KR100352484B1 - 스핀들 모터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 샤프트의 하단부를 지지하는 스러스트 플레이트의 외주연에 탄성력을 갖는 탄성부를 형성시키고, 프레임의 홀더 내경부에 탄성부가 탄력적으로 끼움될 수 있도록 하여 조립성을 향상시킬 수 있는 스핀들 모터를 제공하기 위한 것이다.

이러한 스핀들 모터는 중앙부가 관형상으로 상향 돌출되며 외경부에 코어가 고정 장착되는 홀더가 형성된 프레임과, 상기 프레임의 홀더 내경면에 삽입되며 수직으로 관통된 축공이 형성된 메탈 베어링과, 상기 메탈 베어링의 축공에 수직하게 삽입되며 하단부에 스러스트 와셔가 일체로 회전가능하게 결합되는 샤프트와, 상기 샤프트의 상단에 일체로 결합되며 하향 연장된 연장단부의 내경면에 코어와 상호작용을 하여 전자기력을 발생하는 마그네트가 부착되도록 한 허브와, 상기 메탈 베어링이 삽입된 프레임의 하단부를 차폐시키는 스러스트 플레이트로 이루어지는 스핀들 모터에 있어서, 상기 프레임의 홀더는 하단부 내경면에 원둘레 방향으로 가이드홈이 형성되며, 이 가이드홈은 홀더의 저면에 일정간격을 두고 형성된 한쌍의 삽입홀과 수직으로 연통되며, 상기 스러스트 플레이트는 외주연에 삽입홀을 통해 가이드홈내로 이동되고 소정의 탄성지지력을 갖는 한쌍의 탄성플랜지가 형성되어 이루어진다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 스러스트 플레이트를 프레임의 홀더 내경부 하단에 형성된 가이드홈에 삽입시키고 일측으로 소정각도 회전시키는 작업만으로 조립을 완료시킬 수 있으므로 조립성이 한결 용이해지는 이점이 있으며, 종전의 코킹이나 본딩작업에 비해 분해작업성이 개선됨에 따라 제품의 수리가 용이해지는 이점이 있다.

Description

스핀들 모터{Spindle motor}

본 발명은 전자기기에 탑재되는 전동기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 오일리스 베어링을 채용한 스핀들 모터에 관한 것이다.

일반적으로 모터는 축 지지방식에 따라 회전축 타입과 고정축 타입으로 구별될 뿐만 아니라 구동부의 지지방식에 따라서 구름베어링 지지방식과 미끄럼베어링 지지방식으로 대별된다.

구름베어링 방식은 통상적으로 하나 이상 복수의 볼 베어링(ball bearing)을 통해축을 지지하도록 된 것으로서, 저가의 볼 베어링을 사용함으로써 단가절감을 도모한 이점과 내,외륜 사이에 개재되는 볼이 큰 강성을 갖고 있어 장시간 사용이 가능하다는 이점이 있다.

이에 반하여 고정도의 회전 정밀도를 얻을 수 없는 문제점이 내재되어 있어, 어느정도의 저속 회전시에는 적용 가능한 것이지만 고속회전을 요망하는 제품에는 적용이 곤란한 문제점이 내재되어 있다.

즉, 고속 회전을 요망하는 기록매체의 모터에 적용된 경우, 볼과 내,외륜간의 틈새에 의한 심한 진동이 발생될 뿐만 아니라 이에따른 소음(noise)이 발생되는 문제점이 야기된다.

이에 반하여 미끄럼 베어링 지지방식은 유체를 함유하고 있는 메탈 베어링이나, 또는 오일(oil)을 통한 유막(油膜)을 형성하여 축을 지지하도록 된 것으로서,볼 베어링을 통한 구름 지지방식에 비하여 단가상승의 단점이 있는 반면에 고정도의 회전정도를 유지할 수 있어 근래에 들어와서 하드 디스크 드라이브(hard disk drive;HDD)나 기타 고속 회전을 요망하는 기록매체(記錄媒體)의 모터에 널리 채용되고 있다.

도 1에는 종래 기술에 따른 미끄럼 베어링 지지방식을 채용한 스핀들 모터를 나타낸 반 단면도로서, 도시된 바와 같이 모터를 이루는 구성수단으로는 프레임(100)과 메탈 베어링(110) 그리고 코어(120)로 이루어지는 고정부재와, 샤프트(130)와 허브(140) 및 마그네트(141)로 이루어지는 회전부재가 있다.

프레임(100)은 중앙부에 관형상으로 상향 돌출된 홀더(101)가 일체로 형성되며, 이 홀더(101)의 내경부에는 메탈 베어링(110)이 삽입되어 고정되며, 외경부에는 외주연 단부로 코일이 감겨진 코어(120)가 고정 장착된다.

메탈 베어링(110)은 중앙부가 수직방향으로 관통되도록 하여 샤프트(130)가 회전가능하게 삽입되도록 이루어지며, 이러한 메탈 베어링(110)의 내경면에는 통상 동압발생을 위한 홈이 형성되어 샤프트(130)의 반경방향으로의 유체동압을 발생시킨다.

그리고 상기 메탈 베어링(110)에 회전가능하게 삽입되는 샤프트(130)는 하단부에 원판의 고리형상을 갖는 스러스트 와셔(135)가 샤프트(130)와 함께 회전가능하게 결합된다.

한편 상기 메탈 베어링(110)의 하단부는 내경부가 스러스트 플레이트(150)에 의해 차폐되어 외부와 차단되며, 이 스러스트 플레이트(150)의 상측으로샤프트(130)의 하단부와 스러스트 와셔(135)가 피봇 지지된다.

여기서 상기 스러스트 플레이트(150)는 상부면이 개방된 형상으로 연장된 연장단부의 외주연이 수평방향으로 절곡되어 홀더(101)의 내경부 하단에 코킹 또는 본딩에 의해 조립됨으로서 샤프트(130)와 스러스트 와셔(135)의 하단을 지지하게 된다.

그리고 상기 메탈 베어링(110)의 내경부에 회전가능하게 삽입된 샤프트(130)의 상단에는 허브(140)가 일체로 결합되며, 이 허브(140)는 하향 개방된 캡 형상으로서 연장단부의 내경면에는 코어(120)의 외경면과 마주보게 마그네트(141)가 착자되고, 연장단부의 외경면에는 바람을 발생시키는 블레이드가 형성된다.

이와 같은 구조에서 메탈 베어링(110)의 내경면과 샤프트(130) 및 스러스트 와셔(135)와의 사이에는 미세하게 오일갭이 형성되며, 이 오일갭에는 소정의 점성을 갖는 오일이 채워지게 된다.

이러한 오일갭 내의 오일은 샤프트(130)의 회전시 메탈 베어링(110)와의 동압발생용 홈(미도시)과 스러스트 와셔(135)의 동압발생용 홈(미도시)으로 집중되면서 오일갭이 항상 균일하게 유지되도록 하며, 이로서 샤프트(130)가 안정되게 구동될 수 있도록 하는 것이다.

상기와 같은 구성을 갖는 종래의 스핀들 모터는 외부로부터의 전원이 코어(120)에 전달되면, 상기 코어(120)와 마그네트(141) 사이의 상호 전자기력에 의하여 마그네트(141)가 부착된 허브(140)가 회전되며, 이로서 허브(140)와 결합된 샤프트(130)가 동시에 회전하게 된다.

그러나 종래의 스핀들 모터는 샤프트(130)의 하단에 스러스트 와셔(135)를 조립한 상태에서 홀더(101)의 내경부를 스러스트 플레이트(150)로 코킹이나 본딩을 통해 차폐시켜야 되는데, 현실적으로 코킹이나 본딩작업을 통한 스러스트 플레이트(150)를 조립하는 경우에는 조립작업성이 불량할 뿐만 아니라 분해가 어렵게 되는 단점이 있다.

즉, 코킹 작업에 의하여 스러스트 플레이트(150)를 프레임(100)에 조립하는 경우에는 과도한 힘이 프레임(100)에 가해지게 됨으로써 파손 및 변형의 우려가 있을 뿐만 아니라 조립정밀도가 현저히 떨어지게 되는 문제점이 있으며, 또한 본딩에 의하여 스러스트 플레이트(150)를 프레임(100)에 조립하는 경우에는 자기력으로 인하여 스러스트 플레이트(150)가 원하는 자리에서 고정되기 어렵게 되고 본딩 공정의 추가로 생산성이 낮아지는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 문제점들을 시정 보완하기 위한 것으로서 본 발명은 샤프트의 하단부를 지지하는 스러스트 플레이트의 외주연에 탄성력을 갖는 탄성부를 형성시키고, 프레임의 홀더 내경부에 탄성부가 탄력적으로 끼움될 수 있도록 하여 조립성을 향상시킬 수 있는 스핀들 모터를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 스핀들 모터를 나타낸 반 단면도,

도 2는 본 발명에 따른 스핀들 모터를 나타낸 반 단면도,

도 3은 본 발명에 따른 스핀들 모터에서 스러스트 플레이트를 나타낸 사시도,

도 4는 본 발명에 따른 스핀들 모터에서 스러스트 플레이트의 설치 상태를 나타낸 저면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호 설명>

1 : 스핀들 모터 10 : 프레임

11 : 홀더 12 : 삽입홀

13 : 가이드홈 20 : 메탈 베어링

21 : 축공 30 : 코어

40 : 샤프트 45 : 와셔

50 : 허브 51 : 마그네트

55 : 블레이드 60 : 스러스트 플레이트

61 : 탄성플랜지 62 : 판스프링부

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 중앙부가 관형상으로 상향 돌출되며 외경부에 코어가 고정 장착되는 홀더가 형성된 프레임과, 상기 프레임의 홀더 내경면에 삽입되며 수직으로 관통된 축공이 형성된 메탈 베어링과, 상기 메탈 베어링의축공에 수직하게 삽입되며 하단부에 스러스트 와셔가 일체로 회전가능하게 결합되는 샤프트와, 상기 샤프트의 상단에 일체로 결합되며 하향 연장된 연장단부의 내경면에 코어와 상호작용을 하여 전자기력을 발생하는 마그네트가 부착되도록 한 허브와, 상기 메탈 베어링이 삽입된 프레임의 하단부를 차폐시키는 스러스트 플레이트로 이루어지는 스핀들 모터에 있어서, 상기 프레임의 홀더는 하단부 내경면에 원둘레 방향으로 가이드홈이 형성되며, 이 가이드홈은 홀더의 저면에 일정간격을 두고 형성된 한쌍의 삽입홀과 수직으로 연통되며, 상기 스러스트 플레이트는 외주연에 삽입홀을 통해 가이드홈내로 이동되고 소정의 탄성지지력을 갖는 한쌍의 탄성플랜지가 형성된 것을 특징으로 한다.

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

도 2는 본 발명에 따른 스핀들 모터를 나타낸 도면으로서, 도시된 바와 같이 스핀들 모터(1)는 크게 프레임(10)과 메탈 베어링(20) 그리고 코어(30)로 이루어진 고정부재와, 샤프트(40)와 허브(50) 및 마그네트(51)로 이루어지는 회전부재로 대별된다.

프레임(10)은 통상 판재형으로 이루어지며 중앙부에 관형상으로 상향 돌출된 홀더(11)가 일체로 형성되며, 이 홀더(11)는 중앙에 수직으로 관통된 구멍에 메탈 베어링(20)이 삽입되어 고정된다.

그리고 상기 홀더(11)의 외경부에는 외주연 단부로 전원이 인가되는 코일이 감겨진 코어(30)가 고정 장착되며, 이 코어(30)는 후술할 허브(50)의 일측면에 부착된 마그네트(51)와 대향 배치됨으로써 상호 작용에 의해 소정의 전자기력을 발생시키게 된다.

한편 상기 메탈 베어링(20)은 중앙부에 수직방향으로 관통된 축공(21)이 형성되며, 이 축공(21)에는 회전부재인 샤프트(40)가 회전가능하게 삽입된다.

이러한 메탈 베어링(20)은 통상 축공(21)의 내경면에 동압발생을 위한 홈이 형성되는 것이 바람직하며, 이러한 동압발생용 홈(미도시)은 샤프트(40)의 반경방향으로의 유체동압을 형성하게 된다.

여기서, 상기 메탈 베어링(20)과 샤프트(40)는 상호 소정간격을 두고 이격되어 오일갭을 형성하게 되며, 이 오일갭에는 메탈 베어링(20)과 샤프트(40)의 상호 마찰을 저감시키기 위한 오일이 채워지게 된다.

이러한 오일은 샤프트(40)의 회전시 샤프트(40)의 회전방향으로 유동하면서 일정한 유압을 형성하게 되고, 샤프트(40)는 이런 유압의 영향으로 축의 반경방향과 축방향으로 이동하려는 성질을 갖게 된다.

한편, 샤프트(40)는 상단부에 외측의 끝단을 하향 연장시키고 저부면측에 마그네트(51)를 부착한 허브(50)가 결합되며, 이 마그네트(51)는 코어(30)의 외경면과 마주보게 배치되어 상호 작용에 의해 전자기력을 발생시키게 된다.

또한 허브(50)의 외주면에는 통상 바람을 발생시키기 위한 블레이드(55)가 형성된다.

그리고 상기 샤프트(40)의 하단부에는 축방향의 회전력을 원활하게 하기 위한 판재형의 스러스트 와셔(55)가 일체로 회전가능하게 결합된다.

또한 상기 프레임(10) 및 메탈 베어링(20)의 축공(21) 하단부는 스러스트 플레이트(60)에 의하여 외부로부터 차단되며, 이 스러스트 플레이트(60)의 상측으로 스러스트 와셔(55)를 구비한 샤프트(40)가 회전가능하게 피벗지지된다.

이러한 구성의 스핀들 모터(1)는 외부로부터 전원이 인가되면 코어(30)와 마그네트(51)간 상호 작용에 의해 발생되는 전자기력에 의해서 샤프트(40)와 함께 허브(50)가 회전되어 구동된다.

상기와 같은 구성은 종전의 스핀들 모터(1)의 구조와 거의 동일하며, 다만 본 발명은 상기 프레임(10)의 홀더(11) 하단 내경부에 원둘레 방향으로 가이드홈(13)을 형성시키고, 이 가이드홈(13)에 스러스트 플레이트(60)가 탄력적으로 조립 및 분해될 수 있도록 하는 것에 가장 두드러진 특징이 있다.

첨부된 도면 도 3은 본 발명에 따른 스핀들 모터에서 스러스트 플레이트를 나타낸 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 스핀들 모터에서 스러스트 플레이트의 설치 상태를 나타낸 저면도이다.

도시된 바와 같이 상기 프레임(10)의 홀더(11)는 하단부 내경면에 원둘레 방향으로 소정높이와 깊이를 갖는 가이드홈(13)이 형성된다.

이 가이드홈(13)은 홀더(11)의 저부면에 180°간격을 두고 형성된 한쌍의 삽입홀(12)과 수직으로 연통되도록 이루어짐으로써 후술할 스러스트 플레이트(60)의 탄성플랜지(61)부가 삽입되도록 이루어진다.

한편, 상기 가이드홈(13)은 상측면 또는 하측면에 하방향 또는 상방향으로 소정높이 돌출된 걸림턱이 형성되며, 이 걸림턱은 홀더(11)의 내경부측에서 외측방향으로 테이퍼 형성된다.

여기서 상기 한쌍의 삽입홀(12)은 그 끝단의 위치가 가이드홈(13)이 갖는 직경에 비례하는 것이 바람직하다.

한편 상기 홀더(11)의 내경부 하단을 차폐시키는 스러스트 플레이트(60)는 가이드홈(13)에 탄력적으로 조립될 수 있도록 한쌍의 탄성플랜지(61)를 구비하며, 이러한 탄성플랜지(61)는 탄력적으로 상,하 변위를 갖도록 탄성반발력이 우수한 재질로 성형된다.

즉, 상기 스러스트 플레이트(60)는 끝단부가 상향 연장된 캡형상으로 그 연장된 끝단에는 수평방향으로 절곡된 탄성플랜지(61)가 180°간격으로 형성된다.

이러한 탄성플랜지(61)는 홀더(11)의 저부면에서 수직방향으로 상향 이동되어 삽입홀(12)측에 삽입된 뒤 이 삽입홀(12)과 연결된 가이드홈(13)내에서 반경방향으로 소정각도 만큼 회전됨으로써 가이드홈(13)내에 고정된다.

한편 상기 탄성플랜지(61)는 삽입홀(12)에 원활하게 삽입될 수 있도록 삽입홀(12)의 크기보다는 작게 형성되는 것이 바람직하다.

아울러 상기 탄성플랜지(61)는 탄성지지력을 높이기 위하여 끝단부르 소정각도 상향 절곡시켜, 이 절곡된 끝단부가 가이드홈(13)내에서 탄력적으로 변위를 갖게 되어 지지되도록 하여 스러스트 플레이트(60)가 프레임(10)의 홀더(11)에 안정되게 고정되도록 이루어질 수 있다.

즉, 도 3에 나타낸 바와 같이 탄성플랜지(61)의 중앙부에는 소정크기를 갖는 판스프링부(62)가 형성되며, 이 판스프링부(62)는 외측끝단부가 상측을 향하도록벤딩되어 있다.

따라서 스러스트 플레이트(60)의 탄성플랜지(61)가 홀더(11)의 가이드홈(13)내에 위치되면 상기 탄성플랜지(61)부가 하측방향으로 가압되므로 탄성반발력에 의한 고정력이 증대된다.

이와 같이 이루어지는 스핀들 모터(1)에서 스러스트 플레이트(60)의 조립과정을 설명하면 다음과 같다.

먼저 프레임(10)의 홀더(11) 하측에 스러스트 플레이트(60)를 위치시키고, 홀더(11)의 저면에 형성된 삽입홀(12)과 스러스트 플레이트(60)에 형성된 탄성플랜지(61)가 상호 일치되도록 위치조정을 한다.

이어서 상기 스러스트 플레이트(60)를 상측으로 즉, 홀더(11)의 삽입홀(12)측으로 삽입시킨다.

그리고 상기 홀더(11)의 삽입홀(12)내에 스러스트 플레이트(60)의 탄성플랜지(61)부가 삽입되면 스러스트 플레이트(60)를 반경방향으로 소정각도 만큼 회전시켜 탄성플랜지(61)가 가이드홈(13)내에 위치되도록 하면 조립이 완료된다.

여기서, 상기 탄성플랜지(61)에 형성된 판스프링부(62)는 상측방향으로 굽힘성형되어 있으므로, 이 판스프링부(62)가 가이드홈(13)내에 위치되면서 하측방향으로 탄력적으로 가압된다. 특히 상기 판스프링부(62)는 가이드홈(13)내에 형성된 걸림턱에 의해 하방향으로 더욱 가압되게 되므로 그에 따른 탄성복원력이 증가됨에 따라 스러스트 플레이트(60)가 홀더(11)에 견고하게 고정을 이룰 수 있게 된다.

한편 상기 스러스트 플레이트(60)의 조립과정을 역순으로 수행하면 스러스트플레이트(60)를 홀더(11)에서 분리시킬 수 있게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 스러스트 플레이트를 프레임의 홀더 내경부 하단에 형성된 가이드홈에 삽입시키고 일측으로 소정각도 회전시키는 작업만으로 조립을 완료시킬 수 있으므로 조립성이 한결 용이해지는 이점이 있으며, 종전의 코킹이나 본딩작업에 비해 분해작업성이 개선됨에 따라 제품의 수리가 용이해지는 이점이 있다.

따라서, 스러스트 플레이트의 조립작업을 표준화시킬 수 있으므로 생산제품의 성능이 평준화되고, 조립공정에서의 작업성과 생산성을 증대시킬 수 있는 효과를 제공하게 되는 것이다.

Claims (3)

1. 중앙부가 관형상으로 상향 돌출되며 외경부에 코어가 고정 장착되는 홀더가 형성된 프레임과, 상기 프레임의 홀더 내경면에 삽입되며 수직으로 관통된 축공이 형성된 메탈 베어링과, 상기 메탈 베어링의 축공에 수직하게 삽입되며 하단부에 스러스트 와셔가 일체로 회전가능하게 결합되는 샤프트와, 상기 샤프트의 상단에 일체로 결합되며 하향 연장된 연장단부의 내경면에 코어와 상호작용을 하여 전자기력을 발생하는 마그네트가 부착되도록 한 허브와, 상기 메탈 베어링이 삽입된 프레임의 하단부를 차폐시키는 스러스트 플레이트로 이루어지는 스핀들 모터에 있어서,

   상기 프레임의 홀더는 하단부 내경면에 원둘레 방향으로 가이드홈이 형성되며, 이 가이드홈은 홀더의 저면에 일정간격을 두고 형성된 한쌍의 삽입홀과 수직으로 연통되며, 상기 스러스트 플레이트는 외주연에 삽입홀을 통해 가이드홈내로 이동되고 소정의 탄성지지력을 갖는 한쌍의 탄성플랜지가 형성된 것을 특징으로 하는 스핀들 모터.
2. 제 1항에 있어서, 상기 가이드홈은 상측면에 소정높이 돌출된 걸림턱을 형성하여 탄성플랜지를 탄력적으로 가압하는 것을 특징으로 하는 스핀들 모터.
3. 제 1항에 있어서, 상기 탄성플랜지는 중앙부에 소정 크기로 절개되고 끝단부가 소정각도 상향 절곡된 판스프링부가 형성된 것을 특징으로 하는 스핀들 모터.