KR20130008250A

KR20130008250A - 모터용 스테이터 어셈블리 및 이를 포함하는 모터

Info

Publication number: KR20130008250A
Application number: KR1020110068877A
Authority: KR
Inventors: 최종민
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2011-07-12
Filing date: 2011-07-12
Publication date: 2013-01-22
Also published as: US20130015736A1

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 모터용 스테이터 어셈블리는 모터의 회전 구동력을 발생시키는 코일의 인출선이 통과되는 베이스; 및 상기 베이스에 결합되며, 상기 코일이 권선되는 코어가 결합하는 코어결합부 및 상기 코어결합부의 단부로부터 상기 베이스의 일면을 따라 연장 형성되어 상기 코일의 인출선이 상기 베이스와의 접촉을 방지하는 단선방지부를 구비하는 보강부;를 포함할 수 있다.

Description

모터용 스테이터 어셈블리 및 이를 포함하는 모터{Stator assembly for motor and motor including the same}

본 발명의 모터용 스테이터 어셈블리 및 이를 포함하는 모터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기록 디스크를 회전시키는 하드 디스크 드라이브(HDD; Hard Disk Drive)에 적용될 수 있는 모터에 관한 것이다.

컴퓨터의 정보 저장 장치 중의 하나인 하드 디스크 드라이브(HDD; Hard Disk Drive)는 자기 헤드를 사용하여 디스크에 저장된 데이터를 재생하거나, 디스크에 데이터를 기록하는 장치이다.

이러한 하드 디스크 드라이브에 있어서, 베이스에는 자기 헤드를 디스크 상에서 위치 이동 가능하도록 헤드 구동부, 즉 HSA(Head Stack Assembly)가 설치되며, 상기 헤드 구동부에 의해 상기 자기 헤드는 디스크의 기록면으로부터 소정 높이 부상한 상태로 원하는 위치로 이동하면서 그 기능을 수행하게 된다.

종래에는 하드 디스크 드라이브에 제공되는 베이스를 제조하는데 있어서, 알루미늄(Al)을 다이캐스팅(Die-Casting) 한 후 다이캐스팅(Die-Casting)에 의해 발생되는 버(Burr) 등을 제거하는 후가공 방식으로 생산하고 있다.

그러나, 종래의 다이캐스팅(Die-Casting) 방식은 단조용 알루미늄(Al)을 용융 상태로 주입하여 형태를 만드는 공정을 거치게 되므로, 고온 고압을 필요로 하여 많은 에너지가 공정에 요구되며, 공정시간도 증가된다는 문제가 있다.

또한, 다이캐스팅(Die-Casting) 금형의 수명 측면에서도 하나의 금형으로 많은 수의 베이스를 제조하는데 한계가 있으며, 다이캐스팅(Die-Casting) 공정에 의한 베이스는 치수 정밀도가 좋지 않다는 문제도 발생하였다.

그래서, 다이캐스팅(Die-Casting) 공정의 문제점을 해결하고자 프레스 또는 단조 공법을 이용하여 베이스를 제조하게 되었으나, 프레스 또는 단조 공법에 의하는 경우 기본적으로 균일한 두께를 가지게 되므로 세밀한 형상 구현에는 문제가 있다.

그러므로, 프레스 또는 단조 공법을 이용하면서도 세밀한 부분을 구현하는데 문제가 없도록 하는 연구가 시급한 실정이다

본 발명의 목적은 프레스 또는 단조 공법을 이용하면서도 세밀하고 강성이 요구되는 코어가 결합되는 부분을 효과적으로 구현하여 내진동 및 내충격성의 성능을 향상시키는 동시에, 코일의 인출선과 베이스와의 단선을 방지하도록 하는 모터용 스테이터 어셈블리 및 이를 포함하는 모터를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 모터용 스테이터 어셈블리의 상기 베이스는 중공을 가지며 돌출되는 고정부를 구비하고, 상기 코어 결합부는 상기 고정부의 외주면에 삽입되어 고정될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 모터용 스테이터 어셈블리의 상기 단선방지부는 상기 베이스의 일면과 접촉되어 연장될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 모터용 스테이터 어셈블리의 상기 베이스는 상기 코일의 인출선이 통과되는 코일인출부를 구비하고, 상기 단선방지부는 상기 코일인출부와 연통되는 코일관통부를 구비할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 모터용 스테이터 어셈블리의 상기 코일관통부는 상기 코일인출부보다 작은 직경을 구비할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 모터용 스테이터 어셈블리의 상기 코어결합부는 외주면에 단차를 형성하여 상기 코어가 안착되도록 하는 안착부를 구비할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 모터용 스테이터 어셈블리의 상기 베이스는 프레스 가공에 의해 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 모터용 스테이터 어셈블리의 상기 보강부는 비전도성 재질로 형성될 수 있다.

본 발명의 다른 일 실시예에 따른 모터는 모터용 스테이터 어셈블리; 상기 베이스에 결합하며, 샤프트를 지지하는 슬리브; 및 상기 샤프트와 연동되어 회전하도록 상기 코일이 권선되는 상기 코어와 대면하는 마그네트가 결합되는 허브;를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 모터용 스테이터 어셈블리 및 이를 포함하는 모터에 의하면, 프레스 또는 단조 공정에 의해서도 세밀하고 강성이 요구되는 코어가 결합되는 부분을 효과적으로 구현할 수 있다.

또한, 코어가 결합되는 부분의 강성을 향상시킬 수 있으므로 전체적으로 내진동 및 내충격성의 성능을 최대화할 수 있다.

또한, 베이스와 코어와의 조립을 용이하게 하고, 별도의 절연부재가 요구되지 않아 생산성을 극대화할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터용 스테이터 어셈블리를 포함하는 모터를 도시한 개략 단면도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터용 스테이터 어셈블리를 도시한 개략 절개 사시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터용 스테이터 어셈블리를 도시한 개략 분해 사시도.

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 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본원 발명 사상 범위 내에 포함된다고 할 것이다.

또한, 각 실시예의 도면에 나타나는 동일한 사상의 범위 내의 기능이 동일한 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터용 스테이터 어셈블리를 포함하는 모터를 도시한 개략 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터용 스테이터 어셈블리를 도시한 개략 절개 사시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터용 스테이터 어셈블리를 도시한 개략 분해 사시도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 모터용 스테이터 어셈블리(100)를 포함하는 모터(10)는 베이스(110) 및 보강부(120)를 포함하는 모터용 스테이터 어셈블리(100, 이하 스테이터 어셈블리), 샤프트(210)를 지지하는 슬리브(220) 및 마그네트(310)가 결합되는 허브(320)를 포함할 수 있다.

우선, 방향에 대한 용어를 정의하면, 축 방향은 도 1에서 볼 때, 샤프트(210)를 기준으로 상하 방향을 의미하며, 반경 방향 외측 또는 내측 방향은 상기 샤프트(210)를 기준으로 허브(310)의 외측단 방향 또는 상기 허브(310)의 외측단을 기준으로 상기 샤프트(210)의 중심 방향을 의미할 수 있다.

또한, 원주 방향은 상기 샤프트(210)의 외주면을 따라 상기 샤프트(210)가 회전하는 방향일 수 있다.

스테이터 어셈블리(100)는 코일(130)이 권선되는 코어(140)가 결합하는 베이스(110) 및 코어(140) 결합 및 코일인출선(135)의 단선 방지를 위한 보강부(120)를 포함할 수 있으며, 이에 대한 설명은 본 발명에 따른 모터(10)의 기타 구성요소를 설명한 이후에 기술하기로 한다.

슬리브(220)는 상기 샤프트(210)의 상단이 축방향 상측으로 돌출되도록 상기 샤프트(210)를 지지할 수 있으며, Cu 또는 Al을 단조하거나, Cu-Fe계 합금 분말 또는 SUS계 분말을 소결하여 형성될 수 있다.

여기서, 샤프트(210)는 상기 슬리브(220)의 축공과 미소 간극을 가지도록 삽입되고, 상기 미소 간극에는 오일이 충진되며 상기 샤프트(210)의 외주면 및 상기 슬리브(220)의 내주면 중 적어도 하나에 형성되는 유체 동압부(225)에 의해 샤프트(210)의 회전을 안정적으로 지지할 수 있다.

상기 유체 동압부(225)는 오일을 매개로 레디얼 동압을 발생시킬 수 있으며, 상기 레디얼 동압에 의해 상기 샤프트(210)를 보다 효과적으로 지지하기 위해 슬리브(220)의 상측과 하측에 각각 형성될 수 있다.

다만, 상기 유체 동압부(225)는 앞서 언급한 바와 같이 슬리브(220)의 내주면 뿐만 아니라 샤프트(210)의 외주면에 형성되어도 무방하며, 갯수도 제한이 없음을 밝혀둔다.

여기서, 상기 유체 동압부(225)는 헤링본 형상, 스파이럴 형상 또는 나사선(스크류) 형상의 홈일 수 있으나, 이에 한정되지 않으며 샤프트(210)의 회전에 레디얼 동압을 발생시킬 수 있는 형상이라면 그 형상에는 제한이 없다.

또한, 상기 슬리브(220)의 하부에는 상기 슬리브(220)의 하부를 밀폐시키도록 하는 베이스 커버(230)가 결합될 수 있으며, 상기 베이스 커버(230)에 의해 본 발명에 따른 모터(10)는 풀필(full-fill) 구조를 형성할 수 있다.

허브(310)는 베이스(110)를 포함하는 고정부재에 대하여 회전 가능하게 구비되는 회전 구조물일 수 있다.

또한, 코어(140)와 일정 간격을 두고 서로 대응되는 환고리형의 마그네트(320)를 내주면에 구비할 수 있다.

여기서, 상기 마그네트(320)는 코어(140)에 권선되는 코일(130)과의 상호작용에 의해 본 발명에 따른 모터(10)의 회전구동력을 얻을 수 있다.

스테이터 어셈블리(100)는 프레스 또는 단조 공법을 이용하여 제조된 베이스(110) 및 보강부(120)를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 베이스(110)는 샤프트(210) 및 허브(310)를 포함하는 회전부재에 대하여 상기 회전부재를 지지하는 고정부재일 수 있다.

또한, 상기 베이스(110)는 슬리브(220)가 결합되도록 중공을 가지며 축 방향 상측으로 돌출되는 고정부(115)를 구비할 수 있으며, 상기 슬리브(220)는 상기 고정부(115)의 내부공간인 중공에 삽입되어 결합될 수 있다.

이 때, 상기 베이스(110)와 상기 슬리브(220)의 결합방식은 본딩, 용접 또는 압입 등의 방법으로 결합될 수 있다.

여기서, 상기 베이스(110)를 제조하는 공정에 대해 간략히 살펴보면, 종래에는 다이캐스팅(Die-Casting) 방식을 이용하였으며, 종래의 다이캐스팅(Die-Casting) 방식은 단조용 알루미늄(Al)을 용융 상태로 주입하여 형태를 만드는 공정을 거치게 되므로, 고온 고압을 필요로 하여 많은 에너지가 공정에 요구되며, 공정시간도 증가된다는 문제가 있다.

그래서, 본 발명은 다이캐스팅(Die-Casting) 공정의 문제점을 해결하고자 베이스()를 프레스 또는 단조 공법에 의해 형성하고자 하는 것이다.

구체적으로, 본 발명에 따른 베이스(110)는 냉간압연강판(SPCC, SPCE 등) 또는 열간압연강판을 프레스 혹은 단조 공정을 이용하여 기본적인 구성을 제조한 후, 벤딩 및 절단 등의 후공정을 거쳐 전체적인 형상이 완성될 수 있다.

프레스 또는 단조 공법을 이용하여 베이스(110)를 제조하는 경우 앞서 언급한 바와 같이 철(steel)계의 강판을 재료로 사용할 수 있으며, 상기 철(steel)계의 강판은 종래의 다이캐스팅(Die-Casting) 공정에 사용된 알루미늄(Al)보다 탄성계수가 높다는 장점이 있는 반면 밀도가 높다는 단점이 존재한다.

따라서, 프레스 또는 단조 공법을 이용하여 베이스(110)를 제조하는 경우 되도록 얇은 철(steel)계의 강판, 즉 1mm이하의 두께의 강판 소재를 사용해야 하며, 그 결과 베이스(110)의 두께 또한 얇게 형성된다.

상기와 같은 프레스 또는 단조 공법에 의해 제조된 상기 베이스(110)는 기본적으로 균일한 두께를 가지게 되는 특성이 있으며, 두께의 증감 자유도가 약하다는 문제가 있다.

이는, 특히 베이스(110)에 있어서 상대적으로 두껍게 형성되어 강성이 요구되는 슬리브(220) 및 코일(130)이 권선되는 코어(140)가 결합되는 부분을 형성하기 어렵다는 것을 의미할 수 있다.

따라서, 프레스 또는 단조 공법에 의해 베이스(110)를 형성하는 경우 코일(130)이 권선되는 코어(140)가 결합되기 위한 추가적인 구성이 필요하며, 본 발명의 일 실시예에 따른 베이스(110)에 있어서는 코어결합부(122) 및 단선방지부(124)를 구비하는 보강부(120)에 의해 이를 해결하고 있다.

구체적으로, 상기 보강부(120)는 코어(140)의 결합을 위한 코어결합부(122) 및 상기 코어결합부(122)의 단부로부터 베이스(110)의 일면을 따라 연장 형성되어 코일인출선(135)이 상기 베이스(110)와의 접촉에 의한 단선을 방지하도록 하는 단선방지부(124)를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 코어결합부(122)는 베이스(110)의 고정부(115)의 외주면에 삽입되어 상기 베이스(110)와 결합될 수 있으며, 결합 방식은 본딩, 용접 또는 압입 등의 방법이 적용될 수 있다.

또한, 상기 코어결합부(122)는 고정부(115)의 외주면을 따라 원주 방향으로 연속적으로 형성될 수 있으며, 코어(140)를 안착시키기 위한 안착부(122a)를 구비할 수 있다.

또한, 상기 안착부(122a)는 상기 코어결합부(122)의 외주면에 단차를 형성하여 상기 코어(140)를 안착시킬 수 있으며, 코어(140)의 구성 중 코일(130)이 권선되지 않는 코어백을 지지함으로써 상기 코어(140)를 고정시킬 수 있다.

단선방지부(124)는 코어결합부(122)의 축 방향 하측의 단부로부터 반경 방향 외측으로 연장 형성될 수 있으며, 코일인출선(135)과 베이스(110)와의 단선을 방지할 수 있다.

또한, 상기 단선방지부(124)는 베이스(110)의 일면과 접촉된 상태로 반경 방향 외측으로 연장될 수도 있다.

여기서, 상기 코일인출선(135)이 베이스(110)를 관통하도록 하는 코일인출부(112)에 대해 설명하면, 상기 코일인출부(112)는 상기 코일인출선(135)을 외부로 인출하도록 베이스(110)에 형성된 적어도 하나의 홀일 수 있다.

구체적으로, 상기 코일인출부(112)는 다수개인 4개로 형성될 수 있으며, 이는 코일()이 3상 코일, 즉, u상 코일, v상 코일 및 w상 코일일 수 있기 때문이다.

다시 말하면, 각각의 상기 u상, v상 및 w상 코일의 일단은 커먼부일 수 있으며, 각각의 커먼부는 하나로 취급될 수 있고, 이는 각각의 상기 u상, v상 및 w상 코일의 타단과 함께 4개의 코일인출선(135)을 형성할 수 있는 것이다.

그러나, 도 1에서는 편의상 단일개의 코일인출선(135)만을 도시하였다.

따라서, 상기 코일인출부(112)는 4개의 코일인출선(135)이 각각 관통하도록 4개로 형성될 수 있는 것이다.

그러나, 상기 코일인출부(112)는 상기와 같이 4개로 형성되는 것에 한정하지 않으며, 단일개 또는 4개 이외의 다수개로도 형성되어도 무방하다.

또한, 상기 코일인출선(135)은 도 1에서는 미도시하였으나, 베이스(110)에 형성된 코일인출부(112)를 통과하여 전원공급을 위한 상기 베이스(110)의 외부에 배치된 인쇄회로기판(미도시)과 전기적으로 연결될 수 있다.

이 때, 상기 코일인출선(135)은 베이스(110)와 비접촉을 유지해야 하며, 접촉시에는 단선에 의한 불량이 발생될 수 있다.

따라서, 상기 코일인출선(135)과 베이스(110)와의 비접촉을 유지하기 위한 구성요소가 요구되며, 본 발명에서는 단선방지부(124)에 의해 이를 해결하고 있다.

즉, 보강부(120)의 일구성인 단선방지부(124)는 베이스(110)에 형성된 코일인출부(112)와 대응되는 영역에 코일관통부(126)를 형성할 수 있으며, 상기 코일인출부(112)와 상기 코일관통부(126)는 서로 연통될 수 있다.

다만, 코일인출선(135)이 코일인출부(112)를 관통하는 경우에 발생될 수 있는 베이스(110)와의 접촉에 의한 단선을 방지하기 위해 코일관통부(126)의 직경(A)은 상기 코일인출부(112)의 직경(B)보다 작게 형성될 수 있다.

또한, 상기 코일인출선(135)이 코일관통부(126)의 측벽, 즉, 단선방지부(124)와의 접촉에 의한 단선을 방지하기 위해 상기 단선방지부(124)는 비전도성 재질로 이루어질 수 있다.

여기서, 상기 단선방지부(124)는 코어결합부(122)와 일체로 형성될 수 있으므로, 결과적으로, 상기 보강부(120) 전체의 재질은 비전도성 재질일 수 있음은 당연하다.

추가적으로, 상기 단선방지부(124)는 베이스(110)에 형성된 코어인출부(112)의 인접 영역에 대응되도록 형성될 수 있으며, 즉, 원주 방향으로 따라 원호 형상으로 이루어져도 무방함을 밝혀둔다.

이상의 실시예를 통해, 본 발명에 따른 모터(10)는 코어결합부(122)를 구비하는 보강부(120)에 의해 프레스 또는 단조 공정에 의해서도 세밀하고 강성이 요구되는 코어(140)가 결합되는 부분을 효과적으로 구현할 수 있다.

또한, 코어(140)가 결합되는 부분의 강성을 향상시킬 수 있으므로 전체적으로 내진동 및 내충격성의 성능을 최대화할 수 있다.

나아가, 보강부(120)의 일구성인 단선방지부(124)에 의해 코일인출선(135)과 베이스(110)와의 접촉을 방지할 수 있으므로 단선에 의한 불량을 최소화할 수 있다.

추가적으로, 베이스(110)에 코어(140) 결합 및 코일인출선(135)과 베이스(110)와의 단선 방지를 위한 구성요소를 단일개인 보강부(120)에 의해 해결할 수 있으므로, 조립의 용이성 및 생산성을 극대화할 수 있다.

상기에서는 본 발명에 따른 실시예를 기준으로 본 발명의 구성과 특징을 설명하였으나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 사상과 범위내에서 다양하게 변경 또는 변형할 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에게 명백한 것이며, 따라서 이와 같은 변경 또는 변형은 첨부된 특허청구범위에 속함을 밝혀둔다.

10: 모터 100: 모터용 스테이터 어셈블리
110: 베이스 115: 고정부
120: 보강부 122: 코어결합부
124: 단선방지부 126: 코일관통부
130: 코일 135: 코일인출선
140: 코어 210: 샤프트
220: 슬리브 230: 베이스 커버
310: 허브 320: 마그네트

Claims

모터의 회전 구동력을 발생시키는 코일의 인출선이 통과되는 베이스; 및
상기 베이스에 결합되며, 상기 코일이 권선되는 코어가 결합하는 코어결합부 및 상기 코어결합부의 단부로부터 상기 베이스의 일면을 따라 연장 형성되어 상기 코일의 인출선이 상기 베이스와의 접촉을 방지하는 단선방지부를 구비하는 보강부;를 포함하는 모터용 스테이터 어셈블리.
제1항에 있어서,
상기 베이스는 중공을 가지며 돌출되는 고정부를 구비하고, 상기 코어 결합부는 상기 고정부의 외주면에 삽입되어 고정되는 모터용 스테이터 어셈블리.
제1항에 있어서,
상기 단선방지부는 상기 베이스의 일면과 접촉되어 연장되는 모터용 스테이터 어셈블리.
제1항에 있어서,
상기 베이스는 상기 코일의 인출선이 통과되는 코일인출부를 구비하고, 상기 단선방지부는 상기 코일인출부와 연통되는 코일관통부를 구비하는 모터용 스테이터 어셈블리.
제4항에 있어서,
상기 코일관통부는 상기 코일인출부보다 작은 직경을 구비하는 모터용 스테이터 어셈블리.
제1항에 있어서,
상기 코어결합부는 외주면에 단차를 형성하여 상기 코어가 안착되도록 하는 안착부를 구비하는 모터용 스테이터 어셈블리.
제1항에 있어서,
상기 베이스는 프레스 가공에 의해 형성되는 모터용 스테이터 어셈블리.
제1항에 있어서,
상기 보강부는 비전도성 재질로 형성되는 모터용 스테이터 어셈블리.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 모터용 스테이터 어셈블리;
상기 베이스에 결합하며, 샤프트를 지지하는 슬리브; 및
상기 샤프트와 연동되어 회전하도록 상기 코일이 권선되는 상기 코어와 대면하는 마그네트가 결합되는 허브;를 포함하는 모터.