KR20110020417A - 스핀들 모터 - Google Patents

Abstract

본 발명의 스핀들 모터는, 로터의 회전 중심이 되는 회전축; 상기 회전축에 결합되는 몸체부와, 상기 디스크와 접촉되는 펠트와, 상기 펠트가 부착되는 펠트 부착대가 마련되는 턴테이블; 을 포함하며, 상기 펠트 부착대는 상기 몸체부로부터 돌출된다.

Description

스핀들 모터{SPINDLE MOTOR}

본 발명은 스핀들 모터에 관한 것으로서, 특히 디스크를 안착하는 턴테이블의 구조를 개선한 스핀들 모터에 관한 것이다.

스핀들 모터는 베어링에 회전 가능하게 삽입되는 회전축과, 회전축에 결합되어 회전하는 회전자와, 회전자에 전자기력을 작용하는 코일이 권선되는 고정자와, 상기 고정자를 지지하는 베이스 플레이트와, 상기 베이스 플레이트에 고정되며 상기 베어링을 지지하는 베어링 하우징을 포함한다.

종래의 스핀들 모터에서 디스크를 안착시키는 턴테이블은 그 런아웃(run out)이 클 경우 디스크의 회전시 디스크의 상하 유동 및 이로 인한 진동을 유발하므로, 픽업의 리드(read)/라이트(write)시 에러(error)가 발생할 확률이 높아진다.

이를 방지하기 위하여 금속 또는 합성 수지 재질로 된 턴테이블의 표면을 바이트 등의 절삭 공구로 가공하여 턴테이블의 런아웃을 관리하고 있으나, 턴테이블의 가공 면적이 넓어질수록 가공 시간이 길어지고, 절삭 공구의 마모가 늘어나며, 절삭 공구에 작용하는 부하가 커져 런아웃의 관리에 실패하거나, 심지어 가공 완료후 오히려 런아웃이 증가하는 문제점이 발생한다.

본 발명은 상술한 문제점을 개선하기 위한 것으로서, 턴테이블의 구조를 개선하여 런아웃 관리를 용이하게 하고 턴테이블의 표면을 가공하는 절삭 공구의 마모 감소 및 수명 증가를 이룰 수 있는 스핀들 모터를 제공하기 위한 것이다.

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

일 실시예로서, 본 발명의 스핀들 모터는, 로터의 회전 중심이 되는 회전축; 상기 회전축에 결합되는 몸체부와, 상기 디스크와 접촉되는 펠트와, 상기 펠트가 부착되는 펠트 부착대가 마련되는 턴테이블; 을 포함하며, 상기 펠트 부착대는 상기 몸체부로부터 돌출된다.

일 실시예로서, 본 발명의 스핀들 모터는, 베이스 플레이트; 상기 베이스 플레이트에 고정되는 것으로 회전축이 삽입된 베어링을 지지하는 베어링 하우징; 상기 베어링 하우징 주위에 마련되는 스테이터; 상기 스테이터와 대면되며 상기 회전축을 중심으로 회전하는 로터; 상기 로터의 상측에 위치하며 디스크에 마찰력을 제공하는 펠트가 부착되는 턴테이블; 을 포함하며, 상기 턴테이블의 런아웃 관리를 위하여 상기 턴테이블의 상면 중 일부의 면을 가공하고 상기 가공된 면에 상기 펠트가 부착된다.

본 발명에 따르면, 턴테이블의 런아웃이 개선되므로 스핀들 모터에 안착되는 디스크의 평형 상태를 개선할 수 있고, 진동이 감소되며, 픽업의 작동 오류를 방지할 수 있고, 진동 감소로 인하여 신뢰성이 향상되고, 런아웃 관리를 위한 턴테이블의 상면에 런아웃 관리를 위한 면을 따로 두고 턴테이블의 전체 면이 아니라 런아웃 관리를 위한 일부의 면을 가공함으로써 가공 시간과 공정 능력을 대폭 향상시킬 수 있는 스핀들 모터에 관한 것이다.

또한, 턴테이블의 상면에 런아웃 관리를 위한 면을 따로 두어 턴테이블의 상면이 다단 구조를 갖게 되므로, 턴테이블의 강성이 보강되어 회전시 발생하는 진동이 감소된다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.

도 1은 본 발명의 스핀들 모터를 도시한 측단면도이다. 도 1을 참조하며 본 발명의 스핀들 모터의 구조 및 작용에 대하여 상세히 설명한다.

도시된 예로서, 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 결합된다. 베이스 플레이트(110)에는 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(160)에 회전 가능하게 지지된다.

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 디스크가 안착되는 턴테이블(134)이 마련된다.

코일(122)에 전류가 인가되면 스테이터(120)와 마그네트(132) 사이에 발생하는 전자기력에 의해 로터(130)가 회전축(140)과 함께 회전한다.

코어(121)는 베어링 하우징(150)으로 고정된다. 베어링 하우징(150)의 내부에는 베어링 수용홈(151) 및 스러스트 플레이트 수용홈(152)이 마련된다. 베어링 수용홈(151)에는 베어링(160)이 삽입되고, 스러스트 플레이트 수용홈(152)에는 스러스트 플레이트(154)가 배치된다.

스러스트 플레이트(154)는 회전축(140)과 베어링 하우징(150) 사이의 마찰 발생을 방지하고 회전축(140)의 수직 하중을 지지하기 위한 것으로, 회전축(140)의 하단과 베어링 하우징(150)의 바닥면 사이에 개재된다. 스러스트 플레이트 수용홈(152)의 폭은 베어링 수용홈(151)의 폭보다 작다.

베어링 수용홈(151)과 스러스트 플레이트 수용홈(152)의 사이에는 스토퍼 안착부(153)가 마련된다. 스토퍼 안착부(153)에는 와셔 형상의 스토퍼(Stopper)(155)가 놓여진다. 스토퍼(155)는 디스크의 회전시 회전축(140)이 들떠서 베어링(160)을 이탈하는 것을 방지한다. 스토퍼(155)는 회전축(140)의 스토퍼 홈(149) 및 베어링(160)의 하단부에 걸림으로써 회전축(140)의 들뜸을 억제한다.

베어링(160)의 내주에는 회전축(140)이 관통된다. 베어링(160)의 내주면과 회전축(140)의 외주면 사이에는 미세한 갭이 형성되며 여기에 오일이 수용된다. 갭 공차의 범위는 회전축의 회전을 방해하지 않고 회전축의 축 흔들림이나 런 아웃 사양을 만족시킬 수 있는 범위에서 결정된다.

한편, 턴테이블(134)의 상면에 디스크가 안착된다. 턴테이블(134)의 단품 공차 및 턴테이블(134)과 회전축(140)의 조립 공차 등 여러 가지 요인으로 인하여 턴테이블(134)의 런아웃이 발생한다. 턴테이블(134)의 런아웃이란 턴테이블(134)의 회전시 턴테이블(134) 표면의 최저점과 최고점 사이의 높이 단차로 정의할 수 있다.

런아웃이 증가되면 회전하는 디스크의 높이 단차도 증가되며, 회전 속도의 증가에 따라 진동 발생이 증가한다. 따라서, 광디스크 드라이브 장치의 안정적인 구동을 위하여 턴테이블(134)의 런아웃 관리가 중요한데 상기 조립 공차에 앞서 턴 테이블(134)의 단품 공차부터 우선적으로 관리되어야 한다.

금속 또는 합성 수지 재질로 된 턴테이블(134)의 상면을 절삭 공구로 가공하여 턴테이블(134) 단품의 치수 공차를 관리한 다음, 런아웃이 규격 범위에 들어오는 양품의 턴테이블(134)을 선별한다. 이러한 턴테이블(134)의 상면에 펠트(1341)를 부착하고, 턴테이블(134)을 회전축(140)에 압입함으로써 스핀들 모터(100)가 완성된다.

그러나, 절삭 공구로 가공되는 턴테이블(134)의 가공면의 폭이 커질수록 공정 능력은 떨어지며, 절삭 공구에 작용하는 부하가 증가되어 양산성이 저하된다.

도 2는 본 발명의 펠트 부착대(1343)가 마련되지 않고 펠트 부착대(1343)의 폭이 최적화되지 않은 경우에 공정 능력을 표시한 그래프이다. 이를 참조하면 상기 가공면에 해당하는 펠트 부착대(1343)의 폭이 예를 들어 3mm인 경우에 턴테이블(134) 상면의 런아웃에 대한 Cpk를 구하면 0.90에 불과하였다.

이를 개선하고자 도 1에 도시된 본 발명의 턴테이블(134)은 몸체부(1345)와, 펠트 부착대(1343)를 포함한다. 몸체부(1345)는 회전축(140)에 결합되고, 펠트 부착대(1343)는 펠트(1341)가 부착되는 것으로서 몸체부(1345)로부터 참조부호 S만큼 돌출 형성된다. 따라서, 턴테이블(134)의 상면은 다단 구조를 형성하고 절삭 공구로는 턴테이블(134)의 상면 중 일부인 펠트 부착대(1343)만 가공하게 된다.

스핀들 모터(100)의 회전 속도가 증가 또는 감소함에 따라 디스크의 슬립을 방지하기 위하여 마찰 계수가 높은 펠트(1341)가 턴테이블(134)의 상면에 부착되며, 펠트 부착대(1343)의 가공 후 펠트(1341)가 펠트 부착대(1343)에 부착된다.

즉, 턴테이블(134)의 런아웃 관리를 위하여 턴테이블(134)의 상면 전체를 가공하는 것이 아니라, 턴테이블(134)의 상면 중 일부의 면을 가공하고 상기 가공된 면에 펠트(1341)를 부착한다.

상기 가공된 면인 펠트 부착대(1343)의 폭(L0)은 펠트(1341)의 폭(Lf)과 실질적으로 일치하는 것이 바람직하며, 이때 턴테이블(134)의 가공면 폭이 가장 줄어든다. 적절한 공정 능력을 확보할 수 있는 펠트 부착대(1343)의 폭(L0)은 펠트(1341)의 폭(Lf)의 1.05~1.50 배이다. 상기 가공된 면은 그 주위보다 참조부호 S만큼 더 높게 돌출됨으로써, 턴테이블(134)의 상면은 다단 구조를 이루게 된다.

도 3은 본 발명의 펠트 부착대(1343)가 마련되고 펠트 부착대(1343)의 폭이 최적화된 경우에 공정 능력을 표시한 그래프이다. 도 3의 실험에 사용된 실시예는 펠트 부착대(1343)의 폭이 1.5mm이다.

절삭 공구의 가공면이 되는 펠트 부착대(1343)의 폭 1.5mm는 펠트(1341)의 폭과 실질적으로 일치하고 도 2의 실험에 사용된 실시예의 폭이 3mm인 가공면의 절반에 해당하는 폭에 불과하다.

도 3을 참조하면, 펠트 부착대(1343)의 폭이 예를 들어 1.5mm인 경우에 턴테이블(134) 상면의 런아웃에 대한 Cpk가 1.67로 크게 개선되었음을 알 수 있다.

다양한 실험 결과 위의 값과 유사할 정도의 적절한 Cpk를 확보하려면, 펠트 부착대(1343)의 폭(L0)은 펠트(1341)의 폭(Lf)의 1.05~1.50 배인 것을 알아내었다.

이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등 한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 스핀들 모터를 도시한 측단면도이다.

도 2는 펠트 부착대가 마련되지 않음으로써 펠트 부착대의 폭이 최적화되지 않은 경우에 공정 능력을 표시한 그래프이다.

도 3은 본 발명의 펠트 부착대가 마련되고 펠트 부착대의 폭이 최적화된 경우에 공정 능력을 표시한 그래프이다.

<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 134...턴테이블

1341...펠트 1343...펠트 부착대

1345...몸체부 140...회전축

149...스토퍼 홈 150...베어링 하우징

151...베어링 수용홈 152...스러스트 플레이트 수용홈

153...스토퍼 안착부 154...스러스트 플레이트

155...스토퍼 160...베어링

Claims (6)

1. 로터의 회전 중심이 되는 회전축;

   상기 회전축에 결합되는 몸체부와, 상기 디스크와 접촉되는 펠트와, 상기 펠트가 부착되는 펠트 부착대가 마련되는 턴테이블; 을 포함하며,

   상기 펠트 부착대는 상기 몸체부로부터 돌출된 스핀들 모터.
2. 제1항에 있어서,

   상기 펠트 부착대의 폭은 상기 펠트의 폭의 1.05~1.50 배인 스핀들 모터.
3. 제1항에 있어서,

   상기 턴테이블의 런아웃을 줄이기 위하여 상기 펠트 부착대가 가공되며, 상기 펠트 부착대의 가공 후 상기 펠트가 상기 펠트 부착대에 부착되는 스핀들 모터.
4. 베이스 플레이트;

   상기 베이스 플레이트에 고정되는 것으로 회전축이 삽입된 베어링을 지지하는 베어링 하우징;

   상기 베어링 하우징 주위에 마련되는 스테이터;

   상기 스테이터와 대면되며 상기 회전축을 중심으로 회전하는 로터;

   상기 로터의 상측에 위치하며 디스크에 마찰력을 제공하는 펠트가 부착되는 턴테이블; 을 포함하며,

   상기 턴테이블의 런아웃 관리를 위하여 상기 턴테이블의 상면 중 일부의 면을 가공하고 상기 가공된 면에 상기 펠트가 부착되는 스핀들 모터.
5. 제4항에 있어서,

   상기 가공된 면의 폭은 상기 펠트의 폭의 1.05~1.50 배인 스핀들 모터.
6. 제4항에 있어서,

   상기 가공된 면은 그 주위보다 더 높게 돌출됨으로써, 상기 턴테이블의 상면은 다단 구조를 갖는 스핀들 모터.

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