KR100533585B1 - 유체동압베어링 모터 - Google Patents

유체동압베어링 모터 Download PDF

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KR100533585B1
KR100533585B1 KR10-2004-0059509A KR20040059509A KR100533585B1 KR 100533585 B1 KR100533585 B1 KR 100533585B1 KR 20040059509 A KR20040059509 A KR 20040059509A KR 100533585 B1 KR100533585 B1 KR 100533585B1
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Abstract

소형화에도 불구하고 저널베어링 길이를 확보하여 원추형진동을 억제시킨 유체동압 베어링 모터에 대해 개시한다. 이는 중심부에 결합공이 형성되고, 이 결합공과 동심으로 코아(130)가 마련된 하우징(110)과; 결합공에 결합고정되며 내부에 제1내경면(121d)과 제1반구형 내주면(121c)이 동심으로 형성된 중공의 하부슬리이브(121)와; 하단부가 하부슬리이브(121)에 회전가능하게 결합되는 샤프트(140)와; 샤프트(140)에 결합고정되며 상부구면(311)과 하부구면(312) 및 상,하부구면(311)(312) 사이에 일정길이의 원주면(313)이 형성된 베어링블럭(310)과; 하부슬리이브(121)에 결합고정되어 하부슬리이브(121)와 함께 베어링블럭(310)의 형상과 대응되는 형상의 공간부를 형성하며, 내부에 제2내경면(122b)과 제2반구형 내주면(122a)이 형성된 상부슬리이브(122)와; 그 중심부가 샤프트(140))에 연결되어 함께 회전되며 하향 연장된 연장단부 내경면에 코아(130)와의 상호작용에 의해 전자기력을 발생시키는 마그네트(160)가 부착된 허브(150)와; 하부슬리이브(121)의 하단부에 결합고정되어 샤프트(140)를 회전지지하는 스러스트커버(180)를 구비한다.
이와 같은 유체동압베어링 모터는 저널베어링과 함께 구형베어링을 채용함으로써 저널베어링의 길이를 대폭 축소하지 아니하고도 모터를 소형화 설계 가능하게 하며, 원추형 진동을 억제할 수 있게 하여 모터의 안정된 구동특성을 갖도록 한다.

Description

유체동압베어링 모터{A fluid dynamic bearing motor}
본 발명은 유체동압 베어링 모터(Fluid Dynamic Bearing Spindle Motor)에 관한 것으로써, 특히 소형화에도 불구하고 저널베어링 길이를 확보하여 원추형진동을 억제시킨 유체동압 베어링 모터에 관한 것이다.
일반적으로 모터의 샤프트를 원심력에 의한 윤활유 가동압만으로 유지시키는 유체동압 베어링은 원심력을 기반으로 하기 때문에 금속 마찰이 없고, 고속 회전일수록 안정감이 상승하며 소음과 진동이 적다. 또한 디스크의 고속 회전이 볼베어링보다 순조로와 하이엔드용 하드디스크 제품에 적합하다.
스핀들 모터에서의 유체동압베어링은 통상 슬리이브(sleeve)의 내경면이나 스러스트 플레이트(thrust plate)의 상대면에 각각 헤링본(herringbone) 또는 스파이럴(spiral)형상의 동압(hydrodynamic pressure)발생 그루브(groove)가 형성되도록 하고, 샤프트(shaft)와 슬리이브(sleeve) 또는 스러스트 플레이트와 슬리이브간으로 미세하게 형성되는 베어링 간극(clearance)으로 오일이 충전되게 하므로서 베어링 간극에서의 동압발생으로 마찰부재간 서로 비접촉상태가 되도록 하여 마찰부하가 저감되도록 하는 구성이다.
상기와 같은 유체동압 베어링을 채용하는 모터의 일예가 도 1에 도시되어 있다.
이는 하우징(10)과 슬리이브(20) 그리고 코어(30)로 이루어지는 고정부재와, 샤프트(40)와 허브(50) 및 마그네트(60)로 구성된 회전부재로 이루어진다.
슬리이브(20)는 중공형으로 형성되어서 샤프트(40)가 회전 가능하게 삽입되도록 이루어지며, 내경면에는 동압발생을 위한 홈(미도시)이 형성되어서 샤프트(40)의 반경방향으로의 유체동압을 발생시킨다. 즉, 슬리이브(20)와 샤프트(40) 사이에는 저널베어링을 형성하여 회전부재들을 반경방향으로 지지한다.
또한, 상기 샤프트(40)의 하단부에는 환형의 스러스트플레이트(70)가 결합고정되어서 슬리이브(20)의 내경부에 샤프트(40)와 함께 회전가능하게 되어 있고, 하우징(10)의 내부 중심부에는 코일이 권선된 코어(30)가 고정 장착되어 있다.
상기 스러스트플레이트(70)는 상부면과 하부면에 동압발생을 위한 홈(미도시)이 형성됨으로써 축방향으로의 유체동압이 발생되도록 이루어진다.
한편, 상기 슬리이브(20)의 하단부는 내경부가 커버플레이트(80)에 의해 차폐되어 외부와 차단되며, 이 커버플레이트(80)의 상측으로 스러스트플레이트(70)가 회전 가능하게 상대 접촉된다. 따라서 상기 스러스트플레이트(70)는 슬리이브(20)와 커버플레이트(80) 사이에 개재되어서 스러스트베어링을 형성한다.
그리고, 상기 슬리이브(20)의 내경부에 회동가능하게 삽입된 샤프트(40)의 상단에는 허브(50)가 일체로 결합되며, 이 허브(50)는 하향 개방된 캡 형상으로서 연장단부의 내경면에는 코어(30)의 외경면과 마주보게 마그네트(60)가 설치된다.
이와 같은 구조에서 슬리이브(20)의 내경면과 샤프트(40) 및 스러스트(70)와의 사이에는 미세하게 오일갭(Gap)이 형성되며, 이 오일갭에는 소정의 점성을 갖는 오일이 채워지게 된다.
이러한, 오일갭 내의 오일은 상기 고정부재와 이에 면대향되어 회전되는 회전부재 사이에서 동압을 발생하여 샤프트(40)가 안정되게 구동될 수 있도록 한다.
그러나 상기와 같은 구조의 유체동압베어링을 채용한 모터는, 모터를 소형화하는 경우 모터 전체 높이가 축소되면서 상기 저널베어링의 길이가 감축되게 된다. 특히, 상기와 같이 스러스트플레이트(70)를 채용하여 스러스트베어링을 형성하는 경우 저널베어링의 길이는 더욱 비중이 낮아지게 된다.
원추형 진동을 억제하기 위하여는 저널베어링의 길이 확보가 요구되지만, 상기와 같은 구성에 있어서는 모터의 소형화 설계시 저널베어링의 길이를 확보하지 못하게 되므로 소형화에 불리하게 된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로써, 소형화 설계에도 불구하고 저널베어링 길이를 확보하여 원추형 진동을 억제할 수 있도록 그 구조가 개량된 유체동압베어링 모터를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하는 본 발명 유체동압베어링 모터는 회전부재가 고정부재에 유체베어링수단에 의해 회전가능하게 지지되는 유체동압베어링모터에 있어서,
상기 유체베어링수단은 회전부재를 축방향의 직각방향으로 지지하는 저널베어링과, 방사상으로 회전부재를 지지하는 구형베어링이 함께 마련되며,
삭제
중심부에 결합공이 형성되고, 이 결합공과 동심으로 코아가 마련된 하우징과;
상기 결합공에 결합고정되며 내부에 제1내경면과 제1반구형 내주면이 동심으로 형성된 중공의 하부슬리이브와;
하단부가 상기 하부슬리이브에 회전가능하게 결합되는 샤프트와;
상기 샤프트에 결합고정되며 상부구면과 하부구면 및 상,하부구면 사이에 일정길이의 원주면이 형성된 베어링블럭과;
상기 하부슬리이브에 결합고정되어 상기 하부슬리이브와 함께 상기 베어링블럭의 형상과 대응되는 형상의 공간부를 형성하며, 내부에 제2내경면과 제2반구형 내주면이 형성된 상부슬리이브와;
그 중심부가 상기 샤프트에 연결되어 함께 회전되며 하향 연장된 연장단부 내경면에 상기 코아와의 상호작용에 의해 전자기력을 발생시키는 마그네트가 부착된 허브와;
상기 하부슬리이브의 하단부에 결합고정되어 상기 샤프트를 회전지지하는 스러스트커버를 구비하여서,
상기 상,하부슬리이브와 베어링블럭 사이에 오일을 개재하여서, 상기 베어링블럭의 상/하부구면과 상/하부슬리이브의 반구형 내주면 사이에 구형베어링을 형성하고, 상기 상/하부슬리이브의 내경면과 베어링블럭의 원주면 사이에 저널베어링을 형성한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 목적을 달성하는 본 발명은 회전부재가 고정부재에 유체베어링수단에 의해 회전가능하게 지지되는 유체동압베어링모터에 있어서,상기 유체베어링수단은 회전부재를 축방향의 직각방향으로 지지하는 저널베어링과, 방사상으로 회전부재를 지지하는 구형베어링이 함께 마련되며,중심부에 결합공이 형성되고, 이 결합공과 동심으로 코아가 마련된 하우징과;
삭제
상기 결합공에 결합고정되며 내부에 제1반구형 내주면이 동심으로 형성된 중공의 하부슬리이브와;
하단부가 상기 하부슬리이브에 회전가능하게 결합되는 샤프트와;
상기 샤프트에 결합고정되며 상부구면과 하부구면이 형성된 베어링블럭과;
상기 하부슬리이브에 결합고정되고 내부에 제2반구형 내주면이 형성되어 상기 하부슬리이브와 함께 상기 베어링블럭의 형상과 대응되는 형상의 공간부를 형성하며, 상기 샤프트가 회전가능하게 결합되는 제3내경면이 형성된 상부슬리이브와;
그 중심부가 상기 샤프트에 연결되어 함께 회전되며 하향 연장된 연장단부 내경면에 상기 코아와의 상호작용에 의해 전자기력을 발생시키는 마그네트가 부착된 허브와;
상기 하부슬리이브의 하단부에 결합고정되어 상기 샤프트를 회전지지하는 스러스트커버를 구비하여서,
상기 상,하부슬리이브와 베어링블럭 사이에 오일을 개재하여서, 상기 베어링블럭의 상/하부구면과 상/하부슬리이브의 반구형 내주면 사이에 구형베어링을 형성하고, 상기 상부슬리이브의 제3내경면과 샤프트의 외주면 사이에 오일을 개재하여 저널베어링을 형성한 것을 특징으로 한다.
상기 본 발명의 특징에 의하면, 본 발명 유체동압베어링 모터는 저널베어링과 함께 구형베어링을 채용함으로써 저널베어링의 길이를 대폭 축소하지 아니하고도 모터를 소형화 설계 가능하게 하며 원추형 진동을 억제할 수 있게 하여 모터의 안정된 구동특성을 갖도록 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 ㅂ람직한 실시예를 상세히 설명한다.
본 발명 실시예의 유체동압베어링 모터는 모터를 소형화 설계함에도 불구하고 저널베어링의 길이를 확보하여 원추형진동 발생을 억제시킬 수 있게 한다.
이러한 본 발명 유체동압베어링 모터의 특징을 실현하는 일 실시예의 모터가 도 2 및 도 3에 도시되어 있다.
이는 회전부재가 고정부재에 유체베어링수단에 의해 회전가능하게 지지되며, 상기 유체베어링수단은 회전부재를 축방향의 직각방향으로 지지하는 저널베어링과, 방사상으로 회전부재를 지지하는 구형베어링이 함께 마련된 구조를 가진다.
상기 유체베어링수단은 중심부에 결합공이 형성되고, 이 결합공과 동심으로 코아(130)가 마련된 하우징(110)과; 상기 결합공에 결합고정되며 내부에 제1내경면(121d)과 제1반구형 내주면(121c)이 동심으로 형성된 중공의 하부슬리이브(121)와; 하단부가 상기 하부슬리이브(121)에 회전가능하게 결합되는 샤프트(140)와; 상기 샤프트(140)에 결합고정되며 상부구면(311)과 하부구면(312) 및 상,하부구면(311)(312) 사이에 일정길이의 원주면(313)이 형성된 베어링블럭(310)과; 상기 하부슬리이브(121)에 결합고정되어 상기 하부슬리이브(121)와 함께 상기 베어링블럭(310)의 형상과 대응되는 형상의 공간부를 형성하며, 내부에 제2내경면(122b)과 제2반구형 내주면(122a)이 형성된 상부슬리이브(122)와; 그 중심부가 상기 샤프트(140))에 연결되어 함께 회전되며 하향 연장된 연장단부 내경면에 상기 코아(130)와의 상호작용에 의해 전자기력을 발생시키는 마그네트(160)가 부착된 허브(150)와; 상기 하부슬리이브(121)의 하단부에 결합고정되어 상기 샤프트(140)를 회전지지하는 스러스트커버(180)를 구비한다.
상기 하부슬리이브(121)에는 상기 상부슬리이브(122)가 결합되는 제1결합홈(121a)과, 상기 스러스트커버(180)가 결합되는 제2결합홈(121b)이 형성되어 있다.
한편, 상기 상,하부슬리이브(122)(121)와 베어링블럭(310) 사이에는 오일을 개재하여서 유체동압 베어링을 형성하게 된다. 즉, 상기 베어링블럭(310)의 상/하부 구면(311)(312)과 상/하부슬리이브(122)(121)의 반구형 내주면(122a)(121c) 사이에 구형베어링(124)(123)이 형성되고, 상기 상/하부슬리이브(122)(121)의 내경면(122b)(121d)과 베어링블럭(310)의 원주면(313) 사이에 저널베어링(125)이 형성된다.
상기 저널베어링을 형성하는 베어링블럭의 외주면이나 상기 슬리이브 내경면에 유체홈(미도시)이 형성된다.
상기 구형베어링(124)(123)은 샤프트(140)와 허브(150) 그리고 플래터(pllater:미도시)로 이루어지는 회전부재의 하중을 회전지지하게 되며, 이는 수평방향성분의 하중과 수직방향성분의 하중을 동시에 회전지지하도록 저널베어링(journal bearing)과 스러스트베어링(thrust bearing)을 동시에 채용하게 된다.
상기 구형베어링을 형성하는 베어링블럭의 외주면이나 슬리이브의 내주면에 유체홈(미도시)이 형성된다.
상기와 같은 구성의 모터는 하우징(110), 상/하부슬리이브(122)(121) 및 스러스트커버(180)로 이루어지는 고정부재에 대하여 샤프트(140) 및 허브(150)로 이루어지는 회전부재가 코아(130)와 마그네트(160)에 의한 전자기력으로 회전구동되게 된다.
또한, 상/하부 구형베어링(124)(123) 사이에 저널베어링(125)를 채용함으로써 원추형 진동을 억제시킬 수 있게 하며, 더욱이 구형베어링(124)(123)을 통하여 저널베어링 및 스러스트베어링을 동시에 형성하게 되므로 모터를 소형화로 설계함에도 불구하고 스러스트베어링 설치를 위한 별도의 공간이 요구되지 않으므로 전체적인 저널베어링의 길이를 상대적으로 길게 사용할 수 있게 된다. 따라서 모터를 소형화로 설계함에도 불구하고 원추형 진동을 억제하여 모터를 안정적으로 구동가능하게 한다.
도 4 및 도 5는 본 발명 유체동압베어링 모터의 다른 실시예를 나타낸다. 이하 설명에서는 상기 실시예의 유체동압베어링 모터와 동일구성부분에 대하여는 동일부호와 동일명칭을 표기하여 설명하기로 한다.
이 실시예의 유체동압베어링 모터의 유체베어링수단은 중심부에 결합공이 형성되고, 이 결합공과 동심으로 코아(130)가 마련된 하우징(110)과; 상기 결합공에 결합고정되며 내부에 제1반구형 내주면(121c)이 동심으로 형성된 중공의 하부슬리이브(121)와; 하단부가 상기 하부슬리이브(121)에 회전가능하게 결합되는 샤프트(140)와; 상기 샤프트(140)에 결합고정되며 상부구면(311)과 하부구면(312)이 형성된 베어링블럭(310)과; 상기 하부슬리이브(121)에 결합고정되고 내부에 제2반구형 내주면(122a)이 형성되어 상기 하부슬리이브(121)와 함께 상기 베어링블럭(310)의 형상과 대응되는 형상의 공간부를 형성하며, 상기 샤프트(140)가 회전가능하게 결합되는 제3내경면(122c)이 형성된 상부슬리이브(122)와; 그 중심부가 상기 샤프트(140))에 연결되어 함께 회전되며 하향 연장된 연장단부 내경면에 상기 코아(130)와의 상호작용에 의해 전자기력을 발생시키는 마그네트(160)가 부착된 허브(150)와; 상기 하부슬리이브(121)의 하단부에 결합고정되어 상기 샤프트(140)를 회전지지하는 스러스트커버(180)를 구비한다.
이 실시예와 상기 실시예의 차이점으로는 베어링블럭(310)에 원주면이 형성되지 아니하여 , 베어링블럭(310)과 상/하부슬리이브(122)(121)사이에 저널베어링을 형성하지 아니한다.
또한, 이 실시예에서는 상부슬리이브(122)의 제3내경면(122c)과 샤프트(140)의 외경면 사이에 오일에 개재되어 저널베어링(126)을 형성한다.
즉, 이 실시예에서의 유체동압베어링은 상기 상,하부슬리이브(122)(121)와 베어링블럭(310) 사이에 오일을 개재하여서, 상기 베어링블럭(310)의 상/하부구면(311)(312)과 상/하부슬리이브(122)(121)의 반구형 내주면(122a)(121c) 사이에 구형베어링(124)(123)을 형성하고, 상기 상부슬리이브(122)의 제3내경면(122c)과 샤프트(140)의 외주면 사이에 오일을 개재하여 저널베어링(126)을 형성한다.
이와 같은 실시예에서는 구형베어링(124)(123)을 통하여 저널베어링과 스러스트베어링을 형성하고, 이 구형베어링(124)(123)의 상부에 저널베어링(126)을 형성하여서, 모터를 소형화 설계에도 불구하고 저널베어링의 전체길이를 축소하지 아니한다. 이에 따라서 모터가 소형화됨에도 불구하고 원추형 진동을 억제하여 모터의 안정된 구동을 가능하게 한다.
상술한 바와 같은 본 발명은 본원의 정신과 범위를 이탈함이 없이 상기 실시예에 한정되지 아니하고 많은 변형을 가하여 실시될 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명 유체동압베어링 모터는 저널베어링과 함께 구형베어링을 채용함으로써 저널베어링의 길이를 대폭 축소하지 아니하고도 모터를 소형화 설계 가능하게 하며, 원추형 진동을 억제할 수 있게 하여 모터의 안정된 구동특성을 갖도록 한다.
도 1은 종래 유체동압베어링 모터를 나타낸 단면도,
도 2는 본 발명 일 실시예의 유체동압베어링 모터를 나타낸 단면도,
도 3은 도 2의 요부 분리도,
도 4는 본 발명 다른 실시예의 유체동압베어링모터를 나타낸 단면도,
도 5는 도 4의 요부 분리도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
110...하우징 121...하부슬리이브
121a...(하부슬리이브의)제1결합홈 121b...(하부슬리이브의)제2결합홈
121c...(하부슬리이브의)반구형내주면 122...상부슬리이브
123,124...구형베어링 125,126...저널베어링
130...코아 140...샤프트
150...허브 160...마그네트
180...스러스트커버 310...베어링블럭

Claims (3)

  1. 삭제
  2. 회전부재가 고정부재에 유체베어링수단에 의해 회전가능하게 지지되는 유체동압베어링모터에 있어서,
    상기 유체베어링수단은 회전부재를 축방향의 직각방향으로 지지하는 저널베어링과, 방사상으로 회전부재를 지지하는 구형베어링이 함께 마련되며,
    중심부에 결합공이 형성되고, 이 결합공과 동심으로 코아(130)가 마련된 하우징(110)과;
    상기 결합공에 결합고정되며 내부에 제1내경면(121d)과 제1반구형 내주면(121c)이 동심으로 형성된 중공의 하부슬리이브(121)와;
    하단부가 상기 하부슬리이브(121)에 회전가능하게 결합되는 샤프트(140)와;
    상기 샤프트(140)에 결합고정되며 상부구면(311)과 하부구면(312) 및 상,하부구면(311)(312) 사이에 일정길이의 원주면(313)이 형성된 베어링블럭(310)과;
    상기 하부슬리이브(121)에 결합고정되어 상기 하부슬리이브(121)와 함께 상기 베어링블럭(310)의 형상과 대응되는 형상의 공간부를 형성하며, 내부에 제2내경면(122b)과 제2반구형 내주면(122a)이 형성된 상부슬리이브(122)와;
    그 중심부가 상기 샤프트(140))에 연결되어 함께 회전되며 하향 연장된 연장단부 내경면에 상기 코아(130)와의 상호작용에 의해 전자기력을 발생시키는 마그네트(160)가 부착된 허브(150)와;
    상기 하부슬리이브(121)의 하단부에 결합고정되어 상기 샤프트(140)를 회전지지하는 스러스트커버(180)를 구비하여서,
    상기 상,하부슬리이브와 베어링블럭 사이에 오일을 개재하여서, 상기 베어링블럭의 상/하부구면(311)(312)과 상/하부슬리이브의 반구형 내주면(122a)(121c) 사이에 구형베어링(124)(123)을 형성하고, 상기 상/하부슬리이브의 내경면(122b)(121d)과 베어링블럭의 원주면(313) 사이에 저널베어링(125)을 형성한 것을 특징으로 하는 유체동압 베어링 모터.
  3. 회전부재가 고정부재에 유체베어링수단에 의해 회전가능하게 지지되는 유체동압베어링모터에 있어서,
    상기 유체베어링수단은 회전부재를 축방향의 직각방향으로 지지하는 저널베어링과, 방사상으로 회전부재를 지지하는 구형베어링이 함께 마련되며,
    중심부에 결합공이 형성되고, 이 결합공과 동심으로 코아(130)가 마련된 하우징(110)과;
    상기 결합공에 결합고정되며 내부에 제1반구형 내주면(121c)이 동심으로 형성된 중공의 하부슬리이브(121)와;
    하단부가 상기 하부슬리이브(121)에 회전가능하게 결합되는 샤프트(140)와;
    상기 샤프트(140)에 결합고정되며 상부구면(311)과 하부구면(312)이 형성된 베어링블럭(310)과;
    상기 하부슬리이브(121)에 결합고정되고 내부에 제2반구형 내주면(122a)이 형성되어 상기 하부슬리이브(121)와 함께 상기 베어링블럭(310)의 형상과 대응되는 형상의 공간부를 형성하며, 상기 샤프트(140)가 회전가능하게 결합되는 제3내경면(122c)이 형성된 상부슬리이브(122)와;
    그 중심부가 상기 샤프트(140))에 연결되어 함께 회전되며 하향 연장된 연장단부 내경면에 상기 코아(130)와의 상호작용에 의해 전자기력을 발생시키는 마그네트(160)가 부착된 허브(150)와;
    상기 하부슬리이브(121)의 하단부에 결합고정되어 상기 샤프트(140)를 회전지지하는 스러스트커버(180)를 구비하여서,
    상기 상,하부슬리이브와 베어링블럭 사이에 오일을 개재하여서, 상기 베어링블럭의 상/하부구면(311)(312)과 상/하부슬리이브의 반구형 내주면(122a)(121c) 사이에 구형베어링(124)(123)을 형성하고, 상기 상부슬리이브의 제3내경면(122c)과 샤프트의 외주면 사이에 오일을 개재하여 저널베어링(126)을 형성한 것을 특징으로 하는 유체동압 베어링 모터.
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