KR101046011B1 - 베어링 어셈블리 및 이를 포함하는 모터 - Google Patents

베어링 어셈블리 및 이를 포함하는 모터 Download PDF

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KR101046011B1
KR101046011B1 KR1020100086193A KR20100086193A KR101046011B1 KR 101046011 B1 KR101046011 B1 KR 101046011B1 KR 1020100086193 A KR1020100086193 A KR 1020100086193A KR 20100086193 A KR20100086193 A KR 20100086193A KR 101046011 B1 KR101046011 B1 KR 101046011B1
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비아체슬라브 스미르노프
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 베어링 어셈블리는 축방향 하부에 중공부가 형성되도록 외주부가 축방향 하측으로 연장되어 형성되는 지지부를 구비하는 샤프트; 상기 샤프트를 회전 가능하도록 상기 샤프트 및 상기 지지부를 지지하는 베어링; 상기 중공부에 삽입되어 상기 샤프트와 연동하여 회전하는 지지축; 및 상기 중공부에 충진되어 상기 샤프트 회전시 진동 또는 소음을 흡수하는 댐핑부;를 포함할 수 있다.

Description

베어링 어셈블리 및 이를 포함하는 모터{Bearing assembly and motor including the same}
본 발명은 베어링 어셈블리 및 이를 포함하는 모터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 축계의 조립 안정성을 향상시키고, 모터 구동시 소음 및 진동을 저감시켜 회전 안정성이 확보되는 베어링 어셈블리 및 이를 포함하는 모터에 관한 것이다.
일반적으로 디스크 구동 장치 내에 설치되는 스핀들 모터(Spindle motor)는 광픽업 기구가 기록 매체에 기록된 데이터를 읽을 수 있도록 기록 매체를 회전시킨다.
이러한 스핀들 모터는 두께에 따라 슬림형(12.7mm), 울트라 슬림형(9.5mm) 및 슈퍼 울트라 슬림형(7.0mm)이 있으며, 기록 매체를 로딩하는 방식에 따라 트레이 타입 및 슬롯 인 타입으로 분류할 수 있다.
이러한 스핀들 모터는 스핀들 모터를 포함하는 디스크 구동 장치의 박형화 추세에 따라 다운사이징(downsizing)이 요구되고 있으며, 이를 위해서는 모터의 구성 부품들의 축방향 길이를 감소시킬 필요가 있다.
그러나, 스핀들 모터의 축방향 길이를 감소시키게 되면 샤프트를 지지하는 베어링의 길이가 짧아지거나, 구성 부품들의 두께가 얇아지게 되어 스핀들 모터의 강도 및 회전 성능이 저하된다는 문제가 있다.
즉, 스핀들 모터의 회전 성능이 저하되어 모터 구동시 소음 및 진동이 발생하게 되고, 이에 따라 모터를 구동 시키기 위한 소모 전력도 증가하게 된다는 문제가 있다.
따라서, 스핀들 모터의 박형화에 기여하면서도 스핀들 모터의 성능을 향상시키도록 하는 연구가 시급한 실정이다.
본 발명의 목적은 샤프트를 지지하는 베어링의 길이를 길게 유지하면서도 박형화에 기여하며, 모터 구동시 소음 및 진동을 최소화하는 베어링 어셈블리 및 이를 포함하는 모터를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 베어링 어셈블리는 축방향 하부에 중공부가 형성되도록 외주부가 축방향 하측으로 연장되어 형성되는 지지부를 구비하는 샤프트; 상기 샤프트를 회전 가능하도록 상기 샤프트 및 상기 지지부를 지지하는 베어링; 상기 중공부에 삽입되어 상기 샤프트와 연동하여 회전하는 지지축; 및 상기 중공부에 충진되어 상기 샤프트 회전시 진동 또는 소음을 흡수하는 댐핑부;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 베어링 어셈블리의 상기 댐핑부는 상기 중공부 내에서 유동 가능하며, 자성을 지닌 파우더 및 유체 중 적어도 하나인 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 베어링 어셈블리의 상기 중공부의 길이는 상기 지지축의 길이보다 길게 형성되어 상기 지지축 상부의 공간에 상기 댐핑부가 충진되는 것을 형성하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 베어링 어셈블리의 상기 중공부의 상부면의 높이는 축방향 중심을 향해 높아지게 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 베어링 어셈블리의 상기 지지축은 상기 중공부에 삽입되어 상기 지지부의 내주면과 접촉되어 결합되는 결합부와 상기 결합부의 하부에 연속적으로 형성되고 상기 결합부의 직경보다 작은 직경으로 형성되는 돌출부를 구비하는 것으로 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 베어링 어셈블리의 상기 지지축은 상기 중공부에 삽입되어 상기 지지부의 내주면과 접촉되어 결합되는 결합부와 상기 결합부의 상부 및 하부에 연속적으로 형성되고 상기 결합부의 직경보다 작은 직경으로 형성되는 상부 및 하부 돌출부를 구비하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 베어링 어셈블리의 상기 상부 돌출부는 축방향 중심을 향해 높이가 증가하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 베어링 어셈블리의 상기 지지축은 내부에 홈이 형성되어 상기 홈에 상기 댐핑부가 충진되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 베어링 어셈블리의 상기 샤프트와 상기 지지축은 일체로 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 베어링 어셈블리의 상기 샤프트의 상부에 결합하여 상기 샤프트와 동시에 회전하는 부시;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 베어링 어셈블리의 상기 부시의 외측부는 반경방향 외측을 향하여 하향 경사지게 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 베어링 어셈블리의 상기 부시는 상기 샤프트와 일체로 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 베어링 어셈블리는 상기 샤프트의 하단에 위치하여 상기 샤프트를 지지하는 스러스트 와셔; 및 상기 스러스트 와셔를 수용하는 커버 플레이트;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 베어링 어셈블리의 상기 커버 플레이트는 상기 지지부를 수용하도록 환형의 수용홈이 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 모터는 축방향 하부에 중공부가 형성되도록 외주부가 축방향 하측으로 연장되어 형성되는 지지부를 구비하는 샤프트, 상기 샤프트를 회전 가능하도록 상기 샤프트 및 상기 지지부를 지지하는 베어링, 상기 중공부에 삽입되어 상기 샤프트와 연동하여 회전하는 지지축, 상기 중공부에 충진되어 상기 샤프트 회전시 진동 또는 소음을 흡수하는 댐핑부를 포함하는 베어링 어셈블리; 상기 베어링과 결합하며 회전 구동력을 발생시키기 위한 코일이 권선되는 코어를 포함하는 스테이터; 및 상기 스테이터에 대해 회전 가능하도록 상기 샤프트와 결합하고 상기 코일과 대면하는 마그네트가 일면에 장착되어 상기 샤프트와 연동하여 회전하는 로터;를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 모터의 상기 댐핑부는 상기 중공부 내에서 유동 가능하며, 자성을 지닌 파우더 및 유체 중 적어도 하나인 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 모터의 상기 중공부의 길이는 상기 지지축의 길이보다 길게 형성되어 상기 지지축 상부의 공간에 상기 댐핑부가 충진되는 것을 형성하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 모터의 상기 지지축은 상기 중공부에 삽입되어 상기 지지부의 내주면과 접촉되어 결합되는 결합부와 상기 결합부의 하부에 연속적으로 형성되고 상기 결합부의 직경보다 작은 직경으로 형성되는 돌출부를 구비하는 것으로 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 모터의 상기 지지축은 상기 중공부에 삽입되어 상기 지지부의 내주면과 접촉되어 결합되는 결합부와 상기 결합부의 상부 및 하부에 연속적으로 형성되고 상기 결합부의 직경보다 작은 직경으로 형성되는 상부 및 하부 돌출부를 구비하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 모터의 상기 지지축은 내부에 홈이 형성되어 상기 홈에 상기 댐핑부가 충진되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 모터는 상기 샤프트와 상기 지지축은 일체로 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 모터의 상기 샤프트와 상기 로터 사이에 결합하여 상기 샤프트와 동시에 회전하는 부시;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 모터의 상기 부시는 상기 샤프트와 일체로 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 모터는 상기 샤프트의 하단에 위치하여 상기 샤프트를 지지하는 스러스트 와셔; 및 상기 스러스트 와셔를 수용하는 커버 플레이트;를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 모터의 상기 커버 플레이트는 상기 지지부를 수용하도록 환형의 수용홈이 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 따른 베어링 어셈블리 및 이를 포함하는 모터에 의하면 샤프트를 지지하는 베어링의 길이를 길게 할 수 있어 모터 구동시 회전 안정성을 향상시킬 수 있다.
또한, 샤프트 내부에 위치하는 댐핑부로 인하여 모터 구동시 발생하는 소음 및 진동을 흡수하여 모터 구동을 위한 소비 전력을 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 베어링 어셈블리를 포함하는 모터를 도시한 개략 단면도.
도 2은 본 발명의 제1 실시예에 따른 모터에 제공되는 디스크 척킹 장치를 도시한 개략 사시도.
도 3은 도 1의 A를 도시한 확대도.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 베어링 어셈블리를 도시한 개략 분해 사시도.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 베어링 어셈블리를 포함하는 모터를 도시한 개략 단면도.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 베어링 어셈블리를 포함하는 모터를 도시한 개략 단면도.
도 7은 본 발명의 제4 실시예에 따른 베어링 어셈블리를 포함하는 모터를 도시한 개략 단면도.
도 8은 본 발명의 제4 실시예에 따른 베어링 어셈블리를 도시한 분해 사시도.
도 9는 본 발명의 제5 실시예에 따른 베어링 어셈블리를 포함하는 모터를 도시한 개략 단면도.
도 10은 본 발명의 제5 실시예에 따른 베어링 어셈블리를 도시한 개략 분해 사시도.
도 11은 본 발명의 제6 실시예에 따른 베어링 어셈블리를 포함하는 모터를 도시한 개략 단면도.
도 12는 도 11의 B를 도시한 확대도.
도 13은 본 발명의 제6 실시예에 따른 베어링 어셈블리를 도시한 개략 분해 사시도.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 구성요소를 추가, 변경, 삭제 등을 통하여, 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본원 발명 사상 범위 내에 포함된다고 할 것이다.
또한, 각 실시예의 도면에 나타나는 동일한 사상의 범위 내의 기능이 동일한 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 베어링 어셈블리를 포함하는 모터를 도시한 개략 단면도이고, 도 2은 본 발명의 제1 실시예에 따른 모터에 제공되는 디스크 척킹 장치를 도시한 개략 사시도이며, 도 3은 도 1의 A를 도시한 확대도이고, 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 베어링 어셈블리를 도시한 개략 분해 사시도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 베어링 어셈블리(400)를 포함하는 모터(500)는 스테이터(100), 로터(200), 디스크 척킹 장치(300) 및 베어링 어셈블리(400)를 포함할 수 있다.
우선, 방향에 대한 용어를 정의하면, 축방향은 샤프트(410)의 중심축과 평행한 방향을 가리키며, 상부 및 하부로 구별되고, 반경 방향은 상기 축방향에 수직한 방향을 가리키는 것으로, 내측 및 외측으로 구별되며, 원주방향은 원의 둘레를 따르는 방향을 가리키는 것으로 정의한다.
스테이터(100)는 베어링(420)의 외주면에 결합하여 베어링 어셈블리(400)를 고정 지지하는 홀더(110), 상기 홀더(110)의 외주면에 결합하는 다수의 코어(120) 및 상기 다수의 코어(120)에 권선되는 코일(130)을 포함할 수 있다.
즉, 상기 스테이터(100)는 전원인가 시 일정 크기의 전자기력을 발생시키는 코일(130) 및 상기 코일(130)이 권선되는 복수개의 코어(120)를 구비하는 고정 구조물일 수 있다.
그리고, 상기 코일(130)은 외부전원이 공급되도록 하는 인쇄회로기판(미도시)과 전기적으로 연결될 수 있으며, 이를 위해 상기 홀더(110)의 하측 외주면에는 베이스 플레이트(140)가 결합되고, 상기 베이스 플레이트(140) 상부에 상기 인쇄회로기판(미도시)이 구비될 수 있다.
상기 홀더(110)의 상측 외주면에는 모터(500) 회전시 로터(200)의 축방향으로의 빠짐을 방지하기 위한 걸림턱(112)을 구비할 수 있으며, 상기 걸림턱(112)은 로터케이스(210)에 결합되는 스톱퍼(220)와 접촉하여 상기 로터(200)의 과부상을 방지할 수 있다.
여기서, 상기 스테이터(100)에 결합되는 코일(130)은 상기 로터케이스(210)의 내측면에 부착된 마그네트(230)와 대면하도록 위치하여 전자기적 상호작용에 의해 로터(200)가 회전하게 된다.
구체적으로, 상기 베이스 플레이트(140)에 형성된 인쇄회로기판(미도시)으로부터 상기 코일(130)에 전기가 공급되면, 상기 코일(130)이 권선된 다수의 코어(120)가 자화되고 다수의 코어(120)에 대향하는 마그네트(230)와 전자기적 상호작용에 의해 상기 로터(200)는 회전하게 된다.
로터(200)는 상기 스테이터(100)에 대하여 회전 가능하게 구비되는 회전 구조물이며, 로터케이스(210), 마그네트(230) 및 디스크 탑재부(240)를 포함할 수 있다.
이때, 상기 로터케이스(210)는 중앙에 상향 돌출되어 후술할 부시(460)의 외주면에 결합하는 제1 원통형 벽부(212), 상기 제1 원통형 벽부(212)의 하단부에서 반경 방향 외측으로 연장되어 형성되는 원판부(214) 및 상기 원판부(214)의 반경 방향 외측 단부에서 하향 돌출되는 제2 원통형 벽부(216)를 포함할 수 있다.
상기 제1 원통형 벽부(212)는 상기 로터케이스(210)의 중앙을 절곡하여 형성될 수 있으며, 상기 제1 원통형 벽부(212)의 내면에는 부시(460)의 외주면이 결합할 수 있다.
또한, 상기 부시(460)의 외측부는 반경방향 외측을 향하여 하향 경사지게 형성되므로 자연히 상기 제1 원통형 벽부(212)와 접촉하는 면적이 넓어지게 되어 상기 로터케이스(210)와 상기 부시(460)와의 결합력은 증대되게 된다.
따라서, 상기 제1 원통형 벽부(212)는 축방향으로 길게 형성되어 상기 부시(460)와의 밀착면을 길게 형성시킬 수 있으므로 발거력을 증가시킬 수 있다.
상기 원판부(214)의 상면에는 디스크(D)가 안착되는 디스크 탑재부(240)가 형성될 수 있으며, 상기 디스크 탑재부(240)는 모터(500) 구동에 의한 디스크 구동시 상기 디스크(D)의 슬립현상을 방지할 수 있도록 마찰력을 발생시켜 상기 디스크(D)를 고정 지지하는 기능을 할 수 있다.
상기 원판부(214)의 하면에는 상기 스테이터(100)의 코일(130) 사이에서 인력이 작용하여 상기 로터(200)의 과부상을 방지하고 안정적으로 회전할 수 있도록 하는 풀링 마그네트(250)와 상기 모터(500) 회전시 회전부재가 축방향 상부로 빠져 나가지 않도록 홀더(110)에 형성된 걸림턱(112)에 걸리게 되는 스톱퍼(220)가 형성될 수 있다.
상기 제2 원통형 벽부(216)의 내주면에는 상기 스테이터(100)의 코일(130)과 대응하는 환형의 구동 마그네트(230)가 형성될 수 있으며, 상기 마그네트(230) 및 앞서 언급한 풀링 마그네트(250)는 원주방향으로 N극, S극이 교대로 착자되어 일정 세기의 자기력을 발생시키는 영구자석으로 구비될 수 있다.
디스크 척킹 장치(300)는 디스크(D)를 로터케이스(210)의 원판부(214) 상면에 탈착 가능하게 결합시키는 장치로, 센터링 케이스(310), 척킹 부재(320) 및 탄성부재(330)를 포함할 수 있다.
상기 센터링 케이스(310)는 상기 로터케이스(210)의 제1 원통형 벽부(212) 외주면에 압입되어 고정되며, 상기 척킹 부재(320)가 노출되도록 할 수 있다.
상기 척킹 부재(320)는 디스크(D)를 고정시키는 부재로, 상기 디스크(D)가 삽입될 때, 상기 디스크 척킹 장치(300)에 가해지는 힘에 의해 상기 탄성부재(330)가 변형되어, 반경 방향 내측으로 후퇴하였다가, 상기 디스크(D)가 로터케이스(210) 상에 안착되면 상기 탄성부재(330)의 복원력에 의해 상기 디스크(D)의 내주면을 가압함으로써 상기 디스크(D)가 모터(500) 상에 고정되도록 할 수 있다.
베어링 어셈블리(400)는 샤프트(410), 상기 샤프트(410)를 회전 가능하게 지지하는 베어링(420), 지지축(430) 및 댐핑부(490)를 포함할 수 있다.
샤프트(410)는 소정의 중심축과 동일한 축에 배치되고 모터(500)의 회전시 가상의 회전축을 중심으로 회전할 수 있다.
상기 샤프트(410)는 후술할 지지축(430)이 삽입되도록 중공부(480)가 축방향 하부에 형성될 수 있으며, 상기 중공부(480)에는 후술할 댐핑부(490)가 충진될 수 있다.
즉, 상기 샤프트(410)의 외주부는 축방향 하측으로 연장되어 형성되는 지지부(415)를 구비할 수 있으며, 상기 지지부(415)로 인하여 상기 중공부(480)가 형성될 수 있는 것이다.
상기 샤프트(410)의 중공부(480)의 축방향으로의 길이는 상기 지지축(430)의 길이보다 길게 형성되어 상기 지지축(430) 상부의 공간에 상기 댐핑부(490)가 충진될 수 있으며, 상기 중공부(480) 상부면의 높이는 축방향 중심을 향해 높아지게 형성될 수 있다.
상기 샤프트(410)의 내부에 형성되는 중공부(480)는 회전하는 부분의 무게를 감소시킬 뿐만 아니라, 무게 감소로 인하여 회전시 관성모멘트도 감소시킬 수 있다.
결과적으로 관성모멘트 감소로 모터(500)를 구동시키는데 요구되는 소모 전력을 감소시킬 수 있다.
상기 베어링(420)은 샤프트(410)를 반경 방향으로 회전 자유롭게 지지하는 원통 형상이며, 상기 샤프트(410) 및 상기 지지부(415)의 외주면을 지지할 수 있다.
상기 베어링(420)은 샤프트(410)가 삽입되는 축방향으로 관통한 관통홀을 구비할 수 있으며, 오일과 같은 윤활유가 함유되어 소결된 소결 함유 재질로 이루어질 수 있다.
상기 샤프트(410)의 외주면과 상기 베어링(420)의 내주면 사이에는 상기 샤프트(410)의 회전을 반경방향으로 지지하도록 저널 베어링이 형성될 수 있으며, 상기 샤프트(410)의 외주면 및 상기 베어링(420)의 내주면 중 적어도 하나에는 상기 샤프트(410)의 회전시 상기 저널 베어링에서의 오일의 압력을 일정하게 하도록 하는 동압홈이 형성될 수 있다.
또한, 상기 베어링(420)의 외주면에는 홀더(110)가 압입되어 조립될 수 있으며, 상기 베어링(420)은 상기 홀더(110)와 함께 고정부재로서 기능을 할 수 있다.
여기서, 상기 샤프트(410)와 상기 로터케이스(210) 사이에는 부시(460)가 구비될 수 있으며, 상기 부시(460)는 상기 샤프트(410) 및 상기 로터케이스(210)와 연동하여 동시에 회전할 수 있다.
상기 부시(460)는 상기 베어링(420)의 상측이 수용가능하도록 외경방향으로 연장 형성되어 있으며, 상기 부시(460)의 외측면과 상기 제1 원통형 벽부(212)의 내경이 상기 베어링(420)의 외경보다 크게 형성되므로써, 상기 베어링(420)의 상측은 상기 제1 원통형 벽부(212)에 수용될 수 있다.
또한, 상기 부시(460)의 외측부는 반경방향 외측을 향하여 하향 경사지게 형성될 수 있으므로 상기 베어링(420)의 상측을 수용하는 공간을 제공할 수 있다.
여기서, 상기 베어링(420)의 상측이 상기 제1 원통형 벽부(212)에 수용됨으로 인해 상기 베어링(420)의 일부가 상기 제1 원통형 벽부(212)에 삽입되는 길이만큼 상기 베어링의 전체 길이는 증가될 수 있고, 결과적으로 상기 베어링(420)이 상기 샤프트(410)를 지지할 수 있는 길이(bearing working length)가 증가될 수 있다.
따라서, 상기 베어링(420)이 상기 샤프트(410)를 지지할 수 있는 길이(bearing working length)가 증가됨으로 인해 상기 샤프트(410)는 상기 베어링(420)에 의해 안정적으로 지지될 수 있고, 상기 샤프트(410)의 흔들림으로 인한 불필요한 소음이나 진동을 최소화할 수 있는 것이다.
또한, 상기 베어링(420)의 상측이 상기 제1 원통형 벽부(212)에 수용됨으로 인해, 상기 로터케이스(210)의 원판부(214) 및 제2 원통형 벽부(216)는 전체적으로 베이스 플레이트(140)에 보다 근접할 수 있으므로 모터(500)의 박형화를 도모할 수 있다.
또한, 로터케이스(210)의 원판부(214)가 베이스 플레이트(140)에 보다 근접함으로 인해, 마그네트(230)의 위치도 상기 베이스 플레이트(140)에 근접할 수 있게 되므로, 이는 스테이터(100)의 코일(130)의 자기 중심과 마그네트(230)의 자기 중심의 일치가 확보될 수 있어 어쿠스틱 노이즈(acoustic noise)의 발생도 감소시킬 수 있다.
지지축(460)은 상기 중공부(480)에 삽입되어 상기 샤프트(410)와 연동하여 회전하는 부재로써 상기 중공부(480)에 삽입되어 상기 지지부(415)의 내주면과 접촉되어 결합되는 결합부(434)와 상기 결합부(434)의 하부에 연속적으로 형성되고 상기 결합부(434)의 직경보다 작은 직경으로 형성되는 돌출부(432)를 포함할 수 있다.
따라서, 상기 지지부(415)와 상기 돌출부(432) 사이에는 환형의 홈이 형성될 수 있으며, 상기 돌출부(432)의 말단은 라운딩 처리가 되어 후술할 스러스트 와셔(440)와 접하는 면적을 최소화할 수 있다.
그러므로 상기 돌출부(432)와 상기 스러스트 와셔(440)와의 접촉 면적을 작게함으로써 마찰도 역시 최소화되어 본 발명의 일 실시예에 따른 베어링 어셈블리(400)를 포함하는 모터(500)의 수명을 연장시킬 수 있다.
또한, 상기 지지부(415)와 상기 돌출부(432) 사이에 환형의 홈이 형성됨으로 인하여 상기 지지부(415)의 말단은 축방향 하측으로 길게 형성되어 상기 베어링(420)에 의해 지지되는 상기 샤프트(410)의 길이를 연장할 수 있다.
결국, 단일부재로 이루어진 샤프트를 이용하는 경우와 비교해보면 상기 지지축(430)과 상기 샤프트(410)의 지지부(415)에 의해 상기 베어링(420)에 의해 지지되는 샤프트(410)의 길이를 증가시킬 수 있으므로 박형화에 따른 모터(500) 성능 구현에 문제가 없게 된다.
여기서, 상기 결합부(434)의 상부면은 플랫하게 형성될 수 있으며, 상기 샤프트(410)의 중공부(480) 상부면에는 앞서 언급한 대로 축방향 중심을 향할 수록 축방향 상부로 높아지는 형상이므로 상기 결합부(434)의 상면과 상기 중공부(480)의 상부면 사이에는 후술할 댐핑부(490)가 충진 될 수 있는 공간이 형성되게 된다.
따라서, 상기 중공부(480)의 높이와 상기 결합부(434)의 길이의 차이가 작더라도 상기 중공부(480)의 상부면이 축방향 상측으로 볼록한 형상으로 인해 후술할 댐핑부(440)가 충진될 수 있는 것이다.
다만, 상기 결합부(434)의 상면은 플랫한 형상에 한정되지 않으며, 상기 샤프트(410)의 중공부(480) 상부면과 대응되는 형상일 수도 있음을 밝혀둔다.
상기 샤프트(410)의 하부에는 상기 샤프트(410)를 회전 자유롭게 지지하는 스러스트 와셔(440)가 구비될 수 있으며, 상기 스러스트 와셔(440) 하부에는 상기 베어링(420)과 상기 스러스트 와셔(440)의 하부를 커버하는 커버 플레이트(450)가 구비될 수 있다.
즉, 상기 스러스트 와셔(440)는 상기 커버 플레이트(450)의 중앙 홈에 삽입되어 고정될 수 있으며, 상기 스러스트 와셔(440)와 상기 샤프트(410) 사이에는 상기 샤프트(410)의 회전을 축방향으로 지지하도록 하는 스러스트 베어링이 형성될 수 있다.
여기서, 상기 커버 플레이트(450)는 상기 샤프트(410)의 상기 지지부(415)를 수용하도록 하는 환형의 수용홈(470)을 구비할 수 있으며, 다시 말하면 상기 수용홈(470)은 상기 지지부(415)의 말단을 수용할 수 있다.
이는 상기 지지부(415)와 상기 커버 플레이트(450) 간의 접촉을 방지하고 상기 지지부(415)가 연장될 수 있는 공간을 제공할 수 있다.
상기 수용홈(470)의 외경은 반경방향으로 연장 형성되어 상기 베어링(420)의 하측도 수용할 수도 있음을 밝혀둔다.
댐핑부(490)는 상기 중공부(480)에 충진되어 상기 샤프트(410)의 회전시 불필요한 소음이나 진동을 흡수하는 부재로, 상기 중공부(480) 내에서 유동 가능하며 자성을 지닌 파우더 및 유체 중 적어도 하나일 수 있다.
상기 댐핑부(490)는 상기 지지축(430)의 결합부(434)와 상기 중공부(480) 사이의 공간에 전부 충진될 수 있으며, 소정의 공간을 비워두고 충진될 수도 있다.
따라서, 상기 댐핑부(490)는 자성을 지니고 있으므로 일반적으로 스틸로 가공되는 스러스트 와셔(440) 사이에 자기적 인력이 발생하여 상기 샤프트(410)를 포함하는 회전부재의 과부상을 방지하기 위한 풀링 마그네트(250)가 요구되지 않을 수 있으며, 모터(500)의 박형화에 따른 어쿠스틱 노이즈(acoustic noise)의 발생도 감소시킬 수 있다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 베어링 어셈블리를 포함하는 모터를 도시한 개략 단면도이며, 도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 베어링 어셈블리를 포함하는 모터를 도시한 개략 단면도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 베어링 어셈블리(400)를 포함하는 모터(510)는 샤프트(412)를 제외하고는 상기 제1 실시예와 구성 및 효과가 동일하므로 상기 샤프트(412) 이외의 설명은 생략하기로 한다.
상기 샤프트(412)는 베어링(420)의 상부에서 반경방향으로 연장 형성되는 구조로 상기 제1 실시예의 부시(460)와 샤프트(410)가 일체로 형성된 것을 의미할 수 있다.
즉, 제1 실시예의 부시(460)와 샤프트(410)가 하나의 부재로 형성되어 상기 제1 실시예의 효과와 동일한 효과를 낼 수 있는 것이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 베어링 어셈블리(400)를 포함하는 모터(520)는 샤프트(414)를 제외하고는 상기 제1 실시예와 구성 및 효과가 동일하므로 상기 샤프트(414) 이외의 설명은 생략하기로 한다.
상기 샤프트(414)는 제1 실시예의 샤프트(410)와 지지축(430)이 하나의 부재로 형성되고, 제1 실시예의 중공부(480)가 형성되지 않을 수 있다.
다만, 상기 샤프트(414)는 지지부(415)를 형성하고 있으므로 상기 지지부(415)로 인해 나타나는 효과인 상기 베어링(420)에 의해 지지되는 상기 샤프트(414)의 길이를 연장할 수 있다.
도 7은 본 발명의 제4 실시예에 따른 베어링 어셈블리를 포함하는 모터를 도시한 개략 단면도이며, 도 8은 본 발명의 제4 실시예에 따른 베어링 어셈블리를 도시한 분해 사시도이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 본 발명의 제4 실시예에 따른 베어링 어셈블리(400)를 포함하는 모터(530)는 샤프트(410)에 형성된 중공부(480)를 제외하고는 상기 제1 실시예와 구성 및 효과가 동일하므로 상기 샤프트(410) 이외의 설명은 생략하기로 한다.
상기 샤프트(410)의 중공부(480)의 축방향으로의 길이는 상기 지지축(430)의 길이보다 길게 형성되어 상기 지지축(430) 상부의 공간에 상기 댐핑부(490)가 충진될 수 있다.
따라서, 상기 지지축(430)이 상기 샤프트(410)에 결합되어도 상기 중공부(480)는 상기 지지축(430)에 의해 완전히 충전되지 않으며, 상기 중공부(480)에 충진되는 댐핑부(490)의 영역이 증가될 수 있다.
여기서, 상기 중공부(480)의 깊이가 길어짐으로 인해 회전하는 상기 샤프트(410)의 무게를 감소시킬 뿐만 아니라, 무게 감소로 인하여 회전시 관성모멘트도 감소시킬 수 있다.
결과적으로 관성모멘트 감소로 모터(530)를 구동시키는데 요구되는 전력을 감소시킬 수 있다.
또한, 상기 댐핑부(490)의 영역이 증가됨으로써 모터(530) 구동시 발생하는 소음 및 진동을 흡수하여 회전 안정성이 확보되는 모터(530)를 제공할 수 있는 것이다.
도 9는 본 발명의 제5 실시예에 따른 베어링 어셈블리를 포함하는 모터를 도시한 개략 단면도이며, 도 10은 본 발명의 제5 실시예에 따른 베어링 어셈블리를 도시한 개략 분해 사시도이다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 본 발명의 제5 실시예에 따른 베어링 어셈블리(400)를 포함하는 모터(540)는 지지축(430)을 제외하고는 상기 제4 실시예와 구성 및 효과가 동일하므로 상기 지지축(430) 이외의 설명은 생략하기로 한다.
상기 지지축(430)은 상기 중공부(480)에 삽입되어 상기 지지부(415)의 내주면과 접촉되어 결합되는 결합부(434)와 상기 결합부(434)의 상부 및 하부에 연속적으로 형성되고 상기 결합부(434)의 직경보다 작은 직경으로 형성되는 상부 및 하부 돌출부(432, 436)를 구비할 수 있다.
여기서, 상기 상부 돌출부(436)는 축방향 중심을 향해 높이가 증가할 수 있다.
상기 상부 돌출부(436)로 인하여 상기 지지축(430)이 상기 샤프트(410)의 중공부(480)에 삽입되는 길이가 길어지게 되며, 상기 상부 돌출부(436)의 외측면과 상기 중공부(425)의 내주면 사이에 충진되는 댐핑부(490)로 인하여 상기 샤프트(410)와 상기 지지축(430)를 안정적으로 결합할 수 있다.
즉, 상기 제4 실시예와 비교하여 댐핑부(490)의 영역은 감소되었으나, 지지축(430)의 길이가 길어짐으로 인하여 샤프트(410)와 지지축(430)의 결합력과 소음 및 진동을 흡수하는 댐핑부(490)의 기능이 조화를 이루어 안정적인 모터(540) 구동이 가능해질 수 있다.
도 11은 본 발명의 제6 실시예에 따른 베어링 어셈블리를 포함하는 모터를 도시한 개략 단면도이고, 도 12는 도 11의 B를 도시한 확대도이며, 도 13은 본 발명의 제6 실시예에 따른 베어링 어셈블리를 도시한 개략 분해 사시도이다.
도 11 내지 도 13을 참조하면, 본 발명의 제6 실시예에 따른 베어링 어셈블리(400)를 포함하는 모터(550)는 지지축(430)을 제외하고는 상기 제4 실시예와 구성 및 효과가 동일하므로 상기 지지축(430) 이외의 설명은 생략하기로 한다.
상기 지지축(430)은 상기 중공부(480)에 삽입되어 상기 지지부(415)의 내주면과 접촉되어 결합되는 결합부(434)와 상기 결합부(434)의 하부에 연속적으로 형성되고 상기 결합부(434)의 직경보다 작은 직경으로 형성되는 돌출부(432)를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 지지축(430)의 내부에는 홈이 형성되어 상기 홈에 상기 댐핑부(490)가 충진될 수 있다.
따라서, 상기 중공부(480) 내부에 충진되는 댐핑부(490)의 양이 증가하여 상기 샤프트(410)를 포함하는 회전부재의 과부상을 방지하기 위한 풀링 마그네트(250)가 요구되지 않을 수 있으며, 모터(550)의 박형화에 따른 어쿠스틱 노이즈(acoustic noise)의 발생도 감소시킬 수 있다.
이상의 실시예를 통해, 본 발명에 따른 모터(500, 510, 520, 530, 540, 550)는 샤프트(410, 412, 414)를 지지하는 베어링(420)의 전체 길이(bearing working length)를 증가시킬 수 있으므로 상기 샤프트(410, 412, 414)의 흔들림으로 인한 불필요한 소음이나 진동을 최소화할 수 있다.
또한, 샤프트(410, 412, 414) 내부에 중공부(480)를 형성하고 지지축(430)과 상기 중공부(480) 사이의 공간에 댐핑부(490)를 충진시킴으로써 모터 구동시 발생하는 소음 및 진동을 흡수하여 모터 구동을 위한 소비 전력을 최소화할 수 있다.
100: 스테이터 110: 홀더
120: 코어 130: 코일
200: 로터 210: 로터케이스
230: 마그네트 300: 디스크 척킹 장치
400: 베어링 어셈블리 410, 412, 414: 샤프트
415: 지지부 420: 베어링
430: 지지축 432, 436: 상부 및 하부 돌출부
434: 결합부 440: 스러스트 와셔
450: 커버 플레이트 460: 부시
470: 수용홈 480: 중공부
490: 댐핑부 500, 510, 520, 530, 540, 550: 모터

Claims (25)

  1. 축방향 하부에 중공부가 형성되도록 외주부가 축방향 하측으로 연장되어 형성되는 지지부를 구비하는 샤프트;
    상기 샤프트를 회전 가능하도록 상기 샤프트 및 상기 지지부를 지지하는 베어링;
    상기 중공부에 삽입되어 상기 샤프트와 연동하여 회전하는 지지축; 및
    상기 중공부에 충진되어 상기 샤프트 회전시 진동 또는 소음을 흡수하는 댐핑부;를 포함하는 베어링 어셈블리.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 댐핑부는 상기 중공부 내에서 유동 가능하며, 자성을 지닌 파우더 및 유체 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 베어링 어셈블리.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 중공부의 길이는 상기 지지축의 길이보다 길게 형성되어 상기 지지축 상부의 공간에 상기 댐핑부가 충진되는 것을 형성하는 것을 특징으로 하는 베어링 어셈블리.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 중공부의 상부면의 높이는 축방향 중심을 향해 높아지게 형성되는 것을 특징으로 하는 베어링 어셈블리.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 지지축은 상기 중공부에 삽입되어 상기 지지부의 내주면과 접촉되어 결합되는 결합부와 상기 결합부의 하부에 연속적으로 형성되고 상기 결합부의 직경보다 작은 직경으로 형성되는 돌출부를 구비하는 것으로 특징으로 하는 베어링 어셈블리.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 지지축은 상기 중공부에 삽입되어 상기 지지부의 내주면과 접촉되어 결합되는 결합부와 상기 결합부의 상부 및 하부에 연속적으로 형성되고 상기 결합부의 직경보다 작은 직경으로 형성되는 상부 및 하부 돌출부를 구비하는 것을 특징으로 하는 베어링 어셈블리.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 상부 돌출부는 축방향 중심을 향해 높이가 증가하는 것을 특징으로 하는 베어링 어셈블리.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 지지축은 내부에 홈이 형성되어 상기 홈에 상기 댐핑부가 충진되는 것을 특징으로 하는 베어링 어셈블리.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 샤프트와 상기 지지축은 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 베어링 어셈블리.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 샤프트의 상부에 결합하여 상기 샤프트와 동시에 회전하는 부시;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 베어링 어셈블리.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 부시의 외측부는 반경방향 외측을 향하여 하향 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 베어링 어셈블리.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 부시는 상기 샤프트와 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 베어링 어셈블리.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 샤프트의 하단에 위치하여 상기 샤프트를 지지하는 스러스트 와셔; 및
    상기 스러스트 와셔를 수용하는 커버 플레이트;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 베어링 어셈블리.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 커버 플레이트는 상기 지지부를 수용하도록 환형의 수용홈이 형성된 것을 특징으로 하는 베어링 어셈블리.
  15. 축방향 하부에 중공부가 형성되도록 외주부가 축방향 하측으로 연장되어 형성되는 지지부를 구비하는 샤프트, 상기 샤프트를 회전 가능하도록 상기 샤프트 및 상기 지지부를 지지하는 베어링, 상기 중공부에 삽입되어 상기 샤프트와 연동하여 회전하는 지지축, 상기 중공부에 충진되어 상기 샤프트 회전시 진동 또는 소음을 흡수하는 댐핑부를 포함하는 베어링 어셈블리;
    상기 베어링과 결합하며 회전 구동력을 발생시키기 위한 코일이 권선되는 코어를 포함하는 스테이터; 및
    상기 스테이터에 대해 회전 가능하도록 상기 샤프트와 결합하고 상기 코일과 대면하는 마그네트가 일면에 장착되어 상기 샤프트와 연동하여 회전하는 로터;를 포함하는 모터.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 댐핑부는 상기 중공부 내에서 유동 가능하며, 자성을 지닌 파우더 및 유체 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 모터.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 중공부의 길이는 상기 지지축의 길이보다 길게 형성되어 상기 지지축 상부의 공간에 상기 댐핑부가 충진되는 것을 형성하는 것을 특징으로 하는 모터.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 지지축은 상기 중공부에 삽입되어 상기 지지부의 내주면과 접촉되어 결합되는 결합부와 상기 결합부의 하부에 연속적으로 형성되고 상기 결합부의 직경보다 작은 직경으로 형성되는 돌출부를 구비하는 것으로 특징으로 하는 모터.
  19. 제15항에 있어서,
    상기 지지축은 상기 중공부에 삽입되어 상기 지지부의 내주면과 접촉되어 결합되는 결합부와 상기 결합부의 상부 및 하부에 연속적으로 형성되고 상기 결합부의 직경보다 작은 직경으로 형성되는 상부 및 하부 돌출부를 구비하는 것을 특징으로 하는 모터.
  20. 제15항에 있어서,
    상기 지지축은 내부에 홈이 형성되어 상기 홈에 상기 댐핑부가 충진되는 것을 특징으로 하는 모터.
  21. 제15항에 있어서,
    상기 샤프트와 상기 지지축은 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 모터.
  22. 제15항에 있어서,
    상기 샤프트와 상기 로터 사이에 결합하여 상기 샤프트와 동시에 회전하는 부시;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모터.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 부시는 상기 샤프트와 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 모터.
  24. 제15항에 있어서,
    상기 샤프트의 하단에 위치하여 상기 샤프트를 지지하는 스러스트 와셔; 및
    상기 스러스트 와셔를 수용하는 커버 플레이트;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모터.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 커버 플레이트는 상기 지지부를 수용하도록 환형의 수용홈이 형성된 것을 특징으로 하는 모터.
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