KR20140035648A

KR20140035648A - 스핀들 모터

Info

Publication number: KR20140035648A
Application number: KR1020120102152A
Authority: KR
Inventors: 양현기
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2012-09-14
Filing date: 2012-09-14
Publication date: 2014-03-24

Abstract

유로부가 형성되는 슬리브와, 상기 슬리브에 삽입 배치되어 회전되는 샤프트와, 상기 슬리브의 외주면과 함께 기액계면을 형성하는 연장벽부를 구비하며, 상기 샤프트의 상단부에 결합되는 로터 허브와, 상기 유로부의 반경 방향 외측에 배치되도록 상기 로터 허브에 설치되는 스토퍼부재 및 상기 스토퍼부재에 대향 배치되도록 상기 슬리브에 설치되는 캡부재를 포함하는 스핀들 모터가 개시된다.

Description

스핀들 모터{Spindle motor}

본 발명은 스핀들 모터에 관한 것이다.

일반적으로 기록 디스크 구동장치(Hard Disk Drive, HDD)에 사용되는 소형의 스핀들 모터에는 유체 동압 베어링 어셈블리가 구비되며, 유체 동압 베어링 어셈블리에 구비되는 베어링 간극에는 윤활유체가 충진된다.

그리고, 샤프트의 회전시 상기한 베어링 간극에 충진된 윤활유체가 펌핑되면서 유체 동압을 형성하여 샤프트를 회전 가능하게 지지하는 것이다.

한편, 상기한 베어링 간극에 충진된 윤활유체의 펌핑에 의해 베어링 간극 내에서 압력차가 발생할 수 있으며, 이를 방지하기 위하여 슬리브에는 순환홀이 형성될 수 있다.

더하여, 높은 신뢰성의 요구로 인하여 상기한 유체 동압 베어링 어셈블리의 베어링 간극에 충진되는 윤활유체의 충진량이 회전특성 향상을 도모하는 하나의 인자가 된다.

그런데, 순환홀이 기액계면과 가깝게 배치되는 경우 윤활유체의 증발에 의해 기액계면이 순환홀까지 이동될 수 있다. 이 경우 순환홀은 압력차 발생을 방지할 수 없으며, 이에 따라 스핀들 모터의 성능이 저하된다.

즉, 윤활유체의 증발에 의해 스핀들 모터의 사용수명이 단축되는 문제가 있다.

미국 공개특허공보 제2008-283120호

수명을 증가시킬 수 있는 스핀들 모터를 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터는 유로부가 형성되는 슬리브와, 상기 슬리브에 삽입 배치되어 회전되는 샤프트와, 상기 슬리브의 외주면과 함께 기액계면을 형성하는 연장벽부를 구비하며, 상기 샤프트의 상단부에 결합되는 로터 허브와, 상기 유로부의 반경 방향 외측에 배치되도록 상기 로터 허브에 설치되는 스토퍼부재 및 상기 스토퍼부재에 대향 배치되도록 상기 슬리브에 설치되는 캡부재를 포함한다.

상기 슬리브에는 상기 샤프트가 삽입되는 축공이 형성되며, 상기 유로부는 상기 축공과 평행하게 형성되는 제1 유로부와, 상기 제1 유로부에 연결되며 반경 방향으로 형성되는 제2 유로부를 구비할 수 있다.

상기 캡부재는 단면이 'ㄱ'자 형상을 가질 수 있다.

상기 스토퍼부재는 상기 캡부재와 함께 상기 로터 허브의 과부상을 방지토록 단면이 'ㄴ'자 형상을 가질 수 있다.

상기 로터 허브에는 상기 캡부재의 반경 방향 내측에 배치되는 돌출벽부를 구비하며, 상기 스토퍼부재는 상기 돌출벽부의 외주면에 설치되어 상기 캡부재와 함께 로터 허브의 과부상을 방지할 수 있다.

상기 슬리브의 상면에는 스러스트 동압홈이 형성되며, 상기 슬리브의 내부면에는 상,하 레디얼 동압홈이 형성될 수 있다.

상기한 스핀들 모터는 상기 슬리브의 하단부에 설치되어 윤활유체의 누설을 방지하는 커버부재를 더 포함할 수 있다.

기액계면과 유로부와의 거리를 증가시켜 윤활유체의 증발에 의한 수명 감소를 저감시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터를 나타내는 개략 단면도이다.
도 2는 도 1의 A부를 나타내는 확대도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터에 구비되는 슬리브를 나타내는 부분 절개 사시도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스핀들 모터를 나타내는 개략 단면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터를 나타내는 개략 단면도이고, 도 2는 도 1의 A부를 나타내는 확대도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터에 구비되는 슬리브를 나타내는 부분 절개 사시도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터(100)는 일예로서, 베이스부재(110), 슬리브(120), 샤프트(130), 로터 허브(140), 캡부재(150), 스토퍼부재(160) 및 커버부재(170)를 포함하여 구성될 수 있다.

스핀들 모터(100)는 기록 디스크를 구동시키는 기록 디스크 구동장치에 채용되는 모터일 수 있다.

여기서, 먼저 방향에 대한 용어를 정의하면, 축 방향은 도 1에서 상,하 방향, 즉 샤프트(130)의 하부로부터 상부를 향하는 방향 또는 샤프트(130)의 상부로부터 하부를 향하는 방향을 의미하며, 반경방향은 도 1에서 좌,우 방향, 즉 로터 허브(150)의 외주면으로부터 샤프트(130)를 향하는 방향 또는 샤프트(130)로부터 로터 허브(150)의 외주면을 향하는 방향을 의미한다.

또한, 원주방향은 로터 허브(150) 또는 샤프트(130)의 외주면을 따라 회전되는 방향을 의미한다.

베이스부재(110)는 고정부재로서, 스테이터(20)를 구성한다. 여기서 스테이터(20)라 함은 회전하는 부재를 제외한 모든 고정부재를 의미하는 것으로, 베이스부재(110), 슬리브(120) 등을 포함하여 구성될 수 있다.

그리고, 베이스부재(110)는 슬리브(120)가 삽입 설치되는 설치부(112)를 구비할 수 있다. 설치부(112)는 축 방향 상부측으로 돌출 형성되며, 설치부(112)에는 슬리브(120)가 삽입 설치될 수 있도록 설치홀(112a)이 형성될 수 있다.

또한, 설치부(112)의 외주면에는 코일(102)이 권선되는 스테이터 코어(104)가 안착될 수 있도록 안착면(112b)이 형성될 수 있다. 즉, 스테이터 코어(104)는 안착면(112b)에 안착된 상태에서 접착제에 의해 설치부(112)의 외주면에 고정 설치될 수 있다.

다만, 스테이터 코어(104)는 접착제에 의하지 않고 설치부(112)의 외주면에 압입 설치될 수도 있다. 즉, 스테이터 코어(104)의 설치방식은 접착제에 의한 방식으로 한정되지 않는다.

또한, 베이스부재(110)는 알루미늄(Al) 재질로 다이캐스팅(Die-Casting)에 의해 제조될 수 있다. 그리고, 강판을 소성가공(예를 들어, 프레스 가공)에 의해 베이스부재(110)로 성형할 수도 있을 것이다.

즉, 베이스부재(110)는 다양한 재질과 다양한 가공방법에 의해 제조될 수 있으며, 도면에 도시된 베이스부재(110)에 한정되지 않는다.

슬리브(120)는 베이스부재(120)와 함께 스테이터(20)를 구성하는 고정부재로서, 베이스부재(110)에 고정 설치되며 유로부(121)를 구비할 수 있다.

즉, 슬리브(120)는 상기한 설치부(112)에 삽입되어 고정 설치될 수 있다. 다시 말해, 슬리브(120)의 외주면 하단부는 설치부(112)의 내주면에 접착제, 용접, 압입 중 적어도 하나의 방식으로 접합될 수 있다.

한편, 슬리브(120)에는 샤프트(130)가 삽입 배치되는 축공(122)이 형성될 수 있으며, 샤프트(130)가 축공에 삽입 배치되는 경우 샤프트(130)의 외주면과 슬리브(120)의 내주면은 소정 간격 이격되어 베어링 간극을 형성한다.

그리고, 이 베어링 간극에 윤활유체가 충진되어 샤프트(130)가 회전 가능하게 지지될 수 있는 것이다.

여기서, 유로부(121)에 대하여 살펴보면, 유로부(121)는 상기한 축공(122)과 평행하게 형성되는 제1 유로부(121a)와, 제1 유로부(121a)에 연결되며 반경 방향으로 형성되는 제2 유로부(121b)로 구성될 수 있다.

한편, 제1 유로부(121a)는 축 방향으로 형성되는 홀로 구성될 수 있으며, 제2 유로부(121b)는 제1 유로부(121a)에 연결되도록 슬리브(120)의 상단부로부터 반경 방향 내측으로 만입 형성되는 홈으로 구성될 수 있다.

또한, 슬리브(120)의 내주면에는 샤프트(130)의 회전 구동시 유체 동압을 형성하기 위한 상,하부 레디얼 동압홈(123,124, 도 3 참조)이 형성될 수 있다. 그리고, 상,하부 레디얼 동압홈(123,124)은 소정 간격 이격되어 배치될 수 있으며, 헤링본 또는 스파이럴 형상을 가질 수 있다.

다만, 본 실시예에서는 상,하부 레디얼 동압홈(123,124)이 슬리브(120)의 내주면에 형성되는 경우를 예로 들어 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않으며 샤프트(130)의 외주면에 상,하부 레디얼 동압홈(12,124)이 형성될 수도 있을 것이다.

그리고, 슬리브(120)의 상면에는 스러스트 동압홈(125, 도 3 참조)이 형성될 수 있다. 즉, 샤프트(130)의 회전시 로터 허브(140)를 부상시키는 부상력을 제공하는 스러스트 동압홈(125)이 슬리브(120)에 형성될 수 있다.

한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 슬리브(120)의 상단부 가장자리에는 캡부재(150)의 설치를 위한 캡부재 장착부(126)가 형성될 수 있다. 캡부재 장착부(126)는 캡부재(150)의 하단부가 안착 설치될 수 있도록 단차지게 형성될 수 있다.

또한, 캡부재 장착부(126)의 반경 방향 내측에는 도 3에 보다 자세하게 도시된 바와 같이 캡부재 장착부(126)와 단차지게 형성되는 스토퍼부재 배치부(127)가 형성될 수 있다. 스토퍼부재 배치부(127)는 스토퍼부재(160)의 저면으로부터 소정 간격 이격 배치될 수 있다.

또한, 슬리브(120)의 하단부에는 커버부재(170)가 설치되는 만입홈(128)이 형성될 수 있다.

샤프트(130)는 회전부재로서 로터(40)를 구성한다. 여기서, 로터(40)라 함은 스테이터(20)에 의해 회전 가능하게 지지되어 회전되는 부재를 의미한다.

그리고, 샤프트(130)는 슬리브(120)에 의해 회전 가능하게 지지될 수 있다. 즉, 샤프트(130)는 슬리브(120)의 축공에 삽입 배치되며, 상기한 베어링 간극에 충진되는 윤활유체가 샤프트(130)의 회전시 상,하부 레디얼 동압홈(123,124)에 의해 펌핑되어 발생되는 유체 동압에 의해 지지될 수 있다.

한편, 샤프트(130)의 상단부에는 로터 허브(140)가 결합될 수 있다. 이를 위해 샤프트(130)의 상단부는 샤프트(130)가 슬리브(120)에 설치되는 경우 슬리브(120)의 상부로 돌출되도록 배치될 수 있다.

로터 허브(140)는 샤프트(130)와 함께 로터(40)를 구성하는 회전부재로서, 샤프트(130)의 상단부에 고정 설치되며, 샤프트(130)와 연동하여 회전된다.

한편, 로터 허브(140)는 샤프트(130)의 상단부가 삽입되는 장착홀(142a)이 형성된 로터 허브 바디(142)와, 로터 허브 바디(142)의 가장자리로부터 축 방향 하측을 향하여 연장 형성되는 마그넷 장착부(144) 및 마그넷 장착부(144)의 끝단으로부터 반경방향 외측을 향하여 연장 형성되는 디스크 안착부(146)를 구비할 수 있다.

그리고, 마그넷 장착부(144)의 내부면에는 구동 마그넷(144a)이 설치되며, 구동 마그넷(144a)은 코일(102)이 권선되는 스테이터 코어(104)의 선단에 대향 배치된다.

한편, 구동 마그넷(144a)은 환고리 형상을 가질 수 있으며, 원주방향을 따라 N극, S극이 교대로 착자되어 일정 세기의 자기력을 발생시키는 영구자석일 수 있다.

여기서, 로터 허브(140)의 회전 구동에 대하여 간략하게 살펴보면, 스테이터 코어(104)에 권선된 코일(102)에 전원이 공급되면, 구동 마그넷(144a)과 코일(102)이 권선된 스테이터 코어(104)와의 전자기적 상호작용에 의해 로터 허브(140)가 회전될 수 있는 구동력이 발생된다.

이에 따라, 로터 허브(140)가 회전되는 것이다. 그리고, 로터 허브(140)의 회전에 의해 로터 허브(140)가 고정 설치되는 샤프트(130)가 로터 허브(140)와 연동하여 회전될 수 있는 것이다.

한편, 로터 허브 바디(142)에는 슬리브(120)의 외주면과 함께 윤활유체와 공기와의 계면, 즉 기액계면이 형성될 수 있도록 축 방향 하측으로 연장 형성되는 연장벽부(142b)가 구비될 수 있다.

연장벽부(142b)의 내부면은 슬리브(120)의 외주면에 대향 배치되며, 슬리브(120)의 외주면과 연장벽부(142b)의 내부면 중 적어도 하나는 기액계면을 형성토록 경사지게 형성될 수 있다.

즉, 슬리브(120)의 외주면과 연장벽부(142b)의 내부면 중 적어도 하나는 모세관 현상을 통해 기액계면을 형성할 수 있도록 경사지게 형성될 수 있다.

또한, 로터 허브 바디(142)에는 스토퍼부재(160)의 설치를 위한 스토퍼부재 장착홈(142c)이 형성될 수 있다.

캡부재(150)는 슬리브(120)에 고정 설치되는 고정부재로서 스테이터(20)를 구성한다. 그리고, 캡부재(150)는 스토퍼부재(160)에 대향 배치되도록 슬리브(120)에 설치될 수 있다.

즉, 캡부재(150)는 슬리브(120)에 형성된 캡부재 장착부(126)에 접착제에 의해 고정 설치될 수 있다.

한편, 캡부재(150)는 스토퍼부재(160)와 함께 로터 허브(140)의 과부상을 방지하기 위하여 단면이 'ㄱ'자 형상을 가질 수 있다. 그리고, 캡부재(150)의 단면이 'ㄱ'자 형상을 가지도록 형성되어 기액계면과 유로부(121)와의 거리가 멀어질 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 후술하기로 한다.

또한, 캡부재(150)의 외주면은 슬리브(120)에 설치시 슬리브(120)의 경사지게 형성된 외주면과 동일한 각도로 연장될 수 있도록 경사지게 형성될 수 있다.

스토퍼부재(160)는 샤프트(130), 로터 허브(140)와 함께 회전하는 회전부재로서, 로터(40)에 포함된다. 그리고, 스토퍼부재(160)는 유로부(121)의 반경 방향 외측에 배치되도록 로터 허브(140)에 설치될 수 있다.

더하여, 스토퍼부재(160)는 상기한 바와 같이 캡부재(150)와 함께 로터 허브(140)의 과부상을 방지하기 위하여 단면이 'ㄴ'자 형상을 가질 수 있다.

즉, 캡부재(150)의 반경 방향으로 연장되는 부분과 스토퍼부재(160)의 반경 방향으로 연장되는 부분이 서로 마주보도록 배치되어 로터 허브(140)의 과부상을 방지할 수 있다.

더하여, 캡부재(150)와 스토러부재(160)가 서로 대향 배치되어 기액계면과 유로부(121)와의 거리를 증가시킬 수 있다.

이에 따라, 윤활유체가 증발되더라도 기액계면이 유로부(121)에 도달하지 않을 수 있어 회전 특성이 저하되는 것을 방지할 수 있는 것이다.

결국, 윤활유체의 증발에 의한 수명 감소를 방지하여 스핀들 모터(100)의 수명을 증대시킬 수 있는 것이다.

커버부재(170)는 베이스부재(110), 슬리브(120)와 함께 스테이터(20)를 구성하는 고정부재로서, 슬리브(120)의 저면에 고정 설치되어 윤활유체의 누설을 방지한다.

즉, 커버부재(150)는 슬리브(120)의 장착홈(123)에 접착, 용접 중 적어도 하나의 방식에 의해 접합될 수 있다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 스핀들 모터에 대하여 설명하기로 한다. 다만, 상기에서 설명한 구성요소와 동일한 구성요소에 대해서는 상기에서 사용한 도면부호를 사용하여 도면에 도시하고, 자세한 설명은 상기한 설명에 갈음하고 여기서는 생략하기로 한다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스핀들 모터를 나타내는 개략 단면도이다.

도 4를 참조하면, 로터 허브(140)에는 스토퍼부재(260)가 설치되는 돌출벽부(242d)가 형성되며, 스토퍼부재(260)는 돌출벽부(242d)의 외주면에 설치되어 로터 허브(140)의 과부상을 방지할 수 있다.

즉, 스토퍼부재(260)는 고리 형상을 가지도록 형성될 수 있으며, 단면이 일자 형상을 가질 수 있다.

이와 같이, 단면이 일자 형상을 가지는 스토퍼부재(260)가 로터 허브(140)의 돌출벽부(242d)의 외주면에 설치되어 상기한 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터(100)에 의해 구현되는 효과와 동일한 효과를 구현할 수 있는 것이다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.

100 : 스핀들 모터
110 : 베이스부재
120 : 슬리브
130 : 샤프트
140 : 로터 허브
150 : 캡부재
160, 260 : 스토퍼부재
170 : 커버부재

Claims

유로부가 형성되는 슬리브;
상기 슬리브에 삽입 배치되어 회전되는 샤프트;
상기 슬리브의 외주면과 함께 기액계면을 형성하는 연장벽부를 구비하며, 상기 샤프트의 상단부에 결합되는 로터 허브;
상기 유로부의 반경 방향 외측에 배치되도록 상기 로터 허브에 설치되는 스토퍼부재; 및
상기 스토퍼부재에 대향 배치되도록 상기 슬리브에 설치되는 캡부재;
를 포함하는 스핀들 모터.
제1항에 있어서,
상기 슬리브에는 상기 샤프트가 삽입되는 축공이 형성되며,
상기 유로부는 상기 축공과 평행하게 형성되는 제1 유로부와, 상기 제1 유로부에 연결되며 반경 방향으로 형성되는 제2 유로부를 구비하는 스핀들 모터.
제1항에 있어서,
상기 캡부재는 단면이 'ㄱ'자 형상을 가지는 스핀들 모터.
제3항에 있어서,
상기 스토퍼부재는 상기 캡부재와 함께 상기 로터 허브의 과부상을 방지토록 단면이 'ㄴ'자 형상을 가지는 스핀들 모터.
제3항에 있어서,
상기 로터 허브에는 상기 캡부재의 반경 방향 내측에 배치되는 돌출벽부를 구비하며,
상기 스토퍼부재는 상기 돌출벽부의 외주면에 설치되어 상기 캡부재와 함께 로터 허브의 과부상을 방지하는 스핀들 모터.
제1항에 있어서,
상기 슬리브의 상면에는 스러스트 동압홈이 형성되며,
상기 슬리브의 내부면에는 상,하 레디얼 동압홈이 형성되는 스핀들 모터.
제1항에 있어서,
상기 슬리브의 하단부에 설치되어 윤활유체의 누설을 방지하는 커버부재를 더 포함하는 스핀들 모터.