KR20130016907A - 스핀들 모터 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 스핀들 모터는 모터의 회전중심을 이루고, 축방향 하단부로 갈수록 직경이 넓어지도록 형성된 샤프트, 상기 샤프트를 내부에 수용하며, 회전가능하도록 지지하는 슬리브 및 상기 슬리브의 축방항 하단부를 포함하도록 결합되는 커버부재를 포함한다. 본 발명에 따르면, 원뿔형의 샤프트가 슬리브의 내부에 수용됨으로써, 샤프트가 축방향 하부로 갈수록 직경이 넓어지는 구조적인 특징에 의해 샤프트의 축방향 이탈을 별도의 부품없이 방지할 수 있는 효과가 있다.

Description

스핀들 모터{Spindle Motor}

본 발명은 스핀들 모터에 관한 것이다.

일반적으로 스핀들 모터(Spindle Motor)는 BLDC(Brushless-DC Motor)에 속하는 것으로 하드디스크 드라이브용 모터 외에도 레이저프린터용 레이저빔 스캐너 모터, 플로피디스크(FDD:Floppy Disk Driver)용 모터, CD(Compack Drive)나 DVD(Digital Versatile Disk)와 같은 광디스크 드라이브용 모터 등으로 널리 사용되고 있다.

최근 하드디스크 드라이브와 같은 고용량 및 고속의 구동력이 요구되는 기기에서는 소음과 볼 베어링 채용시에 발생되는 진동인 NRRO(Non Repeatable Run Out)의 발생을 최소화하기 위하여 기존의 볼베어링의 형태보다는 구동마찰이 적은 유체동압베어링이 적용된 스핀들 모터가 범용적으로 사용되고 있다. 유체동압베어링은 기본적으로 회전자와 고정자 사이에 얇은 유막을 형성하여 회전시 발생하는 압력으로 회전자와 고정자를 지지하므로 회전자와 고정자간에 서로 접촉하지 않아 마찰부하가 저감되는 것이다. 그러므로, 상기 유체동압베어링이 적용되는 스핀들 모터는 디스크를 회전시키는 모터의 샤프트를 윤활유(이하 '작동유체'라 한다)가 동압(회전축의 원심력에 의해 유압을 중심으로 되돌리는 압력)만으로 유지시키는 것으로 샤프트볼 쇠구슬로 지지하는 볼베어링 스핀들 모터와는 구별된다.

이러한 유체동압베어링을 스핀들 모터에 적용하게 되면 유체를 이용하여 회전체를 지지하기 때문에 모터에서 발생되는 소음량이 적고, 소비전력도 적게 소요됨과 동시에 내충격성이 우수하다.

그러나, 종래 스핀들 모터에 사용되는 샤프트는 스핀들 모터 작동시에 축방향 이탈을 방지하기 위해 추가적인 부품 및 공정이 필요함에 따른 리드타임의 증가와 추가적인 부품의 결합에 따른 샤프트에 의한 동압부의 길이가 짧아지는 문제점이 있었다. 또한, 샤프트에 결합되는 스러스트플레이트를 구속하기 위한 별도의 부품이 필요함에 따른 공정추가 및 샤프트에 의한 동압부의 길이가 짧아지는 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 샤프트를 원뿔형으로 구조적인 변경을 가함으로써 별도의 스러스트플레이트 부재가 필요 없으며, 동일한 축방향 높이에 대해 동압부의 길이 확보가 용이한 스핀들 모터를 제공하기 위한 것이다.

본 발명에 따른 스핀들 모터는 모터의 회전중심을 이루고, 축방향 하단부로 갈수록 직경이 넓어지도록 형성된 샤프트, 상기 샤프트를 내부에 수용하며, 회전가능하도록 지지하는 슬리브 및 상기 슬리브의 축방항 하단부를 포함하도록 결합되는 커버부재를 포함한다.

여기서, 상기 슬리브의 내주면에 마주보는 상기 샤프트의 외주면 사이에 래디얼동압부가 형성되며, 상기 슬리브의 내주면과 마주보는 상기 샤프트의 외주면에 동압발생홈이 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 샤프트의 하단부와 마주보는 상기 커버부재 사이에 스러스트동압부가 형성되며, 상기 샤프트의 하단부와 마주보는 상기 커버부재의 내측에 동압발생홈이 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 샤프트의 하단부와 마주보는 상기 커버부재 사이에 스러스트동압부가 형성되며, 상기 커버부재와 마주보는 상기 샤프트의 하단부에 동압발생홈이 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 샤프트는 원뿔형 형상으로 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 슬리브에는 축방향으로 관통되도록 관통홀이 더 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.

이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

본 발명에 따르면, 샤프트를 원뿔형상으로 형성함으로써 동압부의 길이를 연장시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 동일한 높에에 따른 동압발생부의 길이를 연장함으로써 스핀들 모터의 박형화에 유리한 효과가 있다.

또한, 샤프트의 하단부와 커버부재 사이에 스러스트동압베어링을 형성함으로써, 별도의 스러스트플레이트 없이 스러스트동압베어링을 형성시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 샤프트의 하단부에 대응되는 커버부재에 동압발생홈을 형성함으로써 스러스트플레이트 없이 스러스트동압베어링을 형성시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 원뿔형의 샤프트가 슬리브의 내부에 수용됨으로써, 샤프트가 축방향 하부로 갈수록 직경이 넓어지는 구조적인 특징에 의해 샤프트의 축방향 이탈을 별도의 부품없이 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 스핀들 모터의 단면도; 및
도 2는 본 발명에 따른 스핀들 모터의 동압발생부의 부분확대도이다.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, "일면", "타면", "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다. 또한, '상부' 또는 '하부' 등의 용어는 스핀들 모터의 축방향의 상부 또는 하부를 지시하는 것으로 정의한다. 이하, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 스핀들 모터의 단면도 및 도 2는 본 발명에 따른 스핀들 모터의 동압발생부의 부분확대도이다.

본 발명에 따른 스핀들 모터는 모터의 회전중심을 이루고, 축방향 하단부로 갈수록 직경이 넓어지도록 형성된 샤프트(11), 상기 샤프트(11)를 내부에 수용하며, 회전가능하도록 지지하는 슬리브(22) 및 상기 슬리브(22)의 축방항 하단부를 포함하도록 결합되는 커버부재(30)를 포함한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 샤프트(11)는 모터의 회전중심을 이루는 축을 형성하고, 축방향 하단부로 갈수록 직경이 넓어지도록 형성된다. 원뿔형으로 형성되는 샤프트(11)의 구조적인 특징은 샤프트(11)를 슬리브(22) 내부에 수용됨에 있어서 축방향으로의 이탈을 방지한다. 종래, 샤프트(11)의 축방향 이탈을 방지하기 위해, 스크류나 다양한 부품으로 고정시키는 불필요한 공정이 삭제됨으로써, 별도 부품이 생략되는 이점이 있다. 원뿔형상의 샤프트(11)의 축방향 하단면(11b)은 상대적으로 넓은 면적이 형성되어 별도의 스러스트플레이트 없이 스러스트동압베어링을 형성할 수 있다. 따라서, 샤프트(11)가 삽입된 슬리브(22)의 하단부를 커버하도록 형성되는 커버부재(30)와 샤프트(11)의 하단면(11b) 사이에 작동유체인 오일에 의한 스러스트동압베어링이 형성될 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 동압발생을 위해 샤프트(11)의 하단면(11b)에 형성되거나(도 2의 42참조) 또는 샤프트(11)의 하단면(11b)에 마주보는 커버부재(30) 내측면(30a)에 동압발생홈이 형성될 수 있다. 동압발생홈은 헤링본 등의 다양한 형상의 그루브로 형성될 수 있음은 당업자에 의해 자명한 사항이다.

원뿔형상의 샤프트(11)의 구조는 동일한 높이에 대비하여 래디얼동압베어링의 동압발생부의 길이를 효과적으로 확보할 수 있는 효과가 있다. 따라서, 스핀들 모터의 박형화를 구현할 수 있는 이점이 있다. 또한, 동압발생면이 넓어짐에 따라 작은공간에서도 충분한 동압을 발생시킬 수 있다. 샤프트(11)의 외주면(11a)과 마주보는 슬리브(22)의 내주면(22a) 사이에는 작동유체인 오일에 의한 래디얼동압베어링부가 형성된다. 래디얼동압베어링을 형성하기 위한 동압발생홈은 샤프트(11)의 외주면(11a)에 형성되거나, 또는 샤프트(11)의 외주면(11a)에 마주보는 슬리브(22)의 내주면(22a)에 형성될 수 있으며, 동압발생홈의 형상은 헤링본 등의 다양한 형상의 그루부로 형성될 수 있음은 당업자에 의해 자명한 사항이다.

슬리브(22)는 상기 샤프트(11)를 내부에 수용하며, 회전가능하도록 지지하도록 중공의 원통형상을 가지며, 결합된 샤프트(11)의 외주면(11a)과 슬리브(22)의 내주면(22a)에 작동유체인 오일에 의한 래디얼동압베어링부이 형성됨은 이미 살펴보았다. 또한, 래디얼동압베어링의 동압발생을 위한 동압발생홈은 래디얼동압베어링을 형성하는 샤프트(11)의 외주면(11a)에 형성되거나(도 2의 41참조) 또는 슬리브(22)의 내주면(22a)에 형성될 수 있음은 물론이다. 샤프트(11)의 형상이 축방항 하부로 갈수록 직경이 넓어지는 형상을 가지므로, 샤프트(11)를 내부에 수용하는 슬리브(22)도 이에 대응되는 구조로 형성될 수 있다.

허브(12)는 미도시된 광디스크 또는 자기디스크를 탑재하여 회전시키기 위한 것으로, 샤프트(11)가 중심에 일체로 결합되고, 슬리브(22)의 축방향 상단면에 대응되도록 샤프트(11) 상부에 결합된다. 앞서, 샤프트(11)의 축방향 하단면(11b)에서 스러스트동압베어링이 형성될 수 있다고 하였으나, 허브(12)와 마주보는 슬리브(22)의 축방항 상단면 사이에도 스러스트동압베어링이 형성될 수 있음은 물론이다.

코어(23)는 다수의 박형금속판을 적층하여 형성되는 것이 일반적이며, 연성인쇄회로기판(미도시)이 구비되는 베이스(21) 상부에 고정배치된다. 권선코일에서 인출되는 코일선에 대응되도록는 복수개의 홀(미도시)이 형성되며, 상기 홀을 통해 인출된 코일선은 연성인쇄회로기판에 솔더링되어 전기적으로 연결될 수 있다.

베이스(21)는 슬리브(22)의 외주면에 결합되어 슬리브(22)를 고정시키고, 코일이 권선되는 코어(23)가 삽입될 수 있으며, 베이스(21)의 내면 혹은 슬리브(22)이 외면에 접착제를 도포하여 슬리브(22)와 조립될 수 있다. 베이스(21)와 슬리브(22)가 접합되는 하단면에는 베이스(21)와 슬리브(22)의 도통을 위한 도전성접착제(미도시)가 연결되어 형성될 수 있다. 도전성접착제를 형성함으로써, 모터의 작동시 발생되는 과전하가 베이스(21)와 도통하여 흘러 나갈 수 있도록 함으로써 모터 작동의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 것이다.

커버부재(30)는 샤프트(11)를 포함한 슬리브(22)의 축방항 하단면을 커버하도록 결합된다. 커버부재(30)는 샤프트(11)의 하단면(11b)과 마주보는 내측면(30a)에 동압발생홈을 형성하여 스러스트동압베어링을 형성할 수 있음은 이미 살펴보았다. 커버부재(30)의 양끝단은 슬리브(22)의 끝단에 결합되어 내부에 작동유체인 오일이 보관될 수 있는 구조로 형성된다..

본 발명의 일실시예에 따른 스핀들 모터의 구성과 작동관계를 도 1을 참고하여 간단하게 설명하면 다음과 같다.

회전자(10)는 회전축이 되며 회전가능하도록 형성된 샤프트(11), 마그네트(13)가 부착된 허브(12)로 구성되고, 고정자(20)는 베이스(21), 슬리브(22), 코어(23)와 풀링플레이트(24)가 포함되어 형성될 수 있다. 베이스(21)의 외측 및 허브(12)의 내측으로 서로 마주하는 위치에 각기 코어(23) 및 마그네트(13)가 부착되는데, 여기서 코어(23)는 전류가 흐르면 자기장이 형성되면서 자속이 발생한다. 이와 마주한 마그네트(13)는 N극과 S극이 반복 착자되어져 코어(23)에서 발생하는 가변전극과 대응하여 전극을 형성한다. 코어(23)와 마그네트(13)는 자속의 쇄교에 따른 전자력에 의하여 상호간 반발력이 생성되고 이에 따라 허브(12) 및 이와 결합된 샤프트(11)가 회전함으로써 본 발명의 스핀들 모터가 구동되는 것이다. 또한, 모터의 구동시에 부상하는 것을 방지하기 위해 마그네트(13)와 축방향으로 대응되도록 베이스(21)에 풀링플레이트(24)가 형성된다. 풀링플레이트(24)는 마그네트(13)와 인력이 작용되도록 함으로써 안정적인 회전구동이 가능하게 한다.

슬리브(22)에는 축방향으로 연결형성되는 관통홀(25)이 더 형성될 수 있다. 관통홀(25)은 유체동압베어링에 의한 스핀들 모터의 작동시에 발생될 수 있는 압력의 불균일을 방지할 수 있고, 기포나 이물질의 배출을 가능하게 함으로써 모터의 작동성능 및 수명을 연장시킬 수 있게 한다.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 스핀들 모터는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

10: 회전자 11: 샤프트
11a: 샤프트 외주면 11b: 샤프트 하단면
12: 허브 13: 마그네트
20: 고정자 21: 베이스
22: 슬리브 22a: 슬리브 내주면
23: 코어 24: 풀링플레이트
25: 관통홀 30: 커버부재
30a: 커버부재 내측면 41: 래디얼 동압발생홈
42: 스러스트 동압발생홈

Claims (6)

1. 모터의 회전중심을 이루고, 축방향 하단부로 갈수록 직경이 넓어지도록 형성된 샤프트;
   상기 샤프트를 내부에 수용하며, 회전가능하도록 지지하는 슬리브; 및
   상기 슬리브의 축방항 하단부를 포함하도록 결합되는 커버부재;를 포함하는 스핀들 모터.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 슬리브의 내주면에 마주보는 상기 샤프트의 외주면 사이에 래디얼동압부가 형성되며, 상기 슬리브의 내주면과 마주보는 상기 샤프트의 외주면에 동압발생홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 스핀들 모터.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 샤프트의 하단부와 마주보는 상기 커버부재 사이에 스러스트동압부가 형성되며, 상기 샤프트의 하단부와 마주보는 상기 커버부재의 내측면에 동압발생홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 스핀들 모터.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 샤프트의 하단부와 마주보는 상기 커버부재 사이에 스러스트동압부가 형성되며, 상기 커버부재와 마주보는 상기 샤프트의 하단면에 동압발생홈이 형성된 것을 특징으로 하는 스핀들 모터.
   
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 샤프트는 원뿔형 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 스핀들 모터.
   
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 슬리브에는 축방향으로 관통되도록 관통홀이 더 형성된 것을 특징으로 하는 스핀들 모터.
   

Images