KR101474107B1 - 스핀들 모터 - Google Patents

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KR101474107B1
KR101474107B1 KR1020130016847A KR20130016847A KR101474107B1 KR 101474107 B1 KR101474107 B1 KR 101474107B1 KR 1020130016847 A KR1020130016847 A KR 1020130016847A KR 20130016847 A KR20130016847 A KR 20130016847A KR 101474107 B1 KR101474107 B1 KR 101474107B1
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sleeve
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shaft
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spindle motor
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비아체슬라브 스미르노프
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삼성전기주식회사
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    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B19/00—Driving, starting, stopping record carriers not specifically of filamentary or web form, or of supports therefor; Control thereof; Control of operating function ; Driving both disc and head
    • G11B19/20—Driving; Starting; Stopping; Control thereof
    • G11B19/2009—Turntables, hubs and motors for disk drives; Mounting of motors in the drive
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B2220/00—Record carriers by type
    • G11B2220/20—Disc-shaped record carriers
    • G11B2220/25—Disc-shaped record carriers characterised in that the disc is based on a specific recording technology
    • G11B2220/2508—Magnetic discs
    • G11B2220/2516—Hard disks

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  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터는 샤프트를 회전 가능하도록 지지하는 슬리브; 상기 샤프트와 결합하고 상기 샤프트와 연동하여 회전하는 로터; 상기 슬리브가 고정되는 베이스 부재; 및 상기 베이스 부재에 안착되고 회전 구동력을 발생시키기 위한 코일이 권선되는 코어;를 포함하고, 상기 베이스 부재는 상기 슬리브의 하부와 간극을 유지하도록 상기 슬리브의 하부에 배치되는 커버부, 상기 커버부의 외측단에서 축 방향으로 연장되는 고정부, 상기 고정부의 상단에서 반경 방향 외측으로 연장되는 절곡부, 상기 코어가 안착되는 안착부 및 상기 안착부와 상기 절곡부를 연결하는 연결부를 구비할 수 있고, 상기 베이스 부재에는 상기 고정부, 상기 절곡부, 상기 안착부 및 상기 연결부에 의해 둘러싸여 일측이 개구된 상태로 빈 공간이 형성될 수 있다.

Description

스핀들 모터{Spindle motor}
본 발명은 스핀들 모터에 관한 것이다.
정보 저장 장치 중 하나인 하드 디스크 드라이브(HDD; Hard Disk Drive)는 기록재생헤드(read/write head)를 사용하여 디스크에 저장된 데이터를 재생하거나, 디스크에 데이터를 기록하는 장치이다.
이러한 하드 디스크 드라이브는 디스크를 구동시킬 수 있는 디스크 구동장치가 필요하며, 상기 디스크 구동장치에는 스핀들 모터가 사용된다.
스핀들 모터에는 유체 동압 베어링 어셈블리가 이용되고 있으며, 상기 유체 동압 베어링 어셈블리의 회전부재 중의 하나인 샤프트와 고정부재 중의 하나인 슬리브 사이에는 윤활 유체가 개재되어 상기 윤활 유체에서 생기는 유체 압력으로 샤프트를 지지 하게 된다.
스핀들 모터는 점점 고용량화 및 박형화가 지속적으로 요구되고 있으며, 스핀들 모터가 박형화, 소형화됨에 따라 스핀들 모터의 강성은 자연스레 약해지게 된다.
또한, 스핀들 모터의 구동 중에 비정상적인 하중이나 외부 충격 등이 가해지는 경우에는 내부 구성요소의 변형이 일어날 수 있고, 이러한 변형은 스핀들 모터의 성능이나 수명에 악영향을 미칠 수 있다.
또한, 상기 유체 동압 베어링 어셈블리의 내부에 주입된 윤활 유체는 충격에 의해 외부로 누설되거나 증발에 의하여 그 양이 줄어들 수 있는데, 이러한 현상에 의하여 유체 동압 베어링이 압력을 발생시키지 못하게 되어 스핀들 모터의 성능 및 수명에 문제가 발생하게 된다.
따라서, 스핀들 모터의 고용량화 및 박형화를 추구하면서도 외부 충격 등에 대한 스핀들 모터의 강성에는 영향이 없도록 하며, 윤활 유체의 누설을 방지하여 성능 및 수명을 극대화하도록 하는 연구가 시급한 실정이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 목적은 비정상적인 하중이나 외부 충격 등으로 인한 내부 구성요소의 변형을 방지할 수 있고, 윤활 유체의 누설을 방지할 수 있는 스핀들 모터를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터는 샤프트를 회전 가능하도록 지지하는 슬리브; 상기 샤프트와 결합하고 상기 샤프트와 연동하여 회전하는 로터; 상기 슬리브가 고정되는 베이스 부재; 및 상기 베이스 부재에 안착되고 회전 구동력을 발생시키기 위한 코일이 권선되는 코어;를 포함하고, 상기 베이스 부재는 상기 슬리브의 하부와 간극을 유지하도록 상기 슬리브의 하부에 배치되는 커버부, 상기 커버부의 외측단에서 축 방향으로 연장되는 고정부, 상기 고정부의 상단에서 반경 방향 외측으로 연장되는 절곡부, 상기 코어가 안착되는 안착부 및 상기 안착부와 상기 절곡부를 연결하는 연결부를 구비할 수 있고, 상기 베이스 부재에는 상기 고정부, 상기 절곡부, 상기 안착부 및 상기 연결부에 의해 둘러싸여 일측이 개구된 상태로 빈 공간이 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터의 상기 샤프트는 몸체부, 상기 몸체부의 상단에서 반경 방향 외측으로 연장되는 연장부 및 상기 연장부의 외측단에서 축 방향으로 연장되는 돌출부를 구비할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터의 상기 연장부와 상기 돌출부가 상기 로터가 결합할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터의 상기 돌출부의 내주면에는 스토퍼부가 구비되며, 상기 스토퍼부의 내주면은 상기 슬리브의 외주면과 대향할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터의 상기 연결부의 내주면은 상기 스토퍼부의 외주면과 대향할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터의 상기 연결부의 내주면과 상기 스토퍼부의 외주면 사이에서 기액계면이 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터의 상기 연결부의 내주면 및 상기 스토퍼부의 외주면 중 적어도 하나는 테이퍼지게 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터의 상기 연결부의 상면은 상기 돌출부의 하면과 대향하며, 상기 연결부의 상면과 상기 돌출부의 하면 사이에서 라비란스 실링부가 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터의 상기 연결부의 상면에는 축 방향으로 함입되는 홈부가 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 스핀들 모터는 몸체부, 상기 몸체부의 상단에서 반경 방향 외측으로 연장되는 연장부 및 상기 연장부의 외측단에서 축 방향으로 연장되는 돌출부를 구비하는 샤프트; 상기 샤프트를 회전 가능하도록 지지하는 슬리브; 상기 돌출부의 내주면에 구비되는 스토퍼부; 상기 샤프트와 결합하고 상기 샤프트와 연동하여 회전하는 로터; 상기 슬리브가 고정되는 베이스 부재; 및 상기 베이스 부재에 안착되고 회전 구동력을 발생시키기 위한 코일이 권선되는 코어;를 포함하고, 상기 베이스 부재는 상기 슬리브의 하부와 간극을 유지하도록 상기 슬리브의 하부에 배치되는 커버부, 상기 커버부의 외측단에서 축 방향으로 연장되는 고정부, 상기 코어가 안착되는 안착부 및 상기 안착부의 상단과 상기 고정부의 상단을 연결하는 연결부를 구비하며, 상기 고정부의 내주면은 단차지게 형성되고, 상기 고정부의 내주면 상측은 상기 스토퍼부의 외주면과 대향할 수 있고, 상기 베이스 부재에는 상기 고정부, 상기 절곡부, 상기 안착부 및 상기 연결부에 의해 둘러싸여 일측이 개구된 상태로 빈 공간이 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 스핀들 모터에 의하면, 비정상적인 하중이나 외부 충격 등으로 인한 내부 구성요소의 변형을 방지할 수 있다.
또한, 윤활 유체의 누설을 효과적으로 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 스핀들 모터의 개략 단면도.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 스핀들 모터의 반 단면도.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 스핀들 모터의 반 단면도.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 스핀들 모터에서 기액계면이 이동한 모습을 도시한 반 단면도.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 스핀들 모터의 반 단면도.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 스핀들 모터에서 기액계면이 이동한 모습을 도시한 반 단면도.
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 또는 삭제 등을 통하여, 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본원 발명 사상의 범위 내에 포함된다고 할 것이다.
또한, 각 실시예의 도면에 나타나는 동일한 사상의 범위 내의 기능이 동일한 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 스핀들 모터(400)의 개략 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 스핀들 모터(400)는 유체 동압 베어링 어셈블리(100), 스테이터(300) 및 로터(200)를 포함할 수 있다.
우선, 방향에 대한 용어를 정의하면, 축 방향은 도 1에서 볼 때, 샤프트(110)를 기준으로 상하 방향을 의미하며, 반경 방향 외측 또는 내측 방향은 상기 샤프트(110)를 기준으로 상기 로터(200)의 외측단 방향 또는 상기 로터(200)의 외측단을 기준으로 상기 샤프트(110)의 중심 방향을 의미한다.
상기 유체 동압 베어링 어셈블리(100)는 샤프트(110), 슬리브(120) 및 커버부(311)를 포함할 수 있다.
상기 샤프트(110)는 상기 로터(200)와 연동하여 회전하는 회전 부재일 수 있다.
상기 샤프트(110)는 상기 슬리브(120)의 축공에 삽입되는 몸체부(111) 및 상기 몸체부(111)의 상단에서 반경 방향 외측으로 연장되는 연장부(113)를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 연장부(113)는 상기 연장부(113)의 외측단이 상기 슬리브(120)의 외주면보다 반경 방향 외측에 형성되도록 구비될 수 있으며, 상기 연장부(113)의 외측단이 상기 로터(200)와 결합할 수 있다.
따라서, 상기 연장부(113)와 상기 로터(200)는 상기 슬리브(120)의 외주면보다 반경 방향 외측에서 결합할 수 있다.
이때, 상기 샤프트(110)는 상기 로터(200)와의 결합면적을 증대시키도록 상기 연장부(113)의 외측단에서 축 방향으로 연장되는 돌출부(115)를 더 포함할 수 있다.
즉, 상기 연장부(113)의 외주면과 상기 돌출부(115)의 외주면이 상기 로터(200)와 접촉하여 결합하므로 상기 샤프트(110)와 상기 로터(200)의 결합면적이 증가할 수 있으며, 상기 샤프트(110)와 상기 로터(200)의 결합력이 향상될 수 있다.
따라서, 상기 샤프트(110)와 상기 로터(200)가 안정적으로 결합할 수 있으므로, 결과적으로 스핀들 모터의 강성을 향상시킬 수 있다.
상기 슬리브(120)는 상기 샤프트(110)의 상단이 축 방향 상측으로 돌출되도록 상기 샤프트(110)를 지지할 수 있으며, Cu 또는 Al을 단조하거나, Cu-Fe계 합금 분말 또는 SUS계 분말을 소결하여 형성될 수 있다.
여기서, 상기 슬리브(120)의 축공과 미소 간극을 가지도록 상기 샤프트(110)의 몸체부(111)가 상기 슬리브(120)의 축공에 삽입되고, 상기 미소 간극에는 윤활 유체가 충전되며 상기 몸체부(111)의 외경 및 상기 슬리브(120)의 내경 중 적어도 하나에 형성되는 레디얼 동압홈(미도시)에 의해 상기 샤프트(110)의 회전을 더 부드럽게 지지할 수 있다.
상기 레디얼 동압홈(미도시)은 상기 슬리브(120)의 축공의 내부인 상기 슬리브(120)의 내주면에 형성될 수 있으며, 상기 샤프트(110)의 회전 시에 상기 샤프트(110)가 상기 슬리브(120)의 내주면과 소정 간격 이격되어 부드럽게 회전하도록 압력을 형성시키게 된다.
다만, 상기 레디얼 동압홈(미도시)은 상기 언급한 바와 같이 상기 슬리브(120)의 내주면에 마련되는 것에 한정하지 않으며, 상기 샤프트(110)에 구비되는 상기 몸체부(111)의 외주면에 마련되는 것도 가능하며, 갯수도 제한이 없다는 것을 밝혀둔다.
상기 레디얼 동압홈(미도시)은 헤링본 형상, 스파이럴 형상 및 나사선 형상 중 어느 하나일 수 있으며, 레디얼 동압을 발생시키는 형상이라면 그 형상에는 제한이 없다.
또한, 상기 슬리브(120)의 상면 및 상기 슬리브(120)의 상면과 대향하는 상기 연장부(113)의 일면 중 적어도 하나에는 스러스트 동압홈(미도시)이 형성될 수 있으며, 상기 스러스트 동압홈(미도시)에 의해 상기 샤프트(110) 및 상기 로터(200)는 일정한 부상력이 확보된 채로 회전할 수 있다.
여기서, 상기 스러스트 동압홈(미도시)의 형상은 상기 레디얼 동압홈(미도시)과 마찬가지로 헤링본 형상, 스파이럴 형상 또는 나사선 형상의 홈일 수 있으나, 반드시 이에 한정되지 않으며, 스러스트 동압을 제공할 수 있는 형상이면 다 적용할 수 있다.
또한, 상기 슬리브(120)에는 상기 슬리브(120)의 상부와 하부를 연통하는 적어도 하나의 바이패스 유로(122)가 형성될 수 있다.
상기 바이패스 유로(122)는 윤활 유체의 압력을 분산시켜 평형을 유지할 수 있도록 할 수 있으며, 윤활 유체의 내부에 존재하는 기포 등을 순환에 의해 배출되도록 이동시킬 수 있다.
상기 커버부(311)는 상기 슬리브(120)의 하부와 간극을 유지한 상태로 상기 슬리브(120)의 하부에 배치될 수 있다.
상기 커버부(311)는 상기 슬리브(120)와의 사이에 형성되는 간극에 윤활 유체를 수용하여 그 자체로서 상기 샤프트(110)의 하면을 지지하는 베어링으로서의 기능을 수행할 수 있다.
상기 로터(200)는 상기 스테이터(300)에 대하여 회전 가능하게 구비되는 회전 구조물이며, 상기 코어(330)와 일정 간격을 두고 서로 대응되는 환고리형의 마그네트(230)를 내주면에 구비할 수 있다.
여기서, 상기 로터(200)는 상기 샤프트(110)의 연장부(113)에 결합되어 고정되도록 하는 허브 베이스(210) 및 상기 허브 베이스(210)에서 축 방향 하측으로 절곡되어 상기 마그네트(230)를 지지하는 마그네트 지지부(220)를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 마그네트(230)는 원주방향으로 N극, S극이 교대로 착자되어 일정 세기의 자기력을 발생시키는 영구자석으로 구비된다.
상기 로터(200)의 회전 구동에 대하여 간략하게 살펴보면, 상기 코어(330)에 권선된 코일(320)에 전원이 공급되면, 상기 마그네트(230)와 상기 코일(320)이 권선된 코어(330)와의 전자기적 상호작용에 의해 상기 로터(200)가 회전될 수 있는 구동력이 발생된다.
이에 따라, 상기 로터(200)가 회전하게 되며, 결국 상기 로터(200)가 고정 결합되는 상기 샤프트(110)가 상기 로터(200)와 연동하여 회전하게 된다.
여기서, 상기 돌출부(115)의 내주면에는 스토퍼부(130)가 구비될 수 있으며, 상기 스토퍼부(130)의 내주면은 상기 슬리브(120)의 외주면과 대향할 수 있다.
상기 스토퍼부(130)의 내주면과 상기 슬리브(120)의 외주면 사이에는 기액계면이 형성되어 윤활 유체가 실링될 수 있다.
상기 스토퍼부(130)의 내주면과 상기 스토퍼부(130)의 내주면에 대응되는 상기 슬리브(120)의 외주면 중 적어도 하나는 상기 윤활 유체가 실링되도록 테이퍼지게 형성될 수 있다.
여기서, 상기 슬리브(120)의 상부에는 반경 방향 외측으로 돌출되는 플랜지부(124)가 구비될 수 있으며, 상기 플랜지부(124)의 하면은 상기 스토퍼부(130)와 대향할 수 있다.
따라서, 회전 부재인 상기 샤프트(110)와 상기 로터(200)가 과부상될 경우에 상기 스토퍼부(130)가 상기 플랜지부(124)의 하면에 걸림으로서 상기 회전 부재의 과부상을 방지할 수 있다.
상기 스테이터(300)는 코일(320), 코어(330) 및 베이스 부재(310)를 포함할 수 있다.
상기 스테이터(300)는 전원인가 시 일정크기의 전자기력을 발생시키는 코일(320)이 권선되는 코어(330)를 구비하는 고정 구조물이다.
상기 코어(330)는 패턴회로가 인쇄된 인쇄회로기판(미도시)이 구비되는 베이스 부재(310)에 고정 배치되고, 상기 코일(320)이 권선되는 코어(330)와 대응하는 상기 베이스 부재(310)의 상부면에는 상기 코일(320)을 하부로 노출시키도록 일정크기의 코일공이 복수개 관통형성될 수 있으며, 상기 코일(320)은 외부전원이 공급되도록 상기 인쇄회로기판(미도시)과 전기적으로 연결된다.
상기 베이스 부재(310)의 형상에 대하여는 도 2를 참조로 구체적으로 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 스핀들 모터의 반 단면도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 스핀들 모터(400)에 구비되는 베이스 부재(310)는 커버부(311), 고정부(312), 절곡부(313), 안착부(315), 연결부(314) 및 원반부(316)를 포함할 수 있다.
상기 커버부(311)는 상기 슬리브(120)의 하부와 간극을 유지한 상태로 상기 슬리브(120)의 하부에 배치될 수 있으며, 상기 슬리브(120)와의 사이에 형성되는 간극에 윤활 유체를 수용할 수 있다.
상기 고정부(312)는 상기 커버부(311)의 외측단에서 축 방향으로 연장되어 구비될 수 있고, 상기 고정부(312)의 내주면은 상기 슬리브(120)의 외주면과 결합하여 상기 슬리브(120)를 안정적으로 고정시킬 수 있다.
즉, 상기 고정부(312)의 내주면에는 상기 슬리브(120)가 삽입될 수 있으며, 상기 고정부(312)의 내주면과 상기 슬리브(120)의 외주면은 슬라이딩, 접착, 용접 및 압입 방식 중 적어도 하나의 방식에 의해 결합할 수 있다.
상기 절곡부(313)는 상기 고정부(312)의 상단에서 반경 방향 외측으로 연장되어 구비될 수 있고, 상기 절곡부(313)의 상면이 상기 스토퍼부(130)의 하면과 대향하도록 배치될 수 있다.
상기 안착부(315)의 외주면에는 상기 코어(330)가 안착될 수 있으며, 상기 코어(330)가 안정적으로 고정되도록 상기 안착부(315)의 외주면은 단차지게 형성될 수 있다.
상기 연결부(314)는 상기 절곡부(313)와 상기 안착부(315)를 연결하는 구성일 수 있으며, 상기 연결부(314)의 내주면이 상기 스토퍼부(130)의 외주면과 대향하도록 배치될 수 있다.
또한, 상기 연결부(314)의 상면은 상기 돌출부(115)의 하면과 대향할 수 있다.
상기 원반부(316)는 상기 안착부(315)에서 반경 방향 외측으로 연장되어 구비될 수 있다.
여기서, 상기 베이스 부재(310)는 철계의 강판(steel sheet)을 소성 변형한 것일 수 있으며, 구체적으로는 프레스 가공에 의해 기본적인 형상을 제조한 후 추가 가공인 굴곡 또는 절개를 통해 최종적인 베이스 부재의 형상을 제조할 수 있다.
즉, 본 발명의 제1 실시예에 따른 베이스 부재(310)는 냉간압연강판(SPCC, SPCE 등), 열간압연강판, 스테인리스 강 또는 보론 혹은 마그네슘 합금 등의 경량 합금 강판을 프레스 가공 등의 소성 가공에 의해 한 번의 공정 또는 추가 가공에 의해 생산할 수 있는 것이다.
따라서, 본 발명에 따른 베이스 부재(310)는 공정시간 및 에너지 소모를 최소화하여 결과적으로 생산능력을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 베이스 부재(310)는 철계의 강판이나 합금에 의해 제조되므로, 스핀들 모터의 전체적인 강성을 향상시킬 수 있다.
상기 베이스 부재(310)에는 상기 고정부(312), 상기 절곡부(313), 상기 안착부(315) 및 상기 연결부(314)에 의해 둘러싸여 일측이 개구된 상태로 빈 공간이 구비될 수 있다.
따라서, 축 방향 또는 반경 방향으로의 비정상적인 하중이나 외부 충격등이 있더라도 상기 빈 공간이 완충 역할을 할 수 있으므로, 결과적으로 상기 스핀들 모터의 강성을 향상시킬 수 있다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 스핀들 모터의 반 단면도이고, 도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 스핀들 모터에서 기액계면이 이동한 모습을 도시한 반 단면도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 스핀들 모터(500)는 기액계면이 형성되는 위치 및 라비란스 실링부(140)를 제외하고는 상기 제1 실시예에 따른 스핀들 모터(400)와 동일하므로, 상기 기액계면이 형성되는 위치 및 상기 라비란스 실링부(140) 이외의 설명은 생략하기로 한다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 스핀들 모터(500)에서는 윤활 유체를 실링하기 위하여 스토퍼부(130)의 외주면과 베이스 부재(310)의 연결부(314)의 내주면 중 적어도 하나는 테이퍼지게 형성될 수 있으며, 상기 스토퍼부(130)의 외주면과 상기 연결부(314)의 내주면 사이에서 기액계면이 형성될 수 있다.
즉, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 슬리브(120)의 외주면과 상기 스토퍼부(130)의 내주면 사이의 간극, 상기 스토퍼부(130)의 하면과 상기 절곡부(313)의 상면 사이의 간극 및 상기 스토퍼부(130)의 외주면과 상기 연결부(314)의 내주면 사이의 간극에 의하여 대략 'U' 자 형상의 미소 간극이 형성될 수 있으며, 상기 미소 간극에 윤활 유체가 충진되고, 상기 미소 간극 중에서 반경 방향 최외측의 미소 간극에서 윤활 유체가 실링되므로, 윤활 유체의 저장 공간을 충분히 확보할 수 있다.
스핀들 모터의 구동 중에는 윤활 유체의 누설 또는 증발 등의 요인에 의하여 윤활 유체가 점차 감소할 수 있고, 이에 따라 충분한 유체 압력을 제공하지 못하게 되어 스핀들 모터의 구동에 심각한 영향을 미칠 수 있다.
그러나, 본 발명의 제2 실시예에 따른 스핀들 모터(500)에서는 상기 스토퍼부(130)의 외주면과 상기 연결부(314)의 내주면 사이에서 윤활 유체가 실링되도록 기액계면을 형성함으로써 윤활 유체의 저장 공간을 충분히 확보할 수 있으며, 결과적으로 스핀들 모터의 수명을 증가시킬 수 있다.
또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 윤활 유체가 증발하더라도 상기 슬리브(120)의 외주면 및 상기 스토퍼부(130)의 내주면 중 적어도 하나가 테이퍼지게 형성되므로 윤활 유체가 연속적으로 실링될 수 있으며, 외부 충격 등에 의하여 윤활 유체가 계면을 이탈하여 누설되더라도 상기 스토퍼부(130)의 외주면 및 상기 연결부(314)의 내주면 중 적어도 하나에 형성되는 테이퍼구조에 의하여 윤활 유체를 다시 실링시키는 것도 가능하다.
따라서, 윤활 유체의 누설을 효과적으로 방지할 수 있다.
또한, 상기 연결부(314)의 상면에는 축 방향으로 함입되는 홈부(314a)가 형성될 수 있으며, 상기 홈부(314a)에 의하여 상기 돌출부(115)의 하면과 상기 연결부(314)의 상면 사이에는 확장되는 공간이 형성될 수 있다.
여기서, 상기 확장되는 공간은 라비란스 실링부(140)의 역할을 할 수 있다.
즉, 상기 홈부(314a)에 의하여 회전부재와 고정부재 사이의 간극의 크기가 변화하게 되므로 압력 저하와 에너지 손실을 일으키게 하여 외부의 이물이 유체 동압 베어링 어셈블리(100) 내부로 유입되는 것을 방지할 수 있으며, 윤활 유체가 누설되는 것을 방지할 수 있다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 스핀들 모터의 반 단면도이고, 도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 스핀들 모터에서 기액계면이 이동한 모습을 도시한 반 단면도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 스핀들 모터(600)는 베이스 부재(310')를 제외하고는 상기 제2 실시예에 따른 스핀들 모터(500)와 동일하므로, 상기 베이스 부재(310') 이외의 설명은 생략하기로 한다.
본 발명의 제3 실시예에 따른 스핀들 모터(600)에 구비되는 베이스 부재(310')는 커버부(311'), 고정부(312'), 안착부(314') 및 연결부(313')를 포함할 수 있다.
상기 커버부(311')는 상기 슬리브(120)의 하부와 간극을 유지한 상태로 상기 슬리브(120)의 하부에 배치될 수 있으며, 상기 슬리브(120)와의 사이에 형성되는 간극에 윤활 유체를 수용할 수 있다.
상기 고정부(312')는 상기 커버부(311')의 외측단에서 축 방향으로 연장되어 구비될 수 있고, 상기 고정부(312')의 내주면은 상기 슬리브(120)의 외주면과 결합하여 상기 슬리브(120)를 안정적으로 고정시킬 수 있다.
즉, 상기 고정부(312')의 내주면에는 상기 슬리브(120)가 삽입될 수 있으며, 상기 고정부(312')의 내주면과 상기 슬리브(120)의 외주면은 슬라이딩, 접착, 용접 및 압입 방식 중 적어도 하나의 방식에 의해 결합할 수 있다.
또한, 상기 고정부(312')의 내주면은 단차지게 형성될 수 있으며, 상기 고정부(312')의 내주면 상측은 상기 스토퍼부(130)의 외주면과 대향할 수 있다.
상기 안착부(314')의 외주면에는 상기 코어(330)가 안착될 수 있으며, 상기 코어(330)가 안정적으로 고정되도록 상기 안착부(314')의 외주면은 단차지게 형성될 수 있다.
상기 연결부(313')는 상기 고정부(312')의 상단과 상기 안착부(314')의 상단을 연결하는 구성일 수 있으며, 상기 연결부(313')의 상면이 상기 돌출부(115)의 하면과 대향하도록 배치될 수 있다.
여기서, 상기 베이스 부재(310')는 철계의 강판(steel sheet)을 소성 변형한 것일 수 있으며, 구체적으로는 프레스 가공에 의해 기본적인 형상을 제조한 후 추가 가공인 굴곡 또는 절개를 통해 최종적인 베이스 부재의 형상을 제조할 수 있다.
즉, 본 발명의 제3 실시예에 따른 베이스 부재(310')는 냉간압연강판(SPCC, SPCE 등), 열간압연강판, 스테인리스 강 또는 보론 혹은 마그네슘 합금 등의 경량 합금 강판을 프레스 가공 등의 소성 가공에 의해 한 번의 공정 또는 추가 가공에 의해 생산할 수 있는 것이다.
따라서, 본 발명에 따른 베이스 부재(310')는 공정시간 및 에너지 소모를 최소화하여 결과적으로 생산능력을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 베이스 부재(310')는 철계의 강판이나 합금에 의해 제조되므로, 스핀들 모터의 전체적인 강성을 향상시킬 수 있다.
상기 베이스 부재(310')에는 상기 고정부(312'), 상기 안착부(314') 및 상기 연결부(313')에 의해 둘러싸여 일측이 개구된 상태로 빈 공간이 구비될 수 있다.
따라서, 축 방향 또는 반경 방향으로의 하중이나 외부 충격등이 있더라도 상기 빈 공간이 완충 역할을 할 수 있으므로, 결과적으로 상기 스핀들 모터의 강성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 제3 실시예에 따른 스핀들 모터(600)에서 기액계면이 형성되는 위치 및 윤활 유체의 실링에 대하여는 상기 제2 실시예에 따른 스핀들 모터(500)에서 설명한 바와 동일하다.
이상의 실시예를 통해, 본 발명에 따른 스핀들 모터는 비정상적인 하중이나 외부 충격 등으로 인한 내부 구성요소의 변형을 방지할 수 있으며, 윤활 유체의 누설을 방지하는 동시에 외부 이물이 유입되는 것을 방지할 수 있다.
상기에서는 본 발명에 따른 실시예를 기준으로 본 발명의 구성과 특징을 설명하였으나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 사상과 범위내에서 다양하게 변경 또는 변형할 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에게 명백한 것이며, 따라서 이와 같은 변경 또는 변형은 첨부된 특허청구범위에 속함을 밝혀둔다.
100: 유체 동압 베어링 어셈블리 110: 샤프트
120: 슬리브 130: 스토퍼부
200: 로터 210: 허브 베이스
220: 마그네트 지지부 230: 마그네트
300: 스테이터 310: 베이스 부재
320: 코어 330: 코일
400, 500, 600: 모터

Claims (10)

  1. 샤프트를 회전 가능하도록 지지하는 슬리브;
    상기 샤프트와 결합하고 상기 샤프트와 연동하여 회전하는 로터;
    상기 슬리브가 고정되는 베이스 부재; 및
    상기 베이스 부재에 안착되고 회전 구동력을 발생시키기 위한 코일이 권선되는 코어;를 포함하고,
    상기 베이스 부재는 상기 슬리브의 하부와 간극을 유지하도록 상기 슬리브의 하부에 배치되는 커버부, 상기 커버부의 외측단에서 축 방향으로 연장되는 고정부, 상기 고정부의 상단에서 반경 방향 외측으로 연장되는 절곡부, 상기 코어가 안착되는 안착부 및 상기 안착부와 상기 절곡부를 연결하는 연결부를 구비하며,
    상기 베이스 부재에는 상기 고정부, 상기 절곡부, 상기 안착부 및 상기 연결부에 의해 둘러싸여 일측이 개구된 상태로 빈 공간이 형성되는 스핀들 모터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 샤프트는 몸체부, 상기 몸체부의 상단에서 반경 방향 외측으로 연장되는 연장부 및 상기 연장부의 외측단에서 축 방향으로 연장되는 돌출부를 구비하는 스핀들 모터.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 연장부와 상기 돌출부가 상기 로터가 결합하는 스핀들 모터.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 돌출부의 내주면에는 스토퍼부가 구비되며, 상기 스토퍼부의 내주면은 상기 슬리브의 외주면과 대향하는 스핀들 모터.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 연결부의 내주면은 상기 스토퍼부의 외주면과 대향하는 스핀들 모터.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 연결부의 내주면과 상기 스토퍼부의 외주면 사이에서 기액계면이 형성되는 스핀들 모터.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 연결부의 내주면 및 상기 스토퍼부의 외주면 중 적어도 하나는 테이퍼지게 형성되는 스핀들 모터.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 연결부의 상면은 상기 돌출부의 하면과 대향하며, 상기 연결부의 상면과 상기 돌출부의 하면 사이에서 라비란스 실링부가 형성되는 스핀들 모터.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 연결부의 상면에는 축 방향으로 함입되는 홈부가 형성되는 스핀들 모터.
  10. 몸체부, 상기 몸체부의 상단에서 반경 방향 외측으로 연장되는 연장부 및 상기 연장부의 외측단에서 축 방향으로 연장되는 돌출부를 구비하는 샤프트;
    상기 샤프트를 회전 가능하도록 지지하는 슬리브;
    상기 돌출부의 내주면에 구비되는 스토퍼부;
    상기 샤프트와 결합하고 상기 샤프트와 연동하여 회전하는 로터;
    상기 슬리브가 고정되는 베이스 부재; 및
    상기 베이스 부재에 안착되고 회전 구동력을 발생시키기 위한 코일이 권선되는 코어;를 포함하고,
    상기 베이스 부재는 상기 슬리브의 하부와 간극을 유지하도록 상기 슬리브의 하부에 배치되는 커버부, 상기 커버부의 외측단에서 축 방향으로 연장되는 고정부, 상기 코어가 안착되는 안착부 및 상기 안착부의 상단과 상기 고정부의 상단을 연결하는 연결부를 구비하며,
    상기 고정부의 내주면은 단차지게 형성되고, 상기 고정부의 내주면 상측은 상기 스토퍼부의 외주면과 대향하고,
    상기 베이스 부재에는 상기 고정부, 상기 절곡부, 상기 안착부 및 상기 연결부에 의해 둘러싸여 일측이 개구된 상태로 빈 공간이 형성되는 스핀들 모터.
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