KR20160039351A - 스핀들 모터 및 이를 구비하는 기록 디스크 구동 장치 - Google Patents

Abstract

슬리브를 포함하여 구성되는 고정부 및 상기 슬리브와 함께 윤활유체가 충진되는 베어링 간극을 형성하는 회전부를 포함하며, 상기 회전부는 상기 슬리브와 함께 기액계면이 형성되는 실링부를 형성하는 스토퍼부재를 구비하며, 상기 스토퍼부재와 상기 스토퍼부재에 대향 배치되는 상기 슬리브의 대향면 중 적어도 하나에는 외부 충격을 완화시키는 충격완화부가 형성되는 스핀들 모터가 개시된다.

Description

스핀들 모터 및 이를 구비하는 기록 디스크 구동 장치{Spindle motor and driving device of recording disk having the same}

본 발명은 스핀들 모터 및 이를 구비하는 기록 디스크 구동 장치에 관한 것이다.

일반적으로 기록 디스크 구동장치(Hard Disk Drive, HDD)에 사용되는 소형의 스핀들 모터는 로터와 스테이터로 구성될 수 있다.

한편, 스핀들 모터에는 윤활유체가 충진되는 베어링 간극이 로터와 스테이터에 의해 형성된다. 그리고, 로터의 회전 시 베어링 간극에 충진된 윤활유체가 압축되면서 유체 동압을 형성하여 로터를 회전 가능하게 지지한다.

그리고, 최근의 스핀들 모터 박형화 추세에 따라 스핀들 모터에 요구되는 성능 중 충격 특성을 충족시키기가 용이하지 않은 실정이다.

따라서, 충격 특성을 향상시킬 수 있는 구조의 개발이 필요한 실정이다.

대한민국 공개특허공보 제2013-0073688호

충격 특성을 향상시킬 수 있는 스핀들 모터 및 이를 구비하는 기록 디스크 구동장치를 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터는 슬리브를 포함하여 구성되는 고정부 및 상기 슬리브와 함께 윤활유체가 충진되는 베어링 간극을 형성하는 회전부를 포함하며, 상기 회전부는 상기 슬리브와 함께 기액계면이 형성되는 실링부를 형성하는 스토퍼부재를 구비하며, 상기 스토퍼부재와 상기 스토퍼부재에 대향 배치되는 상기 슬리브의 대향면 중 적어도 하나에는 외부 충격을 완화시키는 충격완화부가 형성될 수 있다.

충격 특성을 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 스토퍼 부재를 나타내는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스핀들 모터를 나타내는 개략 단면도이다.
도 5는 도 4의 B부를 나타내는 확대도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 스핀들 모터의 작동을 설명하기 위한 설명도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 기록 디스크 구동 장치를 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 스토퍼 부재를 나타내는 사시도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터(100)는 일예로서, 고정부(110)와 회전부(120)를 포함한다.

고정부(110)는 베이스부재(130), 슬리브(140), 설치부재(150) 및 커버부재(160)를 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 회전부(120)는 샤프트(170), 로터 허브(180) 및 스토퍼부재(190)를 포함하여 구성될 수 있다.

여기서, 방향에 대한 용어를 정의하면, 축 방향은 도 1에서 볼 때, 상,하 방향, 즉 샤프트(170)의 하단부로부터 상단부를 향하는 방향 또는 샤프트(170)의 상단부로부터 하단부를 향하는 방향을 의미하고, 반경 방향은 도 1에서 볼 때, 좌,우 방향, 즉 로터 허브(180)의 외주면으로부터 샤프트(170)를 향하는 방향 또는 샤프트(170)로부터 로터 허브(180)의 외주면을 향하는 방향을 의미한다.

또한, 원주방향은 샤프트(170)나 로터 허브(180)의 외주면을 따라 회전되는 방향을 의미한다.

고정부(110)에 대하여 먼저 살펴보면, 베이스부재(130)는 축 방향 상부 측으로 돌출 형성되어 슬리브(140)의 하단부가 삽입 설치되는 장착부(132)를 구비할 수 있다. 즉, 장착부(132)는 슬리브(140)의 하단부가 삽입 설치될 수 있도록 장착홀(132a)을 형성한다.

한편, 베이스부재(130)는 일예로서 프레스 가공에 의해 성형될 수 있다. 즉, 강판을 소성변형에 의해 베이스부재(110)로 성형할 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않으며, 베이스부재(130)는 다양한 재질과 다양한 가공 방법에 의해 제조될 수 있으며, 일예로서 알루미늄 재질로 다이캐스팅(Die-Casting)에 의해 성형될 수도 있을 것이다.

슬리브(140)는 상기한 베이스부재(130)의 장착부(132)에 고정 설치된다. 즉, 슬리브(140)의 하단부가 장착부(132) 내에 삽입되도록 슬리브(140)가 베이스부재(130)에 설치되는 것이다. 한편, 슬리브(140)는 장착부(132)에 압입, 용접, 접착 중 적어도 하나의 방식에 의해 설치될 수 있다.

또한, 슬리브(140)에는 회전부(120)의 샤프트(170)의 하단부가 삽입 배치될 수 있도록 축공(141)이 형성될 수 있다. 즉, 샤프트(170)의 하단부는 상기한 축공(141)에 삽입 배치된다. 그리고 슬리브(140)의 내주면과 샤프트(170)의 외주면은 소정 간격 이격 배치되어 윤활유체가 충진되는 베어링 간극을 형성한다.

한편, 슬리브(140)의 하단부에는 커버부재(160)의 설치를 위한 설치홈(142)이 형성될 수 있다. 그리고, 슬리브(140)에는 윤활유체의 순환을 위한 순환홀(143)이 형성되며, 순환홀(143)은 경사지게 형성될 수 있다. 즉, 원심력에 의해 윤활유체가 보다 원활하게 순환될 수 있도록 순환홀(143)은 경사지게 형성될 수 있다.

더하여, 순환홀(143)은 베어링 간극 내에서의 음압 발생을 저감시키는 역할을 수행하는 동시에 기포를 원활하게 외부로 배출시키는 역할을 수행한다.

또한, 슬리브(140)의 외주면 상단부에는 스토퍼부재(190)의 상면에 대향 배치되도록 돌출 형성되는 걸림턱(144)이 형성된다.

그리고, 도면에는 도시하지 않았으나, 슬리브(140)의 내부면에는 베어링 간극에 충진된 윤활유체를 펌핑하여 유체 동압을 형성하기 위한 상,하부 레디얼 동압홈(미도시)이 형성될 수 있다. 이와 같이 상,하부 레디얼 동압홈에 의해 형성되는 동압에 의해 회전부(120)가 보다 안정적으로 회전될 수 있는 것이다.

설치부재(150)는 베이스부재(130)에 고정 설치된다. 즉, 설치부재(150)는 베이스부재(130)의 상면에 안착되며, 설치부재(150)의 내주면이 장착부(132)의 외주면에 접합 설치될 수 있다.

한편, 설치부재(150)에는 스테이터 코어(102)의 저면을 지지하는 안착면(152)과, 스테이터 코어(102)의 내주면이 접합되는 돌출벽체(154)가 형성될 수 있다. 또한, 돌출벽체(154)의 내주면은 회전부(120)와 함께 레버린스 실을 형성한다.

또한, 스테이터 코어(102)는 설치부재(150)에 압입, 접착 중 적어도 하나의 방식에 의해 설치될 수 있다. 나아가, 설치부재(150)도 베이스부재(130)에 압입, 접착, 용접 중 적어도 하나의 방식에 의해 설치될 수 있다.

커버부재(160)는 슬리브(140)의 설치홈(142)에 접합 설치된다. 그리고, 커버부재(160)는 원판 형상을 가지며, 베어링 간극으로부터 윤활유체가 누설되는 것을 방지하는 역할을 수행한다.

한편, 커버부재(160)도 설치홈(142)에 접착, 용접 중 적어도 하나의 방식에 의해 접합 설치될 수 있을 것이다.

이하에서는 회전부(120)에 대하여 살펴보기로 한다.

회전부(120)의 샤프트(170)는 슬리브(140)의 축공(141)에 삽입 배치되며, 회전 시 발생되는 유체 동압에 의해 지지된다. 그리고, 샤프트(170)의 상단부는 로터 허브(180)의 설치를 위해 슬리브(140)의 상부로 돌출 배치될 수 있다.

그리고, 로터 허브(180)는 샤프트(170)의 상단부에 고정 설치되며, 샤프트(170)와 연동하여 회전된다. 로터 허브(180)는 원반 형상을 가지는 바디(182)와, 바디(182)의 가장자리로부터 축 방향 하부 측으로 연장 형성되는 마그넷 장착부(184) 및 마그넷 장착부(184)로부터 반경 방향으로 연장 형성되는 디스크 지지부(186)를 구비한다.

그리고, 마그넷 장착부(184)의 내부면에는 구동 마그넷(184a)이 고정 설치될 수 있다. 이에 따라, 구동 마그넷(184a)의 내부면이 스테이터 코어(102)의 선단에 대향 배치된다.

한편, 구동 마그넷(184a)은 원주방향으로 N극, S극이 교대로 착자되어 일정세기의 자기력을 발생시키는 영구자석일 수 있다.

여기서, 회전부(120)의 회전 구동 방식에 대하여 간략하게 살펴보면, 스테이터 코어(102)에 권선된 코일(104)에 전원이 공급되면, 코일(104)이 권선된 스테이터 코어(102)와 구동 마그넷(184a)의 전자기적 상호작용에 의해 로터 허브(180)를 회전시키는 구동력이 발생되어 로터 허브(180)가 회전된다.

즉, 구동 마그넷(184a)과, 구동 마그넷(184a)에 대향 배치되는 코일(104)이 권선된 스테이터 코어(102)의 전자기적 상호작용에 의해 로터 허브(180)가 회전된다.

그리고, 로터 허브(180)의 회전에 의해 로터 허브(180)가 설치되는 샤프트(170) 및 로터 허브(180)의 연장벽부(188)에 설치되는 스토퍼부재(190)가 연동하여 회전될 수 있다.

한편, 로터 허브(180)의 저면, 다시 말해 바디(182)의 저면에는 스토퍼부재(190)의 설치를 위한 연장벽부(188)를 구비할 수 있다. 연장벽부(188)는 단차지게 형성될 수 있으며, 이에 따라, 스토퍼부재(190)와의 접촉면적을 증가시켜 스토퍼부재(190)의 이탈을 저감시킬 수 있다.

여기서, 베어링 간극에 대하여 살펴보면, 베어링 간극은 고정부(110)와 회전부(120)에 의해 형성된다. 즉, 샤프트(170)의 외주면과 슬리브(140)의 내주면에 의해 형성되는 간극, 샤프트(170)의 저면과 커버부재(160)의 상면에 의해 형성되는 간극, 슬리브(140)의 저면과 커버부재(160)의 상면에 의해 형성되는 간극, 슬리브(140)의 상면과 로터 허브(180)의 저면에 의해 형성되는 간극을 의미하며, 베어링 간극 모두에는 윤활유체가 충진된다.

한편, 윤활유체의 공기와의 계면(즉, 기액계면)은 스토퍼부재(190)의 내주면과 슬리브(140)의 외주면에 의해 형성되는 실링부(106)에 배치된다.

스토퍼부재(190)는 연장벽부(188)의 내주면에 고정 설치되며, 외부 충격에 의해 회전부(120)가 고정부(110)로부터 분리되는 것을 방지하는 역할을 수행한다. 또한, 스토퍼부재(190)는 상기한 바와 같이 기액계면이 형성되는 실링부(106)를 형성하는 역할을 수행한다. 이를 위해 스토퍼부재(190)의 내주면 또는 이에 대향 배치되는 슬리브(140)의 외주면 상단부 중 적어도 하나는 경사지게 형성될 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터(100)에는 외부충격에 의한 충격량을 감소시키기 위한 충격완화부(200)가 구비된다.

충격완화부(200)는 스토퍼부재(190)와 스토퍼부재(190)에 대향 배치되는 슬리브(140)의 대향면 중 적어도 하나에 형성될 수 있다.

일예로서, 충격완화부(200)는 스토퍼부재(190)의 상면에 형성되는 충격완화 그루브로 이루어질 수 있다. 즉, 충격완화부(200)는 외부 충격 시 축 방향으로 동압을 형성하도록 스토퍼부재(190)의 상면에 형성될 수 있다.

이에 따라, 축 방향으로 외력이 가해지는 경우 외력에 의해 유동되는 윤활유체가 발생시키는 축 방향의 동압에 의해 충격량을 감소시킬 수 있는 것이다.

이와 같이, 베어링 간극 내에 충격완화부(200)를 형성하여 충격량을 감소시켜 충격 특성을 향상시킬 수 있다.

상기한 바와 같이, 충격완화 그루브로 이루어지는 충격완화부(200)를 통해 축 방향으로 외력이 가해지는 경우 충격량을 감소시켜 충격 특성을 향상시킬 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 통해 도면에 도시하고 자세한 설명은 여기서는 생략하고 상기한 설명에 갈음하기로 한다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스핀들 모터를 나타내는 개략 단면도이고, 도 5는 도 4의 B부를 나타내는 확대도이고, 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 스핀들 모터의 작동을 설명하기 위한 설명도이다.

도 4 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 스핀들 모터(300)는, 일예로서 고정부(310)와 회전부(320)를 포함한다.

한편, 충격완화부(400)를 제외한 구성요소는 상기한 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터(100)에 구비되는 구성과 동일한 구성요소이므로, 자세한 설명은 생략하기로 한다. 즉, 고정부(310)의 베이스부재(130), 설치부재(150), 커버부재(160)와, 회전부(320)의 샤프트(170), 로터 허브(180)는 상기한 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터(100)에 구비되는 구성과 동일한 구성요소이므로 여기서는 자세한 설명을 생략하고 상기한 설명에 갈음하기로 한다.

이하에서는 충격완화부(400)에 대해서만 자세하게 살펴보기로 한다.

충격완화부(400)는 스토퍼부재(390)의 외부면과 함께 형성하는 간극의 간격이 변경되도록 경사면으로 이루어진다. 즉, 슬리브(340)의 걸림턱(344)의 저면은 상기 스토퍼부재(390)의 상면과 함께 형성하는 간극의 간격이 변경되도록 경사지게 형성된다.

한편, 경사면은 축 방향으로 힘을 발생시키도록 스토퍼부재(390)의 상면과 함께 형성하는 간극이 반경 방향 내측으로 갈수록 좁아지는 형상을 가지도록 경사지게 형성된다.

이와 같이 슬리브(340)의 걸림턱(344)의 저면과 스토퍼부재(390)의 상면에 의해 형성되는 간극이 반경 방향으로 갈수록 간격이 좁아지도록 형성됨으로써, 외부 충격이 가해지는 경우 외부 충격을 완화시킬 수 있는 것이다.

이에 대하여 보다 자세하게 살펴보면, 도 6에 도시된 바와 같이, 외부 충격이 가해지는 경우 윤활유체가 유동되어 베어링 간극으로부터 실링부(106) 측으로 이동된다.

이때, 실링부(106) 측으로 유동되는 윤활유체는 충격완화부(400)를 통과하는 영역에서 압력이 높아져 충격량을 완화시킬 수 있는 것이다.

다시 말해, 충격완화부(400)가 유체 흐름의 저항 역할을 수행하여 테이퍼지게 형성되는 간극을 통과하는 윤활유체의 압력이 상승되면서 외력에 의한 충격량을 감소시킨다.

상기한 바와 같이, 외부 충격에 의한 윤활유체의 유동에 대해 저항 역할을 수행하는 충격완화부(400)를 통해 충격 특성을 향상시킬 수 있다.

한편, 상기한 실시예에서는 샤프트(170)가 회전되는 회전축 구조를 가지는 경우를 예로 들어 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않으며 샤프트가 고정부에 고정 설치되는 고정축 구조를 가지는 스핀들 모터에 본 발명의 기술적 사상이 채용될 수 있을 것이다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 기록 디스크 구동 장치를 나타내는 개략 단면도이다.

도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기록 디스크 구동 장치(500)는 일예로서, 스핀들 모터(520), 헤드 이송부(540) 및 상부 케이스(560)를 포함하여 구성될 수 있다.

스핀들 모터(520)는 상기에서 설명한 본 발명의 일 실시예 및 다른 실시예에 따른 스핀들 모터 중 어느 하나일 수 있으며, 스핀들 모터(520)에는 기록 디스크(D)가 탑재된다.

상기 헤드 이송부(540)는 상기 스핀들 모터(520)에 탑재된 기록 디스크(D)의 정보를 검출하는 헤드(542)를 검출하고자 하는 기록 디스크(D) 면으로 이송시킨다. 상기 헤드(542)는 헤드 이송부(540)의 지지부(544) 상에 배치된다.

상기 상부 케이스(560)는 상기 스핀들 모터(520)와 헤드 이송부(540)를 수용하기 위한 내부공간을 형성하기 위해 베이스부재(522)와 조립될 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, 300 : 스핀들 모터
110, 310 : 고정부
120, 320 : 회전부
130 : 베이스부재
140, 340 : 슬리브
150 : 설치부재
160 : 커버부재
170 : 샤프트
180 : 로터 허브
190, 390 : 스토퍼부재
200, 400 : 충격완화부

Claims (11)

1. 슬리브를 포함하여 구성되는 고정부; 및
   상기 슬리브와 함께 윤활유체가 충진되는 베어링 간극을 형성하는 회전부;
   를 포함하며,
   상기 회전부는 상기 슬리브와 함께 기액계면이 형성되는 실링부를 형성하는 스토퍼부재를 구비하며,
   상기 스토퍼부재와 상기 스토퍼부재에 대향 배치되는 상기 슬리브의 대향면 중 적어도 하나에는 외부 충격을 완화시키는 충격완화부가 형성되는 스핀들 모터.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 충격완화부는 상기 스토퍼부재의 상면에 형성되는 충격완화 그루브로 이루어지는 스핀들 모터.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 충격완화부는 상기 스토퍼부재의 외부면과 함께 형성하는 간극의 간격이 변경되도록 경사면으로 이루어지는 스핀들 모터.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 경사면은 축 방향으로 힘을 발생시키도록 상기 스토퍼부재의 상면과 함께 형성하는 간극이 반경 방향 내측으로 갈수록 좁아지는 형상을 가지도록 경사지게 형성되는 스핀들 모터.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 고정부는 상기 슬리브의 하단부가 고정 설치되는 베이스부재와, 상기 슬리브의 주위에 배치되도록 상기 베이스부재의 상면에 설치되는 설치부재 및 상기 슬리브의 하단부에 설치되어 윤활유체의 누설을 방지하기 위한 커버부재를 구비하는 스핀들 모터.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 슬리브에 회전 가능하게 설치되는 샤프트와, 상기 샤프트의 상단부에 결합되어 상기 샤프트와 연동하여 회전되는 로터 허브를 구비하는 스핀들 모터.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 로터 허브에는 상기 스토퍼부재의 설치를 위한 연장벽부가 형성되며, 연장벽부는 단차지게 형성되는 스핀들 모터.
   
8. 장착부를 구비하는 베이스부재;
   상기 장착부의 내주면에 하단부가 고정 설치되는 슬리브;
   상기 슬리브에 회전 가능하게 설치되는 샤프트;
   상기 샤프트의 상단부에 고정 설치되며, 저면으로부터 연장 형성되는 연장벽부를 구비하는 로터 허브;
   상기 연장벽부의 내주면에 고정 설치되어 상기 슬리브의 외주면과 함께 기액계면이 형성되는 실링부를 형성하는 스토퍼부재; 및
   상기 슬리브의 하단부에 고정 설치는 커버부재;
   를 포함하며,
   상기 스토퍼부재와 상기 스토퍼부재에 대향 배치되는 상기 슬리브의 대향면 중 적어도 하나에는 외부 충격을 완화시키는 충격완화부가 형성되는 스핀들 모터.
   
9. 제8항에 있어서,
   상기 충격완화부는 상기 스토퍼부재의 상면에 형성되는 충격완화 그루브로 이루어지는 스핀들 모터.
   
10. 제8항에 있어서,
    상기 충격완화부는 상기 스토퍼부재의 상면에 대향 배치되는 상기 슬리브의 대향면이 상기 스토퍼부재의 상면과 함께 형성되는 간극의 간격이 반경 방향 내측으로 갈수록 좁아지도록 경사지게 형성되는 경사면으로 이루어지는 스핀들 모터.
    
11. 기록 디스크를 회전시키는 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항의 스핀들 모터;
    상기 스핀들 모터에 탑재된 기록 디스크의 정보를 검출하는 헤드를 상기 기록 디스크로 이송하는 헤드 이송부; 및
    상기 스핀들 모터와 상기 헤드 이송부를 수용하기 위한 내부공간을 형성토록 상기 스핀들 모터에 구비되는 베이스부재에 조립되는 상부 케이스;
    를 포함하는 기록 디스크 구동 장치.
    

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