KR101388808B1 - 스핀들 모터 - Google Patents

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KR101388808B1
KR101388808B1 KR1020120087550A KR20120087550A KR101388808B1 KR 101388808 B1 KR101388808 B1 KR 101388808B1 KR 1020120087550 A KR1020120087550 A KR 1020120087550A KR 20120087550 A KR20120087550 A KR 20120087550A KR 101388808 B1 KR101388808 B1 KR 101388808B1
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Abstract

베이스 부재에 고정 설치되며, 순환홀이 형성된 슬리브와, 상기 슬리브의 축공에 회전 가능하도록 삽입 배치되는 샤프트와, 상기 샤프트의 상단부에 고정 설치되는 로터 허브 및 상기 슬리브의 설치홈에 설치되되 상기 설치홈에 설치시 상기 순환홀과 연결되는 연결부를 형성하는 스러스트 부재를 포함하며, 상기 연결부가, 상기 슬리브와 상기 로터 허브에 의해 형성되며 기액계면이 배치되는 실링부와, 상기 순환홀을 연결하는 스핀들 모터가 개시된다.

Description

스핀들 모터{Spindle motor}
본 발명은 스핀들 모터에 관한 것이다.
일반적으로 기록 디스크 구동장치(Hard Disk Drive, HDD)에 사용되는 소형의 스핀들 모터는 자기 헤드가 디스크(Disk)에 데이터를 기록하거나 읽을 수 있도록 디스크를 회전시키는 기능을 수행한다.
또한, 스핀들 모터에는 유체 동압 베어링 어셈블리가 구비되며, 유체 동압 베어링 어셈블리에 형성되는 베어링 간극에는 윤활유체가 충진된다.
그리고, 샤프트의 회전시 상기한 베어링 간극에 충진된 윤활유체가 펌핑되면서 유체 동압을 형성하여 샤프트를 회전 가능하게 지지한다.
그런데, 샤프트의 회전시 윤활유체의 펌핑에 의해 상기한 베어링 간극에 대기압보다 낮은 압력, 즉 음압이 발생될 수 있다.
이 경우, 윤활유체 내부에 함유된 공기 성분들이 팽창되면서 기포가 형성되며, 기포가 윤활유체를 펌핑하는 그루브에 유입되면 충분한 유체 동압이 발생되지 않고 진동이 발생되는 등의 회전특성 저하의 원인이 된다.
이에 따라, 슬리브에 음압 발생을 저감시키기 위한 순환홀이 형성되며, 순환홀을 통해 음압 발생을 억제한다.
하기의 선행문헌 중 US 2008-283120은 음압 발생을 저감시키기 위한 순환홀이 경사지게 형성되며, 슬리브와 커버부재에 의해 형성되는 베어링 간극과 기액계면이 형성되는 베어링 간극을 순환홀이 연결하도록 하는 구성을 채용하고 있다.
하지만, 순환홀의 가공이 곤란하며, 순환홀의 가공시 슬리브의 불량 발생을 초래하는 문제가 있다.
한편, 최근에는 기록 디스크 구동장치의 박형화 추세에 따라, 스핀들 모터가 소형화, 박형화되는 추세에 있다. 이에 따라, 샤프트에 결합되는 로터 허브의 두께를 감소시켜 박형화를 구현하고 있는 실정이다.
그런데, 박형화를 위해 로터 허브의 두께를 감소시키는 경우 샤프트와 로터 허브의 접촉면적이 감소되어 종국적으로는 샤프트와 로터 허브의 결합력이 약해지는 문제가 있다. 이 경우 외부로부터 충격이 가해지면 로터 허브와 샤프트가 분리되는 문제가 있다.
미국공개특허공보 제2008-283120호
음압 발생을 저감시킬 수 있는 스핀들 모터가 제공된다.
또한, 음압 발생을 저감시키기 위해 기액계면이 배치되는 실링부와 베어링 간극의 하단부와의 연결이 용이한 스핀들 모터가 제공된다.
더하여, 외부 충격에 의한 파손을 억제할 수 있는 스핀들 모터가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터는 베이스 부재에 고정 설치되며, 순환홀이 형성된 슬리브와, 상기 슬리브의 축공에 회전 가능하도록 삽입 배치되는 샤프트와, 상기 샤프트의 상단부에 고정 설치되는 로터 허브 및 상기 슬리브의 설치홈에 설치되되 상기 설치홈에 설치시 상기 순환홀과 연결되는 연결부를 형성하는 스러스트 부재를 포함하며, 상기 연결부는, 상기 슬리브와 상기 로터 허브에 의해 형성되며 기액계면이 배치되는 실링부와, 상기 순환홀을 연결할 수 있다.
상기 스러스트 부재의 내경부측 두께와 상기 스러스트 부재의 외경부측 두께가 서로 다를 수 있다.
상기 스러스트 부재는 횡단면이 사다리꼴 형상을 가질 수 있다.
상기 스러스트 부재에는 경사면이 형성되고, 상기 스러스트 부재가 상기 설치홈에 설치되는 경우 상기 경사면에 대향 배치되는 상기 설치홈의 대향면과 상기 경사면은 이격 배치되어 상기 연결부를 형성할 수 있다.
상기 스러스트 부재에는 경사면이 형성되고, 상기 경사면에 대향 배치되는 상기 설치홈의 대향면은 상기 경사면의 기울기와 다른 기울기를 가지며, 상기 경사면과 상기 설치홈의 대향면에 의해 형성되는 간극은 반경 방향 외측으로 갈수록 넓어지게 형성되어 상기 연결부를 형성할 수 있다.
상기 스러스트 부재에는 경사면이 형성되고, 상기 경사면에 대향 배치되는 상기 설치홈의 대향면은 상기 경사면에 접합되며, 상기 경사면과 상기 대향면 중 적어도 하나에는 연결홈이 형성되어 상기 스러스트 부재가 상기 슬리브에 설치되는 경우 상기 연결홈에 의해 상기 연결부가 형성될 수 있다.
상기 연결홈은 폭이 일정하게 형성되거나 상기 스러스트 부재의 외경부측으로 갈수록 테이퍼지게 형성될 수 있다.
상기 스러스트 부재는 적어도 내주면과 저면이 상기 슬리브의 설치홈에 접합될 수 있다.
상기 스러스트 부재의 상면 가장자리에는 스러스트 유체 동압을 발생시키기 위한 스러스트 동압홈이 형성될 수 있다.
상기 슬리브와 상기 스러스트 부재는 서로 다른 재질로 이루어지거나, 서로 다른 재질로 외부면이 코팅될 수 있다.
상기한 스핀들 모터는 상기 슬리브의 저면에 고정 설치되어 윤활유체의 누설을 방지하는 커버부재를 더 포함할 수 있다.
상기 로터 허브의 내경부 측에는 상기 슬리브의 외부면과 함께 베어링 간극을 형성하는 대응 경사면을 가지는 돌출부가 구비될 수 있다.
상기 슬리브에는 상기 대응 경사면에 대향 배치되는 하향 경사면이 형성될 수 있다.
상기 대응 경사면과 하향 경사면은 서로 동일한 각도를 가지도록 경사지게 형성되거나, 서로 다른 각도를 가지도록 경사지게 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 스핀들 모터는 베이스 부재에 고정 설치되며, 축 방향을 향하는 순환홀이 형성된 슬리브와, 상기 슬리브의 축공에 회전 가능하도록 삽입 배치되는 샤프트와, 상기 샤프트의 상단부에 고정 설치되는 로터 허브와, 상기 슬리브의 설치홈에 설치시 상기 순환홀과 연결되는 연결부를 형성하는 스러스트 부재 및 상기 슬리브의 하단부에 설치되어 윤활유체의 누설을 방지하는 커버부재를 포함하며, 상기 스러스트 부재는 횡단면이 사다리꼴 형상을 가지며, 상기 연결부는, 상기 슬리브와 상기 로터 허브에 의해 형성되며 기액계면이 배치되는 실링부와, 상기 순환홀을 연결할 수 있다.
스러스트 부재의 횡단면이 대략 사다리꼴 형상을 가짐으로써 외부 충격시 스러스트 부재의 파손을 저감시킬 수 있다.
또한, 스러스트 부재를 슬리브에 설치하여 슬리브의 순환홀과 실링부가 서로 연통되므로, 슬리브와 커버부재에 의해 형성되는 베어링 간극에서의 음압발생을 저감시킬 수 있다.
이와 더불어, 베어링 간극에 발생되는 기포를 보다 원활하게 베어링 간극의 외부로 배출시킬 수 있다.
또한, 슬리브와 커버부재에 의해 형성되는 베어링 간극과 실링부가 연통되도록 순환홀만을 형성하는 경우와 비교하여 음압 발생 저감을 위한 구성의 형성이 용이할 수 있다.
즉, 슬리브와 커버부재에 의해 형성되는 베어링 간극과 실링부가 연통되도록 순환홀을 형성하는 경우 발생되는 슬리브의 제조 불량 발생을 저감시킬 수 있다.
더하여, 스러스트 부재의 로터 허브에 대향 배치되는 부분이 내마모성이 높은 재질로 이루어지거나 내마모성이 높은 재질로 외부면이 코팅된 스러스트 부재가 배치되므로 마모에 의한 이물발생을 저감시킬 수 있다.
더하여, 내마모성이 높은 재질로 이루어지거나 내마모성이 높은 재질로 외부면이 코팅된 스러스트 부재에 의해 마모에 의한 스러스트 동압 그루브로부터 발생되는 스러스트 유체 동압의 저하를 억제할 수 있다.
또한, 로터 허브 바디에 형성되는 돌출부를 통해 샤프트와 로터 허브 바디의 접촉 면적이 증가될 수 있으며, 이에 따라 샤프트와 로터 허브의 결합력이 보다 증대될 수 있다.
더하여, 돌출부는 대응 경사면을 구비하므로, 외부 충격이 가해지는 경우 로터 허브 바디의 내경부 측에서 로터 허브 바디가 파손되는 것을 보다 억제할 수 있다.
또한, 대응 경사면에 의해 외부 충격시의 돌출부의 파손에 의한 이물 발생을 저감시킬 수 있다.
나아가. 돌출부의 저면이 경사지게 형성되지 않는 경우[예를 들어 돌출부의 횡단면이 사각형 형상을 가지는 경우]와 비교하여 대응 경사면에 의해 윤활유체가 보다 용이하게 유동될 수 있으며, 압력 변화를 저감시킬 수 있어 기포 발생을 억제할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터를 나타내는 개략 단면도이다.
도 2는 도 1의 A부를 나타내는 확대도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터에 구비되는 슬리브와 스러스트 부재를 나타내는 부분 절개 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 스러스트 부재를 나타내는 사시도이다.
도 5는 도 1의 B부를 나타내는 확대도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 로터 허브를 나타내는 부분 절개 사시도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 스핀들 모터의 도 1의 A부에 대응되는 부분을 나타내는 확대도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 스핀들 모터에 구비되는 슬리브와 스러스트 부재를 나타내는 사시도이다.
도 9는 도 8의 X-X'선을 따른 단면도이다.
도 10은 도 8의 Y-Y'선을 따른 단면도이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스핀들 모터에 구비되는 스러스트 부재를 나타내는 사시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터를 나타내는 개략 단면도이고, 도 2는 도 1의 A부를 나타내는 확대도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터에 구비되는 슬리브와 스러스트 부재를 나타내는 부분 절개 분해 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 스러스트 부재를 나타내는 사시도이고, 도 5는 도 1의 B부를 나타내는 확대도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 로터 허브를 나타내는 부분 절개 사시도이다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터(100)는 일예로서, 베이스부재(110), 슬리브(120), 샤프트(130), 로터 허브(140), 스러스트 부재(150) 및 커버부재(160)를 포함하여 구성될 수 있다.
스핀들 모터(100)는 기록 디스크를 구동시키는 기록 디스크 구동장치에 채용되는 모터일 수 있다.
여기서, 먼저 방향에 대한 용어를 정의하면, 축 방향은 도 1에서 상,하 방향, 즉 샤프트(130)의 하부로부터 상부를 향하는 방향 또는 샤프트(130)의 상부로부터 하부를 향하는 방향을 의미하며, 반경방향은 도 1에서 좌,우 방향, 즉 로터 허브(140)의 외주면으로부터 샤프트(130)를 향하는 방향 또는 샤프트(130)로부터 로터 허브(140)의 외주면을 향하는 방향을 의미한다.
또한, 원주방향은 로터 허브(140) 또는 샤프트(130)의 외주면을 따라 회전되는 방향을 의미한다.
베이스부재(110)는 고정부재로서, 스테이터(20)를 구성한다. 여기서 스테이터(20)라 함은 회전하는 부재를 제외한 모든 고정부재를 의미하는 것으로, 베이스부재(110), 슬리브(120) 등을 포함하여 구성될 수 있다.
그리고, 베이스부재(110)는 슬리브(120)가 삽입 설치되는 설치벽부(112)를 구비할 수 있다. 설치벽부(112)는 축 방향 상부측으로 돌출 형성되며, 설치벽부(112)에는 슬리브(120)가 삽입 설치될 수 있도록 설치홀(112a)이 형성될 수 있다.
또한, 설치벽부(112)의 외주면에는 코일(102)이 권선되는 스테이터 코어(104)가 안착될 수 있도록 지지면(112b)이 형성될 수 있다. 즉, 스테이터 코어(104)는 지지면(112b)에 안착된 상태에서 접착제에 의해 설치벽부(112)의 외주면에 고정 설치될 수 있다.
다만, 스테이터 코어(104)는 접착제에 의하지 않고 설치벽부(112)의 외주면에 압입 설치될 수도 있다. 즉, 스테이터 코어(104)의 설치방식은 접착제에 의한 방식으로 한정되지 않는다.
또한, 베이스부재(110)는 알루미늄(Al) 재질로 다이캐스팅(Die-Casting)에 의해 제조될 수 있다. 그리고, 강판을 소성가공(예를 들어, 프레스 가공)에 의해 베이스부재(110)로 성형할 수도 있을 것이다.
즉, 베이스부재(110)는 다양한 재질과 다양한 가공방법에 의해 제조될 수 있으며, 도면에 도시된 베이스부재(110)에 한정되지 않는다.
슬리브(120)는 베이스부재(120)와 함께 스테이터(20)를 구성하는 고정부재로서, 베이스부재(110)에 고정 설치되며 순환홀(121)을 구비할 수 있다.
즉, 슬리브(120)는 상기한 설치벽부(112)에 삽입되어 고정 설치될 수 있다. 다시 말해, 슬리브(120)의 외주면 하단부는 설치벽부(112)의 내주면에 접착제, 용접, 압입 중 적어도 하나의 방식으로 접합될 수 있다.
그리고, 순환홀(121)은 슬리브(120)의 저면으로부터 축 방향을 향하여 연장 형성되며, 경사지게 형성될 수 있다. 다만, 본 실시예에서는 순환홀(121)이 축 방향을 향하도록 형성되며, 나아가 경사지게 형성되는 경우를 예로 들어 설명하고 있으나 이에 한정되지 않는다.
즉, 순환홀(121)은 베이스부재(110)의 상면에 평행하도록 반경 방향으로 형성될 수도 있으며, 축 방향으로 샤프트(130)와 평행하게 형성될 수도 있을 것이다. 또한, 순환홀은 두 개의 홀, 즉 축 방향을 향하는 홀과 반경 방향을 향하는 홀로 구성될 수도 있을 것이다.
한편, 슬리브(120)에는 샤프트(130)가 삽입 배치되는 축공(122)이 형성될 수 있다. 샤프트(130)는 축공(122)에 삽입 배치되어 슬리브(120)에 의해 회전 가능하게 지지될 수 있는 것이다.
또한, 슬리브(120)의 하단부에는 윤활유체의 누설을 방지하기 위한 커버부재(160)가 설치되는 장착홈(123)이 형성될 수 있다. 그리고, 커버부재(160)의 설치시 커버부재(160)의 상면과 슬리브(120)의 저면에 의해 윤활유체가 충진되는 베어링 간극이 형성될 수 있다.
여기서 베어링 간극에 대하여 살펴보기로 한다.
베어링 간극은 윤활유체가 충진되는 간극을 말한다. 즉, 슬리브(120)의 내주면과 샤프트(130)의 외주면에 의해 형성되는 간극과, 슬리브(120)와 로터 허브(140)에 의해 형성되는 간극 및 커버부재(160)와 슬리브(120)에 의해 형성되는 간극 및 커버부재(160)와 샤프트(130)에 의해 형성되는 간극 모두를 베어링 간극으로 정의한다.
그리고, 본 실시예에 따른 스핀들 모터(100)는 상기한 베어링 간극의 전체에 윤활유체가 충진되는 구조를 채용하고 있으며, 이러한 구조를 풀필(Full-fill)구조라고도 한다.
한편, 슬리브(120)의 하단부에는 단차홈(124)이 형성될 수 있으며, 단차홈(124)에 대한 자세한 설명은 후술하기로 한다.
또한, 슬리브(120)의 내주면에는 샤프트(130)의 회전 구동시 유체 동압을 형성하기 위한 상,하부 레디얼 동압 그루브(125,126)가 형성될 수 있다. 그리고, 상,하부 레디얼 동압 그루브(125,126)는 소정 간격 이격되어 배치될 수 있으며, 헤링본 또는 스파이럴 형상을 가질 수 있다.
다만, 상기한 상,하부 레디얼 동압 그루브(125,126)는 슬리브(120)의 내주면에 형성되는 경우로 한정되지 않으며, 샤프트(130)의 외주면에 상,하부 레디얼 도압 그루브가 형성될 수 있을 것이다.
그리고, 슬리브(120)의 상단부에는 상기한 스러스트 부재(150)가 설치되는 설치홈(127)이 형성될 수 있다. 설치홈(127)은 스러스트 부재(150)에 대응되는 형상을 가지며, 설치홈(127)의 바닥면으로 순환홀(121)의 일측이 개구될 수 있다.
설치홈(127)에 대한 자세한 설명은 스러스트 부재(150)의 설명시 보다 자세하게 하기로 한다.
또한, 슬리브(120)의 상면에는 축공(121)을 향하여 하향 경사지게 형성되는 하향 경사면(128)이 형성될 수 있다. 하향 경사면(128)은 상기한 설치홈(127)의 반경 방향 내측에 배치되며 로터 허브(150)의 내경부 측의 두께를 두껍게 형성할 수 있도록 하는 역할을 수행한다.
샤프트(130)는 회전부재로서 로터(40)를 구성한다. 여기서, 로터(40)라 함은 스테이터(20)에 의해 회전 가능하게 지지되어 회전되는 부재를 의미한다.
한편, 샤프트(130)는 슬리브(120)에 의해 회전 가능하게 지지될 수 있다. 또한, 샤프트(130)의 하단부에는 상기한 단차홈(124)에 삽입 배치되는 스토퍼부(132)가 형성될 수 있다.
스토퍼부(132)는 샤프트(130)의 하단부로부터 반경 방향 외측을 향하여 연장 형성될 수 있으며, 샤프트(130)가 슬리브(120)의 상부측으로 이탈되는 것을 방지함과 동시에 샤프트(130)의 과부상을 방지하는 역할을 수행한다.
즉, 스토퍼부(132)는 외부 충격으로 인하여 샤프트(130)가 슬리브(120)의 상부측으로 이탈되어 슬리브(120)로부터 분리되는 것을 방지한다. 그리고 샤프트(130)의 회전 구동시 샤프트(130)는 소정 높이 부상되는데, 이때 스토퍼부(132)는 샤프트(130)가 과도하게 부상되는 것을 방지하는 역할을 수행한다.
또한, 샤프트(130)의 상단부에는 로터 허브(140)가 결합될 수 있다. 이를 위해 샤프트(130)가 슬리브(120)에 설치되는 경우 샤프트(130)의 상단부는 슬리브(120)의 상부로 돌출되도록 배치될 수 있다.
로터 허브(140)는 샤프트(130)와 함께 로터(40)를 구성하는 회전부재로서, 샤프트(130)의 상단부에 고정 설치되며, 샤프트(130)와 연동하여 회전된다.
한편, 로터 허브(140)는 샤프트(130)의 상단부가 삽입되는 장착홀(142a)이 형성된 로터 허브 바디(142)와, 로터 허브 바디(142)의 가장자리로부터 축 방향 하측을 향하여 연장 형성되는 마그넷 장착부(144) 및 마그넷 장착부(144)의 끝단으로부터 반경 방향 외측을 향하여 연장 형성되는 디스크 안착부(146)를 구비할 수 있다.
그리고, 마그넷 장착부(144)의 내부면에는 구동 마그넷(144a)이 설치되며, 구동 마그넷(144a)은 코일(102)이 권선되는 스테이터 코어(104)의 선단에 대향 배치된다.
한편, 구동 마그넷(144a)은 환고리 형상을 가질 수 있으며, 원주 방향을 따라 N극, S극이 교대로 착자되어 일정 세기의 자기력을 발생시키는 영구자석일 수 있다.
여기서, 로터 허브(140)의 회전 구동에 대하여 간략하게 살펴보면, 스테이터 코어(104)에 권선된 코일(102)에 전원이 공급되며, 구동 마그넷(144a)과 코일(102)이 권선된 스테이터 코어(104)와의 전자기적 상호작용에 의해 로터 허브(140)가 회전될 수 있는 구동력이 발생된다.
이에 따라, 로터 허브(140)가 회전되는 것이다. 그리고, 로터 허브(140)의 회전에 의해 로터 허브(140)가 고정 설치되는 샤프트(130)가 로터 허브(150)와 연동하여 회전될 수 있는 것이다.
한편, 로터 허브 바디(142)에는 슬리브(120)의 외주면과 함께 윤활유체와 공기와의 계면(F1), 즉 기액계면(F1)을 형성할 수 있도록 축 방향 하측으로 연장 형성되는 연장벽부(142b)가 구비될 수 있다.
연장벽부(142b)의 내부면은 슬리브(120)의 외주면에 대향 배치되며, 슬리브(120)의 외주면과 연장벽부(142b)의 내부면 중 적어도 하나는 기액계면(F1)을 형성토록 경사지게 형성될 수 있다.
즉, 슬리브(120)의 외주면과 연장벽부(142b)의 내부면 중 적어도 하나는 모세관 현상을 통해 기액계면(F1)을 형성할 수 있도록 경사지게 형성될 수 있다.
또한, 슬리브(120)의 외주면과 연장벽부(142b)의 내부면은 모두 경사지게 형성될 수도 있으며, 이 경우 두 경사각은 서로 다르게 형성될 수 있다.
한편, 연장벽부(142b)의 내부면과 슬리브(120)의 외주면에 의해 형성되는 공간을 실링부(106)라 하며, 기액계면(F1)은 상기한 실링부(106)에 배치될 수 있다.
그리고, 로터 허브 바디(142)의 내경부 측에는 상기한 슬리브(120)의 하향 경사면(128)에 대응되도록 경사지게 돌출 형성되는 돌출부(142c)가 구비될 수 있다.
돌출부(142c)는 로터 허브 바디(142)의 내주면의 면적을 증가시키는 역할을 수행하며, 이에 따라 로터 허브(140)와 샤프트(130)의 접촉면적이 증가될 수 있다.
결국, 로터 허브(140)와 샤프트(130)의 접촉면적 증가로 인하여 로터 허브(140)와 샤프트(130)의 결합력이 증대될 수 있다.
이에 대하여 보다 자세하게 살펴보면, 로터 허브(140)와 샤프트(130)는 접착제 또는/및 압입되어 결합되며, 이 경우 로터 허브(140)와 샤프트(130)는 외부 충격이 가해지더라도 분리되는 것을 방지할 수 있도록 일정한 결합력으로 결합되어야 한다.
즉, 장착홀(142a)을 형성하는 로터 허브 바디(142)의 내주면 축 방향 길이는 샤프트(130)와 접촉 결합되어 일정 크기 이상의 결합력을 발생시킬 수 있는 길이를 가져야 한다.
이를 위해 로터 허브 바디(142)에 돌출부(142c)가 구비되며, 돌출부(142c)에 의해 샤프트(130)와 로터 허브 바디(142)의 접촉 면적이 증가될 수 있으며, 이에 따라 샤프트(130)와 로터 허브(140)의 결합력이 보다 증대될 수 있다.
더하여, 돌출부(142c)는 슬리브(120)의 하향 경사면(128)에 대응되도록 대응 경사면(142d)을 구비할 수 있다.
이에 따라, 외부 충격이 가해지는 경우 로터 허브 바디(142)의 내경부 측에서 로터 허브 바디(142)가 파손되는 것을 보다 억제할 수 있다.
즉, 돌출부(142c)의 저면이 경사지게 형성되지 않는 경우[예를 들어 돌출부의 횡단면이 사각형 형상을 가지는 경우] 외부 충격시 돌출부의 모서리 측이 외부 충격에 의해 용이하게 파손될 수 있으며, 이 경우 파손된 이물이 베어링 간극으로 유입되어 샤프트(130)의 회전 특성 저하로 연결될 수 있다.
하지만, 상기한 바와 같이 돌출부(142c)의 대응 경사면(142d)과 이에 대향 배치되는 슬리브(120)의 하향 경사면(128)이 경사지게 형성되므로, 외부 충격시의 파손이 저감될 수 있으며, 나아가 샤프트(130)의 회전 특성 저하를 방지할 수 있는 것이다.
또한, 돌출부(142c)의 저면이 경사지게 형성되지 않는 경우[예를 들어 돌출부의 횡단면이 사각형 형상을 가지는 경우] 경사지게 형성되지 않는 돌출부와 슬리브(120)에 의해 형성되는 베어링 간극이 90도로 절곡되므로, 윤활유체의 유동에 방해를 일으키는 동시에 압력 변화를 유발시킨다. 이로 인하여 기포가 발생될 수 있는 위험이 내재되어 있다.
하지만, 상기한 바와 같이 돌출부(142c)의 대응 경사면(142d)과 슬리브(120)의 하향 경사면(128)이 경사지게 형성되므로, 윤활유체가 보다 용이하게 유동될 수 있으며, 나아가 압력 변화를 저감시킬 수 있는 것이다.
더하여, 외부 충격시 경사지게 형성되는 돌출부(142c)에 의해 외력이 수평 방향의 힘과 수직 방향의 힘으로 분산될 수 있으므로, 외부 충격에 의한 로터 허브(142)의 파손을 보다 저감시킬 수 있는 것이다.
이와 같이, 박형화를 구현하기 위하여 로터 허브 바디(142)의 두께를 감소시키는 경우에도 돌출부(142c)에 의해 샤프트(130)와 로터 허브 바디(142)의 내경부의 접촉면적의 감소를 억제하여 샤프트(130)와 로터 허브(140)의 결합력의 저하를 방지할 수 있다. 이에 따라 외부 충격에 의해 샤프트(130)와 로터 허브(140)의 분리를 방지할 수 있는 것이다.
더하여, 돌출부(142c)의 대응 경사면(142d)이 경사지게 형성되어 로터 허브 바디(142)의 파손을 저감시킬 수 있으며, 윤활유체가 보다 용이하게 유동될 수 있도록 하며, 압력 변화를 저감시킬 수 있다.
한편, 본 실시예에서는 돌출부(142c)의 대응 경사면(142d)과 슬리브(120)의 하향 경사면(128)이 서로 동일한 각도로 경사지게 형성되어 대응 경사면(142d)과 하향 경사면(128)이 평행하게 배치되는 경우를 예로 들어 설명하고 있으나 이에 한정되지 않는다.
즉, 대응 경사면(142d)과 하향 경사면(128)은 서로 다른 기울기를 가지도록 경사지게 형성될 수도 있다.
스러스트 부재(150)는 베이스부재(110), 슬리브(120)와 함께 스테이터(20)를 구성하는 고정부재이다. 또한, 스러스트 부재(150)는 슬리브(120)의 설치홈(127)에 설치되며, 설치홈(127)에 설치시 순환홀(121)과 연결되는 연결부(170)를 형성할 수 있다.
연결부(170)는 슬리브(120)와 로터 허브(140)에 의해 형성되며 기액계면(F1)이 배치되는 실링부(106)와, 순환홀(121)을 연결하는 역할을 수행한다. 이에 대한 자세한 설명은 후술하기로 한다.
한편, 스러스트 부재(150)는 내경부 측 두께(즉, 내경부 측의 축 방향 길이)와 외경부 측 두께(즉, 외경부 측의 축 방향 길이)가 서로 다르게 형성될 수 있다.
일예로서, 스러스트 부재(150)는 횡단면이 대략 사다리꼴 형상을 가질 수 있다. 보다 자세하게 살펴보면, 스러스트 부재(150)의 상단부의 반경 방향 길이가 하단부의 반경 방향 길이보다 길게 형성될 수 있다. 그리고, 스러스트 부재(150)의 내경은 일정하도록 형성될 수 있다.
또한, 스러스트 부재(150)의 내주면은 설치홈(127)의 내벽면에 접촉되며, 스러스트 부재(150)의 저면은 설치홈(127)의 바닥면에 접촉될 수 있다. 그리고, 스러스트 부재(150)에는 저면으로부터 연장되는 경사면(152)이 형성될 수 있다.
이와 같이, 스러스트 부재(150)의 횡단면이 대략 사다리꼴 형상을 가짐으로써 외부 충격시 스러스트 부재(150)의 파손을 저감시킬 수 있다.
한편, 스러스트 부재(150)가 설치홈(127)에 설치되는 경우 경사면(152)에 대향 배치되는 설치홈(127)의 대향면(127a)과 경사면(152)은 소정 간격 이격 배치되어 연결부(170)를 형성할 수 있다.
이와 같이, 스러스트 부재(150)가 슬리브(120)에 설치되는 경우 스러스트 부재(150)와 슬리브(120)가 연결부(170)를 형성하여 순환홀(121)과 실링부(106)를 연결할 수 있는 것이다.
결국, 스러스트 부재(150)를 슬리브(120)에 설치하는 것만으로도 슬리브(120)와 커버부재(160)에 의해 형성되는 베어링 간극과 실링부(106)가 서로 연통되므로, 음압발생을 저감시킬 수 있다.
다시 말해, 순환홀(121)과 연결부(170)를 통해 슬리브(120)와 커버부재(160)에 의해 형성되는 베어링 간극과 실링부(106)가 서로 연통되므로, 슬리브(120)와 커버부재(160)에 의해 형성되는 베어링 간극에서의 음압 발생을 저감시킬 수 있는 것이다.
이와 더불어, 베어링 간극에 발생되는 기포를 보다 원활하게 베어링 간극의 외부로 배출시킬 수 있다.
또한, 슬리브(120)와 커버부재(160)에 의해 형성되는 베어링 간극과 실링부(106)가 연통되도록 순환홀만을 형성하는 경우와 비교하여 음압 발생 저감을 위한 구성의 형성이 용이할 수 있다. 즉, 슬리브(120)와 커버부재(160)에 의해 형성되는 베어링 간극과 실링부(106)가 연통되도록 순환홀을 형성하는 경우 발생되는 슬리브(120)의 제조 불량 발생을 저감시킬 수 있다.
한편, 스러스트 부재(150)는 슬리브(120)의 설치홈(127)에 접착제에 의해 접합될 수 있다. 그리고, 설치홈(127)의 내벽면과 저면이 만나는 모서리에는 접착제가 충진될 수 있는 홈이 형성되어 스러스트 부재(150)와 슬리브(120)의 결합력이 증대되도록 할 수 있다.
또한, 스러스트 부재(150)는 슬리브(120)와 서로 다른 재질로 이루어질 수 있다. 즉, 스러스트 부재(150)는 내마모성이 우수한 재질로 이루어질 수 있다.
다만, 이에 한정되지 않으며 스러스트 부재(150)와 슬리브(120)는 같은 재질로 이루어질 수도 있다. 이 경우 스러스트 부재(150)와 슬리브(120)는 서로 다른 재질로 외부면이 코팅될 수 있다. 즉, 스러스트 부재(150)는 내마모성을 향상시키기 위한 재질로 외부면이 코팅될 수도 있다.
한편, 스러스트 부재(150)의 상면에는 스러스트 동압 그루브(154)가 형성될 수 있다. 다만, 스러스트 동압 그루브(154)는 스러스트 부재(150)의 상면에 형성되는 경우로 한정되지 않으며, 스러스트 동압 그루브는 로터 허브에 형성될 수도 있을 것이다.
커버부재(160)는 베이스부재(110), 슬리브(120), 스러스트 부재(150)와 함께 스테이터(20)를 구성하는 고정부재로서, 슬리브(120)의 저면에 고정 설치되어 윤활유체의 누설을 방지한다.
즉, 커버부재(160)는 슬리브(120)의 장착홈(123)에 접착, 용접 중 적어도 하나의 방식에 의해 접합될 수 있다.
상기한 바와 같이, 스러스트 부재(150)의 횡단면이 대략 사다리꼴 형상을 가짐으로써 외부 충격시 스러스트 부재(150)의 파손을 저감시킬 수 있다.
또한, 스러스트 부재(150)를 슬리브(120)에 설치하여 슬리브(120)의 순환홀(121)과 실링부(106)가 서로 연통되므로, 슬리브(120)와 커버부재(160)에 의해 형성되는 베어링 간극에서의 음압발생을 저감시킬 수 있다.
이와 더불어, 베어링 간극에 발생되는 기포를 보다 원활하게 베어링 간극의 외부로 배출시킬 수 있다.
또한, 슬리브(120)와 커버부재(160)에 의해 형성되는 베어링 간극과 실링부(106)가 연통되도록 순환홀만을 형성하는 경우와 비교하여 음압 발생 저감을 위한 구성의 형성이 용이할 수 있다.
즉, 슬리브(120)와 커버부재(160)에 의해 형성되는 베어링 간극과 실링부(106)가 연통되도록 순환홀을 형성하는 경우 발생되는 슬리브(120)의 제조 불량 발생을 저감시킬 수 있다.
더하여, 스러스트 부재(150)의 로터 허브(140)에 대향 배치되는 부분이 내마모성이 높은 재질로 이루어지거나 내마모성이 높은 재질로 외부면이 코팅된 스러스트 부재(150)가 배치되므로 마모에 의한 이물발생을 저감시킬 수 있다.
더하여, 내마모성이 높은 재질로 이루어지거나 내마모성이 높은 재질로 외부면이 코팅된 스러스트 부재(150)에 의해 마모에 의한 스러스트 동압 그루브(154)로부터 발생되는 스러스트 유체 동압의 저하를 억제할 수 있다.
또한, 로터 허브 바디(142)에 형성되는 돌출부(142c)를 통해 샤프트(130)와 로터 허브 바디(142)의 접촉 면적이 증가될 수 있으며, 이에 따라 샤프트(130)와 로터 허브(140)의 결합력이 보다 증대될 수 있다.
더하여, 돌출부(142c)는 대응 경사면(142d)을 구비하므로, 외부 충격이 가해지는 경우 로터 허브 바디(142)의 내경부 측에서 로터 허브 바디(142)가 파손되는 것을 보다 억제할 수 있다.
또한, 대응 경사면(142d)에 의해 외부 충격시의 돌출부(142c)의 파손에 의한 이물 발생을 저감시킬 수 있다.
나아가. 돌출부(142c)의 저면이 경사지게 형성되지 않는 경우[예를 들어 돌출부의 횡단면이 사각형 형상을 가지는 경우]와 비교하여 대응 경사면(142d)에 의해 윤활유체가 보다 용이하게 유동될 수 있으며, 압력 변화를 저감시킬 수 있어 기포 발생을 억제할 수 있다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 스핀들 모터에 대하여 설명하기로 한다. 다만, 상기에서 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터에 구비되는 구성과 동일한 구성에 대해서는 도면에의 도시 및 자세한 설명은 생략하기로 한다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 스핀들 모터의 도 1의 A부에 대응되는 부분을 나타내는 확대도이다.
도 7을 참조하면, 스러스트 부재(250)는 횡단면이 대략 사다리꼴 형상을 가질 수 있다.
그리고, 스러스트 부재(250)의 내주면은 설치홈(227)의 내벽면에 접촉되며, 스러스트 부재(250)의 저면은 설치홈(227)의 바닥면에 접촉될 수 있다. 또한, 스러스트 부재(250)에는 저면으로부터 연장되는 경사면(252)이 형성될 수 있다.
한편, 스러스트 부재(250)가 설치홈(227)에 설치되는 경우 경사면(252)에 대향 배치되는 설치홈(227)의 대향면(227a)과 경사면은 소정 간격 이격 배치되어 연결부(270)를 형성할 수 있다.
이와 같이, 스러스트 부재(250)가 슬리브(220)에 설치되는 경우 스러스트 부재(250)와 슬리브(220)가 연결부(270)를 형성하여 순환홀(221)과 실링부(206)를 연결할 수 있는 것이다.
또한, 상기한 경사면(252)과, 경사면(252)에 대향 배치되는 설치홈(227)의 대향면(227a)은 경사면(252)의 기울기와 다른 기울기를 가지며, 경사면(252)과 설치홈(227)의 대향면(227a)에 의해 형성되는 간극은 반경 방향 외측으로 갈수록 넓어지게 형성되어 연결부(270)를 형성할 수 있다.
즉, 순환홀(221)에 연결되는 연결부(270)의 일단 측으로부터 실링부(206)에 연결되는 연결부(270)의 타단 측으로 갈수록 테이퍼지게 형성될 수 있다.
이에 따라, 연결부(270)에서의 기포 발생을 저감시킬 수 있다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스핀들 모터에 대하여 설명하기로 한다. 다만, 상기에서 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터에 구비되는 구성과 동일한 구성에 대해서는 도면에의 도시 및 자세한 설명은 생략하기로 한다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 스핀들 모터에 구비되는 슬리브와 스러스트 부재를 나타내는 사시도이고, 도 9는 도 8의 X-X'선을 따른 단면도이고, 도 10은 도 8의 Y-Y'선을 따른 단면도이다.
도 8 내지 도 10을 참조하면, 스러스트 부재(350)에는 경사면(352)이 형성될 수 있다. 그리고, 스러스트 부재(350)가 슬리브(320)에 설치되는 경우 스러스트 부재(350)의 경사면(352)은 설치홈(327)의 대향면(327a)에 접합될 수 있다.
한편, 경사면(352)에는 연결홈(352a)이 형성될 수 있으며, 스러스트 부재(350)가 슬리브(320)에 설치되는 경우 연결홈(352a)에 의해 연결부(370)가 형성될 수 있다.
이와 같이, 경사면(352)이 설치홈(327)의 대향면(327a)에 접합되므로, 슬리브(320)와 스러스트 부재(350)의 결합 강도가 증가될 수 있다.
한편, 연결홈(352a)은 폭이 일정하게 형성될 수 있다.
다만, 본 실시예에서는 연결홈(352a)이 경사면(352)에 형성되는 경우를 예로 들어 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않으며 연결홈(352a)은 경사면(352)에 대향 배치되는 설치홈(327)의 대향면(327a)에 형성될 수도 있을 것이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스핀들 모터에 대하여 설명하기로 한다. 다만, 상기에서 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터에 구비되는 구성과 동일한 구성에 대해서는 도면에의 도시 및 자세한 설명은 생략하기로 한다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스핀들 모터에 구비되는 스러스트 부재를 나타내는 사시도이다.
도 11을 참조하면, 스러스트 부재(450)에는 경사면(452)이 형성될 수 있다. 한편, 경사면(452)에는 연결홈(452a)이 형성될 수 있으며, 스러스트 부재(450)가 슬리브(320, 도 10 참조)에 설치되는 경우 연결홈(452a)에 의해 연결부(370, 도 10 참조)가 형성될 수 있다.
한편, 연결홈(452a)은 테이퍼지게 형성될 수 있다. 즉, 연결홈(452a)은 반경 방향 외측으로 갈수록 폭이 넓게 형성될 수 있다. 이에 따라, 기포 발생을 억제할 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.
100 : 스핀들 모터
110 : 베이스부재
120, 220, 320 : 슬리브
130 : 샤프트
140 : 로터 허브
150, 250, 350, 450 : 스러스트 부재
160 : 커버부재

Claims (15)

  1. 베이스 부재에 고정 설치되며, 순환홀이 형성된 슬리브;
    상기 슬리브의 축공에 회전 가능하도록 삽입 배치되는 샤프트;
    상기 샤프트의 상단부에 고정 설치되는 로터 허브; 및
    상기 슬리브의 설치홈에 설치되되 상기 설치홈에 설치시 상기 순환홀과 연결되는 연결부를 형성하는 스러스트 부재;
    를 포함하며,
    상기 연결부는, 상기 슬리브와 상기 로터 허브에 의해 형성되며 기액계면이 배치되는 실링부와, 상기 순환홀을 연결하는 스핀들 모터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스러스트 부재의 내경부측 두께와 상기 스러스트 부재의 외경부측 두께가 서로 다른 스핀들 모터.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 스러스트 부재는 횡단면이 사다리꼴 형상을 가지는 스핀들 모터.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 스러스트 부재에는 경사면이 형성되고,
    상기 스러스트 부재가 상기 설치홈에 설치되는 경우 상기 경사면에 대향 배치되는 상기 설치홈의 대향면과 상기 경사면은 이격 배치되어 상기 연결부를 형성하는 스핀들 모터.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 스러스트 부재에는 경사면이 형성되고,
    상기 경사면에 대향 배치되는 상기 설치홈의 대향면은 상기 경사면의 기울기와 다른 기울기를 가지며,
    상기 경사면과 상기 설치홈의 대향면에 의해 형성되는 간극은 반경 방향 외측으로 갈수록 넓어지게 형성되어 상기 연결부를 형성하는 스핀들 모터.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 스러스트 부재에는 경사면이 형성되고,
    상기 경사면에 대향 배치되는 상기 설치홈의 대향면은 상기 경사면에 접합되며,
    상기 경사면과 상기 대향면 중 적어도 하나에는 연결홈이 형성되어 상기 스러스트 부재가 상기 슬리브에 설치되는 경우 상기 연결홈에 의해 상기 연결부가 형성되는 스핀들 모터.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 연결홈은 폭이 일정하게 형성되거나 상기 스러스트 부재의 외경부측으로 갈수록 테이퍼지게 형성되는 스핀들 모터.
  8. 제3항에 있어서,
    상기 스러스트 부재는 적어도 내주면과 저면이 상기 슬리브의 설치홈에 접합되는 스핀들 모터.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 스러스트 부재의 상면에는 스러스트 유체 동압을 발생시키기 위한 스러스트 동압홈이 형성되는 스핀들 모터.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 슬리브와 상기 스러스트 부재는 서로 다른 재질로 이루어지거나, 서로 다른 재질로 외부면이 코팅되는 스핀들 모터.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 슬리브의 저면에 고정 설치되어 윤활유체의 누설을 방지하는 커버부재를 더 포함하는 스핀들 모터.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 로터 허브의 내경부 측에는 상기 슬리브의 외부면과 함께 베어링 간극을 형성하는 대응 경사면을 가지는 돌출부가 구비되는 스핀들 모터.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 슬리브에는 상기 대응 경사면에 대향 배치되는 하향 경사면이 형성되는 스핀들 모터.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 대응 경사면과 하향 경사면은 서로 동일한 각도를 가지도록 경사지게 형성되거나, 서로 다른 각도를 가지도록 경사지게 형성되는 스핀들 모터.
  15. 베이스 부재에 고정 설치되며, 축 방향을 향하는 순환홀이 형성된 슬리브;
    상기 슬리브의 축공에 회전 가능하도록 삽입 배치되는 샤프트;
    상기 샤프트의 상단부에 고정 설치되는 로터 허브;
    상기 슬리브의 설치홈에 설치시 상기 순환홀과 연결되는 연결부를 형성하는 스러스트 부재; 및
    상기 슬리브의 하단부에 설치되어 윤활유체의 누설을 방지하는 커버부재;
    를 포함하며,
    상기 스러스트 부재는 횡단면이 사다리꼴 형상을 가지며,
    상기 연결부는, 상기 슬리브와 상기 로터 허브에 의해 형성되며 기액계면이 배치되는 실링부와, 상기 순환홀을 연결하는 스핀들 모터.
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