KR101514489B1 - 스핀들 모터 - Google Patents

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upper thrust
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터는 베이스에 직접 또는 간접적으로 고정되는 샤프트; 상기 샤프트와 베어링 간극을 유지한 채 오일을 매개로 회전 가능하게 설치되며, 기록 매체가 탑재되는 로터 허브; 상기 샤프트에 고정 설치되는 상측 및 하측 스러스트부; 상기 로터 허브의 상측 외면이 내측으로 인입되어 형성되어 상기 상측 스러스트부의 단부가 수용되며, 상기 상측 스러스트부와 함께 상기 오일의 계면이 형성되도록 하는 수용부; 및 상기 상측 스러스트부와 간극을 유지한 채 상기 수용부에 삽입되며, 상기 기록 매체의 고정을 위한 클램프의 위치를 가이드 하는 클램프 고정부;를 포함할 수 있다.

Description

스핀들 모터{Spindle motor}
본 발명은 스핀들 모터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기록 디스크를 회전시키는 서브(server)용 기록 디스크 구동장치에 적용될 수 있는 모터에 관한 것이다.
서버(server)용의 기록 디스크 구동장치에는 내충격성이 강한 축을 기록 디스크 구동장치의 박스에 고정한 소위 축 고정형의 스핀들 모터가 일반적으로 탑재된다.
즉, 서버(server)용의 기록 디스크 구동장치에 탑재되는 스핀들 모터는 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, 오일을 매개로 하는 유체 동압 베어링 어셈블리를 구성하기 위해서는 일반적으로 고정부재인 베이스와 샤프트가 요구되고 상기 고정부재를 차폐하기 위한 커버 및 회전부재인 슬리브와 허브가 요구된다.
다시 말하면, 고정형 샤프트를 구비하는 유체 동압 베어링 어셈블리를 구성하기 위해서는 많은 구성부품이 필요하게 되며, 많은 구성부품들로 인하여 생산공정시간이 증가할 수 밖에 없으며, 많은 부품상의 공차로 인하여 스핀들 모터의 전체 공차도 그만큼 증가할 수 밖에 없는 문제가 있다.
따라서, 고정형 샤프트를 포함하는 스핀들 모터에 있어서, 부품수를 줄여 생산성을 향상시키고, 제조 공차를 최소로 하여 회전특성을 극대화하도록 하는 연구가 시급한 실정이다.
본 발명의 목적은 부품수를 줄여 생산성을 향상시키고, 제조 공차를 최소로 하는 동시에 오일의 주입을 가능하도록 하는 스핀들 모터를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터는 베이스에 직접 또는 간접적으로 고정되는 샤프트; 상기 샤프트와 베어링 간극을 유지한 채 오일을 매개로 회전 가능하게 설치되며, 기록 매체가 탑재되는 로터 허브; 상기 샤프트에 고정 설치되는 상측 및 하측 스러스트부; 상기 로터 허브의 상측 외면이 내측으로 인입되어 형성되어 상기 상측 스러스트부의 단부가 수용되며, 상기 상측 스러스트부와 함께 상기 오일의 계면이 형성되도록 하는 수용부; 및 상기 상측 스러스트부와 간극을 유지한 채 상기 수용부에 삽입되며, 상기 기록 매체의 고정을 위한 클램프의 위치를 가이드 하는 클램프 고정부;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터의 상기 상측 스러스트부와 함께 상기 오일의 계면이 형성되도록 하는 상기 수용부의 일면은 반경 방향 내측을 향하여 하향 경사지게 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터의 상기 상측 스러스트부는 상기 로터 허브의 상면에 배치된 채 상기 샤프트와 결합되는 체결부 및 상기 체결부로부터 상기 수용부로 연장되어 상기 수용부의 일면과 함께 상기 오일의 계면을 형성하는 연장부를 구비할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터의 상기 클램프 고정부는 상기 상측 스러스트부와 대향하고 상기 클램프의 삽입을 가이드 하는 돌출부 및 상기 돌출부로부터 연장되어 상기 수용부의 저면과 외측면과 결합하는 고정부를 구비할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터의 상기 돌출부의 상면은 상기 고정부의 상면보다 축 방향 상측으로 돌출되어 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터의 상기 상측 스러스트부와 상기 상측 스러스트부와 대향하는 상기 클램프 고정부 사이의 간극은 0mm 초과 0.5mm이하의 범위 내에서 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터의 상기 상측 스러스트부, 상기 수용부 및 상기 클램프 고정부는 원주 방향을 따라 연속적으로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터의 상기 샤프트는 상기 로터 허브와 상기 샤프트에 의해 형성되는 상기 간극에 충진되는 상기 오일을 축 방향 상측과 하측으로 분리시키도록 외주면으로부터 함입되어 형성되는 분리홈을 구비할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터의 상기 로터 허브는 상기 분리홈에 대향 배치되어 상기 분리홈과 상기 로터 허브의 외부를 연통시키는 연통홀을 구비하며, 상기 연통홀의 축 방향 상측 및 하측에 각각 상기 오일의 계면이 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 스핀들 모터에 의하면, 상기 스핀들 모터를 구성하는 부품수를 줄여 생산성을 향상시키는 동시에 제조 공차를 최소로 할 수 있다.
또한, 유체 동압 베어링을 위한 오일의 주입을 용이하도록 할 수 있다.
또한, 반복적 런아웃(Repeatabㄴe Run out, RRO)를 저감시킬 수 있으므로 미세 진동을 최소화하여 성능을 최대화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터를 도시한 개략 단면도.
도 2는 도 1의 A의 개략 확대 단면도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터의 주요 구성요소를 도시한 개략 분해 절개 사시도.
도 4는 도 1의 B의 개략 확대 단면도로, 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터의 제3 오일 계면의 변화를 설명하기 위한 설명도.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터의 오일의 충전 과정을 도시한 개략 단면도(도 1의 A 부분).
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 동일한 사상의 범위 내의 기능이 동일한 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터를 도시한 개략 단면도이며, 도 2는 도 1의 A의 개략 확대 단면도이다.
또한, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터의 주요 구성요소를 도시한 개략 분해 절개 사시도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터(100)는 고정부재인 베이스(120)에 고정되는 샤프트(110), 회전부재인 로터 허브(130), 상측 및 하측 스러스트부(140, 150) 및 상기 로터 허브(130)에 형성된 수용부(160)에 삽입되는 클램프 고정부(170)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 로터 허브(130)의 외측단 방향 또는 상기 로터 허브(130)의 외측단을 기준으로 상기 샤프트(110)의 중심 방향을 의미할 수 있다.
또한, 원주 방향은 로터 허브(130)의 회전 방향, 즉, 상기 로터 허브(130)의 외주면과 대응되는 방향을 의미할 수 있다.
베이스(120)는 로터 허브(130)를 포함하는 회전부재에 대하여 상기 회전부재의 회전을 지지하는 고정부재일 수 있다.
여기서, 상기 베이스(120)는 로터 허브(130)와 함께 소정 공간을 형성할 수 있으며, 상기 공간에는 코일(180)이 권선되는 코어(190)가 배치될 수 있다.
즉, 상기 베이스(120)는 축 방향 상측으로 연장 형성되는 코어결합부(122)를 구비할 수 있으며, 코일(180)이 권선되는 코어(190)는 상기 코어결합부(122)의 외주면에 삽입되어 고정 설치될 수 있다.
샤프트(110)는 하측 스러스트부(150)를 매개로 하여 상기 베이스(120)에 간접적으로 고정 설치될 수 있으며, 상기 하측 스러스트부(150) 및 상측 스러스트부(140)와 함께 고정부재를 구성할 수 있다.
여기서, 상기 샤프트(110)는 하부 스러스트부(150)의 원반부(152)에 형성된 홀에 삽입되어 고정될 수 있으며, 압입, 용접 및 본딩 중 적어도 하나의 방식에 의해 고정 설치될 수 있다.
그리고, 샤프트(110)는 외주면으로부터 함입되어 샤프트(110)와 로터 허브(130) 사이의 간극에 충진되는 오일(O)을 축 방향 상측과 하측으로 분리시키도록 하는 분리홈(112)을 구비할 수 있다.
상기 분리홈(112)의 축 방향으로의 단면 형상은 기울어진 "V"자 형상일 수 있으며, 상기 분리홈(112)은 로터 허브(130)의 내주면와 함께 상기 오일(O)의 계면(I1, I2)이 형성되도록 할 수 있다.
이에 대한 자세한 사항은 후술하기로 한다.
추가로, 도 1에서는 샤프트(110)가 하부 스러스트부(150)에 고정 설치되어 베이스(120)에 간접적으로 고정되는 것을 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 베이스(120)에 직접 고정 설치될 수도 있다.
로터 허브(130)는 앞서 설명한 샤프트(110)와 간극을 유지한 채 오일(O)을 매개로 하여 회전 가능하게 설치될 수 있으며, 기록 매체가 탑재될 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터(100)에 제공되는 로터 허브(130)는 종래의 슬리브와 종래의 허브의 기능을 모두 다 포함할 수 있으며, 샤프트(110)에 회전 가능하도록 설치되기 위해 상기 샤프트(110)가 삽입되도록 하는 관통홀(138)을 구비할 수 있다.
따라서, 본 발명은 상기 로터 허브(130)에 의해 종래의 슬리브와 종래의 허브를 하나의 부품으로 대체 가능함으로, 그만큼 부품수를 줄여 생산성을 향상시키는 동시에 제조 공차를 최소로 할 수 있다.
또한, 종래의 슬리브와 종래의 허브를 일체화한 로터 허브(130)에 의해 반복적 런아웃(Repeatable Run out, RRO)를 저감시킬 수 있으므로 미세 진동을 최소화하여 성능을 최대화할 수 있다.
구체적으로, 상기 로터 허브(130)는 상기 샤프트(110)와 간극을 유지하고 상기 샤프트(110)와 베어링 간극(B1, B2)을 형성하는 바디부(132), 상기 바디부(132)로부터 반경 방향 외측으로 연장되어 후술할 수용부(160)가 형성되는 공간형성부(134) 및 마그네트 지지부(136)를 포함할 수 있다.
상기 로터 허브(130)의 바디부(132)는 상기 로터 허브(130)가 상기 샤프트(110)에 회전 가능하게 설치되는 경우 상기 로터 허브(130)의 내주면, 즉, 상기 바디부(132)의 내주면과 상기 샤프트(110)의 외주면 사이의 간극은 유체 동압 베어링을 형성하도록 하는 베어링 간극(B1, B2)을 형성할 수 있다.
여기서, 상기 베어링 간극(B1, B2)에 대하여 자세히 살펴보면, 상기 베어링 간극(B1, B2)은 상측 베어링 간극(B1)과 하측 베어링 간극(B2)을 포함할 수 있다.
상기 상측 및 하측 베어링 간극(B1, B2)은 샤프트(110)에 형성되는 분리홈(112)을 기준으로 각각 축 방향 상측 및 하측에 형성될 수 있으며, 상기 분리홈(112)의 상측은 상기 상측 베어링 간극(B1)에 충진된 오일(O)과 공기와의 계면인 제1 오일 계면(I1)이 형성될 수 있다.
그리고, 상기 분리홈(112)의 하측은 상기 하측 베어링 간극(B2)에 충진된 오일(O)과 공기와의 계면인 제2 오일 계면(I2)이 형성될 수 있다.
상기 분리홈(112)은 앞서 설명한 바와 마찬가지로 기울어진 "V"자 형상일 수 있으며, 이는 모세관 현상에 의한 상기 오일의 누출을 방지하기 위함이다.
여기서, 상기 제1 오일 계면(I1) 및 제2 오일 계면(I2)이 형성되기 위해서는 상기 상측 베어링 간극(B1) 및 상기 하측 베어링 간극(B2)에 충진된 오일(O)이 공기와 접촉하여 한다.
그러므로, 상기 로터 허브(130)의 바디부(132)에는 상기 분리홈(112)을 외부와 연통시키도록 하는 연통홀(131)이 형성될 수 있다.
즉, 상기 연통홀(131)로 인해 상기 분리홈(112)과 상기 로터 허브(130)의 외부는 압력이 동일하게 형성될 수 있다.
여기서, 상기 연통홀(131)은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 반경 방향으로 수평하게 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 반경 방향 외측을 향하여 상향 또는 하향 경사지게 형성되어도 무방하다.
한편, 로터 허브(130)의 바디부(132)의 내주면 및 샤프트(110)의 외주면 중 적어도 하나에는 유체 동압부(133)가 형성될 수 있으며, 상기 유체 동압부(133)는 오일(O)을 매개로 레디얼 동압을 발생시킬 수 있다.
즉, 앞서 설명한 상측 및 하측 베어링 간극(B1, B2)을 구성하는 상기 로터 허브(130)의 바디부(132)의 내주면 및 샤프트(110)의 외주면 중 적어도 하나에는 헤링본 형상, 스파이럴 형상 또는 나사선(스크류) 형상의 홈이 형성되어 오일(O)을 매개로 상기 로터 허브(130)의 회전을 지지하는 레디얼 동압을 발생시킬 수 있다.
또한, 로터 허브(130)의 공간형성부(134)는 상기 바디부(132)로부터 반경 방향 외측으로 연장되어 형성될 수 있으며, 베이스(120)와 함께 코일(180)이 권선되는 코어(190)가 배치되도록 하는 공간을 형성할 수 있다.
또한, 상기 공간형성부(134)의 상면에는 후술할 상측 스러스트부(140)의 단부가 수용되고, 후술할 클램프 고정부(170)가 삽입되는 수용부(160)가 형성될 수 있다.
이에 대해서는 상측 및 하측 스러스트부(140, 150)에 대해 설명한 이후에 설명하기로 한다.
상기 로터 허브(130)는 상기 공간형성부(134)와 연속적으로 형성되고, 상기 공간형성부(134)로부터 축 방향 하측으로 연장되어 형성되는 마그네트 지지부(136)를 구비할 수 있으며, 상기 마그네트 지지부(136)에는 마그네트 어셈블리(196)가 결합될 수 있다.
즉, 상기 마그네트 지지부(136)의 내주면에는 마그네트 어셈블리(196)가 결합할 수 있으며, 외주면에는 스페이서(S)로 이격되어 배치되는 디스크(D)가 삽입 배치될 수 있다.
한편, 마그네트 어셈블리(196)는 마그네트 지지부(136)의 내주면에 고정 설치되는 요크(194)와 상기 요크(194)의 내주면에 설치되는 마그네트(192)로 구성될 수 있다.
상기 요크(194)는 마그네트(192)로부터의 자기장이 코일(180)이 권선되는 코어(190)를 향하도록 하여 자속밀도를 증가시키도록 하는 역할을 수행할 수 있다.
한편, 상기 요크(194)는 원형의 고리 형상을 가질 수 있으며, 상기 마그네트(192)로부터 발생되는 자기장에 의한 자속밀도를 향상시킬 수 있도록 단부가 절곡된 형상을 가지도록 형성될 수 있다.
여기서, 상기 마그네트(192)은 환고리 형상을 가질 수 있으며, 원주방향을 따라 N극, S극이 교대로 착자되어 일정세기의 자기장을 발생시키는 영구자석일 수 있다.
한편, 상기 마그네트(192)은 코일(180)이 권선되는 코어(190)의 선단에 대향 배치되며, 코일(180)이 권선된 코어(190)와의 전자기적 상호작용에 의해 로터 허브(130)가 회전될 수 있도록 구동력을 발생시킨다.
즉, 코일(180)에 전원이 공급되면, 코일(180)이 권선된 코어(190)와 이에 대향 배치되는 마그네트(192)의 전자기적 상호작용에 의해 로터 허브(130)가 회전될 수 있는 구동력이 발생되고, 이에 따라 로터 허브(130)가 샤프트(110)를 기준으로 회전될 수 있다.
상측 스러스트부(140) 및 하측 스러스트부(150)는 로터 허브(130)의 바디부(132)와 함께 오일(O)의 계면을 형성할 수 있으며, 샤프트(110)와 결합되어 상기 샤프트(110)와 고정부재를 구성할 수 있다.
여기서, 상측 스러스트부(140)를 설명하기에 앞서, 하측 스러스트부(150) 먼저 설명하기로 한다.
하측 스러스트부(150)는 베이스(120)에 삽입 고정될 수 있으며, 보다 상세하게는 상기 하측 스러스트부(150)의 외주면이 상기 베이스(120)의 상기 코어결합부(122)의 내주면에 접합되도록 설치될 수 있다.
한편, 상기 하측 스러스트부(150)의 내주면은 샤프트(110)의 하단부에 고정 설치될 수 있으며, 구체적으로 상기 하측 스러스트부(150)는 상기 샤프트(110)와 결합하는 원반부(152) 및 상기 원반부(152)로부터 축 방향 상측으로 연장되어 형성되는 벽부(154)를 구비할 수 있다.
즉, 상기 하측 스러스트부(150)는 중공을 가진 컵 형상일 수 있으며, 축 방향으로의 단면은 "ㄴ"자 형상일 수 있으며, 원주 방향을 따라 연속적으로 형성될 수 있다.
한편, 하측 스러스트부(150)의 외주면은 베이스(120)의 코어결합부(122)의 내주면과 용접, 본딩 및 압입 중 적어도 하나의 방식에 서로 결합될 수 있다.
또한, 하측 스러스트부(150)의 상면 또는 로터 허브(130)의 바디부(132)의 저면 중 적어도 하나에는 스러스트 동압을 발생시키기 위한 스러스트 동압부(미도시)가 형성될 수 있다.
여기서, 상기 하측 스러스트부(150)의 벽부(154)의 내주면과 로터 허브(130)의 바디부(132)의 외주면 사이에는 오일(O)와 공기와의 계면, 즉, 제4 오일 계면(I4)이 형성될 수 있다.
구체적으로, 상기 제4 오일 계면(I4) 형성을 위해 벽부(154)와 대향하는 상기 로터 허브(130)의 바디부(132)의 외주면은 반경 방향 내측을 향하여 상향 경사지게 형성될 수 있다.
따라서, 하측 베어링 간극(B1)에 충진되는 오일(O)은 제2 오일 계면(I2) 및 제4 오일 계면(I4)을 형성하게 된다.
상측 스러스트부(140)는 샤프트(110)의 상단부에 결합될 수 있으며, 보다 상세하게는 로터 허브(130)의 바디부(132)의 상면에 배치된 채 상기 샤프트(110)와 결합하는 체결부(142) 및 상기 체결부(142)로부터 축 방향 하측으로 연장 형성되는 연장부(144)를 포함할 수 있다.
즉, 상기 상측 스러스트부(140)의 축 방향으로의 단면적은 "ㄱ"자 형상일 수 있으며, 원주 방향을 따라 연속적으로 형성될 수 있다.
한편, 상기 상측 스러스트부(140)는 샤프트(110)와 용접, 본딩 및 압입 중 적어도 하나의 방식에 서로 결합될 수 있다.
또한, 상측 스러스트부(140)의 체결부(142)의 저면 또는 로터 허브(130)의 바디부(132)의 상면 중 적어도 하나에는 스러스트 동압을 발생시키기 위한 스러스트 동압부(미도시)가 형성될 수 있다.
여기서, 상기 상측 스러스트부(140)의 연장부(144)의 내주면과 로터 허브(130)의 바디부(132)의 외주면 사이에는 오일(O)와 공기와의 계면, 즉, 제3 오일 계면(I3)이 형성될 수 있다.
따라서, 상측 베어링 간극(B1)에 충진되는 오일(O)은 제1 오일 계면(I1) 및 제3 오일 계면(I3)을 형성하게 된다.
구체적으로, 상기 제3 오일 계면(I3) 형성을 위해 연장부(144)와 대향하는 상기 로터 허브(130)의 바디부(132)의 외주면은 반경 방향 내측을 향하여 하향 경사지게 형성될 수 있다.
이는 로터 허브(130) 회전시 원심력에 의한 오일(O)의 비산을 감소시키기 위함으로 도 4를 참조로 후술하기로 한다.
한편, 상기 상측 스러스트부(140)의 단부를 포함하는 연장부(144)는 로터 허브(130)에 형성된 수용부(160)에 수용될 수 있으며, 앞서 설명한 제3 오일 계면(I3)은 연장부(144)와 상기 수용부(160)의 내측면 사이에서 형성될 수 있다.
여기서, 수용부(160)는 상측 베어링 간극(B1)에 오일(O)을 충진하기 위한 공간을 제공할 수 있으며, 이에 대해서는 도 5를 참조로 후술하기로 한다.
한편, 상기 제3 오일 계면(I3)을 형성하는 로터 허브(130)의 바디부(132)의 외주면은 상기 수용부(160)의 일면인 내측면과 동일할 수 있으며, 상기 수용부(160)의 내측면은 반경 방향 내측을 향하여 하향 경사지게 형성될 수 있다.
여기서, 상기 수용부(160)는 원주 방향을 따라 연속적으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 수용부(160)에는 상기 상측 스러스트부(140)의 연장부(144)와 함께, 기록 매체의 고정을 위한 클램프(C)의 위치를 가이드 하는 클램프 고정부(170)가 삽입될 수 있다.
상기 클램프 고정부(170)는 클램프(C)를 고정하기 위한 구성요소로, 상기 상측 스러스트부(140)와 대향하고 상기 클램프(C)의 삽입을 가이드하는 돌출부(172) 및 상기 돌출부(172)로부터 연장되어 수용부(160)의 저면 및 외측면과 결합하는 고정부(174)를 포함할 수 있다.
즉, 상기 클램프 고정부(170)는 돌출부(172)의 상면이 고정부(174)의 상면보다 축 방향으로 돌출될 수 있으며, 축 방향으로의 단면은 "ㄴ"자 형상일 수 있다.
또한, 상기 상측 스러스트부(140)와 상기 상측 스러스트부(140)와 대향하는 상기 클램프 고정부(170) 사이의 간극(G)은 0mm 초과 0.5mm이하의 범위 내에서 형성될 수 있으며, 보다 상세하게는 상기 상측 스러스트부(140)의 연장부(144)와 상기 돌출부(172) 사이의 간극(G)이 상기 범위내에 형성될 수 있다.
따라서, 상기 클램프 고정부(170)는 상기 상측 스러스트부(140)와 소정의 간극을 유지한 채 상기 로터 허브(130)의 수용부(160)에 결합되어 상기 로터 허브(130)와 연동하여 회전할 수 있다.
여기서, 디스크(D)를 로터 허브(130)에 고정시키기 위한 클램프(C)의 중공은 상기 클램프 고정부(170)의 돌출부(172)의 외주면에 삽입되어 고정될 수 있으며, 상기 클램프(C)의 저면은 고정부(174)의 상면에 고정 설치될 수 있다.
또한, 상기 클램프 고정부(170)는 원주 방향을 따라 연속적으로 형성될 수 있다.
여기서, 상기 클램프 고정부(170)가 로터 허브(130)에 형성되는 수용부(160)에 삽입되어 고정되기 이전에 유체 동압을 발생시키도록 하는 오일(O)이 충진될 수 있으며, 이에 대해서는 도 5를 참조로 후술하기로 한다.
도 4는 도 1의 B의 개략 확대 단면도로, 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터의 제3 오일 계면의 변화를 설명하기 위한 설명도이다.
도 4를 참조하면, 로터 허브(130)의 바디부(132)의 상측, 즉, 수용부(160)의 내측면은 반경 방향 내측을 향하여 하향 경사지게 형성될 수 있다.
여기서, 상기 수용부(160)의 내측면과 상측 스러스트부(140)의 연장부(144) 사이에는 제3 오일 계면(I3)이 형성될 수 있으며, 상기 로터 허브(130)가 회전하는 경우 오일(O)은 원심력을 받게 된다.
즉, 상기 로터 허브(130)가 회전하는 경우 상기 오일(O)은 수용부(160)의 내측면 측으로 쏠리게 되므로, 상기 오일(O)이 비산되는 것을 보다 감소시킬 수 있다.
또한, 상기 상측 스러스트부(140)의 연장부(144)와 클램프 고정부(170)의 돌출부(172) 사이의 간극(G)는 앞서 언급한 바와 같이 0mm 초과 0.5mm이하의 범위 내에서 형성될 수 있으며, 상기와 같은 간극(G)은 래버린스 실(Labyrinth Seal)를 형성할 수 있다.
따라서, 상기 래버린스 실(Labyrinth Seal)를 형성하는 상기 연장부(144)와 상기 돌출부(172) 사이의 간극으로 인해 오일(O)이 함유된 공기가 외부로 유동되는 것을 억제하여 상기 오일(O)의 비산을 효과적으로 감소시킬 수 있다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터의 오일의 충전 과정을 도시한 개략 단면도(도 1의 A 부분)이다.
도 5a 내지도 5c를 참조하면, 상측 스러스트부(140)를 샤프트(110)에 고정시킨 후 클램프 고정부(170)를 수용부(160)에 삽입 고정시키기 전에는 상기 상측 스러스트부(140)의 외주면과 수용부(160)의 외측면 사이에는 소정의 공간(X)이 형성되게 된다.
상기 공간(X)은 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터(100)의 유체 동압 베어링에 요구되는 오일(O)을 충진토록 하는 공간을 의미할 수 있다.
다시 말하면, 종래의 스핀들 모터는 슬리브와 허브를 별개의 부품으로 제조하여 서로 결합하는 구조를 채택하고 있으므로, 허브를 슬리브에 결합하기 이전에 오일을 충진할 수 있으므로, 오일 충진에 문제가 발생하지 않는다.
그러나, 본 발명은 종래의 슬리브와 종래의 허브를 일체화하여 하나의 부품인 로터 허브(130)로 구현하고 있으므로, 상측 스러스트부(140)가 로터 허브(130)의 상측에 배치된 채 샤프트(110)와 결합하게 되면, 오일(O)을 주입할 수 있는 공간이 요구되게 된다.
따라서, 본 발명은 로터 허브(130)에 수용부(160)를 형성하여, 상기 오일(O)을 충진할 수 있도록 하는 공간을 제공할 수 있다.
즉, 상측 스러스트부(140)가 로터 허브(130)의 바디부(132)의 상측에 배치된 상태로 샤프트(110)와 결합하더라도, 상기 상측 스러스트부(140)의 연장부(144)의 외주면과 수용부(160)의 외측면 사이에는 오일(O)을 충진할 수 있는 공간(X)이 충분히 형성될 수 있다.
이후에는 상기 공간(X)으로 오일 주입장치(P)를 삽입하여 상측 베어링 간극(B1)에 오일(O)을 안정적이면서 간편하게 충진할 수 있다.
여기서, 오일(O)의 충진이 완료된 이후에는 상기 수용부(160)에 클램프 고정부(170)를 삽입하여 고정할 수 있으며, 이로 인해 상기 오일(O)의 비산을 최소화할 수 있다.
또한, 상기 클램프 고정부(170)는 상기 수용부(160)에의 삽입으로 인해 상기 오일(O)의 비산을 방지하는 동시에 돌출부(172)를 구비하여 디스크(D) 고정을 위한 클램프(C)의 삽입을 가이드할 수 있다.
이상의 실시예를 통해, 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터(100)는 종래의 슬리브와 허브를 하나의 부품인 로터 허브(130)로 구현함으로써, 생산성을 향상시키는 동시에 제조 공차를 최소로 할 수 있다.
또한, 부품수의 감소로 인하여 반복적 런아웃(Repeatabㄴe Run out, RRO)를 저감시킬 수 있으므로 미세 진동을 최소화하여 성능을 최대화할 수 있다.
나아가, 로터 허브(130)에 수용부(160)를 형성함으로써 유체 동압을 발생시키기 위한 오일(O)의 주입을 용이하게 할 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: 스핀들 모터 110: 샤프트
112: 분리홈 120: 베이스
130: 로터 허브 140: 상측 스러스트부
150: 하측 스러스트부 160: 수용부
170: 클램프 고정부 180: 코일
190: 코어

Claims (9)

  1. 베이스에 직접 또는 간접적으로 고정되는 샤프트;
    상기 샤프트와 베어링 간극을 유지한 채 오일을 매개로 회전 가능하게 설치되며, 기록 매체가 탑재되는 로터 허브;
    상기 샤프트에 고정 설치되는 상측 및 하측 스러스트부;
    상기 로터 허브의 상측 외면이 내측으로 인입되어 형성되어 상기 상측 스러스트부의 단부가 수용되며, 상기 상측 스러스트부와 함께 상기 오일의 계면이 형성되도록 하는 수용부; 및
    상기 상측 스러스트부와 간극을 유지한 채 상기 수용부에 삽입되며, 상기 기록 매체의 고정을 위한 클램프의 위치를 가이드 하는 클램프 고정부;를 포함하는 스핀들 모터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 상측 스러스트부와 함께 상기 오일의 계면이 형성되도록 하는 상기 수용부의 일면은 반경 방향 내측을 향하여 하향 경사지게 형성되는 스핀들 모터.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 상측 스러스트부는 상기 로터 허브의 상면에 배치된 채 상기 샤프트와 결합되는 체결부 및 상기 체결부로부터 상기 수용부로 연장되어 상기 수용부의 일면과 함께 상기 오일의 계면을 형성하는 연장부를 구비하는 스핀들 모터.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 클램프 고정부는 상기 상측 스러스트부와 대향하고 상기 클램프의 삽입을 가이드 하는 돌출부 및 상기 돌출부로부터 연장되어 상기 수용부의 저면과 외측면과 결합하는 고정부를 구비하는 스핀들 모터.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 돌출부의 상면은 상기 고정부의 상면보다 축 방향 상측으로 돌출되어 형성되는 스핀들 모터.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 상측 스러스트부와 상기 상측 스러스트부와 대향하는 상기 클램프 고정부 사이의 간극은 0mm 초과 0.5mm이하의 범위 내에서 형성되는 스핀들 모터.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 상측 스러스트부, 상기 수용부 및 상기 클램프 고정부는 원주 방향을 따라 연속적으로 형성되는 스핀들 모터.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 샤프트는 상기 로터 허브와 상기 샤프트에 의해 형성되는 상기 간극에 충진되는 상기 오일을 축 방향 상측과 하측으로 분리시키도록 외주면으로부터 함입되어 형성되는 분리홈을 구비하는 스핀들 모터.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 로터 허브는 상기 분리홈에 대향 배치되어 상기 분리홈과 상기 로터 허브의 외부를 연통시키는 연통홀을 구비하며,
    상기 연통홀의 축 방향 상측 및 하측에 각각 상기 오일의 계면이 형성되는 스핀들 모터.
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