KR101037483B1 - 엔코더가 탑재된 스핀들 모터 어셈블리 - Google Patents

Abstract

본 발명은 엔코더가 탑재된 스핀들 모터 어셈블리에 관한 것으로, 상부면에 커넥터가 실장된 회로기판, 상기 회로기판에 설치되어 탑재된 디스크를 회전시키는 스핀들 모터, 및 상기 커넥터의 상부에 탑재되어 상기 디스크의 인식마크를 감지하여 상기 디스크의 회전속도를 감지하는 엔코더를 포함하는 것을 특징으로 하며, 엔코더를 커넥터의 상부에 탑재함으로써 부품수가 감소되고 원가를 절감할 수 있는 엔코더가 탑재된 스핀들 모터 어셈블리를 제공한다.

스핀들 모터, 베이스 플레이트, 회로기판, 엔코더, 커넥터

Description

엔코더가 탑재된 스핀들 모터 어셈블리{SPINDLE MOTOR ASSEMBLY MOUNTED ENCODER}

본 발명은 엔코더가 탑재된 스핀들 모터 어셈블리에 관한 것이다.

스핀들 모터는 ODD(Optical Disk Drive)의 내부에 설치되어, 직선운동하는 광 픽업이 디스크에 기록된 데이터를 읽을 수 있도록 디스크를 회전시키는 기능을 한다.

ODD의 기술 진보에 따라, CD(Compact Disk) 또는 DVD(Digital Versatile Disk)의 표면에 원하는 디자인을 레이저로 인쇄하는 라이트 스크라이브(Light Scribe) 기능이 부가된 ODD가 개발되어 사용되고 있다. 그런데, 디스크에 기록된 정보를 재생하거나 디스크에 정보를 기록하기 위해서는 디스크를 약 5,400rpm 정도의 고속으로 회전시켜야 하고, 디스크의 표면에 디자인을 인쇄하기 위해서는 디스크를 40rpm정도의 저속으로 회전시켜야 한다.

이를 위하여, 스핀들 모터에는 디스크의 표면에 디자인을 인쇄할 때, 디스크가 적정한 회전속도로 회전되는지를 감지하는 엔코더(Encoder)가 설치된다.

도 1 및 도 2에는 종래의 일 예에 따른 엔코더가 탑재된 스핀들 모터의 일부 구성을 보인 평면도 및 단면도가 각각 도시되어 있다. 이를 참조하여 종래의 엔코더 설치구조를 설명한다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 엔코더(40)는 턴테이블에 탑재된 디스크(50)의 인식마크(52) 하측의 베이스 플레이트(10)에 부착된 회로기판(20)에 설치된다.

여기서, 베이스 플레이트(10)에 부착되는 회로기판(20)에는 모터구동 IC의 다기능화, 복합화로 인하여 점차 복잡하고, 다양한 회로 및 칩부품을 좁은 공간에 탑재하고자 하는 필요성에 따라 반도체 IC(미도시), 칩부품(미도시), 및 커넥터(60) 등이 상부면에 표면 실장된다.

이때, 엔코더(40)는 디스크(50)에 소정 간격범위 내로 접근되어야 원하는 사양의 정확도를 얻을 수 있기 때문에, 회로기판(20)의 상부면에 별도의 지지부재를 설치한 후, 지지부재의 상부에 탑재된다.

이를 위하여, 종래의 스핀들 모터는, 홀더(32)와 보조 PCB(34)를 적층한 다음, 단자(36)를 홀더(32)와 보조 PCB(34)에 관통시켜 홀더(32)와 보조 PCB(34)를 일체로 결합한 지지부재(30a)를 사용하였다.

그러나, 상기와 같은 종래의 스핀들 모터는 엔코더(40)를 설치하기 위하여,홀더(32)와 보조 PCB(34)로 된 별도의 지지부재(30a)가 회로기판(20)에 설치되어야 하기 때문에 부품수가 증가하고 이에 따라 제조원가가 상승하는 문제점이 있었다.

[특허문헌 1]에는 이러한 문제점을 해결하기 위해 양면 PCB를 이용하여 엔코더를 설치하는 기술이 개시되어 있으며, 이를 도 3에 개략적으로 도시하였다.

도 3에 도시된 바와 같이, [특허문헌 1]에는 메인 PCB(20)에 양면 PCB(30b)를 연결한 후, 양면 PCB(30b)의 상면에 엔코더(40)를 탑재함으로써 홀더와 같은 별도의 부재가 필요없는 엔코더 설치구조가 개시되어 있다.

그러나, [특허문헌 1]에 개시된 엔코더 설치구조 또한 엔코더(40)를 탑재하기 위한 별도의 지지부재, 즉 양면 PCB(30b)의 사용이 요구되기 때문에 도 1 및 도 2에 도시된 엔코더 탑재구조와 마찬가지로 부품 수가 증가하고 이에 따라 제조원가가 상승하는 문제점이 있었다.

더욱이, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 엔코더를 탑재하기 위해 별도의 지지부재를 회로기판에 설치하는 경우에는 커넥터(60)를 포함하는 다른 부품의 실장 공간이 줄어들게 되고, 그 설계위치에 제약이 발생하는 문제점이 있었다. 특히, 최근 모터구동 IC의 다기능화, 복합화로 인하여 회로기판(20)에 탑재되는 부품 수가 많아짐에 따라 이러한 문제점은 더욱 심화되는 경향이 있었다.

[특허문헌 1] 한국 공개특허공보 제2007-0092434호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 부품 수를 감소하고 원가를 절감할 뿐만 아니라 공간 활용성을 증대시킬 수 있는 엔코더가 탑재된 스핀들 모터 어셈블리를 제공하기 위한 것이다.

본 발명은 엔코더가 탑재된 스핀들 모터 어셈블리에 관한 것으로, 상부면에 커넥터가 실장된 회로기판, 상기 회로기판에 설치되어 탑재된 디스크를 회전시키는 스핀들 모터, 및 상기 커넥터의 상부에 탑재되어 상기 디스크의 인식마크를 감지하여 상기 디스크의 회전속도를 감지하는 엔코더를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 커넥터는 상기 디스크의 인식마크를 감지할 수 있도록 상기 인식마크 하측의 상기 회로기판에 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 커넥터의 상부에는 상기 회로기판과 전기적으로 접속되는 커넥터핀과 연결된 핀연장부가 연장 형성되고, 상기 엔코더는 상기 핀연장부에 접속 연결되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 엔코더는 엔코더핀이 상기 핀연장부와 남땜 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 엔코더가 탑재된 스핀들 모터 어셈블리.

또한, 상기 스핀들 모터는, 회전축, 내측에 로터 마그네트가 부착되고, 중앙부가 상기 회전축에 삽입되어 상기 회전축과 일체로 회전하며 상기 디스크가 탑재되는 로터 케이스, 상기 회전축을 회전가능하게 지지하는 베어링이 그 내부에 설치 되는 베어링 홀더, 상기 로터 마그네트와 마주하도록 상기 베어링 홀더의 외주면에 설치되며, 외부전원의 인가시 상기 로터 마그네트와의 상호 작용에 의해 상기 로터 케이스를 회전시키는 전기자,및 상기 베어링 홀더가 고정되게 결합되고 상부에 상기 회로기판이 부착된 베이스 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로부터 더욱 명백해질 것이다.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

본 발명에 따르면, 회로기판에 설치되는 커넥터의 상부에 엔코더를 설치함으로써, 엔코더 설치를 위한 별도의 추가부품이 필요없어 부품 수가 감소되고 원가가 절감되며, 공간활용성이 증대되게 된다.

또한, 본 발명에 따르면, 일반적으로 사용되는 다양한 높이를 갖는 커넥터를 채용함으로써 스핀들 모터의 종류에 따라 엔코더와 디스크의 높이를 조절할 수 있게 된다.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되 어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 엔코더가 탑재된 스핀들 모터 어셈블리의 단면도이고, 도 5는 도 4에 도시된 엔코더가 탑재된 스핀들 모터 어셈블리의 일부 평면도이다. 이하, 이를 참조하여 본 실시예에 따른 엔코더가 탑재된 스핀들 모터 어셈블리(100)에 대해 설명하기로 한다.

도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 엔코더가 탑재된 스핀들 모터 어셈블리(100)는 회로기판(200), 스핀들 모터(400), 및 엔코더(500)를 포함하여 구성되며, 엔코더(500)가 회로기판(200)에 설치되는 커넥터(300)의 상부에 탑재되는 것을 특징으로 한다.

회로기판(200)은 스핀들 모터(400)의 구동신호를 제어하기 위한 것으로서, 베이스 플레이트(450)의 상부에 결합되며 그 상부면에 커넥터(300)를 포함한 다양한 부품이 실장된다.

본 실시예에서, 커넥터(300)는 본래 기능 뿐만 아니라 엔코더 탑재 홀더의 역할을 동시에 수행하게 되는데, 이를 위해 엔코더(500)가 설치되어야 하는 위치의 회로기판(200)에 실장된다. 즉, 커넥터(300)는 인식마크(F) 하측의 회로기판(200)에 실장된다.

이때, 커넥터(300)는 커넥터핀(320)이 회로기판(200)과 전기적으로 접속연결되며, 그 상부에는 상기 커넥터핀(320)과 연결된 핀연장부(340)가 형성된다. 이때, 핀연장부(340)는 커넥터핀(320)에 탑재되는 엔코더(500)의 엔코더핀(520)을 개수 및 크기를 고려하여 형성되는 것이 바람직하다.

한편, 커넥터(300)는 스핀들 모터 어셈블리의 종류(크기)를 고려하여 엔코더(500)가 인식마크(F)의 소정간격 범위 내에 배치될 수 있도록 다양한 높이를 가질 수 있다. 현재 스핀들 모터에는 약 2mm의 높이를 갖는 커넥터와 약 1mm의 높이를 갖는 커넥터가 많이 사용되고 있는 실정이다.

일반적으로, 12.7mm용 라이트 스크라이브 스핀들 모터에는 2.4~2.5mm의 높이를 갖는 엔코더 홀더(지지부재)가 사용되고, 9.5mm용 라이트 스크라이브 스핀들 모터에는 1.2~1.4mm의 높이를 갖는 엔코더 홀더가 사용되는데, 전자의 경우에는 약 2mm의 높이를 갖는 커넥터를 사용함으로써 엔코더 홀더를 대체할 수 있게 되며, 후자의 경우에는 약 1mm의 높이를 갖는 커넥터를 사용함으로써 엔코더 홀더를 대체할 수 있게 된다.

스핀들 모터(400)는 회로기판(200)에 설치되어 탑재된 디스크(D)를 회전시키기 위한 것으로, 회전축(410), 로터 케이스(420), 베어링(434)을 지지하는 베어링 홀더(430), 전기자(440), 및 베이스 플레이트(450)를 포함하여 구성된다.

회전축(410)은 로터 케이스(420)를 축지지하기 위한 것으로서, 디스크(D)를 지지하는 로터 케이스(420)의 중앙부에 삽입되며, 소정 직경을 갖는 원기둥 형상을 갖는다. 여기서, 회전축(410)의 하측부는 스러스트 와셔(도면부호 미도시)에 의해 축방향으로 지지되며, 스러스트 와셔는 스러스트 와셔 덮개(도면부호 미도시)에 고정되게 설치된다.

로터 케이스(420)는 디스크(D)를 탑재하기 위한 것으로서, 그 중앙부가 회전축(410)에 삽입되어 회전축(410)의 회전에 따라 일체로 회전된다.

여기서, 로터 케이스(420)는, 예를 들어 회전축(410)에 고정되게 설치되어 회전축(410)에 대해 수직하게 연장되는 원판부(422)와 이 원판부(422)의 말단으로부터 하부로 수직하게 연장된 환형의 테두리부(424)를 갖는다. 이때, 원판부(422)의 상부에는 디스크(D)를 눌러 고정하기 위한 척킹조립체(426)가 구비되며, 테두리부(424)의 내주면에는 전기자(440)의 코일(444)과 전자기력에 의해 로터 케이스(420)를 회전시키는 힘을 발생시키는 로터 마그네트(428)가 부착된다.

베어링 홀더(430)는 회전축(410)을 회전가능하게 지지하는 베어링(434)을 지지하기 위한 것으로서 그 내주면이 베어링(434)을 지지하도록 설치된다.

여기서, 베어링 홀더(430)는 베이스 플레이트(450)의 결합공(452)에 삽입되어 말단이 코킹(cauking) 또는 스피닝(spinning) 처리되어 베이스 플레이트(450)에 고정되게 결합된다.

또한, 베어링 홀더(430)는 전체적으로 중공의 원통형상을 가지며, 외주면에 전기자(440)의 코어(442)가 안착되는 안착면(432)이 형성되도록 단차지게 형성되며, 하측부에 설치되는 스러스트 와셔 덮개를 고정되게 지지하기 위하여 말단이 스러스트 와셔 덮개의 하측면쪽으로 코킹 또는 스피닝 처리된다.

전기자(440)는 외부전원을 인가받아 전기장을 형성하기 위한 것으로, 코어(442)와 이 코어(442)에 권선되는 코일(444)로 구성된다.

코어(442)는 베어링 홀더(430)의 안착면(432)에 안착된 후 고정되게 설치된다. 코일(444)은 외부로부터 인가되는 전원으로 전기장을 형성함으로써 로터 케이스(420)의 로터 마그네트(428)와의 사이에 형성되는 힘으로 로터 케이스(420)를 회전시키기 위한 것으로, 코어(442)에 다수회 권선된다.

한편, 전기자(440)의 상부에는 로터 케이스(420)와의 자기 인력에 의해 디스크 회전으로 인해 로터 케이스(420)의 부상(浮上)을 방지하도록 링형상의 흡인 마그네트(436)가 설치된다. 비록, 도 4에는 흡인 마그네트(436)가 전기자(440)의 상부에 설치되는 것으로 도시되어 있으나, 베어링 홀더(430)의 상부에 설치되는 것 또한 가능하다 할 것이다.

베이스 플레이트(450)는 스핀들 모터(400)를 전체적으로 고정되게 지지하기 위한 것으로, 스핀들 모터(400)가 설치되는 하드 디스크 드라이브 등의 장치에 고정되게 설치되며, 그 상부에 스핀들 모터(400)를 회전시키도록 전기가 흐르는 미도시한 회로가 형성된 회로기판(200)이 결합된다. 이때, 베이스 플레이트(450)의 일측에는 베어링 홀더(430)가 결합된다.

엔코더(500)는 디스크(D)의 인식마크(F)로 광빔을 주사함으로써 디스크(D)가 안착된 로터 케이스(420)의 회전속도를 감지하고 이를 제어하기 위한 것으로, 디스크(D)에 맺히는 광빔의 초점을 고려하여 디스크)에 대해 대략 1~2mm 정도의 간격을 두게끔 설치된다.

본 실시예에서는 엔코더(500)가 회로기판(200)에 설치된 커넥터(300)의 상부에 탑재되는데, 이로 인해 별도의 다른 지지부재가 필요없게 된다.

한편, 엔코더(500)는 커넥터(300)와 전기적으로 연결되는데, 그 구체적인 연결구조에 대해서는 도 6에 대한 설명부분에서 상세히 설명하기로 한다.

도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 커넥터와 엔코더의 연결상태를 설명하기 위한 도면이다.

도 6에 도시한 바와 같이, 엔코더(500)의 엔코더핀(520)은 회로기판(200)과 전기적으로 접속되는 커넥터(300)의 커넥터핀(320)과 연결된 상태로 커넥터(300)의 상부에 연장 현성된 핀연장부(340)와 전기적으로 연결된다. 이때, 연결의 신뢰성을 보장하기 위해 엔코더핀(520)은 커넥터(300)의 핀연장부(340)와 납땜 또는 용접(초음파)에 의해 연결되는 것이 바람직하다.

한편, 도 6에는 커넥터(300)의 상부에 핀연장부(340)를 형성함으로써 엔코더(500)가 커넥터(300)와 연결되는 구조가 도시되어 있으나, 이는 예시적인 것으로 두 구성요소를 연결하기 위해 다양한 구조가 적용될 수 있음은 자명하다 할 것이다. 예를 들어, 와이어, 솔더, 또는 도금 등 다양한 연결구조가 적용될 수 있다 할 것이다.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 엔코더가 탑재된 스핀들 모터 어셈블리는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

도 1 및 도 2는 각각 종래의 일 예에 따른 엔코더가 탑재된 스핀들 모터의 일부 구성을 보인 평면도 및 단면도이다.

도 3은 종래의 다른 예에 따른 스핀들 모터의 구성을 보인 단면도이다.

도 4 및 도 5는 각각 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 엔코더가 탑재된 스핀들 모터 어셈블리의 단면도 및 일부 평면도이다.

도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 커넥터와 엔코더의 연결상태를 설명하기 위한 도면이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 스핀들 모터 어셈블리 200 : 회로기판

300 : 커넥터 320 : 커넥터핀

340 : 핀연장부 400 : 스핀들 모터

500 : 엔코더 520 : 엔코더핀

D : 디스크 F : 인식마크

Claims (5)

1. 상부면에 커넥터가 실장된 회로기판;

   상기 회로기판에 설치되어 탑재된 디스크를 회전시키는 스핀들 모터; 및

   상기 커넥터의 상부에 탑재되어 상기 디스크의 인식마크를 감지하여 상기 디스크의 회전속도를 감지하고 상기 디스크에 대해 1mm 이상 2mm 이하의 간격을 두며 상기 커넥터의 상부에 탑재된 엔코더를 포함하며,

   상기 커넥터의 상부에는 상기 회로기판과 전기적으로 접속되는 커넥터핀과 연결된 핀연장부가 연장 형성되고, 상기 엔코더는 상기 핀연장부에 접속 연결되는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 엔코더가 탑재된 스핀들 모터 어셈블리.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 커넥터는 상기 디스크의 인식마크를 감지할 수 있도록 상기 인식마크 하측의 상기 회로기판에 설치되는 것을 특징으로 하는 엔코더가 탑재된 스핀들 모터 어셈블리.
3. 삭제
4. 청구항 1에 있어서,

   상기 엔코더는 엔코더핀이 상기 핀연장부와 남땜 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 엔코더가 탑재된 스핀들 모터 어셈블리.
5. 청구항 1에 있어서,

   상기 스핀들 모터는,

   회전축;

   내측에 로터 마그네트가 부착되고, 중앙부가 상기 회전축에 삽입되어 상기 회전축과 일체로 회전하며 상기 디스크가 탑재되는 로터 케이스;

   상기 회전축을 회전가능하게 지지하는 베어링이 그 내부에 설치되는 베어링 홀더;

   상기 로터 마그네트와 마주하도록 상기 베어링 홀더의 외주면에 설치되며, 외부전원의 인가시 상기 로터 마그네트와의 상호 작용에 의해 상기 로터 케이스를 회전시키는 전기자; 및

   상기 베어링 홀더가 고정되게 결합되고 상부에 상기 회로기판이 부착된 베이스 플레이트

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 엔코더가 탑재된 스핀들 모터 어셈블리.

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