KR19990020701A

KR19990020701A - Sintered Bearing Device

Info

Publication number: KR19990020701A
Application number: KR1019970044169A
Authority: KR
Inventors: 정성천
Original assignee: 이형도; 삼성전기 주식회사
Priority date: 1997-08-30
Filing date: 1997-08-30
Publication date: 1999-03-25

Abstract

본 발명은 소결함유 베어링의 내경을 타원형으로 구성하여 축 주위의 오일의 흐름 속도 분포를 난류로 변화시킴으로써, 오일의 흐름 속도가 변화되어 베어링 면에서의 오일의 압력발생률이 증가되고 고속에서 동특성이 향상되는 소결함유 베어링장치에 관한 것으로서, 특히 오일이 함유된 소결함유 베어링; 상기 소결함유 베어링에 끼워져 회전되는 축; 상기 소결함유 베어링의 내주면에 형성되어 상기 축이 회전되는 동안 상기 오일에 동압을 발생시키는 돌기 및 홈; 그리고 상기 돌기 및 홈의 반지름이 상기 축을 중심으로 서로 다르게 구성되어 오일의 흐름이 난류로 되는 특징이 있다.According to the present invention, the inner diameter of the sintered bearing is formed in an elliptical shape to change the flow velocity distribution of the oil around the shaft to turbulent flow, thereby changing the flow velocity of the oil, thereby increasing the pressure generation rate of the oil on the bearing surface and improving dynamic characteristics at high speed. The present invention relates to a sintered bearing device comprising: an sintered bearing containing oil; A shaft rotated by being inserted into the sintered bearing; Protrusions and grooves formed on an inner circumferential surface of the sintered bearing to generate dynamic pressure in the oil while the shaft is rotated; And the radius of the protrusion and the groove is configured differently around the axis is characterized in that the flow of oil is turbulent.

Description

Sintered Bearing Device

본 발명은 소결함유 베어링장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 축을 회전지지하는 소결함유 베어링의 내경을 타원형으로 구성하여 오일의 흐름 분포를 난류로 변화시킴으로써, 고속회전시 저진동 저소음의 동특성이 향상되는 소결함유 베어링장치에 관한 것이다.The present invention relates to a sintered bearing device, and more particularly, to an sintered structure in which an inner diameter of a sintered bearing supporting rotation of a shaft is elliptical to change the flow distribution of oil into turbulence, thereby improving the dynamic characteristics of low vibration and low noise during high speed rotation. It relates to a bearing device containing.

일반적으로 스핀들모터에는 유체동압베어링이 사용된다. 유체동압베어링은 축과 이를 회전지지하는 슬리브의 사이에 오일이 충진되며 축의 외주면에는 오일에 동압을 발생시키는 동압발생홈이 마련된다. 도 1은 종래 스핀들 모터의 단면도 로서, 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.Generally, hydrodynamic bearings are used for spindle motors. In the fluid dynamic bearing, oil is filled between the shaft and the sleeve supporting the rotation thereof, and the outer circumferential surface of the shaft is provided with a dynamic pressure generating groove for generating dynamic pressure in the oil. 1 is a cross-sectional view of a conventional spindle motor, in which a sleeve 1a is forcibly assembled in an upper center of a housing 1 and a shaft 2 is rotatably provided inside the sleeve 1a. And the core (1b) constituting the stator is provided on the upper outer periphery of the housing (1), and the rotor (3) in the form of a cap is provided on the upper end of the shaft (2). The rotor 3 is provided with a magnetic body 3a surrounding the core 1b at its inner circumference. When power is applied to the coil 1c wound on the core 1b, a magnetic force is generated on the magnetic body 3a, and the rotor 3 Is rotated about the axis (2).

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.The conventional spindle motor configured as described above uses a hydrodynamic bearing so that a dynamic pressure generating groove 2a is formed on the outer circumferential surface of the shaft 2. In other words, when the shaft 2 is rotated at a high speed, the oil filled between the sleeve 1a generates pressure by the dynamic pressure generating groove 2a. Thus, the shaft 2 is supported to rotate radially. In addition, while the shaft 2 is rotated, the disc placed on top of the rotor 3 is rotated together to reproduce the information of the disc.

그러나 소결함유 베어링의 경우 오일 훨(Oil whirl) 이라는 불안정 현상이 저속에서 발생하는 단점이 있다. 오일 훨 현상은 소결함유 베어링과 축간의 베어링 편심률이 일정 속도 이상에서 점점 감소하면서 시작된다. 이는 속도의 증가에 따라 좀머펠트 수(sommer felt number)의 감소로 베어링 편심률(eccentricity)이 점점 작아지기 때문이다. 이러한 현상은 축을 따라 회전하는 오일이 일정한 속도 분포를 갖기 때문에 발생하는데 일반적으로 진원형의 소결함유 베어링에서 발생된다. 따라서 고속에서 저진동, 저소음의 동특성이 저하되는 등의 단점이 있다.However, in the case of sintered bearings, there is a disadvantage that an unstable phenomenon called oil whirl occurs at a low speed. The oil boom phenomenon begins as the bearing eccentricity between sinter bearing and shaft decreases more than a certain speed. This is because the bearing eccentricity becomes smaller as the speed increases and the number of sommer felt numbers decreases. This phenomenon occurs because the oil rotating along the axis has a constant velocity distribution, which is usually the case with round sintered bearings. Therefore, there are disadvantages such as low vibration and low noise dynamic characteristics at high speed.

본 발명은 종래의 여러 가지 문제점을 감안하여 개발한 것으로서, 본 발명의 목적은 소결함유 베어링의 내경을 타원형으로 구성하여 축 주위의 오일의 흐름 속도 분포를 난류로 변화시킴으로써, 오일의 흐름 속도가 변화되어 베어링 면에서의 오일의 압력발생률이 증가되고 고속에서 동특성이 향상되는 소결함유 베어링장치를 제공함에 있다.The present invention was developed in view of various problems in the related art, and an object of the present invention is to configure an inner diameter of a sintered bearing in an elliptical shape to change the flow rate distribution of oil around an axis to turbulent flow, thereby changing the flow rate of oil. Therefore, the present invention provides a sintered bearing device in which the pressure generation rate of oil on the bearing surface is increased and dynamic properties are improved at high speed.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 오일이 함유된 소결함유 베어링; 상기 소결함유 베어링에 끼워져 회전되는 축; 상기 소결함유 베어링의 내주면에 형성되어 상기 축이 회전되는 동안 상기 오일에 동압을 발생시키는 돌기 및 홈; 그리고 상기 돌기 및 홈의 반지름이 상기 축을 중심으로 서로 다르게 구성되어 오일의 흐름이 난류로 되는 특징이 있다.The present invention to achieve the above object is an oil-containing sintered bearing; A shaft rotated by being inserted into the sintered bearing; Protrusions and grooves formed on an inner circumferential surface of the sintered bearing to generate dynamic pressure in the oil while the shaft is rotated; And the radius of the protrusion and the groove is configured differently around the axis is characterized in that the flow of oil is turbulent.

도 1은 종래 소결함유 베어링장치의 단면도,1 is a cross-sectional view of a conventional sintered bearing device,

도 2은 본 발명 한 실시예가 적용된 스핀들모터의 단면도,2 is a cross-sectional view of a spindle motor to which an embodiment of the present invention is applied;

도 3a, 도 3b, 도 3c는 본 발명 한 실시예의 평단면도,3A, 3B, and 3C are cross-sectional plan views of one embodiment of the present invention;

도 4는 본 발명 다른 실시예의 소결함유 베어링의 단면도,4 is a cross-sectional view of a sintering bearing of another embodiment of the present invention;

도 5a, 도 5b, 도 5c는 본 발명 다른 실시예의 평단면도.Figures 5a, 5b, 5c is a cross-sectional plan view of another embodiment of the present invention.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명Explanation of symbols for main parts of the drawings

11 : 소결함유 베어링 12 : 축11: sintered bearing 12: shaft

13 : 홈 13a : 돌기13: groove 13a: projection

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면에 따라 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명 한 실시예가 적용된 스핀들모터의 단면도 이다. 오일을 함유하는 소결함유 베어링(11)이 결합된 하우징(10)이 구비되고 하우징(10)의 상부 외주연에는 코일(15)이 권회된 코어(14)가 구비된다. 그리고 소결함유 베어링(11)의 내부에 축(12)이 회전 가능하게 끼워지며 소결함유 베어링(11)의 내주면에는 오일에 동압을 발생시키는 홈(13)과 돌기(13a)가 형성된다. 또한 축(12)의 상단에 허브(16)가 억지끼움식으로 결합되며 허브(16)의 외주연에 로터(17)가 허브(16)와 함께 회전되도록 구비된다. 로터(17)는 하부가 개방되며 코어(14)를 감싸는 형태로 허브(16)의 상부에 구비된다. 또한 로터(17)의 내주면에는 코어(14)를 감싸는 자성체(18)가 구비되며 코일(15)에 전원이 인가되면 자성체(18)에 자기력이 발생되고 로터(17)가 축(12)과 함께 고속으로 회전된다.2 is a cross-sectional view of a spindle motor to which an embodiment of the present invention is applied. A housing 10 having an oil-containing sintered bearing 11 coupled thereto is provided, and a core 14 having a coil 15 wound around an upper outer circumference of the housing 10 is provided. The shaft 12 is rotatably fitted inside the sintered bearing 11, and a groove 13 and a protrusion 13a are formed on the inner circumferential surface of the sintered bearing 11 to generate dynamic pressure in oil. In addition, the hub 16 is coupled to the upper end of the shaft 12 by interference fit, and the rotor 17 is provided on the outer periphery of the hub 16 so as to rotate together with the hub 16. The rotor 17 is provided at the upper portion of the hub 16 in a form in which the lower portion is opened and surrounds the core 14. In addition, a magnetic body 18 surrounding the core 14 is provided on the inner circumferential surface of the rotor 17. When power is applied to the coil 15, a magnetic force is generated on the magnetic body 18, and the rotor 17 is coupled with the shaft 12. Rotates at high speed.

또한 소결함유 베어링(11)의 내주면에 형성된 돌기(13a) 및 홈(13)이 축(12)의 중심으로부터 반지름 값이 서로 다른 타원으로 구성된다. 도 3a는 두 개의 서로 다른 반지름 값(r1)(r2)을 갖는 소결함유 베어링(11)에 관한 것으로, 두 개의 반지름이 한쌍으로 구성된다. 결과적으로 소결함유 베어링(11)의 내주연이 타원형으로 구성됨으로 축(12)이 회전되는 동안 오일 훨 현상이 발생되지 않는다. 즉 축(12)이 고속으로 회전될 때 오일의 흐름 속도 분포가 난류로 변화되고 홈(13) 및 돌기(13a) 사이의 오일의 압력이 증가된다.Further, the projections 13a and the grooves 13 formed on the inner circumferential surface of the sintered bearing 11 are composed of ellipses having different radii from the center of the shaft 12. FIG. 3A relates to a sintered bearing 11 having two different radius values r 1 and r 2, wherein the two radii are paired. As a result, since the inner circumference of the sintered bearing 11 is formed in an elliptical shape, the oil boom phenomenon does not occur while the shaft 12 is rotated. That is, when the shaft 12 is rotated at high speed, the flow velocity distribution of the oil is changed to turbulent flow and the pressure of the oil between the groove 13 and the projection 13a is increased.

이처럼 구성된 본 발명 한 실시예는 소결함유 베어링(11)의 내주면에 축(12)의 중심으로부터 반지름 값이 서로 다른 홈(13)과 돌기(13a)가 형성된다. 따라서 축(12)이 고속으로 회전되는 동안 오일의 흐름이 난류로 변화된다. 그리고 오일이 축(12)의 중심으로 모여지게 되며 오일의 흐름속도에 변화가 일어나 압력발생이 증가된다. 도 3b 및 도 3c는 홈(13) 및 돌기(13a)의 반지름 값이 3개(r1)(r2)(r3) 및 4개(r1)(r2)(r3)(r4)인 경우를 나타낸 것으로 반지름 값이 두 개인 것과 동일한 작용을 한다.In the embodiment of the present invention configured as described above, grooves 13 and protrusions 13a having different radial values from the center of the shaft 12 are formed on the inner circumferential surface of the sintered bearing 11. Thus the flow of oil changes to turbulence while the shaft 12 is rotating at high speed. And the oil is gathered to the center of the shaft 12, the change in the flow rate of the oil occurs to increase the pressure generation. 3B and 3C show a case where the radius values of the grooves 13 and the projections 13a are three (r1) (r2) (r3) and four (r1) (r2) (r3) (r4). It has the same effect as two radius values.

도 4는 본 발명 다른 실시예의 소결함유 베어링의 단면도 이다. 본 발명 다른 실시예는 동압을 발생시키는 홈(13)과 돌기(13a)가 축(12)의 외주면에 형성된 것이다. 그리고 소결함유 베어링(11)의 내주면은 축(12)의 중심으로부터 반지름이 서로 다른 타원으로 구성된다. 도 5a는 반지름 값이 두 개(r1)(r2)인 소결함유 베어링(11)을 나타낸 것으로서, 두 개의 반지름 값이 한쌍을 이룬다.4 is a cross-sectional view of a sintered bearing of another embodiment of the present invention. In another embodiment of the present invention, the groove 13 and the protrusion 13a for generating dynamic pressure are formed on the outer circumferential surface of the shaft 12. The inner circumferential surface of the sintered bearing 11 is composed of ellipses having different radii from the center of the shaft 12. 5a shows a sintered bearing 11 having two radial values r1 and r2, in which two radial values are paired.

이처럼 구성하면 축(12)이 고속으로 회전될 때 오일의 흐름 속도 분포가 난류로 변화되고 홈(13) 및 돌기(13a) 사이의 오일의 압력이 증가됨으로 오일 훨 현상이 감소되며 고속회전시 동특성이 향상된다. 또한 도 5b는 반지름 값이 3개(r1)(r2)(r3)인 것을 나타내고, 도 5c는 반지름 값이 4개(r1)(r2)(r3)(r4)인 것을 각각 나타낸 것으로써, 반지름 값이 두 개인 것과 동일한 효과를 갖는다.In this configuration, the flow rate distribution of the oil is changed to turbulent flow when the shaft 12 is rotated at high speed, and the oil whirl is reduced by increasing the pressure of the oil between the groove 13 and the protrusion 13a. This is improved. In addition, FIG. 5B shows that the radius values are three (r1) (r2) (r3), and FIG. 5C shows that the radius values are four (r1) (r2) (r3) (r4), respectively. It has the same effect as two values.

이상에서와 같이 본 발명에 따르면 소결함유 베어링의 내주면에 축의 중심으로부터 반지름이 서로다른 돌기와 홈이 형성된다. 따라서 축이 회전되는 동안 오일의 흐름이 난류로 변화되고 또한 흐름 속도가 증가되어 고속회전시 동특성이 향상되는 등의 효과가 있다.As described above, according to the present invention, projections and grooves having different radii from the center of the shaft are formed on the inner circumferential surface of the sintered bearing. Therefore, the flow of oil is changed to turbulent flow while the shaft is rotated, and the flow velocity is increased, thereby improving the dynamic characteristics at high speed.

Claims

Oil-containing sintered bearings 11;

A shaft 12 inserted into the sintered bearing 11 and rotating;

Projections (13a) and grooves (13) formed on the inner circumferential surface of the sintering bearing (11) to generate dynamic pressure in the oil while the shaft (12) is rotated;

And the radii of the protrusions 13a and the grooves 13 are configured differently about the shaft 12 so that the flow of oil becomes turbulent.

The sintered bearing device according to claim 1, wherein the inner diameter formed by the protrusions (13a) and the grooves (13) of the sintered bearing (11) has a radius of two or more and is formed in an elliptical shape.

Oil-containing sintered bearings 11;

A shaft 12 inserted into the sintered bearing 11 and rotating;

Projections (13a) and grooves (13) formed on the outer circumferential surface of the shaft (12) to generate dynamic pressure in the oil while the shaft (12) is rotated;

And the radius of the sintered bearing 11 is configured differently around the shaft 12 so that the flow of oil becomes turbulent.

4. The bearing device according to claim 3, wherein the inner diameter of the sintered bearing (11) has a radius of two or more and an elliptical shape.