KR20140074683A - 스핀들 모터 및 이를 포함하는 하드 디스크 드라이브 - Google Patents

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KR20140074683A
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sleeve
shaft
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stopper
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비아체슬라브 스미르노프
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삼성전기주식회사
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터는 몸체부 및 상기 몸체부의 상부에서 반경 방향 외측으로 연장되는 연장부를 구비하는 샤프트; 상기 샤프트를 회전 가능하도록 지지하는 슬리브; 상기 샤프트와 연동하여 회전하고, 상기 슬리브의 외주면과 대향하는 스토퍼부를 구비하는 로터; 및 상기 샤프트 및 상기 슬리브의 하부와 간극을 유지한 상태로 상기 슬리브와 결합하는 커버 플레이트;를 포함하며, 상기 커버 플레이트는 상기 샤프트 및 상기 슬리브의 하부에 배치되는 밀폐부, 상기 밀폐부에서 축 방향으로 연장되고 상기 슬리브의 외주면과 결합하는 내벽부, 베이스 부재와 결합하는 외벽부 및 상기 내벽부의 상단과 상기 외벽부의 상단을 연결하는 상벽부를 구비할 수 있다.

Description

스핀들 모터 및 이를 포함하는 하드 디스크 드라이브{Spindle motor and hard disk drive including the same}
본 발명은 스핀들 모터 및 이를 포함하는 하드 디스크 드라이브에 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 스핀들 모터가 사용된다.
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.
여기서, 스핀들 모터는 점점 고용량화 및 박형화가 지속적으로 요구되고 있으며, 모터가 박형화, 소형화됨에 따라 베어링 강성은 자연스레 약해지게 된다.
이러한 베어링 강성은 스핀들 모터의 회전 특성을 결정짓는 중요한 인자로, 동압홈 사이의 간격, 즉 베어링 스팬 길이에 영향을 받게 된다.
즉, 베어링 스팬 길이가 길수록 베어링 강성은 증가하게 되어 모터의 회전 특성이 향상될 수 있으므로, 모터가 고용량화 및 박형화되더라도 베어링 강성에는 영향이 없어야 한다.
또한, 스핀들 모터의 구동중에 외부 충격 등이 가해지는 경우에 내부 구성 요소에 변형이 발생하는 경우에는 스핀들 모터의 구동에 악영향으로 미치므로, 스핀들 모터의 강성을 확보하는 것이 중요하다.
또한, 상기 유체 동압 베어링 어셈블리의 내부에 주입된 윤활 유체는 충격에 의해 외부로 누설되거나 증발에 의하여 그 양이 줄어들 수 있는데, 이러한 현상에 의하여 유체 동압 베어링이 압력을 발생시키지 못하게 되어 스핀들 모터의 성능 및 수명에 문제가 발생하게 된다.
따라서, 스핀들 모터의 고용량화 및 박형화를 추구하면서도 베어링 강성에는 영향이 없도록 하고, 외부 충격 등이 가해지더라도 내부 구성 부품에 변형이 일어나지 않도록 스핀들 모터의 강성을 향상시키며, 윤활 유체의 저장 공간을 확보하여 성능 및 수명을 극대화하도록 하는 연구가 시급한 실정이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 목적은, 스핀들 모터의 강성을 향상시킬 수 있고, 스핀들 모터의 소형화 및 박형화를 구현하면서도 베어링 강성을 향상시킬 수 있으며, 윤활 유체의 저장 공간을 증가시킬 수 있는 스핀들 모터 및 이를 포함하는 하드 디스크 드라이브를 제공하는 것이다.
또한, 스핀들 모터의 내부 구성 부품을 줄여 제조 공정을 간소화하고 제조 비용을 줄일 수 있는 스핀들 모터 및 이를 포함하는 하드 디스크 드라이브를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터는 몸체부 및 상기 몸체부의 상부에서 반경 방향 외측으로 연장되는 연장부를 구비하는 샤프트; 상기 샤프트를 회전 가능하도록 지지하는 슬리브; 상기 샤프트와 연동하여 회전하고, 상기 슬리브의 외주면과 대향하는 스토퍼부를 구비하는 로터; 및 상기 샤프트 및 상기 슬리브의 하부와 간극을 유지한 상태로 상기 슬리브와 결합하는 커버 플레이트;를 포함하며, 상기 커버 플레이트는 상기 샤프트 및 상기 슬리브의 하부에 배치되는 밀폐부, 상기 밀폐부에서 축 방향으로 연장되고 상기 슬리브의 외주면과 결합하는 내벽부, 베이스 부재와 결합하는 외벽부 및 상기 내벽부의 상단과 상기 외벽부의 상단을 연결하는 상벽부를 구비할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터의 상기 슬리브의 외주면과 상기 스토퍼부의 내주면은 테이퍼지게 형성되고, 상기 스토퍼부의 하면 및 상기 상벽부의 상면은 평탄면일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터의 상기 스토퍼부의 하면과 상기 상벽부의 상면은 서로 대향하도록 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터의 상기 스토퍼부의 하면과 상기 상벽부의 상면은 테이퍼지게 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터의 상기 스토퍼부의 하면과 상기 상벽부의 상면 사이에는 윤활 유체가 실링되도록 오일 실링부가 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터의 상기 스토퍼부의 하면과 상기 상벽부의 상면은 반경 방향 외측으로 갈수록 하향 경사지도록 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터의 상기 내벽부, 상기 상벽부 및 상기 외벽부에 의해 둘러싸인 공간에는 댐핑 부재가 구비될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터의 상기 샤프트는 상기 연장부의 끝단에서 축 방향으로 연장되는 돌출부를 더 포함하며, 상기 연장부와 상기 돌출부가 상기 로터와 결합할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터는 하기 조건식 1 내지 5를 만족할 수 있다.
[조건식 1]
Figure pat00001
[조건식 2]
Figure pat00002
[조건식 3]
Figure pat00003
[조건식 4]
Figure pat00004
[조건식 5]
Figure pat00005
(여기서, d1: 샤프트의 몸체부의 직경, D1: 샤프트의 중심에서부터 외벽부의 외주면까지의 길이, D2: 샤프트의 중심에서부터 내벽부의 내주면까지의 길이, D3: 안착부의 내주면에서부터 안착부의 외주면까지의 길이, H1: 밀폐부의 상면에서부터 상벽부의 상면까지의 길이, t1: 밀폐부의 두께, t2: 내벽부 또는 외벽부의 내주면에서 외주면까지의 길이, T: 상벽부의 두께)
본 발명의 다른 실시예에 따른 스핀들 모터는 샤프트를 회전 가능하도록 지지하는 슬리브; 상기 샤프트의 상단과 결합하여 상기 샤프트와 연동하여 회전하는 로터; 상기 로터의 일면에서 돌출되는 주벽부와 결합하고, 상기 슬리브의 외주면과 대향하는 스토퍼부; 및 상기 샤프트 및 상기 슬리브의 하부와 간극을 유지한 상태로 상기 슬리브와 결합하는 커버 플레이트;를 포함하며, 상기 커버 플레이트는 상기 슬리브의 외주면과 결합하는 내벽부, 베이스 부재와 결합하는 외벽부 및 상기 내벽부의 상단과 상기 외벽부의 상단을 연결하는 상벽부를 구비할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 스핀들 모터의 상기 스토퍼부의 하면과 상기 상벽부의 상면은 서로 대향하도록 배치될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 스핀들 모터의 상기 스토퍼부의 하면과 상기 상벽부의 상면은 테이퍼지게 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 스핀들 모터의 상기 스토퍼부의 하면과 상기 상벽부의 상면 사이에서 윤활 유체가 실링될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 스핀들 모터의 상기 스토퍼부의 하면과 상기 상벽부의 상면은 반경 방향 외측으로 갈수록 하향 경사지도록 형성될 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 모터 및 이를 포함하는 하드 디스크 드라이브에 의하면, 스핀들 모터의 강성을 향상시킬 수 있고, 스핀들 모터의 소형화 및 박형화를 구현하면서도 베어링 강성을 향상시킬 수 있으며, 윤활 유체의 저장 공간을 증가시킬 수 있다.
또한, 스핀들 모터의 내부 구성 부품을 줄여 제조 공정을 간소화하고 제조 비용을 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 스핀들 모터의 개략 단면도.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 스핀들 모터의 반 단면도.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 스핀들 모터의 반 단면도.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 스핀들 모터의 반 단면도.
도 5는 본 발명의 제4 실시예에 따른 스핀들 모터의 반 단면도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터를 이용하는 디스크 구동장치의 개략 단면도.
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 또는 삭제 등을 통하여, 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본원 발명 사상의 범위 내에 포함된다고 할 것이다.
또한, 각 실시예의 도면에 나타나는 동일한 사상의 범위 내의 기능이 동일한 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 스핀들 모터의 개략 단면도이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 스핀들 모터의 반 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 스핀들 모터(400)는 유체 동압 베어링 어셈블리(100), 고정부재인 스테이터(300) 및 회전부재인 로터(200)를 포함할 수 있다.
우선, 방향에 대한 용어를 정의하면, 축 방향은 도 1에서 볼 때, 상기 샤프트(110)를 기준으로 상하 방향을 의미하며, 반경 방향 외측 또는 내측 방향은 상기 샤프트(110)를 기준으로 상기 로터(200)의 외측단 방향 또는 상기 로터(200)의 외측단을 기준으로 상기 샤프트(110)의 중심 방향을 의미한다.
상기 유체 동압 베어링 어셈블리(100)는 샤프트(110), 슬리브(120) 및 커버 플레이트(130)를 포함할 수 있다.
상기 샤프트(110)는 상기 로터(200)와 연동하여 회전하는 회전 부재일 수 있다.
상기 샤프트(110)는 상기 슬리브(120)의 축공에 삽입되는 몸체부(111) 및 상기 몸체부(111)의 상단에서 반경 방향 외측으로 연장되는 연장부(113)를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 연장부(113)는 상기 연장부(113)의 끝단이 상기 슬리브(120)의 외주면보다 반경 방향 외측에 형성되도록 구비될 수 있으며, 상기 연장부(113)의 끝단은 상기 로터(200)와 결합할 수 있다.
따라서, 상기 연장부(113)와 상기 로터(200)는 상기 슬리브(120)의 외주면보다 반경 방향 외측에서 결합할 수 있다.
이때, 상기 샤프트(110)는 상기 로터(200)와의 결합면적을 증대시키도록 상기 연장부(113)의 끝단에서 축 방향으로 연장되는 돌출부(115)를 더 포함할 수 있다.
즉, 상기 연장부(113)의 외주면과 상기 돌출부(115)의 외주면 및 저면이 상기 로터(200)와 접촉하여 결합하므로 상기 샤프트(110)와 상기 로터(200)의 결합면적이 증가할 수 있으며, 상기 샤프트(110)와 상기 로터(200)의 결합력이 향상될 수 있다.
따라서, 상기 샤프트(110)와 상기 로터(200)가 안정적으로 결합할 수 있으므로, 결과적으로 스핀들 모터의 강성을 향상시킬 수 있다.
여기서, 샤프트와 로터가 슬리브의 내측단 상측에서 결합한다면, 샤프트와 로터의 축 방향 결합 길이 만큼 슬리브의 축 방향 길이가 줄어들 수밖에 없다.
스핀들 모터의 소형화 및 박형화 측면에서 슬리브의 축 방향 길이를 늘리는데는 한계가 있기 때문이다.
즉, 스핀들 모터의 전체 높이를 증가시키는 데는 제한이 따르므로, 슬리브의 내측단 상측에서 샤프트와 로터가 결합한다면, 슬리브의 축 방향 길이를 충분히 확보할 수 없게 된다.
그러나, 슬리브의 축 방향 길이가 줄어들게 되면, 베어링 스팬 길이가 그만큼 짧아지게 되어 샤프트의 회전을 지지하기 위한 레디얼 동압이 약해지게 되는 문제가 발생될 수 있다.
베어링 스팬 길이는 레디얼 동압부에 의해 발생되는 최고 압력 발생 지점 사이의 거리를 의미하는 것이다.
상기 거리가 길면 길수록 샤프트의 회전을 안정적으로 지지할 수 있으며, 베어링 스팬 길이가 짧아지는 경우에는 샤프트의 회전시에 편심이 발생할 수 있고 베어링 강성이 약해지는 문제가 발생할 수 있다.
따라서, 본 발명의 제1 실시예에 따른 스핀들 모터(400)는 스핀들 모터의 소형화 및 박형화를 이루면서도 베어링 강성을 확보하기 위하여 상기 슬리브(120)의 외주면보다 반경 방향 외측에서 상기 샤프트(110)와 상기 로터(200)가 결합하도록 하는 것이다.
따라서, 스핀들 모터의 전체 높이에는 변화가 없도록 하면서도, 상기 슬리브(120)의 축 방향 길이를 늘릴 수 있다.
또한, 상기 샤프트(110)의 상기 몸체부(111)의 상단에서 연장되는 상기 연장부(113)의 두께를 줄여 스핀들 모터의 전체 높이를 줄이면서, 상기 슬리브(120)의 축 방향 길이는 오히려 늘리는 것도 가능하다.
따라서, 본 발명의 제1 실시예에 따른 스핀들 모터(400)는 소형화 및 박형화를 구현하면서도, 베어링 스팬 길이를 증가시켜 베어링 강성을 향상시킬 수 있다.
상기 슬리브(120)는 상기 샤프트(110)가 회전가능하도록 상기 샤프트(110)를 지지할 수 있으며, Cu 또는 Al을 단조하거나, Cu-Fe계 합금 분말 또는 SUS계 분말을 소결하여 형성될 수 있다.
여기서, 상기 샤프트(110)는 상기 슬리브(120)의 축공과 미소 간극을 가지도록 삽입되고, 상기 미소 간극에는 윤활 유체가 충전되며 상기 샤프트(110)의 외경 및 상기 슬리브(120)의 내경 중 적어도 하나에 형성되는 레디얼 동압홈(미도시)에 의해 상기 샤프트(110)의 회전을 더 부드럽게 지지할 수 있다.
상기 레디얼 동압홈(미도시)은 상기 슬리브(120)의 축공의 내부인 상기 슬리브(120)의 내주면에 형성될 수 있으며, 상기 샤프트(110)의 회전 시에 상기 샤프트(110)가 상기 슬리브(120)의 내주면과 소정 간격 이격되어 부드럽게 회전하도록 압력을 형성시키게 된다.
다만, 상기 레디얼 동압홈(미도시)은 상기 언급한 바와 같이 상기 슬리브(120)의 내주면에 마련되는 것에 한정하지 않으며, 상기 샤프트(110)의 외주면에 마련되는 것도 가능하며, 갯수도 제한이 없다는 것을 밝혀둔다.
상기 레디얼 동압홈(미도시)은 헤링본 형상, 스파이럴 형상 및 나사선 형상 중 어느 하나일 수 있으며, 레디얼 동압을 발생시키는 형상이라면 그 형상에는 제한이 없다.
또한, 상기 슬리브(120)의 상면 및 상기 슬리브(120)의 상면과 대향하는 상기 샤프트의 연장부의 일면 중 적어도 하나에는 스러스트 동압홈(미도시)이 형성될 수 있으며, 상기 스러스트 동압홈(미도시)에 의해 상기 샤프트(110)는 일정한 부상력이 확보된 채로 상기 로터(200)와 연동하여 회전할 수 있다.
여기서, 상기 스러스트 동압홈(미도시)의 형상은 상기 레디얼 동압홈(미도시)과 마찬가지로 헤링본 형상, 스파이럴 형상 또는 나사선 형상의 홈일 수 있으나, 반드시 이에 한정되지 않으며, 스러스트 동압을 제공할 수 있는 형상이면 다 적용할 수 있다.
또한, 상기 슬리브(120)에는 상기 슬리브(120)의 상부와 하부를 연통하는 적어도 하나의 바이패스 유로(124)가 형성될 수 있다.
상기 바이패스 유로(124)는 윤활 유체의 압력을 분산시켜 평형을 유지할 수 있도록 할 수 있으며, 상기 윤활 유체의 내부에 존재하는 기포 등을 순환에 의해 배출되도록 이동시킬 수 있다.
상기 커버 플레이트(130)는 상기 샤프트(110) 및 상기 슬리브(120)의 하부와 간극을 유지한 상태로 상기 슬리브(120)와 결합할 수 있다.
상기 커버 플레이트(130)는 상기 슬리브(120)와의 사이에 형성되는 간극에 윤활 유체를 수용하여 상기 샤프트(110)의 하면을 지지할 수 있다.
이때, 상기 커버 플레이트(130)를 고정시키는 방식으로는 용접, 코킹 또는 본딩 등의 여러 가지가 있을 수 있는데, 이는 제품의 구조 및 공정에 따라서 선택적으로 적용할 수 있다.
상기 커버 플레이트(130)의 구체적인 형상에 대하여는 후술하기로 한다.
상기 스테이터(300)는 코일(320), 코어(330) 및 베이스 부재(310)를 포함할 수 있다.
상기 스테이터(300)는 전원인가 시 일정크기의 전자기력을 발생시키는 코일(320)이 권선되는 코어(330)를 구비하는 고정 구조물이다.
상기 코어(330)는 패턴회로가 인쇄된 인쇄회로기판(미도시)이 구비되는 베이스 부재(310)의 상부에 고정 배치되고, 상기 코일(320)이 권선되는 코어(330)와 대응하는 상기 베이스 부재(310)의 상부면에는 상기 코일(320)을 하부로 노출시키도록 일정크기의 코일공이 복수개 관통형성될 수 있으며, 상기 코일(320)은 외부전원이 공급되도록 상기 인쇄회로기판(미도시)과 전기적으로 연결된다.
상기 베이스 부재(310)는 알루미늄(Al)을 재료로 다이캐스팅(Die-casting) 방식에 의해 제조할 수 있으며, 강판(steel sheet)을 소성가공(예를 들어, 프레스 가공)하여 제조할 수 있다.
상기 로터(200)는 상기 스테이터(300)에 대하여 회전 가능하게 구비되는 회전 구조물이며, 상기 코어(330)와 일정 간격을 두고 서로 대응되는 환고리형의 마그네트(220)를 내주면에 구비할 수 있다.
여기서, 상기 로터(200)는 상기 샤프트(110)의 연장부에 결합되어 고정되도록 하는 원반부(210) 및 상기 원반부(210)에서 축 방향 하측으로 절곡되어 상기 마그네트(230)를 지지하는 마그네트 지지부(220)를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 마그네트(230)는 원주방향으로 N극, S극이 교대로 착자되어 일정 세기의 자기력을 발생시키는 영구자석으로 구비된다.
상기 로터(200)의 회전 구동에 대하여 간략하게 살펴보면, 상기 코어(330)에 권선된 코일(320)에 전원이 공급되면, 상기 마그네트(230)와 상기 코일(320)이 권선된 코어(330)와의 전자기적 상호작용에 의해 상기 로터(200)가 회전될 수 있는 구동력이 발생된다.
이에 따라, 상기 로터(200)가 회전하게 되며, 결국 상기 로터(200)가 고정 결합되는 상기 샤프트(110)가 상기 로터(200)와 연동하여 회전하게 된다.
상기 로터(200)에는 상기 슬리브(120)의 외주면에 대향 배치되도록 상기 원반부(210)에서 연장되는 스토퍼부(240)가 구비될 수 있다.
상기 스토퍼부(240)의 내주면과 상기 슬리브(120)의 외주면 사이에서는 윤활 유체가 실링될 수 있다.
상기 스토퍼부(240)의 내주면과 상기 스토퍼부(240)의 내주면에 대응되는 상기 슬리브(120)의 외주면은 상기 윤활 유체가 실링되도록 경사지게 형성될 수 있다.
구체적으로, 도 2에서와 같이 상기 슬리브(120)의 외주면과 상기 스토퍼부(240)의 내주면은 반경 방향 내측을 향하여 하향 경사지게 형성될 수 있다.
여기서, 상기 슬리브(120)의 상부에는 반경 방향 외측으로 돌출되는 플랜지부(122)가 구비될 수 있으며, 상기 플랜지부(122)의 하면은 상기 스토퍼부의 상면의 일부와 대향할 수 있다.
따라서, 회전 부재인 상기 샤프트(110)와 상기 로터(200)가 과부상될 경우에 상기 스토퍼부(240)의 상면의 일부가 상기 플랜지부(122)의 하면에 걸림으로서 상기 회전 부재의 과부상을 방지할 수 있다.
상기 커버 플레이트(130)는 상기 샤프트(110) 및 상기 슬리브(120)의 하부에 배치되는 밀폐부(131), 상기 밀폐부(131)에서 축 방향으로 연장되고 상기 슬리브(120)의 외주면과 결합하는 내벽부(133), 상기 베이스 부재(310)와 결합하는 외벽부(137) 및 상기 내벽부(133)의 상단과 상기 외벽부(137)의 상단을 연결하는 상벽부(135)를 구비할 수 있다.
상기 밀폐부(131)는 상기 샤프트(110) 및 상기 슬리브(120)의 하부와 간극을 유지하도록 배치될 수 있으며, 상기 내벽부(133)는 상기 밀폐부(131)에서 축 방향으로 연장되어 형성될 수 있다.
상기 내벽부(133)는 상기 슬리브(120)의 외주면과 결합하여 상기 슬리브(120)를 고정시킬 수 있다.
구체적으로, 상기 내벽부(133)의 내주면과 상기 슬리브(120)의 외주면이 결합할 수 있으며 슬라이딩, 접착, 용접 및 압입 방식 중 적어도 하나의 방식에 의해 결합할 수 있다.
상기 외벽부(137)는 상기 코일(320)이 권선되는 상기 코어(330)를 고정시키는 상기 베이스 부재(310)의 내주면과 결합할 수 있으며, 상기 외벽부(137)의 외주면과 상기 베이스 부재(310)의 내주면은 슬라이딩, 접착, 용접 및 압입 방식 중 적어도 하나의 방식에 의해 결합할 수 있다.
상기 상벽부(135)는 상기 내벽부(133)의 상단과 상기 외벽부(137)의 상단을 연결하는 구성일 수 있으며, 상기 상벽부(135)의 상면은 평탄면으로 형성될 수 있다.
여기서, 상기 커버 플레이트(130)는 철계의 강판(steel sheet)을 소성 변형한 것일 수 있으며, 구체적으로는 프레스 가공에 의해 기본적인 형상을 제조한 후 추가 가공인 굴곡 또는 절개를 통해 최종적인 커버 플레이트(130)의 형상을 제조할 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 커버 플레이트(130)는 냉간압연강판(SPCC, SPCE 등), 열간압연강판, 스테인리스 강 또는 보론 혹은 마그네슘 합금 등의 경량 합금 강판을 프레스 가공 등의 소성 가공에 의해 한 번의 공정 또는 추가 가공에 의해 생산할 수 있는 것이다.
따라서, 본 발명에 따른 커버 플레이트(130)는 공정시간 및 에너지 소모를 최소화하여 결과적으로 생산능력을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 커버 플레이트(130)는 철계의 강판이나 합금에 의해 제조되므로, 스핀들 모터의 전체적인 강성을 향상시킬 수 있다.
상기 슬리브(120)와 상기 베이스 부재(310) 사이에 상기 커버 플레이트(130)의 내벽부(133), 상벽부(135) 및 외벽부(137)가 배치되므로, 축 방향 또는 반경 방향으로의 하중이나 외부 충격이 있더라도 상기 커버 플레이트(130)의 내벽부(133), 상벽부(135) 및 외벽부(137)가 상기 슬리브(120)와 상기 베이스 부재(310)를 지지하고 있으므로 내부 구성요소의 변형이 일어나는 것을 방지할 수 있다.
도 3는 본 발명의 제2 실시예에 따른 스핀들 모터의 반 단면도이다.
도 3를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 스핀들 모터(500)는 댐핑 부재(140)를 제외하고는 상기 제1 실시예에 따른 스핀들 모터(400)와 동일하므로, 댐핑 부재(140) 이외의 설명은 생략하기로 한다.
상기 커버 플레이트(130)는 내벽부(133), 외벽부(137) 및 상기 내벽부(133)의 상단과 상기 외벽부(137)의 상단을 연결하는 상벽부(135)를 구비하므로, 상기 커버 플레이트(130)에는 상기 내벽부(133), 상기 상벽부(135) 및 상기 외벽부(137)에 의해 둘러싸인 공간이 형성될 수 있다.
상기 공간에는 스핀들 모터의 소음이나 진동을 감소시킬 수 있도록 밀봉 부재(140)가 구비될 수 있다.
상기 내벽부(133), 상기 상벽부(135) 및 상기 외벽부(137)에 의해 둘러싸인 빈 공간에 상기 밀봉 부재(140)가 채워짐으로써 스핀들 모터의 구동 중에 발생할 수 있는 소음이나 진동을 감소시킬 수 있다.
상기 밀봉 부재(140)는 플라스틱, 러버, 레진, 고무, 알루미늄, 황동 또는 마그네슘 합금일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 소음이나 진동 저감 효과를 얻을 수 있는 재질이라면 모두 적용이 가능하다.
또한, 상기 밀봉 부재(140)가 상기 빈 공간에 채워짐으로써 외부 충격으로 인한 스핀들 모터의 변형을 더 효과적으로 방지할 수 있다.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 스핀들 모터의 반 단면도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 스핀들 모터(600)는 오일 실링부(160)를 제외하고는 상기 제1 실시예에 따른 스핀들 모터(400)와 동일하므로, 오일 실링부(160) 이외의 설명은 생략하기로 한다.
상기 스토퍼부(240)의 하면과 상기 상벽부(135)의 상면 사이에는 윤활 유체가 실링되도록 오일 실링부(160)가 형성될 수 있다.
이를 위하여, 상기 스토퍼부(240)의 하면과 상기 상벽부(135)의 상면은 서로 대향하도록 배치되어 상기 스토퍼부(240)와 상기 상벽부(135) 사이에는 소정의 간극이 형성될 수 있다.
상기 스토퍼부(240)의 하면과 상기 상벽부(135)의 상면은 윤활 유체가 실링되도록 테이퍼지게 형성될 수 있으며, 구체적으로 상기 스토퍼부(240)의 하면과 상기 상벽부(135)의 상면은 반경 방향 외측으로 갈수록 하향 경사지도록 형성될 수 있다.
상기 스토퍼부(240)의 하면과 상기 상벽부(135)의 하면 사이에서 윤활 유체가 실링되므로, 상기 슬리브(120)의 외주면과 상기 스토퍼부(240)의 내주면 사이에서 윤활 유체가 실링되는 경우보다 윤활 유체의 저장공간을 더 확보할 수 있으며 결과적으로 스핀들 모터의 수명을 증가시킬 수 있다.
스핀들 모터의 구동 중에는 윤활 유체의 누설 또는 증발 등의 요인에 의하여 윤활 유체가 점차 감소할 수 있고, 이에 따라 충분한 유체 압력을 제공하지 못하게 되어 스핀들 모터의 구동에 심각한 영향을 미칠 수 있다.
그러나, 본 발명의 제3 실시예에 따른 스핀들 모터(600)에서는 상기 스토퍼부(240)의 하면과 상기 상벽부(135)의 상면 사이에서 윤활 유체가 실링되도록 오일 실링부(160)를 형성함으로써 윤활 유체의 저장 공간을 충분히 확보할 수 있으며, 결과적으로 스핀들 모터의 수명을 증가시킬 수 있다.
도 5는 본 발명의 제4 실시예에 따른 스핀들 모터의 반 단면도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 제4 실시예에 따른 스핀들 모터(700)는 샤프트(110), 로터(200) 및 스토퍼부(150)를 제외하고는 상기 제1 실시예에 따른 스핀들 모터(400)와 동일하므로, 샤프트(110), 로터(200) 및 스토퍼부(150) 이외의 설명은 생략하기로 한다.
본 발명의 제4 실시예에 따른 스핀들 모터(700)에서는 샤프트(110)의 상단이 돌출되도록 슬리브(120)의 축공에 삽입될 수 있으며, 상기 샤프트(110)의 상단에는 로터(200)가 결합하여 상기 샤프트(110)와 연동하여 회전할 수 있다.
상기 로터(200)에는 상기 로터(200)의 일면에서 축 방향 하측으로 돌출되어 형성되는 주벽부(211)가 구비될 수 있다.
상기 주벽부(211)의 내주면에는 스토퍼부(150)가 결합할 수 있으며, 상기 스토퍼부(150)는 상기 스토퍼부(150)의 내주면과 상기 슬리브(120)의 외주면이 서로 대향하도록 배치될 수 있다.
상기 스토퍼부(150)의 하면과 커버 플레이트(130)에 구비되는 상벽부(135)의 상면도 서로 대향하도록 배치될 수 있고, 상기 스토퍼부(150)의 하면과 상기 상벽부(135)의 상면 사이에서 윤활 유체가 실링되도록 오일 실링부(160)가 형성될 수 있다.
즉, 상기 주벽부(211)는 회전 부재인 로터(200)의 일면에서 돌출 형성되어 내주면에 상기 스토퍼부(150)를 고정시키고 회전 부재인 상기 스토퍼부(150)와 고정 부재인 상기 상벽부(135) 사이에서 윤활 유체가 실링될 수 있다.
상기 스토퍼부(150)의 하면 및 상기 상벽부(135)의 상면은 윤활 유체가 실링되도록 테이퍼지게 형성될 수 있으며, 구체적으로 반경 방향 외측으로 갈수록 하향 경사지도록 형성될 수 있다.
상기 스토퍼부(150)의 하면과 상기 상벽부(135)의 하면 사이에서 윤활 유체가 실링되므로, 상기 슬리브(120)의 외주면과 상기 스토퍼부(150)의 내주면 사이에서 윤활 유체가 실링되는 경우보다 윤활 유체의 저장공간을 더 확보할 수 있으며 결과적으로 스핀들 모터의 수명을 증가시킬 수 있다.
스핀들 모터의 구동 중에는 윤활 유체의 누설 또는 증발 등의 요인에 의하여 윤활 유체가 점차 감소할 수 있고, 이에 따라 충분한 유체 압력을 제공하지 못하게 되어 스핀들 모터의 구동에 심각한 영향을 미칠 수 있다.
그러나, 본 발명의 제4 실시예에 따른 스핀들 모터(700)에서는 상기 스토퍼부(150)의 하면과 상기 상벽부(135)의 상면 사이에서 윤활 유체가 실링되도록 오일 실링부를 형성함으로써 윤활 유체의 저장 공간을 충분히 확보할 수 있으며, 결과적으로 스핀들 모터의 수명을 증가시킬 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터를 이용하는 디스크 구동장치의 개략 단면도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 스핀들 모터가 장착된 기록 디스크 구동장치(800)는 하드 디스크 구동장치이며, 스핀들 모터(400), 헤드 구동부(810) 및 하우징(820)을 포함할 수 있다.
상기 스핀들 모터(400)는 앞서 설명한 본 발명에 따른 스핀들 모터(400)의 특징을 모두 가지며, 기록 디스크(830)를 탑재할 수 있다.
상기 헤드 구동부(810)는 상기 스핀들 모터(400)에 탑재된 기록 디스크(830)의 정보를 검출하는 자기 헤드(815)를 검출하고자 하는 기록 디스크(830)의 면으로 이송시킬 수 있다.
여기서, 상기 자기 헤드(815)는 장기 헤드 구동부(810)의 지지부(817) 상에 배치될 수 있다.
상기 하우징(820)은 상기 스핀들 모터(400)와 상기 헤드 구동부(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.
이상의 실시예를 통해, 본 발명에 따른 스핀들 모터는 강성을 향상시킬 수 있고, 소형화 및 박형화 요구를 만족시키면서도 베어링 스팬 길이를 증가시킬 수 있으며, 래버린스 실링부를 구비하여 윤활 유체의 누설을 방지하는 동시에 외부 이물이 유입되는 것을 방지할 수 있다.
상기에서는 본 발명에 따른 실시예를 기준으로 본 발명의 구성과 특징을 설명하였으나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 사상과 범위내에서 다양하게 변경 또는 변형할 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에게 명백한 것이며, 따라서 이와 같은 변경 또는 변형은 첨부된 특허청구범위에 속함을 밝혀둔다.
100: 유체 동압 베어링 어셈블리 110: 샤프트
111: 몸체부 113: 연장부
115: 돌출부 120: 슬리브
130: 커버 플레이트 131: 밀폐부
133: 내벽부 135: 상벽부
137: 외벽부 200: 로터
210: 원반부 220: 마그네트 지지부
230: 마그네트 300: 스테이터
310: 베이스 부재 320: 코일
330: 코어

Claims (14)

  1. 몸체부 및 상기 몸체부의 상부에서 반경 방향 외측으로 연장되는 연장부를 구비하는 샤프트;
    상기 샤프트를 회전 가능하도록 지지하는 슬리브;
    상기 샤프트와 연동하여 회전하고, 상기 슬리브의 외주면과 대향하는 스토퍼부를 구비하는 로터; 및
    상기 샤프트 및 상기 슬리브의 하부와 간극을 유지한 상태로 상기 슬리브와 결합하는 커버 플레이트;를 포함하며,
    상기 커버 플레이트는 상기 샤프트 및 상기 슬리브의 하부에 배치되는 밀폐부, 상기 밀폐부에서 축 방향으로 연장되고 상기 슬리브의 외주면과 결합하는 내벽부, 베이스 부재와 결합하는 외벽부 및 상기 내벽부의 상단과 상기 외벽부의 상단을 연결하는 상벽부를 구비하는 스핀들 모터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 슬리브의 외주면과 상기 스토퍼부의 내주면은 테이퍼지게 형성되고, 상기 스토퍼부의 하면 및 상기 상벽부의 상면은 평탄면인 스핀들 모터.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 스토퍼부의 하면과 상기 상벽부의 상면은 서로 대향하도록 배치되는 스핀들 모터.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 스토퍼부의 하면과 상기 상벽부의 상면은 테이퍼지게 형성되는 스핀들 모터.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 스토퍼부의 하면과 상기 상벽부의 상면 사이에는 윤활 유체가 실링되도록 오일 실링부가 형성되는 스핀들 모터.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 스토퍼부의 하면과 상기 상벽부의 상면은 반경 방향 외측으로 갈수록 하향 경사지도록 형성되는 스핀들 모터.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 내벽부, 상기 상벽부 및 상기 외벽부에 의해 둘러싸인 공간에는 댐핑 부재가 구비되는 스핀들 모터.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 샤프트는 상기 연장부의 끝단에서 축 방향으로 연장되는 돌출부를 더 포함하며, 상기 연장부와 상기 돌출부가 상기 로터와 결합하는 스핀들 모터.
  9. 샤프트를 회전 가능하도록 지지하는 슬리브;
    상기 샤프트의 상단과 결합하여 상기 샤프트와 연동하여 회전하는 로터;
    상기 로터의 일면에서 돌출되는 주벽부와 결합하고, 상기 슬리브의 외주면과 대향하는 스토퍼부; 및
    상기 샤프트 및 상기 슬리브의 하부와 간극을 유지한 상태로 상기 슬리브와 결합하는 커버 플레이트;를 포함하며,
    상기 커버 플레이트는 상기 슬리브의 외주면과 결합하는 내벽부, 베이스 부재와 결합하는 외벽부 및 상기 내벽부의 상단과 상기 외벽부의 상단을 연결하는 상벽부를 구비하는 스핀들 모터.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 스토퍼부의 하면과 상기 상벽부의 상면은 서로 대향하도록 배치되는 스핀들 모터.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 스토퍼부의 하면과 상기 상벽부의 상면은 테이퍼지게 형성되는 스핀들 모터.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 스토퍼부의 하면과 상기 상벽부의 상면 사이에서 윤활 유체가 실링되는 스핀들 모터.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 스토퍼부의 하면과 상기 상벽부의 상면은 반경 방향 외측으로 갈수록 하향 경사지도록 형성되는 스핀들 모터.
  14. 기판에 통해 인가되는 전원에 의해 디스크를 회전시키는 제1항 내지 제13항 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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