KR101474113B1 - 스핀들 모터 및 이를 구비하는 기록 디스크 구동장치 - Google Patents

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Abstract

스테이터에 고정 설치되는 스테이터 코어와, 축 방향 중심이 상기 스테이터 코어의 축 방향 중심과 일치되도록 배치되는 구동 마그넷 및 원반 형상의 허브 바디와 상기 허브 바디의 가장자리로부터 축 방향 하측으로 연장 형성되어 상기 구동 마그넷이 내주면에 설치되는 마그넷 장착부 및 상기 마그넷 장착부로부터 반경 방향으로 연장 형성되는 디스크 지지부를 구비하는 로터 허브를 포함하며, 상기 스테이터는 베이스부재를 포함하여 구성되며, 상기 디스크 지지부의 저면과 상기 디스크 지지부의 저면에 대향 배치되는 베이스부재의 상면 중 적어도 하나에는 흡인 마그넷이 설치되며, 대향 배치되는 베이스부재의 상면 중 적어도 하나에는 흡인 마그넷이 설치되며, 상기 흡인 마그넷은 상기 디스크 지지부의 저면으로부터 만입 형성되는 설치홈에 삽입되어 설치되며, 상기 베이스부재의 상면에 형성된 장착홈에 삽입 설치되어 상기 흡인 마그넷과 연계하여 흡입력이 발생되도록 하는 풀링 플레이트를 더 포함하는 스핀들 모터가 개시된다.

Description

스핀들 모터 및 이를 구비하는 기록 디스크 구동장치{Spindle motor and recording disk driving device having the same}
본 발명은 스핀들 모터 및 이를 구비하는 기록 디스크 구동장치에 관한 것이다.
기록 디스크 구동장치(Hard disk drive, HDD)용 스핀들 모터에서 풀링력(Pulling Force)이란 로터의 과부상을 방지하기 위한 축 방향 하측을 향하는 힘을 말한다.
그리고, 스핀들 모터는 일반적으로 풀링력이 발생되는 구조를 채용하고 있다. 그리고, 풀링력은 외부 충격에 의한 로터의 과부상을 억제하는 역할을 수행하는 동시에 스핀들 모터가 뒤집어져 구동되는 경우 로터가 스테이터로부터 이탈되는 것을 방지하는 역할을 수행한다.
여기서, 풀링력을 발생시키는 구조에 대하여 간략하게 살펴보면, 첫번째로 구동 마그넷과 스테이터 코어의 축 방향 중심(다시 말해, 자기 중심)을 어긋하게 배치함으로써 풀링력을 발생시키는 구조가 있다.
즉, 구동 마그넷의 축 방향 중심이 스테이터 코어의 축 방향 중심보다 상부에 배치되는 경우 자기적인 중심이 어긋남으로써 구동 마그넷이 설치되는 허브에 베이스부재 측으로 풀링력이 작용하도록 하는 구조이다.
두번째로, 구동 마그넷에 대향 배치되도록 베이스부재에 강자성체인 풀링 플레이트를 설치하여 구동 마그넷과 풀링 플레이트의 상호작용에 의해 풀링력을 발생시키는 구조이다.
그런데, 상기한 두 구조는 하기와 같은 문제가 있다.
먼저, 구동 마그넷과 스테이터 코어의 축 방향 중심을 어긋하게 배치함으로써 풀링력을 발생시키는 구조는 구동 마그넷의 축 방향 길이가 불필요하게 길어짐으로써 구동 마그넷의 제조비용이 증가되는 문제가 있다.
나아가, 자기 중심이 어긋나게 배치됨으로써 구동 중 에코 노이즈 및 고주파 노이즈가 증가되어 소음이 커지는 문제가 있다.
또한, 풀링 플레이트를 구동 마그넷의 하부에 배치시켜 풀링력을 발생시키는 구조는 풀링력의 발생을 위한 구동 마그넷의 자기력을 이용하여야 하기 때문에 구동 마그넷에 의해 발생되는 구동 토크가 감소되는 문제가 있다. 이에 따라 구동 전류가 증가됨은 물론 자기적인 불균형으로 인해서 전자기적 노이즈를 발생시키는 문제가 있다.
일본 공개특허공보 제2005-45876호
로터의 과부상을 방지할 수 있는 동시에 구동 토크를 증가시킬 수 있는 스핀들 모터 및 이를 구비하는 기록 디스크 구동장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터는 스테이터에 고정 설치되는 스테이터 코어와, 축 방향 중심이 상기 스테이터 코어의 축 방향 중심과 일치되도록 배치되는 구동 마그넷 및 원반 형상의 허브 바디와 상기 허브 바디의 가장자리로부터 축 방향 하측으로 연장 형성되어 상기 구동 마그넷이 내주면에 설치되는 마그넷 장착부 및 상기 마그넷 장착부로부터 반경 방향으로 연장 형성되는 디스크 지지부를 구비하는 로터 허브를 포함하며, 상기 스테이터는 베이스부재를 포함하여 구성되며, 상기 디스크 지지부의 저면과 상기 디스크 지지부의 저면에 대향 배치되는 베이스부재의 상면 중 적어도 하나에는 흡인 마그넷이 설치되며, 상기 흡인 마그넷은 상기 디스크 지지부의 저면으로부터 만입 형성되는 설치홈에 삽입되어 설치되며, 상기 베이스부재의 상면에 형성된 장착홈에 삽입 설치되어 상기 흡인 마그넷과 연계하여 흡입력이 발생되도록 하는 풀링 플레이트를 더 포함될 수 있다.
상기 구동 마그넷과 상기 흡인 마그넷은 서로 다른 재질로 이루어질 수 있다.
상기 구동 마그넷과 상기 흡인 마그넷은 반경 방향에 대하여 이격 배치될 수 있다.
상기 흡인 마그넷은 Sr, Ba-Ferrite를 함유한 잔류자속밀도가 2 KGauss ~ 4 KGauss인 고무자석으로 이루어지며, 구동 마그넷은 잔류자속밀도가 6 KGauss ~ 15 KGauss인 희토류 자석으로 이루어질 수 있다.
삭제
상기 베이스부재는 반자성체 또는 비자성체 재질로 이루어질 수 있다.
상기 흡인 마그넷은 상기 디스크 지지부의 저면으로부터 만입 형성되는 설치홈에 삽입되어 설치되며, 상기 베이스부재는 상기 흡인 마그넷과 연계하여 흡인력이 발생되도록 강자성체 재질로 이루어질 수 있다.
상기 흡인 마그넷은 상기 베이스부재의 상면에 형성되는 장착홈에 삽입되어 설치되며, 상기 로터 허브는 상기 흡인 마그넷과 연계하여 흡인력이 발생되도록 강자성체 재질로 이루어질 수 있다.
상기 흡인 마그넷은 고리 형상을 가지거나, 원주방향을 따라 복수개가 이격 배치될 수 있다.
상기 베이스부재에는 상기 스테이터 코어가 외주면에 설치되는 설치부가 구비될 수 있다.
상기 스테이터는 상기 로터 허브와 연동하여 회전되는 샤프트를 지지하는 슬리브를 더 포함할 수 있다.
상기 스테이터는 상기 설치부에 고정 설치되는 하부 스러스트 부재와, 상기 하부 스러스트 부재에 하단부가 고정 설치되는 샤프트를 더 포함하며, 상기 로터 허브는 상기 샤프트를 축으로 하여 회전되는 슬리브로부터 연장 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기록 디스크 구동장치는 기록 디스크를 회전시키는 상기한 스핀들 모터와, 상기 스핀들 모터에 탑재된 기록 디스크의 정보를 검출하는 헤드를 상기 기록 디스크로 이송하는 헤드 이송부 및 상기 스핀들 모터와 헤드 이송부를 수용하는 하우징을 포함한다.
디스크 지지부와 베이스부재 중 적어도 하나에 설치되는 흡인 마그넷을 통해 로터의 과부상을 방지할 수 있는 동시에 구동 토크를 증가시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 스핀들 모터를 나타내는 개략 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 스핀들 모터에 구비되는 흡인 마그넷의 설치상태를 나타내기 위한 설명도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 스핀들 모터에 구비되는 흡인 마그넷의 변형 실시예를 설명하기 위한 설명도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 스핀들 모터를 나타내는 개략 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 스핀들 모터를 나타내는 개략 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제4 실시예에 따른 스핀들 모터를 나타내는 개략 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 기록 디스크 구동장치를 나타내는 개략 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 스핀들 모터를 나타내는 개략 단면도이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 스핀들 모터에 구비되는 흡인 마그넷의 설치상태를 나타내기 위한 설명도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 스핀들 모터(100)는 일예로서, 스테이터(110)와 로터(150)로 구성될 수 있다.
한편, 본 발명의 제1 실시예에 따른 스핀들 모터(100)는 기록 디스크를 회전시키는 기록 디스크 구동장치에 적용되는 모터일 수 있다.
그리고, 스테이터(110)는 로터(150)를 회전 가능하게 지지하는 모든 고정부재를 지칭하며, 로터(150)는 스테이터(110)에 지지되어 회전되는 회전부재를 지칭한다.
또한, 본 발명의 제1 실시예에 따른 스핀들 모터(100)의 스테이터(110)는 베이스부재(120), 슬리브(130) 및 스테이터 코어(140)를 포함하여 구성될 수 있다.
그리고, 본 발명의 제1 실시예에 따른 스핀들 모터(100)의 로터(150)는 샤프트(160), 로터 허브(170), 흡인 마그넷(180) 및 구동 마그넷(190)을 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 먼저 방향에 대한 용어를 정의하면, 축 방향은 도 1에서 볼 때 상,하 방향, 즉 샤프트(160)의 하부로부터 상부를 향하는 방향 또는 샤프트(160)의 상부로부터 하부를 향하는 방향을 의미하며, 반경 방향은 도 1에서 볼 때 좌,우 방향, 즉 로터 허브(170)의 외주면으로부터 샤프트(160)를 향하는 방향 또는 샤프트(160)로부터 로터 허브(170)의 외주면을 향하는 방향을 의미한다.
또한, 원주 방햐은 로터 허브(170) 및 샤프트(160)의 외주면을 따라 회전되는 방향을 의미한다.
베이스부재(120)는 슬리브(130)가 삽입 설치되는 설치부(122)를 구비할 수 있다. 설치부(122)는 축 방향 상부측으로 돌출 형성되며, 설치부(122)에는 슬리브(130)가 삽입 설치될 수 있도록 설치홀(122a)이 형성될 수 있다.
또한, 설치부(122)의 외주면에는 코일(102)이 권선되는 스테이터 코어(140)가 설치될 수 있다. 스테이터 코어(140)는 설치부(122)의 외주면에 접착제 또는 압입에 의한 방식에 의해 고정 설치될 수 있다.
한편, 베이스부재(120)의 상면에는 장착홈(124)이 형성될 수 있다. 장착홈(124)에는 흡인 마그넷(180)과 함께 로터(150)의 과부상을 방지하기 위한 풀링 플레이트(106)가 설치될 수 있다.
슬리브(130)는 상기한 설치부(122)에 삽입되어 고정 설치될 수 있다. 다시 말해, 슬리브(130)의 외주면 하단부는 설치부(122)의 내주면에 접착제, 용접, 압입 중 적어도 하나의 방식으로 접합될 수 있다.
한편, 슬리브(130)에는 샤프트(160)가 삽입 배치되는 축공(132)이 형성될 수 있다. 샤프트(160)는 축공(132)에 삽입 배치되어 슬리브(130)에 의해 회전 가능하게 지지될 수 있는 것이다.
또한, 슬리브(130)의 하단부에는 윤활유체의 누설을 방지하기 위한 커버부재(104)가 설치되는 장착홈(133)이 형성될 수 있다. 그리고, 커버부재(104)의 설치시 커버부재(104)의 상면과 샤프트(160)의 저면에 의해 윤활유체가 충진되는 베어링 간극이 형성될 수 있다.
여기서 베어링 간극에 대하여 살펴보기로 한다.
베어링 간극은 윤활유체가 충진되는 간극을 말한다. 즉, 슬리브(130)의 내주면과 샤프트(160)의 외주면에 의해 형성되는 간극과, 슬리브(130)와 로터 허브(170)에 의해 형성되는 간극 및 커버부재(104)와 샤프트(160)에 의해 형성되는 간극 및 샤프트(160)와 슬리브(130)의 저면에 의해 형성되는 간극 모두를 베어링 간극으로 정의한다.
그리고, 본 실시예에 따른 스핀들 모터(100)는 상기한 베어링 간극의 전체에 윤활유체가 충진되는 구조를 채용하고 있으며, 이러한 구조를 풀필(Full-fill)구조라고도 한다.
또한, 슬리브(130)의 내주면에는 샤프트(160)의 회전 구동시 유체 동압을 형성하기 위한 상,하부 레디얼 동압 그루브(134,135)가 형성될 수 있다. 그리고, 상,하부 레디얼 동압 그루브(134,135)는 소정 간격 이격되어 배치될 수 있으며, 헤링본 또는 스파이럴 형상을 가질 수 있다.
다만, 상기한 상,하부 레디얼 동압 그루브(134,135)는 슬리브(130)의 내주면에 형성되는 경우로 한정되지 않으며, 샤프트(160)의 외주면에 상,하부 레디얼 동압 그루브가 형성될 수 있을 것이다.
나아가, 슬리브(130)의 외주면 상단부는 로터 허브(170)와 함께 기액계면(F1)의 형성을 위해 경사지게 형성될 수 있다.
즉, 모세관 현상에 의해 윤활유체의 공기와의 기액계면(F1)이 형성되도록 하기 위해 슬리브(130)의 외주면 상단부는 경사지게 형성될 수 있다.
한편, 슬리브(130)의 상면에는 스러스트 동압 그루브(136)가 형성될 수 있다. 또한, 스러스트 동압 그루브(136)는 슬리브(130)의 상면에 대향 배치되는 로터 허브(170)의 저면에 형성될 수도 있을 것이다. 즉, 스러스트 동압 그루브(136)는 슬리브(130)의 상면 및 이에 대향 배치되는 로터 허브(170)의 저면 중 적어도 하나에 형성될 수 있다.
다만, 이에 한정되지 않으며 스러스트 동압 그루브(136)는 샤프트(160)의 저면 및 이에 대향 배치되는 커버부재(104)의 상면 중 적어도 하나에 형성될 수도 있다.
스테이터 코어(140)는 스테이터(110)에 고정 설치된다. 즉, 상기에서 살펴본 바와 같이 스테이터 코어(140)는 베이스부재(120)의 설치부(122)의 외주면에 고정 설치될 수 있다.
한편, 스테이터 코어(140)에는 코일(102)이 권선되며, 전원이 공급되는 경우 구동 마그넷(190)과의 전자기적 상호작용에 의해 로터(150)가 회전되는 구동력을 제공하는 역할을 수행한다.
샤프트(160)는 슬리브(130)에 삽입 배치되어 회전된다. 즉, 샤프트(160)는 슬리브(130)에 의해 회전 가능하게 지지될 수 있다. 또한, 샤프트(160)의 하단부에는 반경 방향 외측을 향하여 연장 형성되는 플랜지부(162)가 형성될 수 있으며, 플랜지부(162)는 샤프트(160)가 슬리브(130)의 상부측으로 이탈되는 것을 방지함과 동시에 샤프트(160)의 과부상을 방지하는 역할을 수행할 수 있다.
즉, 플랜지부(162)는 외부 충격으로 인하여 샤프트(160)가 슬리브(130)의 상부측으로 이탈되어 슬리브(130)로부터 분리되는 것을 방지한다. 그리고, 샤프트(160)의 회전 구동시 샤프트(160)가 소정 높이 부상되는데, 이 때 플랜지부(162)는 샤프트(160)가 과도하게 부상되는 것을 방지하는 역할을 수행한다.
또한, 샤프트(160)의 상단부에는 로터 허브(170)가 결합될 수 있다. 이를 위해 샤프트(160)가 슬리브(130)에 설치되는 경우 샤프트(160)의 상단부는 슬리브(130)의 상부로 돌출되도록 배치될 수 있다.
로터 허브(170)는 샤프트(160)의 상단부에 고정 설치되어 샤프트(160)와 연동하여 회전될 수 있다. 한편, 로터 허브(170)는 원반 형상의 허브 바디(172)와, 허브 바디(172)의 가장자리로부터 축 방향 하측으로 연장 형성되어 구동 마그넷(190)이 내주면에 설치되는 마그넷 장착부(174) 및 마그넷 장착부(174)로부터 반경 방향으로 연장 형성되는 디스크 지지부(176)를 구비할 수 있다.
한편, 마그넷 장착부(174)의 내주면에 설치되는 구동 마그넷(190)은 코일(102)이 권선되는 스테이터 코어(140)의 선단에 대향 배치된다. 이 때, 구동 마그넷(190)의 축 방향 축심은 스테이터 코어(140)의 축 방향 중심과 일치되도록 배치될 수 있다.
또한, 구동 마그넷(190)은 환고리 형상을 가질 수 있으며, 원주 방향을 따라 N극, S극이 교대로 착자되어 일정세기의 자기력을 발생시키는 영구자석일 수 있다.
여기서, 로터 허브(170)의 회전 구동에 대하여 간략하게 살펴보면, 스테이터 코어(140)에 권선된 코일(102)에 전원이 공급되면, 구동 마그넷(190)과 코일(102)이 권선된 스테이터 코어(140)와의 전자기적 상호작용에 의해 로터 허브(170)가 회전될 수 있는 구동력이 발생된다.
이에 따라, 로터 허브(170)가 회전되며, 로터 허브(170)의 회전에 의해 로터 허브(170)가 고정 설치되는 샤프트(160)가 로터 허브(170)와 연동하여 회전될 수 있다.
또한, 디스크 지지부(176)의 저면에는 흡인 마그넷(180)이 삽입 설치되는 설치홈(176a)이 형성될 수 있다.
흡인 마그넷(180)은 상기한 바와 같이 디스크 지지부(176)의 저면에 형성되는 설치홈(176a)에 삽입 설치된다. 그리고, 흡인 마그넷(180)은 베이스부재(120)에 설치되는 풀링 플레이트(106)에 대향 배치될 수 있다.
다시 말해, 흡입 마그넷(180)과 풀링 플레이트(106)는 서로 마주보도록 디스크 지지부(176)와 베이스부재(120)에 설치될 수 있다.
이에 따라, 로터 허브(170)에는 베이스부재(120) 측을 향하는 힘이 가해질 수 있다.
한편, 흡인 마그넷(180)은 구동 마그넷(190)과 서로 다른 재질로 이루어질 수 있다. 일예로서, 흡인 마그넷(180)은 구동 마그넷(190)으로부터 발생되는 자기력과의 간섭을 감소시킬 수 있도록 보다 작은 자기력을 발생시키는 재질로 이루어질 수 있다.
일예로서, 흡인 마그넷(180)은 고무자석으로 이루어질 수 있다. 다시 말해, 흡인 마그넷(180)은 Ba-Ferrite 분말 또는 Sr-Ferrite 분말에 NBR 고무를 혼합하여 제조되는 자석일 수 있다. 즉, 흡인 마그넷(180)은 잔류자속밀도가 2 ~ 4 KGauss인 Sr, Ba-Ferrite를 함유한 고무 자석일 수 있다.
또한, 구동 마그넷(190)은 희토류 자석으로 이루어질 수 있다. 일예로서, 구동 마그넷(190)은 잔류자속밀도가 6 ~ 15 KGauss인 Nd-Fe-B 계 자석일 수 있다.
그리고, 흡인 마그넷(180)과 구동 마그넷(190)은 조립이 용이할 수 있도록 쇼어 경도(shore scleroscope hardness)가 30 ~50 Hs일 수 있다.
나아가, 흡입 마그넷(180)은 구동 마그넷(190)과의 자기력 간섭을 억제하기 위해 구동 마그넷(190)으로부터 소정 간격 이격 배치될 수 있다.
일예로서, 흡인 마그넷(180)은 축 방향 및 반경 방향으로 구동 마그넷(190)으로부터 이격 배치될 수 있다.
이에 따라, 흡인 마그넷(180)은 구동 마그넷(190)에 의한 구동력의 감소를 억제하면서 로터 허브(170)에 베이스부재(120) 측을 향한 흡인력을 제공할 수 있다.
한편, 본 실시예에서는 흡인 마그넷(180)이 로터 허브(170)에 설치되며 풀링 플레이트(106)가 베이스부재(120)에 설치되는 경우를 예로 들어 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않으며 흡인 마그넷(180)이 베이스부재(120)에 설치되고 풀링 플레이트(106)가 로터 허브(170)에 설치될 수도 있을 것이다.
또한, 본 실시예에서는 도 2에 도시된 바와 같이 흡인 마그넷(180)이 고리 형상을 가지도록 로터 허브(170)에 설치되는 경우를 예로 들어 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않으며 흡인 마그넷(180a)은 도 3에 도시된 바와 같이 원주 방향을 따라 복수개가 이격 배치될 수 있다.
상기한 바와 같이, 스테이터 코어(140)의 축 방향 중심과 구동 마그넷(190)의 축 방향 중심이 일치되도록 배치됨으로써 구동 마그넷(190)의 축 방향 길이를 감소시켜 제조비용을 절감할 수 있다.
나아가, 스테이터 코어(140)와 구동 마그넷(190)의 자기 중심이 일치되도록 배치됨으로써 구동 중 에코 노이즈 및 고주파 노이즈의 발생을 저감시킬 수 있다.
나아가, 흡인 마그넷(180)과 풀링 플레이트(106)에 의해 흡인력을 발생시킴으로써, 구동 마그넷(190)의 자기력을 이용하지 않을 수 있어 구동 토크 감소를 방지할 수 있다.
이에 따라, 구동 전류를 감소시킬 수 있으며, 전자기적 노이즈 발생을 저감시킬 수 있다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 대하여 살펴보기로 한다. 다만, 상기에서 설명한 구성요소와 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 사용하여 도면에 도시하고 자세한 설명은 생략하기로 한다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 스핀들 모터를 나타내는 개략 단면도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 스핀들 모터(200)는 스테이터(210)와 로터(250)로 구성될 수 있다.
한편, 본 발명의 제2 실시예에 따른 스핀들 모터(200)의 스테이터(210)는 베이스부재(120), 슬리브(130) 및 스테이터 코어(140)를 포함하여 구성될 수 있다.
그리고, 본 발명의 제2 실시예에 따른 스핀들 모터(200)의 로터(250)는 샤프트(160), 로터 허브(270), 흡인 마그넷(280) 및 구동 마그넷(190)을 포함하여 구성될 수 있다.
그리고, 본 발명의 제2 실시예에 따른 스핀들 모터(200)에 구비되는 로터 허브(270)와 흡인 마그넷(280)을 제외한 나머지 구성들은 상기한 본 발명의 제1 실시예에 따른 스핀들 모터(100)에 구비되는 구성과 실질적으로 동일한 구성에 해당되므로, 자세한 설명을 생략하기로 한다.
흡인 마그넷(280)은 베이스부재(120)의 상면에 형성되는 장착홈(124)에 삽입되어 설치될 수 있다. 즉, 흡인 마그넷(280)은 로터 허브(270)의 디스크 지지부(276)의 저면에 대향 배치되도록 베이스부재(120)에 설치될 수 있다.
한편, 로터 허브(270)는 원반 형상의 허브 바디(272)와, 허브 바디(272)의 가장자리로부터 축 방향 하측으로 연장 형성되어 구동 마그넷(190)이 내주면에 설치되는 마그넷 장착부(274) 및 마그넷 장착부(274)로부터 반경 방향으로 연장 형성되는 디스크 지지부(276)를 구비할 수 있다.
나아가, 로터 허브(270)는 강자성체 재질로 이루어질 수 있다.
이에 따라, 흡인 마그넷(280)으로부터 발생되는 자기력에 의해 로터 허브(270)에 베이스부재(120) 측을 향한 인력이 가해질 수 있는 것이다.
이와 같이, 베이스부재(120)에 설치되는 흡인 마그넷(280)과 강자성체 재질로 이루어지는 로터 허브(270)를 통해 로터 허브(270)에 베이스부재(120) 측을 향하는 힘을 가할 수 있는 것이다.
나아가, 흡인 마그넷(280)은 상기한 구동 마그넷(190)과 서로 다른 재질로 이루어질 수 있다. 그리고, 흡인 마그넷(280)은 구동 마그넷(190)으로부터 소정 간격 이격 배치될 수 있다.
한편, 흡인 마그넷(280)은 고리 형상을 가지거나, 복수개로 이루어지되 원주 방향을 따라 이격 배치될 수도 있다.
이와 같이, 강자성체 재질로 이루어지는 로터 허브(270)와 흡인 마그넷(280)을 통해 로터 허브(270)에 베이스부재(120) 측을 향하는 힘을 가할 수 있으므로, 스테이터 코어(140)의 축 방향 중심과 구동 마그넷(190)의 축 방향 중심이 일치되도록 배치시킬 수 있다.
이에 따라, 구동 마그넷(190)의 축 방향 길이를 감소시켜 제조비용을 절감할 수 있는 동시에 구동 중 발생되는 에코 노이즈 및 고주파 노이즈를 저감시킬 수 있다.
나아가, 구동 마그넷(190)의 자기력을 이용하지 않을 수 있어 구동 토크 감소를 방지할 수 있다.
또한, 구동 전류를 감소시킬 수 있으며, 전자기적 노이즈 발생을 저감시킬 수 있다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 스핀들 모터를 나타내는 개략 단면도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 스핀들 모터(300)는 스테이터(310)와 로터(350)로 구성될 수 있다.
한편, 본 발명의 제2 실시예에 따른 스핀들 모터(300)의 스테이터(310)는 베이스부재(320), 슬리브(130) 및 스테이터 코어(140)를 포함하여 구성될 수 있다.
그리고, 본 발명의 제2 실시예에 따른 스핀들 모터(300)의 로터(350)는 샤프트(160), 로터 허브(170), 흡인 마그넷(180) 및 구동 마그넷(190)을 포함하여 구성될 수 있다.
그리고, 본 발명의 제3 실시예에 따른 스핀들 모터(300)에 구비되는 베이스부재(320)을 제외한 나머지 구성들은 상기한 본 발명의 제1 실시예에 따른 스핀들 모터(100)에 구비되는 구성과 실질적으로 동일한 구성에 해당되므로, 자세한 설명을 생략하기로 한다.
베이스부재(320)는 슬리브(130)가 삽입 설치되는 설치부(322)를 구비할 수 있다. 설치부(322)는 축 방향 상부측으로 돌출 형성되며, 설치부(322)에는 슬리브(130)가 삽입 설치될 수 있도록 설치홀(322a)이 형성될 수 있다.
또한, 설치부(322)의 외주면에는 코일(102)이 권선되는 스테이터 코어(140)가 설치될 수 있다. 스테이터 코어(140)는 설치부(322)의 외주면에 접착제 또는 압입에 의한 방식에 의해 고정 설치될 수 있다.
또한, 베이스부재(320)는 강자성체 재질로 이루어질 수 있다.
한편, 흡인 마그넷(180)은 로터 허브(170)의 디스크 지지부(176)에 설치되며, 고리 형상을 가지거나, 복수개로 이루어지되 원주 방향을 따라 이격 배치될 수도 있다.
이와 같이, 강자성체 재질로 이루어지는 베이스부재(320)와 흡인 마그넷(180)을 통해 로터 허브(170)에 베이스부재(320) 측을 향하는 힘을 가할 수 있으므로, 스테이터 코어(140)의 축 방향 중심과 구동 마그넷(190)의 축 방향 중심이 일치되도록 배치시킬 수 있다.
이에 따라, 구동 마그넷(190)의 축 방향 길이를 감소시켜 제조비용을 절감할 수 있는 동시에 구동 중 발생되는 에코 노이즈 및 고주파 노이즈를 저감시킬 수 있다.
나아가, 구동 마그넷(190)의 자기력을 이용하지 않을 수 있어 구동 토크 감소를 방지할 수 있다.
또한, 구동 전류를 감소시킬 수 있으며, 전자기적 노이즈 발생을 저감시킬 수 있다.
도 6은 본 발명의 제4 실시예에 따른 스핀들 모터를 나타내는 개략 단면도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 제4 실시에에 따른 스핀들 모터(400)는 일예로서, 스테이터(410)와 로터(460)로 구성될 수 있다.
한편, 스테이터(410)는 베이스부재(120), 하부 스러스트 부재(430), 샤프트(440), 상부 스러스트 부재(450) 등을 포함하여 구성될 수 있다.
그리고, 로터(460)는 회전체(465), 흡인 마그넷(180) 및 구동 마그넷(190)을 포함하여 구성될 수 있다.
그리고, 스테이터(410)의 베이스부재(120), 로터(460)의 흡인 마그넷(180)과 구동 마그넷(190)은 본 발명의 제1 실시예에 따른 스핀들 모터(100)에 구비되는 구성과 실질적으로 동일한 구성으로서, 여기서는 자세한 설명을 생략하기로 한다.
하부 스러스트 부재(430)는 중공의 컵 형상을 가질 수 있다. 즉, 하부 스러스트 부재(430)에는 샤프트(440)의 하단부가 삽입되어 고정될 수 있도록 설치홀(432)이 형성될 수 있다.
또한, 하부 스러스트 부재(430)는 원반부(434)와, 원반부(434)의 가장자리로부터 축 방향 상측으로 연장 형성되는 연장부(436)를 구비할 수 있다.
샤프트(440)는 하부 스러스트 부재(430)에 하단부가 고정 설치된다. 즉, 샤프트(440)의 하단부는 원반부(434)에 형성된 설치홀(432)에 삽입 설치될 수 있다.
그리고, 샤프트(440)는 로터(460)의 회전축으로서 역할을 수행하며, 로터(460)는 샤프트(44)를 축으로 하여 회전된다.
상부 스러스트 부재(450)는 샤프트(440)의 상단부에 고정 설치될 수 있다.
그리고, 상부 스러스트 부재(450)도 하부 스러스트 부재(430)와 유사한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상부 스러스트 부재(450)도 원형의 고리부(452)와, 고리부(452)로부터 축 방향 하측을 향하여 연장 형성되는 연장벽부(454)를 구비할 수 있다.
그리고, 원형의 고리부(452)에도 샤프트(440)의 상단부가 삽입되는 관통홀(452a)이 형성될 수 있다.
로터(460)의 회전체(465)는 하부 스러스트 부재(430), 샤프트(440), 상부 스러스트 부재(450)와 함께 베어링 간극을 형성하는 슬리브(470)와, 슬리브(470)로부터 연장 형성되는 로터 허브(475)로 구성될 수 있다.
한편, 본 실시예에서는 슬리브(470)와 로터 허브(475)가 일체로 형성되는 경우를 예로 들어 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않으며 슬리브(470)와 로터 허브(475)는 별도의 부재로 제조되어 결합될 수 있다.
슬리브(470)는 상기한 바와 같이 하부 스러스트 부재(430), 샤프트(440), 상부 스러스트 부재(450)와 함께 베어링 간극을 형성하며, 베어링 간극에는 윤활유체가 충진될 수 있다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터(100)는 상기한 베어링 간극 전체에 윤활유체가 충진되는 풀필(Full-fill)구조를 이룬다.
한편, 슬리브(470)의 외주면에는 상,하부 스러스트 부재(450,430)와 함께 윤활유체와 공기와의 계면이 형성되도록 상,하부 경사부(472,473)가 형성될 수 있다.
즉, 슬리브(470)의 외주면 상단부에는 상부 스러스트 부재(450)와 함께 기액계면이 형성될 수 있도록 상부 경사부(472)가 형성된다. 그리고, 베어링 간극에 충진된 윤활유체는 모세관 현상에 의해 상부 스러스트 부재(450)의 연장벽부(454)와 상부 경사부(472)에 의해 형성되는 공간에서 공기와의 계면을 형성한다.
그리고, 슬리브(470)의 외주면 하단부에는 하부 스러스트 부재(430)와 함께 기액계면이 형성될 수 있도록 하부 경사부(473)가 형성된다. 그리고, 베어링 간극에 충진되는 윤활유체는 모세관 현상에 의해 하부 스러스트 부재(430)의 연장부(436)와 하부 경사부(473)에 의해 형성된 공간에서 공기와의 계면을 형성한다.
또한, 슬리브(470)의 내주면에는 회전시 유체 동압을 발생시키기 위한 레디얼 동압 그루브(미도시)가 형성될 수 있다. 레디얼 동압 그루브는 헤링본 또는 스파이럴 형상을 가질 수 있으며, 상,하부 레디얼 동압 그루브로 구성될 수 있다.
나아가, 슬리브(470)의 저면과 이에 대향 배치되는 하부 스러스트 부재(430)의 대향면 중 적어도 하나 또는/및 슬리브(470)의 상면과 이에 대향 배치되는 상부 스러스트 부재(450)의 대향면 중 적어도 하나에는 스러스트 동압 그루브(미도시)가 형성될 수 있다. 스러스트 동압 그루브도 헤링본 또는 스파이럴 형상을 가질 수 있다.
로터 허브(475)는 슬리브(470)로부터 연장 형성될 수 있다. 그리고, 로터 허브(470)는 원반 형상의 허브 바디(476)와, 허브 바디(476)의 가장자리로부터 축 방향 하측으로 연장 형성되어 구동 마그넷(190)이 내주면에 설치되는 마그넷 장착부(477) 및 마그넷 장착부(477)로부터 반경 방향으로 연장 형성되는 디스크 지지부(478)를 구비할 수 있다.
한편, 마그넷 장착부(477)의 내주면에 설치되는 구동 마그넷(190)은 코일(102)이 권선되는 스테이터 코어(140)의 선단에 대향 배치된다. 이 때, 구동 마그넷(190)의 축 방향 축심은 스테이터 코어(140)의 축 방향 중심과 일치되도록 배치될 수 있다.
또한, 구동 마그넷(190)은 환고리 형상을 가질 수 있으며, 원주 방향을 따라 N극, S극이 교대로 착자되어 일정세기의 자기력을 발생시키는 영구자석일 수 있다.
여기서, 회전체(465)의 회전 구동에 대하여 간략하게 살펴보면, 스테이터 코어(140)에 권선된 코일(102)에 전원이 공급되면, 구동 마그넷(190)과 코일(102)이 권선된 스테이터 코어(140)와의 전자기적 상호작용에 의해 회전체(465)가 회전될 수 있는 구동력이 발생된다. 이에 따라, 회전체(465)가 회전되는 것이다.
또한, 디스크 지지부(478)의 저면에는 흡인 마그넷(180)이 삽입 설치되는 설치홈(478a)이 형성될 수 있다.
흡인 마그넷(180)은 상기한 바와 같이 디스크 지지부(478)의 저면에 형성되는 설치홈(478a)에 삽입 설치된다. 그리고, 흡인 마그넷(180)은 베이스부재(120)에 설치되는 풀링 플레이트(106)에 대향 배치될 수 있다.
다시 말해, 흡입 마그넷(180)과 풀링 플레이트(106)는 서로 마주보도록 디스크 지지부(478)와 베이스부재(120)에 설치될 수 있다.
이에 따라, 회전체(465)에는 베이스부재(120) 측을 향하는 힘이 가해질 수 있다.
한편, 흡인 마그넷(180)은 구동 마그넷(190)과 서로 다른 재질로 이루어질 수 있다. 일예로서, 흡인 마그넷(180)은 구동 마그넷(190)으로부터 발생되는 자기력과의 간섭을 감소시킬 수 있도록 보다 작은 자기력을 발생시키는 재질로 이루어질 수 있다.
나아가, 흡입 마그넷(180)은 구동 마그넷(190)과의 자기력 간섭을 억제하기 위해 구동 마그넷(190)으로부터 소정 간격 이격 배치될 수 있다.
일예로서, 흡인 마그넷(180)은 축 방향 및 반경 방향으로 구동 마그넷(190)으로부터 이격 배치될 수 있다.
이에 따라, 흡인 마그넷(180)은 구동 마그넷(190)에 의한 구동력의 감소를 억제하면서 로터 허브(475)에 베이스부재(120) 측을 향한 흡인력을 제공할 수 있다.
한편, 본 실시예에서는 흡인 마그넷(180)이 로터 허브(170)에 설치되며 풀링 플레이트(106)가 베이스부재(120)에 설치되는 경우를 예로 들어 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않으며 흡인 마그넷(180)이 베이스부재(120)에 설치되고 풀링 플레이트(106)가 로터 허브(475)에 설치될 수도 있을 것이다.
상기한 바와 같이, 스테이터 코어(140)의 축 방향 중심과 구동 마그넷(190)의 축 방향 중심이 일치되도록 배치됨으로써 구동 마그넷(190)의 축 방향 길이를 감소시켜 제조비용을 절감할 수 있다.
나아가, 스테이터 코어(140)와 구동 마그넷(190)의 자기 중심이 일치되도록 배치됨으로써 구동 중 에코 노이즈 및 고주파 노이즈의 발생을 저감시킬 수 있다.
나아가, 흡인 마그넷(180)과 풀링 플레이트(106)에 의해 흡인력을 발생시킴으로써, 구동 마그넷(190)의 자기력을 이용하지 않을 수 있어 구동 토크 감소를 방지할 수 있다.
이에 따라, 구동 전류를 감소시킬 수 있으며, 전자기적 노이즈 발생을 저감시킬 수 있다.
한편, 본 실시예는 상기한 본 발명의 제1 실시예에 따른 스핀들 모터(100)와 같이 흡인 마그넷(180)과 풀링 플레이트(106)가 구비되며 샤프트(440)가 고정 설치되는 고정축 구조를 가지는 경우를 예로 들어 설명하고 있다.
하지만, 이에 한정되지 않으며 상기한 본 발명의 제2,3 실시예에서와 같은 변형 실시예가 고정축 구조에 채용될 수도 있을 것이다.
이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 스핀들 모터가 장착된 기록 디스크 구동장치에 대하여 설명하기로 한다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 기록 디스크 구동장치를 도시한 개략 단면도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 기록 디스크 구동장치(500)는 하드 디스크 구동장치이며, 스핀들 모터(520), 헤드 이송부(520) 및 하우징(560)을 포함한다.
상기 스핀들 모터(520)는 상기에서 설명한 본 발명의 제1 내지 제4 실시예에 따른 스핀들 모터(100,200,300,400) 중 어느 하나일 수 있으며, 기록 디스크(D)를 탑재한다.
상기 헤드 이송부(540)는 상기 스핀들 모터(520)에 탑재된 기록 디스크(D)의 정보를 검출하는 헤드(542)를 검출하고자 하는 기록 디스크(D)의 면으로 이송시킨다. 상기 헤드(542)는 상기 헤드 이송부(540)의 지지부(544) 상에 배치된다.
상기 하우징(560)은 상기 모터(520)와 헤드 이송부(540)를 수용하는 내부공간을 형성하기 위해, 베이스 부재(522)와 상기 베이스 부재(522)의 상부를 차폐하는 탑커버(562)를 포함할 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.
100, 200, 300, 400 : 스핀들 모터
110, 210, 310, 410 : 스테이터
120, 320 : 베이스부재
130, 470 : 슬리브
140 : 스테이터 코어
150, 250, 350, 460 : 로터
160 : 샤프트
170, 270, 475 : 로터 허브
180, 280 : 흡인 마그넷
190 : 구동 마그넷
430 : 하부 스러스트 부재
440 : 샤프트
450 : 상부 스러스트 부재
500 : 기록 디스크 구동장치

Claims (13)

  1. 스테이터에 고정 설치되는 스테이터 코어;
    축 방향 중심이 상기 스테이터 코어의 축 방향 중심과 일치되도록 배치되는 구동 마그넷; 및
    원반 형상의 허브 바디와, 상기 허브 바디의 가장자리로부터 축 방향 하측으로 연장 형성되어 상기 구동 마그넷이 내주면에 설치되는 마그넷 장착부 및 상기 마그넷 장착부로부터 반경 방향으로 연장 형성되는 디스크 지지부를 구비하는 로터 허브;
    를 포함하며,
    상기 스테이터는 베이스부재를 포함하여 구성되며,
    상기 디스크 지지부의 저면과 상기 디스크 지지부의 저면에 대향 배치되는 베이스부재의 상면 중 적어도 하나에는 흡인 마그넷이 설치되며,
    상기 흡인 마그넷은 상기 디스크 지지부의 저면으로부터 만입 형성되는 설치홈에 삽입되어 설치되며,
    상기 베이스부재의 상면에 형성된 장착홈에 삽입 설치되어 상기 흡인 마그넷과 연계하여 흡입력이 발생되도록 하는 풀링 플레이트를 더 포함하는 스핀들 모터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 구동 마그넷과 상기 흡인 마그넷은 서로 다른 재질로 이루어지는 스핀들 모터.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 구동 마그넷과 상기 흡인 마그넷은 반경 방향에 대하여 이격 배치되는 스핀들 모터.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 흡인 마그넷은 Sr, Ba-Ferrite를 함유한 잔류자속밀도가 2 KGauss ~ 4 KGauss인 고무자석으로 이루어지며,
    구동 마그넷은 잔류자속밀도가 6 KGauss ~ 15 KGauss인 희토류 자석으로 이루어지는 스핀들 모터.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 베이스부재는 반자성체 또는 비자성체 재질로 이루어지는 스핀들 모터.
  7. 스테이터에 고정 설치되는 스테이터 코어;
    축 방향 중심이 상기 스테이터 코어의 축 방향 중심과 일치되도록 배치되는 구동 마그넷; 및
    원반 형상의 허브 바디와, 상기 허브 바디의 가장자리로부터 축 방향 하측으로 연장 형성되어 상기 구동 마그넷이 내주면에 설치되는 마그넷 장착부 및 상기 마그넷 장착부로부터 반경 방향으로 연장 형성되는 디스크 지지부를 구비하는 로터 허브;
    를 포함하며,
    상기 스테이터는 베이스부재를 포함하여 구성되며,
    상기 디스크 지지부의 저면과 상기 디스크 지지부의 저면에 대향 배치되는 베이스부재의 상면 중 적어도 하나에는 흡인 마그넷이 설치되며,
    상기 흡인 마그넷은 상기 디스크 지지부의 저면으로부터 만입 형성되는 설치홈에 삽입되어 설치되며,
    상기 베이스부재는 상기 흡인 마그넷과 연계하여 흡인력이 발생되도록 강자성체 재질로 이루어지는 스핀들 모터.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 흡인 마그넷은 상기 베이스부재의 상면에 형성되는 장착홈에 삽입되어 설치되며,
    상기 로터 허브는 상기 흡인 마그넷과 연계하여 흡인력이 발생되도록 강자성체 재질로 이루어지는 스핀들 모터.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 흡인 마그넷은 고리 형상을 가지거나, 원주방향을 따라 복수개가 이격 배치되는 스핀들 모터.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 베이스부재에는 상기 스테이터 코어가 외주면에 설치되는 설치부가 구비되는 스핀들 모터.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 스테이터는 상기 로터 허브와 연동하여 회전되는 샤프트를 지지하는 슬리브를 더 포함하는 스핀들 모터.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 스테이터는 상기 설치부에 고정 설치되는 하부 스러스트 부재와, 상기 하부 스러스트 부재에 하단부가 고정 설치되는 샤프트를 더 포함하며,
    상기 로터 허브는 상기 샤프트를 축으로 하여 회전되는 슬리브로부터 연장 형성되는 스핀들 모터.
  13. 기록 디스크를 회전시키는 청구항 제1항 내지 제항 및 제6항 내지 제12항 중 어느 한 항의 스핀들 모터;
    상기 스핀들 모터에 탑재된 기록 디스크의 정보를 검출하는 헤드를 상기 기록 디스크로 이송하는 헤드 이송부; 및
    상기 스핀들 모터와 헤드 이송부를 수용하는 하우징;
    을 포함하는 기록 디스크 구동장치.
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