KR20080013512A - 스핀들 모터 - Google Patents

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Abstract

스핀들 모터가 개시된다. 상기 스핀들 모터는 베어링하우징 내측 부위의 회전축의 외주면에 스토퍼가 결합되고, 베어링하우징의 상면에 스토퍼를 감싸는 형태로 흡인마그네트가 결합된다. 그러므로, 원심력에 의하여 스토퍼의 하면을 따라 흐르는 오일은 흡인마그네트의 하면으로는 전달되지 못하고, 베어링하우징의 내주면에 부딪히고, 베어링하우징의 내주면에 부딪힌 오일은 흡인마그네트에 의하여 상측으로 이동하지 못하고 베어링측으로 공급된다. 그리고, 스토퍼가 소정 이상의 두께를 가지므로 회전축과 스토퍼의 접촉 부위를 통한 오일의 누설이 최소화된다. 따라서, 베어링을 장시간 사용할 수 있으므로 스핀들 모터의 수명이 연장된다.

Description

스핀들 모터 {SPINDLE MOTOR}
도 1a는 종래의 스핀들 모터의 단면도.
도 1b는 도 1a의 "A"부 확대도.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터의 단면도.
도 2b는 도 2a의 "B"부 확대도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
110 : 베어링하우징 120 : 베어링
130 : 회전축 140 : 고정자
150 : 회전자 160 : 턴테이블
170 : 스토퍼 180 : 흡인마그네트
본 발명은 스핀들 모터에 관한 것이다.
도 1a는 종래의 스핀들 모터의 단면도이고, 도 1b는 도 1a의 "A"부 확대도로서, 이를 설명한다.
도시된 바와 같이, 베이스(11)에 기립되어 설치된 베어링하우징(13)이 마련 된다. 베어링하우징(13)의 내부에는 베어링(15)이 압입되고, 베어링(15)에는 회전축(17)의 하부측이 지지된다.
베어링하우징(13)의 외면에는 코어(19a)와 코일(19b)을 가지는 고정자(19)가 고정되고, 베어링하우징(13)의 상측으로 노출된 회전축(17)의 부위에는 금속제의 로터요크(21a)와 마그네트(21b)를 가지는 회전자(21)가 고정된다. 그리하여, 코일(19b)에 전류가 공급되면, 코일(19b)과 마그네트(21b)와의 작용에 의하여 회전자(21)가 회전하고, 이로인해 회전축(17)이 회전한다.
베어링(15)에는 오일이 함침(含浸)되어 있다. 베어링(15)에 함침된 오일은, 회전축(17)이 회전하면 베어링(15)과 회전축(17)의 계면으로 흘러나와 오일막을 형성하고, 이로 인해 회전축(17)이 원활하게 회전된다.
이때, 베어링(15)과 회전축(17)의 계면으로 흘러나온 오일은 베어링(15)과 회전축(17)의 계면을 따라 상승하는데, 상승된 오일은 회전축(17)의 외주면을 타고 상승하여 베어링하우징(13)의 외측으로 누설된다. 이를 방지하기 위하여, 베어링(15) 상측의 회전축(17)의 외주면에는 와셔(23)가 압입된다.
그러나, 상기와 같은 종래의 스핀들 모터는 회전축(17)의 외주면을 타고 상승된 오일이 와셔(23)의 하면을 따라 흐른 후, 와셔(23)의 외주면과 베어링하우징(13)의 내주면 사이의 갭(Gap)을 통하여 베어링하우징(13)의 외부로 누설된다. 그리고, 와셔(23)의 두께가 0.15㎜∼0.25㎜로 대단히 얇으므로 와셔(23)와 회전축(17)의 접촉 면적이 작고, 와셔(23)를 회전축(17)에 조립할 때의 변형 등으로 인하여, 와셔(23)와 회전축(17)의 접촉 부위를 통하여도 오일이 누설된다. 이로인해, 오일 부족으로 회전축(17)과 베어링(15) 사이의 마찰력이 증가하여 회전축(17)이 원활하게 회전하지 못하게 되므로, 스핀들 모터의 수명이 단축되는 단점이 있다.
미설명 부호 25는 디스크(50)가 탑재되는 턴테이블이고, 27은 로터요크(21a)를 흡인하여 회전자(21)의 부상을 방지하는 흡인마그네트이다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 베어링에 함침된 오일이 누설되는 것을 방지하여 수명을 연장할 수 있는 스핀들 모터를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 스핀들 모터는, 상면이 개방된 베어링하우징; 상기 베어링하우징의 내부에 설치되며 오일이 함침(含浸)된 베어링; 상기 베어링에 회전가능하게 지지된 회전축; 상기 베어링하우징에 결합된 코어와 상기 코어에 권선된 코일을 가지는 고정자; 상기 베어링 상측의 상기 회전축에 결합된 금속제의 로터요크와 상기 로터요크에 결합되어 상기 고정자와 대향하는 마그네트를 가지며 상기 고정자와의 작용에 의하여 회전하는 회전자; 상기 베어링 상측의 상기 회전축에 결합되어 상기 베어링과 상기 회전축의 계면을 따라 상승하는 오일이 외부로 누설되는 것을 방지하는 스토퍼; 상기 베어링하우징의 상면에 결합되어 상기 스토퍼를 감싸며 상기 스토퍼의 하면을 따라 흐르는 오일이 상기 베어링하우징의 외측으로 누설되는 것을 방지함과 동시에 상기 로터요크를 흡인하는 흡인마그네트를 포함한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터를 상세히 설명한다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터의 단면도이고, 도 2b는 도 2a의 "B"부 확대도이다.
도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 스핀들 모터는 상면이 개방된 원통형으로 마련되어 베이스(200)에 기립 설치된 베어링하우징(110)을 가진다.
베어링하우징(110)의 내부에는 링 형상의 베어링(120)이 압입되어 설치된다. 이때, 베어링(120)의 상면은 베어링하우징(110)의 상면 보다 아래에 위치된다. 그리고, 베어링(120)은 소결(燒結)로 성형되는데, 소결 베어링(Sintered Bearing)은 내부에 다수의 기공이 형성되고, 상기 기공에는 오일이 함침(含浸)되어 있다.
베어링(120)에는 회전축(130)의 하부측이 지지되어 회전가능하게 설치된다. 회전축(130)이 회전하면 베어링(120)에 함침된 오일이 베어링(120)과 회전축(130)의 계면으로 흘러나와 오일막을 형성한다. 이로인해 회전축(130)이 원활하게 회전된다.
베어링하우징(110)의 외면 및 회전축(130)의 외주면에는 고정자(140) 및 회전자(150)가 각각 결합된다.
고정자(140)는 베어링하우징(110)의 외면에 고정된 코어(141)와 코어(141)에 권선된 코일(145)을 가진다. 회전자(150)는 원통형상으로 마련되어 베어링(120) 상측의 회전축(130)의 외주면에 결합되며 고정자(140)를 감싸는 금속제의 로터요크(151)와 로터요크(151)의 내주면에 결합되어 고정자(140)와 대향하는 마그네 트(155)를 가진다. 그리하여, 코일(145)에 전류가 공급되면, 코일(145)에서 발생되는 전기장과 마그네트(155)에 발생되는 자기장의 작용에 의하여 마그네트(155)가 회전하고, 이로인해, 로터요크(151)→회전축(130)이 회전한다.
베어링하우징(110) 상측의 회전축(130)의 외주면에는 디스크(50)가 탑재되어 지지되며 회전축(130)과 동일하게 회전하는 턴테이블(160)이 결합된다.
회전축(130)이 회전하면, 베어링(120)에 함침된 오일이 흘러나와 모세관 현상 또는 유체 부착력 등에 의해서, 베어링(120)과 회전축(130)의 계면을 따라 상승한다. 그리고, 베어링(120)의 상면으로 상승된 오일은 베어링하우징(110)의 외측으로 누설된다.
본 실시예에 따른 스핀들 모터의 회전축(130) 및 베어링하우징(110)에는 베어링(120)에서 흘러나와 베어링(120)과 회전축(130)의 계면을 따라 상승하는 오일이 외부로 누설되는 것을 방지하는 스토퍼(170) 및 흡인마그네트(180)가 마련된다.
상세히 설명하면, 베어링(120) 상측의 회전축(130)의 외주면에는 링형상의 스토퍼(170)가 결합된다. 그러면, 베어링(120)에서 흘러나와 베어링(120)과 회전축(130)의 계면을 따라 상승하는 오일이 스토퍼(170)의 하면에 부딪히므로, 오일의 누설이 방지된다.
그런데, 스토퍼(170)의 하면이 베어링하우징(110)의 상면 보다 높게 위치되면, 스토퍼(170)의 하면에 부딪혀서 원심력에 의하여 스토퍼(170)의 하면을 따라 외측으로 이동하는 오일이 베어링하우징(110)의 외측으로 누설되므로, 스토퍼(170)의 하면은 베어링하우징(110)의 상면 보다 낮게 위치되는 것이 바람직하다. 그러 면, 원심력에 의하여 스토퍼(170)의 하면을 따라 외측으로 이동하는 오일이 베어링하우징(110)의 내주면에 부딪히게 되므로, 오일의 누설이 최소화된다.
그리고, 스토퍼(170)의 두께가 너무 얇으면, 스토퍼(170)와 회전축(130)의 접촉부위를 통하여 오일이 누설될 수 있으므로, 스토퍼(170)와 회전축(130)의 접촉부위를 통한 오일의 누설을 최소화하기 위하여 스토퍼(170)의 두께는 0.35㎜∼0.6㎜로 하는 것이 바람직하다.
원심력에 의하여 스토퍼(170)의 하면을 따라 외측으로 이동하여 베어링하우징(110)의 내주면에 부딪힌 오일 중, 일부는 스토퍼(170)의 외주면과 베어링하우징(110)의 내주면 사이의 갭을 통하여 외부로 누설된다. 이를 최소화 하기 위하여 베어링하우징(110)의 상면에는 스토퍼(170)를 감싸는 형태로 링형상의 흡인마그네트(180)가 결합된다. 그런데, 베어링하우징(110)의 상면이 스토퍼(170)의 하면 보다 높게 위치되므로, 흡인마그네트(180)의 하면은 스토퍼(170)의 하면 보다 높게 위치된다. 그러면, 스토퍼(170)의 하면을 따라 외측으로 이동하는 오일이 흡인마그네트(180)의 하면으로는 전달되지 못하고 베어링하우징(110)의 내주면에 부딪힌다. 그런데, 베어링하우징(110)의 내주면에 부딪힌 오일은 흡인마그네트(180)에 의하여 베어링하우징(110)의 외측으로 누설되지 못하고, 베어링(120)의 상면으로 공급된다.
본 실시예에 따른 스핀들 모터와 종래의 스핀들 모터에 대하여 단기간에 수명을 확인하기 위한 복합가속수명시험을 해 본 결과, 본 발명에 따른 스핀들 모터는 250시간 사용후에 베어링의 마모가 발생하였으나, 종래의 스핀들 모터는 100시 간 사용후에 베어링의 마모가 발생하였다. 즉, 본 발명에 따른 스핀들 모터의 수명이 종래의 스핀들 모터에 비하여 약 2.5배 연장되었다.
흡인마그네트(180)는 로터요크(151)를 흡인하여 로터요크(151)가 상측으로 부상하는 것을 방지한다. 그러므로, 흡인마그네트(180)가 베어링하우징(110)에 견고하게 결합되어 있어야 한다. 이를 위하여, 흡인마그네트(180)는 베어링하우징(110)의 상면에 형성된 결합테(113)에 압입 결합됨과 동시에 본딩되어 결합된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 스핀들 모터는 베어링하우징 내측 부위의 회전축의 외주면에 스토퍼가 결합되고, 베어링하우징의 상면에 스토퍼를 감싸는 형태로 흡인마그네트가 결합된다. 그러므로, 원심력에 의하여 스토퍼의 하면을 따라 흐르는 오일은 흡인마그네트의 하면으로는 전달되지 못하고, 베어링하우징의 내주면에 부딪히고, 베어링하우징의 내주면에 부딪힌 오일은 흡인마그네트에 의하여 상측으로 이동하지 못하고 베어링측으로 공급된다. 그리고, 스토퍼가 소정 이상의 두께를 가지므로 회전축과 스토퍼의 접촉 부위를 통한 오일의 누설이 최소화된다. 따라서, 베어링을 장시간 사용할 수 있으므로 스핀들 모터의 수명이 연장된다.
이상에서는, 본 발명의 일 실시예에 따라 본 발명을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 변경 및 변형한 것도 본 발명에 속함은 당연하다.

Claims (4)

  1. 상면이 개방된 베어링하우징;
    상기 베어링하우징의 내부에 설치되며 오일이 함침(含浸)된 베어링;
    상기 베어링에 회전가능하게 지지된 회전축;
    상기 베어링하우징에 결합된 코어와 상기 코어에 권선된 코일을 가지는 고정자;
    상기 베어링 상측의 상기 회전축에 결합된 금속제의 로터요크와 상기 로터요크에 결합되어 상기 고정자와 대향하는 마그네트를 가지며 상기 고정자와의 작용에 의하여 회전하는 회전자;
    상기 베어링 상측의 상기 회전축에 결합되어 상기 베어링과 상기 회전축의 계면을 따라 상승하는 오일이 외부로 누설되는 것을 방지하는 스토퍼;
    상기 베어링하우징의 상면에 결합되어 상기 스토퍼를 감싸며 상기 스토퍼의 하면을 따라 흐르는 오일이 상기 베어링하우징의 외측으로 누설되는 것을 방지함과 동시에 상기 로터요크를 흡인하는 흡인마그네트를 포함하는 스핀들 모터.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 베어링하우징의 상면에는 결합테가 형성되고, 상기 흡인마그네트는 결합테의 내부에 고정된 것을 특징으로 하는 스핀들 모터.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 흡인마그네트는 상기 베어링하우징에 본딩 결합된 것을 특징으로 하는 스핀들 모터.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 스토퍼의 두께는 0.35㎜∼0.6㎜인 것을 특징으로 하는 스핀들 모터.
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