KR20150051308A - 스핀들 모터 - Google Patents

Abstract

본 발명의 스핀들 모터는 회전축; 상기 회전축에 결합되고 로터 장착부와 일체로 형성되며 디스크가 안착되는 턴테이블; 상기 로터 장착부에 결합되는 백 요크를 갖는 로터; 상기 턴테이블의 하면에 상기 회전축을 중심으로 원형상으로 형성되는 밸런스 부재 이동통로; 상기 턴테이블에 디스크가 안착된 상태로 상기 턴테이블이 회전할 때 상기 턴테이블과 상기 디스크의 전체 무게 중심과 상기 회전축의 축 중심을 일치시키는 밸런스 부재; 및 상기 백 요크와 일체로 형성되어 상기 백 요크가 상기 로터 장착부에 결합될 때 상기 밸런스 부재 이동통로를 폐쇄하여 상기 밸런스 부재의 이탈을 방지하는 밸런스 부재 이동통로 커버를 포함하여, 턴테이블과 로터가 일체로 형성됨으로써 부품수가 감소하여 제조공정이 단순화되고, 제조비용이 절감될 수 있다.

Description

스핀들 모터{Spindle Motor}

본 발명은 광디스크 플레이어의 구동장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 턴테이블 일체형 스핀들 모터에 관한 것이다.

일반적으로, 광디스크 플레이어는 LDP, CDP, CD-ROM 및 DVD-ROM 플레이어, DVD 플레이어, BD, 3D 플레이어 등을 포함한다. 광디스크 플레이어는 디스크를 턴테이블(turntable)에 로딩시키고, 로딩된 디스크를 구동장치인 스핀들 모터를 이용하여 한 방향으로 회전시키면서 디스크의 반경 방향으로 이동하는 광픽업 유닛으로 디스크에 기록된 정보를 기록하거나 기록된 정보를 재생하는 장치이다.

스핀들 모터는 베어링과 회전축 사이에 일정한 접촉구간을 유지하여 회전축을 회전 가능하게 지지함으로써 고정도의 회전특성을 유지할 수 있고, 이로 인해 하드디스크 드라이브(HDD), 광디스크 드라이브(ODD) 등의 고속회전을 요망하는 기록매체의 구동장치로 널리 채용되고 있다. 고속회전을 요망하는 스핀들 모터는 나날이 소형화되는 전자기기의 발전에 부응하도록 박형화 및 경량화가 요구되고 있다.

이러한 스핀들 모터는 한국공개특허공보 제10-2005-0066023호, 한국공개특허공보 제10-2008-0044933호 및 한국공개실용신안공보 제20-2010-0003934호 등에 개시되어 있다.

한국공개특허공보 제10-2005-0066023호에 개시되어 있는 종래의 스핀들 모터는 회전축, 회전축을 지지하는 베어링, 회전축에 고정되어 회전축을 회전시키는 로터, 회전축의 상단부에 고정되는 턴테이블, 턴테이블의 일측면에 함몰 형성되고 적어도 일측면은 개방되는 볼 수용부, 볼 수용부의 내부에 수용되는 볼 및 볼 수용부를 폐쇄하고 볼이 닿는 적어도 일측면에는 경사면이 형성되어 볼의 움직임을 안내하는 볼 커버를 포함한다. 그리고 턴테이블이 고정된 하측의 회전축에는 자석이 결합된 백 요크가 고정된다.

한국공개특허공보 제10-2008-0044933호에 개시되어 있는 종래의 스핀들 모터는 결합공이 형성되는 플레이트, 내부에 회전축을 회전가능하게 지지하는 베어링이 설치되고 적어도 일부가 플레이트의 하면을 지지하도록 플레이트의 결합공에 압입 결합되는 베어링 홀더, 회전축의 말단에 접촉되어 스러스트 와셔를 축 방향으로 지지하도록 베어링 홀더에 압입 결합되는 스러스트 와셔덮개, 플레이트의 상면을 지지하도록 베어링 홀더에 압입 결합되고 외부전원에 의해 전기장을 발생하는 전기자에 고정되게 결합되는 결합돌기를 구비한 전기자홀더 및 회전축에 고정되게 설치되는 원판부 및 환형의 테두리부를 구비한 로터 케이스를 포함한다. 그리고 로터 케이스는 회전축에 고정되는 원판부와 원판부의 테두리로부터 전기자에 마주하도록 연장되어 내주면에 제1자석과 백 요크가 결합되는 환형의 테두리부를 포함하고, 원판부의 중앙에는 척킹 조립체가 결합되는 결합홀더가 결합된다.

한국공개실용신안공보 20-2010-0003934에 개시되어 있는 종래의 스핀들 모터는 베이스에 고정되는 베어링 하우징, 베어링 하우징의 내부에 압입된 베어링에 회전 가능하게 지지되는 회전축, 베어링 하우징의 외주면에 고정되는 고정자, 회전축에 고정되고 고정자와 일정 갭을 두고 배치되는 회전자, 회전자의 상면에 배치되고 회전축에 고정되어 디스크가 안착되는 턴테이블을 포함한다. 고정자는 베어링 하우징의 외주면에 고정된 코어와 코어에 권선된 코일을 포함한다. 회전자는 하면이 개방된 원통형으로 형성되고 베어링 하우징 상측의 회전축에 고정된 백 요크와 백 요크의 내주면에 고정자와 대향하며 결합되는 자석을 포함한다.

이와 같은 종래의 스핀들 모터는 고정자의 코일에 전류가 인가되면 코일에 의해 형성된 자기장과 자석에 의해 형성된 자기장의 상호작용으로 회전자가 회전함으로써 회전축을 회전시킨다. 이렇게 회전축이 회전하면, 회전축에 고정된 턴테이블도 회전축과 함께 회전하고, 턴테이블에 안착된 디스크도 턴테이블과 함께 회전하게 된다.

종래의 스핀들 모터에 결합된 턴테이블이 한국공개특허공보 제10-2005-0001016호에 개시되어 있다.

한국공개특허공보 제10-2005-0001016호에 개시되어 있는 종래의 스핀들 모터의 턴테이블은 축결합공이 형성된 축부의 상부에 디스크 결합부가 형성되는 몸체부와 디스크가 안착되는 브라켓부가 일체로 형성되는 턴테이블 몸체, 턴테이블 몸체에 설치되는 자석 및 브라켓부의 상면 가장자리에 부착되는 완충부재를 포함한다. 그리고 사출성형에 의해 턴테이블 몸체의 몸체부와 브라켓부가 일체로 형성된다. 그리고 턴테이블 몸체가 사출성형에 의해 형성될 때 디스크를 잡아주기 위한 자석이 금형에 인서트되어 턴테이블 몸체부, 자석 및 자석이 일체로 제조된다.

한편, 상기 공보들에서 개시된 종래의 스핀들 모터의 턴테이블과 회전자용 자석이 결합되는 로터 케이스(또는 백 요크)는 각각 별도로 제조되어 회전축에 결합된다. 즉, 종래의 스핀들 모터는 턴테이블과 로터 케이스이 별도로 제작되고, 별도로 제작된 턴테이블과 로터 케이스 각각이 회전축에 각각의 공정으로 결합된다. 이에 따라, 종래의 스핀들 모터는 제조공정이 복잡하고, 제조비용이 증가되는 문제점이 있다.

또한, 상기 공보들에 개시된 스핀들 모터의 턴테이블과 로터 케이스(또는 백 요크)들은 압입방법에 의해 회전축에 순차적으로 결합된다. 이에 따라, 회전축, 턴테이블, 및 로터 케이스들이 압입방법으로 결합됨에 따라 회전축의 압입력에 의해 회전축의 축 중심, 턴테이블의 무게 중심 및 로터 케이스의 무게 중심들이 불일치하게 된다. 회전축의 축 중심, 턴테이블의 무게 중심 및 로터 케이스의 무게 중심들이 불일치한 상태에서 회전축이 회전되는 경우 회전축이 진동하면서 회전되고, 이로 인하여 턴테이블이 진동하는 문제점이 있다.

또한, 상기 공보들에 개시된 종래의 스핀들 모터는 회전축에 백 요크와 턴테이블이 각각 별도로 결합되므로 턴테이블의 무게 중심, 로터 케이스의 무게 중심 및 회전축의 축 중심을 정밀하게 맞추기 어려운 문제점이 있다.

KR 공개특허공보 제10-2005-0066023호 KR 공개특허공보 제10-2008-0044933호 KR 공개실용신안공보 제20-2010-0003934호 KR 공개특허공보 제10-2005-0001016호

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 부품수를 줄여 제조비용이 절감되는 스핀들 모터를 제공하는 데 있다.

본 발명의 해결하고자 하는 다른 과제는 턴테이블과 백 요크가 일체로 형성되어 조립시 회전축에 턴테이블만 조립함으로써 조립공정이 단축되는 스핀들 모터를 제공하는 데 있다.

본 발명의 해결하고자 하는 또 다른 과제는 턴테이블의 무게 중심, 백 요크의 무게 중심 및 회전축의 축 중심이 정밀하게 일치할 수 있도록 턴테이블의 무게 중심, 백 요크의 무게 중심 및 회전축의 축 중심의 불일치를 발생시키는 백 요크를 회전축에 결합하는 공정이 생략된 스핀들 모터를 제공하는 데 있다.

본 발명의 해결하고자 하는 또 다른 과제는 턴테이블에 디스크가 안착된 상태로 턴테이블이 회전하는 경우 턴테이블에서 발생하는 진동을 방지하는 오토 밸런싱 시스템(auto balancing system; ABS)을 포함한 스핀들 모터를 제공하는 데 있다.

본 발명의 해결하고자 하는 또 다른 과제는 수지를 사용하여 베어링 하우징을 형성함과 동시에 베이스 플레이트를 인서트 사출의 방법으로 베어링 하우징과 베이스 플레이트를 일체화함으로써, 베어링 하우징의 중심축과 및 회전축의 중심이 일치되고, 제조공정이 단순화되어 제조비용이 절감되는 스핀들 모터를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 과제는 베어링 외주면을 지나는 오일 순환 유로를 형성하여 오일이 원활하게 유동하게 함으로써, 회전축과 베어링의 마찰을 감소시켜 회전축의 진동을 방지할 수 있는 스핀들 모터를 제공하는 데 있다.

본 발명이 해결하려는 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 스핀들 모터는 회전축; 상기 회전축에 결합되고 로터 장착부와 일체로 형성되며 디스크가 안착되는 턴테이블; 상기 로터 장착부에 결합되는 백 요크를 갖는 로터; 상기 턴테이블의 하면에 상기 회전축을 중심으로 원형상으로 형성되는 밸런스 부재 이동통로; 상기 턴테이블에 디스크가 안착된 상태로 상기 턴테이블이 회전할 때 상기 턴테이블과 상기 디스크의 전체 무게 중심과 상기 회전축의 축 중심을 일치시키는 밸런스 부재; 및 상기 백 요크와 일체로 형성되어 상기 백 요크가 상기 로터 장착부에 결합될 때 상기 밸런스 부재 이동통로를 폐쇄하여 상기 밸런스 부재의 이탈을 방지하는 밸런스 부재 이동통로 커버를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 회전축은 상기 턴테이블이 결합되는 턴테이블 결합부를 포함하고, 상기 턴테이블 결합부는 상기 턴테이블이 상기 회전축의 축 방향으로 빠지는 것을 방지하는 턴테이블 빠짐 방지 홈을 포함할 수 있다. 이때, 상기 턴테이블 결합부는 상기 턴테이블이 상기 회전축에 미끄러지는 것을 방지하는 턴테이블 미끄럼 방지 홈을 포함할 수 있다.

또한, 상기 회전축은 접착제에 의해 상기 턴테이블에 결합될 수 있다.

또한, 상기 로터 장착부는 상기 턴테이블의 테두리 부분에서 상기 턴테이블의 하측방향으로 연장되고, 상기 백 요크는 상기 로터 장착부에 압입되거나 접착제에 의해 결합될 수 있다.

또한, 상기 로터 장착부와 상기 턴테이블은 일체로 사출 성형될 수 있다.

또한, 상기 백 요크는 원통 형상으로 형성되고, 상기 밸런스 부재 이동통로 커버는 중앙에 개구부가 형성된 원반 형상으로 형성되어, 상기 밸런스 부재 이동통로 커버의 둘레는 상기 백 요크의 상부 둘레에 일체로 결합될 수 있다. 이때, 상기 턴테이블에는 하면 중앙부분에는 후크가 형성되고, 상기 밸런스 부재 이동통로 커버의 상기 중공부의 내벽이 상기 후크에 걸릴 수 있다.

또한, 상기 회전축이 끼워지는 베어링과 상기 베어링이 수용되는 베어링 하우징을 더 포함하고, 상기 베어링의 외주면에는 상기 회전축의 축선을 따라 함몰된 오일 순환 유로 홈이 형성되고, 상기 베어링 하우징에는 상기 베어링이 수용되는 베어링 수용부가 형성되고, 상기 베어링 수용부의 바닥면의 중앙을 중심으로 방사형으로 배치되는 오일 순환 유로 돌기가 형성될 수 있다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 스핀들 모터는 회전축; 중앙부가 상기 회전축에 결합되고 하부면 외측에 로터 장착부가 일체로 형성되며 상부면에 디스크가 안착되는 턴테이블; 상기 로터 장착부에 결합되는 백 요크를 갖는 로터; 및 상기 턴테이블에 구비되어 회전하는 턴테이블의 진동을 방지하는 오토 밸런싱 시스템을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 오토 밸런싱 시스템은 상기 턴테이블의 하면에 상기 회전축을 중심으로 형성되어 상기 밸런스 부재를 수용하는 밸런스 부재 이동통로; 상기 밸런스 부재 이동통로에 수용되어 상기 턴테이블이 회전할 때 턴테이블과 디스크의 전체 무게 중심과 상기 회전축의 축 중심을 일치시키는 밸런스 부재; 및 상기 밸런스 부재 이동통로를 폐쇄하여 상기 밸런스 부재의 이탈을 방지하는 밸런스 부재 이동통로 커버를 포함할 수 있다.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 턴테이블과 로터가 일체로 형성됨에 의해 부품수가 감소되어 제조비용이 절감될 수 있다.

또한, 턴테이블과 백 요크가 일체로 형성되어 조립시 회전축에 턴테이블만 조립됨으로써 조립공정이 단축된다.

또한, 턴테이블의 무게 중심, 백 요크의 무게 중심 및 회전축의 축 중심의 불일치를 발생시키는 백 요크를 회전축에 결합하는 공정이 생략됨으로써 턴테이블의 무게 중심, 백 요크의 무게 중심 및 회전축의 축 중심이 정밀하게 일치할 수 있게 된다.

또한, 오토 밸런싱 시스템에 의해 턴테이블에 디스크가 안착된 상태로 턴테이블이 회전하는 경우 턴테이블에서 발생하는 진동이 방지된다.

또한, 수지를 사용하여 베어링 하우징을 사출성형하는 때 베이스 플레이트를 인서트하여 베어링 하우징과 베이스 플레이트를 일체로 형성함으로써 베어링 하우징의 중심축과 및 회전축의 중심축이 일치되고, 제조공정이 단순화되어 제조비용이 절감된다.

또한, 베어링 외주면을 지나는 오일 순환 유로가 형성됨으로써 회전축과 베어링의 마찰이 감소되어 회전축의 진동이 방지된다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 스핀들 모터를 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 스핀들 모터의 베어링 하우징과 베이스 플레이트의 결합구조를 나타낸 도면이다.
도 3은 도 1의 A 부분을 확대한 도면이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 스핀들 모터의 오토 밸런싱 시스템의 작용을 설명하기 위한 동작 설명도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 베어링을 나타낸 평면도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 베어링 하우징의 베어링 수용부를 나타낸 평면도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 스핀들 모터의 오일 순환 구조의 작용 및 효과를 설명하기 위한 도면이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.

또한, 본 발명의 스핀들 모터는 고속 회전이 요구되는 스핀들 모터뿐만 아니라 저속 회전용 모터에 모두 적용 가능하며, 브러시리스(brushless) DC 모터 또는 DC 모터에도 모두 적용 가능함을 밝혀둔다. 또한, 이하에서 사용되는 상하, 좌우 및 전후 등의 방향 또는 위치를 나타내는 용어는 첨부되는 도면을 기준으로 한 용어임을 밝혀둔다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 스핀들 모터를 나타낸 단면도이고, 도 2는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 스핀들 모터의 베어링 하우징과 베이스 플레이트의 결합구조를 나타낸 도면이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 스핀들 모터(1)(이하, 스핀들 모터라 한다)는 도면에 도시되지 않은 구동회로가 형성되는 베이스 플레이트(10), 베이스 플레이트(10)에 지지되는 베어링 하우징(20), 베어링 하우징(20)에 회전 가능하게 지지되는 회전축(30), 회전축(30)을 감싸며 베어링 하우징(20)에 수용되어 회전축(30)과 베어링 하우징(20)의 마찰을 감소시키는 베어링(40), 디스크가 안착되고 회전축(30)에 결합되어 회전축(30)과 함께 회전하는 턴테이블(50), 턴테이블(50)에 장착되어 턴테이블(50)을 회전시키는 로터(60) 및 로터(60)의 내부에 배치되고 베어링 하우징(20)의 외주에 결합되어 로터(60)를 회전시키는 스테이터(70)를 포함한다.

그리고 본 발명의 일실시예에 따른 스핀들 모터(1)는 턴테이블(50)에 구비되어 회전하는 턴테이블(50)의 진동을 방지하는 오토 밸런싱 시스템(auto balancing system; ABS)(80)과 베어링(40)의 외주면과 내주면에 오일이 원활하게 제공되도록 오일이 체류하는 것을 방지하는 오일 순환 구조(90)(도 6 내지 도 8 참조)를 더 포함할 수 있다.

베이스 플레이트(10)의 재질은 알루미늄과 알루미늄 합금 등과 같은 경량 재질 또는 철계 합금일 수 있다. 그러나 베이스 플레이트(10)의 재질은 경량 재질과 철계 합금에 한정되지 않고, 다른 금속 재질 또는 합성수지일 수 있다.

베이스 플레이트(10)는 스핀들 모터(1)가 적용되는 제품에 따라 다양한 형상으로 제작될 수 있다. 여기서, 본 발명의 일실시예에 따른 스핀들 모터(1)가 적용되는 제품의 일례는 광디스크 플레이어의 구동장치일 수 있다.

베이스 플레이트(10)의 일면에는 스핀들 모터(1)를 구동하는 구동회로(도면에 도시되지 않음)가 형성되는 인쇄회로기판(15)(printed circuit board; PCB)이 결합된다. 이러한 구동회로는 스테이터(70)의 코일(75)에 인가되는 구동신호의 주파수, 위상, 온(ON) 및 오프(OFF)를 제어하여 스핀들 모터(1)를 회전 또는 정지시키며 스핀들 모터(1)의 회전속도 등을 제어한다. 인쇄회로기판(15)을 베이스 플레이트(10)에 결합시키는 방법은 리벳(rivet) 또는 접착제를 이용하는 방법일 수 있다.

베어링 하우징(20)은 베어링(40)이 수용되는 베어링 수용부(21)와 오일 저유부(22)가 형성되도록 일측은 개방되고 타측은 폐쇄된 원통 형상으로 형성될 수 있다. 베어링 수용부(21)에는 회전축(30)이 끼워진 베어링(40)이 수용된다. 오일 저유부(22)는 베어링 수용부(21)의 하측에 위치하여 내경이 베어링 수용부(21)의 내경보다 작게 형성된다. 오일 저유부(22)에는 베어링(40)과 회전축(30)에 공급되는 오일이 저유된다.

베어링 수용부(21)의 바닥에는 슬리트 와셔(slit washer)(24)가 안착될 수 있다. 이러한 슬리트 와셔(24)는 회전축(30)이 회전될 때 회전축(30)이 축 방향으로 이동하는 것을 제한하여 회전축(30)이 베어링 수용부(21)에서 이탈하는 것을 방지한다.

오일 저유부(22)의 바닥에는 스러스트 와셔(thrust washer)(23)가 안착된다. 이러한 스러스트 와셔(23)는 회전축(30)에서 전달되는 힘을 분산시키고 회전축(30)의 위치를 고정한다. 또한, 회전축(30)이 회전하는 경우에는 회전축(30)에 작용하는 마찰력을 감소시킨다.

베어링 하우징(20)은 나일론 66 또는 폴리카보네이트(PC)와 같은 엔지니어링 플라스틱 등의 열경화성 수지 또는 열가소성 수지로 사출 성형된다.

베어링 하우징(20)은 열가소성 또는 열경화성 수지로 사출 성형되는 경우 인서트 사출(insert injection, insert molding)방법으로 베이스 플레이트(10)와 일체로 제작될 수 있다. 따라서 베어링 하우징(20)의 중심축과 및 회전축(30)의 중심이 일치되고, 제조공정이 단순화되어 제조비용이 절감된다. 또한, 베이스 플레이트(10)에는 베이스 플레이트(10)의 평면에 대해 수직으로 연장하는 베어링 하우징 결합 보강부(11)가 형성될 수 있다. 이러한 베어링 하우징 결합 보강부(11)는 베어링 하우징(20)과 베이스 플레이트(10)의 결합을 더욱더 견고하게 한다.

한편, 본 발명의 다른 일실시예에 따른 스핀들 모터의 베어링 하우징과 베이스 플레이트의 결합구조는 도 2에서 도시되는 바와 같이 베어링 하우징(20-1)과 베이스 플레이트(10)는 각각 별개로 제작되어 결합되는 구조일 수 있다. 즉, 베이스 플레이트(10)에 베어링 하우징 결합홀(12)이ㅇ형성되어 베어링 하우징(20-1)이 베이스 플레이트(10)의 베어링 하우징 결합홀(12)에 끼워져 결합될 수 있다. 베어링 하우징(20-1)을 베이스 플레이트(10)의 베어링 하우징 결합홀(12)에 끼워 결합하는 방법은 압입방법 또는 접착제를 이용한 접착방법일 수 있다.

베어링(40)은 회전축(30)의 외주면을 감싸는 회전축 관통 홀(41)을 포함한다. 이러한 베어링(40)은 회전축(30)이 회전축 관통 홀(41)에 끼워져 회전하는 경우 회전축(30)에 작용하는 마찰력을 감소시켜 회전축(30)이 원활하게 회전하도록 하고, 이에 의해 회전축(30)의 진동이 감소된다.

베어링(40)의 재질은 오일 함유 소결 금속(oil-containing sintered metal)일 수 있다. 즉, 베어링(40)은 다공성의 구리 합금(Brass 계통)에 오일이 침투된 메탈 베어링(Metal Bearing)일 수 있다. 여기서, 베어링(40)의 재질은 회전축(30)에 작용하는 마찰력을 감소시키는 재질이라면, 오일 함유 소결 금속으로 한정되지 않고, 오일리스 베어링(oilless bearing)일 수도 있다.

상기한 바와 같이, 베어링 하우징(20)은 열가소성 또는 열경화성 수지로 이루어지고 베어링(40)은 금속으로 이루어진다. 따라서 베어링 하우징(20)에 베어링(40)이 압입 결합될 때, 금속재로 이루어진 베어링(40)의 강도가 수지로 이루어진 베어링 하우징(20)의 강도보다 더 크기 때문에 베어링 내경부의 변화가 발생하지 않아 베어링(40) 및 회전축(30)의 수직도를 확보하기 위한 사이징(sizing) 공정이 요구되지 않는다.

베어링(40)의 상측에는 회전축(30)이 회전가능하게 관통하는 오일비산방지 와셔(23)가 결합될 수 있다. 오일비산방지 와셔(23)는 회전축(30)의 외면을 따라 상승한 오일을 베어링(40)의 외면을 따라 하강하게 하고, 회전축(30)의 외면을 따라 상승한 오일이 베어링 수용부(41) 밖으로 유출되는 것을 방지한다.

회전축(30)은 회전축(30)이 베어링 수용부(21)로부터 이탈하는 것을 방지하는 회전축 이탈 방지부(31)와 턴테이블(50)이 결합되는 턴테이블 결합부(32)를 포함할 수 있다.

회전축 이탈 방지부(31)는 회전축(30)의 횡단면 둘레에서 회전축(30)의 중심으로 일정 깊이로 함몰되어 형성된다. 회전축 이탈 방지부(31)에는 베어링 수용부(11)의 바닥에 고정된 슬리트 와셔(24)의 내경부(24-1)가 위치한다. 따라서 회전축(30)이 회전축(30)의 축 방향으로 이동하는 하는 경우 회전축 이탈 방지부(31)가 슬리트 와셔(24)의 내경부(24-1)에 걸려 회전축(30)이 베어링 수용부(11)에서 이탈하는 것이 방지된다.

턴테이블 결합부(32)는 턴테이블 빠짐 방지 홈(32-1)과 턴테이블 미끄럼 방지 홈(32-2)을 포함한다.

턴테이블 빠짐 방지 홈(32-1)은 회전축(30)의 횡단면 둘레에서 회전축(30)의 중심으로 일정 깊이로 함몰되어 형성될 수 있다. 턴테이블 빠짐 방지 홈(32-1)에는 턴테이블(50)의 빠짐방지 돌기(56)가 수용된다. 따라서 턴테이블(50)이 회전축(30)의 축 방향으로 발생한 부상력에 의해 이동하는 경우 빠짐방지 돌기(56)가 턴테이블 빠짐 방지 홈(32-1)에 걸려 턴테이블(50)이 회전축(30)의 축 방향으로 빠지는 것이 방지된다.

턴테이블 미끄럼 방지 홈(32-2)은 회전축(30)의 횡단면 둘레에서 회전축(30)의 축 방향으로 일정 길이와 일정 깊이로 함몰되어 형성되거나, 널링(knurling)으로 구현될 수 있다. 따라서 턴테이블 미끄럼 방지 홈(32-2)은 턴테이블(50)이 회전축(30)에 회전축(30)의 회전방향으로 미끄러지는 것을 방지하여 턴테이블(50)의 공회전을 방지한다.

스테이터(70)는 스테이터(70)의 외주(circumference)가 로터(60)의 내면(內面)로부터 이격되도록 베어링 하우징(20)의 상부에 결합될 수 있다. 스테이터(70)는 링 형상의 몸체(71), 몸체(71)의 외주에서 방사방향으로 돌출된 다수의 티스(72), 다수의 티스(72) 각각을 감싸는 다수의 보빈(bobbin)(74) 및 다수의 보빈(74)에 감기는 코일(75)을 포함할 수 있다.

다수의 보빈(74)에 감기는 코일(75)은 3상으로 이루어져 Y결선 또는 Δ결선될 수 있다. 따라서 스테이터(70)의 코일(75) 각각의 상에 위상차를 가지는 교류 전원이 인가되는 경우 스테이터(70)는 회전자계를 형성하고, 이렇게 형성된 회전자계는 로터(60)의 자석(62)과 상호작용하여 로터(60)를 회전시킨다.

턴테이블(50)은 하프 하이트(half height) 타입으로서 상면에 디스크가 척킹 장치(도면에 도시되지 않음)와 함께 안착되는 바디(51), 바디(51)의 내부에 바디(51)와 일체로 형성되어 회전축(30)에 결합되는 회전축 결합부(52), 회전축 결합부(52)의 상부에 형성되어 디스크의 삽입을 안내하는 디스크 삽입부(54), 회전축 결합부(52)의 외측에 형성되어 디스크의 개구부 내면을 가압하여 디스크를 고정하는 다수의 조(53), 바디(51)와 일체로 형성되는 로터 장착부(55) 및 바디(51)의 상면에 부착되는 슬립 방지링(56)을 포함한다.

바디(51)는 높이가 직경보다 작은 원통 형상으로 형성될 수 있다.

회전축 결합부(52)는 바디(51)의 내면에 일체로 연결되는 제1결합부(52-1)와 제1결합부(52-1)의 내면에 일체로 연결되고 회전축(30)이 결합되는 회전축 결합 홀(52-5)이 형성되는 제2결합부(52-2)를 포함할 수 있다.

그리고 바디(51)와 제1결합부(52-1) 사이에는 제1공간부(52-3)가 형성되고, 제1결합부(52-1)와 제2결합부(52-2)의 사이에는 제2공간부(52-4)가 형성된다. 따라서 턴테이블(50)의 제작에 사용되는 재료의 량이 감소되어 원가가 절감된다. 또한, 턴테이블(50)의 무게도 감소하게 되어 턴테이블(50)을 회전시키는 데에 요구되는 전력도 절감되어 스핀들 모터(1)의 효율이 높아지게 된다.

디스크 삽입부(54)는 회전축 결합부(52)의 상부에 형성된다. 디스크 삽입부(54)의 직경은 디스크 삽입부(54)의 하부 또는 중간 부분에서 디스크 삽입부(54)의 상부로 갈수록 점진적으로 작아지는 프로파일을 갖는 콘(cone) 형상으로 형성될 수 있다. 이러한 디스크 삽입부(54)는 디스크의 중앙에 형성된 개구부에 끼워져 디스크의 중심과 회전축(30)의 축이 일치하도록 디스크를 턴테이블(50)의 상면 쪽으로 안내한다. 따라서 디스크가 디스크의 중심과 턴테이블(50)의 중심이 일치한 상태로 바디(21)에 안착되게 된다.

다수의 조(53)는 디스크 삽입부(54)의 테두리에서 하측으로 연장되어 형성될 수 있다. 다수의 조(53)는 디스크 삽입부(54)의 테두리를 따라 서로 일정한 간격으로 배치될 수 있다. 턴테이블(50)은 슬립 방지링(56)을 제외한 나머지 구성요소가 모두 수지를 사용하여 사출성형 방법으로 일체로 제작되므로 다수의 조(53)도 탄성력을 가질 수 있다. 따라서 디스크의 개구부가 다수의 조(53)에 끼워지는 경우, 디스크의 중앙에 형성된 개구부 내면이 다수의 조(53)에 의해 가압됨으로써, 디스크가 수평방향 또는 수직방향으로 이탈하는 것이 방지된다.

회전축(30)을 회전축 결합 홀(52-5)에 결합하는 방법으로는 접착방법이 이용될 수 있다. 즉, 회전축 결합 홀(52-5)에 접착제를 주입한 후에 회전축(30)을 삽입하여 회전축(30)을 회전축 결합 홀(52-5)에 결합한다. 그리고 턴테이블(50)을 사출 성형하는 때 회전축(30)을 인서트하여, 회전축(30)을 회전축 결합 홀(52-5)에 결합시킬 수 있다. 따라서 이러한 접착제를 이용하거나 인서트 방식으로 회전축(30)을 턴테이블(50)에 결합시키는 방법은 종래의 회전축(30)을 회전축 결합 홀(52-5)에 압입하여 결합하는 방법과는 다르게 턴테이블(50)의 무게 중심과 회전축(30)의 축 중심이 정밀하게 일치할 수 있게 된다. 즉, 종래의 회전축(30)을 회전축 결합 홀(52-5)에 압입하여 결합하는 방법을 이용하는 경우에는 압입력에 의해 턴테이블(50)의 무게 중심과 회전축(30)의 축 중심이 불일치하는 경우가 빈번하게 발생하였다.

로터 장착부(55)는 바디(51)의 하면테두리 부분에서 하측방향으로 연장되어 원통형 형상으로 형성된다. 그리고 로터 장착부(55)는 바디(51)의 외경보다 작은 외경을 갖는 원통 형상을 가진다.

이러한 로터 장착부(55)의 내면에는 원통 형상을 갖는 로터(60)의 백 요크(61)가 압입되어 결합된다. 로터 장착부(24)에 로터(60)의 백 요크(61)를 결합하는 방법은 접착방법일 수 있다. 즉, 로터 장착부(55)의 내면에 접착제를 도포한 후 로터(60)의 백 요크(61)를 로터 장착부(55)로 삽입하여 로터(60)의 백 요크(61)를 로터 장착부(55)에 결합할 수 있다.

슬립 방지링(57)은 고무 재질로 형성되어 디스크와 바디(51) 사이의 마찰력을 증가시킨다. 따라서 턴테이블(50)이 디스크가 바디(51)에 안착된 상태로 회전하는 경우, 디스크가 바디(51)에서 미끄러지는 것이 방지된다.

한편, 턴테이블(50)의 바디(51), 회전축 결합부(52), 디스크 삽입부(54), 다수의 조(53) 및 로터 장착부(55)는 일체로 사출 성형될 수 있다.

로터(60)는 백 요크(61) 및 자석(62)을 포함한다.

백 요크(61)는 소형전동기의 재료로 적합한 무방향성 전자강판으로 형성될 수 있다. 여기서, 전자강판은 전기강판 또는 규소강판으로도 불려진다. 백 요크(61)는 백 요크(61)의 내면에 고정되는 자석(62)에 의해 형성되는 자기력선(lines of magnetic force)이 지나는 자로(磁路: magnetic path)를 제공하기 위한 것이다. 따라서 백 요크(61)의 재료로는 자로를 형성할 수 있도록 철손(鐵損: core loss, iron loss)이 적고 투자율이 큰 재료라면 모두 이용 가능하다. 백 요크(61)는 띠 형태의 강판을 둥글게 말거나, 원형 링을 겹쳐서 원통 형상으로 형성할 수 있다. 이러한 백 요크(61)는 턴테이블(50)의 로터 장착부(55)에 결합된다.

자석(62)은 일반적인 영구자석으로 구현되어 백 요크(61)의 내면에 부착된다.

이러한 구성을 갖는 로터(60)는 턴테이블(50)을 수지를 사용하여 사출 성형할 때 턴테이블(50)과 일체로 형성될 수 있다.

한편, 본 발명의 일실시예에 따른 스핀들 모터(1)의 로터(60)는 턴테이블(50)에 일체로 형성된 로터 장착부(55)에 장착된다. 따라서 종래의 백 요크가 결합된 후 회전축에 결합되는 로터 케이스가 필요 없게 됨으로써 제조공정수가 감소되어 제조비용이 감소하게 된다. 또한, 종래의 백 요크가 결합된 로터 케이스에 회전축을 결합하는 압입과정이 생략되어, 압입에 의해 로터 케이스의 무게 중심과 회전축의 중심이 불일치하여 발생하는 진동이 방지된다.

이하, 본 발명의 일실시예에 따른 오토 밸런싱 시스템을 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도 3은 도 1의 A 부분을 확대한 도면이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 오토 밸런싱 시스템(80)은 회전축(10)을 중심으로 원운동 하는 밸런스 부재(81), 밸런스 부재(81)를 안내하며 밸런스 부재(81)가 이동하는 밸런스 부재 이동통로(82), 밸런스 부재(81)가 밸런스 부재 이동통로(82)로부터 이탈하는 것을 방지하는 밸런스 부재 이동통로 커버(83) 및 밸런스 부재(81)에 작용하는 마찰력을 감소시키는 밸런스 부재 융(84)을 포함할 수 있다.

밸런스 부재(81)는 턴테이블(50)에 디스크가 안착된 상태로 회전하는 경우 턴테이블(50)과 디스크의 전체 무게 중심을 보정하기 위한 것으로서 중량물로 형성될 수 있다. 밸런스 부재(81)는 원활하게 구름 운동할 수 있도록 구(求)형상으로 형성될 수 있다.

밸런스 부재 이동통로(82)는 턴테이블(50)의 하측 테두리 부분에서 상측으로 함몰되어 형성된다. 이에 따라, 밸런스 부재 이동통로(82)는 링(ring) 형상을 가진다.

밸런스 부재 이동통로 커버(83)는 밸런스 부재 이동통로(82)를 밀폐하기 위한 것으로 중심부에 중공부가 형성된 원반 형상으로 형성될 수 있다. 이러한 밸런스 부재 이동통로 커버(83)는 밸런스 부재 이동통로(82)를 밀폐하여 밸런스 부재(81)가 밸런스 부재 이동통로(82)로부터 이탈하는 것을 방지한다.

밸런스 부재 이동통로 커버(83)는 백 요크(61)와 일체로 형성될 수 있다. 즉, 밸런스 부재 이동통로 커버(83)의 테두리와 백 요크(61)의 상단 테두리가 서로 연결되어 일체로 구성될 수 있다.

밸런스 부재 이동통로 커버(83)와 백 요크(61)가 일체형으로 구성되는 경우, 밸런스 부재 이동통로 커버(83)는 로터(60)의 백 요크(61)가 로터 장착부(55)에 압입되어 결합됨으로써, 밸런스 부재 이동통로(83)를 밀폐하면서 턴테이블(50)의 하면에 결합된다. 따라서 밸런스 부재 이동통로 커버(83)를 턴테이블(50)에 결합하는 별도의 공정이 생략되어 제조원가가 절감된다.

밸런스 부재 이동통로 커버(83)의 중공부 내벽은 턴테이블(50)에 후크 결합될 수 있다. 즉, 밸런스 부재 이동통로 커버(83)의 중공부 내벽이 턴테이블(50)에 형성된 후크(59)에 걸릴 수 있다. 따라서 밸런스 부재 이동통로 커버(83)는 턴테이블(50)에 더욱더 견고하게 결합될 수 있게 된다.

한편, 본 발명의 일실시예에서는 밸런스 부재 이동통로 커버(83)와 백 요크(61)가 일체로 형성하여 백 요크(61)를 로터 장착부(55)에 압입하여 결합하여 밸런스 부재 이동통로 커버(83)를 턴테이블(50)에 결합하는 방법이 제안되었으나, 밸런스 부재 이동통로 커버(83)와 백 요크(61)를 별개로 제작하여 밸런스 부재 이동통로 커버(83)를 텐테이블(50)의 하면에 접착제로 접착할 수 있다.

밸런스 부재 융(84)은 면사를 사용하여 평직 또는 능직으로 짠 후 보풀이 일게 한 직물로 형성될 수 있다. 이러한 밸런스 부재 융(84)은 밸런스 부재(81)와 밸런스 부재 이동통로 커버(83)의 상면 사이의 마찰력을 감소시켜 밸런스 부재(81)가 밸런스 부재 이동통로(83)를 원활하게 이동할 수 있도록 한다.

이하, 본 발명의 일실시예에 따른 오토 밸런싱 시스템의 작용과 효과를 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도 4 및 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 스핀들 모터의 오토 밸런싱 시스템의 작용 및 효과를 설명하기 위한 도면이다.

도 4에서 도시되는 바와 같이, 턴테이블(50)에 디스크(D)가 안착되는 경우 턴테이블(50)과 디스크(D)의 전체 무게 중심(C2)과 회전축(30)의 중심(C1)이 불일치 할 수 있다.

이렇게 턴테이블(50)과 디스크(D)의 전체 무게 중심(C2)과 회전축(30)의 중심(C1)이 불일치한 상태에서 턴테이블(50)이 회전하면, 턴테이블(50)에 편심이 발생하게 된다. 이때, 도 5에서 도시되는 바와 같이, 밸런스 부재(81)는 턴테이블(50)과 디스크(D)의 전체 무게의 편심된 반대쪽으로 이동하여 턴테이블(50)과 디스크(D)의 전체 무게 중심(C2)과 회전축(30)의 중심(C1)이 일치하게 한다. 따라서 턴테이블(50)에서 발생한 편심과 이에 따른 진동이 소멸된다.

이하, 본 발명의 일실시예에 따른 스핀들 모터의 오일 순환 구조를 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 베어링을 나타낸 평면도이고, 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 베어링 하우징의 베어링 수용부를 나타낸 평면도이고, 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 스핀들 모터의 오일 순환 구조의 작용 및 효과를 설명하기 위한 도면이다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 스핀들 모터의 오일 순환 구조는 베어링(40)의 외주면에 형성된 오일 순환 유로 홈(41)과 베어링 수용부(21)의 바닥면(22-B)에서 돌출되어 형성되는 오일 순환 유로 돌기(21-1)를 포함한다.

오일 순환 유로 홈(41)은 베어링(40)의 축을 따라 베어링(40)의 내측으로 함몰되어 형성될 수 있다. 오일 순환 유로 돌기(21-1)는 다수개로 이루져 베어링 수용부(21)의 바닥면의 중앙을 중심으로 방사형으로 배치될 수 있다.

이러한 본 발명의 일실시예에 따른 스핀들 모터의 오일 순환 구조에 의해, 도 8에서 도시되는 바와 같이, 오일(O)이 베어링(40)의 내주면과 외주면 모두를 경유하는 오일 순환 유로(OC)가 형성된다. 따라서 오일(O)이 회전축(30)의 외주면에 접촉하는 베어링(40)의 내주면에 항상 공급될 수 있게 되어 회전축(30)이 원활하게 회전할 수 있게 된다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예를 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.

1: 스핀들 모터 10: 베이스 플레이트
20: 베어링 하우징 30: 회전축
40: 베어링 50: 턴테이블
60: 로터 70: 스테이터
80: 오토 밸런싱 시스템 90: 오일 순환 구조

Claims (13)

1. 회전축;
   상기 회전축에 결합되고 로터 장착부와 일체로 형성되며 디스크가 안착되는 턴테이블;
   상기 로터 장착부에 결합되는 백 요크를 갖는 로터;
   상기 턴테이블의 하면에 상기 회전축을 중심으로 원형상으로 형성되는 밸런스 부재 이동통로;
   상기 턴테이블에 디스크가 안착된 상태로 상기 턴테이블이 회전할 때 상기 턴테이블과 상기 디스크의 전체 무게 중심과 상기 회전축의 축 중심을 일치시키는 밸런스 부재; 및
   상기 백 요크와 일체로 형성되어 상기 백 요크가 상기 로터 장착부에 결합될 때 상기 밸런스 부재 이동통로를 폐쇄하여 상기 밸런스 부재의 이탈을 방지하는 밸런스 부재 이동통로 커버를 포함하는 것을 특징으로 하는 스핀들 모터.
2. 제1항에 있어서,
   상기 회전축은 상기 턴테이블이 결합되는 턴테이블 결합부를 포함하고,
   상기 턴테이블 결합부는 상기 턴테이블이 상기 회전축의 축 방향으로 빠지는 것을 방지하는 턴테이블 빠짐 방지 홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 스핀들 모터.
3. 제2항에 있어서,
   상기 턴테이블 결합부는 상기 턴테이블이 상기 회전축으로부터 미끄러지는 것을 방지하는 턴테이블 미끄럼 방지 홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 스핀들 모터.
4. 제1항에 있어서,
   상기 회전축은 접착제에 의해 상기 턴테이블에 결합되는 것을 특징으로 하는 스핀들 모터.
5. 제1항에 있어서,
   상기 로터 장착부는 상기 턴테이블의 테두리 부분에서 상기 턴테이블의 하측방향으로 연장되고,
   상기 백 요크는 상기 로터 장착부에 압입되거나 접착제에 의해 결합되는 것을 특징으로 하는 스핀들 모터.
6. 제1항에 있어서,
   상기 로터 장착부와 상기 턴테이블은 일체로 사출 성형되는 것을 특징으로 하는 스핀들 모터.
7. 제1항에 있어서,
   상기 백 요크는 원통 형상으로 형성되고, 상기 밸런스 부재 이동통로 커버는 중앙에 개구부가 형성된 원반 형상으로 형성되어, 상기 밸런스 부재 이동통로 커버의 외주부는 상기 백 요크의 상부에 일체로 결합되는 것을 특징으로 하는 스핀들 모터.
8. 제1항에 있어서,
   상기 턴테이블의 하면 중앙부분에는 후크가 연장 형성되고,
   상기 밸런스 부재 이동통로 커버의 내측은 상기 후크에 스냅 결합되는 것을 특징으로 하는 스핀들 모터.
9. 제1항에 있어서,
   상기 회전축이 끼워지는 베어링과 상기 베어링이 수용되는 베어링 하우징을 더 포함하고,
   상기 베어링의 외주면에는 상기 회전축의 축선을 따라 함몰된 오일 순환 유로 홈이 형성되고,
   상기 베어링 하우징에는 상기 베어링이 수용되는 베어링 수용부가 형성되고,
   상기 베어링 수용부의 바닥면의 중앙을 중심으로 방사형으로 배치되는 오일 순환 유로 돌기가 형성되는 것을 특징으로 하는 스핀들 모터.
10. 회전축;
    중앙부가 상기 회전축에 결합되고 하부면 외측에 로터 장착부가 일체로 형성되며 상부면에 디스크가 안착되는 턴테이블;
    상기 로터 장착부에 결합되는 백 요크를 갖는 로터; 및
    상기 턴테이블에 구비되어 회전하는 턴테이블의 진동을 방지하는 오토 밸런싱 시스템을 포함하는 스핀들 모터.
11. 제10항에 있어서, 상기 오토 밸런싱 시스템은
    상기 턴테이블의 하면에 상기 회전축을 중심으로 형성되어 상기 밸런스 부재를 수용하는 밸런스 부재 이동통로;
    상기 밸런스 부재 이동통로에 수용되어 상기 턴테이블이 회전할 때 턴테이블과 디스크의 전체 무게 중심과 상기 회전축의 축 중심을 일치시키는 밸런스 부재; 및
    상기 밸런스 부재 이동통로를 폐쇄하여 상기 밸런스 부재의 이탈을 방지하는 밸런스 부재 이동통로 커버를 포함하는 스핀들 모터.
12. 제11항에 있어서, 상기 밸런스 부재 이동통로 커버는 직각으로 절곡되어 상기 백 요크와 일체로 형성되는 스핀들 모터.
13. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    상기 밸런스 부재 이동통로 커버의 내측은 상기 턴테이블로부터 하측으로 연장된 결합부의 후크와 스냅 결합되어 고정되는 스핀들 모터.

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