KR100576879B1

KR100576879B1 - 유체동압 베어링을 갖는 스핀들모터

Info

Publication number: KR100576879B1
Application number: KR1020040095354A
Authority: KR
Inventors: 임태형; 김진산
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2004-11-19
Filing date: 2004-11-19
Publication date: 2006-05-10

Abstract

유체동압 베어링을 갖는 스핀들모터가 제공된다.

본 발명의 유체동압 베어링 스핀들모터는 적어도 하나의 권선코일을 갖는 코어와, 하우징을 갖는 베이스를 구비하는 스테이터 ; 상기 코어와 대응하는 마그네트가 외측에 구비되는 허브와, 상기 허브에 고정되는 스토퍼와, 상기 허브의 저면으로부터 연장되는 샤프트를 구비하는 로터 ; 상기 허브와 상기 스토퍼사이에 배치되는 스러스트 플레이트를 일체로 갖추며, 상기 하우징에 고정되는 몸체에 상기 샤프트가 배치되는 샤프트 요홈을 구비하는 슬리브 ;및 상기 로터의 무게중심과 래디얼 동압중심이 서로 일치되도록 상기 스토퍼의 내경부와 상기 슬리브의 외경부중 어느 일측에 적어도 하나이상의 래디얼 동압홈을 형성하여 상기 로터와 슬리브사이에 래디얼 동압을 발생시키는 래디얼 동압부;를 제공한다.

본 발명의 유체동압 베어링 스핀들모터는 무게중심과 래디얼 동압중심간의 상하편차를 최소화하여 회전구동시 편차에 의한 회전체의 진동발생을 방지하고, 오일유출에 의한 오염을 예방하며, 회전체의 속도제어를 정밀하게 수행할 수 있다.

스핀들모터, 유체동압 베어링, 스테이터, 로터, 슬리브, 무게중심, 동압중심

Description

유체동압 베어링을 갖는 스핀들모터{A SPINDLE MOTOR HAVING A HYDRODYNAMIC PRERSSURE BEARING}

도 1은 본 발명에 따른 유체동압 베어링을 갖는 스핀들모터의 제 1실시예를 도시한 단면도이다.

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

도 3은 본 발명에 따른 유체동압 베어링을 갖는 스핀들모터의 제 2실시예를 도시한 단면도이다.

도 4는 종래기술에 따른 유체동압 베어링을 갖는 스핀들모터의 단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

100,100a : 스핀들모터 110 : 스테이터

112 : 권선코일 113 : 코어

120 : 로터 121 : 샤프트 연결부

123 : 스커트부 125 : 허브

127 : 샤프트 129 : 스토퍼

130 : 슬리브 131 : 스러스트 플레이트

132 : 샤프트 요홈 150,150a : 오일 저유부

155,155a : 테이퍼면 G1 : 래디얼 동압홈

G2 : 상부 스러스트 동압홈 G3 : 하부 스러스트 동압홈

C1 : 무게중심 C2 : 래디얼 동압중심

본 발명은 유체동압 베어링을 갖는 스핀들모터에 관한 것으로, 보다 상세히는 회전체의 무게중심과 회전지지부재인 슬리브의 래디얼동압중심간의 상하편차를 최소화하여 회전구동시 편차에 의한 회전체의 진동발생을 방지하고, 오일유출에 의한 오염을 예방하며, 회전체의 속도제어를 정밀하게 수행할 수 있는 유체동압 베어링을 갖는 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 유체동압 베어링이 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, 자기 디스크장치 및 하드 디스크장치에 주로 적용된다.

이러한 특징을 갖는 스핀들모터에 구비되는 유체동압 베어링은 회전중심인 샤프트와, 상기 샤프트에 조립되어 습동면을 형성하는 금속제 슬리브로 구성되며, 이들 중 어느 한쪽면에 헤링본(herringbone) 또는 스파이럴(spiral)상의 동압발생용 홈(groove)을 구비한다.

그리고, 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 유체동압 베어링을 스핀들모터에 적용하게 되면, 유체를 이용하여 로터의 회전을 지지하기 때문에 모터에서 발생되는 소음량이 적고, 소비전력도 적게 소요됨과 동시에 내충격성이 우수하다.

도 4는 일반적인 유체동압 베어링을 갖는 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 하부 대부분은 슬리브(32)와 조립된다.

이러한 슬리브(32)는 상기 베이스(12)의 상부면 중앙에 관통형성된 장착공(12a)에 삽입되어 위치 고정되는 회전 지지부재이며, 상기 샤프트(34)와 조립되는 대,소내경부(32a)(32b)를 몸체 중앙에 형성하고, 상기 샤프트(34)는 상기 슬리브(32)의 대,소내경부(32a)(32b)에 대응 삽입되도록 서로 다른 외경크기를 갖는 대,소외경부(34a)(34b)를 구비한다.

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 상대 회전에 따라 동압이 발생되는 상부스러스트 동압부가 형성되고, 상기 대외경부(34a)의 하부면과 상기 슬리브(32)의 대내경부(32a)바닥면사이에도 상대회전에 따라 동압이 발생되는 하부스러스트 동압부가 형성된다.

또한, 상기 슬리브(32)의 소내경부(32b)의 내주면과 상기 샤프트(34)의 소외경부(34b)의 외주면사이에는 상대회전에 따라 동압이 발생되는 래디얼 동압부가 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 래디얼 동압부의 래디얼 동압중심(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 래디얼 동압부의 래디얼 동압중심(C2)이 샤프트(34)에 형성되는 위치에 대하여 상대적으로 멀리 떨어져 위치되기 때문에, 무게중심(C1)과 래디얼 동압중심(C2)사이에는 상하편차(T)가 형성된다.

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 래디얼 동압중심(C1)간의 상하편차(T)가 크면 클수록 진동이 발생되는 비율이 상승되는 문제점이 있었다.

또한, 상기 스토퍼링(35)의 내주면에 테이퍼면(35a)을 형성하여 상기 테이퍼면(35a)과 상기 샤프트(34)의 외경부사이에 일정량의 오일이 저장될 수 있는 오일 저유부를 형성하였으나, 상기 오일저유부의 위치가 높고, 상기 오일저유부와 외부가 연결되는 통로가 짧기 때문에, 모터구동시 상기 오일저유부로부터 배출되는 오일이 상기 허브와 스테이터사이의 통로를 통해 외부로 용이하게 누출되었다.

이에 따라, 외부로 누출되는 오일에 의해서 상기 스테이터(10)가 오염되고, 상기 로터(20)와 더불어 회전되는 회전대상물인 미디어도 오염되는 치명적인 문제점이 있었다.

그리고, 상기 로터(20)의 허브(24)에 상단이 일체로 조립되는 샤프트(34)는 하부단이 상기 슬리브(32)의 내경부 바닥면까지 연장되고, 대외경부(34a)가 외주방향으로 연장된 형상을 갖추어 상기 허브(24)와 더불어 회전되는 회전체이기 때문에, 상기 로터(20)의 총무게를 증가시켜 모터구동시 관성을 증가시키고, 이로 인하여 모터의 속도를 정밀하게 제어하기 곤란하고, 내충격성이 약화되는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위하여 제안된 것으로써, 그 목적은 회전체의 무게중심과 래디얼동압중심간의 상하편차를 최소화하여 모터의 진동발생을 최소화하여 모터의 진동발생을 억제하여 진동특성및 모터성능을 향상시킬 수 있는 유체동압 베어링을 갖는 스핀들모터를 제공하고자 한다.

본 발명의 또다른 목적은 오일이 외부로 유출되는 것을 최대한 억제하여 미디어및 스테이터가 오일에 오염되는 것을 최소화할 수 있는 유체동압 베어링을 갖 는 스핀들모터를 제공하고자 한다.

본 발명의 또다른 목적은 로터의 스토퍼와 슬리브간의 결합면적을 증가시키켜 낙하충격및 외부충격에 의한 외력전달시 로터와 스테이터가 분리되는 것을 방지하는 이탈방지능력을 향상시킬 수 있는 유체동압 베어링을 갖는 스핀들모터를 제공하고자 한다.

본 발명의 또다른 목적은 로터의 고속회전을 안정적으로 지지하도록 축강성을 보다 향상시키고, 저점도의 오일을 사용하여 축손실을 감소시킬 수 있으며, 모터의 소비전력을 낮출 수 있는 유체동압 베어링을 갖는 스핀들모터를 제공하고자 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의하면,

적어도 하나의 권선코일을 갖는 코어와, 하우징을 갖는 베이스를 구비하는 스테이터 ;

상기 코어와 대응하는 마그네트가 외측에 구비되는 허브와, 상기 허브에 고정되는 스토퍼와, 상기 허브의 저면으로부터 연장되는 샤프트를 구비하는 로터 ;

상기 허브와 상기 스토퍼사이에 배치되는 스러스트 플레이트를 일체로 갖추며, 상기 하우징에 고정되는 몸체에 상기 샤프트가 배치되는 샤프트 요홈을 구비하는 슬리브 ;및

상기 로터의 무게중심과 래디얼 동압중심이 서로 일치되도록 상기 스토퍼의 내경부와 상기 슬리브의 외경부중 어느 일측에 적어도 하나이상의 래디얼 동압홈을 형성하여 상기 로터와 슬리브사이에 래디얼 동압을 발생시키는 래디얼 동압부;를 포함하는 유체동압 베어링을 갖는 스핀들모터가 제공된다.

바람직하게는 상기 스러스트 플레이트의 상부면과 상기 허브의 저면중 어느 일측에는 적어도 하나이상의 상부스러스트 동압홈을 구비한다.

바람직하게는 상기 스러스트 플레이트의 하부면과 상기 스토퍼의 상면중 어느 일측에는 적어도 하나이상의 하부스러스트 동압홈을 구비한다.

바람직하게는 상기 샤프트의 외경부와 상기 샤프트 요홈의 내경부중 어느 일측에는 적어도 하나 이상의 내부래디얼 동압홈을 구비한다.

바람직하게는 상기 스토퍼의 하부단과 대응하는 슬리브의 외주면에는 하부로 갈수록 외경이 작아지는 테이퍼면을 갖추고, 상기 테이퍼면과 상기 스토퍼의 내주면사이에 오일저유부를 구비한다.

바람직하게는 상기 스토퍼의 하부단과 대응하는 하우징의 내주면에는 상부로 갈수록 내경이 커지는 테이퍼면을 갖추고, 상기 테이퍼면과 상기 스토퍼의 외주면사이에 오일저유부를 구비한다.

이하, 본 발명에 대하여 보다 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 유체동압 베어링을 갖는 스핀들모터의 제 1실시예를 도시한 단면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 유체동압 베어링을 갖는 스핀들모터의 제 1실시예에 채용되는 슬리브, 스토퍼및 하우징을 도시한 분해사시도이다.

본 발명의 스핀들모터(100)는 도 1과 2에 도시한 바와 같이, 전원인가시 회전구동되는 회전체의 무게중심과 래디얼 동압중심이 대략적으로 일치되도록 래디얼동압이 발생되는 영역을 상부측으로 이동시켜 모터의 진동발생을 최소화할 수 있는 것으로써, 이러한 모터(100)는 스테이터(110), 로터(120), 슬리브(130)및 동압부(140)를 포함한다.

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 몸체 중앙에는 일정크기의 장착공(115)을 관통형성하며, 상기 장착공(115)에는 중공 원통형 하우징(117)의 하부단이 압입되어 수직하게 위치고정되고, 상기 하우징(117)에는 서로 다른 내경크기를 갖는 상,하부 내경부(117a)(117b)를 구비한다.

여기서, 상기 권선코일(112)과 대응하는 베이스(114)의 상부면에는 상기 권 선코일(112)을 하부로 노출시키도록 일정크기의 코일공(114a)이 복수개 관통형성될 수 있다.

그리고, 상기 하우징(117)은 상기 베이스(114)의 바닥면으로 직상부로 일정길이 연장되는 장착공(115)의 내주면에 본딩접착식, 열간압입식으로 조립되지만 이에 한정되는 것은 아니며 다양하게 구성될 수 있다.

이러한 스테이터(110)의 상부는 하면에 절연재(118a)가 일체로 장착된 커버부재(118)에 의해서 덮어지며, 상기 권선코일(112)은 외부전원이 공급되도록 플렉시블 기판(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 저면으로부터 하부로 일정길이 연장되어 상기 허브(125)의 회전중심과 일치하는 수직축상에 배치되는 샤프트(127)를 구비한다.

그리고, 상기 코어(113)와 대응배치되는 마그네트(124)는 일정세기의 자기력을 갖추어 상기 허브(125)의 외주연에 일체로 구비되는 환고리형 영구자석이다.

또한, 상기 로터(120)를 구성하는 허브(125)는 도 1에 도시한 바와 같이, 샤프트 연결부(121)와 스커트부(123)로 구성되는 바, 상기 샤프트 연결부(121)는 상기 샤프트(127)의 상단이 저면에 일체로 연결되는 대략적인 디스크상의 구조물이며, 상기 스커트부(123)는 상기 샤프트 연결부(121)의 외측단으로부터 하방으로 연 장되어 상기 마그네트(124)가 외부면에 일체로 장착되는 중공원통상의 구조물이다.

이때, 상기 샤프트(127)는 상기 샤프트연결부(121)의 저면중심에 상부단이 일체로 연결되어 하부로 일정길이 연장되는 일체형 원통부재로 구성될 수 도 있지만 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 샤프트연결부(121)의 상면중심에 관통형성되는 샤프트공(미도시)에 상부단이 일체로 조립되는 분리형 원통부재로 구성될 수 있다.

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

그리고, 상기 허브(125)를 구성하는 스커트부(123)의 내주면에는 최외측단의 외경부가 본딩제로서 접착되어 고정되는 중공원통형 스토퍼(129)를 장착하며, 상기 스토퍼(120)의 내경부에는 상기 슬리브(130)의 외경부가 삽입배치된다.

또한, 상기 스테이터(110)에 대하여 상기 로터(120)를 회전가능하게 지지하는 슬리브(130)는 상기 베이스(114)의 장착공(115)에 조립되는 중공 원통형 하우징(117)의 하부 내경부(117b)로 하부단이 삽입되어 위치고정되는 지지구조물이다.

이러한 슬리브(130)는 상기 허브(125)의 샤프트 연결부(121)의 저면과 상기 스토퍼(129)의 상면사이의 공간에 배치되도록 몸체상단으로부터 외주방향으로 연장되는 스러스트 플레이트(131)를 일체로 갖추며, 상기 하우징(117)에 하부단이 고정되는 몸체의 상부면에는 상기 샤프트(127)가 삽입되어 배치되는 샤프트요홈(132)을 일정깊이로 함몰구비한다.

여기서, 상기 슬리브(130)는 상기 하우징(117)의 하부 내경부(117b)에 본딩접착식, 열간압입식으로 조립되지만 이에 한정되는 것은 아니며 다양하게 구성될 수 있다

한편, 상기 로터(120)와 슬리브(130)사이에 래디얼 동압을 발생시키는 래디얼 동압부(140)는 상기 로터(120)를 포함하는 회전체의 무게중심(C1)과 래디얼 동압중심(C2)간의 상하편차(T)를 최소화하거나 대략적으로 일치시키도록 상기 로터(120)와 더불어 회전하는 스토퍼(129)의 내경부와 상기 슬리브(130)의 외경부중 어느 일측에 적어도 하나이상의 래디얼 동압홈(G1)을 선택적으로 구비한다.

상기 래디얼 동압홈(G1)이 상기 스토퍼(129) 또는 슬리브(130)의 상부측에 형성되면, 모터구동시 발생되는 래디얼 동압부의 중심(C2)은 상기 샤프트(127), 로터(120)를 포함하는 회전체의 무게중심(C1)이 형성되는 샤프트(127)의 회전중심축을 따라 자연스럽게 상부로 이동되면서 상기 무게중심(C1)과 서로 일치되기 때문에 모터구동을 진동발생없이 보다 안정적으로 수행할 수 있는 것이다.

여기서, 상기 스토퍼(129)는 상기 하우징(117)의 상부 내경부(117a)와 일정간격을 두고 이격되며, 그 하부단도 상기 하우징(117)의 바닥면과 일정간격을 두고 이격되어야 한다.

또한, 상기 로터(120)와 슬리브(130)사이의 경계면에는 상기 슬리브(130)의 스러스트 플레이트(131)를 중심으로 하여 그 상하부에 상,하부 스러스트동압을 발생시키는 동압부를 추가하여 형성할 수 있다.

즉, 상기 스러스트플레이트(131)의 상부면과 상기 허브(125)를 구성하는 샤 프트 연결부(121)의 저면중 어느 일측에 적어도 하나이상의 상부스러스트 동압홈(G2)을 원주방향으로 형성하여 모터구동시 이들사이의 경계면에 상부스러스트 동압을 발생시킨다.

상기 스러스트 플레이트(131)의 하부면과 상기 스토퍼(129)의 상면중 어느 일측에 적어도 하나이상의 하부스러스트 동압홈(G3)을 원주방향으로 형성하여 모터구동시 이들사이의 경계면에 상부스러트 동압을 발생시킨다.

그리고, 상기 샤프트(127)의 외경부와 상기 슬리브(130)의 샤프트 요홈(132)의 내경부중 어느 일측에 내부스러스트 동압홈을 원주방향으로 형성하면, 모터구동시 상기 샤프트요홈(132)과 이에 배치되는 샤프트(127)사이의 경계면에 래디얼 동압을 발생시킨다. 이러한 경우, 상기 래디얼 동압중심(C2)은 로터의 회전축을 따라 상승되어 무게중심(C1)간의 편차를 더욱 더 줄일 수 있는 것이다.

또한, 상기 스토퍼(129)와 상기 슬리브(130)사이에는 도 1에 도시한 바와같이, 일정량의 오일을 저장할 수 있도록 오일저유부(150)를 구성하는 바, 상기 오일저유부(150)는 상기 스토퍼(129)의 하부단과 대응하는 슬리브(130)의 외주면에 하단으로 갈수록 외경이 작아지는 테이퍼면(155)을 형성함으로서, 상기 테이퍼면(155)과 상기 스토퍼(129)의 내주면사이에 모세관현상에 의하여 오일이 저장되는 환고리형의 오일 저장공간을 구비한다.

상기 스토퍼(129)와 상기 하우징(117)사이에는 도 3에 도시한 바와같이, 일정량의 오일을 저장할 수 있도록 또다른 오일저유부(150a)를 구성하는 바, 상기 오일저유부(150a)는 상기 스토퍼(129)의 하부단과 대응하는 하우징(117)의 상부 내경부(117a)의 내주면에 상부로 갈수록 내경이 커지는 테이퍼면(155a)을 형성함으로서, 상기 테이퍼면(155)과 상기 스토퍼(129)의 내주면사이에 모세관현상에 의하여 오일이 저장되는 환고리형의 오일 저장공간을 구비한다.

이에 따라, 상기 슬리브(130)와 로터(120)사이의 동압홈으로 공급된 오일은 외부로 유출되지 않고 모세관현상에 의하여 상기 오일저유부(150)(150a)에 저장되어 외부로 유출되는 것을 방지할 수 있는 것이다.

한편, 상기 래디얼 동압홈(G1)과 상,하부스러스트 동압홈(G2)(G3)은 헤링본 또는 스파이럴상으로 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 샤프트(127)를 갖는 허브(125)의 정중앙에는 회전대상물과 연결되는 체결공(미도시)을 구비한다.

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 조립되는 바, 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, 상기 슬리브(130)의 외경 부와 스토퍼(129)의 외경부중 어느 일측에 형성되는 래디얼 동압홈(G1)에 각각 윤활용 오일이 공급되어 있기 때문에, 고정부재인 슬리브(130)에 대하여 상기 로터(120)를 구성하는 스토퍼(129)가 회전되면서 상기 래디얼 동압홈(G1)에서 베어링역할을 하는 래디얼 동압부를 형성하여 모터구동을 원할하게 수행할 수 있는 것이다.

이때, 상기 슬리브(130)와 스토퍼(129)사이에 형성되는 래디얼 동압부의 중심(C2)은 회전체인 로터(120)의 무게중심(C1)이 형성되는 샤프트(127)에 형성되면서 상기 무게중심(C1)과 대략적으로 일치되어 이들간의 상하편차를 최소화시키게 되고, 이로 인하여 모터구동시 발생되는 진동특성을 개선할 수 있는 것이다.

이와 더불어, 상기 허브(125)를 구성하는 샤프트연결부(121)의 저면과 상기 슬리브(130)를 구성하는 스러스트 플레이트(131)의 상면중 어느 일측에 선택적으로 상부스러스트 동압홈(G2)을 형성하거나 상기 스토퍼(129)의 상면과 상기 스러스트플레이트(131)의 하면중 어느 일측에 선택적으로 하부스러스트 동압홈(G3)을 형성하고, 이에 각각 오일을 주입하면, 모터구동시 상기 동압홈(G2)(G3)에서 스러스트동압이 발생되기 때문에, 상기 슬리브(130)와 스토퍼(129)사이에 발생되는 래디얼동압과 더불어 상기 로터(120)의 회전을 보다 안정적으로 지지할 수 있는 것이다.

한편, 상기 슬리브(130)의 테이퍼면(155)과 상기 스토퍼(129)의 하단내주면사이에 형성되는 오일저유부(150) 또는 상기 스토퍼(129)의 하단외주면과 상기 하우징(117)의 테이퍼면(155a)사이에 형성되는 오일저유뷰(150a)에는 모세관현상에 의하여 일정량의 오일이 저장되기 때문에, 모터구동시 상기 동압홈(G1)(G2)(G3)을부터 빠져나온 오일이 외부로 유출되는 것을 방지할 수 있는 것이다.

또한, 상기 오일저유부(150)(150a)가 외부와 연결되는 통로는 상기 하우징(117)과 스토퍼(129)사이에 형성되는 대략적인 '∩'형 공간과 상기 마그네트(124)와 베이스(114)사이에 형성되는 대략적인 'ㅡ'형 공간에 의해서 상기 로터(120)와 스테이터(110)사이에 대력적인 'Ｓ'자형태로 길고 복잡하게 형성되기 때문에, 모터구동시 상기 오일저유부(150)(150a)에 저장된 오일이 외부로 유출되는 것을 방지할 수 있는 것이다.

그리고, 도 1에 도시한 바와같이, 상기 스토퍼(129)와 하우징(117)사이에 오일저유부(150)를 형성하는 경우에는 상기 스토퍼(129)와 슬리브(130)가 서로 접촉하여 접하는 결합면적이 커지기 때문에, 상기 로터(120)와 슬리브(130)간의 결합력을 높여 외부충격에 대한 내구성을 높일 수 있는 것이다.

상술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 베이스를 갖는 스테이터의 하우징에 고정되는 슬리브의 외경부와 허브를 갖는 로터의 스토퍼의 내경부중 어느 일측에 래디얼 동압을 발생시키는 동압홈을 형성함으로써, 모터구동시 슬리브와 스토퍼사이에 발생되는 래디얼 동압중심을 로터의 무게중심과 대략적으로 일치시키거나 상하편차를 줄일 수 있기 때문에, 모터의 진동발생을 억제하여 진동특성및 모터성능을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 오일이 저장되는 오일저유부가 외부와 연결되는 통로가 복잡하고 길게 형성되기 때문에, 오일저유부의 오일이 외부로 유출되는 것을 최대한 억제하고, 미디어및 스테이터가 오일에 오염되는 것을 최소화할 수 있는 것이다.

본 발명은 슬리브에 배치되는 샤프트의 형성길이를 최대한 줄여 로터의 무게를 줄일 수 있기 때문에, 모터구동시 회전체의 속도제어를 정밀하게 수행할 수 있다.

또한, 본 발명은 로터의 스토퍼와 슬리브간의 결합면적을 증가시키고, 축강성을 향상시킬 수 있기 때문에, 낙하충격및 외부충격에 의한 외력전달시 로터와 스테이터가 분리되는 것을 방지하는 이탈방지능력을 향상시킬 수 있는 효과가 얻어진다.

본 발명은 래디얼 동압과 더불어 상,하부스러스트 동압과 내부래디얼 동압을 추가적으로 구비할 수있기 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 모터의 저소비전력을 구현할 수 있다.

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 하나의 권선코일을 갖는 코어와, 하우징을 갖는 베이스를 구비하는 스테이터 ;

상기 코어와 대응하는 마그네트가 외측에 구비되는 허브와, 상기 허브에 고정되는 스토퍼와, 상기 허브의 저면으로부터 연장되는 샤프트를 구비하는 로터 ;

상기 허브와 상기 스토퍼사이에 배치되는 스러스트 플레이트를 일체로 갖추며, 상기 하우징에 고정되는 몸체에 상기 샤프트가 배치되는 샤프트 요홈을 구비하는 슬리브 ;및

상기 로터의 무게중심과 래디얼 동압중심이 서로 일치되도록 상기 스토퍼의 내경부와 상기 슬리브의 외경부중 어느 일측에 적어도 하나이상의 래디얼 동압홈을 형성하여 상기 로터와 슬리브사이에 래디얼 동압을 발생시키는 래디얼 동압부;를 포함하는 유체동압 베어링을 갖는 스핀들모터.
제 1항에 있어서,

상기 스러스트 플레이트의 상부면과 상기 허브의 저면중 어느 일측에는 적어도 하나이상의 상부스러스트 동압홈을 구비함을 특징으로 하는 유체동압 베어링을 갖는 스핀들모터.
제 1항에 있어서,

상기 스러스트 플레이트의 하부면과 상기 스토퍼의 상면중 어느 일측에는 적어도 하나이상의 하부스러스트 동압홈을 구비함을 특징으로 하는 유체동압 베어링을 갖는 스핀들모터.
제 1항에 있어서,

상기 샤프트의 외경부와 상기 샤프트 요홈의 내경부중 어느 일측에는 적어도 하나 이상의 내부래디얼 동압홈을 구비함을 특징으로 하는 유체동압 베어링을 갖는 스핀들모터.
제 1항에 있어서,

상기 스토퍼의 하부단과 대응하는 슬리브의 외주면에는 하부로 갈수록 외경이 작아지는 테이퍼면을 갖추고, 상기 테이퍼면과 상기 스토퍼의 내주면사이에 오일저유부를 구비함을 특징으로 하는 유체동압 베어링을 갖는 스핀들모터.
제 1항에 있어서,

상기 스토퍼의 하부단과 대응하는 하우징의 내주면에는 상부로 갈수록 내경이 커지는 테이퍼면을 갖추고, 상기 테이퍼면과 상기 스토퍼의 외주면사이에 오일저유부를 구비함을 특징으로 하는 유체동압 베어링을 갖는 스핀들모터.