KR20050117730A - 스핀들 모터 - Google Patents

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KR20050117730A
KR20050117730A KR1020040042919A KR20040042919A KR20050117730A KR 20050117730 A KR20050117730 A KR 20050117730A KR 1020040042919 A KR1020040042919 A KR 1020040042919A KR 20040042919 A KR20040042919 A KR 20040042919A KR 20050117730 A KR20050117730 A KR 20050117730A
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장건희
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Abstract

스핀들 모터가 개시된다. 개시된 스핀들 모터는, 베이스; 이 베이스에 고정 설치되는 것으로, 중공부가 형성된 슬리브; 및 이 슬리브의 중공부에 회전 가능하게 설치되는 샤프트;를 구비하며, 샤프트의 외주면에는 샤프트가 회전함에 따라 샤프트를 반경 방향으로 지지하는 저널 베어링을 형성하기 위한 다수의 저널 그루브가 형성되고, 상기 저널 그루브들은 일정하지 않은 간격으로 배치된다.

Description

스핀들 모터{Spindle motor}
본 발명은 스핀들 모터에 관한 것으로, 상세하게는 베어링의 강성(stiffness) 및 감쇄(damping) 성능을 향상시킬 수 있는 개선된 구조의 스핀들 모터에 관한 것이다.
스핀들 모터는 레이저 프린터용 레이저 빔 스캐너 모터, 하드 디스크 드라이브(HDD; Hard Disk Drive)용 모터, CD(Compact Disk)나 DVD(Digital Versatile Disk)와 같은 광디스크 드라이브용 모터 등으로 널리 사용되고 있다.
하드 디스크 드라이브에 사용되는 스핀들 모터는 높은 회전 정밀도가 요구되므로 일반적으로 회전 정밀도가 높은 유체 동압 베어링(hydrodynamic bearing)을 사용하고 있다.
도 1에는 종래 유체 동압 베어링을 적용한 하드 디스크 드라이브용 스핀들 모터가 도시되어 있다.
도 1을 참조하면, 종래 하드 디스크 드라이브용 스핀들 모터는 베이스(10), 슬리브(sleeve,12), 샤프트(shaft,20) 및 허브(hub,24)를 구비한다. 상기 베이스(10)의 양측에는 코일(14)이 마련되어 있다. 상기 슬리브(12)는 베이스(10)에 고정 설치되는 것으로, 그 중앙부에는 중공부가 형성되어 있으며, 이 중공부 내부에는 샤프트(20)가 회전 가능하게 설치된다. 그리고, 샤프트(20)와 슬리브(12) 사이에는 샤프트(20)의 회전시 슬리브(12)와의 마찰을 방지하기 위한 베어링 간극(bearing clearance)이 형성되며, 이 베어링 간극에는 윤활 유체가 채워진다.
상기 샤프트(20)의 상부에는 디스크가 안착되는 허브(24)가 결합된다. 그리고, 이 허브(24)의 양측 하부에는 상기 코일(14)에 대응하는 자석(26)이 마련되어 있다. 상기 코일(14) 및 자석(26)은 서로의 상호 작용에 의하여 전자기력(electromagnetic force)을 발생시켜 샤프트(20)를 회전시키게 된다. 한편, 샤프트(20)의 하부에는 샤프트(20)가 슬리브(12)로부터 빠져 나가지 않도록 스러스트 플랜지(thrust flange,40)가 마련되어 있다. 여기서, 스러스트 플랜지(40)와 슬리브(12) 사이에도 베어링 간극이 형성되며, 이 베어링 간극에는 윤활 유체가 채워진다.
상기와 같은 스핀들 모터의 회전부는 샤프트(20)의 상하부에 형성된 상부 및 하부 저널 베어링(31,32)에 의해서 반경방향으로 지지되고, 스러스트 플랜지(40)의 상하부에 형성된 상부 및 하부 스러스트 베어링(41,42)에 의하여 축방향으로 지지된다.
도 2는 도 1에 도시된 스핀들 모터의 상부 저널 베어링(31)을 형성하는 샤프트(20)와 슬리브(12)의 단면을 도시한 것이고, 도 3은 도 2에 도시된 샤프트(20)의 외주면에 형성된 그루브 패턴을 펼쳐서 도시한 것이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 상부 저널 베어링(31)을 형성하는 샤프트(20)의 외주면 상부에는 다수의 그루브(groove,21)가 빗살무늬(herringbone) 형태로 형성되어 있으며, 이때 상기 그루브들(21)은 그 사이의 간격이 일정하게 형성되어 있다.
한편, 하부 저널 베어링(32)을 형성하는 샤프트(20)의 외주면 하부에도 도 1에 도시된 바와 같이 빗살무늬 형태의 다수의 그루브(22)가 일정한 간격으로 형성되어 있다. 그리고, 도면에는 도시되어 있진 않지만, 상부 및 하부 스러스트 베어링(41,42)을 형성하는 스러스트 플랜지(40)의 상면 및 하면에도 다수의 그루브가 일정한 간격으로 형성되어 있다.
유체 동압 베어링의 경우에는 회전체의 편심율(eccentricity rate)이 클수록 강성 및 감쇄 성능이 증가하게 된다. 그러나, 회전체의 질량 불평형이 미소하고 회전체에 가해지는 외력이 없는 하드 디스크 드라이브용 스핀들 모터에서는, 상기한 바와 같이 샤프트(20)의 외주면에 그루브들(21,22)이 일정한 간격으로 분포된 기존의 저널 베어링(31,32)이 사용되면 회전체의 편심율이 매우 작아져 저널 베어링(31,32)의 강성을 증가시키기가 어렵게 된다. 만약, 기존의 저널 베어링을 사용하여 동일 회전속도에서 강성이 큰 베어링을 설계하고자 한다면 베어링의 크기를 증가시키는 방법이 있지만, 이 경우에는 마찰 토크가 증가하여 모터의 기동 및 구동시 효율이 크게 감소하는 문제가 발생하게 된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 회전체의 편심율을 증가시켜 마찰 토크에 영향을 주지 않으면서 강성 및 감쇄 성능을 향상시킬 수 있는 개선된 구조의 스핀들 모터를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여
본 발명의 실시예에 따른 스핀들 모터는,
베이스;
상기 베이스에 고정 설치되는 것으로, 중공부가 형성된 슬리브; 및
상기 슬리브의 중공부에 회전 가능하게 설치되는 샤프트;를 구비하며,
상기 샤프트의 외주면에는 상기 샤프트가 회전함에 따라 상기 샤프트를 반경 방향으로 지지하는 저널 베어링을 형성하기 위한 다수의 저널 그루브가 형성되고, 상기 저널 그루브들은 일정하지 않은 간격으로 배치된다.
여기서, 상기 저널 그루브들은 빗살무늬(herringbone) 형태로 형성될 수 있다.
상기 스핀들 모터는 상기 샤프트의 하단부에 상기 샤프트 보다 큰 외경을 가지고 결합되는 스러스트 플랜지를 더 구비하는 것이 바람직하다.
상기 스러트스 플랜지의 상하면에는 각각 상기 샤프트가 회전함에 따라 상기 샤프트를 축 방향으로 지지하는 스러스트 베어링을 형성하기 위한 다수의 스러스트 그루브가 형성되는 것이 바람직하다. 여기서, 상기 스러스트 그루브들은 빗살무늬 형태로 형성되며, 일정한 간격으로 배치되는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 스핀들 모터는,
베이스;
상기 베이스에 고정 설치되는 것으로, 중공부가 형성된 슬리브; 및
상기 슬리브의 중공부에 회전 가능하게 설치되는 샤프트;를 구비하며,
상기 샤프트의 외주면에 대응하는 상기 슬리브의 내주면에는 상기 샤프트가 회전함에 따라 상기 샤프트를 반경 방향으로 지지하는 저널 베어링을 형성하기 위한 다수의 저널 그루브가 형성되고, 상기 저널 그루브들은 일정하지 않은 간격으로 배치된다.
여기서, 상기 저널 그루브들은 빗살무늬 형태로 형성될 수 있다.
상기 스핀들 모터는 상기 샤프트의 하단부에 상기 샤프트보다 큰 외경을 가지고 결합되는 스러스트 플랜지를 더 구비하는 것이 바람직하다.
상기 스러스트 플랜지의 상하면에 각각 대응하는 상기 슬리브의 내주면에는 상기 샤프트가 회전함에 따라 상기 샤프트를 축 방향으로 지지하는 스러스트 베어링을 형성하기 위한 다수의 스러스트 그루브가 형성되는 것이 바람직하다. 여기서, 상기 스러스트 그루브들은 빗살무늬 형태로 형성되며, 일정한 간격으로 배치되는 것이 바람직하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 유체 동압 베어링을 적용한 하드 디스크 드라이브용 스핀들 모터를 도시한 것이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 하드 디스크 드라이브용 스핀들 모터는 베이스(110)와, 슬리브(sleeve,112)와, 샤프트(120)를 구비한다. 상기 베이스(110)의 양측에는 코일(114)이 마련되어 있다. 상기 슬리브(112)는 베이스(110)에 고정 설치되는 것으로, 그 중앙부에는 중공부가 형성되어 있으며, 이 중공부 내부에는 샤프트(120)가 회전 가능하게 설치된다. 그리고, 상기 샤프트(120)와 슬리브(112) 사이에는 샤프트(120)의 회전시 슬리브(112)와의 마찰을 방지하기 위한 베어링 간극(bearing clearance)이 형성되며, 이 베어링 간극에는 윤활 유체가 채워진다. 상기 윤활 유체는 샤프트(120)와 슬리브(112)를 분리시켜 주므로, 샤프트(120)는 슬리브(112)와 접촉하지 않고 회전하게 된다. 따라서, 하드 디스크의 기록/재생에 나쁜 영향을 주는 비 재현성 런-아웃(NRRO; non-repeatable runout)이 발생하지 않게 된다. 한편, 본 실시예에서는 상기 윤활 유체로서 공기가 사용될 수 있다. 윤활 유체로서 낮은 점도를 가지는 공기가 사용되면, 마찰 손실을 감소시킬 수 있고, 마찰열에 의한 베어링 특성 변화를 최소화할 수 있다.
상기 샤프트(120)는 알루미나(Alumina) 또는 지르코니아(Zirconia) 등과 같은 세라믹으로 이루어지는 것이 바람직하다. 이는 스핀들 모터에 요구되는 내마모성과 내충격성을 확보하기 위함이다. 한편, 상기 슬리브(112)도 샤프트와 동일하게 세라믹으로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 샤프트(120)의 상부에는 디스크가 안착되는 허브(hub,124)가 결합된다. 그리고, 이 허브(124)의 양측 하부에는 상기 코일(114)에 대응하는 자석(magnet,126)이 마련되어 있다. 상기 코일(114) 및 자석(126)은 서로의 상호 작용에 의하여 전자기력을 발생시킴으로써 샤프트(120)를 회전시키게 된다. 한편, 상기 샤프트(120)의 하부에는 샤프트(120)가 슬리브(112)로부터 빠져 나가지 않도록 샤프트(120) 보다 큰 외경을 가지는 스러스트 플랜지(thrust flange,140)가 결합되어 있다. 그리고, 상기 스러스트 플랜지(140)와 슬리브(112) 사이에도 베어링 간극이 형성되며, 이 베어링 간극에는 윤활 유체가 채워진다.
상기와 같은 구조의 하드 디스크 드라이브용 스핀들 모터에서, 샤프트(120)와 슬리브(112) 사이에는 회전체를 반경 방향으로 지지하는 저널 베어링(journal bearing)이 형성되고, 스러스트 플랜지(140)와 슬리브(112) 사이에는 회전체를 축 방향으로 지지하는 스러스트 베어링(thrust bearing)이 형성된다.
상기 저널 베어링은 샤프트(120)의 상하부에 각각 형성되는 상부 및 하부 저널 베어링(131,132)을 포함한다. 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 스핀들 모터의 상부 저널 베어링(131)을 형성하는 샤프트(120)와 슬리브(112)의 단면을 도시한 것이고, 도 6은 도 5에 도시된 샤프트(120)의 외주면 상부에 형성된 그루브 패턴(groove pattern)을 펼쳐서 도시한 것이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 샤프트(120)의 외주면 상부에는 상부 저널 베어링(131)을 형성하기 위하여 샤프트(120)의 반경 방향으로 유체 동압을 발생시키는 다수의 상부 저널 그루브(121)가 빗살무늬(herringbone) 형태로 형성되어 있다. 이와 같이 상부 저널 그루브들(121)이 빗살무늬 형태로 형성되면, 유체의 펌핑(pumping)효과에 의하여 샤프트(120)의 반경 방향으로 큰 부하용량(load capacity) 및 강성(stiffness)을 얻을 수 있으며, 회전 안정성도 확보할 수 있다.
그리고, 상기 상부 저널 그루브들(121)은 종래와는 달리 샤프트(120)의 외주면 상부에 일정하지 않은 간격으로 배치되어 있다. 이와 같이 상부 저널 그루브들(121)을 일정하지 않은 간격으로 배치하게 되면, 유체 베어링 내부의 압력 분포가 샤프트(120)의 중심에 대하여 비대칭으로 형성된다. 즉, 샤프트(120)가 회전함에 따라 유체 베어링 내부에서는 상부 저널 그루브들(121) 사이의 간격이 큰 부분에서 큰 압력이 발생하게 된다. 이는 상부 저널 그루브들(121) 사이의 간격이 큰 부분에서 유막의 두께가 작아지기 때문이다. 상기와 같이, 유체 베어링 내부의 압력 분포가 비대칭으로 형성되면, 샤프트(120)는 그 회전중심이 베어링 반력(bearing force)와 관성력(inertial force)이 평형을 이루는 지점으로 이동하여 편심을 가지고 회전하게 되며, 이에 따라 상부 저널 베어링(131)의 강성은 증가하게 된다. 도 7은 샤프트(120)의 외주면 상부에 형성된 그루브 패턴의 변형예를 도시한 것으로, 상부 그루브들(121')이 샤프트(120)의 외주면 중 소정 부분에만 형성된 상태를 보여주고 있다.
한편, 샤프트(120)의 외주면 하부에도 도 4에 도시된 바와 같이 하부 저널 베어링(132)을 형성하기 위하여 다수의 하부 저널 그루브(122)가 빗살무늬(herringbone) 형태로 형성되어 있다. 이때, 상기 하부 저널 그루브들(122)은 전술한 상부 저널 그루브들(121)과 마찬가지로 편심율을 증가시키기 위하여 샤프트(120)의 외주면 하부에 일정하지 않은 간격으로 배치되어 있다.
이상에서는 2개의 저널 베어링(131,132)이 구비된 경우가 설명되었으나, 본 실시예에 따른 스핀들 모터에서는 이에 한정되지 않고 1개의 저널 베어링 또는 3개 이상의 저널 베어링이 구비될 수도 있다.
상기 스러스트 베어링은 스러스트 플랜지(140)의 상하부에 각각 형성되는 상부 및 하부 스러스트 베어링(151,152)을 포함한다. 도 8에는 스러스트 플랜지(140)의 상면이 도시되어 있다.
도 8을 참조하면, 스러스트 플랜지(140)의 상면에는 상부 스러스트 베어링(도 4의 151)을 형성하기 위하여 샤프트(120)의 축 방향으로 유체 동압을 발생시키는 다수의 스러스트 그루브(141)가 빗살무늬(herringbone) 형태로 형성되어 있다. 여기서, 상기 스러스트 그루브들(141)은 일정한 간격으로 배치된다. 한편, 스러스트 플랜지(140)의 하면에도 하부 스러스트 베어링(도 4의 152)을 형성하기 위하여 다수의 스러스트 그루브(141)가 빗살무늬 형태로 형성되어 있다. 이와 같이, 스러스트 플랜지(140)의 상하면에 각각 스러스트 그루브들(141)을 빗살무늬 형태로 형성하게 되면, 샤프트(120)의 축 방향으로 큰 부하용량 및 강성을 얻을 수 있게 된다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스핀들 모터의 상부 저널 베어링을 형성하는 샤프트와 슬리브의 단면을 도시한 것이다. 이하에서는, 전술한 실시예와 다른 점만을 설명하기로 한다.
도 9를 참조하면, 본 실시예에서는 상부 저널 베어링(도 4의 131)을 형성하기 위하여 전술한 실시예와는 달리 빗살무늬 형태의 다수의 상부 저널 그루브(113)가 샤프트(120)의 외주면에 대응되는 슬리브(112)의 내주면 상부에 형성되어 있다. 이때, 상기 상부 저널 그루브들(113)은 일정하지 않은 간격으로 배치되며, 이에 따라 샤프트(120)가 편심을 가지고 회전하게 된다. 한편, 상기 슬리브(112)의 내주면 하부에도 하부 저널 베어링(도 4의 132)을 형성하기 위하여 빗살무늬 형태의 다수의 하부 저널 그루브(미도시)가 형성되어 있다. 이때, 상기 하부 저널 그루브들도 상부 저널 그루브들(113)과 마찬가지로 일정하지 않은 간격으로 배치된다.
그리고, 스러스트 플랜지(도 4의 140)의 상하면에 대응되는 슬리브(112)의 내주면에는 각각 샤프트(120)가 회전함에 따라 상기 샤프트(120)를 축 방향으로 지지하는 상부 및 하부 스러스트 베어링(도 4의 151,152)을 형성하기 위한 다수의 스러스트 그루브(미도시)가 형성되어 있다. 여기에서, 상기 스러스트 그루브들은 전술한 바와 같이 빗살무늬 형태로 형성되어 있으며, 일정한 간격으로 배치된다. 이와 같이 상기 스러스트 그루브들을 빗살무늬 형태로 형성하게 되면, 샤프트(120)의 축 방향으로 큰 부하용량 및 강성을 얻을 수 있게 된다.
도 10은 기존의 저널 베어링을 사용하는 하드 디스크 드라이브용 스핀들 모터(A)와 본 발명에 따른 저널 베어링을 사용하는 하드 디스크 드라이브용 스핀들 모터(B)의 정상상태에서의 무게 중심 궤적을 나타낸 것이다. 도 10에 도시된 무게 중심의 궤적은 실제 하드 디스크 드라이브용 스핀들 모터에서 디스크 장착시 발생할 수 있는 최대 질량 불균형을 고려하여 회전체의 운동방정식을 해석한 결과이며, 이때 베어링에서 발생하는 베어링 반력(bearing force)는 유한요소법(FEM)을 이용하여 해석하였다. 도 10을 참조하면, 본 발명에 따른 스핀들 모터(B)에서는 베어링 내부의 압력 분포에 의하여 기존의 스핀들 모터(A)에서 보다 무게 중심이 원점에 대하여 편심되어 운동하게 되어 편심율이 증가하게 된다.
표 1은 기존의 하드 디스크 드라이브용 스핀들 모터와 본 발명에 따른 하드 디스크 드라이브용 스핀들 모터의 상하부 저널 베어링의 정특성(static characteristic)을 비교한 결과이다.
1000 rpm 종래 스핀들 모터 본 발명에 따른스핀들 모터
상부 저널 베어링 하부 저널 베어링 상부 저널 베어링 하부 저널 베어링
베어링의 폭[mm] 2.2 1.2 2.2 1.2
편심율 0.02 0.01 0.2 0.27
부하용량[N] 5.44E-01 8.77E-02 5.46E-01 1.40E-01
마찰토크[Nm] 5.89E-04 3.22E-04 5.93E-04 3.33E-04
표 1을 참조하면, 본 발명에 따른 스핀들 모터의 편심율이 기존의 스핀들 모터의 편심률보다 큰 것을 알 수 있다. 한편, 본 발명에 따른 스핀들 모터의 상하부 저널 베어링의 마찰토크는 기존의 스핀들 모터의 상하부 저널 베어링보다 약 0.68% ~ 3.4%가 증가하였으나, 이는 무시할 수 있는 정도의 증가 수준이라고 할 수 있다.
표 2는 기존의 하드 디스크 드라이브용 스핀들 모터와 본 발명에 따른 스핀들 모터의 상하부 저널 베어링의 강성과 감쇄계수를 유한요소법을 이용하여 계산한 결과이다.
1000 rpm 기존 스핀들 모터 본 발명에 따른스핀들 모터
상부 저널 베어링 하부 저널 베어링 상부 저널 베어링 하부 저널 베어링
Kxx[N/m] 6.16E+06 1.81E+06 7.93E+06 1.77E+06
Kxy[N/m] 6.87E+06 1.20E+06 1.10E+07 2.71E+06
Kyy[N/m] 6.16E+06 1.81E+06 5.99E+06 2.13E+06
Kθxθx[N/rad] 5.78E-01 5.75E-02 6.79E-01 6.40E-02
Kθxθy[N/rad] 5.42E-01 3.16E-02 7.75E-01 4.99E-02
Kθyθy[N/rad] 5.79E-01 5.75E-02 1.04E+00 7.42E-02
Cxx[Ns/m] 1.25E+04 2.31E+03 2.11E+04 5.54E+03
Cxy[Ns/m] 2.51E+00 2.54E-01 -1.29E+03 7.73E+02
Cyy[Ns/m] 1.25E+04 2.31E+03 1.58E+04 3.61E+03
Cθxθx[Nms/rad] 1.09E-03 6.23E-05 1.35E-03 8.64E-05
Cθxθy[Nms/rad] -3.04E-07 -1.08E-08 1.32E-04 -1.95E-05
Cθyθy[Nms/rad] 1.09E-03 6.23E-05 1.78E-03 1.35E-04
표 2에서, Kxx,Kxy,Kyy,Kθxθx,Kθxθy,K θyθy는 각각 강성의 방향 성분을 나타내고, Cxx,Cxy,Cyy,Cθxθx,Cθxθy,Cθyθy 는 각각 감쇄계수의 방향 성분을 나타낸다.
표 2를 참조하면, 본 발명에 따른 스핀들 모터의 저널 베어링의 강성이 기존 스핀들 모터의 저널 베어링의 강성보다 약 10 ~ 70% 정도 증가한 것을 알 수 있다. 그리고, 본 발명에 다른 스핀들 모터의 저널 베어링의 감쇄계수는 기존 스핀들 모터의 저널 베어링의 감쇄계수보다 약 20 ~ 140% 정도 증가한 것을 알 수 있다.
표 3은 표 2에서 계산된 저널 베어링의 강성과 감쇄계수를 이용하여 하드 디스크 드라이브용 스핀들 모터의 고유 진동수를 유한요소해석을 통하여 계산한 결과이다.
고유 모드 고유 주파수[Hz]
기존 스핀들 모터 본 발명에 따른 스핀들 모터
Half speed whirl 39.57 48.72
Half speed whirl 86.64 74.38
모터 굽힘 진동 283.85 361.06
모터 굽힘 진동 654.76 698.44
디스크 굽힘 진동 825.99 826.26
표 3을 참조하면, 베어링 강성의 영향이 크게 작용하는 모터 굽힘 모드의 고유 진동수가 각각 27.2%, 6.67% 정도 증가하는 것을 알 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 저널 베어링을 사용하는 하드 디스크 드라이브용 스핀들 모터는 기존의 저널 베어링을 사용하는 하드 디스크 드라이브용 스핀들 모터보다 강성 및 감쇄계수가 증가하고, 이에 따라 고유 진동수가 증가하게 된다. 따라서, 본 발명에 따른 스핀들 모터는 기존의 스핀들 모터보다 공진 회피에 대한 신뢰성을 높일 수 있다.
이상에서 본 발명에 따른 바람직한 실시예가 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 스핀들 모터에 의하면 샤프트의 외주면에 형성된 그루브들을 일정하지 않은 간격으로 배치함으로써 회전체의 편심율을 증가시켜 베어링의 강성 및 감쇄 성능을 향상시킬 수 있다. 이에 따라 스핀들 모터의 회전 정밀도가 향상된다.
도 1은 종래 하드 디스크 드라이브용 스핀들 모터를 도시한 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 스핀들 모터의 저널 베어링을 형성하는 샤프트와 슬리브의 단면을 도시한 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 샤프트의 외주면에 형성된 그루브 패턴을 펼쳐서 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 하드 디스크 드라이브용 스핀들 모터를 도시한 도면이다.
도 5는 도 4에 도시된 스핀들 모터의 저널 베어링을 형성하는 샤프트와 슬리브의 단면을 도시한 도면이다.
도 6은 도 5에 도시된 샤프트의 외주면에 형성된 그루브 패턴을 펼쳐서 도시한 도면이다.
도 7은 도 5에 도시된 샤프트의 외주면에 형성된 그루브 패턴의 변형예를 펼쳐서 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 스러스트 플랜지의 상면을 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 하드 디스크 드라이브용 스핀들 모터의 저널 베어링을 형성하는 샤프트와 슬리브의 단면을 도시한 도면이다.
도 10은 기존의 저널 베어링을 사용하는 하드 디스크 드라이브용 스핀들 모터(A)와 본 발명에 따른 저널 베어링을 사용하는 하드 디스크 드라이브용 스핀들 모터(B)의 무게 중심의 궤적을 나타낸 것이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
110... 베이스 112... 슬리브
114... 코일 120... 샤프트
121,122,141... 그루브 124... 허브
126... 자석 131... 상부 저널 베어링
132... 하부 저널 베어링 140... 스러스트 플랜지
151... 상부 스러스트 베어링 152... 하부 스러스트 베어링

Claims (28)

  1. 베이스;
    상기 베이스에 고정 설치되는 것으로, 중공부가 형성된 슬리브; 및
    상기 슬리브의 중공부에 회전 가능하게 설치되는 샤프트;를 구비하며,
    상기 샤프트의 외주면에는 상기 샤프트가 회전함에 따라 상기 샤프트를 반경 방향으로 지지하는 저널 베어링을 형성하기 위한 다수의 저널 그루브가 형성되고, 상기 저널 그루브들은 일정하지 않은 간격으로 배치되는 것을 특징으로 하는 스핀들 모터.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 저널 그루브들은 빗살무늬(herringbone) 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 스핀들 모터.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 샤프트의 하단부에 상기 샤프트 보다 큰 외경을 가지고 결합되는 스러스트 플랜지를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 스핀들 모터.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 스러스트 플랜지의 상하면에는 각각 상기 샤프트가 회전함에 따라 상기 샤프트를 축 방향으로 지지하는 스러스트 베어링을 형성하기 위한 다수의 스러스트 그루브가 형성되는 것을 특징으로 하는 스핀들 모터.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 스러스트 그루브들은 빗살무늬 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 스핀들 모터.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 스러스트 그루브들은 일정한 간격으로 배치되는 것을 특징으로 하는 스핀들 모터.
  7. 베이스;
    상기 베이스에 고정 설치되는 것으로, 중공부가 형성된 슬리브; 및
    상기 슬리브의 중공부에 회전 가능하게 설치되는 샤프트;를 구비하며,
    상기 샤프트의 외주면 상부 및 하부에는 상기 샤프트가 회전함에 따라 상기 샤프트를 반경 방향으로 지지하는 상부 및 하부 저널 베어링을 형성하기 위한 다수의 상부 및 하부 저널 그루브가 형성되고, 상기 상부 및 하부 저널 그루브들은 일정하지 않은 간격으로 배치되는 것을 특징으로 하는 스핀들 모터.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 상부 및 하부 저널 그루브들은 빗살무늬 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 스핀들 모터.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 샤프트와 슬리브 사이에는 윤활 유체가 채워지는 것을 특징으로 하는 스핀들 모터.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 윤활 유체는 공기인 것을 특징으로 하는 스핀들 모터.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 샤프트는 세라믹으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 스핀들 모터.
  12. 제 7 항에 있어서,
    상기 슬리브는 세라믹으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 스핀들 모터.
  13. 제 7 항에 있어서,
    상기 샤프트의 하단부에 상기 샤프트보다 큰 외경을 가지고 결합되는 스러스트 플랜지를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 스핀들 모터.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 스러스트 플랜지의 상하면에는 각각 상기 샤프트가 회전함에 따라 상기 샤프트를 축 방향으로 지지하는 스러스트 베어링을 형성하기 위한 다수의 스러스트 그루브가 형성되는 것을 특징으로 하는 스핀들 모터.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 스러스트 그루브들은 빗살무늬 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 스핀들 모터.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 스러스트 그루브들은 일정한 간격으로 배치되는 것을 특징으로 하는 스핀들 모터.
  17. 베이스;
    상기 베이스에 고정 설치되는 것으로, 중공부가 형성된 슬리브; 및
    상기 슬리브의 중공부에 회전 가능하게 설치되는 샤프트;를 구비하며,
    상기 샤프트의 외주면에 대응하는 상기 슬리브의 내주면에는 상기 샤프트가 회전함에 따라 상기 샤프트를 반경 방향으로 지지하는 저널 베어링을 형성하기 위한 다수의 저널 그루브가 형성되고, 상기 저널 그루브들은 일정하지 않은 간격으로 배치되는 것을 특징으로 하는 스핀들 모터.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 저널 그루브들은 빗살무늬 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 스핀들 모터.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 샤프트의 하단부에 상기 샤프트보다 큰 외경을 가지고 결합되는 스러스트 플랜지를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 스핀들 모터.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 스러스트 플랜지의 상하면에 각각 대응하는 상기 슬리브의 내주면에는 상기 샤프트가 회전함에 따라 상기 샤프트를 축 방향으로 지지하는 스러스트 베어링을 형성하기 위한 다수의 스러스트 그루브가 형성되는 것을 특징으로 하는 스핀들 모터.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 스러스트 그루브들은 빗살무늬 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 스핀들 모터.
  22. 제 20 항에 있어서,
    상기 스러스트 그루브들은 일정한 간격으로 배치되는 것을 특징으로 하는 스핀들 모터.
  23. 베이스;
    상기 베이스에 고정 설치되는 것으로, 중공부가 형성된 슬리브; 및
    상기 슬리브의 중공부에 회전 가능하게 설치되는 샤프트;를 구비하며,
    상기 샤프트의 외주면에 대응하는 상기 슬리브의 내주면 상부 및 하부에는 상기 샤프트가 회전함에 따라 상기 샤프트를 반경 방향으로 지지하는 상부 및 하부 저널 베어링을 형성하기 위한 다수의 상부 및 하부 저널 그루브가 형성되고, 상기 상부 및 하부 저널 그루브들은 일정하지 않은 간격으로 배치되는 것을 특징으로 하는 스핀들 모터.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 상부 및 하부 저널 그루브들은 빗살무늬 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 스핀들 모터.
  25. 제 23 항에 있어서,
    상기 샤프트의 하단부에 상기 샤프트 보다 큰 외경을 가지고 결합되는 스러스트 플랜지를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 스핀들 모터.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 스러스트 플랜지의 상하면에 각각 대응하는 상기 슬리브의 내주면에는 각각 상기 샤프트가 회전함에 따라 상기 샤프트를 축 방향으로 지지하는 스러스트 베어링을 형성하기 위한 다수의 스러스트 그루브가 형성되는 것을 특징으로 하는 스핀들 모터.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 스러스트 그루브들은 빗살무늬 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 스핀들 모터.
  28. 제 26 항에 있어서,
    상기 스러스트 그루브들은 일정한 간격으로 배치되는 것을 특징으로 하는 스핀들 모터.
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