KR100611006B1 - 축계밀봉구조를 가지는 스핀들모터 - Google Patents

축계밀봉구조를 가지는 스핀들모터 Download PDF

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Abstract

본 발명은 상하 단극착자 마그넷과 자성유체를 이용하여 샤프트의 회전을 방해하지 않으면서도 함침 베어링 및 오일이 수용되는 공간을 효과적으로 폐쇄시킬 수 있는 축계밀봉구조를 가지는 스핀들모터를 제공하는데, 본 발명에 의한 스핀들모터는 샤프트; 상기 샤프트와의 공간에 함침베어링을 내삽하고 윤활부재를 수용하는 베어링하우징; 상기 베어링하우징 끝단에 수평하게 고정되어 상기 내삽 공간을 폐쇄시키는 상하 단극착자 마그넷; 및 상기 샤프트와 접하는 상기 상하 단극착자 마그넷의 측면에 도포되어 상기 내삽 공간을 밀봉시키는 자성유체를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 의하면, 마찰과 고온에 대한 대항성을 증가시킬 수 있고, 무소음, 무진동으로서 장시간 지속되는 스핀들 모터의 고속 회전 기능을 제공할 수 있으므로 마모에 따른 부품 교체작업을 지양하고 보다 수월하게 모터 설계를 할 수 있는 효과가 있다.

Description

축계밀봉구조를 가지는 스핀들모터{Spindle motor being in sealing structure of motor axis}
도 1은 종래의 제1개선안에 의한 축계밀봉구조를 가지는 스핀들모터의 내부 구조를 도시한 측단면도.
도 2는 종래의 제2개선안에 의한 축계밀봉구조를 가지는 스핀들모터의 내부 구조를 도시한 측단면도.
도 3은 종래의 제3개선안에 의한 축계밀봉구조를 가지는 스핀들모터의 내부 구조를 확대도시한 측단면도.
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 축계밀봉구조를 가지는 스핀들모터의 내부 구조를 도시한 측단면도.
도 5는 본 발명의 실시예에 의한 축계밀봉구조를 가지는 스핀들모터의 상하 단극착자 마그넷을 확대도시한 측단면도.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
400: 축계밀봉구조를 가지는 스핀들모터
410: 샤프트 420: 로터부
430: 고정자 440: 베어링 하우징
450: 함침 베어링 460: 윤활 부재
470: 상하 단극착자 마그넷 480: 자성유체
490: 백요크
본 발명은 축계밀봉구조를 가지는 스핀들모터에 관한 것이다.
일반적으로, 스핀들모터(Spindle motor)는 프로젝션 TV, 홈시어터 장비, 컴퓨터용 드라이브 등 정밀 회전장치를 필요로 하는 전자 제품에 널리 사용되고 있다. 스핀들모터는 작은 사이즈로서 고속 회전이 가능하고 정밀 제어가 용이하며 소비전력이 작은 점 등 여러가지 장점으로 인하여 향후 그 사용이 증대될 전망이다.
그러나, 종래의 베어링 구조를 가지는 스핀들모터의 경우 베어링을 함침시키는 오일이 외부로 유출됨으로써 그 기능을 저하시키는 요인으로 작용하게 된다.
오일이 유출되면 고속 회전 기능에 문제가 발생하고, 고온 상태에서의 마찰로 인한 마모를 일으킨다. 이러한 상태가 지속되면 스핀들모터는 수명이 감소하고, 소음과 진동이 증가하여 사용상의 불편을 초래할 뿐만 아니라 스핀들모터를 장착한 전자제품 전체 동작에 이상 기능을 초래하게 된다.
이러한 오일 유출 문제를 해결하기 위하여 종래에 여러 가지 개선안들이 제기되고 있는데, 이들 개선안에 대하여 살펴보면 다음과 같다.
도 1은 종래의 제1개선안에 의한 축계밀봉구조를 가지는 스핀들모터의 내부 구조를 도시한 측단면도이다.
도 1에 의하면, 종래의 제1개선안에 의한 스핀들모터(100)는 샤프트(110), 로터부(120), 마그넷(180), 고정자(Stator)(130), 베어링 하우징(140), 함침 베어링(150), 윤활 부재(이하에서, "오일"이라 칭한다)(160) 및 오일 스탑퍼(Stopper)(170)를 포함하여 구성된다.
상기 로터부(120)는 회전축 역할을 하는 상기 샤프트(110)에 접촉하여 일종의 하우징을 제공하고, 내부에 마그넷(180)을 고정시키는 회전자이다.
상기 고정자(130)는 상기 베어링 하우징(140)을 외부에 지지시키고, 상기 베어링 하우징(140)은 상기 샤프트(110)를 감싸는 구조로써 내부에 공간을 형성하여 상기 샤프트(110)와의 사이에 함침 베어링(150)을 내삽시킨다.
또한, 상기 함침 베어링(150)은 상기 샤프트(110)와 베어링하우징(140)이 형성하는 공간에 내삽되는데, 이때 내삽공간은 오일을 수용함으로써 상기 샤프트(110)와의 마찰을 감소시키게 된다.
이상과 같은 종래의 제1개선안에 의한 스핀들모터(100)는 상기 샤프트(110)가 회전하게 되면 상기 오일(160)이 상기 샤프트(110)를 따라 외부로 비산하거나 회전열에 의하여 기화함으로써 외부로 유출되는 것을 방지하기 위하여 상기 오일 스탑퍼(170)를 형성하고 있다.
상기 오일 스탑퍼(170)는 상기 로터부(120)가 상기 샤프트(110)와 접촉되는 밑부분에 위치되고 상기 샤프트(110)에 결합되어 함께 회전된다. 그러나, 상기 오일 스탑퍼(170)는 1차적으로 상기 오일(160)이 상기 로터부(120)와 샤프트(110)와의 틈새로 유출되는 것을 방지할 뿐 궁극적으로 오일(160)의 비산과 기화를 막을 수 있는 구조는 아니다.
도 2는 종래의 제2개선안에 의한 축계밀봉구조를 가지는 스핀들모터(200)의 내부 구조를 도시한 측단면도이다.
도 2에 의하면, 종래의 제2개선안에 의한 스핀들모터(200)는 샤프트(210), 로터부(220), 마그넷(280), 고정자(230), 베어링 하우징(240), 함침 베어링(250), 오일(260), 오일 스탑퍼(270) 및 와셔(Washer)(290)를 포함하여 구성된다.
도 2에 도시된 상기 샤프트(210), 로터부(220), 마그넷(280), 고정자(230), 베어링 하우징(240) 및 함침 베어링(250)은 종래의 제1개선안에 의한 스핀들모터(100)의 각 구성부와 그 기능이 동일하므로 설명은 생략하기로 한다.
상기 오일 스탑퍼(270) 및 와셔(290)는 상하보완구조를 가지는데, 상기 와셔(290)는 상기 베어링하우징(240)의 상단 끝부분에 위치한다. 상기 오일 스탑퍼(270)가 1차적으로 오일(260)의 유출을 막으며, 상기 와셔(290)는 2차적으로 상기 베어링 하우징(240) 외부로 오일(260)이 흘러나가는 것을 방지하고 있다.
그러나, 상기한 상하보완구조는 여전히 틈새를 가지고 있고, 오일(260)의 비산과 기화를 막기에는 역부족인 구조임을 알 수 있다.
도 3은 종래의 제3개선안에 의한 축계밀봉구조를 가지는 스핀들모터(300)의 내부 구조를 확대도시한 측단면도이다.
도 3에 의하면, 종래의 제3개선안에 의한 스핀들모터(300)의 베어링 하우징(320) 및 샤프트(310)가 형성하는 함침 베어링 내삽 공간을 확대하여 도시하고 있는데, 종래의 제1개선안 및 제2개선안과는 달리 상기 오일스탑퍼(170, 270)와 와셔 (290)를 대신하여 밀봉부재(350)를 형성시키고 있다.
상기 밀봉부재(350)는 상기 베어링 하우징(320)의 상부 끝단에 고정되고, 상기 샤프트(310)와는 밀착됨으로써 오일(340)의 유출을 막는 구조를 갖는다.
그러나, 이러한 구조는 상기 샤프트(310)의 회전을 방해하고 결과적으로 상기 샤프트(310)의 마모를 초래하므로 스핀들모터의 기능에 지장을 준다. 또한, 상기 샤프트(310)와 상기 밀봉부재(350)와의 틈새는 여전히 존재하고, 만약 마모가 진행되어 그 틈새가 커진다면 오일(340)의 유출은 더욱 심해질 것이다.
즉, 전술한 종래의 제1개선안 내지 제3개선안을 통해서도 스핀들모터 내부의 오일 유출을 효과적으로 방지할 수 없으며, 축계윤활의 문제로 인하여 야기되는 다양한 성능 저하 현상들도 예방할 수 없다.
이에, 오일의 유출을 원천적으로 방지할 수 있는 축계밀봉구조를 구현함으로써 스핀들모터의 기능을 향상시키고, 수명을 연장시킬 수 있는 방안이 요구되고 있다.
본 발명은 상하 단극착자 마그넷과 자성유체를 이용한 간단한 구성을 통하여, 샤프트의 회전을 방해하지 않으면서도 함침 베어링 및 오일이 수용되는 공간을 효과적으로 폐쇄시킬 수 있는 축계밀봉구조를 가지는 스핀들모터를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 축계밀봉구조를 가지는 스 핀들모터는 샤프트; 상기 샤프트와의 공간에 함침베어링을 내삽하고 윤활부재를 수용하는 베어링하우징; 상기 베어링하우징 끝단에 수평하게 고정되어 상기 내삽 공간을 폐쇄시키는 상하 단극착자 마그넷; 및 상기 샤프트와 접하는 상기 상하 단극착자 마그넷의 측면에 도포되어 상기 내삽 공간을 밀봉시키는 자성유체를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 축계밀봉구조를 가지는 스핀들모터의 실시예에 대하여 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 축계밀봉구조를 가지는 스핀들모터(400)의 내부 구조를 도시한 측단면도이다.
도 4에 의하면, 본 발명에 의한 축계밀봉구조를 가지는 스핀들모터(400)는 샤프트(410), 로터부(420), 고정자(430), 베어링 하우징(440), 함침 베어링(450), 오일(460), 상하 단극착자 마그넷(470), 자성유체(480)를 포함하여 구성된다.
본 발명에 의한 스핀들모터(400)의 상기 샤프트(410), 로터부(420) 및 고정자(430)에 대해서는 전술한 종래의 개선안에 의한 스핀들모터와 그 기능이 동일하므로 이하에서 설명하지 않기로 한다.
우선, 상기 베어링하우징(440)은 전술한 바와 같이 상기 샤프트(410)와의 사이에 내삽 공간을 형성하고, 함침베어링(450)을 내삽시킨다, 또한, 상기 내삽 공간에는 상기 오일(460)이 수용됨으로써 오일(460)에 함침된 상기 함침 베어링(450)은 상기 샤프트(410)의 고속 회전을 가능하게 한다.
상기 상하 단극착자 마그넷(470)은 상기 베어링하우징(440) 끝단에 수평하게 고정되어 상기 내삽 공간을 폐쇄시킴으로써 상기 오일(460)의 유출을 막는다.
도 5는 본 발명의 실시예에 의한 축계밀봉구조를 가지는 스핀들모터(400)의 상하 단극착자 마그넷(470)을 확대도시한 측단면도이다.
도 5에 의하면, 상기 상하 단극착자 마그넷(470)은 각각 다른 단극을 띄는 마그넷을 위/아래로 부착시킨 것으로서 본 발명의 실시예에 의한 상하 단극착자 마그넷(470)은 도우넷 형태를 가지는 것으로 한다.
즉, 상기 상하 단극착자 마그넷(470)은 상기 샤프트(410)를 도우넛 형태로 감싸고 있는 형태인데, 도우넛 형태의 내측면은 상기 샤프트(410)와 접촉되는 구조를 가진다.
상기 상하 단극착자 마그넷(470)과 샤프트(410)의 접촉면에는 상기 자성유체(480)가 도포되는데, 상기 자성유체(480)는 지름이 보통 10 나노미터 정도의 자성입자를 오일성분과 섞은 캐리어 혼합물을 의미한다.
상기 자성유체(480)의 자성입자는 상기 상하 단극착자 마그넷(470)에 도포된 상태에서 일정 밀도를 유지하면서 고정되므로 상기 상하 단극착자 마그넷(470)과 샤프트(410) 접촉면의 틈새를 폐쇄시키는 동시에 상기 샤프트(410)의 회전을 도와주는 역할을 한다(반면, 종래의 밀봉부재는 샤프트(310)의 회전을 물리적으로 방해한다).
부언하면, 상기 상하 단극착자 마그넷(470)이 원형으로 상기 샤프트(410)를 감싸고, 상기 상하 단극착자 마그넷(470)의 원형 끝단은 상기 베어링 하우징(440)에 고정된다.
여기서, 상기 상하 단극착자 마그넷(470)이 상기 베어링 하우징(440)에 고정됨에 있어서, 상기 내삽 공간을 폐쇄시킨 상측 개방면에 백요크(490)를 결합시키는 것이 바람직하다.
상기 백요크(490)는 상기 상하 단극착자 마그넷(470)을 보호하고 자속을 집중화시키는 기능을 수행하는데 코킹(Caulking) 조립되는 것이 일반적이다.
이상에서 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의하면, 단순화한 내부 구조상에서 샤프트의 회전을 방해하지 않으면서 오일의 유출을 방지할 수 있는 스핀들모터의 축계밀봉구조를 구현할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 마찰과 고온에 대한 대항성을 증가시킬 수 있고, 무소음, 무진동으로서 장시간 지속되는 스핀들 모터의 고속 회전 기능을 제공할 수 있으므로 마모에 따른 부품 교체작업을 지양하고 보다 수월하게 모터 설계를 할 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 샤프트;
    상기 샤프트와의 공간에 함침베어링을 내삽하고 윤활부재를 수용하는 베어링하우징;
    상기 베어링하우징 끝단에 수평하게 고정되어 상기 내삽 공간을 폐쇄시키는 상하 단극착자 마그넷; 및
    상기 샤프트와 접하는 상기 상하 단극착자 마그넷의 측면에 도포되어 상기 내삽 공간을 밀봉시키는 자성유체를 포함하는 것을 특징으로 하는 축계밀봉구조를 가지는 스핀들모터.
  2. 제1항에 있어서, 상기 상하 단극착자 마그넷은
    도우넷 형태로서 상기 베어링하우징에 고정되고 상기 샤프트와 밀착되는 것을 특징으로 하는 축계밀봉구조를 가지는 스핀들모터.
  3. 제1항에 있어서, 상기 상하 단극착자 마그넷은
    상기 내삽 공간을 폐쇄시킨 상측 개방면에 백요크를 결합하여 상기 베어링하우징에 고정되는 것을 특징으로 하는 축계밀봉구조를 가지는 스핀들모터.
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