KR101422913B1 - 유체 동압 베어링 어셈블리 및 이를 구비하는 스핀들 모터 - Google Patents
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Abstract
샤프트와, 상기 샤프트와 소정 간격 이격 배치되어 베어링 간극을 형성하는 슬리브 및 상기 샤프트에 설치되는 스러스트 부재를 포함하며, 상기 샤프트, 상기 슬리브 및 상기 스러스트 부재 중 적어도 하나에는 상기 베어링 간극에 충진된 윤활유체를 매개로 유체 동압을 발생시키기 위한 동압 그루브가 형성되며, 윤활유체가 상기 동압 그루브로 유입되는 부분의 일측에는 상기 윤활유체의 유입시 발생되는 압력저하를 억제하기 위한 압력저하방지홈이 형성되며, 상기 압력저하방지홈은 상기 동압 그루브의 일단으로부터 원주방향으로 연장되는 연장선 상에 배치되고,
상기 동압 그루브는 상기 샤프트의 외주면과 상기 슬리브의 내주면 중 적어도 하나에 형성되는 상,하부 저널 그루브를 포함하여 구성되며, 상기 상,하부 저널 그루브는 헤링본 형상 또는 스파이럴 형상을 가지며, 상기 압력저하방지홈은 윤활유체가 상기 상,하부 저널 그루브보다 먼저 유입되도록 상기 상,하부 저널 그루브 중 적어도 하나의 끝단부 일측에 상기 샤프트 또는 슬리브의 회전방향의 반대방향에 배치되도록 형성되고, 상기 압력저하방지홈은 적어도 하나 이상으로 구성되며, 상기 압력저하방지홈이 복수개로 구성되는 경우 복수개의 상기 압력저하방지홈은 상기 상,하부 저널 그루브 중 적어도 하나의 일단부로부터 이격 배치되되 순차적으로 상호 이격 배치되며, 상기 복수개의 압력저하방지홈은 상기 상,하부 저널 그루브 측으로부터 멀어질수록 크기가 작게 형성되는 유체 동압 베어링 어셈블리가 개시된다.
상기 동압 그루브는 상기 샤프트의 외주면과 상기 슬리브의 내주면 중 적어도 하나에 형성되는 상,하부 저널 그루브를 포함하여 구성되며, 상기 상,하부 저널 그루브는 헤링본 형상 또는 스파이럴 형상을 가지며, 상기 압력저하방지홈은 윤활유체가 상기 상,하부 저널 그루브보다 먼저 유입되도록 상기 상,하부 저널 그루브 중 적어도 하나의 끝단부 일측에 상기 샤프트 또는 슬리브의 회전방향의 반대방향에 배치되도록 형성되고, 상기 압력저하방지홈은 적어도 하나 이상으로 구성되며, 상기 압력저하방지홈이 복수개로 구성되는 경우 복수개의 상기 압력저하방지홈은 상기 상,하부 저널 그루브 중 적어도 하나의 일단부로부터 이격 배치되되 순차적으로 상호 이격 배치되며, 상기 복수개의 압력저하방지홈은 상기 상,하부 저널 그루브 측으로부터 멀어질수록 크기가 작게 형성되는 유체 동압 베어링 어셈블리가 개시된다.
Description
본 발명은 유체 동압 베어링 어셈블리 및 이를 구비하는 스핀들 모터에 관한 것이다.
일반적으로 기록 디스크 구동장치(Hard disk drive, HDD)에 사용되는 소형의 스핀들 모터에는 동압 베어링 장치가 구비되며, 동압 베어링 장치에 구비되는 샤프트와 슬리브 사이에 형성된 베어링 간극(clearanec)에 오일과 같은 윤활 유체가 충진된다. 이와 같은 베어링 간극에 충진된 윤활유체가 펌핑되면서 유체 동압을 형성하여 회전부재를 회전 가능하게 지지한다.
즉, 일반적으로 동압 베어링 장치에는 스파이럴(spiral) 형상을 가진 스러스트 동압 그루브와 헤링본(harringbone) 형상을 가진 저널 동압 그루브가 구비되며, 상기한 스러스트 동압 그루브와 저널 동압 그루브를 통해 동압을 발생시켜 모터 회전 구동의 안정성을 도모하고 있다.
한편, 회전부재의 회전시 상기한 스러스트 동압 그루브와 저널 동압 그루브로 윤활유체가 유입되면서 펌핑되어 유체 동압을 형성한다.
그런데, 상기한 바와 같이 스러스트 동압 그루브와 저널 동압 그루브로 윤활유체가 유입될 때, 윤활유체가 유입되는 부분에 저압이 발생될 가능성이 높아진다. 더하여, 대기와 가깝게 배치되는 스러스트 동압 그루브와 저널 동압 그루브에서 윤활유체가 유입되는 부분에 보다 더 저압이 발생될 가능성이 높아진다.
이와 같이 발생되는 저압은 공동현상(즉, 기포가 발생되는 현상)의 원인이 되며, 공동현상(cavitation)에 의해 회전 특성이 나빠지는 문제가 있다.
공동현상 발생을 저감시킬 수 있는 유체 동압 베어링 어셈블리 및 이를 구비하는 스핀들 모터를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리는 샤프트와, 상기 샤프트와 소정 간격 이격 배치되어 베어링 간극을 형성하는 슬리브 및 상기 샤프트에 설치되는 스러스트 부재를 포함하며, 상기 샤프트, 상기 슬리브 및 상기 스러스트 부재 중 적어도 하나에는 상기 베어링 간극에 충진된 윤활유체를 매개로 유체 동압을 발생시키기 위한 동압 그루브가 형성되며, 윤활유체가 상기 동압 그루브로 유입되는 부분의 일측에는 상기 윤활유체의 유입시 발생되는 압력저하를 억제하기 위한 압력저하방지홈이 형성되며, 상기 압력저하방지홈은 상기 동압 그루브의 일단으로부터 원주방향으로 연장되는 연장선 상에 배치되고,
상기 동압 그루브는 상기 샤프트의 외주면과 상기 슬리브의 내주면 중 적어도 하나에 형성되는 상,하부 저널 그루브를 포함하여 구성되며, 상기 상,하부 저널 그루브는 헤링본 형상 또는 스파이럴 형상을 가지며, 상기 압력저하방지홈은 윤활유체가 상기 상,하부 저널 그루브보다 먼저 유입되도록 상기 상,하부 저널 그루브 중 적어도 하나의 끝단부 일측에 상기 샤프트 또는 슬리브의 회전방향의 반대방향에 배치되도록 형성되고, 상기 압력저하방지홈은 적어도 하나 이상으로 구성되며, 상기 압력저하방지홈이 복수개로 구성되는 경우 복수개의 상기 압력저하방지홈은 상기 상,하부 저널 그루브 중 적어도 하나의 일단부로부터 이격 배치되되 순차적으로 상호 이격 배치되며, 상기 복수개의 압력저하방지홈은 상기 상,하부 저널 그루브 측으로부터 멀어질수록 크기가 작게 형성될 수 있다.
상기 동압 그루브는 상기 샤프트의 외주면과 상기 슬리브의 내주면 중 적어도 하나에 형성되는 상,하부 저널 그루브를 포함하여 구성되며, 상기 상,하부 저널 그루브는 헤링본 형상 또는 스파이럴 형상을 가지며, 상기 압력저하방지홈은 윤활유체가 상기 상,하부 저널 그루브보다 먼저 유입되도록 상기 상,하부 저널 그루브 중 적어도 하나의 끝단부 일측에 상기 샤프트 또는 슬리브의 회전방향의 반대방향에 배치되도록 형성되고, 상기 압력저하방지홈은 적어도 하나 이상으로 구성되며, 상기 압력저하방지홈이 복수개로 구성되는 경우 복수개의 상기 압력저하방지홈은 상기 상,하부 저널 그루브 중 적어도 하나의 일단부로부터 이격 배치되되 순차적으로 상호 이격 배치되며, 상기 복수개의 압력저하방지홈은 상기 상,하부 저널 그루브 측으로부터 멀어질수록 크기가 작게 형성될 수 있다.
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상기 압력저하방지홈의 일단과 상기 상,하부 저널 그루브의 일단은 상기 상,하부 저널 그루브의 일단으로부터 원주방향으로 연장되는 연장선 상에 배치될 수 있다.
상기 압력저하방지홈은 상기 상,하부 저널 그루브와 평행하게 배치될 수 있다.
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상기 압력저하방지홈은 양끝단이 뾰족한 형상을 가질 수 있으며, 중심부 측으로 갈수록 폭이 넓어지도록 형성될 수 있다.
상기 압력저하방지홈은 양끝단이 상부 저널 그루브의 끝단과 동일하거나 더 뾰족한 형상을 가질 수 있다.
상기 동압 그루브는 축방향의 힘을 제공하는 스러스트 그루브를 포함하여 구성되며, 상기 스러스트 그루브는 상기 스러스트 부재와 상기 슬리브 중 적어도 하나에 형성될 수 있다.
상기 스러스트 그루브는 헤링본 형상 또는 스파이럴 형상을 가지며, 상기 압력저하방지홈은 상기 샤프트 또는 슬리브의 회전시 윤활유체가 상기 스러스트 그루브보다 먼저 유입되도록 상기 스러스트 그루브의 끝단부 일측에 상기 샤프트 또는 슬리브의 회전방향의 반대방향에 배치되도록 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터는 샤프트와, 상기 샤프트를 회전 가능하게 지지하는 슬리브와, 상기 샤프트에 설치되는 스러스트 부재 및 상기 샤프트의 상단부에 고정 설치되어 상기 샤프트와 연동하여 회전되는 로터 허브를 포함하며, 상기 샤프트, 상기 슬리브, 상기 스러스트 부재 및 상기 로터 허브 중 적어도 하나에는 상기 샤프트의 회전시 유체 동압을 발생시키기 위한 동압 그루브가 형성되며, 상기 샤프트의 회전시 윤활유체가 상기 동압 그루브로 유입되는 부분의 일측과 상기 동압그루브로부터 윤활유체가 유출되는 부분의 일측 중 적어도 하나에는 상기 윤활유체의 유출입시 발생되는 압력저하를 억제하기 위한 압력저하방지홈이 형성되며, 상기 압력저하방지홈은 상기 동압 그루브의 일단으로부터 원주방향으로 연장되는 연장선 상에 배치되고,
상기 동압 그루브는 상기 샤프트의 외주면과 상기 슬리브의 내주면 중 적어도 하나에 형성되는 상,하부 저널 그루브를 포함하여 구성되며, 상기 상,하부 저널 그루브는 헤링본 형상 또는 스파이럴 형상을 가지며, 상기 압력저하방지홈은 윤활유체가 상기 상,하부 저널 그루브보다 먼저 유입되도록 상기 상,하부 저널 그루브 중 적어도 하나의 끝단부 일측에 상기 샤프트 또는 슬리브의 회전방향의 반대방향에 배치되도록 형성되고, 상기 압력저하방지홈은 적어도 하나 이상으로 구성되며, 상기 압력저하방지홈이 복수개로 구성되는 경우 복수개의 상기 압력저하방지홈은 상기 상,하부 저널 그루브 중 적어도 하나의 일단부로부터 이격 배치되되 순차적으로 상호 이격 배치되며, 상기 복수개의 압력저하방지홈은 상기 상,하부 저널 그루브 측으로부터 멀어질수록 크기가 작게 형성될 수 있다.
상기 동압 그루브는 상기 샤프트의 외주면과 상기 슬리브의 내주면 중 적어도 하나에 형성되는 상,하부 저널 그루브를 포함하여 구성되며, 상기 상,하부 저널 그루브는 헤링본 형상 또는 스파이럴 형상을 가지며, 상기 압력저하방지홈은 윤활유체가 상기 상,하부 저널 그루브보다 먼저 유입되도록 상기 상,하부 저널 그루브 중 적어도 하나의 끝단부 일측에 상기 샤프트 또는 슬리브의 회전방향의 반대방향에 배치되도록 형성되고, 상기 압력저하방지홈은 적어도 하나 이상으로 구성되며, 상기 압력저하방지홈이 복수개로 구성되는 경우 복수개의 상기 압력저하방지홈은 상기 상,하부 저널 그루브 중 적어도 하나의 일단부로부터 이격 배치되되 순차적으로 상호 이격 배치되며, 상기 복수개의 압력저하방지홈은 상기 상,하부 저널 그루브 측으로부터 멀어질수록 크기가 작게 형성될 수 있다.
압력저하방지홈을 통해 윤활유체가 동압 그루브로 유입되는 부분에서 발생되는 압력 저하를 억제하여 기포 발생을 저감시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리를 구비하는 스핀들 모터를 나타내는 개략 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리에 구비되는 슬리브를 나타내는 개략 단면도이다.
도 3과 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리에 구비되는 슬리브에 형성되는 동압 그루브를 나타내는 확대도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리에 구비되는 슬리브에 형성되는 동압 그루브의 변형 실시예를 나타내는 확대도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리를 구비하는 스핀들 모터를 개략 단면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리에 구비되는 슬리브를 나타내는 개략 단면도이다.
도 8과 도 9는은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리에 구비되는 슬리브에 형성되는 동압 그루브를 나타내는 확대도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리에 구비되는 슬리브를 나타내는 개략 단면도이다.
도 3과 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리에 구비되는 슬리브에 형성되는 동압 그루브를 나타내는 확대도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리에 구비되는 슬리브에 형성되는 동압 그루브의 변형 실시예를 나타내는 확대도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리를 구비하는 스핀들 모터를 개략 단면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리에 구비되는 슬리브를 나타내는 개략 단면도이다.
도 8과 도 9는은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리에 구비되는 슬리브에 형성되는 동압 그루브를 나타내는 확대도이다.
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 유체 동압 베어링 어셈블리를 구비하는 스핀들 모터를 나타내는 개략 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리에 구비되는 슬리브를 나타내는 부분 절개 사시도이고, 도 3과 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리에 구비되는 슬리브에 형성되는 동압 그루브를 나타내는 확대도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리에 구비되는 슬리브에 형성되는 동압 그루브의 변형 실시예를 나타내는 확대도이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터(100)는 일예로서, 베이스부재(120), 유체 동압 베어링 어셈블리(200) 및 로터 허브(140)를 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 유체 동압 베어링 어셈블리(200)는 샤프트(210), 슬리브(220), 스러스트 부재(230) 및 캡부재(240)를 포함하여 구성될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터(100)는 기록 디스크를 구동시키는 기록 디스크 구동장치에 채용되는 모터일 수 있다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터(100)는 크게 스테이터(20)와 로터(40)로 구성될 수 있다. 스테이터(20)는 로터(40)를 회전 가능하게 지지하는 모든 고정부재를 지칭하며, 로터(40)는 스테이터(20)에 지지되어 회전되는 회전부재를 지칭한다.
여기서, 방향에 대한 용어를 먼저 정의하면, 축 방향은 도 1에서 볼 때, 상,하 방향, 즉 샤프트(210)의 하부로부터 상부를 향하는 방향 또는 샤프트(210)의 상부로부터 하부를 향하는 방향을 의미하며, 반경방향은 도 1에서 볼 때, 좌,우 방향, 즉 로터 허브(140)의 외주면으로부터 샤프트(210)를 향하는 방향, 또는 샤프트(210)로부터 로터 허브(140)의 외주면을 향하는 방향을 의미한다.
또한, 원주방향은 로터 허브(140) 및 샤프트(210)의 외주면을 따라 회전되는 방향을 의미한다.
베이스부재(120)는 로터(40)를 회전 가능하게 지지하는 고정부재로서, 스테이터(20)를 구성한다. 그리고, 베이스부재(120)는 슬리브(220)가 고정 설치되는 설치부(122)를 구비할 수 있다.
설치부(122)는 축 방향 상부측으로 돌출 형성되며, 슬리브(220)가 삽입 설치될 수 있도록 설치홀(122a)이 형성될 수 있다. 즉, 슬리브(220)는 설치부(122)에 고정 설치될 수 있다.
한편, 설치부(122)의 외주면에는 스테이터 코어(110)가 삽입 고정될 수 있도록 단차부(122b)가 구비될 수 있다. 즉, 스테이터 코어(110)는 설치부(122)의 외주면에 형성된 단차부(122b)에 안착된 상태에서 설치부(122)에 고정 설치될 수 있다.
동압 베어링 어셈블리(200)는 윤활유체를 펌핑하여 유체 동압을 발생시키는 역할을 수행한다. 동압 베어링 어셈블리(200)에 대한 자세한 사항은 후술하기로 한다.
로터 허브(140)는 샤프트(210)에 고정 설치되어 회전된다. 즉, 로터 허브(140)는 샤프트(210)와 연동하여 회전되는 회전부재로서 로터(40)를 구성하며, 샤프트(210)의 상단부에 고정 설치된다.
한편, 로터 허브(140)는 샤프트(210)가 관통되는 장착홀(142a)이 형성된 원반형상의 바디(142)와, 바디(142)의 가장자리로부터 축 방향 하부측으로 연장 형성되는 마그넷 설치부(144) 및 마그넷 설치부(144)의 끝단으로부터 반경방향 외측으로 연장 형성되는 디스크 안착부(146)를 구비할 수 있다.
즉, 로터 허브(140)는 컵 형상을 가질 수 있으며, 베이스부재(120)와 함께 내부 공간을 형성한다. 그리고, 스테이터 코어(110)는 로터 허브(140)와 베이스부재(120)에 의해 형성되는 내부 공간에 배치될 수 있다.
또한, 마그넷 설치부(144)에는 구동 마그넷(144a)이 고정 설치될 수 있다. 즉, 구동 마그넷(144a)은 스테이터 코어(110)의 선단에 대향 배치되도록 마그넷 설치부(1440의 내주면에 고정 설치된다.
그리고, 구동 마그넷(144a)은 환고리 형상을 가질 수 있으며, 원주방향을 따라 N극, S극이 교대로 착자되어 일정세기의 자기력을 발생시키는 영구자석일 수 있다. 즉, 구동 마그넷(144a)은 로터 허브(140)를 회전 구동시키기 위한 구동력이 발생되도록 하는 역할을 수행한다.
다시 말해, 스테이터 코어(110)에 권선된 코일(112)에 전원이 공급되며, 코일(112)이 권선된 스테이터 코어(110)와 구동 마그넷(144a)의 전자기적 상호작용에 의하여 로터 허브(140)를 회전 구동시킬 수 있는 힘이 발생된다. 이에 따라 로터 허브(140)가 회전 구동될 수 있다.
결국, 로터 허브(140)의 회전에 의해 샤프트(210), 샤프트(210)에 고정 설치되는 스러스트 플레이트(240)가 로터 허브(140)와 함께 연동하여 회전된다.
이와 같이, 로터 허브(140)가 회전되면 상기한 유체 동압 베어링 어셈블리(200)에 충진된 윤활유체가 펌핑되어 유체 동압이 발생되는 것이다.
이하에서는 유체 동압 베어링 어셈블리(200)에 대하여 보다 자세하게 살펴보기로 한다.
샤프트(210)는 스테이터(20)에 의해 회전 가능하게 지지되어 회전되는 로터(40)를 구성하는 회전부재이다. 즉, 샤프트(210)는 슬리브(220)에 의해 회전 가능하게 지지된다.
그리고, 슬리브(220)는 베이스부재(120)와 함께 스테이터(20)를 구성하며, 로터(40)를 회전 가능하게 지지하는 고정부재이다.
그리고, 슬리브(220)는 상기한 바와 같이 설치부(122)에 고정 설치될 수 있다. 또한, 슬리브(220)의 중앙에는 관통홀(222)이 형성되고, 샤프트(210)는 관통홀(222)에 삽입되어 슬리브(220)에 의해 회전 가능하게 지지될 수 있다.
한편, 샤프트(210)가 관통홀(222)에 삽입되어 설치되는 경우 샤프트(210)의 외주면과 슬리브(220)의 내주면은 소정 간격 이격 배치되어 베어링 간극(C1)을 형성한다.
또한, 이 베어링 간극(C1)에는 샤프트(210)의 회전시 유체 동압을 발생시킬 수 있도록 윤활유체가 충진될 수 있다.
그리고, 샤프트(210)의 외주면과 슬리브(220)의 내주면 중 적어도 하나에는 샤프트(210)의 회전시 유체 동압을 발생시키기 위한 동압 그루브(260)가 형성될 수 있다.
동압 그루브(260)에 대한 자세한 사항은 후술하기로 한다.
한편, 본 실시예에서는 샤프트(210)가 회전되는 회전부재이며, 슬리브(220)가 샤프트(220)를 회전 가능하게 지지하는 고정부재인 경우를 예로 들어 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않는다.
즉, 샤프트(210)가 고정되며, 슬리브(220)가 샤프트(210)를 축으로 하여 회전되는 회전부재일 수 있다. 다시 말해, 샤프트(210)와 슬리브(220) 중 어느 하나가 고정부재이고 다른 하나가 회전부재로 구성될 수 있다.
스러스트 부재(230)는 샤프트(210)에 설치될 수 있다. 그리고, 스러스트 부재(230)는 샤프트(210)와 함께 회전되는 회전부재로서, 로터(40)에 포함될 수 있다.
한편, 스러스트 부재(230)는 슬리브(220)의 상단부에 형성되는 삽입홈(224)에 삽입 배치될 수 있다.
또한, 스러스트 부재(230)의 저면과, 이에 대향 배치되는 슬리브(220)의 상면에는 베어링 간극(C1)에 충진된 윤활유체를 매개로 유체 동압을 발생시키기 위한 동압 그루브(260)가 형성될 수 있다.
여기서, 동압 그루브(260)에 대하여 보다 자세하게 살펴보도록 한다.
동압 그루브(260)는 샤프트(210)의 외주면과 슬리브(220)의 내주면 중 적어도 하나에 형성되는 상,하부 저널 그루브(262,264)와, 스러스트 부재(230)와 슬리브(220) 중 적어도 하나에 형성되는 스러스트 그루브(266)를 포함하여 구성될 수 있다.
한편, 상,하부 저널 그루브(262,264)는 헤링본 형상을 가질 수 있다. 또한, 상,하부 저널 그루브(262,264)는 샤프트(210)를 보다 안정적으로 지지할 수 있도록 소정 간격 이격 배치될 수 있다.
즉, 상,하부 저널 그루브(262,264)는 샤프트(210)의 회전시 윤활유체를 펌핑하여 유체 동압을 발생시켜 샤프트(210)를 반경 방향으로 지지하는 역할을 수행한다.
다만, 본 실시예에서는 상,하부 저널 그루브(262,264)가 헤링본 형상을 가지는 경우를 예로 들어 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않으며 상,하부 저널 그루브(262,264)는 스파이럴 형상을 가질 수도 있다.
그리고, 본 실시예에서는 상,하부 저널 그루브(262,264)가 슬리브(220)의 내주면에 형성되는 경우를 예로 들어 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않으며 상,하부 저널 그루브(262,264)는 샤프트(210)의 외주면에 형성될 수도 있다.
스러스트 그루브(266)는 스러스트 부재(230)의 저면 또는 스러스트 부재(230)의 저면에 대향 배치되는 슬리브(220)의 삽입홈(224)의 바닥면에 형성될 수 있으며, 스파이럴 형상을 가질 수 있다.
그리고, 스러스트 그루브(266)는 샤프트(210)의 회전시 윤활유체의 펌핑을 통해 유체 동압을 발생시켜 스러스트 부재(240)를 축 방향으로 지지하는 역할을 수행한다.
한편, 본 실시예에서는 스러스트 그루브(266)가 스파이럴 형상을 가지는 경우를 예로 들어 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않으며 스러스트 그루브(266)는 헤링본 형상을 가질 수도 있다.
그리고, 본 실시예에서는 스러스트 그루브(266)가 슬리브(220)에 형성되는 경우를 예로 들어 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않으며 스러스트 그루브(266)는 스러스트 부재(240)의 저면에 형성될 수도 있다.
한편, 윤활유체가 동압 그루브(260)로 유입되는 부분의 일측에는 윤활유체의 유입시 발생되는 압력저하를 억제하기 위한 압력저하방지홈(270)이 형성될 수 있다.
압력저하방지홈(270)은 윤활유체가 상,하부 저널 그루브(262,264)보다 먼저 유입되도록 상,하부 저널 그루브(262,264)의 끝단부 일측에 샤프트(210)의 회전방향의 반대방향에 배치되도록 형성될 수 있다.
한편, 본 실시예에서는 압력저하방지홈(270)이 상부 저널 그루브(262)의 상부 끝단 일측에 형성되는 경우를 예로 들어 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않으며 압력저하방지홈(270)은 하부 저널 그루브(264)의 끝단 일측에 형성될 수도 있다.
압력저하방지홈(270)의 작용에 대하여 보다 자세하게 살펴보면, 샤프트(210)의 회전시 윤활유체는 상부 저널 그루브(262)의 외부에서부터 상부 저널 그루브(262)로 유입된다.
한편, 압력저하방지홈(270)이 형성되지 않은 경우 상부 저널 그루브(262)로 윤활유체가 유입되는 부분의 압력이 급격히 감소된다. 이에 따라 베어링 간극에서 공동현상이 발생되는 것이다. 즉, 상부 저널 그루브(260)로 윤활유체가 유입되는 부분의 압력이 급격히 감소되어 기포가 발생될 수 있다.
하지만, 샤프트(210)의 회전시 윤활유체가 먼저 압력저하방지홈(270)에 유입된 후 상부 저널 그루브(262)로 유입되므로 상부 저널 그루브(262)로 윤활유체가 유입되는 부분의 압력이 급격히 감소되는 것을 억제할 수 있는 것이다.
즉, 순차적으로 압력이 저하되도록 함으로써 상부 저널 그루브(262)의 끝단부에서의 압력 급강하를 억제할 수 있다.
또한, 압력저하방지홈(270)은 샤프트(210)의 회전방향의 반대방향으로 복수개가 이격 배치될 수 있다. 이에 따라, 보다 순차적으로 압력을 저하시켜 최종적으로 상부 저널 그루브(262)의 끝단부에서 압력의 급격한 강하를 억제할 수 있다.
즉, 압력저하방지홈(270)이 구비되지 않는 경우와 비교하여 상부 저널 그루브(262)의 끝단부에서의 압력을 상승시킬 수 있다.
이에 따라, 공동현상 발생을 보다 억제할 수 있는 것이다.
여기서, 압력저하방지홈(270)의 형성위치와 형상에 대하여 보다 자세하게 살펴보도록 한다.
먼저, 압력저하방지홈(270)의 끝단과 상부 저널 그루브(262)의 끝단은, 상부 저널 그루브(262)의 끝단으로부터 원주방향으로 연장되는 연장선상에 배치될 수 있다.
또한, 압력저하방지홈(270)은 상부 저널 그루브(262)와 평행하게 배치될 수 있다. 즉, 압력저하방지홈(270)은 소정 각도 경사지게 형성될 수 있다.
더하여, 압력저하방지홈(270)이 복수개 형성되는 경우, 복수개의 압력저하방지홈(270)은 상부 저널 그루브(262) 측으로 멀어질수록 크기가 작게 형성될 수 있다.
그리고, 도 5에 도시된 바와 같이, 압력저하방지홈(270)은 양끝단이 뾰족한 형상을 가질 수 있으며, 중심부 측으로 갈수록 폭이 넓어지도록 형성될 수 있다.
더하여, 압력저하방지홈(270)은 양끝단이 상부 저널 그루브(262)의 끝단과 동일하거나 더 뾰족한 형상을 가질 수 있다.
이와 같이, 샤프트(210)의 회전시 압력저하방지홈(270)으로 윤활유체가 먼저 유입된 후 상부 저널 그루브(262)로 윤활유체가 유입됨으로써, 상부 저널 그루브(262)의 끝단부에서의 압력저하를 보다 감소시킬 수 있는 것이다.
더하여, 압력저하방지홈(270)이 상기한 형상을 가지도록 형성됨으로써, 상부 저널 그루브(262)의 끝단부에서의 압력저하를 보다 감소시킬 수 있는 것이다.
한편, 압력저하방지홈(270)은 스러스트 그루브(266)의 끝단 일측에 형성될 수도 있다. 즉, 샤프트(210)의 회전시 압력저하방지홈(270)은 윤활유체가 스러스트 그루브(266)보다 먼저 유입되도록 스러스트 그루브(266)의 끝단부 일측에 샤프트(210)의 회전방향의 반대방향에 배치되도록 형성될 수 있다.
즉, 샤프트(210)의 회전시 윤활유체는 스러스트 그루브(266)의 외부에서부터 스러스트 그루브(266)로 유입된다.
한편, 압력저하방지홈(270)이 형성되지 않은 경우 스러스트 그루브(266)로 윤활유체가 유입되는 부분의 압력이 급격히 감소된다. 이에 따라 베어링 간극에서 공동현상이 발생되는 것이다. 즉, 스러스트 그루브(262)로 윤활유체가 유입되는 부분의 압력이 급격히 감소되어 기포가 발생될 수 있다.
하지만, 샤프트(210)의 회전시 윤활유체가 먼저 압력저하방지홈(270)에 유입된 후 스러스트 그루브(266)로 유입되므로 스러스트 그루브(266)로 윤활유체가 유입되는 부분의 압력이 급격히 감소되는 것을 억제할 수 있는 것이다.
즉, 순차적으로 압력이 저하되도록 함으로써 스러스트 그루브(266)의 끝단부에서의 압력 급강하를 억제할 수 있다.
또한, 압력저하방지홈(270)은 샤프트(210)의 회전방향의 반대방향으로 복수개가 이격 배치될 수 있다. 이에 따라, 보다 순차적으로 압력을 저하시켜 최종적으로 스러스트 그루브(266)의 끝단부에서 압력의 급격한 강하를 억제할 수 있다.
즉, 압력저하방지홈(270)이 구비되지 않는 경우와 비교하여 스러스트 그루브(266)의 끝단부에서의 압력을 상승시킬 수 있다.
이에 따라, 공동현상 발생을 보다 억제할 수 있는 것이다.
캡부재(240)는 스러스트 플레이트(230)의 상부에 배치되도록 슬리브(220)에 설치되며, 스러스트 플레이트(230)와 함께 기액계면을 형성하는 기능을 수행한다.
또한, 슬리브(220)의 하단부에는 윤활유체가 누설되는 것을 방지하기 위한 커버부재(250)가 설치될 수 있다.
상기한 바와 같이, 압력저하방지홈(270)을 통해 윤활유체가 상부 저널 그루브(262)와 스러스트 그루브(266)로 유입되는 부분에서 발생되는 압력 저하를 억제하여 기포 발생을 저감시킬 수 있다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리 및 이를 구비하는 스핀들 모터에 대하여 설명하기로 한다. 다만, 상기에서 설명한 구성요소와 동일한 구성요소에 대해서는 자세한 설명을 생략하고 상기한 설명에 갈음하기로 한다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리를 구비하는 스핀들 모터를 개략 단면도이고, 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리에 구비되는 슬리브를 나타내는 부분 절개 사시도이고, 도 8과 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리에 구비되는 슬리브에 형성되는 동압 그루브를 나타내는 확대도이다.
도 6 내지 도 9를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 스핀들 모터(300)는 일예로서, 베이스부재(320), 유체 동압 베어링 어셈블리(400) 및 로터 허브(340)를 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 유체 동압 베어링 어셈블리(400)는 샤프트(410), 슬리브(420) 및 커버부재(440)를 포함하여 구성될 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 스핀들 모터(300)에 구비되는 베이스부재(320)는 상기한 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터(100)에 구비되는 베이스부재(120)와 동일한 구성에 해당되므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.
또한, 유체 동압 베어링 어셈블리(400)는 상기한 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터(100)에 구비되는 스러스트 부재(230)를 구비하지 않는다는 점에서만 차이가 있으며, 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리(200)의 동압 그루브(260) 및 압력저하방지홈(270)은 본 발명의 다른 실시예에 따른 스핀들 모터(300)에 구비되는 유체 동압 베어링 어셈블리(400)에도 구비된다. 따라서, 동압 그루브(460) 및 압력저하방지홈(470)에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
로터 허브(340)는 샤프트(410)에 고정 설치되어 회전된다. 즉, 로터 허브(340)는 샤프트(410)와 연동하여 회전되는 회전부재로서 로터(40)를 구성하며, 샤프트(410)의 상단부에 고정 설치된다.
한편, 로터 허브(340)는 샤프트(410)가 관통되는 장착홀(342a)이 형성된 원반형상의 바디(342)와, 바디(342)의 가장자리로부터 축 방향 하부측으로 연장 형성되는 마그넷 설치부(344) 및 마그넷 설치부(344)의 끝단으로부터 반경방향 외측으로 연장 형성되는 디스크 안착부(346)를 구비할 수 있다.
즉, 로터 허브(340)는 컵 형상을 가질 수 있으며, 베이스부재(320)와 함께 내부 공간을 형성한다. 그리고, 스테이터 코어(310)는 로터 허브(340)와 베이스부재(320)에 의해 형성되는 내부 공간에 배치될 수 있다.
또한, 바디(342)는 유체 동압 베어링 어셈블리(400)에 구비되는 슬리브(420)와 함께 기액계면을 형성하기 위한 연장벽부(342b)를 구비할 수 있다.
그리고, 동압 그루브(460)에 구비되는 스러스트 그루브(466)는 로터 허브(340)의 바디(342) 저면 또는 슬리브(420)의 상면 중 적어도 하나에 형성될 수 있다.
한편, 로터 허브(340)에 구비되는 나머지 구성인 마그넷 설치부(344)와 디스크 안착부(346)는 상기한 로터 허브(140)와 동일하므로, 여기서는 자세한 설명은 생략하기로 한다.
100, 300 : 스핀들 모터
120, 320 : 베이스부재
140, 340 : 로터 허브
200, 400 : 유체 동압 베어링 어셈블리
210, 410 : 샤프트
220, 420 : 슬리브
230 : 스러스트 부재
240, 440 : 커버부재
120, 320 : 베이스부재
140, 340 : 로터 허브
200, 400 : 유체 동압 베어링 어셈블리
210, 410 : 샤프트
220, 420 : 슬리브
230 : 스러스트 부재
240, 440 : 커버부재
Claims (12)
- 샤프트;
상기 샤프트와 소정 간격 이격 배치되어 베어링 간극을 형성하는 슬리브; 및
상기 샤프트에 설치되는 스러스트 부재;
를 포함하며,
상기 샤프트, 상기 슬리브 및 상기 스러스트 부재 중 적어도 하나에는 상기 베어링 간극에 충진된 윤활유체를 매개로 유체 동압을 발생시키기 위한 동압 그루브가 형성되며,
윤활유체가 상기 동압 그루브로 유입되는 부분의 일측에는 상기 윤활유체의 유입시 발생되는 압력저하를 억제하기 위한 압력저하방지홈이 형성되며,
상기 압력저하방지홈은 상기 동압 그루브의 일단으로부터 원주방향으로 연장되는 연장선 상에 배치되고,
상기 동압 그루브는 상기 샤프트의 외주면과 상기 슬리브의 내주면 중 적어도 하나에 형성되는 상,하부 저널 그루브를 포함하여 구성되며,
상기 상,하부 저널 그루브는 헤링본 형상 또는 스파이럴 형상을 가지며,
상기 압력저하방지홈은 윤활유체가 상기 상,하부 저널 그루브보다 먼저 유입되도록 상기 상,하부 저널 그루브 중 적어도 하나의 끝단부 일측에 상기 샤프트 또는 슬리브의 회전방향의 반대방향에 배치되도록 형성되고,
상기 압력저하방지홈은 복수개로 구성되며, 복수개의 상기 압력저하방지홈은 상기 상,하부 저널 그루브 중 적어도 하나의 일단부로부터 이격 배치되되 순차적으로 상호 이격 배치되며,
상기 복수개의 압력저하방지홈은 상기 상,하부 저널 그루브 측으로부터 멀어질수록 크기가 작게 형성되는 유체 동압 베어링 어셈블리. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 압력저하방지홈의 일단과 상기 상,하부 저널 그루브의 일단은 상기 상,하부 저널 그루브의 일단으로부터 원주방향으로 연장되는 연장선 상에 배치되는 유체 동압 베어링 어셈블리. - 제1항에 있어서,
상기 압력저하방지홈은 상기 상,하부 저널 그루브와 평행하게 배치되는 유체 동압 베어링 어셈블리. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 압력저하방지홈은 양끝단이 뾰족한 형상을 가지며, 중심부 측으로 갈수록 폭이 넓어지는 유체 동압 베어링 어셈블리. - 제1항에 있어서,
상기 압력저하방지홈은 양끝단이 상기 상,하부 저널 그루브의 끝단과 동일하거나 더 뾰족한 형상을 가진 유체 동압 베어링 어셈블리. - 제1항에 있어서,
상기 동압 그루브는 축방향의 힘을 제공하는 스러스트 그루브를 포함하여 구성되며,
상기 스러스트 그루브는 상기 스러스트 부재와 상기 슬리브 중 적어도 하나에 형성되는 유체 동압 베어링 어셈블리. - 제10항에 있어서,
상기 스러스트 그루브는 헤링본 형상 또는 스파이럴 형상을 가지며,
상기 압력저하방지홈은 상기 샤프트 또는 슬리브의 회전시 윤활유체가 상기 스러스트 그루브보다 먼저 유입되도록 상기 스러스트 그루브의 끝단부 일측에 상기 샤프트 또는 슬리브의 회전방향의 반대방향에 배치되도록 형성되는 유체 동압 베어링 어셈블리. - 샤프트;
상기 샤프트를 회전 가능하게 지지하는 슬리브;
상기 샤프트에 설치되는 스러스트 부재; 및
상기 샤프트의 상단부에 고정 설치되어 상기 샤프트와 연동하여 회전되는 로터 허브;
를 포함하며,
상기 샤프트, 상기 슬리브, 상기 스러스트 부재 및 상기 로터 허브 중 적어도 하나에는 상기 샤프트의 회전시 유체 동압을 발생시키기 위한 동압 그루브가 형성되며,
상기 샤프트의 회전시 윤활유체가 상기 동압 그루브로 유입되는 부분의 일측과 상기 동압그루브로부터 윤활유체가 유출되는 부분의 일측 중 적어도 하나에는 상기 윤활유체의 유출입시 발생되는 압력저하를 억제하기 위한 압력저하방지홈이 형성되며,
상기 압력저하방지홈은 상기 동압 그루브의 일단으로부터 원주방향으로 연장되는 연장선 상에 배치되고,
상기 동압 그루브는 상기 샤프트의 외주면과 상기 슬리브의 내주면 중 적어도 하나에 형성되는 상,하부 저널 그루브를 포함하여 구성되며,
상기 상,하부 저널 그루브는 헤링본 형상 또는 스파이럴 형상을 가지며,
상기 압력저하방지홈은 윤활유체가 상기 상,하부 저널 그루브보다 먼저 유입되도록 상기 상,하부 저널 그루브 중 적어도 하나의 끝단부 일측에 상기 샤프트 또는 슬리브의 회전방향의 반대방향에 배치되도록 형성되고,
상기 압력저하방지홈은 복수개로 구성되며, 복수개의 상기 압력저하방지홈은 상기 상,하부 저널 그루브 중 적어도 하나의 일단부로부터 이격 배치되되 순차적으로 상호 이격 배치되며,
상기 복수개의 압력저하방지홈은 상기 상,하부 저널 그루브 측으로부터 멀어질수록 크기가 작게 형성되는 스핀들 모터.
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