KR101275360B1 - 코어설치부를 갖는 모터 - Google Patents

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KR101275360B1
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    • G11B19/20—Driving; Starting; Stopping; Control thereof

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 모터는 강판으로 성형되는 모터용 베이스; 상기 모터용 베이스에 설치되는 코어설치부; 및 상기 코어설치부에 고정되는 스테이터 코어;를 포함하며, 상기 코어설치부는 상기 스테이터 코어의 삽입을 안내하는 가이드부 및 상기 스테이터 코어가 안착되는 안착부를 구비할 수 있다.

Description

코어설치부를 갖는 모터{MOTOR HAVING CORE INSTALLATION PART}
본 발명은 모터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 프레스 가공에 의해 성형되는 베이스와 스테이터 코어와의 결합 구조를 개선한 코어설치부를 갖는 모터에 관한 것이다.
컴퓨터의 정보 저장 장치 중의 하나인 하드 디스크 드라이브(HDD; Hard Disk Drive)는 자기 헤드를 사용하여 디스크에 저장된 데이터를 재생하거나, 디스크에 데이터를 기록하는 장치이다.
이러한 하드 디스크 드라이브에 있어서, 베이스에는 자기 헤드를 디스크 상에서 위치 이동 가능하도록 헤드 구동부, 즉 HSA(Head Stack Assembly)가 설치되며, 상기 헤드 구동부에 의해 상기 자기 헤드는 디스크의 기록면으로부터 소정 높이 부상한 상태로 원하는 위치로 이동하면서 그 기능을 수행하게 된다.
종래에는 하드 디스크 드라이브에 제공되는 베이스를 제조하는데 있어서, 알루미늄(Al)을 다이캐스팅(Die-Casting) 한 후 다이캐스팅(Die-Casting)에 의해 발생되는 버(Burr) 등을 제거하는 후가공 방식으로 생산하고 있다.
그러나, 종래의 다이캐스팅(Die-Casting) 방식은 알루미늄(Al)을 용융 상태로 주입하여 형태를 만드는 공정을 거치게 되므로, 고온 고압을 필요로 하여 많은 에너지가 공정에 요구되며, 공정시간도 증가된다는 문제가 있다.
또한, 다이캐스팅(Die-Casting) 금형의 수명 측면에서도 하나의 금형으로 많은 수의 베이스를 제조하는데 한계가 있으며, 다이캐스팅(Die-Casting) 공정에 의한 베이스는 치수 정밀도가 좋지 않다는 문제도 발생하였다.
그래서, 다이캐스팅(Die-Casting) 공정의 문제점을 해결하고자 프레스 또는 단조 공법을 이용하여 베이스를 제조하게 되었으나, 프레스 또는 단조 공법에 의하는 경우 기본적으로 균일한 두께를 가지게 되므로 코어를 결합시키는데 있어서 문제가 발생하였다.
즉, 슬리브의 외경과 코어의 내경의 차이가 큰 경우 슬리브, 코어 및 베이스를 견고하게 결합시키는데 문제가 있으며, 상기 구성요소 중 적어도 하나의 구조를 개선하여 결합시켜야하는 불편함이 존재하였다.
따라서. 프레스 가공에 의해 베이스를 제조하는 경우에 있어서, 상기 베이스, 슬리브 및 코어를 안정적으로 결합시켜 성능 및 수명을 극대화하도록 하는 연구가 시급한 실정이다.
본 발명의 목적은 프레스 가공에 의해 베이스를 제조하는 경우, 베이스와 코일이 권선되는 스테이터 코어와의 결합을 견고하게 하는 동시에 온도에 따라 결합력이 저하되는 것을 방지하여 성능 및 수명을 극대화하도록 하는 코어설치부를 갖는 모터를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 모터는 강판으로 성형되는 모터용 베이스; 상기 모터용 베이스에 결합되는 코어설치부; 상기 코어설치부의 외주면에 결합되는 스테이터 코어; 상기 코어설치부의 내주면에 결합되는 슬리브; 및 상기 슬리브의 축공에 미소 간극을 가지도록 삽입되고, 상기 미소 간극에 충전된 오일의 유체 동압에 의해 상대 회전 가능하게 지지되는 샤프트;를 포함하며, 상기 코어설치부의 외주면에는 상기 스테이터 코어가 안착될 수 있도록 반경방향 외측으로 돌출된 안착부가 형성되고, 상기 모터용 베이스는 축방향 상측으로 돌출된 고정부를 구비하고, 상기 코어설치부의 외주면이 상기 고정부의 내주면에 결합하며, 상기 스테이터 코어는 상기 코어설치부의 안착부에 안착되는 동시에 상기 스테이터 코어의 축방향 하방에 상기 모터용 베이스의 고정부가 배치될 수 있다.
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본 발명의 일 실시예에 따른 모터의 상기 안착부는 상기 코어설치부의 외주면이 단차져 형성될 수 있다.
삭제
본 발명의 일 실시예에 따른 모터의 상기 안착부는 상기 코어설치부의 외주면을 따라 원주 방향으로 연속적 또는 이격적으로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 모터의 상기 코어설치부는 상기 모터용 베이스와 동일한 재질로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 모터의 상기 스테이터 코어는 상기 모터용 베이스의 고정부에 의해 지지될 수 있다.
삭제
본 발명에 따른 모터용 스테이터 어셈블리 및 이를 포함하는 모터에 의하면, 프레스 가공에 의해 베이스를 제조하는 경우, 베이스와 코일이 권선되는 스테이터 코어와의 결합을 견고하게 할 수 있다.
또한, 온도에 따라 베이스와 스테이터 코어의 결합력이 저하되는 것을 방지하여 성능 및 수명을 최대화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터용 스테이터 어셈블리를 포함하는 모터를 도시한 개략 단면도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터용 스테이터 어셈블리를 도시한 개략 분해 사시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터용 스테이터 어셈블리를 도시한 개략 절개 사시도.
도 4는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 모터용 스테이터 어셈블리를 도시한 개략 단면도.
도 5는 본 발명에 따른 모터용 스테이터 어셈블리에 제공되는 코어설치부의 변형예를 도시한 개략 사시도.
도 6은 본 발명에 따른 모터용 스테이터 어셈블리에 제공되는 코어설치부의 다른 변형예를 도시한 개략 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 일 실시예에 따른 모터용 스테이터 어셈블리를 포함하는 모터를 도시한 개략 단면도이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터용 스테이터 어셈블리를 도시한 개략 분해 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터용 스테이터 어셈블리를 도시한 개략 절개 사시도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 모터(10)는 모터용 스테이터 어셈블리(100, 이하 스테이터 어셈블리), 샤프트(210)를 지지하는 슬리브(220) 및 상기 샤프트(210)와 연동하여 회전하는 허브(230)를 포함할 수 있다.
우선, 방향에 대한 용어를 정의하면, 축방향은 도 1에서 볼 때, 샤프트(210)를 기준으로 상하 방향을 의미하며, 반경 방향 외측 및 내측 방향은 상기 샤프트(210)를 기준으로 허브(230)의 외측단 방향 및 상기 허브(230)의 외측단을 기준으로 상기 샤프트(210)의 중심 방향을 의미할 수 있다
또한, 원주 방향은 상기 샤프트(210)의 외주면을 따라 상기 샤프트(210)가 회전하는 방향일 수 있다.
스테이터 어셈블리(100)는 모터용 베이스(110, 이하 베이스), 코어설치부(120) 및 스테이터 코어(130)를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 베이스(110)는 본 발명에 따른 모터(10)의 축계인 샤프트(210)를 지지하는 슬리브(220)와 결합하여 회전부재인 허브(230) 및 상기 샤프트(210)의 회전을 지지하는 고정부재일 수 있다.
상기 베이스(110)는 냉간압연강판(SPCC, SPCE 등) 또는 열간압연강판 등의 판재를 프레스 가공을 거쳐 베이스(110)의 기본적인 구성을 제조한 후, 벤딩 및 절단 등의 후공정을 거쳐 전체적인 형상을 제조할 수 있다.
다만, 프레스 가공에 사용되는 금형의 형상을 최종본의 베이스(110) 형상에 대응되도록 형성하여 한번의 공정으로 제조할 수도 있다.
여기서, 상기 베이스(110)는 슬리브(220) 및 코어설치부(120)가 고정되도록 축 방향 상측으로 돌출 형성되는 고정부(112)를 구비할 수 있으며, 상기 슬리브(220)는 상기 고정부(112)의 내부공간에 삽입되어 결합될 수 있다.
이때, 상기 베이스(110)와 상기 슬리브(220)의 결합방식은 본딩, 용접 및 압입 중 적어도 하나의 방식으로 결합될 수 있다.
또한, 상기 베이스(110)의 고정부(112)는 상기 코어설치부(120)를 매개로 하여 코일(140)이 권선되는 스테이터 코어(130)를 간접적으로 지지할 수 있다.
코어설치부(120)는 코일(140)이 권선되는 스테이터 코어(130)와 베이스(110)의 고정부(112)와의 결합을 위해 상기 스테이터 코어(130)와 상기 베이스(110)의 고정부(112) 사이에 설치될 수 있다.
다시 말하면, 상기 코어설치부(120)는 외주면의 직경이 일정한 상기 고정부(112)의 외주면에 결합되어 상기 스테이터 코어(130)가 삽입되어 안착되도록 할 수 있다.
즉, 상기 코어설치부(120)는 상기 스테이터 코어(130)의 삽입을 안내하는 가이드부(122) 및 상기 스테이터 코어(130)가 안착되는 안착부(124)를 구비할 수 있다.
여기서, 상기 가이드부(122)의 내주면은 베이스(110)의 고정부(112)의 외주면과 압입, 본딩 및 용접 중 적어도 하나의 방법으로 결합될 수 있으며, 상기 코어설치부(120)와 상기 스테이터 코어(130)와의 결합방식도 동일할 수 있다.
또한, 상기 가이드부(122)의 상측 외주면은 축 방향 상측으로 직경이 감소할 수 있으며, 이로 인해 스테이터 코어(130)의 삽입을 보다 효과적으로 안내할 수 있다.
상기 코어설치부(120)는 본 발명에 따른 베이스(110)의 제조 공법, 즉, 프레스 가공의 특성상 균일한 두께를 구비하는 베이스(110)의 고정부(112)와 스테이터 코어(130)의 결합을 용이하게 하는 설치부재로, 별도로 제조되어 상기 고정부(112)에 결합될 수 있다.
다시 말하면, 슬리브(220)의 외경과 스테이터 코어(130)의 내경의 차이가 큰 경우, 균일한 두께로 형성되는 베이스(110)의 고정부(112)에 상기 슬리브(220)와 상기 스테이터 코어(130)를 결합시키기에는 무리가 있으므로, 별도로 제조되는 코어설치부(120)에 의해 상기 문제를 해결할 수 있다.
구체적으로, 상기 코어설치부(120)는 앞서 언급한 바와 같이 가이드부(122) 및 안착부(124)를 구비할 수 있으며, 상기 안착부(124)는 상기 코어설치부(120)의 외주면이 단차짐으로써 형성될 수 있다.
또한, 상기 안착부(124)는 상기 코어설치부(120)의 외주면을 따라 원주 방향으로 연속적으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 안착부(124)는 축 방향 하측으로 연속적으로 연장되어 상기 안착부(124)의 저면이 베이스(110)의 상면에 결합될 수 있다.
추가로, 코어설치부(120)는 베이스(110)와 동일한 재질로 형성될 수 있으며, 이는 온도의 변화에 따라 베이스(110)와 코어설치부(120)의 결합력 감소를 억제할 수 있다.
즉, 상기 코어설치부(120)와 상기 베이스(110)는 냉간압연강판(SPCC, SPCE 등) 또는 열간압연강판 등의 판재인 스틸(steel)계열의 재질로 구성될 수 있으며, 결과적으로 열팽창 계수가 동일할 수 있다.
이에 따라, 고온 또는 저온에서 베이스(110)와 코어설치부(120)가 팽창 또는 수축하더라도 상기 베이스(110)의 고정부(112)와 상기 코어설치부(120)의 결합력이 일정하게 유지될 수 있다.
즉, 열충격이 가해지는 경우에도 결합력이 일정하게 유지될 수 있다.
다만, 상기 코어설치부(120)와 베이스(110)는 반드시 동일한 재질일 필요는 없으며, 고온 또는 저온에서 베이스(110)와 코어설치부(120)가 팽창 또는 수축하더라도 상기 베이스(110)의 고정부(112)와 상기 코어설치부(120)의 결합력이 일정하게 유지될 수 있는 정도라면 다양하게 변형가능할 수 있음을 밝혀둔다.
스테이터 코어(130)는 코어설치부(120)에 고정될 수 있으며, 원형의 고리 형상을 가지는 코어백(132), 상기 코어백(132)으로부터 반경 방향 외측으로 연장되는 다수개의 티스부(134)를 포함할 수 있다.
그리고. 코일(140)은 티스부(134)에 다수회 권선될 수 있다.
여기서, 코어백(132)은 코어설치부(120)의 가이드부(122)에 삽입될 수 있으며, 상기 코어백(132)의 저면은 상기 코어설치부(120)의 안착부(124)에 안착될 수 있으므로, 상기 스테이터 코어(130)는 상기 코어설치부(120)에 안정적으로 고정될 수 있다.
샤프트(210)는 허브(230)와 결합하여 상기 허브(230)와 연동하여 회전하는 회전부재로 슬리브(220)에 의해 지지될 수 있다.
여기서, 상기 슬리브(220)는 상기 샤프트(210)의 상단이 축방향 상측으로 돌출되도록 상기 샤프트(210)를 지지할 수 있으며, Cu 또는 Al을 단조하거나, Cu-Fe계 합금 분말 또는 SUS계 분말을 소결하여 형성될 수 있다.
상기 샤프트(210)는 상기 슬리브(220)의 축공과 미소 간극을 가지도록 삽입되고, 상기 미소 간극에는 오일(O)이 충전되며 상기 샤프트(210)의 외주면 및 상기 슬리브(220)의 내주면 중 적어도 하나에 형성되는 유체 동압부(222)에 의해 상기 허브(230)의 회전을 더 부드럽게 지지할 수 있다.
상기 유체 동압부(222)는 상기 샤프트(210)의 회전 시에 한쪽으로 편향되도록 압력을 형성시킬 수 있으며, 헤링본, 스파이럴 및 나사선 형상 중 어느 하나의 형상으로 형성될 수 있다.
다만, 상기 유체 동압부(222)는 앞서 언급한 형상에 한정되는 것은 아니고, 상기 샤프트(210) 및 허브(230)를 포함하는 회전부재의 회전 시 상기 회전부재에 유체 동압을 발생시킬 수 있는 형상이면 다 적용할 수 있으며, 갯수에도 제한이 없음을 밝혀둔다.
여기서, 상기 슬리브(220)의 축방향 하부에는 간극을 유지한 상태로 상기 슬리브(220)와 결합하며, 상기 간극에는 오일(O)을 수용하는 베이스 커버(240)가 결합될 수 있다.
상기 베이스 커버(240)는 상기 슬리브(220) 사이의 간극에 오일(O)을 수용하여 그 자체로서 상기 샤프트(210)의 하면을 지지하는 베어링으로서의 기능을 수행할 수 있다.
또한, 상기 오일(O)은 상기 샤프트(210)와 상기 슬리브(220) 사이의 간극, 허브(230)와 상기 슬리브(220)의 사이의 간극 및 상기 베이스 커버(240)와 상기 샤프트(210) 및 상기 베이스 커버(240)와 상기 슬리브(220) 사이의 간극에 연속적으로 충진되어 전체적으로 풀필(Full-fill)구조를 형성할 수 있다.
허브(230)는 베이스(110)를 포함하는 고정부재에 대하여 회전 가능하게 구비되는 회전 구조물이며, 상기 스테이터 코어(130)와 일정 간격을 두고 서로 대응되는 환고리형의 마그네트(250)를 내주면에 구비할 수 있다.
여기서, 본 발명에 따른 모터(10)의 회전 구동력은 상기 마그네트(250)와 코어(130)에 권선되는 코일(140)의 전자기적 상호작용에 의해 얻어질 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 모터용 스테이터 어셈블리를 도시한 개략 단면도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 모터용 스테이터 어셈블리(300)는 코어설치부(120)의 배치를 제외하고는 앞서 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 모터용 스테이터 어셈블리와 동일하므로, 상기 코어설치부(120)의 배치 이외에는 생략하기로 한다.
코어설치부(120)는 베이스(110)의 고정부(112)의 내주면에 결합할 수 있으며, 구체적으로 상기 코어설치부(120)의 안착부(124)의 외주면과 상기 고정부(112)의 내주면은 본딩, 용접 및 압입 중 적어도 하나의 방식으로 결합될 수 있다.
또한, 상기 안착부(124)의 상면과 고정부(112)의 상면은 동일한 평면을 형성할 수 있으며, 이로 인해 스테이터 코어(130)의 코어백(132)의 저면은 상기 안착부(124)의 상면과 상기 고정부(112)의 상면에 동시에 안착될 수 있다.
추가로, 상기 코어설치부(120)가 베이스(110)의 고정부(112)의 내주면에 결합함으로써 슬리브(220)는 코어설치부(120)의 내주면과 본딩, 용접 및 압입 중 적어도 하나의 방식으로 결합될 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 모터용 스테이터 어셈블리에 제공되는 코어설치부의 변형예를 도시한 개략 사시도이며, 도 6은 본 발명에 따른 모터용 스테이터 어셈블리에 제공되는 코어설치부의 다른 변형예를 도시한 개략 사시도이다.
도 5를 참조하면, 코어설치부(120a)는 스테이터 코어(130)의 삽입을 안내하는 가이드부(122a)와 상기 스테이터 코어(130)가 안착되는 안착부(124a)를 구비할 수 있다.
상기 안착부(124a)는 상기 코어설치부(120)의 외주면으로부터 반경 방향 외측으로 돌출되어 돌기 형상일 수 있으며, 상기 코어설치부(120)의 외주면을 따라 원주 방향으로 연속적으로 형성될 수 있다.
여기서, 상기 안착부(124a)의 축 방향으로 폭은 제한이 없으며, 상기 스테이터 코어(130)를 지지할 수 있는 범위내에서 자유롭게 변경이 가능할 수 있다.
도 6을 참조하면, 코어설치부(120b)의 안착부(124b)는 상기 코어설치부(120b)의 외주면을 따라 원주 방향으로 이격적으로 형성될 수 있다.
여기서, 상기 안착부(124b)는 스테이터 코어(130)의 안정적인 지지를 위해 축 중심으로부터 대칭적으로 형성될 수 있다.
또한, 이격되어 형성되는 상기 안착부(124b)의 갯수에는 제한이 없으며, 당업자의 의도에 맞게 변경이 가능할 수 있다.
이상의 실시예를 통해, 본 발명에 따른 모터용 스테이터 어셈블리(100, 300) 및 이를 포함하는 모터(10)에 의하면, 프레스 가공에 의해 베이스를 제조하는 경우, 코어설치부(120, 120a, 120b)로 인해 베이스(110)와 코일(140)이 권선되는 스테이터 코어(130)와의 결합을 견고하게 할 수 있다.
또한, 온도에 따라 베이스(110)와 스테이터 코어(130)의 결합력이 저하되는 것을 방지하여 성능 및 수명을 최대화할 수 있다.
상기에서는 본 발명에 따른 실시예를 기준으로 본 발명의 구성과 특징을 설명하였으나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 사상과 범위내에서 다양하게 변경 또는 변형할 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에게 명백한 것이며, 따라서 이와 같은 변경 또는 변형은 첨부된 특허청구범위에 속함을 밝혀둔다.
10: 모터 100: 모터용 스테이터 어셈블리
110: 베이스 112: 고정부
120, 120a, 120b: 코어설치부 122, 122a: 가이드부
124, 124a, 124b: 안착부 130: 스테이터 코어
140: 코일 210: 샤프트
220: 슬리브 230: 허브
240: 베이스 커버 250: 마그네트

Claims (8)

  1. 강판으로 성형되는 모터용 베이스;
    상기 모터용 베이스에 결합되는 코어설치부;
    상기 코어설치부의 외주면에 결합되는 스테이터 코어;
    상기 코어설치부의 내주면에 결합되는 슬리브; 및
    상기 슬리브의 축공에 미소 간극을 가지도록 삽입되고, 상기 미소 간극에 충전된 오일의 유체 동압에 의해 상대 회전 가능하게 지지되는 샤프트;
    를 포함하며,
    상기 코어설치부의 외주면에는 상기 스테이터 코어가 안착될 수 있도록 반경방향 외측으로 돌출된 안착부가 형성되고,
    상기 모터용 베이스는 축방향 상측으로 돌출된 고정부를 구비하고, 상기 코어설치부의 외주면이 상기 고정부의 내주면에 결합하며,
    상기 스테이터 코어는 상기 코어설치부의 안착부에 안착되는 동시에 상기 스테이터 코어의 축방향 하방에 상기 모터용 베이스의 고정부가 배치되는 것을 특징으로 하는 모터.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 안착부는 상기 코어설치부의 외주면이 단차져 형성되는 모터.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 안착부는 상기 코어설치부의 외주면을 따라 원주 방향으로 연속적 또는 이격적으로 형성되는 모터.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 코어설치부는 상기 모터용 베이스와 동일한 재질로 형성되는 모터.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 스테이터 코어는 상기 모터용 베이스의 고정부에 의해 지지되는 모터.

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