KR20130097873A - 회전 부재 어셈블리 및 이를 포함하는 스핀들 모터 - Google Patents

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KR20130097873A
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Abstract

본 발명은 회전 부재 어셈블리 및 이를 포함하는 스핀들 모터에 관한 것으로서, 샤프트 및 상기 샤프트의 상측에 고정되는 허브를 구비하는 회전부재를 포함하고, 상기 샤프트의 회전축에서 반경 방향 외측으로 상기 샤프트가 슬리브에 끼움되는 축방향 길이 이상 외측으로 이격된 위치에서, 상기 샤프트에 결합되는 허브의 결합 직각도는 상기 샤프트가 상기 슬리브에 끼워지면서 형성하는 베어링 간극 간격의 2배보다 작도록 형성될 수 있다.

Description

회전 부재 어셈블리 및 이를 포함하는 스핀들 모터{Rotating part assembly and motor including the same}
본 발명은 회전 부재 어셈블리 및 이를 포함하는 스핀들 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 스핀들 모터가 사용된다.
이러한 소형의 스핀들 모터는 유체 동압 베어링 어셈블리가 이용되고 있으며, 상기 유체 동압 베어링 어셈블리의 회전부재 중의 하나인 샤프트와 고정부재 중의 하나인 슬리브 사이에는 윤활 유체가 개재되어 상기 윤활 유체에서 생기는 유체 압력으로 샤프트를 지지하게 된다.
또한, 상기 샤프트의 상측에는 샤프트와 함께 회전하고 기록디스크가 탑재되는 허브가 장착되는데, 상기 샤프트와 허브의 결합 과정에서 수직도가 과도하게 어긋나는 경우에는 상기 허브가 고정부재와 접촉할 수 있어 스핀들 모터의 회전 성능을 저하시킬 수 있다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 스핀들 모터의 설계 및 조립 과정에서 조립 공차를 고려함으로써 모터의 작동에 의하더라도 회전부재의 회전에 고정부재가 방해되지 않고, 회전부재의 부상 성능을 저하시키지 않도록 하는 스핀들 모터를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 회전 부재 어셈블리는 샤프트; 및 상기 샤프트의 상측에 고정되는 허브;를 구비하는 회전부재를 포함하고, 상기 샤프트의 회전축에서 반경 방향 외측으로 상기 샤프트가 슬리브에 끼움되는 축방향 길이 이상 외측으로 이격된 위치에서, 상기 샤프트에 결합되는 허브의 결합 직각도는 상기 샤프트가 상기 슬리브에 끼워지면서 형성하는 베어링 간극 간격의 2배보다 작도록 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 회전 부재 어셈블리에서 상기 샤프트에 결합되는 허브의 결합 직각도는 하기의 조건식 1 및 2를 만족할 수 있다.
(조건식 1) 2*B≥SL
(조건식 2) 회전 중심에서 2*B 이상 반경방향 외측으로 이격된 위치에서의 TP≤2*RG
(여기서, B=샤프트에 결합되는 허브의 결합 직각도 측정 위치, SL=샤프트가 슬리브에 끼움되는 축방향 길이, TP=샤프트에 결합되는 허브의 결합 직각도(- 샤프트의 회전중심에 수직인 가상선에서 샤프트에 결합된 허브의 중심선까지의 축방향이격 거리, 샤프트의 회전중심에 수직인 가상선과 허브의 중심선은 샤프트의 회전중심과 만남))
본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터는 회전 부재 어셈블리; 및 상기 샤프트가 축방향 상측으로 돌출되면서 회전 가능하게 끼움되도록 축공을 구비하고 상기 샤프트와의 사이에 형성되는 베어링 간극에 윤활유체이 충진되는 슬리브를 포함하는 고정부재;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터에서 상기 허브는 내측면의 적어도 일부가 상기 슬리브의 외측면과 대응되도록 축방향 하측으로 연장되는 주벽부를 구비할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터에서 상기 주벽부의 내측면과 상기 슬리브의 외측면 사이에는 기액계면이 형성되어 윤활유체이 실링될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터에서 상기 회전부재는 상기 샤프트에 압입되어 상기 슬리브의 상면에 배치되는 스러스트 플레이트;를 더 포함하고, 상기 고정부재는 상기 스러스트 플레이트 상부에 배치되도록 상기 슬리브에 결합되는 캡부재;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터에서 상기 캡부재와 상기 스러스트 플레이트 사이에는 기액계면이 형성되어 윤활 유체가 실링될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 하드 디스크 드라이브는 기판에 통해 인가되는 전원에 의해 디스크를 회전시키는 스핀들 모터; 상기 디스크의 데이터를 기록 및 재생하기 위한 자기 헤드; 및 상기 자기 헤드를 상기 디스크 상의 소정의 위치로 이동시키기 위한 헤드 구동부;를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 스핀들 모터를 이용하면, 스핀들 모터의 설계 및 조립 과정에서 조립 공차를 고려함으로써 모터의 작동에 의하더라도 회전부재의 회전에 고정부재가 방해되지 않고, 회전부재의 부상 성능을 저하시키지 않도록 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터를 도시한 단면도이고,
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스핀들 모터를 도시한 단면도이며,
도 3은 본 발명의 실시예가 적용될 수 있는 샤프트와 허브의 결합관계를 설명하기 위한 참고도이고,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 스핀들 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 스핀들 모터를 나타내는 개략 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 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.
또한, 회전 부재 어셈블리는 샤프트(111) 및 이에 장착되는 허브(121)를 포함하는 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 부재 등 상기 회전부재에 상대적으로 고정되어 있는 부재일 수 있다.
또한, 윤활유체의 계면에서 외부와 연통로는 윤활유체계면에서 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 윤활유체이 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 윤활유체의 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.
본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터(100)는 유체 베어링을 활용하게 되며, 통상 회전의 안정성을 위해 상하로 한 쌍의 래디얼 동압홈(114)을 구비하여 2개의 유체 베어링이 형성되도록 할 수 있다. 다만, 유체 동압 베어링을 이용하는 모터의 경우는 회전부재가 일정 높이 부상하여 바닥판(본 실시예에서 커버부재(113))과 접촉하지 않은 상태로 회전할 수 있도록 해야 하므로 지속적으로 유체를 축방향 하측으로 펌핑할 수 있다.
한편, 상기 상부 및 하부 래디얼 동압홈(114) 사이에는, 상기 슬리브(112) 및 상기 샤프트(111) 중 적어도 하나에 상기 슬리브(112)와 상기 샤프트(111)의 베어링 간극이 다른 부분보다 넓게 형성되도록 홈 형상의 리저버부(115)가 구비될 수 있다. 도면의 도시에서는 상기 리저버부(115)가 슬리브(112)의 내주면에 원주방향으로 구비되는 것이 도시되었으나, 이에 한정하는 것은 아니며 상기 리저버부는 샤프트(111)의 외주면에 원주방향으로 구비될 수 있다.
한편, 상기 슬리브(112)의 축방향 하부에는 간극을 유지한 상태로 상기 슬리브(112)와 결합하며, 상기 간극에는 윤활유체을 수용하는 베이스 커버(113)가 결합될 수 있다.
상기 베이스 커버(113)는 상기 슬리브(112) 사이의 간극에 윤활유체을 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(126)를 구비할 수 있다. 더욱 상세하게는 상기 원판부(123)에서 축방향 하측으로 연장되어 형성되는 주벽부(126)를 구비할 수 있다. 상기 슬리브(112)의 외측부와 상기 주벽부(126)의 내측부 사이에는 윤활유체을 실링하는 기액계면이 형성될 수 있다.
또한, 상기 주벽부(126)의 내측면은 테이퍼지게 형성되어 상기 슬리브(112)의 외측면과의 간격이 축방향 하부로 갈수록 넓어지도록 하여 윤활유체의 실링이 용이하도록 할 수 있다. 또한, 상기 슬리브(112)의 외측면을 테이퍼지도록 형성하여 윤활유체의 실링이 용이하도록 할 수도 있다.
나아가, 상기 주벽부(126)의 외측면은 베이스 부재(133)에서 상측으로 돌출되는 장착부(134)의 적어도 일부의 내측면(135)과 대응하도록 형성되며, 상기 주벽부(126)와 상기 장착부(134) 사이의 간격은 축방향 하측으로 갈수록 넓어지는 부분이 형성되도록 상기 주벽부(126)의 외측면은 단차지거나 테이퍼지도록 형성할 수 있다. 이에 대해서는 스테이터(130)의 설명 이후에 더욱 상세히 후술하겠다.
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 내측면 혹은 상기 슬리브(112)의 외측면에 접착제를 도포하여 조립될 수 있다.
또한, 상기 베이스 부재(133)에는 축방향 상측으로 돌출 형성되는 장착부(134)를 구비하여, 외측면에는 상기 코어(131)가 장착되고, 내측면의 일부에는 상술한 슬리브(112)가 끼움 고정되고 다른 일부(135)에는 상기 주벽부(126)의 외측면이 대응하도록 형성될 수 있다. 물론, 상기 장착부(135)는 상기 주벽부(126)의 외측면에 대응하도록 높게 구비되지 않을 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예가 적용될 수 있는 샤프트와 허브의 결합관계를 설명하기 위한 참고도이다. 이하, 도 1 및 도 3을 참고하여 본 발명의 실시예에 따른 부재간 결합관계를 정리한다.
한편, 본 발명에 따른 스핀들 모터는 회전부재가 회전하는 경우 고정부재와 접촉하지 않고 용이하게 회전하도록 부재 간의 결합 관계를 정하고 있다.
즉, 상기 샤프트(111)에 상기 허브(120)가 결합하는 경우에 이상적인 경우는 상기 샤프트(111)의 중심선(R, 회전 중심)과 상기 허브(120)의 중심선(H)이 수직으로 만나도록 결합되는 것이다.
하지만, 상기 샤프트(111)와 상기 허브(120)는 별도의 부재이므로 상호 결합하는 과정에서 조립 오차가 발생할 수 있으며, 이를 어떻게 관리하고 결합된 후의 조립 오차가 어느 정도까지 허용되도록 하는 것은 매우 중요하다.
즉, 도 3에서 보듯이, 샤프트(111)와 허브(120)의 결합은 도 3의 (a)와 같이 허브(120)의 중심선(H)이 상기 샤프트(111)의 중심선(R, 회전중심)과 수직하는 가상선(HL)과 일치하는 경우이다(여기서, 상기 가상선(HL)은 상기 샤프트(111)의 중심선(R) 및 허브(120)의 중심선(H)과 동시에 만나는 점이 형성되어야 한다).
하지만, 일반적으로 샤프트(111)와 허브(120)를 결합하는 과정에서 조립 공차가 발생하여 도 3의 (b)와 같이 허브(120)의 중심선(H)이 상기 샤프트(111)의 중심선(R, 회전중심)과 수직하는 가상선(HL)과 일치하지 않아 상기 허브(120)의 중심선(H)과 가상선(HL)은 어긋나게 된다.
이 경우, 샤프트(111)의 회전중심(R)에서 소정 위치 만큼 반경방향 외측으로 이격된 곳(B)에서 축방향으로 허브(120)의 위치가 벗어나는 결합 수직도(TP) 오차가 발생하게 된다.
이에, 본 발명의 실시예에서는 상기 샤프트(111)의 회전축(R)에서 반경 방향 외측으로 상기 샤프트(111)가 슬리브(112)에 끼움되는 축방향 길이(SL)만큼 이격된 위치(B)에서, 상기 샤프트(111)에 결합되는 허브(120)의 결합 직각도(TP)는 상기 샤프트(111)가 상기 슬리브(112)에 끼워지면서 형성하는 베어링 간극의 간격(RG)의 두배보다 작도록 형성할 수 있다.
이를 수치적으로 설명하면, 하기의 (조건식 a) 및 (조건식 b)를 만족할 수 있다.
(조건식 a) 2*B≥SL
(조건식 b) 회전 중심에서 2*B 이상 반경방향 외측으로 이격된 위치에서의 TP≤2*RG
(여기서, B=샤프트에 결합되는 허브의 결합 직각도 측정 위치, SL=샤프트가 슬리브에 끼움되는 축방향 길이, TP=샤프트에 결합되는 허브의 결합 직각도(- 샤프트의 회전중심에 수직인 가상선에서 샤프트에 결합된 허브의 중심선까지의 축방향이격 거리, 샤프트의 회전중심에 수직인 가상선과 허브의 중심선은 샤프트의 회전중심과 만남))
이러한 조건을 만족하도록 회전부재(샤프트 및 허브)를 조립하고, 공차를 소정 범위 내로 조정하게 되면 회전부재의 회전 성능을 높일 수 있어 스핀들 모터의 성능을 향상시킬 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스핀들 모터를 도시한 단면도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리(110)를 포함하는 스핀들 모터(200)는 스러스트 플레이트(150) 및 캡부재(140)를 포함하는 유체 동압 베어링 어셈블리(110), 코일(132)이 권선되는 코어(131)를 포함하는 스테이터(130) 및 허브(121)를 포함하는 로터(120)를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리(110)는 상기 일 실시예와 캡부재 및 슬리브의 형상과 스토퍼(111a) 대신에 스러스트 플레이트(150)를 구비하여 스토퍼 역할을 추가로 하게 한다는 점에서 차이가 있고, 나머지 구성은 대부분 동일하므로 동일한 부분에 대해서는 혼동 방지 및 명확한 설명을 위해 구체적인 설명을 생략할 수 있다. 이하에서는 상기 일 실시예와 차별되는 부분을 중점적으로 설명할 수 있다.
슬리브(112)는 샤프트(111)의 상단이 축방향 상측으로 돌출되도록 상기 샤프트(111)를 지지할 수 있으며, Cu 또는 Al을 단조하거나, Cu-Fe계 합금 분말 또는 SUS계 분말을 소결하여 형성될 수 있다. 물론, 다른 방식으로도 형성 가능하다.
여기서, 상기 샤프트(111)는 상기 슬리브(112)의 축공과 미소 간극을 가지도록 삽입되고, 상기 미소 간극에는 윤활 유체가 충전되며 상기 샤프트(111)의 외경 및 상기 슬리브(112)의 내경 중 적어도 하나에 형성되는 래디얼 동압홈에 의해 상기 로터(120)의 회전을 더 부드럽게 지지할 수 있다.
상기 래디얼 동압홈은 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)의 내측면과 일정 간격 이격되어 회전하도록 압력을 형성시키게 된다.
다만, 상기 래디얼 동압홈은 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 슬리브(112)에는 슬리브(112)의 상부와 하부를 연통하도록 형성되는 ㅅ순환홀(117)를 구비하여, 유체 동압 베어링 어셈블리(110) 내부의 윤활 유체의 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) 하부에는 간극을 유지한 상태로 상기 슬리브(112)와 결합하며, 상기 간극에는 윤활 유체를 수용하는 커버플레이트(113)가 결합될 수 있다.
상기 커버플레이트(113)는 상기 슬리브(112) 사이의 간극에 윤활 유체를 수용하여 그 자체로서 상기 샤프트(111)의 하면을 지지하는 베어링으로서의 기능을 수행할 수 있다.
스러스트 플레이트(150)는 상기 샤프트(111)에 장착되고, 상기 슬리브(112)의 상면에 배치되어 이하 설명할 캡부재(140)와의 사이에 기액계면을 형성하여 윤활유체가 실링되도록 할 수 있다.
나아가, 상기 스러스트 플레이트(150)의 하면 또는 이와 마주보는 슬리브(112)의 상면 중 적어도 하나에는 스러스트 동압을 발생시키는 스러스트 동압홈을 구비할 수 있으며, 이는 헤링본 형상, 스파이럴 형상 또는 나사선 형상 중 적어도 하나의 형상으로 이루어질 수 있다.
캡부재(140)는 상기 스러스트 플레이트(150) 상측에서 위치하도록 슬리브(120)에 장착되어 상기 스러스트 플레이트(150)와의 사이에서 윤활 유체가 실링되도록 하는 부재이다.
상기 캡부재(140)는 상기 스러스트 플레이트의 상부에 배치되는 수평부(140a) 및 상기 수평부(140a)의 외측단에서 하측으로 연장되는 수직부(140b)를 포함할 수 있다. 즉, 상기 수직부(140b)의 내주면이 상기 슬리브(112)의 외주면에 압입되거나 접착제를 이용하여 본딩 결합될 수 있다.
100, 200: 스핀들 모터
110: 유체 동압 베어링 어셈블리
111: 샤프트
112: 슬리브
113: 베이스 커버
120: 로터
121: 허브
122: 제1 원통형 벽부
123: 원반부
124: 제2 원통형 벽부
130: 스테이터
140: 캡부재
150: 스러스트 플레이트

Claims (8)

  1. 샤프트; 및 상기 샤프트의 상측에 고정되는 허브;를 구비하는 회전부재를 포함하고,
    상기 샤프트의 회전축에서 반경 방향 외측으로 상기 샤프트가 슬리브에 끼움되는 축방향 길이 이상 외측으로 이격된 위치에서, 상기 샤프트에 결합되는 허브의 결합 직각도는 상기 샤프트가 상기 슬리브에 끼워지면서 형성하는 베어링 간극 간격의 2배보다 작도록 형성되는 회전 부재 어셈블리.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 샤프트에 결합되는 허브의 결합 직각도는 하기의 조건식 1 및 2를 만족하는 회전 부재 어셈블리.
    (조건식 1) 2*B≥SL
    (조건식 2) 회전 중심에서 2*B 이상 반경방향 외측으로 이격된 위치에서의 TP≤2*RG
    (여기서, B=샤프트에 결합되는 허브의 결합 직각도 측정 위치, SL=샤프트가 슬리브에 끼움되는 축방향 길이, TP=샤프트에 결합되는 허브의 결합 직각도(- 샤프트의 회전중심에 수직인 가상선에서 샤프트에 결합된 허브의 중심선까지의 축방향이격 거리, 샤프트의 회전중심에 수직인 가상선과 허브의 중심선은 샤프트의 회전중심과 만남))
  3. 제1항에 따른 회전 부재 어셈블리; 및
    상기 샤프트가 축방향 상측으로 돌출되면서 회전 가능하게 끼움되도록 축공을 구비하고 상기 샤프트와의 사이에 형성되는 베어링 간극에 윤활유체이 충진되는 슬리브를 포함하는 고정부재;를 포함하는 스핀들 모터.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 허브는 내측면의 적어도 일부가 상기 슬리브의 외측면과 대응되도록 축방향 하측으로 연장되는 주벽부를 구비하는 스핀들 모터.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 주벽부의 내측면과 상기 슬리브의 외측면 사이에는 기액계면이 형성되어 윤활유체이 실링되는 스핀들 모터.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 회전부재는 상기 샤프트에 압입되어 상기 슬리브의 상면에 배치되는 스러스트 플레이트;를 더 포함하고,
    상기 고정부재는 상기 스러스트 플레이트 상부에 배치되도록 상기 슬리브에 결합되는 캡부재;를 더 포함하는 스핀들 모터.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 캡부재와 상기 스러스트 플레이트 사이에는 기액계면이 형성되어 윤활 유체가 실링되는 스핀들 모터.
  8. 기판에 통해 인가되는 전원에 의해 디스크를 회전시키는 제3항 내지 제7항 중 어느 한 항의 스핀들 모터;
    상기 디스크의 데이터를 기록 및 재생하기 위한 자기 헤드; 및
    상기 자기 헤드를 상기 디스크 상의 소정의 위치로 이동시키기 위한 헤드 구동부;를 포함하는 하드 디스크 드라이브.
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US9524745B2 (en) * 2014-02-28 2016-12-20 Seagate Technology Llc Drive motor with limiter with increased stiffness

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004088816A (ja) * 2002-08-22 2004-03-18 Nippon Densan Corp スピンドルモータ及びこのスピンドルモータを用いたディスク駆動装置
JP2005045924A (ja) 2003-07-22 2005-02-17 Nippon Densan Corp スピンドルモータ、このスピンドルモータに適用されるロータの製造方法、及びこのスピンドルモータを備えたハードディスク駆動装置
JP2006038211A (ja) 2004-07-22 2006-02-09 Nippon Densan Corp 流体動圧軸受、この流体動圧軸受を備えたスピンドルモータ及びこのスピンドルモータを備えた記録ディスク駆動装置
US7781929B1 (en) * 2004-12-02 2010-08-24 Seagate Technology Llc Shaped fluid dynamic bearing for a hard disk drive
KR100601799B1 (ko) * 2005-01-27 2006-07-18 에이테크솔루션(주) 허브와 샤프트의 결합구조가 개선된 하드디스크드라이브용스핀들모터
JP2011002024A (ja) * 2009-06-18 2011-01-06 Nippon Densan Corp 軸受装置、スピンドルモータ、及びディスク駆動装置
JP5674184B2 (ja) * 2009-08-04 2015-02-25 サムスン電機ジャパンアドバンスドテクノロジー株式会社 ディスク駆動装置
US8184396B2 (en) * 2009-09-02 2012-05-22 Alphana Technology Co., Ltd. Disk drive device with hub having a rotational frequency of axial run-out smaller than 0.1 μm for improved shock resistance
JP5636181B2 (ja) * 2009-09-14 2014-12-03 サムスン電機ジャパンアドバンスドテクノロジー株式会社 ディスク駆動装置

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