KR100459876B1 - Spindle system for HDD - Google Patents

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KR100459876B1 KR1019980000197A KR19980000197A KR100459876B1 KR 100459876 B1 KR100459876 B1 KR 100459876B1 KR 1019980000197 A KR1019980000197 A KR 1019980000197A KR 19980000197 A KR19980000197 A KR 19980000197A KR 100459876 B1 KR100459876 B1 KR 100459876B1
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Abstract

PURPOSE: A spindle system for an HDD is provided to form a part where an air layer is formed as a curved surface, and to inject an external air into the inner center of an air bearing while generating air impact in a central bearing, thereby realizing a smooth bearing action and effectively overcoming a large amount of load and a disturbance applied to an HDD body. CONSTITUTION: An air bearing(9) forms an air layer by being installed on an inner side of a body(7). A lower bearing(23) transfers air to the inside of the air bearing(9) when the air bearing(9) is rotated, by being installed under a shaft(2). A central bearing(10) is installed on top of the lower bearing(23), and forms a high-pressure air layer in a curved portion while the air bearing(9) is rotated. An upper bearing(13) is installed on top of the central bearing(10), and transfers the air to the inside of the air bearing(9) while the air bearing(9) is rotated.

Description

ＨＤＤ용 스핀들시스템{Spindle system for HDD}Spindle system for HDD

본 발명은 HDD(하드디스크 드라이브)용 스핀들시스템에 관한 것으로서, 특히 평이한 정밀도로 조립이 가능하고, 대용량의 자기디스크를 탑재한 몸체가 부하용량과 외란에 견디면서 고속으로 원활히 회전이 가능하도록 그 구조가 개선된 HDD용 스핀들시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a spindle system for HDD (Hard Disk Drive), in particular, it is possible to assemble with a flat precision, the structure is mounted so that the body equipped with a large capacity magnetic disk can smoothly rotate at high speed while withstanding load capacity and disturbance Relates to an improved spindle system for HDD.

일반적으로, HDD는 스핀들시스템의 상부에 자기디스크가 설치되어 있어서, 상기 스핀들시스템이 회전함에 따라서 상기 자기디스크가 회전하여, 상기 자기디스크의 상부에 위치한 헤드가 회전하는 상기 자기디스크 표면에 정보를 입력하거나 독출한다.In general, the HDD is provided with a magnetic disk on the top of the spindle system, the magnetic disk is rotated as the spindle system rotates, the information is input to the surface of the magnetic disk, the head of the magnetic disk is rotated Or read.

도 1 은 종래의 HDD용 스핀들시스템의 단면도이고, 도 2 는 종래의 HDD용 스핀들시스템의 평면도이다.1 is a sectional view of a conventional spindle system for HDD, and FIG. 2 is a plan view of a conventional spindle system for HDD.

도 1 및 도 2를 참조하면, HDD용 스핀들시스템은 베이스(1)의 상부에 하단베어링(3b)이 설치되고, 상기 하단베어링(3b)의 측단에 모터용코일(5)이 설치되고, 상기 하단베어링(3b)의 상부에 샤프트(2)가 설치되고, 상기 샤프트(2)의 상부에 상단베어링(3a)이 설치된다. 상기 샤프트(2)의 외부에 상기 샤프트(2)를 중심으로 회전이 가능하도록 몸체(7)가 설치된다. 상기 몸체(7)의 내측 상부에, 상기 샤프트(2)를 중심으로 상기 몸체(7)가 원활히 회전하도록 공기막을 형성하는 제 1 공기베어링(4a)이 설치된다. 또한, 상기 몸체(7)의 내측 하부에 상기 샤프트(2)를 중심으로 상기 몸체(7)가 회전하는 작용을 원활히 하도록 공기막을 형성하는 제 2 공기베어링(4b)이 설치된다. 그리고, 상기 몸체(7)의 하단에, 상기 모터용코일(5)과 자장을 형성하여 상기 몸체(7)가 회전되는 구동력을 발생하는 모터용 영구자석(6)이 설치된다.1 and 2, in the HDD spindle system, a lower bearing 3b is installed on an upper portion of the base 1, and a motor coil 5 is installed on a side end of the lower bearing 3b. The shaft 2 is installed above the lower bearing 3b, and the upper bearing 3a is installed above the shaft 2. A body 7 is installed outside the shaft 2 to enable rotation about the shaft 2. On the inner upper portion of the body 7, a first air bearing 4a is formed to form an air film so that the body 7 rotates smoothly about the shaft 2. In addition, a second air bearing 4b is formed at an inner lower portion of the body 7 to form an air film so as to smoothly rotate the body 7 about the shaft 2. Then, at the lower end of the body 7, the motor permanent magnet 6 is formed to form a magnetic field with the motor coil 5 to generate a driving force to rotate the body (7).

상기와 같이 구성된 HDD용 스핀들시스템의 동작을 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the spindle system for HDD configured as described above are as follows.

HDD용 스핀들시스템의 모터용코일(5)에 전류가 공급되면, 상기 모터용코일(5)과 모터용영구자석(6)간에 자장(미도시)이 형성된다. 상기 자장의 작용에 의하여 몸체(7)가 일방향으로 회전한다. 상기 몸체(7)가 회전하면, 상기 제 1 및 2 공기베어링(4a,4b)의 내면에 공기의 유동이 발생한다. 상기 몸체(7)의 회전이 빨라질수록, 제 1,2 공기베어링(4a,4b)과 샤프트(2), 상단베어링(3a), 하단베어링(3b)의 사이에는 상기 몸체(7)의 회전 속도에 비례하여 더 큰강도의 공기층이 형성된다. 따라서, 자기디스크(미도시)를 탑재한 상기 몸체(7)는, 샤프트(2)와의 사이에 형성된 소정의 강도를 가진 공기층을 베어링으로 하여, 부과되는 부하량과 외란을 극복하면서 상기 샤프트(2)를 중심으로 소음없이 원활하게 회전한다.When a current is supplied to the motor coil 5 of the HDD spindle system, a magnetic field (not shown) is formed between the motor coil 5 and the motor permanent magnet 6. The body 7 rotates in one direction by the action of the magnetic field. When the body 7 rotates, air flows on the inner surfaces of the first and second air bearings 4a and 4b. The faster the rotation of the body 7, the rotational speed of the body 7 between the first and second air bearings 4a and 4b and the shaft 2, the upper bearing 3a, and the lower bearing 3b. In proportion to the air layer of greater strength is formed. Therefore, the body 7 mounted with a magnetic disk (not shown) has an air layer having a predetermined strength formed between the shaft 2 as a bearing and overcomes the load and disturbance imposed on the shaft 2. Rotates smoothly without noise.

이와 같이 구성된 종래의 HDD용 스핀들시스템은, 몸체(7)가 회전시 공기베어링이 형성되기 위해서 제품을 정밀하게 조립하여야 하고, 상기 공기베어링의 동압으로는 대용량의 자기디스크를 탑재한 상기 몸체(7)의 고속 회전에 의하여 형성된 큰 부하량과 외란을 지지할 수 없는 문제점을 갖는다.In the conventional spindle system for HDD, the body 7 must be assembled precisely to form an air bearing when the body 7 rotates. The body 7 is equipped with a large-capacity magnetic disk at the dynamic pressure of the air bearing. There is a problem that can not support the large load and disturbance formed by the high-speed rotation of the.

본 고안은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 제품의 조립이 간편하고, 대용량·고속화된 HDD의 몸체에 부과되는 큰 부하량과 외란을 극복하기 위하여 큰 공기압을 발생하는 HDD용 스핀들시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention is invented to solve the above problems, the assembly of the product is easy, the spindle system for HDD that generates a large air pressure in order to overcome the large load and disturbance imposed on the body of large capacity and high speed HDD The purpose is to provide.

도 1은 종래의 HDD용 스핀들시스템의 단면도.1 is a cross-sectional view of a spindle system for a conventional HDD.

도 2는 종래의 HDD용 스핀들시스템의 평면도.2 is a plan view of a spindle system for a conventional HDD.

도 3은 본 발명에 따른 HDD용 스핀들시스템의 단면도.3 is a cross-sectional view of the spindle system for HDD according to the present invention.

도 4는 본 발명에 따른 HDD용 스핀들시스템의 평면도.Figure 4 is a plan view of a spindle system for HDD according to the present invention.

도 5는 하부베어링의 사시도.5 is a perspective view of the lower bearing.

도 6은 상부베어링의 사시도.6 is a perspective view of the upper bearing.

도 7은 중앙베어링의 사시도.7 is a perspective view of a center bearing.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

1...베이스 2...샤프트1 ... base 2 ... shaft

5...모터용코일 6...모터용영구자석5 ... motor coil 6 ... permanent magnet for motor

7...몸체 9...공기베어링7.Body 9 ... Air Bearing

10...중앙베어링 11...골격10 ... center bearing 11 ... skeleton

12...굴곡부 13...상부베어링12.Bending part 13 ... Upper bearing

15,25...프레임 17,27...공기안내홈15,25 Frame 17,27 Air guide

23...하부베어링23. Lower bearing

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 HDD용 스핀들시스템은, 베이스(1)와, 상기 베이스(1)의 외측에 설치된 모터용코일(5)과, 상기 베이스(1)의 중앙에 설치된 샤프트(2)와, 상기 샤프트(2)의 외측에 설치되어 상기 샤프트(2)의 축을 중심으로 회전하는 몸체(7)와, 상기 몸체(7)의 내측면에 설치되어 공기층을 형성시키는 공기베어링(9)과, 상기 샤프트(2)의 하부에 설치되어 상기 공기베어링(9)이 회전시, 공기를 상기 공기베어링(9)의 내부로 이송시키는 하부베어링(23)과, 상기 하부베어링(23)의 상부에 설치되어 상기 공기베어링(9)이 회전시, 외부에 형성된 굴곡부(12)에서 높은 압력의 공기층이 형성되는 중앙베어링(10) 및 상기 중앙베어링(10)의 상부에 설치되어 상기 공기베어링(9)이 회전시, 공기를 상기 공기베어링(9)의 내부로 이송시키는 상부베어링(13)을 포함한다.HDD spindle system according to the present invention for achieving the above object, the base (1), the motor coil (5) provided on the outside of the base (1), is installed in the center of the base (1) A shaft 2, a body 7 installed outside the shaft 2 and rotating about an axis of the shaft 2, and an air bearing installed on the inner side of the body 7 to form an air layer. (9), a lower bearing (23) installed in the lower part of the shaft (2) to transfer air into the air bearing (9) when the air bearing (9) rotates, and the lower bearing (23). ) Is installed on the top of the center bearing 10 and the top of the center bearing 10 and the air bearing 9 is formed when the air bearing 9 is rotated, a high pressure air layer is formed in the bent portion 12 formed on the outside Upper bearing for transferring air into the inside of the air bearing (9) when the bearing (9) is rotated Ring 13.

이하 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명에 따른 HDD용 스핀들시스템의 단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 HDD용 스핀들시스템의 평면도이다.3 is a cross-sectional view of the spindle system for HDD according to the present invention, Figure 4 is a plan view of the spindle system for HDD according to the present invention.

도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 HDD용 스핀들시스템은 베이스(1)의 외측에 모터용코일(5)이 설치된다. 샤프트(2)의 하,중부에 하부베어링(23)과 중앙베어링(10)이 순차적으로 압입된후, 상기 샤프트(2)의 하단이 상기 베이스(1)의 중앙에 압입된다. 상기 중앙베어링(10)은 표면이 원주방향으로 sin곡선 형태의 굴곡부(12)가 형성되도록 소결방법으로 제작되고, 상기 굴곡부(12)의 표면에 얇은 유막이 형성되도록 소결과정에 침탐한다.3 and 4, the HDD spindle system according to the present invention is provided with a motor coil 5 on the outside of the base (1). After the lower bearing 23 and the central bearing 10 are sequentially pressed into the lower and middle portions of the shaft 2, the lower end of the shaft 2 is pressed into the center of the base 1. The central bearing 10 is manufactured by the sintering method so that the curved portion 12 has a sin curve shape in the circumferential direction, and spits during the sintering process so that a thin oil film is formed on the surface of the curved portion 12.

몸체(7)의 하단에 모터용영구자석(6)을 설치하고, 상기 몸체(7)의 내면에 공기베어링(9)을 압입 고정시킨다. 상기 공기베어링(9)은 알루미늄 재질이고, 내측 전면에 TiN코팅처리 된다. 상기 몸체(7)·모터용영구자석(6)·공기베어링(9)의 결합체는 상기 공기베어링(9)의 중앙에 형성된 공간을 통하여 중앙베어링(10)과 하부베어링(23)의 외부에 삽입된다. 이때, 상기 중앙베어링(10)과 하부베어링(23)의 외면과 상기 공기베어링(9)의 내면 사이에는 미세한 공간이 형성된다. 그리고, 상기 상부베어링(13)이 중앙베어링(10) 상부에 돌출된 샤프트(2)에 압입 고정된다. 상기 하, 상부베어링(23,13)은 첨단부가 절단된 반구형의 곡면부의 외면에 비스듬하게 공기안내홈이 형성되고, 외부표면의 마찰특성을 증가시키기 위하여 세라믹 재질로 되어 있다.The permanent magnet 6 for the motor is installed at the lower end of the body 7, and the air bearing 9 is press-fitted and fixed to the inner surface of the body 7. The air bearing 9 is made of aluminum, the TiN coating on the inner front. The combination of the body (7), the permanent magnet for the motor (6), the air bearing (9) is inserted into the outside of the central bearing (10) and the lower bearing (23) through a space formed in the center of the air bearing (9) do. At this time, a fine space is formed between the outer surface of the center bearing 10 and the lower bearing 23 and the inner surface of the air bearing 9. The upper bearing 13 is press-fitted to the shaft 2 protruding from the center bearing 10. The upper and lower bearings 23 and 13 are formed with an air guide groove obliquely formed on the outer surface of the hemispherical curved portion where the tip is cut, and is made of a ceramic material to increase the frictional characteristics of the outer surface.

도 5는 상부베어링의 사시도로서, 상부베어링(13)은 둥근 부분이 절단된 반구의 중앙부에 원형기둥형태로 구멍이 형성된 프레임(15)의 외면에, 비스듬하게 공기안내홈이 형성되어 있다. 하부베어링(23)은 상부베어링(13)과 동일한 구조를 가지고 있다. 상기 하, 상부베어링(23,13)은 외측표면의 마찰특성을 증가시키기 위하여 세라믹 재질로 하는 것이 바람직하다.5 is a perspective view of the upper bearing, wherein the upper bearing 13 has an air guide groove formed obliquely on the outer surface of the frame 15 in which a hole is formed in a circular column shape at the center of the hemisphere in which the rounded portion is cut. The lower bearing 23 has the same structure as the upper bearing 13. The lower and upper bearings 23 and 13 are preferably made of a ceramic material in order to increase the friction characteristics of the outer surface.

도 6은 중앙베어링의 사시도로서, 중앙베어링은 원기둥형태의 골격(11)의 외부에 원주방향으로 싸인(sin)곡선형태의 굴곡부(12)가 형성되고, 표면이 침탐가공된다.6 is a perspective view of the center bearing, in which the center bearing is formed with a bent portion 12 in the circumferential direction in the circumferential direction on the outside of the cylindrical frame 11, and the surface of the center bearing is pierced.

이러한 구조를 갖는 본 발명에 따른 HDD용 스핀들시스템의 동작을 도 3을 참조하면서 살펴보면 다음과 같다.Looking at the operation of the HDD spindle system according to the present invention having such a structure with reference to FIG.

HDD용 스핀들시스템에 전원이 공급되면, 모터용코일(5)과 모터용영구자석(6)의 상호 자기작용에 의하여 몸체(7)가 일방향으로 회전하기 시작한다. 이때, 상·하부베어링(23)에 형성된 공기안내홈(15,25)에 의하여, 외부의 공기가 중앙베어링(10)과 공기베어링(9)의 사이에 유입된다. 상기 중앙베어링(10)과 공기베어링(9)의 사이에 유입된 공기의 대부분은 중앙베어링(10)의 굴곡부(12)로 유입된다. 상기 중앙베어링(10)의 굴곡부와 공기베어링(9)의 사이에 충만된 공기는, 상기 공기베어링(9)의 회전에 의하여 상기 중앙베어링(10)의 굴곡부 주위를 순환한다. 공기가 굴곡부(12)의 요부(凹部)를 지날 때는 압력이 작고, 철부(凸部)를 지날 때는 압력이 크다. 따라서, 적고 큰 압력이 교대로 상기 공기베어링(9)에 충격을 가하여, 결국은 종래의 경우보다 더 큰 힘이 상기 공기베어링(9)에 작용한다.When power is supplied to the spindle system for HDD, the body 7 starts to rotate in one direction by the mutual magnetic action of the motor coil 5 and the permanent magnet 6 for the motor. At this time, the outside air flows in between the center bearing 10 and the air bearing 9 by the air guide grooves 15 and 25 formed in the upper and lower bearings 23. Most of the air introduced between the central bearing 10 and the air bearing 9 flows into the bent portion 12 of the central bearing 10. Air filled between the bent portion of the center bearing 10 and the air bearing 9 circulates around the bent portion of the center bearing 10 by the rotation of the air bearing 9. When the air passes through the recessed portion of the bent portion 12, the pressure is small, and when the air passes through the convex portion, the pressure is large. Thus, a small and large pressure alternately impacts the air bearing 9, so that a greater force is applied to the air bearing 9 than in the conventional case.

이상 설명된 바와 같이, 본 발명에 따른 HDD용 스핀들시스템은 공기층이 형성되는 부분이 곡면으로 형성되어 있기 때문에, 조립의 정밀성을 작게 하여도 원활한 베어링작용을 한다. 또한, 상·하부베어링에서 외부의 공기를 공기베어링의 내측 중앙부로 유입시키고 중앙베어링에서 공기의 충격을 발생시키기 때문에, 대용량, 고속화된 HDD의 몸체에 부과되는 큰 부하량과 외란을 효과적으로 극복할 수 있다.As described above, since the HDD spindle system according to the present invention is formed in a curved surface portion, the bearing function is smooth even if the precision of assembly is reduced. In addition, since the outside air flows into the inner center of the air bearing in the upper and lower bearings, and the impact of the air is generated in the central bearing, it is possible to effectively overcome the large load and disturbance imposed on the body of the large capacity, high speed HDD. .

Claims (5)

베이스와; 상기 베이스에 설치된 샤프트와; 상기 샤프트의 외주에 회전 가능하게 설치되는 몸체와; 상기 몸체 및 상기 베이스에 걸쳐 설치되어, 전자기력에 의하여 상기 몸체를 회전 구동시키는 구동원과; 상기 샤프트와 상기 몸체 사이에 마련되어 상기 샤프트에 대해 상기 몸체를 회전 가능하게 지지하는 공기동압베어링;을 포함하는 HDD용 스핀들시스템에 있어서,A base; A shaft mounted to the base; A body rotatably installed on an outer circumference of the shaft; A drive source installed over the body and the base to rotate the body by electromagnetic force; In the spindle system for HDD comprising: a pneumatic hydrodynamic bearing provided between the shaft and the body to rotatably support the body relative to the shaft, 상기 공기동압베어링은,The pneumatic bearing is, 상기 몸체의 내측면에 설치되어 공기층을 형성시키는 공기베어링과;An air bearing installed at an inner side of the body to form an air layer; 상기 축의 상하부 각각에 설치되어 외부 공기를 상기 공기베어링 내부로 이송시키는 상,하부베어링과;Upper and lower bearings installed at each of upper and lower parts of the shaft to transfer external air into the air bearing; 상기 상부베어링과 하부베어링 사이에 설치되는 것으로, 상기 공기베어링과 마주하는 면에 굴곡 형성된 굴곡부를 가지는 중앙베어링;을 포함하여, 상기 공기베어링 회전시 상기 공기베어링과 상기 중앙베어링 사이의 공기압력이 바뀌도록 된 것을 특징으로 하는 HDD용 스핀들시스템.It is installed between the upper bearing and the lower bearing, the central bearing having a bent portion formed on the surface facing the air bearing; including, the air pressure between the air bearing and the central bearing is changed during the rotation of the air bearing The spindle system for HDD, characterized in that. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 상,하부베어링 각각은,Each of the upper and lower bearings is 첨단부가 절단된 반구형의 곡면부와;A hemispherical curved portion where the tip is cut off; 상기 곡면부의 외면에 비스듬하게 인입 형성된 공기안내홈;을 구비한 것을 특징으로 하는 HDD용 스핀들시스템.The spindle system for HDD, characterized in that it comprises; air guide groove formed obliquely in the outer surface of the curved portion. 제1항 또는 제2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 굴곡부는 그 단면 형상이 사인곡선 형태로 되어, 상기 중앙베어링과 상기 공기베어링 사이의 공기압력이 규칙적으로 바뀌도록 된 것을 특징으로 하는 HDD용 스핀들시스템.And said bent portion has a sinusoidal cross-sectional shape, such that the air pressure between the central bearing and the air bearing is changed regularly. 제1항 또는 제2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 중앙베어링은 표면이 침탐가공된 것을 특징으로 하는 HDD용 스핀들시스템.The central bearing is a spindle system for HDD, characterized in that the surface is spitting. 제1항 또는 제2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 공기베어링은,The air bearing, 알루미늄 재질로 이루어지고, 그 내측 전면은 TiN코팅 처리된 것을 특징으로 하는 HDD용 스핀들시스템.It is made of aluminum, the inner front surface of the HDD spindle system characterized in that the TiN coating.
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