KR20130006010A - 스핀들 모터 - Google Patents

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KR20130006010A
KR20130006010A KR1020110067783A KR20110067783A KR20130006010A KR 20130006010 A KR20130006010 A KR 20130006010A KR 1020110067783 A KR1020110067783 A KR 1020110067783A KR 20110067783 A KR20110067783 A KR 20110067783A KR 20130006010 A KR20130006010 A KR 20130006010A
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KR
South Korea
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lubricating fluid
sleeve
spindle motor
shaft
flow channel
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KR1020110067783A
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양현기
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삼성전기주식회사
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Abstract

본 발명은 스핀들 모터에 관한 것으로, 샤프트를 회전 가능하게 지지하는 슬리브를 포함하는 고정부와, 상기 샤프트와 연동하여 회전되는 회전부와, 상기 고정부와 상기 회전부에 의해 형성되는 베어링 간극에 충진되는 윤활유체의 계면이 배치되며 상기 고정부와 상기 회전부에 의해 형성되는 누설방지부 및 상기 누설방지부에 배치되도록 상기 고정부와 상기 회전부 중 적어도 하나에 형성되며, 상기 베어링 간극에 충진되는 윤활유체의 누설을 감소시키도록 윤활유체와 공기와의 계면 내측인 윤활유체가 채워진 부분에 형성되는 윤활유체 유동채널을 포함하는 스핀들 모터가 개시된다.

Description

스핀들 모터{Spindle motor}
본 발명은 스핀들 모터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 윤활유체가 충진되는 베어링 간극을 가지는 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(clearanec)에 오일과 같은 윤활 유체가 충진된다.
이와 같은 베어링 간극에 충진된 오일이 샤프트의 회전시 압축되면서 유체 동압을 형성하여 샤프트를 회전 가능하게 지지한다.
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 외부충격에 의해 베어링 간극에 충진되는 윤활유체가 누설되는 것을 감소시킬 수 있는 스핀들 모터를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터는 샤프트를 회전 가능하게 지지하는 슬리브를 포함하는 고정부와, 상기 샤프트와 연동하여 회전되는 회전부와, 상기 고정부와 상기 회전부에 의해 형성되는 베어링 간극에 충진되는 윤활유체의 계면이 배치되며 상기 고정부와 상기 회전부에 의해 형성되는 누설방지부 및 상기 누설방지부에 배치되도록 상기 고정부와 상기 회전부 중 적어도 하나에 형성되며, 상기 베어링 간극에 충진되는 윤활유체의 누설을 감소시키도록 윤활유체와 공기와의 계면 내측인 윤활유체가 채워진 부분에 형성되는 윤활유체 유동채널을 포함한다.
상기 회전부는 상기 슬리브의 상부에 배치되도록 상기 샤프트에 결합되는 스러스트 플레이트를 구비할 수 있다.
상기 고정부는 상기 스러스트 플레이트의 상부에 배치되도록 상기 슬리브에 설치되는 캡부재를 구비하며, 상기 누설 방지부는 상기 캡부재와 상기 스러스트 플레이트에 의해 형성되며, 상기 캡부재에는 윤활유체의 누출을 방지하기 위한 경사부가 구비될 수 있다.
상기 윤활유체 유동채널은 상기 캡부재에 구비되는 경사부에 형성되며, 나사선 형상을 가질 수 있다.
상기 윤활유체 유동채널은 상기 캡부재에 구비되는 경사부에 형성되며, 링 형상의 홈일 수 있다.
상기 윤활유체 유동채널은 상기 링 형상의 홈이 복수개 형성된 것일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 스핀들 모터는 샤프트를 회전 가능하게 지지하는 슬리브를 포함하는 고정부와, 상기 샤프트와 연동하여 회전되는 로터 케이스를 포함하고 상기 로터 케이스는 상기 슬리브 방향으로 연장 형성되는 연장벽부를 구비하는 회전부와, 상기 고정부와 상기 회전부에 의해 형성되는 베어링 간극에 충진되는 윤활유체의 계면이 배치되며 상기 연장벽부와 상기 슬리브에 의해 형성되는 누설방지부 및 상기 누설방지부에 배치되도록 상기 고정부와 상기 회전부 중 적어도 하나에 형성되며 상기 베어링 간극에 충진되는 윤활유체의 누설을 감소시키도록 윤활유체와 공기와의 계면 내측인 윤활유체가 채워진 부분에 형성되는 윤활유체 유동채널을 포함할 수 있다.
상기 윤활유체 유동채널은 상기 연장벽부에 구비되는 경사부에 형성될 수 있다.
상기 윤활유체 유동채널은 상기 슬리브에 구비되는 경사부에 형성될 수 있다.
본 발명에 따르면, 윤활유체가 유동되는 윤활유체 유동채널을 통해 윤활유체의 누설 경로에 형성되어, 상기 윤활유체 유동채널에 채워진 윤활유체와 누설방지부 외측으로 누설되려는 유체 간의 점성에 의해 유체의 누설을 방지함으로써 윤활유체의 누설을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터를 나타내는 개략 단면도이다.
도 2는 도 1의 A 부의 확대도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 캡부재를 나타내는 저면 사시도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스핀들 모터를 나타내는 개략 단면도이다.
도 5는 도 1의 B 부의 확대도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 로터 케이스를 나타내는 저면 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 도 1의 A 부의 확대도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 캡부재를 나타내는 저면 사시도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터(100)는 고정부(120), 회전부(140), 누설방지부(160) 및 윤활유체 유동채널(180)을 포함하여 구성될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터(100)는 기록 디스크를 회전시키는 기록 디스크 구동장치에 적용되는 모터일 수 있다.
고정부(120)는 샤프트(142)를 회전 가능하게 지지하는 슬리브(122)를 포함하여 구성될 수 있다.
즉, 고정부(120)는 회전하는 부재를 제외한 모든 고정부재를 의미하는 것으로, 슬리브(122), 베이스부재(124), 스테이터 코어(126), 스테이터 코어(126)에 권선되는 권선코일(128), 커버 플레이트(130)를 포함할 수 있다.
슬리브(122)는 상기한 바와 같이 샤프트(142)를 회전 가능하게 지지하며, 슬리브(122)에 샤프트(142)가 설치되는 경우 슬리브(122)의 내주면과 샤프트(142)의 외주면에 의해 베어링 간극(C)이 형성된다.
즉, 슬리브(122)의 내주면과 샤프트(142)의 외주면은 소정 간격 이격 배치되어 베어링 간극(C)을 형성하고, 이 베어링 간극에는 윤활유체(O)가 충진된다.
또한, 슬리브(122)의 내주면에는 샤프트(142)의 회전시 유체 동압을 발생시키기 위한 동압 그루브(미도시)가 형성될 수 있다. 이에 따라 샤프트(142)의 회전시 유체 동압이 발생되어 샤프트(142)가 보다 안정적으로 회전될 수 있다.
그리고, 슬리브(122)의 하단부에는 상부측으로 만입되어 형성되며, 커버 플레이트(130)가 삽입 장착되는 설치부(122a)가 구비될 수 있다.
한편 슬리브(122)는 Cu 또는 Al을 단조하거나, Cu-Fe 계 합금 분말 또는 SUS 계 분말을 소결하여 형성될 수 있다.
베이스부재(124)는 슬리브(122)가 고정 설치되는 슬리브 하우징(124a)을 구비할 수 있다. 즉, 슬리브(122)는 베이스부재(124)의 슬리브 하우징(124a)에 고정 설치되며, 이때 슬리브(122)의 외주면과 슬리브 하우징(124a)의 내주면에는 접착제가 도포될 수 있다.
그리고, 슬리브 하우징(124a)의 외주면에는 스테이터 코어(126)가 설치되는 단차부(124b)가 구비될 수 있다.
한편, 스테이터 코어(126)는 슬리브 하우징(124a)의 외주면에 접착제 등에 의해 고정 설치될 수 있으며, 이를 위해 스테이터 코어(126)는 슬리브 하우징(124a)이 관통되는 개구가 형성된 코어백(126a)과 코어백으로부터 연장 형성되는 티스부(126b)로 구성될 수 있다.
또한, 스테이터 코어(126)는 규소강판을 소재로 하여 낱장으로 프레스한 코어를 여러장 겹치게 적층하여 형성될 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않으며 스테이터 코어(126)는 소결가공을 통해 형성될 수도 있다.
그리고, 권선코일(128)은 상기한 스테이터 코어(126)에 권선되는데, 보다 자세하게는 티스부(126b)에 권선될 수 있다.
또한, 커버 플레이트(130)는 상기에서 살펴본 바와 같이 슬리브(122)의 설치부(122a)에 고정 설치될 수 있다. 그리고, 커버 플레이트(130)는 샤프트(142)와 슬리브(122)와 함께 베어링 간극(C)을 형성하며, 이 베어링 간극(C)에도 윤활유체가 충진된다.
또한, 커버 플레이트(130)는 베어링 간극(C)에 충진된 윤활유체가 하부측으로 누출되는 것을 방지하는 역할을 수행한다. 한편, 커버 플레이트(130)는 슬리브(122)의 설치부(122a)에 접착제에 의해 또는 용접에 의해 고정 설치될 수 있다.
회전부(140)는 샤프트(142)와 연동하여 회전된다. 즉, 회전부(140)는 샤프트(142)와 함께 회전되는 모든 회전 부재를 의미하는 것으로, 샤프트(142), 로터 케이스(144), 스러스트 플레이트(146), 마그넷(148)을 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 방향에 대한 용어를 정의하면, 축방향은 도 1에서 볼 때 샤프트(142)를 기준으로 상하방향을 의미하며, 반경방향은 샤프트(142)를 기준으로 로터 케이스(144)의 외측단 방향 또는 로터 케이스(144)의 외측단을 기준으로 샤프트(142)의 중심방향을 의미하고, 원주방향은 샤프트(142)의 외주면을 따라 회전되는 방향을 의미한다.
샤프트(142)는 슬리브(122)에 회전 가능하게 설치되며, 로터 케이스(144)가 회전되면 로터 케이스(144)와 연동하여 회전된다. 한편, 샤프트(142)는 원기둥 형상을 가질 수 있으며, 로터 케이스(144)는 샤프트(142)의 상단부에 고정 설치될 수 있다.
로터 케이스(144)는 샤프트(142)가 관통되는 관통홀(144a)과, 마그넷(148)이 내부면에 설치되는 마그넷 결합부(144b)를 구비할 수 있다. 즉, 로터 케이스(144)는 중앙부에 관통홀(144a)이 형성된 컵 형상을 가질 수 있다.
한편, 스러스트 플레이트(146)는 슬리브(122)의 상부에 배치되도록 샤프트(142)에 고정 설치되어 샤프트(142)와 함께 회전된다. 또한, 스러스트 플레이트(146)에는 회전시 유체 동압이 발생될 수 있도록 동압 그루브(미도시)가 형성될 수 있다.
또한, 스러스트 플레이트(146)와 슬리브(122)에 의해 베어링 간극(C)이 형성되며, 이 베어링 간극(C)에도 윤활유체가 충진된다.
*마그넷(148)은 환고리 형상을 가질 수 있으며, 원주방향으로 N극, S극이 교대로 착자되어 일정세기의 자기력을 발생하는 영구자석일 수 있다. 그리고, 마그넷(148)은 로터 케이스(144)의 마그넷 결합부(144b)에 고정 설치된다.
한편, 마그넷(148)은 권선코일(128)이 권선되는 스테이터 코어(126)의 선단에 대향 배치되며, 마그넷(148)과 권선코일(128)의 전자기적 상호작용에 의해 로터 케이스(144)가 회전된다.
다시 말해, 로터 케이스(144)가 회전되면, 로터 케이스(144)와 연동하여 샤프트(142)가 회전된다.
결국, 마그넷(148)과 권선코일(128)의 전자기적 상호작용에 의해 로터 케이스(144)를 포함하는 회전부(140)가 회전된다.
누설 방지부(160)는 고정부(120)와 회전부(140)에 의해 형성되는 베어링 간극(C)에 충진되는 윤활유체와 공기와의 계면이 배치되며, 고정부(120)와 회전부(140)에 의해 형성된다.
한편, 고정부(120)는 스러스트 플레이트(146)의 상부에 배치되도록 슬리브(122)에 설치되는 캡부재(132)를 더 구비할 수 있다.
그리고, 상기한 누설 방지부(160)는 캡부재(132)와 스러스트 플레이트(146)에 의해 형성되며, 누설 방지부(160)는 반경방향 내측으로 갈수록 개구되는 단면적이 확대되도록 형성될 수 있다.
이를 위해 캡부재(132)에는 경사부(132a)가 구비될 수 있다.
즉, 누설방지부(160)는 모세관 현상에 의해 윤활유체가 누설 방지부(160)로부터 유출되는 것을 감소시킬 수 있는 것이다.
윤활유체 유동채널(180)은 누설방지부(160)에 배치되도록 고정부(120)와 회전부(140) 중 적어도 하나에 형성되며, 베어링 간극(C)에 충진되는 윤활유체가 누설되는 누설 경로에 구비되어 베어링 간극(C)으로부터 누설되려는 윤활유체와 상기 윤활유체 유동채널(180)에 채워진 유체 간의 점성에 의해 윤활유체의 누설을 방지할 수 있다. 즉, 상기 윤활유체 유동채널(180)에 채워진 윤활유체가 걸림쇠 역할을 수행하여 베어링 간극(C)으로부터 누설되려는 윤활유체를 잡아주도록 할 수 있다.
상기 윤활유체 유동채널(180)은 캡부재(132)의 경사부(132a)에 형성되며, 나사선 형상을 가지거나, 링 형상의 홈을 가질 수 있다. 물론, 링 형상의 홈으로 형성되는 경우에는 하나 또는 둘 이상의 링 형상의 홈이 구비될 수 있다.
이에 대하여 보다 자세하게 살펴보면, 외부로부터 충격이 가해지는 경우 누설방지부(160)에 충진된 윤활유체가 누설방지부(160)로부터 누출될 수 있다. 이때 윤활유체는 누설방지부(160)를 형성하는 캡부재(132) 또는 스러스트 플레이트(146)의 표면을 따라 유동된다.
그런데, 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터(100)에는 윤활유체 유동채널(180)이 구비되며, 보다 자세하게는 캡부재(132)의 경사부(132a)에 나사선 또는 링 형상을 가진 윤활유체 유동채널(180)이 구비되므로, 누설방지부(160)에서 누출되려는 윤활유체와 윤활유체 유동채널(180)에 채워진 윤활유체 간에는 점성에 의한 점착력이 작용하게 된다.
따라서, 유출되려는 윤활유체를 오일 계면을 기준으로 유체 측으로 당겨주는 힘(점성력)이 작용하게 되고, 외력이 작용하더라도 이러한 점성력을 초과하지 못하는 윤활유체는 다시 누설방지부(160)로 복귀되어 윤활유체의 누설을 감소시킬 수 있는 것이다.
상기한 바와 같이, 윤활유체가 유동되는 윤활유체 유동채널(180)을 통해 윤활유체에 점성력이 작용하도록 함으로써 외부 충격이 가해지더라도 윤활유체의 누설을 감소시킬 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 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스핀들 모터를 나타내는 개략 단면도이고, 도 5는 도 1의 B 부의 확대도이고, 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 로터 케이스를 나타내는 저면 사시도이다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 스핀들 모터(200)는 고정부(220), 회전부(240), 누설방지부(260) 및 윤활유체 유동채널(280)을 포함하여 구성될 수 있다.
한편, 고정부(220)는 상기한 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터(100)에 구비되는 고정부(120)와 실질적으로 동일한 구성으로서 자세한 설명은 생략하기로 한다.
또한, 회전부(240)는 샤프트(242), 로터 케이스(244), 마그넷(248)을 포함하여 구성될 수 있다.
다만, 샤프트(242)와 마그넷(248)은 상기한 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터(100)에 구비되는 샤프트(142)와 마그넷(248)과 실질적으로 동일한 구성이므로, 여기서는 자세한 설명을 생략하기로 한다.
한편, 로터 케이스(244)는 슬리브(222)의 외주면으로부터 반경방향 외측에 배치되며, 로터 케이스(244)의 저면으로부터 하부측으로 연장 형성되는 연장벽부(244c)를 구비할 수 있다.
그리고, 로터 케이스(244)의 저면과 슬리브(222)의 상면에 의해 베어링 간극(C)이 형성되며, 이 베어링 간극(C)에 윤활유체가 충진된다.
또한, 누설방지부(260)는 연장벽부(244c)와 슬리브(222)의 외주면에 의해 형성되며, 연장벽부(244c)에는 윤활유체의 누출을 방지하기 위한 경사부(244d)가 구비될 수 있다.
한편, 윤활유체 유동채널(280)은 연장벽부(244c)에 구비되는 경사부(244d)에 형성되어 외부 충격시 윤활유체가 누설방지부(260)로부터 누출되는 것을 감소시키는 역할을 수행한다.
다만, 본 실시예에서는 경사부(244d)가 연장벽부(244c)에 형성되는 경우를 예로 들어 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않으며, 연장벽부(244c)에 경사부(244d)가 구비되지 않고 연장벽부(244c)의 내주면에 대향 배치되는 슬리브(222)에 경사지게 형성되는 경사부가 구비될 수 있다.
이 경우 윤활유체 유동채널(280)은 슬리브(222)에 형성될 수 있다. 즉, 윤활유체 유동채널(280)은 누설방지부(260)를 형성하는 슬리브(222) 또는 연장벽부(244c) 중 어느 하나에 형성되거나 모두에 형성될 수도 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 스핀들 모터(200)는 누설방지부(260)와 윤활유체 유동채널(280)의 형성 위치에 있어서 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터(100)와 차이가 있을 뿐, 다른 구성 및 효과에 있어서는 동일한 것이다.
100, 200 : 스핀들 모터 120, 220 : 고정부
140, 240 : 회전부 160, 260 : 누설방지부
180, 280 : 윤활유체 유동채널

Claims (9)

  1. 샤프트를 회전 가능하게 지지하는 슬리브를 포함하는 고정부;
    상기 샤프트와 연동하여 회전되는 회전부;
    상기 고정부와 상기 회전부에 의해 형성되는 베어링 간극에 충진되는 윤활유체의 계면이 배치되며 상기 고정부와 상기 회전부에 의해 형성되는 누설방지부; 및
    상기 누설방지부에 배치되도록 상기 고정부와 상기 회전부 중 적어도 하나에 형성되며, 상기 베어링 간극에 충진되는 윤활유체의 누설을 감소시키도록 윤활유체와 공기와의 계면 내측인 윤활유체가 채워진 부분에 형성되는 윤활유체 유동채널;을 포함하는 스핀들 모터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 회전부는 상기 슬리브의 상부에 배치되도록 상기 샤프트에 결합되는 스러스트 플레이트를 구비하는 스핀들 모터.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 고정부는 상기 스러스트 플레이트의 상부에 배치되도록 상기 슬리브에 설치되는 캡부재를 구비하며,
    상기 누설 방지부는 상기 캡부재와 상기 스러스트 플레이트에 의해 형성되며, 상기 캡부재에는 윤활유체의 누출을 방지하기 위한 경사부가 구비되는 스핀들 모터.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 윤활유체 유동채널은 상기 캡부재에 구비되는 경사부에 형성되며, 나사선 형상을 가지는 스핀들 모터.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 윤활유체 유동채널은 상기 캡부재에 구비되는 경사부에 형성되며, 링 형상의 홈인 스핀들 모터.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 윤활유체 유동채널은 상기 링 형상의 홈이 복수개 형성된 것인 스핀들 모터.
  7. 샤프트를 회전 가능하게 지지하는 슬리브를 포함하는 고정부;
    상기 샤프트와 연동하여 회전되는 로터 케이스를 포함하고, 상기 로터 케이스는 상기 슬리브 방향으로 연장 형성되는 연장벽부를 구비하는 회전부;
    상기 고정부와 상기 회전부에 의해 형성되는 베어링 간극에 충진되는 윤활유체의 계면이 배치되며, 상기 연장벽부와 상기 슬리브에 의해 형성되는 누설방지부; 및
    상기 누설방지부에 배치되도록 상기 고정부와 상기 회전부 중 적어도 하나에 형성되며, 상기 베어링 간극에 충진되는 윤활유체의 누설을 감소시키도록 윤활유체와 공기와의 계면 내측인 윤활유체가 채워진 부분에 형성되는 윤활유체 유동채널;을 포함하는 스핀들 모터.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 윤활유체 유동채널은 상기 연장벽부에 구비되는 경사부에 형성되는 스핀들 모터.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 윤활유체 유동채널은 상기 슬리브에 구비되는 경사부에 형성되는 스핀들 모터.
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