KR20120084145A - 스핀들 모터 - Google Patents

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KR20120084145A
KR20120084145A KR1020110005509A KR20110005509A KR20120084145A KR 20120084145 A KR20120084145 A KR 20120084145A KR 1020110005509 A KR1020110005509 A KR 1020110005509A KR 20110005509 A KR20110005509 A KR 20110005509A KR 20120084145 A KR20120084145 A KR 20120084145A
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Abstract

샤프트에 결합되는 로터 케이스 및 상기 로터 케이스의 하부에 배치되며, 상기 샤프트를 회전 가능하게 지지하는 슬리브를 포함하며, 상기 슬리브와 상기 로터 케이스가 충진된 윤활유체의 누설을 감소시키도록 테이퍼 실링부를 형성하는 스핀들 모터가 개시된다.

Description

스핀들 모터{Spindle motor}
본 발명은 스핀들 모터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 윤활유체가 충진되어 샤프트의 회전시 유체에 의한 동압이 발생되는 스핀들 모터에 관한 것이다.
일반적으로 기록 디스크 구동장치(Hard disk drive, HDD)에 사용되는 소형의 스핀들 모터에는 유체 동압 베어링 어셈블리가 구비되며, 유체 동압 베어링 어셈블리의 샤프트와 슬리브 사이에 형성된 베어링 간극(clearance)에 오일과 같은 윤활 유체가 충진된다. 이와 같은 베어링 간극에 충진된 오일이 압축되면서 유체 동압을 형성하여 샤프트를 회전 가능하게 지지한다.
또한, 상기한 베어링 간극은 슬리브의 상면과 샤프트에 결합되어 연동하여 회전하는 로터 케이스의 저면에 의해 형성된다. 그리고 슬리브의 상면과 로터 케이스의 저면에 의해 형성되는 베어링 간극에도 윤활유체가 충진된다.
한편, 외부로부터 충격이 가해지는 경우 상기한 베어링 간극, 즉 윤활유체와 공기와의 계면을 형성하는 측으로부터 윤활유체가 상기한 베어링 간극의 외부로 유출될 수 있다.
이와 같이 외부로 유출되는 윤활유체가 비산되는 경우 스핀들 모터의 내부가 윤활유체에 의해 오염되는 문제가 있다.
더하여, 윤활유체가 외부로 유출되는 경우 윤활유체에 의해 발생되는 유체 동압이 저하되어 종국적으로 스핀들 모터의 성능이 저하되며, 사용수명이 단축되는 문제가 있다.
본 발명은 충진된 윤활유체가 유출되는 것을 억제할 수 있는 스핀들 모터를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터는 샤프트에 결합되는 로터 케이스 및 상기 로터 케이스의 하부에 배치되며, 상기 샤프트를 회전 가능하게 지지하는 슬리브를 포함하며, 상기 슬리브와 상기 로터 케이스는 충진된 윤활유체의 누설을 감소시키도록 테이퍼 실링부를 형성할 수 있다.
상기 테이퍼 실링부는 상기 로터 케이스의 저면을 기준으로 하향 경사지게 형성되는 상기 슬리브의 상면과 상기 로터 케이스의 저면에 의해 형성될 수 있다.
상기 테이퍼 실링부는 상기 슬리브의 상면을 기준으로 상향 경사지게 형성되는 상기 로터 케이스의 저면과 상기 슬리브의 상면에 의해 형성될 수 있다.
상기 테이퍼 실링부는 30도 이하의 각도를 가지도록 형성될 수 있다.
충진되는 윤활유체와 공기와의 계면은 상기 테이퍼 실링부에 형성될 수 있다.
상기 로터 케이스는 상기 슬리브의 외주면에 인접 배치되도록 연장 형성되는 연장부를 구비할 수 있다.
본 발명에 따르면, 테이퍼 실링부를 통해 충진된 윤활유체가 유출되는 것을 억제할 수 있는 효과가 있다.
또한, 연장부를 통해 테이퍼 실링부로부터 유출된 윤활유체가 비산되는 것을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터를 나타내는 개략 단면도이다.
도 2는 도 1의 A 부를 나타내는 확대도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 스핀들 모터를 나타내는 개략 단면도이다.
도 4는 도 3의 B 부를 나타내는 확대도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스핀들 모터를 나타내는 개략 단면도이다.
도 6는 도 5의 C 부를 나타내는 확대도이다.
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 제안한 수 있을 것이나, 이 또한 본원 발명 사상 범위 내에 포함된다고 할 것이다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터를 나타내는 개략 단면도이고, 도 2는 도 1의 A 부를 나타내는 확대도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터(100)는 샤프트(110), 로터 케이스(120) 및 슬리브(130)를 포함하여 구성될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터(100)는 기록 디스크를 호전시키는 기록 디스크 구동장치에 적용되는 모터로서, 크게 스테이터(20)와 로터(40)로 이루어진다.
스테이터(20)는 회전하는 부재를 제외한 모든 고정부재를 의미하는 것으로, 베이스 부재(22), 슬리브 하우징(24), 스테이터 코어(26), 슬리브(130) 등을 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 로터(40)는 슬리브(130)에 회전 가능하게 장착되는 샤프트(110)를 중심으로 회전하는 부재를 의미하는 것으로, 로터 케이스(120), 마그넷(42) 등을 포함하여 구성될 수 있다.
상기한 로터(40)의 회전 구동 방식에 대하여 간략하게 살펴보면, 로터 케이스(120)는 샤프트(110)가 압입되어 체결되는 체결홀(122)과 환고리형의 마그넷(42)을 내부면에 배치시키는 마그넷 결합부(124)를 구비할 수 있다.
또한, 마그넷(42)은 원주방향으로 N극, S극이 교대로 착자되어 일정세기의 자기력을 발생하는 영구자석으로 이루어질 수 있다.
그리고, 스테이터(20)의 스테이터 코어(26)에는 코일(28)이 권선된다.
한편, 마그넷 결합부(124)의 내주면에 구비되는 마그넷(42)은 코일(28)에 대향 배치되며, 마그넷(42)과 코일(28)의 전자기적 상호작용으로 로터 케이스(120)가 회전하게 된다.
이때, 로터 케이스(120)는 샤프트(110)를 중심으로 샤프트(110)와 함께 회전되며, 이에 따라 로터 케이스(120)를 포함하여 구성되는 로터(40)가 회전하게 된다.
여기서, 방향에 대한 용어를 정의하면, 축방향은 도 1에서 샤프트(110)를 기준으로 상하 방향을 의미하며, 반경방향은 샤프트(110)를 기준으로 로터 케이스(120)의 외측단 방향 또는 로터 케이스(120)의 외측단을 기준으로 샤프트(110)의 중심방향을 의미하고, 원주방향은 샤프트(110)의 외주면을 따라 회전되는 방향을 의미한다.
샤프트(110)는 슬리브(130)에 회전 가능하게 설치되어 로터 케이스(120)의 회전시 로터 케이스(120)와 연동하여 회전된다. 즉, 샤프트(110)는 마그넷(42)과 코일(28)의 전자기적 상호작용으로 로터 케이스(120)가 회전되면 이에 연동되어 회전된다.
한편, 샤프트(110)는 하단부에 반경방향 외측으로 연장 형성되는 플레이트부(112)를 구비할 수 있다. 플레이트부(112)의 상면은 슬리브(130)에 대향 배치되며, 샤프트(110)의 회전시 플레이트부(112)와 슬리브(130)에 의해 형성되는 베어링 간극에 충진된 윤활유체에 의해 스러스트 유체 동압이 발생될 수 있다.
이를 위해 플레이트부(112)의 상면 또는 저면에는 동압 그루브(미도시)가 구비될 수 있다.
로터 케이스(120)는 샤프트(110)의 상단부에 결합될 수 있다. 즉, 로터 케이스(120)는 샤프트(110)의 상단부에 구비되는 외경축소부(114)에 고정 결합될 수 있다. 이때, 로터 케이스(120)는 접착제에 의해 샤프트(110)에 고정 결합될 수 있다.
한편, 상기에서 살펴본 바와 같이 로터 케이스(120)는 중앙부에 샤프트(110)가 압입되어 체결되는 체결홀(122)을 구비하며, 가장자리로부터 축방향 하부측으로 연장되는 마그넷 결합부(124)를 구비할 수 있다.
다시 말해, 로터 케이스(120)는 중앙부에 홀이 형성된 컵 형상을 가질 수 있다.
슬리브(130)는 로터 케이스(120)의 하부에 배치되며, 샤프트(110)를 회전 가능하게 지지한다. 한편, 슬리브(130)는 베이스 부재(22)의 슬리브 하우징(24)에 고정 설치될 수 있다. 즉, 슬리브 하우징(24)의 내주면에 슬리브(130)의 외주면이 접착제 등에 의해 고정되도록 설치될 수 있다.
또한, 슬리브(130)의 하단부에는 샤프트(110)의 플레이트부(112)가 삽입 배치되는 삽입홈(132)이 구비될 수 있다. 그리고, 삽입홈(132)의 하부측에는 충진된 윤활유체가 하부측으로 유출되지 않도록 결합되는 커버 플레이트(140)가 고정 설치되는 장착부(134)가 구비될 수 있다.
다시 말해, 슬리브(130)의 하단부에는 커버 플레이트(140)가 고정 설치되는 장착부(134)가 구비될 수 있다. 그리고, 장착부(134)로부터 축방향 상부측으로 만입되어 형성되며, 장착부(134)의 직경보다 작은 직경을 가지는 삽입홈(132)이 구비될 수 있다.
한편, 여기서 윤활유체가 충진되는 베어링 간극에 대하여 살펴보면, 먼저 샤프트(110)와 슬리브(130)는 윤활유체가 충진될 수 있는 베어링 간극을 형성하도록 결합된다. 즉, 윤활유체는 샤프트(110)와 슬리브(130)에 의해 형성된 베어링 간극에 충진된다.
그리고, 커버 플레이트(140)와 샤프트(110)에 의해 형성되는 베어링 간극에도 윤활유체가 충진된다. 즉, 커버 플레이트(140)의 상면과 샤프트(110)의 저면에 의해 형성되는 공간에 윤활유체가 충진된다.
또한, 윤활유체는 로터 케이스(120)의 저면과 슬리브(130)의 상면에 의해 형성되는 공간에도 충진될 수 있다.
이에 대하여 보다 자세하게 살펴보도록 한다.
로터 케이스(120)와 슬리브(130)는 충진된 윤활유체의 누설을 감소시키도록 테이퍼 실링부(150)를 형성한다. 즉, 테이퍼 실링부(150)는 로터 케이스(120)의 저면을 기준으로 하향 경사지게 형성되는 슬리브(130)의 상면과 로터 케이스(120)의 저면에 의해 형성될 수 있다.
다시 말해, 테이퍼 실링부(150)는 슬리브(130)의 상면과, 슬리브(130)의 상면에 대향 배치되는 로터 케이스(120)의 저면에 의해 형성될 수 있다. 그리고, 슬리브(130)의 상면이 경사지게 형성되어 테이퍼 실링부(150)가 형성될 수 있다.
그리고, 테이퍼 실링부(150)는 30도 이하의 각도를 가지도록 형성될 수 있다. 즉, 로터 케이스(120)의 저면과 슬리브(130)의 상면에 의해 형성되는 공간의 사이각이 30 도 이하의 각도를 가질 수 있다.
보다 바람직하게는 로터 케이스(120)의 저면과 슬리브(130)의 상면에 의해 형성되는 테이퍼 실링부(150)의 각도는 10도 이하의 각도를 가질 수 있다.
한편, 충진되는 윤활유체와 공기와의 계면은 테이퍼 실링부(150)에 형성될 수 있다. 이에 따라, 외부로부터 충격이 가해지는 경우 충진된 윤활유체가 누출되는 것을 감소시킬 수 있다.
즉, 충진되는 윤활유체와 공기와의 계면이 반경방향을 향하도록 형성되므로, 축방향 하측을 향하도록 윤활유체와 공기와의 계면이 형성되는 경우와 비교하여 윤활유체의 누출을 감소시킬 수 있는 것이다.
더하여, 로터 케이스(120)의 회전시 윤활유체에 가해지는 원심력에 의해 윤활유체가 반경방향 외측으로 이동하더라도 반경방향 외측으로 갈수록 테이퍼 실링부(150)의 간격이 증가되도록 형성됨으로써 모세관 현상에 의해 윤활유체가 테이퍼 실링부(150)의 외부측으로 누출되는 것을 보다 감소시킬 수 있다.
다시 말해, 로터 케이스(120)와 슬리브(130)에 의해 형성되는 베어링 간극이 일정한 간격을 유지하도록 형성되는 경우와 비교하여 테이퍼 실링부(150)를 통한 모세관 현상에 의해 윤활유체가 외부측으로 누출되는 것을 보다 감소시킬 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터(110)는 테이퍼 실링부(150)를 통해 충진된 윤활유체가 유출되는 것을 억제할 수 있다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 스핀들 모터에 대하여 설명하기로 한다. 다만, 상기에서 설명한 구성요소와 동일한 구성요소에 대해서는 자세한 설명을 생략하고 상기한 설명에 갈음하기로 한다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 스핀들 모터를 나타내는 개략 단면도이고, 도 4는 도 3의 B 부를 나타내는 확대도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 스핀들 모터(200)는 샤프트(210), 로터 케이스(220) 및 슬리브(230)를 포함하여 구성될 수 있다.
한편, 샤프트(210), 슬리브(230)는 상기한 실시예에서의 샤프트(110), 슬리브(130)와 동일한 구성요소에 해당하는 것으로, 여기서는 자세한 설명을 생략하고 상기한 설명에 갈음하기로 한다.
그리고, 로터 케이스(220)도 하기에서 설명하는 구성요소를 제외하고는 상기한 실시예에서의 로터 케이스(120)와 동일한 구성을 구비하므로, 여기서는 상기한 실시예에서의 로터 케이스(120)와 다른 구성요소에 대해서만 설명하기로 한다.
로터 케이스(220)는 슬리브(230)의 외주면에 인접 배치되도록 연장 형성되는 연장부(226)를 구비할 수 있다. 또한, 연장부(226)는 슬리브(230)의 대응되는 형상으로 형성되어 슬리브(230)를 감싸도록 배치될 수 있다.
일예로서, 연장부(226)는 원통 형상을 가질 수 있다.
즉, 연장부(226)는 테이퍼 실링부(250)의 반경방향 외측에 배치되도록 로터 케이스(220)로부터 연장 형성된다.
이에 따라, 외부 충격에 의해 충진된 윤활유체가 테이퍼 실링부(250)로부터 유출되더라도 연장부(226)에 의해 윤활유체가 비산되는 것을 감소시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 스핀들 모터(200)도 테이퍼 실링부(250)가 구비되므로, 상기한 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터(100)에 의해 구현되는 효과와 동일한 효과를 구현할 수 있다.
더하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 스핀들 모터(200)는 연장부(226)를 통해 테이퍼 실링부(250)로부터 유출된 윤활유체가 비산되는 것을 감소시킬 수 있다.
이하에서는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스핀들 모터에 대하여 설명하기로 한다. 다만, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스핀들 모터를 설명함에 있어 상기한 실시예들에서 설명된 구성요소와 동일한 구성요소에 대해서는 자세한 설명을 생략하고 상기한 설명에 갈음하기로 한다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스핀들 모터를 나타내는 개략 단면도이고, 도 6은 도 5의 C 부를 나타내는 확대도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스핀들 모터(300)는 샤프트(310), 로터 케이스(320) 및 슬리브(330)를 포함하여 구성될 수 있다.
한편, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 샤프트(310), 로터 케이스(320) 및 슬리브(330)는 하기에서 설명하는 테이퍼 실링부(350)를 제외하고는 상기한 실시예들에서 설명한 샤프트(110,210), 로터 케이스(120,220) 및 슬리브(130,230)와 동일한 구성요소에 해당되는 것으로 여기서는 자세한 설명을 생략하기로 한다.
테이퍼 실링부(350)는 충진된 윤활유체의 누설을 감소시키도록 슬리브(330)와 로터 케이스(320)에 의해 형성된다.
그리고, 테이퍼 실링부(350)는 슬리브(330)의 상면을 기준으로 상향 경사지게 형성되는 로터 케이스(320)의 저면과 슬리브(330)의 상면에 의해 형성될 수 있다.
즉, 슬리브(330)의 상면은 경사지지 않고 수평하게 형성될 수 있으며, 슬리브(330)의 상면에 대향 배치되는 로터 케이스(320)의 저면은 경사지게 형성될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스핀들 모터(300)도 테이퍼 실링부(350)를 구비하므로, 로터 케이스(320)의 회전시 윤활유체에 가해지는 원심력에 의해 윤활유체가 반경방향 외측으로 이동하더라도 반경방향 외측으로 갈수록 테이퍼 실링부(350)의 간격이 증가되도록 형성됨으로써 모세관 현상에 의해 윤활유체가 테이퍼 실링부(350)의 외부측으로 누출되는 것을 보다 감소시킬 수 있다.
다시 말해, 로터 케이스(320)와 슬리브(330)에 의해 형성되는 베어링 간극이 일정한 간격을 유지하도록 형성되는 경우와 비교하여 테이퍼 실링부(350)를 통한 모세관 현상에 의해 윤활유체가 외부측으로 누출되는 것을 보다 감소시킬 수 있다.
더하여, 충진되는 윤활유체와 공기와의 계면이 반경방향 향하도록 형성되므로, 축방향 하측을 향하도록 윤활유체와 공기와의 계면이 형성되는 경우와 비교하여 윤활유체의 누출을 감소시킬 수 있다.
한편, 상기한 실시예들에서는 로터 케이스와 슬리브 중 어느 하나의 면이 경사지게 형성되어 테이퍼 실링부가 형성되는 경우를 예로 들어 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않으며 로터 케이스와 슬리브의 대향되는 면 모두가 서로 반대방향으로 경사지게 형성되어 테이퍼 실링부가 형성될 수도 있을 것이다.
즉, 로터 케이스의 저면이 상향 경사지게 형성되고, 슬리브의 상면이 하향 경사지게 형성되어 테이퍼 실링부가 형성될 수도 있을 것이다.
100, 200, 300 : 스핀들 모터
110, 210, 310 : 샤프트
120, 220, 320 : 로터 케이스
130, 230, 330 : 슬리브

Claims (6)

  1. 샤프트에 결합되는 로터 케이스; 및
    상기 로터 케이스의 하부에 배치되며, 상기 샤프트를 회전 가능하게 지지하는 슬리브;
    를 포함하며,
    상기 슬리브와 상기 로터 케이스는 충진된 윤활유체의 누설을 감소시키도록 테이퍼 실링부를 형성하는 스핀들 모터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 테이퍼 실링부는 상기 로터 케이스의 저면을 기준으로 하향 경사지게 형성되는 상기 슬리브의 상면과 상기 로터 케이스의 저면에 의해 형성되는 스핀들 모터.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 테이퍼 실링부는 상기 슬리브의 상면을 기준으로 상향 경사지게 형성되는 상기 로터 케이스의 저면과 상기 슬리브의 상면에 의해 형성되는 스핀들 모터.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 테이퍼 실링부는 30도 이하의 각도를 가지도록 형성되는 스핀들 모터.
  5. 제4항에 있어서,
    충진되는 윤활유체와 공기와의 계면은 상기 테이퍼 실링부에 형성되는 스핀들 모터.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 로터 케이스는 상기 슬리브의 외주면에 인접 배치되도록 연장 형성되는 연장부를 구비하는 스핀들 모터.
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JP2005045924A (ja) * 2003-07-22 2005-02-17 Nippon Densan Corp スピンドルモータ、このスピンドルモータに適用されるロータの製造方法、及びこのスピンドルモータを備えたハードディスク駆動装置
JP4559911B2 (ja) * 2005-05-13 2010-10-13 アルファナテクノロジー株式会社 モータ及びディスク駆動装置

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