KR20010038337A - 스핀들 모터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스핀들 모터를 개시한다.

본 발명은, 회전축과; 회전축과 함께 회전되며, 외주면에는 디스크가 안착되고, 내주면에는 마그네트가 부착된 허브와; 허브의 내측에 위치되며, 마그네트와 함께 회전 전자기력을 발생시키도록 코어와 코일로 이루어진 스테이터와; 회전축에 끼워 삽입된채 회전축을 중심으로 공회전되도록 상,하면이 미끄럼 지지되며, 회전축과의 미끄럼 지지면 사이의 공간부상에 발생되는 공기가 배출되도록 에어 배출홈이 형성된 슬리브와; 회전축의 하단부에 결합되며, 슬리브의 하면과의 사이에 베어링면을 형성하는 스러스트 베어링과; 스러스트 베어링의 하면과 대응되는 상기 슬리브의 하부 내측면에 위치되는 부쉬;를 포함하여 된 것으로서, 회전축과 허브 그리고 스러스트 베어링이 고속으로 회전하면서 슬리브와의 사이에 형성된 에어를 슬리브와 부쉬 및 커버에 형성된 에어 배출홈을 통해 외부로 용이하게 배출시킬 수 있게된다.

따라서 에어의 팽창에 의한 오일 누유에 의한 오염이 방지될 뿐만 아니라 장시간 베어링면의 형성효과를 얻을 수 있어 수명을 연장시킬 수 있는 이점이 있다.

또한 불균일한 에어 팽창이 이루어지지 않게되어 안정된 회전정도를 얻을 수 있음으로써 모터의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

Description

스핀들 모터{Spindle motor}

본 발명은 스핀들 모터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 미끄럼 지지방식을 채용한 스핀들 모터(spindle motor)에 관한 것이다.

일반적으로 모터는, 구동부의 지지방식에 따라 구름 베어링지지방식과 미끄럼 베어링 지지방식으로 대별된다.

구름 베어링 방식은 통상적으로 하나 이상 복수의 볼 베어링(ball bearing)을 통해축을 지지하도록 된 것으로서, 저가의 볼 베어링을 통한 단가절감을 도모한 이점과 큰 강성을 갖고 있는 이점이 있는 반면에 고정도의 회전 정밀도를 얻을 수 없는 문제점이 내재되어 있다.

즉, 고속 회전을 요망하는 기록매체의 모터에 적용된 경우, 심한 진동이 발생될 뿐만 아니라 이에따른 소음(noise)이 발생되는 문제점이 야기된다.

이에 반하여 미끄럼 베어링 지지방식은 유체를 함유하고 있는 메탈 베어링이나, 또는 오일(oil)을 통한 유막(油膜)을 형성하여 축을 지지하도록 된 것으로서, 단가상승의 단점이 있는 반면에 고정도의 회전정도를 유지할 수 있어 근래에 들어와서 하드 디스크 드라이브(hard disk drive;HDD)나 기타 고속 회전을 요망하는 기록매체의 모터에 널리 채용되고 있다.

도 1에는 일반적인 미끄럼 베어링 지지방식을 채용한 스핀들 모터를 나타내 보였으며, 특히 축이 회전하는 회전축 타입을 나타내 보였다.

이는, 회전축(1)을 구비한다.

그리고 회전축(1)과 함께 회전되는 것으로서, 허브(hob;2)가 마련되는 바, 이 허브(2)에는 디스크(도시되지 않음)가 안착되어지며 특히 내주면에는 마그네트(3)가 부착된다.

허브(2)의 내측면에는 슬리브(sleeve;4)가 위치되는 바, 이 슬리브(4)는 회전축(1)을 중심으로 공회전되도록 미끄럼 지지되며, 특히 외주면에는 전술한 허브(2) 내주면상의 마그네트(3)와 함께 회전 전자기력을 발생시키도록 코어(core;5a)와 코일(coil;5b)로 이루어진 스테이터(stator;5)가 마련된다.

한편, 전술한 회전축(1)과 슬리브(4) 사이에 미끄럼 지지면 즉, 베어링면을 형성함에 있어서는 도시된 것은 회전축(1)의 상,하부 외주면상에 헤링본 형상의 그르부(1a)를 형성한 것을 예시하였지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 슬리브(4)의 내주면에 헤링본 형상의 그르부를 형성하여도 동일한 미끄럼 지지효과를 얻을 수 있을 것이다.

또한 회전축(1)의 하단부에는 스러스트 방향으로의 하중을 지지하기 위한 것으로서, 스러스트 베어링(6)이 개재된다.

즉, 스러스트 베어링(6)은 상,하면에 형성된 그르부(미도시)를 통해 오일이 순환되는 것을 통해 슬리브(4)의 하면과의 사이에 오일막을 형성하고 동시에 스러스트 방향으로의 하중을 지지하게 되는 것이다.

이와같이 구성된 스핀들 모터는, 허브(2)의 내주면에 마련된 마그네트(3)와 슬리브(4)의 외주면에 마련된 스테이터(5)간의 전자기력을 통해 회전축(1)과 허브(2)가 함께 슬리브(4)를 중심으로 회전되고, 동시에 이 허브(2)상에 안착되는 도시되지 않은 디스크를 고속으로 회전시키게 되는 것이다.

즉, 회전축(1)이 슬리브(4) 사이의 베어링면 예컨대 도시된 바와 같이 회전축(1)에 형성된 헤링본 형상의 그르부(1a) 사이에 형성되는 오일막을 통해 슬리브(4)를 중심으로 미끄럼 회전되고, 허브(2)가 함께 회전되면서 디스크를 회전시키게 되는 것이다.

이때 스러스트 방향으로의 하중지지능력은 회전축(1)의 하단부에 개재된 스러스트 베어링(6)을 통해 이루어진다.

그러나 이와같은 종래 스핀들 모터에 있어서는, 장시간 고속회전시 회전정도가 떨어지고 오일이 누유되는 문제점이 야기된다.

이와같은 문제점은, 통상적으로 회전축(1)에 형성된 헤링본 형상의 그르부(1a)를 통해 오일이 순환되고 동시에 슬리브(4)와 회전축(1) 사이에 오일막이 형성되게 되면, 즉, 베어링면이 형성되면, 이 베어링면 사이에는 공간부가 형성되게 되고, 이 공간부상으로 공기가 유입되게 된다.

이와같이 유입된 공기는 고속 회전에 따라 발생되는 열에 의해 팽창하게 되고, 동시에 외부로 배출되면서 오일을 함께 배출시킴으로써 오일의 누유를 초래하게 된다.

따라서 외부 부품의 오염을 초래하는 것은 물론이고 오일의 손실에 따른 안정된 미끄럼 지지효과를 얻을 수 없는 즉, 베어링면 형성을 이루지 못하는 치명적인 문제점을 야기시킨다.

또한 베어링면 사이의 공간부상에서의 공기의 팽창정도가 달리함으로써 회전축(1)이 고속회전될 때 회전 불균형을 초래하게 됨으로써 회전정도를 떨어뜨리게 되는 것이다.

본 발명은 이와같은 종래 스핀들 모터의 제반 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 회전정도를 향상시킬 수 있으며, 특히 에어 배출을 용이하게 행할 수 있는 것은 물론이고, 오일의 누유를 미연에 방지할 수 있는 스핀들 모턱를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 종래 스핀들 모터의 단면도,

도 2는 본 발명에 따른 스핀들 모터의 단면도,

도 3은 본 발명의 다른 실시예를 보인 확대 단면도.

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

10 : 회전축 11 : (헤링본형상의)그르부

20 : 허브 30 : 스테이터

31 : 코어 32 : 코일

40 : 슬리브 50 : 스러스트 베어링

60 : 마그네트 70 : 커버

90 : 부쉬

100 : 에어 배출홈 200 : 보조 에어 배출홈

110,120,130 : 제 1, 2, 3 에어 배출구멍

210,220 : 제 1, 2 홈

이와같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 스핀들 모터는, 회전축과; 상기 회전축과 함께 회전되며, 외주면에는 디스크가 안착되고, 내주면에는 마그네트가 부착된 허브와; 상기 허브의 내측에 위치되며, 상기 마그네트와 함께 회전 전자기력을 발생시키도록 코어와 코일로 이루어진 스테이터와; 상기 회전축에 끼워 삽입된채 회전축을 중심으로 공회전되도록 상,하면이 미끄럼 지지되며, 상기 회전축과의 미끄럼 지지면 사이의 공간부상에 발생되는 공기가 배출되도록 에어 배출홈이 형성된 슬리브와; 상기 회전축의 하단부에 결합되며, 상기 슬리브의 하면과의 사이에 베어링면을 형성하는 스러스트 베어링과; 상기 스러스트 베어링의 하면과 대응되는 상기 슬리브의 하부 내측면에 위치되는 부쉬;를 포함하여 된 것을 그 특징으로 한다.

본 발명의 상기 슬리브의 에어 배출홈은, 상기 슬리브의 일측 상면으로부터 하면을 향하여 관통형성되는 제 1 에어 배출구멍과, 상기 회전축과 슬리브의 베어링면 사이의 상,하 공간부로부터 상기 제 1 에어 배출구멍과 연통되도록 관통 형성되는 제 2, 3 에어 배출구멍으로 이루어진 것에 특징이 있다.

본 발명의 상기 부쉬상에는 상기 스러스트 베어링과 상기 슬리브의 베어링면 사이의 공간부상에 발생되는 에어를 배출하기 위한 보조 에어 배출홈이 더 형성된 것에 특징이 있다.

본 발명의 상기 보조 에어 배출홈은, 상기 스러스트 베어링과 슬리브 사이의 베어링면 사이의 공간부로부터 수직하방으로 소정길이 형성되는 제 1 홈과, 이 제 1 홈과 상기 슬리브의 에어 배출홈과 연통되도록 제 1 홈에 대하여 수직 방향으로 형성되는 제 2 홈으로 이루어진 것에 특징이 있다.

본 발명의 상기 부쉬의 하면에는 상기 보조 에어 배출홈을 통해 배출되는 에어중의 오일의 유출이 방지되도록 커버가 더 마련된 것에 특징이 있다.

본 발명의 상기 커버의 상면에는 상기 부쉬의 보조 에어 배출홈을 상기 슬리브의 에어 배출홈과 연통시키도록 소정깊의 안내홈이 형성된 것에 특징이 있다.

본 발명의 상기 회전축의 상,하 외주면에는 상기 슬리브가 미끄럼 지지되도록 베어링면이 형성된 것에 특징이 있다.

본 발명의 상기 슬리브의 상,하부 내주면에는 상기 회전축을 중심으로 미끄럼 지지되도록 베어링면이 형성된 것에 특징이 있다.

본 발명의 상기 베어링면은 오일이 순환되도록 형성되는 헤링본 형상의 그르부면인 것에 특징이 있다.

이하 본 발명에 따른 스핀들 모터의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 스핀들 모터의 단면도이고, 도 3은 본 발명의 다른 실시예를 보인 확대 단면도이다.

이에 나타내 보인 바와 같이 본 발명에 따른 스핀들 모터는, 회전축(10)과, 허브(hob;20) 그리고 스테이터(stator;30)와 슬리브(sleeve;40) 및 스러스트 베어링(50)과 부쉬(bush;90)로 대별된다.

허브(20)는 회전축(10)과 함께 회전되는 것으로서 외측면에는 도시되지는 않았지만 디스크가 안착되며, 특히 내주면에는 마그네트(60)가 부착된다.

이때 회전축(10)은 도시된 바와 같이 허브(20)의 중심 하면으로부터 일체로 연장 형성되어 함께 회전될 수 있는 구조를 취하고 있다.

그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 별도의 부품으로써 고정스크류등을 통해 허브(20)상에 일체로 고정되어도 무방하다.

스테이터(30)의 허브(20)의 내측면에 위치되는 것으로서, 허브(30)의 내주면에 부착된 마그네트(60)와 함께 회전전자기력을 발생시키는 역할을 한다.

이러한 스테이터(30)는 코어(31)와 이 코어(core;31)에 권선되는 코일(coil;32)로 이루어진다.

슬리브(40)는, 회전축(10)에 끼워 삽입되며 특히 공회전되도록 미끄럼 지지되는 것으로서, 외측면에는 전술한 스테이터(30)가 고정 설치된다.

이와같이 슬리브(40)와 회전축(10)이 상호 미끄럼 지지될 수 있도록 하기 위하여, 도 2 및 도 3에 나타내 보인 바와 같이 회전축(10)의 상,하부 외주면에 베어링면이 형성되어진다.

그러나 이에 한정되지는 않으며, 슬리브(40)의 상,하부 내주면에 베어링면을 형성하여도 동일한 미끄럼 지지효과를 얻을 수 있을 것이다.

이와같이 회전축(10)의 상,하부 외주면 또는 슬리브(40)의 상,하부 내주면에 베어링면을 형성함에 있어서는, 오일의 순환효과가 뛰어난 헤링본 형상의 그르부(11)를 형성함으로써 베어링면이 형성되어진다.

그러나 이에 한정되지 않으며, 안정된 유막을 형성할 수 있는 그르부의 형상이라면 즉, 헬리컬 형상의 그르부를 형성하여도 무방할 것이다.

한편, 전술한 슬리브(40) 상에는 베어링면 사이의 공간부에 위치되는 에어(air)를 외부로 용이하게 배출시키기 위한 에어 배출홈(100)이 형성된다.

이러한 에어 배출홈(100)은, 에어는 안정되게 배출시키고 오일의 배출은 이루어지지 못하도록 된 구조를 취하게 되는 바, 그 구조를 보면, 슬리브(40)의 일측 상면으로 부터는 하방을 향하여 소정직경으로 제 1 에어 배출구멍(110)이 관통 형성된다.

그리고 회전축(10)과 슬리브(40)의 베어링면 사이의 공간부로 부터는 제 1 에어 배출구멍(110)과 연결되어 통할 수 있도록 제 2, 3 에어 배출구멍(120,130)이 형성된다.

이때 제 2, 3 에어 배출구멍(120,130)은 수직으로 형성되거나 또는 오일의 누유를 방지하기 위한 면에서 일측의 부분은 도시된 바와 같이 경사지게 형성될 수 있다.

스러스트 베어링(50)은, 회전축(10)의 하단부에 결합되는 것으로서, 상,하면에 그르부(미도시)가 형성되어 있어 슬리브(40)의 하면과의 사이에 유막을 형성하고, 이를 통해 스러스트 방향으로의 하중지지능력을 확보하는 기능을 수행한다.

부쉬(90)는 스러스트 베어링(50)의 하부측 슬리브(40)의 내주면에 끼워 삽입되어 스러스트 베어링(50)과 슬리브(40) 사이에서 발생되는 오일의 누유를 방지하는 기능을 수행한다.

이때 스러스트 베어링(50)상에 그르부가 형성됨에 의해서는 베어링면이 형성되지 않은 부분에 역시 공간부가 발생되고 이 공간부상의 에어가 악영향을 끼치는 것이기 때문에 이를 배출시켜야 한다.

이를 위하여 부쉬(90)상에는 도 2에 나타내 보인 바와 같이 보조 에어 배출홈(200)이 형성된다.

이 보조 에어 배출홈(200)은, 슬리브(40)와 스러스트 베어링(50) 사이의 공간부와 대응되는 부분으로부터 수직하방으로 소정직경으로 형성되는 제 1 홈(210)과, 이 제 1 홈(210)의 단부로부터 전술한 슬리브(40)상에 형성된 에어 배출홈(100)과 연통되도록 수직으로 연장 형성되는 제 2 홈(220)으로 이루어진다.

이때 보조 에어 배출홈(200)을 제 1, 2 홈(210,220)으로 분리 형성하는 것은, 수직으로만 형성할 경우, 오일의 누유가 유발될 수 있기 때문에 미연에 이를 방지하기 위함이다.

한편, 이와같이 부쉬(90)상에 보조 에어 배출홈(200)을 형성함에 있어서는, 그 가공이 매우 어려운 문제점이 야기될 뿐만 아니라 완벽한 오일의 누유차단효과를 얻을 수 있게된다.

이를 해결하기 위하여 도 3에 나타내 보인 바와 같이, 스러스트 베어링(50)의 하면에는 즉, 부쉬(90)의 하부측 슬리브(40)의 내주면에는 커버(cover;70)가 더 개재된다.

또한 보조 에어 배출홈(200)의 형성을 용이하도록 하기 위하여, 부쉬(90)에는 제 1 홈(210')을 관통하여 형성하고, 대응되는 커버(70)의 상면에는 제 1 홈(210')과 연통될 뿐만 아니라 슬리브(40)의 에어 배출홈(100)과 연통될 수 있도록 소정깊이로 제 2 홈(220')이 형성된다.

이와같이 구성된 본 발명에 따른 스핀들 모터는, 허브(20)의 내주면에 마련된 마그네트(60)와 슬리브(40)의 외주면에 마련된 스테이터(30)간의 전자기력을 통해 회전축(10)과 허브(20)가 함께 슬리브(40)를 중심으로 회전되고, 동시에 이 허브(20)상에 안착되는 도시되지 않은 디스크를 고속으로 회전시키게 되는 것이다.

즉, 회전축(10)이 슬리브(40) 사이의 베어링면 예컨대 도시된 바와 같이 회전축(1)에 형성된 헤링본 형상의 그르부(11) 사이에 형성되는 오일막을 통해 슬리브(40)를 중심으로 미끄럼 회전되고, 허브(20)가 함께 회전되면서 디스크를 회전시키게 되는 것이다.

이때 스러스트 방향으로의 하중지지능력은 회전축(10)의 하단부에 개재된 스러스트 베어링(50)을 통해 이루어진다.

한편, 이와같이 회전축(10)과 허브(20) 그리고 스러스트 베어링(50)이 회전됨에 의해서 슬리브(40)와의 사이에 형성되는 공간부상의 에어는 슬리브(40)에 형성된 에어 배출홈(100)과 부쉬(90) 및 커버(70)상에 형성되는 보조 에어 배출홈(200)을 통해 용이하게 외부로 배출시킬 수 있게된다.

따라서 에어의 팽창에 의한 오일의 누유가 방지되며, 불균일한 에어 팽창에 의한 회전정도의 열화를 방지할 수 있게된다.

한편, 상기한 실시예는 본 발명의 바람직한 하나의 실시예를 설명한 것에 불과하고, 본 발명의 적용 범위는 이와 같은 것에 한정되는 것은 아니며 동일 사상의 범주내에서 적절하게 변경 가능한 것이다. 예를 들어 본 발명의 실시예에 나타난 각 구성 요소의 형상 및 구조는 변형하여 실시할 수 있는 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 스핀들 모터에 의하면, 회전축과 허브 그리고 스러스트 베어링이 고속으로 회전하면서 슬리브와의 사이에 형성된 에어를 슬리브와 부쉬 및 커버에 형성된 에어 배출홈을 통해 외부로 용이하게 배출시킬 수 있게된다.

따라서 에어의 팽창에 의한 오일 누유에 의한 오염이 방지될 뿐만 아니라 장시간 베어링면의 형성효과를 얻을 수 있어 수명을 연장시킬 수 있는 이점이 있다.

또한 불균일한 에어 팽창이 이루어지지 않게되어 안정된 회전정도를 얻을 수 있음으로써 모터의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

Claims (9)

1. 회전축과;

   상기 회전축과 함께 회전되며, 외주면에는 디스크가 안착되고, 내주면에는 마그네트가 부착된 허브와;

   상기 허브의 내측에 위치되며, 상기 마그네트와 함께 회전 전자기력을 발생시키도록 코어와 코일로 이루어진 스테이터와;

   상기 회전축에 끼워 삽입된채 회전축을 중심으로 공회전되도록 상,하면이 미끄럼 지지되며, 상기 회전축과의 미끄럼 지지면 사이의 공간부상에 발생되는 공기가 배출되도록 에어 배출홈이 형성된 슬리브와;

   상기 회전축의 하단부에 결합되며, 상기 슬리브의 하면과의 사이에 베어링면을 형성하는 스러스트 베어링과;

   상기 스러스트 베어링의 하면과 대응되는 상기 슬리브의 하부 내측면에 위치되는 부쉬;를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 스핀들 모터.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 슬리브의 에어 배출홈은, 상기 슬리브의 일측 상면으로부터 하면을 향하여 관통형성되는 제 1 에어 배출구멍과,

   상기 회전축과 슬리브의 베어링면 사이의 상,하 공간부로부터 상기 제 1 에어 배출구멍과 연통되도록 관통 형성되는 제 2, 3 에어 배출구멍으로 이루어진 것을 특징으로 하는 스핀들 모터.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 부쉬상에는 상기 스러스트 베어링과 상기 슬리브의 베어링면 사이의 공간부상에 발생되는 에어를 배출하기 위한 보조 에어 배출홈이 더 형성된 것을 특징으로 하는 스핀들 모터.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 보조 에어 배출홈은, 상기 스러스트 베어링과 슬리브 사이의 베어링면 사이의 공간부로부터 수직하방으로 소정길이 형성되는 제 1 홈과, 이 제 1 홈과 상기 슬리브의 에어 배출홈과 연통되도록 제 1 홈에 대하여 수직 방향으로 형성되는 제 2 홈으로 이루어진 것을 특징으로 하는 스핀들 모터.
5. 제 3 항에 있어서, 상기 부쉬의 하면에는 상기 보조 에어 배출홈을 통해 배출되는 에어중의 오일의 유출이 방지되도록 커버가 더 마련된 것을 특징으로 하는 스핀들 모터.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 커버의 상면에는 상기 부쉬의 보조 에어 배출홈을 상기 슬리브의 에어 배출홈과 연통시키도록 소정깊의 안내홈이 형성된 것을 특징으로 하는 스핀들 모터.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 회전축의 상,하 외주면에는 상기 슬리브가 미끄럼 지지되도록 베어링면이 형성된 것을 특징으로 하는 스핀들 모터.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 슬리브의 상,하부 내주면에는 상기 회전축을 중심으로 미끄럼 지지되도록 베어링면이 형성된 것을 특징으로 하는 스핀들 모터.
9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서, 상기 베어링면은 오일이 순환되도록 형성되는 헤링본 형상의 그르부면인 것을 특징으로 하는 스핀들 모터.