KR101326322B1

KR101326322B1 - 스핀들 모터

Info

Publication number: KR101326322B1
Application number: KR1020120056568A
Authority: KR
Inventors: 김용주
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2012-05-29
Filing date: 2012-05-29
Publication date: 2013-11-11
Also published as: JP2013246867A; CN103457402A; US20130320784A1; CN103457402B

Abstract

스핀들 모터는 회전축; 상기 회전축의 주변에 배치된 코어에 권선 된 코일을 포함하는 고정자; 상기 회전축에 결합 된 요크 및 상기 코어와 마주하게 상기 요크의 내측면에 배치된 마그네트를 포함하는 회전자; 및 상기 회전자에 결합 되며 볼을 수납하는 홈이 형성된 턴 테이블을 포함하며, 상기 회전자 및 상기 턴 테이블의 진동을 저감 시키기 위해 상기 볼의 직경(Bd)에 대한 상기 요크의 외측면 반경(Yr)의 비율(Yr/Bd)은 4.6 내지 4.9이다.

Description

스핀들 모터{SPINDLE MOTOR}

본 발명은 스핀들 모터에 관한 것이다.

일반적으로, 스핀들 모터는 데이터가 기록 또는 데이터를 기록하는 광 디스크를 고속으로 회전시키는 역할을 한다.

종래 스핀들 모터는 고정자, 고정자에 대하여 고속으로 회전되는 회전축 및 회전축에 결합 되며 요크 및 마그네트를 포함하는 회전자, 회전축에 결합 된 턴 테이블을 포함하며, 턴 테이블에는 회전자, 회전축 및 턴 테이블의 형상에 따른 편심을 감소시키는 ABS(Auto Balancing System)가 형성된다.

ABS는 턴 테이블의 하면에 링 형상의 홈을 형성하고 홈 내부에 볼을 배치함으로써 턴 테이블이 고속 회전될 때 볼이 편심이 발생 된 반대 부분에 배치됨으로써 편심을 감소 및 억제하여 회전자 및 턴 테이블의 진동을 방지한다.

본 발명은 ABS 중 진동과 연관된 볼의 사이즈 및 요크의 사이즈를 최적화하여 회전자 및 턴 테이블의 진동을 보다 감소시켜 턴 테이블에 고정된 광 디스크의 데이터 읽기 에러 또는 데이터 쓰기 에러를 감소시킨 스핀들 모터를 제공한다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

일실시예로서, 스핀들 모터는 회전축; 상기 회전축의 주변에 배치된 코어에 권선 된 코일을 포함하는 고정자; 상기 회전축에 결합 된 요크 및 상기 코어와 마주하게 상기 요크의 내측면에 배치된 마그네트를 포함하는 회전자; 및 상기 회전자에 결합 되며 볼을 수납하는 홈이 형성된 턴 테이블을 포함하며, 상기 회전자 및 상기 턴 테이블의 진동을 저감 시키기 위해 상기 볼의 직경(Bd)에 대한 상기 요크의 외측면 반경(Yr)의 비율(Yr/Bd)은 4.6 내지 4.9이다.

본 발명에 따른 스핀들 모터에 의하면, 턴 테이블의 홈 내에 배치되어 편심을 보상하여 진동을 방지하는 볼의 직경 및 요크의 요크 측면판의 반경을 최적화하여 스핀들 모터의 진동량을 감소시켜 광 디스크의 데이터 쓰기 에러 및 광 디스크의 읽기 에러를 방지하는 효과를 갖는다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 스핀들 모터의 단면도이다.
도 2는 도 1의 스핀들 모터의 볼의 사이즈 및 요크의 외측면 반경 변화에 따른 진동량을 도시한 그래프이다.
도 3은 도 1의 'A' 부분 확대도이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 스핀들 모터의 단면도이다. 도 2는 도 1의 스핀들 모터의 볼의 직경 및 요크의 외측면 반경의 비율에 따른 진동량을 도시한 그래프이다. 도 3은 도 1의 'A' 부분 확대도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 스핀들 모터(600)는 회전축(100), 고정자(200), 회전자(300) 및 턴 테이블(400)을 포함한다. 이에 더하여, 스핀들 모터(600)는 베어링 어셈블리(540), 베이스 플레이트(550) 및 회로 기판(560)을 포함한다.

베이스 플레이트(550)는, 예를 들어, 금속 플레이트를 포함하며, 베이스 플레이트(550)는 후술 될 베어링 어셈블리(540)와 결합 되는 버링부(510)를 포함할 수 있다.

회로 기판(560)은 베이스 플레이트(550) 상에 배치되며, 회로 기판(560)은 외부로부터 인가된 구동 신호를 후술 될 고정자(200)로 인가한다.

베어링 어셈블리(540)는 베어링 하우징(520) 및 베어링(530)을 포함한다.

베어링 하우징(520)은, 예를 들어, 상면이 개구 된 원통 형상으로 형성되며, 베어링 하우징(520)은 금속판을 프레스 가공에 의하여 형성할 수 있다. 이와 다르게, 베어링 하우징(520)은 황동 주물 공정을 이용하여 형성하여도 무방하다.

상면이 개구 된 원통 형상으로 형성된 베어링 하우징(520)은 측면판 및 바닥판를 포함한다.

베어링 하우징(520)의 측면판의 상부는 측면판의 바깥쪽을 향하는 방향으로 절곡 되며, 베어링 하우징(520) 중 측면판의 바깥쪽으로 절곡 된 부분은 후술 될 고정자(200)의 코어(210)를 눌러 고정하는 역할을 한다.

베어링(530)은 베어링 하우징(520)의 내부에 수납되며, 베어링(530)은 회전축공이 형성된 원통 형상으로 형성된다. 본 발명의 일실시예에서, 베어링(530)은, 예를 들어, 오일이 함침 된 오일 함침 소결 베어링을 포함할 수 있다. 베어링(530)은 회전축(100)의 회전 중심이 된다.

고정자(200)는 코어(210) 및 코일(220)을 포함하며, 고정자(200)는 회전축(100)의 주변에 배치된다.

코어(210)는, 예를 들어, 얇은 두께를 갖는 복수매의 철편들을 적층 하여 형성되며, 코어(210)의 중심에는 베어링 하우징(520)의 측면판과 결합 또는 압입 되는 관통홀이 형성된다.

코일(220)은 코어(210)로부터 방사상으로 돌출된 코어부들에 각각 권선 된다.

코어(210)의 상면은 베어링 하우징(520)의 측면판으로부터 절곡 된 부분에 의하여 눌리고, 이로 인해 코어(210)가 베어링 하우징(520)의 측면판의 상부로부터 이탈되는 것을 방지할 수 있다.

회전축(100)은 베어링 하우징(520)에 수납된 베어링(530)의 회전축공에 회전 가능하게 삽입된다.

회전자(300)는 요크(310) 및 마그네트(350)를 포함한다.

요크(310)는 하면이 개구 된 통 형상으로 형성되며, 요크(310)는 금속판을 프레스 가공하여 형성할 수 있다. 구체적으로, 요크(310)는 요크 상판(312) 및 요크 측면판(314)을 포함한다.

요크 상판(312)은 얇은 두께를 갖는 원판 형상으로 형성되고, 요크 상판(312)의 중앙부에는 요크 버링부(316)가 형성된다. 요크 버링부(316)는 회전축(100)의 외주면에 결합 또는 압입 되며, 회전축(100)에 요크 버링부(316)가 결합 됨에 따라 요크 상판(312)은 회전축(100)과 함께 회전된다.

요크 측면판(314)은 요크 상판(312)의 테두리로부터 하부를 향하는 방향으로 연장되며, 요크 측면판(314)은 고정자(200)의 코어(210)의 단부와 마주하게 배치된다.

마그네트(350)는 요크 측면판(314)의 내측면에 배치되며, 마그네트(350)는 코어(210)의 단부와 마주하게 배치된다. 마그네트(350) 및 코일(220)의 작용에 의하여 발생 된 인력 또는 척력에 의하여 요크(310) 및 회전축(100)은 함께 회전된다.

회전축(100)에 결합 된 턴 테이블(400)은 광 디스크를 서포트 하는 역할을 한다.

턴 테이블(400)은 회전축(100)에 결합 또는 압입 되며, 턴 테이블(400)은 요크(310)의 요크 상판(312) 상에 배치된다.

턴 테이블(400) 중 요크(310)의 요크 상판(312)과 마주하는 하면에는, 평면상에서 보았을 때, 환형 트랜치 형상을 갖는 홈(420)이 형성되며, 홈(420) 내에는 적어도 하나 바람직하게 복수개의 볼(410)들이 수납된다.

한편, 턴 테이블(400)의 하면으로부터 볼(410)이 이탈되는 것을 방지하기 위해서 턴 테이블(400)의 하면에는 홈(420)의 개구를 막는 커버(430)가 배치되며, 커버(430) 중 볼(410)과 접촉되는 내측면에는 펠트(435)가 배치된다.

센터 콘(450)은 회전축(100)에 삽입되며, 센터 콘(450)은 회전축(100)에 대하여 업-다운된다. 센터 콘(450)은 턴 테이블(400)에 지지 된 광 디스크의 내주면을 고정 및 광 디스크의 센터 및 회전축의 센서를 정렬하는 역할을 한다.

회전축(100)을 따라 업-다운되는 센터 콘(450)의 하면 및 턴 테이블(400)의 사이에는 센터 콘(450)을 탄력적으로 서포트 하는 코일 스프링과 같은 탄성 부재(455)가 개재되며, 센터 콘(450)은 탄성 부재(455)를 이용하여 회전축(100)을 따라 업-다운된다.

광 디스크의 내주면은 센터 콘(450)에 삽입되며, 광 디스크는 턴 테이블(400) 상에 배치된다.

본 발명의 일실시예에서, 턴 테이블(400)의 하면에 형성된 홈(420)에 배치된 볼(410) 및 회전자(300)의 요크(310)는 스핀들 모터(600)의 진동에 큰 영향을 미친다.

특히 턴 테이블(400)의 홈(420)에 삽입된 볼(410)의 직경(Bd) 및 요크(310)의 요크 측면판(314)의 외측면 반경(Yr)은 스핀들 모터(600)의 진동에 큰 영향을 미친다.

즉, 턴 테이블(400)의 홈(420)에 삽입된 볼(410)의 직경(Bd) 및 요크 측면판(314)의 외측면 반경(Yr)의 비율에 의하여 스핀들 모터(600)에서는 큰 진동이 발생 될 수 있고, 스핀들 모터(600)에서 발생 된 진동에 의하여 광 디스크의 데이터 읽기 오류 또는 데이터 쓰기 오류가 발생 될 수 있다.

	비교예 1	비교예 2	본 발명의 실시예
Yr[mm]	11.25mm	11.25mm	11.25mm
Bd[mm]	2.0mm	2.5mm	2.381mm
비율[Yr/Bd]	5.63	4.50	4.72

<표 1>에서 Yr은 요크 측면판(314)의 외측면 반경이고, Bd는 턴 테이블(400)의 홈(420)에 삽입된 볼(410)의 직경이다.

비교예 1에서 요크 측면판(314)의 외측면 반경 Yr이 약 11.25mm이고, 볼(410)의 직경 Bd가 약 2.0mm일 경우, Yr을 Bd로 나눈 비율(ratio)은 약 5.63이다.

비교예 2에서 요크 측면판(314)의 외측면 반경 Yr이 약 11.25mm이고, 볼(410)의 직경 Bd가 약 2.5mm일 경우, Yr을 Bd로 나눈 비율은 약 4.50이다.

한편, 비교예 1 및 비교예 2와 대비되는 본 발명의 실시예에서 요크 측면판(314)의 외측면 반경 Yr이 약 11.25mm이고, 볼(410)의 직경 Bd가 약 2.381mm일 경우, Yr을 Bd로 나눈 비율은 약 4.72이다.

도 2를 참조하면, 비교예 1과 같이 요크 측면판(314)의 외측면 반경 Yr이 약 11.25mm이고, 볼(410)의 직경 Bd가 약 2.0mm인 스핀들 모터의 진동량을 측정하였을 때 진동량(G, gravity)은 "A" 이었다.

또한, 비교예 2와 같이 요크 측면판(314)의 외측면 반경 Yr이 약 11.25mm이고, 볼(410)의 직경 Bd가 약 2.5mm인 스핀들 모터의 진동량을 측정하였을 때 진동량(G)은 "B"(B<A) 이었다.

도 2에서 비교예 1 및 비교예 2의 스핀들 모터는 비교적 높은 진동량(G)인 A, B를 갖고, 비교예 1 및 비교예 2의 진동량에서는 광 디스크로부터 데이터를 읽거나 광 디스크에 데이터를 기록할 때 읽기 에러 또는 쓰기 에러가 발생 될 수 있다.

한편, 비교예 1 및 비교예 2와 대응하는 본 발명의 실시예에 따른 스핀들 모터와 같이 요크 측면판(314)의 외측면 반경 Yr이 약 11.25mm이고, 볼(410)의 직경 Bd가 약 2.381mm인 스핀들 모터의 진동량을 측정하였을 때 진동량(G)은 도 2에 도시된 바와 같이 "C"이며, 진동량 "C"는 진동량 A 또는 진동량 B 보다 작다.

도 2의 그래프를 참조하면, 요크 측면판(314)의 외측면 반경 Yr이 변경되지 않은 상태에서 요크 측면판(314)의 외측면 반경 Yr 및 볼(410)의 직경 Bd의 비율이 약 5.63(비교예 1)으로부터 상기 비율이 약 4.72(본 발명의 실시예)로 연속적으로 감소됨에 따라 진동량도 함께 연속적으로 낮아지며, 상기 비율이 약 4.72일 때 진동량은 가장 낮다.

한편, 비율이 약 4.72(본 발명의 실시예)로부터 보다 감소 되어 상기 비율이 약 4.50(비교예 2)에 도달할 때까지 진동량은 반대로 연속적으로 증가 되며, 약 4.50(비교예 2)에서 진동량은 상기 비율이 약 5.63(비교예 1)와 유사하게 큰 진동량을 갖는다.

즉, 요크 측면판(314)의 외측면 반경 Yr이 변경되지 않은 상태에서 볼(410)의 직경인 Bd가 변경될 경우, 단지 볼(410)의 직경의 차이에 기인하여 진동량의 차이가 발생 되며, 요크 측면판(314)의 외측면 반경 Yr 및 볼(410)의 직경 Bd의 비율이 약 4.72±0.1일 때 진동량은 상대적으로 낮다.

특히, 요크 측면판(314)의 외측면 반경 Yr이 약 11.25mm로 고정된 상태에서 볼(410)의 사이즈가 약 2.381mm이고, 요크 측면판(314)의 외측면 반경 Yr 및 볼(410)의 직경 Bd의 비율이 약 4.72일 때 진동량이 가장 낮았다.

요크 측면판(314)의 외측면 반경 Yr 및 볼(410)의 직경 Bd의 비율이 약 4.6보다 낮을 경우, 도 2의 그래프에서 보여지는 바와 같이 진동량이 급격히 증가되며, 요크 측면판(314)의 외측면 반경 Yr 및 볼(410)의 직경 Bd의 비율이 약 4.9보다 높을 경우 역시 도 2의 그래프에 보여지는 바와 같이 진동량이 급격히 증가되기 때문에 본 발명의 일실시예에서는 회전자(300) 및 턴 테이블(400)의 진동을 저감시켜 디스크 쓰기 에러 및 디스크 읽기 에러를 방지하기 위해서는 요크 측면판(314)의 외측면 반경 Yr 및 볼(410)의 직경 Bd의 비율이 약 4.6 내지 약 4.9가 되도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 회전자(300) 및 턴 테이블(400)의 진동을 최소화시키기 위해서는 요크 측면판(314)의 외측면 반경 Yr 및 볼(410)의 직경 Bd의 비율이 약 4.72인 것이 가장 바람직하다.

또한, 본 발명의 일실시예에서, 회전자(300) 및 턴 테이블(400)의 진동을 저감시켜 디스크 쓰기 에러 및 디스크 읽기 에러를 방지하기 위해서는 요크 측면판(314)의 외측면 반경 Yr 및 볼(410)의 직경 Bd의 비율이 약 4.6 내지 약 4.9가 되도록 하기 위해서 요크 측면판(314)의 외측면 반경 Yr이 약 11.25mm로 고정될 경우, 볼(410)의 직경 Bd은 약 2.30mm 내지 약 2.40mm인 것이 바람직하다.

특히, 요크 측면판(314)의 외측면 반경 Yr이 약 11.25mm로 고정된 상태에서 볼(410)의 최적 직경 Bd이 약 2.381일 경우 스핀들 모터(600)의 진동량을 가장 작게 할 수 있고 따라서 광 디스크의 데이터 쓰기 에러 및 데이터 읽기 에러를 방지할 수 있다.

도 3을 참조하면, 스핀들 모터(600)의 진동량을 보다 감소시키기 위해서, 턴 테이블(400)의 홈(420)의 내측면들 중 볼(410)이 원심력에 의하여 접촉되는 바깥쪽 내측면(421)의 반경인 Tr은 요크(310)의 요크 측면판(314)의 외측면 반경 Yr 보다 작게 형성되며 이로 인해 홈(420)의 바깥쪽 내측면(421)의 반경 Tr 및 요크 측면판(314)의 외측면 반경 Yr 사이에는 편차 D가 형성된다.

이와 같이 본 발명의 일실시예에서, 턴 테이블(400)의 홈(420)의 내측면들 중 볼(410)이 원심력에 의하여 접촉되는 바깥쪽 내측면(421)의 반경 Tr을 요크(310)의 요크 측면판(314)의 외측면 반경 Yr 보다 작게 형성할 경우, 홈(420)의 바깥쪽 내측면(421)의 원주 길이를 보다 감소시키고 이로 인해 홈(420)의 형상에 기인하는 편심을 감소 또는 억제할 수 있어 스핀들 모터(600)의 진동량을 보다 감소시킬 수 있다.

또한, 턴 테이블(400)의 홈(420)의 내측면들 중 볼(410)이 원심력에 의하여 접촉되는 바깥쪽 내측면(421)의 반경 Tr을 요크(310)의 요크 측면판(314)의 외측면 반경 Yr 보다 작게 형성할 경우, 턴 테이블(400)의 흔들림을 방지하여 턴 테이블(400)의 진동량을 보다 감소시킬 수 있다.

이상에서 상세하게 설명한 바에 의하면, 턴 테이블의 홈 내에 배치되어 편심을 보상하여 진동을 방지하는 볼의 직경 및 요크의 요크 측면판의 반경을 최적화하여 스핀들 모터의 진동량을 감소시켜 광 디스크의 데이터 쓰기 에러 및 광 디스크의 읽기 에러를 방지하는 효과를 갖는다.

이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

600...스핀들 모터 100...회전축
200...고정자 300...회전자
400...턴 테이블 410...볼
420...홈

Claims

회전축;
상기 회전축의 주변에 배치된 코어에 권선 된 코일을 포함하는 고정자;
상기 회전축에 결합 된 요크 및 상기 코어와 마주하게 상기 요크의 내측면에 배치된 마그네트를 포함하는 회전자; 및
상기 요크의 상판 상에 배치되고 상기 회전자에 결합 되며 볼을 수납하는 홈이 형성된 턴 테이블을 포함하며,
상기 회전자 및 상기 턴 테이블의 진동을 저감 시키기 위해 상기 볼의 직경(Bd)에 대한 상기 요크의 외측면 반경(Yr)의 비율(Yr/Bd)은 4.6 내지 4.9인 스핀들 모터.
제1항에 있어서,
상기 볼의 직경(Bd)에 대한 상기 요크의 외측면 반경(Yr)의 비율(Yr/Bd)은 4.72인 스핀들 모터.
제1항에 있어서,
상기 볼의 직경(Bd)은 2.30mm 내지 2.40mm인 스핀들 모터.
제3항에 있어서,
상기 볼의 직경(Bd)은 2.381mm인 스핀들 모터.
제1항에 있어서,
상기 턴 테이블의 편심 감소에 따른 진동 저감을 위해서 상기 홈의 내측면들 중 원심력에 의하여 상기 볼과 접촉되는 바깥쪽 내측면의 반경은 상기 요크의 외측면 반경(Yr) 보다 작게 형성된 스핀들 모터.