KR101153486B1 - 스핀들 모터 - Google Patents

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KR101153486B1
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김진산
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삼성전기주식회사
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Abstract

본 발명은 스핀들 모터에 관한 것으로, 본 발명에 따른 스핀들 모터는 샤프트가 삽입되는 중공부를 구비하고, 상기 샤프트를 회전가능하게 지지하는 슬리브, 상기 샤프트의 축 방향 하부에 결합하여 상기 샤프트와 함께 회전하는 스러스트 플레이트, 상기 슬리브의 축 방향 하부에 결합하여 상기 중공부를 커버하는 커버 플레이트 및 상기 샤프트와 상기 스러스트 플레이트의 접합이 용이하도록 프레스 가공에 의하여 상기 스러스트 플레이트의 축 방향 하면에서 상방으로 단차지게 형성되고 상기 샤프트와 상기 스러스트 플레이트간의 용접 특성을 향상시키도록 표면 조도가 상기 스러스트 플레이트의 다른 부분보다 크게 형성되는 단차부를 포함하며, 상기 단차부와 상기 샤프트 사이에 용접부가 형성되고, 상기 스러스트 플레이트의 내주면 및 상면이 상기 샤프트의 축 방향 하부와 접촉하여 상기 샤프트와 상기 스러스트 플레이트가 결합하는 것을 특징으로 할 수 있다.

Description

스핀들 모터 {Spindle motor}
본 발명은 스핀들 모터에 관한 것으로, 특히 샤프트와 스러스트 플레이트의 결합시 용접성이 향상된 스핀들 모터에 관한 것이다.
일반적으로 기록 디스크 구동장치에 사용되는 소형의 스핀들 모터는 유체 동압 베어링 어셈블리가 이용되고, 유체 동압 베어링 어셈블리의 샤프트와 슬리브 사이에 형성된 베어링 간극(clearance)에 오일과 같은 윤활 유체가 충전되며, 샤프트의 회전시 상기 베어링 간극에 충전된 오일이 압축되면서 유체 동압을 형성하여서 샤프트를 회전가능하게 지지한다.
이때, 샤프트와 결합하여 로터를 부상시키거나 로터가 이탈하는 것을 방지하기 위하여 스토퍼 부재가 사용될 수 있다. 상기 스토퍼 부재는 샤프트에 고정 결합하며, 중앙에 샤프트가 삽입되는 홀이 형성된 환형 플레이트의 형태일 수 있다. 상기 환형 플레이트는 샤프트를 회전 가능하게 지지하는 슬리브와의 사이에 유체 동압을 형성하여 스러스트 플레이트로서 기능 할 수 있다.
스러스트 플레이트를 샤프트와 결합하는 방식에 있어서, 종래의 3.5인치 등의 비교적 큰 모터에서는 충분한 발거력이 확보되므로 압입 본딩에 의한 결합에 문제가 없으나, 최근 모터의 소형화로 인하여 2.5인치 구조 등에서 압입 본딩만으로는 외부 충격으로부터 스러스트 플레이트의 결합력을 충분히 확보할 수 없다는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 보완하기 위하여 샤프트와 일체형으로 가공하거나 나사 체결하거나 용접하는 방식을 사용할 수 있다.
그러나 샤프트와 일체형으로 가공하는 경우, 스러스트 플레이트의 가공시 센터리스 연마가 곤란해지므로 샤프트 면의 조도를 확보하기 어려우며, 샤프트에 나사 체결하는 경우, 샤프트에 나사탭을 가공하고 스러스트 플레이트에 나사 산을 가공하여야 하기 때문에 가공비가 높아지고 스러스트 플레이트의 가공 공정도 복잡해지고, 용접에 의하는 경우, 용접되는 부위의 조도(照度)가 너무 좋은 경우 빛 반사에 의해 용접 특성이 나빠진다는 문제점이 있다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 샤프트와 스러스트 플레이트의 결합시 용접을 사용하는 경우 용접성이 향상되어 외부 충격으로부터 스러스트 플레이트의 결합력이 충분히 확보된 스핀들 모터를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터는 샤프트가 삽입되는 중공부를 구비하고 상기 샤프트를 회전가능하게 지지하는 슬리브, 상기 샤프트의 축 방향 하부에 결합하여 상기 샤프트와 함께 회전하는 스러스트 플레이트, 상기 슬리브의 축 방향 하부에 결합하여 상기 중공부를 커버하는 커버 플레이트 및 상기 샤프트와 상기 스러스트 플레이트의 접합이 용이하도록 프레스 가공에 의하여 상기 스러스트 플레이트의 축 방향 하면에서 상방으로 단차지게 형성되고 상기 샤프트와 상기 스러스트 플레이트간의 용접 특성을 향상시키도록 표면 조도가 상기 스러스트 플레이트의 다른 부분보다 크게 형성되는 단차부를 포함하며, 상기 단차부와 상기 샤프트 사이에 용접부가 형성되고, 상기 스러스트 플레이트의 내주면 및 상면이 상기 샤프트의 축 방향 하부와 접촉하여 상기 샤프트와 상기 스러스트 플레이트가 결합하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터에 있어서, 상기 단차부는 상기 스러스트 플레이트의 다른 부분보다 반사율이 낮게 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터에 있어서, 상기 단차부는 상기 스러스트 플레이트의 다른 부분보다 명도가 낮게 형성될 수 있다.
삭제
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터에 있어서, 상기 스러스트 플레이트의 반경 방향 내측은 상기 샤프트와 결합하고, 상기 스러스트 플레이트의 반경 방향 외측은 상기 슬리브와 접하도록 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터에 있어서, 상기 스러스트 플레이트의 축 방향 상면 또는 상기 슬리브의 상기 스러스트 플레이트의 축 방향 상면과 마주하는 면에 제1의 스러스트 동압 발생홈이 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터에 있어서, 상기 스러스트 플레이트의 축 방향 하면 또는 상기 커버 플레이트의 상기 스러스트 플레이트의 축 방향 하면과 마주하는 면에 제2의 스러스트 동압 발생홈이 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 스핀들 모터에 의하면, 샤프트와 스러스트 플레이트가 용접에 의해 결합하는 경우 용접성이 개선되어 외부 충격으로부터 샤프트와 스러스트 플레이트의 결합력을 충분히 확보할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터의 축 방향 단면도이다.
도 2는 도 1의 A부분의 확대도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터에서 스러스트 플레이트의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스핀들 모터에서 슬리브의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스핀들 모터에서 커버 플레이트의 사시도이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시 형태를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시 형태에 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 실시 형태를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본원 발명 사상 범위 내에 포함된다고 할 것이다.
또한, 각 실시 형태의 도면에 나타나는 동일한 사상의 범위 내의 기능이 동일한 구성요소는 동일 또는 유사한 참조부호를 사용하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터의 축 방향 단면도이고, 도 2는 도 1의 A부분의 확대도이며, 도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터에서 스러스트 플레이트의 사시도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터(100)는 샤프트(11)와의 사이에서 유체 동압을 형성하는 유체 동압 베어링 어셈블리(10)와, 상기 유체 동압 베어링 어셈블리(10)의 외주 측에 결합된 스테이터(stator, 40)와, 상기 샤프트(11)에 결합하여 샤프트(11)와 연동하여 회전하는 로터(rotor, 20)를 포함할 수 있다.
한편, 방향에 대한 용어를 정의하면, 축 방향은 도 1에서 볼 때, 샤프트(11)를 기준으로 상하 방향을 의미하며, 반경 방향은 샤프트(11)를 기준으로 로터(20)의 외측단 방향 또는 로터(20)의 외측단을 기준으로 샤프트(11)의 중심 방향을 의미한다.
유체 동압 베어링 어셈블리(10)는 샤프트(11), 슬리브(12), 스러스트 플레이트(13), 및 커버 플레이트(14)를 포함할 수 있다. 여기서, 슬리브(12), 스러스트 플레이트(13), 및 커버 플레이트(14)가 베어링 부재로서 제공될 수 있다.
샤프트(11)는 슬리브(12)의 중앙 부분에 형성된 중공부(124)에 삽입되고, 스러스트 플레이트(13)는 샤프트(11)의 축 방향 하부에 배치되며, 커버 플레이트(14)는 스러스트 플레이트(13)와 슬리브(12)의 축 방향 하부에 배치된다.
여기서, 샤프트(11)의 외주면과 슬리브(12)의 내주면 사이의 미소 간극에 윤활유체로서 오일(15)이 충전되며, 샤프트(11)의 외주면과 슬리브(12)의 내주면 중 적어도 하나에 형성되는 나선형 또는 헤링본 형의 래디얼 동압 홈에 의해 발생하는 동압으로 샤프트(11)와 로터(20)를 포함하는 회전 부재의 회전을 더 부드럽게 지지할 수 있다.
이때, 슬리브(12)에는 슬리브(12)의 축 방향 상부와 하부를 연통하도록 관통 형성되는 바이패스 유로(미도시)가 형성될 수 있으며, 유체 동압 베어링 어셈블리 내의 오일의 압력을 분산할 수 있다.
슬리브(12)의 축 방향 하부는 스러스트 플레이트(13) 및 커버 플레이트(14)가 배치되도록 단차지게 형성될 수 있으며, 스러스트 플레이트(13)의 반경 방향 외측이 접하도록 형성되는 제1 스텝부(121) 및 커버 플레이트(14)가 결합하는 제2 스텝부(122)를 포함할 수 있다.
스러스트 플레이트(13)는 샤프트(11)의 축 방향 하부가 삽입되는 삽입공(134) 및 샤프트(11)와의 접합이 용이하도록 형성된 단차부(133)를 포함할 수 있다.
스러스트 플레이트(13)는 반경 방향 내측이 샤프트(11)의 축 방향 하부에 결합하고, 반경 방향 외측이 슬리브(12)의 축 방향 하부에 형성된 제1 스텝부(121)에 배치되어 샤프트(11)와 로터(20)의 회전시 이들 회전 부재의 이탈을 방지하는 스토퍼로서의 역할을 할 수 있다.
본 실시예에서, 스러스트 플레이트(13)와 샤프트(11)의 결합은 용접에 의해 이루어질 수 있으며, 샤프트(11)와 스러스트 플레이트(13)의 반경 방향 내측의 경계 부분에 레이저 용접을 하여 용접부(135)를 형성할 수 있다.
단차부(133)는 샤프트(11)와 스러스트 플레이트(13)의 접합이 용이하도록 스러스트 플레이트(13)의 축 방향 하면에서 상방으로 단차지게 형성되고 표면 조도가 스러스트 플레이트(13)의 다른 부분보다 크게 형성될 수 있다.
즉, 상기 단차부(133)와 샤프트(11)의 경계 부분에 용접부(135)가 형성되며, 단차부(133)는 표면 조도가 스러스트 플레이트(13)의 다른 부분보다 크기 때문에, 레이저 용접시 용접부에 조사되는 레이저 빛의 반사율이 현저하게 줄어들어 샤프트(11)와 스러스트 플레이트(13)의 용접 특성이 향상될 수 있다.
단차부(133)는 스러스트 플레이트(13)의 양면 연마 가공시 프레스 가공에 의하여 표면 조도가 스러스트 플레이트(13)의 다른 부분보다 크게 형성될 수 있으며, 따라서 단차부(133)와 스러스트 플레이트(13)의 다른 부분의 표면 조도 차이를 구현하기가 용이하다.
단차부(133)는 스러스트 플레이트(13)의 축 방향 하면에서 다른 부분보다 레이저 용접률이 높으면 되므로, 표면 조도가 더 크게 형성되거나, 반사율이 낮게 형성되거나 명도가 낮게 형성되는 등에 의해 단차부(133)와 샤프트(11)의 용접 특성을 개선할 수 있다.
스러스트 플레이트(13)의 반경 방향 외측과 슬리브(12)의 제1 스텝부(121) 사이의 미소 간극에 윤활유체로서 오일(15)이 충전되며, 스러스트 플레이트(13)의 반경 방향 외측 상면(131)에 형성되는 제1 스러스트 동압 홈(131a)에 의해 발생하는 동압으로 스러스트 플레이트(13)의 회전을 더 부드럽게 지지할 수 있다.
본 실시예에서는 제1 스러스트 동압홈(131a)이 헤링본 형상인 것을 도시하고 설명하지만, 본 발명은 이에 한하지 않으며, 나선형 홈의 형태일 수도 있다. 또한, 본 실시예에서 제1 스러스트 동압홈(131a)이 스러스트 플레이트(13)의 반경 방향 외측 상면(131)에 형성되는 것을 도시하고 설명하고 있지만, 본 발명은 이에 한하지 않으며, 슬리브(12)의 제1 스텝부(121)의 스러스트 플레이트(13)의 반경 방향 외측 상면과 마주하는 면에도 형성될 수 있다.
커버 플레이트(14)는 슬리브(12)의 축 방향 하부에 형성된 제2 스텝부(122)에 결합하며, 슬리브(12)의 중공부를 커버하여 슬리브(12)와 샤프트(11)를 지지한다. 커버 플레이트(14)는 반경 방향 외측이 슬리브(12)의 제2 스텝부(122)에 접촉하여 결합 고정될 수 있으며, 커버 플레이트(14)의 축 방향 상면은 스러스트 플레이트(13)의 축 방향 하면(132)과 마주할 수 있다.
커버 플레이트(14)의 축 방향 상면과 스러스트 플레이트(13)의 축 방향 하면(132) 사이의 간극에 오일(15)이 수용되어, 그 자체로서 샤프트(11)의 축 방향 하부를 지지하는 베어링으로서의 기능을 수행할 수 있다.
이때, 스러스트 플레이트(13)와 샤프트(11)의 회전을 더 안정적으로 지지하도록, 스러스트 플레이트(13)의 축 방향 하면(132) 및 커버 플레이트(14)의 축 방향 상면 중 적어도 하나에 스러스트 동압 홈이 형성될 수 있으며, 본 실시예에서는 스러스트 플레이트(13)의 축 방향 하면(132)에 제2의 스러스트 동압홈(132a)이 형성되어 있는 구성을 채택하고 있다.
제2의 스러스트 동압홈(132a)은 제1의 스러스트 동압홈(131a)과 마찬가지로 나선형 또는 헤링본 형태일 수 있으며, 본 실시예에서는 헤링본 형태의 홈으로 도시하고 있다.
로터(20)는 샤프트(11)에 결합하여 샤프트(11)와 함께 스테이터(40)에 대하여 회전 가능하게 구비되는 회전 구조물이며, 로터 케이스와 로터 케이스의 내측에 장착되는 마그넷(26)을 포함할 수 있다.
로터 케이스는 샤프트(11)의 외주면에 결합하는 원통부(22), 원통부(22)로부터 반경 방향 외측으로 연장되는 원판부(23), 원판부(23)의 반경 방향 외측에서 축 방향 하부로 절곡되어 마그넷(26)을 지지하는 마그넷 지지부(24), 및 마그넷 지지부(24)의 하부에서 반경 방향 외측으로 연장되고 상부에 디스크가 탑재되는 플랜지(25)를 포함할 수 있다.
마그넷(26)은 원주방향으로 N극, S극이 교대로 착자되어 일정 세기의 자기력을 발생시키는 영구자석으로 구비된다. 권선 코일(46)과 마그넷(26)의 전자기적 상호작용에 의해 로터(20)는 회전하게 된다.
스테이터(40)는 전원인가 시 일정크기의 전자기력을 발생시키는 권선 코일(46) 및 상기 권선 코일(46)이 권선되는 복수의 코어(44)를 구비하는 고정 구조물이다.
코어(44)는 패턴회로가 인쇄된 인쇄회로기판(미도시)이 구비되는 베이스(42)의 상부에 고정 배치되고, 권선 코일(46)과 대응하는 베이스(42)의 일면에는 권선 코일(46)을 하부로 노출시키도록 일정크기의 코일 공이 복수 관통 형성될 수 있고, 권선 코일(46)은 외부전원이 공급되도록 상기 인쇄회로기판과 전기적으로 연결된다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스핀들 모터에서 슬리브의 사시도이고, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스핀들 모터에서 커버 플레이트의 사시도이다.
도 4 및 도 5에 도시된 본 발명의 다른 실시예에 따른 스핀들 모터는 스러스트 동압 부재의 변형예를 나타낸 것으로, 이외의 구성은 도 1 내지 도 3에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터와 실질적으로 동일하므로, 이들 구성에 대한 상세한 설명은 생략하기로 하며, 이하에서는 차이점을 중심으로 설명하기로 한다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 스핀들 모터는 슬리브(12)의 축 방향 하부에서 스러스트 플레이트와 접하는 부분인 제1 스텝부(121)에 제1의 스러스트 동압홈(121a)이 형성되고, 커버 플레이트(14)의 스러스트 플레이트와 마주하는 면(141)에 제2의 스러스트 동압홈(141a)이 형성되어 있다.
제1의 스러스트 동압홈(121a) 및 제2의 스러스트 동압홈(141a)은 나선형 또는 헤링본 형일 수 있으며, 본 실시예에서처럼 헤링본 형일 경우, 스러스트 플레이트(13)의 회전시 윤활유체가 헤링본 홈의 반경 방향의 외측 및 반경 방향 내측에서 홈을 따라 중간 굴곡부를 향하여 흐르고, 중간 굴곡부를 중심으로 한 영역에 동압이 발생하여 샤프트의 축 방향 스러스트 하중을 지지한다.
이상 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명했지만, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 예컨대, 본 발명에서 스핀들 모터의 구성요소는 단지 예시된 것으로서, 다양한 구성을 가질 수 있으며, 특히, 유체 동압 베어링 어셈블리에서 베어링 부재의 구성 요소로 다양한 구성이 채용될 수 있다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
10: 유체 동압 베어링 어셈블리 11: 샤프트
12: 슬리브 13: 스러스트 플레이트
14: 커버 플레이트 20: 로터
26: 마그넷 40: 스테이터
42: 베이스 44: 코어
46: 권선 코일

Claims (7)

  1. 샤프트가 삽입되는 중공부를 구비하고, 상기 샤프트를 회전가능하게 지지하는 슬리브;
    상기 샤프트의 축 방향 하부에 결합하여 상기 샤프트와 함께 회전하는 스러스트 플레이트;
    상기 슬리브의 축 방향 하부에 결합하여 상기 중공부를 커버하는 커버 플레이트; 및
    상기 샤프트와 상기 스러스트 플레이트의 접합이 용이하도록 프레스 가공에 의하여 상기 스러스트 플레이트의 축 방향 하면에서 상방으로 단차지게 형성되고 상기 샤프트와 상기 스러스트 플레이트간의 용접 특성을 향상시키도록 표면 조도가 상기 스러스트 플레이트의 다른 부분보다 크게 형성되는 단차부를 포함하며,
    상기 단차부와 상기 샤프트 사이에 용접부가 형성되고, 상기 스러스트 플레이트의 내주면 및 상면이 상기 샤프트의 축 방향 하부와 접촉하여 상기 샤프트와 상기 스러스트 플레이트가 결합하는 것을 특징으로 하는 스핀들 모터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 단차부는 상기 스러스트 플레이트의 다른 부분보다 반사율이 낮은 것을 특징으로 하는 스핀들 모터.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 단차부는 상기 스러스트 플레이트의 다른 부분보다 명도가 낮은 것을 특징으로 하는 스핀들 모터.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 스러스트 플레이트의 반경 방향 내측은 상기 샤프트와 결합하고, 상기 스러스트 플레이트의 반경 방향 외측은 상기 슬리브와 접하는 것을 특징으로 하는 스핀들 모터.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 스러스트 플레이트의 축 방향 상면 또는 상기 슬리브의 상기 스러스트 플레이트의 축 방향 상면과 마주하는 면에 제1의 스러스트 동압 발생홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 스핀들 모터.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 스러스트 플레이트의 축 방향 하면 또는 상기 커버 플레이트의 상기 스러스트 플레이트의 축 방향 하면과 마주하는 면에 제2의 스러스트 동압 발생홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 스핀들 모터.
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