KR101198614B1 - 스핀들 모터의 자동평형장치 - Google Patents

스핀들 모터의 자동평형장치 Download PDF

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Abstract

스핀들 모터의 자동평형장치가 개시된다. 상기 스핀들 모터는 볼과 유체를 사용하여 편심에 의한 진동을 저감한다. 이로인해, 저속회전에서는 유체의 원활한 이동, 고속회전에서는 볼과 유체의 원활한 이동에 의하여 진동이 저감되므로, 저속 및 고속회전에서 모두 진동이 저감된다. 그리고, 사용하는 유체에 해당하는 양 만큼 볼의 수를 줄일 수 있다. 이로인해, 볼간의 충돌 및 간섭이 줄어들어, 볼이 더욱 원활하게 이동하므로, 진동이 더욱 저감된다.

Description

스핀들 모터의 자동평형장치 {AUTO BALANCING SYSTEM OF SPINDLE MOTOR}
도 1은 종래의 스핀들 모터의 단면도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터의 단면도.
도 3은 도 2에 도시된 턴테이블과 저장부의 분리도.
도 4는 도 2의 "A"부 확대도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
110 : 베어링하우징 120 : 회전축
150 : 턴테이블 160 : 볼
170 : 저장부 180 : 유체
본 발명은 스핀들 모터의 자동평형장치에 관한 것이다.
도 1을 참조하여 종래의 스핀들 모터를 설명한다.
도시된 바와 같이, 베어링하우징(11)에 내장된 베어링(13)에 회전축(15)이 지지되어 회전가능하게 설치되고, 베어링하우징(11)의 외면 및 회전축(15)의 외주면에는 고정자(17) 및 회전자(19)가 각각 결합된다.
고정자(17)는 코어(17a)와 코일(17b)을 가지고, 회전자(19)는 로터요크(19a)와 마그네트(19)는 가지는데, 고정자(17)와 회전자(19)의 상호 작용에 의하여 회전자(19)가 회전하고, 이로 인해 회전축(15)이 회전한다.
그리고, 회전축(15)에는 디스크(50)가 탑재되는 턴테이블(21)이 고정되고, 턴테이블(21)의 하면에는 턴테이블(21)의 하면측을 밀폐하여 소정 공간을 형성하는 하부커버(23)가 결합된다.
턴테이블(21)과 하부커버(23)에 의하여 형성된 공간에는 복수의 볼(25)이 저장되는데, 볼(25)은 스핀들 모터의 회전시 편심의 반대방향으로 이동하여 스핀들 모터의 편심으로 인해 발생하는 진동을 저감시킨다. 미설명 부호 27은 펠트이다.
상기와 같은 종래의 스핀들 모터는 볼(25)만을 이용하여 진동을 저감한다. 그런데, 회전축(15)이 저속으로 회전할 때는 회전에 의해 발생하는 원심력이 볼(25)에 작용하는 마찰력 보다 작아, 볼(25)이 편심의 반대방향으로 신속하게 이동하지 못한다. 이로인해, 진동저감에 한계가 있다.
또한, 턴테이블(21)과 하부커버(23)에 의하여 형성되는 공간에는 12 여개의 볼(25)이 저장된다. 그런데, 회전축(15)이 고속으로 회전할 때는 회전에 의해 발생하는 원심력이 볼(25)에 작용하는 마찰력 보다는 크나, 볼(25) 간의 충돌 및 간섭에 의하여 볼(25)이 편심의 반대방향으로 신속하게 이동하지 못한다. 이로인해, 진동저감에 한계가 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으 로, 본 발명의 목적은 저속회전 및 고속회전에서 모두 원하는 진동저감을 얻을 수 있는 스핀들 모터를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 스핀들 모터는, 베어링이 내장된 베어링하우징; 상기 베어링에 지지되어 회전가능하게 설치된 회전축; 상기 베어링하우징의 외주면에 결합되며 코어와 코일을 가지는 고정자; 상기 회전축에 고정되며 로터요크와 마그네트를 가지며 상기 고정자와 작용하여 회전하는 회전자; 상기 로터요크 상측의 상기 회전축 외주면에 결합되어 상기 회전축과 동일하게 회전하며 상면에는 디스크가 탑재되는 턴테이블; 상기 턴테이블의 하면에 결합되어 상기 턴테이블과의 사이에 밀폐 공간을 형성하며, 자신의 내부에는 소정 공간이 형성된 저장부; 상기 턴테이블과 상기 저장부 사이에 형성된 공간 및 상기 저장부의 공간에 각각 저장되어, 상기 턴테이블이 회전하면 원심력에 의하여 편심의 반대방향으로 이동하면서 턴테이블의 진동을 저감시키는 복수의 볼 및 유체를 포함하며, 상기 턴테이블은 상기 회전축에 결합되며 상기 디스크가 탑재되어 지지되는 테이블, 상기 테이블의 하면 테두리부에서 하측으로 연장 형성된 링형상의 외측벽 및 상기 외측벽과 소정 거리 이격된 상기 테이블의 하면 부위에서 연장 형성된 링형상의 내측벽을 가지고, 상기 저장부는 상기 외측벽 및 상기 외측벽의 단부에 결합되고, 상면에는 상기 유체를 주입하기 위한 주입구가 형성되며, 상기 저장부의 상면에는 상기 볼이 접속함과 동시에 상기 유체의 누설을 방지하는 펠트가 마련된 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터의 자동평형장치를 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터의 단면도이다.
도시된 바와 같이, 상면이 개방된 원통형으로 마련되어 베이스(200)에 기립 설치된 베어링하우징(110)이 마련된다. 베어링하우징(110)의 내주면에는 베어링(115)이 압입되어 설치되고, 베어링(115)에는 회전축(120)의 하부측이 지지되어 회전가능하게 설치된다.
베어링하우징(110)의 외주면에는 고정자(130)가 고정되고, 베어링하우징(110) 상측의 회전축(120) 외주면에는 회전자(140)가 고정된다.
고정자(130)는 베어링하우징(110)의 외주면에 고정된 코어(131)와 코어(131)에 권선된 코일(135)을 가지고, 회전자(140)는 저면이 개방된 원통형으로 마련되어 회전축(120)에 고정된 로터요크(141)와 로터요크(141)의 내주면에 접착되어 고정자(130)와 대향하는 마그네트(145)를 가진다. 그리하여, 코일(135)에 전류가 인가되면, 코일(135)에서 발생하는 전기장과 마그네트(145)에서 발생하는 자기장과의 작용에 의하여 마그네트(145)가 회전하고, 이로인해 로터요크(141) 및 회전축(120)이 회전하는 것이다.
로터요크(145) 상측의 회전축(120) 외주면에는 턴테이블(150)이 고정되어 회전축(120)과 동일하게 회전하며, 턴테이블(150)에는 디스크(50)가 탑재되어 지지된다.
회전축(120)의 회전에 의하여 턴테이블(150)이 회전하면, 턴테이블(150)과 디스크(50)의 편심에 의하여 진동이 발생한다. 본 실시예에 따른 스핀들 모터는 턴테이블(150) 및 디스크(50)의 편심에 의하여 발생하는 진동을 볼(160) 및 유체(180)를 이용하여 저감하는데, 이를 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명한다. 도 3은 도 2에 도시된 턴테이블과 자장부의 분리도이고, 도 4는 도 2의 "A"부 확대도이다.
도시된 바와 같이, 턴테이블(150)은 원판형상의 테이블(152), 링형상의 외측벽(154) 및 링형상의 내측벽(156)을 가진다.
테이블(152)의 중앙부에는 회전축(120)이 압입되고, 상면에는 디스크(50)가 탑재되어 지지된다. 외측벽(154)은 테이블(152)의 하면 테두리부에서 하측으로 연장 형성되고, 내측벽(156)은 외측벽(154)과 소정 거리 이격된 테이블(152)의 하면 부위에서 하측으로 연장 형성된다.
턴테이블(150)의 외측벽(154)과 내측벽(156)의 단부에는 링형상의 케이스 형태로 마련된 저장부(170)가 결합되는데, 저장부(170)는 외측벽(154)과 내측벽(156) 사이의 공간을 밀폐시켜 볼(160)이 저장되는 공간을 형성한다. 그리고, 저장부(170)는 수평테(172), 경사테(174) 및 수직테(176)을 가지며 내부에는 유체(180)가 저장되는 소정 공간이 형성된다.
수평테(172)의 일측은 외측벽(154)의 단부측에 위치되고 타측은 내측벽(156)의 단부에 결합되며, 경사테(174)는 수평테(172)의 내주면에서 수평테(172)의 외주면측을 향하여 하측으로 경사지게 연장 형성되며, 수직테(176)는 경사테(174)의 단부에서 상측으로 연장 형성된다. 이때, 수직테(176)의 상단부는 수평테(172)의 외주면측과 소정 간격을 가지는데, 수직테(176)와 수평테(172) 사이의 간격은 유체(180)가 주입되는 주입구(179)의 기능을 한다.
수평테(172)의 상면에는 볼(160)이 접촉하는 링형상의 펠트(Felt)(190)가 마련된다. 펠트(190)는 볼(160)에 작용하는 마찰력을 감소시켜 볼(160)이 원활하게 이동할 수 있도록 함과 동시에 저장부(170)에 저장된 유체(180)가 외부로 누설되는 것을 방지한다.
상세히 설명하면, 외측벽(154)의 단부 내주면측에는 단면(段面)(154a)이 형 성되고, 단면(154a)에는 수직테(176)의 상단부측이 압입 및 본딩되어 결합된다. 그리고, 그리고, 수평테(172)의 상면에 결합된 펠트(190)의 외주면측은 외측벽(154)의 단면(154a)에도 접착되는데, 이로인해 유체(180)가 주입구(179)를 통하여 누설되어도 외부로 배출되지 않는 것이다.
볼(160) 및 유체(180)에 의하여 진동이 저감되는 것을 설명한다.
턴테이블(150)이 회전하면, 턴테이블(150) 및 디스크(50)의 편심에 의하여 진동이 발생한다. 그런데, 편심에 의하여 발생하는 진동은 턴테이블(150)의 회전시 발생하는 원심력에 의하여 볼(160) 및 유체(180)가 편심의 반대방향으로 이동하면서 편심을 상쇄시켜 진동을 저감시킨다.
그런데, 턴테이블(150)이 저속으로 회전하는 동안은 원심력이 볼(160)에 작용하는 마찰력 보다는 작고, 유체(180)에 작용하는 마찰력 보다는 크다, 그러므로, 턴테이블(150)이 저속으로 회전하는 동안은 유체(180)의 원활한 이동에 의하여 진동이 저감된다.
그리고, 턴테이블(150)이 고속으로 회전하는 동안은 원심력이 볼(160)에 작용하는 마찰력 및 유체(180)에 작용하는 마찰력 보다 크다. 그러므로, 턴테이블(150)이 고속으로 회전하는 동안은 볼(160) 및 유체(180)의 원활한 이동에 의하여 진동이 저감된다.
볼 만을 이용하여 진동을 저감하는 스핀들 모터에는 약 12여개의 볼이 저장된다. 그런데, 본 실시예에 따른 스핀들 모터는 볼(160)과 유체(180)를 이용하여 진동을 저감하므로, 볼(160)의 수를 7~9개로 줄일 수 있다. 즉, 줄어든 볼(160)의 수에 해당하는 질량만큼, 유체(180)를 저장부(170)에 주입하여 사용하면 된다. 그러면, 볼(160)의 감소로 인하여, 볼(160)간의 충돌 및 간섭이 줄어들어 볼(160)이 더욱 원활하게 이동하므로 진동이 더욱 저감된다.
저장부(170)는 턴테이블(150)의 저면에 결합되므로, 그 설치구조상 로터요크(141)의 간섭을 받을 수 있다. 그러므로, 경사테(174)와 대향하는 로터요크(141)의 상면 모서리부를 경사테(174)와 대응되게 경사(141a)지게 형성하는 것이, 소형화에 유리하다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 스핀들 모터는 볼과 유체를 사용하여 편심에 의한 진동을 저감한다. 이로인해, 저속회전에서는 유체의 원활한 이동, 고속회전에서는 볼과 유체의 원활한 이동에 의하여 진동이 저감되므로, 저속 및 고속회전에서 모두 진동이 저감된다.
그리고, 사용하는 유체에 해당하는 양 만큼 볼의 수를 줄일 수 있다. 이로인해, 볼간의 충돌 및 간섭이 줄어들어, 볼이 더욱 원활하게 이동하므로, 진동이 더욱 저감된다.
이상에서는, 본 발명의 일 실시예에 따라 본 발명을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 변경 및 변형한 것도 본 발명에 속함은 당연하다.

Claims (5)

  1. 베어링이 내장된 베어링하우징;
    상기 베어링에 지지되어 회전가능하게 설치된 회전축;
    상기 베어링하우징의 외주면에 결합되며 코어와 코일을 가지는 고정자;
    상기 회전축에 고정되며 로터요크와 마그네트를 가지며 상기 고정자와 작용하여 회전하는 회전자;
    상기 로터요크 상측의 상기 회전축 외주면에 결합되어 상기 회전축과 동일하게 회전하며 상면에는 디스크가 탑재되는 턴테이블;
    상기 턴테이블의 하면에 결합되어 상기 턴테이블과의 사이에 밀폐 공간을 형성하며, 자신의 내부에는 소정 공간이 형성된 저장부;
    상기 턴테이블과 상기 저장부 사이에 형성된 공간 및 상기 저장부의 공간에 각각 저장되어, 상기 턴테이블이 회전하면 원심력에 의하여 편심의 반대방향으로 이동하면서 턴테이블의 진동을 저감시키는 복수의 볼 및 유체를 포함하며,
    상기 턴테이블은 상기 회전축에 결합되며 상기 디스크가 탑재되어 지지되는 테이블, 상기 테이블의 하면 테두리부에서 하측으로 연장 형성된 링형상의 외측벽 및 상기 외측벽과 소정 거리 이격된 상기 테이블의 하면 부위에서 연장 형성된 링형상의 내측벽을 가지고,
    상기 저장부는 상기 외측벽 및 상기 외측벽의 단부에 결합되고, 상면에는 상기 유체를 주입하기 위한 주입구가 형성되며,
    상기 저장부의 상면에는 상기 볼이 접속함과 동시에 상기 유체의 누설을 방지하는 펠트가 마련된 것을 특징으로 하는 스핀들 모터.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 외측벽의 단부 내주면측에는 단면(段面)이 형성되고,
    상기 저장부는 일측은 상기 외측벽의 단면에 위치되고 타측은 상기 내측벽의 단부에 결합된 수평테, 상기 수평테의 내주면에서 상기 수평테의 외주면측을 향하여 하측으로 경사지게 연장 형성된 경사테, 상기 경사테의 단부에서 상측으로 연장 형성되어 상단부가 상기 단면에 결합되되, 상기 주입구가 형성되도록 상단부는 상기 수평테의 외주면측과 소정 간격을 가지는 수직테를 가지고,
    상기 펠트는 링형상으로 마련되어 상기 수평테의 상면에 결합되되, 외주면측은 상기 외측벽의 단면에 결합된 것을 특징으로 하는 스핀들 모터.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 경사테와 대향하는 상기 로터요크의 부위는 상기 경사테와 대응되게 경사진 것을 특징으로 하는 스핀들 모터.
  5. 제 1 항, 제 3 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 볼의 수는 7~9개인 것을 특징으로 하는 스핀들 모터.
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