface of the shielding portion 400b is Complete the bar between the shaft 350 and the hub 355. In one preferred embodiment, the magnetic shield arm 400 includes a thin nickel or plated layer 285 on the surface to provide a smooth enough surface to improve the seal of the ferrofluid as described above. Since the shield 400a of the rotary magnetic shield arm 400 is inside the inner radius of the thin layer portion 380, that is, between the static magnet 385 and the static axis 350, the ferrofluid 270. The velocity component acting on the phase is reduced outward from the rotational surface of the magnetic shield arm 400 toward the static surface of the thin layer portion 380. Thus, the centrifugal force acting on the ferrofluid 270 to be scattered from the gap 405 is remarkably disappeared. In addition, in such a region, the centrifugal force formed by the rotation of the shield 400b acting on the perufluid 270 tends to press toward the thin layer 380 from the shield of the magnetic shield arm 400. Capture and hold the ferrofluid between the shield and the lamella. Thus, the degree of sealing between the spindle motor 155 and the disk chamber is maintained even at high speeds in excess of 13,000 rpm.

도 11에 도시된 실시예예서, 상부 극편은 상부 극편(390)으로부터 자속을 집중시키는데 공통으로 사용되는 것과 같은 Z형 횡단면을 가진다. 그러나, 상부 극편(390)도 전술한 바와 같이 L형 횡단면을 가진다. 게다가, L형 상부 극편의 수직부(260b)의 외측면 또는 차폐부(400b)의 내측면이 전술한 외형부(285)를 포함하여 자속을 축방향으로 집중시킴으로써 페로풀루이드 밀봉체(345)의 수명을 연장시킨다.In the embodiment shown in FIG. 11, the upper pole piece has a Z-shaped cross section as is commonly used to concentrate the magnetic flux from the upper pole piece 390. However, the upper pole piece 390 also has an L-shaped cross section as described above. In addition, the outer surface of the vertical portion 260b of the L-shaped upper pole piece or the inner surface of the shielding portion 400b includes the outer portion 285 described above to concentrate the magnetic flux in the axial direction so that the ferrofluid seal 345 ) To extend the life of the product.

또한, 자기 차폐 아암(400)의 표면의 모두 또는 일부는 전술한 바와 같이 장벽 필름을 형성하도록 나이에바(Nyebar)(등록상표)와 같은 풀루오로-폴리머로 도포될 수 있다. 상기 장벽 필름(295)을 위치시키는데 중요한 영역은 자기 차폐 아암(400)의 반경방향 연장부(400a)와 차폐부(400b) 사이에 있는 접합부의 내측 코너이다. 덜 중요하지만, 지지 아암(360)의 기단부(365) 또는 축(350)에 대향하는차폐부(400b)의 외측면, 및 바닥 극편(395)의 하부면에 장벽 필름(295)을 도포하는 것도 바람직할 수 있다. 차폐부(400b)의 외측표면에 장벽 필름(295)을 도포하는 것에 의해 스핀들 모터(155) 내측으로 페로풀루이드(270)의 이동을 제거하거나 감소시킬 수 있다. 바닥 극편(395)의 하부면에 장벽 필름(295)을 도포하는 것에 의해 바닥 극편과 자기 차폐 아암(400) 사이의 페로풀루이드(270)의 이동을 추가로 감소시킬 수 있다. 일반적으로, 장벽 필름(295)은 페로풀루이드 밀봉체(345)의 작동과 간섭을 피하기 위해 차폐부의 내측 밀봉면에는 도포되지 않는다. 그러나, 전체 자기 차폐아암(400)이 전체 표면 위에 장벽 필름(295)을 형성하도록 침지될 수 있으며 풀루오로-폴리머 층이 충분히 얇게 제공된 페로풀루이드 밀봉체(345)의 작동에 간섭하지 않을 것이다.In addition, all or part of the surface of the magnetic shield arm 400 may be applied with a pulluro-polymer, such as Nyebar®, to form a barrier film as described above. An important area for positioning the barrier film 295 is the inner corner of the junction between the radial extension 400a and the shield 400b of the magnetic shield arm 400. Less important, but also applying the barrier film 295 to the outer surface of the shield 400b opposite the proximal end 365 or axis 350 of the support arm 360 and the lower surface of the bottom pole piece 395. It may be desirable. The application of the barrier film 295 to the outer surface of the shield 400b can eliminate or reduce the movement of the ferrofluid 270 inside the spindle motor 155. Application of the barrier film 295 to the bottom surface of the bottom pole piece 395 may further reduce the movement of the ferrofluid 270 between the bottom pole piece and the magnetic shield arm 400. In general, the barrier film 295 is not applied to the inner sealing surface of the shield to avoid interference with the operation of the ferrofluid seal 345. However, the entire magnetic shield arm 400 can be immersed to form the barrier film 295 over the entire surface and will not interfere with the operation of the ferrofluid seal 345 provided that the pullulo-polymer layer is sufficiently thin. will be.

본 발명의 몇몇 중요한 일면에 대해 그들의 구조, 기능 및 장점들을 더욱 강조하기 위해 반복 설명될 것이다.Several important aspects of the invention will be described again to further emphasize their structure, function, and advantages.

일면으로서, 축 주위에 배열된 허브의 내측면에 대해 투자성 축의 외측면을 밀봉하기 위한 밀봉체가 제공된다. 상기 밀봉체는 축과 허브 사이에 위치된 환형 자석과, 상기 자석의 대향 극들에 연결된 상부 극편과 바닥 극편, 및 사이에 밀봉체를 형성하도록 축의 외측면과 상부 극편의 수직부 사이에 자기적으로 유지되는 페로풀루이드를 포함하며, 상기 상부 및 바닥 극편은 자기 투과재료를 포함하며 축의 외측면의 반경보다 큰 내측 반경을 갖는 환형 형태이며, 상기 상부 극편은 자석의 극 표면에 거의 평행한 길다란 수평부와 상기 축의 외측면에 비-접촉관계로 마주보는 짧은 수직부를 갖춘 거의 L형인 횡단면을 포함한다.In one aspect, a seal is provided for sealing the outer side of the permeable shaft with respect to the inner side of the hub arranged around the shaft. The seal is magnetically between the annular magnet located between the shaft and the hub, the upper pole piece and the bottom pole piece connected to opposite poles of the magnet, and a vertical portion of the outer side and the upper pole piece of the shaft to form a seal therebetween. Wherein the top and bottom pole pieces comprise a magnetically permeable material and have an annular shape having an inner radius greater than the radius of the outer surface of the shaft, the top pole pieces being substantially parallel to the pole surface of the magnet. It includes an almost L-shaped cross section with a horizontal portion and a short vertical portion facing non-contacted to the outer surface of the axis.

일 실시예에서, 상부 극편은 바닥 극편으로부터 상부 극편을 분리시키는 거리보다 작은 간극만큼 축의 외측면으로부터 분리되어 있다. 다른 실시예에서, 축은 허브로부터 축을 분리시키는 베어링의 내측 레이스를 더 포함하며, 상기 간극은 베어링의 내측 레이스로부터 상부 극편을 분리하는 거리 보다 작다. 또다른 실시예에서, 상부 극편은 자속구배를 커다란 영역에 걸쳐 화갓ㄴ시키도록 수직부가 수평부와 결합하는 곡선 코너를 포함함으로써 페로풀루이드가 커다란 영역 위에 유지될 수 있다. 또다른 실시예에서, 상부 극편의 수직부는 자속구배를 커다란 영역에 걸쳐서 확산시키기 위해 하단부에 곡선 선단부를 포함함으로써 페로풀루이드가 커다란 영역에 걸쳐서 유지될 수 있다. 또다른 실시예에서, 바닥 극편은 상부 극편의 내측 반경보다 작은 내측 반경을 가지며 상부 극편의 수직부는 바닥 극편의 내측 반경과 축의 외측면 사이로 연장한다. 또다른 실시예에서, 상부 극편의 수직부는 바닥 극편으로부터 상부 극편을 분리시키는 거리를 증가시키도록 수직부의 하부 선단에 수평부를 결합하는 곳이 경사져 있다. 또다른 실시예에서, 나이에바(등록상표) 코팅이 축의 외측면으로부터 멀어지는 페로풀루이드의 반경방향 이동을 감소시키도록 상부 극편의 수평부에 도포된다. 또다른 실시예에서, 니켈 도금이 극편에 도포되어 페로풀루이드와 접촉하는 실질적으로 부드러운 표면을 제공한다. 또다른 실시예에서, 축은 외형부를 포함하며 상기 밀봉체는 축과 허브 사이에 위치되어 상부 극편의 수직부가 외형부와 대향 관계를 이룬다. 또다른 실시예에서, 상부 극편의 수직부는 상부 극편과 사이에 페로풀루이드를 축방향으로 집중시키는 축 사이에 자속구배를 유도하도록 축의 외측면에 대해 각을 이루도록 형성된다. 또다른실시예에서, 상부 극편의 수직부는 수직부의 외형 표면의 중심과 축의 외측 표면 사이에 페로풀루이드를 축방향으로 집중시키는 축과 상부 극편 사이에 자속구배를 유도하도록 축의 외측면과 대향하는 외형표면을 포함한다. 본 발명의 밀봉체는 축이 연결되는 기저부와 축 주위에 허브를 회전가능하게 지지할 수 있고 상기 축과 허브에 각각 부착되는 내외측 레이스를 갖춘 베어링과 허브에 부착되는 자석 및 축에 대해 허브를 회전시키도록 허브상의 자석과 상호작용할 수 있는 기저판상의 고정자 권선을 더 포함하는 스핀들 모터에 특히 유용하다.In one embodiment, the upper pole piece is separated from the outer side of the shaft by a gap less than the distance separating the upper pole piece from the bottom pole piece. In another embodiment, the shaft further comprises an inner race of the bearing separating the shaft from the hub, the gap being less than the distance separating the upper pole piece from the inner race of the bearing. In another embodiment, the upper pole piece includes a curved corner where the vertical portion joins the horizontal portion to draw the magnetic flux gradient over a large area so that the ferrofluid can be maintained over the large area. In another embodiment, the vertical portion of the upper pole piece includes a curved tip at the bottom to spread the magnetic flux gradient over the large area so that the ferrofluid can be maintained over the large area. In another embodiment, the bottom pole piece has an inner radius less than the inside radius of the top pole piece and the vertical portion of the top pole piece extends between the inside radius of the bottom pole piece and the outer side of the shaft. In another embodiment, the vertical portion of the upper pole piece is inclined to join the horizontal portion to the lower tip of the vertical portion to increase the distance separating the upper pole piece from the bottom pole piece. In another embodiment, a Nieba® coating is applied to the horizontal portion of the upper pole piece to reduce the radial movement of the ferrofluid away from the outer side of the axis. In another embodiment, nickel plating is applied to the pole pieces to provide a substantially smooth surface in contact with the ferrofluid. In another embodiment, the shaft comprises an outer contour and the seal is located between the shaft and the hub such that the vertical portion of the upper pole piece faces the contour. In another embodiment, the vertical portion of the upper pole piece is formed to be angled with respect to the outer surface of the axis to induce a magnetic flux gradient between the axis that concentrates the ferrofluid in the axial direction therebetween. In another embodiment, the vertical portion of the upper pole piece opposes the outer surface of the shaft to induce a magnetic flux gradient between the upper pole piece and the axis which axially concentrates the ferrofluid between the center of the outer surface of the vertical portion and the outer surface of the shaft. Includes external surfaces The seal of the present invention is capable of rotatably supporting the hub around the shaft and the base to which the shaft is connected, and the hub and the magnet against the shaft and the bearing attached to the hub and the inner and outer races respectively attached to the shaft and the hub. It is particularly useful for spindle motors that further comprise stator windings on the base plate that can interact with magnets on the hub to rotate.

또다른 일면에 있어서, 축 주위에 배열딘 허브의 내측면에 대해 투자성 축의 외측면을 밀봉하는 방법이 제공된다. 상기 방법은 (a) 대향 극편에 연결되는 상부 극편과 바닥 극편을 갖춘 환형 자석을 포함하는 적층부를 형성하는 단계와, (b) 상부 극편의 수직부가 축의 외측면에 거의 평행하게 상기 허브의 내측면과 축의 외측면 상이에 적층부를 위치시키는 단계, 및 (c) 사이에 밀봉체를 형성하도록 축의 외측과 상부 극편의 수직부 사이에 페로풀루이드를 분사시키는 단계를 포함하며, 상기 상부 및 바닥 극편은 축의 외측면의 반경보다 큰 내측 반경을 갖는 환형 형태를 가지며, 상부 극편은 자석 극 표면에 거의 평행한 길다란 수평부와 상기 축의 외측면에 거의 평행한 짧은 수직부를 갖는 거의 L형인 횡단면을 가진다.In another aspect, a method is provided for sealing the outer side of a permeable shaft against the inner side of a hub arranged around the shaft. The method comprises the steps of (a) forming a stack comprising an annular magnet having an upper pole piece and a bottom pole piece connected to an opposite pole piece, and (b) an inner side of the hub such that the vertical portion of the upper pole piece is substantially parallel to the outer side of the shaft. Positioning the stack between the outer side of the shaft and (c) and injecting a ferrofluid between the outer side of the shaft and the vertical portion of the upper pole piece to form a seal between the upper and bottom pole pieces. The silver pole has an annular shape with an inner radius greater than the radius of the outer side of the axis, and the upper pole piece has an almost L-shaped cross section with an elongated horizontal portion almost parallel to the magnet pole surface and a short vertical portion almost parallel to the outer side of the axis.

일 실시예에 있어서, 상기 단계 (b)는 상부 극편의 수직부가 바닥 극편으로부터 상부 극편을 분리시키는 거리 보다 작은 간극만큼 축의 외측으로부터 분되도록 적층부를 위치시키는 단계를 포함한다. 다른 실시예에 있어서, 상기 축은 허브로부터 축을 분리시키는 베어링의 내측 레이스를 포함하며, 상기 단계 (b)는 상기간극이 베어링의 내측 레이스로부터 극편을 분리시키는 거리 보다 작도록 적층부를 위치시키는 단계를 포함한다. 또다른 실시예에서, 단계 (a)는 커다란 영역에 걸쳐자속구배를 확산시키도록 수직부가 하단부에서 수평부와 곡선 선단부를 결합함으로써 페로풀루이드가 커다란 영역에 걸쳐서 유지될 수 있게 하는 곡선 코너를 갖춘 상부 극편을 형성하는 단계를 포함한다.In one embodiment, step (b) comprises positioning the stack such that the vertical portion of the upper pole piece is split from the outside of the axis by a gap less than the distance separating the upper pole piece from the bottom pole piece. In another embodiment, the shaft includes an inner race of the bearing that separates the shaft from the hub, and step (b) includes positioning the stack such that the gap is less than a distance separating the pole piece from the inner race of the bearing. do. In another embodiment, step (a) has a curved corner whereby the vertical portion joins the horizontal portion and the curved tip portion at the bottom portion to spread the flux gradient over the large area so that the ferrofluid can be maintained over the large area. Forming an upper pole piece.

또다른 일면에 있어서, 축 주위에 배열된 허브의 내측면에 대해 투자성 축의 외측면을 밀봉하기 위한 밀봉체가 제공된다. 상기 밀봉체는 축과 허브 사이에 위치된 대향 극편에 고정되는 상부 및 바닥 환형 극편을 갖춘 환형 자석과, 사이에 밀봉체를 형성하도록 축의 외측면으로부터 상부 극편을 분리시키는 간극내에 자기적으로 유지되는 페로풀루이드, 및 상기 축에 대한 간극을 가로지르는 커다란 영역에 걸쳐서 페로풀루이드가 유지될 수 있도록 자속구배를 커다란 영역에 걸쳐서 확산시키는 수단을 포함하며, 상기 극편은 축의 외측면의 반경보다 큰 내측 반경을 가진다.In another aspect, a seal is provided for sealing the outer side of the permeable shaft against the inner side of the hub arranged around the shaft. The seal is magnetically retained in a gap separating the upper pole piece from the outer side of the shaft to form a seal therebetween, with an annular magnet having top and bottom annular pole pieces fixed to opposite pole pieces positioned between the shaft and the hub. And a means for diffusing the flux gradient over a large area such that the ferrofluid can be maintained over a large area across the gap about the axis, the pole piece being greater than the radius of the outer surface of the axis. Has an inner radius.

일 실시예에서, 자속구배를 커다란 영역에 걸쳐서 확산시키기 위한 상기 수단은 상부 극편의 내경부에 원통형 연장부를 포함하며, 상기 원통형 연장부는 축의 외측면에 비접촉식으로 대향하고 있다. 다른 실시예에서, 원통형 연장부와 축의 외측면 사이의 간극은 바닥 극편으로부터 원통형 연장부를 분리시키는 거리보다 작다. 또다른 실시예에서, 상기 축은 허브로부터 축을 분리시키는 베어링의 내측 레이스를 포함하며, 상기 원통형 연장부와 축의 외측면 사이의 간극은 베어링의 내측 레이스로부터 원통형 연장부를 분리시키는 거리 보다 작다.In one embodiment, the means for spreading the magnetic flux gradient over a large area comprises a cylindrical extension in the inner diameter of the upper pole piece, the cylindrical extension being in a non-contacting opposition to the outer surface of the shaft. In another embodiment, the gap between the cylindrical extension and the outer side of the shaft is less than the distance separating the cylindrical extension from the bottom pole piece. In another embodiment, the shaft includes an inner race of the bearing that separates the shaft from the hub, and the gap between the cylindrical extension and the outer surface of the shaft is less than the distance separating the cylindrical extension from the inner race of the bearing.

또다른 실시예에서, 축 주위에 배열된 허브의 내측면에 대해 투자성 축의 외측면을 밀봉하기 위한 밀봉체가 제공된다. 상기 밀봉체는 축과 허브 사이에 위치된 반대편 극편에 결합되는 상부 및 바닥 환형 극편을 갖춘 환형 자석과, 상기 축의 외측면이고 상부 극편의 내경과 대향하는 관계에 있는 외형부, 및 사이에 밀봉체를 형성하도록 상기 축의 외측면으로부터 상부 극편을 분리시키는 간극내에 자기적으로 유지되는 페로풀루이드를 포함하며, 상기 극편이 축의 외측면 반경보다는 크지만 자석의 내경 보다는 작은 내측 반경을 가지며 투자성 재료로 제조됨으로써, 상기 외형부가 상부 극편과 축 사이의 간극내에 페로풀루이드를 축방향으로 집중시키는 자속구배를 유도한다.In another embodiment, a seal is provided for sealing the outer side of the permeable shaft against the inner side of the hub arranged around the shaft. The seal includes an annular magnet having top and bottom annular pole pieces coupled to opposite pole pieces positioned between the shaft and the hub, an outer surface of the shaft and having an opposite relationship to the inner diameter of the top pole piece, and the seal body therebetween. A ferrofluid that is magnetically retained in the gap separating the upper pole piece from the outer face of the shaft to form a lateral face, wherein the pole piece has an inner radius larger than the outer face radius of the shaft but smaller than the inner diameter of the magnet By being produced as, the contour induces a magnetic flux gradient that concentrates the ferrofluid in the axial direction within the gap between the upper pole piece and the shaft.

일 실시예에서, 상부 극편은 자석 극 표면에 거의 평행한 길다란 수평부과 축의 외측면에 거의 평행한 짧은 수직부를 갖춘 거의 L형인 횡단면부를 포함하며, 또한 수직부가 외형부와 대향 관계가 되도록 위치된다. 다른 실시예에서, 축의 외측면의 외형부는 상부 극편과 대향관계인 상승된 곡면을 포함한다. 또다른 실시예에서, 축의 외측면의 외형부는 축 주위에 링의 정점을 형성하도록 각지게 교차하는 두 개의 경사면을 포함한다. 또다른 실시예에서, 축의 외측면의 외형부는 사이에 곡면을 형성하도록 축의 외측면 주위에 원주변이 기계가공된 축방향으로 분리된 홈쌍을 포함한다. 또다른 실시예에서, 외형부는 축에 부착된 동축 링을 포함한다. 또다른 실시예에서, 상기 링은 투자성 재료이며 축은 비자성이다.In one embodiment, the upper pole piece comprises a substantially L-shaped cross section with an elongate horizontal portion substantially parallel to the magnet pole surface and a short vertical portion almost parallel to the outer surface of the axis, and is positioned such that the vertical portion faces the contour. In another embodiment, the contour of the outer surface of the shaft comprises a raised curved surface opposite the upper pole piece. In another embodiment, the contour of the outer surface of the shaft includes two inclined surfaces that intersect at an angle to form a vertex of the ring around the shaft. In another embodiment, the contour of the outer surface of the shaft includes axially separated groove pairs that have been machined around the outer surface of the shaft to form a curved surface therebetween. In another embodiment, the contour includes a coaxial ring attached to the shaft. In another embodiment, the ring is a permeable material and the shaft is nonmagnetic.

또다른 일면에 있어서, 축 주위에 배열된 허브의 내측면에 대해 투자성 축의 외측면을 밀봉하는 방법이 제공된다. 상기 방법은 대향 극에 고정되고 축의 외측면의 반경보다 큰 내경을 갖는 상부 및 바닥 환형 극편을 갖춘 환형 자석을 구비한 적층부를 형성하는 (a) 단계와, 상기 축의 외측면상에 외형부를 형성하는 (b) 단계와, 상부 극편의 내경이 외형부에 일정한 간극만큼 분리된 대향 관계로 위치되도록 허브의 내측면과 축의 외측면 사이에 적층부를 위치시키는 (c) 단계, 및 상부 극편과 외형부 사이의 간극내에 자기적으로 유지되어 밀봉체를 형성하도록 상기 간극내에 페로풀루이드를 분사시키는 (d) 단계를 포함한다.In another aspect, a method is provided for sealing the outer side of a permeable shaft against an inner side of a hub arranged around the shaft. The method comprises the steps of (a) forming a stack having annular magnets having upper and bottom annular pole pieces fixed to opposite poles and having an inner diameter greater than the radius of the outer surface of the shaft, and forming contours on the outer surface of the shaft ( b) and (c) positioning the stack between the inner side of the hub and the outer side of the shaft such that the inner diameter of the upper pole piece is located in an opposite relationship separated by a certain gap in the outer part, and (c) between the upper pole piece and the outer part. (D) injecting ferrofluid into the gap so as to remain magnetic in the gap to form a seal.

일 실시예에서, 상기 (a) 단계는 자석 극편의 표면에 거의 평행한 길다란 수평부와 짧은 수직부를 갖춘 거의 L형 횡단면을 갖는 상부 극편을 구비한 적층부를 형성하는 단계를 포함하며, 상기 (c)단계는 상부 극편의 수직부가 축의 외측면에 거의 평행하고 외형부와 대향하는 관계가 되도록 적층부를 위치시키는 단계를 포함한다. 다른 실시예에서, 상기 (b) 단계는 축 주위에 배열된 상승된 곡면을 갖는 외형부를 형성하는 단계를 포함한다. 또다른 실시예에서, 단계 (b)는 축 주위에 원주변에 배열된 링의 정점을 형성하도록 각지게 교차하는 두 개의 경사면을 갖춘 외형부를 형성하는 단계를 포함한다. 또다른 실시예에서, 상기 (b)단계는 축 주위의 주변에 곡면을 형성하도록 축방향으로 분리되게 홈 쌍을 기계가공함으로써 외형부를 형성하는 단계를 포함한다. 또다른 실시예에서, 상기 (b)단계는 동축 링을 축에 고정시킴으로써 외형부를 형성하는 단계를 포함한다.In one embodiment, the step (a) comprises forming a stack having an upper pole piece having an almost L-shaped cross section with a short horizontal portion and an elongate horizontal portion substantially parallel to the surface of the magnet pole piece, wherein (c) The step includes positioning the stack such that the vertical portion of the upper pole piece is substantially parallel to the outer surface of the shaft and faces the contour. In another embodiment, step (b) comprises forming an contour having raised curved surfaces arranged around the axis. In another embodiment, step (b) comprises forming an contour with two inclined surfaces that intersect at an angle to form the vertices of the ring arranged around the axis. In another embodiment, step (b) includes forming an contour by machining the pair of grooves axially separated to form a curved surface around the axis. In another embodiment, step (b) comprises forming an outer contour by securing the coaxial ring to the shaft.

또다른 일면에 있어서, 축 주위에 배열된 허브의 내면에 대해 투자성 축의 외측면을 밀봉하기 위한 밀봉체가 제공된다. 상기 밀봉체는 축과 허브 사이에 위치된 대향 극에 고정되는 상부 및 바닥 환형 극편을 갖춘 환형 자석과, 사이에 밀봉체를 형성하도록 축의 외측면으로부터 상부 극편의 수직부를 분리시키는 간극 내에 자기적으로 유지되는 페로풀루이드, 및 상부 극편의 수직부의 중심과 축의 외측면 사이의 간극에 페로풀루이드를 축방향으로 집중시키는 자속구배를 제공하는 수단을 포함하며, 상기 극편은 축의 외측면의 반경보다 길다란 내측 반경을 가지며, 상기 상부 극편은 자석의 극 표면에 거의 평행한 길다란 수평부와 축의 외측면에 거의 평행한 짧은 수직부를 갖춘 거의 L형 횡단면을 가진다.In another aspect, a seal is provided for sealing the outer surface of the permeable shaft with respect to the inner surface of the hub arranged around the shaft. The seal is magnetically within the gap separating the vertical portion of the upper pole piece from the outer surface of the shaft to form a seal therebetween, with an annular magnet having top and bottom annular pole pieces fixed to opposite poles positioned between the shaft and the hub. Retained ferrofluid, and means for providing a magnetic flux gradient that axially concentrates the ferrofluid in the gap between the center of the vertical portion of the upper pole piece and the outer surface of the shaft, the pole piece being a radius of the outer surface of the shaft. It has a longer inner radius, and the upper pole piece has an almost L-shaped cross section with an elongated horizontal portion almost parallel to the pole surface of the magnet and a short vertical portion almost parallel to the outer surface of the shaft.

일 실시예에서, 자속구배를 제공하기 위한 수단은 상부 극편의 수직부와 대향 관계로 축의 외측면인 외형부를 포함한다. 다른 실시예에서, 외형부는 축의 외측면 주위에 배열된 상승된 곡면을 포함한다. 또다른 실시예에서, 외형부는 사이에 곡면을 형성하도록 축의 외측면 주위에 주변부가 기계 가공된 축방향으로 분리된 홈쌍을 포함한다.In one embodiment, the means for providing a magnetic flux gradient comprises an outline which is an outer surface of the shaft in opposition to the vertical portion of the upper pole piece. In another embodiment, the contour includes raised curved surfaces arranged around the outer surface of the shaft. In another embodiment, the contour includes axially separated groove pairs with periphery machined around the outer surface of the shaft to form a curved surface therebetween.

또다른 일면에 있어서, 축 주위에 배열ㄹ된 허브의 내측면에 대해 투자성 축의 외측면을 밀봉하기 위한 밀봉체가 제공된다. 상기 밀봉체는 축과 허브 사이에 위치된 대향 극에 연결된 환형 극편 쌍을 갖춘 환형 자석과, 허브의 내측면에 고정되는 캐쳐, 및 상기 허브의 내측면에 고정된 캐쳐로부터 상기 극편을 분리시키는 간극내에 자기적으로 유지된 페로풀루이드를 포함하며, 상기 극편이 투자성 재료로 제조되고 허브의 내측면의 반경보다 작은 외측 반경을 가지며, 상기 캐쳐가 투자성 재료로 제조되고 내측 반경상에 곡면을 갖는 환형 링을 포함하며, 상기 곡면이 극편의 외측 반경에 대향하는 관계로 위치됨으로써, 허브가 축에 대해 회전될 때 페로풀루이드의 외측 이동 또는 튕김이 실질적으로 감소된다.In another aspect, a seal is provided for sealing the outer side of the permeable shaft with respect to the inner side of the hub arranged around the shaft. The seal includes an annular magnet having a pair of annular pole pieces connected to opposite poles positioned between the shaft and the hub, a catcher fixed to the inner side of the hub, and a gap separating the pole pieces from the catcher fixed to the inner side of the hub. A magnetically retained ferrofluid within the pole piece, wherein the pole piece is made of permeable material and has an outer radius less than the radius of the inner side of the hub, and the catcher is made of permeable material and curved on the inner radius And an annular ring having an annular ring, wherein the curved surface is positioned in a relationship opposite the outer radius of the pole piece, thereby substantially reducing the outward movement or bouncing of the ferrofluid when the hub is rotated about the axis.

일 실시예에서, 곡면은 U형 횡단면을 가지며, 상기 U형 횡단면의 개방단부는 극편의 외경을 지나쳐서 내측 반경방향으로 연장한다. 다른 실시예에서, 상기 캐쳐는 상부 및 바닥부를 포함한다. 또다른 실시예에서, 캐쳐의 상부 및 바닥부 중의 적어도 하나는 허브와 일체로 형성된다. 또다른 실시예에서, 캐쳐는 접착제, O링 또는 플라스틱 접합제에 의해 허브에 고정된다. 또다른 실시예에서, 극편, 페로풀루이드, 캐쳐 및 허브는 전기 전도재료를 포함하며, 상기 극편은 축에 전기적으로 연결되며, 페로풀루이드는 극편과 캐쳐에 전기적으로 연결되며, 캐쳐는 허브에 전기적으로 연결되며, 극편의 외경과 허브의 내경은 극편을 캐쳐에 전기적으로 연결하는 페로풀루이드의 표면적이 약 1 ×109오옴 보다 작은 저항을 제공하도록 선택된다. 또다른 실시예에서, 극편은 도전성 에폭시나 극편과 축 사이의 강제 끼워맞춤을 통해 축에 전기적으로 연결된다.In one embodiment, the curved surface has a U-shaped cross section, the open end of the U-shaped cross section extending inward radially beyond the outer diameter of the pole piece. In another embodiment, the catcher includes a top and a bottom. In another embodiment, at least one of the top and bottom of the catcher is integrally formed with the hub. In another embodiment, the catcher is secured to the hub by an adhesive, an O-ring or a plastic binder. In yet another embodiment, the pole piece, ferrofluid, catcher and hub comprise an electrically conducting material, the pole piece is electrically connected to the shaft, the ferrofluid is electrically connected to the pole piece and the catcher, and the catcher is a hub The outer diameter of the pole piece and the inner diameter of the hub are selected so as to provide a resistance of less than about 1 × 10 9 ohms for the surface area of the ferrofluid that electrically connects the pole piece to the catcher. In another embodiment, the pole piece is electrically connected to the shaft via conductive epoxy or a forced fit between the pole piece and the shaft.

또다른 일면에 있어서, 축 주위에 배열된 허브의 내측면에 대해 투자성 축의 외측면을 밀봉하는 방법이 제공된다. 상기 방법은 (a) 그들의 대향 극에 고정된 환형 극편 쌍을 갖춘 자석을 구비한 적층부를 형성하는 단계와,(b) 투자성 재료로 제조되고 내경 상에 곡면을 갖춘 환형 링을 포함하는 캐쳐를 제공하는 단계, 및 (c) 극편의 외경으로부터 일정 간극만큼 분리되게 대향되어 있는 곡면을 갖춘 적층부 주위에 캐쳐가 동축으로 배열되도록 캐쳐의 내측에 적층부를 위치시키고 내부에 고정된 적층부를 갖춘 캐쳐를 허브의 내측면에 고정하는 단계를 포함하며, 상기 극편은 허브의 내측면의 반경보다 작은 외경을 가진다.In another aspect, a method is provided for sealing the outer side of a permeable shaft against an inner side of a hub arranged around the shaft. The method comprises the steps of (a) forming a stack with magnets having pairs of annular pole pieces fixed to their opposite poles, and (b) catching a catcher comprising an annular ring made of permeable material and having a curved surface on an inner diameter. (C) positioning the stacker on the inside of the catcher so that the catcher is arranged coaxially around the stack with the curved surface facing away from the outer diameter of the pole piece by a certain gap and the catcher with the stack fixed therein. Securing to an inner side of the hub, the pole piece having an outer diameter smaller than the radius of the inner side of the hub.

일 실시예에서, 상기 방법은 극편과 캐쳐의 곡면 사이의 간극 내에 자기적으로 유지되어 이들 사이에 밀봉체를 형성하도록 페로풀루이드를 상기 간극내에 분사시키는 단계를 더 포함한다. 다른 실시예에서, 페로풀루이드를 분사하는 상기 단계는 캐쳐를 허브의 내면에 고정하기 이전에 수행된다. 또다른 실시예에서, 상기 (b) 단계는 결합시 곡면을 형성하는 상부 및 바닥부를 갖는 캐쳐를 제공하는 단계를 포함하며, 상기 (c) 단계는 상기 바닥부와 상부 사이에 적층부를 위치시켜 상부와 바닥부를 결합시키는 단계를 포함한다.In one embodiment, the method further comprises injecting ferrofluid into the gap so as to remain magnetic in the gap between the pole piece and the curved surface of the catcher to form a seal therebetween. In another embodiment, the step of spraying ferropuluid is performed prior to securing the catcher to the inner surface of the hub. In another embodiment, step (b) comprises providing a catcher having a top and a bottom that form a curved surface upon joining, wherein step (c) comprises placing a stack between the bottom and the top to And engaging the bottom.

또다른 일면에 있어서, 축 주위에 배열된 허브의 내측면에 대해 투자성 축의 외측면을 밀봉하는 밀봉체가 제공된다. 상기 밀봉체는 축과 허브 사이에 위치되는 대향 극들에 연결되는 환형 극편 쌍을 갖춘 환형 자석과, 사이에 밀봉체를 형성하도록 허브의 내측면과 극편 사이의 간극 내에 자기적으로 유지되는 페로풀루이드, 및 허브가 축에 대해 회전될 때 페로풀루이드의 외측 이동 또는 튕김이 실질적으로 감소되도록 상기 간극내에 페로풀루이드를 함유하는 수단을 포함하며, 상기 극편은 투자성 재료를 포함하며 허브의 내측면 반경보다 작은 외경을 가진다.In another aspect, a seal is provided that seals the outer side of the permeable shaft against the inner side of the hub arranged around the shaft. The seal comprises an annular magnet having a pair of annular pole pieces connected to opposite poles positioned between the shaft and the hub, and a ferropului magnetically retained in the gap between the inner side and the pole piece of the hub to form a seal therebetween. And means for containing ferrofluid in the gap such that when the hub is rotated about the axis, the outward movement or retraction of the ferrofluid is substantially reduced, the pole piece comprising an investment material and the hub It has an outer diameter smaller than the inner surface radius of.

일 실시예에서, 페로풀루이드를 함유하는 상기 수단은 허브의 내측면에 고정된 캐쳐를 포함하며, 상기 캐쳐는 내측 반경상에 곡면을 갖는 환형 링을 포함하며, 상기 곡면은 극편의 외경에 대해 대향 관계로 있다. 다른 실시예에서, 상기 곡면은 U형 횡단면을 가지며 U형 횡단면의 개방단부는 극편의 외경을 지나쳐서 내측 반경방향으로 연장한다. 또다른 실시예에서, 상기 캐쳐는 접착제, O링 또는 플라스틱 접합제에 의해 허브에 고정된다.In one embodiment, the means containing ferrofluid comprises a catcher fixed to the inner side of the hub, the catcher comprising an annular ring having a curved surface on the inner radius, the curved surface at the outer diameter of the pole piece. There is an opposite relationship. In another embodiment, the curved surface has a U-shaped cross section and the open end of the U-shaped cross section extends inward radially beyond the outer diameter of the pole piece. In another embodiment, the catcher is secured to the hub by an adhesive, an O-ring or a plastic binder.

또다른 일면에서,축과 허브에 각각 고정된 내외측 레이스를 갖는 적어도 하나의 베어링에 의해 축 주위에서 회전하도록 지지된 허브의 내측면에 대해 고정축의 외측면을 밀봉하기 위한 밀봉체가 제공된다. 상기 밀봉체는 축과 허브의 사이에 위치된 대향 극에 연결되는 환형 극편 쌍과, 상기 축과 자석 및 극편 사이의 위치로 내측 레이스에 접촉하지 않게 외측 레이스로부터 연장하는 자기 차폐아암, 및 상기 축과 허브 사이에 밀봉체를 형성하도록 상기 극편과 자기 차폐아암 사이에 자기적으로 유지되는 페로풀루이드를 포함한다.In another aspect, a seal is provided for sealing the outer side of the fixed shaft with respect to the inner side of the hub supported to rotate around the shaft by at least one bearing having an inner and outer race fixed to the shaft and the hub, respectively. The seal includes a pair of annular pole pieces connected to opposite poles positioned between the shaft and the hub, a magnetic shield arm extending from the outer race so as not to contact the inner race to a position between the shaft and the magnet and the pole piece, and the shaft And a ferrofluid held magnetically between the pole piece and the magnetic shield arm to form a seal between the hub and the hub.

일 실시예에서, 상기 자석은 축의 외측면 반경 보다 큰 내경을 가지며, 상기 극편은 축의 외측면 반경 보다 크지만 자석의 내경 보다 작은 내경을 가지며, 상기 자기 차폐아암은 극편의 내경과 축 사이로 연장한다. 다른 실시예에서, 상기 자기 차폐아암은 내측 레이스로 내측 위로 연장하기에 충분한 길이로 외측 레이스에 고정되는 반경방향 세그먼트와 상기 축과 자기 밀봉체의 극 사이로 상기 축에 거의 평행하게 연장하는 축방향 세그먼트를 갖춘 거의 L형인 횡단면을 포함한다. 또다른 실시예에서, 상기 밀봉체는 고정 축으로부터 허브를 향해 축방향으로 연장하는 지지 아암을 더 포함하며, 상기 지지 아암의 축으로부터의 말단 영역은 환형 자석의 외측 반경방향 단부와 환형 극편을 지지하며, 상기 환형 자석과 환형 극편은 지지 아암으로부터 축쪽으로 내측 반경방향으로 연장한다. 또다른 실시예에서, 나이에바(등록상표) 코팅이 자기 차폐아암에 도포되어 밀봉체로부터 멀어지는 페로풀루이드의 반경방향으로의 이동을 감소시킨다. 또다른 실시예에서, 니켈 도금이 자기 차폐아암에 도포되어 페로풀루이드와 접촉하는 실제로 부드러운 표면을 제공한다.또다른 실시예에서, 상부 극편은 자석의 극 표면에 거의 평행한 길다란 수평부와 상기 자기 차폐아암의 차폐부에 거의 평행한 대향관계로 있는 짧은 수직부를 포함한다. 또다른 실시예에서, 상부 극편의 수직부는 자기 차폐아암의 차폐부와 대향하는 외형부를 포함하여, 자기 차폐아암의 차폐부와 상기 수직부의 외형부의 표면 중심부 사이에 페로풀루이드를 축방향으로 집중시키는 차폐부와 상부 극편 사이로 자속구배를 유도한다.In one embodiment, the magnet has an inner diameter greater than the outer radius of the shaft, and the pole piece has an inner diameter that is greater than the outer radius of the shaft but less than the inner diameter of the magnet, and the magnetic shield arm extends between the inner diameter and the shaft of the pole piece. . In another embodiment, the magnetic shield arm has a radial segment secured to the outer race to a length sufficient to extend inwardly with the inner race and an axial segment extending substantially parallel to the axis between the shaft and the pole of the magnetic seal. It includes an almost L-shaped cross section with In another embodiment, the seal further comprises a support arm extending axially from the fixed axis toward the hub, the distal region from the axis of the support arm supporting the outer radial end of the annular magnet and the annular pole piece. The annular magnet and the annular pole piece extend radially inward from the support arm in the axial direction. In another embodiment, a Nieba® coating is applied to the magnetic shielding arm to reduce the radial movement of the ferrofluid away from the seal. In another embodiment, nickel plating is applied to the magnetic shielding arm to provide a substantially smooth surface in contact with the ferrofluid. In another embodiment, the upper pole piece has a long horizontal portion that is nearly parallel to the pole surface of the magnet. And a short vertical portion in opposition substantially parallel to the shielding portion of the magnetic shielding arm. In another embodiment, the vertical portion of the upper pole piece includes an outer portion that faces the shield of the magnetic shield arm, so that the ferrofluid is axially concentrated between the shield of the magnetic shield arm and the surface center of the outer portion of the vertical portion. A magnetic flux gradient is induced between the shield and the upper pole piece.

또다른 일면에 있어서, 디스크 드라이브에 사용되는 스핀들 모터가 제공된다. 스핀들 모터는 기저부, 상기 기저부에 연결되고 외측면을 갖는 고정 축과, 상기 축 및 허브에 각각 고정되는 내측 레이스 및 외측 레이스를 갖춘 하나 이상의 베어링에 의해 축 주위에서 회전하도록 지지되는 허브, 및 상기 허브의 내측면에 대해 축의 외측면을 밀봉하는 밀봉체를 포함한다. 상기 밀봉체는 축의 외측면과 허브의 내측면 사이에 위치된 대향 극들에 연결되는 환형 극편 쌍을 갖춘 환형 자석과, 상기 축과 자석 및 극편 사이의 위치로 내측 레이스에 접촉하지는 않게 위로 상기 외측 레이스로부터 연장하는 자기 차폐 아암, 및 상기 축과 허브 사이에 밀봉체를 형성하도록 상기 극편과 자기 차폐아암 사이에 자기적으로 유지되는 페로풀루이드를 포함한다.In another aspect, a spindle motor for use in a disk drive is provided. The spindle motor includes a base, a fixed shaft connected to the base and having an outer surface, a hub supported to rotate about the shaft by at least one bearing having an inner race and an outer race fixed to the shaft and the hub, respectively, and the hub And a seal for sealing the outer side of the shaft with respect to the inner side of the. The seal comprises an annular magnet having a pair of annular pole pieces connected to opposing poles positioned between the outer side of the shaft and the inner side of the hub, and the outer race up so as not to contact the inner race in a position between the shaft and the magnet and the pole piece. A magnetic shielding arm extending from the base, and a ferrofluid held magnetically between the pole piece and the magnetic shielding arm to form a seal between the shaft and the hub.

일 실시예에서, 상기 자석은 축의 외측면의 반경보다 큰 내경을 가지며, 상기 극편은 자석의 내경보다 작지만 축의 이측면의 반경보다 큰 내경을 가지며, 자기 차폐아암은 극편의 내경과 축 사이로 연장한다. 일 실시예에서, 상기 자기 차폐아암은 내측 레이스로 내측 위로 연장하기에 충분한 길이로 외측 레이스에 고정되는 반경방향 세그먼트와 상기 축과 자기 밀봉체의 극 사이로 상기 축에 거의 평행하게 연장하는 축방향 세그먼트를 갖춘 거의 L형인 횡단면을 포함한다. 또다른 실시예에서, 상기 밀봉체는 고정 축으로부터 허브를 향해 반경방향으로 연장하는 지지 아암을 더 포함하며, 상기 지지 아암의 축으로부터의 말단 영역은 환형 자석의 외측 반경방향 단부와 환형 극편을 지지하며, 상기 환형 자석과 환형 극편은 지지 아암으로부터 축쪽으로 내측 반경방향으로 연장한다. 또다른 실시예에서, 지지아암은 비자성재료를 포함한다. 이와는 달리, 자기 차폐아암은 자성 스테인레스 재료를 포함한다.In one embodiment, the magnet has an inner diameter greater than the radius of the outer side of the shaft, and the pole piece has an inner diameter smaller than the inner diameter of the magnet but greater than the radius of the lateral side of the shaft, and the magnetic shield arm extends between the inner diameter and the shaft of the pole piece. . In one embodiment, the magnetic shield arm is a radial segment secured to the outer race to a length sufficient to extend inwardly with the inner race and an axial segment extending substantially parallel to the axis between the shaft and the pole of the magnetic seal. It includes an almost L-shaped cross section with In another embodiment, the seal further comprises a support arm extending radially from the fixed axis toward the hub, the distal region from the axis of the support arm supporting the outer radial end of the annular magnet and the annular pole piece. The annular magnet and the annular pole piece extend radially inward from the support arm in the axial direction. In another embodiment, the support arm comprises a nonmagnetic material. In contrast, the magnetic shield arm comprises a magnetic stainless material.

또다른 일면에 있어서, 축과 허브에 각각 고정되는 내측 레이스 및 외측 레이스를 갖춘 하나 이상의 베어링에 의해 축 주위에서 회전하도록 지지된 허브 외측면에 대해 고정축의 외측면을 밀봉하는 밀봉체가 제공된다. 상기 밀봉체는 축과 허브 사이에 위치된 대향 극들에 연결되는 환형 극편 쌍을 갖춘 환형 자석과, 자석과 고정 축 사이의 반경방향으로 연장하는 환형 자석의 내경을 통해 돌출하고 외측 레이스로부터 지지되는 차폐수단, 및 축과 허브 사이에 효과적인 밀봉체를 형성하도록 극편과 자기 차폐물 사이에 자기적으로 유지되는 페로풀루이드를 포함한다.In another aspect, a seal is provided that seals the outer side of the stationary shaft with respect to the hub outer side supported to rotate about the shaft by one or more bearings having an inner race and an outer race fixed to the shaft and the hub, respectively. The seal is shielded from an outer race and projected through an inner diameter of an annular magnet having a pair of annular pole pieces connected to opposite poles located between the shaft and the hub and an annular magnet extending radially between the magnet and the fixed axis. Means, and a ferrofluid that is magnetically retained between the pole piece and the magnetic shield to form an effective seal between the shaft and the hub.

또다른 일면에 있어서, 축과 허브에 각각 고정되는 내측 레이스 및 외측 레이스를 갖춘 하나 이상의 베어링에 의해 축 주위에서 회전하도록 지지된 허브 외측면에 대해 고정축의 외측면을 밀봉하는 밀봉체가 제공된다. 상기 밀봉체는 축과 허브 사이에 위치된 대향 극들에 연결되는 환형 극편 쌍을 갖춘 환형 자석과, 상기 베어링의 외측 레이스로부터 지지되고 자성 재료로 형성되는 외측 레이스 및 외측허브와 함께 회전하는 차폐수단, 및 차폐수단과 자석 사이에 지지되는 페로풀루이드를 포함하며, 자석과 관련한 차폐수단의 상대 회전으로 차폐물의 회전표면으로부터 자석과 자극의 고정면의 외측으로 유체 속도성분의 감소를 초래한다.In another aspect, a seal is provided that seals the outer side of the stationary shaft with respect to the hub outer side supported to rotate about the shaft by one or more bearings having an inner race and an outer race fixed to the shaft and the hub, respectively. The seal comprises an annular magnet having a pair of annular pole pieces connected to opposing poles positioned between the shaft and the hub, shielding means rotating together with the outer race and the outer hub supported by the outer race of the bearing and formed of magnetic material, And a ferrofluid supported between the shielding means and the magnet, the relative rotation of the shielding means relative to the magnet results in a decrease in the fluid velocity component from the rotating surface of the shield to the outside of the fixed surface of the magnet and the pole.

본 발명의 다수의 실시예들에 대한 여러 특징과 장점들이 본 발명의 다수의 실시예의 구조와 기능의 상세한 설명과 함께 전술한 설명에 기재되어 있지만, 이러한 설명들은 단지 예시적인 것이며, 청구범위에 표현된 용어들의 광범위한 일반적인 의미들에 의해 이해될 수 있는 범위 내에서 세부사항, 특히 본 발명의 원리 내에서 부품들의 배열이나 구조면에서 어떠한 변경이 있을 수 있다. 따라서, 첨부된 청구범위의 사상은 전술한 바람직한 실시예들에 한정되지 않는다.Although various features and advantages of the various embodiments of the present invention are described in the foregoing description together with detailed descriptions of the structures and functions of the multiple embodiments of the present invention, these descriptions are merely exemplary and are represented in the claims. Any change may be made in detail, in particular in the arrangement or structure of the parts, within the principles that can be understood by the broad general meaning of the terms given. Accordingly, the spirit of the appended claims is not limited to the preferred embodiments described above.

Claims (20)

축 주위에 배열된 허브의 내측면에 대해 투자성 축의 외측면을 밀봉하는 밀봉체로서,A seal for sealing the outer side of the permeable shaft against the inner side of the hub arranged around the shaft, 축과 허브 사이에 위치되는 환형 자석과,An annular magnet located between the shaft and the hub, 상기 자석의 반대 극에 연결되는 상부 극편과 바닥 극편으로서, 상기 상부 극편 및 바닥 극편이 투자성 재료를 포함하며 축의 외측면 반경보다 큰 내측 반경을 갖는 환형 형상이며, 상기 상부 극편이 상기 자석의 극 표면에 거의 평행한 길다란 수평부와 상기 축의 외측면에 비-접촉 관계로 대향하는 짧은 수직부를 갖는 거의 L형인 횡단면을 포함하는 상부 극편과 바닥 극편, 및An upper pole piece and a bottom pole piece connected to opposite poles of the magnet, wherein the upper pole piece and the bottom pole piece comprise an annular shape including permeable material and having an inner radius greater than the outer surface radius of the shaft, wherein the upper pole piece is the pole of the magnet. An upper pole piece and a bottom pole piece comprising an almost L-shaped cross section having an elongate horizontal portion substantially parallel to the surface and a short vertical portion facing in the non-contact relationship to the outer surface of the axis, and 사이에 밀봉체를 형성하도록 상기 축의 외측면과 상부 극편의 수직부 사이에 자기적으로 유지되는 페로풀루이드를 포함하는 밀봉체.And a ferrofluid held magnetically between the outer surface of the shaft and the vertical portion of the upper pole piece to form a seal therebetween. 제 1 항에 있어서, 상기 상부 극편은 바닥 극편으로부터 상부 극편을 분리시키는 거리 보다 작은 간극만큼 축의 외측면으로부터 분리되어 있는 밀봉체.The sealing body according to claim 1, wherein the upper pole piece is separated from the outer surface of the shaft by a gap smaller than a distance separating the upper pole piece from the bottom pole piece. 제 2 항에 있어서, 상기 축은 허브로부터 축을 분리시키는 베어링의 내측 레이스를 더 포함하며, 상기 간극은 베어링의 내측 레이스로부터 상부 극편을 분리시키는 거리 보다 작은 밀봉체.3. The seal of claim 2, wherein the shaft further comprises an inner race of the bearing separating the shaft from the hub, wherein the gap is less than a distance separating the upper pole piece from the inner race of the bearing. 제 1 항에 있어서, 상기 상부 극편은 커다란 영역에 걸쳐서 자속 구배를 확산시켜 커다란 영역에 걸쳐 페로풀루이드가 유지되도록 상기 수직부와 수평부가 결합되는 곡선 코너를 포함하는 밀봉체.The seal of claim 1, wherein the upper pole piece includes a curved corner where the vertical portion and the horizontal portion are coupled to diffuse the magnetic flux gradient over the large area to maintain the ferrofluid over the large area. 제 1 항에 있어서, 상기 상부 극편에는 니켈 도금되어 있어 페로풀루이드와의 접촉에 실질적으로 부드러운 표면을 제공하는 밀봉체.The seal of claim 1, wherein the upper pole piece is nickel plated to provide a substantially smooth surface in contact with the ferrofluid. 제 1 항에 있어서, 상기 축은 외형부를 포함하며, 상기 밀봉체는 축과 허브 사이에 위치되어 상부 극편의 수직부가 상기 외형부와 대향 관계로 위치되는 밀봉체.The seal of claim 1, wherein the shaft includes an outer portion, wherein the seal is positioned between the shaft and the hub such that a vertical portion of the upper pole piece is positioned opposite the outer portion. 제 1 항에 따른 밀봉체를 포함하는 스핀들 모터로서,A spindle motor comprising the seal according to claim 1, 축이 연결되는 기저부와,The base to which the shaft is connected, 상기 축 주위에 허브를 회전가능하게 지지할 수 있으며 상기 축과 허브에 각각 고정되는 내측 레이스 및 외측 레이스와,Inner and outer races rotatably supporting the hub about the shaft and fixed to the shaft and the hub, respectively; 상기 허브에 부착되는 자석, 및A magnet attached to the hub, and 상기 축에 대해 회전하도록 상기 허브상의 자석과 상호작용할 수 있는 기저부 상의 고정자 권선을 포함하는 스핀들 모터.And a stator winding on the base capable of interacting with a magnet on the hub to rotate about the axis. 축 주위에 배열되는 투자성 허브의 내측에 대해 축의 외측 표면을 밀봉하는밀봉체로서,A hermetic seal for sealing the outer surface of the shaft with respect to the inside of the permeable hub arranged around the shaft, 상기 축과 허브 사이에 위치된 반대 극에 연결되는 환형 극편 쌍을 갖춘 환형 자석과,An annular magnet having a pair of annular pole pieces connected to the opposite pole positioned between the shaft and the hub; 내경 상에 곡면을 갖는 환형 링을 포함하고 투자성 재료로 제조되며 상기 허브의 내측면에 고정되는 캐쳐, 및A catcher comprising an annular ring having a curved surface on an inner diameter and made of an investment material and fixed to an inner side of the hub, and 상기 허브의 내측면에 고정된 캐쳐로부터 극편을 분리시키는 간극내에 자기적으로 유지되는 페로풀루이드를 포함하며,A ferrofluid that is magnetically retained in the gap separating the pole piece from the catcher fixed to the inner side of the hub, 상기 극편이 투자성 재료를 포함하며 상기 허브의 내측면의 반경 보다 작은 외측 반경을 가지며,The pole piece comprises permeable material and has an outer radius less than the radius of the inner side of the hub, 상기 곡면이 상기 극편의 외측 반경에 대향하는 관계를 가짐으로써,The curved surface has a relationship opposite to the outer radius of the pole piece, 상기 축에 대해 허브가 회전할 때 페로풀루이드의 외측 이동이나 튕김이 실질적으로 감소되는 밀봉체.An encapsulant wherein the outward movement or bouncing of the ferrofluid is substantially reduced as the hub rotates about the axis. 제 8 항에 있어서, 상기 곡면은 U형 횡단면을 가지며, U형 횡단면의 개방단부는 상기 극편의 외측반경을 지나 내측 반경방향으로 연장하는 밀봉체.9. The sealing body according to claim 8, wherein the curved surface has a U-shaped cross section, and the open end of the U-shaped cross section extends in an inner radial direction beyond an outer radius of the pole piece. 제 8 항에 있어서, 상기 극편, 페로풀루이드, 캐쳐 및 허브는 전기적으로 도체 재료를 포함하며, 상기 극편은 축에 전기적으로 연결되며, 상기 페로풀루이드는 극편과 캐쳐에 전기적으로 연결되며, 상기 캐쳐는 허브에 전기적으로 연결되며, 상기 극편의 외경과 상기 허브의 내경은 극편을 캐쳐에 전기적으로 연결하는 페로풀루이드의 표면적이 약 1 ×109오옴 이하의 저항을 제공하도록 선택되는 밀봉체.9. The method of claim 8 wherein the pole piece, ferrofluid, catcher and hub comprise an electrically conductive material, the pole piece is electrically connected to the shaft, the ferrofluid is electrically connected to the pole piece and the catcher, The catcher is electrically connected to the hub, and the outer diameter of the pole piece and the inner diameter of the hub are sealed such that the surface area of the ferrofluid that electrically connects the pole piece to the catcher provides a resistance of about 1 × 10 9 ohms or less. sieve. 축과 허브에 각각 고정되는 내측 레이스와 외측 레이스를 갖춘 하나 이상의 베어링에 의해 축 주위에서 회전하도록 지지된 허브의 내측면에 대해 고정축의 외측면를 밀봉하는 밀봉체로서,A seal for sealing the outer side of the fixed shaft against the inner side of the hub supported to rotate about the shaft by at least one bearing having an inner race and an outer race fixed to the shaft and the hub, respectively; 상기 축과 허브 사이에 위치되는 반대 극에 연결되는 환형 극편 쌍을 구비한 환형 자석과,An annular magnet having a pair of annular pole pieces connected to opposite poles positioned between the shaft and the hub; 축과 자석 및 극편 사이의 위치로 내측 레이스에는 연결되지 않지만 외측 레이스로부터 연장하는 자기 차폐 아암, 및A magnetic shielding arm extending from the outer race but not connected to the inner race to a position between the shaft and the magnet and the pole piece, and 상기 축과 허브 사이에 밀봉을 형성하도록 상기 자기 차폐 아암과 상기 극편 사이에 자기적으로 연결되는 페로풀루이드를 포함하는 밀봉체.A ferrofluid magnetically coupled between the magnetic shield arm and the pole piece to form a seal between the shaft and the hub. 제 11 항에 있어서, 상기 자석은 축의 외측면의 반경보다 큰 내측 반경을 가지며, 상기 극편은 축의 외측면의 반경보다 크지만 자석의 내측 반경 보다 작은 내측 반경을 가지며, 상기 자기 차폐 아암은 극편의 내측 반경과 축 사이로 연장하는 밀봉체.12. The magnetic shielding arm of claim 11 wherein the magnet has an inner radius greater than the radius of the outer surface of the shaft and the pole piece has an inner radius greater than the radius of the outer surface of the shaft but less than the inner radius of the magnet. Seals extending between the inner radius and the axis. 제 11 항에 있어서, 상기 자기 차폐 아암은 내측 레이스의 내측 위로 연장하기에 충분한 길이에서 외측 레이스에 고정되는 반경 방향 세그먼트와 축과 자기 밀봉체의 극 사이로 상기 축에 거의 평행하게 연장하는 축방향 세그먼트를 갖춘 거의 L형인 횡단면을 포함하는 밀봉체.12. The magnetic shield arm of claim 11 wherein the magnetic shield arm extends substantially parallel to the axis between the shaft and the pole of the magnetic seal and the radial segment secured to the outer race at a length sufficient to extend over the inside of the inner race. Seals comprising a substantially L-shaped cross section with a. 제 13 항에 있어서, 고정 축으로부터 허브쪽으로 축방향으로 연장하는 지지 아암을 더 포함하며, 상기 축으로부터 상기 지지아암의 말단 영역이 환형 자석과 환형 극편의 외측 반경단부를 지지하며, 상기 환형 자석과 환형 극편이 지지 아암으로부터 축쪽으로 내측 반경방향으로 연장하는 밀봉체.15. The apparatus of claim 13, further comprising a support arm extending axially from the fixed axis toward the hub, the distal region of the support arm supporting an outer radial end of the annular magnet and the annular pole piece from the shaft; A seal body in which the annular pole pieces extend inward radially from the support arm. 제 11 항에 있어서, 상기 자기 차폐 아암에는 나이에바(등록상표) 코팅이 도포되어 밀봉체로부터 멀어지는 페로풀루이드의 반경방향 이동을 감소시키는 밀봉체.12. The seal of claim 11, wherein the magnetic shield arm is coated with a Naiva® coating to reduce radial movement of the ferrofluid away from the seal. 제 11 항에 있어서, 상기 자기 차폐 아암에는 니켈 도금이 제공되어 페로풀루이드와의 접촉에 실질적으로 부드러운 표면을 제공하는 밀봉체.12. The seal of claim 11, wherein the magnetic shield arm is provided with nickel plating to provide a substantially smooth surface in contact with the ferrofluid. 제 11 항에 있어서, 상기 상부 극편은 상기 자석의 극 표면에 거의 평행한 길다란 수평부와 상기 자기 차폐 아암의 차폐부에 실질적으로 평행하고 대향 관계로 위치하는 짧은 수직부를 갖춘 거의 L형인 횡단면을 포함하는 밀봉체.12. The cross-section of claim 11, wherein the upper pole piece comprises an approximately L-shaped cross section having an elongate horizontal portion substantially parallel to the pole surface of the magnet and a short vertical portion substantially parallel and facing in a shield portion of the magnetic shielding arm. Sealing body. 제 17 항에 있어서, 상부 극편의 수직부는 자기 차폐 아암의 차폐부과 대향하는 외형부를 포함하여 상기 수직부의 외형면의 중심부와 상기 자기 차폐 아암의 차폐부 사이에 페로풀루이드를 축방향으로 집중시키는 상기 차폐부와 상부 극편 사이에 자속 구배를 도입하는 밀봉체.18. The ferrofluid of claim 17, wherein the vertical portion of the upper pole piece includes an contour portion opposite the shield portion of the magnetic shield arm to axially concentrate the ferrofluid between the central portion of the outer surface of the vertical portion and the shield portion of the magnetic shield arm. A seal for introducing a magnetic flux gradient between the shield and the upper pole piece. 제 11 항에 있어서, 상기 지지 아암은 비-자성 재료를 포함하는 밀봉체.13. The seal of claim 11, wherein said support arm comprises a non-magnetic material. 제 11 항에 있어서, 상기 자기 차폐 아암은 자성 스테인레스 스틸재료를 포함하는 밀봉체.12. The seal as claimed in claim 11, wherein said magnetic shield arm comprises a magnetic stainless steel material.
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