KR101516041B1 - 스핀들 모터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 회전축, 허브 및 마그네트를 포함하는 회전부와, 상기 회전축을 지지하는 슬리브 및 상기 마그네트와 대향되는 전기자를 포함하는 고정부로 이루어지고, 유체동압 베어링부를 형성하기 위해 작업유체가 충전된 스핀들 모터로서, 상기 고정부는 상기 회전축의 하단부를 지지하고, 작업유체를 실링하는 탄성커버를 포함하고, 회전축의 하부를 회전축방향으로 휘어짐 이동이 가능한 탄성커버로 지지함에 따라, 회전축의 승강시 상기 탄성커버가 연동되고, 이에 따라 회전축, 슬리브 및 실링부재 사이의 체적변동 및 작업유체의 이동을 최소화함으로써, 유체동압시스템이 안정되어 오일계면의 파괴 및 오일리크를 방지할 수 있다.

Description

스핀들 모터 {Spindle Motor}

본 발명은 스핀들 모터에 관한 것이다.

일반적으로, 하드디스크 등 기록 디스크의 구동장치로 사용되는 스핀들 모터는 모터의 회전시에 회전축와 슬리브 사이의 틈에 저장되는 오일(Oil) 등의 윤활유체와 이에 의해 발생된 동압을 이용하는 유체동압 베어링이 다양하게 이용되고 있다.

보다 구체적으로, 원심력에 의한 윤활유의 가동압만으로 샤프트의 축강성을 유지시키는 유체동압 베어링이 구비된 스핀들 모터는 윈심력을 기반으로 하기 때문에 금속마찰이 없고 고속회전일수록 안정감이 상승하여 소음과 진동의 발생이 적으며, 회전물의 고속회전이 볼베어링을 갖는 모터보다 순조롭기 때문에, 하이엔드용 광디스크장치, 자기디스크장치에 주로 적용된다.

이러한 특징을 갖는 스핀들 모터에 구비되는 유체동압 베어링은 회전중심인 샤프트와, 상기 샤프트에 조립되어 습동면을 형성하는 금속제 슬리브로 구성되며, 이들중 어느 한쪽면에 헤링본(herringbone) 또는 스파이럴(spiral)상의 동압발생용 홈(groove)을 형성된다. 그리고, 상기 샤프트와 슬리브사이의 습동면에 미세하게 형성되는 간극에 윤활용 오일인 유체를 채움으로써, 습동면의 홈에서 발생되는 동압에 의해서 마찰부재가 서로 비접촉상태가 되도록 하여 회전구동시 마찰부하를 저감 시키고, 회전부재인 로터를 지지하는 구조의 베어링부재이다.

그러나 상기 스핀들 모터는 휴대용으로 많이 이용됨에 따라, 내충격성이 요구되고, 외부의 충격에 의해 오일계면이 파괴되고, 유체가 누설되는 문제점을 지니고 있다.

보다 구체적으로, 도 1a 및 도 1b는 종래기술에 따른 스핀들 모터의 개략적인 사용상태도이다. 도 1a에 도시한 바와 같이 종래기술에 따른 스핀들 모터(100)는 외부충격에 의해 회전축(110)이 상승될 경우, 회전축의 플랜지부(112)와 슬리브(130)의 상단부 사이에 공간부(P)가 형성되고, 실링부재(190)와 회전축의 플랜지부(112) 사이에 위치된 작업유체는 회전축의 플랜지부(112)와 슬리브(130)의 상단부 사이의 공간부(P)로 이동된다.

그리고, 상기 회전축(110)이 하강할 경우, 도 1b에 도시한 바와 같이, 상기 회전축의 플랜지부(112)와 슬리브(130)의 상단부 사이의 공간부로 이동된 작업유체는 다시 실링부재(190)와 회전축의 플랜지부(112) 사이의 공간으로 이동된다. 이때 작업유체의 이동시 펌핑현상이 발생되어 오일계면이 파괴되고 오일리크가 발생된다.

결국, 종래기술에 따른 스핀들 모터는 외부충격에 의해 회전축의 승강으로 오일리크가 발생되는 문제점을 지니고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 회전축의 하부를 회전축방향으로 휘어짐 이동이 가능한 탄성커버로 지지함에 따라, 상기 회전축의 승강시 상기 탄성커버가 연동되고, 이에 따라 회전축, 슬리브 및 실링부재 사이의 체적변동 및 작업유체의 이동을 최소화함으로써, 유체동압시스템이 안정되어 오일계면의 파괴 및 오일리크를 방지할 수 있는 스핀들 모터를 제공하기 위한 것이다.

본 발명은 회전축, 허브 및 마그네트를 포함하는 회전부와, 상기 회전축을 지지하는 슬리브 및 상기 마그네트와 대향되는 전기자를 포함하는 고정부로 이루어지고, 유체동압 베어링부를 형성하기 위해 작업유체가 충전된 스핀들 모터로서, 상기 고정부는 상기 회전축의 하단부를 지지하고, 작업유체를 실링하는 탄성커버를 포함한다.

또한, 상기 탄성커버는 원판형상으로 이루어지고, 상기 회전축의 축방향에 대하여 하방향으로 돌출된 곡선부가 형성된다.

또한, 상기 탄성커버의 곡선부는 상기 회전축이 축방향으로 상승되는 경우, 상기 회전축과 슬리브 사이의 체적변동에 따른 진공력에 의해 상승된다.

또한, 상기 탄성커버는 상기 회전축의 축방향 상승에 연동되어 상기 곡선부가 회전축방향으로 휘어짐 이동이 가능한 탄성계수를 갖는다.

또한, 상기 탄성커버는 상기 슬리브의 내주면에 결합되고, 상기 슬리브에 결합되는 단부 보다 상기 회전축을 지지하는 중앙부가 축방향에 대하여 하향 위치되도록 원주방향으로 단차부가 형성된다.

그리고, 상기 회전축은 상기 슬리브에 삽입결합되고 상기 허브와 결합되는 회전축부와, 상기 슬리브의 상부에 위치되도록 상기 회전축부의 반경방향으로 연장되어 형성된 플랜지부를 포함한다.

또한, 상기 플랜지부 및 상기 슬리브에 결합되어 작업유체의 누출을 방지하는 실링부재를 더 포함한다. 그리고 상기 실링부재는 "ㄱ"자 형으로 형성되고, 상기 회전축의 축방향으로 오일계면이 형성된다.

또한, 상기 슬리브의 내주면과 상기 회전축의 외주면 사이에는 회전축의 반경방향으로 래디얼 동압 베어링부가 형성된다.

그리고 상기 슬리브에는 상면과 하면을 연결하는 유체순환홀이 상기 회전축의 축방향으로 형성된다.

또한, 상기 고정부는 상기 슬리브에 고정되고, 상기 마그네트에 대향되도록 전기자가 장착되는 베이스를 더 포함한다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.

이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

본 발명에 따르면 회전축의 하부를 회전축방향으로 휘어짐 이동이 가능한 탄성커버로 지지함에 따라, 회전축의 승강시 상기 탄성커버가 연동되고, 이에 따라 회전축, 슬리브 및 실링부재 사이의 체적변동 및 작업유체의 이동을 최소화함으로써, 유체동압시스템이 안정되어 오일계면의 파괴 및 오일리크를 방지할 수 있는 스핀들 모터를 제공하는 효과를 갖는다.

도 1a 및 도 1b는 종래기술에 따른 스핀들 모터를 개략적으로 도시한 사용상태도.
도 2는 본 발명에 따른 스핀들 모터의 개략적으로 도시한 단면도.
도 3은 도 2에 도시한 스핀들 모터의 개략적인 부분단면도.
도 4는 본 발명에 따른 스핀들 모터의 개략적인 사용상태 설명도.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, "제1", "제2", "일면", "타면" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다. 이하, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 스핀들 모터의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 스핀들 모터의 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 3은 도 2에 도시한 스핀들 모터의 개략적인 부분단면도이다. 도시한 바와 같이, 상기 스핀들 모터(200)는 회전축(210), 허브(220), 마그네트(240)를 포함하는 회전부와, 슬리브(230), 탄성커버(250), 전기자(270), 베이스(280) 및 실링부재(290)를 포함하는 고정부로 이루어지고, 작업유체가 충전되어 유체동압 베어링부가 형성된다.

그리고 상기 회전부에 있어서, 상기 회전축(210)은 회전축부(211) 및 플랜지부(212)로 이루어진다. 또한, 상기 회전축부(211)는 상기 슬리브(230)에 삽입결합되고, 상단부에 상기 허브(220)가 결합된다. 그리고 상기 플랜지부(212)는 상기 슬리브(230)의 상부에 위치되도록 상기 회전축부(211)의 반경방향으로 연장되도록 형성된다.

그리고 상기 허브(220)는 상기 회전축부(211)의 상단부에 고정결합되고, 회전축(210)과 연동되어 회전하고, 상기 마그네트(240)와 대향되는 내주면에 상기 전기자(270)가 장착된다.

상기 허브(220)는 회전축(210)의 상단부에 고정되는 원통부(221), 상기 원통부(221)로부터 반경방향 외측으로 연장된 원판부(222), 상기 원반부(222)의 반경방향 외측 단부에서 회전축의 축방향으로 하향 연장되는 측벽부(223)로 이루어진다.

또한, 상기 측벽부(223)의 내주면에는 상기 전기자(270)에 대향되도록 환고리형으로 이루어진 상기 마그네트(240)가 장착된다.

또한, 상기 고정부에 있어서, 상기 슬리브(230)는 회전가능하도록 회전축(210)을 지지하고, 상기 슬리브(230)는 상기 베이스(280)에 고정된다.

또한, 상기 베이스(280)의 외주부에는 상기 마그네트(240)에 대향하도록 코어(271) 및 코일(272)로 이루어진 전기자(270)가 압입 또는 접착등에 의해 고정되고, 전술한 바와 같이 상기 베이스(280)의 내주부에는 상기 슬리브(230)가 압입 또는 접착등에 의해 고정된다.

또한, 본 발명에 따른 스핀들 모터는 상기 허브(220)의 부상을 방지하기 위해, 상기 마그네트(240)와 축방향으로 대향되도록 위치되고 상기 베이스(280)에 고정되는 흡인플레이트(281)를 더 포함할 수 있다.

그리고 상기 탄성커버(250)는 상기 회전축의 축방향 휘어짐이동이 가능한 탄성계수를 구비하고, 상기 회전축(210)의 회전축부(211)의 하단부를 지지하고, 상기 슬리브(230)의 하부 내주부에 고정된다.

그리고 본 발명에 따른 스핀들 모터의 상기 탄성커버(250)는 상기 회전축(210)의 하단부를 지지하고, 유체동압 베어링부를 형성하기 위해 주입된 작업유체를 실링하기 위해 상기 슬리브(230)의 내주면에 결합된다.

또한, 상기 탄성커버(250)는 원판형상으로 이루어지고, 상기 회전축(110)의 축방향에 대하여 하방향으로 돌출된 곡선부(R)가 형성된다. 또한 상기 탄성커버(250)는 상기 슬리브(230)와 결합되는 단부 보다 회전축(110)을 지지하는 중앙부가 축방향에 대하여 하향 위치되도록 원주방향으로 단차부(251)가 형성될 수 있다.

본 발명에 따른 탄성커버(250)는 탄성재료로 이루어지고, 하향돌출된 곡선부(R)가 형성됨에 따라, 회전축에 대하여 항상 하방향 즉 회전축계에 대하여 외향되도록 유지됨에 따라 회전축계의 내부압력이 상승될 경우, 팽창에 따른 회전축의 상승을 제재한다. 또한, 상기 탄성커버(250)는 상기 회전축(210)의 축방향 상승에 연동되어 회전축 방향으로 상기 곡선부(R)가 휘어짐 이동이 가능한 탄성계수를 갖는다.

또한, 본 발명에 따른 스핀들 모터(200)는 작업유체에 의한 유체동압 베어링부(RB)가 형성된다. 이를 위해 상기 회전축(210)과 슬리브(230) 사이에는 미소간격이 형성되도록, 상기 회전축(210)과 슬리브(230)가 설계되고, 상기 미소간격에는 작업유체가 충전된다. 또한, 상기 슬리브(230)에는 상기 작업유체(Oil)가 순환하도록 상면과 하면이 연결된 유체순환홀(231)이 회전축의 축방향으로 형성된다.

또한 상기 래디얼 동압 베어링부(RB)는 회전축의 축방향으로 상부 및 하부에 각각 형성될 수도 있다.

또한, 상기 실링부재(290)는 상기 회전축(210)의 플랜지부(212)와 상기 슬리브(230)에 결합되어 작업유체의 누출을 방지한다. 보다 구체적으로 상기 실링부재(290)는 상기 플랜지부(212)의 상단을 지지하고, 상기 플랜지부(212)의 측면과 상기 슬리브(230)의 상단의 일부와 측면에 결합되도록 "ㄱ" 자 형으로 형성되고, 상기 회전축의 축방향으로 오일계면이 형성된다.

그리고 본 발명에 따른 스핀들 모터의 회전축은 플랜지부를 형성하지 않고, 슬리브의 상단부에 결합되는 스러스트 플레이트를 구비하여 슬리브 및 스러스트 플레이트에 실링부재가 결합되어 오일계면을 형성하는 방식으로 구현될 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 스핀들 모터의 탄성커버에 대한 작용 및 효과에 대하여 보다 자세히 설명한다.

도 4는 본 발명에 따른 스핀들 모터의 개략적인 사용상태 설명도이다. 도시한 바와같이, 본 발명에 따른 스핀들 모터(200)는 회전축방향 충격을 받을 경우 회전축(210)과 허브(220)만이 화살표 방향으로 상승된다. 이 경우 상기 회전축(210)와 상기 슬리브(230) 사이의 체적변동에 따른 진공력에 발생된다. 그리고 상기 진공력이 곡선부가 형성된 탄성커버(250)의 탄성력보다 클 경우, 탄성커버(250)의 곡선부(R)는 화살표 방향으로 상승된다. 이에 따라 체적증가분은 탄성커버(250)의 체적감소분에 의해 상쇄되고, 상기 오일순환홀(231)을 통해 작업유체(Oil)가 순환되어 작업유체의 급격한 이동이 방지되고, 안정화된다.

이후, 상기 회전축(210)이 하강할 경우에는 상기 탄성커버(250)의 곡선부(R)가 같이 하강되고, 오일순환홀(231)을 통해 작업유체가 순환되어 작업유체의 급격한 이동이 방지되고, 안정화된다.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 스핀들 모터는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

200 : 스핀들 모터 210 : 회전축
220 : 허브 230 : 슬리브
240 : 마그네트 250 : 탄성커버
270 : 전기자 280 : 베이스
290 : 실링부재 R: 곡선부

Claims (11)

1. 회전축, 허브 및 마그네트를 포함하는 회전부와, 상기 회전축을 지지하는 슬리브 및 상기 마그네트와 대향되는 전기자를 포함하는 고정부로 이루어지고, 유체동압 베어링부를 형성하기 위해 작업유체가 충전된 스핀들 모터로서,
   상기 고정부는 회전축의 하단부를 지지하고 작업유체를 실링하며, 상기 회전축의 축방향에 대하여 하방향으로 돌출된 곡선부가 형성된 탄성커버;
   를 포함하는 스핀들 모터.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 탄성커버는 원판형상으로 이루어진 스핀들 모터.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 탄성커버의 곡선부는 상기 회전축이 축방향으로 상승되는 경우, 상기 회전축과 슬리브 사이의 체적변동에 따른 진공력에 의해 상승되는 스핀들 모터.
   
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 탄성커버는 상기 회전축의 축방향 상승에 연동되어 상기 곡선부가 회전축방향으로 휘어짐 이동이 가능한 탄성계수를 갖는 스핀들 모터.
   
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 탄성커버는 상기 슬리브의 내주면에 결합되고, 상기 슬리브에 결합되는단부보다 상기 회전축을 지지하는 중앙부가 축방향에 대하여 하향 위치되도록 원주방향으로 단차부가 형성된 스핀들 모터.
   
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 회전축은 상기 슬리브에 삽입결합되고 상기 허브와 결합되는 회전축부; 및
   상기 슬리브의 상부에 위치되도록 상기 회전축부의 반경방향으로 연장되어 형성된 플랜지부를 포함하는 스핀들 모터.
   
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 플랜지부 및 상기 슬리브에 결합되어 작업유체의 누출을 방지하는 실링부재를 더 포함하는 스핀들 모터.
   
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 실링부재는 "ㄱ"자 형으로 형성되고, 상기 회전축의 축방향으로 오일계면이 형성된 스핀들 모터.
   
9. 청구항 1에 있어서,
   상기 슬리브의 내주면과 상기 회전축의 외주면 사이에는 회전축의 반경방향으로 래디얼 동압 베어링부가 형성된 스핀들 모터.
   
10. 청구항 1에 있어서,
    상기 슬리브에는 상면과 하면을 연결하는 유체순환홀이 상기 회전축의 축방향으로 형성된 스핀들 모터.
    
11. 청구항 1에 있어서,
    상기 고정부는 상기 슬리브에 고정되고, 상기 마그네트에 대향되도록 전기자가 장착되는 베이스를 더 포함하는 스핀들 모터.

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