KR20120125735A - 유체 동압 베어링 어셈블리 및 이를 구비하는 모터 - Google Patents

유체 동압 베어링 어셈블리 및 이를 구비하는 모터 Download PDF

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Abstract

로터 케이스와 연동하여 회전되는 샤프트 및 상기 샤프트를 회전 가능하게 지지하는 슬리브를 포함하며, 상기 샤프트와 상기 슬리브 중 적어도 하나에는 축방향 상부측에 배치되는 헤링본 형상을 가진 제1 동압 그루브와 상기 제1 동압 그루브로부터 축방향 하측으로 이격 배치되며 스파이럴 형상을 가진 제2 동압 그루브가 형성되는 유체 동압 베어링 어셈블리가 개시된다.

Description

유체 동압 베어링 어셈블리 및 이를 구비하는 모터{Hyperdynamic fluid bearing assembly and motor having the same}
본 발명은 유체 동압 베어링 어셈블리 및 이를 구비하는 모터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 윤활유체가 충진되는 유체 동압 베어링 어셈블리 및 이를 구비하는 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 윤활유체가 충진된다. 이와 같은 베어링 간극에 충진된 오일이 펌핑되면서 유체 동압을 형성하여 샤프트를 회전 가능하게 지지한다.
즉, 일반적으로 유체 동압 베어링 어셈블리에는 동압 그루브를 통해 동압을 발생시켜 모터 회전 구동의 안정성을 도모하고 있다.
한편, 최근의 기록 디스크 구동장치의 박형화에 따라 스핀들 모터도 박형화, 소형화가 요구되고 있다. 그런데, 스핀들 모터의 박형화, 소형화의 요구에 따라 동압 그루브의 사이 간격, 즉 스팬 길이를 짧게 하는 경우 충분한 회전 강성을 얻지 못하는 문제가 있다.
더하여, 충분한 회전 강성을 얻지 못하여 회전 특성이 저하되거나 외력에 의한 로터의 안정성이 저하되어 기록 디스크 구동장치의 박형화의 궁극적 목적인 기록 밀도 향상을 구현할 수 없는 문제가 있다.
따라서, 스팬 길이를 증가시키는 동시에 스핀들 모터의 박형화를 구현할 수 있는 기술의 개발이 필요한 실정이다.
본 발명은 회전특성을 향상시킬 수 있는 유체 동압 베어링 어셈블리 및 이를 구비하는 모터를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리는 로터 케이스와 연동하여 회전되는 샤프트 및 상기 샤프트를 회전 가능하게 지지하는 슬리브를 포함하며, 상기 샤프트와 상기 슬리브 중 적어도 하나에는 축방향 상부측에 배치되는 헤링본 형상을 가진 제1 동압 그루브와 상기 제1 동압 그루브로부터 축방향 하측으로 이격 배치되며 스파이럴 형상을 가진 제2 동압 그루브가 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리는 상기 샤프트의 일단부에 고정 설치되어 상기 샤프트와 함께 회전되는 스러스트 플레이트를 더 포함하며, 상기 스러스트 플레이트의 상면에 대향 배치되는 슬리브에는 반경방향 내측을 향하여 동압을 발생시키기 위한 인펌핑 그루브가 형성될 수 있다.
상기 인펌핑 그루브는 스파이럴 형상 또는 헤링본 형상을 가질 수 있다.
상기 제2 동압 그루브의 끝단부는 상기 제2 동압 그루브와 상기 인펌핑 그루브의 협력에 의해 발생된 동압을 유효하게 래디얼 방향의 지지력으로 변환하기 위해 상기 스러스트 플레이트의 상면으로부터 이격 배치되도록 형성될 수 있다.
상기 스러스트 플레이트의 저면은 동압 발생을 방지토록 평탄하게 형성될 수 있다.
상기 슬리브에는 상기 제1 동압 그루브와 상기 제2 동압 그루브의 사이에 배치되도록 만입 형성되는 저유부가 구비될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리는 상기 슬리브의 하단부에 형성되는 장착부에 고정 설치되어 윤활유체의 누설을 방지하는 커버 플레이트를 더 포함할 수 있다.
상기 커버 플레이트의 상면은 동압 발생을 방지토록 평탄하게 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터는 축방향 상부측으로 연장 형성되는 슬리브 하우징을 가지는 베이스부재와, 상기 슬리브 하우징에 고정 설치되는 슬리브와, 상기 슬리브에 회전 가능하게 설치되는 샤프트와, 상기 샤프트의 하단부에 설치되어 상기 샤프트와 연동하여 회전되는 스러스트 플레이트 및 상기 스러스트 플레이트의 하부에 배치되도록 상기 슬리브에 설치되어 윤활유체의 누설을 방지하는 커버 플레이트를 포함하며, 상기 샤프트와 상기 슬리브 중 적어도 하나에는 축방향 상부측에 배치되는 헤링본 형상을 가진 제1 동압 그루브와 상기 제1 동압 그루브로부터 축방향 하측으로 이격 배치되며 스파이럴 형상을 가진 제2 동압 그루브가 형성될 수 있다.
본 발명에 따르면, 제1 동압 그루브보다 하부측에 형성되는 제2 동압 그루브가 스파이럴 형상을 가짐에 따라 스팬 길이를 증가시킬 수 있으며, 이에 따라 회전 특성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터를 나타내는 개략 단면도이다.
도 2는 도 1의 X 부의 확대도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1,2 동압 그루브를 나타내는 설명도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리의 작동을 설명하기 위한 설명도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리의 작동을 설명하기 위한 비교 그래프이다.
도 6은 도 1의 X 부에 대응되는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리를 나타내는 개략 단면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 제1,2 동압 그루브를 나타내는 설명도이다.
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 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터(100)는 베이스부재(110), 로터 케이스(120) 및 유체 동압 베어링 어셈블리(200)를 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 상기한 유체 동압 베어링 어셈블리(200)는 샤프트(210), 슬리브(220), 스러스트 플레이트(230), 커버 플레이트(240)를 포함하여 구성될 수 있다.
한편, 스핀들 모터(100)는 일예로서, 기록 디스크를 회전시키는 기록 디스크 구동장치에 적용되는 모터로서, 크게 스테이터(20)와 로터(40)로 이루어질 수 있다.
스테이터(20)는 회전하는 부재를 제외한 모든 고정부재를 의미하는 것으로, 베이스부재(110), 슬리브(220), 커버 플레이트(240), 스테이터 코어(22) 등을 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 로터(40)는 샤프트(210)를 중심으로 회전하는 부재를 의미하는 것으로, 로터 케이스(120), 마그넷(42), 스러스트 플레이트(230) 등을 포함하여 구성될 수 있다.
상기한 로터(40)의 회전 구동 방식에 대하여 간략하게 살펴보면, 로터 케이스(120)는 샤프트(210)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(22)에는 코일(24)이 권선된다.
한편, 마그넷 결합부(124)의 내부면에 구비되는 마그넷(42)은 코일(24)이 권취되는 스테이터 코어(22)에 대향 배치되며, 마그넷(42)과 코일(24)의 전자기적 상호작용으로 로터 케이스(120)가 회전하게 된다.
이때, 로터 케이스(120)는 샤프트(210)를 중심으로 샤프트(210)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(210)를 기준으로 상하 방향을 의미하며, 반경방향은 샤프트(210)를 기준으로 로터 케이스(120)의 외측단 방향 또는 로터 케이스(120)의 외측단을 기준으로 샤프트(120)의 중심방향을 의미하고, 원주방향은 샤프트(210)의 외주면을 따라 회전되는 방향을 의미한다.
베이스부재(110)는 축방향 상부측으로 연장 형성되는 슬리브 하우징(112)를 가질 수 있다. 슬리브 하우징(112)은 일예로서 원통 형상을 가지도록 형성될 수 있으며, 슬리브 하우징(112)에는 슬리브(220)가 삽입 장착될 수 있도록 설치홀(112a)이 형성될 수 있다.
한편, 스테이터 코어(22)는 슬리브 하우징(112)의 외주면에 장착되어 끝단이 마그넷(42)에 대향 배치된다.
로터 케이스(120)는 샤프트(210)의 상단부에 결합될 수 있으며, 접착제에 의해 고정 결합될 수 있다. 즉, 로터 케이스(120)는 샤프트(210)와 함께 회전될 수 있도록 샤프트(210)와 접착제에 의해 고정 결합될 수 있다.
한편, 상기에서 살펴본 바와 같이, 로터 케이스(120)는 중앙부에 샤프트(210)가 관통 결합되는 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.
한편, 유체 동압 베어링 어셈블리(200)에는 베어링 간극(Clearance)이 형성되어 있으며, 상기한 베어링 간극에 충진된 윤활유체는 샤프트(210)의 회전시 압축되면서 유체 동압을 형성하여 샤프트(210)를 회전 가능하게 지지하는 역할을 수행한다.
이하에서 유체 동압 베어링 어셈블리(200)를 구성하는 샤프트(210), 슬리브(220), 스러스트 플레이트(230) 및 커버 플레이트(240)를 도면을 참조하여 보다 자세하게 살펴보도록 한다.
도 2는 도 1의 X 부의 확대도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1,2 동압 그루브를 나타내는 설명도이다.
샤프트(210)는 슬리브(220)에 회전 가능하게 설치되어 로터 케이스(120)의 회전시 로터 케이스(120)와 연동하여 회전된다. 즉, 샤프트(210)는 마그넷(42, 도 1 참조)과 코일(24, 도 1 참조)의 전자기적 상호작용으로 로터 케이스(120)가 회전되면 이에 연동되어 회전된다.
한편, 샤프트(210)가 슬리브(220)와 결합되는 경우 샤프트(210)의 외주면은 슬리브(220)의 내주면과 소정 간격 이격되도록 배치되며, 이에 따라 베어링 간극이 형성된다. 그리고, 이 베어링 간극에는 윤활유체가 충진된다.
슬리브(220)는 로터 케이스(120)의 하부에 배치되며, 샤프트(210)를 회전 가능하게 지지한다. 한편, 슬리브(220)는 베이스부재(110)의 슬리브 하우징(112)에 고정 설치될 수 있다. 즉, 슬리브 하우징(112)의 내주면에 슬리브(220)의 외주면이 접착제 등에 의해 고정되도록 설치될 수 있다.
또한, 슬리브(220)의 하단부에는 스러스트 플레이트(230)가 삽입 배치되는 삽입홈(222)이 구비될 수 있다. 그리고, 삽입홈(222)의 하부측에는 충진된 윤활유체가 하부측으로 유출되지 않도록 결합되는 커버 플레이트(240)가 고정 설치되는 장착부(224)가 구비될 수 있다.
다시 말해, 슬리브(220)의 하단부에는 커버 플레이트(240)가 고정 설치되는 장착부(224)가 구비될 수 있다. 그리고, 슬리브(220)에는 장착부(224)로부터 축방향 상부측으로 만입되어 형성되며, 장착부(224)의 직경보다 작은 직경을 가지는 삽입홈(222)이 구비될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리(200)의 샤프트(210)와 슬리브(220) 중 적어도 하나에는 제1,2 동압 그루브(250, 260)가 형성될 수 있다.
그리고, 제1 동압 그루브(250)는 헤링본 형상을 가질 수 있으며, 제2 동압 그루브(260)는 제1 동압 그루브(260)로부터 이격 배치되며 스파이럴 형상을 가질 수 있다.
다시 말해, 제1 동압 그루브(250)는 샤프트(210)와 슬리브(220)의 상부측에 배치될 수 있으며, 제2 동압 그루브(260)은 제1 동압 그루브(260)보다 하부측에 배치될 수 있다.
또한, 제1 동압 그루브(250)가 헤링본 형상을 가지고, 제2 동압 그루브(260)가 스파이럴 형상을 가지므로, 스팬(Span) 길이(S)를 증가시킬 수 있다. 여기서 스팬 길이(S)라 함은 제1 동압 그루브(250)에 의해 윤활유체가 압축되면서 최대 동압이 발생되는 영역과 제2 동압 그루브(260)에 의해 윤활유체가 압축되면서 최대 동압이 발생되는 영역과의 거리를 말한다.
그런데, 제1,2 동압 그루브(250,260)가 모두 헤링본 형상을 가지는 경우와 비교하여 제1 동압 그루브(250)가 헤링본 형상을 가지고 제2 동압 그루브(260)가 스파이럴 형상을 가지는 경우 도 3에 도시된 바와 같이 스팬 길이(S)를 증가시킬 수 있는 것이다.
이에 따라, 샤프트(210)의 회전 특성이 향상될 수 있다. 즉, 샤프트(210)는 제1,2 동압 그루브(250,260)에 의해 윤활유체가 압축되면서 발생되는 동압을 통해 지지되는데, 지지되는 두 부분의 거리가 증가하면 증가질수록 샤프트(210)는 보다 흔들림 없이 안정적으로 회전될 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에서와 같이 제1,2 동압 그루브(250,260)가 헤링본 형상과 스파이럴 형상을 가지는 경우, 스팬 길이(S)가 증가되어 샤프트(210)가 보다 안정적으로 회전될 수 있다.
한편, 슬리브(220)에는 윤활유체가 순환되는 순환홀이 형성되어 있지 않다. 이에 따라, 제2 동압 그루브(260)에 의해 형성되는 동압이 분산되지 않고 증가될 수 있다.
결국, 제2 동압 그루브(260)에 의해 형성되는 동압이 증가되어 샤프트(210)의 회전시 보다 안정적으로 샤프트(210)가 지지될 수 있으며, 회전 특성이 향상될 수 있다.
그리고, 슬리브(220)에는 제1 동압 그루브(250)와 제2 동압 그루브(260) 사이에 배치되도록 만입 형성되는 저유부(226)가 구비될 수 있다. 저유부(226)는 충진되는 윤활유체가 샤프트(210)의 회전시 샤프트(210)의 하부측으로 공급될 수 있도록 하는 역할을 수행한다.
스러스트 플레이트(230)는 샤프트(210)의 일단부에 고정 설치되어 샤프트(210)와 함께 회전된다. 다시 말해, 스러스트 플레이트(230)는 샤프트(210)의 하단부에 고정 설치되며, 슬리브(220)의 삽입홈(222)에 삽입 배치된다.
더하여, 스러스트 플레이트(230)의 상면에 대향 배치되는 슬리브(220)의 삽입홈(222) 천정면에는 스러스트 플레이트(230)의 회전시 반경방향 내측으로 향하여 동압을 발생시키기 위한 인펌핑 그루브(228)가 형성된다.
여기서, 유체 동압 베어링 어셈블리(200)에 형성되는 베어링 간극에 대하여 살펴보면, 상기에서 설명한 바와 같이 샤프트(210)와 슬리브(220)의 결합시 샤프트(210)의 외주면과 슬리브(220)의 내주면은 소정 간격 이격되도록 배치되어 베어링 간극을 형성한다.
그리고, 이 베어링 간극은 스러스트 플레이트(230)의 상면와 슬리브(220)의 삽입홈(222)의 천정면에 의해 형성되는 베어링 간극에 연결된다.
더하여, 스러스트 플레이트(230)와 커버 플레이트(240)에 의해서도 베어링 간극이 형성되며, 이 베어링 간극은 상기한 스러스트 플레이트(230)의 상면와 슬리브(220)의 삽입홈(222)의 천정면에 의해 형성되는 베어링 간극에 연결된다.
한편, 상기한 베어링 간극들에는 윤활유체가 충진되는데, 샤프트(210)의 회전시 충진된 윤활유체는 유동되어 스러스트 플레이트(230)와 커버 플레이트(240)에 의해 형성되는 베어링 간극으로 유입된다.
그런데, 계속적으로 윤활유체가 스러스트 플레이트(230)와 커버 플레이트(240)에 의해 형성되는 베어링 간극으로 유입되는 경우 샤프트(210)가 과도하게 상부측으로 부상될 수 있다.
이를 방지하기 위하여 스러스트 플레이트(230)의 상면에 대향 배치되는 슬리브(220)의 천정면에는 스러스트 플레이트(230)의 회전시 반경방향 내측으로 향하여 동압을 발생시키는 인펌핑 그루브(228)가 형성된다. 즉, 윤활유체가 유동되어 압력이 증가되는 스러스트 플레이트(230)와 커버 플레이트(240)에 의해 형성되는 베어링 간극의 압력을 일정압력으로 유지시키기 위해 반경방향 내측으로 향하여 동압을 발생시키는 인펌핑 그루브(228)가 삽입홈(222)의 천정면에 형성될 수 있다.
또한, 인펌핑 그루브(228)는 스파이럴 형상 또는 헤링본 형상을 가질 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않으며 샤프트(210)의 회전시 반경방향 내측을 향하여 동압을 발생시킬 수 있는 어떠한 형상도 채용 가능할 것이다.
그리고, 본 실시예에서는 인펌핑 그루브(228)가 삽입홈(222)의 천정면에 형성되는 경우를 예로 들어 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않으며 인펌핑 그루브(228)는 스러스트 플레이트(230)의 상면에 형성될 수도 있다.
한편, 스러스트 플레이트(230)의 저면은 동압 발생을 방지토록 평탄하게 형성될 수 있다. 즉, 스러스트 플레이트(230)의 저면에는 동압 발생을 위한 그루브가 형성되지 않을 수 있다.
이에 따라, 스러스트 플레이트(230)의 회전에 의해 스러스트 플레이트(230)와 커버 플레이트(240)에 의해 형성되는 베어링 간극에 유체 동압이 과도하게 상승되는 것을 감소시킬 수 있다.
커버 플레이트(240)는 슬리브(220)의 하단부에 형성되는 장착부(224)에 고정 설치되어 윤활유체의 누설을 방지하는 역할을 수행한다. 한편, 커버 플레이트(240)는 접착제에 의해 또는 용접에 의해 장착부(224)에 고정 설치될 수 있다.
또한, 커버 플레이트(240)는 스러스트 플레이트(230)와 베어링 간극을 형성하며 베어링 간극에 충진된 윤활유체가 외부로 누출되는 것을 방지한다.
그리고, 커버 플레이트(240)의 상면은 동압 발생을 방지토록 평탄하게 형성될 수 있으며, 즉 커버 플레이트(240)의 상면에도 동압 발생을 위한 그루브가 형성되지 않을 수 있다.
이에 따라, 스러스트 플레이트(230)의 회전에 의해 스러스트 플레이트(230)와 커버 플레이트(240)에 의해 형성되는 베어링 간극에 유체 동압이 과도하게 상승되는 것을 감소시킬 수 있다.
상기한 바와 같이, 헤링본 형상을 가진 제1 동압 그루브(250)와, 제1 동압 그루브(250)로부터 이격 배치되며 스파이럴 형상을 가진 제2 동압 그루브(260)를 통해 스팬 길이(S)를 증가시킬 수 있으며, 이에 따라 샤프트(210)의 회전 특성을 향상시킬 수 있다.
또한, 슬리브(220)의 삽입홈(222) 천정면에 형성되는 인펌핑 그루브(228)를 통해 샤프트(210)가 과도하게 부상되는 것을 방지할 수 있다. 즉, 인펌핑 그루브(228)를 통해 스러스트 플레이트(230)와 커버 플레이트(240)에 의해 형성되는 베어링 간극의 압력이 과도하게 상승되는 것을 방지할 수 있으므로 샤프트(210)가 과도하게 부상되는 것을 방지할 수 있는 것이다.
더하여, 본 실시예에 따른 슬리브(220)에는 윤활유체의 순환을 위한 순환홀이 구비되지 않으므로, 제2 동압 그루브(260)에 의해 형성되는 동압이 순환홀을 통해 분산되는 것을 방지할 수 있다.
이에 따라, 샤프트(210)의 하부측에 가해지는 압력이 증대되어 샤프트(210)가 기울어지더라도 샤프트(210)가 중심위치로 복귀되는 것이 용이해지며, 결국 샤프트(210)의 회전 특성이 향상될 수 있다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리의 작동에 대하여 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리의 작동을 설명하기 위한 설명도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리의 작동을 설명하기 위한 비교 그래프이다.
도 4를 참조하면, 윤활유체는 샤프트(210)와 슬리브(220)에 의해 형성되는 베어링 간극에 충진되며, 더하여 슬리브(220)의 삽입홈(222) 천정면과 스러스트 플레이트(230)의 상면에 의해 형성되는 베어링 간극에 충진된다.
그리고, 윤활유체는 스러스트 플레이트(230)과 커버 플레이트(240)에 의해 형성되는 베어링 간극에도 충진된다. 결국 윤활유체는 샤프트(210)와 슬리브(220)의 상부측으로부터 커버 플레이트(240)의 상부측까지 충진되며, 이러한 충진 구조를 윤활유체의 풀필(full-fill) 구조라 한다.
한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 샤프트(210)와 슬리브(220)에 의해 형성되는 베어링 간극에서 상부측 영역으로부터 차례로 A, B, C, D, E, F 라 하고, 스러스트 플레이트(230)의 외주면과 슬리브(220)의 삽입홈(222)에 의해 형성되는 베어링 간극 부분을 G, H, 마지막으로 스러스트 플레이트(230)와 커버 플레이트(240)에 의해 형성되는 베어링 간극 부분을 I라고 한다.
도 5를 참조하면, 도 5에서 제1,2 동압 그루브(250,260)가 모두 헤링본 형상을 가진 경우는 그래프 Ⅰ로 도시되었다. 그리고, 본 발명의 일 실시예에서와 같이 제1 동압 그루브(250)가 헤링본 형상을 가지고, 제2 동압 그루브(260)가 스파이럴 형상을 가진 경우는 그래프 Ⅱ로 도시되었다.
비교해 보면, 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리(200)에서는 특히 E, F 영역에서 유체 동압이 제1,2 동압 그루브(250,260)가 모두 헤링본 형상을 가진 경우와 비교하여 높은 것을 알 수 있다.
이와 같이, 스파이럴 형상을 가진 제2 동압 그루브(260)에 의해 발생되는 동압이 증가되므로, 스파이럴 형상을 가진 제2 동압 그루브(260)의 축방향 길이를 감소시킬 수 있다. 이에 따라, 상기에서 설명한 바와 같이 제1,2 동압 그루브(250,260)의 사이 간격에 해당되는 스팬 길이(S)를 증가시킬 수 있으며, 결국 샤프트(210)의 회전 특성을 향상시킬 수 있는 것이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리에 대하여 설명하기로 한다.
다만, 상기에서 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리(200)에서 설명한 구성요소와 동일한 구성요소에 대해서는 상기한 설명에 갈음하고 여기서는 자세한 설명을 생략하기로 한다.
도 6은 도 1의 X 부에 대응되는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리를 나타내는 개략 단면도이고, 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 제1,2 동압 그루브를 나타내는 설명도이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리(400)는 샤프트(410), 슬리브(420), 스러스트 플레이트(430) 및 커버 플레이트(440)를 포함하여 구성될 수 있다.
한편, 제2 동압 그루브(460)를 제외한 나머지 구성은 상기한 유체 동압 베어링 어셈블리(200)에 구비되는 구성과 동일한 구성에 해당되는 것이므로, 여기서는 자세한 설명은 생략하기로 한다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리(400)에도 샤프트(410)와 슬리브(420) 중 적어도 하나에 제1,2 동압 그루브(450, 460)가 형성될 수 있다.
그리고, 제1 동압 그루브(450)는 헤링본 형상을 가질 수 있으며, 제2 동압 그루브(460)는 제1 동압 그루브(460)로부터 이격 배치되며 스파이럴 형상을 가질 수 있다.
다시 말해, 제1 동압 그루브(450)는 샤프트(410)와 슬리브(420)의 상부측에 배치될 수 있으며, 제2 동압 그루브(460)은 제1 동압 그루브(460)보다 하부측에 배치될 수 있다.
다만, 본 발명의 다른 실시예에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리(400)의 제2 동압 그루브(460)는 끝단이 제2 동압 그루브(460)와 인펌핑 그루브(432)의 협력에 의해 발생된 동압을 유효하게 래디얼 방향의 지지력으로 변환하기 위해 스러스트 플레이트(430)의 상면으로부터 이격 배치되도록 형성될 수 있다.
즉, 제2 동압 그루브(460)의 끝단이 스러스트 플레이트(430)의 상면에 인접하도록 샤프트(410)의 끝단부까지 연장 형성되는 경우와 비교하여 제2 동압 그루브(460)의 끝단이 스러스트 플레이트(430)의 상면으로부터 이격 배치되는 경우 인펌핑 그루브(432)에 의해 발생되는 동압과 제2 동압 그루브(460)에 의해 발생되는 동압과의 간섭을 감소시킬 수 있다.
이에 따라, 스러스트 플레이트(430)와 커버 플레이트(440)에 의해 형성되는 베어링 간극의 압력 조절이 보다 용이해질 수 있다.
100 : 스핀들 모터 110 : 베이스부재
120 : 로터 케이스 200,400 : 유체 동압 베어링 어셈블리
210,410 : 샤프트 220,420 : 슬리브
230, 430 : 스러스트 플레이트 240, 440 : 커버 플레이트

Claims (9)

  1. 로터 케이스와 연동하여 회전되는 샤프트; 및
    상기 샤프트를 회전 가능하게 지지하는 슬리브;
    를 포함하며,
    상기 샤프트와 상기 슬리브 중 적어도 하나에는 축방향 상부측에 배치되는 헤링본 형상을 가진 제1 동압 그루브와 상기 제1 동압 그루브로부터 축방향 하측으로 이격 배치되며 스파이럴 형상을 가진 제2 동압 그루브가 형성되는 유체 동압 베어링 어셈블리.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 샤프트의 일단부에 고정 설치되어 상기 샤프트와 함께 회전되는 스러스트 플레이트를 더 포함하며,
    상기 스러스트 플레이트의 상면에 대향 배치되는 슬리브에는 반경방향 내측을 향하여 동압을 발생시키기 위한 인펌핑 그루브가 형성되는 유체 동압 베어링 어셈블리.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 인펌핑 그루브는 스파이럴 형상 또는 헤링본 형상을 가지는 유체 동압 베어링 어셈블리.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2 동압 그루브의 끝단부는 상기 제2 동압 그루브와 상기 인펌핑 그루브의 협력에 의해 발생된 동압을 유효하게 래디얼 방향의 지지력으로 변환하기 위해 상기 스러스트 플레이트의 상면으로부터 이격 배치되도록 형성되는 유체 동압 베어링 어셈블리.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 스러스트 플레이트의 저면은 동압 발생을 방지토록 평탄하게 형성되는 유체 동압 베어링 어셈블리.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 슬리브에는 상기 제1 동압 그루브와 상기 제2 동압 그루브의 사이에 배치되도록 만입 형성되는 저유부가 구비되는 유체 동압 베어링 어셈블리.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 슬리브의 하단부에 형성되는 장착부에 고정 설치되어 윤활유체의 누설을 방지하는 커버 플레이트를 더 포함하는 유체 동압 베어링 어셈블리.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 커버 플레이트의 상면은 동압 발생을 방지토록 평탄하게 형성되는 유체 동압 베어링 어셈블리.
  9. 축방향 상부측으로 연장 형성되는 슬리브 하우징을 가지는 베이스부재;
    상기 슬리브 하우징에 고정 설치되는 슬리브;
    상기 슬리브에 회전 가능하게 설치되는 샤프트;
    상기 샤프트의 하단부에 설치되어 상기 샤프트와 연동하여 회전되는 스러스트 플레이트; 및
    상기 스러스트 플레이트의 하부에 배치되도록 상기 슬리브에 설치되어 윤활유체의 누설을 방지하는 커버 플레이트;
    를 포함하며,
    상기 샤프트와 상기 슬리브 중 적어도 하나에는 축방향 상부측에 배치되는 헤링본 형상을 가진 제1 동압 그루브와 상기 제1 동압 그루브로부터 축방향 하측으로 이격 배치되며 스파이럴 형상을 가진 제2 동압 그루브가 형성되는 스핀들 모터.
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