KR19980014469A - 하드 디스크 드라이브의 베어링 구조체 - Google Patents

Abstract

본 발명의 하드 디스크 드라이브의 베어링 구조체는 축과 허브 사이에 설치되어 허브를 회전가능하게 지지하는 것으로, 상기 축에 고정되며 상기 허브를 축방향으로 지지하기 위한 상,하부 스러스트 부재와, 그 상,하부 스러스트 부재 및 축과 각각 소정 간격 이격되어 상기 상,하부 스러스트 부재 사이의 축 둘레에 마련되며 상기 허브를 반경방향으로 지지하기 위한 저어널 부재를 구비하는 베어링 구조체에 있어서, 상기 상부 스러스트 부재의 하면과, 하부 스러스트 부재의 상면, 그리고 상기 하면과 상면에 대면되는 저어널 부재의 상,하면에는 자석이 각각 마련되어 있다.

이와 같은 본 발명에 의하면, 허브의 축방향 지지에는 자력에 의한 부상을, 반경방향 지지에는 공기동압 베어링을 사용함으로써, 스핀들 모터의 초기 구동 시 모터에 걸리는 부하를 크게 감축시킬 수 있다. 또한, 저어널과 상,하부 스러스트 플레이트 사이의 간극을 크게 할 수 있어 간극 유지 및 조립이 용이한 장점이 있다.

Description

하드 디스크 드라이브의 베어링 구조체

본 발명은 하드 디스크 드라이브에 관한 것으로서, 더 상세히는 축과 허브 사이에 설치되어 허브를 축에 회전가능하게 지지 및 고정시키는 베어링 구조체에 관한 것으로, 특히 허브를 축방향으로 지지하는 저어널 상,하부의 공기 베어링의 간극 유지 및 베어링 구조체의 조립을 용이하게 할 수 있는 하드 디스크 드라이브의 베어링 구조체에 관한 것이다.

하드 디스크 드라이브는 컴퓨터의 보조기억장치들 중의 하나로서, 자기 헤드에 의해 자기 디스크에 저장된 정보를 독출하여 재생하거나, 자기 디스크에 새로운 정보를 기록함으로써 컴퓨터의 시스템 운영에 기여하게 된다.

이와 같은 하드 디스크 드라이브는 최근 고속화, 고용량화 및 저진동화의 요구에 부응하기 위해 다양한 연구개발이 추진되고 있으며, 특히 고속화 및 저진동화를 위해 회전체를 지지하는 베어링 구조체에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.

도 1은 종래의 하드 디스크 드라이브의 구성을 개략적으로 나타내 보인 평면도이다.

도 1을 참조하면, 하드 디스크 드라이브는 기기의 프레임을 이루는 베이스 하우징(11)과, 정보의 저장을 위한 자기 디스크(12)와, 그 자기 디스크(12)에 정보를 기록하거나 디스크에 기록된 정보를 읽어내기 위한 헤드 스택 어셈블리(13) 및 헤드 스택 어셈블리(13)를 자기 디스크(12)의 반경방향으로 왕복 선회운동시키기 위한 구동력을 제공하는 보이스 코일 모터(14)로 구성된다.

여기서, 상기 자기 디스크(12)는 클램프(15)에 의해 허브(16)에 고정되고, 상기 헤드 스택 어셈블리(13)는 피봇(pivot)(13p)을 중심으로 선회운동이 가능하게 설치된다. 그리고, 이 헤드 스택 어셈블리(13)는 액츄에이터(13a)와, 그 액츄에이터(13a)에 연장되어 결합된, 탄성력을 가지는 판재형의 로드 빔(load beam)(13b)과, 로드 빔(13b)의 단부에 고정되어 상기 자기 디스크(12)에 기록된 정보를 독출하거나 자기 디스크 (12)에 새로운 정보를 기록하는 자기 헤드(13h)로 구성된다.

또한, 상기 자기 헤드(13h)와 거의 180°반대방향의, 액츄에이터 (13a)의 일측 단부에는 강자성체의 철편(17)이 설치되고, 그 철편(17)의 선회운동 궤적 상에는 하드 디스크 드라이브의 정지 시, 상기 철편(17) 을 끌어당겨 흡착함으로써 상기 헤드 스택 어셈블리(13)를 고정시키기 위한 래치(latch)(18)가 설치된다. 여기서, 이 래치(18)는 영구자석(18m)과 그 영구자석(18m)을 고정시키는 고정부재(18s)로 구성된다.

한편, 도 2는 도 1의 하드 디스크 드라이브에서 자기 디스크를 회전가능하게 고정하는 허브 조립체의 종단면도이다.

도 2를 참조하면, 베이스 하우징(11)에 고정된 축(21)에는 상부 스러스트 플레이트(22a)와 하부 스러스트 플레이트(22b)가 상호 소정 간격 이격되어 고정되어 있고, 그 상,하부 스러스트 플레이트(22a)(22b) 사이의 축(21) 둘레에는 저어널(journal:23)이 상기 상,하부 스러스트 플레이트(22a)(22b) 및 축(21)과 각각 미세한 간극(예컨대, 2μm 정도) 으로 이격되어 감싸여 있으며, 그 저어널(23)의 외주면은 허브(24)의 내주면에 고정되어 허브(24)와 함께 회전체를 이루고 있다. 여기서, 상기 상,하부 스러스트 플레이트(22a)(22b)와 저어널(23) 사이의 간극 및 저어널(23)과 축(21) 사이의 간극은 허브(24)의 회전 시 공기 베어링을 형성하여 저어널(23) 및 허브(24)로 구성된 회전체를 축방향 및 반경 방향으로 지지하게 된다.

또한, 허브(24)의 외주면에는 복수의 자기 디스크(12)가 스페이서 (spacer:25)에 의해 상호 소정 간격 이격되어 적층으로 고정 설치되어 있고, 허브(24)의 내면 하단부에는 스핀들 모터의 회전자 역할을 하는 영구자석(26)이 설치되어 있다. 그리고, 그 영구자석(26)에 대면하여 스핀들 모터의 고정자 역할을 하는 전자석(27)이 축(21)에 고정되어 있다. 참조번호 28은 커버 플레이트를 나타낸다.

한편, 이상과 같은 구성을 가지는 종래 하드 디스크 드라이브에 있어서, 베어링 구조체를 이루는 상기 상,하부 스러스트 플레이트(22a)(22b)와 저어널(23)은 전술한 바와 같이 미세한 간극을 두고 설치되므로, 간극 유지 및 조립이 어려운 문제가 있다. 또한, 스핀들 모터의 구동에 따른 베어링 구조체의 온도 변화에 의해 상기 축(21) 및 저어널(23)의 선팽창 계수 차이에 따라 상기 미세 간극이 변화될 수 있으므로, 그와 같은 온도 변화를 고려하여 축(21) 및 저어널(32)의 재질을 적절히 선정해야 하는 어려움도 따른다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 창출된 것으로서, 허브를 축방향으로 지지하는 저어널 상,하부의 공기 베어링의 간극 유지 및 베어링 구조체의 조립을 용이하게 할 수 있는 하드 디스크 드라이브의 베어링 구조체를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 종래 하드 디스크 드라이브의 구성을 개략적으로 나타내 보인 평면도.

도 2는 도 1의 하드 디스크 드라이브에서 자기 디스크를 회전 가능하게 고정하는 허브 조립체의 종단면도.

도 3은 본 발명에 따른 하드 디스크 드라이브의 베어링 구조체가 채용된 허브 조립체의 종단면도.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

11,11'...베이스 하우징 12,12'...자기 디스크

13...헤드 스택 어셈블리 13a...액츄에이터

13b...로드 빔 13h...자기 헤드

13p...피봇 14...보이스 코일 모터

15...클램프 16,24,34...허브

17...철편 18...래치

18m...영구자석 18s...고정부재

21,31...축 22a,32a...상부 스러스트 플레이트

22b,32b...하부 스러스트 플레이트 23,33...저어널

25,35...스페이서 26,36...(회전자)영구자석

27,37...고정자 28,38...커버 플레이트

32m,32m',33m,33m'...자석

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 하드 디스크 드라이브의 베어링 구조체는, 축과 허브 사이에 설치되어 허브를 회전가능하게 지지하는 것으로, 상기 축에 고정되며 상기 허브를 축방향으로 지지하기 위한 상,하부 스러스트 부재와, 그 상,하부 스러스트 부재 및 축과 각각 소정 간격 이격되어 상기 상,하부 스러스트 부재 사이의 축 둘레에 마련되며 상기 허브를 반경방향으로 지지하기 위한 저어널 부재를 구비하는 베어링 구조체에 있어서, 상기 상부 스러스트 부재의 하면과, 하부 스러스트 부재의 상면, 그리고 상기 하면과 상면에 대면되는 저어널 부재의 상,하면에는 자석이 각각 마련되어 있는 점에 특징이 있다.

이와 같은 본 발명의 베어링 구조체에 의하면, 허브의 축방향 지지에는 자석을, 반경방향 지지에는 공기동압 베어링을 사용함으로써, 허브는 축방향쪽으로 항상 부상되어 있게 되며, 그에 따라 스핀들 모터의 초기 구동 시 부하가 적게 걸리고, 허브와 상,하부 스러스트 사이의 간극을 크게 할 수 있어 간극 유지 및 조립이 용이한 장점이 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 하드 디스크 드라이브의 베어링 구조체가 채용된 허브 조립체의 종단면도이다.

도 3을 참조하면, 베이스 하우징(11')에 고정된 축(31)에는 상부 스러스트 플레이트(32a)와 하부 스러스트 플레이트(32b)가 상호 소정 간격 이격되어 고정되고, 그 상,하부 스러스트 플레이트(32a)(32b) 사이의 축(31)의 둘레에는 저어널(33)이 상기 상,하부 스러스트 플레이트(32a)(32b) 및 축(31)과 각각 미세한 간극으로 이격되어 감싸이며, 그 저어널(33)의 외주면은 허브(34)의 내주면에 고정되어 허브(34)와 함께 회전체를 이룬다.

여기서, 특히 상기 상부 스러스트 플레이트(32a)의 하면과, 하부 스러스트 플레이트(32b)의 상면, 그리고 상기 하면과 상면에 대면되는 상기 저어널(33)의 상,하면에는 환형의 자석(32m)(32m')(33m)(33m')이 각각 마련된다. 이때, 대면하는 자석(예컨대, 32m,33m)끼리는 서로 동일한 자극이 대면되도록 설치된다. 따라서, 상,하부 스러스트 플레이트 (32a)(32b)와 저어널(33) 간에는 상호 반발력이 작용되며, 그 결과 저어널(33)은 상, 하부 스러스트 플레이트(32a)(32b) 사이에 항상 부상(浮上)되어 있게 된다. 그에 따라, 저어널(33)과 결합되어 있는 허브(34)는 축방향으로 지지된다.

한편, 허브(34)의 외주면에는 복수의 자기 디스크(12')가 스페이서(35)에 의해 상호 소정 간격 이격되어 적층으로 고정 설치되고, 허브(34)의 내면 하단부에는 스핀들 모터의 회전자 역할을 하는 영구자석(36)이 설치된다. 그리고, 그 영구자석(36)과 함께 스핀들 모터를 구성하는 것으로 고정자 역할을 하는 전자석(37)이 영구자석(36)에 대응되도록 축(31)에 고정된다. 참조번호 38은 커버 플레이트를 나타 낸다.

이상과 같은 구성을 가지는 본 발명의 베어링 구조체에 있어서, 상기 저어널(33)과 축(31) 사이의 간극은 허브(34)의 회전 시 공기 베어링을 형성하며, 그에 따라 저어널(33) 및 허브(34)로 구성된 회전체를 반경 방향으로 지지하게 된다.

그리고, 상기와 같은 자석(32m)(32m')(33m)(33m')에 의한 허브(34)의 축방향 지지방식은 상,하부 스러스트 플레이트(32a,32b)와 저어널(33) 간의 간격, 즉 대면하는 자석(32m,33m)(32m',33m') 간의 간격을 종래의 공기베어링을 이용한 지지방식에서의 간격(2μm 정도)보다 약 10배이상(20∼50μm)으로 크게 할 수 있다. 따라서, 종래보다 간극 유지 및 조립이 용이하게 된다.

이상의 설명에서와 본 발명에 따른 하드 디스크 드라이브의 베어링 구조체는 허브의 축방향 지지에는 자력에 의한 부상을, 반경방향 지지에는 공기동압 베어링을 사용함으로써, 스핀들 모터의 초기 구동 시 모터에 걸리는 부하를 크게 감축시킬 수 있다. 또한, 저어널과 상,하부 스러스트 플레이트 사이의 간극을 크게 할 수 있어 간극 유지 및 조립이 용이한 장점이 있다.

Claims (2)

1. 축과 허브 사이에 설치되어 허브를 회전가능하게 지지하는 것으로, 상기 축에 고정되며 상기 허브를 축방향으로 지지하기 위한 상,하부 스러스트 부재와, 그 상,하부 스러스트 부재 및 축과 각각 소정 간격 이격되어 상기 상,하부 스러스트 부재 사이의 축 둘레에 마련되며 상기 허브를 반경방향으로 지지하기 위한 저어널 부재를 구비하는 베어링 구조체에 있어서,

   상기 상부 스러스트 부재의 하면과, 하부 스러스트 부재의 상면, 그리고 상기 하면과 상면에 대면되는 저어널 부재의 상,하면에는 자석이 각각 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브의 베어링 구조체.
2. 제 1항에 있어서, 상기 자석은 대면되는 자석끼리는 상호 동일한 자극이 대면되도록 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브의 베어링 구조체.