KR20130074311A - 스핀들 모터 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일실시예에 따른 스핀들 모터는 회전자의 회전중심을 이루는 샤프트, 상기 샤프트를 수용하며, 회전가능하도록 지지하는 슬리브; 및 상기 샤프트와 상기 슬리브의 축방향 하측단을 커버하도록 결합되는 커버부재를 포함하고, 상기 커버부재는 외측단 둘레면을 따라 적어도 하나 이상의 결합돌기를 형성하고, 상기 결합돌기에 대응되도록 상기 슬리브의 내측둘레면에 결합홈이 형성된 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 슬리브와 슬리브 축방향 하단면을 커버하도록 결합되는 커버부재의 조립의 정밀도를 향상시킴으로써, 모터의 작동성능을 향상시키는 효과가 있다.

Description

스핀들 모터{Spindle Motor}

본 발명은 스핀들 모터에 관한 것이다.

일반적으로 스핀들 모터(Spindle Motor)는 BLDC(Brushless-DC Motor)에 속하는 것으로 하드디스크 드라이브용 모터 외에도 레이저프린터용 레이저빔 스캐너 모터, 플로피디스크(FDD:Floppy Disk Driver)용 모터, CD(Compack Drive)나 DVD(Digital Versatile Disk)와 같은 광디스크 드라이브용 모터 등으로 널리 사용되고 있다.

최근 하드디스크 드라이브와 같은 고용량 및 고속의 구동력이 요구되는 기기에서는 소음과 볼 베어링 채용시에 발생되는 진동인 NRRO(Non Repeatable Run Out)의 발생을 최소화하기 위하여 기존의 볼베어링의 형태보다는 구동마찰이 적은 유체동압베어링이 적용된 스핀들 모터가 범용적으로 사용되고 있다. 유체동압베어링은 기본적으로 회전체와 고정체 사이에 얇은 유막을 형성하여 회전시 발생하는 압력으로 회전체와 고정체를 지지하므로 회전체와 고정체간에 서로 접촉하지 않아 마찰부하가 저감되는 것이다. 그러므로, 상기 유체동압베어링이 적용되는 스핀들 모터는 디스크를 회전시키는 모터의 샤프트를 윤활유(이하 '작동유체'라 한다)가 동압(회전축의 원심력에 의해 유압을 중심으로 되돌리는 압력)만으로 유지시키는 것으로 샤프트볼 쇠구슬로 지지하는 볼베어링 스핀들 모터와는 구별된다.

이러한 유체동압베어링을 스핀들 모터에 적용하게 되면 유체를 이용하여 회전체를 지지하기 때문에 모터에서 발생되는 소음량이 적고, 소비전력도 적게 소요됨과 동시에 내충격성이 우수하다.

종래, 유체동압베어링이 적용된 스핀들 모터는 유체동압축계를 감싸며 작동유체의 누수를 방지하기 위해 슬리브의 끝단부에 커버부재가 결합된다. 슬리브와 커버부재의 결합은 결합과정에서 발생되는 두 부재간의 미끄럼 현상으로 정확한 결합이 어려운 문제가 있었다. 특히, 이러한 슬리브와 커버부재의 결합 신뢰성이 떨어지는 경우에 발생되는 작동유체의 누수는 모터작동에 치명적인 영향을 주는 문제가 있었다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 슬리브를 포함하는 베어링부의 끝단에 결합되는 커버부재와 슬리브 결합의 신뢰성을 확보하고, 결합공정에서 슬리브와 커버부재의 각 부재간 발생되는 미끄럼을 방지할 수 있는 스핀들 모터를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 일실시예에 따른 스핀들 모터는 회전자의 회전중심을 이루는 샤프트, 상기 샤프트를 수용하며, 회전가능하도록 지지하는 슬리브; 및 상기 샤프트와 상기 슬리브의 축방향 하측단을 커버하도록 결합되는 커버부재를 포함하고, 상기 커버부재는 외측단 둘레면을 따라 적어도 하나 이상의 결합돌기를 형성하고, 상기 체결돌기에 대응되도록 상기 슬리브의 내측둘레면에 결합홈이 형성된 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 커버부재의 결합돌기 및 상기 결합돌기에 대응되는 상기 슬리브의 결합홈은 짝수개로 서로 대칭되도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 커버부재의 결합돌기는 상기 커버부재의 외측단 둘레면에 등간격으로 4부분에 형성되며, 상기 결합돌기에 대응되도록 상기 슬리브의 내측둘레면 4개 부분에 결합홈이 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 커버부재가 접합되는 상기 슬리브의 둘레면을 따라 접착제가 충진되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 커버부재는 프레스 가공에 의해 제작되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 슬리브를 지지하도록 상기 슬리브 외측면에 결합되며, 내측면에 코일이 권선된 코어가 장착되는 베이스 및 상기 샤프트가 중심부에 일체로 결합되고 상기 코어와 대응되는 위치에 로터마그네트가 형성된 허브를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.

이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

본 발명에 따르면, 슬리브와 슬리브 축방향 하단면을 커버하도록 결합되는 커버부재와의 조립 정밀도를 향상시킴으로써, 모터의 작동성능 및 구동의 신뢰성을 향상시키는 효과가 있다.

또한, 커버부재의 결합돌기와 슬리브의 결합홈 간의 체결을 통해, 조립중에 발생될 수 있는 커버부재의 불필요한 미끄러짐에 의한 회전을 방지함으로써, 커버부재 결합시 또는 결합후에 발생될 수 있는 들뜸현상을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 커버부재의 결합돌기와 슬리브의 결합홈 간의 체결을 통해, 커버부재와 슬리브의 결합의 신뢰성을 향상시킴으로써, 커버부재 내측에 보관되는 유체동압베어링을 형성하는 작동유체의 누수를 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 커버부재와 슬리브의 결합의 신뢰성을 확보하여, 작동유체의 누수를 방지함으로써, 모터의 작동성능을 향상시키고, 모터 구동의 신뢰성을 확보할 수 있는 효과가 있다.

또한, 커버부재의 결합돌기와 슬리브의 결합홈을 체결함으로써, 결합공정중에 발생되는 커버부재의 미끄럼현상을 방지하여 결합공정의 효율을 상승시키는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 커버부재와 슬리브와 결합 사시도;
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 커버부재와 슬리브의 결합 평면도; 및
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 스핀들 모터의 단면도이다.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, "일면", "타면", "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다. 본 발명에서 사용되는 "축방향"이란 회전축을 이루는 샤프트가 형성되는 길이방향을 의미하며, 그 축방향 "상부" 및 "하부"는 도 3에 도시된 샤프트의 길이방향의 상부 및 하부를 기준으로 한다. 이하, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 커버부재(30)와 슬리브(22)와 결합 사시도, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 커버부재(30)와 슬리브(22)의 결합 평면도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 스핀들 모터의 단면도이다.

본 발명의 일실시예에 따른 스핀들 모터는 회전자(10)의 회전중심을 이루는 샤프트(11), 상기 샤프트(11)를 수용하며, 회전가능하도록 지지하는 슬리브(22); 및 상기 샤프트(11)와 상기 슬리브(22)의 축방향 하측단을 커버하도록 결합되는 커버부재(30)를 포함하고, 상기 커버부재(30)는 외측단 둘레면을 따라 적어도 하나 이상의 결합돌기(30a)를 형성하고, 상기 결합돌기(30a)에 대응되도록 상기 슬리브(22)의 내측둘레면에 결합홈(22b)이 형성된 것을 특징으로 한다.

샤프트(11)는 스핀들 모터가 회전구동하는 중심축을 이루며, 일반적으로 원통형상으로 이루어진다. 유체동압베어링에 의한 스러스트동압베어링부를 형성하기 위한 스러스트플레이트(40)가 샤프트(11) 상측부에 직교하도록 삽입설치될 수 있다. 여기서, 스러스트플레이트(40)는 샤프트(11)의 상측부에 형성되는 것은 물론, 샤프트(11)의 하단부에 직교하도록 삽입설치될 수 있음은 물론이다. 스러스트플레이트(40)는 샤프트(11)에 고정시키기 위해 별도의 레이저 용접 등이 가능하나, 스러스트플레이트(40)에 소정의 압력을 가하여 압입결합될 수 있음은 당업자에 의해 자명한 사항이다. 유체동압베어링에 의한 스러스트동압베어링부를 형성하기 위해 스러스트플레이트(40)에는 동압발생 그루브(도면 미도시)가 형성될 수 있다.

슬리브(22)는 상기 샤프트(11)를 내부에 수용하며, 회전가능하도록 지지하도록 중공의 원통형상을 가지며, 결합된 샤프트(11)의 외주면(11a)과 슬리브(22)의 내주면(22a)에 작동유체(예를 들어,오일 등을 포함한다)에 의한 래디얼동압베어링부(50)가 형성될 수 있다. 또한, 래디얼동압베어링부(50)의 동압발생을 위한 동압발생홈(도면 미도시)은 래디얼동압베어링부(50)를 형성하는 샤프트(11)의 외주면(11a)에 형성되거나 또는 슬리브(22)의 내주면(22a)에 형성될 수 있음은 물론이다.

커버부재(30)는 샤프트(11)를 포함한 슬리브(22)의 축방항 하단면을 커버하도록 결합된다. 커버부재(30)는 샤프트(11)의 하단면(11b)과 마주보는 내측면에 동압발생 그루브를(도면 미도시) 형성하여 스러스트동압베어링부를 형성할 수 있다. 커버부재(30)는 슬리브(22)의 끝단에 결합되어 내부에 작동유체가 보관될 수 있는 구조로 형성된다.

특히, 본 발명은 슬리브(22)의 축방향 하단면에 커버부재(30)를 결합하는 과정에서 발생되는 슬리브(22) 또는 커버부재(30) 조립부의 이탈 및 미끄럼에 의한 조립정밀도가 떨어지는 것을 방지하기 위한 것이다. 종래 슬리브(22)와 커버부재(30)를 조립하는 공정은 슬리브(22) 및 커버부재(30)가 커버부재(30) 중앙의 누름부를 고정지그에 의해 가압함으로써 마찰력을 증가시켜 고정 결합하였다. 그러나, 이러한 고정지그에 의한 경우에도 불구하고, 슬리브(22)와 커버부재(30)의 결합시에 커버부재(30)가 완벽하게 슬리브(22)에 밀착되지 않아 결합시 또는 결합후에 들뜸현상이 발생하거나, 원주방향으로 커버부재(30)가 미끄러짐에 따라 조립의 정밀도가 떨어지는 문제점이 있었다.

본 발명은 슬리브(22)와 커버부재(30)의 조립시의 얼라인(alignment)의 정밀도를 향상시키고, 조립시에 발생될 수 있는 커버부재(30)의 회전을 방지하기 위해, 커버부재(30) 외측둘레에 돌출되는 결합돌기(30a) 및 이에 대응되는 슬리브(22) 내측둘레면에 형성되는 결합홈(22b)에 의한 조립구조에 관한 것이다. 커버부재(30)는 외측둘레 적어도 한 곳 이상의 특정지점에 결합돌기(30a)를 형성하고, 슬리브(22)의 내측둘레면에 형성된 결합홈(22b)에 결합돌기(30a)를 끼워맞춤으로써, 커버부재(30)의 조립위치 및 조립의 정확성을 향상시킬 수 있다. 또한, 슬리브(22) 내측면에 형성된 결합홈(22b)에 커버부재(30)의 결합돌기(30a)가 끼워 맞춰짐으로써 커버부재(30)의 불필요한 조립공정중의 회전을 방지할 수 있다.

커버부재(30)의 결합돌기(30a)는 적어도 한 곳 이상 형성될 수 있으며, 짝수개로 형성함으로써 서로 대칭되게 형성될 수 있다. 결합돌기(30a)는 상측, 하측, 좌측, 우측의 각 네개정도를 형성함으로써, 커버부재(30)와 슬리브(22)의 결합위치의 신뢰성을 확보할 수 있다. 결합돌기(30a)가 커버부재(30) 외측둘레면상에 대칭되도록 형성됨으로써, 조립시에 커버부재(30)에 가해지는 힘이 적절히 분배될 수 있다. 이러한 결합돌기(30a)의 배치 수는 특별히 한정되는 것은 아니며, 커버부재(30)의 형태 및 크기에 따라 다양한 조합의 결합돌기(30a)의 수와 위치를 특정할 수 있음은 물론이다. 슬리브(22)의 결합홈(22b)은 커버부재(30)의 결합돌기(30a)의 위치에 대응되도록 형성하여, 커버부재(30)를 고정시킬 수 있다. 이렇게 커버부재(30)를 슬리브(22)에 안정적으로 결합할 수 있음으로써, 커버부재(30)의 들뜸 현상을 방지하고, 최종적인 제품의 신뢰성 및 모터 구동의 효율성을 높일 수 있다.

커버부재(30)의 결합돌기(30a)와 슬리브(22)의 결합홈(22b)이 체결되고, 커버부재(30)와 슬리브(22)의 결합면에는 접착제가 충진되어 본딩공정을 추가로 수행할 수 있다. 본딩공정을 통해 커버부재(30)의 결합력을 향상시킬 수 있다. 또한, 살펴본 바와 같이, 슬리브(22)와 커버부재(30)가 조립시에 특정위치에 고정될 수 있어, 본딩공정의 신뢰성도 한층 높아질 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 스핀들 모터는 상기 슬리브(22)를 지지하도록 상기 슬리브(22) 외측면에 결합되며, 내측면에 코일(23a)이 권선된 코어(23)가 장착되는 베이스(21); 및 상기 샤프트(11)가 중심부에 일체로 결합되고 상기 코어(23)와 대응되는 위치에 로터마그네트(13)가 형성된 허브(12)를 더 포함한다.

베이스(21)는 샤프트(11)를 포함하는 슬리브(22)가 내측에 결합되도록, 일측면이 슬리브(22)의 외측면에 결합된다. 베이스(21) 일측면의 반대편인 타측면에는 권선코일이 감긴 코어(23)가 허브(12)에 형성된 로터마그네트(13)와 대응되는 위치에 결합된다. 베이스(21)는 스핀들 모터의 하부에서 전체적인 구조를 지지하는 기능을 하며, 그 제작방법은 프레스가공 또는 다이캐스팅(die-casting) 방법에 의해 제작될 수 있다. 프레스가공에 의한 재질은 알루미늄, 강철 등 다양한 재질의 금속이 가능하나, 강성을 갖는 것으로 형성하는 것이 바람직하다. 베이스(21)의 내면 혹은 슬리브(22) 외면에 접착제를 도포하여 슬리브(22)와 조립될 수 있다. 베이스(21)와 슬리브(22)가 접합되는 하단면에는 베이스(21)와 슬리브(22)의 도통을 위한 도전성접착제(도면 미도시)가 연결되어 형성될 수 있다. 도전성접착제를 형성함으로써, 모터의 작동시 발생되는 과전하가 베이스(21)와 도통하여 흘러 나갈 수 있도록 함으로써 모터 작동의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 것이다.

코어(23)는 다수의 박형금속판을 적층하여 형성되는 것이 일반적이며, 연성인쇄회로기판(60)이 구비되는 베이스(21) 상부에 고정배치된다. 권선코일(23a)에서 인출되는 코일(23a)에 대응되도록는 복수개의 관통홀(21a)이 베이스(21)의 하단면에 형성되며, 상기 관통홀(21a)을 통해 인출된 코일(23a)은 연성인쇄회로기판(60)에 솔더링되어 전기적으로 연결될 수 있다. 관통홀(21a)을 통하는 코일(23a)과의 절연을 위해 관통홀(21a)의 입구부분에는 절연시트(21b)가 형성될 수 있다.

허브(12)는 미도시된 광디스크 또는 자기디스크를 탑재하여 회전시키기 위한 것으로, 샤프트(11)가 중심에 일체로 결합되고, 슬리브(22)의 축방향 상단면에 대응되도록 샤프트(11) 상부에 결합된다. 상술한 베이스(21)의 코어(23)와 래디얼방향으로 대응되도록 로터마그네트(13)가 형성된다. 코어(23)는 전류가 흐르면 자기장이 형성되면서 자속이 발생한다. 이와 마주한 로터마그네트(13)는 N극과 S극이 반복 착자되어져 코어(23)에서 발생하는 가변전극과 대응하여 전극을 형성한다. 코어(23)와 로터마그네트(13)는 자속의 쇄교에 따른 전자력에 의하여 상호간 반발력이 생성되고 이에 따라 허브(12) 및 이와 결합된 샤프트(11)가 회전하게 되는 것이다.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 스핀들 모터의 단면도이다.

본 발명의 일실시예에 따른 스핀들 모터의 구성과 작동관계를 도 3을 참고하여 간단하게 설명하면 다음과 같다.

회전자(10)는 회전축이 되며 회전가능하도록 형성된 샤프트(11), 로터마그네트(13)가 부착된 허브(12)로 구성되고, 고정자(20)는 베이스(21), 슬리브(22), 코어(23)와 풀링플레이트(24)가 포함되어 형성될 수 있다. 베이스(21)의 외측 및 허브(12)의 내측으로 서로 마주하는 위치에 각기 코어(23) 및 로터마그네트(13)가 부착되는데, 여기서 코어(23)는 전류가 흐르면 자기장이 형성되면서 자속이 발생한다. 이와 마주한 로터마그네트(13)는 N극과 S극이 반복 착자되어져 코어(23)에서 발생하는 가변전극과 대응하여 전극을 형성한다. 코어(23)와 로터마그네트(13)는 자속의 쇄교에 따른 전자력에 의하여 상호간 반발력이 생성되고 이에 따라 허브(12) 및 이와 결합된 샤프트(11)가 회전함으로써 본 발명의 스핀들 모터가 구동되는 것이다. 또한, 모터의 구동시에 부상하는 것을 방지하기 위해 로터마그네트(13)와 축방향으로 대응되도록 베이스(21)에 풀링플레이트(24)가 형성된다. 풀링플레이트(24)는 로터마그네트(13)와 인력이 작용되도록 함으로써 안정적인 회전구동이 가능하게 한다.

특히, 본 발명에서는 커버부재(30)와 슬리브(22)의 결합 정밀도를 향상시키고, 커버부재(30)의 들뜸현상을 방지함으로써, 유체동압베어링의 작동유체의 누수를 방지하고, 유체동압베어링 작동의 신뢰성을 향상시킴으로써, 모터 작동의 성능을 향상시킬 수 있다.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 스핀들 모터는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

10: 회전자 11: 샤프트
11a: 샤프트의 외주면 11b: 샤프트의 하단면
12: 허브 13: 로터마그네트
20: 고정자 21: 베이스
21a: 관통홀 21b: 절연시트
22: 슬리브 22a: 슬리브 내주면
22b: 결합홈 23: 코어
23a: 코일 24: 풀링플레이트
30: 커버부재 30a: 결합돌기
40: 스러스트플레이트 50: 래디얼동압베어링부
60: 연성인쇄회로기판

Claims (6)

1. 회전자의 회전중심을 이루는 샤프트;
   상기 샤프트를 수용하며, 회전가능하도록 지지하는 슬리브; 및
   상기 샤프트와 상기 슬리브의 축방향 하측단을 커버하도록 결합되는 커버부재를 포함하고,
   상기 커버부재는 외측단 둘레면을 따라 적어도 하나 이상의 결합돌기를 형성하고, 상기 결합돌기에 대응되도록 상기 슬리브의 내측둘레면에 결합홈이 형성된 것을 특징으로 하는 스핀들 모터.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 커버부재의 결합돌기 및 상기 결합돌기에 대응되는 상기 슬리브의 결합홈은 짝수개로 서로 대칭되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 스핀들 모터.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 커버부재의 결합돌기는 상기 커버부재의 외측단 둘레면에 등간격으로 4부분에 형성되며, 상기 결합돌기에 대응되도록 상기 슬리브의 내측둘레면 4개 부분에 결합홈이 형성된 것을 특징으로 하는 스핀들 모터.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 커버부재가 접합되는 상기 슬리브의 둘레면을 따라 접착제가 충진되는 것을 특징으로 하는 스핀들 모터.
   
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 커버부재는 프레스 가공에 의해 제작되는 것을 특징으로 하는 스핀들 모터.
   
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 슬리브를 지지하도록 상기 슬리브 외측면에 결합되며, 내측면에 코일이 권선된 코어가 장착되는 베이스; 및
   상기 샤프트가 중심부에 일체로 결합되고 상기 코어와 대응되는 위치에 로터마그네트가 형성된 허브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스핀들 모터.
   
   

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