KR100575624B1 - 양방향 회전형 격자무늬 그루브베어링을 구비한 스핀들모터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 양방향 회전에 적합하도록 한 스핀들 모터에 관한 것이다.

본 발명의 양방향 회전형 격자무늬 그루브 베어링은 샤프트와 슬리브 중 어느 일측에 격자무늬의 그루브가 형성된다.

본 발명에 의하면, 격자무늬의 그루브를 회전자부 또는 고정자부에 형성함으로써 양방향 회전시 유막을 형성하여 회전을 원할하게 함으로써 양방향 회전에 적합하게 된다.

Description

양방향 회전형 격자무늬 그루브 베어링을 구비한 스핀들 모터

본 발명은 회전장치의 회전 축수에 사용되는 베어링장치에 관한 것으로, 특히 양방향 회전에 적합하도록 한 격자무늬 그루브 베어링에 관한 것이다.

최근, 저장매체(예를 들면, HDD, CD, DVD 등)의 스핀들 모터, 레이저 프린트용 레이저 빔 스케너 모터 등의 회전기기들의 회전속도가 고속화되어 감에 따라 회전기기의 회전을 원할하게 하는 베어링은 회전기기의 고속화에 대응하도록 고정도, 저소음 특성이 요구되고 있다. 이러한 요구에 따라, 고속, 고정도, 저소음 특성이 뛰어난 헤링본(herringbone) 그루브 베어링이 각광을 받고 있다. 실제로, 헤링본(herringbone) 그루브 베어링이 적용된 스핀들 모터는 도 1과 같다.

도 1을 참조하면, 크게 회전자부와 고정자부로 나뉘어지는 스핀들 모터가 도시되어 있다. 스핀들 모터의 회전자부는 턴테이블(2), 회전요크(4), 회전자 마그넷트(6), 샤프트(8), 오일누설방지링(10)으로 구성된다. 회전자부에 있어서, 샤프트(8)는 도 2 및 도 3에서 알 수 있는 바, 상단부와 하단부에서 일방향으로 빗살무늬의 그루브(9)가 형성된다. 샤프트(8)에 형성된 그루브(9)는 오일이 충진되어 헤링본 그루브 베어링 역할을 하게 된다. 오일누설방지링(10)은 회전시 오일의 누수를 방지하는 역할을 하게 된다. 이 샤프트(8)는 턴테이블(2)에 압입되어 진다. 턴테이블(2)은 CD, DVD 등의 정보 저장매체가 안착되어 회전자부가 회전함에 따라 정보 저장매체를 회전시키는 역할을 하게 된다. 회전요크(4)는 턴테이블(2)을 아래에서 지지함과 아울러 내측에는 회전자 마그넷트(6)가 접착된다. 고정자부는 샤프트(8)가 회전 가능하게 내삽되는 슬리브(16), 슬리브(16)에 의해 지지되는 적층코아(12), 적층코아(12)에 권선되는 코일(14), 슬리브(16)를 지지하는 고정자 지지부(18)로 이루어진다. 스핀들 모터의 회전 구동력은 회전자 마그넷트(6)에서 발생되는 자기장과 코일(14)에 인가되는 전류가 흐를 때 발생하는 전자장에 의해 발생되어 회전자부를 회전시키게 된다. 회전자부가 회전하게 되면 샤프트(8)와 슬리브(16) 사이에 존재하는 오일이 압력구배에 의해 샤프트(8)의 상하단측에서 그루브(9) 중심부로 향하게 된다. 이에 따라, 샤프트(8)와 슬리브(16)는 강한 압력을 갖는 오일막을 사이에 두고 유체 마찰상태로서 상대운동하게 된다. 여기서, 오일막에서 발생하는 유막 강성은 오일의 점도, 샤프트(8)와 슬리브(16) 간의 간격 등에 따라서 달라지게 되지만, 일반적으로 회전수가 증가하면 유막강성도 증가하게 된다. 이와 같은 헤링본 베어링은 댐핑 특성이 우수하여 고배속에서도 회전기기의 진동 및 소음을 줄일 수 있음이 알려지게 되어 기존의 볼베어링을 대체하여 그 사용용도가 확산되고 있다.

그러나 종래의 헤링본 베어링은 그루브(9)가 일방향성의 빗살무늬를 가지게 되어 회전기기가 일방향으로만 회전할 수밖에 없게 되는 구조적인 문제점을 초래하고 있다. 예컨데, 정보기기에 있어서 랜덤억세스시 응답속도를 빠르게 하기 위하여는 회전기기가 양방향으로 회전되어야 하지만 종래의 헤링본 베어링이 적용된 회전기기에서는 이에 효과적으로 대응하지 못하고 있다. 아울러, 종래의 헤링본 베어링은 샤프트(8)와 슬리브(16) 사이에 충진되는 오일이 그루브의 수, 깊이 등의 한계에 의해 충분한 양으로 충진될 수 없으므로 시간이 지나감에 따라 오일의 누수가 발생하게 되면 베어링 및 회전기기의 수명을 단축시키는 문제점을 초래한다.

따라서, 본 발명의 목적은 양방향 회전에 적합하도록 한 격자무늬 그루브 베어링을 구비한 스핀들 모터를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 유막을 형성하는 오일의 양이 많은 양으로 충진될 수 있도록 한 격자무늬 그루브 베어링을 구비한 스핀들 모터를 제공하는데 있다.

상기 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명은 저장매체가 안착되는 턴테이블을 아래에서 지지하는 회전자 요크와; 회전자 요크에 접착되는 마그네트 및 턴테이블에 압입되는 샤프트로 이루어지는 회전자부와; 코일이 감긴 적층코아 및 적층코아를 지지하는 슬리브로 이루어지는 고정자부를; 포함하여 구성되며, 샤프트의 외주면에 격자무늬의 그루브가 적어도 둘 이상 상호 이격하여 형성되는 양방향 회전형 격자무늬 그루브 베어링을 구비한 스핀들 모터를 제공한다.

상기 목적들 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부도면을 참조한 실시예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.

이하, 도 4 및 도 5를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하기로 한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 양방향 회전형 격자무늬 그루브 베어링이 적용된 스핀들 모터를 나타낸다. 그리고 도 5는 도 4에 도시된 그루브 베어링을 확대하여 나타내는 도면이다. 도 4에 있어서, 도 1에 도시된 구성부품들과 동일한 기능을 가지는 부품들에 대하여는 동일한 도면부호를 붙이고 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도 4 및 도 5의 구성에서, 본 발명에 따른 격자무늬 그루브 베어링은 회전자부와 고정자부로 구성되는 회전기기에 있어서, 회전자부와 고정자부의 접촉부에서 격자무늬의 그루브(19)가 형성된다. 이 경우, 격자무늬의 그루브(19)는 도 4에 도시된 바와 같이, 샤프트(8)의 상하부에 상호 이격하여 2개가 형성된다. 격자무늬 그루브(19)에는 회전자부의 회전시 유막을 형성하는 오일이 충진된다. 종래의 빗살무늬 그루브(9)와 대비할 때 격자무늬 그루브(19)가 적어도 두 배 이상의 그루브가 형성됨으로써 그 만큼 많은 양의 오일이 충진될 수 있다. 본 발명의 격자무늬 그루브 베어링이 도 4와 같이 스핀들 모터에 적용되는 경우, 격자무늬 그루브(19)는 샤프트(8)나 슬리브(16) 중 어느 일 측(즉, 회전자부측 또는 고정자부측)에 형성될 수 있다.

격자무늬 그루브(19)가 샤프트(8) 또는 슬리브(16) 중 어느 일측에 형성된 스핀들 모터에 있어서, 회전자 마그넷트(6)과 코일(14)로 이루어진 전자기 회로에서 구동력이 발생되어 회전자부가 회전하게 되면 샤프트(8)와 슬리브(16) 사이에 존재하는 오일이 압력구배에 의해 격자무늬 그루브(19) 중심부로 향하게 된다. 여기서, 스핀들 모터의 회전 구동력은 코일(14)에 인가되는 전류의 방향에 따라 그 방향이 결정된다. 회전자부가 양방향(시계방향 또는 반시계방향)으로 회전할 때, 회전자부가 어느 방향으로 회전하여도 오일은 격자무늬 그루브(19)의 중심부로 모이게 되어 회전자부는 반경방향으로 강성을 갖게 되어 회전하게 된다. 이에 따라, 회전자부가 양방향으로 회전하는 경우, 어느 회전방향에 있어서도 회전자부와 고정자부는 유막을 사이에 두고 상대운동하게 된다. 또한, 샤프트(8)의 상하부에 상호 이격하여 2개의 그루브(19)가 형성되므로, 상부 그루브(19)의 하단으로 누설된 오일은 하부 그루브(19)의 상단으로 유입될 수 있으며, 하부 그루브(19)의 상단으로 누설된 오일은 상부 그루브(19)의 하단으로 유입될 수 있으므로, 오일의 누설을 최소화할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 양방향 회전형 격자무늬 그루브 베어링을 구비한 스핀들 모터는 격자무늬의 그루브를 회전자부 또는 고정자부에 형성함으로써 양방향 회전시 유막을 형성하여 회전을 원할하게 함으로써 양방향 회전에 적합하게 된다. 본 발명에 따른 양방향 회전형 격자무늬 그루브 베어링을 구비한 스핀들 모터는 그루브가 격자무늬를 가지게 됨으로써 그루브에 유막 형성용 오일이 충분한 양으로 충진될 수 있으며, 오일 누설이 최소화 되어 오일 누설에 따른 베어링 및 회전기기의 수명저하를 방지할 수 있게 된다. 나아가, 본 발명에 따른 양방향 회전형 격자무늬 그루브 베어링을 구비한 스핀들 모터는 기존의 볼베어링보다 작은 공간에서 설치될 수 있으므로 소형의 회전기기에 적용되어 소형 회전기기를 소형화, 경량화할 수 있게 된다. 이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여 져야만 할 것이다.

도 1은 종래의 헤링본 그루브 베어링이 적용된 스핀들 모터를 나타내는 종단면도.

도 2는 도 1에 도시된 그루브를 확대하여 나타내는 종단면도.

도 3은 선 "A-A'"을 따라 절취하여 나타내는 그루브의 단면도.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 양방향 회전형 격자무늬 그루브 베어링이 적용된 스핀들 모터를 나타내는 종단면도.

도 5는 도 4에 도시된 그루브를 확대하여 나타내는 종단면도.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

2 : 턴테이블 4 : 회전요크

6 : 회전자 마그넷트 8 : 샤프트

9 : 빗살무늬 그루브 10 : 오일누설방지링

12 : 적층코아 14 : 코일

16 : 슬리브 18 : 고정자 지지부

19 : 격자무늬 그루브

Claims (2)

1. 저장매체가 안착되는 턴테이블을 아래에서 지지하는 회전자 요크와;

   상기 회전자 요크에 접착되는 마그네트 및 상기 턴테이블에 압입되는 샤프트로 이루어지는 회전자부와;

   코일이 감긴 적층코아 및 상기 적층코아를 지지하는 슬리브로 이루어지는 고정자부를;

   포함하여 구성되며,

   상기 샤프트의 외주면에 격자무늬의 그루브가 적어도 둘 이상 상호 이격하여 형성된 것을 특징으로 하는 양방향 회전형 격자무늬 그루브 베어링을 구비한 스핀들 모터.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 샤프트와 상기 슬리브 사이에는 유막 형성용 오일이 충진되는 것을 특징으로 하는 양방향 회전형 격자무늬 그루브 베어링을 구비한 스핀들 모터.