KR100376998B1

KR100376998B1 - 유체정압 베어링 모터

Info

Publication number: KR100376998B1
Application number: KR10-2000-0040100A
Authority: KR
Inventors: 김영주
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2000-07-13
Filing date: 2000-07-13
Publication date: 2003-03-26
Also published as: KR20020006743A

Abstract

본 발명은 유체정압 베어링 모터를 개시한다.

본 발명은, 케이스와, 이 케이스의 내측면에 마련되는 마그네트로 이루어진 로터와; 로터의 케이스 중심 하면에 일단이 고정된채 하부로 연장 형성되며, 하단부에 스러스트 플레이트가 일체로 마련된 회전축과; 로터의 하부에 위치되며, 중심 외주면에 로터와 회전 전자기력을 발생하도록 코어와 이 코어에 권선되는 코일로 이루어진 스테이터가 고정 설치되고, 중심 상,하 내주면에는 회전축의 상,하 외주면을 미끄럼 지지하도록 제 1 에어 공간부가 형성된 하우징과; 하우징의 하부 내측면에 마련되며, 회전축의 스러스트 플레이트와의 사이에 스러스트 방향으로의 하중 지지능력을 확보하기 위한 제 2 에어 공간부를 형성하는 홀더와; 제 1, 2 에어 공간부 상으로 에어를 공급하기 위한 에어 공급수단;을 포함하여 된 것으로서, 회전축을 지지하는 방식을 에어를 통해 즉, 에어 막을 통해 레디얼 및 스러스트 방향으로 지지함으로써 종래 볼 베어링 지지방식이나 오일에 의한 오일막을 통해 지지방식에 비하여 증대된 회전정도를 얻을 수 있게된다.

따라서 근래에 고배속을 요망하는 기록매체 재생을 위한 기기에 적정하게 사용 가능한 이점이 있다.

Description

유체정압 베어링 모터{Hydrostatic bearing motor}

본 발명은 모터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 유체 예를들어 에어(air)를 통해 축을 지지하는 유체정압 베어링 지지방식을 채용한 유체정압 베어링 모터에 관한 것이다.

일반적으로 모터는, 축 지지방식에 따른 회전축 타입과 고정축 타입으로 구별될 뿐만 아니라 구동부의 지지방식에 따라 구름 베어링 지지방식과 미끄럼 베어링 지지방식으로 대별된다.

구름 베어링 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) 및 에어(air)를 통한 유막(油膜) 에어막(air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 CD-ROM등 기타 고속 회전을 요망하는 기록매체(記錄媒體)의 모터에 널리 채용되고 있다.

도 1에는 일반적인 미끄럼 베어링 지지방식을 채용한 모터를 나타내 보였다.

이는, 크게 회전축(10)과 로터(rotor;20) 및 하우징(housing;30)으로 대별된다.

로터(20)는 중심 하면에 회전축(10)의 상단이 결합되는 케이스(case;21)를 구비하며, 이 케이스(21) 내측면에는 마그네트(magnet;22)가 고정 설치된다.

회전축(10)은 전술한 바와 같이 상단이 로터(20)의 케이스(21)에 고정되며, 이로 부터 연장 형성되어 하단부에는 스러스트 플레이트(thrust plate;11)가 일체로 마련된다.

하우징(30)은, 외측면에 전술한 로터(20)의 마그네트(22)와 함께 회전 전자기력을 발생시키는 코어(core;41)와 이에 권선되는 코일(42)로 이루어진 스테이터(40)가 고정 설치되는 것으로서, 중심면으로는 회전축(10)이 소정의 틈새를 유지하도록 끼워 삽입된다.

그리고 이 하우징(30)과 회전축(10)의 틈새 사이로는 레디얼 방향으로의 하중 지지능력을 확보하기 위한 것으로서, 오일(oil)이 개재된다.

한편, 하우징(30)의 하단부에는 회전축(10)의 하단부에 일체로 마련된 스러스트 플레이트(11)와 역시 소정의 틈새를 유지하도록 홀더(holder;50)가 끼워 삽입되며, 이들 상호간의 틈새로도 오일이 개재된다.

이러한 구성을 갖는 모터는, 로터(20)와 스테이터(40) 사이의 회전 전자기력을 통해 회전축(10)과 로터(20)가 고속으로 회전되는 바, 회전축(10)이 회전하는 과정에서 하우징(30)과 회전축(10) 사이에 개재된 오일 그리고 회전축(10)의 스러스트 플레이트(11)와 홀더(50) 사이에 개재된 오일을 통해 레디얼 및 스러스트 방향으로의 하중 지지능력을 확보한채 고속으로 회전하게 되는 것이다.

그러나 이와같은 종래 모터에 있어서는, 회전축(10)이 고속으로 회전하는 것에 어느 한계가 있는 것이기 때문에 근래에 들어와서 점차적으로 고배속화를 요망하는 기기에 사용하기 곤란한 문제점이 내재되어 있다.

이는 오일의 함유량 자체에 제한이 있을 뿐만 아니라, 고속 회전시 오일의 유출 우려와 오일의 빠른 소모가 발생되기 때문이다.

본 발명은 이와같은 종래 모터의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 일정한 정압을 발생시킬 수 있도록 함으로써 회전축의 고속 회전을 안정되게 수행할 수 있게되어 고배속을 요망하는 기기에 사용이 가능한 유체정압 베어링 모터를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 모터의 단면도,

도 2는 본 발명에 따른 유체정압 베어링 모터의 단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 로터 110 : 케이스

120 : 마그네트 200 : 회전축

210 : 스러스트 플레이트

300 : 하우징 310,410 : 제 1, 2 에어 공간부

311,312 : 상,하 베어링 공간부 313,412 : 에어 통로

411 : 스러스트 베어링 공간부 500 : 에어 공급수단

510 : 펌프 520 : 콘트롤러

530 : 밸브 600 : 스테이터

610 : 코어 620 : 코일

이와같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 유체정압 베어링 모터는, 케이스와, 이 케이스의 내측면에 마련되는 마그네트로 이루어진 로터와; 상기 로터의 케이스 중심 하면에 일단이 고정된채 하부로 연장 형성되며, 하단부에 스러스트 플레이트가 일체로 마련된 회전축과; 상기 로터의 하부에 위치되며, 중심 외주면에 상기 로터와 회전 전자기력을 발생하도록 코어와 이 코어에 권선되는 코일로 이루어진 스테이터가 고정 설치되고, 중심 상,하 내주면에는 회전축의 상,하 외주면을 미끄럼 지지하도록 제 1 에어 공간부가 형성된 하우징과; 상기 하우징의 하부 내측면에 마련되며, 상기 회전축의 스러스트 플레이트와의 사이에 스러스트 방향으로의 하중 지지능력을 확보하기 위한 제 2 에어 공간부를 형성하는 홀더와; 상기 제 1, 2 에어 공간부 상으로 에어를 공급하기 위한 에어 공급수단;을 포함하여 된 것을 그 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 한 특징은, 상기 제 1 에어 공간부는, 상기 회전축의 상,하 외주면과 대응되는 하우징의 상,하 내측면에 소정깊이로 형성되는 상,하 베어링 공간부와, 이 상,하 베어링 공간부로 에어 공급수단을 통해 공급되는 에어를 안내하는 복수의 에어 통로로 이루어진 것에 있다.

본 발명의 바람직한 다른 한 특징은, 상기 제 2 에어 공간부는, 상기 회전축의 스러스트 플레이트와 대응되는 홀더의 상면에 소정깊이로 형성되는 스러스트 베어링 공간부와, 이 스러스트 베어링 공간부내로 에어 공급수단을 통해 공급되는 에어를 안내하는 복수의 에어 통로로 이루어진 것에 있다.

본 발명의 바람직한 또 다른 한 특징은, 상기 에어 공급수단은, 펌프와, 이 펌프로 부터 공급되는 에어 압력을 제어하는 콘트롤러와, 이 콘트롤러에 의해 제어된 에어를 상기 제 1, 2 에어 공간부상으로 공급하는 밸브로 이루어진 것에 있다.

이하 본 발명에 따른 모터의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 유체정압 베어링 모터의 단면도이다.

이에 나타내 보인 바와 같이 본 발명에 따른 모터는, 크게 로터(rotor;100)와 회전축(200) 그리고 하우징(housing;300)과 홀더(holder;400) 및 에어공급수단(500)으로 대별된다.

로터(100)는 케이스(case;110)와 이 케이스(110)의 내측면에 고정 설치되는 마그네트(magnet;120)로 이루어진다.

회전축(200)은 로터(100)와 함께 고속으로 회전하는 것으로서, 상단이 로터(100)의 케이스(110) 중심 하면에 결합되며, 하단부에는 스러스트 플레이트(thrust plate;210)가 일체로 마련된다.

하우징(300)은 로터(100)의 하부에 위치되는 것으로서, 상부 외측면에는 전술한 로터(100)와 함께 회전 전자기력을 발생시키도록 코어(core;610)와 이에 권선되는 코일(620)로 이루어진 스테이터(stator;600)가 고정 설치된다.

또한 회전축(200)이 끼워 삽입되는 중심 상,하 내주면에는 회전축(200)의 상,하 외주면을 에어(air)를 통해 미끄럼 지지하도록 제 1 에어 공간부(310)가 형성된다.

이러한 제 1 에어 공간부(310)는, 회전축(200)의 상,하 외주면과 대응되는 하우징(300)의 상,하 내주면에 소정깊이로 형성되는 상,하 베어링 공간부(311,312)와, 이 상,하 베어링 공간부(311,312)로 에어 공급수단(500)으로 부터 공급되는 에어를 안내하는 복수의 에어 통로(313)로 이루어진다.

홀더(400)는 하우징(300)의 하부 내측면에 끼워 삽입되는 것으로서, 전술한 회전축(200)의 스러스트 플레이트(210)와의 사이에 스러스트 방향으로의 하중 지지능력을 확보하기 위한 제 2 에어 공간부(410)를 형성한다.

이러한 제 2 에어 공간부(410)는, 회전축(200)의 스러스트 플레이트(210)와대응되는 홀더(400)의 상면에 소정깊이로 형성되는 스러스트 베어링 공간부(411)와, 이 스러스트 베어링 공간부(411)로 에어 공급수단(500)을 통해 공급되는 에어를 안내하는 복수의 에어 통로(412)로 이루어진다.

에어 공급수단(500)은 전술한 제 1, 2 에어 공간부(310,410)내로 소정 압력의 에어를 공급하기 위하여 마련되는 것으로서, 소정압력으로 에어를 공급하는 펌프(pump;510)와, 이 펌프(510)에 의해 공급되는 에어의 압력을 제어하는 콘틀롤러(controller;520) 그리고 콘트롤러(520)에 의해 적정하게 제어된 에어를 각 에어 통로(313,412)로 분배 공급하는 밸브(valve;530)로 이루어진다.

이러한 구성을 갖는 본 발명에 따른 유체정압 베어링 모터는, 에어 공급수단(500)을 통해 제 1, 2 에어 공간부(310,410) 상으로 에어를 공급한 상태에서 로터(100)와 스테이터(600) 사이에서 발생된 회전 전자기력을 통해 회전축(200)과 로터(100)가 함께 고속으로 회전되게 된다.

이때 회전축(200)은 그 상,하 외주면이 제 1 에어 공간부(310)상의 상,하 베어링 공간부(311,312)로 안내된 에어에 의해 즉 에어 막을 통해 레디얼 방향으로 지지되며, 그 하단부에 일체로 마련된 스러스트 플레이트(210)와 제 2 에어 공간부(410)상의 스러스트 베어링 공간부(411)로 안내된 에어에 의해 스러스트 방향으로 지지되게 된다.

따라서, 본 발명의 제목은 매우 고속으로 회전되어도 오일막에 의한 유체 동압 베어링 지지방식에 비하여 좀더 안정된 회전정도를 얻을 수 있게됨으로써 고배속을 요망하는 기기에 적정하게 사용 가능하게 된다.

한편, 상기한 실시예는 본 발명의 바람직한 하나의 실시예를 설명한 것에 불과하고, 본 발명의 적용 범위는 이와 같은 것에 한정되는 것은 아니며 동일 사상의 범주내에서 적절하게 변경 가능한 것이다. 예를 들어 본 발명의 실시예에 나타난 각 구성 요소의 형상 및 구조는 변형하여 실시할 수 있는 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 유체정압 베어링 모터에 의하면, 회전축을 지지하는 방식을 에어를 통해 즉, 에어 막을 통해 레디얼 및 스러스트 방향으로 지지함으로써 종래 볼 베어링 지지방식이나 오일에 의한 오일막을 통해 지지방식에 비하여 증대된 회전정도를 얻을 수 있게된다.

Claims

케이스와, 이 케이스의 내측면에 마련되는 마그네트로 이루어진 로터와;

상기 로터의 케이스 중심 하면에 일단이 고정된채 하부로 연장 형성되며, 하단부에 스러스트 플레이트가 일체로 마련된 회전축과;

상기 로터의 하부에 위치되며, 중심 외주면에 상기 로터와 회전 전자기력을 발생하도록 코어와 이 코어에 권선되는 코일로 이루어진 스테이터가 고정 설치되고, 중심 상,하 내주면에는 회전축의 상,하 외주면을 미끄럼 지지하도록 제 1 에어 공간부가 형성된 하우징과;

상기 하우징의 하부 내측면에 마련되며, 상기 회전축의 스러스트 플레이트와의 사이에 스러스트 방향으로의 하중 지지능력을 확보하기 위한 제 2 에어 공간부를 형성하는 홀더와;

상기 제 1, 2 에어 공간부 상으로 에어를 공급하기 위한 에어 공급수단;을 포함하여 된 것을 특징으로 하는 유체정압 베어링 모터.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 에어 공간부는, 상기 회전축의 상,하 외주면과 대응되는 하우징의 상,하 내측면에 소정깊이로 형성되는 상,하 베어링 공간부와, 이 상,하 베어링 공간부로 에어 공급수단을 통해 공급되는 에어를 안내하는 복수의 에어 통로로 이루어진 것을 특징으로 하는 유체정압 베어링 모터.
제 1 항에 있어서,

상기 제 2 에어 공간부는, 상기 회전축의 스러스트 플레이트와 대응되는 홀더의 상면에 소정깊이로 형성되는 스러스트 베어링 공간부와, 이 스러스트 베어링 공간부내로 에어 공급수단을 통해 공급되는 에어를 안내하는 복수의 에어 통로로 이루어진 것을 특징으로 하는 유체정압 베어링 모터.
제 1 항에 있어서,

상기 에어 공급수단은, 펌프와, 이 펌프로 부터 공급되는 에어 압력을 제어하는 콘트롤러와, 이 콘트롤러에 의해 제어된 에어를 상기 제 1, 2 에어 공간부상으로 공급하는 밸브로 이루어진 것을 특징으로 하는 유체정압 베어링 모터.