KR100740330B1

KR100740330B1 - 축 고정형 유체동압베어링모터

Info

Publication number: KR100740330B1
Application number: KR1020040044511A
Authority: KR
Inventors: 김상욱
Original assignee: (주)지엔더블유테크놀러지
Priority date: 2004-06-16
Filing date: 2004-06-16
Publication date: 2007-07-19
Also published as: KR20040060903A

Abstract

대용량의 정보를 기록 및/또는 수록이 가능하도록 다수매의 플래터(platter)를 채용함에 따른 하중부하에 대응할 수 있도록 하중 부하능력이 향상되도록 개량되고, 모터의 구동중에 발생되는 열을 효과적으로 분산하여서 오일의 온도상승을 최소화할 수 있도록 그 구조가 개량된 유체동압베어링 모터에 대해 개시한다. 이는 고정자에 대하여 회전자가 유체동압베어링에 의해 회전가능하게 지지되는 구조를 가지며, 고정자는 하부고정체(220)에 고정지지되는 하우징(100)과, 하우징의 중앙부에 하단부가 고정되고 상단부는 상부고정체(210)에 고정되는 샤프트(140)와, 샤프트(140)의 상단부 부분에 결합고정되는 환형의 스러스트플레이트(171)와, 하우징(100)의 중심부 하단에 결합고정되는 코일이 권선된 코어(130)를 포함하고,

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

이와 같은 축 고정형 유체동압베어링 모터는 샤프트(140)의 양단부를 고정시키고, 다수매의 플래터(400)들이 탑재되는 허브(150)를 회전체로 사용함으로써 회전효과로 인한 고속에서의 강성저하에 따른 진동등의 발생을 방지시킨다. 또한 샤프트(140)를 고정체로 사용함으로써 강성의 향상으로 다수매의 플래터(400)들을 탑 재가능하게 하여 대용량의 정보를 수록가능하게 한다. 또한, 코어와와 마그네트등의 전자기적 요소에 의한 열발생원과 스러스트 플레이트와 슬리이브 사이의 기계적 마찰에 의한 열발생원을 상호 분리하여 구성함으로써 발생된 열의 방출을 원할하게 하여 오일의 열화현상을 경감한다. 이에 따라서 오일의 점도 저하에 따른 하중지지력의 저하 및 추가적 마찰현상을 방지한다.

유체동압, 샤프트, 슬리이브, 플래터

Description

축 고정형 유체동압베어링모터{Fluid Dynamic Bearing Spindle Motor}

도 1은 종래 유체동압베어링모터를 나타낸 단면도,

도 2는 본 발명 축 고정형 유체동압베어링모터를 나타낸 단면도,

도 3은 커버블럭의 단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100...하우징 120...슬리이브

130...코아 140...샤프트

150...허브 160...마그네트

171...스러스트플레이트 170...커버블럭

210,220...상하부고정체 400...플래터

본 발명은 축고정형 유체동압베어링 모터(Fluid Dynamic Bearing Spindle Motor)에 관한 것으로써, 특히 대용량의 정보를 기록 및/또는 수록이 가능하도록 다수매의 플래터(platter)를 채용함에 따른 하중부하에 대응할 수 있도록 하중 부하능력이 향상되도록 개량되고, 모터의 구동중에 발생되는 열을 효과적으로 분산하 여서 오일의 온도상승을 최소화할 수 있도록 그 구조가 개량된 유체동압베어링 모터에 관한 것이다.

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

도 1 은 유체동압베어링을 채용하는 일예의 모터를 개략적으로 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, 내경면에는 오일이 유입되어 동압을 발생시키는 오일홈(미도시)이 형성되어 있다.

또한, 상기 샤프트(40)의 하단부에는 환형의 스러스트 플레이트(70)가 샤프트(40)와 함께 회전 가능하게 결합되어 있고, 하우징(10)의 내부 중심부에는 코일이 감겨지게 한 코어(30)가 고정 장착되어 있다.

상기 스러스트 플레이트(70)의 상하면에는 동압발생을 위한 홈(미도시)이 형성됨으로써 축방향으로의 유체동압이 발생되도록 이루어진다.

한편, 상기 슬리이브(20)의 하단부에는 상기 스러스트 플레이트(70) 및 샤프트(40)의 하단부를 회전가능하게 지지하는 커버플레이트(80)가 결합되어 있다.

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 마주보게 마그네트(60)가 설치된다.

상기와 같은 구성을 갖는 종래의 축회전형 유체동압 베어링 모터는 외부로부터의 전원이 코어(30)에 인가되면, 상기 코어(30)와 마그네트(60) 사이의 상호 전자기력에 의해 마그네트(60)가 부착된 허브(50)가 회전되며, 이로서 허브(50)와 결합된 샤프트(40)가 동시에 회전되게 된다.

이러한 모터의 구동시 슬리이브(20)의 내경부에 회전가능하게 결합된 샤프트(40)는 슬리이브(20)의 내경면(21) 또는 샤프트(40)의 외경면에 형성된 오일홈(미도시)에 발생되는 레이디얼(radial)방향의 유체동압에 의해서 슬리이브(20)의 내경면(21)과는 비접촉되는 상태에서 원활하게 회전될 수 있게 된다.

또한, 스러스트 플레이트(70)와 슬리이브(20) 및 커버플레이트(80)와의 사이에서는 스러스트(thrust)방향의 유체동압이 발생되어 회전지지된다.

그러나 상기와 같은 구조의 유체동압베어링을 채용한 모터는 다음과 같은 문제점을 가진다.

첫째, 허브(50)에 결합되어 함께 회전되는 플래터(platter)의 매수를 증가시켜서 대용량의 드라이브(HDD)를 추구하는 경우 회전체(허브 및 샤프트)의 부하량이 증가되어 진동등이 발생하는 문제점이 있다.

둘째, 모터의 구동시 코어(30)와 마그네트(60)등의 전자기적특성에 의해서 열이 발생되고, 또한 유체동압베어링을 구성하는 회전자와 고정자간의 상대속도로 인한 기계적 마찰열이 발생한다.

특히, 샤프트에 비해 지름이 큰 슬리이브(20)와 스러스트 플레이트(70)에서상대속도가 커지므로 열발생이 크다. 따라서 유체동압 베어링면을 형성하는 스러스트 플레이트(70)에서의 열발생으로 인해 오일 온도가 상승하게 되고 이로 인해 오일점도가 낮아지면서 유체동압베어링의 하중지지력이 감소되는 문제점이 있다.

또한, 하중지지력이 감소하게 되면 유체동압베어링면간의 간극이 더욱 좁아지게 되어 추가적인 열발생의 원인이 된다.

또한, 전자기적 열발생원과 기계적 마찰에 의한 열발생원이 상호 인접되어 있으므로 오일의 열화가 심화되어 오일의 수명을 단축시킬 뿐만 아니라, 상술한 바와 같은 오일점도의 급격한 저하로 모터의 구동특성을 저하시킨다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로써, 다음과 같은 목적을 가진다.

첫째, 허브에 결합되어 함께 회전되는 플래터(platter)의 매수를 증가시켜서 대용량의 드라이브(HDD)를 추구하더라도 안정된 구동이 가능하도록 회전체의 부하능력이 향상된 축 고정형 유체동압베어링모터를 제공하는 데 있다.

둘째, 전자기적 열발생원과 기계적 마찰에 의한 열발생원을 상호 분리하여 구성함으로써 열발생을 최소화하여 오일의 열화현상을 감소시킬 수 있도록 한 유체동압베어링 모터를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하는 본 발명은 고정자에 대하여 회전자가 유체동압베어링에 의해 회전가능하게 지지되는 유체동압베어링 모터에 있어서,

상기 고정자는 하부고정체에 고정지지되는 하우징과, 상기 하우징의 중앙부에 하단부가 고정되고 상단부는 상부고정체에 고정되는 샤프트와, 상기 샤프트의 상단부 부분에 결합고정되는 환형의 스러스트플레이트와, 상기 하우징의 중심부 하단에 결합고정되는 코일이 권선된 코어를 포함하고,

상기 회전자는 상기 샤프트에 회전가능하게 결합되어서 유체동압베어링에 의해 회전가능하게 지지되는 슬리이브와, 상기 슬리이브의 상단에 결합되어서 상기 슬리이브를 스러스트방향으로 지지하며 베어링내부의 압력을 향상시키는 커버블럭과, 상기 슬리이브의 외주연에 결합되어 함께 회전되며 하단 내주면에 상기 코어와 대향되어 설치되어 전자기회로를 형성하는 마그네트를 구비하는 허브를 포함하여 된 것을 특징으로 한다.

상기 본 발명의 특징에 의하면, 본 발명 유체동압베어링모터는 샤프트의 양단이 고정되는 구조를 가짐으로써 플래터(platter)의 매수증가와 같은 회전체의 무게가 증가되는 경우 종래 샤프트가 회전되는 경우보다도 고속회전에 따른 강성저하가 방지되어 안정된 구동을 가능하게 한다. 또한, 본 발명 유체동압베어링 모터는 코어와 마그네트등의 전자기적 요소에 의한 열발생원과 스러스트 플레이트와 슬리이브 사이의 기계적 마찰에 의한 열발생원을 상호 분리하여 구성함으로써 발생된 열의 방출을 원할하게 하여 오일의 열화현상을 경감한다.

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

본 발명 실시예의 축 고정형 유체동압 베어링모터는 샤프트의 양단이 고정되므로 허브에 복수매의 플래터들이 탑재되어 함께 회전될때 큰 하중에도 불구하고 안정된 구동이 가능하고, 전자기적요소에 의한 열발생원과 기계적 마찰에 의한 열발생원을 상호 분리하여 구성함으로써 발생된 열의 방출을 원할하게 한다.

또한, 샤프트가 회전가능하게 결합되는 슬리이브의 상단부를 유체동압을 형성하는 커버블럭으로 마감함으로써 유체동압베어링부의 내부압력을 상승시키고 오일의 누출을 효과적으로 방지시킨다.

이와 같은 본 발명 실시예의 특징들은 이하의 구체예에서 상세하게 설명되어진다.

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

상기 고정자는 하부고정체(220)에 고정지지되는 하우징(100)과, 상기 하우징(100)의 중앙부에 하단부가 고정되고 상단부는 상부고정체(210)에 고정되는 샤프트(140)와, 상기 샤프트(140)의 상단부 부분에 결합고정되는 환형의 스러스트플레이트(thrust plate;171)와, 상기 하우징(100)의 중심부 하단에 결합고정되는 코일이 권선된 코어(130)를 구비한다.

상기 회전자는 상기 샤프트(140)에 회전가능하게 결합되어서 유체동압베어링에 의해 회전가능하게 지지되는 슬리이브(120)와, 상기 슬리이브(120)의 상단에 결 합되어서 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)가 마련된 허브(150)를 구비한다.

상기 상,하부고정체(210)(220)는 예컨대, 하드디스크드라이브의 케이스일 수 있다.

상기 샤프트(140)의 외주면 또는 이에 대응되는 슬리이브(120)의 내경면에는 헤링본(herringbone) 형상 또는 스파이럴(spiral)형상의 유체홈(미도시)이 형성되어서 슬리이브(120)와의 사이에 유체동압이 형성되도록 한다.

또한, 스러스트플레이트(171)의 상,하측면 또는 이와 마주보는 슬리이브(120)의 상측면과 커버블럭(170)의 하측면에는 헤링본형상 또는 스파이럴 형상의 유체홈이 형성되어 유체동압이 발생되도록 되어 있다.

이와 같은 구조의 축 고정형 유체동압베어링모터는 다른 부품에 비하여 지름이 작고 길이가 길어서 강성이 적은 샤프트(140)의 양단부를 고정시키고, 다수매의 플래터(400)들이 탑재되는 허브(150)를 회전체로 사용함으로써 고속회전에 의한 강성저하에 따른 진동등의 발생을 방지시킨다. 또한 샤프트(140)를 고정체로 사용함으로써 강성의 향상으로 다수매의 플래터(400)들을 탑재가능하게 하여 대용량의 정보를 수록가능하게 한다.

상기 유체동압베어링모터는 코어(130)에 전원이 인가되면 하우징(100)과 샤프트(140) 그리고 코어(130)로 이루어지는 고정자에 대해 슬리이브(120)와 허브(150) 및 마그네트(160)로 구성된 회전자가 상대회전되게 된다.

고정된 샤프트(140)와 회전되는 슬리이브(120) 사이에 충전된 오일은 유체홈(미도시)부분에 집중되면서 고압을 형성하여 레이디얼방향의 유체동압베어링을 구성한다.

또한, 스러스트 플레이트(171)와 슬리이브(120) 사이에는 스러스트(thrust) 방향의 유체동압베어링을 구성한다.

상기와 같이 레이디얼방향의 유체동압베어링과 스러스트(thrust) 방향의 유체동압베어링에 의해서 샤프트(140)는 원할하게 회전된다.

또한, 회전되는 상기 커버블럭(170)의 내경면에 형성된 경사그루브(170a)(도 3 참조)에 오일압이 하방으로 작용함으로써, 슬리이브(120)와 샤프트(140) 사이의 내부압력을 상승시키고 오일의 누출을 방지시킨다.

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

또한, 기계적 마찰열이 발생되는 커버블럭(170) 및 스러스트플레이트(171)를 샤프트(140)의 상단부에 설치하여서, 코어(130)와 마그네트(160)의 전자기적 마찰열이 발생되는 부분과 분리하여 구성함으로써 발생된 열의 방출을 원할하게 한다.

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

상술한 바와 같은 본 발명은 다음과 같은 이점을 가진다.

첫째, 샤프트(140)의 양단부를 고정시키고, 다수매의 플래터(400)들이 탑재되는 허브(150)를 회전체로 사용함으로써 고속회전시에 발생하는 회전체의 강성저하에 따른 진동등의 발생을 방지시킨다. 또한 샤프트(140)를 고정체로 사용함으로써 강성의 향상으로 다수매의 플래터(400)들을 탑재가능하게 하여 대용량의 정보를 수록가능하게 한다.

둘째, 본 발명 유체동압베어링 모터는 코어와 마그네트등의 전자기적 요소에 의한 열발생원과 스러스트 플레이트와 슬리이브 사이의 기계적 마찰에 의한 열발생원을 상호 분리하여 구성함으로써 발생된 열의 방출을 원할하게 하여 오일의 열화현상을 경감한다. 이에 따라서 오일의 점도 저하에 따른 하중지지력의 저하 및 추가적 마찰현상을 방지한다.

세째, 슬리이브의 상단부에 유체동압을 형성하는 경사 그루브가 형성된 커버블럭을 채용함으로써, 슬리이브와 샤프트 사이의 내부압력을 향상시켜서 베어링 성능을 상승시키며, 높은 내부압력에 의한 오일의 누출을 효과적으로 방지시킨다.

Claims

고정자에 대하여 회전자가 유체동압베어링에 의해 회전가능하게 지지되는 유체동압베어링 모터에 있어서,

상기 고정자는 하부고정체(220)에 고정지지되는 하우징(100)과, 상기 하우징(100)의 중앙부에 하단부가 고정되고 상단부는 상부고정체(210)에 고정되는 샤프트(140)와, 상기 샤프트(140)의 상단부 부분에 결합고정되는 환형의 스러스트플레이트(171)와, 상기 하우징(100)의 중심부 하단에 결합고정되는 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 지지하며 내경면에 유체홈이 형성되어 베어링내부의 압력을 향상시키는 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)를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 축 고정형 유체동압베어링 모터.