KR20120126866A - 유체 동압 베어링 어셈블리 - Google Patents

유체 동압 베어링 어셈블리 Download PDF

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김정우
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Abstract

샤프트 및 상기 샤프트가 삽입 설치되는 설치홈이 형성되는 슬리브를 포함하며, 상기 슬리브에는 윤활유체의 유동경로를 제공토록 일측이 상기 설치홈과 연통되도록 형성되는 순환홀을 구비하는 유체 동압 베어링 어셈블리가 개시된다.

Description

유체 동압 베어링 어셈블리{hyperdynamic bearing assembly}
본 발명은 유체 동압 베어링 어셈블리에 관한 것으로, 샤프트를 지지하는 슬리브를 구비하는 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 슬리브에 의해 형성되는 베어링 간극(clearance)에 오일과 같은 윤활유체가 충진된다. 이와 같이 베어링 간극에 충진된 오일이 샤프트의 회전시 압축되면서 유체 동압을 형성하여 샤프트를 회전 가능하게 지지한다.
한편, 유체 동압 베어링 어셈블리는 복수개의 부품들이 결합되어 구성되며, 복수개의 부품들에 의해 형성된 베어링 간극에 윤활유체가 충진되는 것이다. 그런데, 부품들의 결합시 결합된 부분에는 틈새가 형성될 수 있으며, 베어링 간극에 충진된 윤활유체는 상기한 틈새를 통해 베어링 간극으로부터 유출될 수 있다.
이 경우 스핀들 모터의 구동에 장애를 일으킬 수 있으며, 결국 부품들간에 형성된 틈새로 윤활유체가 누출되지 않도록 하는 것이 중요하다.
한편, 슬리브의 하단부에는 윤활유체가 슬리브의 하단부 측으로 유출되는 것을 방지하기 위하여 커버 플레이트가 설치된다. 그리고, 커버 플레이트와 슬리브가 결합된 부분에 형성된 틈새로 윤활유체가 누출되는 것을 방지하기 위하여 슬리브와 커버 플레이트는 접착제에 의해 접착된다.
이와 같이, 슬리브의 하단부를 차폐하기 위한 커버 플레이트를 별도로 제조하는 경우 제조비용이 증가하는 문제가 있다.
더하여, 커버 플레이트를 슬리브에 설치하기 위한 공정이 필요하므로, 제조시간이 증가하여 제조 수율이 떨어지는 문제가 있다.
나아가, 외부 충격이 가해지는 경우 슬리브의 하단부에 설치되는 커버 플레이트와 슬리브가 접합된 부분이 분리되어 윤활유체가 외부로 유출되는 문제가 있 다.
본 발명은 부품수를 감소시켜 제조비용을 감소시킬 수 있는 스핀들 모터를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리는 샤프트 및 상기 샤프트가 삽입 설치되는 설치홈이 형성되는 슬리브를 포함하며, 상기 슬리브에는 윤활유체의 유동경로를 제공토록 일측이 상기 설치홈과 연통되도록 형성되는 순환홀을 구비할 수 있다.
상기 슬리브의 상단부에는 상기 샤프트에 설치되는 스러스트 플레이트가 삽입 배치되는 삽입홈이 형성될 수 있다.
상기 순환홀은 상기 삽입홈의 바닥면으로부터 상기 설치홈의 하단부를 연통하도록 형성되되 경사지게 형성될 수 있다.
상기 설치홈의 끝단부에는 상기 순환홀의 끝단부가 비대칭 구조가 되는 것을 감소시키도록 언터컷부가 형성될 수 있다.
상기 설치홈에는 유체 동압을 발생시키기 위한 상,하부 동압 그루브가 형성되며, 상기 상,하부 동압 그루브의 사이에는 저유부가 배치될 수 있다.
본 발명에 따르면, 설치홈을 구비하는 슬리브를 통해 슬리브의 하단부를 차폐하기 위한 별도의 부재(종래기술의 커버 플레이트)를 제조할 필요가 없어 제조비용을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 슬리브의 하단부를 차폐하기 위한 별도의 부재와 슬리브의 조립 공정을 제거할 수 있으므로 제조공정을 단순화하여 제조 수율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
나아가, 외부 충격이 가해지더라도 슬리브와 샤프트 사이에 충진되는 윤활유체가 슬리브의 하단부 측으로 유출되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리가 구비되는 스핀들 모터를 나타내는 개략 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리를 나타내는 분해 사시도이다.
도 3은 도 2의 A부를 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 유체 동압 베어링 어셈블리를 구비하는 스핀들 모터를 나타내는 개략 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리를 나타내는 분해 사시도이고, 도 3은 도 2의 A부를 나타내는 확대도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리(100)는 샤프트(110), 슬리브(120), 스러스트 플레이트(130)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(22)를 구비할 수 있다. 그리고, 상기한 환고리형의 마그넷(26)은 원주방향으로 N극, S극이 교대로 착자되어 일정세기의 자기력을 발생하는 영구자석일 수 있다.
또한, 로터 케이스(22)는 샤프트(110)에 설치되기 위한 설치홀(23a)이 형성된 바디(23)와, 바디(23)의 가장자리로부터 축방향 하측을 향하여 연장 형성되는 마그넷 결합부(24)를 구비할 수 있다.
그리고, 상기한 마그넷 결합부(24)의 내부면에 마그넷(26)이 설치될 수 있다.
스테이터(40)는 회전하는 부재를 제외한 모든 고정 부재를 의미하는 것으로, 스테이터 코어(42), 스테이터 코어(42)를 감싸는 권선코일(44), 슬리브(120) 및 슬리브 하우징(46)이 형성된 베이스 부재(48)를 포함하여 구성될 수 있다.
한편, 마그넷 결합부(24)의 내부면에 장착되는 마그넷(26)은 권선코일(44)이 권선되는 스테이터 코어(42)와 대향 배치되며, 마그넷(26)과 권선코일(44)의 전자기적 상호작용으로 로터(20)가 회전된다.
다시 말해, 마그넷(26)과 권선코일(44)의 전자기적 상호작용으로 로터 케이스(22)가 회전되면, 로터 케이스(22)와 연동하여 샤프트(110), 스러스트 플레이트(130)가 회전된다.
여기서, 방향에 대한 용어를 정의하면, 축방향은 도 1에서 볼 때 샤프트(110)를 기준으로 상하방향을 의미하며, 반경방향은 샤프트(110)를 기준으로 로터 케이스(22)의 외측단 방향 또는 로터 케이스(22)의 외측단을 기준으로 샤프트(110)의 중심방향을 의미하고, 원주방향은 샤프트(110)의 외주면을 따라 회전되는 방향을 의미한다.
샤프트(110)는 슬리브(120)에 회전 가능하게 설치되며, 상기한 바와 같이 로터 케이스(22)가 회전되면 로터 케이스(22)와 연동하여 회전된다. 한편, 샤프트(110)는 원기둥 형상을 가질 수 있으며, 로터 케이스(22)는 샤프트(110)의 상단부에 고정 설치된다.
그리고, 스러스트 플레이트(130)는 로터 케이스(22)의 아래에 배치되도록 샤프트(110)에 고정 설치될 수 있다.
슬리브(120)에는 샤프트(110)가 삽입 설치되는 설치홈(122)이 형성된다. 즉, 슬리브(120)은 상부측이 개구된 컵 형상을 가질 수 있다.
이와 더불어, 설치홈(122)에 샤프트(110)가 삽입 설치되는 경우 베어링 간극이 형성된다. 즉, 샤프트(110)의 외주면과, 설치홈(122)을 형성하는 슬리브(120)의 내부면은 소정 간격 이격 배치되어 베어링 간극을 형성하고, 이 베어링 간극에는 윤활유체가 충진된다.
또한, 설치홈(122)에는 샤프트(110)의 회전시 유체 동압을 발생시키기 위한 상,하부 동압 그루브(124,125)를 구비할 수 있다. 그리고, 상,하부 동압 그루브(124,125)는 서로 소정간격 이격 배치될 수 있으며, 헤링본 형상을 가질 수 있다.
이에 따라, 샤프트(110)의 회전시 유체 동압이 발생되어 샤프트(110)가 보다 안정적으로 회전될 수 있다.
한편, 상,하부 동압 그루브(124,125)는 헤링본 형상을 가지는 것에 한정되지 않으며, 상,하부 동압 그루브(124,125)는 유체 동압을 발생시킬 수 있는 어떠한 형상으로도 형성될 수 있다. 예를 들어, 상,하부 동압 그루브(124,125)는 스파이럴 형상을 가질 수 있다.
또한, 상,하부 동압 그루브(124,125) 사이에는 저유부(126)가 배치될 수 있다. 즉, 상,하부 동압 그루브(124,125) 사이에는 반경방향 외측을 향하여 만입 형성되어 윤활유체가 저유될 수 있는 저유부(126)가 구비될 수 있다.
그리고, 슬리브(120)에는 윤활유체의 유동경로를 제공토록 일측이 설치홈(122)과 연통되도록 형성되는 순환홀(127)을 구비할 수 있다.
더하여, 슬리브(120)의 상단부에는 샤프트(110)에 설치되는 스러스트 플레이트(130)가 삽입 배치되는 삽입홈(128)이 형성될 수 있다. 즉, 샤프트(110)가 슬리브(120)의 설치홈(122)에 삽입 설치되는 경우 스러스트 플레이트(130)는 슬리브(120)의 삽입홈(128)에 삽입 배치된다.
한편, 삽입홈(128)의 바닥면과 스러스트 플레이트(130)의 저면도 소정 간격 이격 배치되어 베어링 간극을 형성하며, 이 베어링 간극에도 윤활유체가 충진된다.
또한, 순환홀(127)은 삽입홈(128)의 바닥면으로부터 설치홈(122)의 하단부를 연통하도록 형성되며, 소정 기울기를 가지도록 경사지게 형성될 수 있다. 즉, 삽입홈(128)과 설치홈(122)의 하단부를 연통시키는 순환홀(127)에 의해 샤프트(110)의 회전시 설치홈(122)의 하단부에서 압력이 과도하게 상승하는 것을 방지할 수 있다.
그리고, 도 3에 보다 자세하게 도시된 바와 같이 설치홈(122)의 끝단부 모서리에는 순환홀(127)의 끝단부가 비대칭 구조가 되는 것을 감소시키도록 언터컷부(129)가 형성될 수 있다.
한편, 슬리브(120)는 Cu 또는 Al을 단조하거나, Cu-Fe 계 합금 분말 또는 SUS 계 분말을 소결하여 형성될 수 있다.
더하여, 슬리브(120)는 베이스 부재(48)로부터 연장 형성되는 슬리브 하우징(46)에 접착제에 의해 고정 설치된다. 즉 슬리브(120)의 외주면이 슬리브 하우징(46)의 내주면에 접촉되도록 접착제에 의해 슬리브(120)가 슬리브 하우징(46)에 고정 설치될 수 있다.
스러스트 플레이트(130)는 중공의 원판 형상을 가질 수 있으며, 로터 케이스(22)의 아래에 배치되도록 샤프트(110)에 고정 설치될 수 있다. 즉, 스러스트 플레이트(130)는 접착제를 통해 샤프트(110)에 고정 설치되어 샤프트(110)의 회전시 샤프트(110)와 연동하여 회전된다.
한편, 스러스트 플레이트(130)의 상부에는 캡부재(140)가 구비될 수 있다. 그리고, 캡부재(140)는 슬리브(120)에 고정 설치될 수 있다.
상기한 바와 같이, 설치홈(122)을 구비하는 슬리브(120)를 통해 슬리브(120)의 하단부를 차폐하기 위한 별도의 부재(종래기술의 커버 플레이트)를 제조할 필요가 없어 제조비용을 감소시킬 수 있다.
또한, 슬리브(120)의 하단부를 차폐하기 위한 별도의 부재와 슬리브(120)의 조립 공정을 제거할 수 있으므로 제조공정을 단순화하여 제조 수율을 향상시킬 수 있다.
10 : 모터 20 : 로터
40 : 스테이터 100 : 스핀들 모터
110 : 샤프트 120 : 슬리브
130 : 스러스트 플레이트

Claims (5)

  1. 샤프트; 및
    상기 샤프트가 삽입 설치되는 설치홈이 형성되는 슬리브;
    를 포함하며,
    상기 슬리브에는 윤활유체의 유동경로를 제공토록 일측이 상기 설치홈과 연통되도록 형성되는 순환홀을 구비하는 유체 동압 베어링 어셈블리.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 슬리브의 상단부에는 상기 샤프트에 설치되는 스러스트 플레이트가 삽입 배치되는 삽입홈이 형성되는 유체 동압 베어링 어셈블리.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 순환홀은 상기 삽입홈의 바닥면으로부터 상기 설치홈의 하단부를 연통하도록 형성되되 경사지게 형성되는 유체 동압 베어링 어셈블리.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 설치홈의 끝단부에는 상기 순환홀의 끝단부가 비대칭 구조가 되는 것을 감소시키도록 언터컷부가 형성되는 유체 동압 베어링 어셈블리.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 설치홈에는 유체 동압을 발생시키기 위한 상,하부 동압 그루브가 형성되며, 상기 상,하부 동압 그루브의 사이에는 저유부가 배치되는 유체 동압 베어링 어셈블리.
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