KR20120087590A - 유체 동압 베어링 어셈블리 - Google Patents

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Abstract

샤프트를 회전 가능하게 지지하는 슬리브 및 윤활유체가 누출되는 것을 방지토록 상기 슬리브의 하부측에 배치되며, 윤활유체에 함유된 기포가 통과할 수 있도록 발포금속 재질로 이루어지는 커버 플레이트를 포함하는 유체 동압 베어링 어셈블리가 개시된다.

Description

유체 동압 베어링 어셈블리{Hydrodynamic bearing assembly}
본 발명은 유체 동압 베어링 어셈블리에 관한 것으로, 보다 상세하게는 디스크를 구동시키는 스핀들 모터에 구비되는 유체 동압 베어링 어셈블리에 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.
한편, 최근의 기록 디스크 구동장치의 용량 증가에 따라 스핀들 모터의 구동 중 발생되는 회전 품질을 저하시키는 요인을 감소시켜야 하는 기술적 과제에 직면해 있다.
이 중 윤활유체의 내부에 포함되는 기포는 팽창에 의한 윤활유체의 누유, 동압력 저하, 회전 불안정 등의 악영향을 미치므로 관리가 필요한 중요 요인 중에 하나이다.
그리고, 윤활유체에 기포가 유입되는 것을 방지하기 위하여 윤활유체의 주입시 진공환경에서 윤활유체의 주입이 이루어진다.
하지만, 진공환경 아래에서 윤활유체를 주입하더라도 완전 진공이 아닌 이상 일부의 기포가 윤활유체에 유입되는 문제가 있다. 이에 따라 함유된 기포가 터지거나 동압부로 유입되면서 동압 강성이 떨어짐은 물론 회전 품질이 나빠지는 문제가 있다.
본 발명은 윤활유체에 함유된 기포를 외부로 유출시킬 수 있는 유체 동압 베어링 어셈블리를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리는 샤프트를 회전 가능하게 지지하는 슬리브 및 윤활유체가 누출되는 것을 방지토록 상기 슬리브의 하부측에 배치되며, 윤활유체에 함유된 기포가 통과할 수 있도록 발포금속 재질로 이루어지는 커버 플레이트를 포함한다.
상기한 유체 동압 베어링 어셈블리는 상기 슬리브의 상부에 배치되도록 상기 샤프트에 설치되며, 상기 슬리브와 베어링 간극을 형성하는 로터 케이스를 더 포함할 수 있다.
상기 로터 케이스는 축방향 하측으로 연장 형성되는 주벽부를 구비하며, 상기 주벽부와 상기 슬리브에 의해 형성되는 베어링 간극에 윤활유체와 공기와의 계면이 형성될 수 있다.
상기 슬리브와 상기 커버 플레이트 및 상기 슬리브와 상기 로터 케이스에 의해 형성되는 베어링 간극 전체에 윤활유체가 충진될 수 있다.
상기 커버 플레이트는 상기 슬리브의 하단부에 상부측으로 만입되어 형성되는 설치홈에 삽입 장착될 수 있다.
본 발명은 발포금속 재질로 이루어지는 커버 플레이트를 통해 윤활유체에 함유된 기포를 보다 용이하게 외부로 유출시킬 수 있는 효과가 있다.
이에 따라, 윤활유체에 함유된 기포에 의해 발생되는 회전특성 저하를 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리를 구비하는 스핀들 모터를 나타내는 개략 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 A 부를 나타내는 확대도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리의 작동을 설명하기 위한 작동도이다.
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 유체 동압 베어링 어셈블리를 구비하는 스핀들 모터를 나타내는 개략 단면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 A 부를 나타내는 확대도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리의 작동을 설명하기 위한 작동도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리(100)는 샤프트(120), 슬리브(140), 커버 플레이트(160) 및 로터 케이스(180)를 포함하여 구성될 수 있다.
한편, 유체 동압 베어링 어셈블리(100)가 설치되는 모터(10)는 기록 디스크를 회전시키는 기록 디스크 구동장치에 적용되는 모터일 수 있으며, 로터(20)와 스테이터(40)를 포함하여 구성될 수 있다.
로터(20)는 스테이터 코어(42)와 대응하는 환고리형의 마그넷(26)이 설치되는 컵상의 로터 케이스(180)를 구비할 수 있다. 그리고, 상기한 환고리형의 마그넷(26)은 원주방향으로 N극, S극이 교대로 착자되어 일정세기의 자기력을 발생하는 영구자석일 수 있다.
또한, 로터 케이스(180)는 샤프트(120)에 체결되는 로터 허브(182)와 환고리형의 마그넷(26)을 내부면에 배치시키는 마그넷 결합부(184)를 구비할 수 있다.
스테이터(40)는 회전하는 부재를 제외한 모든 고정 부재를 의미하는 것으로, 스테이터 코어(42), 스테이터 코어(42)를 감싸는 권선코일(44), 슬리브(140) 및 슬리브 하우징(46)이 형성된 베이스 부재(48)를 포함하여 구성될 수 있다.
한편, 마그넷 결합부(184)의 내주면에 구비되는 마그넷(26)은 권선코일(44)이 권선되는 스테이터 코어(42)와 대향 배치되며, 마그넷(26)과 권선코일(44)의 전자기적 상호작용으로 로터(20)가 회전하게 된다.
다시 말해, 로터 케이스(180)가 회전하면 로터 케이스(180)와 연동하는 샤프트(120)가 회전된다.
여기서, 방향에 대한 용어를 정의하면, 축방향은 도 1에서 볼 때 샤프트(120)를 기준으로 상하방향을 의미하며, 반경방향은 샤프트(120)를 기준으로 로터 케이스(180)의 외측단 방향 또는 로터 케이스(180)의 외측단을 기준으로 샤프트(120)의 중심방향을 의미하고, 원주방향은 샤프트(120)의 외주면을 따라 회전되는 방향을 의미한다.
샤프트(120)는 슬리브(140)에 회전 가능하게 설치되며, 상기한 바와 같이 로터 케이스(180)가 회전되면 로터 케이스(180)와 연동하여 회전된다. 한편, 샤프트(120)는 원기둥 형상을 가질 수 있으며, 로터 케이스(180)는 샤프트(120)의 상단부에 고정 설치된다.
또한, 샤프트(120)의 하단부에는 슬리브(140)에 장착되어 회전되는 경우 샤프트(120)의 과도한 부상을 방지하기 위한 단턱부(122)가 구비될 수 있다. 즉, 샤프트(120)가 회전되어 부상되는 경우 단턱부(122)가 슬리브(140)에 지지되어 더 이상 샤프트(120)가 부상되지 않을 수 있다.
슬리브(140)는 샤프트(120)를 회전 가능하게 지지한다. 이와 더불어, 슬리브(140)에 샤프트(120)가 설치되는 경우 슬리브(140)와 샤프트(120)에 의해 베어링 간극이 형성된다.
즉, 슬리브(140)의 내주면과 샤프트(120)의 외주면은 소정 간격 이격 배치되어 베어링 간극을 형성하고, 베어링 간극에는 윤활유체(O)가 충진된다.
또한, 슬리브(140)의 내주면과 샤프트(120)의 외주면 중 적어도 하나에는 샤프트(120)의 회전시 유체 동압을 발생시키기 위한 동압 그루브(미도시)가 형성될 수 있다.
이에 따라, 샤프트(120)의 회전시 유체 동압이 발생되어 샤프트(120)가 보다 안정적으로 회전될 수 있다.
그리고, 슬리브(140)의 하단부에는 상부측으로 만입되어 형성되어 커버 플레이트(160)가 삽입 장착되는 설치홈(142)이 구비될 수 있다.
한편, 슬리브(140)는 Cu 또는 Al을 단조하거나, Cu-Fe 계 합금 분말 또는 SUS 계 분말을 소결하여 형성될 수 있다.
더하여, 슬리브(140)는 베이스 부재(48)로부터 연장 형성되는 슬리브 하우징(46)에 접착제에 의해 고정 설치된다. 즉 슬리브(140)의 외주면이 슬리브 하우징(46)의 내주면에 접촉되도록 접착제에 의해 슬리브(140)가 슬리브 하우징(46)에 고정 설치될 수 있다.
커버 플레이트(160)는 윤활유체(O)가 누출되는 것을 방지토록 슬리브(140)의 하부측에 배치되며, 윤활유체(O)에 함유된 기포(a)가 통과할 수 있도록 발포금속 재질로 이루어질 수 있다.
즉, 커버 플레이트(160)는 슬리브(140)의 하단부에 구비되는 설치홈(142)에 고정 설치된다. 그리고, 커버 플레이트(160)는 접착제, 용접 중 적어도 하나의 방식으로 설치홈(142)에 고정 설치될 수 있다.
또한, 커버 플레이트(160)와 슬리브(140)에 의해 형성된 공간에도 윤활유체(O)가 충진된다.
한편, 커버 플레이트(160)는 윤활유체(O)에 함유된 기포(a)가 통과할 수 있도록 발포금속 재질로 이루어지는데, 이에 따라 커버 플레이트(160)에는 미세기공이 구비될 수 있다.
즉, 윤활유체(O)는 통과하지 못하면서 기포(a)만이 통과될 수 있는 크기의 미세기공이 커버 플레이트(160)에 구비된다. 이에 따라 도 3에 도시된 바와 같이 샤프트(120)의 회전시 윤활유체(O)가 슬리브(140)의 하부측으로 유입되어 내부 압력이 높아지는 경우 윤활유체(O)에 함유된 기포(a)는 커버 플레이트(160)를 통과하여 외부로 배출될 수 있다.
다시 말해, 샤프트(120)의 회전시 샤프트(120)는 소정 높이 부상되고, 샤프트(120)와 슬리브(140)에 의해 형성된 베어링 간극에 충진된 윤활유체(O)는 커버 플레이트(160)와 슬리브(140)에 의해 형성된 공간으로 유입된다.
이후 유입된 윤활유체(O)에 의해 커버 플레이트(160)와 슬리브(140)에 의해 형성된 공간에는 압력이 상승하게 되고, 압력 상승에 의해 윤활유체(O)에 함유된 기포(a)는 압력이 상대적으로 낮은 외부측으로 이동된다.
이때, 기포(a)는 커버 플레이트(160)에 형성된 미세기공을 통해 외부로 유출된다. 하지만 윤활유체(O)는 미세기공을 통해 외부로 유출되지 않고 커버 플레이트(160)와 슬리브(140)에 의해 형성된 공간에 충진된다.
로터 케이스(180)는 슬리브(140)의 상부에 배치되도록 샤프트(120)에 설치되며, 슬리브(140)와 베어링 간극을 형성한다.
즉, 로터 케이스(180)는 슬리브(140)로부터 소정 간격 이격되도록 샤프트(120)에 설치되어 슬리브(140)와 베어링 간극을 형성한다. 그리고, 이 베어링 간극에 윤활유체(O)가 충진된다.
더하여, 로터 케이스(180)는 축방향 하측으로 연장 형성되는 주벽부(186)를 구비하며, 주벽부(186)와 슬리브(140)에 의해 형성되는 베어링 간극에 윤활유체(O)와 공기와의 계면이 형성될 수 있다.
보다 자세하게는 주벽부(186)의 내주면과 슬리브(140)의 외주면에 의해 형성된 베어링 간극에 윤활유체(O)와 공기와의 계면이 형성될 수 있다.
여기에서 윤활유체(O)가 충진되는 공간을 살펴보면, 로터 케이스(180)와 슬리브(140)에 의해 형성되는 베어링 간극으로부터 커버 플레이트(160)와 슬리브(140)에 의해 형성되는 공간 전체에 윤활유체(O)가 충진된다.
상기한 바와 같이, 발포금속 재질로 이루어지는 커버 플레이트(160)를 통해 윤활유체(O)에 함유된 기포(a)를 외부로 유출시킬 수 있으므로, 기포(a)에 의해 발생되는 회전특성 저하를 감소시킬 수 있다.
100 : 유체 동압 베어링 어셈블리 120 : 샤프트
140 : 슬리브 160 : 커버 플레이트
180 : 로터 케이스

Claims (5)

  1. 샤프트를 회전 가능하게 지지하는 슬리브; 및
    윤활유체가 누출되는 것을 방지토록 상기 슬리브의 하부측에 배치되며, 윤활유체에 함유된 기포가 통과할 수 있도록 발포금속 재질로 이루어지는 커버 플레이트;
    를 포함하는 유체 동압 베어링 어셈블리.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 슬리브의 상부에 배치되도록 상기 샤프트에 설치되며, 상기 슬리브와 베어링 간극을 형성하는 로터 케이스를 더 포함하는 유체 동압 베어링 어셈블리.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 로터 케이스는 축방향 하측으로 연장 형성되는 주벽부를 구비하며, 상기 주벽부와 상기 슬리브에 의해 형성되는 베어링 간극에 윤활유체와 공기와의 계면이 형성되는 것을 특징으로 하는 유체 동압 베어링 어셈블리.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 슬리브와 상기 커버 플레이트 및 상기 슬리브와 상기 로터 케이스에 의해 형성되는 베어링 간극 전체에 윤활유체가 충진되는 것을 특징으로 하는 유체 동압 베어링 어셈블리.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 커버 플레이트는 상기 슬리브의 하단부에 상부측으로 만입되어 형성되는 설치홈에 삽입 장착되는 것을 특징으로 하는 유체 동압 베어링 어셈블리.
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