KR20140082027A

KR20140082027A - 스핀들 모터

Info

Publication number: KR20140082027A
Application number: KR1020120151018A
Authority: KR
Inventors: 황우순
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2012-12-21
Filing date: 2012-12-21
Publication date: 2014-07-02

Abstract

축 방향 상부측으로 돌출 형성되는 설치부가 형성되는 베이스부재와, 상기 설치부에 삽입 설치되는 회전체 하우징과, 상기 회전체 하우징 내부에 삽입되어 회전되는 회전체와, 상기 회전체와 결합되는 삽입결합부를 가지며, 상기 회전체와 연동하여 회전되는 로터 허브 및 상기 회전체 하우징에 설치되어 상기 회전체와 함께 기액계면이 형성되도록 하는 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 어셈블리의 샤프트와 슬리브에 의해 형성되는 베어링 간극(clearance)에 오일과 같은 윤활유체가 충진된다. 이와 같이 베어링 간극에 충진된 오일이 샤프트의 회전시 압축되면서 유체 동압을 형성하여 샤프트를 회전 가능하게 지지한다.

한편, 최근에는 스핀들 모터가 설치되는 기록 디스크 구동장치의 박형화 추세에 따라 스핀들 모터의 두께도 점차 줄어들고 있는 실정이다.

이에 따라, 샤프트를 포함하여 구성되는 회전부재의 무게중심이 점차적으로 축 방향 상부측으로 이동되는 경향을 보이며, 결국 박형화에 의해 회전특성이 저하되는 문제가 있다.

나아가, 상기한 베어링 간극에 충진된 윤활유체가 회전체의 하부측으로 누설되는 것을 방지하기 위해 슬리브의 하단부에는 커버부재가 설치되는데, 커버부재는 두께가 얇아 외부 충격에 의해 파손되기 쉬운 문제가 있다.

또한, 박형화 추세에 의해 스테이터 코어가 배치되는 공간이 점차적으로 협소해져 스테이터 코어의 크기가 감소되며 이에 따라 구동 토크가 감소하는 문제가 있다.

일본 공개특허공보 제2007-10761호

회전 특성을 향상시킬 수 있는 스핀들 모터가 제공된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터는 축 방향 상부측으로 돌출 형성되는 설치부가 형성되는 베이스부재와, 상기 설치부에 삽입 설치되는 회전체 하우징과, 상기 회전체 하우징 내부에 삽입되어 회전되는 회전체와, 상기 회전체와 결합되는 삽입결합부를 가지며, 상기 회전체와 연동하여 회전되는 로터 허브 및 상기 회전체 하우징에 설치되어 상기 회전체와 함께 기액계면이 형성되도록 하는 캡부재를 포함한다.

상기 로터 허브는 원반 형상을 가지는 바디와, 상기 바디의 가장자리로부터 축 방향 하측으로 연장 형성되는 마그넷 장착부와, 상기 마그넷 장착부로부터 반경 방향 외측으로 연장 형성되는 디스크 지지부 및 상기 바디의 저면 중앙부로부터 연장 형성되는 상기 삽입결합부를 구비할 수 있다.

상기 회전체는 상기 삽입결합부가 삽입 장착되는 설치홈이 형성될 수 있다.

상기 회전체의 외주면 및 상기 회전체 하우징의 내주면 중 적어도 하나에는 유체 동압을 발생시키기 위한 상,하부 레디얼 동압 그루브가 형성될 수 있다.

상기 회전체의 저면 및 상기 회전체 하우징의 내부 바닥면 중 적어도 하나에는 스러스트 동압 그루브가 형성될 수 있다.

상기 회전체 하우징의 외주면 상단부에는 상기 캡부재가 고정 설치되기 위해 단차지게 형성되는 장착부가 구비될 수 있다.

상기 베이스부재에는 상기 로터 허브의 과부상을 억제하기 위한 돌기부가 형성될 수 있다.

회전체와 로터 허브로 구성되는 로터를 통해 로터의 무게중심을 보다 축 방향 하부측에 배치시킬 수 있어 회전특성을 향상시킬 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 회전체와 로터 허브를 나타내는 부분 절개 분해 사시도이다.

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 회전체와 로터 허브를 나타내는 분해 사시도이다.

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

한편, 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, 베이스부재(110)로부터 로터 허브(140)를 향하는 방향 또는 로터 허브(140)로부터 베이스부재(110)를 향하는 방향을 의미하고, 반경 방향은 도 1에서 좌,우 방향, 즉 로터 허브(140)의 외주면으로부터 회전체(130)를 향하는 방향 또는 회전체(130)로부터 로터 허브(140)의 외주면을 향하는 방향을 의미한다.

또한, 원주 방향은 로터 허브(140)의 외주면을 따라 회전되는 방향을 의미한다.

베이스부재(110)는 고정부재로서, 스테이터를 구성한다. 여기서 스테이터라 함은 회전하는 부재를 제외한 모든 고정부재를 의미하는 것으로, 베이스부재(110), 회전체 하우징(120), 캡부재(150) 등을 포함하여 구성될 수 있다.

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

한편, 설치부(112)의 외주면에는 스테이터 코어(102)가 안착 설치될 수 있도록 지지면(112b)이 형성될 수 있다. 그리고, 스테이터 코어(102)는 설치부(112)에 압입 또는 접착에 의한 방식으로 고정 설치될 수 있다.

또한, 베이스부재(110)에는 로터 허브(140)의 과부상을 억제하기 위한 돌기부(114)가 형성될 수 있다. 돌기부(114)는 고리 형상을 가질 수 있다.

돌기부(114)에 대한 자세한 사항은 후술하기로 한다.

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

회전체 하우징(120)은 베이스부재(110)와 함께 스테이터를 구성하는 고정부재로서, 설치부(112)에 삽입 설치될 수 있다. 그리고, 회전체 하우징(120)의 외주면과 설치부(112)의 내주면은 접착, 압입, 용접 중 적어도 하나의 방식으로 접합될 수 있다.

한편, 회전체 하우징(120)에는 회전체(130)가 삽입 배치될 수 있도록 삽입홈(122)이 형성될 수 있다. 즉, 회전체 하우징(120)은 컵 형상을 가질 수 있다.

또한, 회전체 하우징(120)의 외주면 상단부에는 캡부재(150)가 설치될 수 있도록 단차지게 형성되는 장착부(124)가 구비될 수 있다.

회전체(130)는 로터를 구성하는 회전부재로서, 로터라 함은 스테이터에 회전 가능하게 지지되어 회전되는 부재를 의미한다.

한편, 회전체(130)는 회전체 하우징(120) 내부에 삽입 배치된다. 또한, 회전체(130)에는 상면으로부터 만입 형성되는 설치홈(132)이 형성될 수 있다.

여기서, 윤활유체가 충진되는 베어링 간극에 대하여 살펴보기로 한다.

회전체(130)가 회전체 하우징(120)의 삽입홈(122)에 삽입 배치되는 경우 회전체(130)의 외부면과 회전체 하우징(120)의 내부면은 소정 간격 이격 배치되어 베어링 간극을 형성한다.

또한, 회전체 하우징(120)에 설치되는 캡부재(150)의 저면과 회전체(130)의 상면에 의해서도 윤활유체가 충진되는 베어링 간극이 형성된다.

즉, 회전체(130)의 외부면과 회전체 하우징(120)의 내부면에 의해 형성되는 간극, 캡부재(150)의 저면과 회전체(130)의 상면에 의해 형성되는 간극 모두를 베어링 간극이라 하며, 상기한 베어링 간극에 윤활유체가 충진되어 회전체(130)의 회전시 유체 동압이 발생될 수 있도록 한다.

한편, 회전체(130)의 외주면에는 회전시 윤활유체를 펌핑하여 유체 동압을 발생시키기 위한 상,하부 레디얼 동압 그루브(133,134)이 형성될 수 있다. 그리고, 상,하부 레디얼 동압 그루브(133,134)는 소정 간격 이격 배치될 수 있다. 또한, 상,하부 레디얼 동압 그루브(133,134)는 헤링본 형상을 가질 수 있다.

다만, 본 실시예에서는 상,하부 레디얼 동압 그루브(133,134)가 회전체(130)의 외주면에 형성되는 경우를 예로 들어 설명하고 있으나, 상,하부 레디얼 동압 그루브(133,134)는 회전체 하우징(120)의 내주면에 형성될 수도 있다.

또한, 본 실시예에서는 상,하부 레디얼 동압 그루브(133,134)가 헤링본 형상을 가진 경우를 예로 들어 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않으며 상,하부 레디얼 동압 그루브(133,134)는 스파이럴 형상을 가질 수도 있을 것이다.

그리고, 회전체(130)의 저면에는 회전시 윤활유체를 펌핑하여 스러스트 유체 동압을 발생시키기 위한 스러스트 동압 그루브(135)가 형성될 수 있다. 또한, 스러스트 동압 그루브(135)는 스파이럴 형상을 가질 수 있다.

상기한 스러스트 동압 그루브(135)에 의해 발생되는 유체 동압에 의해 회전체(130)의 회전시 회전체(130)는 소정 높이 부상되어 회전될 수 있는 것이다.

로터 허브(140)는 회전체(130)와 함께 로터를 구성하는 회전부재로서, 회전체(130)와 결합되는 삽입결합부(148)를 구비할 수 있다. 그리고, 삽입결합부(148)가 회전체(130)와 결합되어 로터 허브(140)는 회전체(130)와 연동하여 회전될 수 있다.

한편, 로터 허브(140)는 원반 형상을 가지는 바디(142)와, 바디(142)의 가장자리로부터 축 방향 하측으로 연장 형성되는 마그넷 장착부(144)와, 마그넷 장착부(144)로부터 반경 방향 외측으로 연장 형성되는 디스크 지지부(148) 및 바디(142)의 저면 중앙부로부터 연장 형성되는 삽입결합부(148)를 구비할 수 있다.

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

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

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

이에 따라, 로터 허브(140)가 회전된다. 즉, 로터 허브(140)에 전달되는 구동력에 의해 로터 허브(140)와 회전체(130)가 연동하여 회전되는 것이다.

또한, 구동 마그넷(144a)의 하부에 배치되도록 베이스부재(110)에는 돌기부(114)가 형성될 수 있다. 돌기부(114)는 구동 마그넷(144a)의 저면에 인접 배치되며, 이에 따라 축 방향 하측을 향하는 힘이 발생될 수 있다.

구동 마그넷(144a)과 돌기부(114)에 의해 발생되는 힘은 로터 허브(140)의 회전시 로터 허브(140)가 과부상되는 것을 억제하는 역할을 수행할 수 있다.

한편, 삽입결합부(148)는 회전체(130)의 설치홈(132)에 삽입되어 회전체(130)와 고정 결합될 수 있다. 즉, 삽입결합부(148)는 설치홈(132)에 압입, 접착 중 적어도 하나의 방식에 의해 삽입되어 고정 설치될 수 있다.

캡부재(150)는 상기한 베이스부재(110), 회전체 하우징(120)과 함께 스테이터를 구성하는 고정부재로서, 회전체 하우징(120)에 설치되어 회전체(130)와 함께 기액계면(S1), 즉 윤활유체와 공기와의 계면이 형성되도록 한다.

즉, 캡부재(150)에는 모세관 현상에 의해 기액계면이 형성되도록 하기 위해 경사면(152)이 형성될 수 있다.

그리고, 캡부재(150)는 회전체 하우징(120)의 장착부(124)에 접착제에 의해고정 설치될 수 있다. 이를 위해 캡부재(150)는 절곡된 형상을 가질 수 있다.

상기한 바와 같이, 회전체(130)와 로터 허브(140)로 구성되는 로터를 통해 로터의 무게중심을 보다 축 방향 하부측에 배치시킬 수 있어 회전특성을 향상시킬 수 있다.

또한, 회전체 하우징(120) 내에 회전체(130)를 삽입 장착하여 베어링 간극을 형성함으로써, 윤활유체의 누설을 방지하기 위한 커버부재를 채용하지 않을 수 있어 외부 충격에 의한 파손을 저감시킬 수 있다.

나아가, 로터 허브(140)와 베이스부재(110)에 의해 형성되는 공간을 증가시킬 수 있어 스테이터 코어(102)의 크기 및 코일(104)의 권선횟수를 증가시킬 수 있다. 이에 따라, 구동 토크를 증가시킬 수 있다.

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 : 회전체 하우징
130 : 회전체
140 : 로터 허브
150 : 캡부재

Claims

축 방향 상부측으로 돌출 형성되는 설치부가 형성되는 베이스부재;
상기 설치부에 삽입 설치되는 회전체 하우징;
상기 회전체 하우징 내부에 삽입되어 회전되는 회전체;
상기 회전체와 결합되는 삽입결합부를 가지며, 상기 회전체와 연동하여 회전되는 로터 허브; 및
상기 회전체 하우징에 설치되어 상기 회전체와 함께 기액계면이 형성되도록 하는 캡부재;
를 포함하는 스핀들 모터.
제1항에 있어서, 상기 로터 허브는
원반 형상을 가지는 바디;
상기 바디의 가장자리로부터 축 방향 하측으로 연장 형성되는 마그넷 장착부;
상기 마그넷 장착부로부터 반경 방향 외측으로 연장 형성되는 디스크 지지부; 및
상기 바디의 저면 중앙부로부터 연장 형성되는 상기 삽입결합부;
를 구비하는 스핀들 모터.
제1항에 있어서,
상기 회전체는 상기 삽입결합부가 삽입 장착되는 설치홈이 형성되는 스핀들 모터.
제1항에 있어서,
상기 회전체의 외주면 및 상기 회전체 하우징의 내주면 중 적어도 하나에는 유체 동압을 발생시키기 위한 상,하부 레디얼 동압 그루브가 형성되는 스핀들 모터.
제1항에 있어서,
상기 회전체의 저면 및 상기 회전체 하우징의 내부 바닥면 중 적어도 하나에는 스러스트 동압 그루브가 형성되는 스핀들 모터.
제1항에 있어서,
상기 회전체 하우징의 외주면 상단부에는 상기 캡부재가 고정 설치되기 위해 단차지게 형성되는 장착부가 구비되는 스핀들 모터.
제1항에 있어서,
상기 베이스부재에는 상기 로터 허브의 과부상을 억제하기 위한 돌기부가 형성되는 스핀들 모터.