KR100868919B1 - 모터 - Google Patents

Abstract

모터가 개시된다. 고정부재와, 고정부재와 결합되어 가상의 회전축을 중심으로 회전하는 회전부재와, 회전부재를 지지하도록 회전부재에 결합 또는 안착되는 플레이트와, 플레이트와의 사이에 소정의 공간이 형성되도록 플레이트의 적어도 일부를 커버하는 캡 및 플레이트와 캡 사이의 공간에 개재되는 유체를 포함하는 모터는, 내부의 압력을 균일하게 하여 안정성을 높일 수 있고, 높은 실(Seal)효과를 제공할 수 있다.

모터, 라디얼 실, 캡, 연통홀

Description

모터{Motor}

도 1은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 모터의 구조를 나타내는 단면도.

도 2는 도 1의 'A' 부분을 확대한 확대단면도.

도 3은 도 2의 'B' 부분을 확대한 확대단면도.

도 4는 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 모터의 구조를 나타내는 단면도.

도 5는 본 발명의 바람직한 제3 실시예에 따른 모터의 연통홀을 나타내는 사시도.

도 6은 본 발명의 바람직한 제4 실시예에 따른 모터의 구조를 나타내는 단면도.

도 7은 동압홈이 형성된 본 발명의 제1 실시예에 따른 모터를 나타내는 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10: 샤프트 12: 동압홈

20: 베이스커버 30: 슬리브

37: 연통홀 40: 캡

50: 플레이트 60: 허브

71: 제1 쓰러스트 베어링 72: 제2 쓰러스트 베어링

73: 캡베어링 74: 라디얼 베어링

75: 라디얼 실(radial seal)

본 발명은 모터에 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 여러 가지 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.

이 때문에, 오일의 유출을 방지 즉, 실(seal) 성능을 개선의 필요성이 제기되고 있다.

본 발명은 돌기와 플레이트의 평면 사이에 유체베어링의 누설을 방지하는 라디얼 실(radial seal)을 형성하고, 슬리브에 연통홀을 형성함으로써 높은 안정성과 높은 실(Seal)효과를 갖는 모터를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 고정부재, 고정부재와 결합되어 가상의 회전축을 중심으로 회전하는 회전부재, 회전부재를 지지하도록, 회전부재에 결합 또는 안착되는 플레이트, 플레이트와의 사이에 베어링 공간이 형성되도록 플레이트의 적어도 일부를 커버하는 캡 및 베어링 공간에 개재되는 캡베어링을 포함하는 모터가 제공된다.

고정부재와 회전부재의 일측면을 커버하는 베이스커버가 추가로 결합될 수 있으며, 베이스커버는 가압에 의해 고정부재 또는 회전부재에 접촉하도록 탄성 변형되는 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.

고정부재는 관통홀이 형성된 슬리브이고, 회전부재는 관통홀에 삽입되는 샤프트 또는 샤프트를 포함한 결합체일 수 있으며, 플레이트는 샤프트의 단면에 상응하는 제1 홀을 구비하고, 샤프트가 제1 홀에 삽입되도록 샤프트와 결합되어 슬리브 의 일측면에 안착되는 도넛 형상일 수 있다.

캡은, 플레이트의 외주면 및 평면을 커버하는 것이 좋으며, 플레이트의 평면을 커버하는 부분에 플레이트를 향하여 돌출되는 돌기가 형성되는 것이 좋다.

베어링 공간을 구획하는 캡의 내주면은 오목한 곡면을 포함하는 것이 좋다.

한편, 캡에 형성되는 돌기는 볼록한 곡면으로 이루어지고, 돌기와 캡의 내주면은 곡면으로 연결되는 것이 좋으며. 돌기와 플레이트의 평면 사이에는 캡베어링의 누설을 방지하는 라디얼 실(radial seal)이 형성되는 것이 좋다.

슬리브에는, 플레이트 및 캡이 안착되는 슬리브의 일측면이 함입 또는 돌출되도록 하는 단턱이 형성됨으로써, 체결을 견고히 할 수 있다.

한편, 플레이트와 슬리브 사이의 간극에는, 캡베어링과 연결되는 제1 쓰러스트(thrust) 베어링이 개재될 수 있으며,

슬리브와 샤프트 사이의 간극에는 제1 쓰러스트 베어링과 연결되는 라디얼(radial) 베어링이 개재되고, 슬리브와 베이스커버 사이의 간극에는 라디얼 베어링과 연결되는 제2 쓰러스트(thrust) 베어링이 개재될 수 있다.

제1 쓰러스트 베어링과 제2 쓰러스트 베어링은 연통홀에 의해 연결되는 것이 좋으며, 연통홀은 상기 슬리브를 관통하여 형성될 수 있다.

그러나, 슬리브는 관통홀이 형성된 내부 슬리브와, 내부 슬리브를 수용하도록 내부 슬리브 외주면에 결합되는 외부 슬리브로 나누어지고, 내부 슬리브와 외부 슬리브 사이의 간극에 연통홀이 형성될 수도 있다.

이때, 연통홀은 외부 슬리브에 형성되되, 외부 슬리브의 내주면에 길이방향 으로 형성되는 도랑의 형상인 것이 좋다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 고정부재와, 고정부재와 결합되어 가상의 회전축을 중심으로 회전하는 회전부재와, 회전부재를 지지하도록 회전부재에 결합 또는 안착되는 플레이트와, 회전부재와 고정부재의 일 측면을 커버하는 베이스커버와, 플레이트의 적어도 일부를 커버하는 캡을 포함하며, 캡과 플레이트 사이와, 플레이트와 고정부재 사이와, 고정부재와 회전부재 사이와, 회전부재와 베이스커버 사이로 이어지는 공간에 연속적으로 충전되는 유체를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터를 제시할 수 있다.

고정부재는 관통홀이 형성된 슬리브를 포함하고, 회전부재는 관통홀에 삽입되는 샤프트를 포함하며, 플레이트는 샤프트의 단면에 상응하는 제1 홀을 구비하고, 샤프트가 제1 홀에 삽입되도록 샤프트와 결합되어 슬리브의 일 특면에 안착되는 도넛 형상일 수 있다.

한편 캡은 플레이트의 외주면 및 평면을 커버하는 형상으로 이루어질 수 있으며, 캡은 플레이트의 평면을 커버하는 부분에 플레이트를 향하여 돌출되는 돌기가 형성될 수 있다. 또한 캡의 내주면에는 오목한 곡면이 형성될 수 있다.

돌기와 플레이트의 평면 사이에는 유체의 누설을 방지하는 라디얼 실(radial seal)이 형성될 수 있다.

전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위을 포함 한 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.

이하, 본 발명에 따른 모터의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

일반적으로 모터는, 회전부재와, 회전부재의 회전운동을 지지하는 고정부재 및 회전부재와 고정부재 사이에 개재되는 베어링을 기본으로 이루어진다. 예를 들면, 회전부재로는 샤프트 및 샤프트에 결합되어 함께 회전하는 허브, 플레이트 등의 결합체가 있으며, 고정부재로는, 샤프트를 둘러싸는 슬리브 등이 있다.

그러나, 회전부재와 고정부재는 구성요소 자체에 의해 결정되는 것이 아니라, 설계에 의해 수행되는 기능에 따라 결정되는 것이다. 즉, 샤프트가 고정되고, 샤프트를 둘러싸는 슬리브가 회전하는 경우도 있을 수 있으며, 이때에는 샤프트가 고정부재가 되고, 슬리브가 회전부재가 된다.

이하에서 설명할 본 발명의 실시예들에서는, 고정부재로서 슬리브를, 회전부재로서, 샤프트 및 이에 결합되는 플레이트와 허브를 제시하여, 이를 기준으로 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 모터의 구조를 나타내는 단면도이고, 도 2는 도 1의 'A' 부분을 확대한 확대단면도이며, 도 3은 도 2의 'B' 부 분을 확대한 확대단면도이다. 도 1 내지 도 3을 참조하면, 샤프트(10), 베이스커버(20), 슬리브(30), 연통홀(37), 관통홀(39), 캡(40), 돌기(41), 플레이트(50), 허브(60), 캡베어링(73), 라디얼 실(75)(radial seal), 영구자석(91), 베이스(95), 마그네트(97), 전자석부(99)가 도시되어 있다.

샤프트(10)는 회전운동의 중심축으로서, 추후 설명할 허브(60)와 결합되어 허브(60)와 일체로 회전할 수 있으며, 이하에서 설명할 슬리브(30)의 관통홀(39)에 삽입된다.

슬리브(30)는 샤프트(10)의 외주면을 커버하여 샤프트(10)의 안정적인 회전운동을 유지할 수 있는 수단이다. 슬리브(30)의 내부에는 샤프트(10)가 삽입될 수 있도록 관통홀(39)이 형성되며, 관통홀(39)에 샤프트(10)가 삽입되어 커버됨으로써 회전운동 시 슬리브(30)에 의해 지지될 수 있다. 슬리브(30)와 샤프트(10) 사이의 간극에는 이하에서 설명할 라디얼(radial) 베어링이 개재된다.

라디얼 베어링(74)은 유체베어링으로, 슬리브(30)와 샤프트(10) 사이의 간극에 개재되며, 샤프트(10)의 회전운동 시 샤프트(10)를 지지하여 샤프트(10)의 회전운동을 안정적으로 유지할 수 있다. 라디얼 베어링(74)은 샤프트(10)와 슬리브(30) 사이의 간극에 오일(oil)을 주입함으로써 형성될 수 있다. 한편, 본 실시예에서는 라디얼 베어링(74)을 이루는 것으로 오일(oil)을 제시하였으나, 설계상의 필요에 따라 다양하게 변경할 수 있음은 물론이다.

한편, 라디얼 베어링의 작동 효율을 높이기 위하여, 도 7에 도시된 바와 같이, 샤프트의 표면에 동압홈(12)이 형성될 수 있다. 동압홈(12)에 의해, 모터의 작 동 시 라디얼 베어링을 이루는 유체의 흐름을 소정 방향으로 유도할 수 있게 되고, 이러한 유체의 흐름에 의해 유체압 즉, 동압을 보다 효율적으로 제공할 수 있게 되는 것이다.

이러한 동압홈(12)은 에칭과 같은 화학적 방법을 통해 형성될 수도 있으며, 레이저 가공 등과 같은 물리적 방법을 통해 형성될 수도 있다. 또한, 동압홈은 헤링본(herringbone) 형상 또는 스파이럴(spiral) 형성으로 형성될 수도 있다.

본 실시예에서는 동압홈(12)이 샤프트의 표면에 형성되는 경우를 제시하였으나, 동압홈을 샤프트와 대향하는 슬리브의 내벽에 형성할 수도 있음은 물론이고, 동압홈의 모양과 크기 및 개수 등을 필요에 따라 다양하게 변경하여 적용할 수 있음 또한 물론이다.

베이스커버(20)는 샤프트(10)의 타 측에서 관통홀(39)을 커버할 수 있는 수단으로서, 슬리브(30)의 일측면에 결합되며, 베이스커버(20)가 결합되는 슬리브(30)의 일측면의 형상에 상응하는 형상으로 이루어질 수 있다.

한편, 베이스커버(20)는 탄성 변형되는 재질을 포함하여 이루어진다. 이를 통하여 본 실시예에 따른 모터를 조립하는 과정에서, 베이스커버(20)에 지지하중을 가하여, 샤프트(10)가 슬리브(30)의 관통홀(39)에 용이하고, 정밀하게 삽입되도록 할 수 있다. 베이스커버(20)와 슬리브(30) 사이의 간극에는 이하에서 설명할 제2 쓰러스트(thrust) 베어링이 개재될 수 있다.

제2 쓰러스트(thrust) 베어링은 유체베어링으로서, 베이스커버(20)와 슬리브(30) 사이의 간극에 개재되고, 샤프트(10)를 축 방향으로 지지하며, 샤프트(10) 의 원활한 회전운동을 유지할 수 있게 한다.

제2 쓰러스트(thrust) 베어링은 슬리브(30)와 베이스커버(20) 사이의 간극에 오일(oil)을 주입함으로써 형성될 수 있으며, 상술한 라디얼 베어링(74)과 연결된다. 즉, 슬리브(30)와 베이스커버(20) 사이의 간극과, 슬리브(30)와 샤프트(10) 사이의 간극은 서로 연통되고, 각각에 주입되는 오일은 자유롭게 유동하여 순환할 수 있는 것이다. 한편, 본 실시예에서는 제2 쓰러스트 베어링(72)을 이루는 것으로 오일을 제시하였으나, 설계상의 필요에 따라 다양하게 변경할 수 있음은 물론이다.

한편, 제2 쓰러스트 베어링의 작동 효율을 높이기 위하여, 베이스커버와 대향하는 슬리브의 내벽 또는 베이스커버의 표면에 동압홈(미도시)이 형성될 수 있다. 동압홈(미도시)에 의해, 모터의 작동 시 제2 쓰러스트 베어링을 이루는 유체의 흐름을 소정 방향으로 유도할 수 있게 되고, 이러한 유체의 흐름에 의해 유체압 즉, 동압을 보다 효율적으로 제공할 수 있게 되는 것이다. 이러한 동압홈의 형성방법 및 그 형상은 앞서 설명한 바와 유사하므로 이에 대한 설명은 생략하도록 한다.

플레이트(50)는 중앙에 샤프트(10)의 단면에 상응하는 제1 홀을 구비하는 도넛 형상일 수 있다. 제1 홀에는 샤프트(10)가 삽입되어 결합되며, 플레이트(50)의 일측면은 슬리브(30)의 일측면에 안착된다.

플레이트(50)는 샤프트(10)와 별도로 제조되어 샤프트(10)에 결합될 수도 있으나, 제조 시부터 샤프트(10)와 일체로 형성될 수도 있으며, 샤프트(10)의 회전운동 시 샤프트(10)를 따라 회전운동을 할 수 있게 된다. 플레이트(50)와 슬리브(30) 사이의 간극에는 이하에서 설명할 제1 쓰러스트(thrust) 베어링이 개재될 수 있다.

제1 쓰러스트(thrust) 베어링은 유체베어링으로서 플레이트(50)와 슬리브(30) 사이의 간극에 개재될 수 있고, 플레이트(50)를 지지하며, 플레이트(50)의 회전운동 시 플레이트(50)와 슬리브(30) 사이의 마찰을 줄일 수 있으며, 안정적인 운동을 유지할 수 있도록 한다.

한편, 제1 쓰러스트 베어링의 작동 효율을 높이기 위하여, 플레이트와 대향하는 슬리브의 상면 또는 플레이트의 하면에 동압홈(미도시)이 형성될 수 있다. 동압홈(미도시)에 의해, 모터의 작동 시 제1 쓰러스트 베어링을 이루는 유체의 흐름을 소정 방향으로 유도할 수 있게 되고, 이러한 유체의 흐름에 의해 유체압 즉, 동압을 보다 효율적으로 제공할 수 있게 되는 것이다. 이러한 동압홈의 형성방법 및 그 형상은 앞서 설명한 바와 유사하므로 이에 대한 설명은 생략하도록 한다.

제1 쓰러스트(thrust) 베어링은 플레이트(50)와 슬리브(30) 사이의 간극에 오일(oil)을 주입함으로써 형성될 수 있으며, 상술한 라디얼 베어링(74)과 연결된다. 즉, 플레이트(50)와 슬리브(30) 사이의 간극과, 슬리브(30)와 샤프트(10) 사이의 간극은 서로 연통되고, 각각에 주입되는 오일은 자유롭게 유동하여 순환할 수 있는 것이다. 이로써, 제1 쓰러스트 베어링(71)과 라디얼 베어링(74) 및 제2 쓰러스트 베어링(72)은 모두 연결될 수 있다. 한편, 본 실시예에서는 제1 쓰러스트 베어링(71)을 이루는 것으로 오일을 제시하였으나, 설계상의 필요에 따라 다양하게 변경할 수 있음은 물론이다.

캡(40)은 플레이트(50)의 외주연부(45)와의 사이에 베어링 공간이 형성되도록 플레이트(50)의 외주면 및 일측면을 커버하며, 슬리브(30)의 일측면에 안착된 다. 여기서 플레이트(50)의 외주연부란 플레이트(50)의 일측면의 외주부와 외주면을 포함하는, 플레이트(50)의 모서리부분을 의미하며, 도 3의 참조번호 45를 통해 명확히 확인할 수 있다.

캡(40)은 캡이 안착되는 슬리브(30)의 일측면의 형상에 상응하는 형상을 가진다. 이에 대한 구체적인 예는 추후에 슬리브(30)의 일측면의 형상을 설명하면서 병행하도록 한다.

한편, 캡의 플레이트(50)의 일측면을 커버하는 부분에는 플레이트(50)를 향하여 돌출되는 돌기(41)가 형성될 수 있다. 돌기(41)가 형성됨으로써 캡(40)과 플레이트(50)의 일측면 사이의 간극은 플레이트(50)의 지름방향으로 소정의 위치에서 최소를 이루며, 최소를 이루는 지점을 기준으로 상기 간극이 다시 증가하는 형상을 가지게 된다.

돌기(41)를 통하여, 캡(40)과 플레이트(50)의 일측면 사이의 간극이 최소가 되는 지점을 형성할 수 있고, 이를 통해 추후 설명할 캡베어링(73)을 이루는 유체의 누설을 감소시킬 수 있으며 유체의 흐름 또한 제어할 수 있게 된다. 캡베어링(73)을 이루는 유체의 흐름에 대해서는 추후에 구체적으로 설명하도록 한다.

또한 돌기(41)는 볼록한 곡면으로 이루어지며, 베어링 공간을 구획하는 캡의 내주면과 곡면으로 연결된다. 돌기(41)를 볼록한 곡면으로 완만하게 형성함으로써, 이하에서 설명할 캡베어링(73)을 이루는 유체의 유동을 원활하게 할 수 있게 되어, 궁극적으로 모터의 회전운동을 안정적으로 유지할 수 있게 된다.

한편, 플레이트(50)의 외주연부(45)와 캡에 의해 구획되는 베어링 공간에는 캡베어링(73)이 개재된다.

캡베어링(73)은 유체베어링으로서, 베어링 공간에 오일(oil)을 주입하여 형성될 수 있으며, 상술한 제1 쓰러스트 베어링(71)과 연결된다. 즉, 플레이트(50)와 슬리브(30) 사이와, 베어링 공간은 서로 연통되고, 각각에 주입되는 오일은 자유롭게 유동하여 순환할 수 있는 것이다. 이로써, 제1 쓰러스트 베어링(71)과 라디얼 베어링(74), 제2 쓰러스트 베어링(72) 및 캡베어링(73)은 모두 연결될 수 있다. 한편, 본 실시예에서는 캡베어링(73)을 이루는 것으로 오일을 제시하였으나, 설계상의 필요에 따라 다양하게 변경할 수 있음은 물론이다.

캡베어링(73)은 플레이트(50)의 외주면과 일측면을 지지하며, 플레이트(50)의 회전운동을 안정적으로 유지할 수 있다. 이러한 캡베어링의 기능에 대해 이하에서 보다 구체적으로 설명하도록 한다.

모터가 작동하면, 제1 쓰러스트 베어링(71)에 의해 플레이트(50)에 동압이 제공되고, 이로 인해 플레이트(50)는 부상하게 된다. 이러한 플레이트의 부상은 모터의 작동을 불안정하게 하는 요인이 될 수 있다.

이렇게 플레이트가 부상하는 경우, 캡(40)에 의해 형성되는 베어링 공간에 존재하는 유체(본 실시예의 경우 오일)의 일부는, 캡의 오목한 곡면에 의해 플레이트보다 상대적으로 위쪽에 위치할 수 있게 되고, 이로 인해 플레이트의 부상을 저지하는 방향으로 압력을 공급할 수 있게 된다. 즉, 캡에 의해 형성되는 베어링 공간에 존재하는 유체에 의해 플레이트는 지지될 수 있게 되는 것이다. 이를 통해, 플레이트는 회전운동을 안정적으로 유지할 수 있게 된다.

이와 같이 캡(40)에 의해 형성되는 베어링 공간에 존재하는 유체는 플레이트(50)를 지지하는 베어링으로서의 기능을 수행할 수도 있다. 그러나 이 뿐만 아니라, 제1 쓰러스트 베어링(71)을 이루는 유체가 증발 등을 통하여 소실되는 경우, 이를 보충하여 공급해줄 수 있는 유체 저장소로서의 기능 또한 수행할 수 있다.

다른 한편, 돌기(41)와 플레이트(50)의 평면 사이에는 캡베어링(73)을 이루는 오일의 누설을 방지하기 위한 라디얼 실(radial seal, 75)이 형성된다. 라디얼 실(75)은 돌기(41)와 플레이트(50)의 평면 사이에 형성되어 캡베어링(73)을 이루는 오일의 누설을 방지하는 마개 역할을 수행한다. 본 실시예에 따르면, 오일과 다른 별도의 물질로 형성되는 것이 아니라, 상술한 캡의 형상에 따라 모세관 현상 및 표면장력을 이용함으로써 오일의 누설을 방지할 수 있게 된다.

허브(60)는 샤프트(10)의 일측에 결합되며, 샤프트(10)의 축에 수직하는 방향으로 연장되어 형성될 수 있다. 허브(60)는 영구자석(91)과 전자석부(99)로 이루어진 동력발생수단으로부터 동력을 전달받아 회전 운동할 수 있으며, 허브(60)의 회전운동에 따라 샤프트(10) 또한 회전 운동할 수 있게 된다.

도 1에 나타난 실시예에서는 동력발생수단으로 허브(60)와 결합된 영구자석(91) 및 영구자석(91)에 인접하여 형성된 전자석부(99)를 제시하였으나, 동력발생수단을 이루는 구성요소 및 각 구성요소의 결합위치는 설계상의 필요에 따라 다양하게 변경할 수 있음은 물론이다.

한편, 허브(60)의 외주면에는 필요에 따라 여러 가지의 회전체가 결합될 수 있다. 예를 들어 LSU(Laser Scanning Unit) 경우에는 회전다면경이 결합될 수 있으 며, 하드디스크 드라이브 경우에는 디스크가 결합될 수 있다.

또한, 도 1을 참조하면, 허브의 단부에 결합된 영구자석(91)에 인접하여 마그네트(97)가 결합된다. 이때, 마그네트(97)는 허브(60)에 결합된 영구자석(91)과 서로 인력을 발생하도록 착자된다. 이를 통해, 허브(60)는 플레이트(50)에 압력을 가할 수 있게 되어, 모터가 안정적으로 작동할 수 있게 된다. 이러한 모터의 작동에 대해서는, 추후에 구체적으로 설명하도록 한다.

슬리브(30)는 상술한 바와 같이 샤프트(10)의 외주면을 커버하여 샤프트(10)의 안정적인 회전운동을 유지할 수 있는 수단이다. 슬리브(30)의 내부에는 샤프트(10)가 삽입될 수 있도록 관통홀(39)이 형성되며, 관통홀(39)에 샤프트(10)가 삽입되어 커버됨으로써 회전운동 시 슬리브(30)에 의해 그 외주면이 지지된다.

한편, 슬리브(30)에는, 플레이트(50) 및 캡이 안착되는 일측면이 돌출되도록 단턱(31)이 형성될 수 있으며, 다른 한편, 플레이트(50) 및 캡이 안착되는 일측면이 함입되도록 단턱(32)이 형성될 수도 있다. 이러한 슬리브(30)의 일측면의 형상에 상응하도록 캡이 형성될 수도 있다.

도 2를 참조하면, 플레이트(50) 및 캡이 안착되는 슬리브(30)의 일측면이 돌출되도록 단턱(31)이 형성된 것을 확인할 수 있다. 이러한 슬리브(30)의 형상에 상응하여 캡은 플레이트(50)의 외주면부 및 단턱을 모두 커버하는 형상으로 형성되어 있다. 이를 통하여, 슬리브(30)와 플레이트(50) 및 캡의 결합을 용이하게 수행할 수 있으며, 또한, 견고하게 결합될 수 있다.

다른 실시예로, 도 6을 참조하면, 플레이트(50) 및 캡이 안착되는 슬리브의 일측면이 함입되도록 단턱(32)이 형성된 것을 확인할 수 있다. 이러한 슬리브의 형상에 상응하여 캡(40')은 플레이트(50)의 외주면부를 커버하되, 캡(40')의 외주면은 단턱(32)에 의해 커버되는 형상으로 형성되어 있다. 이를 통하여, 슬리브(30)와 플레이트(50) 및 캡(40')의 결합을 용이하게 수행할 수 있으며, 견고한 결합을 가능하게 할 수 있다.

슬리브(30)의 소정의 위치에는 제1 쓰러스트 베어링(71)과 제2 쓰러스트 베어링(72)을 연결하는 연통홀(37)이 형성된다. 연통홀(37)을 통하여 제1 쓰러스트 베어링(71)을 이루는 오일과 제2 쓰러스트 베어링(72)을 이루는 오일이 원활히 순환할 수 있으며, 이를 통해 모터 내부의 각 유체베어링에 발생하는 압력을 균일화 할 수 있음은 물론이고, 내부에 존재하는 기포 등을 순환에 의해 배출하기 쉬운 라디얼 실(75) 부위로 이동시킬 수도 있게 된다. 도 6의 점선화살표는 기포의 이동방향을 나타낸다. 이를 통하여 모터의 안정성을 향상시킬 수 있게 된다.

다른 실시예로, 도 4를 참조하면, 슬리브(30)는 관통홀(39)이 형성된 내부 슬리브(33)와, 내부 슬리브를 수용하도록 내부 슬리브의 외주면에 결합되는 외부 슬리브(34)를 포함하며, 내부 슬리브(33)와 외부 슬리브(34) 사이의 간극에 연통홀(37a)이 형성되는 모터를 제시할 수 있다.

내부 슬리브(33)의 재질 또는 구조적 특성 때문에 가공을 통하여 관통홀(39)을 형성하기 곤란한 경우, 내부 슬리브(33) 및 내부 슬리브를 수용하도록 내부 슬리브의 외주면에 결합되는 외부 슬리브(34)가 형성되도록 하고, 내부 슬리브(33)와 외부 슬리브(34) 사이의 간극에 연통홀(37a)이 형성되도록 하는 것이다. 이러한 구 조를 통하여서도 상술한 바와 같은, 연통홀(37)을 형성함으로써 얻을 수 있는 효과를 나타낼 수 있게 된다.

또 다른 실시예로, 도 5를 참조하면, 외부 슬리브(34)에 연통홀(37b)을 형성하되, 외부 슬리브(34)의 내주면에 길이 방향으로 도랑을 형성함으로써 연통홀(37b)을 형성한 모터를 제시할 수 있다. 외부 슬리브(34)의 내주면에 도랑을 형성하고, 내부 슬리브(33)와 결합하는 것만으로도 연통홀(37b)을 형성할 수 있으므로, 연통홀(37b) 형성 공정을 단순화할 수 있게 된다. 도랑의 형상 및 형성되는 위치는 설계상의 필요에 따라 다양하게 변경할 수 있음은 물론이다.

이 외에도, 외부 슬리브(34)를 관통하는 연통홀을 형성할 수 있음 역시 당연하다.

한편, 전술한 바와 같이 캡(40)과 플레이트(50) 사이의 베어링 공간에 개재되는 유체와, 플레이트(50)와 슬리브(30) 사이의 제1 쓰러스트 베어링(71)을 이루는 유체와, 샤프트(10)와 슬리브(30) 사이의 라디얼 베어링(74)을 이루는 유체와, 샤프트(10)와 베이스커버(20) 사이의 제2 쓰러스트 베어링(72)을 이루는 유체는 서로 연결된다. 서로 연결되어 순환이 이루어질 수 있도록 함으로써 압력을 균일화하는 효과 등을 나타낼 수 있도록 하기 위한 것이다.

이를 보다 효율적으로 수행하기 위하여, 캡(40)과 플레이트(50) 사이와, 플레이트(50)와 슬리브(30) 사이와, 샤프트(10)와 슬리브(30) 사이와, 샤프트(10)와 베이스커버(20) 사이로 이어지는 공간에 유체를 연속적으로 충전할 수 있다. 즉, 유체가 주입될 수 있는 공간에 유체를 끊김 없이 채움(full fill)으로써 유체 간의 순환이 원활하게 이루어지도록 할 수 있게 되며, 유체에 의한 압력이 균일하게 유지되도록 할 수 있다.

다음으로, 본 실시예에 따른 모터의 작동에 대해 설명하도록 한다.

도 3의 (a)는 본 실시예에 따른 모터의 정지 시 캡베어링(73)을 나타내는 단면도이고, (b)는 본 실시예에 따른 모터의 작동 시 캡베어링(73)을 나타내는 단면도이다.

본 실시예에 따른 모터가 작동을 하면, 허브(60), 샤프트(10) 및 플레이트(50)는 회전운동을 하게 된다. 이때, 플레이트(50)는 부상하게 되고, 이에 따라 플레이트(50)와 슬리브(30) 사이의 간극이 커져, 캡베어링(73)의 오일의 일부가 플레이트(50)와 슬리브(30) 사이의 간극으로 끌려 들어가게 된다.

이로 인해, 라디얼 실(75) 역시 플레이트(50)의 외주연 방향으로 이동하게 되고, 이는 오일의 누설을 방지하는 실(seal)효과가 향상되는 결과로 이어지게 된다.

이 때에 또한, 회전운동에 의한 원심력 역시 오일에 가해지게 되므로, 실(seal)효과는 더욱 향상될 수 있게 된다.

한편, 캡의 오목한 곡면으로 이동한 오일은, 중력에 의해, 플레이트에 부상을 저지하는 방향으로 가압하게 된다. 이로써 플레이트의 부상으로 인해 발생할 수 있는 불안정한 작동을 방지할 수 있게 된다.

또한, 허브의 단부에 결합된 영구자석과, 영구자석에 인접하여 개재된 마그 네트(97) 사이의 인력에 의하여, 플레이트의 부상을 억제할 수 있게 된다. 이로써, 플레이트의 부상으로 인해 발생할 수 있는 불안정한 작동을 더욱 방지할 수 있게 된다.

전술한 실시예 외의 많은 실시예들이 본 발명의 청구범위 내에 존재한다.

상술한 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 모터는 돌기와 플레이트의 평면 사이에 유체베어링의 누설을 방지하는 라디얼 실(radial seal)을 형성하고, 슬리브에 연통홀을 형성함으로써 높은 안정성과 높은 실(Seal)효과를 제공할 수 있다.

Claims (24)

1. 고정부재;

   상기 고정부재와 결합되어 가상의 회전축을 중심으로 회전하는 회전부재;

   상기 회전부재를 지지하도록, 상기 회전부재에 결합 또는 안착되는 플레이트;

   상기 플레이트와의 사이에 소정의 공간이 형성되도록 상기 플레이트의 적어도 일부를 커버하는 캡; 및

   상기 플레이트와 상기 캡 사이의 공간에 개재되는 유체를 포함하며,

   상기 캡의 내주면은 오목한 곡면을 포함하는 것을 특징으로 하는 모터.
2. 제1항에 있어서,

   상기 고정부재는 관통홀이 형성된 슬리브를 포함하고,

   상기 회전부재는 상기 관통홀에 삽입되는 샤프트를 포함하며,

   상기 플레이트는 상기 샤프트의 단면에 상응하는 제1 홀을 구비하고, 상기 샤프트가 상기 제1 홀에 삽입되도록 상기 샤프트와 결합되어 상기 슬리브의 일측면에 안착되는 도넛 형상인 것을 특징으로 하는 모터.
3. 제2항에 있어서,

   상기 캡은, 상기 플레이트의 외주면 및 평면을 커버하는 것을 특징으로 하는 모터.
4. 제3항에 있어서,

   상기 캡은 상기 플레이트의 평면을 커버하는 부분에서 상기 플레이트를 향하여 돌출되는 돌기를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터.
5. 삭제
6. 제4항에 있어서,

   상기 돌기는 볼록한 곡면으로 이루어지며, 상기 돌기와 상기 캡의 내주면은 곡면으로 연결되는 것을 특징으로 하는 모터.
7. 제4항 또는 제6항에 있어서,

   상기 돌기와 상기 플레이트의 평면 사이에는 상기 유체의 누설을 방지하는 라디얼 실(radial seal)이 형성되는 것을 특징으로 하는 모터.
8. 제1항에 있어서,

   상기 고정부재와 상기 회전부재의 일측면을 커버하는 베이스커버를 더 포함하는 모터.
9. 제8항에 있어서,

   상기 베이스커버는 가압에 의해 상기 고정부재 또는 상기 회전부재에 접촉하도록 탄성 변형되는 재질을 포함하는 것을 특징으로 하는 모터.
10. 제3항에 있어서,

    상기 슬리브는, 상기 플레이트 및 상기 캡이 안착되는 상기 슬리브의 일측면이 함입되도록 하는 단턱을 포함하는 것을 특징으로 하는 모터.
11. 제3항에 있어서,

    상기 슬리브는, 상기 플레이트 및 상기 캡이 안착되는 상기 슬리브의 일측면 이 돌출되도록 하는 단턱을 포함하는 것을 특징으로 하는 모터.
12. 제3항, 제4항, 제6항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 플레이트와 상기 슬리브 사이의 간극에는 제1 쓰러스트(thrust) 베어링이 개재되며, 상기 제1 쓰러스트 베어링은 상기 캡베어링과 연결되는 것을 특징으로 하는 모터.
13. 제12항에 있어서,

    상기 슬리브와 상기 샤프트의 타측면을 커버하는 베이스커버를 더 포함하며,

    상기 슬리브와 상기 샤프트 사이의 간극에는 상기 제1 쓰러스트 베어링과 연결되는 라디얼(radial) 베어링이 개재되고, 상기 슬리브와 상기 베이스커버 사이의 간극에는 상기 라디얼 베어링과 연결되는 제2 쓰러스트(thrust) 베어링이 개재되는 것을 특징으로 하는 모터.
14. 제13항에 있어서,

    상기 제1 쓰러스트 베어링과 상기 제2 쓰러스트 베어링을 연결하는 연통홀을 더 포함하는 모터.
15. 제14항에 있어서,

    상기 연통홀은 상기 슬리브를 관통하여 형성되는 것을 특징으로 하는 모터.
16. 제14항에 있어서,

    상기 슬리브는 상기 관통홀이 형성된 내부 슬리브와, 상기 내부 슬리브를 수용하도록 상기 내부 슬리브 외주면에 결합되는 외부 슬리브를 포함하며,

    상기 연통홀은 상기 내부 슬리브와 상기 외부 슬리브 사이의 간극에 형성되는 것을 특징으로 하는 모터.
17. 제14항에 있어서,

    상기 슬리브는 상기 관통홀이 형성된 내부 슬리브와, 상기 내부 슬리브를 수용하도록 상기 내부 슬리브 외주면에 결합되는 외부 슬리브를 포함하며,

    상기 연통홀은 상기 외부 슬리브에 형성되는 것을 특징으로 하는 모터.
18. 제17항에 있어서,

    상기 연통홀은 상기 외부 슬리브의 내주면에 길이방향으로 형성되는 도랑을 포함하는 것을 특징으로 하는 모터.
19. 고정부재;

    상기 고정부재와 결합되어 가상의 회전축을 중심으로 회전하는 회전부재;

    상기 회전부재를 지지하도록, 상기 회전부재에 결합 또는 안착되는 플레이트;

    상기 회전부재와 상기 고정부재의 일 측면을 커버하는 베이스커버;

    상기 플레이트의 적어도 일부를 커버하는 캡을 포함하며,

    상기 캡과 상기 플레이트 사이와, 상기 플레이트와 상기 고정부재 사이와, 상기 고정부재와 상기 회전부재 사이와, 상기 회전부재와 상기 베이스커버 사이로 이어지는 공간에 연속적으로 충전되는 유체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모터.
20. 제19항에 있어서,

    상기 고정부재는 관통홀이 형성된 슬리브를 포함하고,

    상기 회전부재는 상기 관통홀에 삽입되는 샤프트를 포함하며;

    상기 플레이트는 상기 샤프트의 단면에 상응하는 제1 홀을 구비하고, 상기 샤프트가 상기 제1 홀에 삽입되도록 상기 샤프트와 결합되어 상기 슬리브의 일 측면에 안착되는 도넛 형상인 것을 특징으로 하는 모터.
21. 제20항에 있어서,

    상기 캡은 상기 플레이트의 외주면 및 평면을 커버하는 것을 특징으로 하는 모터.
22. 제21항에 있어서,

    상기 캡은 상기 플레이트의 평면을 커버하는 부분에서 상기 플레이트를 향하여 돌출되는 돌기를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터.
23. 제22항에 있어서,

    상기 돌기와 상기 플레이트의 평면 사이에는 상기 유체의 누설을 방지하는 라디얼 실(radial seal)이 형성되는 것을 특징으로 하는 모터.
24. 제19항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 캡의 내주면은 오목한 곡면을 포함하는 것을 특징으로 하는 모터.

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