KR20100106016A - 스핀들 모터 - Google Patents

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Abstract

스핀들 모터가 개시된다. 상기 스핀들 모터는 클램핑 장치의 아암의 높이가 케이스의 높이에 비하여 상대적으로 많이 낮지 않으므로, 클램핑 장치가 로터요크에 결합되었을때, 아암이 로터요크에 접촉한다. 이로인해, 디스크가 로터요크에 탑재되면, 디스크를 지지하는 아암의 단부측이 상측으로 들리지 않으므로, 디스크를 지지하는 지지력이 상대적으로 세다. 따라서, 소정 이하의 충격에 의해서는 디스크가 클램핑 장치로부터 분리되지 않으므로, 제품의 신뢰성이 향상된다. 또한, 클램핑 장치의 지지력이 세고, 아암의 단부측이 상측으로 들려 있지 않으므로, 디스크를 클램핑 장치로부터 분리할 때 아암의 단부측이 상대적으로 덜 상측으로 들린다. 따라서, 디스크를 탈거하기 위한 거리가 짧아지므로, 스핀들 모터의 설치공간이 줄어든다.

Description

스핀들 모터 {SPINDLE MOTOR}
본 발명은 스핀들 모터에 관한 것이다.
스핀들 모터는 직선운동하는 광 픽업이 디스크에 기록된 데이타를 읽을 수 있도록 디스크를 회전시키는 기능을 한다.
도 1a 및 도 1b는 종래의 스핀들 모터의 요부 단면도로서, 이를 설명한다.
도시된 바와 같이, 회전가능하게 설치된 회전축(10)에 디스크(50)가 탑재되는 로터요크(20)가 결합되어 회전축(10)과 일체로 회전한다. 이때, 로터요크(20)의 상면에는 디스크(50)와 접촉하여 디스크(50)가 미끄러지는 것을 방지하는 펠트(25)가 결합된다.
회전축(10)에 결합된 로터요크(20)의 부위에는 로터요크(20)에 탑재된 디스크(50)를 지지하는 클램핑 장치(30)가 설치된다.
클램핑 장치(30)는 로터요크(20)에 결합된 케이스(31), 케이스(31)의 측면에 형성되며 디스크(50)의 내주면과 접촉하여 디스크(50)의 중심이 회전축(10)의 중심과 일치하도록 지지하는 복수의 클로(Claw)(33), 케이스(31)의 내부에 설치되어 케이스(31)의 측면 내외측을 출입하며 디스크(50)의 내주면 상단 모서리와 접촉하여 디스크(50)가 로터요크(20)의 상측으로 이탈하는 것을 방지하는 복수의 아암(35) 및 아암(35)을 케이스(31)의 측면 외측으로 탄성 지지하는 탄성부재(37)를 가진다.
디스크(50)를 로터요크(20)에 탑재하여 펠트(25)에 접촉시키면, 디스크(50)가 클램핑 장치(30)에 의하여 지지된다.
그런데, 종래의 스핀들 모터는 아암(35)의 높이를 a, 펠트(25)에서 케이스(31)의 상면까지의 높이를 b라 할 때, a/b≒1.02이다. 즉, 아암(35)의 높이(a)가 케이스(31)의 높이에 비하여 상대적으로 굉장이 낮다. 이로인해, 아암(35)의 하면이 로터요크(20)의 상면과 이격되어, 아암(35)이 허공에 떠 있는 형태로 설치된다.
그러면, 디스크(50)의 내주면 상단 모서리와 접촉하여 디스크(50)의 이탈을 방지하는 아암(35)의 일단부측은, 도 1b에 도시된 바와 같이, 상측으로 들리게 된다.
상기와 같은 종래의 스핀들 모터에 삽입 지지된 디스크(50)의 지지력 및 탈거 거리는 표 1과 같다.
종래의 스핀들 모터의 디스크의 지지력 및 탈거 거리
구분 지지력(gf) 탈거 거리(㎜)
1군 170 2.30
2군 180 2.31
3군 170 2.29
4군 180 2.35
5군 180 2.31
표 1의 1군 내지 5군은 각각 10개의 종래의 스핀들 모터에 설치된 디스크(50)의 지지력 및 탈거 거리를 측정한 평균 값이다.
표 1에 표시된 바와 같이, 종래의 스핀들 모터는 디스크(50)를 지지하는 아암(35)의 지지력이 170~180 gf 로 상대적으로 약하다. 이로인해, 소정 이하의 충격에 의해서도 디스크(50)가 클램핑 장치(30)로부터 이탈되므로, 제품의 신뢰성이 저하되는 단점이 있다.
또한, 디스크(50)를 지지하는 아암(35)의 지지력이 약하고, 아암(35)의 하면이 로터요크(20)의 상면과 이격되어 있으므로, 디스크(50)를 클램핑 장치(30)로부터 분리시킬 때, 디스크(50)에 의하여 아암(35)의 일단부측이 상대적으로 상측으로 많이 들린다. 따라서, 디스크(50)를 클램핑 장치(30)로부터 탈거하기 위해서는 아암(35)의 일단부측이 상측으로 들리는 높이에 해당하는 만큼, 디스크(50)를 높이 상승시켜야 한다. 이는, 디스크(50)를 탈거하기 위한 공간이 많이 필요함을 의미하므로, 종래의 스핀들 모터는 넓은 설치공간이 필요한 단점이 있다.
종래의 스핀들 모터는, 표 1에 표시된 바와 같이, 펠트(25)로부터 디스크(50)를 2.29~2.35mm를 들어 올려야 디스크(50)를 클램핑 장치(30)로부터 탈거할 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 신뢰성을 향상시킬 수 있음과 동시에 설치 공간을 줄일 수 있는 스핀들 모터를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 스핀들 모터는, 회전가능하게 설치된 회전축, 상기 회전축에 결합되어 상기 회전축과 일체로 회전하며 디스크가 탑재되는 로터요크를 가지는 회전자; 상기 로터요크에 일면이 결합되고 타면에는 상기 디스크가 접촉되며 상기 디스크가 미끄러지는 것을 방지하는 펠트; 일면이 상기 회전자에 결합되며 측면에는 상기 디스크가 삽입되는 케이스, 상기 케이스의 내부에 직선 및 회전운동가능하게 설치되어 상기 케이스의 측면을 출입하고 상기 디스크의 내주면 모서리부에 일단부측이 걸려서 상기 디스크가 이탈하는 것을 방지하는 복수의 아암, 상기 아암을 상기 케이스의 측면 외측으로 탄성 지지하는 탄성부재를 가지는 클램핑 장치를 포함하고,
상기 아암의 회전축 방향의 높이를 A, 상기 펠트의 타면에서 상기 케이스의 일면 까지의 상기 회전축 방향의 높이를 B라 할때, A/B = 1.08~1.18이다.
본 발명에 따른 스핀들 모터는 클램핑 장치의 아암의 높이가 케이스의 높이에 비하여 상대적으로 많이 낮지 않으므로, 클램핑 장치가 로터요크에 결합되었을때, 아암이 로터요크에 접촉한다. 이로인해, 디스크가 로터요크에 탑재되면, 디스크를 지지하는 아암의 단부측이 상측으로 들리지 않으므로, 디스크를 지지하는 지지력이 상대적으로 세다. 따라서, 소정 이하의 충격에 의해서는 디스크가 클램핑 장치로부터 분리되지 않으므로, 제품의 신뢰성이 향상된다.
또한, 클램핑 장치의 지지력이 세고, 아암의 단부측이 상측으로 들려 있지 않으므로, 디스크를 클램핑 장치로부터 분리할 때 아암의 단부측이 상대적으로 덜 상측으로 들린다. 따라서, 디스크를 탈거하기 위한 거리가 짧아지므로, 스핀들 모터의 설치공간이 줄어든다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터를 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터의 단면도이다.
도시된 바와 같이, 베이스(110)에 베어링하우징(120)이 수직으로 기립 설치된다.
이하, 베이스(110)를 포함한 다른 구성요소들의 면 및 방향을 지칭함에 있어서, 베이스(110)의 수직방향 상측을 향하는 면 및 방향을 "상면 및 상측", 하측을 향하는 면 및 방향을 "하면 및 하측"이라 한다.
베어링하우징(120)은 상하면이 개방된 원통형으로 마련되며, 하면측이 베이스(110)에 결합되어 베이스(110)에 수직으로 설치된다. 베어링하우징(120)의 하단면(下端面)에는 스러스트스토퍼(131)가 결합되어, 베어링하우징(120)의 하면을 밀폐한다.
베어링하우징(120)의 내주면에는 베어링(140)이 압입 고정되고, 베어링(140)에는 회전자측이 지지되어 회전가능하게 설치된다.
상기 회전자는 하부측이 베어링(140)에 삽입 지지되어 회전가능하게 설치된 회전축(151), 하면이 개방된 원통형으로 형성되어 상면 중앙부측이 회전축(151)의 상부측 외주면에 결합되며 상기 베어링하우징(120)을 감싸는 로터요크(153) 및 로터요크(153)의 내주면에 결합된 마그네트(155)를 가진다.
베어링하우징(120)의 외주면에는 상기 회전자와 작용하여 상기 회전자를 회전시키는 고정자가 고정되어, 마그네트(155)와 대향한다. 상기 고정자는 코어(161)와 코어(161)에 권선된 코일(163)을 가진다.
그리하여, 코일(163)에 전류가 공급되면, 코일(163)과 마그네트(155)의 작용에 의하여 상기 회전자가 회전된다.
회전축(151)과 로터요크(153)의 견고한 결합을 위하여, 로터요크(153)의 중앙부측에는 결합관(153a)이 돌출되고, 결합관(153a)은 부시(157)를 매개로 회전축(151)에 결합된다.
로터요크(153)의 상면에는 디스크(50)가 탑재되어 지지된다. 그리고, 로터요크(153)의 상면 테두리부측에는 디스크(50)와 접촉하여 디스크(50)가 미끄러지는 것을 방지하는 펠트(159)가 접착 결합된다. 즉, 펠트(159)의 하면은 로터요크(153)의 상면에 결합되고, 펠트(159)의 상면에는 디스크(50)의 하면이 접촉된다.
로터요크(153)에는 베어링하우징(120)의 상단부측 외주면에 걸려서 상기 회전자가 상측으로 이탈하는 것을 방지하는 스토퍼(171)가 결합되고, 베어링하우징(120)의 외주면에는 상기 회전자의 회전시 상기 회전자가 상측으로 부상(浮上)하는 것을 방지하는 흡인마그네트(175)가 결합된다. 흡인마그네트(175)는 로터요크(153)에 결합될 수 도 있다.
도 2의 미설명 부호 135는 회전축(151)과 스러스트스토퍼(131)의 마모를 방 지하는 스러스트플레이트이다.
로터요크(153)의 결합관(153a)에는 로터요크(153)에 탑재된 디스크(50)를 지지하는 클램핑 장치(200)가 결합되는데, 본 실시예에 따른 클램핑 장치(200)를 도 2 내지 도 3b를 참조하여 설명한다.
도 3a는 도 2에 도시된 클램핑 장치의 일부 분해 사시도이고, 도 3b는 도 3a에 도시된 아암의 확대도이다.
도시된 바와 같이, 클램핑 장치(200)는 케이스(210), 클로(Claw)(220), 아암(230) 및 탄성부재(240)를 가진다.
케이스(210)는 하면이 개방된 원통형상으로 마련된다. 케이스(210)의 상면 중앙부측에는 로터요크(153)의 결합관(153a)이 삽입 결합되는 결합공(211)이 형성된다. 케이스(210)의 측면에는 디스크(50)가 삽입되고, 개방된 하단면(下端面)은 로터요크(153)의 상면과 대향한다. 케이스(210)의 안정된 설치를 위하여, 케이스(210)의 하단면(下端面)은 로터요크(153)의 상면에 접촉될 수도 있다.
클로(220)는 케이스(210)의 측면에 일체로 복수개가 형성되며, 대략 외팔보 형태를 이룬다. 클로(220)는 케이스(210)의 중심을 기준으로 방사상으로 형성되며, 케이스(210)에 삽입된 디스크(50)의 내주면과 접촉하여 디스크(50)의 중심이 회전축(151)의 중심과 일치하도록 지지한다.
케이스(210)의 측면에는 케이스(210)의 중심을 기준으로 복수의 제 1 출입공(213)이 방사상으로 형성되고, 각 제 1 출입공(213)을 형성하는 케이스(210)의 측면 부위에는 상호 대향되게 제 2 출입공(215)이 각각 형성된다. 제 1 출입 공(213)은 클로(220)와 클로(220) 사이에 형성되고, 제 1 및 제 2 출입공(213,215)으로는 아암(230)이 출입한다.
아암(230)은 몸체(231), 안내레일(233) 및 이탈방지레일(235)을 가지며 케이스(210)의 내부에 설치된다.
몸체(231)는 일측은 케이스(210)의 측면 외측에 위치되고 타측은 케이스(210)의 내부에 위치되어 제 1 출입공(213)을 출입한다.
케이스(210)의 외측에 위치된 몸체(231)의 일단면(一端面)은 로터요크(153)측인 하측으로 갈수록 케이스(210)의 중심과 더 가까와지는 형태로 경사지게 형성된다. 디스크(50)를 케이스(210)에 삽입하면, 디스크(50)가 몸체(231)의 상단부에 접촉하므로, 몸체(231)는 회전운동함과 동시에 케이스(210)의 측면 내측으로 직선운동한다. 그리하여, 디스크(50)가 케이스(210)의 측면에 완전히 삽입되어 로터요크(153)에 탑재되면, 탄성부재(240)에 의하여 아암(230)이 최초의 상태로 복귀되고, 이로인해 몸체(231)의 경사진 일단면에 디스크(50)의 내주면 상단 모서리부가 걸려서 디스크(50)가 케이스(210)의 상측으로 이탈되지 않는다.
안내레일(233)은 몸체의 양측면에 각각 형성되어 제 2 출입공(215)을 출입한다. 안내레일(233)과 제 2 출입공(215)은 아암(230)이 원활하게 직선운동할 수 있도록 안내한다.
이탈방지레일(235)은 아암(230)의 직선운동방항을 따라 각 안내레일(233)에서 연장 형성되어 케이스(210)의 내부에 위치된다. 이탈방지레일(235)의 일단면은 아암(230)이 케이스(210)의 외측으로 운동할 때, 케이스(210)의 측면에 접촉되어 아암(230)이 케이스(210)의 측면 외측으로 이탈하는 것을 방지한다.
아암(230)의 하면인 이탈방지레일(235)의 하면은 로터요크(153)의 상면과 대향하고, 아암(230)의 상면인 몸체(231)의 상면은 케이스(210)의 상면측을 향한다.
몸체(231)와 안내레일(233)과 이탈방지레일(235)은 일체로 동일하게 운동함은 당연하다.
탄성부재(240)는 케이스(210)의 내측에 설치되어 아암(230)이 디스크(50)를 견고하게 지지하도록, 아암(230)을 케이스(210)의 측면 외측으로 탄성 지지한다. 이때, 탄성부재(240)의 일측 및 타측은 몸체(231)의 타단부측 및 케이스(210)에 상호 대향되게 각각 형성된 지지돌기(237)(217)(도 4a 참조)에 각각 지지된다.
본 실시예에 따른 클램핑 장치(200)는 디스크(50)를 견고하게 지지할 수 있음과 동시에 설치공간을 줄일 수 있도록 형성되는데, 이를 도 3a 내지 도 4b를 참조하여 설명한다. 도 4a 및 4b는 도 3a에 도시된 클램핑 장치가 로터요크에 결합된 상태를 보인 도 3a의 "P-P"선 단면도이다.
도시된 바와 같이, 아암(230)의 하단면(下端面)에서 상단면(上端面) 까지의 회전축(151) 방향의 높이를 A, 펠트(159)의 상면에서 케이스(210)의 상면 까지의 회전축(151) 방향이 높이를 B라 할때, A/B = 1.08~1.18로 형성된다.
아암(230)의 하단면(下端面)에서 상단면(上端面) 까지의 회전축(151) 방향의 높이는 결국 이탈방지레일(235)의 하단면에서 몸체(231)의 상단면 까지의 회전축(151) 방향의 높이를 말한다.
A/B = 1.08~1.18는 아암(230)의 높이가 케이스(210)의 높이에 비하여 상대적 으로 많이 낮지 않은 것을 의미하므로, 클램핑 장치(200)가 로터요크(153)에 결합되면, 케이스(210)의 내부에 설치된 아암(230)의 하단면은 로터요크(153)의 상면에 접촉된다.
이로인해, 디스크(50)가 로터요크(153)에 탑재되어 아암(230)에 지지되면, 도 4b에 도시된 바와 같이, 디스크(50)의 내주면 상단 모서리와 접촉하는 아암(230)의 몸체(231)의 일단부측은 상측으로 거의 들리지 않는다.
상기와 같이 구성된 본 실시예에 따른 스핀들 모터에 삽입 지지된 디스크(50)의 지지력 및 탈거 거리를 측정한 결과는 표 2와 같다.
본 실시예에 따른 스핀들 모터의 디스크의 지지력 및 탈거 거리
A/B 지지력(gf) 탈거 거리(㎜)
1.04 160 2.26
1.05 180 2.25
1.07 180 2.23
1.08 200 2.20
1.09 200 2.20
1.10 200 2.17
1.16 200 2.17
1.17 210 2.16
1.18 210 2.17
1.19 운동간섭발생
1.20 운동간섭발생
1.21 운동간섭발생
A=아암의 회전축 방향의 높이
B= 펠트의 상면에서 케이스의 상면 까지의 회전축 방향의 높이
상기 표 2의 측정 결과는 A/B=1.04 내지 1.21인 각각의 본 실시예에 따른 스핀들 모터 10개에서 측정한 지지력 및 탈거 거리의 평균값이다.
표 2에 표시된 바와 같이, A/B = 1.04~1.07인 경우에는 디스크(50)의 지지력 및 탈거 거리가 각각 160∼180gf 및 2.23∼2.26mm로, 지지력은 상대적으로 약하고, 탈거 거리는 상대적으로 길다. 그리고, A/B = 1.08~1.18인 경우에는 디스크(50)의 지지력 및 탈거 거리가 각각 200∼210gf 및 2.16∼2.20mm로, 지지력은 상대적으로 세고, 탈거 거리는 상대적으로 짧다. 그리고, A/B = 1.19 이상인 경우에는 아암(230)의 운동이 간섭을 받는다.
따라서, A/B = 1.08~1.18이 바람직하고, 최적은 A/B = 1.10인 경우이다.
본 실시예에 따른 스핀들 모터는 로터요크(153)의 상면과 대향하면서 접촉하는 아암(230)의 이탈방지레일(235)의 하면은 로터요크(153)측으로 볼록하게 돌출된 곡면(235a)으로 형성된다.
이때, 아암(230)의 이탈방지레일(235)의 곡면(235a)의 곡률반경을 R이라 할 때, 3㎜ ≤ R ≤ 7mm인 것이 바람직하다.
A/B = 1.10으로 고정한 상태에서 아암(230)의 이탈방지레일(235)의 곡면(235a)의 곡률반경을 변경하여 측정한 디스크(50)의 지지력을 설명한다.
본 실시예에 따른 스핀들 모터의 곡률반경에 따른 디스크의 지지력
곡률반경(㎜) 지지력(gf) 비고
10 180 운동간섭발생
9 180 운동간섭발생
8 200 운동간섭발생
7 200
6 200
5 200
4 200
3 200
2 180
1 170
상기 표 3의 측정 결과는 각 곡률반경을 가지는 본 실시예에 따른 스핀들 모터 10개에서 측정한 지지력의 평균값이다.
표 3에 표시된 바와 같이, 곡률반경이 1∼2㎜인 경우는 지지력이 170∼180gf로 상대적으로 약하고, 곡률반경이 3∼7mm인 경우는 지지력이 200gf로 상대적으로 세며, 곡률반경이 8㎜ 이상인 경우에는 아암(230)의 운동이 간섭을 받는다.
따라서, 곡률반경 R은 3㎜ ≤ R ≤ 7mm인 것이 바람직하다.
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.
도 1a 및 도 1b는 종래의 스핀들 모터의 요부 단면도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터의 단면도.
도 3a는 도 2에 도시된 클램핑 장치의 일부 분해 사시도.
도 3b는 도 3a에 도시된 아암의 확대도.
도 4a 및 4b는 도 3a에 도시된 클램핑 장치가 로터요크에 결합된 상태를 보인 도 3a의 "P-P"선 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
151 : 회전축 153 : 로터요크
210 : 케이스 220 : 클로
230 : 아암 240 : 탄성부재

Claims (9)

  1. 회전가능하게 설치된 회전축, 상기 회전축에 결합되어 상기 회전축과 일체로 회전하며 디스크가 탑재되는 로터요크를 가지는 회전자;
    상기 로터요크에 일면이 결합되고 타면에는 상기 디스크가 접촉되며 상기 디스크가 미끄러지는 것을 방지하는 펠트;
    일면이 상기 회전자에 결합되며 측면에는 상기 디스크가 삽입되는 케이스, 상기 케이스의 내부에 직선 및 회전운동가능하게 설치되어 상기 케이스의 측면을 출입하고 상기 디스크의 내주면 모서리부에 일단부측이 걸려서 상기 디스크가 이탈하는 것을 방지하는 복수의 아암, 상기 아암을 상기 케이스의 측면 외측으로 탄성 지지하는 탄성부재를 가지는 클램핑 장치를 포함하고,
    상기 아암의 회전축 방향의 높이를 A, 상기 펠트의 타면에서 상기 케이스의 일면 까지의 상기 회전축 방향의 높이를 B라 할때,
    A/B = 1.08~1.18인 스핀들 모터.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 로터요크와 대향하는 상기 아암의 일단면은 상기 로터요크와 접하는 스핀들 모터.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 로터요크와 대향하는 상기 아암의 일단면은 상기 로터요크측으로 볼록하게 돌출된 곡면인 스핀들 모터.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 아암의 곡면의 곡률반경을 R이라 할 때, 3㎜ ≤ R ≤ 7mm인 스핀들 모터.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 케이스의 측면에는 상기 디스크의 중심이 상기 회전축의 중심과 일치하도록 지지하는 복수의 클로(Claw)가 형성된 스핀들 모터.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 아암은 일단부측은 상기 케이스의 측면 외측에 위치되어 상기 디스크를 지지하고 타단부측은 상기 케이스의 내측에 위치된 몸체, 상기 몸체의 양측면에 각각 형성되어 상기 몸체의 운동을 안내하는 안내레일, 상기 각 안내레일에서 연장 형성되어 상기 케이스의 내측에 위치되며 상기 케이스의 측면에 접촉되어 상기 몸체가 상기 케이스의 측면 외측으로 이탈하는 것을 방지하는 이탈방지레일을 가지는 스핀들 모터.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 로터요크와 대향하는 상기 이탈방지레일의 일단면은 상기 로터요크와 접하는 스핀들 모터.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 로터요크와 대향하는 상기 이탈방지레일의 일단면은 상기 로터요크측으로 볼록하게 돌출된 곡면인 스핀들 모터.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 이탈방지레일의 곡면의 곡률반경을 R이라 할 때, 3㎜ ≤ R ≤ 7mm인 스핀들 모터.
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