KR100318524B1 - 쓰러스트 동압 베어링을 사용한 축수 구조 및 이를 사용한 스핀들 모터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 동압 베어링을 사용하는 축수 구조에 대한 것으로 발명의 주된 목적은 쓰러스트 부재를 사용하여 회전축의 길이 방향으로 지지력을 갖도록 하되, 쓰러스트 부재의 위치를 회전축의 중단에 축착하고, 그 상,하측에 조립되는 상,하 슬리브를 원뿔형으로 형성하므로서 쓰러스트 부재의 동압발생을 위한 틈새를 정밀하게 조정할 수 있도록 하는데 있으며, 또 한편으로는 슬리브와 회전축의 동심도가 항상 정확하게 보장되도록 하는데 또 다른 목적이 있으며, 또 한편으로는 회전축의 상,하 양단 끝부분에 동압홈을 형성하므로서 회전축방향 및 회전축의 길이방향에 대한 지지력이 안정된 채 회전할 수 있도록 하는데 있으며, 더 나가서 모터의 소형화가 가능하도록 하는데 더 큰 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 주요 수단은 상,하단부에 각각의 상,하단 동압홈을 형성하고, 그 중단에 원판형의 쓰러스트 부재를 축착 고정시킨 회전축, 상기한 회전축의 쓰러스트 부재를 중단의 수직부에 끼워 삽입하되, 내주면의 상반부는 위가 넓고 아래가 좁은 V형 테이퍼로 형성하고, 하반부는 위가 좁고 아래가 넓은 A형 테이퍼로 형성한 플랜지 부재, 상기한 회전축의 상단으로부터 끼우되, 외주면이 하향진 원뿔기둥 모양으로 이루어져 V형 테이퍼에 안착될 상측 슬리브, 상기한 회전축의 하단으로부터 끼우되, 외주면이 상향진 원뿔기둥 모양으로 이루어져 A형 테이퍼에 삽착될 하측 슬리브로 구성하는데 있다.

Description

쓰러스트 동압 베어링을 사용한 축수 구조 및 이를 사용한 스핀들 모터

본 발명은 동압 베어링을 사용하는 축수 구조에 대한 것으로 더 자세히 말하자면 쓰러스트 동압 베어링을 사용하는 축수 구조에 있어서, 상기한 쓰러스트 부분의 동압이 효과적으로 유지되도록 하는 한편, 조립이 간편하고, 동심도가 보장되어 모터의 회전 특성이 향상될 수 있도록 하는 것이다.

일반적으로 동압 베어링이라 하면 회전부와 고정부로 이루어진 축수 구조에서 약간의 틈새를 형성한 후, 베어링 오일등의 유체를 넣어 상대적으로 회전할 때, 동압 발생홈에 의해 동압이 발생하도록 하므로서 비접촉으로 원활한 회전이 가능하도록 하는 것이다.

이러한 동압 베어링은 회전축과 슬리브등이 직접적으로 접촉하지 않기 때문에 볼 베어링에 비해 소음이나 진동을 크게 개선할 수 있으나 볼 베어링이 축방향 및 축의 길이 방향으로 동시에 하중을 지지할 수 있는데 반하여 동압 베어링은 동시에 양쪽을 지지할 수 없고 어느 한쪽만 지지하게 된다.

따라서 근래에는 도 1에서 보는 바와 같은 쓰러스트 베어링 부재(2)를 종래의 동압 베어링에 추가로 설치하여 사용하는 것이 보통이다.

도 1은 일반적인 스핀들 모터의 예시도로서 하드 디스크 드라이브에 사용한 상태이며, 여기서 회전축(1)의 하단은 베이스 플레이트(3)에 축착 고정되어 있으며, 헤링본 타입의 동압홈(11)(12)이 상,하로 형성된 회전축(1)의 중단에는 슬리브(4)가 끼워져 있고, 슬리브(4)의 상단부분에서는 쓰러스트 부재(2)가 축착 고정되어 있고, 그 위로 마감부재(21)가 끼워져 있는 것이다.

그러나 상기와 같은 종래의 일반적인 쓰러스트 유체 동압 발생 축수 구조에서는 다음과 같은 문제점이 있었다.

즉, 축의 길이 방향으로 지지력을 갖기 위한 쓰러스트 부재(2)가 회전축(1)의 상단에 축착하도록 구성되어 있기 때문에 회전축의 중단에 형성된 회전축 방향의 상,하 동압홈(11)(12)의 거리가 매우 가까워 효과적인 지지력을 발휘하지 못한다.

이는 상기한 쓰러스트 부재(2)를 보다 간편히 조립하기 위해 회전축(1)의 상단 또는 하단에 편중하여 축착하기 때문이며, 이는 회전축(1)의 길이를 더 이상 줄일 수 없는 구조이기 때문에 모터의 소형화에 부적합하다.

뿐만 아니라 동압 발생을 위한 쓰러스트 부분의 틈새를 효과적으로 조정하여 조립할 수 없기 때문에 정밀 치수 관리가 불가능하고, 경우에 따라서는 슬리브(4)와 회전축의 동심도가 보장되지 못하여 모터의 회전 특성이 나빠지는 문제가 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하고자 안출한 것으로 발명의 주된 목적은 쓰러스트 부재를 사용하여 회전축의 길이 방향으로 지지력을 갖도록 하되, 쓰러스트 부재의 위치를 회전축의 중단에 축착하고, 그 상,하측에 조립되는 상,하 슬리브를 원뿔형으로 형성하므로서 쓰러스트 부재의 동압발생을 위한 틈새를 정밀하게 조정할 수 있도록 하는데 있으며, 또 한편으로는 슬리브와 회전축의 동심도가 항상 정확하게 보장되도록 하는데 또 다른 목적이 있으며, 또 한편으로는 회전축의 상,하 양단 끝부분에 동압홈을 형성하므로서 회전축방향 및 회전축의 길이방향에 대한 지지력이 안정된 채 회전할 수 있도록 하는데 있으며, 더 나가서 모터의 소형화를 유도하고, 상품성을 높이는데 더 큰 목적이 있는 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 주요 수단은 상,하단부에 각각의 상,하단 동압홈을 형성하고, 그 중단에 원판형의 쓰러스트 부재를 축착 고정시킨 회전축, 상기한 회전축의 쓰러스트 부재를 중단의 수직부에 끼워 삽입하되, 내주면의 상반부는 위가 넓고 아래가 좁은 V형 테이퍼로 형성하고, 하반부는 위가 좁고 아래가 넓은 A형 테이퍼로 형성한 플랜지 부재, 상기한 회전축의 상단으로부터 끼우되, 외주면이 하향진 원뿔기둥 모양으로 이루어져 V형 테이퍼에 안착될 상측 슬리브, 상기한 회전축의 하단으로부터 끼우되, 외주면이 상향진 원뿔기둥 모양으로 이루어져 A형 테이퍼에 삽착될 하측 슬리브로 구성하는데 있다.

도 1은 종래의 구성을 보인 스핀들 모터의 단면도,

도 2는 본 발명의 구성을 보인 요부 단면도,

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 요부 단면도,

도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 요부 단면도,

도 5는 본 발명의 구성을 스핀들 모터에 적용한 상태의 단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 회전축 2 : 쓰러스트 부재

3 : 베이스 플레이트 4 : 슬리브

5 : 플랜지 부재 6a : 상측 슬리브

6b : 하측 슬리브 9 : 스페이스 부재

11,12 : 동압홈 52,53 : 테이퍼부

60 : 코팅재 61 : 환테홈

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면에 따라 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 축수 구조의 단면도이다.

도면에서 보듯이 본 발명은 회전축(1)과, 플랜지 부재(5)와, 상,하측 슬리브(6a)(6b)로 이루어 진다.

회전축(1)은 상,하단부에 각각의 상,하단 동압홈(11)(12)을 형성하고, 그 중단에 원판형의 쓰러스트 부재(2)를 축착 고정시킨 것이며, 플랜지 부재(5)는 상기한 회전축(1)의 쓰러스트 부재(2)가 중단의 수직부(51)에 위치하도록 끼워 삽입하되, 내주면의 상반부는 위가 넓고 아래가 좁은 V형 테이퍼부(52)로 형성하고, 하반부는 위가 좁고 아래가 넓은 A형 테이퍼부(53)로 형성한 것이고, 또 상측 슬리브(6a)는 상기한 회전축의 상단으로부터 끼우되, 외주면이 하향진 원뿔기둥 모양으로 이루어져 V형 테이퍼부(52)에 안착될 수 있도록 하고, 하측 슬리브(6b)는 상기한 회전축의 하단으로부터 끼우되, 외주면이 상향진 원뿔기둥 모양으로 이루어져 A형 테이퍼부(53)에 삽착될 수 있도록 한 것이다.

이때, 상기한 상,하측 슬리브(6a)(6b)의 원뿔 기둥면에는 환테홈(61)을 형성한 후, 코팅재(60)로써 코팅처리하여 베어링 오일이 누출되지 않도록 형성한다.

이와 같이 구성된 본 발명의 축수 구조에 따르면 회전축(1)이 고정된 상태에서 플랜지 부재(5)가 회전을 하거나 혹은 그 반대로 플랜지 부재(5)가 고정된 상태에서 회전축(1)이 회전하거나 동일한 효과를 가지는 바, 회전축(1)의 중단에 축착 고정된 쓰러스트 부재(2)는 그 상면과 저면이 상측 슬리브(6a)의 저면 및 하측 슬리브(6b)의 상면에 접촉한 채 동압이 발생하여 마찰이 거의 없이 회전하게 되므로 회전축의 길이 방향에 대한 지지력이 유지되는 것이고, 또한 회전축(1)의 상,하단은 각각 상측 슬리브(6a) 및 하측 슬리브(6b)의 축구멍에 끼워진 채 상,하단 동압홈(12)에 의해 발생하는 동압으로 마찰없이 회전을 할 수 있게 되므로 회전축 방향에 대한 지지력이 유지되는 것이며, 특히 상기한 회전축(1)의 상,하단 동압홈(12)의 간격이 최대한 벌어져 있기 때문에 축의 중심이 흔들리지 않고 매우 안정된 상태로 회전력을 높이게 되는 것이다.

뿐만 아니라 상기한 상측 슬리브(6a)는 원뿔 기둥 모양으로서 플랜지 부재(5)의 V형 테이퍼부(52)에 끼워져 있고, 하측 슬리브(6b)는 역시 원뿔 기둥 모양으로서 플랜지 부재(5)의 A형 테이퍼부(53)에 끼워져 있기 때문에 회전축(1)과 플랜지 부재(5) 사이의 동심도가 정확히 일치할 수밖에 없으며, 동압 발생부에 충진된 오일은 모세관 현상이 유지됨은 물론 원뿔 기둥 외주면에 형성한 코팅재(60)에 의해 외부로 누출되지 않고, 보존된다.

도 3은 본 발명의 또 다른 실시예의 구성을 보인 것으로 회전축(1)은 앞에서와 같이 상,하단부에 각각의 상,하단 동압홈(11)(12)을 형성하고, 그 중단에 원판형의 쓰러스트 부재(2)를 축착 고정시킨 것이며, 특히 플랜지 부재(5)는 상기한 회전축(1)의 하단부를 감합하도록 아래로부터 끼울 수 있는 내통부(54)와, 상기 내통부의 위에 형성된 쓰러스트 부재용 받침부(55)와, 받침부 위에서 쓰러스트 부재의 높이와 같은 수직부(51)와, 수직부의 위에서 위가 넓고 아래가 좁은 V형 테이퍼부(52)로 형성한 것이 다르고, 또 상측 슬리브(6a)는 상기한 플랜지 부재의 위로부터 끼우되, 외주면이 하향진 원뿔기둥 모양으로 이루어져 V형 테이퍼부(52)에 안착될 수 있게 형성한 것이다.

이때도 상기한 상측 슬리브(6a)의 원뿔 기둥면에는 환테홈(61)을 형성한 후, 코팅재(60)로써 코팅처리하여 베어링 오일이 누출되지 않도록 형성한다.

또한 도 4는 본 발명의 또 다른 실시예의 구성을 보인 것으로 회전축(1)은 앞에서의 다른 경우와 같이 상,하단부에 각각의 상,하단 동압홈(11)(12)을 형성하고, 플랜지 부재(5)는 상기한 회전축(1)의 하단부를 감합하도록 아래로부터 끼울 수 있는 내통부(54)와, 상기 내통부의 위에 형성된 쓰러스트 부재용 받침부(55)와, 위가 넓고 아래가 좁은 V형 테이퍼부(52)와, 받침부 및 테이퍼부의 사이에 형성된 수직부(51)로 형성하며, 여기에 개입시키는 스페이서 부재(9)는 상기한 플랜지 부재의 수직부(51)에서 받침부(55)위에 얹힌 채 쓰러스트 부재의 위를 덮는 덮개부(91)와, 쓰러스트 부재의 외주면을 감싸는 외주연턱(92)으로 형성한 것이고, 상측 슬리브(6a)는 상기한 스페이서 부재의 위로부터 끼우되, 외주면이 하향진 원뿔기둥 모양으로 이루어져 V형 테이퍼부(52)에 안착될 수 있게 구성한 것이 특징이다.

이때 상기한 스페이서 부재(9)의 밑에는 금속재 스프링이나 플라스틱재 스프링, 발포성 합성수지재등의 완충부재(90)를 넣어 주므로서 변화하는 압축력에 대해 동압 발생용 틈새를 동일하게 유지하도록 할 수 있다.

그리고 도 5는 본 발명의 구성을 스핀들 모터에 적용한 실시예로서 스테이터 어셈브리(7)를 가진 베이스 플레이트(3)를 형성한 후, 회전축(1)을 상기한 베이스 플레이트의 중앙에 축착 입설하되, 상,하단부에 각각의 상,하단 동압홈(11)(12)을 형성하고, 그 중단에 원판형의 쓰러스트 부재(2)를 축착 고정시키며, 플랜지 부재(5)는 상기한 회전축(1)의 하단부를 감합하도록 아래로부터 끼울 수 있는 내통부(54)와, 상기 내통부의 위에 형성된 쓰러스트 부재용 받침부(55)와, 쓰러스트 부재의 높이와 같은 수직부(51)와, 위가 넓고 아래가 좁은 V형 테이퍼부(52)로 형성하고, 상측 슬리브(6a)를 상기한 플랜지 부재의 위로부터 끼우되, 외주면이 하향진 원뿔기둥 모양으로 형성하여 V형 테이퍼부(52)에 안착될 수 있게 하며, 로터 어셈브리(8)는 상기한 플랜지 부재(5)를 포함하도록 하면서 그 외주면에 결합하여 구성한 것이다.

이상에서 자세히 설명한 바와 같은 본 발명은 종래와 달리 쓰러스트 부재(2)를 회전축(1)의 중앙에 고정하고, 동압홈(11)(12)을 가능한 회전축(1)의 상,하단 끝부분에 형성하였기 때문에 축방향 및 축의 길이 방향에 대해 보다 안정된 상태의 회전력을 얻을 수 있을 뿐만 아니라 회전축(1)을 감합하는 상,하측 슬리브(6a)(6b)를 원뿔 기둥으로 하면서 테이퍼부(51)(52)에 삽입하도록 구성하였기 때문에 플랜지 부재(5) 및 회전축(1)의 동심도가 자동적으로 일치하도록 보장되어 모터의 회전특성이 크게 향상되며, 이와 같은 구성을 바탕으로 하면서 상기한 회전축(1)의 길이를 줄여도 축의 흔들림이 적어 모터의 소형화에 부응할 수 있는 장점이 있다.

Claims (9)

1. 상,하단부에 각각의 상,하단 동압홈(11)(12)을 형성하고, 그 중단에 원판형의 쓰러스트 부재(2)를 축착 고정시킨 회전축(1);

   상기한 회전축(1)의 쓰러스트 부재(2)를 중단의 수직부(51)에 끼워 삽입하되, 내주면의 상반부는 위가 넓고 아래가 좁은 V형 테이퍼부(52)로 형성하고, 하반부는 위가 좁고 아래가 넓은 A형 테이퍼부(53)로 형성한 플랜지 부재(5);

   상기한 회전축의 상단으로부터 끼우되, 외주면이 하향진 원뿔기둥 모양으로 이루어져 V형 테이퍼부(52)에 안착될 상측 슬리브(6a);

   상기한 회전축의 하단으로부터 끼우되, 외주면이 상향진 원뿔기둥 모양으로 이루어져 A형 테이퍼부(53)에 삽착될 하측 슬리브(6b)로 구성하여서 됨을 특징으로 하는 쓰러스트 동압 베어링을 사용한 축수 구조.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기한 상,하측 슬리브(6a)(6b)의 원뿔 기둥 외주면에 환테홈(61)을 형성한 후, 코팅재(60)로 코팅하여 오일 누출을 방지하도록 하여서 됨을 특징으로 하는 쓰러스트 동압 베어링을 사용한 축수 구조.
3. 상,하단부에 각각의 상,하단 동압홈(11)(12)을 형성하고, 그 중단에 원판형의 쓰러스트 부재(2)를 축착 고정시킨 회전축(1);

   상기한 회전축(1)의 하단부를 감합하도록 아래로부터 끼울 수 있는 내통부(54)와, 상기 내통부의 위에 형성된 쓰러스트 부재용 받침부(55)와, 쓰러스트 부재의 높이와 같은 수직부(51)와, 위가 넓고 아래가 좁은 V형 테이퍼부(52)로 이루어진 플랜지 부재(5);

   상기한 플랜지 부재의 위로부터 끼우되, 외주면이 하향진 원뿔기둥 모양으로 이루어져 V형 테이퍼부(52)에 안착될 상측 슬리브(6a)로 구성하여서 됨을 특징으로 하는 쓰러스트 동압 베어링을 사용한 축수 구조.
4. 청구항 3에 있어서,

   상기한 상측 슬리브(6a)의 원뿔 기둥 외주면에 환테홈(61)을 형성한 후, 코팅재(60)로 코팅하여 오일 누출을 방지하도록 하여서 됨을 특징으로 하는 쓰러스트 동압 베어링을 사용한 축수 구조.
5. 상,하단부에 각각의 상,하단 동압홈(11)(12)을 형성하고, 그 중단에 원판형의 쓰러스트 부재(2)를 축착 고정시킨 회전축(1);

   상기한 회전축(1)의 하단부를 감합하도록 아래로부터 끼울 수 있는 내통부(54)와, 상기 내통부의 위에 형성된 쓰러스트 부재용 받침부(55)와, 위가 넓고 아래가 좁은 V형 테이퍼부(52)와, 받침부 및 테이퍼부의 사이에 형성된 수직부(51)로 이루어진 플랜지 부재(5);

   상기한 플랜지 부재의 수직부(51)에서 받침부(55)위에 얹힌 채 쓰러스트 부재의 위를 덮는 덮개부(91)와, 쓰러스트 부재의 외주면을 감싸는 외주연턱(92)으로 이루어진 스페이서 부재(9);

   상기한 스페이서 부재의 위로부터 끼우되, 외주면이 하향진 원뿔기둥 모양으로 이루어져 V형 테이퍼부(52)에 안착될 상측 슬리브(6a)로 구성하여서 됨을 특징으로 하는 쓰러스트 동압 베어링을 사용한 축수 구조.
6. 청구항 5에 있어서,

   상기한 상측 슬리브(6a)의 원뿔 기둥 외주면에 환테홈(61)을 형성한 후, 코팅재(60)로 코팅하여 오일 누출을 방지하도록 하여서 됨을 특징으로 하는 쓰러스트 동압 베어링을 사용한 축수 구조.
7. 청구항 5에 있어서,

   상기한 스페이서 부재(9)의 밑에 금속재 스프링의 완충부재(90)를 넣어 주므로서 변화하는 압축력에 대해 동압 발생용 틈새를 동일하게 유지하도록 하여서 됨을 특징으로 하는 쓰러스트 동압 베어링을 사용한 축수 구조.
8. 스테이터 어셈브리(7)를 가진 베이스 플레이트(3);

   상기한 베이스 플레이트의 중앙에 축착 입설하되, 상,하단부에 각각의 상,하단 동압홈(11)(12)을 형성하고, 그 중단에 원판형의 쓰러스트 부재(2)를 축착 고정시킨 회전축(1);

   상기한 회전축(1)의 하단부를 감합하도록 아래로부터 끼울 수 있는 내통부(54)와, 상기 내통부의 위에 형성된 쓰러스트 부재용 받침부(55)와, 쓰러스트 부재의 높이와 같은 수직부(51)와, 위가 넓고 아래가 좁은 V형 테이퍼부(52)로 이루어진 플랜지 부재(5);

   상기한 플랜지 부재의 위로부터 끼우되, 외주면이 하향진 원뿔기둥 모양으로 이루어져 V형 테이퍼부(52)에 안착될 상측 슬리브(6a);

   상기한 플랜지 부재(5)를 포함하면서 그 외주면에 결합된 로터 어셈브리(8) 구성하여서 됨을 특징으로 하는 쓰러스트 동압 베어링을 사용한 스핀들 모터.
9. 청구항 8에 있어서,

   상기한 상측 슬리브(6a)의 원뿔 기둥 외주면에 환테홈(61)을 형성한 후, 코팅재(60)로 코팅하여 오일 누출을 방지하도록 하여서 됨을 특징으로 하는 쓰러스트 동압 베어링을 사용한 스핀들 모터.

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