KR101388772B1 - 스핀들 모터 및 이를 포함하는 하드 디스크 드라이브 - Google Patents

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KR101388772B1
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Abstract

본 발명은 스핀들 모터 및 하드 디스크 드라이브에 관한 것으로서, 베이스 부재에 고정 설치되는 하부 스러스트 부재와, 상기 하부 스러스트 부재에 고정 설치되고, 축 방향 상부로 함입되어 형성되는 고정 홈을 구비하며, 상기 고정 홈이 구비되는 위치의 외주면에 원주 방향으로 팽창하는 팽창 홈이 구비되는 샤프트; 상기 하부 스러스트 부재의 상부에 배치되며, 상기 샤프트에 회전 가능하게 설치되는 슬리브; 및 상기 슬리브에 결합되어 상기 슬리브와 연동하여 회전되는 로터 허브;를 포함하고, 상기 하부 스러스트 부재는 내측에 축 방향 상부로 돌출되고 상기 고정 홈에 압입되는 끼움 돌기를 구비하고, 상기 끼움 돌기의 외측면에는 가압 돌기가 구비되며, 상기 끼움 돌기는 상기 가압 돌기가 상기 팽창 홈이 구비되는 부분에 위치하도록 끼움되어 상기 팽창 홈을 반경 방향 외측으로 확장할 수 있다.

Description

스핀들 모터 및 이를 포함하는 하드 디스크 드라이브{Spindle motor and hard disk drive including the same}
본 발명은 스핀들 모터 및 하드 디스크 드라이브에 관한 것이다.
서버(server)용의 하드디스크(hard disk) 구동 장치 등의 정보 기록 재생 장치에는 진동 특성이 뛰어난 축을 하드디스크(hard disk) 구동장치의 박스에 고정한 소위 축 고정형의 스핀들 모터가 많이 사용된다.
즉, 서버용의 하드디스크 구동 장치에 탑재되는 스핀들 모터에는 외부의 진동으로 로터(Rotor)의 진폭이 커져 디스크(Disk)에 기록된 정보가 파손 및 기록/판독을 할 수 없는 상태로 되는 것을 방지하기 위하여 샤프트가 고정 설치된다.
이와 같이, 고정형 샤프트가 설치되는 경우 샤프트에는 상부 및 하부에 스러스트 부재가 고정 설치된다.
하지만, 상기 샤프트는 상기 하부 스러스트 부재에 고정 설치되고 상기 하부 스러스트 부재가 베이스에 고정되는 경우에는 회전축의 역할을 수행하는 상기 샤프트가 단단히 고정되어야 하므로 상기 하부 스러스트 부재의 두께를 두껍게 하여 상기 샤프트의 외주면에 압입, 본딩, 슬라이드 결합 등의 방식으로 고정하고 있다.
한편, 최근 하드 디스크 드라이브의 두께가 얇아지면서 이에 사용되는 스핀들 모터도 박형화가 진행되고 있다. 하지만, 상술한 바와 같이 하부 스러스트 부재의 두께가 두꺼운 경우에는 스핀들 모터의 박형화가 저해되고, 베어링 스팬 길이가 짧아질 수밖에 없어 모터의 성능 발현을 저해한다는 단점이 있었다.
하기에 기재된 선행기술문헌은 축 고정형 스핀들 모터에 관한 것으로, 상부 및 하부 스러스트 부재(230)(220)를 구비하는 형상이다. 첨부된 도 4에서 보듯이, 스러스트 부재(220)에 샤프트(210)가 고정되는 구조의 경우에는 하부 스러스트 부재(220)의 두께가 두꺼워야만 상기 샤프트(210)가 단단히 고정될 수 있다.
한국공개특허공보 제2006-0079630호
본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 축 고정형 스핀들 모터를 사용하면서 하부 스러스트 부재의 두께를 얇게 형성할 수 있어 모터의 박형화가 가능하도록 하는 스핀들 모터를 제공하고자 한다.
또한, 축 고정형 스핀들 모터를 사용하면서 하부 스러스트 부재의 두께를 얇게 형성할 수 있어 베어링 스팬 길이를 길게 형성할 수 있으므로 스핀들 모터의 작동 성능도 향상시킬 수 있는 스핀들 모터를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터는 베이스 부재에 고정 설치되는 하부 스러스트 부재; 상기 하부 스러스트 부재에 고정 설치되고, 축 방향 상부로 함입되어 형성되는 고정 홈을 구비하며, 상기 고정 홈이 구비되는 위치의 외주면에 원주 방향으로 팽창하는 팽창 홈이 구비되는 샤프트; 상기 하부 스러스트 부재의 상부에 배치되며, 상기 샤프트에 회전 가능하게 설치되는 슬리브; 및 상기 슬리브에 결합되어 상기 슬리브와 연동하여 회전되는 로터 허브;를 포함하고, 상기 하부 스러스트 부재는 내측에 축 방향 상부로 돌출되고 상기 고정 홈에 압입되는 끼움 돌기를 구비하고, 상기 끼움 돌기의 외측면에는 가압 돌기가 구비되며, 상기 끼움 돌기는 상기 가압 돌기가 상기 팽창 홈이 구비되는 부분에 위치하도록 끼움되어 상기 팽창 홈을 반경 방향 외측으로 확장할 수 있다.
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본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터에서 상기 팽창 홈은 일부가 상기 샤프트의 외주면 다른 부분과 수평을 이루도록 팽창될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터에서 상기 팽창 홈은 상기 샤프트의 외주면 다른 부분보다 외주면이 반경방향 내측에 위치하도록 팽창될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터에서 상기 샤프트의 외주면 또는 상기 슬리브의 내주면에는 상부 및 하부 래디얼 동압 그루브를 형성하고, 상기 팽창 홈은 상기 상부 및 하부 래디얼 동압 그루브 사이에 위치하도록 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터에서 상기 가압 돌기는 상기 끼움 돌기의 외주면을 따라 원주 방향으로 원형으로 구비될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터에서 상기 가압 돌기는 상기 끼움 돌기의 외주면을 따라 원주 방향으로 나선형으로 구비될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터에서 상기 고정 홈과 상기 끼움 돌기 사이에는 접착제가 도포될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터에서 상기 샤프트는 축 방향으로 상기 고정 홈과 외부를 연통하는 관통 홀을 구비할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터에서 상기 하부 스러스트 부재의 끼움 돌기에는 축 방향으로 상하를 관통하는 연통 홀을 구비할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터에서 상기 하부 스러스트 부재는 상기 슬리브와 사이에 윤활유체의 기액계면을 형성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터에서 상기 샤프트의 상단부에 고정 설치되며, 상기 슬리브와 사이에 윤활유체의 기액계면을 형성하는 상부 스러스트 부재;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터에서 상기 슬리브와 상기 로터 허브는 일체로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터에서 상기 베이스 부재와 상기 하부 스러스트 부재는 일체로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 하드 디스크 드라이브는 기판에 통해 인가되는 전원에 의해 디스크를 회전시키는 스핀들 모터; 상기 디스크의 데이터를 기록 및 재생하기 위한 자기 헤드; 및 상기 자기 헤드를 상기 디스크 위로 이동시키기 위한 헤드 이송부;를 포함할 수 있다.
본 발명을 사용하면, 축 고정형 스핀들 모터를 사용하면서 하부 스러스트 부재의 두께를 얇게 형성할 수 있어 모터의 박형화가 가능하도록 하는 스핀들 모터를 제공할 수 있다.
또한, 축 고정형 스핀들 모터를 사용하면서 하부 스러스트 부재의 두께를 얇게 형성할 수 있어 베어링 스팬 길이를 길게 형성할 수 있으므로 스핀들 모터의 작동 성능도 향상시킬 수 있는 스핀들 모터를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터를 나타내는 개략 단면도이다.
도 2는 도 1의 A 부를 나타내는 확대도이다.
도 3은 도 1의 B 부를 나타내는 확대도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 슬리브와 상부 및 하부 스러스트 부재를 나타내는 부분 절개 분해 사시도이다.
도 5는 도 1의 B 부를 나타내는 확대도이다.
도 6의 (a) 및 (b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 하부 스러스트 부재와 샤프트를 나타내는 절개 사시도이다.
도 7의 (a) 및 (b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 하부 스러스트 부재를 나타내는 절개 사시도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터가 장착된 기록 디스크 구동장치를 도시한 개략 단면도이다.
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 제안한 수 있을 것이나, 이 또한 본원 발명 사상 범위 내에 포함된다고 할 것이다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터를 나타내는 개략 단면도이고, 도 2는 도 1의 A 부를 나타내는 확대도이며, 도 3은 도 1의 B 부를 나타내는 확대도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 슬리브와 상부 및 하부 스러스트 부재를 나타내는 부분 절개 분해 사시도이며, 도 5는 도 1의 B 부를 나타내는 확대도이고, 도 6의 (a) 및 (b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 하부 스러스트 부재와 샤프트를 나타내는 절개 사시도이며, 도 7의 (a) 및 (b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 하부 스러스트 부재를 나타내는 절개 사시도이다.
도 1 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터(100)는 베이스 부재(110), 하부 스러스트 부재(120), 샤프트(130), 슬리브(140), 로터 허브(150) 및 상부 스러스트 부재(160)를 포함하여 구성될 수 있다.
먼저 방향에 대한 용어를 정의하면, 축 방향은 도 1에서 볼 때, 상,하 방향, 즉 샤프트(130)의 하부측으로부터 상부측을 향하는 방향 또는 샤프트(130)의 상부측으로부터 하부측을 향하는 방향을 의미하고, 반경 방향은 도 1에서 볼 때, 좌,우 방향, 즉 샤프트(130)로부터 로터 허브(150)의 외주면을 향하는 방향 또는 로터 허브(150)의 외주면으로부터 샤프트(130)를 향하는 방향을 의미하고, 원주 방향은 회전 중심에서 소정 반경을 따라 회전하는 방향을 의미한다.
베이스 부재(110)는 로터 허브(150)와 함께 소정 공간를 형성토록 장착홈(112)을 구비할 수 있다. 그리고, 베이스부재(110)는 축방향 상부측으로 연장 형성되어 외주면에 스테이터 코어(102)가 설치되는 결합부(114)를 구비할 수 있다.
또한, 결합부(114)의 외주면에는 스테이터 코어(102)가 안착되어 설치될 수 있도록 안착면(114a)이 구비될 수 있다. 그리고, 결합부(114)에 안착된 스테이터 코어(102)는 상기한 베이스 부재(110)의 장착홈(112) 상부에 배치될 수 있다.
여기서, 상기 베이스 부재(110)는 알루미늄(Al)을 재료로 다이캐스팅(Die-casting) 방식에 의해 제조할 수 있으며, 강판(steel sheet)을 소성가공(가령, 프레스 가공)하여 제조할 수 있다.
하부 스러스트 부재(120)는 베이스 부재(110)에 고정 설치된다. 즉, 하부 스러스트 부재(120)는 결합부(114)에 삽입 설치되며, 보다 상세하게는 하부 스러스트 부재(120)의 외주면이 결합부(114)의 내주면에 접합되도록 설치될 수 있다.
한편, 하부 스러스트 부재(120)는 외부면이 베이스 부재(110)에 고정 설치되는 원반부(122)와, 원반부(122)의 외측단으로부터 축 방향 상측으로 연장 형성되는 연장부(124) 및 상기 원반부(122)의 중심에서 축 방향 상측으로 돌출 형성되어 이하 설명할 샤프트(130)의 하단에 형성되는 고정 홈(132)에 압입 결합되는 끼움 돌기(126)를 구비할 수 있다.
즉, 하부 스러스트 부재(120)는 중공을 가지고 상기 중공의 중심에 돌기가 구비된 컵 형상을 가질 수 있다. 다시 말해, 단면이 'E' 자 형상을 가지도록 형성될 수 있다.
여기서, 상기 하부 스러스트 부재(120)의 끼움 돌기(126)에는 축 방향으로 상하를 관통하는 연통 홀(127)을 구비할 수 있다(도 6의 (a) 참조). 상기 연통 홀(127)은 상기 끼움 돌기(126)를 상기 고정 홈(132)에 끼움 결합하는 과정에서 상기 고정 홈(132)에 채워진 공기가 상기 연통 홀(127)을 통해 자연스럽게 배출되도록 하여 결합 강도를 향상시킬 수 있다.
샤프트(130)의 축 방향 하단면에는 축 방향 상측으로 만입되어 형성되는 고정 홈(132)이 구비되고, 상기 고정 홈(132)에는 상기 하부 스러스트 부재(120)의 끼움 돌기(126)가 압입 결합될 수 있다. 물론, 상기 고정 홈(132)의 내부 또는 상기 끼움 돌기(126)의 외부에 접착제(121)가 도포된 상태로 압입 결합하여 접착제(121)에 의한 본딩 결합이 추가로 이루어지도록 할 수 있다.
외주면에 아무것도 형성되지 않은 끼움 돌기(126)가 고정 홈(132)에 끼움 결합되는 경우에는 슬라이드 결합은 가능하지만 압입 결합은 현실적으로 매우 어려울 수 있다. 강체의 면과 면을 상호 밀착한 상태로 압입 결합을 진행하려면 매우 큰 힘이 요구되거나, 결합 과정에서 결합하려는 부재의 변형이 발생되기 때문이다.
이에, 본 발명에서는 상기 끼움 돌기(126)의 외주면에는 가압 돌기(128)가 구비될 수 있다(도 7의 (a) 및 (b) 참조). 상기 가압 돌기(128)는 상기 끼움 돌기(126)의 외주면에서 반경방향 외측으로 돌출되는 형상으로 구비될 수 있다. 상기 끼움 돌기(126)의 외주면에 가압 돌기(128)가 구비되는 경우에는 상기 가압 돌기(128) 만이 상기 고정 홈(132)의 내주면과 접촉하게 되므로 접촉 면적이 작아 상기 끼움 돌기(126)를 상기 고정 홈(132)에 압입 결합하는 것이 가능하다.
다만, 상기 끼움 돌기(126)의 외주면에 가압 돌기(128)를 구비한 상태로 상기 고정 홈(132)에 압입 결합하더라도 상기 가압 돌기(128)에 의해 상기 샤프트(130)의 외경이 확장되는 결과를 낳을 수 있다.
이에, 본 발명에서는 상기 샤프트(130)의 외주면에 원주 방향으로 반경 방향 내측으로 만입되도록 형성되는 팽창 홈(136)을 구비하고, 상기 끼움 돌기(126)는 상기 가압 돌기(128)가 상기 팽창 홈(136)이 구비되는 부분의 내주면에 위치하도록 끼움될 수 있다.
이러한 형상을 구비하면, 상기 고정 홈(132)에 상기 가압 돌기(128)를 구비하는 상기 끼움 돌기(126)가 압입 결합 되더라도, 상기 샤프트(130)에서 상기 가압 돌기(128)가 끼움되는 부분의 외주면은 미리 외경 확장을 고려하여 상기 팽창 홈(136)이 형성되어 있으므로, 상기 가압 돌기(128)가 끼움되는 부분의 외경이 다소 확장되더라도 상기 팽창 홈(136)이 구비되는 부분 이외의 부분과 수평을 이루거나 외주면이 반경방향 내측에 위치하도록 팽창될 수 있어, 결과적으로 샤프트(130)의 외경 확장을 방지하는 효과를 볼 수 있다.
즉, 상기 끼움 돌기(126)가 상기 고정 홈(132)에 압입 끼움 결합되기 전의 샤프트(130)의 외주면에 구비되는 상기 팽창 홈(136)과(도 4 참조), 상기 끼움 돌기(126)가 상기 고정 홈(132)에 압입 끼움 결합된 후의 샤프트(130)의 외주면에 구비되는 상기 팽창 홈(136)을 비교하면(도 2 참조), 후자의 경우에는 상기 팽창 홈(136)이 반경 방향 외측으로 확장된 것을 알 수 있다. 하지만, 이러한 확장에 의하더라도 상기 팽창 홈(136)의 바닥면은 상기 샤프트(130)의 외주면 중 상기 팽창 홈(136)이 구비되지 않은 부분과 동일 면 또는 이보다 반경 방향 내측에 위치할 수 있다.
그리고, 하부 스러스트 부재(120)는 베이스 부재(110)와 함께 고정부재, 즉 스테이터에 포함된다.
한편, 상기 샤프트(130)의 외주면 또는 상기 슬리브(140)의 내주면에는 상부 및 하부 래디얼 동압 그루브(146a, 146b)를 형성하고, 상기 팽창 홈(136)은 상기 상부 및 하부 래디얼 동압 그루브(146a, 146b) 사이에 위치하도록 구비될 수 있다.
상기 고정 홈(132)에 가압 돌기(128)가 구비된 상기 끼움 돌기(126)가 압입 방식으로 끼움되는 경우라도 상기 팽창 홈(136)이 상기 팽창 홈(136)이 구비되지 않은 샤프트(130)의 다른 외주면과 동일 면을 이루도록 팽창되는 것은 쉽지 않다. 그러므로, 상기 팽창 홈(136)이 예상치 못한 형상으로 팽창되더라도 최소한 영향을 적게 받는 상부 및 하부 래디얼 동압 그루브(146a, 146b) 사이에 상기 팽창 홈(136)이 위치하도록 할 수 있다.
상기 가압 돌기(128)는, 상기 끼움 돌기(126)의 외주면을 따라 원주 방향으로 원형으로 구비되어 링 형상으로 형성되거나(도 7의 (a) 참조), 상기 끼움 돌기(126)의 외주면을 따라 원주 방향으로 나선형으로 구비될 수 있다(도 7의 (b) 참조).
또한, 하부 스러스트 부재(120)의 상면 또는 슬리브(140)의 저면 중 적어도 하나에는 스러스트 유체 동압을 발생시키기 위한 스러스트 동압 그루브(148)가 형성될 수 있다.
샤프트(130)는 하부 스러스트 부재(120)에 고정 설치된다. 즉, 샤프트(130)의 하단면에 구비되는 고정 홈(132)에 상기 하부 스러스트 부재(120)에 구비되는 끼움 돌기(126)가 끼움되어 상기 샤프트(130)는 상기 하부 스러스트(120)에 부재에 단단히 고정될 수 있다.
즉, 샤프트(130)의 축 방향 하단면에는 축 방향 상측으로 만입되어 형성되는 고정 홈(132)이 구비되고, 상기 고정 홈(132)에는 상기 하부 스러스트 부재(120)의 끼움 돌기(126)가 압입 결합될 수 있다.
다만, 본 실시예에서는 샤프트(130)가 하부 스러스트 부재(120)에 고정 설치되는 경우를 예로 들어 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않으며 상기 하부 스러스트 부재(120)가 베이스 부재(110)에 일체로 형성되는 경우에는 상기 샤프트(130)는 베이스 부재(110)에 고정 설치될 수도 있을 것이다.
한편, 샤프트(130)도 상기 하부 스러스트 부재(120), 베이스 부재(110)와 함께 고정부재, 즉 스테이터에 포함되는 구성이다.
샤프트(130)의 상면에는 덮개부재(미도시)가 고정 설치될 수 있도록 결합수단, 예를 들어 나사가 체결되는 나사부가 구비될 수 있다.
또한, 상기 샤프트(130)에는 축 방향으로 상하를 관통하여 상기 고정 홈(132)과 외부를 연통하는 관통 홀(134)을 구비할 수 있다(도 6의 (b) 참조). 상기 관통 홀(134)은 상기 끼움 돌기(126)를 상기 고정 홈(132)에 끼움 결합하는 과정에서 상기 고정 홈(132)에 채워진 공기가 상기 관통 홀(134)을 통해 자연스럽게 배출되도록 하여 결합 강도를 향상시키기 위함이다.
슬리브(140)는 샤프트(130)에 회전 가능하게 설치될 수 있다. 이를 위해 슬리브(140)는 샤프트(130)가 삽입되는 관통홀(141)을 구비할 수 있다. 한편, 슬리브(140)가 샤프트(130)에 설치되는 경우 슬리브(140)의 내주면과 샤프트(130)의 외주면은 소정 간격 이격 배치되어 베어링 간극(G)를 형성한다. 그리고, 이 베어링 간극(G)에 윤활유체가 충진된다.
한편, 슬리브(140)의 상단부에는 상부 스러스트 부재(160)와 함께 기액계면을 형성토록 상부측 외경이 하부측의 외경보다 크게 형성되는 경사부(143)를 가질 수 있다.
다시 말해, 슬리브(140)의 외주면과 상부 스러스트 부재(160)의 내주면 사이 공간에 제1 기액계면(F1)이 형성될 수 있도록 슬리브(140)의 상단부에는 상부측 외경이 하부측의 외경보다 크게 형성되는 경사부(143)가 형성될 수 있다.
한편, 슬리브(140)의 상단부에는 슬리브(140)의 상면과 단차지게 형성되어 실링홈(106)을 형성하기 위한 단차면(144)이 형성될 수 있다. 단차면(144)에 대한 자세한 사항은 후술하기로 한다.
또한, 슬리브(140)의 외주면에는 로터 허브(150)가 접합된다. 즉, 단차면(144)의 하부는 로터 허브(150)의 내부면에 대응되는 형상을 가져 로터 허브(150)가 고정 설치될 수 있도록 형성될 수 있다. 즉, 슬리브(140)의 외주면에는 접합면(145)이 형성될 수 있다. 여기서, 상기 슬리브(140)와 로터 허브(150)는 일체형으로 구비될 수 있다. 슬리브(140)와 로터 허브(150)가 일체형으로 구비되는 경우에는 하나의 부재로 슬리브(140) 및 로터 허브(150)가 모두 제공되므로 부품 수를 줄여 제품의 조립이 용이할 수 있다.
한편, 슬리브(140)의 외주면 하단부는 하부 스러스트 부재(120)의 연장부(124)와 함께 기액계면을 형성토록 반경방향 내측을 향하여 상향 경사지게 형성될 수 있다.
즉, 슬리브(140)의 외주면과 하부 스러스트 부재(120)의 연장부(124) 사이 공간에 제2 기액계면(F2)이 형성될 수 있도록 슬리브(140)의 하단부는 반경 방향 내측을 향하여 상향 경사지게 형성될 수 있다.
이와 같이, 제2 기액계면(F2)이 슬리브(140)의 하단부와 연장부(124) 사이 공간에 형성되므로, 베어링 간극(G)에 충진된 윤활유체는 제1 기액계면(F1)과 제2 기액계면(F2)을 형성한다.
또한, 슬리브(140)의 내부면에는 슬리브(140)의 회전시 베어링 간극(G)에 충진된 윤활유체를 매개로 하여 유체 동압을 발생시키기 위한 래디얼 동압 그루브(146)가 형성될 수 있다. 즉, 래디얼 동압 그루브(146)는 도 4에 도시된 바와 같이, 상,하부 래디얼 동압 그루브(146a,146b)로 이루어질 수 있다.
다만, 래디얼 동압 그루브는 슬리브(140)의 내부면에 형성되는 경우로 한정되지 않으며, 샤프트(130)의 외주면에 형성될 수도 있으며, 헤링본, 스파이럴, 나사선 형상 등 다양한 형상으로 구비될 수 있다.
또한, 상기 슬리브(140)는 상기 슬리브(140)의 상면과 하면을 연통하는 순환홀(147)을 더 구비할 수 있다. 상기 순환홀(147)은 베어링 간극(G)의 윤활유체에 포함된 기포를 외부로 배출할 수 있으며, 윤활유체의 순환을 용이하게 할 수 있다.
나아가, 상기 슬리브(140)와 상기 샤프트(130)에 의해 형성되는 베어링 간극(G)과 상기 순환홀(147)을 연통시키는 연통홀(142)을 더 구비할 수 있다. 상기 연통홀(142)은 상기 순환홀(147)과 상기 베어링 간극(G) 중 상기 상,하부 래디얼 동압 그루브(146a,146b) 사이와 연통될 수 있다. 이에 상기 상,하부 래디얼 동압 그루브(146a,146b) 사이의 부압 발생을 방지할 수 있다.
로터 허브(150)는 슬리브(140)에 결합되어 슬리브(140)와 연동하여 회전된다.
로터 허브(150)는 상부 스러스트 부재(160)가 내부에 삽입 배치되는 삽입부(152a)가 형성된 로터 허브 바디(152)와, 로터 허브 바디(152)의 가장자리로부터 연장 형성되어 내부면에 마그넷 어셈블리(180)가 장착되는 장착부(154) 및 장착부(154)의 끝단으로부터 반경방향 외측을 향해 연장 형성되는 연장부(156)를 구비할 수 있다.
한편, 로터 허브 바디(152)의 내부면 하단부는 슬리브(140)의 외부면에 접합될 수 있다. 즉, 슬리브(140)의 접합면(145)에 로터 허브 바디(152)의 내부면 하단부가 압입 또는 슬라이드 결합되고, 선택적으로 접착제 또는/및 용접에 의해 접합될 수 있다.
이에 따라, 로터 허브(150)의 회전시 슬리브(140)가 로터 허브(150)와 함께 회전될 수 있는 것이다.
또한, 장착부(154)는 로터 허브 바디(152)로부터 축방향 하측을 향하여 연장 형성된다. 그리고, 장착부(154)의 내부면에 마그넷 어셈블리(180)가 고정 설치될 수 있다.
한편, 마그넷 어셈블리(180)는 장착부(154)의 내부면에 고정 설치되는 요크(182)와, 요크(182)의 내주면에 설치되는 마그넷(184)으로 구성될 수 있다.
요크(182)는 마그넷(184)로부터의 자기장이 스테이터 코어(102)를 향하여 향하도록 하여 자속밀도를 증가시키도록 하는 역할을 수행한다. 한편, 요크(182)는 원형의 고리 형상을 가질 수 있으며, 마그넷(184)으로부터 발생되는 자기장에 의한 자속밀도를 향상시킬 수 있도록 일단부가 절곡된 형상을 가지도록 형성될 수 있다.
마그넷(184)은 환고리 형상을 가질 수 있으며, 원주방향을 따라 N극, S극이 교대로 착자되어 일정세기의 자기장을 발생시키는 영구자석일 수 있다.
한편, 마그넷(184)은 코일(101)이 권선되는 스테이터 코어(102)의 선단에 대향 배치되며, 코일(101)이 권선된 스테이터 코어(102)와의 전자기적 상호작용에 의해 로터 허브(150)가 회전될 수 있도록 구동력을 발생시킨다.
즉, 코일(101)에 전원이 공급되면, 코일(101)이 권선된 스테이터 코어(102)와, 이에 대향 배치되는 마그넷(184)의 전자기적 상호작용에 의해 로터 허브(150)가 회전될 수 있는 구동력이 발생되고, 이에 따라 로터 허브(150)가 슬리브(140)와 연동하여 회전될 수 있다.
상부 스러스트 부재(160)는 고정홀(162a)을 구비하여 샤프트(130)의 상단부가 끼움 고정됨으로써 상기 샤프트(130)의 상단부에 고정 설치되며, 슬리브(140)와 함께 기액계면을 형성한다.
한편, 상부 스러스트 부재(160)는 내부면이 샤프트(130)에 접합되도록 고정홀(162a)을 구비하는 바디(162) 및 바디(162)로부터 연장 형성되어 경사부(143)와 함께 기액계면을 형성하는 돌출부(164)를 구비할 수 있다.
돌출부(164)는 바디(162)로부터 축방향 하측으로 연장 형성되며, 내부면이 경사부(143)에 대향 배치될 수 있다.
또한, 돌출부(164)는 샤프트(130)와 평행하게 바디(162)로부터 연장 형성될 수 있다.
그리고, 상부 스러스트 부재(160)는 샤프트(130)의 외주면 상단부, 슬리브(140)의 외부면 및 로터 허브(150)의 내부면에 의해 형성되는 공간에 삽입 배치될 수 있다.
또한, 상부 스러스트 부재(160)도 베이스 부재(110), 하부 스러스트 부재(120), 샤프트(130)와 함께 고정 설치되는 고정부재로서, 스테이터를 구성하는 부재이다.
한편, 상부 스러스트 부재(160)가 샤프트(130)에 고정 설치되며 슬리브(140)가 로터 허브(150)와 함께 회전되므로, 슬리브(140)의 경사부(143)와 돌출부(164)의 사이 공간에 형성된 제1 기액계면(F1)은 슬리브(140)의 회전시 도 5에 도시된 바와 같이 슬리브(140)의 경사부(143) 측으로 기울어지게 된다.
즉, 제1 기액계면(F1)이 슬리브(140)의 외주면 측으로 쏠리게 되므로, 원심력에 의해 윤활유체가 비산되는 것을 보다 감소시킬 수 있는 것이다.
더하여, 상부 스러스트 부재(160)의 외주면과, 이에 대향 배치되는 상기 로터 허브(150)의 내부면은 래버린스 실(Labyrinth Seal)을 형성한다. 즉, 상부 스러스트 부재(160)의 외부면과 로터 허브 바디(152)의 내부면은 소정 간격 이격 배치되며, 증발된 윤활유체가 함유된 공기가 외부로 유동되는 것을 억제토록 래버린스 실을 형성한다.
이에 따라, 증발된 윤활유체가 함유된 공기가 외부로 유동되는 것을 억제하여 윤활유체의 감소을 억제할 수 있는 것이다.
또한, 상부 스러스트 부재(160)의 외주면과 로터 허브 바디(152)의 내부면은 0.3mm 이하의 간극을 형성할 수 있다.
한편, 상부 스러스트 부재(160)의 저면 또는 상부 스러스트 부재(160)의 저면에 대향 배치되는 슬리브(140)의 상면 중 적어도 하나에는 스러스트 동압을 발생시키기 위한 스러스트 동압 그루브(148)가 형성될 수 있다.
그리고, 상부 스러스트 부재(160)는 베어링 간극(G)에 충진되는 윤활유체가 상부측으로 누설되는 것을 방지하는 실링부재의 역할도 동시에 수행할 수 있다.
상부 스러스트 부재(160)와 로터 허브(150) 사이 간극의 간격을 좁게 형성함으로써, 증발된 윤활유체가 함유된 공기가 외부로 유출되는 것을 억제하여 상부 베어링 간극(G)에 충진되는 윤활유체의 감소를 억제할 수 있다.
한편, 기액계면, 즉 제1 기액계면(F1)과 제2 기액계면(F2)을 형성하는 회전부재(즉, 슬리브)와, 고정부재(즉, 상,하부 스러스트 부재) 중 회전부재인 슬리브(140)가 고정부재에 대하여 반경방향 내측에 배치되므로, 원심력에 의하여 윤활유체가 비산되는 것을 감소시킬 수 있다.
도 8은 본 발명에 따른 모터가 장착된 기록 디스크 구동장치를 도시한 개략 단면도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 모터(100)가 장착된 기록 디스크 구동장치(800)는 하드 디스크 구동장치이며, 모터(100), 헤드 이송부(810) 및 하우징(820)을 포함할 수 있다.
상기 모터(100)는 상기에서 설명한 본 발명의 모터의 특징을 모두 가지며, 기록 디스크(830)를 탑재할 수 있다.
상기 헤드 이송부(810)는 상기 모터(100)에 탑재된 기록 디스크(830)의 정보를 검출하는 자기 헤드(815)를 검출하고자 하는 기록 디스크의 면으로 이송시킬 수 있다.
여기서, 상기 자기 헤드(815)는 상기 헤드 이송부(810)의 지지부(817) 상에 배치될 수 있다.
상기 하우징(820)은 상기 모터(100)와 상기 헤드 이송부(810)를 수용하는 내부공간을 형성하기 위해, 모터 탑재 플레이트(822)와 상기 모터 탑재 플레이트(822)의 상부를 차폐하는 탑커버(824)를 포함할 수 있다.
100 : 스핀들 모터
110 : 베이스부재
120 : 하부 스러스트부재
130 : 샤프트
140 : 슬리브
150 : 로터 허브
160 : 상부 스러스트부재

Claims (17)

  1. 베이스 부재에 고정 설치되는 하부 스러스트 부재;
    상기 하부 스러스트 부재에 고정 설치되고, 축 방향 상부로 함입되어 형성되는 고정 홈을 구비하며, 상기 고정 홈이 구비되는 위치의 외주면에 원주 방향으로 팽창하는 팽창 홈이 구비되는 샤프트;
    상기 하부 스러스트 부재의 상부에 배치되며, 상기 샤프트에 회전 가능하게 설치되는 슬리브; 및
    상기 슬리브에 결합되어 상기 슬리브와 연동하여 회전되는 로터 허브;를 포함하고,
    상기 하부 스러스트 부재는 내측에 축 방향 상부로 돌출되고 상기 고정 홈에 압입되는 끼움 돌기를 구비하고, 상기 끼움 돌기의 외측면에는 가압 돌기가 구비되며, 상기 끼움 돌기는 상기 가압 돌기가 상기 팽창 홈이 구비되는 부분에 위치하도록 끼움되어 상기 팽창 홈을 반경 방향 외측으로 확장하는 스핀들 모터.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 팽창 홈은 일부가 상기 샤프트의 외주면 다른 부분과 수평을 이루도록 팽창되는 스핀들 모터.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 팽창 홈은 상기 샤프트의 외주면 다른 부분보다 외주면이 반경방향 내측에 위치하도록 팽창되는 스핀들 모터.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 샤프트의 외주면 또는 상기 슬리브의 내주면에는 상부 및 하부 래디얼 동압 그루브를 형성하고,
    상기 팽창 홈은 상기 상부 및 하부 래디얼 동압 그루브 사이에 위치하도록 형성되는 스핀들 모터.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 가압 돌기는 상기 끼움 돌기의 외주면을 따라 원주 방향으로 원형으로 구비되는 스핀들 모터.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 가압 돌기는 상기 끼움 돌기의 외주면을 따라 원주 방향으로 나선형으로 구비되는 스핀들 모터.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 고정 홈과 상기 끼움 돌기 사이에는 접착제가 도포되는 스핀들 모터.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 샤프트는 축 방향으로 상기 고정 홈과 외부를 연통하는 관통 홀을 구비하는 스핀들 모터.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 하부 스러스트 부재의 끼움 돌기에는 축 방향으로 상하를 관통하는 연통 홀을 구비하는 스핀들 모터.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 하부 스러스트 부재는 상기 슬리브와 사이에 윤활유체의 기액계면을 형성하는 스핀들 모터.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 샤프트의 상단부에 고정 설치되며, 상기 슬리브와 사이에 윤활유체의 기액계면을 형성하는 상부 스러스트 부재;를 더 포함하는 스핀들 모터.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 슬리브와 상기 로터 허브는 일체로 형성되는 스핀들 모터.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 베이스 부재와 상기 하부 스러스트 부재는 일체로 형성되는 스핀들 모터.
  17. 기판에 통해 인가되는 전원에 의해 디스크를 회전시키는 제1항, 제5항 내지 제16항 중 어느 한 항의 스핀들 모터;
    상기 디스크의 데이터를 기록 및 재생하기 위한 자기 헤드; 및
    상기 자기 헤드를 상기 디스크 위로 이동시키기 위한 헤드 이송부;를 포함하는 하드 디스크 드라이브.
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