KR20110081576A - 유체 동압 베어링 어셈블리 및 이를 포함하는 모터 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리는 샤프트의 상단이 축방향 상측으로 돌출되도록 상기 샤프트가 지지되는 슬리브; 상기 슬리브의 축방향 상측에 돌출된 상기 샤프트에 압입되어 상면에 오일이 실링되도록 하는 스러스트 플레이트; 및 상기 스러스트 플레이트 상측에서 압입되어 상기 스러스트 플레이트 사이에서 오일이 실링되도록 하며, 상기 슬리브의 외경이 끼워져 지지되는 캡하우징;을 포함할 수 있다.

Description

유체 동압 베어링 어셈블리 및 이를 포함하는 모터{Hydrodynamic bearing assembly and motor including the same}
본 발명은 유체 동압 베어링 어셈블리 및 이를 포함하는 모터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 모터 조립시 발생되는 변형을 방지하는 유체 동압 베어링 어셈블리 및 이를 포함하는 모터에 관한 것이다.
기록 디스크 구동장치에 사용되는 소형의 스핀들 모터는 유체 동압 베어링 어셈블리가 이용되고, 상기 유체 동압 베어링 어셈블리의 샤프트와 슬리브 사이에는 오일이 개재되며, 상기 오일에서 생기는 유체 압력으로 샤프트를 지지하는 기구이다.
상기 슬리브는 소결 슬리브와 가공 슬리브가 있으며, 모터의 가격 경쟁력을 높여주기 위해 오일 함유량이 많은 소결 슬리브가 주로 이용된다.
그러나, 소결 슬리브를 사용하는 경우 오일 함유량이 많아 오일 열팽창에 의한 오일 계면의 변동이 커지게 되고, 오일 누설 방지를 위해 슬리브 외경을 감싸는 슬리브 하우징이 필요하다.
이로 인해 모터 조립시 슬리브와 슬리브 하우징의 결합 공정이 추가되고 슬리브 하우징을 가공하는 경우 이로 인한 추가 비용이 발생한다는 문제가 있다.
또한, 오일 실링 캡과 슬리브 하우징을 용접을 통해 결합할 경우 상기 오일 실링 캡의 변형으로 인해 모터 특성 저하를 유발할 수 있고, 충격에 약한 약점도 있다.
본 발명의 목적은 충분한 실링을 확보하는 동시에 접착제 등 이물이 내부로 스며드는 것을 방지하는 유체 동압 베어링 어셈블리 및 이를 포함하는 모터를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리는 샤프트의 상단이 축방향 상측으로 돌출되도록 상기 샤프트가 지지되는 슬리브; 상기 슬리브의 축방향 상측에 돌출된 상기 샤프트에 압입되어 상면에 오일이 실링되도록 하는 스러스트 플레이트; 및 상기 스러스트 플레이트 상측에서 압입되어 상기 스러스트 플레이트 사이에서 오일이 실링되도록 하며, 상기 슬리브의 외경이 끼워져 지지되는 캡하우징;을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리의 상기 캡하우징은 상기 슬리브의 축방향 상측에 안착되도록 상기 슬리브와 접하는 내주면의 직경이 상기 스러스트 플레이트의 외주면과 접하는 내주면의 직경보다 큰 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리의 상기 캡하우징은 플라스틱으로 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리는 상기 슬리브의 축방향 하부에 위치하고 상기 슬리브의 하부면과 간극을 유지한 상태로 상기 캡하우징의 내주면과 결합하는 베이스커버;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리의 상기 베이스커버는 상기 슬리브의 외경보다 큰 외경을 갖는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리의 상기 캡하우징은 상기 베이스커버를 수용하기 위해 상기 슬리브와 접하는 내주면의 직경보다 큰 직경을 가진 내주면을 구비하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리의 상기 캡하우징은 상기 슬리브와 접하는 내주면의 하단부가 상기 베이스커버와 접하는 내주면의 상단부보다 높게 형성되어 경사진 단면을 형성하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 모터는 샤프트의 상단이 축방향 상측으로 돌출되도록 상기 샤프트가 지지되는 슬리브, 상기 슬리브의 축방향 상측에 돌출된 상기 샤프트에 압입되어 상면에 오일이 실링되도록 하는 스러스트 플레이트, 상기 스러스트 플레이트 상측에서 압입되어 상기 스러스트 플레이트 사이에서 오일이 실링되도록 하며, 상기 슬리브의 외경이 끼워져 지지되는 캡하우징을 포함하는 유체 동압 베어링 어셈블리; 상기 캡우징과 결합하며 회전 구동력을 발생시키기 위한 권선 코일이 권선되는 코어를 포함하는 스테이터; 및 상기 스테이터에 대해 회전 가능하도록 상기 권선코일과 대면하는 마그네트가 일면에 장착되는 로터;를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 모터의 상기 캡하우징은 상기 슬리브의 축방향 상측에 안착되도록 상기 슬리브와 접하는 내주면의 직경이 상기 스러스트 플레이트의 외주면과 접하는 내주면의 직경보다 큰 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 모터의 상기 캡하우징은 플라스틱으로 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 모터는 상기 슬리브의 축방향 하부에 위치하고 상기 슬리브의 하부면과 간극을 유지한 상태로 상기 캡하우징의 내주면과 결합하는 베이스커버;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 모터의 상기 베이스커버는 상기 슬리브의 외경보다 큰 외경을 갖는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 모터의 상기 캡하우징은 상기 베이스커버를 수용하기 위해 상기 슬리브와 접하는 내주면의 직경보다 큰 직경을 가진 내주면을 구비하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 모터의 상기 캡하우징은 상기 슬리브와 접하는 내주면의 하단부가 상기 베이스커버와 접하는 내주면의 상단부보다 높게 형성되어 경사진 단면을 형성하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리 및 이를 포함하는 모터에 의하면, 모터 조립시 발생하는 변형을 방지할 수 있으며 충분한 실링을 확보하는 동시에 이물이 내부로 유입되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리 및 이를 포함하는 모터를 설명하기 위한 개략 단면도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리를 도시한 개략 사시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리를 도시한 절개 사시도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리를 도시한 개략 단면도.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 구성요소를 추가, 변경, 삭제 등을 통하여, 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본원 발명 사상 범위 내에 포함된다고 할 것이다.
또한, 각 실시예의 도면에 나타나는 동일한 사상의 범위 내의 기능이 동일한 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리 및 이를 포함하는 모터를 설명하기 위한 개략 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 모터(400)는 유체 동압 베어링 어셈블리(100), 스테이터(200) 및 로터(300)를 포함할 수 있다.
상기 유체 동압 베어링 어셈블리(100)의 구체적인 실시예들은 이하에서 상술하기로 하며, 본 발명에 따른 모터(400)는 상기 유체 동압 베어링 어셈블리(100)의 각 실시예들의 구체적인 특징 전부를 가질 수 있다.
상기 스테이터(200)는 전원인가 시 일정크기의 전자기력을 발생시키는 권선코일(210) 및 상기 권선코일(210)이 권선되는 복수개의 코어(220)를 구비하는 고정 구조물이다.
상기 코어(220)는 패턴회로가 인쇄된 인쇄회로기판(미도시)이 구비되는 베이스(230)의 상부에 고정 배치되고, 상기 권선코일(210)과 대응하는 베이스(230)의 상부면에는 상기 권선코일(210)을 하부로 노출시키도록 일정크기의 코일공이 복수개 관통형성될 수 있고, 상기 권선코일(210)은 외부전원이 공급되도록 상기 인쇄회로기판과 전기적으로 연결된다.
상기 로터(300)는 상기 스테이터(200)에 대하여 회전 가능하게 구비되는 회전 구조물이며, 상기 코어(220)와 일정 간격을 두고 서로 대응되는 환고리형의 마그네트(310)를 외주면에 구비하는 로터케이스(320)를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 마그네트(310)는 원주방향으로 N극, S극이 교대로 착자되어 일정 세기의 자기력을 발생시키는 영구자석으로 구비된다.
여기서, 상기 로터케이스(320)는 샤프트(110)의 상단에 압입되어 고정되도록 하는 허브베이스(330) 및 허브 베이스(230)에서 외경방향으로 연장되고 축방향 하측으로 절곡되어 상기 로터(300)의 상기 마그네트(310)를 지지하는 마그네트 지지부(340)로 이루어진다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리를 도시한 개략 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리를 도시한 절개 사시도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리를 도시한 개략 단면도이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리(100)는 샤프트(110), 슬리브(120), 스러스트 플레이트(130), 캡하우징(140) 및 베이스커버(150)를 포함할 수 있다.
우선, 방향에 대한 용어를 정의하면, 축방향은 도 2 내지 도 4에서 볼때, 샤프트(110)를 기준으로 상하 방향을 의미하며, 외경 또는 내경방향은 상기 샤프트(110)를 기준으로 상기 로터(300)의 외단 방향 또는 상기 로터(300)의 외측단을 기준으로 상기 샤프트(110)의 중심 방향을 의미한다.
상기 슬리브(120)는 상기 샤프트(110)의 상단이 축방향 상측으로 돌출되도록 상기 샤프트(110)를 지지한다.
여기서, 상기 샤프트(110)는 상기 슬리브(120)의 축공(125)과 미소 간극을 가지도록 삽입되며, 상기 미소 간극에는 오일이 충전되며 상기 샤프트(110)의 외경 및 상기 슬리브(120)의 내경 중 적어도 하나에 형성되는 래디얼 동압홈(127)에 의해 상기 로터(300)의 회전을 더 부드럽게 지지할 수 있다.
오일이나 공기와 같은 유체는 상기 로터(300)와 상기 슬리브(120)사이에 형성되는 간극으로 공급되어 상기 래디얼 동압홈(127)에 채워지게 되며, 상기 모터(400) 구동시 상기 슬리브(120)에 형성된 상기 래디얼 동압홈(127)에 채워진 유체는 강한 압력을 받아 유체막을 형성하고, 이로 인하여 상기 슬리브(120)와 상기 로터(300) 사이의 습동면은 마찰부하를 최소화시키는 유체 마찰상태가 되어 소음 및 진동이 없는 모터회전구동이 이루어지는 것이다.
이때, 상기 유체는 상기 슬리브(120)와 상기 샤프트(110) 사이에서 정체하지 않고 상기 슬리브(120)에 관통 형성된 바이패스 채널(123)로 이동하므로 유체가 정체되지 않고 순환하게 되며, 이러한 현상에 의해서 상기 모터(400) 구동 시 유체와 상기 모터(400)의 사용 수명을 연장할 수 있는 것이다.
상기 래디얼 동압홈(127)은 상기 슬리브(120) 축공(125)의 내부인 상기 슬리브(120)의 내측면에 형성되며, 상기 샤프트(110)의 회전 시에 한쪽으로 편향되도록 압력을 형성시키게 된다.
다만, 상기 래디얼 동압홈(127)은 상기 언급한 바와 같이 상기 슬리브(120)의 내측면에 마련되는 것에 한정하지 않으며, 상기 샤프트(110)의 외경부에 마찬가지로 마련되는 것도 가능하다.
한편, 상기 슬리브(120)의 축 방향 상부에는 샤프트(110)에 압입되어 구성되는 스러스트 플레이트(130)가 배치되며, 상기 스러스트 플레이트(130)의 상부에는 상기 스러스트 플레이트(130) 상면에 오일이 실링되도록 하는 캡하우징(140)이 압입되어 배치된다.
상기 스러스트 플레이트(130)의 상면에는 상기 샤프트(110)에 스러스트 동압을 제공하는 스러스트 동압 홈이 형성된다.
또한, 상기 캡하우징(140)은 플라스틱으로 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 캡하우징(140)은 상기 슬리브(120)의 축 방향 상부에 위치하며 상기 스러스트 플레이트(130)와 상기 슬리브(120)에 압입되도록 외경방향으로 원주방향의 홈이 형성된다.
즉, 상기 캡하우징(140)은 상기 슬리브(120)의 외경이 끼워져 지지되며, 투명한 재질일 수 있다.
또한, 상기 캡하우징(140)은 상기 슬리브(120)의 축방향 상측에 안착되도록 외경방향으로 단턱진 원주방향의 고정홈(145)을 구비할 수 있다.
즉, 상기 고정홈(145)이 의미하는 바는 상기 캡하우징(140)의 상기 슬리브(120)와 접하는 내주면의 직경이 상기 스러스트 플레이트(130)의 외주면과 접하는 내주면의 직경보다 크다는 것을 의미한다.
상기 고정홈(145)은 기능적으로 상기 슬리브(120)의 공차로 인한 모터 특성 저하를 방지하는 기능을 할 수 있다.
상기 슬리브(120)의 저면은 상기 샤프트(110)와 오일을 충전할 수 있도록 베이스커버(150)가 구비되며, 상기 샤프트(110)의 외경 방향의 슬리브(120) 내에는 오일의 압력을 분산하는 바이패스 채널(123)이 형성될 수 있다.
상기 베이스커버(150)는 상기 슬리브(120) 축방향 하부에 간극을 유지한 상태로 상기 캡하우징(140)의 내주면과 결합하며, 상기 슬리브(120)의 외경보다 더 큰 외경을 가질 수 있다.
여기서, 상기 캡하우징(140)은 상기 베이스커버(150)를 수용하기 위해 외경방향으로 단턱진 원주방향의 수용홈(143)을 구비할 수 있으며, 상기 수용홈(143)은 외경방향으로 경사지게 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
즉, 상기 캡하우징(140)은 상기 베이스커버(150)를 수용하기 위해 상기 슬리브(120)와 접하는 내주면의 직경보다 큰 직경을 가진 내주면을 구비할 수 있으며, 상기 슬리브(120)와 접하는 내주면의 하단부가 상기 베이스커버(150)와 접하는 내주면의 상단부보다 높게 형성되어 경사진 단면을 형성할 수 있다.
상기 수용홈(143)은 충분한 실링을 확보하는 동시에 접착제가 유체 동압 베어링 어셈블리(100) 내부로 유입되어 상기 바이패스 채널(123)을 막지 않도록 하는 기능을 한다.
원래 상기 베이스커버(150)는 외부 충격에 대해 상기 로터(300)와 직접적으로 접촉이 발생하지 않기 때문에 큰 발거력을 필요로 하지 않는다.
따라서, 상기 베이스커버(150) 조립의 경우 실링 특성이 더욱더 중요하며 상기 캡하우징(140)이 플라스틱 소재로 이루어진 경우 재질 특성상 본딩처리를 해야한다.
그러므로, 상기 수용홈(123)은 상기 베이스커버(150)가 플라스틱 소재인 경우 유용하며 본딩처리시 접착제의 내부 유입을 미연에 방지하는 역할을 한다.
상기 수용홈(123)의 경사는 접착제의 힘의 평형점을 찾기 위한 것으로, 유체의 경우 표면 장력으로 인해 간극이 좁은 쪽에서 막을 형성하려는 성질이 있으므로 내경방향으로 갭을 넓게 함으로써 접착제의 내부 유입 방지에 더욱 효과적일 수 있다.
상기 유체 동압 베어링 어셈블리(100)의 오일 계면(I)은 상기 스러스트 플레이트(130)의 상면과 상기 캡하우징(140)의 내면 사이에 형성되는 것이 바람직하다.
이상의 실시예를 통해 상기 원주방향의 상기 고정홈(145)과 상기 수용홈(143)을 구비하는 플라스틱 소재의 캡하우징(140)은 상기 모터(400) 조립시 발생하는 변형을 방지할 수 있으며 충분한 실링을 확보하는 동시에 접착제와 같은 이물이 상기 모터(400) 내부로 유입되는 것을 방지할 수 있다.
100: 유체 동압 베어 링 어셈블리 110: 샤프트
120: 슬리브 130: 스러스트 플레이트
140: 캡하우징 143: 수용홈
145: 고정홈 200: 스테이터
300: 로터 400: 모터

Claims (14)

  1. 샤프트의 상단이 축방향 상측으로 돌출되도록 상기 샤프트가 지지되는 슬리브;
    상기 슬리브의 축방향 상측에 돌출된 상기 샤프트에 압입되어 상면에 오일이 실링되도록 하는 스러스트 플레이트; 및
    상기 스러스트 플레이트 상측에서 압입되어 상기 스러스트 플레이트 사이에서 오일이 실링되도록 하며, 상기 슬리브의 외경이 끼워져 지지되는 캡하우징;을 포함하는 유체 동압 베어링 어셈블리.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 캡하우징은 상기 슬리브의 축방향 상측에 안착되도록 상기 슬리브와 접하는 내주면의 직경이 상기 스러스트 플레이트의 외주면과 접하는 내주면의 직경보다 큰 것을 특징으로 하는 유체 동압 베어링 어셈블리.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 캡하우징은 플라스틱으로 형성된 것을 특징으로 하는 유체 동압 베어링 어셈블리.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 슬리브의 축방향 하부에 위치하고 상기 슬리브의 하부면과 간극을 유지한 상태로 상기 캡하우징의 내주면과 결합하는 베이스커버;를 더 포함하는 유체 동압 베어링 어셈블리.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 베이스커버는 상기 슬리브의 외경보다 큰 외경을 갖는 것을 특징으로 하는 유체 동압 베어링 어셈블리.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 캡하우징은 상기 베이스커버를 수용하기 위해 상기 슬리브와 접하는 내주면의 직경보다 큰 직경을 가진 내주면을 구비하는 것을 특징으로 하는 유체 동압 베어링 어셈블리.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 캡하우징은 상기 슬리브와 접하는 내주면의 하단부가 상기 베이스커버와 접하는 내주면의 상단부보다 높게 형성되어 경사진 단면을 형성하는 것을 특징으로 하는 유체 동압 베어링 어셈블리.
  8. 샤프트의 상단이 축방향 상측으로 돌출되도록 상기 샤프트가 지지되는 슬리브, 상기 슬리브의 축방향 상측에 돌출된 상기 샤프트에 압입되어 상면에 오일이 실링되도록 하는 스러스트 플레이트, 상기 스러스트 플레이트 상측에서 압입되어 상기 스러스트 플레이트 사이에서 오일이 실링되도록 하며, 상기 슬리브의 외경이 끼워져 지지되는 캡하우징을 포함하는 유체 동압 베어링 어셈블리;
    상기 캡우징과 결합하며 회전 구동력을 발생시키기 위한 권선 코일이 권선되는 코어를 포함하는 스테이터; 및
    상기 스테이터에 대해 회전 가능하도록 상기 권선코일과 대면하는 마그네트가 일면에 장착되는 로터;를 포함하는 모터.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 캡하우징은 상기 슬리브의 축방향 상측에 안착되도록 상기 슬리브와 접하는 내주면의 직경이 상기 스러스트 플레이트의 외주면과 접하는 내주면의 직경보다 큰 것을 특징으로 하는 모터.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 캡하우징은 플라스틱으로 형성된 것을 특징으로 하는 모터.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 슬리브의 축방향 하부에 위치하고 상기 슬리브의 하부면과 간극을 유지한 상태로 상기 캡하우징의 내주면과 결합하는 베이스커버;를 더 포함하는 모터.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 베이스커버는 상기 슬리브의 외경보다 큰 외경을 갖는 것을 특징으로 하는 모터.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 캡하우징은 상기 베이스커버를 수용하기 위해 상기 슬리브와 접하는 내주면의 직경보다 큰 직경을 가진 내주면을 구비하는 것을 특징으로 하는 모터.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 캡하우징은 상기 슬리브와 접하는 내주면의 하단부가 상기 베이스커버와 접하는 내주면의 상단부보다 높게 형성되어 경사진 단면을 형성하는 것을 특징으로 하는 모터.
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