KR101101661B1 - 모터 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 모터 장치는 코일이 권선되는 코어를 구비하는 스테이터; 상기 코일과 상호 작용하는 전자기력을 발생시키도록 대향하는 마그네트를 가지며, 샤프트를 회전시키는 로터; 및 상기 샤프트가 내부에 수용되는 수용 홀이 형성되며, 내부면에 유체의 유동 경로를 제공하는 유체 순환홈이 형성되는 소결 슬리브;를 포함할 수 있다.

Description

모터 장치{motor device}
본 발명은 모터 장치에 관한 것으로서, 더욱 자세하게는 소결 슬리브의 가공이 용이하면서도 회전 특성을 높일 수 있는 모터 장치에 관한 것이다.
전기 모터는 전기적 에너지를 기계적 에너지로 변환하는 장치이며, 이는 공급되는 전원의 종류, 시동 방식의 종류, 회전자의 종류, 후레임, 브라켓트 등 외피 구조의 종류에 따라 다양하게 분류된다.
그리고, 상기의 방식에 의해 분류된 전기 모터는 전부 절연의 방식, 베어링 방식, 출력, 회전수, 전압, 주파수 등에 의해서 세분화된다.
일반적으로, 볼베어링이 채용된 모터는 샤프트와 마찰이 존재하고, 이로 인하여 소음과 진동이 발생한다. 이때, 발생되는 진동을 NRRO(Non Repeatable Run Out)이라고 하며, 이는 하드디스크의 트랙밀도를 높이는데 장애요인으로 작용한다.
반면에, 원심력에 의한 윤활유의 가동압만으로 샤프트의 축강성을 유지시키는 유체동압베어링이 구비된 스핀들모터는 윈심력을 기반으로 하기 때문에 금속마찰이 없고 고속회전일수록 안정감이 상승하여 소음과 진동의 발생이 적으며, 회전물의 고속회전이 볼베어링을 갖는 모터보다 순조롭기 때문에, 하이엔드용 광디스크장치, 자기디스크장치에 주로 적용된다.
이때, 일반적으로 소결에 의해서 제조되는 소결 슬리브는 프레스 공정에 의해서 유체의 순환 홀이 외경 측에 형성되게 된다.
따라서, 유체의 순환 홀이 외경 측에 형성되는 소결 슬리브를 사용하는 모터 장치는 상기 유체가 소결 슬리브의 외측의 순환 경로를 따라 순환하기 때문에 그 구조상 압력 손실을 증대시킬 수 밖에 없으며, 이에 따라 축계의 강성이 저하되고 더불어 소결 슬리브의 부상 높이도 저하되는 문제점이 발생된다. 그러므로, 이러한 문제점을 해결해야 할 기술들이 요구된다.
본 발명은 상술된 종래 기술의 문제를 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 축계 강성을 향상시키고, 소결 슬리브의 부상 높이를 높일 수 있는 모터 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명에 따른 모터 장치는 코일이 권선되는 코어를 구비하는 스테이터; 상기 코일과 상호 작용하는 전자기력을 발생시키도록 대향하는 마그네트를 가지며, 샤프트를 회전시키는 로터; 및 상기 샤프트가 내부에 수용되는 수용 홀이 형성되며, 내부면에 유체의 유동 경로를 제공하는 유체 순환홈이 형성되는 소결 슬리브;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 모터 장치의 상기 소결 슬리브는 소결 형성되는 재질인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 모터 장치의 상기 유체 순환 홈은 3개가 상기 수용 홀에 상기 샤프트를 중심으로 120도 이격되어 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 모터 장치의 상기 유체 순환 홈은 상기 샤프트와 수평한 방향으로 길게 연장되도록 형성되는 그루브 형상인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 모터 장치의 상기 유체 순환 홈은 그 단면이 반원형으로 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 모터 장치의 상기 수용 홀에는 일측에 형성되는 복수개의 래디얼 동압홈이 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 모터 장치의 상기 샤프트의 외측면에는 복수개의 래디얼 동압홈이 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 모터 장치는 상기 소결 슬리브의 외경에 대응하도록 중공이 형성되며, 상기 소결 슬리브를 내측에 전체적으로 수용하도록 형성되는 슬리브 하우징을 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 따른 모터 장치는 유체 순환 홈이 소결 슬리브의 수용 홀의 내측 면에 형성되므로 유체의 순환이 소결 슬리브의 내경 측에 이뤄지며, 이에 따라 축계의 강성이 향상되고, 소결 슬리브의 부상 높이를 증가시키는 효과가 있다. 또한, 본 발명은 소결 시에 소결 슬리브에 유체 순환 홈이 한번에 형성될 수 있으므로 그 제조가 용이하며 보다 경제적이라는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 장치를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 2는 도 1의 모터 장치에서 소결 슬리브를 설명하기 위한 평면도이다.
도 3은 도 1의 모터 장치에서 소결 슬리브를 단면한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 장치의 소결 슬리브에서 유체가 순환하는 것을 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
본 발명에 따른 모터 장치에 관하여 도 1 내지 도 4를 참조하여 좀 더 구체적으로 설명한다. 이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다.
다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 구성요소를 추가, 변경, 삭제 등을 통하여, 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본원 발명 사상 범위 내에 포함된다고 할 것이다.
또한, 각 실시예의 도면에 나타나는 동일 또는 유사한 사상의 범위 내의 기능이 동일한 구성요소는 동일 또는 유사한 참조부호를 사용하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 장치를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 1을 참조하면, 모터 장치는 모터 장치는 스테이터(110), 로터(120) 및 소결 슬리브(130)를 포함할 수 있다.
스테이터(110)는 전원인가 시 일정크기의 전자기력을 발생시키는 권선코일(112)을 구비하고, 상기 권선코일(112)이 적어도 하나의 폴(pole)을 중심으로 방사방향으로 감기는 복수개의 연장한 코어(114)를 구비하는 고정구조물이다.
로터(120)는 상기 스테이터(110)에 대하여 회전가능하게 구비되는 회전구조물이며, 상기 코어(114)와 일정간격을 두고 서로 대응하는 환고리형의 마그네트(122)를 외주면에 구비하는 컵상의 로터 케이스(160)를 갖추고, 상기 마그네트(122)는 원주방향으로 N극, S극이 교대로 착자되어 일정세기의 자기력을 발생시키는 영구자석으로 구비된다.
소결 슬리브(130)는 도 1에 도시한 바와 같이, 슬리브 하우징(152)에 몸체 하부단을 압입하여 조립될 수 있다. 이때, 상기 소결 슬리브(130)는 로터(120)와 일정크기의 간격을 두고 서로 대응하여 이들 사이에 습동면을 형성하는 회전지지부재를 의미할 수 있다.
도 2는 도 1의 모터 장치에서 소결 슬리브를 설명하기 위한 평면도이고, 도 3은 도 1의 모터 장치에서 소결 슬리브를 단면한 단면도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 소결 슬리브(130)에는 샤프트(140)가 결속되기 위한 수용 홀(131)이 형성될 수 있으며, 상기 수용 홀(131)의 내측면에는 복수개의 래디얼 동압홈(132)이 형성될 수도 있다.
여기서, 래디얼 동압홈(132)은 소결 슬리브(130)의 상부면과 축공의 내측면에 형성될 수 있다. 그리고, 축공의 내측면에 형성되는 래디얼 동압홈(132)은 중앙을 기준으로 상하부에 대칭적으로 제조될 수 있다. 또한, 래디얼 동압홈(132)의 형상은 헤링본(herringbon) 형상으로 형성될 수 있다. 그러나, 래디얼 동압홈(132)의 형상은 이에 한정되지 않는다.
그리고, 소결 슬리브(130)의 상부면에는 상부 홈(134)이 형성되는 데, 상기 상부 홈(134)은 스파이럴(spiral) 형상에 대응되게 형성될 수 있다.
이때, 유체 순환 홈(136)은 수용 홀(131)의 내측 면에 형성될 수 있으며, 3개가 상기 수용 홀(131)에 샤프트(140)를 중심으로 대략 120도 정도 이격되어 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다. 그러나, 유체 순환 홈(136)의 개수는 이에 한정되지 않으며, 설계자의 의도에 따라 다양하게 설정될 수 있다.
또한, 유체 순환 홈(136)은 샤프트(140)와 수평한 방향으로 길게 연장되도록 형성되는 그루브 형상일 수 있다.
이때, 유체 순환 홈(136)은 동일한 깊이를 가지도록 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않으며, 설계자의 의도에 따라 유체 순환 홈(136)이 그 두께를 달리하도록 형성될 수 있는 것이다. 또한, 유체 순환 홈(136)은 그 단면이 반원형으로 형성될 수 있으나, 각진 형상으로 형성될 수도 있다.
이하는, 도 1에서 도시된 구성들을 보다 구체적으로 설명하는 것이다.
샤프트(140)는 소결 슬리브(130)의 수용 홀(131)에 삽입되어 로터 케이스(160)와 함께 회전될 수 있으며, 상기 샤프트(140)의 상부면에는 로터 케이스(160)가 장착되는 것이다.
이때, 샤프트(140)는 회전 축방향으로 길게 형성될 수 있으며, 샤프트(140)의 상부 측면에는 스러스트 플레이트(142)가 형성되어 회전 시 발생되는 마찰력을 줄이게 된다.
베이스(150)는 내측에 샤프트(140) 및 소결 슬리브(130)가 압입되어 수용되도록 중공이 형성되며, 코어(114)가 상부에 안착되기 위한 안착면이 구비될 수 있다.
그리고, 슬리브 하우징(152)은 소결 슬리브(130)의 외경에 대응하도록 중공이 형성되며, 상기 소결 슬리브(130)를 내측에 전체적으로 수용하도록 형성될 수 있다. 이때, 슬리브 하우징(152)의 상부에는 스톱퍼(154)가 스러스트 플레이트(142)를 가압하도록 장착될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 장치의 소결 슬리브에서 유체가 순환하는 것을 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 4를 참조하면, 오일이나 공기와 같은 유체는 상기 로터(120)와 상기 소결 슬리브(130) 사이에 형성되는 간극으로 공급되어 래디얼 동압홈(132)에 채워지게 되며, 모터 구동 시 상기 소결 슬리브(130)에 형성된 래디얼 동압홈(132)에 채워진 유체는 강한 압력을 받아 유체막을 형성한다.
이로 인하여 상기 소결 슬리브(130)와 로터(120)사이의 습동면은 마찰부하를 최소화시키는 유체 마찰상태가 되어 소음 및 진동이 없는 모터회전구동이 이루어지는 것이다.
이때, 상기 유체는 소결 슬리브(130)와 샤프트(140) 사이에서 정체하지 않고 소결 슬리브(130)에 형성된 유체 순환 홈(136)으로 이동하므로 유체가 정체되지 않고 순환하게 되며, 이러한 현상에 의해서 모터 구동 시 유체와 모터의 사용 수명을 연장할 수 있다.
따라서, 본 실시예에 따른 모터 장치는 유체 순환 홈(136)이 소결 슬리브(130)의 수용 홀(131)의 내측 면에 형성되므로 유체의 순환이 소결 슬리브(130)의 수용 홀(131)의 내경 측에 이뤄지며, 이에 따라 축계의 강성이 향상되고, 소결 슬리브(130)의 부상 높이를 증가시키는 효과가 있다.
또한, 본 실시예는 소결 시에 소결 슬리브(130)에 유체 순환 홈(136)이 한번에 형성될 수 있으므로 그 제조가 용이하며 보다 경제적이라는 효과가 있다.
110.... 스테이터 112.... 권선코일
114.... 코어 120.... 로터
122.... 마그네트 130.... 소결 슬리브
131.... 수용 홀 132.... 래디얼 동압홈
134.... 상부 홈 136.... 유체 순환 홈
140.... 샤프트 142.... 스러스트 플레이트
150.... 베이스 152.... 슬리브 하우징
160.... 로터 케이스

Claims (7)

  1. 코일이 권선되는 코어를 구비하는 스테이터;
    상기 코일과 상호 작용하는 전자기력을 발생시키도록 대향하는 마그네트를 가지며, 샤프트를 회전시키는 로터; 및
    상기 샤프트가 내부에 수용되는 수용 홀이 형성되며, 내부면에 유체의 유동 경로를 제공하는 유체 순환홈이 형성되는 소결 슬리브;
    를 포함하는 모터 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유체 순환 홈은,
    3개가 상기 수용 홀에 상기 샤프트를 중심으로 120도 이격되어 형성되는 것을 특징으로 하는 모터 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 유체 순환 홈은,
    상기 샤프트와 수평한 방향으로 길게 연장되도록 형성되는 그루브 형상인 것을 특징으로 하는 모터 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 유체 순환 홈은,
    그 단면이 반원형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 모터 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 수용 홀에는 일측에 형성되는 복수개의 래디얼 동압홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 모터 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 샤프트의 외측면에는 복수개의 래디얼 동압홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 모터 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 소결 슬리브의 외경에 대응하도록 중공이 형성되며, 상기 소결 슬리브를 내측에 전체적으로 수용하도록 형성되는 슬리브 하우징을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 장치.
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