KR20060004258A - Spindle motor with magnetic thrust bearing and hydrodynamic journal bearing - Google Patents

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Abstract

본 발명은 자기 스러스트 베어링과 유체 동압 저널 베어링을 갖는 스핀들 모터에 관한 것이다. The present invention relates to a spindle motor having a magnetic thrust bearing and a fluid dynamic journal bearing.

본 발명에 의하면 양의 축방향으로 착자된 영구자석이 축에 결합되고 음의 축방향으로 착자된 영구자석이 슬리브에 결합되어 각각의 자석은 서로 같은 극성끼리 마주 보게된다.According to the present invention, the permanent magnet magnetized in the positive axial direction is coupled to the shaft and the permanent magnet magnetized in the negative axial direction is coupled to the sleeve so that each magnet faces the same polarity.

따라서, 자기반발력에 의해 축에 결합된 영구자석은 일정간격을 유지한 채 부양되어 있으므로 스러스트 베어링에서 발생하는 마찰을 줄일 수 있다.Therefore, the permanent magnet coupled to the shaft by the magnetic repulsion force is supported while maintaining a constant interval can reduce the friction generated in the thrust bearing.

자기 스러스트 베어링이 반경방향 변위를 가질 때 자기력이 반경방향으로 작용하므로 불안정해질 수 있는데, 이는 모터의 회전시 유체 동압 저널 베어링에서 발생하는 지지력으로 상쇄가 되므로 안정성을 확보 할 수 있다.When the magnetic thrust bearing has a radial displacement, the magnetic force acts in the radial direction, so it may become unstable. This is offset by the bearing force generated by the hydrodynamic journal bearing during rotation of the motor, thereby ensuring stability.

영구자석을 자성체 슬리브와 스러스트 요크를 결합시킴으로써 자기 폐루프를 형성하여 자기반발력 증가와 자석 수명연장의 효과를 얻을 수 있다.By combining the magnetic sleeve and the thrust yoke with the permanent magnet, a magnetic closed loop can be formed, thereby increasing the magnetic repulsive force and extending the life of the magnet.

스핀들 모터, 자기 스러스트 베어링, 유체 동압 저널 베어링Spindle motor, magnetic thrust bearing, fluid dynamic journal bearing

Description

자기 스러스트 베어링과 유체 동압 저널 베어링을 갖는 스핀들 모터{Spindle motor with magnetic thrust bearing and hydrodynamic journal bearing} Spindle motor with magnetic thrust bearing and hydrodynamic journal bearing             

도 1은 종래의 자기 스러스트 베어링과 유체 동압 저널 베어링을 갖는 스핀들 모터를 나타내는 단면도1 is a cross-sectional view showing a spindle motor having a conventional magnetic thrust bearing and a fluid dynamic journal bearing.

도 2는 본 발명에 의한 자기 스러스트 베어링과 유체 동압 저널 베어링을 갖는 스핀들 모터의 일 실시예를 나타내는 단면도2 is a cross-sectional view showing one embodiment of a spindle motor having a magnetic thrust bearing and a fluid dynamic journal bearing according to the present invention.

도 3은 본 발명에 의한 자기 스러스트 베어링과 유체 동압 저널 베어링을 갖는 스핀들 모터의 다른 실시예를 나타내는 단면도3 is a cross-sectional view showing another embodiment of a spindle motor having a magnetic thrust bearing and a hydrodynamic journal bearing according to the present invention.

도 4는 본 발명에 의한 자기 스러스트 베어링과 유체 동압 저널 베어링을 갖는 스핀들 모터의 또 다른 실시예를 나타내는 단면도4 is a cross-sectional view showing another embodiment of a spindle motor having a magnetic thrust bearing and a hydrodynamic journal bearing according to the present invention.

도 5는 본 발명에 의한 스핀들 모터에서 자기 스러스트 베어링과 영구자석 간의 폐루프 형성 모양을 보여주는 개략도5 is a schematic view showing a closed loop forming shape between a magnetic thrust bearing and a permanent magnet in the spindle motor according to the present invention;

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉<Explanation of symbols for main parts of drawing>

10 : 플랜지 11 : 커버10: flange 11: cover

12a,12b : 고정형 영구자석 13 : 축12a, 12b: permanent permanent magnet 13: shaft

14a,14b,14c : 회전형 영구자석 15 : 로터14a, 14b, 14c: rotating permanent magnet 15: rotor

16 : 허브 17 : 유체 동압 저널 베어링16: hub 17: hydrodynamic journal bearing

18 : 슬리브 19 : 스테이터18: sleeve 19: stator

20 : 공간부 21 : 스러스트 요크20: space 21: thrust yoke

22 : 베이스플레이트 23 : 축지지부재22: base plate 23: shaft support member

본 발명은 자기 스러스트 베어링과 유체 동압 저널 베어링을 갖는 스핀들 모터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 자기 스러스트 베어링의 위치 및 구조 개선을 통해 동적 안정성을 확보할 수 있고, 자기 스러스트 베어링과 유체 동압 저널 베어링을 함께 조합하여 베어링의 역할을 독립적으로 수행할 수 있으며, 자석의 폐루프 구조를 채용하여 자기반발력 증대 및 자석 수명을 연장할 수 있는 자기 스러스트 베어링과 유체 동압 저널 베어링을 갖는 스핀들 모터에 관한 것이다. The present invention relates to a spindle motor having a magnetic thrust bearing and a fluid dynamic journal bearing. More particularly, the present invention relates to a spindle motor having a magnetic thrust bearing and a fluid dynamic journal bearing. The present invention relates to a spindle motor having a magnetic thrust bearing and a hydrodynamic journal bearing which can be combined together to independently perform a role of a bearing and employ a magnet closed loop structure to increase magnetic repulsion and extend magnet life.

현재 가장 많이 사용되는 베어링 장치는 유체 동압 저널 베어링과 유체 동압 스러스트 베어링이 결합된 형태로써 회전자와 고정자 간의 직접적인 접촉을 피하고 유막에서 높은 댐핑을 제공함으로써 우수한 동특성을 보장한다.The most commonly used bearing device is a combination of a hydrodynamic journal bearing and a hydrodynamic thrust bearing, which ensures excellent dynamic characteristics by avoiding direct contact between the rotor and the stator and providing high damping at the oil film.

그러나, 이러한 베어링 장치는 속도에 비례해서 마찰이 발생함으로써 모터의 효율을 떨어뜨린다는 단점이 있으므로 점차 고속화 경향을 띄는 정보 기억장치용 스핀들 모터의 베어링 장치로써는 문제점이 있다.However, such a bearing device has a disadvantage in that the friction of the speed decreases the efficiency of the motor, so that the bearing device of the spindle motor for the information storage device, which tends to increase in speed, has a problem.

따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위해서 스러스트 베어링을 마찰이 없는 자기 스러스트 베어링으로 대체하려는 기술이 개발되고 있다.Therefore, in order to solve this problem, a technique for replacing a thrust bearing with a frictionless magnetic thrust bearing has been developed.

도 1은 종래의 유체 동압 저널 베어링과 자기 스러스트 베어링을 포함하는 스핀들 모터의 일 실시예로 보여준다. 1 shows an embodiment of a spindle motor including a conventional hydrodynamic journal bearing and a magnetic thrust bearing.

도 1에 도시한 바와 같이, 상기 스핀들 모터는 플랜지(10)와 커버(11)가 조성하는 내부 공간의 중심부에는 위아래 고정형 영구자석(12a),(12b)에 의해 소정의 간극을 유지하면서 지지되는 축(13)이 위치되고, 상기 축(13)은 상단과 하단에 각각 회전형 영구자석(14a),(14b)을 가지면서 그 길이중간에는 로터(15)를 갖는 허브(16)가 조립되는 동시에 축(13)의 하단 일부 길이는 유체 동압 저널 베어링(17)을 통해 플랜지(10)상의 슬리브(18)에 지지되며, 상기 로터(15)의 둘레를 따라 플랜지(10)상에 지지되는 스테이터(19)가 배치되는 구조로 이루어진다. As shown in FIG. 1, the spindle motor is supported by the upper and lower fixed permanent magnets 12a and 12b while maintaining a predetermined gap in the center of the inner space formed by the flange 10 and the cover 11. The shaft 13 is located, the shaft 13 has a rotary permanent magnet (14a, 14b) at the top and bottom, respectively, the hub 16 having a rotor 15 in the middle of the length is assembled At the same time, the lower part of the length of the shaft 13 is supported on the sleeve 18 on the flange 10 via the fluid dynamic journal bearing 17 and on the flange 10 along the circumference of the rotor 15. It consists of the structure in which 19 is arrange | positioned.

여기서, 고정형 영구자석과 회전형 영구자석은 하나의 자기 스러스트 베어링을 구성하게 된다. Here, the fixed permanent magnet and the rotating permanent magnet constitute one magnetic thrust bearing.

따라서, 상하부 자기 스러스트 베어링은 각각 2개의 영구자석으로 되어 있으며, 이때의 2개의 영구자석은 서로 같은 극성이 대향되도록 배치되어 있다. Therefore, the upper and lower magnetic thrust bearings each consist of two permanent magnets, and the two permanent magnets are arranged such that the same polarities are opposed to each other.

또한, 상기 허브(16)는 스핀들 모터의 출력을 외부에 제공하는 부분이다. In addition, the hub 16 is a part that provides the output of the spindle motor to the outside.

따라서, 축의 상하단에 부착되어 있는 영구자석과 플랜지 및 커버에 각각 장착되어 있는 자기 스러스트 베어링에 의해 발생한 반발력으로 축은 공기 중에 부양된 상태를 유지할 수 있게 되고, 정지상태 및 기동시에도 항상 소정의 간극을 유지하여 마찰을 줄일 수 있게 된다. Therefore, the repulsive force generated by the permanent magnets attached to the upper and lower ends of the shaft, and the magnetic thrust bearings mounted on the flange and the cover, respectively, makes it possible to maintain the suspended state in the air. To reduce friction.

그러나, 이와 같은 종래의 베어링 장치는 자기 스러스트 베어링의 위치가 허브의 상단과 축의 끝에 위치함으로써 축의 각변위가 발생했을 때 각각의 자기 스러스트 베어링에서 변위가 발생된 반경방향으로 자기력이 발생하기 때문에 동적특성이 매우 불안한 구조이다. However, such a conventional bearing device has a dynamic characteristic because the magnetic thrust bearing is positioned at the top of the hub and at the end of the shaft so that the magnetic force is generated in the radial direction in which displacement is generated in each magnetic thrust bearing when the angular displacement of the shaft occurs. This is a very disturbing structure.

그리고, 1개의 자기 스러스트 베어링은 모터의 외부에 존재함으로써 커버없이는 독립적인 베어링 역할을 수행할 수 없는 구조이다. In addition, one magnetic thrust bearing exists in the outside of the motor, and thus, the magnetic thrust bearing cannot serve as an independent bearing without a cover.

또한, 종래의 베어링 장치에 사용된 자석은 자기 폐루프를 형성하지 못함으로써 자기력 감소와 자석 수명 단축의 문제점이 있다. In addition, the magnet used in the conventional bearing device has a problem of reducing the magnetic force and shortening the life of the magnet by not forming a magnetic closed loop.

따라서, 본 발명은 이와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 자기 스러스트 베어링의 위치 및 구조를 개선하고, 자기 스러스트 베어링과 유체 동압 저널 베어링을 함께 조합하며, 자석의 폐루프 구조를 채용한 스핀들 모터를 제공함으로써, 동적 안정성 확보, 자기반발력 증대 및 자석 수명의 연장 등 스핀들 모터의 전반적인 효율을 향상시킬 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.
Accordingly, the present invention has been made in view of the above-described problem, and improves the position and structure of a magnetic thrust bearing, combines a magnetic thrust bearing and a hydrodynamic journal bearing together, and employs a spindle motor employing a closed loop structure of a magnet. The purpose of the present invention is to improve the overall efficiency of the spindle motor, such as securing dynamic stability, increasing magnetic repulsion and extending magnet life.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 플랜지상의 슬리브에 삽입되면서 유체 동압 저널 베어링에 의한 지지를 받는 동시에 영구자석을 이용한 자기 스러스트 베어링에 의해 소정의 간극을 유지하면서 지지되는 축과, 상기 축에 일체식으로 결합 되며 로터를 이용한 플랜지상의 스테이터에 의해 회전력을 부여하는 허브를 포함하는 자기 스러스트 베어링과 유체 동압 저널 베어링을 갖는 스핀들 모터에 있어서, 상기 슬리브는 상부 슬리브과 하부 슬리브로 구분되면서 상하부 슬리브의 서로 접하는 부위에는 내부에 공간부가 조성되고, 상기 축의 일부 구간은 공간부 내에 위치되는 동시에 스러스트 요크와 함께 회전형 영구자석이 장착되며, 상기 공간부 내의 상하부 슬리브면에는 상기 회전형 영구자석을 사이에 두고 나란한 동시에 동일한 극성이 대향되도록 각각의 고정형 영구자석이 장착되는 구조를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다. The present invention for achieving the above object is a shaft which is supported by a fluid dynamic journal bearing while being inserted into a sleeve on a flange and supported while maintaining a predetermined gap by a magnetic thrust bearing using a permanent magnet, and integral with the shaft. In a spindle motor having a magnetic thrust bearing and a hydrodynamic journal bearing coupled to each other and including a hub imparting a rotational force by a stator on a flange using a rotor, the sleeve is divided into an upper sleeve and a lower sleeve and abutted portions of the upper and lower sleeves. The space portion is formed therein, and a portion of the shaft is located in the space portion and at the same time is equipped with a rotating permanent magnet with a thrust yoke, and the upper and lower sleeve surface in the space portion side by side with the rotating permanent magnet between Opposite polarity Characterized in that it comprises a structure that each fixed permanent magnet is mounted as possible.

또한, 상기 축에 장착되는 회전형 영구자석과 이 회전형 영구자석의 위아래 배치되는 고정형 영구자석이 구성하는 자기 스러스트 베어링은 축의 하단부위 또는 중간부위에 위치되는 것을 특징으로 한다. In addition, the magnetic thrust bearing constituting the rotary permanent magnet mounted to the shaft and the fixed permanent magnet disposed above and below the rotary permanent magnet is characterized in that it is located at the bottom or middle portion of the shaft.

또한, 상기 축과 슬리브 간에 장착되는 유체 동압 저널 베어링은 2개가 구비되어 자기 스러스트 베어링을 가운데 두고 위아래 배치되는 것을 특징으로 한다. In addition, two hydrodynamic journal bearings mounted between the shaft and the sleeve may be provided and disposed up and down with the magnetic thrust bearing at the center.

또한, 상기 축은 슬리브를 관통하면서 그 하단과 상단이 플랜지의 바닥면과 상부에 구비되는 커버의 저면에 각각 지지되는 것을 특징으로 한다. In addition, the shaft is characterized in that the lower and upper ends of the shaft are supported on the bottom surface of the cover provided on the bottom and the top of the flange, respectively.

또한, 상기 축과 상하부 슬리브에 장착되는 회전형 영구자석과 고정형 영구자석은 링 모양으로 되어 있는 것을 특징으로 한다. In addition, the rotary permanent magnet and the fixed permanent magnet mounted on the shaft and the upper and lower sleeves is characterized in that the ring shape.

또한, 상기 슬리브와 스러스트 요크는 자기 폐루프의 형성을 위하여 높은 투자율을 갖는 자성체로 이루어진 것을 특징으로 한다. In addition, the sleeve and the thrust yoke is characterized in that made of a magnetic material having a high permeability to form a magnetic closed loop.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명에 의한 자기 스러스트 베어링과 유체 동압 저널 베어링을 갖는 스핀들 모터의 일 실시예를 나타내는 단면도이다. 2 is a cross-sectional view showing one embodiment of a spindle motor having a magnetic thrust bearing and a hydrodynamic journal bearing according to the present invention.

도 2에 도시한 바와 같이, 플랜지(10)를 베이스로 하여 그 중심에는 슬리브(18)가 수직으로 설치되고, 이 슬리브(18)를 지지수단으로 하여 축(13)과 허브(16)가 동심원상으로 삽입 결합되어 지지된다. As shown in FIG. 2, the sleeve 18 is vertically installed at the center of the flange 10, and the shaft 13 and the hub 16 are concentric with the sleeve 18 as a supporting means. It is inserted into and supported on the support.

여기서, 상기 축(13)은 슬리브(18)와의 사이에 설치되는 2개의 유체 동압 저널 베어링(17)에 의한 지지를 받는다. Here, the shaft 13 is supported by two fluid dynamic journal bearings 17 provided between the sleeve 18.

이때, 2개의 유체 동압 저널 베어링(17)은 일정 간격을 두고 위치되면서 모터 회전시 반경방향의 지지력을 발휘하는 역할을 한다. At this time, the two fluid dynamic journal bearings 17 are positioned at regular intervals and play a role of exerting a radial bearing force when the motor rotates.

즉, 후술하는 자기 스러스트 베어링에서 발생하는 반경방향의 힘을 상쇄시킴으로써 베어링 장치의 전체적인 안정성을 확보해주는 역할을 한다. That is, by canceling the radial force generated in the magnetic thrust bearing to be described later serves to ensure the overall stability of the bearing device.

또한, 상기 축(13)의 상단부에는 원판형 구조물 형태의 허브(16)가 그 중심을 이용하여 삽입 결합되며, 허브(16)의 가장자리에는 영구자석 및 백요크를 포함하는 로터(15)가 장착되는 동시에 로터(15)의 내측으로는 권선을 포함하면서 플랜지(10)상에 지지되는 스테이터(19)가 배치됨에 따라 모터 가동을 위한 동력이 제공될 수 있게 된다. In addition, the upper end of the shaft 13 is inserted into the hub 16 of the disc-shaped structure using the center, the rotor 16 is mounted to the rotor 15 including a permanent magnet and a back yoke at the edge of the hub 16 At the same time, as the stator 19 including the winding and supported on the flange 10 is disposed inside the rotor 15, power for operating the motor can be provided.

또한, 상기 허브(16)는 스핀들 모터의 출력을 외부에 제공하는 역할을 수행할 수 있게 된다. In addition, the hub 16 may serve to provide the output of the spindle motor to the outside.

즉, 허브(16)는 그 윗면에 세팅되는 디스크 등을 돌려줄 수 있게 된다. That is, the hub 16 can return a disk or the like set on the upper surface.

상기 슬리브(18)는 2개의 원통형 부재가 위아래로 나란하게 조합된 형태, 즉 상부 슬리브(18a)와 하부 슬리브(18b)가 서로 맞대어 결합된 형태로 이루어져 있으며, 이렇게 결합되는 상부 슬리브(18a)와 하부 슬리브(18b)의 서로 마주 대하는 부위에는 밀폐된 소정의 공간부(20)가 조성된다. The sleeve 18 has a shape in which two cylindrical members are combined side by side up and down, that is, the upper sleeve 18a and the lower sleeve 18b are joined to each other and coupled to each other. The predetermined space part 20 which is sealed is formed in the site | part which faces each other of the lower sleeve 18b.

상기 상부 슬리브(18a)와 하부 슬리브(18)는 플랜지(10)의 중심부위에 끼워져 지지될 수 있으며, 상부 슬리브(18a)의 몸체는 플랜지보다 윗쪽으로 훨씬 연장되어 허브(16)의 내측까지 위치되면서 축(13)의 대부분의 구간을 충분히 지지할 수 있게 된다. The upper sleeve 18a and the lower sleeve 18 may be supported on the center of the flange 10, and the body of the upper sleeve 18a extends far above the flange and is positioned to the inside of the hub 16. It is possible to sufficiently support most sections of the shaft 13.

상기 2개의 유체 동압 저널 베어링(17)은 위와 같이 상부 슬리브(18a)의 내측으로 지지되는 축 구간에 설치된다. The two fluid dynamic journal bearings 17 are installed in the axial section supported inwardly of the upper sleeve 18a as above.

상부 슬리브(18a)와 하부 슬리브(18b)가 결합되고 상부 슬리브(18a)를 통해 축(13)이 결합되는 상태에서 축(13)의 하단부위는 상하부 슬리브(18a),(18b)가 만들어내는 공간부(20) 내에 위치되고, 이때의 공간부(20) 내에 위치되는 축(13)의 하단부위에는 스러스트 요크(21)와 함께 회전형 영구자석(14c)이 장착된다. In the state where the upper sleeve 18a and the lower sleeve 18b are coupled and the shaft 13 is coupled through the upper sleeve 18a, the lower end portion of the shaft 13 is formed by the upper and lower sleeves 18a and 18b. The rotary permanent magnet 14c is mounted to the lower end of the shaft 13 located in the space 20 and at this time along with the thrust yoke 21.

여기서, 스러스트 요크와 영구자석은 접착제의 접착력과 자기력에 의해 결합되고, 스러스트 요크는 축에 결합된 영구자석의 폐루프를 형성시켜주며, 모터의 고속회전시 영구자석의 파괴를 방지하는 역할을 한다. Here, the thrust yoke and the permanent magnet is coupled by the adhesive force and magnetic force of the adhesive, the thrust yoke forms a closed loop of the permanent magnet coupled to the shaft, and serves to prevent the destruction of the permanent magnet during high-speed rotation of the motor .

또한, 상기 공간부(20)의 내의 상하부 슬리브(18a),(18b)면에는 회전형 영구자석(14c)을 사이에 두고 나란한 동시에 동일한 극성이 대향되도록 각각의 고정형 영구자석(12a),(12b)이 장착된다. In addition, the upper and lower sleeves 18a and 18b in the space portion 20 are arranged side by side with the rotary permanent magnets 14c therebetween, and each fixed permanent magnet 12a and 12b so as to face the same polarity. ) Is mounted.

즉, 2개의 고정형 영구자석(12a),(12b) 중에서 1개는 상부 슬리브(18a)의 저 면에 장착되고, 나머지 1개는 하부 슬리브(18b)의 상부면에 장착된다. That is, one of the two fixed permanent magnets 12a and 12b is mounted on the bottom surface of the upper sleeve 18a, and the other one is mounted on the upper surface of the lower sleeve 18b.

이렇게 장착되는 고정형 영구자석(12a),(12b)과 그 사이에 배치되는 회전형 영구자석(14c)은 하나의 자기 스러스트 베어링을 구성하게 된다. The fixed permanent magnets 12a and 12b mounted in this way and the rotary permanent magnets 14c disposed therebetween constitute one magnetic thrust bearing.

이러한 회전형 영구자석(14c)과 고정형 영구자석(12a),(12b)은 링 모양으로 되어 있어서 축(13)의 둘레에 또는 슬리브 바닥에 홈을 파고 삽입되는 형태로 장착될 수 있다. The rotatable permanent magnet 14c and the fixed permanent magnets 12a and 12b may have a ring shape and may be mounted in the form of a groove inserted around the shaft 13 or the bottom of the sleeve.

이와 같이 장착되는 회전형 영구자석(14c)과 고정형 영구자석(12a),(12b)은 각각 같은 극성으로 마주보게 되고, 이에 따라 각각의 자석 사이에 발생하는 척력에 의해 항상 일정 간격을 유지한 상태로 부양되어 있게 되므로 모터 회전시 마찰을 감소시킬 수 있게 된다. The rotary permanent magnets 14c and the fixed permanent magnets 12a and 12b mounted as described above face each other with the same polarity, and thus maintain constant intervals due to the repulsive force generated between the respective magnets. Since it is supported by, it is possible to reduce the friction when the motor rotates.

또한, 회전형 영구자석(14c)과 고정형 영구자석(12a),(12b)이 근접 위치되면서 하나의 세트형태를 구성하게 되므로 독립적인 베어링 역할을 수행할 수 있다.In addition, since the rotary permanent magnet 14c and the fixed permanent magnets 12a and 12b are located in close proximity to each other to form a set, the bearing may serve as an independent bearing.

특히, 슬리브(18)의 재질을 투자율이 높은 자성체를 사용하고 회전형 영구자석(14c)에 역시 자성체인 스러스트 요크(21)를 결합함으로써, 도 5에 도시한 바와 같이, 각각의 자석은 모두 자기 폐루프를 형성할 수 있으며, 따라서 자기 반발력을 강화시킬 수 있고 자석들의 수명을 연장시킬 수 있다. In particular, by using a magnetic material having a high permeability as the material of the sleeve 18 and by coupling the thrust yoke 21, which is also a magnetic material, to the rotary permanent magnet 14c, as shown in FIG. A closed loop can be formed, thus enhancing the magnetic repulsion and extending the life of the magnets.

도 3은 본 발명에 의한 자기 스러스트 베어링과 유체 동압 저널 베어링을 갖는 스핀들 모터의 다른 실시예를 나타내는 단면도이다. 3 is a cross-sectional view showing another embodiment of a spindle motor having a magnetic thrust bearing and a hydrodynamic journal bearing according to the present invention.

도 3에 도시한 바와 같이, 여기서는 하나의 세트형태로 구성되어 있는 자기 스러스트 베어링의 장착 위치를 축(13)의 중간부위에 설정한 구조를 보여준다. As shown in Fig. 3, the structure in which the mounting position of the magnetic thrust bearing composed of one set form is set in the middle of the shaft 13 is shown.

이때의 축(13)은 상부 슬리브(18a)와 하부 슬리브(18c)를 관통하는 구조로 지지된다. At this time, the shaft 13 is supported by a structure that penetrates the upper sleeve 18a and the lower sleeve 18c.

특히, 자기 스러스트 베어링이 2개의 유체 동압 저널 베어링(17) 사이에 위치함으로써 보다 우수한 동특성을 얻을 수 있다. In particular, a magnetic thrust bearing is located between two fluid dynamic journal bearings 17, so that better dynamic characteristics can be obtained.

예를 들면, 축의 각변위 발생시 일정간격을 두고 위치한 2개의 유체 동압 저널 베어링이 위아래에서 균형있는 지지력을 발휘하게 되므로 보다 안정된 동특성을 확보할 수 있다. For example, two fluid dynamic journal bearings spaced apart at regular intervals in the event of angular displacement of the shaft exert a balanced bearing force at the top and bottom, thereby ensuring more stable dynamic characteristics.

도 4는 본 발명에 의한 자기 스러스트 베어링과 유체 동압 저널 베어링을 갖는 스핀들 모터의 또 다른 실시예를 나타내는 단면도이다. 4 is a cross-sectional view showing yet another embodiment of a spindle motor having a magnetic thrust bearing and a hydrodynamic journal bearing according to the present invention.

도 4에 도시한 바와 같이, 여기서는 축을 기준체로 하여 슬리브가 회전되는 구조를 보여주고 있으며, 베이스플레이트(22)와 커버(11)가 구비되는 스핀들 모터에서 상기 축(13)은 플랜지(10)의 바닥과 축지지부재(23)를 이용한 커버(11) 사이에 지지되어 고정되고, 슬리브(18)가 허브(16)에 결합되어 회전하는 구조의 베어링 장치를 제공한다. As shown in FIG. 4, the structure in which the sleeve is rotated with respect to the shaft as a reference body is shown. In the spindle motor having the base plate 22 and the cover 11, the shaft 13 is formed of the flange 10. It is supported and fixed between the bottom 11 and the cover 11 using the shaft support member 23, and the sleeve 18 is coupled to the hub 16 to provide a bearing device having a structure to rotate.

즉, 슬리브(18)는 허브(16)와 함께 회전되고, 영구자석을 갖는 축(13)은 고정되는 구조의 베어링 장치를 제공한다. That is, the sleeve 18 is rotated together with the hub 16, and the shaft 13 having the permanent magnet is provided to the bearing device of the structure is fixed.

이렇게 축을 고정시킴으로써 동적특성을 보다 개선할 수 있다. By fixing the shaft in this way, the dynamic characteristics can be further improved.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 자기 스러스트 베어링과 유체 동압 저널 베어링이 하나의 베어링을 구성하고 있어 베어링의 독립적인 역할을 수행할 수 있고, 각 베어링 간의 상대적 위치 조절에 의해 동적 특성을 향상시킬 수 있으며, 슬리브와 스러스트 요크의 재질을 투자율이 높은 자성체를 사용함으로써 자기 폐루프 형성을 통한 자기반발력의 증대와 자석 수명의 연장 효과를 도모할 수 있는 등 궁극적으로 스핀들 모터의 효율을 향상시킬 수 있는 장점이 있다. As described above, in the present invention, the magnetic thrust bearing and the hydrodynamic journal bearing constitute one bearing, so that the bearing can perform an independent role, and the dynamic characteristics can be improved by adjusting the relative position between the bearings. By using magnetic material with high permeability of the sleeve and thrust yoke material, it is possible to increase the repulsive force through the formation of magnetic closed loop and to extend the life of the magnet. There is this.

Claims (6)

플랜지(10)상의 슬리브(18)에 삽입되면서 유체 동압 저널 베어링(17)에 의한 지지를 받는 동시에 영구자석(12a),(12b),(14c)으로 구성되는 자기 스러스트 베어링에 의해 소정의 간극을 유지하면서 지지되는 축(13)과, 상기 축(13)에 일체식으로 결합되며 로터(15)를 이용한 플랜지(10)상의 스테이터(19)에 의해 회전력을 부여하는 허브(16)를 포함하는 자기 스러스트 베어링과 유체 동압 저널 베어링을 갖는 스핀들 모터에 있어서,It is inserted into the sleeve 18 on the flange 10 and supported by the fluid dynamic journal bearing 17, and at the same time, a predetermined gap is formed by a magnetic thrust bearing composed of permanent magnets 12a, 12b, and 14c. A magnet comprising a shaft 13 supported and retained, and a hub 16 integrally coupled to the shaft 13 and imparting rotational force by a stator 19 on a flange 10 using a rotor 15. In a spindle motor having a thrust bearing and a fluid dynamic journal bearing, 상기 슬리브(18)는 상부 슬리브(18a)과 하부 슬리브(18b)로 구분되면서 상하부 슬리브(18a),(18b)의 서로 접하는 부위에는 내부에 공간부(20)가 조성되고, 상기 축(13)의 일부 구간은 공간부(20) 내에 위치되는 동시에 스러스트 요크(21)와 함께 회전형 영구자석(14c)이 장착되며, 상기 공간부(20) 내의 상하부 슬리브(18a),(18b)면에는 상기 회전형 영구자석(14c)을 사이에 두고 나란한 동시에 동일한 극성이 대향되도록 각각의 고정형 영구자석(12a),(12b)이 장착되는 구조를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 자기 스러스트 베어링과 유체 동압 저널 베어링을 갖는 스핀들 모터.The sleeve 18 is divided into an upper sleeve 18a and a lower sleeve 18b, and a space portion 20 is formed at a portion of the upper and lower sleeves 18a and 18b which are in contact with each other, and the shaft 13 Some sections of the spaced part 20 are located in the space part 20 and the rotatable permanent magnet 14c is mounted together with the thrust yoke 21, and the upper and lower sleeves 18a and 18b in the space part 20 are located on the surface. Magnetic thrust bearings and hydrodynamic journal bearings comprising a structure in which each of the fixed permanent magnets 12a and 12b is mounted so as to be parallel to each other and to face the same polarity with the rotary permanent magnets 14c interposed therebetween. Spindle motor. 청구항 1에 있어서, 상기 자기 스러스트 베어링(12a),(12b),(14c)은 축(13)의 하단부위 또는 중간부위에 위치되는 것을 특징으로 하는 자기 스러스트 베어링 과 유체 동압 저널 베어링을 갖는 스핀들 모터.2. The spindle motor of claim 1, wherein the magnetic thrust bearings 12a, 12b, 14c are located at the lower or middle portion of the shaft 13. . 청구항 1에 있어서, 상기 축(13)과 슬리브(18) 간에 장착되는 유체 동압 저널 베어링(17)은 2개가 구비되어 자기 스러스트 베어링(12a),(12b),(14c)을 가운데 두고 위아래 배치되는 것을 특징으로 하는 자기 스러스트 베어링과 유체 동압 저널 베어링을 갖는 스핀들 모터.The fluid hydrodynamic journal bearing (17) mounted between the shaft (13) and the sleeve (18) is provided with two and is arranged up and down with the magnetic thrust bearings (12a, 12b, 14c) in the middle. A spindle motor having a magnetic thrust bearing and a fluid dynamic journal bearing. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서, 상기 축(13)은 슬리브(18)를 관통하면서 그 하단과 상단이 플랜지(10)의 바닥면과 상부에 구비되는 커버(11)의 저면에 각각 지지되는 것을 특징으로 하는 자기 스러스트 베어링과 유체 동압 저널 베어링을 갖는 스핀들 모터.The shaft (13) according to any one of claims 1 to 3, wherein the shaft (13) passes through the sleeve (18), and its lower and upper ends are respectively supported on the bottom surface of the cover (11) provided at the bottom and top of the flange (10). A spindle motor having a magnetic thrust bearing and a hydrodynamic journal bearing. 청구항 1 또는 2에 있어서, 상기 축(13)과 상하부 슬리브(18a),(18b)에 장착되는 영구자석(12a),(12b),(14c)은 링 모양으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 자기 스러스트 베어링과 유체 동압 저널 베어링을 갖는 스핀들 모터.The magnetic thrust according to claim 1 or 2, wherein the permanent magnets 12a, 12b, 14c mounted on the shaft 13 and the upper and lower sleeves 18a, 18b are formed in a ring shape. Spindle motor with bearings and fluid dynamic journal bearings. 청구항 1에 있어서, 상기 슬리브(18)와 스러스트 요크(21)는 자기 폐루프의 형성을 위하여 높은 투자율을 갖는 자성체로 이루어진 것을 특징으로 하는 자기 스러스트 베어링과 유체 동압 저널 베어링을 갖는 스핀들 모터.2. The spindle motor of claim 1, wherein the sleeve and the thrust yoke are made of a magnetic material having a high permeability for the formation of a magnetic closed loop.
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CN114110019A (en) * 2021-11-29 2022-03-01 浙江亚微精密机床有限公司 Self-adjusting electric spindle rotating shaft mechanism and electric spindle
CN114571362A (en) * 2022-02-10 2022-06-03 北京工业大学 Permanent magnet transmission type air floatation main shaft applied to wafer thinning and polishing

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100906662B1 (en) * 2007-09-14 2009-07-07 강원대학교산학협력단 System for thrust magnetic bearing
KR101963565B1 (en) * 2018-06-18 2019-03-29 주식회사 마그네타 Thrust magnetic bearing using flux switching

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114110019A (en) * 2021-11-29 2022-03-01 浙江亚微精密机床有限公司 Self-adjusting electric spindle rotating shaft mechanism and electric spindle
CN114110019B (en) * 2021-11-29 2023-12-22 浙江亚微精密机床有限公司 Autonomous-adjusting electric spindle rotating shaft mechanism and electric spindle
CN114571362A (en) * 2022-02-10 2022-06-03 北京工业大学 Permanent magnet transmission type air floatation main shaft applied to wafer thinning and polishing
CN114571362B (en) * 2022-02-10 2024-03-15 北京工业大学 Permanent magnet transmission type air-floatation spindle applied to wafer thinning and polishing

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