KR101512536B1 - 스핀들 모터 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터는 스테이터에 대해서 회전 가능하게 설치되는 샤프트 및 상기 샤프트에 결합되며, 내경부 하부측에 축방향 하부를 향하여 돌출되는 돌출부가 구비되는 로터 케이스를 포함하며, 상기 샤프트에는 상기 로터 케이스의 두께 감소로 인한 결합력 감소를 보상토록 상기 돌출부가 삽입되는 축방향 상부측이 개구된 삽입홈을 형성하는 외벽부가 구비되며, 상기 삽입홈은 하부에 접착제가 충진될 수 있도록 상기 돌출부보다 축방향 길이가 길게 형성될 수 있다.

Description

스핀들 모터{Spindle motor}
본 발명은 스핀들 모터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 샤프트와 슬리브에 의해 베어링 간극이 형성되며 샤프트와 슬리브 중 어느 하나에 레디얼 동압 그루브가 구비되는 스핀들 모터에 관한 것이다.
일반적으로 기록 디스크 구동장치(Hard disk drive, HDD)에 사용되는 소형의 스핀들 모터에는 유체 동압 베어링 어셈블리가 구비되며, 유체 동압 베어링 어셈블리의 샤프트와 슬리브 사이에 형성된 베어링 간극(clearanec)에 오일과 같은 윤활 유체가 충진된다. 이와 같은 베어링 간극에 충진된 오일이 압축되면서 유체 동압을 형성하여 샤프트를 회전 가능하게 지지한다.
즉, 일반적으로 유체 동압 베어링 어셈블리는 축방향으로 스파이럴(spiral) 형태의 그루브와 원주방향으로 헤링본(harringbone) 형태의 그루브를 통해 동압을 발생시켜 모터 회전 구동의 안정성을 도모하고 있다.
한편, 최근의 기록 디스크 구동장치의 용량 증가에 따라 스핀들 모터의 구동 중 발생되는 진동을 감소시켜야 하는 기술적 과제에 직면해 있다. 즉, 스핀들 모터의 구동 중 발생되는 진동에 의한 에러 없이 구동 기록 디스크 구동장치가 구동되도록 하기 위해 스핀들 모터에 구비되는 유체 동압 베어링 어셈블리의 성능 향상이 요구되고 있다.
그리고, 유체 동압 베어링 어셈블리의 성능 향상을 위해서는 헤링본 형태의 그루브 사이 간격(즉, 베어링 스팬의 길이)을 넓혀 회전 중심을 상부측으로 이동시켜 모터의 구동 안정성을 도모하여야 한다.
한편, 최근에는 기록 디스크 구동장치의 박형화 추세에 따라, 스핀들 모터가 소형화, 박형화되는 추세에 있다.
이에 따라, 박형화를 구현하기 위하여 스핀들 모터에 구비되는 그루브 사이 간격, 즉 동압부의 길이를 감소시키거나 또는/및 샤프트에 결합되는 로터 케이스의 두께를 감소시켜 박형화를 구현할 수 있다.
그런데. 상기한 바와 같이 동압부의 길이를 감소시키면 회전 특성이 저하되는 문제가 있다. 즉, 베어링 스팬의 길이가 감소되어 로터의 회전 특성 저하로 연결되는 문제가 있다.
또한, 박형화를 위해 로터 케이스의 두께를 감소시키는 경우 샤프트와 로터 케이스의 접촉면적이 감소되어 종국적으로는 샤프트와 로터 케이스의 결합력이 약해지는 문제가 있다. 이 경우 외부로부터 충격이 가해지면 로터 케이스와 샤프트가 분리되는 문제가 있다.
본 발명은 로터 케이스와 샤프트의 결합력을 증대시킬 수 있으며, 스팬 길이를 증가시킬 수 있는 스핀들 모터를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터는 스테이터에 대해서 회전 가능하게 설치되는 샤프트 및 상기 샤프트에 결합되며, 내경부 하부측에 축방향 하부를 향하여 돌출되는 돌출부가 구비되는 로터 케이스를 포함하며, 상기 샤프트에는 상기 로터 케이스의 두께 감소로 인한 결합력 감소를 보상토록 상기 돌출부가 삽입되는 축방향 상부측이 개구된 삽입홈을 형성하는 외벽부가 구비되며, 상기 삽입홈은 하부에 접착제가 충진될 수 있도록 상기 돌출부보다 축방향 길이가 길게 형성될 수 있다.
상기 샤프트는 상기 로터 케이스가 결합되는 상단부와, 상기 상단부보다 큰 외경을 가지는 하단부로 이루어질 수 있다.
상기 외벽부의 외부면 외경은 상기 하단부와 동일한 외경을 가지며, 상기 외벽부의 상면은 상기 샤프트의 하단부와 상기 스테이터에 포함되는 슬리브의 내주면이 대향 배치되는 영역을 증가시키도록 상기 로터 케이스의 저면에 접촉될 수 있다.
상기 외벽부의 내부면은 상기 돌출부와의 접촉 면적을 증가시키도록 경사지게 형성될 수 있다.
삭제
상기 스테이터에 포함되는 슬리브의 상면은 상기 로터 케이스의 저면과 베어링 간극을 형성하도록 상기 외벽부의 상면보다 아래에 배치될 수 있다.
상기 돌출부는 상기 샤프트와 상기 로터 케이스의 결합력을 증대토록 횡단면이 다각형 형상을 가질 수 있다.
본 발명에 따르면, 삽입홈을 형성하는 외벽부를 구비하는 샤프트와, 삽입홈에 삽입 배치되는 돌출부를 구비하는 로터 케이스를 통해 로터 케이스와 샤프트의 결합력을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.
더하여, 로터 케이스와 샤프트의 결합력을 증대시킬 수 있으므로 로터 케이스의 두께를 감소시킬 수 있으며, 이에 따라 슬리브의 축방향 길이를 증가시킬 수 있으므로, 스팬 길이를 증가시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터를 나타내는 개략 단면도이다.
도 2는 도 1의 A 부를 나타내는 확대도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 샤프트, 로터 케이스 및 슬리브를 나타내는 부분 절개 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스핀들 모터를 나타내는 개략 단면도이다.
도 5는 도 4의 B부를 나타내는 확대도이다.
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 확대도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 샤프트, 로터 케이스 및 슬리브를 나타내는 부분 절개 분해 사시도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터(100)는 슬리브(120), 샤프트(140) 및 로터 케이스(160)를 포함하여 구성될 수 있다.
한편, 스핀들 모터(100)는 기록 디스크를 회전시키는 기록 디스크 구동장치에 적용되는 모터일 수 있으며, 로터(20)와 스테이터(40)를 포함하여 구성될 수 있다.
로터(20)는 스테이터(40)에 지지되어 회전하는 회전 부재를 의미하는 것으로, 스테이터(40)를 구성하는 스테이터 코어(42)와 대응하는 마그넷(26)이 설치되는 컵상의 로터 케이스(160)를 구비할 수 있다. 그리고, 상기한 환고리형의 마그넷(26)은 원주방향으로 N극, S극이 교대로 착자되어 일정세기의 자기력을 발생하는 영구자석일 수 있다.
또한, 스테이터(40)는 회전하는 부재를 제외한 모든 고정 부재를 의미하는 것으로, 스테이터 코어(42), 스테이터 코어(42)를 감싸는 권선코일(44), 베이스 부재(46), 슬리브(120)를 포함하여 구성될 수 있다.
한편, 로터 케이스(160)에 설치되는 마그넷(26)은 권선코일(44)이 권선되는 스테이터 코어(42)의 선단에 대향 배치되며, 마그넷(26)과 권선코일(44)이 권선된 스테이터 코어(42)와의 전자기적 상호작용으로 로터(20)가 회전된다.
다시 말해, 마그넷(26)과 권선코일(44)이 권선된 스테이터 코어(42)의 전자기적 상호작용으로 로터 케이스(160)가 회전되면, 이와 연동되어 로터(20)를 구성하는 샤프트(140) 등이 회전된다.
슬리브(120)는 베이스 부재(46)에 고정 설치된다. 즉, 슬리브(120)는 베이스 부재(46)에 구비되는 슬리브 하우징(46a)에 삽입 장착되며, 이때 슬리브(120)는 접착제에 의해 슬리브 하우징(46a)에 고정 설치될 수 있다.
한편, 슬리브(120)는 샤프트(140)가 삽입 설치될 수 있도록 원통 형상을 가진다. 즉, 슬리브(120)에는 샤프트(140)가 설치되는 설치홀(122)을 구비할 수 있다.
그리고, 샤프트(140)가 슬리브(120)에 설치되는 경우 샤프트(140)의 외부면과 슬리브(120)의 내부면은 소정 간격 이격 설치되어 베어링 간극을 형성한다. 이 베어링 간극에는 샤프트(140)의 회전시 유체 동압을 형성하기 위한 윤활유체가 충진된다.
그리고, 슬리브(120)의 내부면에는 유체 동압을 발생시키기 위한 레디얼 동압 그루브(124)가 형성될 수 있다. 그리고, 레디얼 동압 그루브(124)는 도 3에 도시된 바와 같이 상,하부 레디얼 동압 그루브(124a, 124b)로 구성될 수 있다.
한편, 스팬길이(S)는 상부 레디얼 동압 그루브(122a)에 의해 형성되는 유체 동압이 최대가 되는 영역과 하부 레디얼 동압 그루브(122b)에 의해 형성되는 유체 동압이 최대가 되는 영역과의 길이를 의미한다.
샤프트(140)는 슬리브(120)에 회전 가능하게 설치된다. 또한, 샤프트(140)는 로터 케이스(160)가 결합되는 상단부(142)와, 상단부보다 큰 외경을 가지는 하단부(144)로 이루어질 수 있다.
한편, 샤프트(140)가 슬리브(120)에 설치되는 경우 샤프트(140)의 하단부(144)가 슬리브(120)의 내주면에 대향 배치되도록 샤프트(140)는 슬리브(120)에 설치된다.
그리고, 샤프트(140)에는 슬리브(120)와 대향 배치되는 영역을 증가시켜 스팬 길이를 증가시킬 수 있도록 축방향 상부측이 개구된 삽입홈(146)을 형성하는 외벽부(148)가 구비될 수 있다.
또한, 외벽부(148)의 외부면 외경은 하단부(144)와 동일한 외경을 가지며, 외벽부(148)의 상면은 샤프트(140)의 하단부(144)와 슬리브(120)의 내주면이 대향 배치되는 영역을 증가시키도록 로터 케이스(160)의 저면에 접촉된다.
이에 대한 자세한 설명은 후술하기로 한다.
한편, 외벽부(148)의 내부면은 경사지게 형성될 수 있다. 즉, 외벽부(148)의 내부면은 로터 케이스(160)와의 결합력을 증가시킬 수 있도록 경사지게 형성될 수 있다.
그리고, 슬리브(120)의 상면은 로터 케이스(160)의 저면과 베어링 간극을 형성하도록 외벽부(148)의 상면보다 아래에 배치될 수 있다.
로터 케이스(160)는 샤프트(140)에 결합되며, 내경부 하부측에 축방향 하부를 향하여 돌출되는 돌출부(170)가 구비될 수 있다.
한편, 로터 케이스(160)는 샤프트(140)의 상단부(142)가 삽입되는 장착홀(162a)이 형성된 바다(162)와, 바디(162)의 가장자리로부터 연장 형성되어 마그넷(26)이 설치되는 마그넷 장착부(164)를 구비할 수 있다.
그리고, 돌출부(170)는 바디(162)의 저면으로부터 축방향 하측을 향하여 연장 형성되어 로터 케이스(160)가 샤프트(140)에 결합되는 경우 돌출부(170)는 샤프트(140)에 형성된 삽입홈(146)에 삽입된다.
또한, 로터 케이스(160)는 샤프트(140)에 접착제 또는/및 압입되어 결합되며, 이 경우 로터 케이스(160)와 샤프트(140)는 외부 충격이 가해지더라도 분리되는 것을 방지할 수 있도록 일정한 결합력을 가져야 한다.
즉, 장착홀(162a)을 형성하는 바디(162)의 내경부 축방향 길이는 샤프트(140)와 접촉 결합되어 일정 크기 이상의 결합력을 발생시킬 수 있는 길이가 되어야 한다.
이를 위해 로터 케이스(160)에는 돌출부(170)가 구비되며, 이에 따라 돌출부(170)에 의해 샤프트(140)와 로터 케이스(160)의 접촉 면적이 증가될 수 있으며, 결국 샤프트(140)와 로터 케이스(160)의 결합력이 보다 증대될 수 있다.
더하여, 샤프트(140)의 외벽부(148)에 의해 형성되는 삽입홈(146)에는 로터 케이스(160)와 샤프트(140)의 결합력을 증대시키기 위해 접착제가 충진된다.
또한, 삽입홈(146)은 접착제가 내부에 충진될 수 있도록 돌출부(170)보다 축방향 길이가 길게 형성될 수 있다. 그리고, 돌출부(170)는 삽입홈(146)의 형상에 대응되는 형상을 가질 수 있다. 즉, 돌출부(170)는 횡단면이 삼각형 형상을 가지도록 형성될 수 있다.
즉, 돌출부(170)가 삽입홈(146)에 삽입되도록 로터 케이스(160)가 샤프트(140)에 결합되므로, 로터 케이스(160)와 샤프트(140)의 결합력이 증대될 수 있다.
이에 따라, 로터 케이스(160)의 바디(162) 두께를 감소시킬 수 있으며, 이와 함께 슬리브(120)의 축방향 길이를 증가시킬 수 있다.
다시 말해, 돌출부(170)에 의해 로터 케이스(160)와 샤프트(140)의 결합력을 증가시킬 수 있어 로터 케이스(160)의 바디(162) 두께를 감소시키면서 슬리브(120)의 축방향 길이를 증가시킬 수 있다.
결국, 슬리브(120)의 내부면과 샤프트(140)의 하단부(144)가 대향 배치되는 영역이 증가될 수 있으며, 이에 따라 스팬 길이를 증가시킬 수 있다.
그리고, 돌출부(170)를 통해 로터 케이스(160)의 바디(162) 두께를 감소시키면서 슬리브(120)의 축방향 길이를 증가시킬 수 있다. 이에 따라 로터 케이스(160)와 샤프트(140)의 결합력은 로터 케이스(160)의 바디(162) 두께를 감소시키지 않는 경우와 비교하여 동일한 결합력을 가질 수 있는 것이다.
상기한 바와 같이, 돌출부(170)가 삽입홈(146)에 삽입 결합됨으로써, 로터 케이스(160)와 샤프트(140)의 접촉면적이 증가되어 로터 케이스(160)와 샤프트(140)의 결합력, 즉 발거력을 증가시킬 수 있다.
즉, 외부로부터 충격이 가해지는 경우 로터 케이스(160)와 샤프트(140)의 분리가 보다 방지될 수 있다.
더하여, 돌출부(170)가 구비되지 않는 경우와 비교하여 로터 케이스(160)와 샤프트(140)의 결합력은 유지되면서 샤프트(140)의 외부면와 슬리브(120)의 내부면이 대향 배치되는 영역을 증가시켜 스팬 길이를 증가시킬 수 있다.
결국, 스팬 길이를 증가시켜 스핀들 모터(100)의 회전특성을 향상시킬 수 있다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 스핀들 모터에 대하여 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스핀들 모터를 나타내는 개략 단면도이고, 도 5는 도 4의 B부를 나타내는 확대도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 스핀들 모터(200)는 슬리브(220), 샤프트(240) 및 로터 케이스(260)를 포함하여 구성될 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 스핀들 모터(200)에 구비되는 돌출부(270)와 외벽부(248)만이 상기한 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터(100)에 구비되는 구성과 차이가 있을 뿐, 다른 구성은 모두 동일하다.
따라서, 이하에서는 차이가 있는 돌출부(270)와 외벽부(248)에 대해서만 설명하고 다른 구성에 대한 설명은 상기한 설명에 갈음하고 여기서는 자세한 설명을 생략하기로 한다.
돌출부(270)는 외벽부(248)에 의해 형성되는 삽입홈(246)의 형상에 대응되는 형상을 가진다. 그리고, 돌출부(270)는 샤프트(240), 삽입홈(246)에 충진되는 접착제와의 접촉면적을 증가시키도록 횡단면이 다각형 형상을 가질 수 있다.
즉, 돌출부(270)의 횡단면의 형상은 사각형 형상을 가질 수 있다. 이에 따라, 돌출부(270)에 의한 샤프트(240)와 로터 케이스(260)의 결합력이 보다 증가될 수 있다.
100, 200 : 스핀들 모터 120, 220 : 슬리브
140, 240 : 샤프트 160, 260 : 로터 케이스
170, 270 : 돌출부

Claims (7)

  1. 스테이터와 로터를 포함하여 구성되는 스핀들 모터에 있어서,
    상기 스테이터에 대해서 회전 가능하게 설치되는 샤프트; 및
    상기 샤프트에 결합되며, 내경부 하부측에 축방향 하부를 향하여 돌출되는 돌출부가 구비되는 로터 케이스;
    를 포함하며,
    상기 샤프트에는 상기 로터 케이스의 두께 감소로 인한 결합력 감소를 보상토록 상기 돌출부가 삽입되는 축방향 상부측이 개구된 삽입홈을 형성하는 외벽부가 구비되며,
    상기 삽입홈은 하부에 접착제가 충진될 수 있도록 상기 돌출부보다 축방향 길이가 길게 형성되는 스핀들 모터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 샤프트는 상기 로터 케이스가 결합되는 상단부와, 상기 상단부보다 큰 외경을 가지는 하단부로 이루어지는 스핀들 모터.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 외벽부의 외부면 외경은 상기 하단부와 동일한 외경을 가지며,
    상기 외벽부의 상면은 상기 샤프트의 하단부와 상기 스테이터에 포함되는 슬리브의 내주면이 대향 배치되는 영역을 증가시키도록 상기 로터 케이스의 저면에 접촉되는 스핀들 모터.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 외벽부의 내부면은 상기 돌출부와의 접촉 면적을 증가시키도록 경사지게 형성되는 스핀들 모터.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 스테이터에 포함되는 슬리브의 상면은 상기 로터 케이스의 저면과 베어링 간극을 형성하도록 상기 외벽부의 상면보다 아래에 배치되는 스핀들 모터.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 돌출부는 상기 샤프트와 상기 로터 케이스의 결합력을 증대토록 횡단면이 다각형 형상을 가진 스핀들 모터.
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