KR101352898B1 - 스핀들 모터 - Google Patents

Abstract

본 발명의 스핀들 모터는 베어링 하우징과, 상기 베어링 하우징에 회전 가능하게 지지되는 회전축과, 상기 회전축에 고정되어 회전축과 같이 회전되고 디스크가 안착되는 턴 테이블과, 상기 턴 테이블에 일체로 형성된 로터 장착부에 장착되는 로터와, 상기 로터의 내면에 일정 갭을 두고 배치되고 상기 베어링 하우징의 외주면에 고정되는 스테이터로 구성되어, 부품수를 줄이고, 제조비용을 줄일 수 있으며, 모터의 소음 및 진동을 저감할 수 있다.

Description

스핀들 모터{Spindle Motor}

본 발명은 고속 회전용 스핀들 모터에 관한 것이다.

일반적으로, LDP, CDP, CD-ROM 및 DVD-ROM 플레이어, DVD 플레이어, BD, 3D 플레이어 등과 같은 광디스크 플레이어는 로딩 메커니즘에 의해 디스크를 턴테이블 상에 로딩시키면서 디스크의 정중앙에 관통 형성된 장착공을 클램핑 유닛인 척으로서 클램핑하여 끼워 고정하고, 척에 클램핑된 디스크를 구동수단인 스핀들 모터의 구동원에 의해서 일방향 회전시키면서 그 반경 방향으로 이동하는 광픽업 유닛에 의해 디스크에 기록된 정보를 재생하는 장치이다.

스핀들 모터는 베어링과 회전축 사이에 일정한 접촉구간을 유지하여 회전축을 회전 가능하게 지지함으로써 고정도의 회전특성을 유지할 수 있고, 이로 인해 하드디스크 드라이브(HDD), 광디스크 드라이브(ODD) 및 기타 고속회전을 요망하는 기록매체의 구동수단으로 널리 채용되고 있다.

이러한 고속회전을 요망하는 스핀들 모터는 나날이 소형화되는 전자기기의 발전에 부응하도록 박형화 및 경량화가 요구되고 있으며, 이러한 스핀들 모터의 일례가 공개실용신안공보 20-2010-0003934(2010년04월15일)에 개시되어 있다.

공개실용신안공보 20-2010-0003934에 개시된 종래 기술의 스핀들 모터는 베이스에 고정되는 베어링 하우징과, 베어링 하우징의 내부에 압입된 베어링에 회전 가능하게 지지되는 회전축과, 베어링 하우징의 외주면에 고정되는 고정자와, 회전축에 고정되고 고정자와 일정 갭을 두고 배치되는 회전자와, 회전자의 상면에 배치되고 회전축에 고정되어 디스크가 안착되는 턴 테이블을 포함한다.

고정자는 베어링 하우징의 외주면에 고정된 코어와, 코어에 권선된 코일로 구성되고, 회전자는 하면이 개방된 원통형으로 마련되어 베어링 하우징 상측의 회전축 외주면에 고정된 로터 요크와, 로터 요크의 내주면에 결합되어 고정자와 대향하는 마그네트로 구성된다.

이와 같은 종래의 스핀들 모터는 코일에 전류가 인가되면, 코일과 마그네트 사이에 형성되는 전자기장에 의하여 마그네트가 회전하고, 이로 인해 로터 요크 및 회전축이 회전하는 것이다. 그러면, 회전축에 고정된 턴테이블이 회전축과 일체로 회전되고, 턴 테이블에 안착된 디스크가 회전된다.

하지만, 종래의 스핀들 모터는 로터 요크와 디스크가 안착되는 턴 테이블이 별도로 분리되어 각각 별도로 조립되기 때문에 제조공정이 복잡해지고 제조비용이 증가되는 문제가 있다.

또한, 종래의 스핀들 모터는 회전축에 로터 요크와 턴 테이블이 각각 별도로 결합되므로 제조공정이 늘어나고 회전축의 회전중심을 정밀하게 맞추기 어려운 문제가 있다.

공개실용신안공보 20-2010-0003934

따라서, 본 발명의 목적은 턴 테이블과 로터 요크를 일체로 형성하여 부품수를 줄이고, 제조비용을 줄일 수 있는 스핀들 모터를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 턴 테이블과 로터 요크가 일체로 형성되므로 조립시 회전축에 턴 테이블만 조립하면 되므로 조립 공정을 단축할 수 있는 스핀들 모터를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 턴 테이블과 로터 요크가 일체로 형성되므로 회전축에는 턴 테이블만 조립되므로 회전축과 턴 테이블의 회전 중심만 일치시키면 되므로 회전시 턴 테이블의 진동을 줄이고, 정밀한 회전이 가능한 스핀들 모터를 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하려는 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.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 스핀들 모터는 베어링 하우징과, 상기 베어링 하우징에 회전 가능하게 지지되는 회전축과, 상기 회전축에 고정되어 회전축과 같이 회전되고 디스크가 안착되는 턴 테이블과, 상기 턴 테이블에 일체로 형성된 로터 장착부에 장착되는 로터와, 상기 로터의 내면에 일정 갭을 두고 배치되고 상기 베어링 하우징의 외주면에 고정되는 스테이터를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 턴 테이블은 합성수지 재질이고, 금형에 의해 사출 성형되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 턴 테이블은 디스크가 안착되는 바디와, 상기 바디의 내주면에 일체로 형성되어 회전축에 고정되는 회전축 고정부와, 상기 바디의 하측방향으로 일체로 연장되고 원통 형태로 형성되어 로터가 장착되는 로터 장착부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바디의 상면에는 회전시 디스크의 슬립을 방지하기 위한 고무 재질의 슬립 방지링이 부착되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 회전축 고정부는 상기 바디의 내면에 일정 간격을 두고 일체로 연결되는 제1고정부와, 제1고정부의 내면에 일정 간격을 두고 일체로 연결되며 회전축이 고정되는 결합홀이 형성되는 제2고정부로 구성되고, 상기 바디와 제1고정부 사이는 제1공간부가 형성되고, 상기 제1고정부와 제2고정부 사이는 제2공간부가 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 로터 장착부는 상기 바디의 외경보다 작은 외경을 갖고 바디의 하면에서 하측방향으로 연장되게 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기한 바와 같이, 본 발명의 스핀들 모터는 턴 테이블의 하측에 턴 테이블과 일체로 로터 요크부가 형성되고, 이 로터 요크부의 내면에 마그넷 및 백요크가 설치되도록 함으로써, 부품수를 줄일 수 있고, 이에 따라 제조비용을 줄일 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 스핀들 모터는 턴 테이블과 로터 요크가 일체로 형성되므로 회전축에는 턴 테이블만 장착하면 되므로 조립공정을 단축할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 스핀들 모터는 회전축에는 턴 테이블만 장착되어 회전축과 턴 테이블의 회전중심만 일치시키면 되므로 회전시 턴 테이블의 진동을 감소시키고 정밀한 회전이 가능한 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 턴 테이블의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터에 디스크가 안착된 단면도이다.

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 내려져야 한다.

본 발명의 스핀들 모터는 고속 회전이 요구되는 스핀들 모터뿐만 아니라 저속 회전용 모터에 모두 적용 가능하며, 브러시리스(brushless) DC 모터 또는 DC 모터에도 모두 적용 가능하다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터의 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 턴 테이블의 단면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 턴 테이블에 디스크가 안착된 단면도이다.

도 1 내지 도 3을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터는 베어링 하우징(10)과, 베어링 하우징(10)에 회전 가능하게 지지되는 회전축(50)과, 회전축(50)에 고정되어 회전축(50)과 같이 회전되고 디스크(100)가 안착되는 턴 테이블(20)과, 턴 테이블(20)에 장착되어 턴 테이블(20)과 같이 회전되는 로터(30)와, 로터(30)의 내면에 일정 갭을 두고 배치되고 베어링 하우징(10)의 외주면에 고정되는 스테이터(40)를 포함한다.

베어링 하우징(10)은 상측이 개방되고 하측은 막힌 원통 형태로 형성되고, 그 내주면에는 베어링(60)이 압입 고정되고, 하측 외주면에는 베이스 플레이트(12)가 고정된다.

베이스 플레이트(12)는 베어링 하우징(10) 및 스테이터(40)를 전체적으로 고정 지지하며, 예를 들어, 스핀들 모터가 설치되는 다양한 디스크 드라이브 장치에 고정 설치될 수 있도록 다양한 형상으로 제작될 수 있다.

그리고, 베이스 플레이트(12)는 스테이터(40)의 하측에 배치되며 스테이터(40)에 대한 구동신호를 인가하는 인쇄회로기판(PCB)(14)이 코킹 등의 방법으로 고정된다. 인쇄회로기판(PCB)(14)에는 디스크 드라이브 장치 본체로부터 스핀들 모터를 제어하기 위한 구동신호가 예를 들어, FFC(Flexible Flat Cable)를 통하여 인가되고 있다.

베이스 플레이트(12)는 주로 알루미늄 또는 알루미늄 합금 등의 경량 재질 또는 철계 합금으로 이루어지는 것이 바람직하나, 다른 금속재질 또는 합성수지로 제작될 수 있다. 이 경우, 베이스 플레이트(12)는 열가소성 또는 열경화성 수지를 사용하여 사출 성형되는 베어링 하우징(10)의 제작 시에 인서트 사출(insert injection, insert molding) 방법으로 베어링 하우징(10)과 일체화가 이루어질 수 있다.

또한, 본 실시예에서는 베어링 하우징(10)과 베이스 플레이트(12)를 동일한 수지를 사용하여 일체화하는 것도 물론 가능하다.

베어링(60)은 중앙에 원형의 관통구멍을 구비하여 회전축(50)이 이 관통구멍에 삽입되어 회전 가능하게 지지된다. 회전축(50)의 하단에는 요홈(52)이 형성되고, 이 요홈(52)에는 슬리트 와셔(slit washer)(62)가 삽입되어 회전축(50)이 회전될 때 상승하는 것을 방지한다.

슬리트 와셔(62)는 베어링 하우징(10)의 하측에 내경이 좁아지게 형성되는 내경 축소부(16)에 안착되고 상면은 베어링(60)의 하면에 걸림된 상태로 되어 배치된다. 따라서, 슬리트 와셔(62)는 베어링(60)에 의해 걸림된 상태로 되고, 회전축(50)의 요홈(52)에 슬리트 와셔(62)가 걸림되어 회전축(50)이 상승되는 것을 방지하는 역할을 한다.

그리고, 베어링 하우징(10)의 바닥면에는 회전축(50)의 하면이 접촉되어 회전저항을 감소시키기 위한 서포트 와셔(18)가 설치된다.

베어링(60)은 예를 들어, 오일 함유 소결 금속(oil-containing sintered metal)으로 이루어지는 오일레스 베어링(oilless bearing)을 사용할 수 있으며, 실린더 형상으로 이루어져 있다. 즉, 다공성의 구리 합금(Brass 계통)에 오일을 침투시킨 메탈 베어링(Metal Bearing)을 사용할 수 있다.

그리고, 베어링(60) 상측에는 베어링(60) 내에 채워진 오일이 비산되는 것을 방지하기 위한 오일비산방지 와셔(64)가 결합된다.

베어링 하우징(10)은 나일론 66 또는 폴리카보네이트(PC)와 같은 엔지니어링 플라스틱 재료 등의 열경화성 수지 또는 열가소성 수지를 사용하여 사출 성형방법으로 제작이 이루어질 수 있다.

스테이터(40)는 링 형상의 몸체로부터 다수의 티스가 방사방향으로 돌출된 코어(42)에 각 티스마다 절연체로 이루어진 보빈(44)이 형성되고, 보빈(44)의 외부에 코일(46)이 권선된 구조를 가진다.

로터(30)는 턴 테이블(20)에 일체로 형성된 로터 장착부(24)의 내면에 장착되는 백요크(32)와, 백요크(32)의 내면에 고정되는 마그넷(34)을 포함한다.

백요크(32)는 무방향성 전기 강판으로 된 복수의 적층된 라미네이션(lamination)으로부터 형성된 자로 형성 재료를 사용한다. 자로 형성 재료는 전기 강판 이외에 코어 손실이 낮고 투자율이 높은 자기 코어 재료라면 모두 채택 가능하다.

백요크(32)는 띠 형태의 강판을 둥글게 말아서 형성할 수 있고, 원형 링 형태로 형성할 수 있다. 이러한 백요크(32) 및 마그넷(34)은 턴 테이블(20)을 성형할 때 인서트 사출에 의해 턴 테이블(20)과 일체로 형성될 수 있고, 접합, 본딩 등 다양한 방법으로 턴 테이블(20)의 로터 장착부(24)에 고정될 수 있다.

여기에서, 로터(30)는 턴 테이블(20)의 하측에 일체로 형성된 로터 장착부(24)에 장착되기 때문에 기존의 로터 케이스나 로터 요크가 불필요하므로 부품수를 줄일 수 있고, 제조공정을 단축할 수 있으며, 제조비용을 줄일 수 있게 된다.

턴 테이블(20)은 하프 하이트(half height) 타입으로서, 척킹 장치와 함께 상부면에 로딩된 기록매체, 즉 디스크(100)가 안착되는 바디(22)와, 바디(22)의 내주면에 일체로 형성되어 회전축(50)에 고정되는 회전축 고정부(70)와, 바디(22)의 하측방향으로 일체로 연장되고 원통 형태로 형성되어 로터(30)가 장착되는 로터 장착부(24)로 구성된다.

여기에서, 턴 테이블(20)은 수지 재질을 사출 성형에 의해 일체로 성형하는 것이 바람직하다.

바디(20)는 원통 형태로 형성되고 그 상면에는 디스크(100)가 안착되는데, 회전시 디스크(100)의 슬립을 방지하기 위한 고무 재질의 슬립 방지링(82)이 부착된다.

그리고, 로터 장착부(24)는 바디(22)의 외경보다 작은 외경을 갖고 바디(22)의 하면에서 하측방향으로 연장되는 원통 형태로 형성되며, 그 내면에 백요크(32) 및 마그넷(34)이 장착된다. 여기에서, 로터 장착부(24)는 백요크(32) 및 마그넷(34)을 지지할 수 있는 충분한 강성을 갖는다.

회전축 고정부(70)는 바디(22)의 내면에 일정 간격을 두고 일체로 연결되는 제1고정부(72)와, 제1고정부(72)의 내면에 일정 간격을 두고 일체로 연결되며 관통된 결합홀(76)이 형성되어 회전축(50)이 압입 결합되는 제2고정부(74)로 구성된다.

여기에서, 바디(22)와 제1고정부(72) 사이는 제1공간부(84)가 형성되고, 제1고정부(72)와 제2고정부(74) 사이는 제2공간부(86)이 형성되어 재료를 절약함과 아울러 턴 테이블의 무게를 줄이는 역할을 한다.

그리고, 회전축 고정부(70)는 상단이 바디(22)의 상면에서 돌출되어 디스크(100)의 중앙에 형성되는 개구부(110)가 삽입되는 디스크 삽입부(80)가 마련된다. 그리고, 회전축 고정부(70)의 상측 외주면에는 일정 간격을 두고 탄성력을 갖는 다수의 조(78)가 형성된다. 여기에서, 다수의 조(78)는 디스크(100)의 개구부(110) 내면에 탄성적으로 지지되어 디스크(100)가 수평방향으로 이탈하는 것을 방지한다.

이와 같이 본 실시예에 따른 턴 테이블(20)에는 백요크(32) 및 마그넷(34)이 장착되는 로터 장착부(24)가 일체로 형성되기 때문에 기존의 로터 케이스나 로터 요크 등의 부품이 불필요하기 때문에 부품수를 줄이고 제조공정을 축소할 수 있다.

그리고, 회전축(50)에는 턴 테이블(20)만 장착되므로 회전축(50)에 로터 케이스나 로터 요크를 결합할 필요가 없어 조립공정이 단축되고, 회전축에 턴 테이블(20)만 조립되므로 회전 중심을 일치시키기가 용이하고, 이에 따라 스핀들 모터의 회전시 소음을 줄일 수 있다.

이와 같이 구성되는 일 실시예에 따른 스핀들 모터의 작용을 살펴보면, 코일(46)에 전류가 공급되면 회전 자계가 발생하여, 코일(46)과 마그넷(34) 사이에 형성되는 전자기력에 의해 로터(30)가 회전된다. 이때, 로터(30)는 턴 테이블(20)에 일체로 형성된 로터 장착부(24)에 장착되기 때문에 턴 테이블(20)이 회전되고, 턴 테이블(20)에 안착된 디스크(100)가 회전된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터의 조립공정에 대하여 설명한다.

먼저, 베어링 하우징(10)의 하측 외면에 베이스 플레이트(12)를 압입하거나 인서트 사출 등의 방법으로 고정시킨다. 그리고, 베이스 플레이트(12)의 상면에 스테이터(40)에 대한 구동신호를 인가하는 인쇄회로기판(PCB)(14)을 코킹 등의 방법으로 고정시킨다. 그리고, 베어링 하우징의 상측 외면에 스테이터(40)를 고정시킨다.

베어링 하우징(10)의 내면에 베어링(60)을 압입 등의 방법으로 고정시키고, 베어링(60)의 내면에 회전축(50)을 삽입하여 회전 가능하게 지지한다. 이때, 베어링 하우징(10)에는 슬리트 와셔(slit washer)(62)가 삽입되고 회전축(50)의 하면에 형성된 요홈(52)에 끼워진다.

그리고, 턴 테이블(20)에 로터(30)를 결합한다. 즉, 턴 테이블(20)의 하면에 형성된 로터 장착부(24)의 내면에 백요크(32)를 고정시키고, 백요크(32)의 내면에 마그넷(34)을 고정시킨다. 여기에서, 백요크(32) 및 마그넷(34)은 턴 테이블(20)을 성형할 때 인서트 사출 성형에 의해 일체로 형성될 수 있다.

그리고, 로터(30)가 결합된 턴 테이블(20)을 회전축(50)의 상면에 결합시키면 조립이 완료된다.

이와 같이, 본 실시예에 따른 스핀들 모터는 턴 테이블(20)에 형성된 로터 결합부(24)에 로터(30)가 고정되기 때문에 기존의 로터 케이스가 불필요하므로 조립공정 단축 및 부품수를 줄일 수 있다.

그리고, 회전축(50)에는 턴 테이블(20)만 조립하면 되므로 기존의 회전축에 로터 케이스를 조립할 필요가 없어 조립 공정을 단축하고, 회전축의 회전 중심을 일치시키기 용이하다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예를 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.

10: 베어링 하우징 12: 베이스 플레이트
14; 인쇄회로기판 20: 턴 테이블
22: 바디 24: 로터 장착부
30: 로터 32: 백요크
34: 마그넷 40: 스테이터
42: 코어 44: 보빈
46: 코일 50: 회전축
52: 요홈 60: 베어링
70: 회전축 고정부 72: 제1고정부
74: 제2고정부 76: 회전축 결합홀

Claims (6)

1. 베어링 하우징;
   상기 베어링 하우징에 회전 가능하게 지지되는 회전축;
   상기 회전축에 고정되어 회전축과 같이 회전되고 디스크가 안착되는 턴 테이블;
   상기 턴 테이블에 일체로 형성된 로터 장착부에 장착되는 로터; 및
   상기 로터의 내면에 일정 갭을 두고 배치되고 상기 베어링 하우징의 외주면에 고정되는 스테이터를 포함하고,
   상기 턴 테이블은 디스크가 안착되는 바디와,
   상기 바디의 내면에 형성되어 회전축에 고정되는 회전축 고정부와,
   상기 바디의 하측방향으로 연장되고 원통 형태로 형성되어 로터가 장착되는 로터 장착부와,
   상기 회전축 고정부의 상측 외주면에 원주방향으로 일정 간격을 두고 형성되고 탄성력을 갖는 다수의 조를 포함하고,
   상기 바디, 회전축 고정부, 로터 장착부 및 다수의 조는 사출 성형에 의해 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 스핀들 모터.
2. 제1항에 있어서,
   상기 턴 테이블은 합성수지 재질이고, 금형에 의해 사출 성형되는 것을 특징으로 하는 스핀들 모터.
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 바디의 상면에는 회전시 디스크의 슬립을 방지하기 위한 고무 재질의 슬립 방지링이 부착되는 것을 특징으로 하는 스핀들 모터.
5. 제1항에 있어서,
   상기 회전축 고정부는 상기 바디의 내면에 일정 간격을 두고 일체로 연결되는 제1고정부와, 제1고정부의 내면에 일정 간격을 두고 일체로 연결되며 회전축이 고정되는 결합홀이 형성되는 제2고정부로 구성되고,
   상기 바디와 제1고정부 사이는 제1공간부가 형성되고, 상기 제1고정부와 제2고정부 사이는 제2공간부가 형성되는 것을 특징으로 하는 스핀들 모터.
6. 제1항에 있어서,
   상기 로터 장착부는 상기 바디의 외경보다 작은 외경을 갖고 바디의 하면에서 하측방향으로 연장되게 형성되는 것을 특징으로 하는 스핀들 모터.

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