JP2014032733A - スピンドルモータ及びそれを含むハードディスクドライブ - Google Patents

スピンドルモータ及びそれを含むハードディスクドライブ Download PDF

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Abstract

【課題】本発明は、スピンドルモータ及びハードディスクドライブに関する。
【解決手段】本発明は、ベース部材に固定設置されるスラスト部材と、上記スラスト部材に固定設置されるシャフトと、上記スラスト部材の上部に配置され、上記シャフトに回転可能に設置され、下部に半径方向の外側に突出する引っかかり部を備えるスリーブと、上記スリーブに結合されて上記スリーブと連動して回転するロータハブと、上記引っかかり部の上部に配置され、上記ベース部材に固定設置されるストッパと、を含むことができる。
【選択図】図1

Description

本発明は、スピンドルモータ及びハードディスクドライブに関する。
サーバー(server)用ハードディスク(hard disk)駆動装置などの情報記録再生装置として振動特性に優れた軸をハードディスク(hard disk)駆動装置のボックスに固定した、いわゆる軸固定型のスピンドルモータが主に用いられる。
即ち、サーバー用ハードディスクドライブ駆動装置に搭載されるスピンドルモータには、外部の振動でロータ(Rotor)の振幅が大きくなってディスク(Disk)に記録された情報が破損したり、記録/判読ができない状態になることを防止するためにシャフトが固定設置される。
このように、固定型シャフトが設置されると、シャフトには上部及び下部にスラスト部材が固定設置され、その間に配置されるスリーブとの間にスラスト動圧ベアリングが形成される。
しかしながら、スラスト動圧ベアリングが上下に形成される場合は、上部及び下部スラスト部材と上記スリーブとの間の間隔が狭く形成されて摩擦力が発生し、スピンドルモータを駆動するための電流が多く消耗されるという短所がある。
下記に記載された先行技術文献は、軸固定型スピンドルモータに関するもので、上部及び下部スラスト部材230、220を備える形態である。上記先行技術文献に添付された図4に示されているように、上部及び下部スラスト部材230、220の間にスリーブ310が配置され、上記上部及び下部スラスト部材230、220の間に存在するスリーブ310の間にスラスト動圧ベアリングが形成されるため、スピンドルモータの駆動に多くの電流が消耗される。
韓国公開特許公報 第2006−0079630号
本発明は、上記問題点を解消するためのものであり、スラスト動圧ベアリングが一側のみに形成されるようにすることで、電流消耗が少ないスピンドルモータを提供することにその目的がある。
本発明の一実施形態によるスピンドルモータは、ベース部材に固定設置されるスラスト部材と、上記スラスト部材に固定設置されるシャフトと、上記スラスト部材の上部に配置され、上記シャフトに回転可能に設置され、下部に半径方向の外側に突出する引っかかり部を備えるスリーブと、上記スリーブに結合されて上記スリーブと連動して回転するロータハブと、上記引っかかり部の上部に配置され、上記ベース部材に固定設置されるストッパと、を含むことができる。
本発明の一実施形態によるスピンドルモータにおいて、上記ストッパは、上記スラスト部材の上部に位置するようにベース部材に結合されることができる。
本発明の一実施形態によるスピンドルモータにおいて、上記ベース部材は、上記ベース部材の内側に上向突出する結合部を備え、上記ストッパは、上記結合部の内周面に固定されることができる。
本発明の一実施形態によるスピンドルモータにおいて、上記ストッパは、上記ストッパの下部から延長されて上記スラスト部材と上記ベース部材の結合部との間に嵌められる強度補強部材を備えることができる。
本発明の一実施形態によるスピンドルモータにおいて、上記ストッパは、上記強度補強部材の末端から上記ベース部材の下面に引っかかるように半径方向の外側に延長されるフックを備えることができる。
本発明の一実施形態によるスピンドルモータにおいて、上記ベース部材の下面には上記フックが引っかかるフック収容溝が備えられることができる。
本発明の一実施形態によるスピンドルモータにおいて、上記スリーブは、上記ストッパとの間に潤滑流体の気液界面を形成することができる。
本発明の一実施形態によるスピンドルモータにおいて、上記スラスト部材の上面または上記スリーブの下面にはスラスト動圧グルーブが形成されることができる。
本発明の一実施形態によるスピンドルモータにおいて、上記シャフトの上段部に固定設置され、上記スリーブとの間に潤滑流体の気液界面を形成するキャップ部材と、をさらに含むことができる。
本発明の一実施形態によるハードディスクドライブは、基板を通じて印加される電源によってディスクを回転させるスピンドルモータと、上記ディスクのデータを記録及び再生するための磁気ヘッドと、上記磁気ヘッドを上記ディスク上の所定位置に移動させるためのヘッド移送部と、を含むことができる。
本発明によると、スラスト動圧ベアリングが一側のみに形成されるようにすることで、電流消耗が少ないスピンドルモータを提供することができる。
本発明の一実施形態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部分を示す拡大図である。 本発明の一実施形態によるスリーブ、キャップ部材及びスラスト部材を示す部分切開分解斜視図である。 本発明の一実施形態によるスピンドルモータの作動を説明するための説明図である。 (a)〜(c)は本発明の一実施形態によるストッパを示す切開斜視図である。 (a)及び(b)は本発明の一実施形態によるストッパがベース部材またはスラスト部材に固定される構造を示す切開斜視図である。 本発明の一実施形態によるモータが装着された記録ディスク駆動装置を示す概略断面図である。
以下では、添付の図面を参照し、本発明の好ましい実施形態について説明する。しかし、本発明の実施形態は様々な他の形態に変形されることができ、本発明の範囲は以下で説明する実施形態に限定されない。また、本発明の実施形態は、当該技術分野で平均的な知識を有する者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。なお、図面における要素の形状及び大きさなどはより明確な説明のために誇張されることがある。
図1は本発明の一実施形態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部分を示す拡大図であり、図3は本発明の一実施形態によるスリーブ、キャップ部材及びスラスト部材を示す部分切開分解斜視図であり、図4は本発明の一実施形態によるスピンドルモータの作動を説明するための説明図であり、図5の(a)〜(c)は本発明の一実施形態によるストッパを示す切開斜視図であり、図6の(a)及び(b)は本発明の一実施形態によるストッパがベース部材またはスラスト部材に固定される構造を示す切開斜視図である。
図1〜図6を参照すると、本発明の一実施形態によるスピンドルモータ100は、ベース部材110と、スラスト部材120と、シャフト130と、スリーブ140と、ロータハブ150と、キャップ部材160と、ストッパ171と、を含んで構成されることができる。
ここで、まず、方向に対する用語を定義すると、軸方向は図1における上下方向、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における左右方向、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。
ベース部材110は、ロータハブ150と共に所定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、軸方向上側に延長形成されて外周面にステータコア102が設置される結合部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が収容されて設置できるように収容面114aが備えられることができる。なお、結合部114に収容されたステータコア102は、上記したベース部材110の装着溝112上部に配置されることができる。
ここで、上記ベース部材110は、アルミニウム(Al)を材料としたダイカスト(Die−casting)の方式によって製造することができ、鋼板(steel sheet)を焼成加工(例えば、プレス加工)して製造することもできる。
また、上記ベース部材110は、ストッパ171のフック175が結合されるようにフック収容溝115を備えることができる。これについては後述する。
スラスト部材120は、ベース部材110に固定設置される。即ち、スラスト部材120は、結合部114に挿入設置される。より詳しくは、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置されることができる。
また、スラスト部材120は、外周面がベース部材110に固定設置される円盤部122と、円盤部122の外側端から軸方向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。上記延長部124は、後述するスリーブ140に備えられる引っかかり部149の厚さよりさらに少し高く形成されることができる。即ち、後述するストッパ171は、上記スラスト部材120の延長部124の上部に配置されて上記引っかかり部149が引っかかるようになる。従って、上記延長部124は、上記引っかかり部149が上記ストッパ171と上記円盤部122との間に流動することができる軸方向空間を提供することができる。
即ち、スラスト部材120は、中空を有し、上記中空の中心に上記シャフト130が結合される設置孔122aが備えられたカップ状を有することができる。即ち、その断面が「逆コ」の字型を有するように形成されることができる。上記円盤部122にはシャフト130を設置するための設置孔122aが形成されることができ、シャフト130は設置孔122aに挿入装着される。
また、スラスト部材120は、ベース部材110と共に、固定部材、即ち、ステータに含まれる。
また、スラスト部材120の外周面は、ベース部材110の内周面に接着剤または/及び溶接によって接合されることができる。言い換えると、スラスト部材120の外周面は、ベース部材110の結合部114内周面に固定接合される。
なお、スラスト部材120の上面またはスリーブ140の底面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グルーブ148が形成されることができる。これについては、図3を参照して詳細に後述する。
シャフト130は、スラスト部材120に固定設置される。即ち、シャフト130の下段部がスラスト部材120の円盤部122に形成された設置孔122aに挿入されるように設置されることができる。
また、シャフト130の下段部は、接着剤または/及び溶接によって円盤部122の内周面と接合されることができる。これにより、シャフト130が固定できる。
なお、シャフト130も上記スラスト部材120及びベース部材110と共に、固定部材、即ち、ステータに含まれる。
シャフト130の上面には、覆い部材(図示せず)が固定設置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に回転可能に設置されることができる。そのため、スリーブ140にはシャフト130が挿入される貫通孔141が備えられることができる。また、スリーブ140がシャフト130に設置される場合、スリーブ140の内周面及びシャフト130の外周面は、所定間隔離隔配置されてベアリング間隙Bを形成する。このベアリング間隙Bに潤滑流体が充填される。
また、スリーブ140の上段部には、キャップ部材160と共に気液界面を形成するように上部側の外径が下部側の外径より大きく形成される傾斜部143を有することができる。
言い換えると、スリーブ140の外周面とキャップ部材160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スリーブ140の上段部には、上部側の外径が下部側の外径より大きく形成される傾斜部143が備えられることができる。
また、スリーブ140の上段部には、スリーブ140の上面と段差をつけるように形成されてシール溝106を形成するための段差面144が形成されることができる。段差面144に対する詳細は後述する。
なお、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の内周面に対応する形状を有してロータハブ150が固定設置でき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。
一方、スリーブ140の外周面下段部は、後述するストッパ171の内周面と共に気液界面を形成するように半径方向の内側に向かって上向傾斜するように形成されることができる。
即ち、スリーブ140の外周面と上記ストッパ171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の下段部は、半径方向の内側に向かって上向傾斜するように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の下段部とストッパ171との間の空間に形成されるため、ベアリング間隙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の内周面には、スリーブ140の回転時に、ベアリング間隙Bに充填された潤滑流体を媒介にして流体動圧を発生させるためのラジアル動圧グルーブ146が形成されることができる。即ち、ラジアル動圧グルーブ146は、図3に示されているように、上下部ラジアル動圧グルーブ146a、146bからなることができる。
但し、ラジアル動圧グルーブ146は、スリーブ140の内周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る。また、へリングボーン、スパイラル、ネジ線の形状など多様な形状に備えられることができる。
また、上記スリーブ140は、上記スリーブ140の上面と下面とを連通する循環孔147をさらに備えることができる。上記循環孔147は、ベアリング間隙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ると共に、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ベアリング間隙Bと上記循環孔147とを連通させる連通孔142をさらに備えることができる。上記連通孔142は、上記ラジアル動圧グルーブ146a、146bの間の陰圧発生を防止することができる。
また、上記スリーブ140は、下部に半径方向の外側に突出する引っかかり部149を備えることができる。上記引っかかり部149は、後述するストッパ171に引っかかることで、上記スリーブ140の軸方向浮上を制限することができる。
ロータハブ150は、スリーブ140に結合されてスリーブ140と連動して回転する。
ロータハブ150は、キャップ部材160が内部に挿入配置されるように挿入部152aが形成されたロータハブ本体152と、ロータハブ本体152の縁から延長形成されて内周面にマグネットアセンブリ180が装着される装着部154及び装着部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。
また、ロータハブ本体152の内周面下段部は、スリーブ140の外周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にロータハブ本体152の内周面下段部が接着剤または/及び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と共に回転することができる。
また、装着部154は、ロータハブ本体152から軸方向下側に向かって延長形成される。なお、装着部154の内周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の内周面に固定設置されるヨーク182と、ヨーク182の内周面に設置されるマグネット184と、を含むことができる。
ヨーク182は、マグネット184からの磁場をステータコア102に向かわせることで、磁束密度を増加させるという役割をする。また、ヨーク182は、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る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、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ることで、一定強さの磁気力を発生させる永久磁石になることができる。
また、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が回転することができるように駆動力を発生させる。
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及びこれに対向配置されるマグネット184の電磁相互作用によってロータハブ150が回転できる駆動力が発生し、これにより、ロータハブ150がスリーブ140と連動して回転することができる。
キャップ部材160は、シャフト130の上段部に固定設置され、スリーブ140と共に気液界面を形成する。
また、キャップ部材160は、内周面がシャフト130に接合される本体162と、本体162から延長形成されて傾斜部143と共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、本体162から軸方向下側に延長形成され、内周面が傾斜部143に対向配置されることができる。
また、突出部164は、シャフト130と平行に本体162から延長形成されることができる。
なお、キャップ部材160は、シャフト130の外周面上段部、スリーブ140の外周面及びロータハブ150の内周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。
さらに、キャップ部材160もベース部材110、スラスト部材120、シャフト130と共に固定設置される固定部材としてステータを構成する部材である。
一方、キャップ部材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と共に回転するため、スリーブ140の傾斜部143と突出部164との空間に形成された第1気液界面F1は、スリーブ140の回転時に、図4に示されているように、スリーブ140の傾斜部143側に傾くようになる。
即ち、第1気液界面F1がスリーブ140の外周面側に傾くため、遠心力によって潤滑流体が飛散することをさらに減少させることができる。
さらに、キャップ部材160の外周面と、これに対向配置される上記ロータハブ150の内周面は、ラビリンスシール(Labyrinth Seal)を形成する。即ち、キャップ部材160の外周面及びロータハブ本体152の内周面は、所定間隔離隔配置され、蒸発した潤滑流体が含有された空気が外部に流動することを抑制させるようにラビリンスシールを形成する。
これにより、蒸発した潤滑流体を含有した空気が外部に流動することを抑制して潤滑流体の減少を防ぐことができる。
また、キャップ部材160の外周面及びロータハブ本体152の内周面は、0.3mm以下の間隙を形成することができる。
なお、キャップ部材160の底面またはキャップ部材160の底面に対向配置されるスリーブ140の上面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グルーブが形成されることができる。
さらに、キャップ部材160は、ベアリング間隙Bに充填される潤滑流体が上部側に漏洩することを防止するシーリング部材の役割も共にすることができる。
キャップ部材160とロータハブ150との間の間隙間隔を狭く形成することで、蒸発した潤滑流体を含有した空気が外部に流出することを抑制して上部ベアリング間隙Bに充填される潤滑流体の減少を防ぐことができる。
また、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)と、固定部材(即ち、キャップ部材及びスラスト部材)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ため、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。
ストッパ171は、上記スリーブ140に備えられる引っかかり部149の上部に位置するように上記ベース部材110に固定設置されることができる。より詳しくは、上記ベース部材110に備えられる結合部114の内周面に固定されることができる。
上記ストッパ171は、スライド結合、圧入結合、接着剤ボンディング結合、溶接など、多様な結合方式によって固定されることができる。
上記ストッパ171は、上記引っかかり部149の上部に位置するように配置されて上記引っかかり部149が下部に引っかかるようになることで、上記スリーブ140の過浮上を防止することができる。
また、上記ストッパ171は、上記スリーブ140との間に潤滑流体がシールされる気液界面F2を形成することができる。
また、上記ストッパ171は、リング状で備えられることができる(図5(a)参照)。なお、上記ストッパ171は、上記ストッパ171の下部から延長されて上記スラスト部材120と上記ベース部材110の結合部114との間に嵌められる強度補強部材173を備えることができる(図5(b)、図6(a)参照)。さらに、上記ストッパ171は、上記強度補強部材173の末端から上記ベース部材110の下面に引っかかるように半径方向の外側に延長されるフック175を備えることができる。ここで、上記ベース部材110の下面には、上記フック175が引っかかるフック収容溝115が備えられ、上記フック175が収容されることができる(図5(c)、図6(b)参照)。
上記ストッパ171が強度補強部材173を備える場合、上記強度補強部材173は、上記スラスト部材120及び上記ベース部材110のうち何れか一つの部材に固定されることができる。固定方式としては、圧入結合、スライド結合、接着剤ボンディング結合、溶接結合など多様な結合方式を用いることができる。
図7は本発明によるモータが装着された記録ディスク駆動装置を示す概略断面図である。
図7を参照すると、本発明によるモータ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、モータ100と、ヘッド移送部810と、ハウジング820と、を含むことができる。
上記モータ100は、上記した本発明による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と、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と、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 スラスト部材
130 シャフト
140 スリーブ
150 ロータハブ
160 キャップ部材
171 ストッパ

Claims (10)

  1. ベース部材に固定設置されるスラスト部材と、
    軸方向の一方側が前記スラスト部材に固定設置されるシャフトと、
    前記スラスト部材より前記軸方向の他方側に配置され、前記シャフトに回転可能に設置され、前記軸方向の一方側に半径方向の外側に突出する引っかかり部を備えるスリーブと、
    前記スリーブに結合されて前記スリーブと連動して回転するロータハブと、
    前記引っかかり部より前記軸方向の他方側に配置され、前記ベース部材に固定設置されるストッパと、を含む、スピンドルモータ。
  2. 前記ストッパは、前記スラスト部材より前記軸方向の他方側に位置するようにベース部材に結合される、請求項1に記載のスピンドルモータ。
  3. 前記ベース部材は、前記ベース部材の内側に、前記軸方向の他方側に突出する結合部を備え、
    前記ストッパは、前記結合部の内周面に固定される、請求項1または2に記載のスピンドルモータ。
  4. 前記ストッパは、前記ストッパの前記軸方向の一方側から延長されて前記スラスト部材と前記ベース部材の結合部との間に嵌められる強度補強部材を備える、請求項3に記載のスピンドルモータ。
  5. 前記ストッパは、前記ベース部材の前記軸方向の一方側の面に引っかかるように、前記強度補強部材の末端から半径方向の外側に延長されるフックを備える、請求項4に記載のスピンドルモータ。
  6. 前記ベース部材の前記軸方向の一方側の面には、前記フックが引っかかるフック収容溝が備えられる、請求項5に記載のスピンドルモータ。
  7. 前記スリーブは、前記ストッパとの間に潤滑流体の気液界面を形成する、請求項1に記載のスピンドルモータ。
  8. 前記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スラスト部材との対向面には、スラスト動圧グルーブが形成される、請求項1〜7の何れか1項に記載のスピンドルモータ。
  9. 前記シャフトの軸方向の他方側の段部に固定設置され、前記スリーブとの間に潤滑流体の気液界面を形成するキャップ部材と、をさらに含む、請求項1〜8の何れか1項に記載のスピンドルモータ。
  10. 基板を通じて印加される電源によってディスクを回転させる請求項1〜9の何れか一項のスピンドルモータと、
    前記ディスクのデータを記録及び再生するための磁気ヘッドと、
    前記磁気ヘッドを前記ディスク上の所定位置に移動させるためのヘッド移送部と、を含む、ハードディスクドライブ。
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