KR100576873B1

KR100576873B1 - 유체동압베어링 스핀들모터

Info

Publication number: KR100576873B1
Application number: KR1020040075355A
Authority: KR
Inventors: 김진산; 이타경
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2004-09-21
Filing date: 2004-09-21
Publication date: 2006-05-10
Also published as: KR20060026565A

Abstract

본 발명은 유체동압베어링을 갖는 스핀들모터에 관한 것이다.

본 발명은 코어가 구비되는 상부면 중앙에 일정크기의 장착공을 관통형성한 베이스를 갖는 스테이터; 상기 코어와 서로 대응하는 마그네트가 외측에 구비되는 허브를 갖추며, 상기 허브의 회전중심과 일치하는 수직축상에 배치되는 샤프트를 갖는 로터 ; 상기 샤프트의 상부외경부가 대응조립되는 상부내경부를 하부내경부의 내경보다 작게 형성한 지지부를 상기 베이스의 장착공에 조립되는 몸체중앙에 관통형성하고, 상기 로터의 무게중심과 래디얼동압중심이 대략적으로 일치되도록 상기 지지부의 상부내경부와 상기 샤프트의 하부외경부중 어느 일측에 적어도 하나이상의 래디얼동압홈을 형성하여 상기 로터의 회전을 지지하는 슬리브; 및 상기 샤프트의 하단과 상부면이 접하면서 상기 지지부의 개방된 하부단을 밀폐하도록 상기 슬리브의 하부에 조립되는 엔드플레이트;를 포함하여 구성된다.

본 발명에 의하면, 모터의 진동발생을 최소화하며, 부품구조를 단순화하여 가공성을 향상시킴으로써 제조원가를 제조원가를 절감하고, 제품의 슬림화를 도모할 수 있는 효과가 얻어진다.

스핀들모터, 유체동압베어링, 스테이터, 로터, 슬리브, 무게중심, 동압중심

Description

유체동압베어링 스핀들모터{Hydrodynamic pressure bearing spindle motor}

도 1은 본 발명에 따른 유체동압베어링 스핀들모터의 제 1실시예를 도시한 단면도이다.

도 2는 본 발명에 따른 유체동압베어링 스핀들모터의 제 1실시예에 채용되는 샤프트, 슬리브및 엔드플레이트를 도시한 사시도이다.

도 3은 본 발명에 따른 유체동압베어링 스핀들모터의 제 2실시예를 도시한 단면도이다.

도 4는 종래기술에 따른 유체동압베어링 스핀들모터의 단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

100,100a : 스핀들모터 110 : 스테이터

112 : 권선코일 113 : 코어

120 : 로터 121 : 샤프트연결부

123 : 스커트부 125 : 허브

127 : 샤프트 127a,127b : 상,하부외경부

130 : 슬리브 135 : 지지부

135a,135b : 상,하부내경부 136 : 벤트홀

140 : 엔드플레이트 150 : 오일저유부

G1,G2 : 래디얼동압홈 G3,G4 : 상부스러스트동압홈

G5,G6 : 하부스러스트홈 C1 : 무게중심

C2 : 래디얼동압중심 T : 상하편차

본 발명은 유체동압베어링을 갖는 스핀들모터에 관한 것으로, 보다 상세히는 회전체의 무게중심과 회전지지부재인 샤프트의 래디얼동압중심간의 상하편차를 최소화하여 회전구동시 편차에 의한 회전체의 진동발생을 방지하고, 부품구조를 단순화하여 가공성을 향상시킴으로써 제조원가를 절감하고, 제품의 슬림화를 도모할 수 있는 유체동압베어링 스핀들모터에 관한 것이다.

일반적으로 볼베어링이 채용된 모터는 샤프트와 마찰이 존재하고, 이로 인하여 소음과 진동이 발생한다. 이때, 발생되는 진동을 NRRO(Non Repeatable Run Out)이라고 하며, 이는 하드디스크의 트랙밀도를 높이는데 장애요인으로 작용한다.

반면에, 원심력에 의한 윤활유의 가동압만으로 샤프트의 축강성을 유지시키는 유체동압베어링이 구비된 스핀들모터는 윈심력을 기반으로 하기 때문에 금속마 찰이 없고 고속회전일수록 안정감이 상승하여 소음과 진동의 발생이 적으며, 회전물의 고속회전이 볼베어링을 갖는 모터보다 순조롭기 때문에, 하이엔드용 광디스크장치, 자기디스크장치 및 하드디스크장치에 주로 적용된다.

이러한 특징을 갖는 스핀들모터에 구비되는 유체동압베어링은 회전중심인 샤프트와, 상기 샤프트에 조립되어 습동면을 형성하는 금속제 슬리브로 구성되며, 이들 중 어느 한쪽면에 헤링본(herringbone) 또는 스파이럴(spiral)상의 동압발생용 홈(groove)을 형성하고, 상기 샤프트와 슬리브사이의 습동면에 미세하게 형성되는 간극에 윤활용 오일인 유체를 채움으로써, 습동면의 홈에서 발생되는 유체동압에 의해서 마찰부재가 서로 비접촉상태가 되도록 하여 회전구동시 마찰부하를 저감시키고, 회전부재인 로터를 지지하는 구조의 베어링부재이다.

상기한 구성을 갖는 유체동압베어링을 스핀들모터에 적용하게 되면, 유체를 이용하여 로터의 회전을 지지하기 때문에 모터에서 발생되는 소음량이 적고, 소비전력도 적게 소요됨과 동시에 내충격성이 우수하다.

도 4는 일반적인 유체동압베어링을 구비하는 스핀들모터를 도시한 단면도로써, 도시한 바와 같이, 종래의 스핀들모터(1)는 스테이터(10)와 로터(20)로 구성되는 바, 상기 스테이터(10)는 금속제의 원통형 슬리브(32)가 중앙에 배치되는 베이스(12)와, 상기 베이스(12)의 상부에 배치되는 적어도 하나 이상의 권선코일(16)이 방사방향으로 연장된 폴(pole)에 감기는 코어(14)로 구성된다.

상기 스테이터(10)에 대하여 회전가능하게 구비되는 로터(20)는 컵상의 허브 (24)를 포함하고, 상기 허브(24)는 회전중심인 샤프트(34)의 상단이 조립되는 보스부(21)와, 상기 권선코일(16)과 마주하여 대응하도록 마그네트(23)가 장착되는 스커트부(22)로 구성되며, 상기 샤프트(34)의 하부대부분은 슬리브(32)와 조립된다.

이러한 슬리브(32)는 상기 베이스(12)의 상부면중앙에 관통형성된 장착공(12a)에 삽입되어 위치고정되는 회전지지부재이며, 상기 샤프트(34)와 조립되는 대,소내경부(32a)(32b)를 몸체중앙에 형성하고, 상기 샤프트(34)는 상기 슬리브(32)의 대,소내경부(32a)(32b)에 대응삽입되도록 서로 다른 외경크기를 갖는 대,소외경부(34a)(34b)를 형성한다.

그리고, 상기 슬리브(32)의 상단에는 상기 샤프트(34)의 외부이탈을 방지하기 위해서 이를 하방으로 눌러 고정하도록 환고리형의 스토퍼링(35)을 장착하며, 상기 슬리브(32), 스토퍼링(35)과 접하는 샤프트(34)의 대,소외경부(34a)(34b)에 동압발생홈(G)을 각각 형성하고, 이를 경계로 하여 미세한 간극인 습동면이 형성된다.

이에 따라, 상기 슬리브(32)의 내경과 상기 샤프트(34)의 외경사이의 습동면에 윤활용 오일인 유체가 주입되면, 상기 스토퍼링(35)의 하부면과 상기 샤프트(34)의 대외경부(34a)의 상부면사이에는 상대회전에 따라 동압이 발생되는 상부스러스트동압부가 형성되고, 상기 대외경부(34a)의 하부면과 상기 슬리브(32)의 대내경부(32a)바닥면사이에도 상대회전에 따라 동압이 발생되는 하부스러스트동압부가 형성된다.

또한, 상기 슬리브(32)의 소내경부(32b)의 내주면과 상기 샤프트(34)의 소외 경부(34b)의 외주면사이에는 상대회전에 따라 동압이 발생되는 래디얼동압부가 형성된다.

그러나, 이러한 구조를 갖는 종래의 스핀들모터(1)의 모터구동시 상기 샤프트(34)와 로터(20)를 포함하는 회전체의 무게중심(C1)은 상기 허브(24)의 몸체중앙에 형성된 연결공(24a)으로 삽입되는 샤프트(34)의 상단부근에 형성되는 반면에, 상기 샤프트(34)의 소외경부(34b)와 상기 슬리브(32)의 소내경부(32b)사이에 형성되는 래디얼동압부의 래디얼동압중심(C2)은 상기 소외경부(34b)의 길이중앙에 해당하는 상기 샤프트(34)의 하부에 형성된다.

이에 따라, 상기 샤프트(34)를 기준으로 하여 상기 로터(20)의 무게중심(C1)이 형성되는 위치는 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 래디얼동압부의 래디얼동압중심(C2)이 샤프트(34)에 형성되는 위치에 대하여 상대적으로 멀리 떨어져 위치되기 때문에, 무게중심(C1)과 래디얼동압중심(C2)사이에는 상하편차(T)가 형성된다.

이는 상기 로터(20)를 샤프트(34)의 상단에 조립하여 회전체를 구성하는 것에 대하여 상기 슬리브(32)와 샤프트(34)의 조립구조상 샤프트(34)의 하부에 구비되는 소외경부(34b)와 상기 슬리브(32)의 소내경부(32b)사이에 래디얼동압부가 형성되기 때문이다.

이러한 상태에서, 상기 모터(1)가 작동되어 상기 로터(20)가 일방향 회전되면, 상기 로터(20)와 샤프트(34)를 포함하는 회전체는 상하편차(T)에 의해서 편심지게 되고, 이로 인하여 모터의 진동특성을 악화시키게 되며, 상기 무게중심(C1)과 래디얼동압중심(C1)간의 상하편차(T)가 크면 클수록 진동이 발생되는 비율이 상승되는 문제점이 있었다.

또한, 상기 슬리브(32)로부터의 로터(20)이탈을 방지하기 위해서, 상기 슬리브(32)의 상단과 상기 허브(24)의 축보스부(21)사이에 일정높이(h)를 갖는 스토퍼링(35)을 구비해야만 하고, 이로 인하여 스핀들모터(1)의 두께를 줄이는 슬림화설계를 하는데 한계가 있었다.

이와 더불어, 상기 샤프트(34)와 나란하게 구비되는 래디얼동압부의 영역을 슬리브(32)의 최상단높이까지 최대화하지 못하고, 상기 스토퍼링(35)의 높이(h)만큼 상대적으로 줄어들게 되기 때문에, 상기 높이(h)만큼 래디얼동압부의 동압손실을 초래하였다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위하여 제안된 것으로써, 그 목적은 회전체의 무게중심과 래디얼동압중심간의 편차를 최소화하여 모터의 진동발생을 최소화하고, 구성구조를 단순화하여 모터의 슬림화를 도모하며, 래디얼동압부의 동압면적을 높일 수 있으며, 제조원가를 절감할 수 있는 유체동압베어링 스핀들모터를 제공하고자 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 기술적인 구성으로써, 본 발명은,

적어도 하나 이상의 권선코일이 감기는 코어를 갖추고, 상기 코어가 구비되는 상부면 중앙에 일정크기의 장착공을 관통형성한 베이스를 갖는 스테이터;

상기 코어와 서로 대응하는 마그네트가 외측에 구비되는 허브를 갖추며, 상기 허브에 상단이 조립되는 상부외경부를 하부외경부의 외경보다 작게 형성하여 상기 허브의 회전중심과 일치하는 수직축상에 배치되는 샤프트를 갖는 로터 ;

상기 샤프트의 상부외경부가 대응조립되는 상부내경부를 하부내경부의 내경보다 작게 형성한 지지부를 상기 베이스의 장착공에 조립되는 몸체중앙에 관통형성하고, 상기 로터의 무게중심과 래디얼동압중심이 대략적으로 일치되도록 상기 지지부의 상부내경부와 상기 샤프트의 하부외경부중 어느 일측에 적어도 하나이상의 래디얼동압홈을 형성하여 상기 로터의 회전을 지지하는 슬리브; 및

상기 샤프트의 하단과 상부면이 접하면서 상기 지지부의 개방된 하부단을 밀폐하도록 상기 슬리브의 하부에 조립되는 엔드플레이트;를 포함함을 특징으로 하는 유체동압베어링 스핀들모터를 제공한다.

바람직하게는 상기 허브는 상기 샤프트의 상단과 조립되는 샤프트공을 관통형성한 샤프트연결부와, 상기 샤프트연결부의 외측단에서 하방으로 경사지게 연장되어 환고리형의 마그네트가 외부면에 장착되는 중공원통형 스커트부로 구성된다.

바람직하게는 상기 샤프트의 상부외경부와 상기 지지부의 상부내경부의 형성길이는 상기 샤프트의 하부외경부와 상기 지지부의 하부내경부보다 길게 형성된다.

바람직하게는 상기 샤프트의 하부외경부의 상면과 이에 대응하는 상기 지지부의 상부내경부의 하면중 어느 일측에 적어도 하나이상의 상부스러스트동압홈을 형성한다.

바람직하게는 상기 샤프트의 하부외경부의 하부면과 이에 대응하는 상기 엔드플레이트의 상부면중 어느 일측에 적어도 하나이상의 하부스러스트동압홈을 형성한다.

바람직하게는 상기 허브의 하면과 대응하는 상기 슬리브의 상부에는 외측으로 갈수록 서서히 하부로 경사지는 테이퍼면을 형성하고, 상기 테이퍼면과 상기 허브의 하면사이에 오일저유부를 구비한다.

바람직하게는 상기 슬리브에는 상기 지지부의 하부내경부와 연결되되는 벤트홀을 관통형성하고, 상기 벤트홀은 상기 슬리브의 외부면에 형성된 수직홈을 매개로 하여 외부와 연결된다.

이하, 본 발명에 대하여 보다 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 유체동압베어링 스핀들모터의 제 1실시예를 도시한 단면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 유체동압베어링 스핀들모터의 제 1실시예에 채용되는 샤프트, 슬리브및 엔드플레이트를 도시한 사시도이다.

본 발명의 스핀들모터(100)는 도 1과 2에 도시한 바와 같이, 전원인가시 회전구동되는 회전체의 무게중심과 래디얼동압중심이 대략적으로 일치되도록 래디얼동압부를 상부측으로 이동시켜 모터의 진동발생을 최소화하고, 완제품의 두께를 슬 림화를 할 수 있는 것으로써, 이러한 모터(100)는 스테이터(110), 로터(120), 슬리브(130)및 엔드플레이트(140)로 구성된다.

즉, 상기 스테이터(110)는 전원인가시 일정크기의 전기장을 형성하는 권선코일(112)을 구비하고, 상기 권선코일(112)이 적어도 하나이상 감기는 폴(pole)을 중심으로부터 방사방향으로 연장한 코어(113)를 구비하는 고정구조물이다.

상기 코어(113)가 상부에 위치고정되는 베이스(114)는 몸체중앙에는 일정크기의 장착공(115)을 관통형성하며, 상기 권선코일(112)과 대응하는 베이스(114)의 상부면에는 상기 권선코일(112)을 하부로 노출시키도록 일정크기의 코일공이 복수개 관통형성될 수 있다.

이러한 스테이터(110)의 상부는 하면에 절연재(118a)가 일체로 장착된 커버부재(118)에 의해서 덮어지며, 상기 권선코일(112)은 외부전원이 공급되도록 플렉시블기판(119)과 전기적으로 연결된다.

그리고, 상기 로터(120)는 상기 스테이터(110)에 대하여 회전가능하게 구비되는 회전구조물로써, 상기 권선코일(112)과 일정간격을 두고 서로 대응하는 환고리형의 마그네트(124)를 외주면에 구비하는 컵상의 허브(125)를 갖추고, 상기 허브(125)의 회전중심과 일치하는 수직축상에는 상기 허브(125)의 회전중심에 상단이 조립식으로 연결되는 샤프트(127)를 구비한다.

이러한 샤프트(127)는 도 1과 2에 도시한 바와 같이, 상부몸체인 상부외경부(127a)와 하부몸체인 하부외경부(127b)가 서로 다른 외경크기로 구비되는 상협하광의 축부재이며, 상기 상부외경부(127a)는 상기 하부외경부(127b)의 외경보다 작게 형성된다.

상기 마그네트(124)는 일정세기의 자기력을 갖추어 상기 허브(125)의 외주연에 일체로 구비되는 환고리형 영구자석이다.

그리고, 상기 로터(120)를 구성하는 허브(125)는 도 1에 도시한 바와 같이, 샤프트연결부(121)와 스커트부(123)로 구성되는 바, 상기 샤프트연결부(121)는 상기 샤프트(127)의 상단이 삽입되어 조립되는 일정크기의 샤프트공(125a)을 정중앙에 관통형성하고, 상기 스커트부(123)는 상기 샤프트연결부(121)의 외측단으로부터 하방으로 경사지게 연장되어 상기 마그네트(124)가 외부면에 일체로 장착되는 중공원통 부재이다.

여기서, 상기 마그네트(124)가 장착되는 스커트(123)의 형상중 직하방으로 연장형성되는 하부단과 방사방향으로 연장형성된 외주단은 상기 베이스(114)의 바닥면이나 커버부재(118)와 서로 간섭되지 않도록 하여야 한다.

또한, 상기 스테이터(110)에 대하여 상기 로터(120)를 회전가능하게 지지하는 슬리브(130)는 상기 베이스(114)의 장착공(115)에 고정되는 몸체중앙에 상기 샤프트(127)가 하부에서 상부로 삽입되어 조립되는 지지부(135)를 관통형성한 고정부재이다.

이러한 슬리브(130)에 관통형성되는 지지부(135)는 도 1에 도시한 바와 같이, 상기 샤프트(127)의 상부외경부(127a)가 대응조립되는 상부내경부(135a)와 상기 샤프트(127)의 하부외경부(127b)가 대응조립되는 하부내경부(135b)로 구성되며, 상기 상부내경부(135a)는 상기 하부내경부(135b)의 내경크기보다 작게 형성된다.

또한, 상기 샤프트(127)의 외부면과 상기 슬리브(130)의 내부면사이에는 상기 로터를 포함하는 회전체의 무게중심(C1)과 래디얼동압중심(C2)간의 상하편차를 최소화하거나 대략적으로 일치시키도록 상기 샤프트(127)의 상부외경부(127a)와 상기 지지부(135)의 상부내경부(135a)중 어느 일측에 적어도 하나이상의 래디얼동압홈(G1)(G2)을 선택적으로 형성한다.

상기 래디얼동압홈(G1)(G2)이 상기 샤프트(127) 또는 슬리브(130)의 상부측에 형성되면, 모터구동시 발생되는 래디얼동압부의 중심(C2)은 상기 샤프트(127), 로터(120)를 포함하는 회전체의 무게중심(C1)이 형성되는 샤프트의 상부측으로 자연스럽게 이동되기 때문에 모터구동을 진동발생없이 보다 안정적으로 수행할 수 있는 것이다.

여기서, 상기 래디얼동압홈(G1)은 도 1에 도시한 바와 같이 상기 지지부(135)의 상부내경부(135a)와 대응조립되는 상기 샤프트(127)의 상부외경부(127a)에 적어도 하나이상 형성되며, 상기 또다른 래디얼동압홈(G2)이 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 샤프트(127)의 상부내경부(127a)와 대응조립되는 상기 지지부(135)의 상부내경부(135a)에 적어도 하나이상 형성되며, 이들은 모터구동시 상기 샤프트(127)와 슬리브(130)사이에 베어링역할을 하는 습동면을 형성한다.

이때, 상기 샤프트(127)의 상부외경부(127a)와 상기 지지부(135)의 상부내경부(135a)는 상기 샤프트(127)의 외부경계면 대부분에 래디얼동압부를 형성할 수 있도록 상기 샤프트(127)의 하부외경부(127b)와 상기 지지부(135)의 하부내경부(135b)의 형성길이보다 길게 형성되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 엔드플레이트(140)는 상기 샤프트(127)의 하단과 상부면이 접하면서 상기 지지부(135)의 개방된 하부단을 밀폐하도록 상기 슬리브(130)의 하부에 조립되는 디스크상의 마감재이다.

이러한 엔드플레이트(140)는 상기 슬리브(130)의 하부면에 외부돌출되지 않도록 상기 슬리브(130)의 하부면에 함몰형성된 요부(131)에 본딩접착식, 열간압입식 또는 체결식으로 조립되지만 이에 한정되는 것은 아니며 다양하게 구성될 수 있다.

또한, 상기 슬리브(130)와 샤프트(127)사이에는 래디얼동압부와 더불어 스러스트동압부를 형성할 수 있도록 상기 샤프트(127)의 하부외경부(127b)의 상부면과 이에 대응하는 상기 지지부(135)의 상부내경부(135a)의 하면에 적어도 하나이상의 상부스러스트동압홈(G3)(G4)를 구비한다.

즉, 상기 상부스러스트동압홈(G3)은 도 1에 도시한 바와 같이, 상기 지지부(135)의 상부내경부(135a)하면과 대응하는 샤프트(127)의 하부외경부(127b)상면에 적어도 하나이상 형성될 수 있고, 상기 또다른 상부스러스트동압홈(G4)은 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 샤프트(127)의 하부외경부(127b)상면과 대응하는 상기 지지부(135)의 상부내경부(135a)하면에 적어도 하나이상 형성되하여도 좋다. 이에 따라, 상기 상부스러스트동압홈에 의해서 형성되는 상부스러스트동압부는 래디얼동압부와 더불어 상기 로터(120)의 회전구동을 보다 원활하게 수행할 수 있는 것이다.

그리고, 상기 허브(125)의 하면과 상기 슬리브(130)의 상면사이에는 일정량의 오일을 저장할 수 있도록 오일저유부(150)를 구성하는 바, 상기 오일저유부 (150)는 상기 허브(125)를 구성하는 샤프트연결부(121)의 하면과 대응하는 상기 슬리브(130)의 상부에 외측으로 갈수록 서서히 하부로 경사지는 테이퍼면(139)을 형성하고, 상기 테이퍼면(139)과 상기 허브(125)의 하면사이에 구비된다.

이에 따라, 상기 슬리브(130)의 지지부(135)와 샤프트(127)사이로 공급된 오일중 상기 테이퍼면(139)과 상기 허브(125)의 하면사이에 잔류하는 오일은 외부로 유출되지 않고 모세관현상에 의하여 상기 오일저유부(150)에 저장됨은 물론, 상기 슬리브(130)와 샤프트(127)사이로 공급된 오일이 상부로 유출되는 것을 방지할 수 있는 것이다.

또한, 상기 슬리브(130)의 외부면에는 상기 지지부(135)의 하부내경부(135b)와 연결되도록 벤트홀(136)을 관통형성하고, 상기 벤트홀(136)은 상기 슬리브(130)의 외부면에 형성된 수직홈(137)을 매개로 하여 외부와 연결되도록 구성한다.

이러한 경우, 상기 래디얼동압부, 스러스트동압부를 형성하도록 주입된 오일에서 발생되는 기포가 상기 벤트홀(136), 수직홈(137)을 통해 외부로 배출되면서 상기 슬리브(130)와 샤프트(127)사이에서 부압이 발생되는 것을 방지할 수 있는 것이다.

한편, 제 1 실시예와 제 2실시예에 형성되는 래디얼동압홈(G1)(G2)과 상,하부스러스트동압홈(G3)(G4)(G5)(G6)는 헤링본 또는 스파이럴상으로 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 샤프트(127)가 조립되는 허브(125)의 정중앙에는 회전대상물과 연결되는 체결공(미도시)을 형성한다.

본 발명의 스핀들모터(100)(100a)는 도 1 과 도 3에 도시한 바와 같이, 스테이터(110)에 조립된 슬리브(130)를 매개로 하여 로터(120)가 회전가능하게 조립되는바, 상기 스테이터(110)의 권선코일(112)에 전원이 인가되면, 상기 권선코일(112)에는 일정세기의 전기장이 형성되고, 상기 권선코일(112)에서 발생되는 전기장은 상기 로터(120)의 마그네트(124)에서 발생되는 자기장간의 상호작용에 의해서 상기 로터(120)는 상기 슬리브(130)에 조립된 샤프트(127)를 회전중심으로 하여 일방향으로 회전되기 시작한다.

상기 로터(120)가 일방향으로 회전되기 시작하면, 도 1과 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 샤프트(127)의 상부외경부(127a)에 형성되는 래디얼동압홈(G1)이나 이에 대응하는 슬리브(130)의 지지부(135)의 상부내경부(135a)에 형성된 또다른 동압홈(G2)에 각각 윤활용 오일이 공급되어 있기 때문에, 고정부재인 슬리브(130)에 대하여 상기 로터(120)가 회전되면서 상기 래디얼동압홈(G1)(G2)에서 베어링역할을 하는 래디얼동압부를 형성하여 모터구동을 원활하게 수행할 수 있는 것이다.

이때, 상기 슬리브(130)와 샤프트(127)사이에 형성되는 래디얼동압부의 중심(C2)은 회전체인 로터(120)의 무게중심(C1)이 형성되는 샤프트(127)의 상부측으로 이동되면서 상기 무게중심(C1)과 대략적으로 일치되어 이들간의 상하편차를 최소화시키게 되고, 이로 인하여 모터구동시 발생되는 진동특성을 개선할 수 있는 것이다.

이와 더불어, 상기 샤프트(127)에 구비되는 하부외경부(127b)의 상면 또는 이에 대응하는 지지부(135)에 구비되는 상부내경부(135a)의 하면중 어느 일측에 선 택적으로 상부트러스트동압홈(G3)(G4)가 형성되거나 상기 샤프트(127)에 구비되는 하부외경부(127b)의 하부면 또는 이에 대응하는 엔드플레이트(140)의 상부면중 어느 일측에 선택적으로 하부트러스트동압홈(G5)(G6)가 형성되고, 이들에 각각 윤활용 오일이 주입되어 있기 때문에, 상,하부스러스트동압부를 형성하여 상기 샤프트(127)와 슬리브(130)사이에 발생되는 래디얼동압부와 더불어 상기 로터(120)의 회전을 보다 안정적으로 지지할 수 있는 것이다.

그리고, 상기 슬리브(130)의 하부에서 상부측으로 샤프트(127)가 삽입되는 조립구조상 외경이 큰 하부외경부(127b)가 지지부(135)의 하부내경부(135b)에 조립되고 외경이 작은 상부외경부(127a)가 지지부(135)의 상부내경부(135a)에 조립되면서 스토퍼링(35)의 채용없이 상기 로터(120)의 외부이탈을 방지할 수있다.

이러한 경우, 상기 래디얼동압홈(G1)(G2)이 형성되는 구비되는 위치를 상기 샤프트(127), 지지부(135)의 최상단부까지 연장할 수 있기 때문에 래디얼동압이 발생되는 면적을 넓혀 상기 로터(120)의 고속회전을 안정적으로 지지하는 축강성이 보다 양호해지고, 상기 슬리브(130)의 축강성이 향상되면 고점도 오일대신에 저점도의 오일을 사용하여 축손실을 줄일 수 있다.

그리고, 일정높이를 갖는 스토퍼링(35)의 필요없이 로터의 외부이탈을 방지할 수 있기 때문에, 모터의 전체두께를 줄여 소형화하는 슬림화설계를 가능하게 한다.

한편, 상기 허브의 하면과 슬리브의 상단사이에 형성되는 오일저유부에는 모세관현상에 의하여 일정량의 오일이 저장되기 때문에, 모터구동시 슬리브(130)와 샤프트(127)사이로 공급된 오일이 상부로 유출되는 것을 방지할 수 있는 것이다.

그리고, 상기 슬리브(130)의 외부면에 외부와 연결되는 벤트홀(136)을 관통형성하는 경우, 상기 슬리브(130)와 샤프트(127)사이의 공간은 대기압상태로 항시 유지되고, 동압발생용 오일은 상기 오일저유부(150)를 통해 상기 슬리브(130)의 지지부(135)와 샤프트(127)사이로 원활하게 주입될 수 있는 것이다.

또한, 모터구동시 래디얼동압홈(G1)(G2)와 상,하부스러스트동압홈(G3)(G4)(G5)(G6)에서 발생되는 기포는 상기 벤트홀(136)과 이에 연결되는 수직홈(137)을 통해 외부로 배출되고, 이로 인하여 기포에 의한 동압발생부에서의 부압발생을 방지할 수 있는 것이다.

반면에, 상기 슬리브(130)의 외부면에 벤트홀(136)을 관통형성하지 않는 경우에 오일을 주입하는 작업은 엔드플레이트(140)를 조립하기 전에 슬리브(130)와 샤프트(127)사이로 오일을 주입한 다음, 상기 지지부(135)의 개방된 하부단을 엔드플레이트(140)로써 밀폐하고, 상기 슬리브(130)의 지지부(135)를 통해 외부노출되는 샤프트(127)의 상단은 허브(125)의 샤프트공(125a)과 조립식으로 연결된다.

상술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 상협하광의 외경을 갖는 샤프트에 대응조립되도록 상협하광의 내경을 갖는 슬리브를 갖추어 스테이터에 대해 로터가 회전가능하도록 구성됨으로써, 모터구동시 슬리브와 샤프트사이에 형성되는 래디얼동압부의 중심이 로터의 무게중심이 형성되는 샤프트의 상부측으로 이동됨과 동시에 스 토퍼링의 필요없이 로터의 외부이탈을 방지할 수 있기 때문에, 모터의 진동발생을 억제하여 모터성능을 향상시키고, 모터의 부품구조를 단순화하여 제조원가를 절감하고, 조립공정을 단순화할 수 있는 것이다.

또한, 샤프트와 슬리브사이에 형성되는 래디얼동압의 발생면적을 스토퍼링이 제거되는 높이만큼 최대한 넓게 형성할 수 있기 때문에, 로터의 고속회전을 안정적으로 지지하는 축강성을 보다 향상시킬 수 있고, 이로 인하여 저점도의 오일을 사용하여 축손실을 감소시킬 수 있으며, 모터의 회전구동을 보다 안정적으로 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 저소비전력을 구현할 수 있다.

그리고, 스토퍼링이 제거되는 높이만큼 모터의 형성높이를 줄이는 슬림화설계가 가능해져 사용자의 다양한 요구에 신속하게 대응할 수 있게 되는 효과가 얻어진다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진자는 용이하게 알수 있음을 밝혀두고자 한다.

Claims

적어도 하나 이상의 권선코일이 감기는 코어를 갖추고, 상기 코어가 구비되는 상부면 중앙에 일정크기의 장착공을 관통형성한 베이스를 갖는 스테이터;

상기 코어와 서로 대응하는 마그네트가 외측에 구비되는 허브를 갖추며, 상기 허브에 상단이 조립되는 상부외경부를 하부외경부의 외경보다 작게 형성하여 상기 허브의 회전중심과 일치하는 수직축상에 배치되는 샤프트를 갖는 로터 ;

상기 샤프트의 상부외경부가 대응조립되는 상부내경부를 하부내경부의 내경보다 작게 형성한 지지부를 상기 베이스의 장착공에 조립되는 몸체중앙에 관통형성하고, 상기 로터의 무게중심과 래디얼동압중심이 대략적으로 일치되도록 상기 지지부의 상부내경부와 상기 샤프트의 하부외경부중 어느 일측에 적어도 하나이상의 래디얼동압홈을 형성하여 상기 로터의 회전을 지지하는 슬리브; 및

상기 샤프트의 하단과 상부면이 접하면서 상기 지지부의 개방된 하부단을 밀폐하도록 상기 슬리브의 하부에 조립되는 엔드플레이트;를 포함함을 특징으로 하는 유체동압베어링 스핀들모터.
제 1항에 있어서,

상기 허브는 상기 샤프트의 상단과 조립되는 샤프트공을 관통형성한 샤프트연결부와, 상기 샤프트연결부의 외측단에서 하방으로 경사지게 연장되어 환고리형 의 마그네트가 외부면에 장착되는 중공원통형 스커트부로 구성됨을 특징으로 하는 유체동압베어링 스핀들모터.
제 1항에 있어서,

상기 샤프트의 상부외경부와 상기 지지부의 상부내경부의 형성길이는 상기 샤프트의 하부외경부와 상기 지지부의 하부내경부보다 길게 형성됨을 특징으로 하는 유체동압베어링 스핀들모터.
제 1항에 있어서,

상기 샤프트의 하부외경부의 상면과 이에 대응하는 상기 지지부의 상부내경부의 하면중 어느 일측에 적어도 하나이상의 상부스러스트동압홈을 형성함을 특징으로 하는 유체동압베어링 스핀들모터.
제 1항에 있어서,

상기 샤프트의 하부외경부의 하부면과 이에 대응하는 상기 엔드플레이트의 상부면중 어느 일측에 적어도 하나이상의 하부스러스트동압홈을 형성함을 특징으로 하는 유체동압베어링 스핀들모터.
제 1항에 있어서,

상기 허브의 하면과 대응하는 상기 슬리브의 상부에는 외측으로 갈수록 서서히 하부로 경사지는 테이퍼면을 형성하고, 상기 테이퍼면과 상기 허브의 하면사이에 오일저유부를 구비함을 특징으로 하는 유체동압베어링 스핀들모터.
제 1항에 있어서,

상기 슬리브에는 상기 지지부의 하부내경부와 연결되되는 벤트홀을 관통형성하고, 상기 벤트홀은 상기 슬리브의 외부면에 형성된 수직홈을 매개로 하여 외부와 연결됨을 특징으로 하는 유체동압베어링 스핀들모터.