KR101300312B1

KR101300312B1 - 스핀들 모터

Info

Publication number: KR101300312B1
Application number: KR1020110077009A
Authority: KR
Inventors: 유창조
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2011-08-02
Filing date: 2011-08-02
Publication date: 2013-08-28
Also published as: KR20130015159A; JP2013032830A; US20130033137A1; JP5326161B2

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터는 베이스부재에 고정 설치되는 하부 스러스트부재와, 상기 하부 스러스트부재와 상기 베이스부재 중 적어도 하나에 고정 설치되는 샤프트와, 상기 하부 스러스트 부재의 상부에 배치되며, 상기 샤프트에 회전 가능하게 설치되는 슬리브와, 상기 슬리브에 결합되어 상기 슬리브와 연동하여 회전되는 로터 허브와, 상기 샤프트의 상단부에 고정 설치되며, 상기 슬리브와 함께 기액계면을 형성하는 상부 스러스트부재 및 상기 상부 스러스트부재의 상부에 배치되도록 상기 샤프트에 고정 설치되는 덮개부재를 포함하며, 상기 상부 스러스트부재는 저면이 상기 샤프트와의 체결 강도를 향상토록 상기 샤프트의 상면에 지지되며, 상면이 상기 덮개부재에 의해 가압되는 단턱부를 구비하며, 상기 슬리브의 내주면과 상기 샤프트의 외주면은 소정 간격 이격 배치되어 베어링 간극을 형성하며, 상기 샤프트는 외주면으로부터 만입 형성되어 상기 베어링 간극에 충진된 윤활유체가 두 부분으로 분리되어 제1,2 기액계면을 형성토록 단면이 'V'자 형상을 가지는 만입홈을 구비하며, 상기 슬리브는 상기 만입홈에 대향 배치되어 상기 만입홈과 상기 슬리브의 외부를 연통시키는 연통홀을 구비하고, 상기 상부 스러스트 부재의 돌출부 내주면과 상기 슬리브의 상단부에 형성되는 경사부에 의해 형성되는 공간에 제3 기액계면이 형성되며, 상기 상부 스러스트 부재의 외주면과 상기 로터 허브의 내주면은 윤활유체의 증발을 억제토록 래버린스 실을 형성할 수 있다.

Description

스핀들 모터{Spindle motor}

본 발명은 스핀들 모터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 축 고정형의 스핀들 모터에 관한 것이다.

서버(server)용의 하드디스크(hard disk) 구동 장치 등의 정보 기록 재생 장치에는 내충격성이 강한 축을 하드디스크(hard disk) 구동장치의 박스에 고정한 소위 축 고정형의 스핀들 모터가 일반적으로 탑재된다.

즉, 서버용의 하드디스크 구동 장치에 탑재되는 스핀들 모터에는 외부 충격에 의해 서버에 기록되는 정보가 파손 및 기록/판독을 할 수 없는 상태로 되는 것을 방지하기 위하여 샤프트가 고정 설치된다.

이와 같이, 고정형 샤프트가 설치되는 경우, 윤활유체가 충진되는 유체 동압 베어링 어셈블리를 구성하기 위해서는 일반적으로 2개의 슬리브와, 2개의 고정부재, 그리고 고정부재의 상,하부를 차폐하기 위한 2개의 커버 등이 필요하다. 다시 말해, 고정 설치되는 샤프트를 구비하는 유체 동압 베어링 어셈블리를 구성하기 위해서는 많은 구성부품이 필요하다. 이와 같이 많은 구성부품이 필요하기 때문에 제조비용 증대의 문제가 있다.

더하여, 최근에는 고정형 샤프트를 구비하는 스핀들 모터의 회전특성 향상에 대한 기술 개발이 필요한 실정이며, 이를 위해 베어링 스팬의 길이를 증가시키는 구조의 개발이 절실히 필요하다.

본 발명은 회전특성을 향상시킬 수 있는 스핀들 모터를 제공하는 것을 목적으로 한다. 즉, 베어링 스팬의 길이를 증가시켜 회전특성을 향상시킬 수 있는 동시에 샤프트와 스러스트 부재의 체결강도의 저하를 억제할 수 있는 스핀들 모터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 슬리브의 상단부에는 상기 상부 스러스트부재와 함께 기액계면을 형성토록 상부측의 외경이 하부측의 외경보다 크게 형성되는 경사부를 가질 수 있다.

상기 상부 스러스트부재는 내부면이 상기 샤프트에 접합되는 바디와, 상기 바디로부터 연장 형성되어 상기 경사부와 함께 기액계면을 형성하는 돌출부 및 상기 바디의 내부면으로부터 반경방향 내측으로 연장 형성되는 상기 단턱부를 구비할 수 있다.

삭제

상기 로터 허브는 상기 상부 스러스트부재가 내부에 삽입 배치되는 삽입부를 형성하는 로터 허브 바디와, 상기 로터 허브 바디의 가장자리로부터 연장 형성되어 내부면에 마그넷 어셈블리가 장착되는 장착부 및 상기 장착부의 끝단으로부터 반경방향 외측을 향해 연장 형성되는 연장부를 구비할 수 있다.

상기 상부 스러스트부재의 외부면과 상기 상부 스러스트부재의 외부면에 대향 배치되는 상기 로터 허브의 내부면은 0.3mm 이하의 간극을 형성할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 스핀들 모터는 베이스부재에 고정 설치되는 하부 스러스트부재와, 상기 하부 스러스트부재와 상기 베이스부재 중 적어도 하나에 고정 설치되는 샤프트와, 상기 하부 스러스트 부재의 상부에 배치되며, 상기 샤프트에 회전 가능하게 설치되는 슬리브와, 상기 슬리브에 결합되어 상기 슬리브와 연동하여 회전되는 로터 허브와, 상기 샤프트의 상단부에 고정 설치되며, 상기 슬리브와 함께 기액계면을 형성하는 상부 스러스트부재 및 상기 상부 스러스트부재의 상부에 배치되도록 상기 샤프트에 고정 설치되는 덮개부재를 포함하며, 상기 샤프트의 상단부에는 상기 스러스트부재와의 체결 강도를 향상토록 상기 상부 스러스트부재의 저면을 지지하는 단차부가 구비되며, 상기 슬리브의 내주면과 상기 샤프트의 외주면은 소정 간격 이격 배치되어 베어링 간극을 형성하며, 상기 샤프트는 외주면으로부터 만입 형성되어 상기 베어링 간극에 충진된 윤활유체가 두 부분으로 분리되어 제1,2 기액계면을 형성토록 단면이 'V'자 형상을 가지는 만입홈을 구비하며, 상기 슬리브는 상기 만입홈에 대향 배치되어 상기 만입홈과 상기 슬리브의 외부를 연통시키는 연통홀을 구비하고, 상기 상부 스러스트 부재의 돌출부 내주면과 상기 슬리브의 상단부에 형성되는 경사부에 의해 형성되는 공간에 제3 기액계면이 형성되며, 상기 상부 스러스트 부재의 외주면과 상기 로터 허브의 내주면은 윤활유체의 증발을 억제토록 래버린스 실을 형성할 수 있다.

상기 상부 스러스트부재는 상면이 상기 샤프트의 상면보다 높게 배치되어 상기 덮개부재에 의해 가압될 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스핀들 모터는 베이스부재에 고정 설치되는 하부 스러스트부재와, 상기 하부 스러스트부재와 상기 베이스부재 중 적어도 하나에 고정 설치되는 샤프트와, 상기 하부 스러스트 부재의 상부에 배치되며, 상기 샤프트에 회전 가능하게 설치되는 슬리브와, 상기 슬리브에 결합되어 상기 슬리브와 연동하여 회전되는 로터 허브와, 상기 샤프트의 상단부에 고정 설치되며, 상기 슬리브와 함께 기액계면을 형성하는 상부 스러스트부재 및 상기 상부 스러스트부재의 상부에 배치되도록 상기 샤프트에 고정 설치되는 덮개부재를 포함하며, 상기 샤프트와 상면과 상기 상부 스러스트부재의 상면은 동일한 평면에 배치되어 상기 덮개부재에 의해 가압되며, 상기 슬리브의 내주면과 상기 샤프트의 외주면은 소정 간격 이격 배치되어 베어링 간극을 형성하며, 상기 샤프트는 외주면으로부터 만입 형성되어 상기 베어링 간극에 충진된 윤활유체가 두 부분으로 분리되어 제1,2 기액계면을 형성토록 단면이 'V'자 형상을 가지는 만입홈을 구비하며, 상기 슬리브는 상기 만입홈에 대향 배치되어 상기 만입홈과 상기 슬리브의 외부를 연통시키는 연통홀을 구비하고, 상기 상부 스러스트 부재의 돌출부 내주면과 상기 슬리브의 상단부에 형성되는 경사부에 의해 형성되는 공간에 제3 기액계면이 형성되며, 상기 상부 스러스트 부재의 외주면과 상기 로터 허브의 내주면은 윤활유체의 증발을 억제토록 래버린스 실을 형성할 수 있다.

본 발명에 따르면, 상부 스러스트부재에 구비되는 단턱부를 통해 샤프트와 상부 스러스트부재의 체결강도를 향상시킬 수 있으므로, 상부 스러스트부재의 두께를 감소시킬 수 있다.

이에 따라, 상부 스러스트부재의 두께가 감소만큼 베어링 스팬의 길이를 증가시킬 수 있으므로, 회전특성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터를 나타내는 개략 단면도이다.
도 2는 도 1의 A 부를 나타내는 확대도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 슬리브와 상부 스러스트부재를 나타내는 부분 절개 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터의 작동을 설명하기 위한 설명도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스핀들 모터를 나타내는 개략 단면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스핀들 모터를 나타내는 개략 단면도이다.

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 제안한 수 있을 것이나, 이 또한 본원 발명 사상 범위 내에 포함된다고 할 것이다.

또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터를 나타내는 개략 단면도이고, 도 2는 도 1의 A 부를 나타내는 확대도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 슬리브와 상부 스러스트부재를 나타내는 부분 절개 분해 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터의 작동을 설명하기 위한 설명도이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터(100)는 베이스부재(110), 하부 스러스트부재(120), 샤프트(130), 슬리브(140), 로터 허브(150), 상부 스러스트부재(160) 및 덮개부재(170)를 포함하여 구성될 수 있다.

베이스부재(110)는 로터 허브(150)와 함께 소정 공간를 형성토록 장착홈(112)을 구비할 수 있다. 그리고, 베이스부재(110)는 축방향 상부측으로 연장 형성되어 외주면에 스테이터 코어(102)가 설치되는 결합부(114)를 구비할 수 있다.

또한, 결합부(114)의 외주면에는 스테이터 코어(102)가 안착되어 설치될 수 있도록 안착면(114a)이 구비될 수 있다. 그리고, 결합부(114)에 안착된 스테이터 코어(102)는 상기한 베이스부재(110)의 장착홈(112) 상부에 배치될 수 있다.

하부 스러스트부재(120)는 베이스부재(110)에 고정 설치된다. 즉, 하부 스러스트부재(120)는 결합부(114)에 삽입 설치되며, 보다 상세하게는 하부 스러스트부재(120)의 외주면이 결합부(114)의 내주면에 접합되도록 설치될 수 있다.

한편, 하부 스러스트부재(120)는 내부면이 샤프트(130)에 고정 설치되며 외부면이 베이스부재(110)에 고정 설치되는 원반부(122)와, 원반부(122)로부터 축방향 상측으로 연장 형성되는 연장부(124)를 구비할 수 있다.

즉, 하부 스러스트부재(120)는 중공을 가진 컵 형상을 가질 수 있다. 즉, 단면이 'ㄴ' 자 형상을 가지도록 형성될 수 있다.

또한, 원반부(122)에는 샤프트(130)의 설치를 위한 설치홀(122a)이 형성될 수 있으며, 샤프트(130)는 설치홀(122a)에 삽입 장착된다.

여기서, 먼저 방향에 대한 용어를 정의하면, 축 방향은 도 1에서 볼 때, 상,하 방향, 즉 샤프트(130)의 하부측으로부터 상부측을 향하는 방향 또는 샤프트(130)의 하부측으로부터 상부측을 향하는 방향을 의미하고, 반경 방향은 도 1에서 볼 때, 좌,우 방향, 즉 샤프트(130)로부터 로터 허브(150)의 외주면을 향하는 방향 또는 로터 허브(150)의 외주면으로부터 샤프트(130)를 향하는 방향을 의미하고, 원주 방향은 로터 허브(150)의 외주면을 따라 회전되는 방향을 의미한다.

그리고, 하부 스러스트부재(120)는 베이스부재(110)와 함께 고정부재, 즉 스테이터에 포함된다.

한편, 하부 스러스트부재(120)의 외부면은 베이스부재(110)의 내부면에 접착제 또는/및 용접에 의해 접합될 수 있다. 다시 말해, 하부 스러스트부재(120)의 외부면은 베이스부재(110)의 결합부(114) 내부면에 고정 접합된다.

또한, 하부 스러스트부재(120)의 상면 또는 슬리브(140)의 저면 중 적어도 하나에는 스러스트 유체 동압을 발생시키기 위한 스러스트 동압 그루브(미도시)가 형성될 수 있다.

더하여, 하부 스러스트부재(120)는 윤활유체가 누설되는 것을 방지하기 위한 실링부재의 역할을 동시에 수행할 수 있다.

샤프트(130)는 하부 스러스트부재(120)와 베이스부재(110) 중 적어도 하나에 고정 설치된다. 즉, 샤프트(130)의 하단부가 하부 스러스트부재(120)의 원반부(122)에 형성된 설치홀(122a)에 삽입되도록 설치될 수 있다.

또한, 샤프트(130)의 하단부는 원반부(122)의 내부면과 접착제 또는/및 용접에 의해 접합될 수 있다. 이에 따라, 샤프트(130)가 고정될 수 있는 것이다.

다만, 본 실시예에서는 샤프트(130)가 하부 스러스트 부재(120)에 고정 설치되는 경우를 예로 들어 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않으며 샤프트(130)는 베이스부재(110)에 고정 설치될 수도 있을 것이다.

한편, 샤프트(130)도 상기 하부 스러스트부재(120), 베이스부재(110)와 함께 고정부재, 즉 스테이터에 포함되는 구성이다.

그리고, 샤프트(130)는 외주면으로부터 만입 형성되어 베어링 간극(B1,B2)에 충진된 윤활유체를 두 부분으로 분리시키는 만입홈(132)을 구비한다. 만입홈(132)의 단면 형상은 'V'자 형상을 가질 수 있다.

만입홈(132)은 슬리브(140)의 내부면과 함께 기액계면(즉, 윤활유체와 공기와의 계면)이 형성되도록 하는 역할을 수행한다.

이에 대한 자세한 사항은 후술하기로 한다.

한편, 샤프트(130)의 상면에는 덮개부재(170)가 고정 설치될 수 있도록 결합수단(190), 예를 들어 나사가 체결되는 나사부(134)가 구비될 수 있다.

슬리브(140)는 샤프트(130)에 회전 가능하게 설치될 수 있다. 이를 위해 슬리브(140)는 샤프트(130)가 삽입되는 관통홀(141)을 구비할 수 있다. 한편, 슬리브(140)가 샤프트(130)에 설치되는 경우 슬리브(140)의 내주면과 샤프트(130)의 외주면은 소정 간격 이격 배치되어 베어링 간극(B1,B2)를 형성한다.

그리고, 이 베어링 간극(B1,B2)에 윤활유체가 충진된다.

여기서, 베어링 간극(B1,B2)에 대하여 보다 자세하게 살펴보면, 베어링 간극(B1,B2)은 상부 베어링 간극(B1)과 하부 베어링 간극(B2)로 구성될 수 있다. 그리고, 상부 베어링 간극(B1)은 샤프트(130)의 상단부와 슬리브(140)의 상단부에 의해 형성되는 공간, 그리고 슬리브(140)의 상단부와 상부 스러스트부재(160)에 의해 형성되는 공간을 의미한다.

또한, 하부 베어링 간극(B2)는 샤프트(130)의 하단부와 슬리브(140)의 하단부에 의해 형성되는 공간, 그리고, 슬리브(140)의 하단부와 하부 스러스트부재(120)에 의해 형성되는 공간을 의미한다.

한편, 여기서 샤프트(130)에 형성되는 만입홈(132)에 대하여 살펴보면, 만입홈(132)은 상기한 베어린 간극(B1,B2), 즉 상부 베어링 간극(B1)과 하부 베어링 간극(B2)에 충진된 각각의 윤활유체와 공기와의 계면이 형성되도록 하는 역할을 수행한다.

즉, 만입홈(132)의 상부측에는 상부 베어링 간극(B1)에 충진된 윤활유체와 공기와의 계면, 즉 제1 기액계면(F1)이 형성될 수 있다. 그리고, 만입홈(132)의 하부측에는 하부 베어링 간극(B2)에 충진된 윤활유체와 공기와의 계면, 즉 제2 기액계면(F2)이 형성될 수 있다.

이와 같이 제1,2 기액계면(F1,F2)이 형성될 수 있도록 만입홈(132)은 'V'자 형상을 가지도록 형성되는 것이다. 즉, 모세관 현상에 의해 제1,2 기액계면(F1,F2)이 형성될 수 있도록 만입홈(132)은 'V'자 형상을 가진다.

또한, 슬리브(140)는 만입홈(132)에 대향 배치되어 만입홈(132)과 슬리브(140)의 외부를 연통시키는 연통홀(142)을 구비할 수 있다. 즉, 상기한 바와 같은 제1,2 기액계면(F1,F2)이 형성될 수 있도록 슬리브(140)의 외부와 만입홈(132)의 압력이 동일하게 하기 위한 연통홀(142)이 슬리브(140)에 형성될 수 있다.

한편, 슬리브(140)의 상단부에는 상부 스러스트부재(160)와 함께 기액계면을 형성토록 상부측 외경이 하부측의 외경보다 크게 형성되는 경사부(143)를 가질 수 있다.

다시 말해, 슬리브(140)의 외주면과 상부 스러스트부재(160)의 내주면 사이 공간에 제3 기액계면(F3)이 형성될 수 있도록 슬리브(140)의 상단부에는 상부측 외경이 하부측의 외경보다 크게 형성되는 경사부(143)가 형성될 수 있다.

즉, 상부 베어링 간극(B1)에 충진된 윤활유체는 제1 기액계면(F1)과 제3 기액계면(F3)을 형성한다.

한편, 슬리브(140)의 상단부에는 슬리브(140)의 상면과 단차지게 형성되어 실링홈(106)을 형성하기 위한 단차면(144)이 형성될 수 있다. 단차면(144)에 대한 자세한 사항은 후술하기로 한다.

또한, 슬리브(140)의 외주면에는 로터 허브(150)가 접합된다. 즉, 단차면(144)의 하부는 로터 허브(150)의 내부면에 대응되는 형상을 가져 로터 허브(150)가 고정 설치될 수 있도록 형성될 수 있다. 즉, 슬리브(140)의 외주면에는 접합면(145)이 형성될 수 있다.

한편, 슬리브(140)의 외주면 하단부는 하부 스러스트부재(120)의 연장부(124)와 함께 기액계면을 형성토록 반경방향 내측을 향하여 상향 경사지게 형성될 수 있다.

즉, 슬리브(140)의 외주면과 하부 스러스트부재(120)의 연장부(124) 사이 공간에 제4 기액계면(F4)가 형성될 수 있도록 슬리브(140)의 하단부는 반경방향 내측을 향하여 상향 경사지게 형성될 수 있다.

이와 같이, 제4 기액계면(F4)이 슬리브(140)의 하단부와 연장부(124) 사이 공간에 형성되므로, 하부 베어링 간극(B2)에 충진된 윤활유체는 제2 기액계면(F2)과 제4 기액계면(F4)을 형성한다.

또한, 슬리브(140)의 내부면에는 슬리브(140)의 회전시 베어링 간극(B1,B2)에 충진된 윤활유체를 매개로 하여 유체 동압을 발생시키기 위한 동압 그루브(146)가 형성될 수 있다. 즉, 동압 그루브(146)는 도 3에 도시된 바와 같이, 상,하부 동압 그루브(146a,146b)로 이루어질 수 있다.

다만, 동압 그루브(146)는 슬리브(140)의 내부면에 형성되는 경우로 한정되지 않으며, 샤프트(130)의 외주면에 형성될 수도 있다.

로터 허브(150)는 슬리브(140)에 결합되어 슬리브(140)와 연동하여 회전된다.

로터 허브(150)는 상부 스러스트부재(160)가 내부에 삽입 배치되는 삽입부(152a)가 형성된 로터 허브 바디(152)와, 로터 허브 바디(152)의 가장자리로부터 연장 형성되어 내부면에 마그넷 어셈블리(180)가 장착되는 장착부(154) 및 장착부(154)의 끝단으로부터 반경방향 외측을 향해 연장 형성되는 연장부(156)를 구비할 수 있다.

한편, 로터 허브 바디(152)의 내부면 하단부는 슬리브(140)의 외부면에 접합될 수 있다. 즉, 슬리브(140)의 접합면(145)에 로터 허브 바디(152)의 내부면 하단부가 접착제에 의해 또는/및 용접에 의해 접합될 수 있다.

이에 따라, 로터 허브(150)의 회전시 슬리브(140)가 로터 허브(150)와 함께 회전될 수 있는 것이다.

또한, 장착부(154)는 로터 허브 바디(152)로부터 축방향 하측을 향하여 연장 형성된다. 그리고, 장착부(154)의 내부면에 마그넷 어셈블리(180)가 고정 설치될 수 있다.

한편, 마그넷 어셈블리(180)는 장착부(154)의 내부면에 고정 설치되는 요크(182)와, 요크(182)의 내주면에 설치되는 마그넷(184)으로 구성될 수 있다.

요크(182)는 마그넷(184)로부터의 자기장이 스테이터 코어(102)를 향하여 향하도록 하여 자속밀도를 증가시키도록 하는 역할을 수행한다. 한편, 요크(182)는 원형의 고리 형상을 가질 수 있으며, 마그넷(184)으로부터 발생되는 자기장에 의한 자속밀도를 향상시킬 수 있도록 일단부가 절곡된 형상을 가지도록 형성될 수 있다.

마그넷(184)은 환고리 형상을 가질 수 있으며, 원주방향을 따라 N극, S극이 교대로 착자되어 일정세기의 자기장을 발생시키는 영구자석일 수 있다.

한편, 마그넷(184)은 코일(101)이 권선되는 스테이터 코어(102)의 선단에 대향 배치되며, 코일(101)이 권선된 스테이터 코어(102)와의 전자기적 상호작용에 의해 로터 허브(150)가 회전될 수 있도록 구동력을 발생시킨다.

즉, 코일(101)에 전원이 공급되면, 코일(101)이 권선된 스테이터 코어(102)와, 이에 대향 배치되는 마그넷(184)의 전자기적 상호작용에 의해 로터 허브(150)가 회전될 수 있는 구동력이 발생되고, 이에 따라 로터 허브(150)가 슬리브(140)와 연동하여 회전될 수 있다.

상부 스러스트부재(160)는 샤프트(130)의 상단부에 고정 설치되며, 슬리브(140)와 함께 기액계면을 형성한다. 또한, 상부 스러스트부재(160)는 저면이 샤프트(130)와의 체결 강도를 향상토록 샤프트(130)의 상면에 지지되며, 상면이 덮개부재(170)에 의해 가압되는 단턱부(166)를 구비할 수 있다.

한편, 상부 스러스트부재(160)는 내부면이 샤프트(130)에 접합되는 바디(162)와, 바디(162)로부터 연장 형성되어 경사부(143)와 함께 기액계면을 형성하는 돌출부(164) 및 바디(162)의 내부면으로부터 반경방향 내측으로 연장 형성되는 단턱부(166)를 구비할 수 있다.

돌출부(164)는 바디(162)로부터 축방향 하측으로 연장 형성되며, 내부면이 경사부(143)에 대향 배치될 수 있다.

또한, 돌출부(164)는 샤프트(130)와 평행하게 바디(162)로부터 연장 형성될 수 있다.

그리고, 상부 스러스트부재(160)는 샤프트(130)의 외주면 상단부, 슬리브(140)의 외부면 및 로터 허브(160)의 내부면에 의해 형성되는 공간에 삽입 배치될 수 있다.

또한, 상부 스러스트부재(160)도 베이스부재(110), 하부 스러스트부재(120), 샤프트(130)와 함께 고정 설치되는 고정부재로서, 스테이터를 구성하는 부재이다.

한편, 상부 스러스트부재(160)가 샤프트(130)에 고정 설치되며 슬리브(140)가 로터 허브(160)와 함께 회전되므로, 슬리브(140)의 경사부(143)와 돌출부(164)의 사이 공간에 형성된 제3 기액계면(F3)은 슬리브(140)의 회전시 도 4에 도시된 바와 같이 슬리브(140)의 경사부(143) 측으로 기울어지게 된다.

즉, 제3 기액계면(F3)이 슬리브(140)의 외주면 측으로 쏠리게 되므로, 원심력에 의해 윤활유체가 비산되는 것을 보다 감소시킬 수 있는 것이다.

더하여, 상부 스러스트부재(160)의 외주면과, 이에 대향 배치되는 상기 로터 허브(150)의 내부면은 래버린스 실(Labyrinth Seal)을 형성한다. 즉, 상부 스러스트부재(160)의 외부면과 로터 허브 바디(152)의 내부면은 소정 간격 이격 배치되며, 증발된 윤활유체가 함유된 공기가 외부로 유동되는 것을 억제토록 래버린스 실을 형성한다.

이에 따라, 증발된 윤활유체가 함유된 공기가 외부로 유동되는 것을 억제하여 윤활유체의 감소을 억제할 수 있는 것이다.

또한, 상부 스러스트부재(160)의 외주면과 로터 허브 바디(152)의 내부면은 0.3mm 이하의 간극을 형성할 수 있다.

그리고, 단턱부(166)는 덮개부재(170)가 체결수단(190), 즉 나사에 의해 샤프트(130)에 고정 설치되는 경우 덮개부재(170)에 의해 가압된다. 이에 따라, 상부 스러스트부재(160)와 샤프트(130)의 체결강도를 향상될 수 있는 것이다.

즉, 단턱부(166)는 저면이 샤프트(130)에 지지되고 상면이 덮개부재(170)에 의해 가압되어 상부 스러스트부재(160)를 보다 견고하게 샤프트(130)에 고정되도록 하는 역할을 수행한다.

이에 따라, 상부 스러스트부재(160)의 두께를 감소시키기 않는 경우와 비교하여 상부 스러스트부재(160)의 바디(162) 두께를 감소시키더라도 상부 스러스트부재(160)와 샤프트(130)는 일정한 체결강도를 유지할 수 있다.

결국, 단턱부(166)에 의해 상부 스러스트부재(160)의 두께를 감소시키면서 슬리브(140)의 축방향 길이를 증가시킬 수 있으며, 이 경우 베어링 스팬(S)의 길이를 증가시킬 수 있는 것이다.

즉, 베어링 스팬(S)의 길이를 증가시켜 슬리브(140)와 로터 허브(150)의 회전 특성을 향상시킬 수 있다.

한편, 상부 스러스트부재(160)의 저면 또는 상부 스러스트부재(160)의 저면에 대향 배치되는 슬리브(140)의 상면 중 적어도 하나에는 스러스트 동압을 발생시키기 위한 스러스트 동압 그루브(미도시)가 형성될 수 있다.

그리고, 상부 스러스트부재(160)는 상부 베어링 간극(B1)에 충진되는 윤활유체가 상부측으로 누설되는 것을 방지하는 실링부재의 역할도 동시에 수행할 수 있다.

또한, 상부 스러스트부재(160)는 샤프트(130)에 설치시 상면이 샤프트(130)의 상면과 동일한 평면에 배치될 수 있는 두께를 가질 수 있다.

덮개부재(170)는 상부 스러스트부재(160)의 상부에 배치되도록 샤프트(130)에 고정 설치될 수 있다. 즉, 덮개부재(170)는 체결수단(190), 예를 들어 나사에 의해 샤프트(130)에 고정 설치될 수 있다.

그리고, 덮개부재(170)는 저면이 상부 스러스트부재(160)의 상면을 가압하도록 샤프트(130)에 설치된다. 이에 따라, 외부 충격시 상부 스러스트부재(160)가 샤프트(130)로부터 분리되는 것을 방지하는 역할을 수행할 수 있다.

상기한 바와 같이, 단턱부(166)에 의해 상부 스러스트부재(160)와 샤프트(130)의 체결강도를 향상시킬 수 있으며, 이에 따라 상부 스러스트부재(160)의 두께를 감소시킬 수 있다.

따라서, 상부 스러스트부재(160)의 두께가 감소된 만큼 슬리브(140)의 축방향 길이를 증가시켜 베어링 스팬(S)의 길이를 증가시킴으로써 슬리브(140)와 로터 허브(150)의 회전 특성을 향상시킬 수 있다.

그리고, 상부 스러스트부재(160)와 로터 허브(160) 사이 간극의 간격을 좁게 형성함으로써, 증발된 윤활유체가 함유된 공기가 외부로 유출되는 것을 억제하여 상부 베어링 간극(B1)에 충진되는 윤활유체의 감소를 억제할 수 있다.

또한, 윤활유체의 누설을 방지하기 위한 별도의 실링부재를 구비하지 않을 수 있어 베어링 스팬 길이(S)를 보다 증가시킬 수 있으며, 이에 따라 회전특성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

여기서, 베어링 스팬 길이(S)라 함은 상부 동압 그루브(124a)에 의해 윤활유체가 펌핑되면서 최대 동압이 발생되는 영역과 하부 동압 그루브(124b)에 의해 윤활유체가 펌핑되면서 최대 동압이 발생되는 영역과의 거리를 말한다.

즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터(100)에 의하면 별도의 실링부재를 구비하지 않을 수 있어 별도의 실링부재가 설치될 부분을 감소시켜 슬리브(140)의 길이를 증가시킬 수 있다. 이에 따라 베어링 스팬 길이(S)도 함께 증가시킬 수 있는 것이다.

더하여, 별도의 실링부재를 구비하지 않을 수 있으므로, 제조비용 및 제조수율이 향상될 수 있다.

한편, 기액계면, 즉 제3 기액계면(F3)과 제4 기액계면(F4)을 형성하는 회전부재(즉, 슬리브)와, 고정부재(즉, 상,하부 스러스트부재) 중 회전부재인 슬리브(140)가 고정부재에 대하여 반경방향 내측에 배치되므로, 원심력에 의하여 윤활유체가 비산되는 것을 감소시킬 수 있다.

이하에서는 도면은 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 스핀들 모터에 대하여 설명하기로 한다. 다만, 상기에서 설명한 구성요소와 동일한 구성요소에 대해서는 자세한 설명을 생략하고 상기한 설명에 갈음하기로 한다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스핀들 모터를 나타내는 개략 단면도이다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 스핀들 모터(200)는 베이스부재(210), 하부 스러스트부재(220), 샤프트(230), 슬리브(240), 로터 허브(250), 상부 스러스트부재(260) 및 덮개부재(270)를 포함하여 구성될 수 있다.

한편, 베이스부재(210), 하부 스러스트부재(220), 슬리브(240), 로터 허브(250) 및 덮개부재(270)는 상기한 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터(100)에 구비되는 베이스부재(110), 하부 스러스트부재(120), 슬리브(140), 로터 허브(150) 및 덮개부재(170)와 동일한 구성요소에 해당하는 것으로 여기서는 자세한 설명을 생략하고 상기한 설명에 갈음하기로 한다.

그리고, 샤프트(230)도 하기에서 설명하는 단차부(236)를 제외하고는 상기한 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터(100)에 구비되는 샤프트(130)와 동일하다. 또한, 상부 스러스트부재(260)도 상기한 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터(100)에 구비되는 상부 스러스트부재(160)와 형상에 있어서 차이가 있을 뿐 동일한 구성요소에 해당된다.

이하에서는 단차부(236)와 상부 스러스트부재(260)의 형상에 대해서만 설명하기로 한다.

샤프트(230)의 상단부에는 상부 스러스트부재(260)와의 체결강도를 향상토록 상부 스러스트부재(260)의 저면을 지지하는 단차부(236)가 구비될 수 있다.

이에 따라, 상부 스러스트부재(260)와 샤프트(230)의 접촉면적이 증가되어 체결강도의 향상을 도모할 수 있다. 더하여, 덮개부재(270)가 샤프트(230)에 설치되는 경우 상부 스러스트부재(260)의 저면은 샤프트(230)의 단차부(236)에 의해 지지되며 상부 스러스트부재(260)의 상면은 덮개부재(270)에 의해 가압될 수 있다.

이에 따라, 상부 스러스트부재(260)와 샤프트(230)의 체결강도를 보다 더 증가시킬 수 있다.

한편, 상부 스러스트부재(260)는 샤프트(230)의 상단부에 고정 설치되며, 슬리브(240)와 함께 기액계면을 형성한다.

또한, 상부 스러스트부재(260)는 내부면이 샤프트(230)에 접합되는 바디(262)와, 바디(262)로부터 연장 형성되어 경사부(243)와 함께 기액계면을 형성하는 돌출부(264)를 구비할 수 있다.

돌출부(264)는 바디(262)로부터 축방향 하측으로 연장 형성되며, 내부면이 경사부(243)에 대향 배치될 수 있다.

또한, 돌출부(264)는 샤프트(230)와 평행하게 바디(262)로부터 연장 형성될 수 있다.

그리고, 상부 스러스트부재(260)는 샤프트(230)의 외주면 상단부, 슬리브(240)의 외부면 및 로터 허브(260)의 내부면에 의해 형성되는 공간에 삽입 배치될 수 있다.

한편, 상부 스러스트부재(260)는 상면이 샤프트(230)의 상면보다 높게 배치되도록 샤프트(230)에 설치될 수 있으며, 이에 따라 덮개부재(270)의 설치시 상부 스러스트부재(260)의 내경부측만이 덮개부재(270)에 의해 가압될 수 있다.

결국, 덮개부재(270)에 의한 가압력이 증대되어 상부 스러스트부재(260)와 샤프트(230)의 체결강도를 보다 더 향상시킬 수 있는 것이다.

상기한 바와 같이, 상부 스러스트부재(260)가 샤프트(230)의 단차부(236)에 안착된 상태로 결합되므로, 상부 스러스트부재(260)와 샤프트(230)의 체결강도를 보다 더 향상시킬 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 스핀들 모터(200)도 상기한 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터(100)에 의해 구현되는 효과와 동일한 효과를 구현할 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.

이하에서는 도면은 참조하여 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스핀들 모터에 대하여 설명하기로 한다. 다만, 상기에서 설명한 구성요소와 동일한 구성요소에 대해서는 자세한 설명을 생략하고 상기한 설명에 갈음하기로 한다.

도 6는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스핀들 모터를 나타내는 개략 단면도이다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스핀들 모터(300)는 베이스부재(310), 하부 스러스트부재(320), 샤프트(330), 슬리브(340), 로터 허브(350), 상부 스러스트부재(360) 및 덮개부재(370)를 포함하여 구성될 수 있다.

한편, 베이스부재(310), 하부 스러스트부재(320), 샤프트(330), 슬리브(340), 로터 허브(350) 및 덮개부재(370)는 상기한 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터(100)에 구비되는 베이스부재(110), 하부 스러스트부재(120), 샤프트(130), 슬리브(140), 로터 허브(150) 및 덮개부재(170)와 동일한 구성요소에 해당하는 것으로 여기서는 자세한 설명을 생략하고 상기한 설명에 갈음하기로 한다.

그리고, 상부 스러스트부재(360)도 상기한 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터(100)에 구비되는 상부 스러스트부재(160)와 형상에 있어서 차이가 있을 뿐 동일한 구성요소에 해당된다.

이하에서는 상부 스러스트부재(360)의 형상에 대해서만 설명하기로 한다.

샤프트(330)와 상면과 상부 스러스트부재(360)의 상면은 동일한 평면에 배치되어 덮개부재(370)에 의해 가압될 수 있다.

즉, 상부 스러스트부재(360)는 샤프트(330)의 상면과 상부 스러스트부재(360)의 상면이 동일한 평면에 배치될 수 있는 두께로 형성될 수 있다. 이에 따라, 덮개부재(370)의 설치시 덮개부재(370)에 의해 상부 스러스트부재(360)와 샤프트(330)의 상면 모두가 가압될 수 있다.

100, 200, 300 : 스핀들 모터
110, 210, 310 : 베이스부재
120, 220, 320 : 하부 스러스트부재
130, 230, 330 : 샤프트
140, 240, 340 : 슬리브
150, 250, 350 : 로터 허브
160, 260, 360 : 상부 스러스트부재
170, 270, 370 : 덮개부재

Claims

베이스부재에 고정 설치되는 하부 스러스트부재;
상기 하부 스러스트부재와 상기 베이스부재 중 적어도 하나에 고정 설치되는 샤프트;
상기 하부 스러스트 부재의 상부에 배치되며, 상기 샤프트에 회전 가능하게 설치되는 슬리브;
상기 슬리브에 결합되어 상기 슬리브와 연동하여 회전되는 로터 허브;
상기 샤프트의 상단부에 고정 설치되며, 상기 슬리브와 함께 기액계면을 형성하는 상부 스러스트부재; 및
상기 상부 스러스트부재의 상부에 배치되도록 상기 샤프트에 고정 설치되는 덮개부재;
를 포함하며,
상기 상부 스러스트부재는, 상기 샤프트와의 체결 강도를 향상토록 저면이 상기 샤프트의 상면에 지지되며 상면이 상기 덮개부재에 의해 가압되는 단턱부를 구비하고,
상기 슬리브의 내주면과 상기 샤프트의 외주면은 소정 간격 이격 배치되어 베어링 간극을 형성하며,
상기 샤프트는 외주면으로부터 만입 형성되어 상기 베어링 간극에 충진된 윤활유체가 두 부분으로 분리되어 제1,2 기액계면을 형성토록 단면이 'V'자 형상을 가지는 만입홈을 구비하며,
상기 슬리브는 상기 만입홈에 대향 배치되어 상기 만입홈과 상기 슬리브의 외부를 연통시키는 연통홀을 구비하고,
상기 상부 스러스트 부재의 돌출부 내주면과 상기 슬리브의 상단부에 형성되는 경사부에 의해 형성되는 공간에 제3 기액계면이 형성되며,
상기 상부 스러스트 부재의 외주면과 상기 로터 허브의 내주면은 윤활유체의 증발을 억제토록 래버린스 실을 형성하는 스핀들 모터.
제1항에 있어서,
상기 슬리브의 상단부에는 상기 상부 스러스트부재와 함께 기액계면을 형성토록 상부측의 외경이 하부측의 외경보다 크게 형성되는 경사부를 가지는 스핀들 모터.
제2항에 있어서, 상기 상부 스러스트부재는
내부면이 상기 샤프트에 접합되는 바디와, 상기 바디로부터 연장 형성되어 상기 경사부와 함께 기액계면을 형성하는 돌출부 및 상기 바디의 내부면으로부터 반경방향 내측으로 연장 형성되는 상기 단턱부를 구비하는 스핀들 모터.
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제1항에 있어서, 상기 로터 허브는
상기 상부 스러스트부재가 내부에 삽입 배치되는 삽입부를 형성하는 로터 허브 바디;
상기 로터 허브 바디의 가장자리로부터 연장 형성되어 내부면에 마그넷 어셈블리가 장착되는 장착부; 및
상기 장착부의 끝단으로부터 반경방향 외측을 향해 연장 형성되는 연장부;
를 구비하는 스핀들 모터.
제1항에 있어서,
상기 상부 스러스트부재의 외부면과 상기 상부 스러스트부재의 외부면에 대향 배치되는 상기 로터 허브의 내부면은 0.3mm 이하의 간극을 형성하는 스핀들 모터.
베이스부재에 고정 설치되는 하부 스러스트부재;
상기 하부 스러스트부재와 상기 베이스부재 중 적어도 하나에 고정 설치되는 샤프트;
상기 하부 스러스트 부재의 상부에 배치되며, 상기 샤프트에 회전 가능하게 설치되는 슬리브;
상기 슬리브에 결합되어 상기 슬리브와 연동하여 회전되는 로터 허브;
상기 샤프트의 상단부에 고정 설치되며, 상기 슬리브와 함께 기액계면을 형성하는 상부 스러스트부재; 및
상기 상부 스러스트부재의 상부에 배치되도록 상기 샤프트에 고정 설치되는 덮개부재;
를 포함하며,
상기 샤프트의 상단부에는 상기 스러스트부재와의 체결 강도를 향상토록 상기 상부 스러스트부재의 저면을 지지하는 단차부가 구비되며,
상기 슬리브의 내주면과 상기 샤프트의 외주면은 소정 간격 이격 배치되어 베어링 간극을 형성하며,
상기 샤프트는 외주면으로부터 만입 형성되어 상기 베어링 간극에 충진된 윤활유체가 두 부분으로 분리되어 제1,2 기액계면을 형성토록 단면이 'V'자 형상을 가지는 만입홈을 구비하며,
상기 슬리브는 상기 만입홈에 대향 배치되어 상기 만입홈과 상기 슬리브의 외부를 연통시키는 연통홀을 구비하고,
상기 상부 스러스트 부재의 돌출부 내주면과 상기 슬리브의 상단부에 형성되는 경사부에 의해 형성되는 공간에 제3 기액계면이 형성되며,
상기 상부 스러스트 부재의 외주면과 상기 로터 허브의 내주면은 윤활유체의 증발을 억제토록 래버린스 실을 형성하는 스핀들 모터.
제8항에 있어서,
상기 상부 스러스트부재는 상면이 상기 샤프트의 상면보다 높게 배치되어 상기 덮개부재에 의해 가압되는 스핀들 모터.
베이스부재에 고정 설치되는 하부 스러스트부재;
상기 하부 스러스트부재와 상기 베이스부재 중 적어도 하나에 고정 설치되는 샤프트;
상기 하부 스러스트 부재의 상부에 배치되며, 상기 샤프트에 회전 가능하게 설치되는 슬리브;
상기 슬리브에 결합되어 상기 슬리브와 연동하여 회전되는 로터 허브;
상기 샤프트의 상단부에 고정 설치되며, 상기 슬리브와 함께 기액계면을 형성하는 상부 스러스트부재; 및
상기 상부 스러스트부재의 상부에 배치되도록 상기 샤프트에 고정 설치되는 덮개부재;
를 포함하며,
상기 샤프트와 상면과 상기 상부 스러스트부재의 상면은 동일한 평면에 배치되어 상기 덮개부재에 의해 가압되며,
상기 슬리브의 내주면과 상기 샤프트의 외주면은 소정 간격 이격 배치되어 베어링 간극을 형성하며,
상기 샤프트는 외주면으로부터 만입 형성되어 상기 베어링 간극에 충진된 윤활유체가 두 부분으로 분리되어 제1,2 기액계면을 형성토록 단면이 'V'자 형상을 가지는 만입홈을 구비하며,
상기 슬리브는 상기 만입홈에 대향 배치되어 상기 만입홈과 상기 슬리브의 외부를 연통시키는 연통홀을 구비하고,
상기 상부 스러스트 부재의 돌출부 내주면과 상기 슬리브의 상단부에 형성되는 경사부에 의해 형성되는 공간에 제3 기액계면이 형성되며,
상기 상부 스러스트 부재의 외주면과 상기 로터 허브의 내주면은 윤활유체의 증발을 억제토록 래버린스 실을 형성하는 스핀들 모터.