KR20130085183A - 스핀들 모터 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 스핀들 모터는 회전축, 허브 및 마그네트를 포함하는 회전부와, 상기 회전축을 지지하는 슬리브 및 상기 마그네트와 대향되는 전기자를 포함하는 고정부로 이루어지고, 유체동압 베어링부를 형성하기 위해 오일이 충전된 스핀들 모터로서, 상기 고정부는 슬리브의 상부에 결합되는 스러스트 플레이트를 더 포함하고, 상기 슬리브는 스러스트 플레이트 사이에 오일순환부가 형성된다.

Description

스핀들 모터 {Spindle Motor}

본 발명은 스핀들 모터에 관한 것이다.

일반적으로, 하드디스크 등 기록 디스크의 구동장치로 사용되는 스핀들 모터는 모터의 회전시에 회전축와 슬리브 사이의 틈에 저장되는 오일(Oil) 등의 윤활유체와 이에 의해 발생된 동압을 이용하는 유체동압 베어링이 다양하게 이용되고 있다.

보다 구체적으로, 원심력에 의한 윤활유의 가동압만으로 샤프트의 축강성을 유지시키는 유체동압 베어링이 구비된 스핀들 모터는 윈심력을 기반으로 하기 때문에 금속마찰이 없고 고속회전일수록 안정감이 상승하여 소음과 진동의 발생이 적으며, 회전물의 고속회전이 볼베어링을 갖는 모터보다 순조롭기 때문에, 하이엔드용 광디스크장치, 자기디스크장치에 주로 적용된다.

그러나 종래기술에 따른 유체동압 베어링을 구비한 스핀들 모터는 허브와 슬리브 사이에 동압홈이 형성되고, 오일순환을 위해 슬리브의 하부에서 상부로 오일순환홀을 형성시킴에 따라, 가공비가 증가되고, 회전축의 반경 방향으로 형성위치에 따라 동압불균형이 발생되고, 회전부와 고정부가 같은 경도의 재료로 제조됨에 따라 가공이 어렵고 동특성이 저하되는 문제점을 지니고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 오일순환경로를 변경시켜 축계강성을 증가시키고, 슬리브에 결합되는 스러스트 플레이트를 회전부 보다 낮은 경도의 재료로 제조함에 따라 동특성을 향상시킬 수 있는 스핀들 모터를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 제1 실시예에 따른 스핀들 모터는 회전축, 허브 및 마그네트를 포함하는 회전부와, 상기 회전축을 지지하는 슬리브 및 상기 마그네트와 대향되는 전기자를 포함하는 고정부로 이루어지고, 유체동압 베어링부를 형성하기 위해 오일이 충전된 스핀들 모터로서, 상기 고정부는 슬리브의 상부에 결합되고 동압발생홈이 형성된 스러스트 플레이트를 더 포함하고, 상기 슬리브는 스러스트 플레이트 사이에 오일순환부가 형성된다.

또한, 제1 실시예에 따른 스핀들 모터의 상기 스러스트 플레이트는 원판형으로 이루어지고 상기 슬리브에 안착되며, 회전축이 삽입되는 중공부와, 오일의 순환을 위해 상기 회전축 방향으로 상향되는 경사부가 내경부에 형성된다.

또한, 제1 실시예에 따른 스핀들 모터의 상기 슬리브는 상기 스러스트 플레이트가 삽입되도록 상기 스러스트 플레이트와 대응된 형상으로 상단부에 형성된 스러스트 플레이트 수용부와, 상기 슬리브의 상면과 하면을 연결하도록 상기 회전축의 축방향으로 형성된 오일순환홀과, 상기 오일순환홀과 연통되고, 상기 슬리브의 상부로 순환된 오일을 회전축으로 이동시키기 위해 상기 스러스트 플레이트의 경사부와 대응되도록 형성된 오일순환 경사홈이 형성된다.

본 발명의 제2 실시예에 따른 스핀들 모터는 회전축, 허브 및 마그네트를 포함하는 회전부와, 상기 회전축을 지지하는 슬리브 및 상기 마그네트와 대향되는 전기자를 포함하는 고정부로 이루어지고, 유체동압 베어링부를 형성하기 위해 오일이 충전된 스핀들 모터로서, 상기 고정부는 슬리브의 상부에 결합되는 스러스트 플레이트를 더 포함하고, 상기 슬리브는 스러스트 플레이트 사이에 오일순환부가 형성되고, 상기 스러스트 플레이트는 상기 회전축이 관통하고 상기 슬리브에 안착되기위한 중공부와, 오일의 순환을 위해 상기 회전축의 반경방향으로 홈부가 형성된다.

또한, 상기 슬리브는 상기 스러스트 플레이트가 삽입되도록 상기 스러스트 플레이트와 대응된 형상으로 상단부에 형성된 수용부와, 상기 슬리브의 상면과 하면을 연결하도록 상기 회전축의 축방향으로 형성된 오일순환홀과, 상기 슬리브의 상부로 순환된 오일을 상기 슬리브의 외주부로 이동시키기 위해, 상기 오일순환홀과 연통되고, 상기 스러스트 플레이트의 홈부와 대응되고, 회전축의 반경방향으로 슬리브의 외주로 연장되도록 형성된 오일순환경로 전환홀이 형성된다.

또한, 상기 스핀들 모터의 스러스트 플레이트는 Rockwell B 경도 기준 25~80의 재료로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 스핀들 모터의 스러스트 플레이트는 황동으로 이루어지고, 프레스가공에 의해 제조될 수 있고, 동철계 또는 철계재료를 이용하여 소결방식으로 제조될 수 있다.

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 아니되며, 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 본 오일순환경로가 변경되어 축계강성이 증가되고, 슬리브에 결합되는 스러스트 플레이트를 회전부 보다 낮은 경도의 재료로 제조함에 따라 동특성이 향상된 스핀들 모터를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예 따른 스핀들 모터의 개략적인 단면도.
도 2는 도 1에 도시한 스핀들 모터의 스러스트 플레이트를 개략적으로 도시한 저면도.
도 3은 본 발명의 제2 실시에에 따른 스핀들 모터의 개략적인 단면도.
도 4는 도 3에 도시한 스핀들 모터의 스러스트 플레이트를 개략적으로 도시한 저면도.

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, "제1", "제2", "일면", "타면" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다. 이하, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 스핀들 모터의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예 따른 스핀들 모터의 개략적인 단면도이다. 도시한 바와 같이, 상기 스핀들 모터(100)는 회전축(110), 허브(130) 및 마그네트(140)를 포함한 회전부와, 스러스트 플레이트(120), 슬리브(150), 베이스(160), 전기자(170), 커버(180) 및 실링부재(190)를 포함하는 고정부로 이루어지고, 작업유체인 오일이 충전되어 유체동압 베어링부가 형성된다.

그리고 상기 회전부에 있어서, 상기 회전축(110)은 상단부에 상기 허브(130)가 결합된다.

또한, 상기 허브(130)는 회전축(110)의 상단부에 고정되는 원통부(131), 상기 원통부(131)로부터 반경방향 외측으로 연장된 원판부(132), 상기 원판부(132)의 반경방향 외측 단부에서 회전축의 축방향으로 하향 연장되는 측벽부(133)로 이루어진다.

또한, 상기 측벽부(133)의 내주면에는 상기 전기자(170)에 대향되도록 환고리형으로 이루어진 상기 마그네트(140)가 장착된다.

다음으로 상기 고정부에 있어서, 상기 스러스트 플레이트(120)는 도 2에 도시한 바와 같이, 원판형으로 이루어지고, 동압발생홈이 형성된다. 그리고 상기 스러스트 플레이트(120)은 상기 슬리브(150)와의 사이에 오일순환부가 형성된다. 이를위해 상기 회전축이 삽입되는 중공부(121)와 오일의 순환을 위해 상기 회전축을 향해 상향되는 경사부(122)가 내경부에 형성된다. 그리고 상기 스러스트 플레이트(120)는 황동 또는 소결품으로 SUS-DHS1 보다 낮은 경도로 제조되고, 상기 슬리브(150)에 결합된다. 즉, 상기 스러스트 플레이트(120)은 Rockwell B 경도 기준 25~80의 재료로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 스러스트 플레이트(120)는 낮은 경도로 이루어짐에 따라 프레스가공으로 제조될 수 있다.

그리고 본 발명에 따른 스러스트 플레이트(120)는 동철계 또는 철계를 이용하여 소결방식으로 제조될 수 있다.

이와 같이 이루어지고 상기 스러스트 플레이트(120)를 상기 슬리브(150)에 결합시킴에 따라, 본 발명에 따른 스핀들 모터는 회전부의 경도가 고정부의 경도보다 크도록 제조되고, 이에 따라 동특성이 향상된 스핀들 모터를 얻을 수 있다.

또한, 상기 슬리브(150)는 회전가능하도록 회전축(110)을 지지하고, 상기 슬리브(150)는 상기 베이스(160)에 고정된다.

그리고 본 발명의 제1 실시예에 따른 스핀들 모터(100)의 슬리브(150)는 스러스트 플레이트 수용부(151), 오일순환홀(152) 및 오일순환 경사홈부(153)가 형성된다. 또한, 상기 스러스트 플레이트 수용부(151)는 상기 스러스트 플레이트(120)를 삽입고정시키기 위한 것으로, 상기 스러스트 플레이트(120)와 대응된 형상으로 상기 슬리브(150)의 상단부에 형성된다.

또한, 상기 오일순환홀(152)은 오일이 회전축계를 순환하도록 상기 슬리브(150)의 상면과 하면을 연결하도록 상기 회전축(110)의 축방향으로 형성된다.

또한, 상기 오일순환 경사홈부(153)는 상기 오일순환홀(152)과 연통되고, 상기 슬리브의 상부로 순환된 오일을 회전축으로 이동시키기 위한 것으로, 상기 스러스트 플레이트의 경사부(122)에 대응되고, 상기 슬리브가 상기 경사부(122)와 소정간격을 갖도록 형성된다.

그리고 상기 슬리브(150)와 회전축(110) 사이에 유체동압 베어링부인 레디얼 동압 베어링부(RB)가 형성된다. 보다 구체적으로, 상기 레디얼 동압 베어링부(RB)는 상기 회전축(110)의 직교방향으로 상기 회전축(110)과 상기 슬리브(150) 사이에 미소간격이 형성되고, 상기 미소간격에 오일이 충전되어 레디얼 동압 베어링부(RB)가 형성된다.

이를 위해, 상기 레디얼 동압 베어링부(RB)는 상기 슬리브(150)의 내주면과 이에 대향되는 상기 회전축(110)의 외주면에 선택적으로 동압발생홈(미도시)이 형성되어 이루어진다. 또한 상기 동압발생홈은 슬리브의 내주면의 상부 및 하부에 2개 또는 상기 회전축의 외주면의 상부 및 하부에 2개가 선택적으로 형성될 수 있다.

또한, 상기 베이스(160)의 외주부에는 상기 마그네트(140)에 대향하도록 코어(171) 및 코일(172)로 이루어진 전기자(170)가 압입 또는 접착등에 의해 고정되고, 전술한 바와 같이 상기 베이스(160)의 내주부에는 상기 슬리브(150)가 압입 또는 접착등에 의해 고정된다.

또한, 상기 스핀들 모터(100)는 상기 허브(130)의 부상을 방지하기 위해, 상기 마그네트(140)와 축방향으로 대향되도록 위치되고 상기 베이스(160)에 고정되는 흡인플레이트(161)를 더 포함하여 이루어질 수 있다.

그리고 상기 커버(180)는 상기 슬리브(150)의 하단부 내주면에 고정되어 유체동압베어링을 형성하기 위해 주입된 오일을 실링한다.

또한, 상기 실링부재(190)는 상기 회전축(110)의 반경방향으로 상기 슬리브의 외주면에 대향되도록 상기 허브(150)에 결합되어 오일의 누출을 방지한다.

이와 같이 이루어짐에 따라, 본 발명의 제1 실시예에 따른 스핀들 모터에 있어서, 유체동압베어링을 형성하기 위해 주입된 오일은 도 1에 화살표로 도시한 바와 같이 순환된다. 보다 구체적으로, 상기 회전축(110)과 상기 슬리브(120) 사이의 레디얼 동압 베어링부(RB)를 지나 상기 회전축(110)의 하부로 유동되고, 상기 슬리브(150)의 하부에서 상기 오일순환홀(152)을 통해 슬리브의 상부로 유동되고, 상기 오일순환 경사홈부(153)를 통해 상기 회전축(110) 방향으로 유동된다. 이때, 상기 오일순환 경사홈부(153)에 의해 회전축계 강성이 향상되고, 오일 중의 기포 제거가 용이하게 된다.

도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 스핀들 모터의 개략적인 단면도이고, 도 4는 도 3에 도시한 스핀들 모터의 스러스트 플레이트를 개략적으로 도시한 저면도이다. 도시한 바와같이, 제2 실시예에 따른 스핀들 모터(200)는 도 1에 도시한 스핀들 모터(100)과 비교하여 슬리브 및 스러스트 플레이트만이 상이하고, 이에 의해 오일순환경로가 달라진다.

보다 구체적으로, 상기 스핀들 모터(200)는 회전축(210), 허브(230) 및 마그네트(240)를 포함한 회전부와, 스러스트 플레이트(220), 슬리브(250), 베이스(260), 전기자(270), 커버(280) 및 실링부재(290)를 포함하는 고정부로 이루어지고, 작업유체인 오일이 충전되어 유체동압 베어링부가 형성된다.

그리고 제2 실시예에 따른 스핀들 모터의 상기 스러스트 플레이트(220)는 도 4에 도시한 바와 같이, 원판형으로 이루어지고, 상기 회전축(210)이 관통하고, 상기 슬리브(250)에 안착되기 위한 중공부(221)와 오일의 순환을 위해 상기 회전축의 반경방향으로 홈부(222)가 형성된다. 또한 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 홈부(222)는 3가 형성되고, 이와 달리 회전축계의 안정성을 고려하여 복수개가 상기 중공부(221)를 중심으로 서로 대향되거나 등간격으로 형성될 수 있다.

그리고 본 발명의 제2 실시예에 따른 스핀들 모터(200)의 슬리브(250)는 스러스트 플레이트 수용부(251), 오일순환홀(252) 및 오일순환경로 전환홀(253)이 형성된다. 또한, 상기 스러스트 플레이트 수용부(251)는 상기 스러스트 플레이트(220)를 삽입고정시키기 위한 것으로, 상기 스러스트 플레이트(220)와 대응된 형상으로 상기 스리브(250)의 상단부에 형성된다.

또한, 상기 오일순환홀(252)은 오일이 회전축계를 순환하도록 상기 슬리브(150)의 상면과 하면을 연결하도록 상기 회전축(210)의 축방향으로 형성된다.

또한, 상기 오일순환경로 전환홀(253)은 상기 오일순환홀(252)을 통해 슬리브의 상부로 순환된 오일을 상기 슬리브(250)의 외주부로 이동시키기 위한 것이다. 이를 위해 상기 오일순환경로 전환홀(253)은 상기 오일순환홀(252)와 연결되고, 상기 회전축(210)의 반경방향에 따라 상기 슬리브(250)의 외주로 연장되고, 상기 스러스트 플레이트(220)의 홈부(222)와 대응되도록 형성된다.

또한, 오일순환경로 전환홀(253)을 통해 오일의 유동이 원활하게 이루어질 경우, 상기 스러스트 플레이트는 홈부(222)를 형성시키지 않고, 상기 슬리브(250)와 상기 스러스트 플레이트(220)의 간격만으로 오일순환경로를 형성할 수 있다.

이와 같이 이루어짐에 따라, 본 발명의 제2 실시예에 따른 스핀들 모터에 있어서, 유체동압 베어링을 형성하기 위해 주입된 오일은 도 3에 화살표로 도시한 바와 같이 순환된다. 보다 구체적으로, 상기 회전축(210)과 상기 슬리브(220) 사이의 레디얼 동압 베어링부(RB)를 지나 상기 회전축(210)의 하부로 유동되고, 상기 슬리브(250)의 하부에서 상기 오일순환홀(252)를 통해 슬리브의 상부로 유동되고, 상기 오일순환경로 전환홀(253)를 통해 상기 슬리브의 외주부(110)로 유동되고, 상기 허브(230)와 상기 슬리브(250) 사이를 통해 상기 회전축(210)으로 유동된다. 오일의 순환은 상기한 바와 같이 구현됨에 따라, 회전축계 강성이 향상되고, 오일 중의 기포 제거가 용이하게 된다.

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.

100, 200 : 스핀들 모터 110, 210 : 회전축
120, 220 : 스러스트 플레이트 130, 230 : 허브
140, 240 : 마그네트 150, 250 : 슬리브
160, 260 : 베이스 170, 270 : 전기자
180, 280 : 커버 190, 290 : 실링부재
121, 221 : 중공부 122 : 경사부
222 : 홈부 151, 251 : 스러스트 플레이트 수용부
152, 252 : 오일순환홀 153 : 오일순환 경사홈부
253 : 오일순환경로 전환홀

Claims (9)

1. 회전축, 허브 및 마그네트를 포함하는 회전부와, 상기 회전축을 지지하는 슬리브 및 상기 마그네트와 대향되는 전기자를 포함하는 고정부로 이루어지고, 유체동압 베어링부를 형성하기 위해 오일이 충전된 스핀들 모터로서,
   상기 고정부는 슬리브의 상부에 결합되고 동압발생홈이 형성된 스러스트 플레이트를 더 포함하고,
   상기 슬리브는 스러스트 플레이트 사이에 오일순환부가 형성된 스핀들 모터.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 스러스트 플레이트는 원판형으로 이루어지고 상기 슬리브에 안착되며, 회전축이 삽입되는 중공부와, 오일의 순환을 위해 상기 회전축을 향해 상향되는 경사부가 내경부에 형성된 것을 특징으로 하는 스핀들 모터.
   
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 슬리브는
   상기 스러스트 플레이트가 삽입되도록 상기 스러스트 플레이트와 대응된 형상으로 상단부에 형성된 스러스트 플레이트 수용부;
   상기 슬리브의 상면과 하면을 연결하도록 상기 회전축의 축방향으로 형성된 오일순환홀; 및
   상기 오일순환홀과 연통되고, 상기 슬리브의 상부로 순환된 오일을 회전축으로 이동시키기 위해 상기 스러스트 플레이트의 경사부와 대응되도록 형성된 오일순환 경사홈이 형성된 것을 특징으로 하는 스핀들 모터.
   
4. 회전축, 허브 및 마그네트를 포함하는 회전부와, 상기 회전축을 지지하는 슬리브 및 상기 마그네트와 대향되는 전기자를 포함하는 고정부로 이루어지고, 유체동압 베어링부를 형성하기 위해 오일이 충전된 스핀들 모터로서,
   상기 고정부는 슬리브의 상부에 결합되고 동압발생홈이 형성된 스러스트 플레이트를 더 포함하고,
   상기 슬리브는 스러스트 플레이트 사이에 오일순환부가 형성되고, 상기 스러스트 플레이트는 상기 회전축이 관통하고 상기 슬리브에 안착되기위한 중공부와, 오일의 순환을 위해 상기 회전축의 반경방향으로 홈부가 형성된 것을 특징으로 하는 스핀들 모터.
   
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 홈부는 회전축계의 안정성을 고려하여 복수개가 중공부를 중심으로 서로 대향되거나 등간격으로 형성된 것을 특징으로 하는 스핀들 모터.
   
6. 청구항 4에 있어서,
   상기 슬리브는
   상기 스러스트 플레이트가 삽입되도록 상기 스러스트 플레이트와 대응된 형상으로 상단부에 형성된 수용부;
   상기 슬리브의 상면과 하면을 연결하도록 상기 회전축의 축방향으로 형성된 오일순환홀; 및
   상기 슬리브의 상부로 순환된 오일을 상기 슬리브의 외주부로 이동시키기 위해, 상기 오일순환홀과 연통되고, 상기 스러스트 플레이트의 홈부와 대응되고, 회전축의 반경방향으로 슬리브의 외주로 연장되도록 형성된 오일순환경로 전환홀이 형성된 것을 특징으로 하는 스핀들 모터.
   
7. 청구항 1 또는 청구항 4에 있어서,
   상기 스러스트 플레이트는 Rockwell B 경도 기준 25~80의 재료로 이루어진 스핀들 모터.
   
8. 청구항 1 또는 청구항 4에 있어서,
   상기 스러스트 플레이트는 황동으로 이루어지고, 프레스가공에 의해 제조된 스핀들 모터.
   
9. 청구항 1 또는 청구항 4에 있어서,
   상기 스러스트 플레이트는 동철계 또는 철계재료를 이용하여 소결방식으로 제조되는 것을 특징으로 하는 스핀들 모터.

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