KR20130056571A - 로터 어셈블리 및 이를 포함하는 모터 - Google Patents

로터 어셈블리 및 이를 포함하는 모터 Download PDF

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Abstract

본 발명은 로터 어셈블리 및 이를 포함하는 모터에 관한 것으로서, 샤프트의 상단에 고정되는 허브 베이스와, 상기 허브 베이스의 외측단에서 축방향 하측으로 연장 형성되는 마그네트 지지부를 포함하는 로터 케이스 및 상기 마그네트 지지부의 내측에 구비되는 마그네트부를 포함하고, 상기 마그네트부는 상기 마그네트 지지부의 내경을 따라 원주 방향으로 N극과 S극을 띄는 마그네트가 소정 간격 이격하여 반복 배치되는 로터 어셈블리를 포함할 수 있다.

Description

로터 어셈블리 및 이를 포함하는 모터{Rotor assembly and motor including the same}
본 발명은 로터 어셈블리 및 이를 포함하는 모터에 관한 것이다.
정보 저장 장치 중 하나인 하드 디스크 드라이브(HDD; Hard Disk Drive)는 기록재생헤드(read/write head)를 사용하여 디스크에 저장된 데이터를 재생하거나, 디스크에 데이터를 기록하는 장치이다.
이러한 하드 디스크 드라이브는 디스크를 구동시킬 수 있는 디스크 구동장치가 필요하며, 상기 디스크 구동장치에는 소형의 스핀들 모터가 사용된다.
소형의 스핀들 모터는 스테이터와 상기 스테이터에 상대적으로 회전하는 로터를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 상기 스테이터는 전원의 공급에 의해 전자기력을 발생시키는 코일이 권선되는 스테이터 코어가 구비되고, 상기 로터에는 상기 스테이터 코어에 대응하는 위치에 마그네트가 구비되어 상기 스테이터 코어와 마그네트의 상호작용에 의해 상기 로터가 상기 스테이터에 상대적으로 회전하게 된다.
통상, 상기 마그네트는 환형의 링 형상으로 구비되고, 반복적으로 N극과 S극을 갖도록 착자되는데, N극과 S극의 경계 부분에는 상기 스테이터 코어와의 상호 작용에 있어서 반경 방향으로 자기력이 거의 발생하지 않는 데드 존(Dead Zone)이 발생하여 마그네트의 효율을 저하시킬 수 있다.
나아가, 상기 마그네트는 통상 허브와 인접하게 되므로 허브를 통한 자기력 유실이 대량 발생하게 된다.
그러므로, 상기한 문제점을 해소하기 위한 연구가 시급한 실정이다.
본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서, N극과 S극의 경계 부분에서 데드 존이 발생하는 것을 최소화할 수 있어 마그네트의 효율을 높일 수 있는 로터 어셈블리를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 상기 마그네트의 자기력이 로터 허브를 통해 유실되는 것을 방지할 수 있는 로터 어셈블리를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 로터 어셈블리는 샤프트의 상단에 고정되는 허브 베이스와, 상기 허브 베이스의 외측단에서 축방향 하측으로 연장 형성되는 마그네트 지지부를 포함하는 로터 케이스; 및 상기 마그네트 지지부의 내측에 구비되는 마그네트부;를 포함하고, 상기 마그네트부는 상기 마그네트 지지부의 내경을 따라 원주 방향으로 N극과 S극을 띄는 마그네트가 소정 간격 이격하여 반복 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 로터 어셈블리에서 상기 마그네트부는 N극과 S극을 띄는 상기 마그네트가 소정 간격 이격하여 반복 배치되도록 위치를 안내하는 브라켓에 끼움될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 로터 어셈블리에서 상기 브라켓은 상기 마그네트의 상단과 상기 로터 케이스의 허브 베이스 하면 사이에 구비될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 로터 어셈블리에서 상기 브라켓은 비자성체 재질일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 로터 어셈블리에서 상기 브라켓은 링 형상으로 구비되고, 상기 브라켓은 하측에 N극과 S극을 띄는 상기 마그네트가 배치되도록 소정 간격 이격하여 반복적으로 마그네트 안착부가 구비될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 모터는 슬리브의 외주면에 결합하며 회전 구동력을 발생시키기 위한 코일이 권선되는 코어를 구비하는 스테이터 및 상기 스테이터에 대해 회전 가능하도록 상기 샤프트에 고정되고, 상기 코일과 대면하는 마그네트가 일면에 장착되는 로터 케이스를 포함하는 본 발명의 일 실시예에 따른 로터 어셈블리;를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 로터 어셈블리 및 이를 포함하는 모터에 의하면, N극과 S극의 경계 부분에서 데드 존이 발생하는 것을 최소화할 수 있어 마그네트의 효율을 높일 수 있고, 마그네트의 자기력이 로터 허브를 통해 유실되는 것을 방지할 수 있어 모터의 효율성을 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 로터 어셈블리를 포함하는 모터를 도시한 개략 단면도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 로터 어셈블리를 도시한 저면 사시도이며,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 브라켓과 마그네트부의 결합 관계를 도시한 분해 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 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 로터 어셈블리를 포함하는 모터를 도시한 개략 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 로터 어셈블리를 도시한 저면 사시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 브라켓과 마그네트부의 결합 관계를 도시한 분해 사시도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 로터 어셈블리(200)를 포함하는 모터(400)는 스러스트 플레이트(130) 및 캡부재(140)를 포함하는 유체 동압 베어링 어셈블리(100), 로터케이스(210)를 포함하는 로터 어셈블리(200), 코일(320)이 권선되는 코어(310)를 포함하는 스테이터(300)를 포함할 수 있다.
이하 상기 구성에 대해 상세히 설명하기로 한다.
유체 동압 베어링 어셈블리(100)는 샤프트(110), 슬리브(120), 스러스트 플레이트(130) 및 캡부재(140)를 포함할 수 있다.
우선, 방향에 대한 용어를 정의하면, 축방향은 도 1에서 볼 때, 상기 샤프트(110)를 기준으로 상하 방향을 의미하며, 반경 방향 외측 또는 내측 방향은 상기 샤프트(110)를 기준으로 상기 로터 케이스(210)의 외측단 방향 또는 상기 로터 케이스(210)의 외측단을 기준으로 상기 샤프트(110)의 중심 방향을 의미한다.
아울러, 이하 설명에서 회전부재는 샤프트(110), 스러스트 플레이트(130), 로터케이스(210)와 이에 장착되는 마그네트(220) 등을 포함하는 를 포함하는 로터 어셈블리(200)와 같이 회전하는 부재이며, 고정부재는 상기 회전부재를 제외한 나머지 부재로 슬리브(120), 스테이터(300), 베이스 등 상기 회전부재와 상대적으로 고정되어 있는 부재일 수 있다.
슬리브(120)는 상기 샤프트(110)의 상단이 축방향 상측으로 돌출되도록 상기 샤프트(110)를 지지할 수 있으며, Cu 또는 Al을 단조하거나, Cu-Fe계 합금 분말 또는 SUS계 분말을 소결하여 형성될 수 있다.
여기서, 상기 샤프트(110)는 상기 슬리브(120)의 축공과 미소 간극을 가지도록 삽입되고, 상기 미소 간극에는 윤활 유체가 충전되며 상기 샤프트(110)의 외경 및 상기 슬리브(120)의 내경 중 적어도 하나에 형성되는 래디얼 동압홈에 의해 상기 로터(200)의 회전을 더 부드럽게 지지할 수 있다.
상기 래디얼 동압홈은 상기 슬리브(120)의 축공의 내부인 상기 슬리브(120)의 내측면에 형성되며, 상기 샤프트(110)의 회전 시에 상기 샤프트(110)가 상기 슬리브(120)의 내측면과 소정 간격 이격하여 부드럽게 회전하도록 압력을 형성시키게 된다.
다만, 상기 래디얼 동압홈은 상기 언급한 바와 같이 상기 슬리브(120)의 내측면에 마련되는 것에 한정하지 않으며, 상기 샤프트(110)의 외경부에 마련되는 것도 가능하며, 갯수도 제한이 없다는 것을 밝혀둔다.
상기 슬리브(120)에는 슬리브(120)의 상부와 하부를 연통하도록 형성되는 바이패스 채널(125)를 구비하여, 유체 동압 베어링 어셈블리(100) 내부의 윤활 유체의 압력을 분산시켜 평형을 유지할 수 있도록 할 수 있으며, 상기 유체 동압 베어링 어셈블리(100) 내부에 존재하는 기포 등을 순환에 의해 배출되도록 이동시킬 수 있다.
여기서, 상기 슬리브(120) 하부에는 간극을 유지한 상태로 상기 슬리브(120)와 결합하며, 상기 간극에는 윤활 유체를 수용하는 커버플레이트(150)가 결합될 수 있다.
상기 커버플레이트(150)는 상기 슬리브(120) 사이의 간극에 윤활 유체를 수용하여 그 자체로서 상기 샤프트(110)의 하면을 지지하는 베어링으로서의 기능을 수행할 수 있다.
한편, 상기 슬리브(120)의 상단 외측에는 이하 설명할 캡부재(140)가 안착되도록 단차진 단턱부(121)가 구비될 수 있다.
또한, 상기 슬리브(120)의 상면에는 스러스트 플레이트(130)가 회전 가능하게 안착될 수 있다.
스러스트 플레이트(130)는 상기 슬리브(120)의 축방향 상부에 배치되며, 중앙에 샤프트(110)의 단면에 상응하는 홀을 구비하여, 이 홀에 상기 샤프트(110)가 삽입될 수 있다.
이때, 상기 스러스트 플레이트(130)는 별도로 제조되어 상기 샤프트(110)와 결합할 수도 있으나, 제조시부터 상기 샤프트(110)와 일체로 형성될 수도 있으며, 상기 샤프트(110)의 회전 운동시 상기 샤프트(110)를 따라 회전 운동하게 된다.
또한, 상기 스러스트 플레이트(130)의 상면에는 상기 샤프트(110)에 스러스트 동압을 제공하는 스러스트 동압홈이 형성될 수 있다.
상기 스러스트 동압홈은 상기 언급한 바와 같이 상기 스러스트 플레이트(130)의 상면에 형성되는 것에 한정하지 않으며 상기 스러스트 플레이트(130)의 하면에 대응되는 슬리브(120)의 상면에도 형성될 수 있다.
캡부재(140)는 상기 스러스트 플레이트(130) 상측에서 결합되어 상기 스러스트 플레이트(130) 사이에서 윤활 유체가 실링되도록 하는 부재이며, 상기 스러스트 플레이트(130)가 상기 슬리브(120)에 상부에 결합이 용이하도록 상기 슬리브(120)의 상단 외측에는 원주방향의 홈이 형성될 수 있다. 상기 캡부재(140)는 상기 슬리브(120)에 압입, 용접 또는 접착제 본딩 방식 등에 의해 고정될 수 있다.
상기 캡부재(140)는 상기 스러스트 플레이트의 상부에 배치되는 수평부(140a) 및 상기 수평부(140a)의 외측단에서 하측으로 연장되는 수직부(140b)를 포함할 수 있다. 즉, 상기 수직부(140b)의 내주면이 상기 슬리브(120)의 외주면에 압입되거나 접착제를 이용하여 본딩 결합될 수 있다.
상기 캡부재(140)는 윤활 유체가 실링되도록 하기 위해 상기 스러스트 플레이트(130)의 반경방향 외측단과 마주보는 부분인 상기 수직부(140b)의 적어도 일부에 돌출부(143)를 구비할 수 있다. 상기 돌출부(143)와 상기 스러스트 플레이트(130)의 반경방향 외측단 사이에는 래버린스 실(labyrinth seal)을 형성할 수 있다.
한편, 상기 스러스트 플레이트(130)의 반경 방향 외측단 및 이와 마주보는 캡부재(140)의 수직부(140b) 내주면 중 적어도 하나에는 윤활 유체를 기액 계면의 반대 방향(내측)으로 펌핑하는 펌핑홈(미도시)이 형성될 수 있다. 즉, 상기 캡부재(140)에 형성되는 돌출부(143) 또는 이와 마주보는 스러스트 플레이트(130)의 외측단 중 적어도 하나에는 펌핑홈(미도시)이 형성될 수 있다. 상기 펌핑홈은 헤링본 형상, 스파이럴 형상 또는 나사선 형상 중 적어도 하나의 형상으로 이루어질 수 있다.
로터 어셈블리(200)는 로터 케이스(210), 마그네트부(220) 및 브라켓(230)을 포함하는 회전하는 부재일 수 있다.
다시 말하면, 이하 설명할 스테이터(300)에 전원이 인가되는 경우, 상기 스테이터(300)에 구비되는 코일(320)과 상호작용하여 회전하는 회전 구조물일 수 있다.
로터 어셈블리(200)는 상기 스테이터(300)에 대하여 회전 가능하게 구비되는 회전 구조물이며, 코어(330)와 일정 간격을 두고 서로 대응되는 환고리형으로 배치되는 마그네트부(220)를 내측면에 구비하는 로터 케이스(210)를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 로터 케이스(210)는 샤프트(110)의 상단에 압입되어 고정되도록 하는 허브베이스(212) 및 상기 허브베이스(212)에서 외경방향으로 연장되고 축방향 하측으로 절곡되어 상기 마그네트부(220)를 지지하는 마그네트 지지부(214)로 이루어질 수 있다.
그리고, 상기 마그네트부(220)는 원주방향으로 N극과 S극을 띄는 상기 마그네트가 소정 간격 이격하여 반복 배치되어 형성될 수 있다. 즉, 종래 기술에서 N극과 S극의 경계부에서 데드 존(Dead Zone)이 발생하게 된다는 점을 감안하여, 재료의 낭비를 줄이면서도 동일 효과가 나타나도록 상기 데드 존이 형성되지 않도록 N극과 S극을 띄는 마그네트(221)를 소정 간격 이격하여 반복 배치하도록 한 것이다.
또한, 상기 마그네트부(220)는 N극과 S극을 띄는 상기 마그네트(221)가 소정 간격 이격하여 반복 배치되도록 위치를 안내하는 브라켓(230)에 끼움되도록 할 수 있다. 물론, 상기 브라켓(230)은 위치를 안내하는 것이 주 목적이며, 상기 마그네트(221)는 상기 마그네트 지지부(214)에 고정되거나 상기 브라켓(230)에 고정된 상태로 상기 브라켓(230)이 마그네트 지지부(214)에 고정되는 방식으로 간접 고정될 수 있다.
여기서, 상기 브라켓(230)은 상기 마그네트(221)의 상단과 상기 로터 케이스(210)의 허브 베이스(212) 하면 사이에 구비될 수 있다. 즉, 상기 브라켓(230)이 상기 마그네트(221)의 상단과 상기 로터 케이스(210)의 허브 베이스(212) 하면 사이에 구비되어 상기 마그네트(221)의 자기력이 상기 로터 케이스(210)를 통해 누설되는 것을 방지할 수 있다. 이에, 상기 브라켓(230)은 비자성체 재질로 구비될 수 있다.
더욱 상세하게는, 상기 브라켓(230)은 링 형상으로 구비될 수 있다. 물론, 상기 마그네트 지지부(214)의 내측면에 상응하는 형상으로 구비될 수 있다. 상기 브라켓(230)은 하측에 N극과 S극을 띄는 상기 마그네트(221)가 배치되도록 소정 간격 이격하여 반복적으로 마그네트 안착부(231)가 복수개 구비될 수 있다.
스테이터(300)는 코일(320), 코어(330) 및 베이스 부재(310)를 포함할 수 있다.
다시 말하면, 상기 스테이터(300)는 전원인가 시 일정크기의 전자기력을 발생시키는 코일(320) 및 상기 코일(320)이 권선되는 복수개의 코어(330)를 구비하는 고정 구조물일 수 있다.
상기 코어(330)는 패턴회로가 인쇄된 인쇄회로기판(미도시)이 구비되는 베이스 부재(310)의 상부에 고정 배치되고, 상기 권선코일(320)과 대응하는 베이스 부재(310)의 상부면에는 상기 권선코일(320)을 하부로 노출시키도록 일정크기의 코일공이 복수개 관통형성될 수 있으며, 상기 권선코일(320)은 외부전원이 공급되도록 상기 인쇄회로기판(미도시)과 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 베이스 부재(310)는 상기 슬리브(120)의 외주면이 압입되어 고정되고, 상기 코일(320)이 권선되는 코어(330)가 삽입될 수 있으며, 상기 베이스 부재(310)의 내면 혹은 상기 슬리브(120)의 외면에 접착제를 도포하여 조립될 수 있다.
100: 유체 동압 베어링 어셈블리 110: 샤프트
120: 슬리브 130: 스러스트 플레이트
140: 캡부재 143: 돌출부
150: 커버플레이트 200: 로터 어셈블리
210: 로터케이스 212: 허브베이스
214: 마그네트 지지부 220: 마그네트부
221: 마그네트(N극, S극) 230: 브라켓
300: 스테이터 310: 베이스부재
320: 코일 330: 코어
400: 모터

Claims (6)

  1. 샤프트의 상단에 고정되는 허브 베이스와, 상기 허브 베이스의 외측단에서 축방향 하측으로 연장 형성되는 마그네트 지지부를 포함하는 로터 케이스; 및
    상기 마그네트 지지부의 내측에 구비되는 마그네트부;를 포함하고,
    상기 마그네트부는 상기 마그네트 지지부의 내경을 따라 원주 방향으로 N극과 S극을 띄는 마그네트가 소정 간격 이격하여 반복 배치되는 로터 어셈블리.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 마그네트부는 N극과 S극을 띄는 상기 마그네트가 소정 간격 이격하여 반복 배치되도록 위치를 안내하는 브라켓에 끼움되는 로터 어셈블리.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 브라켓은 상기 마그네트의 상단과 상기 로터 케이스의 허브 베이스 하면 사이에 구비되는 로터 어셈블리.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 브라켓은 비자성체 재질인 로터 어셈블리.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 브라켓은 링 형상으로 구비되고,
    상기 브라켓은 하측에 N극과 S극을 띄는 상기 마그네트가 배치되도록 소정 간격 이격하여 반복적으로 마그네트 안착부가 구비되는 로터 어셈블리.
  6. 슬리브의 외주면에 결합하며 회전 구동력을 발생시키기 위한 코일이 권선되는 코어를 구비하는 스테이터; 및
    상기 스테이터에 대해 회전 가능하도록 상기 샤프트에 고정되고, 상기 코일과 대면하는 마그네트가 일면에 장착되는 로터 케이스를 포함하는 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 로터 어셈블리;를 포함하는 모터.
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