KR20130117522A - 스핀들 모터 - Google Patents

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KR20130117522A
KR20130117522A KR1020120040390A KR20120040390A KR20130117522A KR 20130117522 A KR20130117522 A KR 20130117522A KR 1020120040390 A KR1020120040390 A KR 1020120040390A KR 20120040390 A KR20120040390 A KR 20120040390A KR 20130117522 A KR20130117522 A KR 20130117522A
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dynamic pressure
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KR1020120040390A
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박원기
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삼성전기주식회사
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    • G11B19/20—Driving; Starting; Stopping; Control thereof
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    • G11B19/2018—Incorporating means for passive damping of vibration, either in the turntable, motor or mounting
    • G—PHYSICS
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    • G—PHYSICS
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Abstract

발명은 스핀들 모터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 축 고정형의 스핀들 모터에 관한 것으로서, 베이스 부재와, 상기 베이스 부재에 고정 설치되는 샤프트와, 상기 샤프트에 회전 가능하게 설치되는 축받침부를 구비하는 슬리브와, 상기 슬리브의 상부에 위치하도록 샤프트에 고정 설치되는 스러스트 부재와, 상기 슬리브의 상부 외측면에 고정 설치되어 상기 슬리브와 연동하여 회전하고, 하부 외측면과 상기 베이스 부재에서 상향 돌출되는 장착부와의 사이에 기액계면을 형성하며, 상기 스러스트 부재의 외측면 및 상부면을 감싸도록 구비되어 상기 스러스트 부재의 외측면 또는 상부면과의 사이에 기액계면을 형성하는 상부 하우징과, 상기 상부 하우징에 결합되고 내부면에 구비되는 마그넷 어셈블리와 상기 베이스 부재에 구비되는 전자석 어셈블리와의 상호 작용에 의해 상기 샤프트에 대해 상기 슬리브와 연동하여 상대 회전하는 로터 허브 및 상기 슬리브의 내측면 또는 상기 슬리브의 내측면과 마주보는 상기 샤프트의 외측면에 유체의 동압에 의해 저널 베어링을 형성하도록 상부 및 하부에 구비되는 제1 및 제2 래디얼 동압홈을 포함할 수 있다.

Description

스핀들 모터{Spindle motor}
본 발명은 스핀들 모터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 축 고정형의 스핀들 모터에 관한 것이다.
서버(server)용의 하드디스크(hard disk) 구동 장치 등의 정보 기록 재생 장치에는 진동 특성이 뛰어난 축을 하드디스크(hard disk) 구동장치의 박스에 고정한 소위 축 고정형의 스핀들 모터가 일반적으로 탑재된다.
즉, 서버용의 하드디스크 구동 장치에 탑재되는 스핀들 모터에는 외부의 진동으로 로터(Rotor)의 진폭이 커져 디스크(Disk)에 기록된 정보가 파손 및 기록/판독을 할 수 없는 상태로 되는 것을 방지하기 위하여 샤프트가 고정 설치된다.
이와 같이, 고정형 샤프트가 설치되는 경우, 윤활유체가 충진되는 유체 동압 베어링 어셈블리에는 일반적으로 여러 기액계면이 형성되며, 이러한 기액계면은 회전 중 동압홈의 영향을 받아 이동한다. 이 기액계면의 이동을 잘 제어하지 않으면 윤활 유체가 누출되는 문제가 있다.
윤활 유체의 누설을 방지하기 위해 베어링에 주입되는 윤활 유체의 양을 적게하면 윤활 유체의 증발에 의해 모터의 수명이 짧아지는 문제가 있으므로, 윤활유체를 충분히 저장할 수 있는 구조의 개발이 절실히 필요하다.
아울러, 축 고정형 샤프트의 경우 통상 무게중심이 상부에 위치하게 되어 모터(로터)의 회전시 진동 및 소음이 발생할 수 있어 모터의 회전 신뢰성이 떨어지는 문제점이 있다.
하기의 선행기술문헌에는 축 고정형 샤프트를 구비하는 스핀들 모터가 개시되나, 이는 윤활유체를 충분히 확보할 수 없고, 샤프트의 진동문제를 해결하지 못한다는 문제점이 있다.
일본공개특허공보 제2009-150493호
본 발명의 실시예에 따르면 윤활유체의 누설 없이 충분한 윤활유체를 저장할 수 있는 스핀들 모터를 제공할 수 있다. 즉, 소결 슬리브를 사용하여 윤활유체가 충분히 저장되도록 함으로써 동압 베어링 어셈블리의 성능 저하를 억제할 수 있는 스핀들 모터를 제공할 수 있다.
또한, 축 고정형 샤프트에서 무게중심이 상부에 위치함으로 모터(로터)의 회전시 발생할 수 있는 진동 및 소음을 저감하여 회전 신뢰성을 향상시킬 수 있는 스핀들 모터를 제공할 수 있다.
물론, 이에 한정하는 것은 아니며 이하에서 설명하는 본 발명의 실시예에 의해 다양한 목적의 실현이 가능하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터는 베이스 부재; 상기 베이스 부재에 고정 설치되는 샤프트; 상기 샤프트에 회전 가능하게 설치되는 축받침부를 구비하는 슬리브; 상기 슬리브의 상부에 위치하도록 샤프트에 고정 설치되는 스러스트 부재; 상기 슬리브의 상부 외측면에 고정 설치되어 상기 슬리브와 연동하여 회전하고, 하부 외측면과 상기 베이스 부재에서 상향 돌출되는 장착부와의 사이에 기액계면을 형성하며, 상기 스러스트 부재의 외측면 및 상부면을 감싸도록 구비되어 상기 스러스트 부재의 외측면 또는 상부면과의 사이에 기액계면을 형성하는 상부 하우징; 상기 상부 하우징에 결합되고 내부면에 구비되는 마그넷 어셈블리와 상기 베이스 부재에 구비되는 전자석 어셈블리와의 상호 작용에 의해 상기 샤프트에 대해 상기 슬리브와 연동하여 상대 회전하는 로터 허브; 및 상기 슬리브의 내측면 또는 상기 슬리브의 내측면과 마주보는 상기 샤프트의 외측면에 유체의 동압에 의해 저널 베어링을 형성하도록 상부 및 하부에 구비되는 제1 및 제2 래디얼 동압홈;을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터에서, 상기 장착부의 내측면에는 하부 하우징이 더 구비되고, 상기 상부 하우징의 외측면과 상기 하부 하우징의 내측면 사이에 기액계면이 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터에서 상기 스러스트 부재의 외측면 또는 상기 스러스트 부재의 외측면과 마주보는 상기 상부 하우징의 내측면에는 유체의 동압에 의해 저널 베어링을 형성하도록 제3 래디얼 동압홈이 구비될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터에서 상기 스러스트 부재에는 상기 스러스트 부재를 축방향으로 관통하는 순환홀을 구비할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터에서 상기 슬리브의 외측면 또는 상기 슬리브의 외측면과 마주보는 상기 베이스 부재의 내측면에는 유체의 동압에 의해 저널 베어링을 형성하도록 제4 래디얼 동압홈이 구비될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터에서 상기 슬리브의 외측면 또는 상기 슬리브의 외측면과 마주보는 상기 하부 하우징의 내측면에는 유체의 동압에 의해 저널 베어링을 형성하도록 제4 래디얼 동압홈이 구비될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터에서 상기 상부 하우징의 하부 외측면과 상기 장착부와의 간격은 하부로 갈수록 간격이 좁아지도록 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터에서 상기 상부 하우징의 하단은 외측으로 절곡 형성되어 하부로 갈수록 상기 장착부와의 간격이 좁아지도록 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터에서 상기 슬리브의 상단과 상기 상부 하우징의 하부를 연통하는 순환홀을 더 구비할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터에서 상기 순환홀은 상기 슬리브의 외측면에 홈 형상으로 구비될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터에서 상기 순환홀은 상기 상부 하우징의 내측면에 홈 형상으로 구비될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터에서 상기 슬리브는 소결 슬리브일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터에서 상기 스러스트 부재의 외측면은 상부로 갈수록 상기 상부 하우징의 내측면과의 간격이 넓어지도록 테이퍼질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터에서 상부 하우징에서 상기 스러스트 부재의 상부면과 마주보는 부분은 내측으로 갈수록 상기 스러스트 부재의 상부면과의 간격이 넓어지도록 절곡될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터에서 상기 슬리브의 하부면 또는 이와 마주보는 상기 베이스 부재에는 스러스트 동압홈이 구비될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터에서 상기 슬리브의 하부면 또는 이와 마주보는 상기 하부 하우징에는 스러스트 동압홈이 구비될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터에서 상기 슬리브의 상부면 또는 상기 슬리브의 상부면과 마주보는 상기 스러스트 부재의 하부면에는 유체를 축방향 하측으로 펌핑하는 인펌핑 그루브가 구비될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터에서 상기 슬리브의 상부면 또는 상기 슬리브의 상부면과 마주보는 상기 스러스트 부재의 하부면에는 스러스트 동압홈이 구비될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터에서 상기 베이스 부재와 상기 샤프트 사이에는 하부 하우징의 적어도 일부가 개재될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 하드 디스크 드라이브는 본 발명의 일 실시예에 따른 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 발명의 실시예에 따르면, 충분한 양의 윤활유체를 저장할 수 있는 용적을 가지는 실링부가 구비되는 스핀들 모터가 제공되므로, 동압 베어링 어셈블리의 성능 저하를 억제할 수 있다.
이에 따라, 충분한 윤활유체가 지속적으로 제공되므로 스핀들 모터의 회전특성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 축 고정형 샤프트에서 무게중심이 상부에 위치함으로 모터(로터)의 회전시 발생할 수 있는 진동 및 소음을 저감하여 회전 신뢰성을 향상시킬 수 있는 스핀들 모터를 제공할 수 있다.
물론, 본 발명은 상술한 효과에 한정되는 것은 아니며, 이하 설명할 실시예에 의해 다양한 효과가 발현될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 스핀들 모터를 나타내는 개략 단면도이고,
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스핀들 모터를 나타내는 개략 단면도이며,
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스핀들 모터를 나타내는 개략 단면도이고,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 모터가 장착된 기록 디스크 구동장치를 도시한 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 실시예에 따른 스핀들 모터를 나타내는 개략 단면도이고, 도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스핀들 모터를 나타내는 개략 단면도이며, 도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스핀들 모터를 나타내는 개략 단면도이고, 도 4는 본 발명에서 회전부재의 진동을 최소화하는 메커니즘을 보여주는 개략 설명도이다.
도 1을 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 스핀들 모터(100)는 베이스 부재(110), 샤프트(120), 스러스트 부재(130), 슬리브(140), 상부 하우징(150) 및 로터 허브(160)를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 먼저 방향에 대한 용어를 정의하면, 축 방향은 도 1에서 볼 때, 상,하 방향, 즉 샤프트(120)의 하부측으로부터 상부측을 향하는 방향 또는 샤프트(120)의 하부측으로부터 상부측을 향하는 방향을 의미하고, 반경 방향은 도 1에서 볼 때, 좌,우 방향, 즉 샤프트(120)로부터 로터 허브(160)의 외주면을 향하는 방향 또는 로터 허브(160)의 외주면으로부터 샤프트(120)를 향하는 방향을 의미하고, 원주 방향은 로터 허브(160)의 외주면을 따라 회전되는 방향을 의미한다.
베이스 부재(110)는 로터 허브(160)와 함께 소정 공간를 형성토록 장착홈(112)을 구비할 수 있다. 그리고, 베이스 부재(110)는 축방향 상부측으로 연장 형성되어 외주면에 스테이터 코어(171)가 설치되는 장착부(114)를 구비할 수 있다.
또한, 장착부(114)의 외주면에는 스테이터 코어(171)가 안착되어 설치될 수 있도록 안착면(114a)이 구비될 수 있다. 그리고, 장착부(114)에 안착된 스테이터 코어(171)는 상기한 베이스 부재(110)의 장착홈(112) 상부에 배치될 수 있다.
샤프트(120)는 베이스 부재(110)에 직접 또는 간접적으로 고정 설치된다. 즉, 샤프트(120)의 하단부가 베이스 부재(110)에 형성된 설치홀(110a)에 삽입되도록 설치될 수 있다. 또한, 샤프트(120)의 하단부는 베이스 부재(110)의 내부면과 접착제 또는/및 용접에 의해 접합될 수 있다. 이에 따라, 샤프트(120)가 고정될 수 있는 것이다. 도면의 도시에서는 샤프트(120)가 베이스 부재(110)에 직접 고정 설치되는 구조가 개시되나 상기 샤프트(120)와 베이스 부재(110) 사이에 다른 부재를 매개로 하여 고정되는 것도 가능하다.
또한, 이하 설명할 슬리브(140)의 상부에 위치하도록 상기 샤프트(120)에 고정 설치되는 스러스트 부재(130)를 포함할 수 있다. 상기 스러스트 부재(130)는 상기 샤프트(120)와 일체로 형성되거나, 별도 부재로 형성되어 상기 샤프트(120)에 접착, 용접, 압입 등의 방식으로 고정될 수 있다.
한편, 샤프트(120)는 상기 스러스트 부재(130), 상기 베이스 부재(110)와 함께 고정부재, 즉 스테이터에 포함되는 구성이다.
샤프트(120)의 상면에는 덮개부재(미도시)가 고정 설치될 수 있도록 결합수단, 예를 들어 나사가 체결되는 나사부가 구비될 수 있다.
슬리브(140)는 샤프트(120)에 회전 가능하게 설치될 수 있다. 이를 위해 슬리브(140)는 샤프트(120)가 삽입되는 관통홀(141)로 구비되는 축받침부를 구비할 수 있다. 한편, 슬리브(140)가 샤프트(120)에 설치되는 경우 슬리브(140)의 내주면과 샤프트(120)의 외주면은 소정 간격 이격 배치되어 베어링 간극(B)을 형성한다. 그리고, 이 베어링 간극(B)에 윤활유체가 충진된다.
또한, 상기 베어링 간극(B)에 충진된 윤활유체를 매개로 유체 동압을 발생시키기 위한 래디얼 동압홈이 다수 형성될 수 있다. 즉, 상기 래디얼 동압홈은 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 내지 제4 래디얼 동압홈(146)(147)(133)(118)에서 선택적으로 구비될 수 있다.
축 고정형 샤프트(120)를 구비하여 슬리브(140)와 로터 허브(160)가 회전하는 구조의 스핀들 모터의 경우는 회전부재(슬리브 및 로터 허브 등)의 무게중심(CG)이 통상 샤프트(120)의 상측에 위치하게 된다. 그리고, 회전부재의 무게중심은 래디얼 동압홈 사이에 구비되는 경우에 모터의 회전 진동을 최소화할 수 있게 된다. 하지만, 축 고정형 샤프트(120)의 경우는 통상 상부 공간이 협소하여 상하로 구비되는 제1 및 제2 래디얼 동압홈(146)(147) 사이에 무게중심이 구비되는 것이 어려운 실정이다.
이에 본 발명에서는 추가로 제3 및 제4 래디얼 동압홈(133)(118)을 구비하여, 선택적으로 또는 양자 모두를 구비함으로써 축 고정형 모터의 회전진동을 최소화할 수 있다.
이에, 본 발명에서는 기본적으로 상기 슬리브(140)의 내측면 또는 상기 슬리브(140)의 내측면과 마주보는 상기 샤프트(120)의 외측면에 유체의 동압에 의해 저널 베어링을 형성하도록 상부 및 하부에 구비되는 제1 및 제2 래디얼 동압홈(146)(147)을 구비할 수 있다. 여기서, 상기 제1 및 제2 래디얼 동압홈(146)(147)은 헤링본, 스파이럴, 나사선 형상 등 다양한 형상으로 구비될 수 있다. 이는 이하 설명하는 제3 및 제4 래디얼 동압홈(133)(118)의 경우도 동일하다.
또한, 본 발명에서는 추가로 제3 및 제4 래디얼 동압홈(133)(118)을 선택적으로 또는 양자 모두를 구비할 수 있다.
즉, 상기 스러스트 부재(130)의 외측면 또는 상기 스러스트 부재(130)의 외측면과 마주보는 상기 상부 하우징(150)의 내측면에는 유체의 동압에 의해 저널 베어링을 형성하도록 제3 래디얼 동압홈(133)이 구비될 수 있다.
여기서, 상기 스러스트 부재(130)를 상하로 관통하는 순환홀(135)를 추가로 구비할 수 있다. 상기 제1 래디얼 동압홈(1146)과 상기 제3 래디얼 동압홈(133)의 사이에는 회전부재의 회전시 부압이 발생할 수 있으므로 이를 방지하기 위함이다.
또한, 상기 슬리브(140)의 외측면 또는 상기 슬리브(140)의 외측면과 마주보는 상기 베이스 부재(110)의 내측면에는 유체의 동압에 의해 저널 베어링을 형성하도록 제4 래디얼 동압홈(118)이 구비될 수 있다. 여기서, 상기 베이스 부재(110)의 내측면은 상기 장착부(114)의 내측면이 해당될 수 있다.
이하, 회전부재의 진동이 방지되는 메커니즘을 설명하도록 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터는 제1 및 제2 래디얼 동압홈(146)(147)에 의한 래디얼 베어링이 상기 슬리브(140)의 내측 방향에 형성될 수 있다. 하지만, 회전부재의 무게중심(CG)은 통상 제1 래디얼 동압홈(146)의 상부에 구비되므로 상기 제1 및 제2 래디얼 동압홈(146)(147)만 구비하는 경우에는 회전부재의 진동이 발생하여 모터의 회전 신뢰성이 떨어질 수 있다.
이에, 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터는 추가로 제3 래디얼 동압홈(133)을 구비하여 회전부재의 무게중심(CG)보다 상부에 위치하는 래디얼 베어링이 추가로 형성되도록 할 수 있다. 이 경우에는 무게중심이 래디얼 베어링 사이에 위치하게 되므로 스핀들 모터의 회전시 회전부재의 진동이 저감되어 모터의 회전 신뢰성이 향상될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터는 추가로 제4 래디얼 동압홈(118)을 구비하여 상기 슬리브(140)의 외측 방향에 래디얼 베어링이 추가로 형성되도록 할 수 있다. 이 경우에는 비록 래디얼 베어링이 회전부재의 무게중심(CG)보다 하측에 형성된다. 하지만, 회전부재인 슬리브(140)의 외측 방향에 추가로 래디얼 베어링을 형성하여 상기 제1 및 제2 래디얼 동압홈(146)(147)에 의해 형성되는 슬리브(140) 내측 방향의 래디얼 베어링과 함께 슬리브(140)를 양방향에서 지지해줄 수 있다. 이에 의해 또한 스핀들 모터의 회전시 회전부재의 진동이 저감되어 모터의 회전 신뢰성이 향상될 수 있다.
물론, 상기 제3 래디얼 동압홈(133)과 제4 래디얼 동압홈(118)을 모두 구비하는 것도 가능하다.
또한, 상기 슬리브(140)는 상기 슬리브(140)의 상단과 이하 설명할 상부 하우징(150)의 하부를 연통하는 순환홀(147)을 더 구비할 수 있다. 상기 순환홀(147)은 베어링 간극(B)의 윤활유체에 포함된 기포를 외부로 배출할 수 있으며, 윤활유체의 순환을 용이하게 할 수 있다. 여기서, 상기 순환홀(147)은 상기 슬리브(140)의 외측면에 홈 형상으로 구비되거나 슬리브(140)의 외측면을 절단하여 형성할 수 있다. 나아가, 상기 순환홀(147)은 이하 설명할 상부 하우징(150)의 내측면에 홈 형상으로 구비될 수 있다.
또한, 상기 슬리브(140)는 소결 방식으로 제조될 수 있다. 소결 슬리브를 이용하는 경우에는 슬리브의 내부에 윤활유체가 함침될 수 있어 오일의 양을 충분히 확보할 수 있다. 물론, 소결 방식으로 한정하는 것은 아니며, 다양한 방식으로 슬리브를 제조하는 것이 가능하고, 다양한 방식의 슬리브를 이용할 수 있다.
나아가, 상기 슬리브(140)의 하부면 또는 이와 마주보는 상기 베이스 부재(110)에는 스러스트 동압홈(116)이 구비될 수 있다. 상기 스러스트 동압홈(116)은 슬리브(140)의 회전시 부상력을 제공하여 슬리브(140)의 회전이 용이하도록 할 수 있다.
또한, 상기 슬리브(140)의 상부면 또는 이와 마주보는 상기 스러스트 부재(130)의 하부면에도 스러스트 동압홈(131)이 구비될 수 있다. 여기서, 상기 스러스트 동압홈(131)은 유체를 축방향 하측으로 펌핑하는 인펌핑 그루브로 활용될 수 있다.
이 경우 상기 스러스트 동압홈(116)(131)은 헤링본, 스파이럴, 나사선 등 다양한 형상으로 구비될 수 있다. 다만, 상기 스러스트 동압홈(131)은 유체를 축방향 하측으로 펌핑하는 인펌핑 그루브로 활용되는 경우에는 펌핑 효율성 향상을 위해 스파이럴 또는 나사선 형상으로 구비될 수 있다.
상부 하우징(150)은 상기 슬리브(140)의 상부 외측면에 고정 설치되어 상기 슬리브(140)와 연동하여 회전하도록 설치될 수 있다. 상기 상부 하우징(150)은 프레스 방식에 의해 간단히 제조될 수 있다. 다만, 이에 한정하는 것은 아니며 다양한 방식에 의해 제조가 가능하다.
또한, 상기 상부 하우징(150)은, 하부 외측면과 상기 베이스 부재(110)에서 상향 돌출되는 장착부(114)와의 사이에 기액계면(F2)을 형성할 수 있으며, 상기 스러스트 부재(130)의 외측면 및 상부면을 감싸도록 구비되어 상기 스러스트 부재(130)의 외측면 또는 상부면과의 사이에 기액계면(F1)을 형성할 수 있다.
도 1의 도시에서는 편의상 상기 상부 하우징(150)과 상기 스러스트 부재(130)의 상부면과의 사이에 기액계면이 형성된 것을 도시하며, 상부 하우징(150)과 상기 스러스트 부재(130)의 외측면과의 사이에 기액계면이 형성된 것은 도 2를 참고할 수 있다. 도 2에 도시된 형상의 경우는 상기 상부 하우징(150)이 상기 스러스트 부재(130)의 상부면을 감싸는 부분은 오일의 누설을 방지하는 캡 역할을 수행할 수 있다.
이에, 상기 상부 하우징(150)의 하부 외측면과 상기 장착부(114)와의 간격은 하부로 갈수록 간격이 좁아지도록 형성될 수 있다. 더욱 상세하게는 상기 상부 하우징(150)의 하단은 외측으로 절곡 형성되어 하부로 갈수록 상기 장착부(114)와의 간격이 좁아지도록 형성될 수 있다. 이에 의해 기액계면의 형성이 용이할 수 있으며 윤활유체의 실링이 더욱 효과적일 수 있다.
또한, 상기 스러스트 부재(130)의 외측면에 기액계면이 형성되는 경우에는 상기 스러스트 부재(130)의 외측면은 상부로 갈수록 상기 상부 하우징(150)의 내측면과의 간격이 넓어지도록 테이퍼지게 형성될 수 있다. 나아가, 상기 스러스트 부재(130)의 상부면에 기액계면이 형성되는 경우에는 상부 하우징(150)에서 상기 스러스트 부재(130)의 상부면과 마주보는 부분은 내측으로 갈수록 상기 스러스트 부재(130)의 상부면과의 간격이 넓어지도록 테이퍼진 형상으로 구비될 수 있으며, 프레스 방식으로 제조하는 경우에는 단부가 상향 절곡되도록 형성될 수 있다.
로터 허브(160)는 상부 하우징(150)에 결합되어 슬리브(140) 및 상부 하우징(150)과 연동하여 회전할 수 있다.
로터 허브(160)는 상부 하우징(150)이 내부에 삽입 배치되는 삽입부(162a)가 형성된 로터 허브 바디(162)와, 로터 허브 바디(162)의 가장자리로부터 연장 형성되어 내부면에 마그넷 어셈블리(180)가 장착되는 장착부(164) 및 장착부(164)의 끝단으로부터 반경방향 외측을 향해 연장 형성되는 연장부(166)를 구비할 수 있다.
한편, 로터 허브 바디(162)의 내부면은 상부 하우징(150)의 외부면에 접합될 수 있다. 즉, 상부 하우징(150)의 외부면에 로터 허브 바디(162)의 내부면 하단부가 접착제에 의해 또는/및 용접에 의해 접합될 수 있다.
이에 따라, 로터 허브(160)의 회전시 슬리브(140)가 로터 허브(160)와 함께 회전될 수 있는 것이다.
또한, 장착부(164)는 로터 허브 바디(162)로부터 축방향 하측을 향하여 연장 형성된다. 그리고, 장착부(164)의 내부면에 마그넷 어셈블리(180)가 고정 설치될 수 있다.
한편, 마그넷 어셈블리(180)는 장착부(164)의 내부면에 고정 설치되는 요크와, 요크의 내주면에 설치되는 마그넷으로 구성될 수 있다. 요크는 마그넷으로부터의 자기장이 스테이터 코어(171)를 향하도록 하여 자속밀도를 증가시키도록 하는 역할을 수행한다. 한편, 요크는 원형의 고리 형상을 가질 수 있으며, 마그넷으로부터 발생되는 자기장에 의한 자속밀도를 향상시킬 수 있도록 일단부가 절곡된 형상을 가지도록 형성될 수 있다.
마그넷은 환고리 형상을 가질 수 있으며, 원주방향을 따라 N극, S극이 교대로 착자되어 일정세기의 자기장을 발생시키는 영구자석일 수 있다.
한편, 마그넷은 코일(172)이 권선되는 스테이터 코어(171)를 포함하는 전자석 어셈블리(170)의 선단에 대향 배치되며, 코일(172)이 권선된 스테이터 코어(171)와의 전자기적 상호작용에 의해 로터 허브(160)가 회전될 수 있도록 구동력을 발생시킨다.
즉, 코일(172)에 전원이 공급되면, 코일(172)이 권선된 스테이터 코어(171)와, 이에 대향 배치되는 마그넷 어셈블리(180)의 전자기적 상호작용에 의해 로터 허브(160)가 회전될 수 있는 구동력이 발생되고, 이에 따라 로터 허브(160)가 슬리브(140)와 연동하여 회전될 수 있다.
다음으로, 도 2 및 도 3을 참조하면 본 발명의 다른 실시예에 따른 스핀들 모터가 개시된다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 베이스 부재(110)의 내측면에 하부 하우징(190)이 추가로 구비될 수 있다. 본 발명의 다른 실시예의 경우는 상기 하부 하우징(190)이 추가로 구비되는 것과 기액계면이 형성되는 위치에 따른 구성 차이 이외의 구성은 도 1을 참고하여 상술한 실시예와 동일하므로 상세한 설명은 생략하고 차별되는 구성인 하부 하우징(190)과 이와 관련한 것에 대해서 상술할 수 있다.
하부 하우징(190)은 상기 베이스 부재(110)에서 상향 돌출되도록 형성되는 장착부(114)의 내측면을 따라 형성될 수 있다.
나아가, 상기 하부 하우징(190)은 상기 장착부(114)로부터 상기 베이스 부재(110)에 구비되어 샤프트(120)가 고정설치되는 설치홀(110a)의 내측면으로 연장 형성될 수 있으며, 설치홀(110a)의 내측면 전체 또는 일부로 연장 형성될 수 있다. 다. 이 경우에는 상기 샤프트(120)는 상기 하부 하우징(190)을 매개로 상기 베이스 부재(110)에 간접적으로 고정 설치될 수 있다.
본 발명의 실시예에서는 고정부재와 회전부재 사이에 유체를 주입하여 베어링 역할을 수행하도록 하는 유체 동압 베어링을 이용하므로 주입된 유체가 누설되지 않도록 하는 것이 중요하다. 이에 본 발명의 실시예에서는 유체의 누설 발생을 미연에 차단하고자 하부 하우징(190)을 추가로 구비하여 유체가 채워지는 부분을 상술한 상부 하우징(160)과 하부 하우징(190)이 모두 감싸도록 할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따라 하부 하우징(190)을 추가로 구비하게 되면, 상기 상부 하우징(150)은, 하부 외측면과 상기 베이스 부재(110)에서 상향 돌출되는 장착부(114)의 내측면에 구비되는 하부 하우징(190)과의 사이에 기액계면(F4)을 형성할 수 있으며, 상기 스러스트 부재(130)의 외측면 및 상부면을 감싸도록 구비되어 상기 스러스트 부재(130)의 외측면 또는 상부면과의 사이에 기액계면(F3)을 형성할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 스핀들 모터는 하부 하우징(190)을 추가로 구비한다. 그러므로, 도 1을 참고하여 설명한 본 발명의 일 실시예에서 구비되는 제4 래디얼 동압홈(118)은 본 발명의 다른 실시예에서 슬리브(140)의 외측면과 마주보는 상기 하부 하우징(190)의 내측면에 구비되는 제4 래디얼 동압홈(198)일 수 있다. 추가로 개재되는 부재에 의해 제4 래디얼 동압홈(198)이 구비되는 위치는 차이가 있으나, 회전부재의 진동을 방지하는 메커니즘은 동일하게 작용할 수 있다.
즉, 본 발명의 다른 실시예에 따른 스핀들 모터는 제1 및 제2 래디얼 동압홈(146)(147)에 의한 래디얼 베어링이 상기 슬리브(140)의 내측 방향에 형성될 수 있다. 하지만, 회전부재의 무게중심(CG)은 통상 제1 래디얼 동압홈(146)의 상부에 구비되므로 상기 제1 및 제2 래디얼 동압홈(146)(147)만 구비하는 경우에는 회전부재의 진동이 발생하여 모터의 회전 신뢰성이 떨어질 수 있다.
이에, 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터는 추가로 제4 래디얼 동압홈(198)을 구비하여 상기 슬리브(140)의 외측 방향에 래디얼 베어링이 추가로 형성되도록 할 수 있다. 이 경우에는 비록 래디얼 베어링이 회전부재의 무게중심(CG)보다 하측에 형성된다. 하지만, 회전부재인 슬리브(140)의 외측 방향에 추가로 래디얼 베어링을 형성하여 상기 제1 및 제2 래디얼 동압홈(146)(147)에 의해 형성되는 슬리브(140) 내측 방향의 래디얼 베어링과 함께 슬리브(140)를 양방향에서 지지해줄 수 있다. 이에 의해 또한 스핀들 모터의 회전시 회전부재의 진동이 저감되어 모터의 회전 신뢰성이 향상될 수 있다.
도 2는 상부 하우징(150)과 상기 스러스트 부재(130)의 외측면과의 사이에 기액계면이 형성된 것이고, 도 3은 상기 상부 하우징(150)과 상기 스러스트 부재(130)의 상부면과의 사이에 기액계면이 형성된 것이 도시한다. 도 2에 도시된 형상의 경우는 상기 상부 하우징(150)이 상기 스러스트 부재(130)의 상부면을 감싸는 부분은 오일의 누설을 방지하는 캡 역할을 수행할 수 있다.
이에, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 스러스트 부재(130)의 외측면에 기액계면(F3)이 형성되는 경우에는 상기 스러스트 부재(130)의 외측면은 상부로 갈수록 상기 상부 하우징(150)의 내측면과의 간격이 넓어지도록 테이퍼지게 형성될 수 있다. 나아가, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 스러스트 부재(130)의 상부면에 기액계면(F3)이 형성되는 경우에는 상부 하우징(150)에서 상기 스러스트 부재(130)의 상부면과 마주보는 부분은 내측으로 갈수록 상기 스러스트 부재(130)의 상부면과의 간격이 넓어지도록 테이퍼진 형상으로 구비될 수 있으며, 프레스 방식으로 제조하는 경우에는 단부가 상향 절곡되도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 슬리브(140)의 하부면 또는 이와 마주보는 상기 하부 하우징(190)에는 스러스트 동압홈(196)이 구비될 수 있다. 상기 스러스트 동압홈(196)은 슬리브(140)의 회전시 부상력을 제공하여 슬리브(140)의 회전이 용이하도록 할 수 있다.
여기서, 도 2를 참고하여 설명한 본 발명의 다른 실시예의 경우는 스러스트 부재(130)의 외측면에 기액계면(F3)이 형성되는 경우에는 상기 도 1을 참고하여 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 제3 래디얼 동압홈(133)이 구비되지 않을 수 있다. 다만, 도 3을 참고하여 설명한 본 발명의 다른 실시예는 상기 도 1을 참고하여 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 제3 래디얼 동압홈(133)이 구비될 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 모터가 장착된 기록 디스크 구동장치를 도시한 개략 단면도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 모터(100)(200)(200')가 장착된 기록 디스크 구동장치(300)는 하드 디스크 구동장치이며, 모터(100)(200)(200'), 헤드 이송부(310) 및 하우징(320)을 포함할 수 있다.
상기 모터(100)(200)(200')는 상기에서 설명한 본 발명의 모터의 특징을 모두 가지며, 기록 디스크(330)를 탑재할 수 있다.
상기 헤드 이송부(310)는 상기 모터(100)(200)(200')에 탑재된 기록 디스크(330)의 정보를 검출하는 헤드(315)를 검출하고자 하는 기록 디스크의 면으로 이송시킬 수 있다.
여기서, 상기 헤드(315)는 상기 헤드 이송부(310)의 지지부(317) 상에 배치될 수 있다.
상기 하우징(320)은 상기 모터(100)(200)(200')와 상기 헤드 이송부(310)를 수용하는 내부공간을 형성하기 위해, 모터 탑재 플레이트(322)와 상기 모터 탑재 플레이트(322)의 상부를 차폐하는 탑커버(324)를 포함할 수 있다.
100, 200, 200' : 스핀들 모터
110 : 베이스 부재
120 : 샤프트
130 : 스러스트 부재
140 : 슬리브
150 : 상부 하우징
160 : 로터 허브
170: 전자석 어셈블리
180: 마그넷 어셈블리
190: 하부 하우징

Claims (20)

  1. 베이스 부재;
    상기 베이스 부재에 고정 설치되는 샤프트;
    상기 샤프트에 회전 가능하게 설치되는 축받침부를 구비하는 슬리브;
    상기 슬리브의 상부에 위치하도록 샤프트에 고정 설치되는 스러스트 부재;
    상기 슬리브의 상부 외측면에 고정 설치되어 상기 슬리브와 연동하여 회전하고, 하부 외측면과 상기 베이스 부재에서 상향 돌출되는 장착부와의 사이에 기액계면을 형성하며, 상기 스러스트 부재의 외측면 및 상부면을 감싸도록 구비되어 상기 스러스트 부재의 외측면 또는 상부면과의 사이에 기액계면을 형성하는 상부 하우징;
    상기 상부 하우징에 결합되고 내부면에 구비되는 마그넷 어셈블리와 상기 베이스 부재에 구비되는 전자석 어셈블리와의 상호 작용에 의해 상기 샤프트에 대해 상기 슬리브와 연동하여 상대 회전하는 로터 허브; 및
    상기 슬리브의 내측면 또는 상기 슬리브의 내측면과 마주보는 상기 샤프트의 외측면에 유체의 동압에 의해 저널 베어링을 형성하도록 상부 및 하부에 구비되는 제1 및 제2 래디얼 동압홈;을 포함하는 스핀들 모터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 장착부의 내측면에는 하부 하우징이 더 구비되고,
    상기 상부 하우징의 외측면과 상기 하부 하우징의 내측면 사이에 기액계면이 형성되는 스핀들 모터.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 스러스트 부재의 외측면 또는 상기 스러스트 부재의 외측면과 마주보는 상기 상부 하우징의 내측면에는 유체의 동압에 의해 저널 베어링을 형성하도록 제3 래디얼 동압홈이 구비되는 스핀들 모터.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 스러스트 부재에는 상기 스러스트 부재를 축방향으로 관통하는 순환홀을 구비하는 스핀들 모터.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 슬리브의 외측면 또는 상기 슬리브의 외측면과 마주보는 상기 베이스 부재의 내측면에는 유체의 동압에 의해 저널 베어링을 형성하도록 제4 래디얼 동압홈이 구비되는 스핀들 모터.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 슬리브의 외측면 또는 상기 슬리브의 외측면과 마주보는 상기 하부 하우징의 내측면에는 유체의 동압에 의해 저널 베어링을 형성하도록 제4 래디얼 동압홈이 구비되는 스핀들 모터.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 상부 하우징의 하부 외측면과 상기 장착부와의 간격은 하부로 갈수록 간격이 좁아지도록 형성되는 스핀들 모터.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 상부 하우징의 하단은 외측으로 절곡 형성되어 하부로 갈수록 상기 장착부와의 간격이 좁아지도록 형성되는 스핀들 모터.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 슬리브의 상단과 상기 상부 하우징의 하부를 연통하는 순환홀을 더 구비하는 스핀들 모터.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 순환홀은 상기 슬리브의 외측면에 홈 형상으로 구비되는 스핀들 모터.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 순환홀은 상기 상부 하우징의 내측면에 홈 형상으로 구비되는 스핀들 모터.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 슬리브는 소결 슬리브인 스핀들 모터.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 스러스트 부재의 외측면은 상부로 갈수록 상기 상부 하우징의 내측면과의 간격이 넓어지도록 테이퍼진 스핀들 모터.
  14. 제1항에 있어서,
    상부 하우징에서 상기 스러스트 부재의 상부면과 마주보는 부분은 내측으로 갈수록 상기 스러스트 부재의 상부면과의 간격이 넓어지도록 절곡된 스핀들 모터.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 슬리브의 하부면 또는 이와 마주보는 상기 베이스 부재에는 스러스트 동압홈이 구비되는 스핀들 모터.
  16. 제2항에 있어서,
    상기 슬리브의 하부면 또는 이와 마주보는 상기 하부 하우징에는 스러스트 동압홈이 구비되는 스핀들 모터.
  17. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 슬리브의 상부면 또는 상기 슬리브의 상부면과 마주보는 상기 스러스트 부재의 하부면에는 유체를 축방향 하측으로 펌핑하는 인펌핑 그루브가 구비되는 스핀들 모터.
  18. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 슬리브의 상부면 또는 상기 슬리브의 상부면과 마주보는 상기 스러스트 부재의 하부면에는 스러스트 동압홈이 구비되는 스핀들 모터.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 베이스 부재와 상기 샤프트 사이에는 하부 하우징의 적어도 일부가 개재되는 스핀들 모터.
  20. 기판에 통해 인가되는 전원에 의해 디스크를 회전시키는 제1항 내지 제19항 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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