KR19990017837A - 스핀들모터의 축지지장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 슬리브의 상하측으로 배치된 전자석코일의 전자기력에 의해 로터의 유동이 억제되도록 함으로써, 축방향의 동특성이 향상되어 고속회전시 진동 소음이 감소되는 스핀들모터의 축지지장치에 관한 것으로서, 특히 중공상의 슬리브; 상기 슬리브에 회전가능하게 끼워지고 회전되는 동안 오일에 동압을 발생시키는 축; 상기 축의 상단에 허브를 통하여 회전가능하게 결합된 로터; 상기 슬리브의 외주면에 구비되고 상기 로터가 축방향으로 유동될 때 전자기력을 서로 반대방향으로 발생시켜 상기 로터의 유동을 억제시키는 유동억제수단; 상기 슬리브의 상단에 구비되어 상기 로터의 유동량을 유도전류의 변화로 감지하는 감지수단; 그리고 상기 감지수단의 유도전류를 증폭하는 증폭기를 거쳐 증폭된 신호에 따라 상기 유동억제 수단을 작동시키는 제어기가 구비된다.

Description

스핀들모터의 축지지장치

본 발명은 스핀들모터의 축지지장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 회전되는 로터가 전자석코일의 전자기력에 의해 축방향의 유동이 억제되도록 함으로써, 고속회전시 진동 소음이 감소되는 스핀들모터의 축지지장치에 관한 것이다.

일반적으로 스핀들모터는 유체동압베어링이 사용된다. 유체동압베어링은 축과 이를 회전지지하는 슬리브의 사이에 오일이 충진되며 축의 외주면에는 오일에 동압을 발생시키는 동압발생홈이 마련된다. 도1은 종래 스핀들모터의 단면도로서, 하우징(1)의 상부 중앙에 슬리브(1a)가 억지끼움식으로 조립되고 슬리브(1a)의 내부에 축(2)이 회전 가능한 상태로 구비된다. 그리고 하우징(1)의 상부 외주연에 스테이터를 구성하는 코어(1b)가 구비되며 축(2)의 상단에는 캡 형태의 로터(3)가 구비된다. 로터(3)는 내주연에 코어(1b)를 감싸는 자성체(3a)가 구비되며 코어(1b)에 권회된 코일(1c)에 전원이 인가되면 자성체(3a)에 자기력이 발생되고 로터(3)가 축(2)을 중심으로 회전된다.

이처럼 구성된 종래의 스핀들모터는 유체동압베어링을 이용한 것으로 축(2)의 외주면에 동압발생홈(2a)이 형성된다. 즉 축(2)이 고속으로 회전되면 슬리브(1a)와의 사이에 충진된 오일이 동압발생홈(2a)에 의해 압력을 발생시킨다. 따라서 축(2)이 반경반향으로 회전지지 된다. 또한 축(2)이 회전되는 동안 로터(3)의 상부에 놓인 디스크가 함께 회전되면서 디스크의 정보가 재생된다. 그러나 이러한 유체 동압베어링은 고속으로 회전되는 축을 지지할 수 있는 잇점이 있는 반면에 로터의 원심력에 의해 로터가 축방향으로 유동되어 진동 또는 소음이 발생될 우려가 있다.

이를 개선하기 위해 일본 특개평5-278905호 및 특개소54-95366호에 축방향의 유동을 억제시키는 기술이 개시된 바 있다. 이는 축방향으로 탄성유체에 의한 동압이 형성되도록 와셔 형태의 구조물을 형성시켜 축방향 지지를 할 수 있게 하였다. 그러나 가공조립이 쉽지않고 제작비가 많이 들어 양산성이 어렵게 되며 특히 축방향의 동특성이 열악하여 축방향의 진동이 크게 발생되는 등의 단점이 있다.

본 발명은 종래의 여러 가지 문제점을 감안하여 개발한 것으로서, 본 발명의 목적은 슬리브의 상하측으로 배치된 전자석코일의 전자기력에 의해 로터의 유동이 억제되도록 함으로써, 축방향의 동특성이 향상되어 고속회전시 진동 소음이 감소되는 스핀들모터의 축지지장치를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 중공상의 슬리브; 상기 슬리브에 회전가능하게 끼워지고 회전되는 동안 오일에 동압을 발생시키는 축; 상기 축의 상단에 허브를 통하여 회전가능하게 결합된 로터; 상기 슬리브의 외주면에 구비되고 상기 로터가 축방향으로 유동될 때 전자기력을 서로 반대방향으로 발생시켜 상기 로터의 유동을 억제시키는 유동억제수단; 상기 슬리브의 상단에 구비되어 상기 로터의 유동량을 유도전류의 변화로 감지하는 감지수단; 그리고 상기 감지수단의 유도전류를 증폭하는 증폭기를 거쳐 증폭된 신호에 따라 상기 유동억제수단을 작동시키는 제어기가 구비된 특징이 있다.

도1은 종래 스핀들모터의 단면도,

도2은 본 발명 한 실시예의 스핀들모터의 단면도,

도3은 본 발명 다른 실시예의 축지지장치를 나타낸 단면도.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11 : 슬리브 12 : 축

16 : 허브 17 : 로터

19 : 유동억제수단 20 : 상부전자석코일

20a : 하부전자석코일 21 : 권회홈

21a : 권회홈 22 : 감지수단

23 : 유도코일 24 : 증폭기

25 : 제어기

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면에 따라 상세히 설명하면 다음과 같다.

도2는 본 발명 한 실시예의 스핀들모터의 단면도이다. 상부 중앙에 중 공상의 슬리브(11)가 결합된 하우징(10)이 구비되고 하우징(10)의 상부 외주연에는 코일(15)이 권회된 코어(14)가 구비된다. 그리고 슬리브(11)의 내부에 축(12)이 회전 가능하게 끼워지며 축(12)과 슬리브(11)의 사이에 오일이 충진된다. 축(12)은 외주면에 동압발생홈(13)이 형성되며 회전되는 동안 오일에 동압이 발생되어 회전 반경방향으로 지지된다.

또한 축(12)의 상단에 허브(16)가 억지끼움식으로 결합되며 허브(16)의 외주연에 로터(17)가 허브(16)가 함께 회전되도록 구비된다. 로터(17)는 하부가 개방되며 코어(14)를 감싸는 형태로 허브(16)의 상부에 구비된다. 또한 로터(17)의 내주면에는 자성체(18)가 구비되며 코일(15)에 전원이 인가되면 자성체(18)에 자기력이 발생되고 로터(17)가 축(12)과 함께 고속으로 회전된다.

그리고 슬리브(11)의 외주면에 로터(17)가 축방향으로 유동되지 못하도록 하는 유동억제수단(19)이 구비된다. 유동억제수단(19)은 축(12)이 고속으로 회전되는 과정에서 로터(17)가 원심력에 의해 상부쪽으로 유동되지 못하도록 하는 것이며 전자석의 원리가 이용된다. 유동억제수단(19)은 슬리브(11)의 외주면에 상,하측으로 상부전자석코일(20)과 하부전자석코일(20a)이 구비되며 이들 코일(20)(20a)이 권회될 수 있는 권회홈(21)(21a)이 슬리브(11)의 외주면에 형성된다.

상부전자석코일(20)은 로터(17)가 원심력에 의해 축방향을 따라 상측으로 이동될 때 작동되는 것으로 슬리브(11)의 상측을 전자석으로 만들어 로터(17)를 당겨준다. 또한 하부전자석코일(20a)은 상부전자석코일(20)에서 발생된 자속의 방향과 반대방향의 자속을 발생시켜 슬리브(11)의 상측에서 지지하는 상부전자석코일(20)의 힘을 조절한다. 따라서 축방향으로 발생되는 로터(17)의 변위량이 자기력에 의해 능동적으로 제어된다.

또한 슬리브(11)의 상단 외주면에 로터(17)의 유동량을 감지하는 감지수단(22)이 구비된다. 감지수단(22)은 로터(17)의 변위량을 감지하여 기준치 이상일 때 상, 하부전자석코일(20)(20a)이 작동되도록 한다. 이러한 감지수단(20)은 유도코일(23)이 이용되며 유도코일(23)에서 발생되는 유도전류에 따라 유동억제수단(19)이 제어된다. 또한 유도코일(23)의 유도전류 변화량은 증폭기(24)에서 증폭되며 제어기(25)를 통하여 유동억제수단(19)으로 전달된다.

이처럼 구성된 본 발명은 슬리브(11)의 외주면에 유동억제수단(19)이 구비된다. 유동억제수단(19)은 로터(17)가 회전되는 과정에서 원심력에 의해 축방향으로 들리지 않도록 하는 것으로 전자석의 원리가 이용된다. 즉 유동억제수단(19)을 구성하는 상부전자석코일(20)이 슬리브(11)의 외주면에 형성된 권회홈(21)에 일정량 감긴다. 그리고 로터(17)의 들림에 따른 유동량이 감지수단(22)에 의해 감지된다. 감지수단(22)은 슬리브(11)의 상단 외주면에 권회된 유도코일(23)에 의해 구성되는 것으로 로터(17)의 변위량에 따라 유도코일(23)에서 유도전류가 발생된다. 그리고 유도전류는 증폭기(24)와 제어기(25) 쪽으로 인가되며 유동억제수단(19)이 최종적으로 제어된다.

제어기(25)에서의 제어신호에 따라 상부전자석코일(20)에 전원이 인가된다. 상부전자석코일(20)에 전원이 인가되면 슬리브(11)의 상부가 전자석으로 변화됨으로 로터(17)와 연결된 허브(16)의 하단이 당겨지고 결과적으로 로터(17)가 전체적으로 하강되어 유동억제된다. 그리고 상부전자석코일(20)의 전자기력이 하부전자석 코일(20a)에 의해 제어된다. 즉 상부전자석코일(20)에 의해 슬리브(11)의 상부에서 발생되는 전자기력이 과다하게 발생될 경우 이를 제어하기 위해 하부전자석코일(20a)에 전원이 인가된다. 이때 하부전자석코일(20a)은 상부전자석코일(20)의 자속과 반대방향으로 전자기력이 발생됨으로 축이 능동적으로 제어되어 로터(17)의 무리한 당김현상이 배제된다. 따라서 고속회전시 진동 소음이 억제된다.

이상에서와 같이 본 발명에 따르면 슬리브의 외주면에 로터의 축방향 유동을 억제하는 유동억제수단이 구비된다. 유동억제수단은 전자석의 원리를 이용한 것으로 슬리브가 전자석으로 변화되어 로터를 하부쪽으로 당긴다. 또한 로터가 무리하게 당겨지지 않도록 하기 위해 전자기력을 발생시키는 코일이 한쌍 구비되며 이들이 서로 반대방향으로 자기력을 발생시킨다. 그리고 로터의 유동량이 감지수단에 의해 감지된다. 감지수단은 유도코일의 유도전류 변화에 따라 로터의 유동량이 감지되며 감지수단의 감지량에 따라 유동억제수단이 제어된다. 따라서 고속회전시 로터의 진동 소음이 감소됨으로 동특성이 향상되는 등의 효과가 있다.

Claims (3)

1. 중공상의 슬리브(11); 상기 슬리브(11)에 회전가능하게 끼워지고 회전되는 동안 오일에 동압을 발생시키는 축(12); 상기 축(12)에 상단에 허브(16)를 통하여 회전가능하게 결합된 로터(17); 상기 슬리브(11)의 외주면에 구비되고 상기 로터(17)가 축방향으로 유동될 때 전자기력을 서로 반대방향으로 발생시켜 상기 로터(17)의 유동을 억제시키는 유동억제수단(19); 상기 슬리브(11)의 상단에 구비되어 상기 로터(17)의 유동량을 유도전류의 변화로 감지하는 감지수단(22); 그리고 상기 감지수단(22)의 유도전류를 증폭하는 증폭기(24)를 거쳐 증폭된 신호에 따라 상기 유동억제수단(19)을 작동시키는 제어기(25)를 구비하는 스핀들모터의 축지지장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 유동억제수단(19)은 상기 슬리브(11)의 외주면 상측에 권회홈(21)이 구비되고 상기 권회홈(21)에 일정량 감긴 상태에서 전원이 인가되면 상기 슬리브(11)를 전자석으로 만드는 상부전자석코일(20)이 구비되며, 상기 슬리브(11)의 외주면 하부에 형성된 권회홈(21a)에 일정량 감긴 상태에서 상기 상부전자석코일(20)의 자기력과 반대방향으로 자기력을 발생시켜 상기 상부전자석코일(20)의 전자기력을 제어하는 하부전자석코일(20a)이 구비됨을 특징으로 하는 스핀들모터의 축지지장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 감지수단(22)은 상기 슬리브(11)의 상단에 권회되어 상기 로터(17)와 일체로 회전되는 허브(16)와 상기 슬리브(11)와의 높이차가 발생될 때 유도전류를 발생시키는 유도코일(23)이 구비됨을 특징으로 하는 스핀들모터의 축지지장치.