KR20130055278A - 스핀들 모터 - Google Patents

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KR20130055278A
KR20130055278A KR1020110120941A KR20110120941A KR20130055278A KR 20130055278 A KR20130055278 A KR 20130055278A KR 1020110120941 A KR1020110120941 A KR 1020110120941A KR 20110120941 A KR20110120941 A KR 20110120941A KR 20130055278 A KR20130055278 A KR 20130055278A
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gap
rotor
bearing
thrust plate
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정신영
한훈희
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삼성전기주식회사
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터는 하단부가 베이스부재에 고정 설치되는 샤프트와, 상기 샤프트에 고정 설치되는 스러스트 플레이트와, 상기 스러스트 플레이트의 상부에 배치되며, 상기 샤프트와 제1 베어링 간극을 형성하는 상부 슬리브와, 상기 상부 슬리브의 하부에 배치되며, 상기 샤프트와 제2 베어링 간극을 형성하는 하부 슬리브 및 상기 상,하부 슬리브와 연동하여 회전되는 로터 허브를 포함하며, 상기 상,하부 슬리브와 상기 로터 허브를 포함하여 구성되는 로터의 무게중심의 배치 위치에 따라 상기 제1,2 베어링 간극의 폭이 서로 다르게 형성될 수 있다.

Description

스핀들 모터{Spindle motor}
본 발명은 스핀들 모터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 샤프트가 고정 설치되는 축고정형 스핀들 모터에 관한 것이다.
서버(Server)용의 하드 디스크(Hard disk) 구동 장치 등의 정보 기록 재생 장치에는 내충격성이 강한 축을 하드 디스크 구동 장치의 박스에 고정한 소위 축 고정형의 스핀들 모터가 일반적으로 탑재된다.
즉, 서버용의 하드 디스크 구동 장치에 탑재되는 스핀들 모터에는 외부 충격에 의해 서버에 기록되는 정보가 파손 및 기록/판독을 할 수 없는 상태로 되는 것을 방지하기 위하여 샤프트가 고정 설치된다.
한편, 기업용 하드 디스크 구동 장치에 탑재되는 스핀들 모터에는 높은 신뢰성이 요구되기 때문에 고정형 샤프트를 구비하는 스핀들 모터의 회전특성 향상에 대한 기술 개발이 절실히 필요한 실정이다.
다시 말해, 스핀들 모터를 구성하는 로터가 회전축을 중심으로 기울어져서 회전되는 것을 억제하여 회전 특성을 향상시키기 위한 기술 개발이 절실히 필요한 실정이다.
본 발명은 회전 특성을 향상시킬 수 있는 스핀들 모터를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터는 하단부가 베이스부재에 고정 설치되는 샤프트와, 상기 샤프트에 고정 설치되는 스러스트 플레이트와, 상기 스러스트 플레이트의 상부에 배치되며, 상기 샤프트와 제1 베어링 간극을 형성하는 상부 슬리브와, 상기 상부 슬리브의 하부에 배치되며, 상기 샤프트와 제2 베어링 간극을 형성하는 하부 슬리브 및 상기 상,하부 슬리브와 연동하여 회전되는 로터 허브를 포함하며, 상기 상,하부 슬리브와 상기 로터 허브를 포함하여 구성되는 로터의 무게중심의 배치 위치에 따라 상기 제1,2 베어링 간극의 폭이 서로 다르게 형성될 수 있다.
상기 로터의 무게중심이 상기 스러스트 플레이트의 중심보다 상부에 배치되는 경우 상기 제2 베어링 간극이 상기 제1 베어링 간극보다 넓은 간극을 형성하며, 상기 로터의 무게중심이 상기 스러스트 플레이트의 중심보다 하부에 배치되는 경우 상기 제1 베어링 간극이 상기 제2 베어링 간극보다 넓은 간극을 형성할 수 있다.
상기 상,하부 슬리브의 내부면에는 레디얼 방향의 유체 동압을 발생시키기 위한 동압 그루브가 형성될 수 있다.
상기 상부 슬리브는 축방향 하부를 향하여 연장 형성되는 연장부를 구비하며, 상기 하부 슬리브는 상기 상부 슬리브와의 조립시 상기 연장부의 외측에 배치되도록 연장 형성되는 간극형성부를 구비할 수 있다.
상기 연장부의 외주면 또는 상기 간극형성부의 내부면 중 적어도 하나는 상기 기액계면을 형성토록 경사지게 형성될 수 있다.
상기 스러스트 플레이트는 상기 간극형성부의 반경방향 내측에 배치되도록 상기 샤프트에 고정 설치될 수 있다.
본 발명에 따르면, 무게중심에 따라 제1,2 베어링 간극의 폭이 서로 다르게 형성되므로, 회전 특성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
즉, 무게중심에 가까운 측의 베어링 간극으로부터 발생되는 유체 동압을 크게 함으로써 로터의 회전시 로터가 기울어져서 회전되는 것을 억제할 수 있으므로 회전특성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터를 나타내는 개략 단면도이다.
도 2는 도 1의 A부를 나타내는 확대도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 스핀들 모터를 나타내는 개략 단면도이다.
도 4는 도 3의 B부를 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 스핀들 모터를 나타내는 개략 단면도이고, 도 2는 도 1의 A부를 나타내는 확대도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터(100)는 베이스부재(110), 샤프트(120), 스러스트 플레이트(130), 상부 슬리브(140), 하부 슬리브(150) 및 로터 허브(160)를 포함하여 구성될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터(100)는 일예로서 서버용의 하드디스크 구동 장치 등의 정보 기록 재생장치에 채용되는 모터일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터(100)는 크게 스테이터(20)와 로터(40)로 구성될 수 있다.
스테이터(20)는 회전하는 부재를 제외한 모든 고정부재를 의미하는 것으로, 베이스부재(110), 샤프트(120), 스러스트 플레이트(130), 스테이터 코어(102) 등을 포함하여 구성될 수 있다.
그리고, 로터(40)는 샤프트(120)를 회전축으로 하여 회전하는 부재를 의미하는 것으로, 상부 슬리브(140), 하부 슬리브(150), 로터 허브(160) 등을 포함하여 구성될 수 있다.
베이스부재(110)는 샤프트(120)의 하단부가 고정 설치될 수 있도록 설치홀(112)을 구비할 수 있다.
또한, 베이스부재(110)에는 설치홀(112)의 주위에 배치되도록 돌출 형성되며 외주면에 스테이터 코어(102)가 고정 설치되는 장착부(114)가 구비될 수 있다. 한편, 스테이터 코어(102)에는 코일(104)이 권선되며, 스테이터 코어(102)에 권선된 코일(104)의 일단부는 베이스부재(110)의 인출홀(116)을 통해 외부로 인출될 수 있다.
그리고, 장착부(114)의 내부에는 하부 슬리브(150)가 삽입 배치될 수 있다.
샤프트(120)는 하단부가 베이스부재(110)에 고정 설치된다. 즉, 샤프트(120)의 하단부는 베이스부재(110)의 설치홀(112)에 삽입되어 고정될 수 있다.
스러스트 플레이트(130)는 샤프트(120)에 고정 설치될 수 있다. 다시 말해, 스러스트 플레이트(130)는 샤프트(120)의 중앙부에 고정 설치될 수 있다. 또한, 도면에 도시되지 않았으나 스러스트 플레이트(130)의 저면 또는 상면 중 적어도 하나에는 로터(40)의 회전시 충진된 윤활유체를 펌핑하여 스러스트 유체 동압을 발생시킬 수 있도록 스러스트 동압 그루브(미도시)가 형성될 수 있다.
한편, 스러스트 플레이트(130)는 원형의 고리 형상을 가질 수 있다.
이와 같이, 스러스트 플레이트(130)가 샤프트(120)의 중앙부에 설치되므로, 베어링 스팬 길이를 증가시킬 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 후술하기로 한다.
상부 슬리브(140)는 스러스트 플레이트(130)의 상부에 배치되며, 샤프트(120)와 제1 베어링 간극(C1)을 형성한다. 그리고, 제1 베어링 간극(C1)에는 윤활유체가 충진될 수 있다.
또한, 상부 슬리브(140)는 로터 허브(160)의 회전시 로터 허브(160)와 함께 연동되어 회전될 수 있다. 이를 위해 상부 슬리브(140)의 외부면은 로터 허브(160)의 내부면에 접합되어 설치될 수 있다.
한편, 상부 슬리브(140)의 내부면에는 레디얼 방향의 유체 동압을 발생시키기 위한 동압 그루브(142)가 형성될 수 있다.
그리고, 동압 그루브(142)의 상부측에는 윤활유체와 공기와의 계면, 즉 제1 기액계면(G1)이 형성될 수 있다.
또한, 상부 슬리브(140)는 축방향 하부를 향하여 연장 형성되는 연장부(144)를 구비할 수 있다. 연장부(144)의 외주면은 윤활유체와 공기와의 계면, 즉 제2 기액계면(G2)을 형성토록 경사지게 형성될 수 있다.
이에 대한 자세한 설명은 후술하기로 한다.
여기서, 방향에 대한 용어를 정의하면, 축 방향은 도 1에서 상,하 방향, 즉 샤프트(120)의 하단부에서 상단부를 향하는 방향 또는 샤프트(120)의 상단부에서 하단부를 향하는 방향을 의미하고, 반경방향은 도 1에서 좌,우 방향, 즉 로터 허브(160)의 외주면으로부터 샤프트(120)를 향하는 방향, 또는 샤프트(120)로부터 로터 허브(160) 외주면을 향하는 방향을 의미하며, 원주방향은 로터 허브(160)의 외주면을 따라 회전되는 방향을 의미한다.
하부 슬리브(150)는 상부 슬리브(140)의 하부에 배치되며, 샤프트(120)와 제2 베어링 간극(C2)를 형성한다.
그리고, 하부 슬리브(150)는 상부 슬리브(140)의 조립시 연장부(144)의 외측에 배치되도록 연장 형성되는 간극형성부(152)를 구비할 수 있다.
한편, 간극형성부(152)의 상면이 상부 슬리브(140)의 저면에 접합되도록 하부 슬리브(150)와 상부 슬리브(140)가 고정 결합된다.
또한, 간극형성부(152)의 내주면과 연장부(144)의 외주면의 사이에 제2 기액계면(G2)이 형성될 수 있다. 이를 위해 상부 슬리브(140)에는 간극형성부(152)의 내주면과 연장부(144)의 외주면에 의해 형성되는 공간과 외부를 연통시키기 위한 연통홀(미도시)이 형성될 수 있다.
이에 따라, 간극형성부(152)의 내주면과 연장부(144)의 외주면에 의해 형성되는 공간이 대기압 상태가 되어 제2 기액계면(G2)이 형성될 수 있는 것이다.
그리고, 스러스트 플레이트(140)는 하부 슬리브(150)의 간극형성부(152)의 반경방향 내측에 배치될 수 있다.
한편, 상부 슬리브(140)와 하부 슬리브(150)에 의해 형성되는 공간에도 윤활유체가 충진될 수 있다. 이에 따라, 스러스트 플레이트(140)는 윤활유체에 잠겨진 상태일 수 있다.
또한, 하부 슬리브(150)의 하단부, 다시 말해 동압 그루브(154)의 하부측에는 윤활유체와 공기와의 계면, 즉 제3 기액계면(G3)이 형성될 수 있다.
그리고, 간극형성부(152) 외주면 상단부는 로터 허브(160)의 내주면에 접합될 수 있다. 이에 따라, 로터 허브(160)의 회전시 하부 슬리브(150)는 상부 슬리브(140)와 로터 허브(160)와 연동하여 회전될 수 있다.
또한, 하부 슬리브(150)의 내부면에는 레디얼 방향의 유체 동압을 발생시키기 위한 동압 그루브(154)가 형성될 수 있다. 즉, 하부 슬리브(150)의 회전시 제2 베어링 간극(C2)에 충진된 윤활유체를 펌핑하여 유체동압을 발생시킬 수 있도록 하부 슬리브(150)의 내부면에는 동압 그루브(154)가 형성될 수 있다.
이와 같이, 상부 슬리브(140)의 동압 그루브(142)와 하부 슬리브(150)의 동압 그루브(154) 사이에 스러스트 플레이트(130)가 배치되므로, 동압 그루브(142,154) 사이 간격을 증가시킬 수 있다. 이에 따라, 베어링 스팬의 길이를 증가시킬 수 있으며, 결국 회전 특성을 보다 향상시킬 수 있는 것이다.
한편, 제1,2 베어링 간극(C1,C2)의 폭은 상,하부 슬리브(140, 150)와 로터 허브(160)를 포함하여 구성되는 로터(40)의 무게중심(M)의 배치위치에 따라 서로 다르게 형성될 수 있다.
이에 대하여 보다 자세하게 살펴보면, 먼저 상,하부 슬리브(140, 150)와 로터 허브(160)를 포함하여 구성되는 로터(40)의 무게중심(M)이 스러스트 플레이트(140)의 중심선(C)의 하부에 배치되는 경우 제1 베어링 간극(C1)이 제2 베어링 간극(C2)보다 넓은 간극을 형성할 수 있다.
이에 따라, 로터(40)의 회전시 하부 슬리브(150)의 동압 그루브(154)에 의해 발생되는 유체 동압이 상부 슬리브(140)의 동압 그루브(142)에 의해 발생되는 유체 동압보다 크게 된다.
즉, 로터(40)의 무게중심(M)과 가까운 동압 그루브(142)에 의해 발생되는 유체 동압의 크기가 클 수 있도록 제1 베어링 간극(C1)이 제2 베어링 간극(C2)보다 넓은 간극을 형성할 수 있다.
이로 인하여, 로터(40)의 회전시 로터(40)의 무게중심이 배치된 영역이 기울어져 회전되는 것을 억제할 수 있으며, 결국 로터(40)의 회전 특성이 향상될 수 있다.
즉, 로터(40)가 샤프트(120)를 중심으로 기울어져 회전되는 것을 억제할 수 있다.
로터 허브(160)는 상,하부 슬리브(140,150)와 연동하여 회전될 수 있다.
그리고, 로터 허브(160)는 중앙에 관통홀(162a)이 형성되는 바디(162)와, 바디(162)의 가장자리로부터 축방향 하부를 향하여 연장 형성되는 마그넷 장착부(164) 및 마그넷 장착부(164)의 끝단으로부터 반경방향 외측을 향하여 연장 형성되는 디스크 안착부(166)를 구비할 수 있다.
한편, 바디(162)의 내부면은 상부 슬리브(140)의 외부면과 하부 슬리브(150)의 간극형성부(152) 외부면과 접합될 수 있다.
즉, 로터 허브(160)의 회전시 상부 슬리브(140)와 하부 슬리브(150)가 연동하여 회전될 수 있도록 바디(162)의 내부면은 상,하부 슬리브(140,150)에 접합될 수 있다.
그리고, 마그넷 장착부(164)의 내부면에는 구동 마그넷(106)이 설치될 수 있다. 구동 마그넷(106)은 스테이터 코어(102)의 선단에 대향 배치되도록 마그넷 장착부(164)에 설치될 수 있다.
여기서, 로터 허브(160)의 회전 구동에 대하여 간략하게 살펴보면, 스테이터 코어(102)에 권선된 코일(104)에 전원이 공급되면, 구동 마그넷(106)과 코일(104)이 권선된 스테이터 코어(102)와의 전자기적 상호작에에 의해 로터 허브(160)가 회전될 수 있는 구동력이 발생된다.
이에 따라, 로터 허브(160)가 회전되며, 결국 로터 허브(160)에 접합 설치되는 상,하부 슬리브(140,150)가 로터 허브(160)와 연동하여 회전될 수 있다.
상기한 바와 같이, 로터(40)의 무게중심(M)이 스러스트 플레이트(130)의 중심선(C) 하부에 배치되는 경우 제2 베어링 간극(C2)이 제1 베어링 간극(C1)보다 좁게 형성되어 제2 베어링 간극(C2)에서 발생되는 동압이 크게 되므로, 로터(40)의 회전 특성을 향상시킬 수 있다.
다시 말해, 로터(40)의 무게중심(M)에 인접하게 배치되는 베어링 간극으로부터 발생되는 유체 동압의 크기를 크게 할 수 있으므로, 로터(40)가 기울어져서 회전되는 것을 보다 억제할 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 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 스핀들 모터를 나타내는 개략 단면도이고, 도 4는 도 3의 B부를 나타내는 확대도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 스핀들 모터(200)는 일예로서, 베이스부재(210), 샤프트(220), 스러스트 플레이트(230), 상부 슬리브(240), 하부 슬리브(250) 및 로터 허브(260)를 포함하여 구성될 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 스핀들 모터(200)는 제1,2 베어링 간극(C3, C4)의 폭과 로터(40)의 무게중심(M)이 상기한 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터(100)와 차이가 있으며, 다른 구성은 상기한 구성요소와 동일하다.
따라서, 이하에서는 제1,2 베어링 간극(C3, C4)과 로터(40)의 무게중심(M)과 관련된 설명만을 하기로 한다.
먼저, 본 발명의 다른 실시예에 따른 스핀들 모터(200)의 로터(40)는 무게중심(M)은 스러스트 플레이트(240)의 중심선(C)의 상부측에 배치된다.
이 경우, 제1 베어링 간극(C3)이 제2 베어링 간극(C4)보다 넓게 형성될 수 있다. 이에 따라, 제1 베어링 간극(C3)에서 발생되는 유체 동압이 제2 베어링 간극(C4)에서 발생되는 유체 동압보다 크게 된다.
이로 인하여, 로터(40)의 회전시 로터(40)가 기울어져서 회전되는 것을 보다 억제할 수 있으며, 중국적으로 스핀들 모터(200)의 회전 특성을 향상시킬 수 있는 것이다.
100, 200 : 스핀들 모터 110, 210 : 베이스부재
120, 220 : 샤프트 130, 230 : 스러스트 플레이트
140, 240 : 상부 슬리브 150, 250 : 하부 슬리브
160, 260 :로터 허브

Claims (6)

  1. 하단부가 베이스부재에 고정 설치되는 샤프트;
    상기 샤프트에 고정 설치되는 스러스트 플레이트;
    상기 스러스트 플레이트의 상부에 배치되며, 상기 샤프트와 제1 베어링 간극을 형성하는 상부 슬리브;
    상기 상부 슬리브의 하부에 배치되며, 상기 샤프트와 제2 베어링 간극을 형성하는 하부 슬리브; 및
    상기 상,하부 슬리브와 연동하여 회전되는 로터 허브;
    를 포함하며,
    상기 상,하부 슬리브와 상기 로터 허브를 포함하여 구성되는 로터의 무게중심의 배치 위치에 따라 상기 제1,2 베어링 간극의 폭이 서로 다르게 형성되는 스핀들 모터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 로터의 무게중심이 상기 스러스트 플레이트의 중심보다 상부에 배치되는 경우 상기 제2 베어링 간극이 상기 제1 베어링 간극보다 넓은 간극을 형성하며, 상기 로터의 무게중심이 상기 스러스트 플레이트의 중심보다 하부에 배치되는 경우 상기 제1 베어링 간극이 상기 제2 베어링 간극보다 넓은 간극을 형성하는 스핀들 모터.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 상,하부 슬리브의 내부면에는 레디얼 방향의 유체 동압을 발생시키기 위한 동압 그루브가 형성되는 스핀들 모터.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 상부 슬리브는 축방향 하부를 향하여 연장 형성되는 연장부를 구비하며, 상기 하부 슬리브는 상기 상부 슬리브와의 조립시 상기 연장부의 외측에 배치되도록 연장 형성되는 간극형성부를 구비하는 스핀들 모터.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 연장부의 외주면 또는 상기 간극형성부의 내부면 중 적어도 하나는 상기 기액계면을 형성토록 경사지게 형성되는 스핀들 모터.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 스러스트 플레이트는 상기 간극형성부의 반경방향 내측에 배치되도록 상기 샤프트에 고정 설치되는 스핀들 모터.
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