KR20010039036A - 모터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 모터를 개시한다.

본 발명은, 하우징과; 하단부가 하우징의 중심 상면에 고정되며, 하부 외주면에는 코어와 코일로 이루어진 스테이터가 고정 설치된 샤프트와; 샤프트에 복수의 베어링면을 통해 레디얼 방향으로 미끄럼 지지되며, 스테이터와 대응되는 하부 내주면에는 요크와 마그네트로 이루어진 로터가 설치된 허브와; 스테이터와 인접된 샤프트의 중심측 외주면과 허브의 중심 내주면 및 샤프트의 상단부와 대응되는 허브의 상부측 내주면에 각각 소정간격 유지하도록 설치되어 허브를 스러스트 방향으로 회전 가능하게 지지하는 미끄럼 지지수단;을 포함하여 된 것으로서 샤프트를 중심으로 회전하는 허브에 미끄럼 지지수단을 통해 스러스트 방향으로의 하중을 부여할 수 있게되고, 또한 레디얼 방향으로의 하중 지지능력은 샤프트에 형성된 헤링본 형상의 그르부를 통해 용이하게 확보할 수 있게된다.

따라서 안정된 하중 지지능력을 확보할 수 있게되어 회전정도를 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

결과적으로 이를 채용한 고속 회전을 요망하는 기기의 신뢰성을 더 한층 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

Description

모터{Motor}

본 발명은 모터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 복수의 마그네트를 통해 회전체를 회전 가능하게 지지하는 자기 베어링 지지방식을 채용한 모터에 관한 것이다.

일반적으로 모터는, 축 지지방식에 따른 회전축 타입과 고정축 타입으로 구별될 뿐만 아니라 구동부의 지지방식에 따라 구름 베어링 지지방식과 미끄럼 베어링 지지방식으로 대별된다.

구름 베어링 방식은 통상적으로 하나 이상 복수의 볼 베어링(ball bearing)을 통해축을 지지하도록 된 것으로서, 저가의 볼 베어링을 사용함으로써 단가절감을 도모한 이점과 내,외륜 사이에 개재되는 볼이 큰 강성을 갖고 있어 장시간 사용이 가능하다는 이점이 있다.

이에 반하여 고정도의 회전 정밀도를 얻을 수 없는 문제점이 내재되어 있어, 어느정도의 저속 회전시에는 적용 가능한 것이지만 고속회전을 요망하는 제품에는 적용이 곤란한 문제점이 내재되어 있다.

즉, 고속 회전을 요망하는 기록매체의 모터에 적용된 경우, 볼과 내,외륜간의 틈새에 의한 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, 볼 베어링을 통한 구름 지지방식에 비하여 단가상승의 단점이 있는 반면에 고정도의 회전정도를 유지할 수 있어 근래에 들어와서 하드 디스크 드라이브(hard disk drive;HDD)나 기타 고속 회전을 요망하는 기록매체(記錄媒體)의 모터에 널리 채용되고 있다.

이에 더하여 근래에는 오일을 사용하지 않고 마그네트를 통해 회전체를 미끄럼 지지함으로써 좀더 안정된 회전력을 얻을 수 있도록 하고 동시에 반 영구적인 베어링수명을 효과를 기대할 수 있는 자기 베어링 지지방식이 널리 제안되고 있다.

도 1에는 이와같은 자기 베어링 지지방식을 채용한 일반적인 예로써 실용신안 출원 96-4593호에 개시된 모터를 나타내 보였다.

이는, 고정자와의 전기적인 작용으로 고정축(10)을 중심으로 회전하는 회전자와 고정축(10)의 외면에 설치되어 고정축(10)을 지지하는 베어링(20)을 구비한다.

베어링(20)과 고정축(10) 사이에는 척력이 작용하는 자기장을 형성하도록 각각 자석이 대향되게 설치된다.

또한 고정축(10)에 작용하는 하중의 크기에 따라 자력을 조절하도록 자석간의 거리를 조절하는 조절수단이 마련된다.

고정축(10)의 상부에 형성된 제 1 홀(11)에 삽입된 제 1 자석(30)과, 베어링(20)의 상부에 형성된 제 2 홀(21)에 제 1 자석(30)과 동일극이 대면되게 삽입된 제 2 자석(40)이 설치된다.

조절수단으로써 제 1 자석(30)과 제 2 자석(40)이 제 1 홀(11)과 제 2 홀(21)을 따라 상,하 이동하고 고정되도록 자석의 외주면과 홀의 내주면에 각각 나사부가 형성된다.

이러한 구성을 갖는 종래 모터는, 고정축(10)과 베어링(20) 사이에 척력이 발생하는 자기장을 이용하여 회전자를 회전시키므로 마찰이 저감되고 회전이 원활해지는 이점이 있다.

첫째, 스러스트 방향으로의 축 하중 지지능력이 떨어지는 문제점이 야기되어 회전정도의 열화를 초래하는 문제점이 내재되어 있다.

이와같은 문제점은 스러스트 방향으로의 하중을 지지하는 자석이 한쪽에만 치우치도록 설치되어 있기 때문이다.

둘째, 반경방향 즉, 레디얼 방향으로의 하중 지지능력을 확보하기 위하여 샤프트(10)와 베어링(20)을 전체적으로 자화시켜야 하는 것이기 때문에 자화의 어려움에 따른 생산성 저하를 초래하는 문제점이 내재되어 있다.

본 발명은 이와같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 스러스트 및 레디얼 방향으로의 하중 지지능력을 안정되게 확보할 수 있음으로써 회전정도의 향상을 꾀할 수 있고 생산성 향상을 꾀할 수 있는 모터를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 자기베어링 지지방식을 채용한 모터의 단면도,

도 2는 본 발명에 따른 모터의 요부 절제 사시도,

도 3은 결합 상태의 단면도.

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

100 : 하우징 200 : 샤프트

210 : 헤링본 형상의 그르부 220 : 단턱부

300 : 스테이터 310 : 코어

320 : 코일 400 : 허브

410 : 걸림턱 500 : 로터

510 : 요크 520 : 마그네트

600 : 미끄럼 지지수단 610-640 : 제 1 - 4 마그네트

700 : 링 800 : 스페이서

이와같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 모터는, 하우징과; 하단부가 상기 하우징의 중심 상면에 고정되며, 하부 외주면에는 코어와 코일로 이루어진 스테이터가 고정 설치된 샤프트와; 상기 샤프트에 복수의 베어링면을 통해 레디얼 방향으로 미끄럼 지지되며, 상기 스테이터와 대응되는 하부 내주면에는 요크와 마그네트로 이루어진 로터가 설치된 허브와; 상기 스테이터와 인접된 상기 샤프트의 중심측 외주면과 상기 허브의 중심 내주면 및 상기 샤프트의 상단부와 대응되는 허브의 상부측 내주면에 각각 소정간격 유지하도록 설치되어 상기 허브를 스러스트 방향으로 회전 가능하게 지지하는 미끄럼 지지수단; 을 포함하여 된 것을 그 특징으로 한다.

본 발명의 상기 미끄럼 지지수단은, 상기 샤프트의 하부측 외주면에 고정 설치되며 소정 극성을 갖는 제 1 마그네트와; 상기 제 1 마그네트와 소정간격 이격된 상기 허브의 내주면에 고정 설치되며, 상기 제 1 마그네트와 척력을 발생시키는 자기장이 형성되는 극성을 갖는 제 2 마그네트와; 상기 샤프트의 상부 외주면에 고정 설치되며, 소정의 극성을 갖는 제 3 마그네트와; 상기 제 3 마그네트와 소정간격 이격된 상기 허브의 상부 내주면에 고정 설치되며, 상기 제 3 마그네트와 척력을 발생시키는 자기장이 형성되는 극성을 갖는 제 4 마그네트;를 포함하여 된 것에 특징이 있다.

본 발명의 상기 샤프트의 대략 중심측 외주면에는 상기 제 1 마그네트가 안착되어 위치 고정될 수 있도록 단턱부가 형성되고, 상부 외주면에는 상기 제 3 마그네트가 안착되어 위치 고정될 수 있도록 링이 개재된 것에 특징이 있다.

본 발명의 상기 허브의 하부측 내주면에는 상기 제 2 마그네트가 안착되어 위치 고정될 수 있도록 걸림턱이 형성된 것에 특징이 있다.

본 발명의 상기 제 2 마그네트와 제 4 마그네트 사이의 허브 내주면에는 스페이서가 개재되며, 이 스페이서의 상면에 제 4 마그네트가 안착되어 위치 고정되는 것에 특징이 있다.

본 발명의 상기 샤프트와 상기 허브를 레디얼 방향으로 미끄럼 지지하는 베어링면은 상기 샤프트의 외주면에 형성되는 것에 특징이 있다.

본 발명의 상기 베어링면은 상기 샤프트의 상,하부 외주면에 형성되는 헤링본 형상의 그르부를 통해 형성되는 것에 특징이 있다.

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

도 2는 본 발명에 따른 모터의 요부 절제 사시도이고, 도 3은 결합 상태의 단면도이다.

이에 나타내 보인 바와 같이 본 발명에 따른 모터는, 하우징(housing;100)을 구비한다.

하우징(100)의 중심면에는 샤프트(shaft;200)의 하단부가 고정 설치되며, 이 샤프트(200)의 외주면에는 코어(core;310)와 코일(coil;320)로 이루어진 스테이터(stator;300)가 고정 설치된다.

그리고 샤프트(200)를 중심으로 회전 하는 것으로서 허브(hob;400)가 마련된다.

이 허브(400)의 하부 내주면에는 전술한 스테이터(300)와 함께 회전 전자기력을 발생시키는 것으로서 요크(yoke;510)와 마그네트(520)로 이루어진 로터(rotor;500)가 고정 설치된다.

한편, 전술한 허브(400)를 샤프트(200)를 중심으로 회전 가능하게 미끄럼 지지하기 위한 것으로서, 즉, 보다 상세하게는 샤프트(200)를 중심으로 허브(400)를 레디얼 방향으로 미끄럼 지지하기 위한 것으로서, 샤프트(200)의 외주면에는 베어링면이 형성된다.

이러한 베어링면은 도 3에 나타내 보인 바와 같이 샤프트(200)의 상,하부 외주면에 헤링본 형상의 그르부(210)를 마련함으로써 형성된다.

한편, 전술한 스테이터(300)와 인접된 샤프트(200)의 대략 중심측 외주면과 허브(400)의 중심 외주면 및 샤프트(200)의 상단부와 대응되는 허브(400)의 상부측 내주면에는 허브(400)를 샤프트(200)를 중심으로 스러스트 방향으로 회전 가능하게 지지하기 위한 미끄럼 지지수단(600)이 마련된다.

이러한 미끄럼 지지수단(600)의 상세한 구조를 보면, 샤프트(200)의 하부 외주면에는 소정 극성을 갖는 제 1 마그네트(610)가 고정 설치된다.

그리고 이 제 1 마그네트(610)와 소정간격 이격된 허브(400)의 내주면에는 제 2 마그네트(620)가 소정거리 이격되도록 고정 설치된다.

이때 제 2 마그네트(620)는 제 1 마그네트(610)와의 사이에 상호간에 척력(斥力)이 발생되는 자기장을 형성할 수 있는 극성을 갖는다.

한편, 샤프트(200)의 상부 외주면에는 역시 소정 극성을 갖는 제 3 마그네트(630)가 고정 설치되며, 이 제 3 마그네트(630)와 소정거리 이격된 허브(400)의 상부 내주면에는 제 4 마그네트(640)가 고정 설치된다.

이 제 4 마그네트(640)는, 제 3 마그네트(610)와의 사이에 상호간에 척력(斥力)이 발생되는 자기장을 형성할 수 있는 극성을 갖는다.

이와같이 제 1, 2, 3, 4 마그네트(610,620,630,640)간의 척력을 통해 허브(400)는 샤프트(200)를 중심으로 상,하에서 축 방향 즉, 스러스트 방향으로의 하중 지지능력을 확보하게 되는 것이다.

한편, 전술한 각 마그네트들은 상호간의 거리를 일정하게 유지하여야 한다.

이를 위한 것으로서, 샤프트(200)의 대략 중심측 외주면에는 제 1 마그네트(610)가 안착되어 위치 고정될 수 있도록 단턱부(220)가 형성되며, 상부 외주면에는 링(700)이 개재되어 이 링(700)의 상면으로 제 3 마그네트(630)가 안착되어 위치 고정된다.

그리고 허브(400)의 하부 내주면에는 제 2 마그네트(620)가 안착되어 위치 고정될 수 있도록 걸림턱(410)이 형성되며, 제 4 마그네트(640)가 안착되어 위치 고정될 수 있도록 하기 위한 것으로서, 제 2 마그네트(620)와 제 4 마그네트(640) 사이의 허브(400) 내주면에는 스페이서(spacer;800)가 개재된다.

즉, 스페이서(800)의 하단부는 제 2 마그네트(620)의 상면에 안착되고, 상면에 제 4 마그네트(640)가 안착되어 위치 고정되는 것이다.

이와같이 구성된 본 발명에 따른 모터는, 스테이터(300)의 코일(320)에 전류가 인가되고 동시에 하우징(100)상에 위치된 로터(500)의 마그네트(520)와의 전기적인 자장에 의해 허브(400)가 샤프트(200)를 중심으로 회전되게 된다.

이때 허브(400)가 샤프트(200)를 중심으로 회전함에 있어서는, 미끄럼 지지수단(600)을 통해 스러스트 방향으로의 하중 지지능력을 확보하게 되고, 동시에 스러스트 방향으로의 하중 지지능력은 샤프트(200)의 상,하부 외주면에 형성된 베어링면 즉, 헤링본 형상의 그르부(210)를 통해 확보하게 된다.

이를 좀더 상세히 설명하면, 샤프트(200)를 중심으로 허브(400)가 회전할 때 허브(400)는 미끄럼 지지수단(600)을 통해 스러스트 방향으로의 하중 지지능력을 확보하?? hls다.

즉, 샤프트(200)의 하부 외주면과 이와 대응되는 허브(400)의 내주면에는 제 1, 2 마그네트(510,520)가 서로 소정간격 유지하도록 설치되어 있고, 특히 상호간에는 서로 밀쳐내려는 힘 즉, 척력을 발생시키는 자기장이 형성된 상태이다.

이러한 힘은 하단부 뿐만 아니라 상단부측의 제 3, 4 마그네트(530,540)에서도 발생된다.

결과적으로 허브(400)는 샤프트(200)를 중심으로 상,하부에서 스러스트 방향으로 안정된 힘을 받고 있는 것이기 때문에 스러스트 방향으로의 하중 지지능력을 용이하게 확보할 수 있게되는 것이다.

한편, 레디얼 방향으로의 힘은, 도 3에 나타내 보인 바와 같이, 샤프트(200)를 중심으로 허브(400)가 회전되면, 샤프트(200)의 외주면에 형성된 헤링본 형상의 그르부(210) 사이에서 에어의 순환에 따른 일종의 유체막이 형성되게 되고, 이를 통해 레디얼 방향으로의 하중 지지능력을 확보하게 된다.

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 모터에 의하면, 샤프트를 중심으로 회전하는 허브에 미끄럼 지지수단을 통해 스러스트 방향으로의 하중을 부여할 수 있게되고, 또한 레디얼 방향으로의 하중 지지능력은 샤프트에 형성된 헤링본 형상의 그르부를 통해 용이하게 확보할 수 있게된다.

따라서 안정된 하중 지지능력을 확보할 수 있게되어 회전정도를 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

결과적으로 이를 채용한 고속 회전을 요망하는 기기의 신뢰성을 더 한층 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

Claims (7)

1. 하우징과;

   하단부가 상기 하우징의 중심 상면에 고정되며, 하부 외주면에는 코어와 코일로 이루어진 스테이터가 고정 설치된 샤프트와;

   상기 샤프트에 복수의 베어링면을 통해 레디얼 방향으로 미끄럼 지지되며, 상기 스테이터와 대응되는 하부 내주면에는 요크와 마그네트로 이루어진 로터가 설치된 허브와;

   상기 스테이터와 인접된 상기 샤프트의 중심측 외주면과 상기 허브의 중심 내주면 및 상기 샤프트의 상단부와 대응되는 허브의 상부측 내주면에 각각 소정간격 유지하도록 설치되어 상기 허브를 스러스트 방향으로 회전 가능하게 지지하는 미끄럼 지지수단;을 포함하여 된 것을 특징으로 하는 모터.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 미끄럼 지지수단은, 상기 샤프트의 하부측 외주면에 고정 설치되며 소정 극성을 갖는 제 1 마그네트와;

   상기 제 1 마그네트와 소정간격 이격된 상기 허브의 내주면에 고정 설치되며, 상기 제 1 마그네트와 척력을 발생시키는 자기장이 형성되는 극성을 갖는 제 2 마그네트와;

   상기 샤프트의 상부 외주면에 고정 설치되며, 소정의 극성을 갖는 제 3 마그네트와;

   상기 제 3 마그네트와 소정간격 이격된 상기 허브의 상부 내주면에 고정 설치되며, 상기 제 3 마그네트와 척력을 발생시키는 자기장이 형성되는 극성을 갖는 제 4 마그네트;를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 모터.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 샤프트의 대략 중심측 외주면에는 상기 제 1 마그네트가 안착되어 위치 고정될 수 있도록 단턱부가 형성되고, 상부 외주면에는 상기 제 3 마그네트가 안착되어 위치 고정될 수 있도록 링이 개재된 것을 특징으로 하는 모터.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 허브의 하부측 내주면에는 상기 제 2 마그네트가 안착되어 위치 고정될 수 있도록 걸림턱이 형성된 것을 특징으로 하는 모터.
5. 제 2 항에 있어서, 상기 제 2 마그네트와 제 4 마그네트 사이의 허브 내주면에는 스페이서가 개재되며, 이 스페이서의 상면에 제 4 마그네트가 안착되어 위치 고정되는 것을 특징으로 하는 모터.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 샤프트와 상기 허브를 레디얼 방향으로 미끄럼 지지하는 베어링면은 상기 샤프트의 외주면에 형성되는 것을 특징으로 하는 모터.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 베어링면은 상기 샤프트의 상,하부 외주면에 형성되는 헤링본 형상의 그르부를 통해 형성되는 것을 특징으로 하는 모터.