KR101388780B1 - 모터 - Google Patents

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KR101388780B1
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 모터는 윤활 유체를 매개로 샤프트를 회전 가능하도록 지지하는 슬리브; 상기 슬리브가 고정되는 베이스 플레이트; 상기 베이스 플레이트와 결합하고, 회전 구동력을 발생시키기 위한 코일이 권선되는 코어를 구비하는 스테이터; 및 상기 스테이터에 대해 회전 가능하도록 상기 샤프트에 고정되며, 상기 코어와 대면하는 마그네트가 구비되는 로터; 를 포함하며, 상기 베이스 플레이트는 상기 슬리브가 고정되는 고정부, 상기 고정부의 일단에서 반경 방향 외측으로 연장되는 연장부, 상기 스테이터가 안착되는 안착부, 상기 연장부와 상기 안착부를 연결하는 연결부 및 상기 안착부에서 반경 방향 외측으로 연장되는 몸체부를 구비할 수 있다.

Description

모터{Motor}
본 발명은 모터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 프레스 가공에 의하여 형성되는 베이스 플레이트를 구비하는 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, 베이스 플레이트에는 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 베이스 플레이트를 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 단조용 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 베이스 플레이트를 제조하는데 한계가 있으며, 다이캐스팅(Die-Casting) 공정에 의한 베이스 플레이트는 치수 정밀도가 좋지 않다는 문제도 발생하였다.
또한, 축 방향으로의 하중이나 외부 충격 등에 의하여 베이스 플레이트가 변형되는 문제가 발생할 수 있다.
따라서, 제조 공정 및 제조 비용을 줄이면서도 축 방향으로의 하중이나 외부 충격 등에 의하여도 베이스 플레이트가 변형되는 것을 방지하도록 하는 연구가 필요한 실정이다.
일본공개특허 제2007-020241호
본 발명의 목적은 제조 공정 및 제조 비용을 줄일 수 있고, 모터의 박형화, 소형화를 이룰 수 있으며, 축 방향으로의 하중이나 외부 충격 등에 의하여도 변형이 일어나는 것을 방지할 수 있는 모터를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 모터는 윤활 유체를 매개로 샤프트를 회전 가능하도록 지지하는 슬리브; 상기 슬리브가 고정되는 베이스 플레이트; 상기 베이스 플레이트와 결합하고, 회전 구동력을 발생시키기 위한 코일이 권선되는 코어를 구비하는 스테이터; 및 상기 스테이터에 대해 회전 가능하도록 상기 샤프트에 고정되며, 상기 코어와 대면하는 마그네트가 구비되는 로터; 를 포함하며, 상기 베이스 플레이트는 상기 슬리브가 고정되는 고정부, 상기 고정부의 일단에서 반경 방향 외측으로 연장되는 연장부, 상기 연장부의 일단에서 축 방향 상측 및 하측으로 연장되는 안착부 및 상기 안착부에서 반경 방향 외측으로 연장되는 몸체부를 구비할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 모터의 상기 베이스 플레이트는 프레스 가공에 의하여 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 모터의 상기 고정부의 외주면과 상기 안착부의 내주면 사이에는 제1 공간부가 구비될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 모터의 상기 안착부의 외주면에는 단차부가 구비되고, 상기 코어는 상기 단차부에 안착될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 모터의 상기 연장부의 상면은 평탄면일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 모터의 상기 안착부의 축 방향 상단은 상기 코어의 축 방향 상단보다 하측에 위치할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 모터의 상기 안착부는 상기 안착부의 축 방향 상단이 상기 코어의 축 방향 상단보다 상측으로 돌출되도록 돌출부를 구비할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 모터의 상기 돌출부는 반경 방향 외측으로 절곡되어 상기 코어와 결합할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 모터는 하기 조건식 1 내지 8을 만족할 수 있다.
[조건식 1]
Figure 112012079436512-pat00001
[조건식 2]
Figure 112012079436512-pat00002
[조건식 3]
Figure 112012079436512-pat00003
[조건식 4]
Figure 112012079436512-pat00004
[조건식 5]
Figure 112012079436512-pat00005
[조건식 6]
Figure 112012079436512-pat00006
[조건식 7]
Figure 112012079436512-pat00007
[조건식 8]
Figure 112012079436512-pat00008
(여기서, T1: 베이스 플레이트의 두께, W1: 고정부의 내주면에서부터 안착부의 외주면까지의 길이, W2: 고정부의 외주면에서부터 안착부의 내주면까지의 길이, W3: 안착부의 내주면에서부터 안착부의 외주면까지의 길이, H1: 베이스 플레이트의 하면에서부터 안착부의 상면까지의 길이, H2: 베이스 플레이트의 하면에서부터 연장부의 하면까지의 길이, H3: 연장부의 상면에서부터 안착부의 상면까지의 길이, L1: 고정부의 내주면에서부터 안착부의 내주면까지의 길이, R1: 곡면형태로 구비되는 연장부의 내측단 및 안착부의 상단의 곡률반지름)
본 발명의 일 실시예에 따른 모터는 하기 조건식 9 내지 18을 만족할 수 있다.
[조건식 9]
Figure 112012079436512-pat00009
[조건식 10]
Figure 112012079436512-pat00010
[조건식 11]
Figure 112012079436512-pat00011
[조건식 12]
Figure 112012079436512-pat00012
[조건식 13]
Figure 112012079436512-pat00013
[조건식 14]
Figure 112012079436512-pat00014
[조건식 15]
Figure 112012079436512-pat00015
[조건식 16]
Figure 112012079436512-pat00016
[조건식 17]
Figure 112012079436512-pat00017
[조건식 18]
Figure 112012079436512-pat00018
(여기서, T1: 베이스 플레이트의 두께, W1: 고정부의 내주면에서부터 안착부의 외주면까지의 길이, W2: 고정부의 외주면에서부터 안착부의 내주면까지의 길이, W3: 안착부의 내주면에서부터 안착부의 외주면까지의 길이, H1: 베이스 플레이트의 하면에서부터 안착부의 상면까지의 길이, H2: 베이스 플레이트의 하면에서부터 연장부의 하면까지의 길이, H3: 연장부의 상면에서부터 안착부의 상면까지의 길이, L1: 고정부의 내주면에서부터 안착부의 내주면까지의 길이, R1: 곡면형태로 구비되는 연장부의 내측단 및 안착부의 상단의 곡률반지름, W5: 돌출부의 내주면에서부터 외주면까지의 길이, H5: 돌출부의 축 방향 길이)
본 발명의 일 실시예에 따른 모터의 상기 로터에는 상기 안착부의 내주면과 대향하도록 상기 로터의 일면에서 돌출되는 주벽부가 구비될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 모터의 상기 주벽부의 내주면에는 스토퍼가 결합될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 모터의 상기 슬리브의 상부에는 반경 방향 외측으로 돌출되는 플랜지부가 구비될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 모터의 상기 스토퍼의 상면의 일부는 상기 플랜지부의 하면의 일부와 대향할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 모터의 상기 슬리브의 외주면과 상기 스토퍼의 내주면 사이에는 윤활 유체가 실링되도록 하는 실링부가 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 모터는 윤활 유체를 매개로 샤프트를 회전 가능하도록 지지하는 슬리브; 상기 슬리브가 고정되는 베이스 플레이트; 상기 베이스 플레이트와 결합하고, 회전 구동력을 발생시키기 위한 코일이 권선되는 코어를 구비하는 스테이터; 및 상기 스테이터에 대해 회전 가능하도록 상기 샤프트에 고정되며, 상기 코어와 대면하는 마그네트가 구비되는 로터; 를 포함하며, 상기 베이스 플레이트는 상기 슬리브가 고정되는 고정부, 상기 고정부의 일단에서 반경 방향 외측으로 연장되는 연장부, 상기 스테이터가 안착되는 안착부, 상기 연장부와 상기 안착부를 연결하는 연결부 및 상기 안착부에서 반경 방향 외측으로 연장되는 몸체부를 구비할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 모터의 상기 연결부의 상면은 평탄면일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 모터의 상기 연장부의 외주면과 상기 안착부의 내주면 사이에는 제2 공간부가 구비될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 모터의 상기 연결부의 상면은 곡면형상일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 모터의 상기 안착부의 외주면에는 단차부가 구비되고, 상기 코어는 상기 단차부에 안착될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 모터의 상기 베이스 플레이트는 프레스 가공에 의하여 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 모터의 상기 고정부의 외주면과 상기 안착부의 내주면 사이에는 제1 공간부가 구비될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 모터의 상기 연장부의 외주면과 상기 안착부의 내주면 사이에는 제2 공간부가 구비될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 모터의 상기 로터에는 상기 로터의 일면에서 돌출되는 주벽부가 구비될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 모터의 상기 주벽부의 내주면에는 스토퍼가 결합될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 모터의 상기 슬리브의 상부에는 반경 방향 외측으로 돌출되는 플랜지부가 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 모터의 상기 슬리브의 외주면과 상기 스토퍼의 내주면 사이에는 윤활 유체가 실링되도록 하는 실링부가 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 모터는 하기 조건식 19 내지 28을 만족할 수 있다.
[조건식 19]
Figure 112012079436512-pat00019
[조건식 20]
Figure 112012079436512-pat00020
[조건식 21]
Figure 112012079436512-pat00021
[조건식 22]
Figure 112012079436512-pat00022
[조건식 23]
Figure 112012079436512-pat00023
[조건식 24]
Figure 112012079436512-pat00024
[조건식 25]
Figure 112012079436512-pat00025
[조건식 26]
Figure 112012079436512-pat00026
[조건식 27]
Figure 112012079436512-pat00027
[조건식 28]
Figure 112012079436512-pat00028
(여기서, T1: 베이스 플레이트의 두께, W1: 고정부의 내주면에서부터 안착부의 외주면까지의 길이, W2: 고정부의 외주면에서부터 안착부의 내주면까지의 길이, W3: 안착부의 내주면에서부터 안착부의 외주면까지의 길이, H1: 베이스 플레이트의 하면에서부터 안착부의 상면까지의 길이, H2: 베이스 플레이트의 하면에서부터 연장부의 하면까지의 길이, H3: 연장부의 상면에서부터 안착부의 상면까지의 길이, L1: 고정부의 내주면에서부터 안착부의 내주면까지의 길이, R1: 곡면형태로 구비되는 연장부의 내측단 및 안착부의 상단의 곡률반지름, W4: 연장부의 외주면에서부터 안착부의 내주면까지의 길이, H4: 연장부의 하면에서부터 연장부의 상면까지의 길이)
본 발명에 따른 모터에 의하면, 모터의 제조 공정 및 제조 비용을 줄일 수 있고, 모터의 박형화, 소형화를 이룰 수 있으며, 축 방향으로의 하중이나 외부 충격 등에 의하여도 모터의 베이스 플레이트에 변형이 일어나는 것을 방지할 수 있다.
또한, 베이스 플레이트를 프레스 가공에 의해 제조하여 공정시간 및 에너지 소모를 최소화할 수 있으므로 결과적으로 생산능력을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 모터의 개략 단면도.
도 2a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 스테이터의 개략 단면도.
도 2b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 스테이터의 개략 단면도.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 베이스 플레이트의 사시도.
도 4a는 본 발명의 제2 실시예에 따른 스테이터의 개략 단면도.
도 4b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 스테이터의 개략 단면도.
도 5a는 본 발명의 제3 실시예에 따른 스테이터의 개략 단면도.
도 5b는 본 발명의 제3 실시예에 따른 스테이터의 개략 단면도.
도 6은 본 발명의 제4 실시예에 따른 모터의 개략 단면도.
도 7a는 본 발명의 제4 실시예에 따른 스테이터의 개략 단면도.
도 7b는 본 발명의 제4 실시예에 따른 스테이터의 개략 단면도.
도 8은 본 발명의 제4 실시예에 따른 베이스 플레이트의 사시도.
도 9a는 본 발명의 제5 실시예에 따른 스테이터의 개략 단면도.
도 9b는 본 발명의 제5 실시예에 따른 스테이터의 개략 단면도.
도 10은 본 발명의 제5 실시예에 따른 베이스 플레이트의 사시도.
도 11은 베이스 플레이트의 축 방향 변형 정도를 나타낸 비교그래프.
도 12는 곡률반지름(R1)의 변형 정도를 나타낸 비교그래프.
도 13은 응력(MPa)의 비교그래프.
도 14는 스테이터의 강도 개선율을 나타낸 비교그래프.
도 15는 도 11 내지 도 14에 따른 그래프의 결과를 나타낸 비교표.
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 또는 삭제 등을 통하여, 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본원 발명 사상의 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 제1 실시예에 따른 모터의 개략 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 모터(500)는 유체 동압 베어링 어셈블리(100), 스테이터(300) 및 로터(200)를 포함할 수 있다.
우선, 방향에 대한 용어를 정의하면, 축 방향은 도 1에서 볼 때, 상기 샤프트(110)를 기준으로 상하 방향을 의미하며, 반경 방향 외측 또는 내측 방향은 상기 샤프트(110)를 기준으로 상기 로터(200)의 외측단 방향 또는 상기 로터(200)의 외측단을 기준으로 상기 샤프트(110)의 중심 방향을 의미한다.
상기 유체 동압 베어링 어셈블리(100)는 샤프트(110), 슬리브(120) 및 커버 플레이트(130)를 포함할 수 있다.
상기 슬리브(120)는 상기 샤프트(110)의 상단이 축 방향 상측으로 돌출되도록 상기 샤프트(110)를 지지할 수 있으며, Cu 또는 Al을 단조하거나, Cu-Fe계 합금 분말 또는 SUS계 분말을 소결하여 형성될 수 있다.
여기서, 상기 샤프트(110)는 상기 슬리브(120)의 축공과 미소 간극을 가지도록 삽입되고, 상기 미소 간극에는 윤활 유체가 충전되며 상기 샤프트(110)의 외경 및 상기 슬리브(120)의 내경 중 적어도 하나에 형성되는 레디얼 동압홈(미도시)에 의해 상기 샤프트(110)의 회전을 더 부드럽게 지지할 수 있다.
상기 레디얼 동압홈(미도시)은 상기 슬리브(120)의 축공의 내부인 상기 슬리브(120)의 내주면에 형성될 수 있으며, 상기 샤프트(110)의 회전 시에 상기 샤프트(110)가 상기 슬리브(120)의 내주면과 소정 간격 이격되어 부드럽게 회전하도록 압력을 형성시키게 된다.
다만, 상기 레디얼 동압홈(미도시)은 상기 언급한 바와 같이 상기 슬리브(120)의 내주면에 마련되는 것에 한정하지 않으며, 상기 샤프트(110)의 외주면에 마련되는 것도 가능하며, 갯수도 제한이 없다는 것을 밝혀둔다.
상기 레디얼 동압홈(미도시)은 헤링본 형상, 스파이럴 형상 및 나사선 형상 중 어느 하나일 수 있으며, 레디얼 동압을 발생시키는 형상이라면 그 형상에는 제한이 없다.
또한, 상기 슬리브(120)의 상면 및 상기 슬리브(120)의 상면과 대향하는 상기 로터(200)의 일면 중 적어도 하나에는 스러스트 동압홈(미도시)이 형성될 수 있으며, 상기 스러스트 동압홈(미도시)에 의해 상기 로터(200)는 일정한 부상력이 확보된 채로 상기 샤프트(110)와 연동하여 회전할 수 있다.
여기서, 상기 스러스트 동압홈(미도시)의 형상은 상기 레디얼 동압홈(미도시)과 마찬가지로 헤링본 형상, 스파이럴 형상 또는 나사선 형상의 홈일 수 있으나, 반드시 이에 한정되지 않으며, 스러스트 동압을 제공할 수 있는 형상이면 다 적용할 수 있다.
상기 커버 플레이트(130)는 상기 슬리브(120)의 하부와 간극을 유지한 상태로 상기 슬리브(120)와 결합할 수 있다.
상기 커버 플레이트(130)는 상기 슬리브(120)와의 사이에 형성되는 간극에 윤활 유체를 수용하여 그 자체로서 상기 샤프트(110)의 하면을 지지하는 베어링으로서의 기능을 수행할 수 있다.
이때, 상기 커버 플레이트(130)를 고정시키는 방식으로는 용접, 코킹 또는 본딩 등의 여러 가지가 있을 수 있는데, 이는 제품의 구조 및 공정에 따라서 선택적으로 적용할 수 있다.
상기 스테이터(300)는 코일(320), 코어(330) 및 베이스 플레이트(310)를 포함할 수 있다.
상기 스테이터(300)는 전원인가 시 일정크기의 전자기력을 발생시키는 코일(320)이 권선되는 코어(330)를 구비하는 고정 구조물이다.
상기 코어(330)는 패턴회로가 인쇄된 인쇄회로기판(미도시)이 구비되는 베이스 플레이트(310)의 상부에 고정 배치되고, 상기 코일(320)이 권선되는 코어(330)와 대응하는 상기 베이스 플레이트(310)의 상부면에는 상기 코일(320)을 하부로 노출시키도록 일정크기의 코일공이 복수개 관통형성될 수 있으며, 상기 코일(320)은 외부전원이 공급되도록 상기 인쇄회로기판(미도시)과 전기적으로 연결된다.
상기 로터(200)는 상기 스테이터(300)에 대하여 회전 가능하게 구비되는 회전 구조물이며, 상기 코어(330)와 일정 간격을 두고 서로 대응되는 환고리형의 마그네트(220)를 외주면에 구비하는 로터 케이스(210)를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 로터 케이스(210)는 상기 샤프트(110)의 상단에 압입되어 고정되도록 하는 허브베이스(212) 및 상기 허브베이스(212)에서 외경방향으로 연장되고 축 방향 하측으로 절곡되어 상기 마그네트(220)를 지지하는 마그네트 지지부(214)로 이루어질 수 있다.
그리고, 상기 마그네트(220)는 원주방향으로 N극, S극이 교대로 착자되어 일정 세기의 자기력을 발생시키는 영구자석으로 구비된다.
상기 로터(200)의 회전 구동에 대하여 간략하게 살펴보면, 상기 코어(330)에 권선된 코일(320)에 전원이 공급되면, 상기 마그네트(220)와 상기 코일(320)이 권선된 코어(330)와의 전자기적 상호작용에 의해 상기 로터(200)가 회전될 수 있는 구동력이 발생된다.
이에 따라, 상기 로터(200)가 회전하게 되며, 결국 상기 로터(200)가 고정 결합되는 상기 샤프트(110)가 상기 로터(200)와 연동하여 회전하게 된다.
상기 로터(200)에는 상기 로터(200)의 일면에서 축 방향 하측으로 돌출되어 형성되는 주벽부(216)가 구비될 수 있다.
상기 주벽부(216)의 내주면에는 스토퍼(140)가 결합할 수 있으며, 상기 스토퍼(140)의 내주면과 상기 슬리브(120)의 외주면 사이에는 윤활 유체가 실링되도록 실링부가 형성될 수 있다.
즉, 상기 주벽부(216)는 회전 부재인 로터(200)의 일면에서 돌출 형성되어 내주면에 상기 스토퍼(140)를 고정시키고 상기 스토퍼(140)와 고정 부재인 상기 슬리브(120) 사이에서 상기 윤활 유체가 실링될 수 있다.
상기 스토퍼(140)의 내주면에 대응되는 상기 슬리브(120)의 외주면은 상기 윤활 유체가 실링되도록 테이퍼지게 형성될 수 있다.
여기서, 상기 슬리브(120)의 상부에는 반경 방향 외측으로 돌출되는 플랜지부(122)가 구비될 수 있으며, 상기 플랜지부(122)의 하면은 상기 스토퍼(140)의 상면의 일부와 대향할 수 있다.
따라서, 회전 부재인 상기 샤프트(110)와 상기 로터(200)가 과부상될 경우에 상기 스토퍼(140)의 상면의 일부가 상기 플랜지부(122)의 하면에 걸림으로서 상기 회전 부재의 과부상을 방지할 수 있다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 스테이터의 개략 단면도이고, 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 베이스 플레이트의 사시도이다.
도 2a 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 베이스 플레이트(310)는 고정부(312), 연장부(314), 안착부(316) 및 몸체부(318)를 포함할 수 있다.
고정부(312)에는 상기 슬리브(120)가 고정될 수 있으며, 연장부(314)는 상기 고정부(312)의 일단에서 반경 방향 외측으로 연장되어 구비될 수 있고, 안착부(316)는 상기 연장부(314)의 일단에서 축 방향 상측 및 하측으로 연장되어 구비될 수 있으며, 몸체부(318)는 상기 안착부(316)에서 반경 방향 외측으로 연장되어 구비될 수 있다.
여기서, 상기 베이스 플레이트(310)는 냉간압연강판(SPCC, SPCE 등), 열간압연강판, 스테인리스 강 또는 보론 혹은 마그네슘 합금 등의 경량 합금 강판을 프레스 가공 등의 소성 가공에 의해 제조될 수 있다.
구체적으로, 상기 고정부(312)의 내주면에는 상기 슬리브(120)가 삽입될 수 있으며, 상기 고정부(312)의 내주면과 상기 슬리브(120)의 외주면은 슬라이딩, 접착, 용접 및 압입 방식 중 적어도 하나의 방식에 의해 결합할 수 있다.
상기 연장부(314)는 상기 고정부(312)의 일단에서 반경 방향 외측으로 연장되어 구비될 수 있으며, 상기 연장부(314)의 상면은 평탄면일 수 있다.
상기 안착부(316)는 상기 연장부(314)의 일단에서 축 방향 상측 및 하측으로 연장되어 구비될 수 있으며, 상기 안착부(316)의 외주면에는 단차부(316a)가 구비될 수 있고, 상기 단차부(316a)에 상기 코어(330)가 안착되어 고정될 수 있다.
여기서, 상기 안착부(316)의 상단은 상기 스테이터(300)에 구비되는 코어(330)의 축 방향 상단보다 하측에 위치할 수 있다.
여기서, 상기 연장부(314)의 내측단 및 상기 안착부(316)의 상단은 곡률반지름 R1을 갖는 곡면형상일 수 있다.
또한, 상기 연장부(314)에서 축 방향 상측으로 연장되는 상기 안착부(316)의 내주면은 상기 주벽부(216)의 외주면과 대향하도록 구비될 수 있다.
상기 고정부(312)와 상기 안착부(316)는 상기 연장부(314)에 의하여 연결되어 있으므로, 상기 고정부(312), 상기 안착부(316) 및 상기 연장부(314) 사이에는 일측이 개구된 상태로 빈 공간이 구비될 수 있다.
즉, 상기 고정부(312)의 외주면과 상기 안착부(316)의 내주면 사이에는 제1 공간부(S1)가 구비될 수 있다.
도 2b를 참조하여, T1, W1, W2, W3, H1, H2, H3, L1 및 R1을 정의하면 다음과 같다.
T1: 베이스 플레이트의 두께, W1: 고정부의 내주면에서부터 안착부의 외주면까지의 길이, W2: 고정부의 외주면에서부터 안착부의 내주면까지의 길이, W3: 안착부의 내주면에서부터 안착부의 외주면까지의 길이, H1: 베이스 플레이트의 하면에서부터 안착부의 상면까지의 길이, H2: 베이스 플레이트의 하면에서부터 연장부의 하면까지의 길이, H3: 연장부의 상면에서부터 안착부의 상면까지의 길이, L1: 고정부의 내주면에서부터 안착부의 내주면까지의 길이, R1: 곡면형태로 구비되는 연장부의 내측단 및 안착부의 상단의 곡률반지름을 의미한다.
여기서, 본 발명의 제1 실시예에 따른 모터(500)는 하기의 조건식 1 내지 8을 만족할 수 있다.
[조건식 1]
Figure 112012079436512-pat00029
[조건식 2]
Figure 112012079436512-pat00030
[조건식 3]
Figure 112012079436512-pat00031
[조건식 4]
Figure 112012079436512-pat00032
[조건식 5]
Figure 112012079436512-pat00033
[조건식 6]
Figure 112012079436512-pat00034
[조건식 7]
Figure 112012079436512-pat00035
[조건식 8]
Figure 112012079436512-pat00036

도 4a 및 도 4b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 스테이터의 개략 단면도이다.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 베이스 플레이트(310')는 안착부(316')를 제외하고는 상기 제1 실시예에 따른 베이스 플레이트(310)와 동일하므로, 상기 안착부(316') 이외의 설명은 생략하기로 한다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 베이스 플레이트(310')는 상기 슬리브(120)가 고정되는 고정부(312), 상기 고정부(312)의 일단에서 반경 방향 외측으로 연장되어 구비되는 연장부(314), 상기 연장부(314)의 일단에서 축 방향 상측 및 하측으로 연장되어 구비되는 안착부(316') 및 상기 안착부(316')에서 반경 방향 외측으로 연장되어 구비되는 몸체부(318)를 포함할 수 있다.
여기서, 축 방향 상측으로 연장되어 구비되는 상기 안착부(316')의 상단에는 스테이터(300')에 구비되는 코어(330)의 축 방향 상단보다 상측으로 돌출되는 돌출부(316b)가 구비될 수 있다.
상기 스테이터(300')와 상기 안착부(316')의 접촉 면적이 넓어지므로, 상기 스테이터(300)와 상기 안착부(316')의 결합력이 향상될 수 있다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 제3 실시예에 따른 스테이터의 개략 단면도이다.
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 베이스 플레이트(310'')는 안착부(316'')를 제외하고는 상기 제1 실시예에 따른 베이스 플레이트(310)와 동일하므로, 상기 안착부(316'') 이외의 설명은 생략하기로 한다.
본 발명의 제3 실시예에 따른 베이스 플레이트(310'')는 상기 슬리브(120)가 고정되는 고정부(312), 상기 고정부(312)의 일단에서 반경 방향 외측으로 연장되는 연장부(314), 상기 연장부(314)의 일단에서 축 방향 상측 및 하측으로 연장되는 안착부(316'') 및 상기 안착부(316'')에서 반경 방향 외측으로 연장되는 몸체부(318)를 포함할 수 있다.
여기서, 축 방향 상측으로 연장되어 구비되는 상기 안착부(316'')의 상단에는 스테이터(300')에 구비되는 코어(330)의 축 방향 상단보다 상측으로 돌출되는 돌출부(316b)가 구비될 수 있다.
여기서, 상기 돌출부(316b)의 내주면과 상기 안착부(316)의 내주면 사이에는 단차가 형성될 수 있다.
즉, 상기 안착부(316)의 내주면에서부터 외주면까지의 길이보다 상기 돌출부(316b)의 내주면에서부터 외주면까지의 길이가 더 작을 수 있다.
상기 돌출부(316b)는 반경 방향 외측으로 절곡되어 상기 코어(330)의 상면과 결합할 수 있다.
상기 코어(330)와 상기 안착부(316'')의 접촉 면적이 넓어지고, 상기 코어(330)의 상면의 일부 및 상기 코어(330)의 하면의 일부가 상기 안착부(316'')에 안착되므로 상기 스테이터(330)와 상기 안착부(316'')의 발거력이 향상될 수 있다.
도 3b를 참조하여, T1, W1, W2, W3, H1, H2, H3, L1, R1, W5 및 H5를 정의하면 다음과 같다.
T1: 베이스 플레이트의 두께, W1: 고정부의 내주면에서부터 안착부의 외주면까지의 길이, W2: 고정부의 외주면에서부터 안착부의 내주면까지의 길이, W3: 안착부의 내주면에서부터 안착부의 외주면까지의 길이, H1: 베이스 플레이트의 하면에서부터 안착부의 상면까지의 길이, H2: 베이스 플레이트의 하면에서부터 연장부의 하면까지의 길이, H3: 연장부의 상면에서부터 안착부의 상면까지의 길이, L1: 고정부의 내주면에서부터 안착부의 내주면까지의 길이, R1: 곡면형태로 구비되는 연장부의 내측단 및 안착부의 상단의 곡률반지름, W5: 돌출부의 내주면에서부터 외주면까지의 길이, H5: 돌출부의 축 방향 길이를 의미한다.
여기서, 본 발명의 제3 실시예에 따른 모터는 하기의 조건식 9 내지 18을 만족할 수 있다.
[조건식 9]
Figure 112012079436512-pat00037
[조건식 10]
Figure 112012079436512-pat00038
[조건식 11]
Figure 112012079436512-pat00039
[조건식 12]
Figure 112012079436512-pat00040
[조건식 13]
Figure 112012079436512-pat00041
[조건식 14]
Figure 112012079436512-pat00042
[조건식 15]
Figure 112012079436512-pat00043
[조건식 16]
Figure 112012079436512-pat00044
[조건식 17]
Figure 112012079436512-pat00045
[조건식 18]
Figure 112012079436512-pat00046

도 6은 본 발명의 제4 실시예에 따른 모터의 개략 단면도이고, 도 7a 및 도 7b는 본 발명의 제4 실시예에 따른 스테이터의 개략 단면도이며, 도 8은 본 발명의 제4 실시예에 따른 베이스 플레이트의 사시도이다.
도 6 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 제4 실시예에 따른 베이스 플레이트(410)는 연결부(413) 및 제2 공간부(S2)를 제외하고는 상기 제1 실시예에 따른 베이스 플레이트(310)와 동일하므로, 상기 연결부(413) 및 상기 제2 공간부(S2) 이외의 설명은 생략하기로 한다.
본 발명의 제4 실시예에 따른 베이스 플레이트(410)는 상기 슬리브(120)가 고정되는 고정부(411), 상기 고정부(411)의 일단에서 반경 방향 외측으로 연장되는 연장부(412), 코어(430)가 안착되는 안착부(414), 상기 연장부(412)와 상기 안착부(414)를 연결하는 연결부(413) 및 상기 안착부(414)에서 반경 방향 외측으로 연장되는 몸체부(415)를 포함할 수 있다.
상기 연결부(413)는 상기 연장부(412)와 상기 안착부(414)를 연결하는 구성일 수 있으며, 상기 연결부(413)의 상면은 평탄면일 수 있다.
본 발명의 제4 실시예에 따른 베이스 플레이트(410)에는 상기 고정부(411), 상기 연장부(412) 및 상기 안착부(414)가 둘러싸고 있는 제1 공간부(S1)가 구비될 수 있고, 상기 연장부(412), 상기 연결부(413) 및 상기 안착부(414)가 둘러싸고 있는 제2 공간부(S2)가 구비될 수 있다.
즉, 상기 연장부(412)의 외주면과 상기 안착부(414)의 내주면 사이에는 제2 공간부(S2)가 구비될 수 있다.
도 9a 및 도 9b는 본 발명의 제5 실시예에 따른 스테이터의 개략 단면도이고, 도 10은 본 발명의 제5 실시예에 따른 베이스 플레이트의 사시도이다.
도 9a 및 도 10을 참조하면, 본 발명의 제5 실시예에 따른 베이스 플레이트(410')는 연결부(413')를 제외하고는 상기 제4 실시예에 따른 베이스 플레이트(410')와 동일하므로, 상기 연결부(413') 이외의 설명은 생략하기로 한다.
본 발명의 제5 실시예에 따른 베이스 플레이트(410)는 상기 슬리브(120)가 고정되는 고정부(411), 상기 고정부(411)의 일단에서 반경 방향 외측으로 연장되는 연장부(412), 코어(430)가 안착되는 안착부(414), 상기 연장부(412)와 상기 안착부(414)를 연결하는 연결부(413') 및 상기 안착부(414)에서 반경 방향 외측으로 연장되는 몸체부(415)를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 연결부(413')의 상면은 곡률반지름 R1을 갖는 곡면형상일 수 있다.
도 7b 및 9b를 참조하여, T1, W1, W2, W3, H1, H2, H3, L1, R1, W4 및 H4를 정의하면 다음과 같다.
T1: 베이스 플레이트의 두께, W1: 고정부의 내주면에서부터 안착부의 외주면까지의 길이, W2: 고정부의 외주면에서부터 안착부의 내주면까지의 길이, W3: 안착부의 내주면에서부터 안착부의 외주면까지의 길이, H1: 베이스 플레이트의 하면에서부터 안착부의 상면까지의 길이, H2: 베이스 플레이트의 하면에서부터 연장부의 하면까지의 길이, H3: 연장부의 상면에서부터 안착부의 상면까지의 길이, L1: 고정부의 내주면에서부터 안착부의 내주면까지의 길이, R1: 곡면형태로 구비되는 연장부의 내측단 및 안착부의 상단의 곡률반지름, W4: 연장부의 외주면에서부터 안착부의 내주면까지의 길이, H4: 연장부의 하면에서부터 연장부의 상면까지의 길이를 의미한다.
여기서, 본 발명의 제4 실시예 및 제5 실시예에 따른 모터는 하기의 조건식 19 내지 28을 만족할 수 있다.
[조건식 19]
Figure 112012079436512-pat00047
[조건식 20]
Figure 112012079436512-pat00048
[조건식 21]
Figure 112012079436512-pat00049
[조건식 22]
Figure 112012079436512-pat00050
[조건식 23]
Figure 112012079436512-pat00051
[조건식 24]
Figure 112012079436512-pat00052
[조건식 25]
Figure 112012079436512-pat00053
[조건식 26]
Figure 112012079436512-pat00054
[조건식 27]
Figure 112012079436512-pat00055
[조건식 28]
Figure 112012079436512-pat00056

도 11은 베이스 플레이트의 축 방향 변형 정도를 나타낸 비교그래프이고, 도 12는 곡률반지름(R1)의 변형 정도를 나타낸 비교그래프이며, 도 13은 응력(MPa)의 비교그래프이고, 도 14는 스테이터의 강도 개선율을 나타낸 비교그래프이다.
여기서, 종래기술 1은 다이캐스팅 공법으로 제조된 베이스 플레이트를 나타내며, 종래기술 2는 다이캐스팅 공법으로 베이스 플레이트를 제조하고, 추가적으로 스테이터 홀더가 베이스 플레이트에 결합되어 스테이터를 고정시키는 구조를 나타낸다.
도 11 및 12를 참조하면, 축 방향으로의 하중이나 외부 충격 등이 가해진 경우에 종래기술과 본 발명에 따른 모터의 변형 정도를 비교해 볼 수 있다.
종래기술 1의 경우에 축 방향으로의 변형 정도가 제일 크며, 종래기술 2의 경우는 스테이터 홀더의 구성이 추가되므로 축 방향으로의 변형 정도가 종래기술 1보다는 작다.
또한, 종래기술 1의 경우에는 베이스 플레이트의 곡률반지름의 변형 정도가 제일 크고, 종래기술 2의 경우는 스테이터 홀더의 구성이 추가되므로 베이스 플레이트의 곡률반지름의 변형 정도가 종래기술 1에 비하여 개선된다.
본 발명의 제1 실시예, 제4 실시예 및 제5 실시예에 따른 모터의 경우에는 종래기술 2와 같이 별도로 스테이터 홀더의 구성을 추가하지 않아도 축 방향으로의 변형 및 베이스 플레이트의 곡률반지름의 변형이 일어나는 것을 감소시킬 수 있다.
즉, 본 발명의 베이스 플레이트는 철계의 강판이나 합금을 프레스 가공하여 제조하므로 강성을 향상시킬 수 있으며 축 방향으로의 하중이나 외부 충격이 있더라도 고정부, 안착부, 연결부 및 연장부의 구성에 의하여 지지될 수 있으므로, 베이스 플레이트가 변형되는 것을 방지할 수 있다.
도 13을 참조하면, 베이스 플레이트에 변형을 일으키는 단위면적당 작용하는 힘(응력)에 관하여 종래기술과 본 발명에 따른 모터를 비교해 볼 수 있다.
종래기술 2의 경우에는 별도로 스테이터 홀더의 구성이 추가되므로, 단위면적당 작용하는 힘이 분산될 수 있으므로 종래기술 1의 경우에 비하여 응력이 작을 수 있다.
본 발명의 제1 실시예, 제4 실시예 및 제5 실시예에 따른 모터의 경우에는 종래기술 2와 같이 별도로 스테이터 홀더의 구성을 추가하지 않아도 단위면적당 베이스 플레이트에 작용하는 힘을 감소시킬 수 있다.
도 14를 참조하면, 스테이터의 강도 개선율에 대하여 비교해 볼 수 있다.
본 발명에 따른 제2 실시예 및 제3 실시예의 경우는 베이스 플레이트와 스테이터의 접촉 면적이 확대되므로 결합력이 상승될 수 있으며, 따라서 스테이터의 강도가 개선되는 효과가 있다.
100: 유체 동압 베어링 어셈블리 110: 샤프트
120: 슬리브 130: 커버 플레이트
140: 스토퍼 200: 로터
210: 로터케이스 220: 마그네트
300: 스테이터 310: 베이스 플레이트
320: 코어 330: 코일
500, 600: 모터

Claims (28)

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  16. 샤프트를 회전 가능하도록 지지하는 슬리브;
    상기 슬리브가 고정되는 베이스 플레이트;
    상기 베이스 플레이트와 결합하고, 회전 구동력을 발생시키기 위한 코일이 권선되는 코어를 구비하는 스테이터; 및
    상기 스테이터에 대해 회전 가능하도록 상기 샤프트에 고정되며, 상기 코어와 대면하는 마그네트가 구비되는 로터; 를 포함하며,
    상기 베이스 플레이트는 상기 슬리브가 고정되는 고정부, 상기 고정부에서 반경 방향 외측으로 연장되는 연장부, 상기 스테이터가 안착되는 안착부, 상기 연장부와 상기 안착부를 연결하는 연결부 및 상기 안착부에서 반경 방향 외측으로 연장되는 몸체부를 구비하는 모터.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 연결부의 상면은 평탄면인 모터.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 연장부의 외주면과 상기 안착부의 내주면 사이에는 제2 공간부가 구비되는 모터.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 연결부의 상면은 곡면형상인 모터.
  20. 제16항에 있어서,
    상기 안착부의 외주면에는 단차부가 구비되고, 상기 코어는 상기 단차부에 안착되는 모터.
  21. 제16항에 있어서,
    상기 베이스 플레이트는 프레스 가공에 의하여 형성되는 모터.
  22. 제16항에 있어서,
    상기 고정부의 외주면과 상기 안착부의 내주면 사이에는 제1 공간부가 구비되는 모터.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 연장부의 외주면과 상기 안착부의 내주면 사이에는 제2 공간부가 구비되는 모터.
  24. 제16항에 있어서,
    상기 로터에는 상기 로터의 일면에서 돌출되는 주벽부가 구비되는 모터.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 주벽부의 내주면에는 스토퍼가 결합되는 모터.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 슬리브의 상부에는 반경 방향 외측으로 돌출되는 플랜지부가 형성되는 모터.
  27. 제25항에 있어서,
    상기 슬리브의 외주면과 상기 스토퍼의 내주면 사이에는 윤활 유체가 실링되도록 하는 실링부가 형성되는 모터.
  28. 제16항에 있어서,
    하기 조건식 19 내지 28을 만족하는 모터.
    [조건식 19]
    Figure 112012079436512-pat00075

    [조건식 20]
    Figure 112012079436512-pat00076

    [조건식 21]
    Figure 112012079436512-pat00077

    [조건식 22]
    Figure 112012079436512-pat00078

    [조건식 23]
    Figure 112012079436512-pat00079

    [조건식 24]
    Figure 112012079436512-pat00080

    [조건식 25]
    Figure 112012079436512-pat00081

    [조건식 26]
    Figure 112012079436512-pat00082

    [조건식 27]
    Figure 112012079436512-pat00083

    [조건식 28]
    Figure 112012079436512-pat00084

    (여기서, T1: 베이스 플레이트의 두께, W1: 고정부의 내주면에서부터 안착부의 외주면까지의 길이, W2: 고정부의 외주면에서부터 안착부의 내주면까지의 길이, W3: 안착부의 내주면에서부터 안착부의 외주면까지의 길이, H1: 베이스 플레이트의 하면에서부터 안착부의 상면까지의 길이, H2: 베이스 플레이트의 하면에서부터 연장부의 하면까지의 길이, H3: 연장부의 상면에서부터 안착부의 상면까지의 길이, L1: 고정부의 내주면에서부터 안착부의 내주면까지의 길이, R1: 곡면형태로 구비되는 연장부의 내측단 및 안착부의 상단의 곡률반지름, W4: 연장부의 외주면에서부터 안착부의 내주면까지의 길이, H4: 연장부의 하면에서부터 연장부의 상면까지의 길이)
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