KR19990058275A - Spindle Motor for Cogging Torque Reduction - Google Patents

Abstract

본 발명은 스핀들 모터에 관한 것으로, 스핀들 모터는 회전자(10)와, 고정자(20) 및 상기 회전자(10)와 고정자(20)사이의 공극(30)으로 구성되며, 본 발명의 스핀들 모터는 특징적 구성으로서 공극(30)에 코깅 토오크 저감수단을 구비한다.The present invention relates to a spindle motor, wherein the spindle motor is composed of a rotor (10), a stator (20) and a cavity (30) between the rotor (10) and the stator (20), the spindle motor of the present invention. Has a cogging torque reduction means in the space 30 as a characteristic configuration.

본 발명에 따른 코깅 토오크 저감수단은 공극(30)에 접하는 고정자(20)의 내면 또는 회전자(10)의 영구자석(14)에 형성된 사각형 톱니(26) 또는 (16)이다.Cogging torque reduction means according to the invention is a square tooth 26 or 16 formed on the inner surface of the stator 20 in contact with the void 30 or the permanent magnet 14 of the rotor 10.

본 발명에 따르면, 공극이 톱니의 형상을 가짐으로 인하여 변화되므로서 코깅 토오크가 줄어들게 되어 토오크 리플이 감소되므로, 매체이 균일한 회전이 달성되어 트랙을 읽기/쓰기하는데 발생되는 에러를 방지하여 고성능의 HDD가 달성되는 효과를 가진다.According to the present invention, since the air gap changes due to the shape of the tooth, the cogging torque is reduced and the torque ripple is reduced, so that even rotation of the medium is achieved to prevent errors caused to read / write tracks. Has the effect achieved.

Description

코깅 토오크 저감용 스핀들 모터Spindle Motor for Cogging Torque Reduction

본 발명은 스핀들 모터에 관한 것으로, 특히 하드 디스크 드라이브(Hard Disk Drive : HDD) 및 플로피 디스크 드라이브(Flopy Disk Drive : FDD)에 사용되는 스핀들 모터(spindle motor)의 코깅 토오크(cogging torque)를 줄일 수 있도록 설계된 스핀들 모터에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a spindle motor, and in particular, to reduce cogging torque of a spindle motor used in a hard disk drive (HDD) and a floppy disk drive (FDD). The spindle motor is designed to be.

잘 알려진 바와 같이, HDD 및 FDD에 사용되는 스핀들 모터는 매체를 정속도로 회전시키도록 작용한다. 이러한 스핀들 모터는 도 1에 도시된 바와 같이, 회전자(rotor)(10), 고정자(stator)(20) 및 회전자와 고정자사이의 공극(airgap)(30)으로 구성된다.As is well known, spindle motors used in HDDs and FDDs act to rotate the medium at constant speed. This spindle motor consists of a rotor 10, a stator 20 and an airgap 30 between the rotor and the stator, as shown in FIG. 1.

회전자(10)는 중앙의 홀(11)을 중심으로 철로 이루어진 요크(12) 및 영구자석(14)으로 둘러싸여 있으며, 영구자석(14)은 S극은 중심으로 향하고, N극은 바깥쪽을 향하는 착자방향으로 4쌍, 8개로 구성되어 있다. 예를 들어 2쌍 4개 또는 3쌍 6개, 5쌍 10개등으로 구성할수 있음을 물론이다. 고정자(20)는 등간격으로 형성되어 코일(도시하지 않음)이 감겨진 슬롯(21)과 요크(22)로 이루어져 있다. 공극(30)은 회전자(10)와 고정자(20)의 기준면으로 회전자의 영구자석과 고정자의 코일에 공급되는 전류에 의해 토오크가 발생된다. 고정자(20)에는 DC전류가 베이스 드라이브(도시하지 않음)에서 3상 AC전류로 변환되어 순차적으로 인가되면, 영구자석(14)으로 둘러싸인 회전자(10)는 회전하게 된다. 이때, 회전자(10)의 영구자석(14)에 의해 회전자(10)와 고정자(20)사이의 위치변화에 따른 공극(30)에서의 자기저항(reluctance)의 차이에 의해 발생되는 소위 코깅 토오크가 발생되며, 이러한 코깅 토오크는 토오크 리플(torque ripple)의 원인이 된다. 최근 가격이 저렴한 고성능의 희토류계 영구자석의 출현으로 인하여 필요한 토오크는 충분히 낼 수 있으나, 토오크 리플을 줄이는 것이 필수적이 된다. 토오크 리플이 커지게 되면, HDD에 있어서, 매체가 균일하게 회전하지 못함으로서 VCM(voice coil motor)이 트랙을 읽거나(read) 쓸때(write)에 에러가 발생한다는 문제가 있었다.The rotor 10 is surrounded by a yoke 12 made of iron and a permanent magnet 14 around the central hole 11. The permanent magnet 14 faces the S pole toward the center and the N pole toward the outside. It consists of four pairs and eight pieces in the direction of magnetization. For example, two pairs of four or three pairs of six, five pairs of 10 can be configured. The stator 20 is formed at equal intervals and includes a slot 21 and a yoke 22 in which coils (not shown) are wound. The air gap 30 is a reference plane of the rotor 10 and the stator 20. The torque is generated by current supplied to the permanent magnet of the rotor and the coil of the stator. When the DC current is converted into a three-phase AC current in the base drive (not shown) and sequentially applied to the stator 20, the rotor 10 surrounded by the permanent magnet 14 rotates. At this time, the so-called cogging caused by the difference in the magnetic resistance (reluctance) in the air gap 30 according to the position change between the rotor 10 and the stator 20 by the permanent magnet 14 of the rotor 10 Torque is generated, and this cogging torque causes torque ripple. Recently, due to the emergence of high-performance, rare earth-based permanent magnets, the required torque can be sufficiently paid, but it is essential to reduce the torque ripple. When the torque ripple becomes large, there is a problem in the HDD that an error occurs when the voice coil motor (VCM) reads or writes a track because the medium does not rotate uniformly.

본 발명은 이러한 문제들을 해결하기 위해 안출된 것으로, 그 목적은 코깅 토오크를 줄여서 토오크 리플을 줄이므로서 VCM이 트랙을 읽기/쓰기할 때 에러가 발생하는 것을 방지할 수 있는 스핀들 모터를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve these problems, and an object thereof is to provide a spindle motor which can prevent an error from occurring when the VCM reads / writes a track while reducing torque ripple by reducing cogging torque. .

이러한 목적들을 달성하기 위한 수단으로서 본 발명은 회전자와, 고정자 및 상기 회전자와 고정자사이의 공극으로 구성된 스핀들 모터에 있어서, 상기 공극에 코깅 토오크 저감수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.As a means for achieving these objects, the present invention is characterized in that the spindle motor comprising a rotor, a stator, and a gap between the rotor and the stator includes a cogging torque reduction means in the gap.

본 발명의 실시예에 따르면, 코깅 토오크 저감수단은 공극에 접하는 고정자의 내면 또는 회전자의 영구자석에 형성된 사각형 톱니인 것이 바람직하다.According to an embodiment of the invention, the cogging torque reduction means is preferably a rectangular tooth formed on the inner surface of the stator in contact with the void or the permanent magnet of the rotor.

본 발명에 따른 스핀들 모터는 공극이 톱니형상으로 형성됨으로서 코깅 토오크가 줄어들게 되어 토오크 리플이 감소되므로, 매체이 균일한 회전이 달성되어 트랙을 읽기/쓰기하는데 발생되는 에러를 방지하여 고성능의 HDD가 달성되는 효과를 가진다.In the spindle motor according to the present invention, since the gap is formed in the sawtooth shape, the cogging torque is reduced and the torque ripple is reduced, so that a uniform rotation of the medium is achieved to prevent an error caused to read / write tracks, thereby achieving a high performance HDD. Has an effect.

도 1은 종래의 스핀들 모터의 구조를 나타내는 단면도이고,1 is a cross-sectional view showing the structure of a conventional spindle motor,

도 2는 도 1의 스핀들 모터의 구조에 따른 코깅 토오크 곡선을 나타내는 그래프이고,2 is a graph showing a cogging torque curve according to the structure of the spindle motor of FIG.

도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 스핀들 모터의 구조를 나타내는 단면도이고,3 is a cross-sectional view showing the structure of a spindle motor according to an embodiment of the present invention,

도 4는 도 3의 스핀들 모터의 고정자 요크부분을 상세히 나타내는 확대도이고,4 is an enlarged view showing in detail the stator yoke of the spindle motor of FIG.

도 5는 도 3의 스핀들 모터의 구조에 따른 코깅 토오크 곡선을 나타내는 그래프이고,5 is a graph showing a cogging torque curve according to the structure of the spindle motor of FIG.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 스핀들 모터의 고정자 요크부분을 상세히 나타내는 확대도이고,Figure 6 is an enlarged view showing in detail the stator yoke of the spindle motor according to another embodiment of the present invention,

도 7은 도 6의 스핀들 모터의 구조에 따른 코깅 토오크 곡선을 나타내는 그래프이다.FIG. 7 is a graph illustrating a cogging torque curve according to the structure of the spindle motor of FIG. 6.

도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스핀들 모터의 고정자 요크부분을 상세히 나타내는 확대도이고,Figure 8 is an enlarged view showing in detail the stator yoke portion of the spindle motor according to another embodiment of the present invention,

도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스핀들 모터의 고정자 요크부분을 상세히 나타내는 확대도이다.Figure 9 is an enlarged view showing in detail the stator yoke portion of the spindle motor according to another embodiment of the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

10 : 회전자 11 : 홀10: rotor 11: hole

12,22 : 요크 14 : 영구자석12,22: York 14: permanent magnet

16,26 : 사각형 톱니 17,27 : 삼각형 톱니16,26: square tooth 17,27: triangle tooth

18,28 : 반원형 톱니 20 : 고정자18,28: semi-circular tooth 20: stator

30 : 공극30: void

본 발명의 상기 및 기타 목적과 여러 가지 장점은 이 기술분야에 숙련된 사람들에 의해 첨부된 도면을 참조하여 하기에 기술되는 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.The above and other objects and various advantages of the present invention will become more apparent from the preferred embodiments of the invention described below with reference to the accompanying drawings by those skilled in the art.

이하 첨부된 도면에 의해 본 발명에 따라 코깅 토오크를 저감할 수 있는 스핀들 모터를 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a spindle motor capable of reducing cogging torque according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3에는 본 발명에 따른 코깅 토오크 저감 스핀들 모터를 나타내는 것으로, 본 발명의 스핀들 모터는 종래와 마찬가지로, 회전자(10)와, 고정자(20) 및 상기 회전자(10)와 고정자(20)사이의 공극(30)으로 구성된다.Figure 3 shows a cogging torque reduction spindle motor according to the present invention, the spindle motor of the present invention, as in the prior art, between the rotor 10, the stator 20 and between the rotor 10 and the stator 20 Is composed of a void 30.

본 발명의 특징적 구성은 도 4로부터 잘 알 수 있는 바와 같이 스핀들 모터의 공극(30)에 코깅 토오크 저감수단을 구비하는 것이다. 즉, 본 발명의 바람직한 실시예로서 코깅 토오크 저감수단은 공극(30)에 접하는 고정자(20)의 내면에 사각형 톱니(26)를 형성함으로서, 공극(30)역시 사각형의 톱니형상을 가지게 된다.The characteristic configuration of the present invention is to provide cogging torque reduction means in the air gap 30 of the spindle motor as can be seen from FIG. 4. That is, as a preferred embodiment of the present invention, the cogging torque reduction means forms a rectangular tooth 26 on the inner surface of the stator 20 in contact with the void 30, so that the void 30 also has a rectangular tooth shape.

이와 같이 본 발명의 스핀들 모터는 공극(30)에 사각형의 톱니형상이 구비됨으로서, 도 5에 도시된 바와 같이, 코깅 토오크가 ±0.0035(Nm)이므로, 도 2에 도시된 종래의 코깅 토오크(±0.004Nm)에 비해 저감된다.As such, the spindle motor of the present invention is provided with a rectangular tooth shape in the air gap 30, and as shown in FIG. 5, since the cogging torque is ± 0.0035 (Nm), the conventional cogging torque shown in FIG. 0.004 Nm).

이와 반대로, 코깅 토오크 저감수단은 도 6에 도시된 바와 같이, 공극(30)에 접하는 회전자(10)의 영구자석(14)에 사각형 톱니(16)를 형성해도 된다. 이에 따른 코깅 토오크는 도 7에 도시된 바와 같이, ±0.0032(Nm)로 줄어든다.On the contrary, the cogging torque reduction means may form a square tooth 16 in the permanent magnet 14 of the rotor 10 in contact with the void 30, as shown in FIG. The resulting cogging torque is reduced to ± 0.0032 (Nm), as shown in FIG.

본 발명의 다른 실시예에 따른 코깅 토오크 저감수단으로서, 사각형 톱니(26) 대신에 공극(30)에 접하는 고정자(20)의 내면에, 도 8에 도시된 바와 같이 반원형 톱니(28)를 형성할 수도 있고, 도 9에 도시된 바와 같이 삼각형 톱니(27)를 형성할 수도 있다.As a cogging torque reduction means according to another embodiment of the present invention, a semicircular tooth 28 is formed on the inner surface of the stator 20 in contact with the cavity 30 instead of the square tooth 26 as shown in FIG. As shown in FIG. 9, a triangular tooth 27 may be formed.

상술한 실시예와 마찬가지로, 코깅 토오크 저감수단으로서, 공극(30)에 접하는 회전자(10)의 영구자석(14)에 반원형 또는 삼각형 톱니(18) 또는(17)를 형성해도 동일한 것임은 물론이다.As in the above-described embodiment, as the cogging torque reduction means, the same is true even if the semicircular or triangular teeth 18 or 17 are formed in the permanent magnet 14 of the rotor 10 in contact with the void 30. .

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 코깅 토오크 저감용 스핀들 모터는 공극이 톱니의 형상을 가짐으로 인하여 변화되므로서 코깅 토오크가 줄어들게 되어 토오크 리플이 감소되므로, 매체의 균일한 회전이 달성되어 트랙을 읽기/쓰기하는데 발생되는 에러를 방지하여 고성능의 HDD가 달성되는 효과를 가진다.As described above, the cogging torque reduction spindle motor of the present invention is changed by the gap having the shape of the tooth, the cogging torque is reduced and the torque ripple is reduced, the uniform rotation of the medium is achieved to read the track It has the effect that high-performance HDD is achieved by preventing errors occurring in writing / writing.

Claims (7)

회전자(10)와, 고정자(20) 및 상기 회전자(10)와 고정자(20)사이의 공극(30)으로 구성된 스핀들 모터에 있어서,In a spindle motor composed of a rotor (10), a stator (20) and a cavity (30) between the rotor (10) and the stator (20), 상기 공극(30)에 코깅 토오크 저감수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 스핀들 모터.Spindle motor, characterized in that it comprises a cogging torque reduction means in the air gap (30). 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 코깅 토오크 저감수단은 상기 공극(30)에 접하는 상기 고정자(20)의 내면에 형성된 사각형 톱니(26)인 것을 특징으로 하는 스핀들 모터.The cogging torque reducing means is a spindle motor, characterized in that the square teeth (26) formed on the inner surface of the stator (20) in contact with the air gap (30). 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 코깅 토오크 저감수단은 상기 공극(30)에 접하는 상기 회전자(10)의 영구자석(14)에 형성된 사각형 톱니(16)인 것을 특징으로 하는 스핀들 모터.The cogging torque reducing means is a spindle motor, characterized in that the square teeth (16) formed in the permanent magnet (14) of the rotor (10) in contact with the void (30). 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 코깅 토오크 저감수단은 상기 공극(30)에 접하는 상기 고정자(20)의 내면에 형성된 반원형 톱니(28)인 것을 특징으로 하는 스핀들 모터.The cogging torque reducing means is a spindle motor, characterized in that the semi-circular teeth (28) formed on the inner surface of the stator (20) in contact with the air gap (30). 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 코깅 토오크 저감수단은 상기 공극(30)에 접하는 상기 회전자(10)의 영구자석(14)에 형성된 반원형 톱니(18)인 것을 특징으로 하는 스핀들 모터.The cogging torque reducing means is a spindle motor, characterized in that the semi-circular teeth (18) formed in the permanent magnet (14) of the rotor (10) in contact with the void (30). 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 코깅 토오크 저감수단은 상기 공극(30)에 접하는 상기 고정자(20)의 내면에 형성된 삼각형 톱니(27)인 것을 특징으로 하는 스핀들 모터.The cogging torque reducing means is a spindle motor, characterized in that the triangular teeth (27) formed on the inner surface of the stator (20) in contact with the air gap (30). 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 코깅 토오크 저감수단은 상기 공극(30)에 접하는 상기 회전자(10)의 영구자석(14)에 형성된 삼각형 톱니(17)인 것을 특징으로 하는 스핀들 모터.The cogging torque reducing means is a spindle motor, characterized in that the triangular teeth (17) formed in the permanent magnet (14) of the rotor (10) in contact with the void (30).