KR101091345B1 - 척 부재를 포함한 스핀들 모터 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 스핀들 모터는, 디스크가 안착되는 로터 요크 또는 턴테이블이 결합되는 회전축; 상기 회전축과 동중심으로 결합되는 클램프 케이스; 상기 클램프 케이스에 결합되는 것으로, 탄성 변형됨으로써 상기 디스크를 척킹하는 복수의 척킹 아암부가 방사상으로 돌출되는 척 부재; 를 포함한다.

Description

척 부재를 포함한 스핀들 모터{SPINDLE MOTOR INCLUDING A CHUCK MEMBER}
본 발명은 스핀들 모터에 관한 것으로서, 종래의 디스크를 척킹하는 척킹 암과 척킹 암의 탄성력을 제공하는 탄성 스프링을 일체화함으로써 구조를 개선한 척 부재를 포함한 스핀들 모터에 관한 것이다.
스핀들 모터는 고정자에 결합되어 회전하는 로터 요크를 포함하며, 특히 디스크를 클램핑하는 클램퍼나 디스크를 탑재하는 턴테이블의 설치 공간이 부족한 슬림형 광기기 장치에서는 디스크가 로터 요크의 상면에 직접 탑재되고, 회전축과 결합하는 로터 요크의 상측에 디스크의 클램핑을 위한 클램프 케이스가 마련된다.
종래의 클램프 케이스는 진퇴 가능하도록 복수로 설치되어 디스크를 클램핑하는 척킹 암(chucking arm)과, 척킹 암을 탄성 지지하는 탄성 스프링을 별개의 부품으로 설치하는 구조로 되어 있다. 그러나, 부품수의 많아지며 조립에 곤란성이 있으므로 대량 생산에 걸림돌이 된다.
본 발명은 상술한 문제점을 개선하기 위한 것으로서, 종래의 디스크를 척킹하는 척킹 암과 척킹 암의 탄성력을 제공하는 탄성 스프링을 일체화함으로써 구조를 개선한 척 부재를 포함한 스핀들 모터를 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
일 실시예로서, 본 발명의 스핀들 모터는, 디스크가 안착되는 로터 요크 또는 턴테이블이 결합되는 회전축; 상기 회전축과 동중심으로 결합되는 클램프 케이스; 상기 클램프 케이스에 결합되는 것으로, 탄성 변형됨으로써 상기 디스크를 척킹하는 복수의 척킹 아암부가 방사상으로 돌출되는 척 부재; 를 포함한다.
일 실시예로서, 본 발명의 스핀들 모터는, 디스크가 안착되는 로터 요크 또는 턴테이블이 결합되는 회전축; 상기 회전축과 동중심으로 결합되는 클램프 케이스; 탄성 변형에 의하여 상기 디스크를 척킹하는 복수의 척킹 아암부가 일정 각도로 배열되는 척 부재; 를 포함하며, 상기 척킹 아암부는 상기 클램프 케이스에 고정되는 링부의 외측으로 돌출된 외팔보 형상으로서, 탄성 변형시 상기 클램프 케이 스에 형성된 수용홈을 통하여 출입되면서 상기 디스크의 내주를 가압한다.
본 발명에 따르면 단일 부품인 척 부재로써 디스크를 착탈시킬 수 있으므로 종래에 여러 복합 부품을 대체할 수 있고, 부품수 절감으로 인한 제조 원가 및 공정수를 단축시킬 수 있으며 대량 생산에 유리하다.
또한, 단일 부품으로 척 부재가 마련되므로, 고장 발생율이 적고, 척 부재가 금속 재질로 마련되는 경우 마모에 강하여 제품 신뢰성이 향상된다.
광디스크 드라이브(ODD, Optical disk drive)는 CD, DVD, BD 등의 광디스크에 동심형의 트랙으로 마련된 기록면에 정보를 기록하거나, 기록면에서 정보를 읽어 들이는 장치이다. 이러한 광디스크 드라이브는 광디스크를 고속으로 회전시키는 스핀들 모터와, 광디스크의 반경 방향으로 이동하면서 광디스크의 기록면에 빔을 조사하여 정보를 기록하거나 읽어 들이는 광픽업을 포함한다.
노트북 컴퓨터와 같은 슬림형 단말기에 적용되는 광디스크 드라이브의 경우, 제품의 박형화를 위해 그 두께를 줄이기 위한 연구가 이루어지고 있다. 슬림형 광디스크 드라이브를 구현하기 위해서는 스핀들 모터의 두께를 줄일 필요가 있다. 후술하는 도 1 내지 도 3은 슬림형 광디스크 드라이브에 최적화된 스핀들 모터의 실시예를 도시한다.
한편, 데스크탑 컴퓨터에 적용되는 광디스크 드라이브의 경우, 스핀들 모터와 별개의 부품으로서 디스크를 클램핑하는 클램퍼가 마련된다. 그러나, 경우에 따라서는 별개의 부품인 클램퍼를 생략하고 클램퍼 기능을 하는 부재를 스핀들 모터와 일체화시킬 필요가 있다. 후술하는 도 4는 데스크탑용 광디스크 드라이브에 최적화된 스핀들 모터의 실시예를 도시한다.
스핀들 모터는 반도체 소자의 정류에 의하여 구동하는 BLDC 모터의 일종으로, 고정도의 회전특성이 있다. 스핀들 모터는 회로기판이 결합된 베이스 플레이트 위에 고정자가 설치되고, 고정자에 회전 가능하게 결합되는 회전축에 로터 요크가 결합되는 구조로 이루어진다. 로터 요크의 상부에는 로터 요크에 탑재되는 광디스크의 중심이 회전축의 중심과 일치하도록 광디스크를 지지하는 척킹 암이 설치된다.
이에 한정되지 않고 디스크 안착을 위한 턴테이블이 로터 요크와 별개로 회전축에 결합되는 경우 턴테이블에 척킹 암을 설치할 수도 있다.
상술한 모든 구조의 스핀들 모터는 코일에 전류가 인가되면 코어가 자화되어 마그네트에 전자기력을 작용한다. 이러한 코어와 마그네트의 전자기적인 작용에 의해 로터 및 회전축이 수천 rmp 또는 수만 rpm으로 고속 회전할 수 있다. 광디스크가 고속으로 회전할 때, 광디스크를 척킹 암이 잡고 있으므로 광디스크는 로터 요크에서 이탈되지 못한다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.
이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있으며, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있고, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.
도 1은 본 발명의 스핀들 모터의 조립 사시도이다. 도 2는 본 발명의 스핀들 모터의 분해 사시도이다. 도 3은 도 1의 절단선 I-I'에 대한 측단면도이다. 도 1 내지 도 3을 함께 참조하며, 본 발명의 스핀들 모터의 구성 및 작용을 상세히 설명한다.
도시된 스핀들 모터는 회전축, 로터 요크(100), 클램프 케이스(200), 척 부재(300)를 포함한다. 도시된 슬림 타입의 스핀들 모터에 한정되지 않고, 도시하지 않은 스핀들 모터로서 로터 요크와 별개로 턴테이블이 마련되는 경우 턴테이블의 디스크 안착 부위에 상기 클램프 케이스(200), 척 부재(300)가 마련될 수 있다.
클램프 케이스(200)는 회전축(110)과 동중심으로 결합되며 회전축(110)과 함께 회전된다. 즉, 클램프 케이스(200)는 스핀들 모터의 종류에 불문하고 디스크 안착 부위에 장착되어 척 부재(300)의 고정 부재가 되고 디스크의 내주 중심을 센터링하는 것이면 어떠한 형태이든 본 발명의 클램프 케이스(200)가 될 수 있다.
이러한 클램프 케이스(200)는 도시된 바와 같이 로터 요크(100)의 결합관(120)의 외주에 장착되거나, 도시되지는 않았지만 턴테이블이 마련되는 경우 클램프 케이스(200)가 턴테이블에 고정되거나 회전축(110)에 직접 고정될 수 있다.
한편, 회전축(110)은 로터 요크(100)의 회전 중심이 된다. 로터 요크(100)는 고정자와 대면되는 마그네트가 장착되며, 회전축과 결합되고, 디스크가 상면에 장 착된다. 로터 요크(100) 내주에 돌출된 결합관(120)이 회전축(110)에 압입 또는 본딩됨으로써 로터 요크(100)가 회전축(110)에 고정된다.
클램프 케이스(200)는 디스크의 내주에 대면되며 척 부재(300)의 디스크를 척킹하는 부분이 출입되는 수용홈(210)을 구비한다. 클램프 케이스(200)는 결합 구멍(290)을 포함한다. 결합 구멍(290)이 회전축(110)의 외주에 고정된 결합관(120)의 외주에 끼워짐으로써 클램프 케이스(200)가 고정된다.
척 부재(300)는 축대칭 형상이며, 스스로 탄성 변형됨으로써 디스크를 척킹한다. 종래의 척킹 수단은 디스크에 맞물리는 척킹 아암과 척킹 아암에 탄성력을 제공하는 탄성 스프링을 별개의 부품으로 포함하는 구조이지만, 본 발명의 척 부재(300)는 이들을 일체화하여 단일 부품으로 구성하였다. 따라서, 조립성 및 양산성이 개선되고, 품질 불량이 억제되며 제품 단가를 낮출 수 있다.
척 부재(300)는 금속 또는 합성 수지 재질의 평판을 절곡시켜 형성된다. 척 부재(300)는 링부(310)와, 연장부(330)와, 척킹 아암부(340)와, 후크부(320)를 포함한다. 척킹 아암부(340)는 스핀들 모터의 회전 중심으로부터 방사상으로 돌출되며, 수용홈(210)을 통하여 출입되면서 디스크 내주를 척킹/언척킹한다.
즉, 척킹 아암부(340)는 클램프 케이스(200)에 고정되는 링부(310)의 외측으로 돌출된 외팔보 형상으로서, 탄성 변형시 수용홈(210)을 통하여 출입되면서 디스크의 내주를 가압한다.
링부(310)는 척 부재(300)의 중앙 부분의 몸체에 해당하며, 회전축(110)이 관통되도록 중앙이 개구되고, 클램프 케이스(200)와 로터 요크(100) 사이에 끼워져 밀착 고정된다.
연장부(330)는 링부(310)의 외측으로 적어도 3개 이상 연장된다. 이는 디스크의 내주를 적어도 3점 이상의 접촉점에서 지지하기 위함이다. 연장부(330)는 후술하는 척킹 아암부(340)에 탄성력을 제공하며 링부(310)와 척킹 아암부(340)를 연결하는 부분에 해당한다.
척킹 아암부(340)는 연장부(330)를 절곡시킨 것으로, 디스크를 척킹한다. 이와 같이 디스크를 척킹하는 부분은 한 변이 열린 삼각형 형상의 측면 형상을 갖는다.
즉, 척킹 아암부(340)에는, 연장부(330)에서 수직으로 상향 절곡된 제1경사면(341)과, 여기에 연결된 제2경사면(342)이 마련되며 이들은 소정의 각도를 이루고 연결된다. 제1경사면(341)은 디스크를 분리하는 방향으로 경사지고, 제2경사면(342)은 디스크를 장착하는 방향으로 경사진다.
후크부(320)는 링부(310)의 내측으로 돌출되며 클램프 케이스(200)에 링부(310)를 단단히 고정시키는 역할을 한다.
도 4는 본 발명의 스핀들 모터의 다른 실시예를 도시한 측단면도이다. 도 4에 도시된 바와 같이 데스크탑용 광디스크 드라이브에 최적화된 스핀들 모터(400)는 베이스 플레이트(410), 스테이터(420), 로터(430), 회전축(440) 및 베어링 하우징(450)을 포함한다. 상기 실시예의 스핀들 모터(400)를 채용하면 종래에 턴테이블의 상면에 착탈 가능하게 배치되어 턴테이블에 접촉 분리됨으로써 디스크를 클램핑 하는 클램핑 부품을 생략할 수 있게 된다.
베이스 플레이트(410)의 상면에는 회로기판(415)이 결합된다. 베이스 플레이트(410)에는 베이스 플레이트(410)를 관통하여 베어링 하우징(450)이 결합된다. 스테이터(420)는 베어링 하우징(450)에 고정되고, 로터(430)는 회전축(440)과 결합된다. 회전축(440)은 베어링 하우징(450)의 내부에 배치되는 베어링(460)에 회전 가능하게 지지된다.
스테이터(420)는 베어링 하우징(450)에 고정되는 코어(421)와 코어(421)에 권취되는 코일(422)을 포함한다. 로터(430)는 회전축(440)에 결합되는 로터 요크(431)와 로터 요크(431)의 안쪽 둘레에 배치되는 마크네트(432)를 포함한다. 로터 요크(431)의 중앙에는 회전축(440)이 압입되는 결합구멍(433)이 마련된다. 로터 요크(431)의 상면에는 디스크가 안착되는 턴테이블(434)이 마련된다.
코일(422)에 전류가 인가되면 스테이터(420)와 마그네트(432) 사이에 발생하는 전자기력에 의해 로터(430)가 회전축(440)과 함께 회전한다.
코어(421)는 베어링 하우징(450)으로 고정된다. 베어링 하우징(450)의 내부에는 베어링 수용홈(451) 및 스러스트 플레이트 수용홈(452)이 마련된다. 베어링 수용홈(451)에는 베어링(460)이 삽입되고, 스러스트 플레이트 수용홈(452)에는 스러스트 플레이트(454)가 배치된다.
스러스트 플레이트(454)는 회전축(440)과 베어링 하우징(450) 사이의 마찰 발생을 방지하고 회전축(440)의 수직 하중을 지지하기 위한 것으로, 회전축(440)의 하단과 베어링 하우징(450)의 바닥면 사이에 개재된다. 스러스트 플레이트 수용 홈(452)의 폭은 베어링 수용홈(451)의 폭보다 작다.
베어링 수용홈(451)과 스러스트 플레이트 수용홈(452)의 사이에는 스토퍼 안착부(453)가 마련된다. 스토퍼 안착부(453)에는 와셔 형상의 스토퍼(Stopper)(455)가 놓여진다. 스토퍼(455)는 디스크의 회전시 회전축(440)이 들떠서 베어링(460)을 이탈하는 것을 방지한다. 스토퍼(455)는 회전축(440)의 스토퍼 홈(449) 및 베어링(460)의 하단부에 걸림으로써 회전축(440)의 들뜸을 억제한다.
베어링(460)의 내주에는 회전축(440)이 관통된다. 베어링(460)의 내주면과 회전축(440)의 외주면 사이에는 미세한 갭이 형성되며 여기에 오일이 수용된다. 갭 공차의 범위는 회전축의 회전을 방해하지 않고 회전축의 축 흔들림이나 런 아웃 사양을 만족시킬 수 있는 범위에서 결정된다.
클램프 케이스(200)는 디스크의 내주에 대면되며 척 부재(300)의 디스크를 척킹하는 부분이 출입되는 수용홈(210)을 구비한다. 클램프 케이스(200)는 결합 구멍(290)을 포함한다. 결합 구멍(290)이 회전축(410)의 외주에 끼워짐으로써 클램프 케이스(200)가 고정된다. 도시되지는 않았지만 클램프 케이스(200)가 턴테이블(434)에 고정되는 실시예도 가능하다.
척 부재(300)는 금속 또는 합성 수지 재질의 평판을 절곡시켜 형성된다. 척 부재(300)는 링부(310)와, 연장부(330)와, 척킹 아암부(340)와, 후크부(320)를 포함하며, 그 구성 및 작용은 도 1 내지 도 3에서 이미 설명한 것과 동일하다.
이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 스핀들 모터의 조립 사시도이다.
도 2는 본 발명의 스핀들 모터의 분해 사시도이다.
도 3은 도 1의 절단선 I-I'에 대한 측단면도이다.
도 4는 본 발명의 스핀들 모터의 다른 실시예를 도시한 측단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100...로터 요크 200...클램프 케이스
210...수용홈 300...척 부재
310...링부 320...후크부
330...연장부 340...척킹 아암부
341...제1경사면 342...제2경사면

Claims (8)

  1. 디스크가 안착되는 로터 요크에 결합되는 회전축;
    상기 로터 요크와 동축을 이루도록 상기 로터 요크 상에 배치되며 상기 회전축에 결합되는 클램프 케이스;
    상기 로터 요크 상에 배치되고 상기 클램프 케이스에 결합되며, 탄성 변형됨으로써 상기 디스크를 척킹하는 복수의 척킹 아암부가 방사상으로 돌출되는 척 부재; 를 포함하며,
    상기 척 부재는, 상기 회전축이 관통되도록 중앙이 개구되며 상기 클램프 케이스로 눌려지는 링부와, 상기 링부의 외측으로 적어도 3개 이상 연장되는 연장부를 포함하며, 상기 척킹 아암부는 상기 연장부를 절곡시켜 형성되고,
    상기 척킹 아암부는, 상기 디스크를 분리하는 방향으로 경사진 제1경사면과,상기 제1경사면과 연결되며 상기 디스크를 장착하는 방향으로 경사진 제2경사면을 포함하며, 상기 링부의 내측면에는 상기 링부의 내측으로 돌출되어 상기 클램프 케이스에 고정되는 후크부를 포함하는 스핀들 모터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 척 부재는, 금속 또는 합성 수지 재질의 평판을 절곡시켜 형성되는 스핀들 모터.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 척킹 아암부의 측면 형상은 한 변이 열린 삼각형인 스핀들 모터.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 척 부재는 상기 척킹 아암부가 일정 각도로 배열된 축대칭 형상인 스핀들 모터.
  8. 디스크가 안착되는 로터 요크 결합되는 회전축;
    상기 로터 요크와 동축을 이루도록 상기 로터 요크 상에 배치되며 상기 회전축에 결합되는 클램프 케이스;
    상기 로터 요크 상에 배치되고 탄성 변형에 의하여 상기 디스크를 척킹하는 복수의 척킹 아암부가 일정 각도로 배열되는 척 부재; 를 포함하며,
    상기 척킹 아암부는 상기 클램프 케이스에 고정되는 링부의 외측으로 돌출된 외팔보 형상으로서, 탄성 변형시 상기 클램프 케이스에 형성된 수용홈을 통하여 출입되면서 상기 디스크의 내주를 가압하며,
    상기 척 부재는, 상기 회전축이 관통되도록 중앙이 개구되며 상기 클램프 케이스로 눌려지는 링부와, 상기 링부의 외측으로 적어도 3개 이상 연장되는 연장부를 포함하며, 상기 척킹 아암부는 상기 연장부를 절곡시켜 형성되고,
    상기 척킹 아암부는, 상기 디스크를 분리하는 방향으로 경사진 제1경사면과,상기 제1경사면과 연결되며 상기 디스크를 장착하는 방향으로 경사진 제2경사면을 포함하며, 상기 링부의 내측면에는 상기 링부의 내측으로 돌출되어 상기 클램프 케이스에 고정되는 후크부를 포함하는 스핀들 모터.
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