KR100274456B1

KR100274456B1 - 헤링본 타입의 동압 베어링을 가지는 스핀들 모터

Info

Publication number: KR100274456B1
Application number: KR1019970007209A
Authority: KR
Inventors: 기현승
Original assignee: 이형도; 삼성전기주식회사
Priority date: 1997-02-28
Filing date: 1997-02-28
Publication date: 2000-12-15
Also published as: KR19980069703A; JPH10295057A

Abstract

본 발명은 헤링본 타입(Herring Bone Type)의 동압 베어링을 가지는 스핀들 모터에 대한 것으로 발명의 주된 목적은 헤링본 타입의 동압 베어링에 있어서, 원심력에 의해 외주방향으로 몰린 베어링 오일을 다시 모터축(1) 방향으로 흘러 재차 공급될 수 있도록 하는데 있으며, 또 한편으로는 모터의 수명을 감안해 임의량의 베어링 오일을 미리 채워둘 수 있도록 하는데 또 다른 목적이 있는 것이다.

이를 위한 특징적인 구성은 로터와 모터축의 사이에 설치하되, 상면과 저면에 헤링본 홈을 가진 채 모터축의 상단에 축착된 원판과, 그 원판 안장용 확장부 및 원판 단속용 레버린스 실을 상측에 보유하는 헤링본 타입의 동압 베어링를 마련하되, 상기한 원판의 외주면으로 부터 모터축의 표면으로 베어링 오일을 이동시키기 위한 오일 이동 수단과, 상기한 원판의 외주면에 베어링 오일을 잔류 시킬 수 있도록 하기 위한 오일 보유 수단을 구비하여 상기한 헤링본 구조에 베어링오일의 보유 및 베어링 오일의 순환이 가능하도록 하는데 있다.

Description

헤링본 타입의 동압 베어링을 가지는 스핀들 모터

제1도는 종래의 헤링본 타입의 동압 베어링을 보인 정단면도,

제2도는 제1도의 A-A선 단면도,

제3도는 본 발명에 따른 동압 베어링의 정단면도,

제4도는 제3도의 B-B선 단면도,

제5도는 본 발명의 오일 이동 및 압력상태를 보인 부분 단면도,

제6도는 제5도의 일부를 보인 확대 평단면도,

제7도는 본 발명의 헤링본 구조의 원판을 보인 사시도,

제8도는 본 발명의 오일 보유 수단을 보인 부분 확대도이다.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

1 : 모터축 4 : 동압 베어링

7 : 원판 8 : 오일 이동 수단

9 : 오일 보유 수단 71 : 헤링본 홈

72, 73 : 상, 하 틈새 81 : 통공

82 : 수직홈 83 : 환테홈

91 : 치홈

본 발명은 헤링본 타입(Herring Bone Type)의 동압 베어링을 가지는 스핀들 모터에 대한 것으로 특히 상기한 헤링본 구조에 필요한 베어링 오일을 저장 및 순환시킬 수 있도록 하는데 특징이 있는 것이다.

헤링본 타입의 동압 베어링이라 하면 제 1 도 도면에서 보는 바와 같다.

즉, 스테이터 어셈브리(2)와, 이 스테이터 어셈브리의 중앙에 입설된 모터축(1)과, 모터축의 상단에 축착된 로터 어셈브리(3)로 구성된 스핀들 모터에 있어서, 상기한 로터 어셈브리(3)의 하우징(31)과 모터축(1)의 사이에 동압 베어링(4)을 개입시키되, 이때의 동압 베어링(4)은 모터축(1)의 하반부가 끼워지는 원통부(41)와 상부의 확장부(42)로 이루어 지고, 이 확장부(42)에는 모터축(1)의 상단에 축착된 원판(6)이 안장되며, 또 원판의 윗쪽으로는 래버린스 실(5)이 상기한 동압 베어링(4)의 상단에 끼워 맞춤되어 있는 바, 상기한 원판(6)의 상면과 저면에 V형 홈을 방사상으로 반복 형성하여 완성하므로서 원판의 상,하 틈새(61)(62)에 동압이 발생하도록 한것이 헤링본 구조의 베어링이다.

따라서 헤링본 구조를 가지는 동압 베어링(4)은 그 원통부(41)에 끼워진 모터축(1)의 하반부에 의해 수평방향에 대한 베어링(Radial Bearing)이되고, 모터축(1)의 상반부에 축착된 원판(6)이 동압 베어링(4)의 확장부(42)에 끼워져 있으므로 해서 수직방향의 베어링(Trust Bearing)이 되는 것이다.

상기한 원판(6)의 상면과 저면에 제 2 도 도면에서 보는 바와 같은 V형 홈 즉, 헤링본 홈(63)이 방사상으로 배열되어 있기 때문에 원판(6)의 상,하 틈새(61)(62)에 채워진 오일로써 수직방향에 대한 동압이 발생하게 되고, 이때의 수직방향 동압은 마찰력을 해소하게 되어 있다.

그러나 상기와 같은 종래의 헤링본 타입의 동압 베어링에 있어서는 다음과 같은 단점이 있다.

즉, 외주방향과 내주 방향의 압력차이 때문에 베어링오일이 균일한 상태로 분포해 있도록 유지하기가 어렵다.

다시 말해서 모터가 고속으로 구동되면 상기한 상,하 틈새(61)(62)의 오일에 작용하는 원심력이 커지게 되고, 결국 오일은 원판(6)의 외주 부분에서 비산하게 되고, 비산된 오일은 다시 상,하 틈새(61)(62)에 복귀하는 것이 어렵게 된다.

한편, 외주쪽에 몰린 오일이 모터 정지시에 모세관 현상에 의해 다시 상,하 틈새(61)(62)로 유입될 수 있으나 원판(6)의 외주면 틈새(64)에 몰린 오일은 별도의 힘이 없이는 원판(6)의 모서리를 통과하기가 거의 불가능하기 때문에 모터의 성능저하 및 수명단축의 큰 이유가 되는 것이다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 여러 가지 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 발명의 주된 목적은 헤링본 타입의 동압 베어링에 있어서, 원심력에 의해 외주방향으로 몰린 베어링 오일을 다시 모터축(1) 방향을 흘러 재차 공급될 수 있도록 하는데 있으며, 또 한편으로는 모터의 수명을 감안해 임의량의 베어링 오일을 미리 채워둘 수 있도록 하는데 또 다른 목적이 있는 것이다.

그리고 이를 위한 특징적인 구성은 스테이터 어셈브리와, 이 스테이터 어셈브리의 중앙에 입설된 모터축과, 모터축의 상단에 축착된 로터 어셈브리로 구성된 스핀들 모터로서, 상기한 로터와 모터축의 사이에 설치하되, 상면과 저면에 헤링본 홈을 가진 채 모터축의 상단에 축착된 원판과, 그 원판 안장용 확장부 및 원판 단속용 레버린스 실을 상측에 보유하는 헤링본 타입의 동압 베어링를 마련하되, 상기한 원판의 외주면으로 부터 모터축의 표면으로 베어링 오일을 이동시키기 위한 오일 이동 수단과, 상기한 원판의 외주면에 베어링 오일을 잔류시킬 수 있도록 하기 위한 오일 보유 수단을 구비하여 상기한 헤링본 구조에 베어링오일의 보유 및 베어링 오일의 순환이 가능하도록 하는데 있다.

이하 첨부 도면에 따라 본 발명의 구성및 작용 효과를 상세히 설명하면 다음과 같다.

제 3 도는 본 발명에 따른 스핀들 모터의 예시도로서 스테이터 어셈브리(2)와, 그 중앙에 축착 고정된 모터축(1), 그리고 이 모터축(1)의 상단에 축착된 채 회전 가능한 로터 어셈브리(3)로 이루어져 있음을 볼 수 있다.

상기한 모터축(1)과 로터 하우징(31)의 사이에는 본 발명의 동압 베어링(4)이 개입되어 있는 바, 헤링본 구조를 가지는 것이다.

즉, 베어링의 하반부는 모터축(1)이 직접 끼워지는 수직부(Radial Bearing)(3a)이고, 상반부는 헤링본 구조를 포함하는 수평부(Trust Bearing)(3b)이다.

수평부(3b)는 상기 모터축(1)의 상단에 축착한 원판(7)과, 이 원판이 안장될 수 있도록 확장부(41)가 배려된 동압 베어링(4)으로 이루어져 있고, 또 이 동압 베어링의 상부에는 상기한 원판(7)의 위를 막는 래버린스 실(5)이 마련되어 있다.

이때, 상기한 원판(7)의 상측면과 저면에 제 2 도 도면에서 보는 바와 같은 각각의 헤링본 홈(71)이 형성되어 있음은 물론이며, 그 상,하 틈새(72)(73)에는 베어링 오일(0)이 상존하고 있다.

상기와 같은 구성에서 본 발명의 가장 큰 특징은 원판(7)의 속으로 오일 이동 수단(8)을 형성하였다는 점이다.

뿐만 아니라 상기와 같은 오일 이동 수단(8)을 형성하면서 원판(7)의 외주면에는 별도의 오일 보유 수단(9)을 같이 형성할 수 있다.

상기한 오일 이동 수단(8)은 제 3 도 또는 제 4 도 도면에서 보듯이 원판(7)의 외주면으로 부터 모터축(1)이 끼워진 내경까지 관통시킨 통공(81)과, 이 통공(81)과 접하면서 원판의 내경에서 수직으로 형성된 수직홈(82)으로 이루어지며, 이러한 오일 이동 수단(8)은 2이상을 방사상의 모양으로 다수 형성할 수 있다.

또한 상기와 같이 오일 이동 수단(8)을 구성하되, 외주면의 중단에 그 외주면을 따라 형성한 환테홈(83)을 같이 형성할 수도 있다.

그리고 오일 보유 수단(9)은 제 3 도 도면에서 보는 바와 같이 원판(7)의 외주면을 따라 전 구간에 반복되는 세로 방향의 치홈(91)을 형성하는 것이고, 또 이때의 치홈(91)은 원판(7)의 외주면을 따라 전 구간에 반복하여 형성하되, 임의의 각도로 경사지게 형성할 수도 있다.

다음은 상기와 같이 구성된 본 발명의 작동 상태에 대해서 설명한다.

모터가 구동되어 로터 어셈브리(3)가 회전을 하게 되면 모터축(1)과 동압 베어링(4)의 사이에 동압이 발생하여 마찰력을 감소 시키게 되는 바, 수직부(Radial Bearing)(3a)에서는 모터축(1)을 수직 방향으로 지지하고, 수평부(Trust Bearing)(3b)에서는 헤링본 구조에 의한 동압 발생으로 모터축(1)을 상,하 방향으로 지지하게 되며, 특히 수평부(3b)에서는 동압 작용과 함께 제 5 도 도면에서 보는 바과 같은 베어링 오일(0)의 이동이 발생한다.

즉, 로터가 회전을 하게 되면 원판(7)의 상,하 틈새(72)(73)에 있는 오일은 제 7 도 도면에서 보듯이 원판의 외주연쪽으로 흘러 이동하게 되고, 이와 같이 이동한 오일(0)은 연속적으로 밀려오는 오일에 의해 원판(7) 외주면의 중단 부분으로 몰린다.

이때 원판(7)의 오일 이동 수단(8)에 의해 오일은 다시 모터축(1)이 있는 중앙으로 이동하여 순환을 하게 된다.

더 자세히 말해서 원판(7)의 외주연에 형성된 많은 세로 방향 치홈(91)에 의해 중단 높이로 밀려 이동한 오일은 원판(7)의 중앙을 가로로 관통한 통공(81)을 따라 유입되고, 유입된 오일은 내경의 수직홈(82)을 따라 이동하여 모세관현상에 의해 다시 원판(7) 상,하 틈새(72)(73)로 흘러 들어가 동압 작용을 지속할 수 있게 하는 것이다.

위에서와 같이 오일이 흐를 수 있도록 하는 힘은 원심력에 의해 외주연쪽으로 이동하는 오일의 흐름과 오일이 흐른만큼 그 반대쪽에 발생하는 모세관 현상의 힘에 의한 것이다.

한편, 상기와 같은 오일 이동 수단(8)에 있어서, 원판(7)의 중단부에는 제 8 도 도면에서 보는 바와 같은 환테홈(83)이 형성되어 있기 때문에 세로 방향(또는 경사진 방향)의 치홈(91)을 따라 중단 부분으로 이동한 오일(0)들이 통공(81)이 있는 쪽으로 쉽게 이동할 수 있도록 배려하고 있기 때문에 상기한 통공(81)이 그다지 많지 않더라도 원활한 오일 이동을 유발할 수 있게 되는 것이다.

상기와 같이 오일이 이동함에 있어서 미립자로 비산되는 오일이 있다하더라도 치홈(91)의 의해 뒤섞여 다시 순환할 수 있게 되고, 이때 포함된 공기는 원판의 상,하 틈새로 유도되지 않고 래버린스 실의 틈을 통해 배출된다.

그리고 본 발명에서는 오일 보유 수단(9)을 이용해 여분의 베어링 오일(0)을 채워 놓을 수가 있다.

즉, 제 9 도 도면과 같이 원판(7)의 외주면을 따라 형성한 기어 모양의 치홈(91)에 여분의 베어링 오일(0)을 미리 공급하여 수명을 연장할 수 있는 것이다.

이상에서 자세히 설명한 바와 같이 본 발명은 헤링본 구조를 갖는 동압 베어링을 사용함에 있어서, 오일 이동 수단(8)을 마련하였기 때문에 고속회전에 따른 오일의 이동이 있다 하더라도 이동된 오일을 다시 상,하의 헤링본 홈(71)으로 유도할 수 있어 헤링본 구조의 동압 작용을 저하시키지 않아 상품성을 높이게 되는 효과가 있으며, 또한 오일 보유 수단(9)이 구비되어 있기 때문에 베어링의 수명을 감안해 공급되는 필요치의 오일 보다 더 많은 양의 오일을 보유하여 사용되도록 하였기 때문에 결과적으로 수명을 연장시킬 수 있는 장점을 가진다.

Claims

스테이터 어셈브리(2)와, 이 스테이터 어셈브리의 중앙에 입설된 모터축(1)과, 모터축의 상단에 축착된 로터 어셈브리(3)로 구성된 스핀들 모터로서, 상기한 로터와 모터축의 사이에 설치하되, 상면과 저면에 헤링본 홈(71)을 가진 채 모터축(1)의 상단에 축착된 원판(7)과, 그 원판 안장용 확장부(41) 및 원판 단속용 레버린스 실(5)을 상측에 보유하는 헤링본 구조의 동압 베어링(4)를 마련하되, 상기한 원판(7)의 외주면으로 부터 모터축(1)의 표면으로 베어링 오일(0)을 이동시키기 위한 오일 이동 수단(8)을 구비하여 헤링본 구조에 베어링오일의 순환이 가능하도록 하여서 됨을 특징으로 하는 헤링본 타입의 동압 베어링을 가지는 스핀들 모터.
스테이터 어셈브리(2)와, 이 스테이터 어셈브리의 중앙에 입설된 모터축(1)과, 모터축의 상단에 축착된 로터 어셈브리(3)로 구성된 스핀들 모터로서, 상기한 로터와 모터축의 사이에 설치하되, 상면과 저면에 헤링본 홈(71)을 가진 채 모터축(1)의 상단에 축착된 원판(7)과, 그 원판 안장용 확장부(41) 및 원판 단속용 레버린스 실(5)을 상측에 보유하는 헤링본 타입의 동압 베어링(4)를 마련하되, 상기한 원판(7)의 외주면으로 부터 모터축(1)의 표면으로 베어링 오일(0)을 이동시키기 위한 오일 이동 수단(8)과, 상기한 원판(7)의 외주면에 베어링 오일(0)을 잔류 시킬 수 있도록 하기 위한 오일 보유 수단(9)을 구비하여 상기한 헤링본 구조에 베어링 오일의 보유 및 베어링 오일의 순환이 가능하도록 하여서 됨을 특징으로 하는 헤링본 타입의 동압 베어링을 가지는 스핀들 모터.
제1항에 있어서, 상기한 오일 이동 수단(8)은 원판(7)의 외주면으로 부터 모터축이 끼워진 내경까지 관통시킨 통공(81)과, 이 통공(81)과 접하면서 원판의 내경에 수직으로 형성된 수직홈(82)으로 구성하여서 됨을 특징으로 하는 헤링본 타입의 동압 베어링을 가지는 스핀들 모터.
제3항에 있어서, 상기한 오일 이동 수단(8)의 통공(81)은 2이상 복수개를 형성하되, 각각 모터축을 향하는 방사상의 모양으로 형성하고, 그 각각의 통공(81)과 접하는 수직홈(82)을 역시 2이상 복수로 형성하여서 됨을 특징으로 하는 헤링본 타입의 동압 베어링을 가지는 스핀들 모터.
제1항에 있어서, 상기한 오일 이동 수단(8)은 원판(7)의 외주면으로 부터 모터축이 끼워진 내경까지 관통시킨 통공(81)과, 이 통공(81)과 연결되도록 내경에 수직으로 형성된 수직홈(82)과, 원판(7)의 외주면 중단에서 원주를 따라 형성한 환테홈(83)으로 구성하여서 됨을 특징으로 하는 헤링본 타입의 동압 베어링을 가지는 스핀들 모터.
제2항에 있어서, 상기한 오일 이동 수단(8)은 원판(7)의 외주면으로 부터 모터축이 끼워진 내경까지 관통시킨 통공(81)과, 이 통공(81)과 접하면서 원판의 내경에 수직으로 형성된 수직홈(82)으로 구성하여서 됨을 특징으로 하는 헤링본 타입의 동압 베어링을 가지는 스핀들 모터.
제6항에 있어서, 상기한 오일 이동 수단(8)의 통공(81)은 2이상 복수개를 형성하되, 각각 모터축을 향하는 방사상의 모양으로 형성하고, 그 각각의 통공(81)과 접하는 수직홈(82)을 역시 2이상 복수로 형성하여서 됨을 특징으로 하는 헤링본 타입의 동압 베어링을 가지는 스핀들 모터.
제2항에 있어서, 상기한 오일 이동 수단(8)은 원판(7)의 외주면으로 부터 모터축이 끼워진 내경까지 관통시킨 통공(81)과, 이 통공(81)과 연결되도록 내경에 수직으로 형성된 수직홈(82)과, 원판(7)의 외주면 중단에서 원주를 따라 형성한 환테홈(83)으로 구성하여서 됨을 특징으로 하는 헤링본 타입의 동압 베어링을 가지는 스핀들 모터.
제2항에 있어서, 상기한 오일 보유 수단(9)은 원판(7)의 외주면을 따라 전 구간에 반복되는 세로 방향의 치홈(91)을 형성하여서 됨을 특징으로 하는 헤링본 타입의 동압 베어링을 가지는 스핀들 모터.
제9항에 있어서, 상기한 오일 보유 수단(9)의 치홈(91)은 원판(7)의 외주면을 따라 전 구간에 반복하여 형성하되, 임의의 각도로 경사지게 형성하여서 됨을 특징으로 하는 헤링본 타입의 동압 베어링을 가지는 스핀들 모터.