KR20130047888A

KR20130047888A - 스핀들 모터

Info

Publication number: KR20130047888A
Application number: KR1020110112695A
Authority: KR
Inventors: 이종호
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2011-11-01
Filing date: 2011-11-01
Publication date: 2013-05-09

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터는 로터 허브가 설치되는 결합부가 상단부에 구비되는 샤프트 및 상기 샤프트를 회전 가능하게 지지하며, 상기 결합부측으로 연장 형성되는 연장부를 구비하는 슬리브를 포함하며, 상기 연장부의 저면과 상기 샤프트가 형성하는 간극은 상기 슬리브의 상면과 상기 로터 허브의 저면이 형성하는 간극보다 좁게 형성될 수 있다.

Description

스핀들 모터{Hydrodynamic bearing assembly}

본 발명은 스핀들 모터에 관한 것이다.

일반적으로 기록 디스크 구동장치(Hard Disk Drive, HDD)에 사용되는 소형의 스핀들 모터에는 스핀들 모터가 구비되며, 이러한 스핀들 모터에는 윤활유체가 충진될 수 있도록 베어링 간극이 형성된다.

그리고, 샤프트의 회전시 상기한 베어링 간극에 충진된 윤활유체가 펌핑되면서 유체 동압을 형성하여 샤프트를 회전 가능하게 지지하는 것이다.

한편, 스핀들 모터에는 충진된 윤활유체가 누설되는 것을 억제하기 위하여 윤활유체와 공기와의 계면이 형성되도록 하는 캡부재가 구비될 수 있다.

즉, 캡부재는 스핀들 모터의 정상 구동상태에서 모세관 현상에 의해 윤활유체가 누설되지 않도록 윤활유체와 공기와의 계면(즉, 기액계면)이 형성되도록 하는 역할을 수행한다.

하지만, 외부로부터 충격이 가해지는 경우 기액계면이 형성된 측으로부터 외부로 윤활유체가 누설될 수 있다. 이와 같이 외부로 윤활유체가 누설되는 경우 스핀들 모터의 내부가 윤활유체에 의해 오염되는 문제가 있다.

더하여, 윤활유체가 누설되는 경우 윤활유체가 펌핑되면서 발생되는 유체 동압이 저하되며, 종국적으로 스핀들 모터의 성능이 저하되는 문제가 있다.

그리고, 윤활유체의 누설에 의해 사용수명이 단축되는 문제가 있다.

윤활유체의 누설을 억제할 수 있는 스핀들 모터를 제공한다.

상기 샤프트는 상기 결합부보다 큰 외경을 가지도록 형성되는 외경 확장부를 구비할 수 있다.

상기 로터 허브는 상기 외경 확장부의 상면에 접촉되도록 축방향 하측을 향하여 연장 형성되는 허브부를 구비할 수 있다.

상기 허브부의 외주면과 상기 허브부의 외주면에 대향 배치되는 상기 연장부의 내주면 중 적어도 하나는 경사지게 형성될 수 있다.

상기 로터 허브의 저면과 상기 로터 허브의 저면에 대향 배치되는 슬리브의 상면 중 적어도 하나는 경사지게 형성될 수 있다.

슬리브의 연장부를 통해 외부 충격시 샤프트의 이탈을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 샤프트와 슬리브 사이의 간극을 슬리브와 허브 사이의 간극보다 작게 하여 외부 충격시 샤프트와 슬리브만이 접촉되도록 함으로써 윤활유체의 누설을 억제할 수 있는 효과가 있다.

더하여, 제1,2 테이퍼실부를 통해 외부 충격시 유체의 유동속도를 늦추어 윤활유체의 누설을 억제할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터를 나타내는 개략 단면도이다.
도 2는 도 1의 A부를 나타내는 확대도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터의 작동을 설명하기 위한 작동도이다.

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 A부를 나타내는 확대도이며, 도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터의 작동을 설명하기 위한 작동도이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터(100)는 일예로서, 베이스부재(110), 슬리브(120), 샤프트(130), 로터 허브(140)를 포함하여 구성될 수 있다.

먼저, 스핀들 모터(100)는 기록 디스크를 구동시키는 기록 디스크 구동장치에 채용되는 모터일 수 있다.

여기서, 먼저 방향에 대한 용어를 정의하면, 축 방향은 도 1에서 상,하 방향, 즉 샤프트(130)의 하부로부터 상부를 향하는 방향 또는 샤프트(130)의 상부로부터 하부를 향하는 방향을 의미하며, 반경방향은 도 1에서 좌,후 방향, 즉, 로터 허브(140)의 외주면으로부터 샤프트(130)를 향하는 방향 또는 샤프트(130)로부터 로터 허브(140)의 외주면을 향하는 방향을 의미한다.

또한, 원주방향은 로터 허브(140) 또는 샤프트(130)의 외주면을 따라 회전되는 방향을 의미한다.

베이스부재(110)는 고정부재로서 스테이터(20)를 구성한다. 여기서 스테이터(20)는 회전하는 부재를 제외한 모든 고정부재를 의미하는 것으로, 베이스부재(110), 슬리브(120) 등을 포함하여 구성될 수 있다.

그리고, 베이스부재(110)는 슬리브(120)가 삽입 설치되는 설치부(112)를 구비할 수 있다. 설치부(112)는 축 방향 상부측으로 돌출 형성되며, 설치부(112)에는 슬리브(120)가 삽입 설치될 수 있도록 설치홀(112a)이 형성될 수 있다.

또한, 설치부(112)의 외주면에는 코일(101)이 권선되는 스테이터 코어(102)가 안착될 수 있도록 안착면(112b)이 형성될 수 있다. 즉, 스테이터 코어(102)는 안착면(112b)에 안착된 상태에서 접착제에 의해 설치부(112)의 외주면에 고정 설치될 수 있다.

다만, 스테이터 코어(102)는 접착제에 의하지 않고 설치부(112)의 외주면에 압입 설치될 수도 있을 것이다. 즉, 스테이터 코어(102)의 설치방식은 접착제에 의한 방식에 한정되지 않는다.

슬리브(120)는 베이스부재(110)와 함께 스테이터(20)를 구성하는 고정부재로서, 샤프트(130)를 회전 가능하게 지지한다. 그리고, 상기한 바와 같이 슬리브(120)는 설치부(112)에 삽입되어 고정 설치될 수 있다. 즉, 슬리브(120)의 외주면이 설치부(112)의 내주면에 접착제에 의해 접합될 수 있다.

다만, 이에 한정되지 않으며, 슬리브(120)는 설치부(112)에 압입 되거나 용접에 의해 접합될 수도 있을 것이다.

또한, 슬리브(120)에는 샤프트(130)가 삽입되어 배치될 수 있도록 축공(122)이 형성될 수 있다.

한편, 슬리브(120)에 샤프트(130)가 삽입되어 배치되는 경우 슬리브(120)의 내주면과 샤프트(130)의 외주면은 소정 간격 이격되어 베어링 간극을 형성한다. 이 베어링 간극에 윤활유체가 충진될 수 있다.

그리고, 슬리브(120)의 하단부에는 베어링 간극에 충진된 윤활유체가 하부측으로 누설되는 것을 방지하기 위한 커버부재(103)가 설치될 수 있다.

더하여, 슬리브(120)의 내주면에는 샤프트(130)의 회전시 윤활유체를 펌핑하여 유체 동압이 발생될 수 있도록 레디얼 동압 그루브(미도시)가 형성될 수 있다. 레디얼 동압 그루브는 헤링본 또는 스파이럴 형상을 가지도록 형성될 수 있으며, 윤활유체를 펌핑하여 레디얼 방향의 유체 동압을 형성할 수 있는 어떠한 형상으로도 형성될 수 있을 것이다.

한편, 슬리브(120)는 샤프트(130) 측으로 연장 형성되는 연장부(124)를 구비할 수 있다.

그리고, 연장부(124)의 저면과 샤프트(130)가 형성하는 간극(G1)은 슬리브(120)의 상면과 로터 허브(140)의 저면이 형성하는 간극(G2)보다 좁게 형성될 수 있다.

연장부(124)에 대한 자세한 사항은 후술하기로 한다.

샤프트(130)는 회전부재로서 로터(40)를 구성한다. 여기서 로터(40)라 함은 스테이터(20)에 회전 가능하게 지지되어 회전하는 부재를 의미한다.

그리고, 샤프트(130)는 로터 허브(140)가 설치되는 결합부(132)가 상단부에 구비된다. 그리고, 샤프트(130)는 결합부(132)보다 큰 외경을 가지도록 형성되는 외경 확장부(134)를 구비할 수 있다.

다시 말해, 샤프트(130)는 결합부(132)와 외경 확장부(134)로 구성될 수 있다.

한편, 상기한 슬리브(120)의 연장부(124)는 외경 확장부(134)의 상부에 배치될 수 있다. 즉, 연장부(124)는 샤프트(130)의 결합부(132) 측으로 연장 형성된다.

또한, 연장부(124)의 저면과 외경 확장부(124)의 상면은 소정 간격 이격 배치되어 간극(G1)을 형성한다.

로터 허브(140)는 샤프트(130)와 연동하여 회전되는 회전부재로서 로터(40)를 구성한다.

또한, 로터 허브(140)는 샤프트(130)의 결합부(132)가 관통되는 장착홀(142a)이 형성된 로터 허브 바디(142)와, 로터 허브 바디(142)의 가장자리로부터 축 방향 하측을 향하여 연장 형성되는 마그넷 장착부(144) 및 마그넷 장착부(144)의 끝단으로부터 반경방향 외측을 향하여 연장 형성되는 디스크 안착부(146)를 구비할 수 있다.

그리고, 마그넷 장착부(144)의 내부면에는 구동 마그넷(144a)이 설치되며, 구동 마그넷(144a)은 코일(101)이 권선되는 스테이터 코어(102)의 선단에 대향 배치된다.

한편, 구동 마그넷(144a)은 환고리 형상을 가질 수 있으며, 원주방향을 따라 N극, S극이 교대로 착자되어 일정 세기의 자기력을 발생시키는 영구자석일 수 있다.

여기서, 로터 허브(140)의 회전 회전 구동에 대하여 간략하게 살펴보면, 스테이터 코어(102)에 권선된 코일(101)에 전원이 공급되면, 구동 마그넷(144a)과 코일(101)이 권선된 스테이터 코어(102)와의 전자기적 상호작용에 의해 로터 허브(140)가 회전될 수 있는 구동력이 발생된다.

이에 따라, 로터 허브(140)가 회전되는 것이다. 그리고, 로터 허브(140)의 회전에 의해 로터 허브(140)가 고정 설치되는 샤프트(130)가 로터 허브(140)와 연동하여 회전될 수 있다.

한편, 구동 마그넷(144a)의 하부에는 풀링 플레이트(104)가 배치될 수 있으며, 풀링 플레이트(104)는 구동 마그넷(144a)의 자기력에 의해 로터(40)가 과부상되는 것을 억제하는 역할을 수행한다.

또한, 로터 허브(140)는 외경 확장부(134)의 상면에 접촉되도록 축방향 하측을 향하여 연장 형성되는 허브부(148)를 구비할 수 있다.

즉, 로터 허브(140)는 허브부(148)의 저면이 샤프트(130)의 외경 확장부(134)에 접촉되도록 샤프트(130)에 고정 설치된다.

그리고, 허브부(148)의 외주면은 상기한 슬리브(120)의 연장부(124)의 내주면에 대향 배치된다.

또한, 허브부(148)의 외주면과 연장부(124)의 내주면 중 적어도 하나는 경사지게 형성될 수 있다.

본 실시예에서는 연장부(124)의 내주면이 경사지게 형성되는 경우를 예로 들어 도면에 도시하고 있으나, 이에 한정되지 않으며, 허브부(148)의 외주면이 경사지게 형성될 수 있다.

이와 같이, 연장부(124)의 내주면이 경사지게 형성되어 허브부(148)의 외주면과 연장부(124)의 내주면은 제1 테이퍼실부(T1)를 형성한다. 즉, 허브부(148)의 외주면과 연장부(124)의 내주면에 의해 형성되는 간극은 하단부가 상단부보다 좁게 형성된다.

그리고, 로터 허브(140)의 저면과 로터 허브의 저면(140)에 대향 배치되는 슬리브(120)의 상면 중 적어도 하나는 경사지게 형성될 수 있다.

보다 자세하게는 슬리브(120)의 상면과, 이에 대향 배치되는 로터 허브 바디(142)의 저면 중 적어도 하나는 경사지게 형성될 수 있다.

본 실시예에서는 슬리브(120)의 상면에 대향 배치되는 로터 허브 바디(142)의 저면이 경사지게 형성되는 경우를 예로 들어 도면에 도시하고 있으나, 이에 한정되지 않으며, 슬리브(120)의 상면이 경사지게 형성될 수 있다.

이와 같이, 슬리브(120)의 상면에 대향 배치되는 로터 허브 바디(142)의 저면이 경사지게 형성되어 있어, 슬리브(120)의 상면과 로터 허브 바디(142)의 저면은 제2 테이퍼실부(T2)를 형성한다. 즉, 슬리브(120)의 상면과 로터 허브 바디(142)의 저면에 의해 형성되는 간극은 반경방향 외측으로 갈수록 넓게 형성된다.

상기한 바와 같이, 제1,2 테이퍼실부(T1,T2)가 형성되므로, 외부 충격에 의해 유동되는 윤활유체의 유동속도를 늦출 수 있으므로, 윤활유체의 누설을 저감시킬 수 있다.

즉, 외부 충격이 가해지는 경우 샤프트(130)가 과도하게 부상되었다가 다시 원위치로 복귀된다. 이에 따라 샤프트(130)가 주사기와 같은 펌핑작용을 하여 윤활유체가 유동된다.

즉, 외부충격에 의해 샤프트(130)가 과도하게 부상되는 경우 윤활유체는 샤프트(130)와 커버부재(103)에 의해 형성되는 공간으로 순간적으로 유동된다.

그리고, 샤프트(130)가 원위치로 복귀되면 샤프트(130)에 의해 윤활유체는 샤프트(130)와 커버부재(103)에 의해 형성되는 공간으로부터 상부측으로 유동된다.

이와 같이 유체가 유동되더라도 제1,2 테이퍼실부(T1,T2)가 형성되어 있으므로, 유동되는 윤활유체의 유동속도를 늦출 수 있고, 결국 윤활유체의 누설을 저감시킬 수 있는 것이다.

나아가, 연장부(124)의 저면과 샤프트(130)의 외경확장부(134)의 상면에 의해 형성되는 간극(G1)이 슬리브(120)의 상면과 로터 허브 바디(142)의 저면에 의해 형성되는 간극(G2)보다 좁게 형성되므로, 외부 충격시 샤프트(130)가 연장부(124)에 접촉되어 샤프트(130)의 과도한 부상을 억제할 수 있다.

이에 따라, 상기한 바와 같이 샤프트(130)에 의한 펌핑작용을 저감시킬 수 있으며, 결국 윤활유체의 누설을 저감시킬 수 있는 것이다.

또한, 이와 같이, 연장부(124)가 외부 충격시 샤프트(130)의 외부 이탈을 방지할 수 있으므로, 샤프트(130)의 이탈을 방지하기 위한 별도의 부품이 불필요하다.

즉, 슬리브(120)의 연장부(124)를 통해 부품 개수를 줄일 수 있어 제조비용을 절감시킬 수 있으며, 나아가 조립공정을 단순화하여 제조수율을 향상시킬 수 있다.

100 : 스핀들 모터 110 : 베이스부재
120 : 슬리브 130 : 샤프트
140 : 로터 허브

Claims

로터 허브가 설치되는 결합부가 상단부에 구비되는 샤프트; 및
상기 샤프트를 회전 가능하게 지지하며, 상기 결합부측으로 연장 형성되는 연장부를 구비하는 슬리브;
를 포함하며,
상기 연장부의 저면과 상기 샤프트가 형성하는 간극은 상기 슬리브의 상면과 상기 로터 허브의 저면이 형성하는 간극보다 좁게 형성되는 스핀들 모터.
제1항에 있어서,
상기 샤프트는 상기 결합부보다 큰 외경을 가지도록 형성되는 외경 확장부를 구비하는 스핀들 모터.
제2항에 있어서,
상기 로터 허브는 상기 외경 확장부의 상면에 접촉되도록 축방향 하측을 향하여 연장 형성되는 허브부를 구비하는 스핀들 모터.
제3항에 있어서,
상기 허브부의 외주면과 상기 허브부의 외주면에 대향 배치되는 상기 연장부의 내주면 중 적어도 하나는 경사지게 형성되는 스핀들 모터.
제3항에 있어서,
상기 로터 허브의 저면과 상기 로터 허브의 저면에 대향 배치되는 슬리브의 상면 중 적어도 하나는 경사지게 형성되는 스핀들 모터.