KR20110010231A - 스핀들 모터 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일실시예에 스핀들 모터는, 내부에 베어링이 삽입되는 베어링 하우징, 베어링 하우징과 결합되는 스테이터, 베어링 보다 안쪽에 배치되도록 베어링 하우징의 내부에 삽입되고 축 수용홈 및 축 수용홈의 안쪽으로 돌출된 걸림돌기를 갖는 스토퍼, 베어링에 회전 가능하게 결합되는 주축 및 축 수용홈에 수용되고 걸림돌기에 걸려 축 방향 이동이 제한되는 꼬리축을 포함하는 회전축 및 회전축에 결합되는 로터를 포함한다. 본 발명의 일실시예에 의한 스핀들 모터는, 베어링 하우징의 내부에 삽입되는 스토퍼가 회전축의 이탈 방지, 소음 저감, 수명 개선 등의 역할을 한다.

Description

스핀들 모터{SPINDLE MOTOR}

본 발명은 스핀들 모터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 구성 부품의 수를 줄여 조립성을 개선한 스핀들 모터에 관한 것이다.

스핀들 모터는 반도체 소자의 정류에 의하여 구동하는 BLDC 모터의 일종으로, 고정도의 회전특성이 있다. 이러한 스핀들 모터는 하드디스크드라이브나 광디스크드라이브와 같은 고속회전이 요구되는 기록매체의 회전수단으로 널리 사용되고 있다.

일반적으로, 스핀들 모터는 회로기판이 결합된 베이스 플레이트 위에 스테이터가 설치되고, 스테이터에 로터가 회전 가능하게 결합되는 구조로 이루어진다. 회로기판에는 로터의 회전 속도를 검출하기 위한 엔코더가 설치되기도 한다.

스테이터는 베이스 플레이트에 결합되는 베어링 하우징에 결합되는 코어와 코어에 권취되는 코일을 포함하고, 로터는 로터 요크 및 로터 요크의 안쪽에 결합되는 마그네트를 포함한다. 베어링의 내부에는 베어링이 결합되고, 이 베어링에 회 전축이 회전 가능하게 결합된다. 로터 요크는 회전축에 결합됨으로써 로터는 스테이터에 회전 가능하게 결합된다.

이러한 구조의 스핀들 모터는 코일에 전류가 인가되면 코어가 자화되어 마그네트를 밀게 된다. 이러한 코어와 마그네트의 전자기적인 작용에 의해 로터 및 회전축이 수천 rmp 또는 수만 rpm으로 고속 회전할 수 있다.

회전축은 그 하부 끝단이 베어링 하우징의 바닥면에 지지되므로, 회전축이 베어링 하우징의 바닥면에 직접 접할 경우 회전축과 베어링 하우징 사이에 마찰이 발생할 수 있다. 이러한 회전축과 베어링 하우징 사이의 마찰은 부품의 손상 및 소음 발생, 수명 저감 등의 문제를 야기한다.

이러한 문제를 해결하기 위해 베어링 하우징과 회전축의 하단부의 사이에는 스러스트 플레이트(Thrust Plate)가 개재된다. 또한, 고속으로 회전하는 회전축이 들떠서 베어링 하우징에서 벗어나는 것을 방지하기 위해 회전축에는 스토퍼 와셔(Stopper Washer)가 결합된다. 스토퍼 와셔는 베어링의 하단부에 걸림으로써 회전축의 들뜨려는 움직임을 구속한다.

그런데 종래 스핀들 모터는 베어링 하우징의 내부에 스러스트 플레이트를 삽입하고, 스토퍼 와셔를 삽입한 후 베어링을 압입하는 순서로 조립이 이루어지므로, 조립 공정이 복잡하다.

또한, 스러스트 플레이트와 스토퍼 와셔의 크기가 비교적 작아서 작업자의 실수로, 조립 시 이들 부품이 누락되는 문제가 발생하기 쉽다.

본 발명은 이러한 문제점을 극복하기 위하여 안출된 것으로, 스러스트 플레이트와 스토퍼 와셔의 기능을 모두 갖는 스토퍼를 사용함으로써 부품 수를 줄이고 제품의 조립성을 향상시킬 수 있는 스핀들 모터를 제공하는 것을 기술적 과제로 삼고 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며 언급되지 않은 또다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일실시예에 스핀들 모터는, 내부에 베어링이 삽입되는 베어링 하우징, 상기 베어링 하우징과 결합되는 스테이터, 상기 베어링 보다 안쪽에 배치되도록 상기 베어링 하우징의 내부에 삽입되고 축 수 용홈 및 상기 축 수용홈의 안쪽으로 돌출된 걸림돌기를 갖는 스토퍼, 상기 베어링에 회전 가능하게 결합되는 주축 및 상기 축 수용홈에 수용되고 상기 걸림돌기에 걸려 축 방향 이동이 제한되는 꼬리축을 포함하는 회전축 및 상기 회전축에 결합되는 로터를 포함한다.

상기 스토퍼는 상기 베어링 하우징의 바닥면과 상기 꼬리축의 사이에 개재되는 바닥부, 상기 주축 쪽으로 연장되도록 상기 바닥면에 결합되고 상기 걸림돌기가 고정되는 측벽부를 포함할 수 있다.

상기 스토퍼는 상기 베어링의 단부가 접하여 눌릴 수 있도록 상기 측벽부에 결합된 와셔부를 포함할 수 있다.

상기 베어링 하우징의 내부에는 상기 베어링을 수용하기 위한 베어링 수용홈 및 상기 스토퍼를 수용하기 위해 상기 베어링 수용홈의 폭 보다 작은 폭을 갖는 스토퍼 수용홈이 마련될 수 있다.

상기 걸림돌기는 복수가 상기 꼬리축의 둘레에 일정 간격으로 배치될 수 있다.

상기 꼬리축은, 상기 주축의 단부에 연결되고 상기 주축의 외경 보다 작은 폭을 갖는 축소부 및 상기 축소부의 단부에 연결되고 상기 걸림돌기에 걸릴 수 있도록 상기 축소부의 폭 보다 큰 폭을 갖는 확장부를 포함할 수 있다.

상기 걸림돌기는 복수가 상기 축소부의 둘레에 서로 마주보도록 배치되고, 서로 마주보는 상기 복수의 걸림돌기 사이의 거리는 상기 축소부의 폭 보다 크고 상기 확장부의 폭 보다 작을 수 있다.

본 발명의 일실시예에 의한 스핀들 모터는, 베어링 하우징의 내부에 삽입되는 스토퍼가 회전축의 이탈 방지, 소음 저감, 수명 개선 등의 역할을 한다. 따라서, 이러한 기능을 구현하기 위해 베어링 하우징의 내부에 스러스트 플레이트 및 스토퍼 와셔를 삽입하는 종래 스핀들 모터에 비해 구성 부품의 수가 적다.

또한, 본 발명의 일실시예에 의한 스핀들 모터는 종래에 비해 구성 부품의 수가 적어, 조립이 용이하고, 조립 시 작업자의 실수로 구성 부품이 누락되는 위험을 줄일 수 있다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 일실시예에 의한 스핀들 모터에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명을 설명함에 있어서, 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되거나 단순화되어 나타날 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들은 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 스핀들 모터를 개략적으로 나타낸 단면도이다.

도 1에 도시된 것과 같이, 본 발명의 일실시예에 의한 스핀들 모터(100)는 베이스 플레이트(110), 스테이터(120), 로터(130), 회전축(140) 및 베어링 하우징(150)을 포함한다. 베이스 플레이트(110)의 상면에는 회로기판(115)이 결합되고, 베이스 플레이트(110)의 중간에는 베이스 플레이트(110)를 관통하여 베어링 하우징(150)이 결합된다. 스테이터(120)는 베어링 하우징(150)에 고정되고, 로터(130)는 회전축(140)과 결합된다. 회전축(140)은 베어링 하우징(150)의 내부에 배치되는 베어링(155)에 회전 가능하게 지지됨으로써, 로터(130)는 스테이터(120)에 회전 가능하게 결합된다.

스테이터(120)는 베어링 하우징(150)에 고정되는 코어(121)와 코어(121)에 권취되는 코일(122)을 포함한다. 로터(130)는 회전축(140)에 결합되는 로터 요크(131)와 로터 요크(131)의 안쪽 둘레에 배치되는 마크네트(132)를 포함한다. 로터 요크(131)의 중앙에는 회전축(140)이 압입되는 결합구멍(133)이 마련된다. 로터 요크(131)의 상면에는 클램프 기구(134)가 탑재된다. 클램프 기구(134)는 탑재되는 디스크의 중심이 회전축(140)의 중심과 일치하도록 디스크를 지지하며, 회전하는 디스크가 들뜨지 못하게 한다. 코일(122)에 전류가 인가되면 스테이터(120)와 마그네트(132) 사이에 발생하는 전자기력에 의해 로터(130)가 회전축(140)과 함께 회전하게 된다.

코어(121)는 그 중앙에 관통구멍(123)이 형성되어 있으며, 이 관통구멍(123)에 베어링 하우징(150)이 삽입됨으로써 코어(121)가 베어링 하우징(150)에 고정된다. 베어링 하우징(150)의 내부에는 베어링 수용홈(151) 및 스토퍼 수용홈(152)이 마련된다. 베어링 수용홈(151)에는 베어링(155)이 삽입되고, 스토퍼 수용홈(152)에는 회전축(140)이 들뜨지 못하게 막는 스토퍼(160)가 배치된다. 스토퍼 수용홈(152)의 폭은 베어링 수용홈(151)의 폭 보다 작다. 베어링 수용홈(151)의 하단부에는 후술할 스토퍼(160)의 와셔부(163)가 놓이는 시트부(153)가 마련된다.

도 2에 도시된 것과 같이, 회전축(140)은 로터 요크(131) 및 클램프 기구(134)와 결합되고 베어링(155)에 회전 가능하게 지지되는 주축(141), 주축(141)의 하단부에 연결된 꼬리축(142)을 포함한다. 꼬리축(142)은 주축(141)에 연결된 축소부(143)와 축소부(143)에 연결된 확장부(144)를 포함한다. 축소부(143)의 외경은 주축(141)의 외경 및 확장부(144)의 외경 보다 작아서, 주축(141)과 확장부(144)의 사이에는 홈(145)이 마련된다.

스토퍼(160)는 회전축(140)과 베어링 하우징(150)의 사이에 개재되어, 회전축(140)과 베어링 하우징(150) 사이에 마찰이 발생하지 않게 하고, 회전축(140)의 축 방향 이동을 제한한다. 도 2 및 도 3에 도시된 것과 같이, 스토퍼(160)는 회전축(140)의 확장부(144)를 회전 가능하게 지지하는 바닥부(161), 바닥부(161)의 둘레에 배치되는 측벽부(162), 측벽부(162)의 상단부에 일체로 결합되는 와셔부(163) 및 회전축(140)의 홈(145) 쪽으로 돌출되도록 와셔부(163)의 내주면에 일체로 마련된 한 쌍의 걸림돌기(164)를 포함한다. 또한, 스토퍼(160) 내부에는 바닥부(161)와 측벽부(162)에 의해 둘러싸이고 상부가 개방된 축 수용홈(165)이 마련된다. 이 축 수용홈(165)에는 회전축(140)의 확장부(144) 및 축소부(143)의 일부가 수용된다.

바닥부(161)는 베어링 하우징(150)의 바닥면과 회전축(140)의 확장부(144) 사이에 배치되어 확장부(144)가 베어링 하우징(150)에 접하지 못하게 한다. 회전축(140)의 확장부(144)는 바닥부(161)의 상면에 접한 상태로 자유롭게 회전할 수 있다. 측벽부(162)는 원판형의 바닥부(161) 둘레에 원통형으로 마련된다. 물론, 바닥부(161)와 측벽부(162)의 형상은 다양하게 변경될 수 있다.

와셔부(163)는 베어링 하우징(150)의 시트부(153)에 놓이며, 베어링(155)의 하단부에 접하여 시트부(153) 쪽으로 눌린다. 와셔부(163)의 중앙에는 삽입구멍(166)이 형성된다. 이 삽입구멍(166)은 그 내경이 확장부(144)의 폭보다 커서 삽입구멍(166)을 통해 회전축(140)의 확장부(144) 및 축소부(143)가 삽입될 수 있다.

한 쌍의 걸림돌기(164)는 삽입구멍(166) 둘레에 축 중심을 향해 돌출되도록 와셔부(163)에 일체로 마련된다. 이들 한 쌍의 걸림돌기(164)에 의해 삽입구멍(166)의 내경이 확장부(144)의 폭 보다 작게 축소된다. 따라서, 회전축(140)은 상부 방향으로 들뜨려 할 때 확장부(144)가 한 쌍의 걸림돌기(164)에 걸려 축 방향 이동이 제한된다. 한 쌍의 걸림돌기(164)는 회전축(140)의 둘레에 일정 간격으로 배치된다. 걸림돌기(164)의 개수는 도시된 것과 같이 한 쌍으로 제한되지 않고 다양하게 변경될 수 있다.

도 4에 도시된 것과 같이, 스핀들 모터(100)의 조립 시, 스토퍼(160)는 베어링(155) 보다 먼저 베어링 하우징(150)으로 삽입되며, 베어링(155)이 베어링 하우징(150)의 베어링 수용홈(151)으로 삽입되면서 스토퍼(160)의 와셔부(163)를 하부 방향으로 가압하게 된다. 따라서, 베어링(155)이 베어링 하우징(150)에서 분리되지 않는 한 스토퍼(160)는 스토퍼 수용홈(152)에 삽입된 상태를 유지한다.

이와 같이, 본 발명의 일실시예에 의한 스핀들 모터(100)는 베어링 하우징(150)의 스토퍼 수용홈(152)에 삽입되는 스토퍼(160)가 회전축(140)의 이탈 방지, 소음 저감, 수명 개선 등의 역할을 한다. 따라서, 이러한 기능을 갖는 종래의 스러스트 플레이트 및 스토퍼 와셔를 생략할 수 있어, 종래에 비해 구성 부품의 수가 줄고, 조립이 용이하며, 조립 시 작업자의 실수로 구성 부품이 누락되는 위험이 감소된다.

앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 실시예는, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 특허청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서, 이러한 개량 및 변경은 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 스핀들 모터를 나타낸 단면도이다.

도 2는 도 1의 A부분을 확대하여 나타낸 것이다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 스핀들 모터의 스토퍼를 나타낸 평면도이다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 스핀들 모터의 회전축, 베어링 하우징, 베어링 및 스토퍼를 나타낸 분해 사시도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 스핀들 모터 110 : 베이스 플레이트

115 : 회로기판 120 : 스테이터

121 : 코어 122 : 코일

130 : 로터 131 : 로터 요크

132 : 마그네트 140 : 회전축

141 : 주축 142 : 꼬리축

143 : 축소부 144 : 확장부

150 : 베어링 하우징 151 : 베어링 수용홈

152 : 스토퍼 수용홈 153 : 시트부

155 : 베어링 160 : 스토퍼

161 : 바닥부 162 : 측벽부

163 : 와셔부 164 : 걸림돌기

165 : 축 수용홈 166 : 삽입구멍

Claims (7)

1. 내부에 베어링이 삽입되는 베어링 하우징;

   상기 베어링 하우징과 결합되는 스테이터;

   상기 베어링 보다 안쪽에 배치되도록 상기 베어링 하우징의 내부에 삽입되고, 축 수용홈 및 상기 축 수용홈의 안쪽으로 돌출된 걸림돌기를 갖는 스토퍼;

   상기 베어링에 회전 가능하게 결합되는 주축 및 상기 축 수용홈에 수용되고 상기 걸림돌기에 걸려 축 방향 이동이 제한되는 꼬리축을 포함하는 회전축; 및

   상기 회전축에 결합되는 로터;를 포함하는 스핀들 모터.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 스토퍼는 상기 베어링 하우징의 바닥면과 상기 꼬리축의 사이에 개재되는 바닥부, 상기 주축 쪽으로 연장되도록 상기 바닥면에 결합되고 상기 걸림돌기가 고정되는 측벽부를 포함하는 스핀들 모터.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 스토퍼는 상기 베어링의 단부가 접하여 눌릴 수 있도록 상기 측벽부에 결합된 와셔부를 포함하는 스핀들 모터.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 베어링 하우징의 내부에는 상기 베어링을 수용하기 위한 베어링 수용홈 및 상기 스토퍼를 수용하기 위해 상기 베어링 수용홈의 폭 보다 작은 폭을 갖는 스토퍼 수용홈이 마련되는 스핀들 모터.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 걸림돌기는 복수가 상기 꼬리축의 둘레에 일정 간격으로 배치되는 스핀들 모터.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 꼬리축은, 상기 주축의 단부에 연결되고 상기 주축의 외경 보다 작은 폭을 갖는 축소부 및 상기 축소부의 단부에 연결되고 상기 걸림돌기에 걸릴 수 있도록 상기 축소부의 폭 보다 큰 폭을 갖는 확장부를 포함하는 스핀들 모터.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 걸림돌기는 복수가 상기 축소부의 둘레에 서로 마주보도록 배치되고, 서로 마주보는 상기 복수의 걸림돌기 사이의 거리는 상기 축소부의 폭 보다 크고 상기 확장부의 폭 보다 작은 스핀들 모터.

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