KR101598062B1 - 베어링 구조체 및 이를 포함한 스핀들 모터 - Google Patents

Abstract

회전축이 회전 가능하게 삽입되며 오일이 함침된 베어링; 상기 베어링을 지지하는 베어링 하우징; 을 포함하며, 상기 베어링과 상기 회전축 사이에서 유동되는 상기 오일을 수용하는 오일 차단홈이 상기 베어링의 내주면에 형성되는 베어링 구조체 및 이를 포함하는 스핀들 모터가 기재된다.

Description

베어링 구조체 및 이를 포함한 스핀들 모터{BEARING STRUCTURE AND SPINDLE MOTOR INCLUDING THE SAME}

본 발명은 베어링 구조체 및 이를 포함한 스핀들 모터에 관한 것으로, 회전축의 회전시 발생하는 마찰을 줄이기 위해 베어링 내부에 수용된 오일의 누출을 억제할 수 있도록 구조가 개선된 베어링 구조체 및 이를 포함한 스핀들 모터에 관한 것이다.

스핀들 모터는 반도체 소자의 정류에 의하여 구동하는 BLDC 모터의 일종으로, 고정도의 회전특성이 있다. 이러한 스핀들 모터는 하드디스크드라이브나 광디스크드라이브와 같은 고속회전이 요구되는 기록매체의 회전수단으로 널리 사용되고 있다.

일반적으로, 스핀들 모터는 회로기판이 결합된 베이스 플레이트 위에 스테이터가 설치되고, 스테이터에 로터가 회전 가능하게 결합되는 구조로 이루어진다. 회로기판에는 로터의 회전 속도를 검출하기 위한 엔코더가 설치되기도 한다.

스테이터는 베이스 플레이트에 결합되는 베어링 하우징에 결합되는 코어와 코어에 권취되는 코일을 포함하고, 로터는 로터 요크 및 로터 요크의 안쪽에 결합되는 마그네트를 포함한다. 로터 요크는 스테이터에 회전 가능하게 결합되는 회전축에 결합됨으로써 회전축과 함께 회전할 수 있다.

이러한 구조의 스핀들 모터는 코일에 전류가 인가되면 코어가 자화되어 마그네트를 밀게 된다. 이러한 코어와 마그네트의 전자기적인 작용에 의해 로터 및 회전축이 수천 rmp 또는 수만 rpm으로 고속 회전할 수 있다.

로터를 회전 가능하게 지지하는 회전축은 베어링 하우징의 내부에 설치되는 베어링에 회전 가능하게 결합된다. 베어링의 내부에는 회전축과의 마찰을 줄이기 위한 오일이 수용된다.

도 1은 종래 스핀들 모터의 베어링을 나타낸 것이다.

도 1에 도시된 것과 같이, 종래 베어링(10)은 회전축(20)이 관통할 수 있도록 중공형으로 이루어진다. 베어링(10)의 내주면과 회전축(20)의 외주면 사이에는 오일이 채워져 회전축(20)이 회전할 때 마찰을 줄이고 발열을 감소시킨다.

그런데 종래 스핀들 모터의 베어링은 회전축이 회전할 때 베어링과 회전축 사이의 오일이 상승하여 베어링의 개방된 상부를 통해 오일이 누출된다. 따라서, 장시간 사용시 오일 부족으로 윤활 기능이 떨어지고 수명이 단축되는 문제가 발생한다.

본 발명은 이러한 문제점을 극복하기 위하여 안출된 것으로, 윤활 작용을 위해 베어링의 내부에 수용되는 오일의 외부 누출을 억제시킬 수 있도록 구조가 개선된 베어링 구조체 및 이를 포함한 스핀들 모터를 제공하기 위한 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

일 실시예로서, 본 발명의 베어링 구조체는, 회전축이 회전 가능하게 삽입되며 오일이 함침된 베어링; 상기 베어링을 지지하는 베어링 하우징; 을 포함하며, 상기 베어링과 상기 회전축 사이에서 유동되는 상기 오일을 수용하는 오일 차단홈이 상기 베어링의 내주면에 형성된다.

일 실시예로서 본 발명의 스핀들 모터는, 베이스 플레이트에 마련되는 스테 이터; 상기 스테이터의 중앙에 설치되는 베어링 하우징; 상기 베어링 하우징에 삽입되고, 오일이 함침된 베어링; 상기 베어링으로 회전 가능하게 지지되는 회전축; 상기 회전축에 끼워져 회전하는 로터; 를 포함한다.

여기서, 상기 베어링과 상기 회전축 사이에서 유동되는 상기 오일을 수용하는 오일 차단홈이 상기 베어링의 내주면에 형성될 수 있다.

일 실시예로서 상기 오일 차단홈은 상기 베어링의 래디얼(Radial) 방향으로 함몰되며 상기 베어링의 길이 방향으로 연장된다.

일 실시예로서, 상기 오일 차단홈은 상기 베어링의 상측 단부에 간헐적으로 형성된다.

일 실시예로서, 상기 베어링의 양단부에 내경 축소부가 마련되고, 상기 내경 축소부의 내경이 상기 베어링의 길이 방향 중앙부의 내경보다 축소됨으로써 상기 베어링은 상기 내경 축소부에서 상기 회전축과 대면되며, 상기 오일 차단홈은 상기 내경 축소부의 상측 단부에 형성된다.

일 실시예로서, 상기 회전축은 상기 오일 차단홈과 대면되는 위치에 오일 차단 노치를 갖는다.

일 실시예로서, 상기 내경 축소부 사이의 상기 베어링의 길이 방향 중앙부에 상기 오일을 수용하는 내경 확장부가 마련되며, 상기 오일은 상기 내경 확장부 및 상기 내경 축소부를 거쳐 상기 오일 차단홈 또는 상기 오일 차단 노치에 수용됨으로써 상기 오일이 상기 베어링 외부로 비산되는 것이 방지된다.

본 발명에 따르면, 회전축을 회전 가능하게 지지하는 베어링의 상단부에 오일을 임시 저장할 수 있는 오일 차단홈이 마련되어, 회전축의 회전시 상승 유동되는 오일이 오일 차단홈에 임시 저장된다. 따라서, 회전축의 회전시 오일의 외부 누출을 방지할 수 있다.

또한, 스핀들 모터의 장시간 사용시 오일 부족으로 인한 베어링 또는 회전축의 마모 발생을 줄일 수 있고, 제품의 수명을 연장할 수 있다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 스핀들 모터를 개략적으로 나타낸 단면도이다.

도 2에 도시된 것과 같이, 본 발명의 베어링 구조체는 베어링(160)과 베어링 하우징(150)을 포함한다. 또한, 본 발명의 스핀들 모터(100)는 베이스 플레이트(110), 스테이터(120), 로터(130), 회전축(140) 및 베어링 구조체를 포함한다.

베이스 플레이트(110)의 상면에는 회로기판(115)이 결합되고, 베이스 플레이트(110)의 중간에는 베이스 플레이트(110)를 관통하여 베어링 하우징(150)이 결합 된다. 스테이터(120)는 베어링 하우징(150)에 고정되고, 로터(130)는 회전축(140)과 결합된다. 회전축(140)은 베어링 구조체로 지지되는데, 베어링 하우징(150)의 내부에 배치되는 베어링(160)에 회전 가능하게 삽입된다. 로터(130)는 회전축(140)과 함께 회전할 수 있다.

스테이터(120)는 베어링 하우징(150)에 고정되는 코어(121)와 코어(121)에 권취되는 코일(122)을 포함한다. 로터(130)는 회전축(140)에 결합되는 로터 요크(131)와 로터 요크(131)의 안쪽 둘레에 배치되는 마크네트(132)를 포함한다. 로터 요크(131)의 중앙에는 회전축(140)이 압입되는 결합구멍(133)이 마련된다.

로터 요크(131)의 상면에는 클램핑 장치(134)가 탑재된다. 클램핑 장치(134)는 탑재되는 디스크의 중심이 회전축(140)의 중심과 일치하도록 디스크를 지지하며, 회전하는 디스크가 들뜨지 못하게 한다. 코일(122)에 전류가 인가되면 스테이터(120)와 마그네트(132) 사이에 발생하는 전자기력에 의해 로터(130)가 회전축(140)과 함께 회전하게 된다.

코어(121)는 그 중앙에 관통구멍(123)이 형성되어 있으며, 이 관통구멍(123)에 베어링 하우징(150)이 삽입됨으로써 코어(121)가 베어링 하우징(150)에 고정된다. 베어링 하우징(150)의 내부에는 베어링 수용홈(151) 및 스러스트 플레이트 수용홈(152)이 마련된다. 베어링 수용홈(151)에는 베어링(160)이 삽입되고, 스러스트 플레이트 수용홈(152)에는 스러스트 플레이트(154)가 배치된다.

스러스트 플레이트(154)는 회전축(140)과 베어링 하우징(150) 사이의 마찰 발생을 방지하기 위한 것으로 회전축(140)의 하단과 베어링 하우징(150)의 바닥면 사이에 개재된다. 스러스트 플레이트 수용홈(152)의 폭은 베어링 수용홈(151)의 폭 보다 작다.

베어링 수용홈(151)과 스러스트 플레이트 수용홈(152)의 사이에는 시트부(153)가 마련된다. 이 시트부(153)에는 고속으로 회전하는 회전축(140)이 들떠서 베어링 하우징(150)에서 벗어나는 것을 방지하기 위해 회전축(140)에 결합되는 스토퍼 와셔(Stopper washer,155)가 놓인다. 스토퍼 와셔(155)는 베어링(160)의 하단부에 걸림으로써 회전축(140)의 들뜨려는 움직임을 구속한다.

도 3에 도시된 것과 같이, 베어링(160)은 회전축(140)이 관통할 수 있는 중공형으로 이루어진다. 베어링(160)의 내주면 중간에는 베어링(160)의 내주면과 회전축(140)의 외주면 사이에 오일을 수용할 수 있는 내경 확장부(161)가 형성된다. 내경 확장부(161)의 상부에는 내경 축소부(162)가 마련된다. 내경 축소부(162)는 회전축(140)의 반경 방향 유동을 줄이고 내경 확장부(161)에서 오일이 배출되는 것을 억제한다. 내경 축소부(162)의 내주면과 회전축(140)의 외주면 사이에도 오일이 유동할 수 있는 미세한 틈새가 마련된다.

내경 축소부(162)의 상부에는 래디알(Radial) 방향으로 확장된 오일 차단홈(163)이 형성된다. 오일 차단홈(163)은 회전축(140)의 회전시 내경 축소부(162)와 회전축(140)의 사이를 통해 상부 방향으로 유동한 오일을 임시 저장할 수 있다. 따라서, 회전축(140)의 회전시 베어링(160)의 상단부로 상승한 오일은 오일 차단홈(163)에 수용되어 베어링 구조체 또는 베어링(160)의 외부로 누출되지 않는다.

오일 차단홈(163)에 임시 저장된 오일은 회전축(140)이 정지하면 베어 링(160)의 내주면과 회전축(140)의 외주면 사이로 다시 스며들게 된다. 도면에는 네 개의 오일 차단홈(163)이 일정한 간격으로 이격되도록 마련된 것으로 나타나 있으나, 오일 차단홈(163)의 개수나 형상은 다양하게 변경될 수 있다. 예컨대, 오일 차단홈(163)은 하나가 회전축(140)의 외주면 주위에 도넛 형상으로 형성될 수도 있다.

이와 같이, 본 발명의 일실시예에 의한 스핀들 모터(100)는 회전축(140)을 회전 가능하게 지지하는 베어링(160)의 상단부에 회전축(140)의 회전시 상승한 오일을 임시 저장할 수 있는 오일 차단홈(163)을 포함하므로, 오일의 외부 누출을 효과적으로 방지할 수 있다. 따라서, 오일 부족으로 인한 베어링(160) 또는 회전축(140)의 마모 발생을 줄일 수 있고, 제품의 수명을 연장할 수 있는 효과가 있다.

한편, 이와 함께, 회전축140)에는 오일 비산을 방지하는 오일 차단 노치(190)가 형성되는 것이 바람직하다. 베어링(160)의 내경 축소부(162)를 거쳐 베어링(160) 외부로 비산되는 오일은 베어링(160)에 형성된 오일 차단홈(163) 또는 회전축(140)에 형성된 오일 차단 노치(190)에 의하여 근본적으로 비산이 차단된다.

이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

도 1은 종래 스핀들 모터의 베어링을 나타낸 단면도이다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 스핀들 모터를 나타낸 단면도이다.

도 3은 도 2에 도시된 베어링을 확대하여 나타낸 것이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100...스핀들 모터 110...베이스 플레이트

115...회로기판 120...스테이터

121...코어 122...코일

130...로터 131...로터 요크

132...마그네트 140...회전축

150...베어링 하우징 151...베어링 수용홈

152...스토퍼 수용홈 153...시트부

160...베어링 161...내경 확장부

162...내경 축소부 163...오일 차단홈

190...오일 차단 노치

Claims (12)

1. 베이스 플레이트에 제공되는 베어링 하우징;

   상기 베어링 하우징의 주위로 배치되는 스테이터;

   상기 베어링 하우징에 삽입되고 오일이 함침되되, 길이 방향 중앙부에 상기 오일을 수용하는 내경 확장부와, 양단부에 상기 내경 확장부의 내경보다 축소되고 내주면의 상측 단부에 회전축과의 사이에서 유동되는 상기 오일을 수용하는 오일 차단홈이 단턱지게 형성되는 내경 축소부를 포함하는 베어링;

   상기 베어링에 회전 가능하게 지지되고, 상기 오일 차단홈과 대면되는 위치에 상기 오일을 수용하도록 오일 차단 노치가 형성된 회전축; 및

   상기 회전축에 결합되어 회전하는 로터를 포함하는 스핀들 모터.
2. 제1항에 있어서,

   상기 오일 차단홈은 상기 베어링의 래디얼(Radial) 방향으로 함몰되며 상기 베어링의 길이 방향으로 연장되는 스핀들 모터.
3. 제1항에 있어서,

   상기 오일 차단홈은 상기 베어링의 상측 단부에 간헐적으로 형성되는 스핀들 모터.
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 오일을 수용하도록 오일 차단 노치가 형성된 회전축이 회전 가능하게 삽입되며, 상기 오일이 함침되되, 길이 방향 중앙부에 상기 오일을 수용하는 내경 확장부와, 양단부에 상기 내경 확장부의 내경보다 축소되고 내주면의 상측 단부에 상기 회전축과의 사이에서 유동되는 상기 오일을 수용하며 상기 오일 차단 노치와 대면하도록 오일 차단홈이 단턱지게 형성되는 내경 축소부를 포함하는 베어링;

   상기 베어링을 지지하는 베어링 하우징을 포함하는 베어링 구조체.
8. 제7항에 있어서,

   상기 오일 차단홈은 상기 베어링의 래디얼(radial) 방향으로 함몰되며 상기 베어링의 길이 방향으로 연장되는 베어링 구조체.
9. 제7항에 있어서,

   상기 오일 차단홈은 상기 베어링의 상측 단부에 간헐적으로 형성되는 베어링 구조체.
10. 삭제
11. 삭제
12. 삭제

Images