KR20130071164A - 유체 동압 베어링 어셈블리 및 이를 포함하는 모터 - Google Patents

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김주호
신현호
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삼성전기주식회사
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Abstract

본 발명은 유체 동압 베어링 어셈블리 및 이를 포함하는 모터에 관한 것으로서, 고정부재 및 상기 고정부재와의 사이에 형성하는 베어링 간극에 오일이 충진되고, 상기 고정부재에 상대 회전하는 회전부재를 포함하고, 상기 고정부재는, 상기 베어링 간극이 형성되는 부분에서 상기 회전부재와 마주보는 부분에 적어도 하나의 기포 포집홈을 구비하는 유체 동압 베어링 어셈블리를 포함할 수 있다.

Description

유체 동압 베어링 어셈블리 및 이를 포함하는 모터{Hydrodynamic bearing assembly and motor including the same}
본 발명은 유체 동압 베어링 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 모터가 사용된다.
소형의 모터는 유체 동압 베어링 어셈블리가 이용되고 있으며, 상기 유체 동압 베어링 어셈블리의 회전부재와 고정부재 사이는 일정간격 이격하도록 하여 베어링 간극을 형성되고, 상기 베어링 간극에 오일이 개재되어 상기 오일에서 생기는 유체 압력으로 회전부재를 지지하게 된다.
또한, 유체 동압 베어링 어셈블리를 채용하는 있는 스핀들 모터는 유체의 표면장력 및 모세관 현상을 이용하여 상기 유체의 실링부를 구성하고 있으며, 상기 실링부에 있어서 안정성이라는 측면은 중요한 인자 중 하나이다.
그러나, 오일을 베어링 간극에 주입하는 경우, 모터의 지속적인 작동, 캐비테이션의 발생 등에 의해 오일의 내부에는 기포가 발생할 수 있으며, 이러한 기포는 모터의 구동 안정성을 저하시킨다는 문제가 있다.
이하, 기재된 선행기술문헌에서 선행기술문헌 1은 순환에 의해 기포를 배출할 수 있는 순환홀을 구비하는 모터가 개시된다.
일본공개특허공보 제2004-270820호
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 윤활 유체 내에 존재할 수 있는 기포를 통제할 수 있도록 하여 모터의 구동 안정성을 확보할 수 있도록 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리는 고정부재; 및 상기 고정부재와의 사이에 형성되는 베어링 간극에 오일이 충진되고, 상기 고정부재에 상대 회전하는 회전부재;를 포함하고, 상기 고정부재는, 상기 베어링 간극이 형성되는 부분에서 상기 회전부재와 마주보는 부분에 적어도 하나의 기포 포집홈을 구비할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리에서 상기 기포 포집홈은 원주방향을 따라 환형의 링 형상으로 구비될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리에서 상기 고정부재와 상기 회전부재와 마주보는 부분에는, 상기 고정부재 및 상기 회전부재 중 적어도 하나에 상기 회전부재의 회전 구동시 유체 동압을 형성하기 위한 상,하부 래디얼 동압홈가 형성되며, 상기 기포 포집홈은 상기 상,하부 래디얼 동압홈 사이에 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리에서 상기 상,하부 래디얼 동압홈 사이에는 상기 고정부재 및 상기 회전부재 중 적어도 하나에 상기 고정부재와 상기 회전부재의 베어링 간극이 다른 부분보다 넓게 형성되도록 홈 형상의 리저버부가 구비되고, 상기 기포 포집홈은 상기 리저버부에 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리에서 상기 기포 포집홈 내부의 조도는 다른 부분보다 크게 구비될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리에서 상기 기포 포집홈 내부에는 소수성 물질이 도포 또는 부착될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리에서 상기 기포 포집홈은 상기 베어링 간극이 형성되는 부분 중 상대적으로 유체 압력이 낮게 형성되는 부분에 구비될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리는 샤프트; 및 상기 샤프트가 회전 가능하게 끼워지고, 상기 샤프트와의 사이에 형성하는 베어링 간극에 오일이 채워지는 슬리브;를 포함하고, 상기 슬리브는, 상기 베어링 간극이 형성되는 부분에서 상기 샤프트와 마주보는 부분에 적어도 하나의 기포 포집홈을 구비할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리는 베이스부재에 직접 또는 간접적으로 고정 설치되는 샤프트; 및 상기 샤프트에 회전 가능하게 설치되고, 상기 샤프트와의 사이에 형성하는 베어링 간극에 오일이 채워지는 슬리브;를 포함하고, 상기 샤프트는, 상기 베어링 간극이 형성되는 부분에서 상기 슬리브와 마주보는 부분에 적어도 하나의 기포 포집홈을 구비할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터는 고정부재 및 상기 고정부재와의 사이에 형성하는 베어링 간극에 오일이 충진되고, 상기 고정부재에 상대 회전하는 회전부재를 포함하고, 상기 베어링 간극이 형성되는 부분에서, 상기 고정부재는 상기 회전부재와 마주보는 부분에 적어도 하나의 기포 포집홈을 구비하는 유체 동압 베어링 어셈블리; 상기 고정부재 또는 회전부재의 외측 방향에 결합하며 회전 구동력을 발생시키기 위한 코일이 권선되는 코어를 구비하는 스테이터; 및 상기 스테이터에 대해 회전 가능하도록 상기 회전부재에 고정되며, 상기 코일과 대면하는 마그네트가 일면에 장착되는 허브;를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리 및 모터를 이용하면 윤활 유체 내에 존재할 수 있는 기포를 통제할 수 있으므로 모터의 구동 안정성을 확보할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터를 나타내는 개략 단면도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터의 일 구성인 슬리브의 단면 사시도이며,
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 모터를 나타내는 개략 단면도이고,
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 모터의 일 구성인 샤프트의 단면 사시도이며,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 모터를 이용하는 디스크 구동장치의 개략 단면도이다.
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 모터를 나타내는 개략 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터의 일 구성인 슬리브의 단면 사시도이다.
도 1 내지 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 모터(100)는 샤프트(111)와 슬리브(112)를 포함하는 유체 동압 베어링 어셈블리(110), 허브(121)를 포함하는 로터(120) 및 코일(132)이 권선되는 코어(131)를 포함하는 스테이터(130)를 포함할 수 있다.
유체 동압 베어링 어셈블리(110)는 샤프트(111), 슬리브(112), 스토퍼(111a) 및 허브(121)를 포함할 수 있으며, 상기 허브(121)는 후술할 로터(120)를 구성하는 구성인 동시에 상기 유체 동압 베어링 어셈블리(110)를 구성하는 구성일 수 있다.
우선, 방향에 대한 용어를 정의하면, 축방향은 도 1에서 볼 때, 상기 샤프트(111)를 기준으로 상하 방향을 의미하며, 반경방향 외측 및 내측 방향은 상기 샤프트(111)를 기준으로 상기 허브(121)의 외측단 방향 또는 상기 허브(121)의 외측단을 기준으로 상기 샤프트(111)의 중심방향을 의미할 수 있다.
아울러, 이하 설명에서 회전부재는 샤프트(111), 허브(121)를 포함하는 로터(120), 이에 장착되는 마그네트(125) 등을 포함하는 회전하는 부재이며, 고정부재는 상기 회전부재를 제외한 나머지 부재로 슬리브(112), 스테이터(130), 베이스 등 상기 회전부재에 상대적으로 고정되어 있는 부재일 수 있다.
또한, 오일의 계면에서 외부와 연통로는 오일계면에서 모터의 외부와 연결되는 통로를 의미하며 상기 연통로로 공기의 출입이 가능할 수 있다.
상기 슬리브(112)는 상기 샤프트(111)의 상단이 축방향 상측으로 돌출되도록 상기 샤프트(111)를 지지할 수 있다. 상기 슬리브(112)는 Cu-Fe계 합금 분말 또는 SUS계 분말을 소결하여 형성될 수 있다. 다만, 이에 한정하는 것은 아니며 다양한 방식으로 제조가 가능하다.
여기서, 상기 샤프트(111)는 상기 슬리브(112)의 축공과 미소 간극을 가지도록 삽입되어 베어링 간극(C)의 역할을 하고, 상기 베어링 간극에는 오일이 충전되며 상기 샤프트(111)의 외경 및 상기 슬리브(112)의 내경 중 적어도 하나에 상하로 구비되는 래디얼 동압홈(114)에 의해 로터(120)의 회전을 부드럽게 지지할 수 있다.
상기 래디얼 동압홈(114)은 상기 슬리브(112)의 축공의 내부인 상기 슬리브(112)의 내측면에 형성되며, 상기 샤프트(111)의 회전 시에 상기 샤프트(111)가 상기 슬리브(112)와 소정 간격 이격된 상태로 부드럽게 회전할 수 있도록 압력을 형성시키게 된다.
다만, 상기 래디얼 동압홈(114)은 상기 언급한 바와 같이 상기 슬리브(112)의 내측면에 마련되는 것에 한정하지 않으며, 상기 샤프트(111)의 외경부에 마련되는 것도 가능하며, 갯수도 제한이 없다는 것을 밝혀둔다.
상기 래디얼 동압홈(114)은 헤링본 형상, 스파이럴 형상 및 나사선 형상 중 어느 하나일 수 있으며, 래디얼 동압을 발생시키는 형상이라면 그 형상에는 제한이 없다.
상기 슬리브(112)에는 슬리브(112)의 상부와 하부를 연통하도록 형성되는 순환홀(117)을 구비하여, 유체 동압 베어링 어셈블리(110) 내부의 오일의 압력을 분산시켜 평형을 유지할 수 있도록 할 수 있으며, 상기 유체 동압 베어링 어셈블리(110) 내부에 존재하는 기포 등을 순환에 의해 배출되도록 이동시킬 수 있다.
여기서, 상기 슬리브(112)의 하단에는 상기 샤프트(111)의 하단부에 반경방향 외측으로 돌출되도록 구비되는 스토퍼(111a)가 구비되어 스토퍼(111a)가 상기 슬리브(112)의 하단면에 걸림되어 샤프트(111) 및 로터(120)의 부상을 제한하도록 할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에서 고정부재에 해당하는 상기 슬리브(112)는 내주면에 적어도 하나의 기포 포집홈(116)을 구비할 수 있다. 상기 기포 포집홈(116)은 상기 슬리브(112)의 내주면에 원주방향을 따라 환형의 링 형상으로 구비될 수 있으며, 하나 또는 둘 이상이 구비될 수 있다.
고정부재(본 실시예에서 슬리브)에 회전 가능하게 구비되는 회전부재(본 실시예에서 샤프트)가 회전하면 베어링 간극에서 회전부재에서 고정부재 방향으로 유체의 속도가 느려지는 속도 구배가 형성될 수 있다. 이러한 속도 구배 때문에 고정부재에 가까운 유체는 회전부재에 가까운 유체보다 상대적으로 느린 속도로 이동하기 때문에 표면장력에 의해 고정부재에 기포 포집홈(116)이 구비되는 경우에 기포가 기포 포집홈(116)에 포집되기 용이할 수 있다.
아울러, 상술한 바와 같이 상기 슬리브(112)의 내주면 또는 상기 샤프트(111)의 외주면 중 적어도 어느 하나에는 샤프트(111)의 회전 구동시 유체 동압을 형성하기 위한 상,하부 래디얼 동압홈(114)이 형성되며, 상기 기포 포집홈(116)은 상기 상,하부 래디얼 동압홈(114) 사이에 형성될 수 있다.
나아가, 상기 상,하부 래디얼 동압홈(114) 사이에는 베어링 간극이 다른 부분보다 넓게 형성되는 리저버부(115)가 구비되고, 상기 기포 포집홈(116)은 상기 리저버부(115)에 형성될 수 있다. 즉, 상기 기포 포집홈(116)은 상기 베어링 간극이 형성되는 부분 중 상대적으로 압력이 낮게 형성되는 부분에 구비되도록 할 수 있다.
또한, 상기 기포 포집홈(116) 내부에는 소수성(hydrophobic) 물질이 도포 또는 부착되어 기포의 포집이 용이하도록 할 수 있다. 나아가, 상기 기포 포집홈(116) 내부의 조도는 다른 부분보다 크게(거칠게) 구비되게 할 수 있다. 이렇게 하면 기포 포집홈(116)의 내부가 소수성을 띄게 되어 기포의 포집이 용이할 수 있다.
또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 기포 포집홈(116)의 측면이 축공과 이루는 경사각인 θ1 및 θ2 중 적어도 어느 하나는 90도 이상으로 구비되도록 할 수 있다. 이러한 구조로 형성하면 기포 포집홈(116)의 내부로 들어갈수록 홈의 단면이 작아지기 때문에 홈 내부로 들어간 기포가 빠르게 원주방향으로 퍼지는 효과가 있으므로 기포 가둠 효과를 상승시킬 수 있다.
한편, 상기 슬리브(112)의 축방향 하부에는 간극을 유지한 상태로 상기 슬리브(112)와 결합하며, 상기 간극에는 오일을 수용하는 베이스 커버(113)가 결합될 수 있다.
상기 베이스 커버(113)는 상기 슬리브(112) 사이의 간극에 오일을 수용하여 그 자체로서 상기 샤프트(111)의 하면을 지지하는 베어링으로서의 기능을 수행할 수 있다.
허브(121)는 샤프트(111)와 결합하며, 상기 샤프트(111)와 연동하여 회전하는 회전부재로 유체 동압 베어링 어셈블리(110)를 구성하는 구성인 동시에 로터(120)를 구성할 수 있으므로, 이하 로터(120)에서 자세히 설명한다.
로터(120)는 스테이터(130)에 대하여 회전 가능하게 구비되는 회전 구조물이며, 후술할 코어(131)와 일정 간격을 두고 서로 대응되는 환고리형의 마그네트(125)를 외주면에 구비하는 허브(121)를 포함할 수 있다.
다시 말하면, 상기 허브(121)는 상기 샤프트(111)에 결합되어 상기 샤프트(111)와 연동하여 회전하는 회전부재일 수 있다.
여기서, 상기 마그네트(125)는 원주방향으로 N극, S극이 교대로 착자되어 일정 세기의 자기력을 발생시키는 영구자석으로 구비될 수 있다.
또한, 상기 허브(121)는 샤프트(111)의 상단에 고정되도록 하는 제1 원통형 벽부(122), 상기 제1 원통형 벽부(122)의 단부로부터 반경방향 외측으로 연장 형성되는 원판부(123), 상기 원판부(123)의 반경방향 외측 단부에서 하향 돌출되는 제2 원통형 벽부(124)를 포함할 수 있으며, 상기 제2 원통형 벽부(124)의 내주면에는 상기 마그네트(125)가 결합될 수 있다.
상기 허브(121)는 상기 슬리브(112)의 상측 외측부와 대응되도록 축방향 하측으로 연장되어 형성되는 주벽부(116)를 구비할 수 있다.
또한, 상기 주벽부(116)의 내주면은 테이퍼지게 형성되어 상기 슬리브(112)의 외측면과의 간격이 축방향 하부로 갈수록 넓어지도록 하여 오일의 실링이 용이하도록 할 수 있다. 또한, 상기 슬리브(112)의 외주면을 테이퍼지도록 형성하여 오일의 실링이 용이하도록 할 수도 있다.
스테이터(130)는 코일(132), 코어(131) 및 베이스 부재(133)를 포함할 수 있다.
다시 말하면, 상기 스테이터(130)는 전원인가 시 일정크기의 전자기력을 발생시키는 코일(132) 및 상기 코일(132)이 권선되는 복수 개의 코어(131)를 구비하는 고정 구조물일 수 있다.
상기 코어(131)는 패턴회로가 인쇄된 인쇄회로기판(미도시)이 구비되는 베이스 부재(133)의 상부에 고정 배치되고, 상기 권선코일(132)과 대응하는 베이스 부재(133)의 상면에는 상기 권선코일(132)을 하부로 노출시키도록 일정크기의 코일공이 복수개 관통형성될 수 있으며, 상기 권선코일(132)은 외부전원이 공급되도록 상기 인쇄회로기판(미도시)과 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 베이스 부재(133)는 상기 슬리브(112)의 외주면이 고정되고, 상기 코일(132)이 권선되는 코어(131)가 삽입될 수 있으며, 상기 베이스 부재(133)의 내면 혹은 상기 슬리브(112)의 외면에 접착제를 도포하여 조립될 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 모터를 나타내는 개략 단면도이고, 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 모터의 일 구성인 샤프트의 단면 사시도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 스핀들 모터(200)는 베이스부재(210), 하부 스러스트부재(220), 샤프트(230), 슬리브(240), 로터 허브(250) 및 상부 스러스트부재(260)를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 유체 동압 베어링 어셈블리는 샤프트(230), 슬리브(240), 상,하부 스러스트 부재(220)(260) 및 로터 허브(250)를 포함하는 구성일 수 있다.
여기서, 먼저 방향에 대한 용어를 정의하면, 축 방향은 도 3에서 볼 때, 상,하 방향, 즉 샤프트(230)의 하부측으로부터 상부측을 향하는 방향 또는 샤프트(230)의 하부측으로부터 상부측을 향하는 방향을 의미하고, 반경 방향은 도 3에서 볼 때, 좌,우 방향, 즉 샤프트(230)로부터 로터 허브(250)의 외주면을 향하는 방향 또는 로터 허브(250)의 외주면으로부터 샤프트(230)를 향하는 방향을 의미하고, 원주 방향은 회전 중심에서 소정 거리 이격하는 반경을 갖는 원의 원주를 따라 회전되는 방향을 의미한다.
아울러, 이하 설명에서 회전부재는 슬리브(240), 로터 허브(250) 및 이에 장착되는 마그네트(280) 등을 포함하는 회전하는 부재이며, 고정부재는 상기 회전부재를 제외한 나머지 부재로 샤프트(230), 상,하부 스러스트 부재(220)(260) 및 베이스부재(210) 등 상기 회전부재에 상대적으로 고정되어 있는 부재일 수 있다.
베이스부재(210)는 로터 허브(250)와 함께 소정 공간를 형성토록 장착홈(212)을 구비할 수 있다. 그리고, 베이스부재(210)는 축방향 상부측으로 연장 형성되어 외주면에 스테이터 코어(202)가 설치되는 결합부(214)를 구비할 수 있다.
또한, 결합부(214)의 외주면에는 스테이터 코어(202)가 안착되어 설치될 수 있도록 안착면(214a)이 구비될 수 있다. 그리고, 결합부(214)에 안착된 스테이터 코어(202)는 상기한 베이스부재(210)의 장착홈(212) 상부에 배치될 수 있다.
샤프트(230)는 베이스부재(210)에 고정 설치된다. 즉, 샤프트(230)의 하단부가 베이스부재(210)에 형성된 설치홀(210a)에 삽입되도록 설치될 수 있다. 또한, 샤프트(230)의 하단부는 베이스부재(210)의 내부면과 접착제 또는/및 용접에 의해 접합될 수 있다. 이에 따라, 샤프트(230)가 고정될 수 있다.
한편, 샤프트(230)는 이하 설명할 상부 및 하부 스러스트부재(260)(220), 베이스부재(210)와 함께 고정부재, 즉 스테이터에 포함되는 구성일 수 있다.
샤프트(230)의 상면에는 덮개부재(미도시)가 고정 설치될 수 있도록 결합수단, 예를 들어 나사가 체결되는 나사부가 구비될 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에서 고정부재에 해당하는 상기 샤프트(230)는 외주면에 적어도 하나의 기포 포집홈(233)을 구비할 수 있다. 상기 기포 포집홈(233)은 상기 샤프트(230)의 외주면에 원주방향을 따라 환형의 링 형상으로 구비될 수 있으며, 하나 또는 둘 이상이 구비될 수 있다.
아울러, 상술한 바와 같이 상기 샤프트(230)의 외주면 또는 상기 슬리브(240)의 내주면 중 적어도 어느 하나에는 슬리브(240)의 회전 구동시 유체 동압을 형성하기 위한 상,하부 래디얼 동압홈(241)이 형성되며, 상기 기포 포집홈(233)은 상기 상,하부 래디얼 동압홈(241) 사이에 형성될 수 있다.
나아가, 상기 상,하부 래디얼 동압홈(241) 사이에는 베어링 간극이 다른 부분보다 넓게 형성되는 리저버부(231)가 구비되고, 상기 기포 포집홈(233)은 상기 리저버부(231)에 형성될 수 있다. 즉, 상기 기포 포집홈(233)은 상기 베어링 간극이 형성되는 부분 중 상대적으로 압력이 낮게 형성되는 부분에 구비되도록 할 수 있다.
고정부재(본 실시예에서 샤프트)에 회전 가능하게 구비되는 회전부재(본 실시예에서 슬리브)가 회전하면 베어링 간극에서 회전부재에서 고정부재 방향으로 유체의 속도가 느려지는 속도 구배가 형성될 수 있다. 이러한 속도 구배 때문에 고정부재에 가까운 유체는 회전부재에 가까운 유체보다 상대적으로 느린 속도로 이동하기 때문에 표면장력에 의해 고정부재에 기포 포집홈(233)이 구비되는 경우에 기포가 기포 포집홈(233)에 포집되기 용이할 수 있다.
또한, 상기 기포 포집홈(233) 내부에는 소수성(hydrophobic) 물질이 도포 또는 부착되어 기포의 포집이 용이하도록 할 수 있다. 나아가, 상기 기포 포집홈(233) 내부의 조도는 다른 부분보다 크게(거칠게) 구비되게 할 수 있다. 이렇게 하면 기포 포집홈(233)의 내부가 소수성을 띄게 되어 기포의 포집이 용이할 수 있다.
또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 기포 포집홈(233)의 측면이 축공과 이루는 경사각인 θ2 및 θ3 중 적어도 어느 하나는 90도 이상으로 구비되도록 할 수 있다. 이러한 구조로 형성하면 기포 포집홈(233)의 내부로 들어갈수록 홈의 단면이 작아지기 때문에 홈 내부로 들어간 기포가 빠르게 원주방향으로 퍼지는 효과가 있으므로 기포 가둠 효과를 상승시킬 수 있다.
슬리브(240)는 샤프트(230)에 회전 가능하게 설치될 수 있다. 이를 위해 슬리브(240)는 샤프트(230)가 삽입되는 관통홀(241)로 구비되는 축받침부를 구비할 수 있다. 한편, 슬리브(240)가 샤프트(230)에 설치되는 경우 슬리브(240)의 내주면과 샤프트(230)의 외주면은 소정 간격 이격 배치되어 베어링 간극(B)을 형성할 수 있다. 그리고, 이 베어링 간극(B)에 윤활유체가 충진될 수 있다.
아울러, 상기 슬리브(240)는 이하 설명할 상부 및 하부 스러스트부재(260)(220)가 수납되는 상부 및 하부 홈부(248)(249)가 구비될 수 있다. 상기 상부 및 하부 홈부(248)(249)는 각각 홈부 바닥(248a)(249a) 및 홈부 측벽(248b)(249b)에 의해 형성될 수 있다. 본 실시예에서 홈부 바닥이라는 용어는 상기 홈부(248)(249)에 있어서 축방향과 수직하게 형성되는 면을 의미할 수 있으며, 홈부 측벽은 상기 축방향과 나란하게 형성되는 면을 의미할 수 있다.
또한, 슬리브(240)의 내부면에는 슬리브(240)의 회전시 베어링 간극(B)에 충진된 윤활유체를 매개로 하여 유체 동압을 발생시키기 위한 래디얼 동압홈(241)이 형성될 수 있다. 즉, 래디얼 동압홈(241)은 도 3에 도시된 바와 같이, 상부와 하부에 구비될 수 있다.
다만, 래디얼 동압홈은 슬리브(240)의 내부면에 형성되는 경우로 한정되지 않으며, 샤프트(230)의 외주면에 형성될 수도 있으며, 헤링본, 스파이럴, 나사선 형상 등 다양한 형상으로 구비될 수 있다.
또한, 상기 슬리브(240)는 상기 슬리브(240)의 상부 홈부(248)와 하부 홈부(249)를 연통하는 순환홀(247)을 더 구비할 수 있다. 상기 순환홀(247)은 베어링 간극(B)의 윤활유체에 포함된 기포를 외부로 배출할 수 있으며, 윤활유체의 순환을 용이하게 할 수 있다.
로터 허브(250)는 슬리브(240)에 결합되어 슬리브(240)와 연동하여 회전된다.
로터 허브(250)는 슬리브(240)가 내부에 삽입 배치되는 삽입부(252a)가 형성된 로터 허브 바디(252)와, 로터 허브 바디(252)의 가장자리로부터 연장 형성되어 내부면에 마그넷 어셈블리(280)가 장착되는 장착부(254) 및 장착부(254)의 끝단으로부터 반경방향 외측을 향해 연장 형성되는 연장부(256)를 구비할 수 있다.
한편, 로터 허브 바디(252)의 내부면은 슬리브(240)의 외부면에 접합될 수 있다. 즉, 슬리브(240)의 접합면(245)에 로터 허브 바디(252)의 내부면이 접착제에 의해 또는/및 용접에 의해 접합될 수 있다. 또한, 압입 결합도 가능하다.
이에 따라, 로터 허브(250)의 회전시 슬리브(240)가 로터 허브(250)와 함께 회전될 수 있는 것이다.
또한, 장착부(254)는 로터 허브 바디(252)로부터 축방향 하측을 향하여 연장 형성된다. 그리고, 장착부(254)의 내부면에 마그넷 어셈블리(280)가 고정 설치될 수 있다.
한편, 마그넷 어셈블리(280)는 장착부(254)의 내부면에 고정 설치되는 요크(282)와, 요크(282)의 내주면에 설치되는 마그넷(284)으로 구성될 수 있다.
요크(282)는 마그넷(284)로부터의 자기장이 스테이터 코어(202)를 향하여 향하도록 하여 자속밀도를 증가시키도록 하는 역할을 수행한다. 한편, 요크(282)는 원형의 고리 형상을 가질 수 있으며, 마그넷(284)으로부터 발생되는 자기장에 의한 자속밀도를 향상시킬 수 있도록 일단부가 절곡된 형상을 가지도록 형성될 수 있다.
마그넷(284)은 환고리 형상을 가질 수 있으며, 원주방향을 따라 N극, S극이 교대로 착자되어 일정세기의 자기장을 발생시키는 영구자석일 수 있다.
한편, 마그넷(284)은 코일(201)이 권선되는 스테이터 코어(202)의 선단에 대향 배치되며, 코일(201)이 권선된 스테이터 코어(202)와의 전자기적 상호작용에 의해 로터 허브(250)가 회전될 수 있도록 구동력을 발생시킨다.
즉, 코일(201)에 전원이 공급되면, 코일(201)이 권선된 스테이터 코어(202)와, 이에 대향 배치되는 마그넷(284)의 전자기적 상호작용에 의해 로터 허브(250)가 회전될 수 있는 구동력이 발생되고, 이에 따라 로터 허브(250)가 슬리브(240)와 연동하여 회전될 수 있다.
상부 스러스트 부재(260)는 샤프트(230)의 상단부에 고정 설치되며, 슬리브(240)의 상부 홈부 측벽(248b)과 함께 상부 기액계면(F3)을 형성한다. 상부 스러스트부재(260)는 내부면이 샤프트(230)에 접합되는 내측면(262)과, 상기 상부 스러스트부재(260)의 반경방향 외측에 구비되어 상기 상부 홈부 측벽(248b)과 함께 기액계면을 형성하는 외측면(264)을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 외측면(264)은 상부측의 외경이 하부측의 외경보다 작게 형성되는 상부 경사부(261)로 구비될 수 있다.
한편, 상부 스러스트부재(260)의 저면 또는 상부 스러스트부재(260)의 저면에 대향 배치되는 슬리브(240)의 상부 홈부 바닥(248a)면 중 적어도 하나에는 스러스트 동압을 발생시키기 위한 스러스트 동압홈가 형성될 수 있다. 본 발명에서 상기 스러스트 동압홈는 상기 슬리브(240)에 순환홀(247)이 구비되지 않은 경우에는 반경 방향으로 구비되는 모든 방식의 스러스트 동압홈를 포함한다. 가령, 반경 방향으로 1개 또는 2개 이상이 구비되는 경우를 모두 포함한다. 한편, 본 발명에서 상기 슬리브(240)에 순환홀(247)이 구비되는 경우에는 상기 순환홀(247)을 기준으로 반경 방향 내측에 구비되는 스러스트 동압홈(243a) 만을 의미할 수 있다.
그리고, 상부 스러스트부재(260)의 상부에는 베어링 간극(B)에 충진되는 윤활유체가 상부측으로 누설되는 것을 방지하는 실링부재로 상부 캡(291)을 구비할 수 있다. 상기 상부 캡(291)은 상기 상부 홈부(248)을 축방향 상부에서 마감하여 상기 상부 홈부(248)를 통해 윤활유체가 비산하여 누설되는 것을 방지하는 역할을 수행할 수 있다. 즉, 상기 상부 캡(291)은 슬리브(240)의 상부 홈부 측벽(248b)에 압입 또는 접착제 결합 방식으로 고정될 수 있으며, 샤프트(230)가 상부로 돌출되도록 구비되는 상부 캡(291)의 축공과 샤프트(230) 사이 간극의 간격을 좁게 형성함으로써, 증발된 윤활유체가 함유된 공기가 외부로 유출되는 것을 억제하여 상부 베어링 간극(B)에 충진되는 윤활유체의 감소를 억제할 수 있다.
하부 스러스트 부재(220)는 샤프트(230)의 하단부에 고정 설치되며, 슬리브(240)의 하부 홈부 측벽(249b)과 함께 하부 기액계면(F4)을 형성한다. 하부 스러스트부재(220)는 내부면이 샤프트(230)에 접합되는 내측면(222)과, 하부 스러스트 부재(220)의 반경방향 외측에 구비되어 상기 하부 홈부 측벽(249b)과 함께 기액계면을 형성하는 외측면(224)을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 외측면(224)은 하부측의 외경이 상부측의 외경보다 작게 형성되는 하부 경사부(221)로 구비될 수 있다.
한편, 하부 스러스트부재(220)의 상면 또는 하부 스러스트부재(220)의 상면에 대향 배치되는 슬리브(240)의 하부 홈부 바닥(249a)면 중 적어도 하나에는 스러스트 동압을 발생시키기 위한 스러스트 동압홈가 형성될 수 있다. 본 발명에서 상기 스러스트 동압홈는 상기 슬리브(240)에 순환홀(247)이 구비되지 않은 경우에는 반경 방향으로 구비되는 모든 방식의 스러스트 동압홈를 포함한다. 가령, 반경 방향으로 1개 또는 2개 이상이 구비되는 경우를 모두 포함한다. 한편, 본 발명에서 상기 슬리브(240)에 순환홀(247)이 구비되는 경우에는 상기 순환홀(247)을 기준으로 반경 방향 내측에 구비되는 스러스트 동압홈(243a) 만을 의미할 수 있다.
그리고, 하부 스러스트부재(220)의 하부에는 베어링 간극(B)에 충진되는 윤활유체가 하부측으로 누설되는 것을 방지하는 실링부재로 하부 캡(293)을 구비할 수 있다. 상기 하부 캡(293)은 상기 하부 홈부(249)을 축방향 상부에서 마감하여 상기 하부 홈부(249)를 통해 윤활유체가 비산하여 누설되는 것을 방지하는 역할을 수행할 수 있다. 즉, 상기 하부 캡(293)은 슬리브(240)의 하부 홈부 측벽(249b)에 압입 또는 접착제 결합 방식으로 고정될 수 있으며, 샤프트(230)가 하부로 돌출되도록 구비되는 하부 캡(293)의 축공과 샤프트(230) 사이 간극의 간격을 좁게 형성함으로써, 증발된 윤활유체가 함유된 공기가 외부로 유출되는 것을 억제하여 상부 베어링 간극(B)에 충진되는 윤활유체의 감소를 억제할 수 있다.
도 5을 참조하면, 본 발명에 따른 모터(100)(200)가 장착된 기록 디스크 구동장치(800)는 하드 디스크 구동장치이며, 모터(100)(200), 헤드 이송부(810) 및 하우징(820)을 포함할 수 있다.
상기 모터(100)(200)는 상기에서 설명한 본 발명의 모터의 특징을 모두 가지며, 기록 디스크(830)를 탑재할 수 있다.
상기 헤드 이송부(810)는 상기 모터(100)(200)에 탑재된 기록 디스크(830)의 정보를 검출하는 자기 헤드(815)를 검출하고자 하는 기록 디스크의 면으로 이송시킬 수 있다.
여기서, 상기 자기 헤드(815)는 상기 헤드 이송부(810)의 지지부(817) 상에 배치될 수 있다.
상기 하우징(820)은 상기 모터(100)(200)와 상기 헤드 이송부(810)를 수용하는 내부공간을 형성하기 위해, 모터 탑재 플레이트(822)와 상기 모터 탑재 플레이트(822)의 상부를 차폐하는 탑커버(824)를 포함할 수 있다.
100: 스핀들 모터
110: 유체 동압 베어링 어셈블리
120: 로터
130: 스테이터
200 : 스핀들 모터
210 : 베이스부재
220 : 하부 스러스트부재
230 : 샤프트
240 : 슬리브
250 : 로터 허브
260 : 상부 스러스트부재

Claims (10)

  1. 고정부재; 및
    상기 고정부재와의 사이에 형성되는 베어링 간극에 오일이 충진되고, 상기 고정부재에 상대 회전하는 회전부재;를 포함하고,
    상기 고정부재는, 상기 베어링 간극이 형성되는 부분에서 상기 회전부재와 마주보는 부분에 적어도 하나의 기포 포집홈을 구비하는 유체 동압 베어링 어셈블리.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기포 포집홈은 원주방향을 따라 환형의 링 형상으로 구비되는 유체 동압 베어링 어셈블리.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 고정부재와 상기 회전부재와 마주보는 부분에는, 상기 고정부재 및 상기 회전부재 중 적어도 하나에 상기 회전부재의 회전 구동시 유체 동압을 형성하기 위한 상,하부 래디얼 동압홈가 형성되며,
    상기 기포 포집홈은 상기 상,하부 래디얼 동압홈 사이에 형성되는 유체 동압 베어링 어셈블리.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 상,하부 래디얼 동압홈 사이에는, 상기 고정부재 및 상기 회전부재 중 적어도 하나에 상기 고정부재와 상기 회전부재의 베어링 간극이 다른 부분보다 넓게 형성되도록 홈 형상의 리저버부가 구비되고,
    상기 기포 포집홈은 상기 리저버부에 형성되는 유체 동압 베어링 어셈블리.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 기포 포집홈 내부의 조도는 다른 부분보다 크게 구비되는 유체 동압 베어링 어셈블리.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 기포 포집홈 내부에는 소수성 물질이 도포 또는 부착되는 유체 동압 베어링 어셈블리.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 기포 포집홈은 상기 베어링 간극이 형성되는 부분 중 상대적으로 유체 압력이 낮게 형성되는 부분에 구비되는 유체 동압 베어링 어셈블리.
  8. 샤프트; 및
    상기 샤프트가 회전 가능하게 끼워지고, 상기 샤프트와의 사이에 형성하는 베어링 간극에 오일이 채워지는 슬리브;를 포함하고,
    상기 슬리브는, 상기 베어링 간극이 형성되는 부분에서 상기 샤프트와 마주보는 부분에 적어도 하나의 기포 포집홈을 구비하는 유체 동압 베어링 어셈블리.
  9. 베이스부재에 직접 또는 간접적으로 고정 설치되는 샤프트; 및
    상기 샤프트에 회전 가능하게 설치되고, 상기 샤프트와의 사이에 형성하는 베어링 간극에 오일이 채워지는 슬리브;를 포함하고,
    상기 샤프트는, 상기 베어링 간극이 형성되는 부분에서 상기 슬리브와 마주보는 부분에 적어도 하나의 기포 포집홈을 구비하는 유체 동압 베어링 어셈블리.
  10. 고정부재 및 상기 고정부재와의 사이에 형성하는 베어링 간극에 오일이 충진되고, 상기 고정부재에 상대 회전하는 회전부재를 포함하고, 상기 베어링 간극이 형성되는 부분에서, 상기 고정부재는 상기 회전부재와 마주보는 부분에 적어도 하나의 기포 포집홈을 구비하는 유체 동압 베어링 어셈블리;
    상기 고정부재 또는 회전부재의 외측 방향에 결합하며 회전 구동력을 발생시키기 위한 코일이 권선되는 코어를 구비하는 스테이터; 및
    상기 스테이터에 대해 회전 가능하도록 상기 회전부재에 고정되며, 상기 코일과 대면하는 마그네트가 일면에 장착되는 허브;를 포함하는 스핀들 모터.
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