KR20140039947A - 유체 동압 베어링 어셈블리, 이를 포함하는 스핀들 모터 - Google Patents

유체 동압 베어링 어셈블리, 이를 포함하는 스핀들 모터 Download PDF

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KR20140039947A
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Abstract

본 발명은 유체 동압 베어링 어셈블리 및 이를 포함하는 스핀들 모터에 관한 것으로 샤프트가 삽입되는 슬리브; 상기 샤프트의 축방향 상부에 결합하여 상기 샤프트와 함께 회전하는 로터; 및 상기 슬리브의 축방향 상부면에 결합하는 수평부와 상기 수평부의 반경방향 외측단에서 축방향 하부로 연장되어 상기 슬리브의 반경방향 외측면에 고정되는 수직부를 포함하고, 상기 샤프트의 회전시 상기 샤프트의 부상을 방지하는 스토퍼 플레이트;를 포함할 수 있다.

Description

유체 동압 베어링 어셈블리, 이를 포함하는 스핀들 모터 {Hydrodynamic bearing assembly, spindle motor including the same}
본 발명은 유체 동압 베어링 어셈블리 및 이를 포함하는 스핀들 모터에 관한 것이다.
기록 디스크 구동장치에 사용되는 소형의 스핀들 모터는 고정 부재, 고정 부재에 결합되어 가상의 회전축을 중심으로 회전하는 회전 부재, 회전 부재의 이탈을 방지하는 스토퍼 부재, 및 회전 부재와 고정 부재 사이에 개재되는 윤활 유체로 구성되며, 상기 윤활 유체에 의해 생기는 유체 압력으로 상기 회전 부재의 회전이 지지된다.
상기 스토퍼 부재는 회전 부재에 고정 결합되며, 회전 부재 중 샤프트에 결합되는 플랜지 형태의 부재와, 회전 부재 중 로터 케이스에 결합되는 링 형태의 부재 등이 있다.
그러나 플랜지 형태의 스토퍼 부재는 샤프트와 일체형으로 가공하기가 어렵고, 별도로 가공하여 샤프트에 조립할 경우에는 실링 관리, 동축도 관리 등 높은 수준의 공정 품질을 요구하게 된다는 문제가 있다.
또한, 링 형태의 스토퍼 부재는 스토퍼 부재와 고정 부재 사이에 윤활 유체가 개재되지 않기 때문에 고체 마찰 거동을 하게 되며, 따라서 부재 간의 마모, 마찰 손실이 증가하고 마모로 인해 발생하는 입자가 베어링 내부로 유입될 위험이 있다는 문제가 있다.
상기한 문제점을 해소하고자 본 출원인은 국내출원공개 제10-2012-0006717호(이하, '등록특허'라 함)를 출원하여 등록받았다. 하지만, 상기 등록특허는 슬리브의 축방향 상부면에 결합되는 스토퍼 플레이트의 결합 강도가 약하다는 단점이 있다.
한국공개특허공보 제10-2012-0006717호
본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위한 것으로, 스토퍼 플레이트를 구비하여 로터 및 샤프트의 과부상을 방지하고 스러스트 동압 베어링을 가장 효율적인 위치에 구비할 수 있도록 할 수 있다.
나아가, 본 발명은 슬리브에 결합되는 스토퍼 플레이트의 결합강도를 향상시켜 스토퍼 플레이트가 스토퍼의 역할을 제대로 수행할 수 있도록 하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리는 샤프트가 삽입되는 슬리브; 상기 샤프트의 축방향 상부에 결합하여 상기 샤프트와 함께 회전하는 로터; 및 상기 슬리브의 축방향 상부면에 결합하는 수평부와 상기 수평부의 반경방향 외측단에서 축방향 하부로 연장되어 상기 슬리브의 반경방향 외측면에 고정되는 수직부를 포함하고, 상기 샤프트의 회전시 상기 샤프트의 부상을 방지하는 스토퍼 플레이트;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리에서 상기 스토퍼 플레이트의 상면 및 이에 대응하는 상기 로터의 하면 중 적어도 하나에는 동압 발생 홈이 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리에서 상기 동압 발생 홈은 상기 스토퍼 플레이트의 반경 방향 외측 상면 및 이에 대응하는 상기 로터의 하면 중 적어도 하나에 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리에서 상기 스토퍼 플레이트의 내주면과 이에 대응하는 상기 샤프트의 외주면 사이에는 간극이 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리에서 상기 스토퍼 플레이트의 내경은 상기 슬리브의 내경보다 작을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리에서 상기 샤프트는 상기 스토퍼 플레이트의 내경측 하면에 걸리는 단턱을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리에서 상기 로터는 축방향 하측으로 연장 구비되는 원통형 벽부를 구비하고, 상기 원통형 벽부의 내측면과 상기 수직부의 외측면 사이에 윤활유체의 기액계면이 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리에서 상기 슬리브는 축방향 상면과 하면을 연통하는 바이패스 유로를 구비하고, 상기 슬리브와 상기 스토퍼 플레이트의 사이에는 상기 바이패스 유로를 상기 슬리브의 반경방향 내측면과 연통하는 연통부가 구비될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리에서 상기 연통부는, 상기 슬리브의 축방향 상면에 형성되고 상기 바이패스 유로를 상기 슬리브의 반경방향 내측면과 연통하는 제1 연통그루브일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리에서 상기 연통부는, 상기 스토퍼 플레이트의 축방향 하면에 형성되고 상기 바이패스 유로를 상기 슬리브의 반경방향 내측면과 연통하는 제2 연통그루브일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리에서 상기 연통부는, 상기 슬리브의 축방향 상면에 형성되고 상기 바이패스 유로를 경계로 반경방향 외측에서 내측 방향으로 축방향 하측으로 단차진 단차간격부일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리에서 상기 스토퍼 플레이트의 상면 및 이에 대응하는 상기 로터의 하면 중 적어도 하나에는 동압 발생 홈이 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리에서 상기 스토퍼 플레이트는 상기 슬리브의 상면을 모두 덮도록 구비될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리에서 상기 수직부는 원주방향을 따라 연속적으로 구비될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리에서 상기 수직부는 상기 슬리브의 반경방향 외측면에 압입 결합될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리에서 상기 수직부는 상기 슬리브의 반경방향 외측면에 접착제에 의해 본딩 결합될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리에서 상기 스토퍼 플레이트는 소결 방식으로 제조될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터는 샤프트가 삽입되는 중공이 형성된 허브 및 상기 허브에서 외경방향으로 연장되고 축방향 하측으로 절곡되어 마그네트를 지지하는 마그네트 지지부를 포함하는 로터; 상기 샤프트의 회전을 지지하는 슬리브 및 상기 상기 슬리브의 축방향 상부면에 결합하는 수평부와 상기 수평부의 반경방향 외측단에서 축방향 하부로 연장되어 상기 슬리브의 반경방향 외측면에 고정되는 수직부를 포함하고, 상기 샤프트의 회전시 상기 샤프트의 부상을 방지하는 스토퍼 플레이트를 포함하는 베어링 부재; 및 상기 슬리브의 외측에 위치하며 상기 마그네트와 전자기적 상호작용에 의해 회전 구동력을 발생시키는 권선 코일이 권선되는 코어를 포함하는 스테이터;를 포함할 수 있다.
본 발명을 이용하면, 스토퍼 플레이트를 구비하여 로터 및 샤프트의 과부상을 방지하고 스러스트 동압 베어링을 가장 효율적인 위치에 구비할 수 있다.
나아가, 본 발명은 슬리브에 결합되는 스토퍼 플레이트의 결합강도를 향상시켜 스토퍼 플레이트가 스토퍼의 역할을 제대로 수행할 수 있도록 하고자 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리 및 이를 포함하는 스핀들 모터를 설명하기 위한 개략 단면도이다.
도 2는 도 1의 A 부분의 확대도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리의 절개 사시도이다.
도 4의 (a) 및 (b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 스토퍼 플레이트의 절개 사시도이다.
도 5의 (a) 및 (b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 슬리브의 절개 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 스러스트 동압 베어링의 헤링본 홈의 패턴도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 스러스트 동압 베어링의 나선형 홈의 패턴도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 하드 디스크 드라이브를 도시한 단면도이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시 형태를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시 형태에 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 실시 형태를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본원 발명 사상 범위 내에 포함된다고 할 것이다.
또한, 각 실시 형태의 도면에 나타나는 동일한 사상의 범위 내의 기능이 동일한 구성요소는 동일 또는 유사한 참조부호를 사용하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리 및 이를 포함하는 스핀들 모터를 설명하기 위한 개략 단면도이고, 도 2는 도 1의 A 부분의 확대도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리의 절개 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 스토퍼 플레이트의 절개 사시도이며, 도 5의 (a) 및 (b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 슬리브의 절개 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터(1000)는 유체 동압 베어링 어셈블리(100), 로터(20) 및 스테이터(40)를 포함할 수 있다.
상기 유체 동압 베어링 어셈블리(100)의 구체적인 실시예들은 이하에서 기술하기로 하며, 본 발명에 따른 스핀들 모터(1000)는 상기 유체 동압 베어링 어셈블리(100)의 각 실시예들의 구체적인 특징 전부를 가질 수 있다.
상기 로터(20)는 상기 스테이터(40)에 대하여 회전 가능하게 구비되는 회전 구조물이며, 상기 코어(44)와 일정 간격을 두고 서로 대응되는 환고리형의 마그네트(26)를 내주면에 구비하는 로터케이스를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 마그네트(26)는 원주방향으로 N극, S극이 교대로 착자되어 일정 세기의 자기력을 발생시키는 영구자석으로 구비된다. 코일(46)과 마그네트(24)의 전자기적 상호작용에 의해 로터(20)는 회전하게 된다.
여기서, 상기 로터케이스는 샤프트(110)의 상단에 고정되는 허브(22) 및 상기 허브(22)에서 반경방향 외측으로 연장되고 축방향 하측으로 절곡되어 상기 로터(20)의 상기 마그네트(26)를 지지하는 마그네트 지지부(24)로 이루어진다.
상기 허브(22)는 샤프트(110)가 삽입되는 중공이 형성된 원판부(22a) 및 상기 원판부(22a)에서 축방향 하측으로 돌출되고 수직부(130b)의 반경방향 외측면과의 사이에 오일을 실링하도록 윤활유체의 메니스커스를 형성하여 기액계면을 형성하는 원통형 벽부(22b)를 포함할 수 있다. 이때, 상기 원통형 벽부(22b)는 상기 오일을 테이퍼 실링하도록 내주면이 경사지게 형성될 수 있다.
한편, 방향에 대한 용어를 정의하면, 축방향은 도 1에서 볼 때, 샤프트(110)를 기준으로 상하 방향을 의미하며, 반경방향 내측(내경) 또는 외측(외경) 방향은 샤프트(110)를 기준으로 로터(20)의 외측단 방향 또는 로터(20)의 외측단을 기준으로 샤프트(110)의 중심 방향을 의미한다. 또한, 원주방향은 회전축을 중심으로 소정 반경을 따라 회전하는 방향을 의미할 수 있다.
상기 스테이터(40)는 전원인가 시 일정크기의 전자기력을 발생시키는 권선코일(46) 및 상기 권선코일(46)이 권선되는 코어(44)를 구비하는 고정 구조물이다.
상기 코어(44)는 패턴회로가 인쇄된 인쇄회로기판(미도시)이 구비되는 베이스(42)의 상부에 고정 배치되고, 상기 권선코일(46)과 대응하는 베이스(42)의 상부면에는 상기 권선코일(46)을 하부로 노출시키도록 일정크기의 코일공이 복수개 관통형성될 수 있고, 상기 권선코일(46)은 외부전원이 공급되도록 상기 인쇄회로기판과 전기적으로 연결된다.
상기 유체 동압 베어링 어셈블리(100)는 샤프트(110), 슬리브(120), 스토퍼 플레이트(130), 허브(20) 및 커버 플레이트(140)를 포함할 수 있다. 상기 허브(20)는 상기 로터(20)를 구성하는 동시에 상기 유체 동압 베이링 어셈블리(100)를 구성하는 구성일 수 있다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 상기 샤프트(110)는 슬리브(120)의 중앙 부분에 형성된 중공부에 삽입되고, 스토퍼 플레이트(130)는 슬리브(120)의 축방향 상부에 배치되며, 커버 플레이트(140)는 샤프트(110)와 슬리브(120)의 하부에 배치된다.
여기서, 상기 샤프트(110)는 상기 슬리브(120)의 중공부와 미소 간극(125)을 가지도록 삽입된다. 상기 미소 간극(125)에는 오일(윤활유체)이 충전되며 상기 샤프트(110)의 외경 및 상기 슬리브(120)의 내경 중 적어도 하나에 형성되는 래디얼 베어링에 의해 발생하는 동압으로 샤프트(110) 및 이의 상단에 고정되는 로터(20)의 회전을 부드럽게 지지할 수 있다.
이때, 상기 샤프트(110)의 외주면 및 상기 슬리브(120)의 내주면 중 적어도 어느 하나에는 나선형 또는 헤링본 형상의 홈이 형성될 수 있으며, 샤프트(110)의 회전시 상기 홈 및 미소 간극에 충전된 오일에 의해 래디얼 베어링이 형성되어 상기 샤프트(110)의 회전이 부드럽게 지지될 수 있다.
또한, 상기 샤프트(110)는 이하 상술할 스토퍼 플레이트(130)를 구성하는 수평부(130a)의 내경측 하면에 걸리는 단턱(112)을 구비할 수 있다. 상기 단턱(112)는 축방향 상하로 단차 형상으로 구비될 수 있다. 상기 단턱(112)은 상기 스토퍼 플레이트(130)의 내경면에 걸림되어 상기 샤프트(110) 및 로터(20)의 과부상을 방지하는 스토퍼 역할을 할 수 있다.
커버 플레이트(140)는 슬리브(120)의 하부를 커버하여 슬리브(120)와 샤프트(110)를 지지한다. 커버 플레이트(140)는 외주면이 슬리브(120)의 내주면에 접촉하여 결합할 수 있으며, 외주면이 축방향을 향하도록 형성된 절곡부가 슬리브(120)의 내주면에 접촉하여 결합할 수 있다. 커버 플레이트(140)와 슬리브(120) 사이의 간극에 오일이 수용되어, 그 자체로서 샤프트(110)의 하면을 지지하는 베어링으로서의 기능을 수행할 수 있다.
슬리브(120)는 중앙 부분에 샤프트(110)가 삽입되도록 중공부가 형성되어 있다. 또한, 슬리브(120)의 외주면은 하부에서 상기 스테이터(40)의 베이스(42)에 결합되어 있다. 그리고, 상기 슬리브(120)의 외주면은 상부에서 상기 허브(22)의 원통형 벽부(22b)와 마주하고 있다. 이때, 상기 슬리브(120)의 외주면 상부와 원통형 벽부(22b)와의 사이에 윤활유체(오일)의 기액계면(매니스커스)(152)가 형성될 수 있다.
슬리브(120)의 내주면에는 상기 샤프트(110)와의 사이에서 동압을 발생시키도록 나선형 또는 헤링본형 홈이 형성될 수 있다.
또한, 슬리브(120)의 축방향 상부와 하부를 연통하도록 형성되며, 오일(윤활유체)의 압력을 분산하기 위한 바이패스 유로(122)가 형성될 수 있다. 이때, 상기 슬리브(120)와 상기 슬리브(120)의 상부에 배치되는 스토퍼 플레이트(130)의 사이에는 상기 바이패스 유로(122)를 상기 슬리브(120)의 반경방향 내측면과 연통하도록 하는 연통부(126)가 구비될 수 있다.
상기 연통부(126)는 상기 슬리브(120)의 축방향 상면에 형성되고 상기 바이패스 유로(122)를 상기 슬리브(120)의 반경방향 내측면과 연통하는 제1 연통그루브(127)일 수 있다.
또한, 상기 연통부(126)는 상기 슬리브(120)의 축방향 상면에 형성되고 상기 바이패스 유로(122)를 경계로 반경방향 외측에서 내측 방향으로 축방향 하측으로 단차진 단차간격부(128)일 수 있다. 상기 단차간격부(128)는 상기 슬리브(120)의 상면에 원주방향을 따라 전면에 또는 일부 면에 구비될 수 있다.
나아가, 상기 연통부(126)는, 이하 설명하겠지만, 상기 스토퍼 플레이트(130)의 축방향 하면에 형성되고 상기 바이패스 유로(122)를 상기 슬리브(120)의 반경방향 내측면과 연통하는 제2 연통그루브(137)일 수 있다.
슬리브(120)는 Cu 또는 Al을 단조하거나, Cu-Fe계 합금 분말 또는 SUS계 분말을 소결하여 형성될 수 있다.
슬리브(120)의 축방향 상부에는 스토퍼 플레이트(130)가 고정 결합될 수 있다. 상기 스토퍼 플레이트(130)는 반경방향 외측에 축방향 하측으로 연장되는 수직부(130b)를 구비하여 상기 슬리브(120)의 반경방향 외측면에 고정될 수 있다. 또한, 상기 슬리브(120)의 상면 전체가 상기 스토퍼 플레이트(130)의 하면에 고정될 수 있다. 즉, 상기 슬리브(120)와 스토퍼 플레이트(130)는 면과 면간의 접착제 본딩, 용접 등에 의해 결합될 수 있다.
스토퍼 플레이트(130)는 상기 슬리브(120)의 축방향 상부면에 결합하는 수평부(130a)와 상기 수평부(130a)의 반경방향 외측단에서 축방향 하부로 연장되어 상기 슬리브(120)의 반경방향 외측면에 고정되는 수직부(130b)를 포함할 수 있다.
상기 수직부(130b)는 원주방향을 따라 연속적으로 구비될 수 있다. 여기서, 상기 수직부(130b)는 상기 슬리브(120)의 반경방향 외측면에 압입, 슬라이드 등의 결합 방식으로 끼움될 수 있다. 또한, 끼움결합과 동시에 접착제에 의한 본딩 결합, 용접 결합 등이 이루어질 수 있다.
스토퍼 플레이트(130)의 내주면, 더욱 상세하게는 수평부(130a)의 반경방향 내측면과 샤프트(110)의 반경방향 외측면 사이에는 미소 간극이 형성되어 여기에 윤활유체(150)로서 오일이 충전될 수 있다.
또한, 상기 스토퍼 플레이트(130)는 소결 방식으로 제조될 수 있다. 상기 스토퍼 플레이트(130)의 수직부(130b)와 원통형 벽부(22b)의 반경방향 내측면 사이에는 기액계면이 형성될 수 있다. 이에, 상기 스토퍼 플레이트(130)는 소결 방식으로 제조되어 유체의 누설을 효율적으로 방지할 수 있다.
스토퍼 플레이트(130)는 상기 슬리브(120)의 반경방향 내측면보다 반경 반향 내측으로 돌출되어 상기 샤프트(110)의 회전시 상기 샤프트(110)의 외주면에 형성된 단턱(112)에 걸리는 돌출부(132)를 구비할 수 있다. 즉, 스토퍼 플레이트(130), 더욱 상세하게는 상기 수직부(130b)의 내경은 슬리브(120)의 내경보다 작게 형성될 수 있다.
샤프트(110)의 회전시 오일(윤활유체)의 압력에 의해 샤프트(110)가 부상하면, 샤프트(110)의 단턱(112)이 상기 스토퍼 플레이트(130)의 돌출부(132)에 걸려 과부상이 방지될 수 있다.
스토퍼 플레이트(130)의 상면에는 스러스트 동압 발생 홈(135)이 형성될 수 있으며, 허브(22)의 원판부(22a)와 상기 스토퍼 플레이트(130), 더욱 상세하게는 상기 수직부(130a)의 축방향 상면 사이에 윤활유체(150)로서 오일이 충전되어, 스러스트 베어링이 형성될 수 있다.
여기서, 상기 스러스트 동압 발생 홈(135)은 상기 스토퍼 플레이트(130)의 상면 어느 위치에든 형성될 수 있다. 일반적으로, 슬리브의 상면에 스러스트 동압 홈이 형성되는 경우에는 바이패스 유로가 상기 슬리브의 상면으로 연통되므로 스러스트 동압 홈을 형성할 수 있는 위치가 제안될 수 있다. 하지만, 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리(100)의 경우에는 상기 슬리브의 상면에 스토퍼 플레이트(130)가 별도로 구비되고, 상기 바이패스 유로는 상기 스토퍼 플레이트(130)의 상면으로 연통되는 것은 아니므로 스러스트 동압 발생 홈을 형성할 수 있는 공간 활용이 더 넓을 수 있다. 가령, 상기 스러스트 동압 발생 홈은 상기 스토퍼 플레이트의 반경 방향 외측 또는 내측 상면 및 이에 대응하는 상기 허브의 하면 중 적어도 하나에 형성될 수 있다.
스토퍼 플레이트(130)와 허브(22) 사이의 간극과, 슬리브(120)와 샤프트(110) 사이의 간극은 서로 연통되고, 각각에 주입되는 오일은 자유롭게 유동하여 순환할 수 있다. 즉, 전체적으로 모두 연결된 베어링 간극을 형성할 수 있으며, 이러한 구조를 풀필(Full-fill) 구조라고도 한다.
본 발명의 일 실시예에서는 스러스트 동압 발생홈(135)이 스토퍼 플레이트(130)의 상면에 형성되는 것을 도시하고 설명하고 있지만, 본 발명은 이에 한하지 않으며, 상기 원판부(22a)의 하면에 형성되거나 스토퍼 플레이트(130)의 상면과 상기 원판부(22a)의 하면에 모두 형성될 수도 있다.
또한, 상기 바이패스 유로(122)를 상기 슬리브(120)의 반경방향 내측면과 연통하는 연통부(126)는, 상기 스토퍼 플레이트(130)의 축방향 하면에 형성되고 상기 바이패스 유로(122)를 상기 슬리브(120)의 반경방향 내측면과 연통하는 제2 연통그루브(137)일 수 있다.
또한, 본 실시예에서는 윤활 유체로서 오일을 예로 들고 있지만, 본 발명은 이에 한하지 않으며, 회전 부재의 회전시 고정 부재와의 사이에서 마찰을 줄일 수 있어, 회전 운동을 안정적으로 지지할 수 있는 특성을 갖는 다른 유체를 사용할 수 있음은 물론이다.
한편, 본 실시예에서는 상기 스러스트 플레이트(130)가 반경방향 외측단에서 축방향 하측으로 연장되어 상기 슬리브(120)의 반경방향 외측면에 결합되는 수직부(130b)를 구비할 수 있다. 이에, 상기 원통형 벽부(22b)의 반경방향 내측면과 상기 수직부(130b)의 반경방향 외측면 사이에 기액계면이 형성될 수 있다.
이하에서는 도 6 및 도 7을 참조하여, 스러스트 동압 발생 홈인 펌핑 그루브(300)에 대하여 설명한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 스토퍼 플레이트에 형성되는 스러스트 동압 베어링의 헤링본 홈의 패턴도이며, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 스토퍼 플레이트에 형성되는 스러스트 동압 베어링의 나선형 홈의 패턴도이다.
도 6의 헤링본 형상의 펌핑 그루브(300)는 중간 굴곡부(340)를 가지는 헤링본 홈(320)이 연속적으로 이루어져 형성되며, 도 7의 나선형의 펌핑 그루브(300)는 나선형 홈(360)이 연속적으로 이루어져 형성된다.
본 발명에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리를 포함하는 모터의 회전시 발생하는 유체 동압 베어링 구조를 살펴보면, 샤프트(110) 및 로터(20)를 포함하는 회전 부재의 회전시 샤프트(110)의 외주면과 슬리브(120)의 내주면 사이의 미소 간극(125)에 충전된 오일에 의해 발생하는 압력에 의해 래디얼 베어링이 형성되며, 스토퍼 플레이트(130)의 상면 및 허브(22)의 하면, 특히 원판부(22a)의 하면 사이의 미소 간극에 충전된 오일에 의해 발생하는 압력에 의해 스러스트 베어링이 형성된다.
이때, 스토퍼 플레이트(130)의 상면 및 원판부(22a)의 하면 중 적어도 하나에 형성되는 스러스트 동압 발생홈(135)에 의한 펌핑에 의해 슬리브(120)의 외주면과 허브(22)의 원통형 벽부(22b) 사이의 오일이 펌핑되어 기액계면(매니스커스)(152)이 형성된다.
스토퍼 플레이트(130)는 슬리브(120)의 축방향 상부에 고정 결합되기 때문에, 스토퍼 플레이트(130)의 내주면과 샤프트(110)의 외주면 사이에는 미소 간극이 형성되며, 여기에 오일이 충전될 수 있다. 따라서 스러스트 베어링과 래디얼 베어링이 연통될 수 있다.
한편, 슬리브(120) 또는 슬리브(120)와 스토퍼 플레이트(130)를 축방향으로 관통하도록 형성되는 바이패스 유로(122) 내에 오일이 충전될 수 있으므로, 래디얼 베어링의 오일 압력에 의해 슬리브(120)의 축방향 하면과 커버 플레이트(140) 사이의 간극에 충전된 오일이 상기 바이패스 유로(122) 내로 이동될 수 있다.
본 발명에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리 및 이를 포함하는 모터에 의하면, 회전 부재가 샤프트와 로터로만 구성되므로, 회전 부재의 무게가 줄어들어 내충격성이 향상되며, 저전류 구동이 가능해지고, 또한 회전 부재의 개수가 줄어들어 회전체의 조립 공정에서 발생하는 불균형이 감소하여 회전 정밀도가 향상될 수 있다.
도 8은 본 발명에 따른 모터가 장착된 기록 디스크 구동장치를 도시한 개략 단면도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 스핀들 모터(1000)가 장착된 기록 디스크 구동장치(800)는 하드 디스크 구동장치이며, 스핀들 모터(1000), 헤드 이송부(810) 및 하우징(820)을 포함할 수 있다.
상기 스핀들 모터(1000)는 상기에서 설명한 본 발명의 모터의 특징을 모두 가지며, 기록 디스크(830)를 탑재할 수 있다.
상기 헤드 이송부(810)는 상기 스핀들 모터(1000)에 탑재된 기록 디스크(830)의 정보를 검출하는 자기 헤드(815)를 검출하고자 하는 기록 디스크의 면으로 이송시킬 수 있다.
여기서, 상기 자기 헤드(815)는 상기 헤드 이송부(810)의 지지부(817) 상에 배치될 수 있다.
상기 하우징(820)은 상기 스핀들 모터(1000)와 상기 헤드 이송부(810)를 수용하는 내부공간을 형성하기 위해, 모터 탑재 플레이트(822)와 상기 모터 탑재 플레이트(822)의 상부를 차폐하는 탑커버(824)를 포함할 수 있다.
20: 로터 22: 허브
24: 마그네트 지지부 26: 마그네트
40: 스테이터 42: 베이스
44: 코어 46: 권선 코일
100: 유체 동압 베어링 어셈블리 110: 샤프트
120: 슬리브 130: 스토퍼 플레이트
140: 커버 플레이트

Claims (18)

  1. 샤프트가 삽입되는 슬리브;
    상기 샤프트의 축방향 상부에 결합하여 상기 샤프트와 함께 회전하는 로터; 및
    상기 슬리브의 축방향 상부면에 결합하는 수평부와 상기 수평부의 반경방향 외측단에서 축방향 하부로 연장되어 상기 슬리브의 반경방향 외측면에 고정되는 수직부를 포함하고, 상기 샤프트의 회전시 상기 샤프트의 부상을 방지하는 스토퍼 플레이트;를 포함하는 유체 동압 베어링 어셈블리.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스토퍼 플레이트의 상면 및 이에 대응하는 상기 로터의 하면 중 적어도 하나에는 동압 발생 홈이 형성되는 유체 동압 베어링 어셈블리.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 동압 발생 홈은 상기 스토퍼 플레이트의 반경 방향 외측 상면 및 이에 대응하는 상기 로터의 하면 중 적어도 하나에 형성되는 유체 동압 베어링 어셈블리.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 스토퍼 플레이트의 내주면과 이에 대응하는 상기 샤프트의 외주면 사이에는 간극이 형성되는 유체 동압 베어링 어셈블리.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 스토퍼 플레이트의 내경은 상기 슬리브의 내경보다 작은 유체 동압 베어링 어셈블리.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 샤프트는 상기 스토퍼 플레이트의 내경측 하면에 걸리는 단턱을 포함하는 유체 동압 베어링 어셈블리.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 로터는 축방향 하측으로 연장 구비되는 원통형 벽부를 구비하고,
    상기 원통형 벽부의 내측면과 상기 수직부의 외측면 사이에 윤활유체의 기액계면이 형성되는 유체 동압 베어링 어셈블리.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 슬리브는 축방향 상면과 하면을 연통하는 바이패스 유로를 구비하고,
    상기 슬리브와 상기 스토퍼 플레이트의 사이에는 상기 바이패스 유로를 상기 슬리브의 반경방향 내측면과 연통하는 연통부가 구비되는 유체 동압 베어링 어셈블리.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 연통부는, 상기 슬리브의 축방향 상면에 형성되고 상기 바이패스 유로를 상기 슬리브의 반경방향 내측면과 연통하는 제1 연통그루브;인 유체 동압 베어링 어셈블리.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 연통부는, 상기 스토퍼 플레이트의 축방향 하면에 형성되고 상기 바이패스 유로를 상기 슬리브의 반경방향 내측면과 연통하는 제2 연통그루브;인 유체 동압 베어링 어셈블리.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 연통부는, 상기 슬리브의 축방향 상면에 형성되고 상기 바이패스 유로를 경계로 반경방향 외측에서 내측 방향으로 축방향 하측으로 단차진 단차간격부;인 유체 동압 베어링 어셈블리.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 스토퍼 플레이트의 상면 및 이에 대응하는 상기 로터의 하면 중 적어도 하나에는 동압 발생 홈이 형성되는 유체 동압 베어링 어셈블리.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 스토퍼 플레이트는 상기 슬리브의 상면을 모두 덮도록 구비되는 유체 동압 베어링 어셈블리.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 수직부는 원주방향을 따라 연속적으로 구비되는 유체 동압 베어링 어셈블리.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 수직부는 상기 슬리브의 반경방향 외측면에 압입 결합되는 유체 동압 베어링 어셈블리.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 수직부는 상기 슬리브의 반경방향 외측면에 접착제에 의해 본딩 결합되는 유체 동압 베어링 어셈블리.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 스토퍼 플레이트는 소결 방식으로 제조된 것인 유체 동압 베어링 어셈블리.
  18. 샤프트가 삽입되는 중공이 형성된 허브 및 상기 허브에서 외경방향으로 연장되고 축방향 하측으로 절곡되어 마그네트를 지지하는 마그네트 지지부를 포함하는 로터;
    상기 샤프트의 회전을 지지하는 슬리브 및 상기 상기 슬리브의 축방향 상부면에 결합하는 수평부와 상기 수평부의 반경방향 외측단에서 축방향 하부로 연장되어 상기 슬리브의 반경방향 외측면에 고정되는 수직부를 포함하고, 상기 샤프트의 회전시 상기 샤프트의 부상을 방지하는 스토퍼 플레이트를 포함하는 베어링 부재; 및
    상기 슬리브의 외측에 위치하며 상기 마그네트와 전자기적 상호작용에 의해 회전 구동력을 발생시키는 권선 코일이 권선되는 코어를 포함하는 스테이터;를 포함하는 스핀들 모터.
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