JP2014014253A - スピンドルモータ - Google Patents

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Jung Hwan Song
ファン ソン、ジュン
Shin Young Cheong
ヤン チョン、シン
Heung Suk Go
スク ゴ、ヘン
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Abstract

【課題】本発明は、スピンドルモータに関する。
【解決手段】磁性体材質のベース部材と、上記ベース部材に設けられる下部スラスト部材と、上記下部スラスト部材及び上記ベース部材のうち少なくとも一つに固定設置されるシャフトと、上記シャフトを流体動圧によって相対回転可能に支持し、上記下部スラスト部材の上部に配置され、回転時に上記下部スラスト部材との間にスラスト動圧軸受を形成するスリーブと、上記スリーブに結合され、上記スリーブと連動して回転するロータハブと、上記スリーブの上部に位置するように上記シャフトの上端部に固定設置され、上記スリーブの回転時に上記スリーブとの間にスラスト動圧軸受を形成する上部スラスト部材と、を含み、上記下部スラスト部材と上記スリーブとの間に形成される上向きスラスト動圧は、上記上部スラスト部材と上記スリーブとの間に形成される下向きスラスト動圧より大きいことができる。
【選択図】図1

Description

本発明は、スピンドルモータに関する。
情報保存装置の一つであるハードディスクドライブ(HDD;Hard Disk Drive)は、記録再生ヘッド(read/write head)を用いてディスクに保存されているデータを再生したり、ディスクにデータを記録する装置である。
このようなハードディスクドライブは、ディスクを駆動させるためのディスク駆動装置を必要とし、上記ディスク駆動装置には小型のスピンドルモータが用いられる。
このような小型のスピンドルモータには流体動圧軸受アセンブリが利用されており、上記流体動圧軸受アセンブリの回転軸であるシャフトと上記シャフトを相対回転可能に支持するスリーブとの間には潤滑流体が介在され、上記潤滑流体から生じる流体圧力で軸受を形成し、相対部材を支持する。
また、シャフトとスリーブのうち回転する部材には、記録ディスクが搭載されるロータハブが装着され、上記ロータハブは、回転する部材の上側に固定結合され、回転軸を中心に半径方向へ広がる円盤状を有する。
ところが、従来は、ハードディスクドライブに提供されるベースを製造するにあたり、アルミニウム(Al)をダイキャスト(Die−Casting)した後、ダイキャストによって発生するバリ(Burr)などを除去する後加工方式により生産していた。
しかし、従来のダイキャスト方式は、アルミニウム(Al)を溶融状態で注入して形態を作る工程を経るため、高温高圧を必要とする。そのため、多くのエネルギーが工程に要求され、工程時間及びコストが増加するという問題がある。
特許文献1、特許文献2、特許文献3などには、ダイキャスティングベースを利用したスピンドルモータが開示されている。
米国公開特許公報US2010/0315742 米国公開特許公報US2011/0019303 米国公開特許公報US2012/0033328
本発明は、上記問題点を解消するためのものであって、簡単かつ迅速に製造することができるベース及びそのベースを用いたスピンドルモータを提供することを目的とする。
本発明の一実施例によるスピンドルモータは、磁性体材質のベース部材と、上記ベース部材に設けられる下部スラスト部材と、上記下部スラスト部材及び上記ベース部材のうち少なくとも一つに固定設置されるシャフトと、上記シャフトを流体動圧によって相対回転可能に支持し、上記下部スラスト部材の上部に配置され、回転時に上記下部スラスト部材との間にスラスト動圧軸受を形成するスリーブと、上記スリーブに結合され、上記スリーブと連動して回転するロータハブと、上記スリーブの上部に位置するように上記シャフトの上端部に固定設置され、上記スリーブの回転時に上記スリーブとの間にスラスト動圧軸受を形成する上部スラスト部材と、を含み、上記下部スラスト部材と上記スリーブとの間に形成される上向きスラスト動圧は、上記上部スラスト部材と上記スリーブとの間に形成される下向きスラスト動圧より大きいことができる。
また、本発明の一実施例によるスピンドルモータにおいて、上記下部スラスト部材の上面または上記スリーブの下面には複数の下部スラスト動圧溝が備えられ、上記上部スラスト部材の下面または上記スリーブの上面には複数の上部スラスト動圧溝が備えられることができる。
また、本発明の一実施例によるスピンドルモータにおいて、上記下部スラスト動圧溝の領域の面積は上記上部スラスト動圧溝の領域の面積より大きいことができる。
また、本発明の一実施例によるスピンドルモータにおいて、上記下部スラスト動圧溝の個数は上記上部スラスト動圧溝の個数より多いことができる。
また、本発明の一実施例によるスピンドルモータにおいて、上記下部スラスト動圧溝の円周方向の幅と隣接する溝同士の間に形成されるランドの円周方向の幅との差は、上記上部スラスト動圧溝の円周方向の幅と隣接する溝同士の間に形成されるランドの円周方向の幅との差より小さいことができる。
また、本発明の一実施例によるスピンドルモータにおいて、上記下部スラスト動圧溝の深さは、上記上部スラスト動圧溝の深さより浅いことができる。
また、本発明の一実施例によるスピンドルモータにおいて、上記下部スラスト動圧溝及び上記上部スラスト動圧溝はスパイラル状であり、上記下部スラスト動圧溝の内側端及び回転中心の延長線と、上記下部スラスト動圧溝の内側端での接線とが成す角度が、上記上部スラスト動圧溝の内側端及び回転中心の延長線と、上記上部スラスト動圧溝の内側端での接線とが成す角度より小さいことができる。
また、本発明の一実施例によるスピンドルモータにおいて、上記下部スラスト動圧溝及び上記上部スラスト動圧溝はヘリングボーン状であり、上記下部スラスト動圧溝の外側羽根と内側羽根とが成す角度は、上記上部スラスト動圧溝の外側羽根と内側羽根とが成す角度より大きいことができる。
また、本発明の一実施例によるスピンドルモータにおいて、上記ベース部材は圧延鋼板を塑性加工(plastic working)して形成したものであることができる。
本発明の一実施例によるスピンドルモータは、シャフトと、上記シャフトを流体動圧によって相対回転可能に支持するスリーブと、上記シャフトに半径方向の外側に突出されるように備えられ、上記シャフトと上記スリーブの相対回転時に対向する部材との間でスラスト動圧軸受を形成する上部スラスト部材及び下部スラスト部材と、を含む流体動圧軸受アセンブリと、上記流体動圧軸受アセンブリが装着される磁性体材質のベース部材と、上記ベース部材に装着される電磁石と、上記シャフト及び上記スリーブのうち回転する部材に装着され、上記電磁石と相互作用するマグネットと、を含み、上記上部スラスト部材及び下部スラスト部材と、これとそれぞれ対向する部材との間に形成されるスラスト動圧のうち、回転する部材を軸方向の上側に浮上させる上向きスラスト動圧は、回転する部材を軸方向の下側に引き下げる下向きスラスト動圧より大きいことができる。
本発明によるスピンドルモータは、プレス方式などによって簡単かつ迅速にベースを製造することができ、製品の生産性が向上する。また、ベースを薄く形成することで薄型化及び軽量化を図ることができる。また、軸方向に作用する力が均衡をなし、安定的に作動することができる。
本発明の一実施例によるスピンドルモータを示す概略断面図である。 図1のA部を示す拡大図である。 本発明の一実施例によるスリーブと、上部スラスト部材及び下部スラスト部材を示す切開分解斜視図である。 本発明の一実施例によるスラスト動圧溝を備える構造を説明するためのスリーブの上面の平面図である。 本発明の一実施例によるスラスト動圧溝を備える構造を説明するためのスリーブの下面の平面図である。 本発明の実施例によるスピンドルモータを用いるディスク駆動装置の概略断面図である。
以下、図面を参照して本発明の具体的な実施形態を詳細に説明する。但し、本発明の思想は提示される実施形態に制限されず、本発明の思想を理解する当業者は同一の思想の範囲内で他の構成要素の追加、変更、削除等によって、退歩的な他の発明や本発明の思想の範囲内に含まれる他の実施形態を容易に提案することができ、これも本発明の思想の範囲内に含まれる。
また、本発明を説明するにあたり、係わる公知機能あるいは構成についての具体的な説明が本発明の要旨を不明瞭にする可能性があると判断される場合には、その詳細な説明を省略する。
図1は本発明の一実施例によるスピンドルモータを示す概略断面図であり、図2は図1のA部を示す拡大図であり、図3は本発明の一実施例によるスリーブと上部スラスト部材及び下部スラスト部材を示す切開分解斜視図であり、図4及び図5は本発明の一実施例によるスラスト動圧溝を備える構造を説明するためのスリーブの上面または下面の平面図である。
図1から図3を参照すると、本発明の一実施例によるスピンドルモータ100は、ベース部材110、下部スラスト部材120、シャフト130、スリーブ140、ロータハブ150、上部スラスト部材160、及びキャップ部材190を含んで構成されることができる。
まず、方向に関する用語を定義すると、軸方向は図1を参照して、上下方向、即ち、シャフト130の下部側から上部側に向かう方向またはシャフト130の上部側から下部側に向かう方向を意味し、半径方向は図1を参照して、左右方向、即ち、シャフト130からロータハブ150の外周面に向かう方向またはロータハブ150の外周面からシャフト130に向かう方向を意味し、円周方向は回転中心から所定半径に沿って回転する方向を意味する。例えば、ロータハブ150の外周面に沿って回転する方向を意味することができる。
本発明の一実施例によるスピンドルモータ100は、流体動圧軸受アセンブリを利用して回転部材が固定部材に対してスムーズに相対回転できるようにする。
ここで、上記流体動圧軸受アセンブリは潤滑流体を介して流体動圧を発生させることで相対回転する部材で構成され、下部スラスト部材120、スリーブ140、シャフト130、上部スラスト部材160及びロータハブ150を含むことができる。
また、回転部材は、固定部材に対して相対的に回転する部材であって、スリーブ140及びロータハブ150を含むことができ、上記ロータハブ150に備えられるマグネット184を含むことができる。
さらに、固定部材は、上記回転部材に相対的に固定されている部材であって、ベース部材110、シャフト130、下部スラスト部材120及び上部スラスト部材160を含むことができる。
ベース部材110はロータハブ150とともに所定の空間を形成するように装着溝112を備えることができる。また、ベース部材110は軸方向の上部側に延長形成されて外周面にステータコア102が設けられる結合部114を備えることができる。
また、結合部114の外周面にはステータコア102が載置されて設けられるように載置面114aが備えられることができる。また、結合部114に載置されたステータコア102は、上記ベース部材110の装着溝112の上部に配置されることができる。
一方、一実施例による上記ベース部材110は、圧延鋼板を塑性加工(plastic working)することによって製造されることができる。より詳細には、上記ベース部材110は、プレス(press)、スタンピング(stamping)、深絞り(deep drawing)方式などにより製造されることができる。但し、ベース部材110の製造はこれに限定されず、例示していない様々な方式によって製造されたものを使用することができる。
即ち、一実施例によるベース部材110は、圧延鋼板を塑性加工することによって製造されるため、基本的に磁性体材質で構成されることができる。これにより、ロータハブ150に装着されるマグネット184及び上記ベース部材110は磁気相互作用によって相互間に引力が発生する。従って、本発明では軸方向に作用する力として上記マグネット184と上記ベース部材110との間の力を考慮しなければならない。これに関する詳細は後述する。
一方、上記ベース部材110は、圧延鋼板を塑性加工することによって製造されるため、均一かつ薄い厚さを有する。そのため、上記ベース部材110に備えられる結合部114を一体に形成することが容易でないこともある。従って、一実施例によるベース部材110の場合、上記結合部114を別の部材として製作し、スピンドルモータを組み立てる際に上記ベース部材110に結合することができる。
下部スラスト部材120は、ベース部材110に固定設置される。即ち、下部スラスト部材120は結合部114に挿入設置され、より詳細には、下部スラスト部材120の外周面が結合部114の内周面に接合されるように設けられることができる。下部スラスト部材120は、第1スラスト部材であってよい。
一方、下部スラスト部材120は、内部面がシャフト130に固定設置され、外部面がベース部材110に固定設置される円盤部122と、円盤部122から軸方向の上側に延長形成される延長部124と、を備えることができる。
即ち、下部スラスト部材120は中空カップ状に形成されることができる。即ち、「L」状の断面を有するように形成されることができる。
また、円盤部122にはシャフト130を設けるための取付孔122aが形成されることができ、シャフト130は取付孔122aに挿入装着される。
また、下部スラスト部材120はベース部材110とともに固定部材、即ちステータに含まれる。
一方、下部スラスト部材120の外部面は、接着剤及び/又は溶接によってベース部材110の内部面に接合されることができる。即ち、下部スラスト部材120の外部面はベース部材110の結合部114の内部面に固定接合される。
また、下部スラスト部材120の上面またはスリーブ140の底面140bのうち少なくとも一つにはスラスト流体動圧を発生させるためのスラスト動圧溝148が形成されることができる。これに関する詳細は図3から図5を参照して後述する。
さらに、下部スラスト部材120は潤滑流体が漏れることを防止するためのシーリング部材の機能を同時に果たすことができる。これに関する詳細も図2及び図3を参照して後述する。
シャフト130は、下部スラスト部材120及びベース部材110のうち少なくとも一つに固定設置される。即ち、シャフト130の下端部が下部スラスト部材120の円盤部122に形成された取付孔122aに挿入されるように設けられることができる。
また、シャフト130の下端部は、接着剤及び/又は溶接によって円盤部122の内部面に接合されることができる。これにより、シャフト130が固定されることができる。
但し、本発明の一実施例では、シャフト130が下部スラスト部材120に固定設置される場合を例に挙げて説明しているが、これに限定されず、シャフト130はベース部材110に固定設置されることもできる。
一方、シャフト130も上記下部スラスト部材120、ベース部材110とともに固定部材、即ち、ステータに含まれる構成である。
シャフト130の上面にはカバー部材(不図示)が固定設置されることができるように結合手段、例えば、ネジが締結されるネジ部が備えられることができる。
スリーブ140はシャフト130に回転可能に設けられることができる。このためにスリーブ140はシャフト130が挿入される貫通孔141を備えることができる。一方、スリーブ140がシャフト130に設けられる場合、スリーブ140の内周面及びシャフト130の外周面は所定間隔離隔して配置されることで軸受隙間Bを形成する。また、この軸受隙間Bに潤滑流体が充填される。
一方、スリーブ140の上端部には、スリーブ140の上面と段差があるように形成され、上部スラスト部材160との間にラビリンス状のシーリング部を形成する段差面144が形成されることができる。上記段差面144及び上記上部スラスト部材160によって形成されるラビリンス状のシーリング部により、潤滑流体が堅固にシールされることができる。上部スラスト部材160は、第2スラスト部材であってよい。
一方、上記上部スラスト部材160の上端部の外側面には、ロータハブ150との間に第1気液界面F1を形成するために、上部側の外径が下部側の外径より小さく形成される傾斜部163を有することができる。
即ち、上部スラスト部材160の外周面とロータハブ150の内周面との間の空間に第1気液界面F1が形成されることができるように、上部スラスト部材160の上端部には、上部側の外径が下部側の外径より小さく形成される傾斜部163が形成されることができる。
また、スリーブ140の外周面にはロータハブ150が接合される。即ち、段差面144の下部はロータハブ150の内部面に対応する形状を有することでロータハブ150が固定設置されるように形成されることができる。即ち、スリーブ140の外周面には接合面145が形成されることができる。
ここで、上記スリーブ140とロータハブ150は一体型で備えられることができる。スリーブ140とロータハブ150が一体型で備えられる場合、一つの部材にスリーブ140及びロータハブ150が全て提供されるため、部品数が減り、製品を容易に組み立て、組立公差を最小化することができる。
一方、スリーブ140の外周面の下端部は、下部スラスト部材120の延長部124とともに気液界面を形成するために、半径方向の内側に向かって上向き傾斜状に形成されることができる。
即ち、スリーブ140の外周面と下部スラスト部材120の延長部124との間の空間に第2気液界面F2が形成されることができるように、スリーブ140の下端部は半径方向の内側に向かって上向きの傾斜状に形成されることができる。即ち、スリーブ140の外周面と下部スラスト部材120の延長部124との間の空間に潤滑流体のシーリング部S2が形成されることができる。
このように、第2気液界面F2がスリーブ140の下端部と延長部124との間の空間に形成されるため、軸受隙間Bに充填された潤滑流体は第1気液界面F1及び第2気液界面F2を形成する。
また、スリーブ140の内部面には、スリーブ140の回転時に軸受隙間Bに充填された潤滑流体を介して流体動圧を発生させるためのラジアル動圧溝146が形成されることができる。即ち、ラジアル動圧溝146は図3に図示されたように、上、下部ラジアル動圧溝146a、146bからなることができる。
但し、ラジアル動圧溝146は、スリーブ140の内部面に形成される場合に限定されず、シャフト130の外周面に形成されることもでき、ヘリングボーン状、スパイラル状、螺旋状など様々な形状を有することができる。
また、上記スリーブ140は、上記スリーブ140の上面と下面を連通する循環孔147をさらに備えることができる。上記循環孔147は軸受隙間Bの潤滑流体に含まれた気泡を外部に排出することができ、潤滑流体の循環を容易にすることができる。
さらに、上記スリーブ140及び上記シャフト130によって形成される軸受隙間Bと、上記循環孔147とを連通させるために半径方向に形成される連通孔142をさらに備えることができる。上記連通孔142は、上部ラジアル動圧溝と下部ラジアル動圧溝との間の間隔である軸受スパンの長さを長く形成できるようにする。即ち、上記上、下部ラジアル動圧溝146のポンピング方向を流動的に活用できるようにすることでモータ設計の多様性を高めることができる。
ロータハブ150はスリーブ140に結合され、スリーブ140と連動して回転する。
ロータハブ150は、上部スラスト部材160が内部に挿入配置される挿入部が形成されたロータハブボディ152と、ロータハブボディ152の端部から延長形成され、内部面にマグネットアセンブリ180が装着される装着部154と、装着部154の先端から半径方向の外側に向かって延長形成される延長部156と、を備えることができる。
一方、ロータハブボディ152の内部面の下端部はスリーブ140の外部面に接合されることができる。即ち、スリーブ140の接合面145にロータハブボディ152の内部面の下端部が接着剤及び/又は溶接によって接合されることができる。
これにより、ロータハブ150の回転時にスリーブ140がロータハブ150とともに回転されることができる。
また、装着部154はロータハブボディ152から軸方向の下側に向かって延長形成される。さらに、装着部154の内部面にマグネットアセンブリ180が固定設置されることができる。
一方、マグネットアセンブリ180は装着部154の内部面に固定設置されるヨーク182と、ヨーク182の内周面に設けられるマグネット184と、で構成されることができる。
ヨーク182は、マグネット184からの磁場がステータコア102に向かうようにすることで磁束密度を増加させる機能を果たす。一方、ヨーク182は円環状を有することができ、マグネット184から発生する磁場によって磁束密度を向上させることができるように、一端部が折り曲げられた形状を有するように形成されることができる。
マグネット184は円環状を有することができ、円周方向に沿ってN極、S極が交互に着磁され、一定強度の磁場を発生させる永久磁石であることができる。
一方、マグネット184は、コイル101が巻線されるステータコア102の先端に対向配置され、コイル101が巻線されたステータコア102との電磁相互作用によってロータハブ150を回転させる駆動力を発生する。
即ち、コイル101に電源が供給されると、コイル101が巻線されたステータコア102と、これに対向配置されるマグネット184との電磁相互作用によってロータハブ150を回転させる駆動力が発生し、これによってロータハブ150がスリーブ140と連動して回転されることができる。
上部スラスト部材160は、シャフト130の上端部に固定設置され、スリーブ140またはロータハブ150とともに気液界面を形成する。
上記上部スラスト部材160は、内部面がシャフト130に接合されるボディ162と、ボディ162から延長形成されて傾斜部153とともに気液界面を形成する突出部164と、を備えることができる。
突出部164は、ボディ162から軸方向の下側に延長形成され、内部面がスリーブ140の外側面と対向し、外部面がロータハブ150の内部面と対向することができる。
また、突出部164はシャフト130と平行にボディ162から延長形成されることができる。
また、上部スラスト部材160はシャフト130の外周面の上端部、スリーブ140の外部面及びロータハブ150の内部面によって形成される空間に挿入配置されることができる。
また、上部スラスト部材160も、ベース部材110、下部スラスト部材120、及びシャフト130とともに固定設置される固定部材であって、ステータを構成する部材である。
一方、上部スラスト部材160がシャフト130に固定設置され、スリーブ140がロータハブ150とともに回転されるため、ロータハブ150と突出部164との間の空間に第1気液界面F1が形成されることができる。これにより、上記ロータハブ150の内側面は傾斜状に備えられる傾斜部153を備えることができる。
但し、上記上部スラスト部材160の突出部164は、スリーブ140とロータハブ150との間に形成される空間に配置される。また、スリーブ140と上部スラスト部材160のボディ162の下面、上記スリーブ140の外側面と突出部164の内側面、上記突出部164の外側面と上記ロータハブ150の内側面がそれぞれ形成する空間に沿って、迷路(ラビリンス)状に潤滑流体が充填されてシーリング部S1が形成される。
従って、上記第1気液界面F1は、図1及び図2に図示されたように、上部スラスト部材160の外側面及びロータハブ150の内側面が形成する空間に形成されることができるだけでなく、上記スリーブ140の外側面及び突出部164の内側面に形成されることができる。勿論、後者の場合、上記スリーブ140の外側面または上記突出部164の内側面が傾斜状に形成されることで、潤滑流体を容易にシールすることができる。
一方、上部スラスト部材160の底面または上部スラスト部材160の底面に対向配置されるスリーブ140の上面140aのうち少なくとも一つには、スラスト動圧を発生させるためのスラスト動圧溝148aが形成されることができる。
そして、上部スラスト部材160は、軸受隙間Bに充填される潤滑流体が上部側に漏れることを防止するシーリング部材の機能も同時に果たすことができる。
一方、気液界面、即ち、第1気液界面F1及び第2気液界面F2を形成する回転部材(即ち、スリーブ)、及び固定部材(即ち、上、下部スラスト部材)のうち、回転部材であるスリーブ140が固定部材に対して半径方向の内側に配置されることで、遠心力によって潤滑流体が飛散することを減少させることができる。但し、これは第1気液界面F1及び第2気液界面F2が全てスリーブと上、下部スラスト部材との間に形成される場合に該当することができる。
即ち、図1及び図2に図示された一実施例の場合、上部スラスト部材160とロータハブ150との間に第1気液界面F1が形成される。そのため、この場合には、ロータハブ150の回転時に潤滑流体が遠心力によって半径方向の外側に偏り、流体の飛散が発生する可能性がある。
そのため、本発明の一実施例では、上記上部スラスト部材160及び上記ロータハブ150が形成する空間を上側でカバーするキャップ部材190を備えることができる。
上記キャップ部材190はリング状に備えられ、外側端が上記ロータハブ150の内側に固定されることができる。
一方、本発明の一実施例によるスピンドルモータ100は、圧延鋼板を塑性加工(プレスなど)してベース部材110を製造することができる。この場合、ロータハブ150に備えられるマグネット184と、上記ベース部材110との間に磁力(magnetic force)が作用して上記ロータハブ150を下側に引き下げる力が発生する。
従って、上記スピンドルモータ100がスムーズに回転作動するようにするためには、上記スピンドルモータ100の駆動時に軸方向に作用する力として、上記マグネット184と上記ベース部材110との間に作用する磁力を考慮しなければならない。
即ち、ロータハブ150及びスリーブ140を含む回転部材に対して軸方向の下側に作用する力と、軸方向の上側に作用する力とが均衡となし、上記スピンドルモータ100がスムーズに回転することができる。
上記回転部材に対して軸方向の下側に作用する力としては、上部スラスト動圧溝148aによって軸方向の下側に形成される動圧(FTd)と、上述した上記マグネット184と上記ベース部材110との間に作用する磁力(F)と、回転部材の自重(F)と、が挙げられる。また、上記回転部材に対して軸方向の上側に作用する力としては、下部スラスト動圧溝148bによって軸方向の上側に形成される動圧(FTu)が挙げられる。
一方、上記回転部材に対して軸方向に作用する力が相互均衡をなす場合、スピンドルモータ100が容易に回転することができ、下記式が成立することができる。
Td+F+F=FTu(数1)
また、上記式に基づいて判断すると、上記下部スラスト動圧溝148bによって軸方向の上側に形成される動圧(FTu)は、上記上部スラスト動圧溝148aによって軸方向の下側に形成される動圧(FTd)より常に大きく形成されなければならないという結論が導き出される。
従って、本発明の一実施例によるスピンドルモータ100は、上記下部スラスト部材120と上記スリーブ140との間に形成される上向きスラスト動圧が、上記上部スラスト部材160と上記スリーブ140との間に形成される下向きスラスト動圧より大きく形成されることができる。
スラスト動圧をより大きく形成するために、上部スラスト動圧溝及び下部スラスト動圧溝が相違する形状を有するようにすることができる。
図4及び図5を参照すると、スラスト動圧をより大きくするためには、1)スラスト動圧溝の領域の面積Sをさらに拡大するか(スラスト動圧溝の領域の面積Sは、溝の外側端が形成する円周と、溝の内側端が形成する円周との間の面の面積を意味する)、2)スラスト動圧溝の個数(N)をさらに増加させるか、3)スラスト動圧溝の幅Wと、スラスト動圧溝同士の間に形成されるランドの幅Wとの差をさらに減少させるか(スラスト動圧溝の幅Wと、スラスト動圧溝同士の間に形成されるランドの幅Wとは、所定半径の同一の円周方向に沿って測定することが好ましい)、4)スラスト動圧溝の深さ(W)をさらに浅くするか、5)スラスト動圧溝がスパイラル(spiral)状の場合、スラスト動圧溝の内側端及び回転中心(O)の延長線Lと、上記スラスト動圧溝の内側端での接線Lとが成す角度θがより小さいか、6)スラスト動圧溝がヘリングボーン(herringbone)状の場合、スラスト動圧溝の外側羽根Wと内側羽根Wとが成す角度θをより大きくすることができる。
図4及び図5を参照して各実施例ごとに本発明の一実施例によるスピンドルモータ100を適用して詳細に説明する。
まず、スラスト動圧溝の領域の面積Sをさらに拡大してスラスト動圧をより大きく形成することができる。即ち、上記下部スラスト動圧溝148bの領域の面積は、上記上部スラスト動圧溝148aの領域の面積より大きく形成することができる。複数の下部スラスト動圧溝148bのうちの少なくとも1つの領域の面積が、複数の上部スラスト動圧溝148aのうちの少なくとも1つの領域の面積より大きく形成されていてよい。また、複数の下部スラスト動圧溝148bの領域の各々の面積の合計が、複数の上部スラスト動圧溝148aの領域の各々の面積の合計より大きくなるように形成されていてよい。
次に、スラスト動圧溝の個数(N)をさらに増加させてスラスト動圧をより大きく形成することができる。即ち、上記下部スラスト動圧溝148bの個数を上記上部スラスト動圧溝148aの個数より多くすることができる。但し、この場合、上部スラスト動圧溝及び下部スラスト動圧溝はほぼ類似した大きさを有し、回転中心を基準として半径方向にほぼ類似した位置に溝が形成されていなければならない。
また、スラスト動圧溝の幅Wと、スラスト動圧溝同士の間に形成されるランドの幅Wとの差をさらに減少させてスラスト動圧をより大きく形成することができる。即ち、上記下部スラスト動圧溝148bの幅と、隣接する上記下部スラスト動圧溝148b同士の間隔との差は、上記上部スラスト動圧溝148aの幅と、隣接する上記上部スラスト動圧溝148a同士の間隔との差より小さく形成することができる。複数の下部スラスト動圧溝148bのうちの少なくとも1つの円周方向の幅と隣接する溝同士の間隔との差が、複数の上部スラスト動圧溝148aのうちの少なくとも1つの円周方向の幅と隣接する溝同士の間隔との差より小さく形成されていてよい。但し、この場合、上部スラスト動圧溝及び下部スラスト動圧溝はほぼ類似した大きさを有し、回転中心を基準として半径方向にほぼ類似した位置に溝が形成されていなければならない。
また、スラスト動圧溝の深さ(W)をさらに浅くしてスラスト動圧をより大きく形成することができる。即ち、上記下部スラスト動圧溝148bの深さは、上記上部スラスト動圧溝148aの深さより浅く形成することができる。複数の下部スラスト動圧溝148bのうちの少なくとも1つの深さが、複数の上部スラスト動圧溝148aのうちの少なくとも1つの深さより浅く形成されていてよい。但し、この場合、上部スラスト動圧溝及び下部スラスト動圧溝はほぼ類似した大きさを有し、回転中心を基準として半径方向にほぼ類似した位置に溝が形成されていなければならない。
また、スラスト動圧溝がスパイラル(spiral)状である場合、スラスト動圧溝の内側端及び回転中心の延長線Lと、上記スラスト動圧溝の内側端での接線Lとが成す角度θをさらに小さくしてスラスト動圧をより大きく形成することができる。即ち、上記下部スラスト動圧溝148bの内側端及び回転中心の延長線と、上記下部スラスト動圧溝148bの内側端での接線とが成す角度を上記上部スラスト動圧溝148aの内側端及び回転中心の延長線と、上記上部スラスト動圧溝148aの内側端での接線とが成す角度より小さく形成することができる。複数の下部スラスト動圧溝148bのうちの少なくとも1つの、内側端と回転中心との間に延びる線及び内側端での接線が成す角度が、複数の上部スラスト動圧溝148aのうちの少なくとも1つの、内側端と回転中心との間に延びる線及び内側端での接線が成す角度より小さく形成されていてよい。但し、この場合、上部スラスト動圧溝及び下部スラスト動圧溝はほぼ類似した大きさを有し、回転中心を基準として半径方向にほぼ類似した位置に溝が形成されていなければならない。
また、スラスト動圧溝がヘリングボーン(herringbone)形状である場合、スラスト動圧溝の外側羽根Wと内側羽根Wとが成す角度θをより大きくすることができる。即ち、上記下部スラスト動圧溝148bの外側羽根と内側羽根とが成す角度は、上記上部スラスト動圧溝148aの外側羽根と内側羽根とが成す角度より大きく形成することができる。複数の下部スラスト動圧溝148bのうちの少なくとも1つの外側羽根と内側羽根とが成す角度が、複数の上部スラスト動圧溝148aのうちの少なくとも1つの外側羽根と内側羽根とが成す角度より小さく形成されていてよい。但し、この場合、上部スラスト動圧溝及び下部スラスト動圧溝はほぼ類似した大きさを有し、回転中心を基準として半径方向にほぼ類似した位置に溝が形成されていなければならない。
図1から図5の実施例では、ロータハブがスリーブに結合して回転する軸固定型構造について説明したが、ロータハブがシャフトに結合して回転する軸回転型構造に対しても適用できることは言うまでもない。
即ち、流体動圧軸受アセンブリを用いるスピンドルモータであればどのような構造でも適用することができる。
より詳細に説明すると、シャフトと、シャフトを流体動圧によって相対回転可能に支持するスリーブと、を備え、シャフトから半径方向の外側に突出されるように備えられ、シャフトとスリーブの相対回転時に対向する部材との間でスラスト動圧軸受を形成する上部スラスト部材及び下部スラスト部材と、を含む流体動圧軸受アセンブリを含む構造であれば適用可能である。
ここで、シャフトから半径方向の外側に突出される上部スラスト部材及び下部スラスト部材は、別に備えられるスラスト部材、ロータハブ、ストッパなど様々な構成がこれに相当することができる。
さらに、流体動圧軸受アセンブリは磁性体材質のベース部材に装着され、ベース部材と回転部材に装着されるマグネットとの間に磁力が形成されなければならない。
勿論、回転部材に装着されるマグネットは、ベース部材に装着される電磁石と相互作用して回転部材に回転動力を提供することができる。
本発明の実施例は、シャフトに備えられる上部スラスト部材及び下部スラスト部材と、これとそれぞれ対向する部材との間に形成されるスラスト動圧のうち回転する部材を軸方向の上側に浮上させる上向きスラスト動圧は、回転する部材を軸方向の下側に引き下げる下向きスラスト動圧より大きく形成されることができる。そうすることで、ベース部材と回転部材に装着されるマグネットとの間の磁力によって回転部材を下側に引き下げる力を上向きスラスト動圧が補充できるためである。
図6は本発明の実施例によるスピンドルモータを用いるディスク駆動装置の概略断面図である。
図6を参照すると、本発明によるスピンドルモータ100が装着された記録ディスク駆動装置800はハードディスク駆動装置であり、スピンドルモータ100、ヘッド移送部810及びハウジング820を含むことができる。
上記スピンドルモータ100は上述した本発明によるスピンドルモータの特徴を全て有し、記録ディスク830を搭載することができる。
上記ヘッド移送部810は、上記スピンドルモータ100に搭載された記録ディスク830の情報を検出する磁気のヘッド815を検出しようとする記録ディスクの面に移送させることができる。
ここで、上記磁気ヘッド815は上記ヘッド移送部810の支持部817上に配置されることができる。
上記ハウジング820は、上記スピンドルモータ100及び上記ヘッド移送部810を収容する内部空間を形成するために、モータ搭載プレート822及び上記モータ搭載プレート822の上部を遮蔽するトップカバー824を含むことができる。
100 スピンドルモータ
110 ベース部材
120 下部スラスト部材
130 シャフト
140 スリーブ
150 ロータハブ
160 上部スラスト部材

Claims (10)

  1. 磁性体材質のベース部材と、
    前記ベース部材に設けられる第1スラスト部材と、
    前記第1スラスト部材及び前記ベース部材のうち少なくとも一つに固定設置されるシャフトと、
    前記シャフトを流体動圧によって相対回転可能に支持し、前記第1スラスト部材と回転軸方向において対向するように配置され、回転時に前記第1スラスト部材との間にスラスト動圧軸受を形成するスリーブと、
    前記スリーブに結合され、前記スリーブと連動して回転するロータハブと、
    前記スリーブの前記第1スラスト部材と対向する側と反対の側に位置するように前記シャフトの端部に固定設置され、前記スリーブの回転時に前記スリーブとの間にスラスト動圧軸受を形成する第2スラスト部材と
    を含み、
    前記第1スラスト部材と前記スリーブとの間に形成される、前記回転軸方向における前記第2スラスト部材が配置される側に向かうスラスト動圧は、前記第2スラスト部材と前記スリーブとの間に形成される、前記回転軸方向における前記第1スラスト部材が配置される側に向かうスラスト動圧より大きい、スピンドルモータ。
  2. 前記第1スラスト部材の前記スリーブとの対向面または前記スリーブの前記第2スラスト部材との対向面には複数の第1スラスト動圧溝が備えられ、
    前記第2スラスト部材の前記スリーブとの対向面または前記スリーブの前記第2スラスト部材との対向面には複数の第2スラスト動圧溝が備えられる、請求項1に記載のスピンドルモータ。
  3. 前記第1スラスト動圧溝の領域の面積は前記第2スラスト動圧溝の領域の面積より大きい、請求項2に記載のスピンドルモータ。
  4. 前記複数の第1スラスト動圧溝の個数は前記複数の第2スラスト動圧溝の個数より多い、請求項2または3に記載のスピンドルモータ。
  5. 前記第1スラスト動圧溝の円周方向の幅と隣接する溝同士の間に形成されるランドの円周方向の幅との差は、前記第2スラスト動圧溝の円周方向の幅と隣接する溝同士の間に形成されるランドの円周方向の幅との差より小さい、請求項2から4の何れか1項に記載のスピンドルモータ。
  6. 前記第1スラスト動圧溝の深さは、前記第2スラスト動圧溝の深さより浅い、請求項2から5の何れか1項に記載のスピンドルモータ。
  7. 前記第1スラスト動圧溝及び前記第2スラスト動圧溝はスパイラル状であり、
    前記第1スラスト動圧溝の内側端と回転中心との間に延びる線と、前記第1スラスト動圧溝の内側端での接線とが成す角度が、前記第2スラスト動圧溝の内側端と回転中心との間に延びる線と、前記第2スラスト動圧溝の内側端での接線とが成す角度より小さい、請求項2から6の何れか1項に記載のスピンドルモータ。
  8. 前記第1スラスト動圧溝及び前記第2スラスト動圧溝はヘリングボーン状であり、
    前記第1スラスト動圧溝の外側羽根と内側羽根とが成す角度は、前記第2スラスト動圧溝の外側羽根と内側羽根とが成す角度より大きい、請求項2から6の何れか1項に記載のスピンドルモータ。
  9. 前記ベース部材は圧延鋼板を塑性加工(plastic working)して形成したものである、請求項1から8の何れか1項に記載のスピンドルモータ。
  10. シャフトと、前記シャフトを流体動圧によって相対回転可能に支持するスリーブと、前記シャフトに半径方向の外側に突出されるように備えられ、前記シャフトと前記スリーブの相対回転時に対向する部材との間でスラスト動圧軸受を形成する第1スラスト部材及び第2スラスト部材と、を含む流体動圧軸受アセンブリと、
    前記流体動圧軸受アセンブリが装着される磁性体材質のベース部材と、
    前記ベース部材に装着される電磁石と、
    前記シャフト及び前記スリーブのうち回転する部材に装着され、前記電磁石と相互作用するマグネットと
    を含み、
    前記第1スラスト部材及び第2スラスト部材とそれぞれ対向する部材との間に形成されるスラスト動圧のうち、回転する部材を回転軸方向の重力方向と逆側に向かわせる第1スラスト動圧は、回転する部材を回転軸方向の重力方向側に向かわせる第2スラスト動圧より大きい、スピンドルモータ。
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