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JPS60501122A - Improved magnetic seal assembly - Google Patents

Improved magnetic seal assembly

Info

Publication number
JPS60501122A
JPS60501122A JP59501541A JP50154184A JPS60501122A JP S60501122 A JPS60501122 A JP S60501122A JP 59501541 A JP59501541 A JP 59501541A JP 50154184 A JP50154184 A JP 50154184A JP S60501122 A JPS60501122 A JP S60501122A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
magnetic
ring
seal assembly
fluid
magnetic seal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP59501541A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
マツクレオド、ドナルド ジエー
Original Assignee
アプライド モ−シヨン プロダクツ、インコ−ポレ−テツド
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by アプライド モ−シヨン プロダクツ、インコ−ポレ−テツド filed Critical アプライド モ−シヨン プロダクツ、インコ−ポレ−テツド
Publication of JPS60501122A publication Critical patent/JPS60501122A/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16JPISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00Sealings
    • F16J15/16Sealings between relatively-moving surfaces
    • F16J15/40Sealings between relatively-moving surfaces by means of fluid
    • F16J15/43Sealings between relatively-moving surfaces by means of fluid kept in sealing position by magnetic force

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Sealing Using Fluids, Sealing Without Contact, And Removal Of Oil (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。 (57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 改良された磁気シール組立体 技 術 分 野 本発明は孔をシールする方法、特に磁性流体シールに関する。本発明の改良され た磁気シールの主な応用例は、ウィンチェスタディスクドライブ(Winche ste?−diskdrive )装置本体内の回転軸の完全なシールである。[Detailed description of the invention] Improved magnetic seal assembly Technical field TECHNICAL FIELD This invention relates to methods of sealing holes, and more particularly to ferrofluidic seals. Improved features of the present invention The main application example of magnetic seals is the Winchester disk drive (Winche Ste? -diskdrive) A complete seal of the rotating shaft within the device body.

背 景 技 術 本体内の孔に貫通される高速回転軸の貫通点を効果的にシールすることに関して 多くの問題が生じている。これ等の問題は最近のデータ処理応用分野、特にウィ ンチェスタディスクドライブ装置に顕著に見られる。ウィンチェスタデータ記録 ディスクはディスク室に侵入した破片等により汚染され易くこの汚染によりデー タの記録及び読出しにおいてエラーが発生し、予期しない結果を招くことにもな る。従って、ディスクチェンバ内へのいがなる破片等の侵入をもできる限シ防止 することが重要となる。Background technique Regarding effectively sealing the penetration point of a high-speed rotating shaft that is penetrated by a hole in the main body. Many problems are arising. These issues are important in recent data processing applications, especially in Wi-Fi. This can be seen most clearly in Chester disk drive devices. winchester data record Disks are easily contaminated by debris that has entered the disk chamber, and this contamination can cause data loss. Errors may occur during data recording and reading, leading to unexpected results. Ru. Therefore, it is possible to prevent the entry of scorching debris into the disc chamber. It is important to do so.

汚染の発生箇所は基本体を介してディスク室内に貫通される回転スピンドル軸の 近傍である。軸貫通用の孔を形成することは必要であるが、破片の侵入を防止す るためにこの孔をシールすることが困難と々る。軸周ベアリング等の異なる箇所 から軸に沿って室内に汚染が発生する。従来から、この孔を適切にシールする方 法が提案されている。The point where contamination occurs is the rotating spindle shaft that penetrates into the disk chamber through the basic body. It's nearby. Although it is necessary to form a hole for the shaft to pass through, it is necessary to prevent the intrusion of debris. It is often difficult to seal this hole due to the Different parts of shaft circumferential bearings, etc. Pollution occurs indoors along the axis from Traditionally, there is a method to properly seal this hole. A law is proposed.

従来技術に利用されたいくつかの方法では、ゴム製ワッシャ等の表面による摺接 クリアランスの制御、室の加圧及び流体ポンプの使用等が挙げられる。表面によ る摺接は、不均一な摩擦によ多位置的誤差が発生するので高精度データ処理応用 分野には利用できない。さらに、シール材料は摩耗によシ破片を生じる。いかな る破片の侵入をも防止する程の狭いクリアランスを形成できる工作技術が確立さ れていないので、クリアランスの制御も利用できない。小さな破片でさえ汚染の 原因となる。室内の加圧法は連続的な動力を必要とし、機器の故障の可能性もあ る。流体力学システムの流体ポンプによるシールは、流体のドリフト及び汚染の ため使用できないことが判明している。Some methods utilized in the prior art include sliding contact with surfaces such as rubber washers. These include controlling clearances, pressurizing chambers, and using fluid pumps. by the surface Sliding contact is difficult to apply to high-precision data processing because uneven friction causes multiple positional errors. Not applicable to the field. Furthermore, the sealing material produces debris due to wear. I wonder Machining techniques have been established that can create clearances narrow enough to prevent the intrusion of debris. Clearance control is also not available. Even small pieces can cause contamination. Cause. Indoor pressurization requires continuous power and there is a possibility of equipment failure. Ru. Fluid pump seals in hydrodynamic systems prevent fluid drift and contamination. It has been found that it cannot be used.

回転軸の周囲の孔をシールする方法の中で唯一重要な従来の方法は、磁性流体、 強磁性流体又は磁性液体を利用したものでちる。−の種の装置において、破片の 侵入を防止するために孔をシールする物は磁性流体又は強磁性流体であシ。その 磁性流体は鉱物油等の流体担体(ビヒクル)中の永久磁化された材料の非常に顕 微鏡的に微小な粒子の安定した分散である。The only significant conventional method of sealing holes around rotating shafts is ferrofluid, Chirp using ferromagnetic fluid or magnetic liquid. − In the type of equipment, debris The material that seals the hole to prevent intrusion must be a magnetic fluid or ferromagnetic fluid. the Ferrofluids are highly sensitive materials that are permanently magnetized in a fluid carrier (vehicle) such as mineral oil. It is a stable dispersion of microscopically small particles.

磁性流体を利用したシール法は、マシーンデザインN磁性流シール(Magne tic−F’1uid 5eal’s ) ”に記載されている。A sealing method using magnetic fluid is Machine Design N magnetic flow seal (Magne tic-F'luid 5eal's)".

軸の液体シールの部分としての磁性流体を部分的に利ユ旦)に付与された米国特 許第4.x7x、sls号及びエフディー・エツエケイル(F D、 Ezek iel )に付与された米国特許第4.293.137号に記載される。これ等 の特許は、磁気流体シールが回転軸の周囲□の破片通過を防止する異なる方法が 記載している。U.S. patents granted to U.S. patents that partially utilize ferrofluid as part of the shaft liquid seal. 4. x7x, sls and F D, Ezek US Pat. No. 4,293,137, issued to J. These etc. 's patent describes different ways in which magnetic fluid seals prevent debris from passing around the rotating shaft. It is listed.

従来の磁性流体シールによる欠点は、磁性流体が通常、軸と直接接触しているた め軸に沿ってクリープし直接汚染の原因となることにある。上述のクリープは最 終的には磁性流体の損失を招き、シールの完全性を損うものである。従来技術の 多くの方法に係る別の欠点は、軸それ自体は磁界による磁束の復路となるように 磁性材料で形成する必要があることである。結果として、アルミニウム等の軽量 で効率の良い材料を使用できない。さらに、別の欠点は、従来の磁気シールの磁 界強度は本来空間的な制限を受けることである。その結果、磁性流体の機能低下 、さらにシールの寿命短縮を招く。A disadvantage with traditional ferrofluid seals is that the ferrofluid is typically in direct contact with the shaft. The problem is that it creeps along the shaft and causes direct contamination. The creep mentioned above is This ultimately results in loss of ferrofluid and compromises the integrity of the seal. Conventional technology Another disadvantage of many methods is that the axis itself is not a return path for the magnetic flux due to the magnetic field. It must be made of magnetic material. As a result, lightweight materials such as aluminum Therefore, efficient materials cannot be used. In addition, another drawback is that the magnetic Field strength is inherently subject to spatial limitations. As a result, the functionality of the magnetic fluid decreases. , which further shortens the life of the seal.

いずれの従来技術の方法も、効果的な封入効果、また材料にかかわらず回転軸の 周囲の長寿命シールを提供することが不可能であった。従って、磁性流体の領域 で高い強度を有し、磁性流体の軸に沿う磁性流体のクリープを完全に防止できる 磁気シール組立体が要求されている。Both prior art methods provide an effective encapsulation effect and a rotation axis regardless of the material. It has not been possible to provide a long-life seal around the perimeter. Therefore, the area of ferrofluid It has high strength and can completely prevent the magnetic fluid from creeping along the magnetic fluid axis. A magnetic seal assembly is required.

従って、本発明の目的は、磁性流体が軸に沿ってクリープすることを防止する。Therefore, it is an object of the present invention to prevent the magnetic fluid from creeping along its axis.

改良された磁気シール組立体を提供することである。An object of the present invention is to provide an improved magnetic seal assembly.

本発明の他の目的は、強磁性流体の磁界強度を、磁石材料を変更することなく増 加する磁気シール組立体を提供することである。Another object of the invention is to increase the magnetic field strength of ferrofluids without changing the magnet material. It is an object of the present invention to provide a magnetic seal assembly that adds

本発明の更なる目的は、機械的衝撃又は他の物理的要因による強磁性流体漏れの 可能性を減少した磁気シール組立体を提供することである。A further object of the invention is to prevent ferrofluid leakage due to mechanical shock or other physical factors. It is an object of the present invention to provide a magnetic seal assembly with reduced possibility.

本発明は、特に回転軸の周囲に使用される改良された磁性流体シール組立体であ る。特に本発明は、スピンドル軸をウィンチェスタディスクドライブ装置本体に 貫通する箇所での使用を目的としている。The present invention is an improved ferrofluidic seal assembly particularly for use around rotating shafts. Ru. In particular, the present invention provides a method for attaching the spindle shaft to the main body of the Winchester disk drive device. Intended for use in penetrating locations.

簡潔に言えば、本発明の好ましい実施例は、軸と同心的に結合された内側磁気リ ングと、内側磁気リングを同、心的に取り囲み、力参つその間に均一なエアキャ ップを有する外側磁気リングと、エアギャップを介して空気又は破片が通過しな いようにエアギャップに配設された任意の量の磁気流体とを含む改良された磁性 流体シール組立体である。内側及び外側磁気リングは永久磁化部材である。一方 、磁性気体は流体担体における永久磁化粒子の愁濁液である。内側及び外側磁気 リングにおける分極の方向は軸の軸線に対して平行であるが、少なくともエアギ ャップ近傍においては、2つのリング間では対向する。Briefly, the preferred embodiment of the invention includes an inner magnetic link concentrically coupled to the shaft. The inner magnetic ring is surrounded by a uniform air carrier between the inner magnetic ring and the inner magnetic ring. an outer magnetic ring with an air gap that prevents air or debris from passing through. improved magnetic properties, including an arbitrary amount of magnetic fluid disposed in the air gap, such as A fluid seal assembly. The inner and outer magnetic rings are permanently magnetized members. on the other hand , a magnetic gas is a suspension of permanently magnetized particles in a fluid carrier. inner and outer magnetic The direction of polarization in the ring is parallel to the axis of the shaft, but at least In the vicinity of the cap, the two rings are opposed to each other.

好ましい実施例において、磁気リングは磁界強度を強めるために同一平面上に鉄 製の破片を有する。更に、内側及び外側磁気リングは、磁性流体が軸又は本体に 対して破片の表面に沿って移動することを防止する保護リングと同様に、表面磁 化される。In a preferred embodiment, the magnetic ring has a coplanar iron plate to increase the magnetic field strength. It has fragments made of In addition, the inner and outer magnetic rings are designed so that the magnetic fluid is attached to the shaft or body. surface magnetism, as well as a protective ring that prevents debris from moving along the surface. be converted into

本発明の利点は、磁気流体が直接に軸に接触せず、密封チェンバに対するクリー プが防止されることである。An advantage of the present invention is that the magnetic fluid does not directly contact the shaft and that the magnetic fluid does not come into direct contact with the shaft and The goal is to prevent flops.

本発明の他の利点は、内側べ・び外側リングの対向する分極によりエアキャップ 端部において磁性流体強度が強まり、磁気流体の完全性が維持されることである 。Another advantage of the present invention is that the opposing polarization of the inner ring and outer ring allows air cap The magnetic fluid strength is increased at the ends and the integrity of the magnetic fluid is maintained. .

本発明の別の利点は、内側及び外側リング磁石の表面上の磁気保護リングが、い かなる磁性流体の軸又は本体への移動をも防止できることである。Another advantage of the invention is that the magnetic protection rings on the surfaces of the inner and outer ring magnets It is possible to prevent any movement of magnetic fluid to the shaft or body.

本発明の更に別の利点は、磁性流体シール組立体が所望の材料で構成された軸及 び本体と共に使用できることである。Yet another advantage of the present invention is that the ferrofluidic seal assembly has a shaft and It can be used with the main body.

本発明のまた更に別の利点は、シールにおける磁性流体が増加したエアギャップ によシ低温に維持され、シール’+7)寿命がのびることである。Still another advantage of the present invention is that the ferrofluid in the seal has an increased air gap. The seal is maintained at a lower temperature, which extends the life of the seal.

本発明の上述及びその他の目的及び利点は、以下の本発明を実施するための最適 の形態及び工業上の利用可能性の説明及び添付の図面から当業者にとって明白な ものとなるであろう。The above-mentioned and other objects and advantages of the present invention are as follows: It will be obvious to a person skilled in the art from the description of the form and industrial applicability of It will become a thing.

第1図は、本体の孔に貫通される回転軸の取り付は状態を示す、本発明に関する 改良された磁気シール組立体の斜視図: 第2図は、第一図の2−2線に沿った横断面図;及び第3図は、保護リング及び 他の磁気素子の分極を示す磁気シール組立体の概略平面図である。FIG. 1 shows a state in which a rotating shaft is mounted through a hole in a main body, and is related to the present invention. Perspective view of the improved magnetic seal assembly: FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line 2-2 in FIG. 1; and FIG. 3 is a cross-sectional view of the protective ring and FIG. 3 is a schematic plan view of a magnetic seal assembly showing polarization of other magnetic elements;

本発明を実施するための最良の形態は、改良された磁性流体シール組立体であり 、特に同心円状の対向して磁化された磁石とその間の磁性流体シールにより特徴 づけられる。この磁性流体シールは特に回転軸と本体との間の穴のシールを提供 するために適用される。この改良されたシールの主な用途はウィンチェスタディ スクドライブ装置の本体に挿着されるスピンドル軸に関する。The best mode for carrying out the invention is an improved magnetic fluid seal assembly. , particularly characterized by concentric oppositely magnetized magnets and a ferrofluid seal between them. can be attached. This ferrofluidic seal specifically provides sealing of the hole between the rotating shaft and the body applied to. The primary application of this improved seal is Winchestudy. The present invention relates to a spindle shaft that is inserted into the main body of a disk drive device.

改良された磁気シール組立体の好ましい実施例が第1図に例示され、全体を参照 番号10により示す。このシール組立体10には基本体16の穴14を貫通する 回転装置のディスクチェンバに貫通されるスピンドル軸に典形的に見られる。A preferred embodiment of the improved magnetic seal assembly is illustrated in FIG. Indicated by number 10. The seal assembly 10 includes a hole 14 in the base body 16. It is typically found in spindle shafts that pass through the disk chamber of rotating equipment.

この改良さねた磁性流体シール組立体10は内側磁気リング18及び同心円状の 外側磁気リング20を含む。This improved magnetic fluid seal assembly 10 includes an inner magnetic ring 18 and a concentric ring. Includes an outer magnetic ring 20.

外側磁気リング20は内側磁気リング18と、それらの側面間に均一なエアキャ ップ22をもって同心円状に設置さねている。このエアキャップ22は物体がそ の間を通過しないように磁性流体24を挿入することによりシールされている。The outer magnetic ring 20 has a uniform air carrier between the inner magnetic ring 18 and their sides. They are arranged concentrically with the tops 22. This air cap 22 is A magnetic fluid 24 is inserted to prevent passage between the two, thereby sealing the space.

この改良された磁性流体組立体10の構造が第2図における断面図に示されてい る。図において内側磁気リング18は軸12に結合されている。同様に外側磁気 リング20は本体16に結合されている。この場合、両方の結合はリング18及 び20をそれぞれ所定位置に保持するように十分強くなければならない。又、そ の結合は界面において物体あるいは破片が入り込まぬように完全なシールが形成 されなければならない。The structure of this improved magnetic fluid assembly 10 is shown in cross-section in FIG. Ru. Inner magnetic ring 18 is shown coupled to shaft 12 . Similarly outer magnetic Ring 20 is coupled to body 16. In this case both bonds are connected to rings 18 and and 20, respectively, must be strong enough to hold them in place. Also, that The bond forms a perfect seal at the interface to prevent objects or debris from entering. It must be.

内側磁気リング18は回転軸12に確実に結合されているため、回転軸と共に回 転する。そのため、この内側磁気リング18は、軸12の回転の状態を損なわぬ ように周辺のバランスを十分に考慮しなければならない。Since the inner magnetic ring 18 is securely connected to the rotating shaft 12, it rotates with the rotating shaft. Turn around. Therefore, this inner magnetic ring 18 does not impair the rotational state of the shaft 12. Therefore, the balance of the surroundings must be carefully considered.

又、第2図においては内側磁気リング18と外側磁気リング20が所定の厚さを 有し、両リングの総厚方向にエアキャップ22が形成されている。さらに、磁性 流体24は磁性及び磁界のためにエアギャップ22の両端部にのみ形成され中央 部には通常見られない。In addition, in FIG. 2, the inner magnetic ring 18 and the outer magnetic ring 20 have a predetermined thickness. An air cap 22 is formed in the total thickness direction of both rings. Furthermore, magnetic The fluid 24 is formed only at both ends of the air gap 22 due to the magnetism and magnetic field, and is not formed in the center. It is not usually found in the area.

また虻2図は、磁気リング18及び20の磁化の方向を図示する。示されるよう に両方の磁気リングは回転軸12の軸線方向に平行に分極される。しかしながら 、内側磁気リング18は外側磁気リングと反対の方向に分極される。第2図では 内側磁気リング18はS方向に分極され、一方外側リングはN方向に分極されて いるが、この両者の方向は効果を変更することなく逆向きにできる。Figure 2 also illustrates the direction of magnetization of the magnetic rings 18 and 20. as shown Both magnetic rings are polarized parallel to the axial direction of the rotating shaft 12. however , the inner magnetic ring 18 is polarized in the opposite direction to the outer magnetic ring. In Figure 2 The inner magnetic ring 18 is polarized in the S direction, while the outer ring is polarized in the N direction. However, both directions can be reversed without changing the effect.

内側及び外側の磁気リング18及び20の磁化の対向す8 る分極はエアギャップ22の両端部の近傍に付加的作用を生ずる。この磁界の集 中はその近傍内に磁気流体24を保持するように作用する。磁界が強い程、磁性 流体24の完全性が増し、エアギャップ22を介して磁性流体は漏れる可能性が 低くなる。従って、この磁気リングの対向分極配置は個々の磁気リングの分離し た磁界を強めることなく強磁性流体24の磁界強度を強めることができる。Opposing magnetization of the inner and outer magnetic rings 18 and 20 This polarization produces an additional effect near the ends of air gap 22. This collection of magnetic fields The inside acts to retain the magnetic fluid 24 within its vicinity. The stronger the magnetic field, the more magnetic The integrity of the fluid 24 is increased and the ferrofluid can leak through the air gap 22. It gets lower. Therefore, this opposing polarization arrangement of the magnetic rings results in the separation of the individual magnetic rings. The magnetic field strength of the ferromagnetic fluid 24 can be increased without increasing the magnetic field.

第2図に示すように、磁界強度は内側磁気リング18と外側磁気リング20の上 側及び下側の同一平面端部上の一対の強磁極片26を加えることにより増加され 集中される。これらの磁極片26通常、軟鉄又は磁性鋼により形成され磁気粒子 流体分散24の完全性を増すために磁気導体であり磁気集中体として働く。才た 、磁極片26は内側磁気リング18及び外側磁気リング20を強く接着又は結合 される。′ 第3図に好ましい実施例のさらに改良された方法の概要を示す。図において、磁 気シール組立体10は内側磁気リング18と外側磁気リング20の種々の部分に 磁極を有する。ここで、内側磁気リング18は内側保護リング28を含んで示さ れ、一方性側磁気リング20は外側保護リング30を含んで示されている。内側 保護リング28と外側保護リング30は通常リング18及び20の表面で磁気分 極したリングであり、リング18及び20の残部と反対方向に分極されている。As shown in FIG. 2, the magnetic field strength is is increased by adding a pair of ferromagnetic pole pieces 26 on the side and bottom coplanar ends. be concentrated. These pole pieces 26 are usually made of soft iron or magnetic steel and contain magnetic particles. It acts as a magnetic conductor and magnetic concentrator to increase the integrity of the fluid distribution 24. talented , the magnetic pole piece 26 strongly adheres or couples the inner magnetic ring 18 and the outer magnetic ring 20. be done. ′ FIG. 3 outlines a further improved method of the preferred embodiment. In the figure, the magnetic The air seal assembly 10 is attached to various portions of the inner magnetic ring 18 and the outer magnetic ring 20. It has magnetic poles. Here, the inner magnetic ring 18 is shown including the inner protective ring 28. The unilateral magnetic ring 20 is shown including an outer protective ring 30. inside The protective ring 28 and the outer protective ring 30 usually have magnetic components on the surfaces of the rings 18 and 20. It is a polarized ring and is polarized in the opposite direction to the rest of rings 18 and 20.

通例、これは表面磁化のみである。この保護リング28及び30を施した結果、 磁気流体24がエアギャップ22から漏れて、軸12又は本体16にクリープさ れることを防止する。通例、保護リング28及び30は組立体10の固定された チェンバ側にのみ望ましい。しかし、磁気流体の損失を防ぐためには、同様の保 護リングが外部表面にも設けられることが好ましい。Typically this is surface magnetization only. As a result of applying these protective rings 28 and 30, Magnetic fluid 24 leaks through air gap 22 and creeps onto shaft 12 or body 16. Prevent it from happening. Typically, the protective rings 28 and 30 are fixed to the assembly 10. Recommended for chamber side only. However, similar protection is required to prevent loss of magnetic fluid. Preferably, a protective ring is also provided on the external surface.

好ましい実施例の内側磁気リング18と外glll磁気リング20は適当な磁性 材料で形成できる。これによる磁界の集中によシ、弱い磁界しか発生しないが、 高精度工作技術を適用できる空間的アレイ材料が利用できる。通常、これに望ま れる材料としてはナイロンマトリックスにストロンチウムフェライトを埋め込だ ものがある。The inner magnetic ring 18 and outer magnetic ring 20 of the preferred embodiment are of suitable magnetic properties. Can be formed from materials. Due to the concentration of magnetic field caused by this, only a weak magnetic field is generated, Spatial array materials are available to which high-precision machining techniques can be applied. Usually this is what you want The material used is strontium ferrite embedded in a nylon matrix. There is something.

磁極片26H磁気導体であり磁気集中体として働き、一般に軟鉄又は磁性鋼によ り形成される。この磁極片26は内側磁気リング18と外側磁気リング20の軸 方向の表面に一致して形成されている。それらは、それ程磁性流体又は強磁性流 体24は、流体担体内の磁性材料である固体粒子の分散が極めて微細なものが選 定される。最適な結果としては、この流体は分散された極めて微細な永久磁化さ れた粒子を含むものが選定される。又、その粒子が流体内で凝固又は固化するこ とを防ぐために鉱物油のような流体が選定される。このようにして、その磁性流 体24の液体部分が磁性を持たなくても全体の磁性流体24はあたかも流動可能 な磁性材料として働く。Pole piece 26H is a magnetic conductor that acts as a magnetic concentrator and is generally made of soft iron or magnetic steel. is formed. This pole piece 26 is located at the axis of the inner magnetic ring 18 and the outer magnetic ring 20. It is formed in accordance with the surface of the direction. They are less magnetic fluids or ferromagnetic fluids. The body 24 is selected from a fluid carrier in which solid particles, which are magnetic materials, are extremely finely dispersed. determined. For optimal results, this fluid should have very finely dispersed permanent magnetization. The particles that contain the particles are selected. Also, the particles may coagulate or solidify within the fluid. A fluid such as mineral oil is selected to prevent this. In this way, the magnetic current Even if the liquid part of the body 24 does not have magnetism, the entire magnetic fluid 24 can flow as if it were Works as a magnetic material.

この磁性流体には市販の適当な強磁性流体24を用いることができる。。A suitable commercially available ferromagnetic fluid 24 can be used as the magnetic fluid. .

改良された磁気シール組立体10の種々の部材の寸法はほとんど任意である。内 側磁気リング18と外側磁気リング20の磁界はそのリング半径に僅に影響°さ れるため、適当な磁界を発生するに十分な大きさを有するリングを選定すること が好ましい。図においてエアギャップ22は意図された大きさを有するように示 されているが、これは単に例示する目的のためである。実際、エアキャップはよ シ強い磁界を保つために可能なかぎり狭くする必要がある。通常のエアギャップ の寸法は約5. OX 10−5メートルから7.5X10−’メートル(0, 002−0,003” )程度である。極めて狭いエアギャップは磁界や磁性流 体を破壊するに十分大きな破片がエアギャップ22に入り込むのを妨げる。よシ 大きな破片具はエアギャップ22の一端の磁性流体24のみを破壊するが、他端 の損傷なき磁性流体24には至らないと考えられる。The dimensions of the various components of improved magnetic seal assembly 10 are nearly arbitrary. Inside The magnetic fields of the side magnetic ring 18 and the outer magnetic ring 20 have a slight influence on their ring radius. Therefore, choose a ring that is large enough to generate an appropriate magnetic field. is preferred. In the figures, the air gap 22 is shown to have the intended size. However, this is for illustrative purposes only. In fact, bubble wrap is It needs to be as narrow as possible to maintain a strong magnetic field. normal air gap The dimensions are approximately 5. OX 10-5 meters to 7.5X10-’ meters (0, 002-0,003”).The extremely narrow air gap prevents magnetic fields and magnetic flows. Debris large enough to destroy the body is prevented from entering the air gap 22. Yoshi A large splinter tool will only destroy the ferrofluid 24 at one end of the air gap 22, but not the other end. It is considered that the magnetic fluid 24 is not damaged.

本発明における磁性体の配列における1つの利点は従来のシールと同等の磁界強 度が任意のよシ広いエアギャップ22を用いることにより得られることである。One advantage of the arrangement of magnetic materials in the present invention is that the magnetic field strength is comparable to that of conventional seals. This is achieved by using an arbitrarily wide air gap 22.

又、エアギャップ2,2が広がる程、軸の回転により磁性流体24内に発生する 摩擦熱が低くなるという事実はいくつかの応用例に必要となると考えられる。摩 擦熱の減少は蒸発による流体損失量の減少に効果があシ、従ってシール組立体1 0の効果的寿命が延びる。この剪断歪の減少は、このシールを利用した場合に無 形的なモータの寿命時間が5万時間を越える関連要因である。Also, the wider the air gaps 2, 2, the more generated in the magnetic fluid 24 due to the rotation of the shaft. The fact that frictional heat is lower may be necessary for some applications. Ma The reduction in frictional heat is effective in reducing the amount of fluid loss due to evaporation, and therefore the seal assembly 1 0's effective lifespan is extended. This reduction in shear strain is negligible when using this seal. A related factor is that the physical life of the motor exceeds 50,000 hours.

内側保護リング28及び外側リング30の表面磁化を除いて、内側磁気リング1 8及び外側磁気リング20は均一に分極される。均一な分極による均衡した対称 磁界はシールの継続性及び完全性を保つのに効果がある。Except for the surface magnetization of the inner protective ring 28 and the outer ring 30, the inner magnetic ring 1 8 and outer magnetic ring 20 are uniformly polarized. Balanced symmetry with uniform polarization The magnetic field is effective in maintaining the continuity and integrity of the seal.

この場合、内側磁気リング18は適当な回転のために均衡した対称リングの形状 である必要があるが、外側リング20ではその外部寸法においてそのような必要 がないことを明記すべきである。外側磁気リング20の内側端部が内側リング1 8を、その間に適当なエアギャップ22を狭んで同心円状に囲うようになってい れば、外側リング18が本体16の穴に嵌合するに要する外部形状を有すること を妨げる限定は何もない。In this case, the inner magnetic ring 18 has a balanced symmetrical ring shape for proper rotation. However, the outer ring 20 does not meet such requirements in its external dimensions. It should be clearly stated that there is no. The inner end of the outer magnetic ring 20 is the inner ring 1 8 in a concentric circle with an appropriate air gap 22 between them. If so, the outer ring 18 has the external shape necessary to fit into the hole in the body 16. There are no restrictions that prevent it.

軸12と本体16の材料は任意である。磁性流体24が内側リング18及び外側 リング20以外の部材と接触しないため、他のb材の材料選定は本発明における 動作に無関係である。The materials of the shaft 12 and the body 16 are arbitrary. A magnetic fluid 24 connects the inner ring 18 and the outer ring. Since it does not come into contact with any member other than the ring 20, the selection of the other b material is a matter of the present invention. It is unrelated to the operation.

本発明は回転軸の用途に関してこれまで除外して述べてきたが、この種の円形シ ールに関する発明を制限する必要は々い。本発明による磁性流体は2つの部材間 に介在するエアギャップを有する応用例において利用できる。Although the present invention has been described above with reference to the application of rotary shafts, this type of circular There is no need to limit inventions related to tools. The magnetic fluid according to the invention is It can be used in applications with an intervening air gap.

特に、それは互いに相対的運動をする部材での応用例において有用である。本発 明による磁性シールのもう一つの代表的な用途はエアキャップに沿って互いに相 対的運動をする2つの同一平面上の部材での応用例である。また、前方及び後方 動作の変化は上述した回転動作のそれと同様である。本発明の磁性シールは上述 した半径方向のエアギャップの場合のように直線方向のエアキャップの場合にお いても十分量等に利用できる、産業上の利用可能性 本発明による改良された磁気シール組立体は物体の通過を防ぐためにシールを要 するエアキャップを供するいかなる用途にも適応できる。本発明は特に本体の穴 に貫通される回転軸を供する用途に適用される。改良された本発明の特別な用途 はウィンチェスタディスクドライブ装置のディスクチェンバへの主軸の挿着部で ある。In particular, it is useful in applications with members that move relative to each other. Main departure Another typical use of magnetic seals by Akira is to attach them to each other along an air cap. This is an example of an application with two coplanar members moving in opposite directions. Also, front and rear The change in motion is similar to that of the rotation motion described above. The magnetic seal of the present invention is as described above. In the case of a linear air cap, as in the case of a radial air gap, Industrial applicability that can be used in sufficient quantities even if An improved magnetic seal assembly according to the present invention requires a seal to prevent the passage of objects. It can be adapted to any application that provides an air cap that The present invention is particularly suitable for holes in the main body. It is applied to applications that provide a rotating shaft that is penetrated by the shaft. Special applications of the improved invention is the insertion part of the main shaft into the disk chamber of the Winchester disk drive device. be.

本発明は簡単に製造することができ、ウィンチェスタディスクドライブ装置に直 ちに設置することができる。The present invention is easy to manufacture and is compatible with Winchester disk drive devices. It can be installed immediately.

また、本発明は固くシールされたチェンバに挿入することを要する回転軸を供な う他の応用例にも直ちに設置することができる。本発明によるシールの組込みは 、このデータ処理装置の他の部品構造を何ら変更する必要はない。The invention also provides a rotating shaft that requires insertion into a tightly sealed chamber. It can also be readily installed in other applications. The incorporation of the seal according to the invention is , there is no need to change the structure of other parts of this data processing device.

本発明による改良された磁気流体シールは既存の材料の既存の加工力、法により 形成される。従って、それは経済的に製造され、また有利に経済的に使用できる 。従って、本発明は、特にデータ処理分野においてその産業上の利用可能性を有 することが期待できる。The improved magnetorheological seal according to the present invention can It is formed. Therefore, it can be economically produced and also advantageously used economically. . Therefore, the present invention has industrial applicability, particularly in the data processing field. You can expect to do so.

浄書(内容に変更なし) FIG + 手続補正書(方式) %式% 1・ 事件の表示昭和 年 願第 号 改良された磁気シール組立体 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 ′国際調査報告Engraving (no changes to the content) FIG+ Procedural amendment (formality) %formula% 1. Display of the incident Showa year application no. Improved magnetic seal assembly 3. Person who makes corrections Relationship to the incident: Patent applicant ´International search report

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1. 同心的に軸と結合され且つ、軸と共に回転される内側磁気リングであって 、該内側磁気リングの外側部が軸の回転軸と平行な方向に沿って磁気的に分極さ れる内側リングと: 挿通孔を有する本体に結合され、本体と共に固定される外側磁気リングであって 、該外側リングがその内部を貫通する円筒状の孔を含み、前記円筒状の孔は内側 リングと同心状であり且つ内側リング間に空隙が形成されるように内側リングよ シ大きい半径を有し、外側リングの内側部が内側リングの分極方向とは反対の方 向に沿って磁気的に分極される外側リングと: 内側リング及び外側リング間の空隙の近傍及びその付近に封入され、磁力によシ この近傍に保持される任意の量の強磁性流体とを含む本体内の挿通孔を回転軸の 周囲でシールする改良された磁気シール組立体。 2、請求の範囲第1項に記載の磁気シール組立体において、 前記空隙が最少許容誤差を有するように設定されている磁気シール組立体。 3、 請求の範囲第1項に記載の磁気シール組立体にお強磁性流体が流体担体内 で安定した分散状態で強磁性材の複数の微小粒子を含む磁気シール組立体。 4、 請求の範囲第1項に記載の磁気シール組立体において、 前記内側磁気リング及び前記外側磁気リングの少なくとも1つの同一平面に結合 される磁気導体磁極片をさらに含む磁気シール組立体。 5、請求の範囲第1項に記載の磁気シール組立体において、 磁気保護リング部が前記内側磁気リングの表面に設けられ、前記磁気保護リング 部の極性はこれを介争た強磁気性流体の移動が妨害されるように内側磁気リング の残部の極性とは反対である磁気シール組立体。 6、請求の範囲第5項の磁気シール組立体において、前記磁気保護リング部が前 記外側磁気リングの表面に設けられ、前記磁気保護リング部の極性はこれを介し た強磁気性流体の移動が妨害されるように前記外側磁気リングの残部の極性とは 反対である磁気シール組立体。 7、請求の範囲第6項の磁気シール組立体において、前記内側磁気リング及び外 側磁気リングの少なくとも1つの同一平面に結合される磁気導体磁片をさらに含 む磁気シール組立体。 8、 請求の範囲第7項の磁気シール組立体において、前記空隙が最少許容誤差 を有するように設定され、強磁気流体がビヒクル内で安定した分散状態で強磁性 材の複数の微小粒子を含む磁気シール組立体。 9、 空隙の一方の側部に沿って延出し、空隙の縁部を含む平面と直交する方向 に沿って磁気的に分極きれる第1の磁気素子と; 空!の他方や側部に沿って第1の磁気素子から延出し、これと反対に分権される 第2の磁気素子と;空隙を介する物質の移動を防ぐように空隙内全域にわたシ分 散される磁性流体とを具備し、狭い空隙を介する物質の移動を防止すべく空隙を シールする磁気シール組立体。1. an inner magnetic ring that is concentrically connected to the shaft and rotates with the shaft; , the outer part of the inner magnetic ring is magnetically polarized along a direction parallel to the axis of rotation of the shaft. With the inner ring: an outer magnetic ring coupled to a main body having an insertion hole and fixed together with the main body; , the outer ring includes a cylindrical hole passing through its interior, the cylindrical hole being The inner ring is concentric with the ring and a gap is formed between the inner rings. The inner part of the outer ring has a larger radius and the inner part of the outer ring is opposite to the direction of polarization of the inner ring. With an outer ring magnetically polarized along the direction: It is sealed in and near the gap between the inner ring and outer ring, and is stimulated by magnetic force. The insertion hole in the main body containing an arbitrary amount of ferromagnetic fluid is held in the vicinity of the rotating shaft. Improved magnetic seal assembly that seals around the perimeter. 2. In the magnetic seal assembly according to claim 1, A magnetic seal assembly, wherein the air gap is configured to have a minimum tolerance. 3. In the magnetic seal assembly according to claim 1, the ferromagnetic fluid is contained in the fluid carrier. A magnetic seal assembly containing multiple microparticles of ferromagnetic material in a stable dispersion state. 4. In the magnetic seal assembly according to claim 1, Coupling in the same plane of at least one of the inner magnetic ring and the outer magnetic ring A magnetic seal assembly further comprising a magnetic conductor pole piece. 5. In the magnetic seal assembly according to claim 1, A magnetic protection ring portion is provided on the surface of the inner magnetic ring, and the magnetic protection ring The polarity of the inner magnetic ring is such that the movement of the ferromagnetic fluid is hindered through this The polarity of the magnetic seal assembly is opposite to that of the rest of the magnetic seal assembly. 6. The magnetic seal assembly according to claim 5, wherein the magnetic protection ring portion is Provided on the surface of the outer magnetic ring, the polarity of the magnetic protection ring is determined through this. The polarity of the remainder of the outer magnetic ring is such that the movement of the ferromagnetic fluid is obstructed. Magnetic seal assembly which is the opposite. 7. The magnetic seal assembly according to claim 6, wherein the inner magnetic ring and the outer magnetic ring further comprising a magnetic conductor magnetic piece coupled to the same plane of at least one of the side magnetic rings. magnetic seal assembly. 8. In the magnetic seal assembly according to claim 7, the air gap has a minimum allowable error. The ferrofluid is set to have ferromagnetic properties in a stable dispersion within the vehicle. A magnetic seal assembly containing multiple microparticles of material. 9. A direction extending along one side of the gap and perpendicular to the plane containing the edge of the gap a first magnetic element that can be magnetically polarized along; Sky! extending from the first magnetic element along the other side or side of the a second magnetic element; distributed throughout the gap to prevent the movement of substances through the gap; The air gap is equipped with a magnetic fluid that is dispersed to prevent the movement of substances through the narrow air gap. Magnetic seal assembly to seal.
JP59501541A 1983-04-20 1984-03-29 Improved magnetic seal assembly Pending JPS60501122A (en)

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