KR20130062636A - 스핀들 모터 - Google Patents

스핀들 모터

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KR20130062636A
KR20130062636A KR1020110129019A KR20110129019A KR20130062636A KR 20130062636 A KR20130062636 A KR 20130062636A KR 1020110129019 A KR1020110129019 A KR 1020110129019A KR 20110129019 A KR20110129019 A KR 20110129019A KR 20130062636 A KR20130062636 A KR 20130062636A
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sleeve
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circulation
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KR1020110129019A
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유창조
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삼성전기주식회사
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터는 샤프트와, 상기 샤프트를 회전 가능하게 지지하며, 윤활유체가 충진되는 베어링 간극을 형성하는 슬리브와, 상기 슬리브의 하단부에 설치되는 커버부재와, 상기 샤프트의 상단부에 결합되며, 상기 슬리브의 외측에 배치되도록 연장 형성되는 연장벽부를 구비하는 로터 허브 및 상기 로터 허브의 연장벽부에 고정 설치되며, 상기 슬리브의 외주면과 기액계면이 형성되는 공간을 형성하는 스토퍼부재를 포함하며, 상기 슬리브에는 상기 슬리브의 상부와 하부를 연결시키기 위한 순환홀이 구비되며, 상기 순환홀은 상기 스토퍼부재와 상기 슬리브의 외주면에 의해 형성되는 공간과 연결될 수 있다.

Description

스핀들 모터{Spindle motor}
본 발명은 스핀들 모터에 관한 것이다.
일반적으로 기록 디스크 구동장치(Hard disk drive, HDD)에 사용되는 소형의 스핀들 모터에는 유체 동압 베어링 어셈블리가 구비되며, 유체 동압 베어링 어셈블리의 샤프트와 슬리브 사이에 형성된 베어링 간극(clearanec)에 오일과 같은 윤활 유체가 충진된다. 이와 같은 베어링 간극에 충진된 오일이 압축되면서 유체 동압을 형성하여 샤프트를 회전 가능하게 지지한다.
즉, 일반적으로 유체 동압 베어링 어셈블리는 축방향으로 스파이럴(spiral) 형태의 그루브와 원주방향으로 헤링본(harringbone) 형태의 그루브를 통해 동압을 발생시켜 모터 회전 구동의 안정성을 도모하고 있다.
한편, 최근의 기록 디스크 구동장치의 용량 증가에 따라 스핀들 모터의 구동 중 발생되는 진동을 감소시켜야 하는 기술적 과제에 직면해 있다. 즉, 스핀들 모터의 구동 중 발생되는 진동에 의한 에러 없이 구동 기록 디스크 구동장치가 구동되도록 하기 위해 스핀들 모터에 구비되는 유체 동압 베어링 어셈블리의 성능 향상이 요구되고 있다.
그리고, 유체 동압 베어링 어셈블리의 성능 향상을 위해서는 헤링본 형태의 그루브 사이 간격(즉, 베어링 스팬의 길이)을 넓혀 회전 중심을 상부측으로 이동시켜 모터의 구동 안정성을 도모하여야 한다.
더불어, 스핀들 모터가 휴대용 전자기기에 채용되고 있어, 소비전력을 저감시켜야 할 필요성이 대두되고 있다.
따라서, 상기한 바와 같이 모터의 구동 안정성을 도모하는 한편, 소비전력을 저감시킬 수 있는 구조의 개발이 절실이 요구되고 있는 실정이다.
음압 발생과 로터의 과부상을 저감시킬 수 있으며, 기포의 배출이 용이한 스핀들 모터가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터는 샤프트와, 상기 샤프트를 회전 가능하게 지지하며, 윤활유체가 충진되는 베어링 간극을 형성하는 슬리브와, 상기 슬리브의 하단부에 설치되는 커버부재와, 상기 샤프트의 상단부에 결합되며, 상기 슬리브의 외측에 배치되도록 연장 형성되는 연장벽부를 구비하는 로터 허브 및 상기 로터 허브의 연장벽부에 고정 설치되며, 상기 슬리브의 외주면과 기액계면이 형성되는 공간을 형성하는 스토퍼부재를 포함하며, 상기 슬리브에는 상기 슬리브의 상부와 하부를 연결시키기 위한 순환홀이 구비되며, 상기 순환홀은 상기 스토퍼부재와 상기 슬리브의 외주면에 의해 형성되는 공간과 연결될 수 있다.
상기 순환홀은 경사지게 형성될 수 있다.
상기 슬리브는 상기 스토퍼부재의 상부에 배치되도록 연장 형성되는 플랜지부를 구비할 수 있다.
상기 슬리브에는 플랜지부의 하부에 형성되어 상기 순환홀과 연결되는 만입홈이 구비될 수 있다.
상기 샤프트의 저면 및 상기 커버부재의 상면 중 적어도 하나에는 스러스트 유체 동압을 발생시키기 위한 제1 스러스트 동압 그루브가 형성될 수 있다.
상기 플랜지부의 저면 및 상기 스토퍼부재의 상면 중 적어도 하나에는 스러스트 유체 동압을 발생시키기 위한 제2 스러스트 동압 그루브가 형성될 수 있다.
상기 샤프트의 회전 구동시 상기 순환홀의 하부로부터 상부를 향하여 윤활유체가 유동되는 제1 순환과, 상기 순환홀로부터 상기 플랜지부와 상기 스토퍼부재가 형성하는 베어링 간극측으로 윤활유체가 유동되는 제2 순환이 형성될 수 있다.
상기 슬리브의 내주면에는 상기 샤프트의 회전 구동시 유체 동압을 형성하기 위한 상,하부 레디얼 동압 그루브가 형성되며, 윤활유체는 상기 상부 레디얼 동압 그루브로부터 상기 하부 레디얼 동압 그루브를 향하여 유동될 수 있다.
상기 순환홀은 상기 슬리브의 상부와 하부를 연결시키는 제1 순환홀과, 일단이 상기 제1 순환홀에 연결되며 타단이 상기 스토퍼부재와 상기 슬리브의 외주면에 의해 형성되는 공간과 연결되는 제2 순환홀로 구성될 수 있다.
상기 샤프트의 회전 구동시 상기 제1 순환홀의 하부로부터 상부를 향하여 윤활유체가 유동되는 제1 순환과, 상기 제2 순환홀로부터 상기 플랜지부와 상기 스토퍼부재가 형성하는 베어링 간극측으로 윤활유체가 유동되는 제2 순환이 형성될 수 있다.
슬리브의 상,하부와, 스토퍼부재와 슬리브의 외주면에 의해 형성되는 공간을 연결하는 순환홀을 통해 음압 발생과 로터의 과부상을 저감시킬 수 있는 효과가 있다.
즉, 순환홀이 스토퍼부재와 슬리브의 외주면에 의해 형성되는 공간에 연결되어 있으므로, 순환홀이 연결하는 슬리브의 상,하부가 대기압에 의해 압력 조절될 수 있다. 이에 따라, 음압 발생을 저감시킬 수 있으며, 압력의 이상 상승에 의한 로터의 과부상을 방지할 수 있다.
또한, 제2 순환에 의해 샤프트의 회전 구동 중 발생되는 기포의 배출이 용이한 효과가 있다.
더하여, 샤프트에 스토퍼부재를 설치하지 않을 수 있어 베어링 스팬 길이를 증가시킬 수 있으므로, 회전 특성을 향상시킬 수 있는 동시에 소비전력을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 제1,2 스러스트 동압 베어링을 통해 소비전력을 보다 더 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터를 나타내는 개략 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 샤프트를 나타내는 저면 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 슬리브를 나타내는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 슬리브를 나타내는 절개 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 스토퍼부재를 나타내는 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터의 작동을 설명하기 위한 설명도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 스핀들 모터를 나타내는 개략 단면도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 스핀들 모터의 작동을 설명하기 위한 설명도이다.
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 본 발명의 일 실시예에 따른 샤프트를 나타내는 저면 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 슬리브를 나타내는 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 슬리브를 나타내는 절개 사시도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 스토퍼부재를 나타내는 사시도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터의 작동을 설명하기 위한 설명도이다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터(100)는 일예로서, 베이스부재(110), 샤프트(120), 슬리브(130), 커버부재(140), 로터 허브(150) 및 스토퍼부재(160)를 포함하여 구성될 수 있다.
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(120)의 하부로부터 상부를 향하는 방향 또는 샤프트(120)의 상부로부터 하부를 향하는 방향을 의미하며, 반경방향은 도 1에서 좌,우 방향, 즉 로터 허브(150)의 외주면으로부터 샤프트(120)를 향하는 방향 또는 샤프트(120)로부터 로터 허브(150)의 외주면을 향하는 방향을 의미한다.
또한, 원주방향은 로터 허브(150) 또는 샤프트(120)의 외주면을 따라 회전되는 방향을 의미한다.
베이스부재(110)는 고정부재로서, 스테이터(20)를 구성한다. 여기서 스테이터(20)라 함은 회전하는 부재를 제외한 모든 고정부재를 의미하는 것으로, 베이스부재(110), 슬리브(130) 등을 포함하여 구성될 수 있다.
그리고, 베이스부재(110)는 슬리브(130)가 삽입 설치되는 설치부(112)를 구비할 수 있다. 설치부(112)는 축 방향 상부측으로 돌출 형성되며, 설치부(112)에는 슬리브(130)가 삽입 설치될 수 있도록 설치홀(112a)이 형성될 수 있다.
또한, 설치부(112)의 외주면에는 코일(102)이 권선되는 스테이터 코어(104)가 안착될 수 있도록 안착면(112b)이 형성될 수 있다. 즉, 스테이터 코어(104)는 안착면(112b)에 안착된 상태에서 접착제에 의해 설치부(112)의 외주면에 고정 설치될 수 있다.
다만, 스테이터 코어(104)는 접착제에 의하지 않고 설치부(112)의 외주면에 압입 설치될 수도 있다. 즉, 스테이터 코어(104)의 설치방식은 접착제에 의한 방식으로 한정되지 않는다.
샤프트(120)는 회전부재로서 로터(40)를 구성한다. 여기서, 로터(40)라 함은 스테이터(20)에 의해 회전 가능하게 지지되어 회전되는 부재를 의미한다.
한편, 샤프트(120)는 슬리브(130)에 의해 회전 가능하게 지지될 수 있다. 그리고, 도 2에 도시된 바와 같이 샤프트(120)의 저면에는 샤프트(120)의 회전시 스러스트 유체 동압을 발생시키기 위한 제1 스러스트 동압 그루브(122)가 형성될 수 있다.
한편, 제1 스러스트 동압 그루브(122)는 샤프트(120)의 저면에 형성되는 경우에 한정되지 않으며, 샤프트(120)의 저면에 대향 배치되는 커버부재(140)의 상면에 형성될 수도 있다.
이와 같이, 샤프트(120)의 저면 또는 샤프트(120)의 저면에 대향 배치되는 커버부재(140)의 상면에 제1 스러스트 동압 그루브(122)가 형성됨으로써, 제1 스러스트 동압 그르부(122)의 반경방향 길이를 작게 하여 소비전력을 보다 감소시킬 수 있다.
한편, 제1 스러스트 동압 그루브(122)는 헤링본 또는 스파이럴 형상을 가질 수 있다. 다만, 이에 한정되지는 않으며 샤프트(120)의 회전시 유체 동압을 발생시킬 수 있는 어떠한 형상도 채용 가능할 것이다.
슬리브(130)는 베이스부재(110)와 함께 스테이터(20)를 구성하는 고정부재로서, 샤프트(120)를 회전 가능하게 지지하며, 윤활유체가 충진되는 베어링 간극(C1)을 형성한다.
한편, 슬리브(130)는 상기한 바와 같이 베이스부재(110)의 설치부(112)에 삽입되어 고정 설치될 수 있다. 즉, 슬리브(130)의 외주면이 설치부(112)의 내주면에 접착제에 의해 접합될 수 있다.
또한, 슬리브(130)에는 샤프트(120)가 삽입 배치되는 축공(132)이 형성될 수 있다. 그리고, 샤프트(120)가 슬리브(130)의 축공(132)에 삽입 배치되는 경우 슬리브(130)의 내주면과 샤프트(120)의 외주면은 소정 간극 이격되어 베어링 간극(C1)을 형성한다.
여기서, 베어링 간극(C1)에 대하여 보다 자세하게 살펴보기로 한다. 상기한 바와 같이 슬리브(130)는 윤활유체가 충진되는 베어링 간극(C1)을 형성하는데, 이 베어링 간극(C1)은 샤프트(120)와 슬리브(130)에 의해 형성되는 간극과, 슬리브(130)의 상단부와 로터 허브(150)에 의해 형성되는 간극, 슬리브(130)와 스토퍼부재(160)에 의해 형성되는 간극, 커버부재(140)와 슬리브(130)에 의해 형성되는 간극 및 커버부재(140)와 샤프트(120)의 저면에 의해 형성되는 간극을 말한다.
그리고, 본 실시예에 따른 스핀들 모터(100)는 베어링 간극(C1)의 전체에 윤활유체가 충진되는 구조를 채용하고 있으며, 이러한 구조를 풀필(Full-fill) 구조라고도 한다.
한편, 슬리브(130)의 내주면에는 샤프트(120)의 회전 구동시 유체 동압을 형성하기 위한 상,하부 레디얼 동압 그루브(133,134)가 형성될 수 있다. 그리고, 상,하부 레디얼 동압 그루브(133,134)는 소정 간격 이격되어 배치될 수 있으며, 헤링본 또는 스파이럴 형상을 가질 수 있다.
또한, 샤프트(120)의 회전 구동시 윤활유체는 상부 레이얼 동압 그루브(133) 측으로부터 하부 레디얼 동압 그루브(134)을 향하여 유동될 수 있다. 즉, 본 실시예에 따른 스핀들 모터(100)는 종국적으로 다운 펌핑 구조일 수 있다.
한편, 슬리브(130)는 스토퍼부재(160)의 상부에 배치되도록 연장 형성되는 플랜지부(135)를 구비할 수 있다. 그리고, 플랜지부(135)는 로터 허브(150)가 샤프트(120)로부터 이탈되는 것을 방지하는 역할을 수행한다.
또한, 슬리브(130)에는 슬리브(130)의 상부와 하부를 연결시키기 위한 순환홀(136)이 구비되며, 순환홀(136)은 스토퍼부재(160)와 슬리브(130)의 외주면에 의해 형성되는 공간과 연결될 수 있다.
이에 대하여 보다 자세하게 살펴보면, 슬리브(130)에는 플랜지부(135)의 하부에 형성되어 순환홀(136)과 연결되는 만입홈(137)이 구비될 수 있다.
그리고, 순환홀(136)은 만입홈(137)과 연결될 수 있도록 경사지게 형성될 수 있다. 즉, 순환홀(136)은 슬리브(130)와 커버부재(140)에 의해 형성되는 베어링 간극(C1)과 슬리브(130)와 로터 허브(150)에 의해 형성되는 베어링 간극(C1)을 연결하는 동시에 상기한 만입홈(137)에 연결될 수 있도록 경사지게 형성될 수 있다.
이에 따라, 순환홀(136)은 세 부분의 베어링 간극(C1)을 연결할 수 있다.
한편, 슬리브(130)의 하단부에는 커버부재(140)가 설치될 수 있도록 장착홈(138)이 형성될 수 있다.
커버부재(140)는 상기한 베이스부재(110), 슬리브(130)와 함께 스테이터(20)를 구성하는 고정부재로서, 슬리브(130)의 하단부에 설치되어 베어링 간극(C1)에 충진되는 윤활유체가 슬리브(130)의 하단부 측으로 누설되는 것을 방지하는 역할을 수행한다.
한편, 커버부재(140)는 슬리브(130)의 장착홈(138)에 접착제 또는/및 용접에 의해 접합될 수 있다.
로터 허브(150)는 샤프트(120)와 함께 로터(40)를 구성하는 회전부재로서, 샤프트(120)의 상단부에 결합되며, 슬리브(130)의 외측에 배치되도록 연장 형성되는 연장벽부(152)를 구비할 수 있다.
한편, 로터 허브(150)는 샤프트(120)의 상단부가 삽입되는 장착홀(154a)이 형성된 로터 허브 바디(154)와, 로터 허브 바디(154)의 가장자리로부터 축 방향 하측을 향하여 연장 형성되는 마그넷 장착부(156) 및 마그넷 장착부(156)의 끝단으로부터 반경방향 외측을 향하여 연장 형성되는 디스크 안착부(158)를 구비할 수 있다.
그리고, 마그넷 장착부(156)의 내부면에는 구동 마그넷(156a)이 설치되며, 구동 마그넷(156a)은 코일(102)이 권선되는 스테이터 코어(104)의 선단에 대향 배치된다.
한편, 구동 마그넷(156a)은 환고리 형상을 가질 수 잇으며, 원주방향을 따라 N극, S극이 교대로 착자되어 일정 세기의 자기력을 발생시키는 영구자석일 수 있다.
여기서, 로터 허브(150)의 회전 구동에 대하여 간략하게 살펴보면, 스테이터 코어(104)에 권선된 코일(102)에 전원이 공급되면, 구동 마그넷(156a)과 코일(102)이 권선된 스테이터 코어(104)와의 전자기적 상호작용에 의해 로터 허브(150)가 회전될 수 있는 구동력이 발생된다.
이에 따라, 로터 허브(150)가 회전되는 것이다. 그리고, 로터 허브(150)의 회전에 의해 로터 허브(150)가 고정 설치되는 샤프트(120)가 로터 허브(150)와 연동하여 회전될 수 있는 것이다.
그리고, 상기한 연장벽부(152)는 로터 허브 바디(154)의 저면으로부터 축방향 하측을 향하여 연장 형성되며, 스토퍼부재(160)가 설치될 수 있도록 연장벽부(152)는 단차지게 형성될 수 있다.
스토퍼부재(160)는 로터 허브(150)의 연장벽부(152)에 고정 설치되며, 슬리브(130)의 외주면과 기액계면이 형성되는 공간을 형성한다.
그리고, 윤활유체와 공기와의 계면이 형성될 수 있도록 스토퍼부재(160)의 내주면 및 이에 대향 배치되는 슬리브(130)의 외주면은 경사지게 형성될 수 있다.
그리고, 스토퍼부재(160)가 연장벽부(152)에 설치되는 경우 스토퍼부재(160)의 상부에는 슬리브(130)의 플랜지부(135)가 대향 배치될 수 있다. 이에 따라, 외부 충격시 스토퍼부재(160)가 연장벽부(152)에 지지되므로 로터 허브(150)가 샤프트(120)로부터 이탈되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 스토퍼부재(160)의 상면 및 플랜지부(135)의 저면 중 적어도 하나에는 스러스트 유체 동압을 발생시키기 위한 제2 스러스트 동압 그루브(162)가 형성될 수 있다.
이에 따라, 샤프트(120)의 회전시 스러스트 유체 동압을 발생시켜 로터 허브(150)의 회전을 보다 안정적으로 지지할 수 있다.
더하여, 제2 스러스트 동압 그루브(162)에 의해 윤활유체는 플랜지부(135)와 순환홀(136)을 따라 유동된다.
여기서, 윤활유체의 유동 경로에 대하여 살펴보도록 한다.
먼저, 도 5에 도시된 바와 같이 샤프트(120)의 회전 구동시 순환홀(136)의 하부로부터 상부를 향하여 유동되는 제1 순환(S1)과, 순환홀(136)로부터 플랜지부(135)와 스토퍼부재(160)가 형성하는 베어링 간극(C1) 측으로 윤활유체가 유동되는 제2 순환(S2)이 형성될 수 있다.
즉, 제1 순환(S1)의 유동 경로는 아래와 같다.
먼저, 상부 레디얼 동압 그루브(133) 측으로부터 하부 레디얼 동압 그루브(134) 측으로 윤활유체가 유동되고, 이후 순환홀(136)의 하부로부터 상부를 향하여 유동되며, 로터 허브(150)와 슬리브(130)의 상면에 의해 형성되는 베어링 간극(C1)에서는 반경방향 내측을 향하여 유동한다.
그리고, 제2 순환(S2) 유동경로는 이하와 같다. 제2 스러스트 동압 그루브(162)에 의해 제2 스러스트 동압 그루브(162) 측으로부터 플랜지부(135)와 연장벽부(152)에 의해 형성되는 베어링 간극(C1)으로 윤활유체가 유동되고, 이후 로터 허브(150)와 슬리브(130)의 상면에 의해 형성되는 베어링 간극(C1)에서는 반경방향 내측을 향하여 유동되며, 다음으로 순환홀(136)의 상부로부터 만입홈(137)로 윤활유체가 유동된다.
이와 같이, 제2 순환(S2)이 형성되므로, 음압의 발생 및 압력의 이상 상승 현상을 억제할 수 있는 것이다. 즉, 압력이 불안정하게 될 가능성이 있는 영역에 제2 순환(S2)이 형성되도록 함으로써 음압 발생 및 압력의 이상 상승현장을 저감시킬 수 있는 것이다.
그리고, 제2 순환(S2)에 의해 샤프트(120)의 회전 기동시 발생되는 기포가 보다 용이하게 외부로 배출될 수 있다. 즉, 순환홀(136)의 하부로부터 상부측으로 이동되는 기포는 만입홈(137)을 통해 제2 순환(S2)에 의해 유동되어 기액계면이 형성되는 공간으로 이동될 수 있다.
이에 따라, 기포의 배출이 용이하게 수행될 수 있는 것이다.
상기한 바와 같이, 스토퍼부재(160)가 연장벽부(152)에 설치됨으로써, 베어링 스팬 길이를 증가시킬 수 있으므로, 회전특성을 향상시킴과 동시에 소모전력을 감소시킬 수 있다.
여기서, 베어링 스팬 길이라 함은 상부 레디얼 동압 그루브(133)에 의해 윤활유체가 펌핑되면서 최대 동압이 발생되는 영역과 하부 레디얼 동압 그루브(134)에 의해 윤활유체가 펌핑되면서 최대 동압이 발생되는 영역과의 거리를 말한다.
즉, 스토퍼부재(160)를 연장벽부(152)에 설치함으로써, 상부 레디얼 동압 그루브(133)와 하부 레디얼 동압 그루브(134)의 이격 거리를 증가시킬 수 있으므로, 베어링 스팬 길이를 증가시킬 수 있는 것이다.
따라서, 회전특성을 향상시킴과 동시에 소모전력을 감소시킬 수 있다.
또한, 제1,2 스러스트 동압 그루브(122,162)를 통해, 다시 말해 더블 스러스트 구조를 통해 자력에 의한 로터 허브(150)를 베이스부재(110) 측으로 끌어들이는 힘(pulling force)이 불필요해지므로, 풀링 플레이트를 설치하지 않을 수 있어 제조비용을 저감시킬 수 있다.
그리고, 로터 허브(150)를 베이스부재(110) 측으로 끌어들이는 힘, 즉 풀링력이 불필요하므로, 풀링력의 발생을 위한 전력 손실을 저감시켜 소비전력을 저감시킬 수 있다.
더하여, 순환홀(136)을 통해 슬리브(130)의 상,하부 및 슬리브(130)의 외주면을 연결시킬 수 있어 음압 발생 및 압력의 이상 상승 현상의 발생을 방지할 수 있다.
나아가, 상기와 같이 연결되는 순환홀(136)을 통해 기포 배출이 용이할 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 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 스핀들 모터를 나타내는 개략 단면도이고, 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 스핀들 모터의 작동을 설명하기 위한 설명도이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 스핀들 모터(200)는 일예로서, 베이스부재(210), 샤프트(220), 슬리브(230), 커버부재(240), 로터 허브(250) 및 스토퍼부재(260)를 포함하여 구성될 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 스핀들 모터(200)에 구비되는 베이스부재(210), 샤프트(220), 커버부재(240), 로터 허브(250) 및 스토퍼부재(260)는 상기한 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터(100)에 구비되는 베이스부재(110), 샤프트(120), 커버부재(140), 로터 허브(150) 및 스토퍼부재(160)와 실질적으로 동일한 구성에 해당되므로 여기서는 자세한 설명을 생략하고 상기한 설명에 갈음하기로 한다.
슬리브(230)는 윤활유체가 충진되는 베어링 간극(C1)을 형성한다.
한편, 슬리브(230)는 베이스부재(210)의 설치부(212)에 삽입되어 고정 설치될 수 있다. 즉, 슬리브(230)의 외주면이 설치부(212)의 내주면에 접착제에 의해 접합될 수 있다.
또한, 슬리브(230)에는 샤프트(220)가 삽입 배치되는 축공(232)이 형성될 수 있다. 그리고, 샤프트(220)가 슬리브(230)의 축공(232)에 삽입 배치되는 경우 슬리브(230)의 내주면과 샤프트(220)의 외주면은 소정 간극 이격되어 베어링 간극(C1)을 형성한다.
여기서, 베어링 간극(C1)에 대하여 보다 자세하게 살펴보기로 한다. 상기한 바와 같이 슬리브(230)는 윤활유체가 충진되는 베어링 간극(C1)을 형성하는데, 이 베어링 간극(C1)은 샤프트(220)와 슬리브(230)에 의해 형성되는 간극과, 슬리브(230)의 상단부와 로터 허브(250)에 의해 형성되는 간극, 슬리브(230)와 스토퍼부재(260)에 의해 형성되는 간극, 커버부재(240)와 슬리브(230)에 의해 형성되는 간극 및 커버부재(240)와 샤프트(220)의 저면에 의해 형성되는 간극을 말한다.
그리고, 본 실시예에 따른 스핀들 모터(200)는 베어링 간극(C1)의 전체에 윤활유체가 충진되는 구조를 채용하고 있으며, 이러한 구조를 풀필(Full-fill) 구조라고도 한다.
한편, 슬리브(230)의 내주면에는 샤프트(220)의 회전 구동시 유체 동압을 형성하기 위한 상,하부 레디얼 동압 그루브(233,234)가 형성될 수 있다. 그리고, 상,하부 레디얼 동압 그루브(233,234)는 소정 간격 이격되어 배치될 수 있으며, 헤링본 또는 스파이럴 형상을 가질 수 있다.
또한, 샤프트(220)의 회전 구동시 윤활유체는 상부 레이얼 동압 그루브(233) 측으로부터 하부 레디얼 동압 그루브(234)을 향하여 유동될 수 있다. 즉, 본 실시예에 따른 스핀들 모터(200)는 종국적으로 다운 펌핑 구조일 수 있다.
한편, 슬리브(230)는 스토퍼부재(260)의 상부에 배치되도록 연장 형성되는 플랜지부(235)를 구비할 수 있다. 그리고, 플랜지부(235)는 로터 허브(250)가 샤프트(220)로부터 이탈되는 것을 방지하는 역할을 수행한다.
또한, 슬리브(230)에는 슬리브(230)의 상부와 하부를 연결시키기 위한 순환홀(236)이 구비되며, 순환홀(236)은 스토퍼부재(260)와 슬리브(230)의 외주면에 의해 형성되는 공간과 연결될 수 있다.
그리고, 순환홀(236)은 슬리브(230)의 상부와 하부를 연결시키기 위한 제1 순환홀(236a)과, 일단이 제1 순환홀(236a)에 연결되며 타단이 스토퍼부재(260)와 슬리브(230)의 외주면에 의해 형성되는 공간과 연결되는 제2 순환홀(236b)로 구성될 수 있다.
즉, 제1 순환홀(236a)은 축 방향으로 형성될 수 있으며, 제2 순환홀(236b)은 제1 순환홀(236a)과, 스토퍼부재(260)와 슬리브(230)의 외주면에 의해 형성되는 공간을 연결할 수 있도록 반경방향으로 형성될 수 있다.
이에 따라, 순환홀(236)은 세 부분의 베어링 간극(C1)을 연결할 수 있다.
한편, 슬리브(230)의 하단부에는 커버부재(240)가 설치될 수 있도록 장착홈(238)이 형성될 수 있다.
여기서, 윤활유체의 유동 경로에 대하여 살펴보도록 한다.
먼저, 샤프트(220)의 회전 구동시 제1 순환홀(236a)의 하부로부터 상부를 향하여 유동되는 제1 순환(S1)과, 제2 순환홀(236b)로부터 플랜지부(235)와 스토퍼부재(260)가 형성하는 베어링 간극(C1) 측으로 윤활유체가 유동되는 제2 순환(S2)이 형성될 수 있다.
즉, 제1 순환(S1)의 유동 경로는 아래와 같다.
먼저, 상부 레디얼 동압 그루브(233) 측으로부터 하부 레디얼 동압 그루브(234) 측으로 윤활유체가 유동되고, 이후 제1 순환홀(236a)의 하부로부터 상부를 향하여 유동되며, 로터 허브(250)와 슬리브(230)의 상면에 의해 형성되는 베어링 간극(C1)에서는 반경방향 내측을 향하여 유동한다.
그리고, 제2 순환(S2) 유동경로는 이하와 같다. 제2 스러스트 동압 그루브(262)에 의해 제2 스러스트 동압 그루브(262) 측으로부터 플랜지부(235)와 연장벽부(252)에 의해 형성되는 베어링 간극(C1)으로 윤활유체가 유동되고, 이후 로터 허브(250)와 슬리브(230)의 상면에 의해 형성되는 베어링 간극(C1)에서는 반경방향 내측을 향하여 유동되며, 다음으로 제1 순환홀(236a)의 상부로부터 제2 순환홀(236b)로 유체가 유동된다.
이와 같이, 제2 순환(S2)이 형성되므로, 음압의 발생을 억제할 수 있는 것이다. 즉, 음압이 발생되는 영역에 제2 순환(S2)이 형성되도록 함으로써 음압 발생을 저감시킬 수 있는 것이다.
그리고, 제2 순환(S2)에 의해 샤프트(220)의 회전 기동시 발생되는 기포가 보다 용이하게 외부로 배출될 수 있다. 즉, 제1 순환홀(236a)의 하부로부터 상부측으로 이동되는 기포는 제2 순환홀(236b)을 통해 유동되어 기액계면이 형성되는 공간으로 이동될 수 있다.
이에 따라, 기포의 배출이 용이하게 수행될 수 있는 것이다.
상기한 바와 같이, 스토퍼부재(260)가 연장벽부(252)에 설치됨으로써, 베어링 스팬 길이를 증가시킬 수 있으므로, 회전특성을 향상시킴과 동시에 소모전력을 감소시킬 수 있다.
여기서, 베어링 스팬 길이라 함은 상부 레디얼 동압 그루브(233)에 의해 윤활유체가 펌핑되면서 최대 동압이 발생되는 영역과 하부 레디얼 동압 그루브(234)에 의해 윤활유체가 펌핑되면서 최대 동압이 발생되는 영역과의 거리를 말한다.
즉, 스토퍼부재(260)를 연장벽부(252)에 설치함으로써, 상부 레디얼 동압 그루브(233)와 하부 레디얼 동압 그루브(234)의 이격 거리를 증가시킬 수 있으므로, 베어링 스팬 길이를 증가시킬 수 있는 것이다.
따라서, 회전특성을 향상시킴과 동시에 소모전력을 감소시킬 수 있다.
또한, 제1,2 스러스트 동압 그루브(222,262)를 통해, 다시 말해 더블 스러스트 구조를 통해 자력에 의한 로터 허브(250)를 베이스부재(210) 측으로 끌어들이는 힘(pulling force)이 불필요해지므로, 풀링 플레이트를 설치하지 않을 수 있어 제조비용을 저감시킬 수 있다.
그리고, 로터 허브(250)를 베이스부재(210) 측으로 끌어들이는 힘, 즉 풀링력이 불필요하므로, 풀링력의 발생을 위한 전력 손실을 저감시켜 소비전력을 저감시킬 수 있다.
더하여, 순환홀(236)을 통해 슬리브(230)의 상,하부 및 슬리브(230)의 외주면을 연결시킬 수 있어 음압 발생 및 압력의 이상 상승 현상의 발생을 방지할 수 있다.
나아가, 상기와 같이 연결되는 순환홀(236)을 통해 기포 배출이 용이할 수 있다.
100, 200 : 스핀들 모터
110, 210 : 베이스부재
120, 220 : 샤프트
130, 230 : 슬리브
140, 240 : 커버부재
150, 250 : 로터 허브
160, 260 : 스토퍼부재

Claims (10)

  1. 샤프트;
    상기 샤프트를 회전 가능하게 지지하며, 윤활유체가 충진되는 베어링 간극을 형성하는 슬리브;
    상기 슬리브의 하단부에 설치되는 커버부재;
    상기 샤프트의 상단부에 결합되며, 상기 슬리브의 외측에 배치되도록 연장 형성되는 연장벽부를 구비하는 로터 허브; 및
    상기 로터 허브의 연장벽부에 고정 설치되며, 상기 슬리브의 외주면과 기액계면이 형성되는 공간을 형성하는 스토퍼부재;
    를 포함하며,
    상기 슬리브에는 상기 슬리브의 상부와 하부를 연결시키기 위한 순환홀이 구비되며, 상기 순환홀은 상기 스토퍼부재와 상기 슬리브의 외주면에 의해 형성되는 공간과 연결되는 스핀들 모터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 순환홀은 경사지게 형성되는 스핀들 모터.
  3. 제1항에 있어서, 상기 슬리브는
    상기 스토퍼부재의 상부에 배치되도록 연장 형성되는 플랜지부를 구비하는 스핀들 모터.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 슬리브에는 플랜지부의 하부에 형성되어 상기 순환홀과 연결되는 만입홈이 구비되는 스핀들 모터.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 샤프트의 저면 및 상기 커버부재의 상면 중 적어도 하나에는 스러스트 유체 동압을 발생시키기 위한 제1 스러스트 동압 그루브가 형성되는 스핀들 모터.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 플랜지부의 저면 및 상기 스토퍼부재의 상면 중 적어도 하나에는 스러스트 유체 동압을 발생시키기 위한 제2 스러스트 동압 그루브가 형성되는 스핀들 모터.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 샤프트의 회전 구동시 상기 순환홀의 하부로부터 상부를 향하여 윤활유체가 유동되는 제1 순환과, 상기 순환홀로부터 상기 플랜지부와 상기 스토퍼부재가 형성하는 베어링 간극측으로 윤활유체가 유동되는 제2 순환이 형성되는 스핀들 모터.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 슬리브의 내주면에는 상기 샤프트의 회전 구동시 유체 동압을 형성하기 위한 상,하부 레디얼 동압 그루브가 형성되며,
    윤활유체는 상기 상부 레디얼 동압 그루브로부터 상기 하부 레디얼 동압 그루브를 향하여 유동되는 스핀들 모터.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 순환홀은 상기 슬리브의 상부와 하부를 연결시키는 제1 순환홀과, 일단이 상기 제1 순환홀에 연결되며 타단이 상기 스토퍼부재와 상기 슬리브의 외주면에 의해 형성되는 공간과 연결되는 제2 순환홀로 구성되는 스핀들 모터.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 샤프트의 회전 구동시 상기 제1 순환홀의 하부로부터 상부를 향하여 윤활유체가 유동되는 제1 순환과, 상기 제2 순환홀로부터 상기 플랜지부와 상기 스토퍼부재가 형성하는 베어링 간극측으로 윤활유체가 유동되는 제2 순환이 형성되는 스핀들 모터.
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