KR100453330B1

KR100453330B1 - 유체동압베어링 구조체

Info

Publication number: KR100453330B1
Application number: KR10-2003-0078045A
Authority: KR
Inventors: 김상욱
Original assignee: (주)지엔더블유테크놀러지
Priority date: 2003-11-05
Filing date: 2003-11-05
Publication date: 2004-10-21
Also published as: KR20040014375A

Abstract

오일의 주입후 밀봉시키는 과정에서 오일갭에 과도한 압력이 형성되지 아니하도록 하여 오일의 누출을 방지할 수 있도록 오일 주입부의 구조가 개량된 유체동압베어링 구조체에 대해 개시한다. 유체동압베어링을 채용한 모터의 샤프트(140)와 커버블럭(170)에는 슬리이브(120)와 샤프트 사이등의 오일갭에 오일을 주입하기 위한 주입통로(141)(175)가 형성되어 있다. 주입통로의 입구인 커버블럭(170)의 주입통로(175)는 입구에 직경이 큰 일정길이의 대경부(171)와, 대경부로부터 연장되며 직경이 점차 축소되는 경사부(172)와, 경사부로부터 연장되는 일정길이의 소경부(173)로 이루어진다. 그리고 경사부에는 소경부를 폐쇄시키는 폐쇄수단이 마련되어 있다. 이 폐쇄수단은, 경사부(172)에 밀착되며 대경부(171)보다 직경이 작은 구형체(210)와, 그 단부가 구형체(210)를 가압시키면서 대경부(171)에 삽입고정되는 중공의 고정튜브(220)로 이루어진다. 이와 같은 유체동압베어링 구조체는 구형체(210)에 의해 주입통로를 마감할때 오일의 도피경로를 형성시킴으로써 오일갭에 충전된 오일에 추가적인 외압이 작용하지 아니하므로, 오일의 누출을 방지할 수 있으며 이에따라 모터내의 오염을 방지하게 한다.

Description

유체동압베어링 구조체{Fluid dynamic bearing spindle}

본 발명은 유체동압베어링 구조체에 관한 것으로써, 특히 오일의 주입후 밀봉시키는 과정에서 오일갭에 과도한 압력이 형성되지 아니하도록 하여 오일의 누출을 방지할 수 있도록 오일 주입부의 구조가 개량된 유체동압베어링 구조체에 관한 것이다.

일반적으로 유체동압베어링은 모터의 회전자와 고정자 사이에 일정한 오일갭(oil gap)을 형성하고, 이 오일갭에 일정 점도의 오일을 충전하여서 회전자의 회전시 유체동압에 의해 회전자를 회전가능하게 지지하게 한다.

도 1은 유체동압베어링을 채용하는 일예의 모터를 나타낸다. 이는 샤프트가 회전되는 축회전형 모터를 나타낸 것으로서, 하우징(10)과 슬리이브(20) 그리고 코어(30)로 이루어지는 고정자와, 샤프트(40)와 허브(50) 및 마그네트(60)로 구성된 회전자로 이루어진다.

슬리이브(20)는 중공형으로 형성되어서 샤프트(40)가 회전가능하게 삽입되며, 슬리이브(20)의 내경면과 샤프트(40)의 외주면 사이에는 일정간극의 오일갭이 형성되어서 오일이 충전된다.

한편, 상기 슬리이브(20)의 하단부에는 커버플레이트(80)가 결합고정되어서 충전된 오일의 외부누출을 방지시키며, 샤프트(40)의 하단부를 회전가능하게 지지한다.

그리고, 상기 샤프트(40)의 상단에는 허브(50)가 일체로 결합되며, 이 허브(50)는 하향 개방된 캡 형상으로서 연장단부의 내경면에는 코어(30)의 외경면과 대향보게 마그네트(60)가 설치된다.

이와 같은 구조체에서 슬리이브(20)의 내경면과 샤프트(40) 사이 오일갭에는 샤프트(40)의 오일주입구멍을 통하여 오일이 주입되고, 엔드캡(41)으로서 주입구가폐쇄된 구조를 가진다.

그러나 상기와 같은 구조의 유체동압베어링 구조체는 샤프트(40)의 주입공을 통해 오일을 충전시킨 후, 엔드캡(41)으로서 폐쇄시킬때 엔드캡(41)의 부피만큼 오일이 압축되어 충전되게 되며 이때 오일의 일부가 외부로 누출되어 주변을 오염시키는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로써, 오일의 주입후 주입구를 폐쇄시키는 과정에서 오일이 과도한 압력으로 주입되는 것을 방지하고 오일이 외부로 누출되는 것을 방지할수 있도록 구조가 개량된 유체동압베어링 구조체를 제공하는 데 있다.

도 1은 통상의 유체동압베어링을 채용한 모터를 나타낸 개략단면도,

도 2는 본 발명 유체동압베어링을 채용한 모터를 나타낸 개략단면도,

도 3은 도 2에 채용된 커버블럭을 나타낸 단면도,

도 4a 내지 도 4d는 오일의 주입 및 마감공정을 설명하기 위한 개략도,

도 5a 및 도 5b는 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 개략도,

도 6은 도 5에 채용되는 앤드캡을 나타낸 사시도,

도 7 내지 도 9는 본 발명의 또 다른 실시예들을 나타낸 유체동압베어링 모터의 단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100...하우징 120...슬리이브

130...코어 140...샤프트

141,175...주입통로 160...마그네트

170...커버블럭 171...대경부

172...경사부 173...소경부

210...구형체 220...고정튜브

300...엔드캡

상기 목적을 달성하는 본 발명은 회전자와 고정자 사이에 오일이 충전되는 오일갭이 유지되고, 상기 회전자 또는 고정자에 상기 오일갭과 연통하는 주입통로가 형성된 유체동압베어링 구조체에 있어서,

상기 주입통로는 입구에 직경이 큰 일정길이의 대경부와, 상기 대경부로부터 연장되며 직경이 점차 축소되는 경사부와, 상기 경사부로부터 연장되는 일정길이의 소경부로 이루어지고,

상기 경사부에 밀착되어 상기 소경부를 폐쇄시키는 폐쇄수단을 구비하며,

상기 고정자는 하우징과, 상기 하우징의 중앙부에 고정되는 샤프트와, 상기 하우징의 중심부 하단부에 고정되며 코일이 권선된 코어를 포함하고,

상기 회전자는 상기 샤프트에 회전가능하게 결합되어서 유체동압베어링에 의해 회전가능하게 지지되는 슬리이브와, 상기 슬리이브의 상단에 결합되어서 상기 슬리이브를 스러스트방향으로 지지하는 상부커버블럭과, 상기 슬리이브의 외주연에 결합되어 함께 회전되며 하단 내주면에 상기 코어와 대향되어 설치되어 전자기회로를 형성하는 마그네트를 구비하는 허브를 포함하며,

상기 주입통로의 대경부와 경사부는 상기 상부커버블럭에 형성되고, 상기 소경부는 상기 샤프트의 중앙부에 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 폐쇄수단은 상기 경사부에 밀착되며 상기 대경부보다 직경이 작은 구형체와, 그 단부가 상기 구형체를 가압시키면서 상기 대경부에 삽입고정되는 중공의 고정튜브를 구비한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 폐쇄수단은 일단이 상기 경사부에 밀착되며 상기 대경부보다 작은 직경의 밀폐봉과, 상기 밀폐봉으로부터 연장되고 상기 대경부에 압입고정되며 상기 경사부와 밀폐봉 사이의 오일을 도피시키는 통로를 형성하도록 일부가 절단된 절단면을 가지는 헤드를 구비하는 엔드캡인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명 구조체는, 회전자와 고정자 사이에 오일이 충전되는 오일갭이 유지되고, 상기 회전자 또는 고정자에 상기 오일갭과 연통하는 주입통로가 형성된 유체동압베어링 구조체에 있어서,상기 주입통로는 입구에 직경이 큰 일정길이의 대경부와, 상기 대경부로부터 연장되며 직경이 점차 축소되는 경사부와, 상기 경사부로부터 연장되는 일정길이의 소경부로 이루어지고,상기 경사부에 밀착되어 상기 소경부를 폐쇄시키는 폐쇄수단을 구비하며,상기 고정자는 하우징과, 상기 하우징의 중심부에 결합고정되는 하부커버블럭과, 상기 하우징의 중심부 하단에 고정되며 코일이 권선된 코어와, 상기 하부커버블럭에 결합고정되며 축공을 가지는 슬리이브를 포함하고,

상기 회전자는 상기 축공에 오일갭(oil gap)을 형성하면서 회전가능하게 결합되고 상기 하부커버블럭에 회전가능하게 지지되는 샤프트와, 상기 샤프트의 상단부에 결합고정되며 하향 연장된 연장단부 내경면에 코어와의 상호작용에 의해 전자기력을 발생시키는 마그네트(magnet)가 부착된 허브(hub)와, 상기 샤프트의 상하부에 각각 고정되는 원형의 스러스트 플레이트(thrust plate)를 포함하며, 상기 주입통로는 상기 하부커버블럭에 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 본 발명의 특징에 의하면, 본 발명 유체베어링 구조체는 구형체 또는 엔드캡에 의해 주입통로를 마감할때 오일의 도피경로를 형성시킴으로써 오일갭에 충전된 오일에 추가적인 외압이 작용하지 아니하므로, 오일의 누출을 방지할 수 있으며 이에따라 모터내의 오염을 방지하게 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

본 발명 일 실시예의 유체동압베어링 구조체가 채용된 모터를 나타낸 도 2를 참조하면, 이는 고정자에 대하여 회전자가 유체동압베어링에 의해 회전가능하게 지지된 구조를 가진다.

상기 고정자는 하우징(100)과, 상기 하우징(100)의 중앙부에 고정되는 샤프트(140)와, 코일이 권선된 코어(130)로 이루어진다.

상기 회전자는 상기 샤프트(140)에 회전가능하게 결합되어서 유체동압베어링에 의해 회전가능하게 지지되는 슬리이브(120)와, 상기 슬리이브(120)의 상단에 결합되어서 상기 슬리이브(120)를 스러스트방향으로 지지하는 커버블럭(170)과, 상기 슬리이브(120)의 외주연에 결합되어 함께 회전되며 하단 내주면에 상기 코어(130)와 대향되어 설치되어 전자기회로를 형성하는 마그네트(160)를 구비하는 허브(150)로 이루어진다.

이와 같은 구조의 유체동압베어링은 코어(130)와 마그네트(160) 사이의 전자기회로 의한 허브(150)의 회전시, 슬리이브(120)와 샤프트(140) 사이의 오일갭상에 충전된 오일에 의해서 유체동압을 형성하여서 허브(150)의 회전을 안정적으로 지지한다.

또한, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 샤프트(140)와 상기 커버블럭(170)에는 슬리이브(120)와 샤프트(140) 사이등의 오일갭에 오일을 주입하기 위한 주입통로(141)(175)가 형성되어 있다.

상기 주입통로(141)(175)의 입구인 상기 커버블럭(170)의 주입통로(175)는 입구에 직경이 큰 일정길이의 대경부(171)와, 상기 대경부(171)로부터 연장되며 직경이 점차 축소되는 경사부(172)와, 상기 경사부(172)로부터 연장되는 일정길이의 소경부(173)로 이루어진다. 그리고 상기 경사부(172)에는 상기 소경부(173)를 폐쇄시키는 폐쇄수단이 마련되어 있다.

상기 폐쇄수단은, 도 4a 내지 도 4d에 도시된 바와 같이, 상기 경사부(172)에 밀착되며 상기 대경부(171)보다 직경이 작은 구형체(210)와, 그 단부가 상기 구형체(210)를 가압시키면서 상기 대경부(171)에 삽입고정되는 중공의 고정튜브(220)로 이루어진다.

주입통로(141)(175)에 오일(400)을 주입한 후 마감하는 방법은, 먼저 도 4a에 도시된 바와 같이 주입통로(141)(175)에 주사기등을 사용하여 오일(400)을 주입하여 오일갭에 오일이 충전되게 한다. 이어서, 도 4b에 도시된 바와 같이 경사부(172)에 구형체(210)를 진입시켜서 경사부(172)와 구형체(210)가 선접촉되도록 하여 주입통로의 소경부(173)를 밀폐시킨다.

상기 구형체(210)를 대경부(171)에 진입시킬때, 구형체(210)는 대경부(171)보다 직경이 작으므로 구형체(210)가 진입됨에 따른 넘치는 오일(400)은 대경부(171)와 구형체(210) 사이를 통하여 구형체(210) 상부로 도피된다. 따라서 구형체(210) 진입에 따른 외압은 소경부(173)에 충전된 오일에는 작용하지 아니한다.

이어서 도 4c에 도시된 바와 같이, 중공의 고정튜브(220)를 대경부(171)에 압입고정하여서 경사부(172)에 구형체(210)가 밀착된 상태를 유지하게 하고, 최종적으로 도 4d에 도시된 바와 같이 고정튜브(220)의 중공에 잔류하는 오일을 제거한다.

상기 실시예에서, 구형체(220)는 경사부(172)와의 밀착성을 높이기 위하여 탄성의 고무재로 형성됨이 바람직gk다.

도 5 및 도 6은 상기 밀폐수단의 다른 실시예를 나타낸다. 이는 일단이 상기경사부(172)에 밀착되며 상기 대경부(171)보다 작은 직경의 밀폐봉(310)과, 상기 밀폐봉(310)으로부터 연장되고 상기 대경부(171)에 압입고정되며 상기 경사부(172)와 밀폐봉(310) 사이의 오일을 도피시키는 통로를 형성하도록 일부가 절단된 절단면(321)을 가지는 헤드(320)를 구비한 엔드캡(300)이다.

이와 같은 엔드캡(300)은 단일의부품으로 형성됨으로써 오일 주입후의 마감공정을 간편하게 하며, 부품수의 절감으로 관리가 편리하다.

한편, 도 7은 유체동압베어링을 채용한 다른 구조의 모터를 나타낸 것으로써, 이는 샤프트(140)가 회전되는 축회전형 모터로서 오일 주입통로(141)가 샤프트(140)의 단일품에 형성된 구조로서, 주입통로(141)의 입구 구조 및 폐쇄수단(210,220)(300)은 상기와 동일하게 적용될 수 있다. 따라서 그 구체적 설명은 생략하기로 한다.

도 8 및 도 9는 또 다른 실시예의 모터 구조체를 나타낸 것으로써, 도 8 및 도 9는 동일한 모터 구조를 가지면서 상기 폐쇄수단을 달리 채용하고 있다.

이 모터 구조체는, 고정자로서는 하우징(100)과, 상기 하우징(100)의 중심부에 결합고정되는 하부커버블럭(180)과, 상기 하우징(100)의 중심부 하단에 고정되며 코일이 권선된 코어(130)와, 상기 하부커버블럭(180)에 결합고정되며 축공을 가지는 슬리이브(120)를 포함하고,

상기 회전자는 상기 축공에 오일갭(oil gap)을 형성하면서 회전가능하게 결합되고 상기 하부커버블럭(180)에 회전가능하게 지지되는 샤프트(140)와, 상기 샤프트(140)의 상단부에 결합고정되며 하향 연장된 연장단부 내경면에 코어(130)와의상호작용에 의해 전자기력을 발생시키는 마그네트(magnet;160)가 부착된 허브(hub;150)와, 상기 샤프트(140)의 상하부에 각각 고정되는 원형의 스러스트 플레이트(thrust plate; 171)(172)를 포함하며, 오일 주입통로(185)는 상기 하부커버블럭(180)에 형성된 구조를 가진다.

상기 주입통로(185)는 상술한 바와 같이 대경부,경사부 및 소경부를 가지며 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

또한, 도 8에 도시된 모터 구조체에는 상기 폐쇄수단으로서 구형체(210)와 고정튜브(220)가 적용되었고, 도 9에 도시된 모터구조체에는 폐쇄수단으로서 상술한 바와 같은 엔드캡(300)이 적용되었다. 이에 대한 구체적인 설명은 상술한 바와 같으므로 생략한다.

상술한 바와 같은 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하고 본원의 정신과 범위를 이탈함이 없이 많은 변형을 가하여 실시될 수 있다.

상술한 바와 같은 본 발명은 구형체(210) 또는 엔드캡(300)에 의해 주입통로를 마감할때 오일의 도피경로를 형성시킴으로써 오일갭에 충전된 오일에 추가적인 외압이 작용하지 아니하므로, 오일의 누출을 방지할 수 있으며 이에따라 모터내의 오염을 방지하게 한다.

Claims

삭제
회전자와 고정자 사이에 오일이 충전되는 오일갭이 유지되고, 상기 회전자 또는 고정자에 상기 오일갭과 연통하는 주입통로가 형성된 유체동압베어링 구조체에 있어서,

상기 주입통로는 입구에 직경이 큰 일정길이의 대경부와, 상기 대경부로부터 연장되며 직경이 점차 축소되는 경사부와, 상기 경사부로부터 연장되는 일정길이의 소경부로 이루어지고,

상기 경사부에 밀착되어 상기 소경부를 폐쇄시키는 폐쇄수단을 구비하며,

상기 고정자는 하우징(100)과, 상기 하우징(100)의 중앙부에 고정되는 샤프트(140)와, 상기 하우징(100)의 중심부 하단부에 고정되며 코일이 권선된 코어(130)를 포함하고,

상기 회전자는 상기 샤프트(140)에 회전가능하게 결합되어서 유체동압베어링에 의해 회전가능하게 지지되는 슬리이브(120)와, 상기 슬리이브(120)의 상단에 결합되어서 상기 슬리이브(120)를 스러스트방향으로 지지하는 상부커버블럭(170)과, 상기 슬리이브(120)의 외주연에 결합되어 함께 회전되며 하단 내주면에 상기 코어(130)와 대향되어 설치되어 전자기회로를 형성하는 마그네트(160)를 구비하는 허브(150)를 포함하며,

상기 주입통로의 대경부와 경사부는 상기 상부커버블럭(170)에 형성되고, 상기 소경부는 상기 샤프트(140)의 중앙부에 형성된 것을 특징으로 하는 유체동압베어링 구조체.
제 2 항에 있어서, 상기 폐쇄수단은 상기 경사부에 밀착되며 상기 대경부보다 직경이 작은 구형체(210)와,

그 단부가 상기 구형체를 가압시키면서 상기 대경부에 삽입고정되는 중공의 고정튜브(220)를 구비한 것을 특징으로 하는 유체동압베어링 구조체.
제 3 항에 있어서, 상기 구형체는 탄성의 고무재로 형성된 것을 특징으로 하는 유체동압베어링 구조체.
제 2 항에 있어서, 상기 폐쇄수단은 일단이 상기 경사부에 밀착되며 상기 대경부보다 작은 직경의 밀폐봉(310)과, 상기 밀폐봉(310)으로부터 연장되고 상기 대경부에 압입고정되며 상기 경사부와 밀폐봉 사이의 오일을 도피시키는 통로를 형성하도록 일부가 절단된 절단면(321)을 가지는 헤드(320)를 구비하는 엔드캡(300)인 것을 특징으로 하는 유체동압베어링 구조체.
회전자와 고정자 사이에 오일이 충전되는 오일갭이 유지되고, 상기 회전자 또는 고정자에 상기 오일갭과 연통하는 주입통로가 형성된 유체동압베어링 구조체에 있어서,

상기 주입통로는 입구에 직경이 큰 일정길이의 대경부와, 상기 대경부로부터 연장되며 직경이 점차 축소되는 경사부와, 상기 경사부로부터 연장되는 일정길이의 소경부로 이루어지고,

상기 경사부에 밀착되어 상기 소경부를 폐쇄시키는 폐쇄수단을 구비하며,

상기 고정자는 하우징(100)과, 상기 하우징(100)의 중심부에 결합고정되는 하부커버블럭(180)과, 상기 하우징(100)의 중심부 하단에 고정되며 코일이 권선된 코어(130)와, 상기 하부커버블럭(180)에 결합고정되며 축공을 가지는 슬리이브(120)를 포함하고,

상기 회전자는 상기 축공에 오일갭(oil gap)을 형성하면서 회전가능하게 결합되고 상기 하부커버블럭(180)에 회전가능하게 지지되는 샤프트(140)와, 상기 샤프트(140)의 상단부에 결합고정되며 하향 연장된 연장단부 내경면에 코어(130)와의 상호작용에 의해 전자기력을 발생시키는 마그네트(magnet;160)가 부착된 허브(hub;150)와, 상기 샤프트(140)의 상하부에 각각 고정되는 원형의 스러스트 플레이트(thrust plate; 171)(172)를 포함하며,

상기 주입통로는 상기 하부커버블럭(180)에 형성된 것을 특징으로 하는 유체동압베어링 구조체.
제 6 항에 있어서, 상기 폐쇄수단은 상기 경사부에 밀착되며 상기 대경부보다 직경이 작은 구형체(210)와,

그 단부가 상기 구형체를 가압시키면서 상기 대경부에 삽입고정되는 중공의 고정튜브(220)를 구비한 것을 특징으로 하는 유체동압베어링 구조체.
제 6 항에 있어서, 상기 구형체는 탄성의 고무재로 형성된 것을 특징으로 하는 유체동압베어링 구조체.
제 6 항에 있어서, 상기 폐쇄수단은 일단이 상기 경사부에 밀착되며 상기 대경부보다 작은 직경의 밀폐봉(310)과, 상기 밀폐봉(310)으로부터 연장되고 상기 대경부에 압입고정되며 상기 경사부와 밀폐봉 사이의 오일을 도피시키는 통로를 형성하도록 일부가 절단된 절단면(321)을 가지는 헤드(320)를 구비하는 엔드캡(300)인것을 특징으로 하는 유체동압베어링 구조체.