KR20120125739A

KR20120125739A - 스핀들 모터

Info

Publication number: KR20120125739A
Application number: KR1020110043360A
Authority: KR
Inventors: 임동오
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2011-05-09
Filing date: 2011-05-09
Publication date: 2012-11-19

Abstract

슬리브 하우징을 구비하는 베이스부재와, 상기 슬리브 하우징에 고정 설치되어 샤프트를 지지하는 슬리브와, 상기 슬리브에 설치되는 상기 샤프트와 함께 회전되며, 수평하게 배치되는 상기 베이스부재의 저면을 기준으로 마그넷이 경사지게 배치되도록 장착되는 마그넷 장착부를 구비하는 로터 케이스 및 선단부가 상기 마그넷과 평행하게 배치되도록 슬리브 하우징에 설치되는 스테이터 코어를 포함하는 스핀들 모터가 개시된다.

Description

스핀들 모터{Spindle motor}

본 발명은 스핀들 모터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 코일이 권선되는 스테이터 코어와 마그넷의 상호작용으로 회전력을 제공하는 스핀들 모터에 관한 것이다.

정보 저장 장치 중 하나인 하드 디스크 드라이브(HDD; Hard Disk Drive)는 기록재생헤드(read/write head)를 사용하여 디스크에 저장된 데이터를 재생하거나, 디스크에 데이터를 기록하는 장치이다.

이러한 하드 디스크 드라이브는 디스크를 구동시킬 수 있는 디스크 구동장치가 필요하며, 상기 디스크 구동장치에는 소형의 모터가 사용된다.

소형의 모터는 유체 동압 베어링 어셈블리가 이용되고 있으며, 상기 유체 동압 베어링 어셈블리의 회전부재 중의 하나인 샤프트와 고정부재 중의 하나인 슬리브 사이에는 오일이 개재되어 상기 오일에서 생기는 유체 압력으로 샤프트를 지지한다.

한편, 상기한 모터는 회전부재의 회전을 위해 부상력을 필요로 하는데, 이 경우 회전부재의 회전을 위해 필요한 부상력 이상의 힘이 발생되거나 외부 충격이 가해지는 경우 회전부재가 이탈되는 것을 방지하기 위해 마그네트와 대응되는 영역에 풀링 플레이트를 결합하여 부상력을 억제하고 있다.

그러나, 이 경우 공정상의 특성상 샤프트를 중심으로 일정한 풀링력을 제공하는데 한계가 있으며, 또한 풀링 플레이트로 인하여 베이스부의 두께가 감소되고 이에 따라 베이스부의 강성에도 영향을 미치게 된다.

결국, 베이스부의 강성이 약화되어 모터의 수명이 저하되는 문제가 있다.

따라서, 모터에 있어서 회전부재의 과부상을 풀링 플레이트에 의하지 않고 방지하는 기술의 개발이 필요한 실정이다.

본 발명은 스테이터에 회전 가능하게 설치되는 로터의 과부상을 방지할 수 있는 스핀들 모터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터는 슬리브 하우징을 구비하는 베이스부재와, 상기 슬리브 하우징에 고정 설치되어 샤프트를 지지하는 슬리브와, 상기 슬리브에 설치되는 상기 샤프트와 함께 회전되며, 수평하게 배치되는 상기 베이스부재의 저면을 기준으로 마그넷이 경사지게 배치되도록 장착되는 마그넷 장착부를 구비하는 로터 케이스 및 선단부가 상기 마그넷과 평행하게 배치되도록 슬리브 하우징에 설치되는 스테이터 코어를 포함한다.

상기 마그넷 장착부는 상기 마그넷이 경사지게 배치될 수 있도록 내부면이 경사면으로 구성될 수 있다.

상기 스테이터 코어는 상기 슬리브 하우징의 외주면에 삽입 결합되도록 관통홀을 구비하는 코어백 및 상기 코어백으로부터 연장 형성되되 선단부가 상기 마그넷과 평행하게 배치되도록 상향 경사지게 형성될 수 있다.

상기 로터 케이스는 중앙부에 상기 샤프트의 상단부가 삽입되는 설치홀이 형성되는 바디를 구비하며, 상기 마그넷 장착부는 반경방향 외측을 향하여 상기 바디의 상면을 기준으로 경사지게 연장 형성될 수 있다.

상기 스테이터 코어는 상기 슬리브 하우징의 외주면에 삽입 결합되도록 관통홀을 구비하는 코어백과, 상기 코어백의 외주면으로부터 연장 형성되는 티스를 구비하며, 상기 코어백의 직경은 상단부가 하단부보다 작게 형성되어 상기 티스의 선단이 경사지게 배치되는 상기 마그넷과 평행하게 배치될 수 있다.

상기 슬리브 하우징은 상기 스테이터 코어가 설치되는 설치부를 구비하며, 상기 설치부는 외경이 일정하게 형성하거나, 외경이 상단부보다 하단부가 크게 형성될 수 있다.

본 발명에 따르면, 마그넷과 스테이터 코어의 배치위치를 변경시켜 풀링 플레이트를 제거하더라도 로터의 과부상을 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터를 나타내는 개략 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스테이터 코어를 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터의 작동을 설명하기 위한 작동도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스핀들 모터를 나타내는 개략 단면도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스핀들 모터를 나타내는 개략 단면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스테이터 코어를 나타내는 사시도이다.

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 본 발명의 일 실시예에 따른 스테이터 코어를 나타내는 사시도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터(100)는 일예로서, 베이스부재(110), 슬리브(120), 로터 케이스(130) 및 스테이터 코어(140)를 포함하여 구성될 수 있다.

한편, 스핀들 모터(100)는 기록 디스크를 회전시키는 기록 디스크 구동장치에 적용되는 모터일 수 있으며, 로터(20)와 스테이터(40)를 포함하여 구성될 수 있다.

로터(20)는 상기한 스테이터 코어(140)와 대응하는 마그넷(150)이 설치되는 컵상의 로터 케이스(130)를 구비할 수 있다. 그리고, 상기한 환고리형의 마그넷(150)은 원주방향으로 N극, S극이 교대로 착자되어 일정세기의 자기력을 발생하는 영구자석일 수 있다.

또한, 로터 케이스(130)는 환고리형의 마그넷(150)을 내부면에 배치시키는 마그넷 결합부(132)를 구비할 수 있다.

스테이터(40)는 회전하는 부재를 제외한 모든 고정 부재를 의미하는 것으로, 스테이터 코어(140), 스테이터 코어(140)를 감싸는 권선코일(42), 베이스부재(110), 슬리브(120)를 포함하여 구성될 수 있다.

한편, 마그넷 결합부(132)의 내부면에 구비되는 마그넷(150)은 권선코일(42)이 권선되는 스테이터 코어(140)와 대향 배치되며, 마그넷(150)과 권선코일(42)의 전자기적 상호작용으로 로터(20)가 회전된다.

다시 말해, 로터 케이스(130)가 회전하면, 로터 케이스(130)와 연동하는 샤프트(102)가 회전된다.

여기서, 방향에 대한 용어를 정의하면, 축방향은 도 1에서 볼 때 샤프트(102)를 기준으로 상하방향을 의미하며, 반경방향은 샤프트(102)를 기준으로 로터 케이스(130)의 외측단 방향 또는 로터 케이스(130)의 외측단을 기준으로 샤프트(102)의 중심방향을 의미하고, 원주방향은 로터 케이스(130)의 외주면을 따라 회전되는 방향을 의미한다.

베이스부재(110)는 슬리브 하우징(112)을 구비한다. 슬리브 하우징(112)은 축방향 상부측으로 돌출되도록 형성되며, 슬리브(120)가 슬리브 하우징(112)의 내부면에 고정 설치된다.

한편, 슬리브 하우징(112)의 상단부에는 스테이터 코어(140)가 설치되는 설치부(112a)가 구비될 수 있다. 또한, 설치부(112a)의 직경은 일정하게 형성될 수 있다.

슬리브(120)는 슬리브 하우징(112)에 접착제 등에 의해 고정 설치되어 샤프트(102)를 지지한다. 즉, 슬리브(120)의 외주면이 슬리브 하우징(112)의 내주면에 접촉되도록 슬리브(120)가 슬리브 하우징(112)에 설치되며, 또한 슬리브(120)는 샤프트(102)가 삽입되어 설치될 수 있도록 중공의 원통형상을 가질 수 있다.

더하여, 슬리브(120)와 샤프트(102)는 베어링 간극을 형성하도록 조립되며, 이 베어링 간극에 윤활유체가 충진된다.

한편, 도면에는 도시되지 않았으나, 샤프트(110) 및 슬리브(120) 중 적어도 하나에는 베어링 간극에 충진된 윤활유체를 통해 유체 동압을 형성하기 위한 동압 그루브(미도시)가 구비될 수 있다.

로터 케이스(130)는 슬리브(120)에 설치되는 샤프트(102)와 함께 회전되며, 수평하게 배치되는 베이스부재(110)의 저면을 기준으로 마그넷(150)이 경사지게 배치되도록 장착되는 마그넷 장착부(132)를 구비한다.

그리고, 마그넷 장착부(132)는 마그넷(150)이 경사지게 배치될 수 있도록 내부면이 경사면(132a)으로 구성될 수 있다. 이에 따라, 경사면(132a)에 설치되는 마그넷(150)은 수평하게 배치되는 베이스부재(110)의 저면을 기준으로 경사지게 배치될 수 있다.

또한, 로터 케이스(130)는 중앙부에 샤프트(102)의 상단부에 설치되는 설치홀(134a)이 형성되는 바디(134)를 구비할 수 있다.

즉, 로터 케이스(130)는 설치홀(134a)이 형성되는 바디(134)와, 바디(134)의 가장자리로부터 연장 형성되는 마그넷 장착부(132)를 구비할 수 있다.

스테이터 코어(140)는 선단부(144a)가 마그넷(150)과 평행하게 배치되도록 슬리브 하우징(112)에 설치된다.

한편, 도 2에 도시된 바와 같이 스테이터 코어(140)는 슬리브 하우징(112)의 외주면에 삽입 결합되도록 관통홀(142a)을 구비하는 코어백(142)과, 코어백(142)으로부터 연장 형성되되 선단부(144a)가 마그넷(150)과 평행하게 배치되도록 상향 경사지게 형성되는 티스(144)를 구비할 수 있다.

한편, 코어백(142)은 슬리브 하우징(112)의 설치부(112a)에 설치되며, 설치부(112a)의 직경이 일정하게 형성되므로 코어백(142)의 관통홀(142a) 직경도 일정하게 형성될 수 있다.

또한, 티스(144)는 코어백(142)으로부터 반경방향 외측으로 상향 경사지게 형성될 수 있다.

이와 같이, 마그넷(150)과 스테이터 코어(140)가 베이스부재(110)의 저면을 기준으로 경사지게 배치되므로, 도 3에 도시된 바와 같이 마그넷(150)과 스테이터 코어(140) 사이에 축방향 하부측을 향하는 힘이 발생된다.

이에 따라, 샤프트(102)의 회전시 로터(20)의 과부상을 방지할 수 있다. 즉, 풀링 플레이트를 베이스부재(110)에 설치하지 않더라도, 마그넷(150)과 스테이터 코어(140)를 베이스부재(110)의 저면을 기준으로 경사지게 배치되도록 함으로써 축방향 하부측을 향하는 힘이 발생되므로 로터(20)의 회전시 과부상을 방지할 수 있다.

더하여, 풀링 플레이트로 인한 베이스부재(110)의 강성 저하를 감소시킬 수 있다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터의 작동에 대하여 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터의 작동을 설명하기 위한 작동도이다.

도 3을 참조하면, 먼저 마그넷(150)과 권선코일(42)이 권선되는 스테이터 코어(140)의 전자기적 상호작용에 의해 로터 케이스(130)가 회전된다. 이에 따라, 로터 케이스(130)가 설치된 샤프트(102)가 회전된다.

한편, 로터 케이스(130)의 저면 또는 슬리브(120)의 상면에는 스러스트 유체 동압을 발생시키기 위한 동압 그루브(미도시)가 구비되며, 이에 따라 로터 케이스(130)의 회전시 축방향 상부측을 향하여 힘(F1)이 발생된다.

결국, 로터 케이스(130)의 회전시 로터 케이스(130)를 포함하여 구성되는 로터(20)가 축방향 상부측으로 부상된다.

그런데, 마그넷(150)과 스테이터 코어(140)가 베이스부재(110)의 저면을 기준으로 경사지게 배치되므로, 마그넷(150)과 스테이터 코어(140)에 의해 발생된 힘(F2)은 경사지게 발생될 수 있다.

그리고, 마그넷(150)과 스테이터 코어(140)에 의해 발생된 힘(F2)은 축방향 하부를 향한 힘을 포함하고 있으므로 로터(20)의 부상시 과부상을 방지할 수 있는 축방향 하부를 향하는 힘을 제공할 수 있는 것이다.

더하여, 이와 같이 축방향 하부를 향하는 힘을 제공할 수 있으므로, 더 이상 베이스부재(110)에 풀링 플레이트를 설치하지 않을 수 있다.

결국, 풀링 플레이트의 설치에 따라 베이스부재(110)의 강도 저하를 감소시킬 수 있어 모터의 수명을 증가시킬 수 있다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 스핀들 모터에 대하여 설명하기로 한다. 다만, 상기에서 설명한 구성요소와 동일한 구성요소에 대해서는 상기한 설명에 갈음하고 여기서는 생략하기로 한다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스핀들 모터를 나타내는 개략 단면도이다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 스핀들 모터(200)는 베이스부재(210), 슬리브(220), 로터 케이스(230) 및 스테이터 코어(240)를 포함하여 구성될 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 스핀들 모터(200)에 구비되는 베이스부재(210), 슬리브(220), 스테이터 코어(240)는 상기한 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터(100)에 구비되는 베이스부재(110), 슬리브(120), 스테이터 코어(140)와 동일한 구성요소에 해당되는 것으로, 여기서는 자세한 설명을 생략하고 상기한 설명에 갈음하기로 한다.

로터 케이스(230)는 슬리브(220)에 설치되는 샤프트(102)와 함께 회전되며, 수평하게 배치되는 베이스부재(210)의 저면을 기준으로 경사지게 배치되는 마그넷(250)이 장착되는 마그넷 장착부(232)를 구비한다.

또한, 로터 케이스(230)는 중앙부에 샤프트(102)의 상단부가 삽입되는 설치홀(234a)이 형성되는 바디(234)를 구비하며, 마그넷 장착부(232)는 반경방향 외측을 향하여 바디(234)의 상면을 기준으로 경사지게 연장 형성된다.

즉, 로터 케이스(230)는 설치홀(234a)이 형성된 바디(234)와, 바디(234)의 가장자리로부터 경사지게 연장 형성되는 마그넷 장착부(232)를 구비할 수 있다.

다시 말해, 마그넷 장착부(232)의 외주면 직경이 축방향 하부로 갈수록 증가하도록 마그넷 장착부(232)는 경사지게 연장 형성될 수 있다.

이와 같이, 바디(234)의 가장자리로부터 경사지게 연장 형성되는 마그넷 장착부(232)에 마그넷(250)이 장착되므로, 마그넷(250)은 베이스부재(210)의 저면을 기준으로 경사지게 배치될 수 있다.

이에 따라, 마그넷(250)과 스테이터 코어(240)에 의해 발생된 힘은 경사지게 발생될 수 있고, 이 힘에는 축방향 하부를 향한 힘이 포함되고 있으므로, 로터(20)의 부상시 과부상을 방지할 수 있는 축방향 하부를 향하는 힘을 제공할 수 있다.

결국, 축방향 하부를 향하는 힘을 제공할 수 있으므로, 더 이상 베이스부재(210)에 풀링 플레이트를 설치하지 않을 수 있으며, 나아가 베이스부재(210)의 강도 저하를 감소시켜 모터의 수명을 증가시킬 수 있다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스핀들 모터에 대하여 설명하기로 한다. 여기서도, 상기에서 설명한 구성요소와 동일한 구성요소에 대해서는 상기한 설명에 갈음하고 여기서는 생략하기로 한다.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스핀들 모터를 나타내는 개략 단면도이고, 도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스테이터 코어를 나타내는 사시도이다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스핀들 모터(300)는 베이스부재(310), 슬리브(320), 로터 케이스(330) 및 스테이터 코어(340)를 포함하여 구성될 수 있다.

한편, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스핀들 모터(300)에 구비되는 슬리브(320)와 로터 케이스(330)는 상기한 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터(100)에 구비되는 슬리브(320)와 로터 케이스(330)와 동일한 구성에 해당되는 것으로 여기서는 자세한 설명을 생략하고 상기한 설명에 갈음하기로 한다.

베이스부재(310)는 슬리브 하우징(310)을 구비한다. 슬리브 하우징(312)은 축방향 상부측으로 돌출되도록 형성되며, 슬리브(320)가 슬리브 하우징(312)의 내부면에 고정 설치된다.

한편, 슬리브 하우징(312)의 상단부에는 스테이터 코어(340)가 결합되기 위한 설치부(312a)가 구비될 수 있다. 설치부(312a)의 직경은 상부측이 하부측보다 작게 형성될 수 있다.

한편, 스테이터 코어(340)는 슬리브 하우징(312)의 외주면에 삽입 결합되도록 관통홀(342a)을 구비하는 코어백(342)과, 코어백(342)의 외주면으로부터 연장 형성되는 티스(344)를 구비할 수 있다.

그리고, 코어백(342)의 직경은 상단부가 하단부보다 작게 형성되어 티스(344)의 선단이 경사지게 배치되도록 한다.

즉, 코어백(342)은 상단부가 하단부보다 직경이 좁게 형성되며, 중공의 원뿔형상을 가질 수 있다. 이에 따라, 코어백(342)의 외주면과 수직을 이루도록 연장 형성되는 티스(344)는 상향 경사지게 형성된다.

이와 같이, 경사지게 배치되는 마그넷(350)과 티스(344)의 선단(344a)이 평행하게 배치되어 마그넷(350)과 스테이터 코어(340)에 의해 발생된 힘은 경사지게 발생될 수 있고, 이 힘에는 축방향 하부를 향한 힘이 포함되고 있으므로, 로터(20)의 부상시 과부상을 방지할 수 있는 축방향 하부를 향하는 힘을 제공할 수 있다.

결국, 축방향 하부를 향하는 힘을 제공할 수 있으므로, 더 이상 베이스부재(210)에 풀링 플레이트를 설치하지 않을 수 있으며, 나아가 베이스부재(310)의 강도 저하를 감소시켜 모터의 수명을 증가시킬 수 있다.

100, 200, 300 : 스핀들 모터
110, 210, 310 : 베이스부재
120, 220, 320 : 슬리브
130, 230, 330 : 로터 케이스
140, 240, 340 : 스테이터 코어
150, 250, 350 : 마그넷

Claims

슬리브 하우징을 구비하는 베이스부재;
상기 슬리브 하우징에 고정 설치되어 샤프트를 지지하는 슬리브;
상기 슬리브에 설치되는 상기 샤프트와 함께 회전되며, 수평하게 배치되는 상기 베이스부재의 저면을 기준으로 마그넷이 경사지게 배치되도록 장착되는 마그넷 장착부를 구비하는 로터 케이스; 및
선단부가 상기 마그넷과 평행하게 배치되도록 슬리브 하우징에 설치되는 스테이터 코어;
를 포함하는 스핀들 모터.
제1항에 있어서,
상기 마그넷 장착부는 상기 마그넷이 경사지게 배치될 수 있도록 내부면이 경사면으로 구성되는 스핀들 모터.
제1항에 있어서, 상기 스테이터 코어는
상기 슬리브 하우징의 외주면에 삽입 결합되도록 관통홀을 구비하는 코어백; 및
상기 코어백으로부터 연장 형성되되 선단부가 상기 마그넷과 평행하게 배치되도록 상향 경사지게 형성되는 티스;
를 구비하는 스핀들 모터.
제1항에 있어서,
상기 로터 케이스는 중앙부에 상기 샤프트의 상단부가 삽입되는 설치홀이 형성되는 바디를 구비하며,
상기 마그넷 장착부는 반경방향 외측을 향하여 상기 바디의 상면을 기준으로 경사지게 연장 형성되는 스핀들 모터.
제1항에 있어서,
상기 스테이터 코어는 상기 슬리브 하우징의 외주면에 삽입 결합되도록 관통홀을 구비하는 코어백과, 상기 코어백의 외주면으로부터 연장 형성되는 티스를 구비하며,
상기 코어백의 직경은 상단부가 하단부보다 작게 형성되어 상기 티스의 선단이 경사지게 배치되는 상기 마그넷과 평행하게 배치되는 스핀들 모터.
제1항에 있어서,
상기 슬리브 하우징은 상기 스테이터 코어가 설치되는 설치부를 구비하며, 상기 설치부는 외경이 일정하게 형성하거나, 외경이 상단부보다 하단부가 크게 형성되는 스핀들 모터.