KR20120075774A - 스핀들 모터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 로터 케이스의 상부면이 일정한 면적을 가지며 턴테이블에 직접 압입 조립함으로써 로터 케이스가 척킹 장치의 마그넷과 흡인 작용을 하는 요크 역할을 겸하여 척킹이 이루어짐에 따라 턴테이블의 구조를 심플하게 하고 요크의 고정구조에 따른 결함을 방지할 수 있는 스핀들 모터에 관한 것이다.
상기 본 발명은 디스크 형상의 기록매체가 장/탈착되는 턴테이블; 다수의 자석과 자석이 장착되는 로터 케이스를 구비하고, 상기 로터 케이스는 턴테이블의 중앙에 상부 중앙부가 결합되는 돌출부분이 형성되고, 상기 돌출부분의 중심에 회전축이 결합되는 로터; 상기 회전축을 회전 가능하게 지지하는 베어링; 상기 베어링을 감싸는 베어링 하우징; 및 상기 로터에 대향하도록 상기 베어링 하우징의 외경부에 결합되며 구동신호가 인가될 때 전자계를 발생하여 상기 로터를 회전 구동시키는 스테이터;를 포함하며, 상기 로터 케이스의 돌출부분은 상기 로터 상측에 배치되는 척킹 장치의 마그넷과 흡인 작용이 이루어지도록 상기 마그넷에 대향하는 부분이 환형 밴드 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

스핀들 모터{Spindle Motor}

본 발명은 스핀들 모터에 관한 것으로, 특히 로터 케이스의 상부면이 일정한 면적을 가지는 돌출부분을 구비하고 돌출부분에 턴테이블이 직접 압입 조립됨으로써 로터 케이스가 척킹 장치의 마그넷과 흡인 작용을 하는 요크 역할을 겸하여 척킹이 이루어짐에 따라 턴테이블의 구조를 심플하게 하고 요크의 고정구조에 따른 결함을 방지할 수 있는 고속 회전용 스핀들 모터에 관한 것이다.

일반적으로, LDP, CDP, CD-ROM 및 DVD-ROM 플레이어, DVD 플레이어, BD, 3D 플레이어 등과 같은 광디스크 플레이어는 로딩 메커니즘에 의해 디스크를 턴테이블 상에 로딩시키면서 상기 디스크의 정중앙에 관통 형성된 장착공을 클램핑 유닛인 척으로서 클램핑하여 끼워 고정하고, 상기 척에 클램핑된 디스크를 구동수단인 스핀들 모터의 구동원에 의해서 일 방향 회전시키면서 그 반경 방향으로 이동하는 광픽업 유닛에 의해 상기 디스크에 기록된 정보를 재생하는 장치이다.

상기 스핀들 모터는 베어링과 회전축 사이에 일정한 접촉구간을 유지하여 회전축을 회전 가능하게 지지함으로써 고정도의 회전특성을 유지할 수 있고, 이로 인해 하드디스크 드라이브(HDD), 광디스크 드라이브(ODD) 및 기타 고속회전을 요망하는 기록매체의 구동수단으로 널리 채용되고 있다.

이러한 고속회전을 요망하는 스핀들 모터는 나날이 소형화되는 전자기기의 발전에 부응하도록 박형화 및 경량화가 요구되고 있으며, 이러한 스핀들 모터의 일례가 도 1에 개략적으로 도시되어 있다.

도 1은 종래의 하프 하이트(half height)형 스핀들 모터의 단면도로서, 도시된 바와 같이, 종래의 스핀들 모터(10)는 베이스 플레이트(11)에 형성된 결합 구멍을 갖는 결합돌기부(11a)에 베어링 하우징(13)의 하단부측 외주면이 압입된다. 베어링 하우징(13)의 하단부측 내주면에는 회전축(19)의 이탈을 저지하기 위한 스토퍼(14)가 결합된다.

베어링 하우징(13)의 내부에는 베어링(17)이 고정되고, 베어링(17)에는 회전축(19)이 지지되어 회전가능하게 설치되며, 회전축(19)의 하단에는 회전축(19)의 회전저항을 감소시키기 위한 서포트 와셔(16)가 베어링 하우징(13) 저부의 요홈부에 배치되어 있다.

또한, 베어링 하우징(13)의 외주면에는 코어(21a)와 코일(21b)을 가지는 스테이터(21)가 고정되고, 회전축(19)의 선단부에서 중앙측으로 인접한 부분에는 로터요크(23a)가 고정되며, 로터요크(23a) 내주면에는 마그넷(23b)을 가지는 로터(23)가 고정된다.

이 경우, 로터요크(23a)는 저면에 베어링 하우징(13) 상단에 인접하게 스러스트 마그넷(25)이 부착된다. 이에 따라 베어링 하우징(13)은 스러스트 마그넷(25)에 대응하는 요크 역할을 함으로써 스러스트 마그넷(25)과 자기력에 의한 상호 흡인작용이 이루어짐에 의해 로터(23)의 회전 시에 로터(23)가 축방향으로 부상 및 유동을 방지한다.

디스크(D)가 안착되는 턴테이블(27)은 중앙에 회전축(19)의 선단부가 삽입되는 결합구멍(27a)이 형성된다. 이때 결합구멍(27a) 내주면에는 접착제를 도포하여 턴테이블(27)과 회전축(19) 간에 본딩 결합이 이루어진다.

턴테이블(27)은 상부면 외측에 디스크(D)의 슬릿을 방지하기 위한 고무링(27b)이 배치되어 있고, 턴테이블(27) 내측에는 결합구멍(27a) 주변으로 다수의 보스(28)가 형성된다(도 2 참고). 이러한 보스(28)는 턴테이블(27) 상측에 링형 요크(29)를 고정하도록, 요크(29)의 관통구멍(29a)에 삽입 후 선단을 융착 가공한다. 요크(29)는 척킹 장치(30)의 마그넷(33)과 자기적으로 상호 결합함으로써, 디스크(D)가 부상하거나 이탈하는 것을 방지한다. 더욱이, 턴테이블(27)에는 디스크(D)의 측방향 이동을 탄성력에 의해 억제하도록 소정 간격으로 배치된 다수의 죠(jaw)(27c)가 형성된다.

또한, 디스크 드라이브에는 턴테이블(27)에 장착된 디스크(D)의 상승을 방지하도록, 수직방향으로 가동하는 디스크 척(31)과 디스크 척(31) 내부에 설치되는 마그넷(33)으로 이루어진 척킹 장치(30)가 구비되어 있다. 디스크 척(31)은 하부의 외측면(31a)으로 디스크(D)를 가압 고정하고, 하부 중앙에는 결합구멍(27a)에 삽입되는 삽입부(31b)가 돌출 형성된다.

상기 종래의 스핀들 모터는 스테이터(21)의 코일(21b)에 전류가 공급되면 회전 자계가 발생하여, 코일(21b)과 마그넷(23b) 사이에 형성되는 전자기력에 의해 마그넷(23b), 즉 로터(23)가 회전한다. 이에 따라 회전축(19)과 회전축(19)에 고정된 턴테이블(27)도 함께 회전하면서 턴테이블(27)에 탑재된 디스크(D)의 회전이 이루어진다.

이 경우, 척킹 장치(30)는, 도 3과 같이, 턴테이블(27) 상측에서 수직 이동하여 고속 회전 시 로터(23) 및 턴테이블(27)과 함께 회전하면서 디스크(D)의 상승을 억제한다.

그런데, 상기와 같은 종래의 스핀들 모터는 턴테이블(27)에 요크(29)를 고정 시 턴테이블(27)의 다수의 보스(28)를 융착시킨다. 하지만 이러한 요크(29) 고정방법은 보스(28)의 직경이나 길이에 따라 융착 공정에 오류가 발생할 수 있다. 즉, 보스(28)의 직경이 요크(29)의 관통구멍(29a)보다 더 크면 요크(29)를 턴테이블(27)에 고정이 불가능하고, 보스(28)의 길이가 짧으면 융착이 제대로 이루어지지 않아 고정 불량이 발생한다. 이러한 융착 불량은 디스크(D)와 함께 턴테이블(27)이 고속(대략 10,500 RPM)으로 회전 시 요크(29)가 턴테이블(27)로부터 이탈하게 되는 문제가 발생한다.

또한, 금속재질인 요크(29)는 디스크(D) 척킹 시 척킹 장치(30)의 마그넷(33)의 자기력에 의해 마그넷(33) 측으로 이동하려는 힘이 작용한다. 이로 인해 척킹 과정이 반복될수록 요크(29)를 고정하고 있는 보스(28)의 융착 부분에 피로 하중이 증가하게 되고, 이 융착 부분이 파손될 경우 요크(29)가 턴테이블(27)을 이탈하게 되는 문제가 있었다.

더욱이, 디스크(D)의 좌우 이동을 억제하는 다수의 조(27c)는 동심도가 정확하게 맞도록 제작해야 한다. 하지만 종래의 기술은 다수의 보스(28) 및 회전축(19)을 삽입하기 위한 결합구멍(27a)을 턴테이블(27)에 성형해야 하는데 이러한 구성들을 성형하면서 다수의 조(27c)의 동심도를 정확하게 맞추기가 매우 어려운 문제가 있었다. 다수의 조(27c)의 동심도가 정확하게 설정되지 않으면, 디스크(D)를 리딩하는 과정에서 오류가 발생할 수 있고, 아울러 진동 및 소음을 유발하게 되는 문제가 있다.

또한, 회전축(19)은 턴테이블(27)의 결합구멍(27a)에 본딩 결합된다. 이로 인해 장시간 사용 시 회전축(19)과 결합구멍(27c) 간의 본딩력이 약화될 경우 턴테이블(27)이 회전축(19)로부터 이탈되는 문제가 발생한다. 또한 회전축(17)의 본딩작업 시 숙련도에 따라 회전축(19)과 턴테이블(27)이 서로 직각을 이루지 않으면 미세한 정도라도 회전축(19)의 수직도가 확보되지 않아 진동 및 소음을 유발하게 되는 문제점이 있었다.

아울러, 베어링 하우징(13)이 베어링(17)보다 경도가 더 높은 금속재질로 형성되어 있다. 이로 인해 베어링 하우징(13)에 베어링(17)을 압입할 때 베어링(17)의 내경부가 압입에 의해 변화가 발생하여 이를 수정하기 위한 사이징(sizing) 공정에 의해 베어링 내경부 가공이 요구된다.

또한, 공개특허 10-2010-0043525에 도시된 종래의 스핀들 모터는 베어링 하우징과 베이스 플레이트의 결합 및 베어링 하우징과 캡의 결합이 외측 및 내측 돌기를 스피닝(spinning) 또는 코킹 공정에 의해 이루어지므로 조립공정이 복잡한 단점이 있다.

또한, 종래에는 베어링 하우징과 베이스 플레이트및 캡의 상호간 결합고정을 위해 스피닝 또는 코킹 공정을 실시하면 베이스 플레이트에 대한 베어링 하우징의 수직도가 어긋나는 경우가 발생하게 된다. 그 결과, 베어링 하우징에 베어링을 압입하면 베어링의 수직도와 런아웃(run-out) 문제가 발생하여 리페어가 요구된다. 이 경우, 리페어 없이 베어링에 회전축을 조립하면 베이스 플레이트에 대해 회전축이 기울어져서, 진동 및 소음이 발생하는 단점이 있다.

또한, 캡을 결합하기 위한 스피닝 또는 코킹 작업 불량시, 베어링 하우징과 캡의 접촉 부위를 통하여 베어링의 오일이 누설되는 단점이 있다.

더욱이, 종래의 스핀들 모터에서는 베어링 하우징을 황동 또는 알루미늄 재료를 사용하며 CNC 머신에서 가공하거나 또는 압출 가공하여 제작하기 때문에 제조비용이 높은 단점이 있다.

따라서, 본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 로터 케이스의 상부면이 일정한 면적을 가지는 돌출부분을 구비하고 돌출부분에 턴테이블이 직접 압입 조립됨으로써 로터 케이스가 척킹 장치의 마그넷과 흡인 작용을 하는 요크 역할을 겸하여 척킹이 이루어짐에 따라 턴테이블의 구조를 심플하게 하고 요크의 고정구조에 따른 결함을 방지할 수 있는 스핀들 모터를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 디스크의 수평방향 이동을 억제하기 위한 다수의 조의 동심도에 영향을 미치는 요인에 해당하는 요크 고정용 보스 및 회전축을 삽입시키기 위한 결합구멍을 생략하여 조의 동심도 설정을 용이하게 수행할 수 있는 턴테이블을 구비한 스핀들 모터를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 로터 케이스를 회전축과 같이 금속재로 제작하고 로터 케이스에 회전축을 직접 압입 조립함으로써, 로터 케이스가 회전축으로부터 이탈을 방지하고 회전축의 수직도를 확보하여 진동 및 소음 발생을 미연에 방지할 수 있는 스핀들 모터를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 수지를 사용하여 베어링 하우징을 형성하여, 베어링 하우징에 베어링을 압입 조립 시에 베어링의 강도가 베어링 하우징의 강도보다 더 크기 때문에 베어링 내경부의 변화가 발생하지 않아 사이징(sizing) 공정이 요구되지 않는 스핀들 모터를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 베어링 하우징을 형성할 때 서포트 와셔와 동일한 재료를 사용하여 서포트 와셔를 생략함으로써 조립 부품의 절감을 기할 수 있는 스핀들 모터를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 디스크 형상의 기록매체가 장/탈착되는 턴테이블; 다수의 자석과 자석이 장착되는 로터 케이스를 구비하고, 상기 로터 케이스는 상부 중앙에 턴테이블의 중앙부가 결합되는 돌출부분이 형성되고, 상기 돌출부분의 중심에 회전축이 결합되는 로터; 상기 회전축을 회전 가능하게 지지하는 베어링; 상기 베어링을 감싸는 베어링 하우징; 및 상기 로터에 대향하도록 상기 베어링 하우징의 외경부에 결합되며 구동신호가 인가될 때 전자계를 발생하여 상기 로터를 회전 구동시키는 스테이터;를 포함하며, 상기 로터 케이스의 돌출부분은 상기 로터 상측에 배치되는 척킹 장치의 마그넷과 흡인 작용이 이루어지도록 상기 마그넷에 대향하는 부분이 환형 밴드 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 스핀들 모터를 제공한다.

이 경우, 상기 로터의 돌출부분을 포함하는 로터 케이스는 자로 형성 재료로 이루어지며, 상기 회전축이 상기 돌출부분의 내주부에 압입 결합되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 턴테이블은 상기 척킹 장치와 함께 상부면에 로딩된 기록매체를 안착 지지하는 환형 몸체; 상기 환형 몸체의 내주부로부터 돌출되어 중앙에 로터 케이스의 돌출부분에 압입 결합되는 결합구멍을 구비하고, 외주부에 기록매체의 내주부가 착탈 가능하게 결합되는 장착부; 및 상기 장착부의 외주에 설치되어 기록매체의 내주부에 탄력적으로 결합되는 다수의 조를 포함할 수 있다.

상기 턴테이블은 하프 하이트 타입일 수 있다.

이 경우, 상기 회전축과 상기 로터의 돌출부분은 금속재로 이루어지며, 상기 베어링 하우징은 금속재로 이루어진 회전축과 달리 수지로 이루어질 수 있다.

상기 베어링 하우징은 상기 베어링을 수용하는 제1 요홈을 구비하고, 상기 제1 요홈의 중앙부에 상기 회전축의 타단을 직접 지지하는 제2 요홈을 구비할 수 있다. 이에 따라 회전축의 타단을 지지하기 위한 별도의 서포트 와셔를 생략할 수 있다.

상기 베어링 하우징은 상기 베어링 하우징의 하단으로부터 외주부가 연장 형성되어 상부면에 상기 스테이터에 대한 구동신호를 인가하는 구동회로용 인쇄회로기판이 장착되고, 디스크 드라이브 장치에 고정되는 베이스 플레이트가 일체로 형성될 수 있다.

이 경우, 상기 베어링하우징을 사출 성형하면서 베이스 플레이트를 인서트 사출에 의해 일체화하거나, 사출 성형된 베어링 하우징에 베이스 플레이트를 열융착 또는 본딩에 의해 일체화하는 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 본 발명은 기록매체가 장/탈착되는 턴테이블; 상기 턴테이블을 회전시키기 위해 자석과 로터 케이스를 구비하고, 상기 로터 케이스의 중앙부에 회전축이 결합된 로터; 및 상기 로터를 회전 가능하게 지지하며 구동신호가 인가될 때 전자계를 발생하여 상기 로터를 회전 구동시키는 스테이터를 구비한 고정체를 포함하며, 상기 로터 케이스는 대략 원판 형상으로 이루어진 커버판; 상기 스테이터의 외주부와 대향하도록 상기 커버판의 선단부로부터 하향 절곡되어 내주면에 자석이 부착되는 제1 하향 절곡부; 상기 커버판의 중앙부에 상방향으로 돌출되어 상기 턴테이블이 중앙에 압입 결합되는 상향 절곡부; 상기 상향 절곡부의 선단으로부터 수평으로 연장 형성되는 요크부; 및 상기 요크부의 선단으로부터 다시 하방향으로 절곡되어 상기 회전축이 압입 결합되는 제2 하향 절곡부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 스핀들 모터를 제공한다.

이 경우, 상기 요크부는 상기 로터 상측에 배치되는 척킹 장치의 마그넷과 흡인 작용하도록 상기 마그넷에 대향하는 소정의 면적, 예를 들어 환형 밴드 형상으로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 고정체는 상기 회전축의 외주면을 회전 가능하게 지지하는 베어링; 외주부에 상기 스테이터가 결합되고, 상기 회전축의 타단을 지지하며, 수지로 이루어진 베어링 하우징;을 포함할 수 있다.

상기 베어링 하우징은 내주부에 상기 베어링을 수용하는 제1 요홈과, 상기 베어링을 관통하여 돌출된 상기 회전축의 타단을 제2 요홈을 형성하고, 상기 베어링 하우징의 제1 요홈에는 상기 회전축이 상기 베어링으로부터 이탈하는 것을 저지하기 위한 슬리트 와셔가 구비될 수 있다.

상기 베어링 하우징과 상기 베어링 하우징의 하단으로부터 외주부가 연장 형성되어 상부면에 상기 스테이터에 대한 구동신호를 인가하는 구동회로용 인쇄회로기판이 장착되고, 디스크 드라이브 장치에 고정되는 베이스 플레이트가 일체로 형성된 것이 바람직하다. 이 경우, 상기 베어링하우징을 사출 성형하면서 베이스 플레이트를 인서트 사출에 의해 일체화하거나, 사출 성형된 베어링 하우징에 베이스 플레이트를 열융착 또는 본딩에 의해 일체화할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 본 발명은 디스크 형상의 기록매체가 장/탈착되는 턴테이블; 다수의 자석과 자석이 장착되는 로터 케이스를 구비하고, 상기 로터 케이스는 상부 중앙에 턴테이블이 압입 결합되는 돌출부분이 형성되고, 상기 돌출부분의 중심에 회전축이 결합되는 로터; 상기 로터의 회전축을 회전 가능하게 지지하며 구동신호가 인가될 때 전자계를 발생하여 상기 로터를 회전 구동시키는 스테이터를 구비한 고정체를 포함하며, 상기 로터 케이스의 돌출부분은 상기 로터 상측에 배치되는 척킹 장치의 마그넷과 흡인 작용이 이루어지도록 상기 마그넷에 대향하는 부분이 환형 밴드 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 스핀들 모터를 제공한다.

상기한 바와 같이 본 발명에 있어서는, 턴테이블에 결합된 요크와 요크를 턴테이블에 고정시키기 위한 다수의 보스를 생략하여 턴테이블의 구조를 심플하고 슬림하게 형성할 수 있으며, 로터 케이스에 직접 턴테이블이 압입 결합되고 척킹 장치의 마그넷과 대향하는 요크부를 형성함에 따라 요크의 고정구조에 따른 고정 결함을 근본적으로 해소할 수 있는 이점이 있다.

더욱이, 본 발명의 스핀들 모터는 로터 케이스를 회전축과 같이 금속재로 제작하여 회전축을 직접 로터 케이스에 압입 결합시킴에 따라, 종래의 약한 본딩 결합에 비해 견고한 고정력을 확보할 수 있고, 회전축의 수직도를 함께 확보할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 스핀들 모터는 수지를 사용하여 베어링 하우징을 형성함과 동시에 베이스 플레이트를 인서트 몰딩 또는 인서트 사출 방법으로 일체화함에 의해 이에 조립되는 베어링 및 회전축의 수직도를 확보할 수 있고, 제조비용의 절감과 조립공정의 효율화를 도모할 수 있다.

더욱이, 본 발명에서는 베어링 하우징에 베어링을 압입 조립시에 베어링의 강도가 베어링 하우징의 강도보다 더 크기 때문에 베어링 내경부의 변화가 발생하지 않아 사이징(sizing) 공정이 요구되지 않는다.

또한, 본 발명에서는 베어링 하우징을 형성할 때 서포트 와셔와 동일한 재료를 사용하여 서포트 와셔를 생략할 수 있어 조립 부품의 절감을 기할 수 있고, 회전축의 수직도를 향상시켜 진동 및 소음을 저감할 수 있다.

도 1은 종래의 스핀들 모터 및 척킹 장치를 나타내는 단면도,
도 2는 도 1에 도시된 요크를 결합하기 전의 턴테이블을 나타내는 사시도,
도 3은 종래의 스핀들 모터 및 척킹 장치를 통해 디스크를 척킹한 상태를 나타내는 개략도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터를 나타내는 단면도,
도 5는 도 4에 도시된 턴테이블과 로터 케이스를 나타내는 사시도,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터 및 척킹 장치를 통해 디스크를 척킹한 상태를 나타내는 개략도이다.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터의 구성을 상세히 설명한다.

우선, 본 발명은 고속 회전이 요구되는 스핀들 모터 뿐 아니라 저속 회전용 모터에 모두 적용 가능하며, 브레시레스(brushless) DC 모터 또는 DC 모터에도 모두 적용 가능하다.

하기의 도면을 참고한 실시예 설명에서는 본 발명이 바람직한 실시예로서 BLDC 타입의 스핀들 모터에 적용된 것을 예를 들어 설명한다.

도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터의 단면도와 턴테이블과 로터 케이스를 나타내는 사시도이다.

먼저, 도 4를 참고하면, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 초박형 스핀들 모터(100)는 크게 스테이터(stator)(또는 전기자)(140)와 아웃터 로터 방식의 로터(rotor)(180)를 포함한다.

우선, 상기 스테이터(140)는 링형상의 몸체로부터 다수의 티스가 방사방향으로 돌출된 코어(141)에 각 티스마다 절연체로 이루어진 보빈(142)이 형성되고, 보빈(142)의 외부에 코일(143)이 권선된 구조를 가지고 있다.

상기 로터(180)는 반전된 컵 형상으로 이루어지는 로터 케이스(181)와, 다수의 N극 및 S극 자석이 교대로 배치되거나 또는 N극 및 S극이 분할 착자된 링형 자석(182)을 포함하고 있다.

상기 로터 케이스(181)는 자기회로를 형성하는 백요크로서 예를 들어, 무방향성 전기 강판으로 된 복수의 적층된 라미네이션(lamination)으로부터 형성된 자로 형성 재료를 사용한다. 상기 자로 형성 재료는 전기 강판 이외에 코어 손실이 낮고 투자율이 높은 자기 코어 재료라면 모두 채택 가능하다.

이와 같은 로터 케이스(181)는 대략 원판 형상으로 이루어진 커버판(181a)과, 스테이터(140)의 외주부와 대향하도록 커버판(181a)의 선단부로부터 하향 절곡되어 내주면에 자석(182)이 부착되는 제1 하향 절곡부(181b)와, 커버판(181a)의 중앙부에 상방향으로 돌출되어 후술하는 턴테이블(170)의 결합구멍(172)이 압입 조립되는 상향 절곡부(181c)와, 상기 상향 절곡부(181c)의 선단으로부터 수평으로 연장 형성되어 도 6에 도시된 척킹 장치(300)의 마그넷(330)과의 사이에 척킹이 이루어지는 요크부(181d)와, 상기 요크부(181d)의 선단으로부터 다시 하방향으로 절곡되어 후술하는 회전축(150)이 안정되게 결합되는 제2 하향 절곡부(181e)를 구비하고 있다.

이 경우, 로터 케이스(181)는 상향 절곡부(181c)에 턴테이블(170)의 결합구멍(172)이 견고하게 압입 결합되고, 환형 밴드 형상으로 소정 면적을 갖는 요크부(181d)가 턴테이블(170)의 결합구멍(172)을 통해 후술하는 척킹 장치(300)가 배치되는 상측으로 노출된다. 이에 따라 상기 요크부(181d)는 척킹 장치(300)의 마그넷(330)과 간격을 두고 자기적으로 흡인 작용하는 요크 역할을 한다.

따라서, 본 발명의 스핀들 모터(100)는 종래의 턴테이블 상에 고정되는 요크 구조를 생략할 수 있으며, 아울러 복잡한 요크의 압착 고정구조에서 발생하는 고정 결함에 따라 요크가 턴테이블로부터 이탈하는 문제를 해결할 수 있다.

더욱이, 상기 로터 케이스(181)의 제2 하향 절곡부(181e)는 내측에 회전축(150)이 결합되는 결합구멍(181f)이 형성된다. 이와 같이 로터 케이스(181)는 회전축(150)과 같이 금속재로 이루어짐에 따라, 결합구멍(181f)과 회전축(150) 사이에는 종래의 고정력이 약한 본딩 결합 대신에 압입 결합을 통해 강한 고정력을 확보할 수 있다.

이와 같이 로터 케이스(181)와 회전축(150)은 강한 압박 결합을 통해 상호 결합됨에 따라, 고속 회전 시 로터 케이스(181)가 회전축(150)으로부터 이탈되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명의 로터 케이스(181)와 회전축(150) 사이의 강한 압박 결합은 종래의 본딩 결합에 비해 회전축(150)의 수직도를 용이하게 확보할 수 있으며, 로터 케이스(181)와 회전축(150) 사이의 압입 결합은 종래의 본딩 결합에 비해 조립공정이 간단하고 빠르게 이루어질 수 있어 조립생산성이 높다.

한편, 도면에는 도시하지 않았으나, 상기 로터 케이스(181)는 자로 형성 재료로 이루어져서, 자석(182)에 대한 백요크 역할과 함께 별도의 스러스트 자석과 요크로 이루어지는 로터 이탈방지기구와 자기력에 의한 상호 흡인작용이 이루어짐에 의해 로터(180)의 회전 시에 로터(180)가 축방향으로 부상 및 유동을 방지하는 것도 가능하다.

또한, 본 발명에서는 로터 자석(182)의 자기 중심(센터)이 스테이터(140)의 코어(141)보다 상부에 위치한 구조를 가지므로 로터 케이스(181)의 이탈을 저지하는 역할도 한다.

상기 턴테이블(170)은 하프 하이트(half height) 타입으로서, 상기 척킹 장치와 함께 상부면에 로딩된 기록매체, 즉 디스크(D)가 안착되는 환형 몸체(170a), 상기 환형 몸체(170a)의 내주부로부터 돌출되어 중앙에 로터 케이스(181)의 돌출부분, 즉 상향 절곡부(181c)가 압입 결합되는 결합구멍(172)을 구비하고, 외주부에 디스크(D)의 내주부가 착탈 가능하게 결합되는 장착부(171), 및 상기 장착부의 외주에 설치되어 디스크(D)의 내주부에 탄력적으로 결합되는 다수의 조(173)를 포함한다.

일반적으로 기록매체, 즉 디스크(D)는 중앙에 개구를 구비하며, 일면 또는 양면에 데이터가 기록되어 있다.

또한, 상기 턴테이블(170)은 환형 몸체(170a)의 외측 상부면에 데이터가 저장된 디스크(D), 즉 기록매체를 고정시켜 안착시키기 위해 외측에는 디스크(D)의 슬릿을 방지하도록 고무링으로 이루어진 디스크지지부(175)가 배치되어 있다.

상기 턴테이블(170)은, 환형 몸체(170a)의 중앙에 디스크(D)가 장/탈착되는 장착부(171)가 돌출되며 장착부(171)의 외주에는 동일한 간격으로 다수의 조(173)가 탄력적으로 형성된다. 이 경우, 다수의 조(173)는 디스크(D)의 내경부와 탄성적으로 결합되어 디스크가 수평방향으로 이탈하는 것을 방지한다.

상기 장착부(171)는 중앙이 로터 케이스(181)의 상향 절곡부(181c)에 압입 결합되는 결합구멍(172)이 형성된다. 따라서 턴테이블(170)은 종래와 같이 요크를 고정하기 위한 별도의 보스와 회전축이 결합되는 결합구멍을 더 이상 성형하지 않아도 된다. 이에 따라 턴테이블(170)에 형성되는 다수의 조(173)의 동심도를 조정하는 데 간섭이 되는 보스 및 결합구멍을 생략함에 따라 다수의 조(173)의 동심도를 맞추는 것이 용이해진다.

이와 같이 턴테이블(170)은 요크, 보스 및 결합구멍 등의 구조를 생략함에 따라 단순한 구조로 이루어질 수 있으며, 이에 따라 턴테이블의 금형설계가 용이한 것은 물론, 요크 및 보스의 구성을 위한 두께를 유지할 필요가 없으므로 전체적인 턴테이블(170)의 높이를 낮출 수 있어 더욱 슬림한 구조를 구현할 수 있다.

상기와 같이 구성된 스핀들 모터(100)는 코일(143)에 전류가 공급되면 회전 자계가 발생하여, 코일(143)과 자석(182) 사이에 형성되는 전자기력에 의해 자석(182), 즉 로터(23)가 회전하면서 로터 케이스(181)에 탑재된 디스크(D)의 회전이 이루어진다.

한편, 본 발명의 스핀들 모터(100)는 외주부 상측에 상기 스테이터(140)가 결합되며, 외주부 하단에 베이스 플레이트(또는 브라켓)(110)가 일체로 결합 형성되고, 내주부에 형성된 제1 요홈(121)에 베어링(160)이 결합되는 베어링 하우징(120)을 포함하며, 상기 로터(180)는 그의 중심에 결합된 회전축(150)이 베어링(160)에 의해 회전 가능하게 지지된다.

상기 베이스 플레이트(110)는 베어링 하우징(120) 및 스테이터(140)를 전체적으로 고정 지지하며, 예를 들어, 스핀들 모터(100)가 설치되는 다양한 디스크 드라이브 장치에 고정 설치될 수 있도록 다양한 형상으로 제작될 수 있다.

또한, 베이스 플레이트(110)는 스테이터(140)의 하측에 배치되며 스테이터(140)에 대한 구동신호를 인가하는 인쇄회로기판(PCB)(137)을 코킹 등의 방법으로 고정시키기 위한 적어도 하나 이상의 고정용 구멍(미도시)을 더 포함하고 있으며, 상기 인쇄회로기판(PCB)(137)에는 디스크 드라이브 장치 본체로부터 스핀들 모터(100)를 제어하기 위한 구동신호가 예를 들어, FFC(Flexible Flat Cable)(미도시)를 통하여 인가되고 있다.

더욱이, 베이스 플레이트(110)는 주로 알루미늄 또는 알루미늄 합금 등의 경량 재질 또는 철계 합금으로 이루어지는 것이 바람직하나, 다른 금속재질 또는 합성수지로 제작될 수 있다. 이 경우, 베이스 플레이트(110)는 열가소성 또는 열경화성 수지를 사용하여 사출 성형되는 베어링 하우징(120)의 제작 시에 인서트 사출(insert injection, insert molding) 방법으로 상기 베어링 하우징(120)과 일체화가 이루어질 수 있다.

또한, 본 발명에서는 상기 베어링 하우징(120)과 베이스 플레이트(110)를 동일한 수지를 사용하여 일체화하는 것도 물론 가능하다.

상기 베어링 하우징(120)은 외주부 하단의 제1 외경부(125)에 베이스 플레이트(110)의 내측 부분 일부가 베어링 하우징(120)의 사출 성형 시에 인서트 사출 방법에 따라 매입되어 상기 베어링 하우징(120)과 일체화가 이루어진다.

또한, 상기 베어링 하우징(120)은 제1 외경부(125)로부터 순차적으로 단계적으로 직경이 줄어들면서 제2 및 제3 외경부(126,127)가 형성되어 있다. 상기 제3 외경부(127)의 외주에는 스테이터(140)의 내주부가 결합되어 제2 외경부(126) 및 제3 외경부(127) 사이의 단차부에 안착되어 있다.

더욱이, 상기 베어링 하우징(120)은 내주부에 형성된 원통형상의 제1 요홈(121)에 베어링(160)이 결합되며, 베어링(160)은 중앙부에 원형의 관통구멍을 구비하여 회전축(150)이 회전 가능하게 결합된다. 이 경우, 회전축(150)의 하단은 제1 요홈(121)의 중앙부에 형성된 제2 직경의 제2 요홈(122)에 삽입되어 제2 요홈(122)의 바닥면(124)에 지지된다. 또한, 제1 요홈(121)의 바닥면(123)에는 상기 회전축(150)의 하측 요홈부(151)에 삽입되어 로터(180)의 회전축(150)이 베어링(160)으로부터 이탈하는 것을 저지하기 위한 슬리트 와셔(slit washer)(152)가 배치되어 있다.

상기 베어링(160)은 예를 들어, 오일 함유 소결 금속(oil-containing sintered metal)으로 이루어지는 오일레스 베어링(oilless bearing)을 사용할 수 있으며, 실린더 형상으로 이루어져 있다. 즉, 다공성의 구리 합금(Brass 계통)에 오일을 침투시킨 메탈 베어링(Metal Bearing)을 사용할 수 있다.

상기 베어링(160) 상측의 베어링 하우징(120)의 제1 요홈(121)의 입구에는 베어링 내의 오일이 비산되는 것을 방지하기 위한 오일비산방지 와셔(161)가 결합되어 있다.

상기 베어링 하우징(120)은 나일론 66 또는 폴리카보네이트(PC)와 같은 엔지니어링 플라스틱 재료 등의 열경화성 수지 또는 열가소성 수지를 사용하여 사출 성형방법으로 제작이 이루어질 수 있다.

이 경우, 상기 베어링 하우징(120)은 서포트 와셔의 재료로 이용되는 나일론 66 또는 폴리카보네이트(PC)와 같은 엔지니어링 플라스틱 등의 재료로 성형함에 따라, 종래와 같은 회전축(150)의 마찰저항을 감소하기 위하여 서포트 와셔를 생략하는 것이 가능하다. 이 경우, 사출 성형에 사용되는 재료는 종래에 서포트 와셔에 이용되는 재료의 경도와 동일하거나 이보다 더 높은 경도를 갖는 플라스틱 재료로서 사출 성형성을 갖는 재료라면 어떤 것도 사용 가능하다. 이와 같이, 본 발명에서는 상기 베어링 하우징(120)이 서포트 와셔를 생략함으로써, 부품수를 축소하는 것이 가능하다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터(100)의 조립방법에 대하여 설명한다.

먼저, 인서트 사출 방법에 의해 베어링 하우징(120)을 성형함과 동시에 베이스 플레이트(110)의 내측 부분 일부가 매입되도록 성형하여 상기 베어링 하우징(120)과 베이스 플레이트(110)를 일체화시킨다.

이어서, 스테이터(140)의 하측에 배치된 베이스 플레이트(110)에 스테이터(140)에 대한 구동신호를 인가하는 인쇄회로기판(PCB)(137)을 코킹 등의 방법으로 고정시킨다.

그 후, 베어링 하우징(120)의 제1 요홈(121)에 슬리트 와셔(slit washer)(152)와 베어링(160)을 순차적으로 삽입한다. 상기 베어링(160)은 베어링 하우징(120)에 삽입하여 고정시킬 때 압입이나, 접착제를 이용한 고정 또는 융착 등의 방법으로 고정이 이루어질 수 있다.

이어서, 미리 조립되어 있는 스테이터(140)를 베어링 하우징(120)의 제2 외경부(126) 및 제3 외경부(127) 사이의 단차부에 안착되도록 제3 외경부(127)의 외주에 압입결합한 후, 접착제로 고정시킨다.

그 후, 턴테이블(170)의 결합구멍(172)을 로터 케이스(181)의 상향 절곡부(181c)에 압입 결합하고, 로터 케이스(181)의 결합구멍(181f)에 회전축(150)의 일단을 압입결합하면 회전체가 완성된다.

이어서, 회전축(150)의 타단을 베어링(160)의 중공부에 삽입하여 하단부가 슬리트 와셔(slit washer)(152)를 통과하여 베어링 하우징(120)의 제2 요홈(122)의 바닥면(124)에 접촉될 때까지 결합시키면 조립이 완료된다.

도 6을 참고하면, 상기와 같이 조립된 스핀들 모터(100)는 작동 시 스핀들 모터(100)에서 수직방향으로 가동하는 척킹 장치(300)와 함께 턴테이블(170)에 장착된 디스크(D)의 상승을 방지한다. 이 경우 도 6에 도시된 척킹 장치(300)는 종래와 마찬가지로 디스크 척(310)과 디스크 척(310) 내부에 설치되는 마그넷(330)을 구비한다.

상기한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터(100)는, 일정한 면적을 갖는 로터 케이스(181)의 요크부(181d)가 종래의 턴테이블에 고정 결합되는 요크의 역할을 대신함에 따라 종래 턴테이블의 복잡한 구조를 단순화할 수 있다. 이에 따라 턴테이블(170)에 형성된 다수의 조(173)에 대한 동심도를 더욱 용이하게 설정할 수 있고, 아울러 턴테이블(170)의 금형설계를 용이하게 할 수 있다.

즉, 로터 케이스(181)의 요크부(181d)가 일정한 면적을 가지고 턴테이블(170)에 직접 압입 조립됨으로써 종래의 턴테이블에 별도로 구비된 요크를 생략할 수 있어 복잡한 요크의 고정작업 및 요크가 턴테이블에서 이탈하는 문제를 근본적으로 방지할 수 있다.

더욱이, 금속재로 이루어진 회전축(150)을 같은 금속재로 이루어진 로터 케이스(181)의 결합구멍(181f)에 압입을 통해 상호 견고한 결합을 이룸에 따라, 회전축(150)으로부터 로터 케이스(181)가 분리 및 이탈되는 것을 방지할 수 있고 조립 생산성을 높일 수 있다.

또한, 수지를 사용하여 베어링 하우징(120)을 형성함과 동시에 베이스 플레이트(110)의 일부를 인서트 몰딩 또는 인서트 사출 방법으로 일체화함에 의해 이에 조립되는 베어링(160) 및 회전축(150)의 수직도를 충분하게 확보할 수 있다.

아울러, 본 발명에서는 베어링 하우징(120)을 형성할 때 서포트 와셔와 동일한 재료를 사용하여 서포트 와셔와 캡을 일체로 형성함에 의해 조립 부품의 절감을 기할 수 있고, 회전축(150)의 수직도를 향상시켜 진동 및 소음을 저감할 수 있다.

더욱이, 본 발명에서는 베어링 하우징(120)에 베어링(160)을 압입 조립시에 금속재로 이루어지는 베어링(160)의 강도가 수지로 이루어지는 베어링 하우징(120)의 강도보다 더 크기 때문에 베어링 내경부의 변화가 발생하지 않아 사이징(sizing) 공정이 요구되지 않는다.

상기한 실시예 설명에서는 베어링 하우징이 수지로 이루어지며 상기 베어링 하우징의 하단으로부터 연장된 외주부에 베이스 플레이트가 일체로 형성된 구조를 예를 들어 설명하였으나, 로터 케이스의 환형 밴드 형상의 돌출부분이 척킹 장치의 마그넷과 척킹이 이루어지는 개념은 베어링 하우징과 베이스 플레이트가 각각 금속재로 이루어져서 상호 조립되는 구조에도 동일하게 적용 가능하며, 베어링 하우징 구조에 제한되지 않는다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 가능함은 물론이다.

100: 스핀들 모터 110: 베이스 플레이트
120: 베어링 하우징 121: 제1 요홈
122: 제2 요홈 123,124: 바닥면
125-127: 외경부 137: PCB
140: 스테이터 141: 코어
142: 보빈 143: 코일
150: 회전축 151: 요홈부
152: 슬리트 와셔 160: 베어링
161: 오일비산방지 와셔 170: 턴테이블
171: 장착부 172: 결합구멍
173: 조(jaw) 180: 로터
181: 로터 케이스 181a: 커버판
181b: 제1 하향 절곡부 181c: 상향 절곡부
181d: 제2 하향 절곡부 181e: 요크부
181f: 결합구멍 182: 자석
300: 척킹 장치 310: 디스크 척
330: 마그넷 170a: 환형 몸체

Claims (14)

1. 디스크 형상의 기록매체가 장/탈착되는 턴테이블;
   다수의 자석과 자석이 장착되는 로터 케이스를 구비하고, 상기 로터 케이스는 상부 중앙에 턴테이블의 중앙부가 결합되는 돌출부분이 형성되고, 상기 돌출부분의 중심에 회전축이 결합되는 로터;
   상기 회전축을 회전 가능하게 지지하는 베어링;
   상기 베어링을 감싸는 베어링 하우징; 및
   상기 로터에 대향하도록 상기 베어링 하우징의 외경부에 결합되며 구동신호가 인가될 때 전자계를 발생하여 상기 로터를 회전 구동시키는 스테이터;를 포함하며,
   상기 로터 케이스의 돌출부분은 상기 로터 상측에 배치되는 척킹 장치의 마그넷과 흡인 작용이 이루어지도록 상기 마그넷에 대향하는 부분이 환형 밴드 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 스핀들 모터.
2. 제1항에 있어서, 상기 로터의 돌출부분을 포함하는 로터 케이스는 자로 형성 재료로 이루어지며, 상기 회전축이 상기 돌출부분의 내주부에 압입 결합되는 것을 특징으로 하는 스핀들 모터.
3. 제1항에 있어서, 상기 턴테이블은
   상기 척킹 장치와 함께 상부면에 로딩된 기록매체를 안착 지지하는 환형 몸체;
   상기 환형 몸체의 내주부로부터 돌출되어 중앙에 로터 케이스의 돌출부분에 압입 결합되는 결합구멍을 구비하고, 외주부에 기록매체의 내주부가 착탈 가능하게 결합되는 장착부; 및
   상기 장착부의 외주에 설치되어 기록매체의 내주부에 탄력적으로 결합되는 다수의 조를 포함하는 것을 특징으로 하는 스핀들 모터.
4. 제1항에 있어서, 상기 베어링 하우징은 수지로 이루어지고, 상기 베어링을 수용하기 위한 제1 요홈과 상기 제1 요홈의 중앙부에 상기 회전축의 타단을 지지하는 제2 요홈을 구비하는 것을 특징으로 하는 스핀들 모터.
5. 제4항에 있어서, 상기 베어링 하우징은 상기 베어링 하우징의 하단으로부터 외주부가 연장 형성되어 상부면에 상기 스테이터에 대한 구동신호를 인가하는 구동회로용 인쇄회로기판이 장착되고, 디스크 드라이브 장치에 고정되는 베이스 플레이트가 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 스핀들 모터.
6. 제5항에 있어서, 상기 베어링하우징을 사출 성형하면서 베이스 플레이트를 인서트 사출에 의해 일체화하거나, 사출 성형된 베어링 하우징에 베이스 플레이트를 열융착 또는 본딩에 의해 일체화하는 것을 특징으로 하는 모터.
7. 기록매체가 장/탈착되는 턴테이블;
   상기 턴테이블을 회전시키기 위해 자석과 로터 케이스를 구비하고, 상기 로터 케이스의 중앙부에 회전축이 결합된 로터; 및
   상기 로터를 회전 가능하게 지지하며 구동신호가 인가될 때 전자계를 발생하여 상기 로터를 회전 구동시키는 스테이터를 구비한 고정체를 포함하며,
   상기 로터 케이스는
   대략 원판 형상으로 이루어진 커버판;
   상기 스테이터의 외주부와 대향하도록 상기 커버판의 선단부로부터 하향 절곡되어 내주면에 자석이 부착되는 제1 하향 절곡부;
   상기 커버판의 중앙부에 상방향으로 돌출되어 상기 턴테이블이 압입 결합되는 상향 절곡부;
   상기 상향 절곡부의 선단으로부터 수평으로 연장 형성되는 요크부;
   상기 요크부의 선단으로부터 다시 하방향으로 절곡되어 상기 회전축이 압입 결합되는 제2 하향 절곡부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 스핀들 모터.
8. 제7항에 있어서, 상기 요크부는 상기 로터 상측에 배치되는 척킹 장치의 마그넷과 흡인 작용하도록 상기 마그넷에 대향하는 소정의 면적을 갖는 것을 특징으로 하는 스핀들 모터.
9. 제7항에 있어서, 상기 로터 케이스는 자로 형성 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 스핀들 모터.
10. 제7항에 있어서, 상기 고정체는
    상기 회전축의 외주면을 회전 가능하게 지지하는 베어링; 및
    외주부에 상기 스테이터가 결합되고, 상기 회전축의 타단을 지지하며, 수지로 이루어진 베어링 하우징;을 포함하는 것을 특징으로 하는 스핀들 모터.
11. 제10항에 있어서, 상기 베어링 하우징은 내주부에 상기 베어링을 수용하는 제1 요홈과, 상기 베어링을 관통하여 돌출된 상기 회전축의 타단을 제2 요홈을 형성하고,
    상기 베어링 하우징의 제1 요홈에는 상기 회전축이 상기 베어링으로부터 이탈하는 것을 저지하기 위한 슬리트 와셔가 구비되는 것을 특징으로 하는 스핀들 모터.
12. 제10항에 있어서, 상기 베어링 하우징과 상기 베어링 하우징의 하단으로부터 외주부가 연장 형성되어 상부면에 상기 스테이터에 대한 구동신호를 인가하는 구동회로용 인쇄회로기판이 장착되고, 디스크 드라이브 장치에 고정되는 베이스 플레이트가 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 스핀들 모터.
13. 제7항에 있어서, 상기 턴테이블은
    상기 척킹 장치와 함께 상부면에 로딩된 기록매체를 안착 지지하는 환형 몸체;
    상기 환형 몸체의 내주부로부터 돌출되어 중앙에 로터 케이스의 상향 절곡부에 압입 결합되는 결합구멍을 구비하고, 외주부에 기록매체의 내주부가 착탈 가능하게 결합되는 장착부; 및
    상기 장착부의 외주에 설치되어 기록매체의 내주부에 탄력적으로 결합되는 다수의 조를 포함하는 것을 특징으로 하는 스핀들 모터.
14. 디스크 형상의 기록매체가 장/탈착되는 턴테이블;
    다수의 자석과 자석이 장착되는 로터 케이스를 구비하고, 상기 로터 케이스는 상부 중앙에 턴테이블이 압입 결합되는 돌출부분이 형성되고, 상기 돌출부분의 중심에 회전축이 결합되는 로터;
    상기 로터의 회전축을 회전 가능하게 지지하며 구동신호가 인가될 때 전자계를 발생하여 상기 로터를 회전 구동시키는 스테이터를 구비한 고정체를 포함하며,
    상기 로터 케이스의 돌출부분은 상기 로터 상측에 배치되는 척킹 장치의 마그넷과 흡인 작용이 이루어지도록 상기 마그넷에 대향하는 부분이 환형 밴드 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 스핀들 모터.

Images