JPH0363149B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はコンピユータ用磁気デイスクのダスト
シール装置、真空装置の回転軸シール装置及び空
気弁等に適用して好適な磁性流体を利用した密封
装置に関するものである。

例えば磁気デイスク装置においては、外部に設
置したモータから延長形成した回転軸の端部に、
デイスク部を取り付けることがあり、このデイス
ク設置箇所と外部とはデイスク部への塵埃又はベ
アリング等から発生するオイルミスト等の侵入を
防ぐため、空気流通を遮断する密封装置が設けら
れることがある。

第１図は一般的なこの種密封装置の一例を示す
断面図である。環状の永久磁石１の両側に環状強
磁性体（ポールピース）２が取り付けられ、強磁
性回転体４が環状体２に挿入され、ポールピース
２と回転軸４との間に形成された環状空隙に、磁
性流体３が磁気的に捕捉されている。該磁性流体
３のこの環状膜により密封装置として機能してい
る。

ところで磁性流体が形成する環状膜は、所定量
の磁性流体をポールピース２と回転軸４との間に
注入しなければ密封装置としての耐圧が充分に発
生せず、密封装置として機能を果たさないことは
周知である。しかし、充分な量の磁性流体を注入
し、放置状態又は動作時において、磁性流体３が
環境温度の上昇により密封装置の外部へ流出して
密封空間を汚染する欠点がある。その原因は第１
に、２つの環状磁性流体で仕切られた空間にある
空気が熱膨張して、環状磁性流体膜３を密封装置
外部へ押圧する。第２に、環境温度の上昇により
永久磁石１の供給できる磁束量が低減する。従つ
て、磁性流体膜３を保持固定する磁界の減少によ
りシール耐圧が低下し、第１の理由に掲げた力に
より磁性流体膜３が移動し易しくなるか、磁性流
体膜３が破れて、磁性流体が密封装置の外部へ流
出する。第３に、環境温度の上昇により、磁性流
体自体からの飽和磁化が低減し、よつてシール耐
圧が減少する。その結果前述の力により、磁性流
体膜３が移動し易くなるか、磁性流体膜３が破れ
て磁性流体が密封装置外部へ流出する。第４に、
環境温度が上昇すると磁性流体の表面張力及び粘
度が低下してくる。従つて、磁性流体膜３が前述
の力により移動し易くなる。これらの原因が考え
られる。

ところで、磁性流体による密封機構を有する左
右の空間は流体の遮断がなされている。例えば空
気弁等のようにある温度領域では流体の流通を促
進したり逆に遮断する必要がある。しかし、従来
のこの種密封機構は上述したような欠点があり、
作為的に磁性流体のバルブ（弁）作用を行なわせ
ることは至難である。

本発明はかかる点に鑑み、対境温度の上昇に伴
う密封機能の低下を抑制するため、磁路中に感温
磁性体を設け、感温磁性体の任意の設定により所
定の温度領域で密封機構の増加又は減少を作為的
に行ない得る密封装置を得案することを主たる目
的とする。

以下本発明の一実施例について図面を参照しな
がら詳細に説明する。

第２図は本発明の一例を示す断面図である。環
状の永久磁石１、この両側に接したポールピース
２、磁性回転体４及びポールピース２と回転体４
との間に捕捉された磁性流体３による密封装置
（以下MFSという）が構成されていることは従来
通りであるが、更に永久磁石１の内周面に接して
環状の感温磁性流体５が左右のポールピース２に
挾持されている。感温磁性材５は例えばMn−Zn
系感温フエライトを用い得る。

第３図は、温度変化とMFS耐圧との関係を示
す線図である。感温磁性体５のキユリー点（Tc）
以下の温度領域では、永久磁石１からの磁束がポ
ールピース２を通過して強磁性回転体４へ作用せ
ず、ポールピース２から感温磁性体５を通過し、
他方のポールピース２を経て永久磁石１へ戻つて
くるので、MFSの耐圧は殆んど発生しない。キ
ユリー点Tc付近の温度から上昇すると、感温フ
エライトの飽和磁化が減少し始めるから、感温フ
エライト５を通過する磁束量が減少し、磁束は逆
にポールピース２から磁性流体３を通過し、回転
軸４を通過する。磁束量の増加に伴ないMFSの
耐圧が増大してくる（第３図中曲線Ｂ参照）。従
つて、感温フエライト５の作用による回転体４に
作用する磁束量が温度上昇と共に増大するキユリ
ー点以上の温度領域では、ポールピース２、磁性
流体膜３及び回転軸４に作用する磁束の増加と磁
性流体３の飽和磁化の減少量とが平衡して、
MFSの耐圧が一定となる。それ以上の高温領域
では第３図に示す如く、永久磁石が供給する磁性
流体３を通過保持する磁束密度も減少し、磁性流
体の飽和磁化も減少するので、MFSの耐圧は
徐々に減少する。

従つて、MFSの耐圧一定の温度領域をMFS動
作環境の変動域に設定することにより、MFSの
温度上昇による耐圧低下を補償して磁性流体３の
流出を防止できる。

更に、感温フエライト５の断面積や材質、永久
磁石１の断面積や材質等を考慮することによつ
て、第３図中曲線Ｃの如く、温度上昇に伴つて
MFSの耐圧を徐々に増加せしめ得る。また磁性
流体３固有の表面張力及び粘度低下による磁性流
体３の流出も、みかけの磁性流体の粘度増加現象
（磁性流体に印加される磁界強度を増加すると、
それに伴つて磁性流体の粘度が増加する現象）に
より、防止することができる。尚、第３図中、曲
線Ａは第１図例の構造による変化を参考に示して
いるが、温度上昇に伴い、耐圧特性が悪化してい
ることが理解される。その理由は前述した通りで
ある。

第４図は磁束のバイパスとして用いた感温フエ
ライト５を、永久磁石１、ポールピース２の外側
に配置した他の実施例である。動作原理及び効果
は図２の実施例と同じであるので、詳細説明を省
く。

次に、MFSの耐圧の温度依存性を自由に形成
することが可能な本発明の実施例について以下に
説明する。

第５図は、感温フエライト５と永久磁石１とを
ポールピース２でサンドウイツチ状に挾んだ構造
を有するMFSの一例を示す断面図である。感温
フエライト５のキユリー点Tc以下の温度では、
永久磁石１の有する起磁力はポールピース２と回
転体４との空隙にのみ費されるので、第６図に示
す如く、MFSとしての耐圧は大きい。しかし温
度上昇により、Tc付近から感温フエライト５の
飽和磁化が急激に低下する段になると、それに従
つて、感温フエライト５の起磁力損失が増大し、
MFSの耐圧が急激に減少するようになる。従つ
て、このような特性を利用して磁性流体による隔
壁の温度変化による開閉を行なうことができる。

第７図は、第２図例と第５図例のMFSを組合
せた構造になつている。但し、ポールピース２の
間の感温フエライトのキユリー点はTc₁、ポール
ピース２と永久磁石１との間の感温フエライトの
キユリー点Tc₂とし、しかもTc₁＜Tc₂の関係に
設定している。従つて、Tc₁以下の温度では感温
フエライト５１に主に永久磁石１から発生した磁
束が通るので耐圧力は発生しない。またTc₁近傍
の温度から磁性流体３を通過する磁束の量が増え
るので、耐圧が増加していく。Tc₂近傍になると
感温フエライト５２の起磁力損失が大きくなるの
で、磁性流体３を通過する磁束量が低下し耐圧が
急激に落ちる。この関係を線図で表わすと第８図
の如くになる。従つて、本例においては、Tc₁〜
Tc₂の温度領域でのみ磁性流体による流路遮断が
可能となり、所謂バルブ機能を有することにな
る。

第９図は基本的には第２図例と第５図例の
MFSを組合せた構造になつているが、感温フエ
ライト６１，６２のキユリー点をそれぞれTc₁、
Tc₂とすると、Tc₁＜Tc₂なる関係になつている。
従つて、Tc₁以下の温度では永久磁石１から発生
する磁束は２つつの磁路を形成することになる。
１つは永久磁石１→ポールピース２１→感温フエ
ライト６２→ポールピース２２→永久磁石１（以
下第１路という）。もう１つは永久磁石→感温フ
エライト６１→ポールピース２１→回転軸４→ポ
ールピース２２→永久磁石１（以下第２路とい
う）。この場合は第２路による磁束で耐圧が発生
している。Tc₁近傍の温度になると、第１路にあ
る感温フエライト６２の起磁力損失が大きくな
り、第２路は磁束は通過しなくなり、耐圧が急激
に下がり始める。Tc₂近傍になると、第１路を磁
束が通過できなくなるから、第１路の磁束は永久
磁石→ポールピース２１→回転軸４→ポールピー
ス２２→永久磁石１という経路をとり耐圧が発生
する（第１０図参照）。

従つて、本発明は密封装置の耐圧を温度により
自由に変化することもできるので、流体の調整弁
のような装置としても多くの応用に適用すること
ができる。

尚、本発明は回転軸に代えて回転しない軸とす
ることができ、また回転軸の径を無限大にした平
板になつた場合でも適用し得る。更に、上述例に
おいては感温磁性体を付加する構成であるが、そ
の付加することなく環状ポールピース又は回転軸
自体を感温磁性体で構成しても良いことは勿論で
ある。

以上述べた如く本発明によれば、軸、該軸と間
隙を有して対向しかつ両極間に磁路を形成する磁
石装置及び上記間隙を所定の個所で閉塞する流動
性を有する磁性流体で構成される密封装置におい
て、前記磁路の途中あるいはその磁路に隣接する
個所や感温磁性体で構成したので、環境温度の変
動があつても密封装置内の耐圧を一定又は増加す
ることができる。従つて、環境温度の変動があつ
ても、密封装置内の磁性流体が密封装置外部へ流
出せず、磁性流体を使つた高信頼性の密封装置
（MFS）を得供することができる。また、本発明
MFSは、耐圧の対温度特性を自由に変化設定し
得るので、エア弁等の開閉機構として多方面に利
用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は磁性流体シール装置の基本構造断面図、
第２図は本発明の一例を示す断面図、第３図は本
発明の作用効果の説明に供する耐圧−温度特性線
図、第４図は本発明の第２例を示す断面図、第５
図は本発明の第３例を示す断面図、第６図は第５
図例の耐圧−温度特性線図、第７図は本発明の第
４例を示す断面図、第８図は第７図例の耐圧−温
度特性線図、第９図は本発明の第５例を示す断面
図、第１０図は第９図例の耐圧−温度特性線図で
ある。 １…永久磁石、２…ポールピース、３…磁性流
体、４…回転軸、５…感温磁性材料。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 軸、該軸と間隙を有して対向しかつ両極間に
   磁路を形成する磁石装置及び上記間隙を所定の個
   所で閉塞する流動性を有する磁性流体で構成され
   る密封装置において、前記磁路の途中あるいはそ
   の磁路に隣接する個所が感温磁性体で構成したこ
   とを特徴とする密封装置。