KR930003110B1 - 자성유체 밀봉장치 - Google Patents

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KR930003110B1 KR1019890020621A KR890020621A KR930003110B1 KR 930003110 B1 KR930003110 B1 KR 930003110B1 KR 1019890020621 A KR1019890020621 A KR 1019890020621A KR 890020621 A KR890020621 A KR 890020621A KR 930003110 B1 KR930003110 B1 KR 930003110B1
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Abstract

내용 없음.

Description

자성유체 밀봉장치
제 1 도는 자성유체 밀봉장치를 갖춘 자기디스크 장치의 개략단면도.
제 2 도는 종래의 자성유체 밀봉장치의 구성을 나타내는 개략단면도.
제 3 도는 제 2 도에 도시한 종래의 자성유체 밀봉장치의 구성을 나타내는 평면도.
제 4 도는 제 2 도에 도시한 종래의 자성유체 밀봉장치에 있어서 자성유체의 동작을 설명하기 위한 도면.
제 5 도는 본 발명의 일실시예의 자성유체 밀봉장치의 구성을 나타내는 개략단면도.
제 6 도는 제 5 도에 도시한 일실시예의 자성유체 밀봉장치에 있어서, 자성유체의 동작을 설명하기 위한 도면.
제 7 도는 다른 실시예의 자성유체 밀봉장치의 구성을 나타내는 개략단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
101 : 디스크 수용실 103 : 자기디스크
105 : 스핀들 모터 107 : 자기헤드
109 : 액츄에이터 111 : 중심축
117 : 원통형 부재 119 : 코일
121 : 모터자석 123 : 자성유체 밀봉장치
125, 127 : 극편(pole piece) 129 : 자석
131 : 자성유체 133 ,135 : 비산방지부재
본 발명은 각종 회전기구의 축회전의 밀봉(seal)에 이용되는 자성유체 밀봉(magnetic fluid seal)장치에 관한 것으로, 특히 회전에 수반하여 원심력에 의한 자성유체가 비산(scattering)하는 것을 방지한 자성유체 밀봉장치에 관한 것이다.
최근, 회전기구의 축회전의 밀봉을 행하는 기구로서 자성유체 밀봉장치가 개발되어, 각종 회전기구에 이용되고 있다.
예컨대, 자기디스크 장치에 있어서는 자기디스크에 미소한 더스트(dust : 먼지등등)가 부착하여도 고장의 원인이 되기 때문에, 자기디스크에 먼지가 부착하지 않도록 자기디스크를 깨끗한 환경내에 밀폐할 필요가 있다. 이러한 목적으로 자기디스크를 먼지 발생원으로서 모터와 같은 구동부로 부터 격리하기 위하여, 자기디스크 회전기구에 자성유체 밀봉장치를 갖춘 자기디스크 장치가 개발되어 있다.
제 1 도는 이와같은 자기디스크 장치의 일예를 도시한 도면이다. 자기디스크 장치는 기밀(air-tight)적으로 구성된 디스크 수용실(101)을 가지고 있다. 이 디스크 수용실(101)내에는 간격을 두어 복수개 적층할 수 있도록 마련한 자기디스크(103)를 회전시키기 위한 스핀들 모터(105)가 설치되어 있다. 또, 상기 디스크 수용실(101)내에는 자기디스크(103)의 소정 위치에 복수의 자기헤드(107)을 맞닿도록 하기 위하여 액츄에이터(109)가 설치되어 있다.
상기 스핀들 모터(105)는 중심축(111)과, 베어링[(113 : 상부측), (115 : 하부측)]에 의하여 중심축(111)에 회전 가능하게 지지된 원통형 부재(117)를 구비하고 있다. 그리고, 이 원통형 부재(117)의 외측에 상기 자기디스크(103)가 고정되고 있다.
또한, 상기 중심축(111)의 주위에는, 복수의 코일(119)이 배열되어 있고, 상기 원통형 부재(117)의 내측에는 이들의 코일(119)에 대항하여 복수의 모터자석(121)이 배열되고 있다. 그리고, 코일(119)과 모터자석(121)에 의하여, 중심축(111)의 둘레에 원통형 부재(117) 및 자기디스크(103)가 회전하도록 구성되고 있다.
또한, 상기 스핀들 모터(105)의 베어링(113)의 상부에는 자성유체 밀봉장치(123)가 설치되어 있다.
제 2 도 및 제 3 도는, 제 1 도에 부호 A로 가리키는 영역에 설치된 자성유체 밀봉장치(123)를 확대하여 도시한 것으로서, 제 2 도는 종단면도이며, 제 3 도는 평면도이다.
이들 도면에서 알 수 있듯이, 자성유체 밀봉장치(123)는 자성체로 된 환상판(annular plate)인 2개의 극편(pole piece)[(125, 상부측), (127, 하부측)]과, 이들 극편(125, 127)의 사이에 끼워둔 환상의 자석(129)으로서 구성된 자기회로 형성수단을 구비하고 있다. 이 자기회로 형성수단의 자석(129)의 내경은, 극편으로서 구성된 자기회로 형성수단을 구비하고 있다. 이 자기회로 형성수단의 자석(129)의 내경은, 극편(125, 127)의 내경보다 크게 설정되어 있다. 따라서, 극편(125, 127)을 자극으로하여 자기회로 형성수단과 중심축(111)과의 사이에 자기회로를 형성한다.
그리고, 이 자기회로에 의하여 상기 극편(125, 127)의 내측 가장자리부와, 중심축(111)과의 사이에 자성유체(131)를 유지하고, 이들 사이를 기밀하게 밀폐하도록 구성되고 있다.
상기 자성유체 밀봉장치(123)는 미끄럼부(sliding porting)로서 상기 베어링(113)등에서 발생한 먼지가 비산하는 것을 방지하고, 상기 자기디스크(103)에 부착하는 것을 방지한다. 그리고, 제 1 도에 도시하는 자기디스크 장치에 있어서, 베어링(113)의 상부뿐아니라, 베어링(115)의 하부에도 자성유체 밀봉장치(123)를 설치하면, 더욱 확실히 먼지등의 비산을 방지할 수 있다. 그러나, 스핀들 모터(105)의 하부와 디스크(101) 바닥부와의 사이의 간격은 좁게되어 있어 먼지가 디스크 수용실(101)내에 비산하는 가능성은 적으므로, 제조 비용의 문제로 그 설치를 생략하는 경우가 많다.
이와같은 자성유체 밀봉장치(123)에서는 제4(a)도에 도시한 바와같이, 통상시는, 자기회로에 의하여 자성유체(131)가 극편(125, 127)의 내측 가장자리부와 중심축(111)고의 사이에 유지된다.
그러나, 극편(125, 127) 및 자석(129)이 고정된 원통형 부재(117)는, 고속 예컨대 3600rpm으로 회전됨으로, 자성유체(131)에 강한 원심력이 작용하여, 이 원심력이 자성유체(131)를 유지하려는 자력을 상회하면 제4(b)도에 도시한 바와같이, 자성유체(131)가 반경 방향으로 이동하고, 비산하는 일이 있었다.
이와같이, 자성유체(131)가 비산해 버리면, 이 자성유체 밀봉장치(123)의 밀봉성(즉, 방진(防塵), 기밀성(氣密性)이 없어지거나, 비산한 자성유체(131)가 자기디스크(103)에 부착하거나하여 자기디스크 장치의 오염이나 기기장해의 원인이 되는 문제가 있었다.
따라서 본 발명의 목적은 회전에 수반하는 원심력에 의하여 자성유체가 비산하여 자성유체 밀봉장치의 밀봉성의 상실을 방지할 수 있는 자성유체 밀봉장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 회전에 따르는 원심력에 의하여 자성유체가 비산하여 다른 부분(예컨대 자기디스크)에 부착하여, 고장이 발생하는 것을 방지할 수 있는 자성유체 밀봉장치를 제공하는데 있다.
즉, 본 발명의 자성유체 밀봉장치는, 회전 중심에 설치된 축부재와, 상기 축부재의 외측에 동심적으로 배치된 외측부재 사이의 영역을 회전 가능한 상태로 밀봉하는 자성유체 밀봉장치에 있어서, 상기 외측부재에 고정되고, 상기 축부재와의 사이에 자기회로를 형성하는 자기회로 형성수단과 ; 상기 자기회로에 의하여 상기 축부재와 상기 자기회로 형성수단과의 사이에 유지되는 자성유체와 ; 상기 자성유체에 근접하여 배치되고, 상기 자기회로 형성수단측으로부터 상기 축부재측을 향하여 돌출하여 상기 축부재에서 공간 이격된 테이퍼면으로 이루어진 가장자리부를 가지며, 주변부로 상기 자성유체의 비산을 방지하는 비산방지수단을 갖는 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명의 실시예를 첨두 보면을 참조하여 설명한다.
제 5 도는 본 발명의 일실시예의 자성유체 밀봉장치의 구성을 도시한 도면이다. 본도면에서 도시되는 자성유체 밀봉장치(123a)는 제 1 도에 도시한 자기디스크 장치에 설치되고 있다. 즉, 이 자성유체 밀봉장치(123a)는 회전 중심에 설치된 축부재로서의 스핀들 모터(105)의 중심축(111)과, 이 중심축(111)의 외측에 동심적으로 배치된 외측주재로서의 원통형 부재(117)와의 사이를 회전 가능한 상태로 밀폐하도록, 베어링(113)의 상부에 설치되어 있다.
자성유체 밀봉장치(123a)는 자성유체로 된 환상판인 2개의 극편[125(상부측), 127(하부측)과, 이들 극편(125, 127)의 사이에 끼워 둔 환상의 자석(129)으로서 구성된 자기회로 형성수단을 구비하고 있다. 이 자기회로 형성수단의 자석(122)의 내경은, 극편(125, 127)의 내경보다 크게 설정되어 있다. 따라서, 극편(125, 127)의 내측 가장자리부가 중심축(111)쪽으로 돌출하도록 자리하고, 이들 극편(125, 127)을 자극으로하여 자기회로 형성수단과 중심축(111)과의 사이에 자기회로를 형성한다.
그리고, 이 자기회로에 의하여, 상기 극편(125, 127)의 내측 가장자리부와, 중심축(111)과의 사이에 자성유체(131)을 유지하고, 이들 사이를 기밀하게 밀폐하도록 구성되어 있다.
또한, 극편(125)의 외측(상부) 및 내측(하부)에는 자기회로 형성수단측으로 부터 중심축(111)쪽으로 향하여 돌출하도록, 환상으로 형성된 비산방지부재(133(외측), 135(내측)]가 설치되어 있다. 이들의 비산방지부재(133, 135)는, 비자성체로 구성되어 있고, 그 내측(자성유체측)면은, 테이퍼형으로 형성되어 있다.
또한, 극편(127)의 외측(하부) 및 내측(상부)에도, 동일하게 구성된 비산방지부재[137(외측), 139(내측)]가 설치되고 있다.
상기와 같이 구성된 자성유체 밀봉장치(123a)에서는, 제 6 도(a)에 도시한 바와같이, 통상시는, 자기회로에 의하여 자성유체(131)가 극편(125, 127)의 내측 가장자리부와 중심축(111)과의 사이에 유지된다.
또, 상기 자성유체 밀봉장치(123a)에 있어서, 극편(125, 127) 및 자석(129)이 고정된 원통형 부재(117)를, 고속(예컨대 3600rpm)으로 회전한 경우, 자성유체(131)에 강한 원심력이 작용한다. 이 원심력이 자성유체(131)를 유지하려는 자력을 상회하면 자성유체(131)가 반경 방향으로 이동한다.
그러나, 제6(b)도에 도시한 바와같이, 극편(125, 127)의 상하에 설치된 비산방지부재(133, 135) 및 비산방지부재(137, 139)에 의하여 자성유체(131)의 이동이 제한된다. 이때문에, 자성유체(131)가 주위에 비산해 버리는 일은 방지된다.
이와같이, 본 실시예의 자성유체 밀봉장치(123a)에 의하면, 자성유체(131)가 원심력의 작용에 의하여 비산하는 것을 방지할 수가 있다. 따라서, 자성유체 밀봉장치(123a)의 밀봉성이 상실됨이 없이, 또, 자기디스크(103)등의 주변 기기 요소가 자성유체(131)에 의하여 오염되는 일도 없다.
제 7 도는, 다른 실시예의 자성유체 밀봉장치(123b)의 구성을 나타내는 것이다.
이 실시예의 자성유체 밀봉장치(123b)에서는, 극편(125b, 127b)의 내경과 이들의 사이에 끼워둔 자석(129b)의 내경이 거의 같게 설정되고, 거의 직선상에 배열된 극편(125b, 127b) 내측면 및 자석(129b) 내측면과, 중심축(111)과의 사이에 자성유체(131)를 간직하도록 구성되고 있다. 그리고, 극편(125b)의 외측(상부측)과, 극편(127b)의 외측(하부측)에 자기회로 형성수단쪽으로부터 중심축(111)쪽으로 향하여 돌출하도록, 환상의 비자성체로 부터 형성된 비산방지부재(133b, 137b)가 설치되고 있다.
이와같이 구성된 자성유체 밀봉장치(123b)라도, 전술한 자성유체 밀봉장치(123a)의 경우와 같은 효과를 얻을 수가 있다.
그리고, 상기 실시예에서는 비산방지부재(133, 135, 137, 139, 133b, 137b)의 내측면을 테이퍼형으로 형성한 예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 이와같은 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이들 비산방지부재의 형상은 여러가지의 변형이 가능한 것은 물론이다. 또한, 전술한 바와같이, 자성유체 밀봉장치(123a, 123b)는 베어링(113)의 상부뿐만아니라, 베어링(115)의 하부에도 설치하여도 된다.
아울러, 상기 실시예에서는 본 발명에 관한 자성유체 밀봉장치를 자기디스크 장치의 회전기구에 적용하는 예에 대하여 설명했으나, 원심력이 작용하는 자성유체 밀봉장치이면 어느 것에나 적용할 수 있다.
이상 상세히 설명한 바와같이, 본 발명에 의하면, 자성유체가 원심력의 작용에 의하여 비산하는 일이 없어서, 자성유체 밀봉장치의 밀봉성이 상실되는 일은 없으며, 주변 기기 요소가 자성유체에 의하여 오염되는 일이 없는 자성유체 밀봉장치를 제공할 수가 있다.

Claims (10)

  1. 회전중심에 설치된 축부재와 이 축부재의 외측에 동심적으로 배치된 외측부재 사이의 영역을 회전 가능한 상태로 밀봉하는 자성유체 밀봉장치에 있어서, 상기 외측부재에 고정되고, 상기 축부재와의 사이에 자기회로를 형성하는 자기회로 형성수단과 : 상기 자기회로에 의하여 상기 축부재와 상기 자기회로 형성수단과의 사이에 유지되는 자성유체와 ; 상기 자성유체에 근접하여 배치되고, 상기 자기회로 형성수단측으로부터 상기 축부재측을 향하여 돌출하여 상기 축부재에서 공간 이격된 테이퍼면으로 이루어진 가장자리부를 가지며, 주변부로 상기 자성유체의 비산을 방지하는 비산방지부재을 구비하는 것을 특징으로 하는 자성유체 밀봉장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 자기회로 형성수단은 내부면과 각각 내부면에 대향하는 외부면을 갖는 2개의 환상의 극편과, 상기 극편의 사이에 끼인 환상의 자석을 가지며, 상기 비산방지수단은 상기 극편의 외부면에 인접하여 설치되는 부분을 갖는 것을 특징으로 하는 자성유체 밀봉장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 비산방지수단은 상기 자성극편의 상기 내부 및 외부면에 인접하여 배치되는 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 자성유체 밀봉장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 비산방지수단은 상기 축을 향하여 돌출하고 공간 이격되어 극편의 인접 표면에서 떨어져 테이퍼된 가장자리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 자성유체 밀봉장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 비산방지수단은 비자성물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 자성유체 밀봉장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 회전 중심에 설치된 상기 축부재는 하드 디스크 드라이브내의 자기디스크를 회전시키는 스핀들 모터의 중심축인 것을 특징으로 하는 자성유체 밀봉장치.
  7. 회전 중심에 설치된 축부재와 상기 축부재의 동심적으로 배치된 외측부재 사이의 영역을 회전가능한 상태로 밀봉하는 자성유체 밀봉장치에 있어서, 상기 외측부재에 고정되고, 상기 축부재와의 사이에 대향 측면을 갖는 수단을 형성하는 자기회로를 형성하는 자기회로 형성수단과 ; 상기 자기회로에 의하여 상기 축부재와 상기 자기회로 형성수단과의 사이에 유지되는 자성유체와 ; 상기 자성유체에 근접하여 배치된 비자성물질을 포함하며, 상기 자기회로로 형성수단의 대향측면에 부착되고, 상기 자기회로 형성수단측으로부터 상기축부재측을 향하여 돌출하는 부분을 가지며, 상기 자기회로 형성수단에 인접한 영역내에 자성유체를 유지하고, 상기 인접 영역에서 상기 자성유체의 분산을 방지하는 비산방지수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 자성유체 밀봉장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 자기회로 형성수단은 2개의 환상의 극편과, 상기 극편 사이에 끼인 환상의 자석을 가지며, 상기 비산방지수단은 상기 극편의 외부면에 설치되는 부분을 갖는 것을 특징으로 하는 자성유체 밀봉장치.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 자성유체에 대향하는 상기 비산방지수단의 표면은 테이퍼형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 자성유체 밀봉장치.
  10. 제 7 항에 있어서, 중심축에 설치된 상기 축부재는 하드 디스크 드라이브내의 자기디스크를 회전시키는 스핀들 모터의 중심축인 것을 특징으로 하는 자성유체 밀봉장치.
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