KR101512542B1 - 스핀들 모터 - Google Patents

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KR101512542B1
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    • H02K5/1675—Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields using sliding-contact or spherical cap bearings radially supporting the rotary shaft at only one end of the rotor

Abstract

본 발명은 스핀들 모터에 관한 것으로서, 샤프트가 축방향 상측으로 돌출되고, 상기 샤프트와의 사이에 형성되는 베어링 간극에 오일이 충진되며, 상기 샤프트를 회전 가능하도록 지지하는 슬리브와, 축방향 상측으로 돌출되는 장착부를 구비하여 상기 장착부의 내측면에 상기 슬리브가 고정되는 베이스 부재 및 상기 샤프트의 상측에 고정되고, 내측면은 일부가 상기 슬리브의 외측면과 대응되고 외측면은 일부가 상기 장착부의 내측면과 대응되도록 축방향 하측으로 연장되는 주벽부를 구비하는 허브;를 포함하고, 상기 주벽부의 상기 장착부와 반경방향으로 대향하는 외측면에는 상기 장착부와의 간격이 축방향 하측으로 갈수록 넓어지는 부분이 형성되도록 적어도 하나의 단차가 구비될 수 있다.

Description

스핀들 모터{SPINDLE MOTOR}
본 발명은 스핀들 모터에 관한 것이다.
정보 저장 장치 중 하나인 하드 디스크 드라이브(HDD; Hard Disk Drive)는 기록재생헤드(read/write head)를 사용하여 디스크에 저장된 데이터를 재생하거나, 디스크에 데이터를 기록하는 장치이다.
이러한 하드 디스크 드라이브는 디스크를 구동시킬 수 있는 디스크 구동장치가 필요하며, 상기 디스크 구동장치에는 소형의 모터가 사용된다.
소형의 모터는 유체 동압 베어링 어셈블리가 이용되고 있으며, 상기 유체 동압 베어링 어셈블리의 회전부재와 고정부재 사이는 일정간격 이격하도록 하여 베어링 간극을 형성되고, 상기 베어링 간극에 오일이 개재되어 상기 오일에서 생기는 유체 압력으로 회전부재를 지지하게 된다.
이에 상기 회전부재와 고정부재 사이의 베어링 간극에는 오일이 채워지고, 상기 오일은 소정 위치에서 기액계면을 형성하면서 실링된다.
여기서, 상기 기액계면이 형성되는 부분은 모터의 작동과 비작동에 따라 지속적으로 변경되므로 별도의 캡 등으로 막아 놓을 수 없는 부분에 해당하며, 이에 따라 모터 자체로 또는 외부의 충격 등에 의해 오일이 기액계면에서 이탈하여 비산 또는 누설될 수 있는 문제점이 있다.
일본공개특허공보 제2010-286071호
본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 간단한 구조적 변경을 가하여 유체의 누설이 효율적으로 방지될 수 있도록 하는 스핀들 모터를 제공하고자 한다.
더욱 상세하게, 기액계면이 형성되는 부분의 외측, 즉 공기 측에서 기액계면 방향으로의 공기 흐름이 형성될 수 있도록 하는 구조를 구비하는 스핀들 모터를 제공하여 기액계면에서의 오일 이탈을 방지할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터는 샤프트가 축방향 상측으로 돌출되고, 상기 샤프트와의 사이에 형성되는 베어링 간극에 오일이 충진되며, 상기 샤프트를 회전 가능하도록 지지하는 슬리브; 축방향 상측으로 돌출되는 장착부를 구비하여 상기 장착부의 내측면에 상기 슬리브가 고정되는 베이스 부재; 및 상기 샤프트의 상측에 고정되고, 내측면은 일부가 상기 슬리브의 외측면과 대응되고 외측면은 일부가 상기 장착부의 내측면과 대응되도록 축방향 하측으로 연장되는 주벽부를 구비하는 허브;를 포함하고, 상기 주벽부의 상기 장착부와 반경방향으로 대향하는 외측면에는 상기 장착부와의 간격이 축방향 하측으로 갈수록 넓어지는 부분이 형성되도록 적어도 하나의 단차가 구비될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터에서 상기 주벽부의 외측면은 상기 장착부와의 간격이 축방향 하측으로 갈수록 넓어지도록 적어도 일부가 테이퍼지게 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터에서 상기 주벽부의 외측면은 상기 장착부와의 간격이 축방향 하측으로 갈수록 넓어지는 부분이 형성되도록 적어도 하나의 단차가 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터에서 상기 주벽부와 상기 장착부 사이 중 간격이 가장 좁은 부분은 래버린스 씰을 형성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터에서 상기 장착부의 내측면은 축방향 하측으로 갈수록 반경 방향 내측으로 돌출되도록 적어도 하나의 단차가 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터에서 상기 주벽부의 외측면은 상기 장착부의 내측면에 형성된 단차에 대응되도록 반경 방향 내측으로 단차지도록 형성되고, 상기 장착부의 내측면과 상기 주벽부의 외측면이 마주보는 대응면에 있어서 단차에 의해 구별되는 각 대응면의 간격은 축방향 하측으로 갈수록 커지도록 구비될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터에서 상기 주벽부의 외측면과 상기 장착부의 내측면 사이 간격이 가장 좁은 대응면은 래버린스 씰을 형성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터에서 상기 슬리브의 외측면과 상기 주벽부의 내측면 사이에는 기액계면이 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 하드 디스크 드라이브는 기판에 통해 인가되는 전원에 의해 디스크를 회전시키는 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항의 스핀들 모터; 상기 디스크의 데이터를 기록 및 재생하기 위한 자기 헤드; 및 상기 자기 헤드를 상기 디스크 상의 소정의 위치로 이동시키기 위한 헤드 구동부;를 포함할 수 있다.
본 발명은 간단한 구조적 변경으로 유체의 누설이 효율적으로 방지될 수 있도록 하는 스핀들 모터를 제공한다.
더욱 상세하게, 기액계면이 형성되는 부분의 외측, 즉 공기 측에서 기액계면 방향으로의 공기 흐름이 형성될 수 있도록 하는 구조를 구비하는 스핀들 모터를 제공하여 기액계면에서의 오일 이탈을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 스핀들 모터를 나타내는 개략 단면도이고,
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 스핀들 모터를 나타내는 개략 단면도이며,
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 스핀들 모터를 나타내는 개략 단면도이고,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 스핀들 모터를 이용하는 디스크 구동장치의 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 제1 실시예에 따른 스핀들 모터를 나타내는 개략 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 스핀들 모터(100)는 샤프트(111)와 슬리브(112)를 포함하는 유체 동압 베어링 어셈블리(110), 허브(121)를 포함하는 로터(120) 및 코일(132)이 권선되는 코어(131)를 포함하는 스테이터(130)를 포함할 수 있다.
유체 동압 베어링 어셈블리(110)는 샤프트(111), 슬리브(112), 스토퍼(111a) 및 허브(121)를 포함할 수 있으며, 상기 허브(121)는 후술할 로터(120)를 구성하는 구성인 동시에 상기 유체 동압 베어링 어셈블리(110)를 구성하는 구성일 수 있다.
우선, 방향에 대한 용어를 정의하면, 축방향은 도 1에서 볼 때, 상기 샤프트(111)를 기준으로 상하 방향을 의미하며, 반경방향 외측 및 내측 방향은 상기 샤프트(111)를 기준으로 상기 허브(121)의 외측단 방향 또는 상기 허브(121)의 외측단을 기준으로 상기 샤프트(111)의 중심방향을 의미할 수 있다.
아울러, 이하 설명에서 회전부재는 샤프트(111), 허브(121)를 포함하는 로터(120), 이에 장착되는 마그네트(125) 등을 포함하는 회전하는 부재이며, 고정부재는 상기 회전부재를 제외한 나머지 부재로 슬리브(112), 스테이터(130), 베이스 부재 등 상기 회전부재에 상대적으로 고정되어 있는 부재일 수 있다.
또한, 오일의 계면에서 외부와 연통로는 오일계면에서 모터의 외부와 연결되는 통로를 의미하며 상기 연통로로 공기의 출입이 가능할 수 있다.
상기 슬리브(112)는 상기 샤프트(111)의 상단이 축방향 상측으로 돌출되도록 상기 샤프트(111)를 지지할 수 있다. 상기 슬리브(112)는 Cu-Fe계 합금 분말 또는 SUS계 분말을 소결하여 형성될 수 있다. 다만, 이에 한정하는 것은 아니며 다양한 방식으로 제조가 가능하다.
여기서, 상기 샤프트(111)는 상기 슬리브(112)의 축공과 미소 간극을 가지도록 삽입되어 베어링 간극(C)의 역할을 하고, 상기 베어링 간극에는 오일이 충전되며 상기 샤프트(111)의 외경 및 상기 슬리브(112)의 내경 중 적어도 하나에 상하로 구비되는 래디얼 동압홈(114)에 의해 로터(120)의 회전을 부드럽게 지지할 수 있다.
상기 래디얼 동압홈(114)은 상기 슬리브(112)의 축공의 내부인 상기 슬리브(112)의 내측면에 형성되며, 상기 샤프트(111)의 회전 시에 상기 샤프트(111)가 상기 슬리브(112)와 소정 간격 이격된 상태로 부드럽게 회전할 수 있도록 압력을 형성시키게 된다.
다만, 상기 래디얼 동압홈(114)은 상기 언급한 바와 같이 상기 슬리브(112)의 내측면에 마련되는 것에 한정하지 않으며, 상기 샤프트(111)의 외경부에 마련되는 것도 가능하며, 갯수도 제한이 없다는 것을 밝혀둔다.
상기 래디얼 동압홈(114)은 헤링본 형상, 스파이럴 형상 및 나사선 형상 중 어느 하나일 수 있으며, 래디얼 동압을 발생시키는 형상이라면 그 형상에는 제한이 없다.
상기 슬리브(112)에는 슬리브(112)의 상부와 하부를 연통하도록 형성되는 순환홀(117)을 구비하여, 유체 동압 베어링 어셈블리(110) 내부의 오일의 압력을 분산시켜 평형을 유지할 수 있도록 할 수 있으며, 상기 유체 동압 베어링 어셈블리(110) 내부에 존재하는 기포 등을 순환에 의해 배출되도록 이동시킬 수 있다.
여기서, 상기 슬리브(112)의 하단에는 상기 샤프트(111)의 하단부에 반경방향 외측으로 돌출되도록 구비되는 스토퍼(111a)가 구비되어 스토퍼(111a)가 상기 슬리브(112)의 하단면에 걸림되어 샤프트(111) 및 로터(120)의 부상을 제한하도록 할 수 있다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 스핀들 모터(100)는 유체 베어링을 활용하게 되며, 통상 회전의 안정성을 위해 상하로 한 쌍의 래디얼 동압홈(114)을 구비하여 2개의 유체 베어링이 형성되도록 할 수 있다. 다만, 유체 동압 베어링을 이용하는 모터의 경우는 회전부재가 일정 높이 부상하여 바닥판(본 실시예에서 커버부재(113))과 접촉하지 않은 상태로 회전할 수 있도록 해야 하므로 지속적으로 유체를 축방향 하측으로 펌핑할 수 있다.
한편, 상기 상부 및 하부 래디얼 동압홈(114) 사이에는, 상기 슬리브(112) 및 상기 샤프트(111) 중 적어도 하나에 상기 슬리브(112)와 상기 샤프트(111)의 베어링 간극이 다른 부분보다 넓게 형성되도록 홈 형상의 리저버부(115)가 구비될 수 있다. 도면의 도시에서는 상기 리저버부(115)가 슬리브(112)의 내주면에 원주방향으로 구비되는 것이 도시되었으나, 이에 한정하는 것은 아니며 상기 리저버부는 샤프트(111)의 외주면에 원주방향으로 구비될 수 있다.
한편, 상기 슬리브(112)의 축방향 하부에는 간극을 유지한 상태로 상기 슬리브(112)와 결합하며, 상기 간극에는 오일을 수용하는 베이스 커버(113)가 결합될 수 있다.
상기 베이스 커버(113)는 상기 슬리브(112) 사이의 간극에 오일을 수용하여 그 자체로서 상기 샤프트(111)의 하면을 지지하는 베어링으로서의 기능을 수행할 수 있다.
허브(121)는 샤프트(111)와 결합하며, 상기 샤프트(111)와 연동하여 회전하는 회전부재로 유체 동압 베어링 어셈블리(110)를 구성하는 구성인 동시에 로터(120)를 구성할 수 있으므로, 이하 로터(120)에서 자세히 설명한다.
로터(120)는 스테이터(130)에 대하여 회전 가능하게 구비되는 회전 구조물이며, 후술할 코어(131)와 일정 간격을 두고 서로 대응되는 환고리형의 마그네트(125)를 외주면에 구비하는 허브(121)를 포함할 수 있다.
다시 말하면, 상기 허브(121)는 상기 샤프트(111)에 결합되어 상기 샤프트(111)와 연동하여 회전하는 회전부재일 수 있다.
여기서, 상기 마그네트(125)는 원주방향으로 N극, S극이 교대로 착자되어 일정 세기의 자기력을 발생시키는 영구자석으로 구비될 수 있다.
또한, 상기 허브(121)는 샤프트(111)의 상단에 고정되도록 하는 제1 원통형 벽부(122), 상기 제1 원통형 벽부(122)의 단부로부터 반경방향 외측으로 연장 형성되는 원판부(123), 상기 원판부(123)의 반경방향 외측 단부에서 하향 돌출되는 제2 원통형 벽부(124)를 포함할 수 있으며, 상기 제2 원통형 벽부(124)의 내주면에는 상기 마그네트(125)가 결합될 수 있다.
상기 허브(121)는 상기 슬리브(112)의 상측 외측부와 대응되도록 축방향 하측으로 연장되어 형성되는 주벽부(126)를 구비할 수 있다. 더욱 상세하게는 상기 원판부(123)에서 축방향 하측으로 연장되어 형성되는 주벽부(126)를 구비할 수 있다. 상기 슬리브(112)의 외측부와 상기 주벽부(126)의 내측부 사이에는 오일을 실링하는 기액계면이 형성될 수 있다.
또한, 상기 주벽부(126)의 내측면은 테이퍼지게 형성되어 상기 슬리브(112)의 외측면과의 간격이 축방향 하부로 갈수록 넓어지도록 하여 오일의 실링이 용이하도록 할 수 있다. 또한, 상기 슬리브(112)의 외측면을 테이퍼지도록 형성하여 오일의 실링이 용이하도록 할 수도 있다.
나아가, 상기 주벽부(126)의 외측면은 베이스 부재(133)에서 상측으로 돌출되는 장착부(134)의 적어도 일부의 내측면(135)과 대응하도록 형성되며, 상기 주벽부(126)와 상기 장착부(134) 사이의 간격은 축방향 하측으로 갈수록 넓어지는 부분이 형성되도록 상기 주벽부(126)의 외측면은 단차지거나 테이퍼지도록 형성할 수 있다. 이에 대해서는 스테이터(130)의 설명 이후에 더욱 상세히 후술하겠다.
스테이터(130)는 코일(132), 코어(131) 및 베이스 부재(133)를 포함할 수 있다.
다시 말하면, 상기 스테이터(130)는 전원인가 시 일정크기의 전자기력을 발생시키는 코일(132) 및 상기 코일(132)이 권선되는 복수 개의 코어(131)를 구비하는 고정 구조물일 수 있다.
상기 코어(131)는 패턴회로가 인쇄된 인쇄회로기판(미도시)이 구비되는 베이스 부재(133)의 상부에 고정 배치되고, 상기 권선코일(132)과 대응하는 베이스 부재(133)의 상면에는 상기 권선코일(132)을 하부로 노출시키도록 일정크기의 코일공이 복수개 관통형성될 수 있으며, 상기 권선코일(132)은 외부전원이 공급되도록 상기 인쇄회로기판(미도시)과 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 베이스 부재(133)는 상기 슬리브(112)의 외주면이 고정되고, 상기 코일(132)이 권선되는 코어(131)가 삽입될 수 있으며, 상기 베이스 부재(133)의 내측면 혹은 상기 슬리브(112)의 외측면에 접착제를 도포하여 조립될 수 있다.
또한, 상기 베이스 부재(133)에는 축방향 상측으로 돌출 형성되는 장착부(134)를 구비하여, 외측면에는 상기 코어(131)가 장착되고, 내측면의 일부에는 상술한 슬리브(112)가 끼움 고정되고 다른 일부(135)에는 상기 주벽부(126)의 외측면이 대응하도록 형성될 수 있다.
여기서, 본 발명에서는 상기 주벽부(126)와 상기 장착부(134) 사이의 간격은 축방향 하측으로 갈수록 넓어지는 부분이 형성되도록 할 수 있다. 이를 구현하는 방법으로는 상기 주벽부(126)와 상기 장착부(134)가 상호 마주보는 면을 테이퍼지거나 단차지게 형성할 수 있으며, 이에 대해서는 제1 내지 제3 실시예로 구분하여 상술한다.
먼저, 도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 스핀들 모터가 개시된다. 본 발명에서는 간단한 구조적 변경을 가하여 유체의 누설이 효율적으로 방지될 수 있도록 하는 스핀들 모터를 제공하고자 하는 것이다.
즉, 더욱 상세하게, 기액계면이 형성되는 부분의 외측, 즉 공기 측에서 기액계면 방향으로의 공기 흐름이 형성될 수 있도록 하는 구조를 형성하여 기액계면에서의 오일 이탈을 방지할 수 있도록 하는 스핀들 모터를 제공하고자 하는 것이다.
이에 본 발명의 제1 실시예에서는, 상기 장착부(134, 135)의 내측면은 축방향 하측으로 갈수록 반경 방향 내측으로 돌출되도록 적어도 하나의 단차(139)가 형성되고, 상기 주벽부(126)의 외측면은 상기 장착부(134, 135)의 내측면에 형성된 단차에 대응되도록 반경 방향 내측으로 단차지도록 형성되고, 상기 장착부(134, 135)의 내측면과 상기 주벽부(126)의 외측면이 마주보는 대응면에 있어서 단차(129)(139)에 의해 구별되는 각 대응면의 간격은 축방향 하측으로 갈수록 커지도록 구비할 수 있다. 여기서, 대응면의 간격은 반경방향으로의 거리를 의미할 수 있다.
즉, 도 1의 도시에서, 주벽부(126)의 외측면은 단차(129)를 기준으로 제1 외측면(127) 및 제2 외측면(128)으로 구분되고, 장착부(134, 135)의 내측면은 단차(139)를 기준으로 제1 내측면(137) 및 제2 내측면(138)으로 구분될 수 있다. 물론, 도 1의 도시에서는 단차(129)(139)가 하나만 구비되는 것으로 개시하였으나, 상기 단차는 2개 이상이 구비될 수 있으며, 상기 주벽부(126)의 외측면과 상기 장착부(134, 135)의 내측면은 단차의 수보다 하나가 더 많게 구비될 수 있다.
여기서, 상기 제1 외측면(127)과 상기 제1 내측면(137)이 마주보는 대응면의 간격(G1)은 상기 제2 외측면(128)과 상기 제2 내측면(138)이 마주보는 대응면의 간격(G2)보다 작게 구비될 수 있다.
나아가, 상기 제1 외측면(127)과 상기 제1 내측면(137)이 마주보는 대응면의 간격(G1)은 래버린스 씰을 형성할 수 있다. 즉, 상기 주벽부(126)의 외측면과 상기 장착부(134, 135)의 내측면 사이 간격이 가장 좁은 대응면은 래버린스 씰을 형성할 수 있다.
한편, 주벽부(126)의 외측면은 단차(129)를 기준으로 제1 외측면(127) 및 제2 외측면(128)으로 구분되는데, 스핀들 모터의 회전축(R)에서 상기 제1 외측면(127)까지의 회전반경을 제1 회전반경(R1)이라 하고, 스핀들 모터의 회전축(R)에서 상기 제2 외측면(128)까지의 회전반경을 제2 회전반경(R2)이라 하면, R1이 R2보다 더 크도록 형성될 수 있다.
본 발명에서 오일의 계면에서 외부와 연통로는 공기의 출입이 가능하며, 통로의 사이즈나 위치에 따라 형성되는 압력에 차이가 있을 수 있다. 즉, 연통로의 직경(단면의 넓이)이 커지면 유체(공기)의 압력이 낮아지고, 직경(단면의 넓이)가 작아지면 유체(공기)의 압력이 커질 수 있다. 또한, 회전축(R)을 중심으로 회전반경이 더 큰 부재에 인접하는 유체(공기)는 회전축(R)을 중심으로 회전반경이 더 작은 부재에 인접하는 유체(공기)보다 유체(공기)의 선속도가 크므로 회전축(R)을 중심으로 회전반경이 더 작은 부재에 인접하는 유체(공기)보다 유체(공기)의 압력이 클 수 있다.
본 발명은 상기한 원리를 이용한 것으로서, 도 1의 도시에서 보듯이, 오일이 실링되는 기액계면에서 연통로를 따라 더 먼 곳에 위치하는 대응면의 간격인 제1 간격(G1)이 더 가까운 곳에 위치하는 대응면의 간격인 제2 간격(G2)보다 더 작게 하여 유체(공기)의 압력이 제1 간격(G1)이 형성되는 부분이 제2 간격(G2)이 형성되는 부분보다 크게 하여 유체(공기)를 오일계면 방향(화살표 방향)으로 펌핑하는 힘이 자동적으로 형성되도록 할 수 있다.
나아가, 오일이 실링되는 기액계면에서 연통로를 따라 더 먼 곳에 위치하는 대응면의 간격인 제1 간격(G1)을 형성하는 제1 외측면(127)의 제1 회전반경(R1)이, 더 가까운 곳에 위치하는 대응면의 간격인 제2 간격(G2)을 형성하는 제2 외측면(128)의 제2 회전반경(R2)보다 크도록 하여 유체(공기)의 압력이 제1 간격(G1)이 형성되는 부분이 제2 간격(G2)이 형성되는 부분보다 크게 하여 유체(공기)를 오일계면 방향(화살표 방향)으로 펌핑하는 힘이 자동적으로 형성되도록 할 수 있다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 스핀들 모터를 나타내는 개략 단면도이다.
도 2를 참고하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 스핀들 모터는 주벽부(126)의 외측면과 장착부(134)의 내측면의 구조에만 차이가 있을 뿐 다른 구성은 모두 동일하므로, 차이가 있는 구성에 대해서만 상세히 기술하고 동일한 구성의 설명은 생략할 수 있다.
주벽부(126)의 외측면은 베이스 부재(133)에서 상측으로 돌출되는 장착부(134)의 적어도 일부의 내측면(136)과 대응하도록 형성되며, 상기 주벽부(126)와 상기 장착부(134) 사이의 간격은 축방향 하측으로 갈수록 넓어지는 부분이 형성되도록 상기 주벽부(126)의 외측면은 단차지도록 형성할 수 있다.
즉, 도 2에 도시되듯이, 상기 장착부(134, 136)의 내측면은 단차지거나 테이퍼 형상이 아닌 축방향으로 곧게 뻗은 면을 형성하고, 상기 주벽부(126)와 상기 장착부(134) 사이의 간격은 축방향 하측으로 갈수록 넓어지는 부분을 형성하도록 상기 주벽부(126)의 외측면을 단차지도록 형성할 수 있다.
즉, 도 2의 도시에서, 주벽부(126)의 외측면은 단차(129)를 기준으로 제1 외측면(127) 및 제2 외측면(128)으로 구분될 수 있다. 물론, 도 1의 도시에서는 단차(129)가 하나만 구비되는 것으로 개시하였으나, 상기 단차는 2개 이상이 구비될 수 있으며, 상기 주벽부(126)의 외측면은 단차의 수보다 하나가 더 많게 구비될 수 있다.
여기서, 상기 제1 외측면(127)과 상기 장착부(134, 136)의 내측면이 마주보는 대응면의 간격(G3)은 상기 제2 외측면(128)과 상기 장착부(134, 136)의 내측면이 마주보는 대응면의 간격(G4)보다 작게 구비될 수 있다.
나아가, 상기 제1 외측면(127)과 상기 장착부(134, 136)의 내측면이 마주보는 대응면의 간격(G3)은 래버린스 씰을 형성할 수 있다. 즉, 상기 주벽부(126)의 외측면과 상기 장착부(134, 136)의 내측면 사이 간격이 가장 좁은 대응면은 래버린스 씰을 형성할 수 있다.
한편, 주벽부(126)의 외측면은 단차(129)를 기준으로 제1 외측면(127) 및 제2 외측면(128)으로 구분되는데, 스핀들 모터의 회전축(R)에서 상기 제1 외측면(127)까지의 회전반경을 제1 회전반경(R1)이라 하고, 스핀들 모터의 회전축(R)에서 상기 제2 외측면(128)까지의 회전반경을 제2 회전반경(R2)이라 하면, R1이 R2보다 더 크도록 형성될 수 있다.
본 발명에서 오일의 계면에서 외부와 연통로는 공기의 출입이 가능하며, 통로의 사이즈나 위치에 따라 형성되는 압력에 차이가 있을 수 있다. 즉, 연통로의 직경(단면의 넓이)이 커지면 유체(공기)의 압력이 낮아지고, 직경(단면의 넓이)가 작아지면 유체(공기)의 압력이 커질 수 있다. 또한, 회전축(R)을 중심으로 회전반경이 더 큰 부재에 인접하는 유체(공기)는 회전축(R)을 중심으로 회전반경이 더 작은 부재에 인접하는 유체(공기)보다 유체(공기)의 선속도가 크므로 회전축(R)을 중심으로 회전반경이 더 작은 부재에 인접하는 유체(공기)보다 유체(공기)의 압력이 클 수 있다.
본 발명은 상기한 원리를 이용한 것으로서, 도 2의 도시에서 보듯이, 오일이 실링되는 기액계면에서 연통로를 따라 더 먼 곳에 위치하는 대응면의 간격인 제3 간격(G3)이 더 가까운 곳에 위치하는 대응면의 간격인 제4 간격(G4)보다 더 작게 하여 유체(공기)의 압력이 제3 간격(G3)이 형성되는 부분이 제4 간격(G4)이 형성되는 부분보다 크게 하여 유체(공기)를 오일계면 방향(화살표 방향)으로 펌핑하는 힘이 자동적으로 형성되도록 할 수 있다.
나아가, 오일이 실링되는 기액계면에서 연통로를 따라 더 먼 곳에 위치하는 대응면의 간격인 제3 간격(G3)을 형성하는 제1 외측면(127)의 제1 회전반경(R1)이, 더 가까운 곳에 위치하는 대응면의 간격인 제4 간격(G4)을 형성하는 제2 외측면(128)의 제2 회전반경(R2)보다 크도록 하여 유체(공기)의 압력이 제3 간격(G3)이 형성되는 부분이 제4 간격(G4)이 형성되는 부분보다 크게 하여 유체(공기)를 오일계면 방향(화살표 방향)으로 펌핑하는 힘이 자동적으로 형성되도록 할 수 있다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 스핀들 모터를 나타내는 개략 단면도이다.
도 3을 참고하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 스핀들 모터는 주벽부(126)의 외측면과 장착부(134)의 내측면의 구조에만 차이가 있을 뿐 다른 구성은 모두 동일하므로, 차이가 있는 구성에 대해서만 상세히 기술하고 동일한 구성의 설명은 생략할 수 있다.
주벽부(126)의 외측면은 베이스 부재(133)에서 상측으로 돌출되는 장착부(134)의 적어도 일부의 내측면(136)과 대응하도록 형성되며, 상기 주벽부(126)와 상기 장착부(134) 사이의 간격은 축방향 하측으로 갈수록 넓어지는 부분이 형성되도록 상기 주벽부(126)의 외측면은 테이퍼지도록 형성할 수 있다.
즉, 도 3에 도시되듯이, 상기 장착부(134, 136)의 내측면은 단차지거나 테이퍼 형상이 아닌 축방향으로 곧게 뻗은 면을 형성하고, 상기 주벽부(126)와 상기 장착부(134) 사이의 간격은 축방향 하측으로 갈수록 넓어지는 부분을 형성하도록 상기 주벽부(126)의 외측면을 테이퍼지도록 형성할 수 있다.
도 3의 도시에서, 주벽부(126)의 외측면 중 적어도 일부는 축방향 하측으로 갈수록 반경방향 내측으로 테이퍼지도록 형성할 수 있다. 물론, 도 3의 도시에서는 주벽부(126)의 외측면이 대부분 테이퍼지도록 형성되었으나, 이는 예시이며, 주벽부의 일부만 테이퍼지도록 형성할 수 있다.
여기서, 상기 주벽부(126) 외측면과 상기 장착부(134, 136)의 내측면이 마주보는 대응면의 간격은 축방향 상측이 축방향 하측보다 작게 구비될 수 있다.
나아가, 상기 주벽부(126) 외측면과 상기 장착부(134, 136)의 내측면이 마주보는 대응면 중 상기 주벽부(126)의 테이퍼가 시작되는 최상측 부분의 간격은 래버린스 씰을 형성할 정도로 작게 형성할 수 있다. 즉, 상기 주벽부(126)의 외측면과 상기 장착부(134, 136)의 내측면 사이 간격이 가장 좁은 대응면은 래버린스 씰을 형성할 수 있다.
한편, 스핀들 모터의 회전축(R)에서 상기 주벽부(126) 외측면까지의 회전반경은 축방향 하측으로 갈수록 더 크도록 형성될 수 있다.
본 발명에서 오일의 계면에서 외부와 연통로는 공기의 출입이 가능하며, 통로의 사이즈나 위치에 따라 형성되는 압력에 차이가 있을 수 있다. 즉, 연통로의 직경(단면의 넓이)이 커지면 유체(공기)의 압력이 낮아지고, 직경(단면의 넓이)가 작아지면 유체(공기)의 압력이 커질 수 있다. 또한, 회전축(R)을 중심으로 회전반경이 더 큰 부재에 인접하는 유체(공기)는 회전축(R)을 중심으로 회전반경이 더 작은 부재에 인접하는 유체(공기)보다 유체(공기)의 선속도가 크므로 회전축(R)을 중심으로 회전반경이 더 작은 부재에 인접하는 유체(공기)보다 유체(공기)의 압력이 클 수 있다.
본 발명은 상기한 원리를 이용한 것으로서, 도 3의 도시에서 보듯이, 오일이 실링되는 기액계면에서 연통로를 따라 더 먼 곳에 위치하는 대응면의 간격이 더 가까운 곳에 위치하는 대응면의 간격보다 더 작게 하여, 연통로를 따라 더 먼 곳에 위치하는 대응면 사이의 유체(공기)의 압력이 더 가까운 곳에 위치하는 대응면 사이의 유체(공기)의 압력보다 더 크게 하여 유체(공기)를 오일계면 방향(화살표 방향)으로 펌핑하는 힘이 자동적으로 형성되도록 할 수 있다.
나아가, 오일이 실링되는 기액계면에서 연통로를 따라 더 먼 곳에 위치하는 대응면의 간격을 형성하는 주벽부(126)의 외측면의 회전반경이, 더 가까운 곳에 위치하는 대응면의 간격을 형성하는 주벽부(126)의 외측면의 회전반경보다 크도록 하여, 연통로를 따라 더 먼 곳에 위치하는 대응면 사이의 유체(공기)의 압력이 더 가까운 곳에 위치하는 대응면 사이의 유체(공기)의 압력보다 더 크게 하여 유체(공기)를 오일계면 방향(화살표 방향)으로 펌핑하는 힘이 자동적으로 형성되도록 할 수 있다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 스핀들 모터(100)(200)(300)가 장착된 기록 디스크 구동장치(800)는 하드 디스크 구동장치이며, 스핀들 모터(100)(200)(300), 헤드 이송부(810) 및 하우징(820)을 포함할 수 있다.
상기 스핀들 모터(100)(200)(300)는 상기에서 설명한 본 발명의 모터의 특징을 모두 가지며, 기록 디스크(830)를 탑재할 수 있다.
상기 헤드 이송부(810)는 상기 스핀들 모터(100)(200)(300)에 탑재된 기록 디스크(830)의 정보를 검출하는 헤드(815)를 검출하고자 하는 기록 디스크의 면으로 이송시킬 수 있다.
여기서, 상기 헤드(815)는 상기 헤드 이송부(810)의 지지부(817) 상에 배치될 수 있다.
상기 하우징(820)은 상기 스핀들 모터(100)(200)(300)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, 200, 300: 스핀들 모터
110: 유체 동압 베어링 어셈블리
111: 샤프트
112: 슬리브
113: 베이스 커버
120: 로터
121: 허브
122: 제1 원통형 벽부
123: 원반부
124: 제2 원통형 벽부
130: 스테이터

Claims (9)

  1. 샤프트가 축방향 상측으로 돌출되고, 상기 샤프트와의 사이에 형성되는 베어링 간극에 오일이 충진되며, 상기 샤프트를 회전 가능하도록 지지하는 슬리브;
    축방향 상측으로 돌출되는 장착부를 구비하여 상기 장착부의 내측면에 상기 슬리브가 고정되는 베이스 부재; 및
    상기 샤프트의 상측에 고정되고, 내측면은 일부가 상기 슬리브의 외측면과 대응되고 외측면은 일부가 상기 장착부의 내측면과 대응되도록 축방향 하측으로 연장되는 주벽부를 구비하는 허브;를 포함하고,
    상기 주벽부의 상기 장착부와 반경방향으로 대향하는 외측면에는 상기 장착부와의 간격이 축방향 하측으로 갈수록 넓어지는 부분이 형성되도록 적어도 하나의 단차가 구비되는 스핀들 모터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 주벽부의 외측면은 상기 장착부와의 간격이 축방향 하측으로 갈수록 넓어지도록 적어도 일부가 테이퍼지게 형성되는 스핀들 모터.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 주벽부와 상기 장착부 사이 중 간격이 가장 좁은 부분은 래버린스 씰을 형성하는 스핀들 모터.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 장착부의 내측면은 축방향 하측으로 갈수록 반경 방향 내측으로 돌출되도록 적어도 하나의 단차가 형성되는 스핀들 모터.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 주벽부의 외측면은 상기 장착부의 내측면에 형성된 단차에 대응되도록 반경 방향 내측으로 단차지도록 형성되고,
    상기 장착부의 내측면과 상기 주벽부의 외측면이 마주보는 대응면에 있어서 단차에 의해 구별되는 각 대응면의 간격은 축방향 하측으로 갈수록 커지도록 구비되는 스핀들 모터.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 주벽부의 외측면과 상기 장착부의 내측면 사이 간격이 가장 좁은 대응면은 래버린스 씰을 형성하는 스핀들 모터.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 슬리브의 외측면과 상기 주벽부의 내측면 사이에는 기액계면이 형성되는 스핀들 모터.
  9. 기판에 통해 인가되는 전원에 의해 디스크를 회전시키는 제1항, 제2항, 제4항, 제5항, 제6항 제7항 및 제8항 중 어느 한 항의 스핀들 모터;
    상기 디스크의 데이터를 기록 및 재생하기 위한 자기 헤드; 및
    상기 자기 헤드를 상기 디스크 상으로 이동시키기 위한 헤드 구동부;를 포함하는 하드 디스크 드라이브.
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