KR20130074543A - 스핀들 모터 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 스핀들 모터에 관한 것으로, 이 스핀들 모터는 상측부에 상부 스러스트 플레이트를 구비하고 하측부에 하부 스러스트 플레이트를 구비한 샤프트와; 샤프트에 의해 회전가능하게 지지될 수 있도록, 중공의 원통형상으로 이루어지며, 이의 외주면 둘레를 따라 링형상의 볼록부를 구비한 슬리브; 중앙에 원통형상의 지지부를 구비하고, 슬리브를 지지부의 중앙에 형성된 중공부로 지지하는 베이스; 및, 슬리브의 상단부에 고정되는 원통부와, 원통부에서 외부방향으로 전개되는 원통부, 및 원통부의 가장자리에서 수직하방으로 뻗어 있는 스커트부로 이루어진 허브;를 구비하는데, 특히 베이스의 지지부는 슬리브의 볼록부와 허브의 원통부에 근접하게 배치되어 라비린스 실링을 형성하여 오일의 증발을 방지한다.

Description

스핀들 모터 {Spindle motor}
본 발명은 스핀들 모터에 관한 것이다.
정보 기록 재생장치, 예컨대 서버(server)용 하드디스크 구동장치에서는 소위 샤프트 고정형 스핀들 모터(spindle motor)를 탑재하는데, 이 샤프트 고정형 스핀들 모터는 내충격성의 샤프트를 하드디스크 구동장치의 박스 내에 고정한다.
이러한 샤프트 고정형 스핀들 모터는 외부 충격에 의해 서버에 기록된 데이터가 파손되거나 기록 및/또는 판독을 할 수 없는 상태로 되는 것을 방지하기 위해 샤프트를 고정설치한다.
특허문헌 1은 대한민국 등록특허 제10-0200598호로 "구조가 개선된 스핀들 모터"에 대해 게재되어 있으며, 특히 샤프트 고정형 스핀들 모터에 대해 기술하고 있다.
현재, 이러한 유형의 샤프트 고정형 스핀들 모터는 유체동압베어링 어셈블리를 구성하기 위해 스핀들 모터 내부의 간극에 유체, 예컨대 오일(oil)을 주입하게 된다.
종래기술에 따른 스핀들 모터의 유체동압베어링 어셈블리는 그 구조가 매우 복잡할 뿐만 아니라 오일 누유(漏油)현상이 지속적으로 발생하여 오일 보유량이 적어지는 문제점을 가지게 된다.
특허문헌 1 : 대한민국 등록특허 제10-0200598호
본 발명은 전술된 단점들을 해소하기 위해 창출된 것으로서, 유체동압베어링 어셈블리 내에 오일 보유량을 안정적으로 보유할 수 있도록 하는 스핀들 모터를 제공하는 데에 있다.
본 발명은 샤프트 고정형 스핀들 모터에서 포화증기상의 오일 증발을 방지하도록 라비린스 실링을 형성하도록 한다.
이를 위해서, 본 발명은, 상측부에 상부 스러스트 플레이트를 구비하고 하측부에 하부 스러스트 플레이트를 구비한 샤프트와; 샤프트에 의해 회전가능하게 지지될 수 있도록, 중공의 원통형상으로 이루어지며, 이의 외주면 둘레를 따라 링형상의 볼록부를 구비한 슬리브; 중앙에 원통형상의 지지부를 구비하고, 슬리브를 지지부의 중앙에 형성된 중공부로 지지하는 베이스; 및, 슬리브의 상단부에 고정되는 원통부와, 원통부에서 외부방향으로 전개되는 원판부, 및 원판부의 가장자리에서 수직하방으로 뻗어 있는 스커트부를 구비한 허브;로 이루어지고, 베이스의 지지부는 슬리브의 볼록부와 허브의 원통부에 근접하게 배치되어 라비린스 실링을 형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 지지부와의 미세간격으로 볼록부의 가장자리와 원통부의 외주면을 이격시켜야 한다. 이를 위해서, 본 발명은 볼록부와 원통부를 동일한 수준의 레벨을 갖게 한다.
본 발명은 샤프트의 외주면에 만입홈을 형성하며, 이 만입홈은 샤프트와 슬리브 사이의 간극에 충전된 오일을 외기를 통해 상부와 하부로 구획시킬 수 있다. 선택가능하기로, 만입홈은 슬리브의 내주면에 형성될 수도 있다.
본 발명은 샤프트와 슬리브의 간극 사이에 내부압과 슬리브 외부에 외부압을 연통홀을 매개로 하여 동일하게 하는데, 이 연통홀은 슬리브의 몸체를 가로지르는 중공의 관형상으로 형성되어 있다.
또한, 본 발명은 지지부의 내주면 상에 오목부를 형성하여 지지부의 내주면에 근접해 있는 슬리브의 볼록부와 허브의 원통부 사이의 단면적을 가변시켜 라비린스 실링을 극대화시킬 수 있다.
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.
이상 본 발명의 설명에 의하면, 본 발명은 샤프트와 슬리브 사이의 유체동압베어링을 형성하여 오일의 증발을 방지할 수 있도록 제공된다.
본 발명은 라비린스 실링을 형성하기 위해 별도의 구성부재 없이 지지부의 길이연장만으로도 실현가능하다.
이러한 라비린스 실링을 통해, 본 발명은 오일의 증발을 방지하여 모터의 회전특성과 내구성을 보전할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 스핀들 모터의 개략적인 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 스핀들 모터의 일부를 확대한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 스핀들 모터의 일부를 도시한 단면도이다.
이제, 본 발명에 따른 스핀들 모터는 첨부도면을 참조로 하여 상세히 설명될 것이다.
본 발명의 장점, 특징, 그리고 이들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 후술되는 실시예들을 통해 명확해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조부호는 동일하거나 유사한 구성요소를 지칭한다. 또한, 본 명세서에서 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불명료하게 할 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 스핀들 모터의 개략적인 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 스핀들 모터(100)는 샤프트(110)와, 슬리브(120), 로터, 및 스테이터로 이루어진다.
샤프트(110)는 이의 상측부에 상부 스러스트 플레이트(111)와 이의 하측부에 하부 스러스트 플레이트(112)를 결합하고, 후술될 슬리브(120)의 중공부 내로 삽입된다. 도시된 바와 같이 샤프트(110)는 축의 외주면에 만입홈(113)을 형성한다.
슬리브(120)는 전반적으로 원통형상으로 이루어져 그 내부에 샤프트(110)를 삽입하고, 샤프트(110)에 의해 회전가능하게 지지된다. 특히, 슬리브(120)가 샤프트(110)의 외주면과의 접촉마찰력을 줄이기 위해 소정의 간격으로 이격되어 비접촉 상태를 유지하는 것이 바람직하다. 또한, 슬리브(120)와 샤프트(110)의 간극에는 유체, 바람직하기로는 오일로 충전될 수 있으며, 오일을 매개로 하여 슬리브(120)의 회전시 샤프트(110)와의 마찰을 줄일 수 있는 유체동압베어링을 형성한다.
또한, 슬리브(120)는 상부 외주면과 하부 외주면에 각각 단차부를 형성한다. 상부 단차부는 샤프트(110)의 상부 스러스트 플레이트(111)를 안착시키고 한편, 하부 단차부는 하부 스러스트 플레이트(112)를 안착시킨다.
원통형상의 슬리브(120)는 몸체를 가로질러 연통홀(124)을 형성하는바, 구체적으로 연통홀(124)은 슬리브(120)의 외주면과 슬리브(120)의 내주면 사이에 관형상으로 형성되어 샤프트(110)와 슬리브(120) 사이의 간극에 형성된 내부압과 슬리브(120)의 외부압을 동일하게 이루도록 돕는다.
로터는 허브(130)의 회전 중심과 일치되게 배치된 슬리브(120)의 상단부에 압입 혹은 접착 등의 다양한 방식을 동원하여 고정되되, 허브(130)는 원통부(131)와 원판부(132) 및 스커트부(133)를 구비한다. 원통부(131)는 슬리브(120)의 상단부에 고정되되, 바람직하기로는 원통부(131)는 상부 스러스트 플레이트(111)를 지지된다. 원판부(132)는 원통부(131)에서 외부방향으로 연장되며, 스커트부(133)는 원판부(132)의 가장자리에서 수직하방, 즉 샤프트(110)의 축방향으로 연장되며, 이의 내주면에는 링형상의 마그네트(134)를 구비한다.
스테이터는 베이스(140;base) 상에 코어(151)와 코일(152)로 이루어진 전기자(150)를 안착하는데, 전기자(150)는 마그네트(134)와 대향되게 배치된다.
베이스(140)는 이의 중앙에 원통형상의 지지부(141)를 형성하고 있으며, 슬리브(120)가 지지부(141)의 중앙에 형성된 중공부로 삽입되어 지지된다. 지지부(141)는 이의 외주면에 코어 홀더를 안착시킬 수 있게 단차져 있는 전기장 홀더부(참조부호 없음)를 구비하는 한편, 도시된 바와 같이 지지부(141)의 내주면은 슬리브(120)와 함께 하부 스러스트 플레이트(112)를 지지한다.
선택가능하기로, 베이스(140)는 샤프트(110)의 하단부를 위치고정하고 하부 스러스트 플레이트(112)를 지지보유할 수 있도록 지지부(111)의 중공부 하부를 폐쇄할 수도 있다.
도 2는 도 1에 도시된 스핀들 모터의 일부를 확대한 도면이다.
도 2에 도시된 도면은 스핀들 모터의 유체동압베어링을 확대한 도면으로, 샤프트(110)와 슬리브(120) 사이의 오일 계면을 도시한다.
우선적으로, 샤프트(110)의 만입홈(113)은 도시된 바와 같이 샤프트(110)의 축 외주면 둘레를 따라 형성되되, 만입홈(113)은 샤프트(110)와 슬리브(120) 사이에 주입된 오일을 샤프트(110)의 축방향으로 상부 오일(Otop)과 하부 오일(Obottom)로 구획한다. 바람직하기로, 만입홈(113)은 슬리브(120)의 연통홀(124)과 동일 높이에 배치되어, 만입홈(113)이 외부에 연통될 수 있도록 한다.
선택가능하기로, 만입홈(113)은 슬리브의 내주면 상에 형성될 수도 있다.
상부 오일(Otop)은 샤프트(110)의 상측부와 슬리브(120)의 내주면 그리고 슬리브(120)의 상단면과 상부 스러스트 플레이트(111) 사이의 간극으로 충전되어 유체동압베어링을 형성하는데, 만입홈(113) 상부에 오일 계면을 형성하는 동시에 상부 스러스트 플레이트(111)와 슬리브(120)에 오일 계면을 형성하게 된다.
하부 오일(Obottom)은 샤프트(110)의 하측부와 슬리브(120)의 내주면 그리고 슬리브(120)의 하단면과 하부 스러스트 플레이트(112) 사이의 간극으로 충전되어 유체동압베어링을 형성하는데, 만입홈(113) 하부에 오일 계면을 형성하는 동시에 하부 스러스트 플레이트(112)와 슬리브(120)에 오일 계면을 형성하게 된다.
스핀들 모터가 구동하게 되면, 오일의 온도가 상승하여 포화증기상태로 증발될 수도 있다. 오일이 증발되면서 스핀들 모터 내에 보유되고 있던 오일량이 줄어들어 모터가 파손되거나 회전불량을 야기시킬 수 있다.
특히 포화상태가 지속되면, 하부 오일(Obottom)은 베이스(140;도 1 참조)의 지지부(141)와 허브(130)의 원통부(131) 사이의 틈새로 증발된다.
이러한 오일 누유를 최대한 방지하기 위해서, 본 발명은 베이스의 지지부(141)가 수직상방으로 더욱 길이연장되어 허브의 일 측면과 근접하게 배치되도록 하여 이 간극 사이에서 라비린스 실링(labyrinth sealing) 현상을 유발하는 것을 특징으로 한다.
더욱 구체적으로, 지지부(141)는 허브(130)의 일 측면, 예컨대 원통부(131)와 겹쳐지도록 길이연장된다.
슬리브(120)는 외주면 둘레를 따라 링형상의 볼록부(125)를 형성하여 지지부(141)의 내주면과 근접하게 배치될 수 있도록 한다.
슬리브(120)의 볼록부(125)와 허브(130)의 원통부(131)는 지지부(141)의 내주면과 미세한 간격으로 배치될 수 있도록 볼록부(125)와 원통부(131)을 동일한 레벨(level)을 갖게 한다.
지지부(141)와 원통부(131) 사이의 간극 그리고 지지부(141)와 슬리브(120)의 볼록부(125) 사이의 간극을 통해 형성된 라비린스 실링은 포화증기상의 오일을 대기와 최대한 접촉되지 않게 하여 오일의 누설방지를 통해 오일을 보존하여 모터의 내구성을 향상시킬 수 있다.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 스핀들 모터의 개략적인 단면도이다.
본 발명은 전술된 바와 같이 베이스(140;도 1 참조)의 중앙에 원통형상의 지지부(141)를 길이연장시켜 오일과 대기와의 접촉 면적을 줄여 증발현상을 방지한다.
특히, 제2실시예는 지지부(141)의 내주면을 따라 링형상의 오목부(142)를 형성한다. 바람직하기로, 오목부(142)는 허브(130)의 원통부(131) 외주면에 대면하는 지지부(141)의 내주면에 형성되는바, 지지부(141)와 원통부(131) 사이의 간극에 단면적 크기를 가변시켜 라비린스 실링 효과를 야기하여 하부 오일의 증발을 방지할 수 있다.
덧붙여서, 오목부(142)는 슬리브(120)의 볼록부(125) 가장자리에 대면하는 지지부(141)의 내주면에 형성되는바, 지지부(141)와 슬리브(120)의 볼록부(125) 사이의 간극에 단면적 크기를 가변시켜 더욱 확실한 라비린스 실링 효과를 발생시킨다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 스핀들 모터는 이에 한정되지 않으며, 첨부된 청구범위의 범주 및/또는 범위 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 변형 혹은 변경이 가능함을 미리 밝혀둔다.
100 : 스핀들 모터, 110 : 샤프트,
111 : 상부 스러스트 플레이트, 112 : 하부 스러스트 플레이트,
113 : 만입홈, 120 : 슬리브,
124 : 연통홀, 125 : 볼록부,
130 : 허브, 131 : 원통부,
132 : 원판부, 133 : 스커트부,
140 : 베이스, 141 : 지지부.

Claims (9)

  1. 상측부에 상부 스러스트 플레이트를 구비하고 하측부에 하부 스러스트 플레이트를 구비한 샤프트와;
    상기 샤프트에 의해 회전가능하게 지지될 수 있도록, 중공의 원통형상으로 형성된 슬리브;
    상기 슬리브의 상단부에 고정되게 하부로 뻗어 있는 원통부와, 상기 원통부에서 외부방향으로 전개되는 원판부, 및 상기 원판부의 가장자리에서 수직하방으로 뻗어 있는 스커트부를 구비한 허브; 및
    중앙에 원통형상의 지지부를 구비하고, 상기 지지부는 상기 허브의 원통부와 미세 간격을 두고 겹쳐지도록 뻗어 있으며 상기 슬리브를 상기 지지부의 중앙에 형성된 중공부로 지지하며 베이스;로 이루어져, 라비린스 실링을 통해 누유를 방지할 수 있는 스핀들 모터.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 슬리브는 이의 외주면 둘레를 따라 링형상의 볼록부를 구비하는 스핀들 모터.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 볼록부의 가장자리와 상기 원통부의 외주면은 동일한 레벨을 갖는 스핀들 모터.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 지지부는 상기 허브의 원통부와 상기 슬리브의 볼록부에서 미세 간격을 두고 겹쳐지도록 배치되는 스핀들 모터.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 샤프트는 축의 외주면에 만입홈을 형성하는 스핀들 모터.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 슬리브는 이의 몸체를 가로지르는 연통홀을 구비하는 스핀들 모터.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 연통홀은 상기 만입홈과 연통되어 있는 스핀들 모터.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 지지부는 이의 내주면 둘레를 따라 링형상의 오목부를 형성하는 스핀들 모터.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 오목부는 상기 볼록부의 가장자리와 원통부의 외주면에 대면하는 지지부에 형성되는 스핀들 모터.
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