KR0183806B1 - Spindle motor - Google Patents
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Abstract
스핀들모터에 설치되는 공기베어링의 열변형 등의 문제점을 개선한 공기베어링이 설치된 스핀들모터에 관한 내용이 개시되어 있다. 가공하기 쉽고 조립하기 쉬울 뿐만 아니라 각 부재의 열변형을 극복할 수 있는 공기베어링이 설치된 스핀들모터를 제공하는데 목적이 있으며, 이 목적을 달성하기 위하여 회전하지 않는 고정자와, 고정자와 회전자 사이에 설치된 공기베어링을 개선하였다. 이 공기베어링은 고정자에 고정된 원주형 축과, 회전자에 외주면이 고정되어 축을 감싸는 원통형 하우징과, 하우징의 내주면에 다수개 고정된 포일을 구비한다.Disclosed is a spindle motor in which an air bearing is installed which improves problems such as thermal deformation of an air bearing installed in the spindle motor. It is an object of the present invention to provide a spindle motor equipped with an air bearing that is easy to process and easy to assemble, and can also overcome the thermal deformation of each member. Air bearings have been improved. The air bearing has a cylindrical shaft fixed to the stator, a cylindrical housing having an outer circumferential surface fixed to the rotor to surround the shaft, and a plurality of foils fixed to the inner circumferential surface of the housing.
Description
제1도는 종래에 따른 반구형 공기베어링이 설치된 스핀들모터의 주요부를 도시한 일부 절제 단면도이다.1 is a partial cutaway cross-sectional view showing a main part of a spindle motor in which a hemispherical air bearing according to the related art is installed.
제2도는 제1도의 반구형 공기베어링을 분리하여 도시한 분리 사시도이다.2 is an exploded perspective view showing the hemispherical air bearing of FIG. 1 separately.
제3도는 본 발명에 따른 공기베어링이 설치된 스핀들모터의 주요부를 도시한 일부 절제 단면도이다.3 is a partial cutaway cross-sectional view showing the main part of the spindle motor in which the air bearing according to the present invention is installed.
제4도는 제3도의 공기베어링이 설치된 스핀들모터의 공기베어링의 단면을 도시한 단면도이다.4 is a cross-sectional view showing a cross section of the air bearing of the spindle motor in which the air bearing of FIG. 3 is installed.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
100 : 공기베어링 111 : 홈100: air bearing 111: groove
110 : 베어링-부시 130 : 저어널110: bearing-bush 130: journal
130 : 포일 200 : 스핀들모터130: foil 200: spindle motor
210 : 하우징 220 : 회전자210: housing 220: rotor
230 : 고정자 231 : 코일230: stator 231: coil
본 발명은 스핀들모터에 사용되는 공기베어링에 관한 것으로서, 더 상세하게는 스핀들모터에 설치되는 공기베어링의 고정도의 공차관리와 열변형 등의 문제점을 개선한 공기베어링이 설치된 스핀들모터에 관한 것이다.The present invention relates to an air bearing for use in a spindle motor, and more particularly, to a spindle motor in which an air bearing which improves problems such as tolerance management and heat deformation of an air bearing installed in the spindle motor is improved.
일반적으로 공기베어링은 고속 회전을 요하는 곳에 이용된다. 공기베어링은 고속 회전에서도 비 접촉으로 회전됨으로 진동이 거의 없어 안정된 회전력을 기대할 수 있다. 따라서, 하드디스크의 디스크 구동용 스핀들모터, 레이저 프린터의 회전다면경 구동용 모터 그리고 VCR의 헤드드럼 구동용 등에 많이 이용된다. 이와 같이 스핀들모터에 사용되는 공기베어링의 일종으로 반구형 공기베어링이 있다.In general, air bearings are used where high speed rotation is required. Air bearings are rotated in a non-contact manner even at high speeds, so there is almost no vibration, so a stable rotational force can be expected. Therefore, it is widely used for a disk drive spindle motor of a hard disk, a rotating multifaceted mirror motor of a laser printer, and a head drum drive of a VCR. As such, a kind of air bearing used in the spindle motor is a hemispherical air bearing.
제1도는 종래에 따른 반구형 공기베어링이 설치된 헤드드럼의 주요부를 도시한 일부 절제 단면도이고, 제2도는 제1도의 반구형 공기베어링을 분리하여 도시한 분리 사시도이다. 도시된 바와 같이, 스핀들모터(1)에 사용되는 반구형 공기베어링(2)은 부시(3)와, 상반구(4), 하반구(5) 그리고 스페이서(6)를 포함한다.FIG. 1 is a partial cutaway cross-sectional view showing a main part of a head drum provided with a hemispherical air bearing according to the related art, and FIG. 2 is an exploded perspective view showing the hemispherical air bearing of FIG. 1 separately. As shown, the hemispherical air bearing 2 used in the spindle motor 1 comprises a bush 3, an upper hemisphere 4, a lower hemisphere 5 and a spacer 6.
부시 (3)는 원통형이며, 부시(3)에는 일단에서 타단으로 뚫어진 제1구멍(7)이 형성되어 있다. 제1구멍(7)의 일단 및 타단에는 상반구(4) 및 하반구(5)와 상보형인 반구홈(8)이 형성되어 있다. 그리고 상반구(4) 및 하반구(5)에는 부시 (3)에 형성된 제1구멍(7)보다 작은 직경의 제2구멍(9)이 형성되어 있다.The bush 3 is cylindrical, and the bush 3 is formed with a first hole 7 which is bored from one end to the other end. At one end and the other end of the first hole 7, hemispherical grooves 8 complementary to the upper hemisphere 4 and the lower hemisphere 5 are formed. In the upper hemisphere 4 and the lower hemisphere 5, a second hole 9 having a diameter smaller than the first hole 7 formed in the bush 3 is formed.
부시(3)는 회전하는 회전자(10)에 연결된 허브(11)에 고정되어 회전되도록 설치되어 있다. 상반구(4) 및 하반구(5)는 회전되지 않는 하우징의(12)에 고정된 측(13)압입되어 있다. 상반구(4) 및 하반구(5)는 부시(3)에 형성된 반구홈(8)에 대응하여 위치되며, 스페이서(6)는 상반구(4)와 하반구(5) 사이의 축(11)에 삽입되어 부시(3)의 제1구멍(7)에 위치된다.The bush 3 is fixed to the hub 11 connected to the rotating rotor 10 so as to be rotated. The upper hemisphere 4 and the lower hemisphere 5 are press-fitted to the side 13 fixed to the housing 12 which is not rotated. The upper hemisphere 4 and the lower hemisphere 5 are positioned corresponding to the hemisphere groove 8 formed in the bush 3, and the spacer 6 is the axis 11 between the upper hemisphere 4 and the lower hemisphere 5. ) And is positioned in the first hole 7 of the bush 3.
상술한 바와 같은 하드디스크드라이브에 사용되는 공기베어링(2)을 만들 때에는 부시(3)와 반구(4,5)를 기공하고, 반구(4,5) 및 반구홈(8)을 도시되지 않은 레핑장치를 이용하여 연마한 뒤에 서로 조립하여 만든다.When making the air bearings 2 used in the hard disk drive as described above, the bushes 3 and the hemispheres 4 and 5 are perforated, and the hemispheres 4 and 5 and the hemisphere grooves 8 are not shown. After grinding using the device, they are assembled together.
이와 같은 반구형 공기베어링은 다음과 같은 단점이 있다.Such hemispherical air bearings have the following disadvantages.
첫째, 부시(3)의 반구홈(8)과 반구(4,5)를 연마할 때 반구(4,5) 및 부시(3)의 반구홈(8)이 진구가 되도록 하기 위해 높은 정도의 공차관리와 가공기술이 요구된다.First, when grinding the hemisphere groove 8 and the hemispheres 4 and 5 of the bush 3, the hemispherical grooves 4 and 5 and the hemisphere grooves 8 of the bush 3 become a high degree of tolerance. Management and processing skills are required.
둘째, 부시(3)의 반구홈(8)에 적절한 반경을 갖는 반구(4,5)를 넣고, 스페이서(6)를 상반구(4)와 하반구(5) 사이에 삽입하여 조립할 때 반구(4,5)와 부시(3) 사이의 수 미크론 정도의 간격을 정확히하기 위하여 스페이서(6)의 두께를 정확하게 가공하여 사용해야만 했다.Second, the hemispheres 4 and 5 having appropriate radii are inserted into the hemisphere grooves 8 of the bush 3, and the spacers 6 are inserted between the upper hemisphere 4 and the lower hemisphere 5 to assemble the hemispheres ( The thickness of the spacer 6 had to be precisely machined and used in order to accurately space a few microns between 4 and 5 and the bush 3.
셋째, 스핀들모터에 조립되어 사용되는 반구형 공기베어링(1)은 고속 회전하기 때문에 열이 발생되었으며, 열이 발생됨에 따라 반구(4,5) 및 부시(3)가 열변형된다. 이로 인하여 부시와 반구 사이의 틈새가 변형되었다.Third, heat is generated because the hemispherical air bearing 1 used to be assembled to the spindle motor rotates at high speed, and as the heat is generated, the hemispheres 4 and 5 and the bush 3 are thermally deformed. This transformed the gap between the bush and the hemisphere.
넷째, 수 미크론의 틈새로 인하여 반듯이 회전 중심이 일치되어야 했다.Fourth, the rotation center had to coincide due to the clearance of several microns.
따라서, 본 발명의 목적은 상술한 단점을 고려하여 가공하기 쉽고 조립하기 쉬울 뿐만 아니라 각 부재의 열변형을 극복할 수 있고 회전중심의 불일치가 문제되지 않는 공기베어링이 설치된 스핀들모터를 제공하는데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a spindle motor in which an air bearing is installed, which is easy to process and easy to assemble in view of the above-described disadvantages, can overcome thermal deformation of each member, and does not cause a mismatch in the center of rotation.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 공기베어링이 설치된 스핀들모터는 회전하지 않는 고정자와, 상기 고정자와 대응되게 설치되어 회전하는 회전자와, 상기 고정자와 상기 회전자 사이에 설치된 공기베어링을 구비하는 공기베어링이 설치된 스핀들모터에 있어서, 상기 공기베어링은 상기 고정자에 고정된 원주형 축과, 상기 회전자에 외주면이 고정되어 상기 축을 감싸는 원통형 하우징과, 상기 하우징의 내주면에 다수개 고정된 포일을 구비하는 것을 특징으로 한다.Spindle motor provided with an air bearing according to the present invention for achieving the above object is provided with a stator that does not rotate, a rotor installed to rotate corresponding to the stator, and an air bearing installed between the stator and the rotor A spindle motor having an air bearing, wherein the air bearing has a cylindrical shaft fixed to the stator, a cylindrical housing having an outer circumferential surface fixed to the rotor to surround the shaft, and a plurality of foils fixed to an inner circumferential surface of the housing. Characterized in that.
그리고, 상기 하우징의 내주면에 축방향으로 길게 파여진 홈과, 상기 홈에 길이 방향으로 고정된 유연한 포일을 구비하는 것을 특징으로 한다.In addition, the inner peripheral surface of the housing is characterized in that it comprises a groove which is elongated in the axial direction, and a flexible foil fixed in the longitudinal direction to the groove.
그리고, 상기 포일이 상기 하우징의 내주면에 고정되어 상기 하우징의 회전방향과 반대방향으로 굽어 상기 하우징이 회전될 때 상기 축에 대해 부상하여 비접촉되고, 상기 하우징이 회전되지 않을 때 상기축과 접촉되지 않는 것을 특징으로 한다.The foil is fixed to an inner circumferential surface of the housing and bent in a direction opposite to the rotational direction of the housing so that the foil floats and is in contact with the shaft when the housing is rotated, and does not contact the shaft when the housing is not rotated. It is characterized by.
그리고, 상기 포일이 비금속 또는 금속으로 만들어진 얇은 판인 것을 특징으로 한다.And, the foil is characterized in that the thin plate made of non-metal or metal.
이와 같은 구성 요소를 구비하는 것을 특징으로 하는 공기베어링이 설치된 스핀들모터는 높은 정도의 공차관리와 가공 기술이 요구되지 않기 때문에 종래의 공기베어링이 고속회전시 열변형으로 인하여 수 미크론 정도의 틈새가 변형되는 문제점을 포일의 탄성변형으로 해결할 수 있다.Spindle motors with air bearings characterized by such components do not require a high degree of tolerance management and processing techniques, so the gap of several microns is deformed due to thermal deformation during the high speed rotation of conventional air bearings. The problem can be solved by the elastic deformation of the foil.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 공기베어링이 설치된 스핀들모터의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the spindle motor is installed air bearing according to the present invention.
제3도는 본 발명에 따른 공기베어링이 설치된 스핀들모터의 주요부를 도시한 일부 절제 단면도이고, 제4도는 제3도의 공기베어링이 설치된 스핀들모터의 공기베어링의 단면을 도시한 단면도이다. 도시된 바와 같이, 공기베어링(100)이 설치된 스핀들모터(200)는 하우징(210)에 고정된 고정자(220)와, 허브(240)에 고정된 회전자(230)와, 고정자(230)와 회전자(220) 또는 허브(240)와 하우징 사이에 설치된 공기베어링(100)을 포함하여 구성된다.FIG. 3 is a partial cutaway cross-sectional view showing a main part of a spindle motor provided with an air bearing according to the present invention, and FIG. 4 is a cross-sectional view showing a cross section of an air bearing of a spindle motor provided with an air bearing of FIG. As shown, the spindle motor 200 in which the air bearing 100 is installed includes a stator 220 fixed to the housing 210, a rotor 230 fixed to the hub 240, and a stator 230. It is configured to include an air bearing 100 installed between the rotor 220 or the hub 240 and the housing.
고정자(230)에는 코일(231)이 감겨 있으며, 회전자(220)는 영구자석이다. 따라서, 회전자(220)는 고정자(230)에 의하여 고정자(230)의 외부에서 회전된다.The coil 231 is wound around the stator 230, and the rotor 220 is a permanent magnet. Thus, the rotor 220 is rotated outside the stator 230 by the stator 230.
허브(240)의 외부면에는 여러 가지 회전체가 설치된다. 예를 들어 하드디스크드라이브 경우에는 디스크가 적재되어 고정된다.Various rotating bodies are installed on the outer surface of the hub 240. For example, in the case of a hard disk drive, the disk is loaded and fixed.
공기베어링(100)은 베어링-부시(110), 포일(130) 및 저널(120)을 포함한다. 베어링-부시(110)는 허브(240)에 고정되며 원통형이다. 저널(120)은 고정자(230)에 고정되며 원주형이다. 그리고 저널(120)은 부시(110) 내부에 위치된다.The air bearing 100 includes a bearing-bush 110, a foil 130, and a journal 120. The bearing-bush 110 is fixed to the hub 240 and is cylindrical. Journal 120 is secured to stator 230 and is cylindrical. The journal 120 is located inside the bush 110.
포일(130)은 비금속 또는 금속으로 만들어진 얇은 판이다. 그리고, 부시(110)의 내주면에 고정된다. 부시(110)에는 포일(130)을 고정하기 위한 다수개의 홈(111)에 끼워져 고정된다. 포일(130)의 타측은 부시( )의 회전방향에 대하여 반대방향으로 원만하게 굽어 있다. 따라서, 포일(130)은 부시(110)가 고정자(230)와 회전자(220)에 의하여 회전될 때에는 저널(120)에 대해 부상하여 비접촉되며, 부시(110)가 회전되지 않을 때에는 저널(120)과 접촉된다.Foil 130 is a thin plate made of nonmetal or metal. Then, it is fixed to the inner circumferential surface of the bush 110. The bush 110 is fitted into and fixed to a plurality of grooves 111 for fixing the foil 130. The other side of the foil 130 is smoothly bent in the opposite direction to the rotation direction of the bush (). Thus, the foil 130 floats and comes into contact with the journal 120 when the bush 110 is rotated by the stator 230 and the rotor 220, and the journal 120 when the bush 110 is not rotated. ).
이와 같은 구성요소를 포함하여 구성되는 공기베어링이 설치된 스핀들모터는 다음과 같이 작동된다.Spindle motors equipped with air bearings comprising such components are operated as follows.
고정자(230)에 감긴 코일(231)에 적절한 전류가 인가되면, 회전자(220)는 고정자(230)를 중심으로 회전된다. 회전자(220)가 회전되면서 허브(240)와 베어링-부시(110)은 회전된다. 베어링-부시(110)가 회전됨에 따라 포일(130) 또한 회전되며, 포일(130)이 회전됨에 따라 포일(130)과 저널(120) 사이에는 소정의 공기압이 발생된다. 이 공기압은 포일(130)이 저널(120)에 접촉하지 않고 부상하게 된다. 따라서, 공기베어링(100)이 설치된 스핀들모터(200)는 공기베어링(100)에 의하여 비접촉 상태 즉, 부상된 상태에서 허브(240)를 회전시킬 수 있다.When an appropriate current is applied to the coil 231 wound on the stator 230, the rotor 220 is rotated about the stator 230. As the rotor 220 rotates, the hub 240 and the bearing-bush 110 rotate. As the bearing-bush 110 is rotated, the foil 130 is also rotated, and as the foil 130 is rotated, a predetermined air pressure is generated between the foil 130 and the journal 120. This air pressure causes the foil 130 to float without contacting the journal 120. Therefore, the spindle motor 200 in which the air bearing 100 is installed may rotate the hub 240 in a non-contact state, that is, in an injured state, by the air bearing 100.
따라서, 베어링-부시(110)와 저널(120)을 조립할 때 각 부품의 치수 및 정도를 심각하게 고려하지 않아도 되며, 저널(120)과 부시(110)가 아주 정밀하게 회전중심이 일치하지 않아도 된다. 그리고, 저널과 베어링-부시(110)가 조립되여 사용될 때에도 고속회전으로 인한 열발생 때문에 저널(120)과 베어링-부시(110)가 열변형되어도 정상적으로 작동된다. 즉, 포일(130)이 유연하기 때문에 포일(130)은 소정 오차를 보상할 수 있기 때문이다.Thus, when assembling the bearing-bush 110 and the journal 120, it is not necessary to seriously consider the dimensions and the degree of each part, and the journal 120 and the bush 110 do not have to be very precisely match the center of rotation. . In addition, even when the journal and the bearing-bush 110 are assembled and used, the journal 120 and the bearing-bush 110 are normally operated even when the journal 120 and the bearing-bush 110 are thermally deformed. That is, since the foil 130 is flexible, the foil 130 can compensate for a predetermined error.
상술한 바와 같은 구성 요소를 구비하는 것을 특징으로 하는 공기베어링이 설치된 스핀들모터는 가공하기 쉽고 조립하기 쉬울 뿐만 아니라 고속 회전으로 인한 열변형 문제를 해결할 수 있다.Spindle motor with an air bearing, characterized in that it has the components as described above is easy to process and easy to assemble, as well as solve the problem of heat deformation due to high speed rotation.
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