KR20130035679A - 스핀들 모터 - Google Patents

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KR20130035679A
KR20130035679A KR1020110100130A KR20110100130A KR20130035679A KR 20130035679 A KR20130035679 A KR 20130035679A KR 1020110100130 A KR1020110100130 A KR 1020110100130A KR 20110100130 A KR20110100130 A KR 20110100130A KR 20130035679 A KR20130035679 A KR 20130035679A
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김덕영
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삼성전기주식회사
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Abstract

본 발명의 제1 실시예에 따른 스핀들 모터는 베이스, 상기 베이스 내측에 고정결합된 슬리브, 상기 베이스 상부에서 결합되며 코일이 감긴 코어, 상기 슬리브의 내경에 삽입되며 회전가능하세 설치되는 샤프트, 상기 샤프트가 중심부에 결합되고, 상기 코어에 마주보도록 형성된 마그네트가 부착된 허브 및 상기 코어 하부에 이격되어 형성되는 가스흡착부를 포함한다. 본 발명에 따르면, 스핀들 모터 내부에 가스흡착부를 형성함으로써 스핀들 모터 내부에서 발생될 수 있는 아웃가스를 제거하여 모터의 성능 및 작동 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

스핀들 모터{Spindle Motor}
본 발명은 스핀들 모터에 관한 것이다.
일반적으로 스핀들 모터(Spindle Motor)는 BLDC(Brushless-DC Motor)에 속하는 것으로 하드디스크 드라이브용 모터 외에도 레이저프린터용 레이저빔 스캐너 모터, 플로피디스크(FDD:Floppy Disk Driver)용 모터, CD(Compack Drive)나 DVD(Digital Versatile Disk)와 같은 광디스크 드라이브용 모터 등으로 널리 사용되고 있다.
최근 하드디스크 드라이브와 같은 고용량 및 고속의 구동력이 요구되는 기기에서는 소음과 볼 베어링 채용시에 발생되는 진동인 NRRO(Non Repeatable Run Out)의 발생을 최소화하기 위하여 기존의 볼베어링의 형태보다는 구동마찰이 적은 유체동압베어링이 적용된 스핀들 모터가 범용적으로 사용되고 있다. 유체동압베어링은 기본적으로 회전체와 고정체 사이에 얇은 유막을 형성하여 회전시 발생하는 압력으로 회전체와 고정체를 지지하므로 회전체와 고정체간에 서로 접촉하지 않아 마찰부하가 저감되는 것이다. 그러므로, 상기 유체동압베어링이 적용되는 스핀들 모터는 디스크를 회전시키는 모터의 샤프트를 윤활유(이하 '작동유체'라 한다)가 동압(회전축의 원심력에 의해 유압을 중심으로 되돌리는 압력)만으로 유지시키는 것으로 샤프트볼 쇠구슬로 지지하는 볼베어링 스핀들 모터와는 구별된다.
이러한 스핀들 모터는 사용되는 내부부품의 다양한 재료의 성질에 의해 발생되는 가스, 부재의 세정에 의한 잔류가스등의 아웃가스(outgas)가 발생되는 문제점이 있었다. 또한, 스핀들 모터의 회전체와 고정체의 결합 또는 모터의 코어 등의 부착을 위해 사용되는 접착제의 성질에 따라, 모터의 작동중 고온의 환경에 노출되는 경우에 발생될 수 있는 아웃가스가 발생되는 문제점도 있었다. 특히, 유체동압베어링이 사용되는 스핀들 모터의 경우에는, 작동유체로 사용되는 윤활 오일의 경우에 유체동압베어링이 형성되는 공간에서의 오일과 모터부재와의 접촉면에서 발생될 수 있는 가스, 유체동압베어링의 작동유체등을 차단하기 위해 형성되는 베리어 필름의 재료에 따라 발생될 수 있는 가스 등 다양한 아웃가스의 발생으로 인한 모터의 작동 신뢰성이 떨어지는 문제점이 있었다. 구체적으로 이러한 아웃가스가 기록디스크(disk)에 부착된다면 정보의 기록재생에 지장을 초래하는 원인이 되고, 자기 디스크의 경우, 디스크 표면에 형성되는 금속 자성막이나 자기 헤드의 자성막을 잠식하고, 기록재생능력을 떨어뜨리는 등의 심각한 문제점을 발생시킬 수 있다.
본 발명은 상술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 스핀들 모터의 아웃가스의 제거를 위해 스핀들 모터 내부에 가스흡착부를 형성하는 스핀들 모터를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 따른 스핀들 모터는 베이스, 상기 베이스 내측에 고정결합된 슬리브, 상기 베이스 상부에서 결합되며 코일이 감긴 코어, 상기 슬리브의 내경에 삽입되며 회전가능하세 설치되는 샤프트, 상기 샤프트가 중심부에 결합되고, 상기 코어에 마주보도록 형성된 마그네트가 부착된 허브 및 상기 코어 하부에 형성되는 가스흡착부를 포함한다.
여기서, 상기 가스흡착부는 상기 코어에 이격되어 상기 베이스면에 링 형상으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 가스흡착부는 활성탄, 세라믹, 수지 또는 이들의 조합으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 가스흡착부는 상기 코어의 권선코일이 형성되는 복수개의 방사상 돌극사이에 결합되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 가스흡착부는 활성탄, 세라믹, 수지 또는 이들의 조합으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 가스흡착부는 상기 코일과 대응되는 상기 베이스의 일면에 절연재질로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 가스흡착부는 활성탄, 세라믹, 수지 또는 이들의 조합으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.
이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명에 따르면, 스핀들 모터 내부에 가스흡착부를 형성함으로써 스핀들 모터 내부에서 발생될 수 있는 아웃가스를 제거하여 모터의 성능 및 작동 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 스핀들 모터 내부에 형성되는 가스흡착부를 링 형상 또는 이와 유사한 형상으로 형성함으로써 가스흡착부의 흡착 표면적을 증가시켜 스핀들 모터 내부에서 발생될 수 있는 아웃가스의 제거를 보다 용이하게 할 수 있는 효과가 있다.
또한, 스핀들 모터 내부에 코어에 감겨있는 코일과 베이스의 절연을 위해 형성되는 절연시트를 가스흡착부로 대체함으로써 별도로 가스흡착부를 형성하지 않고도 아웃가스의 절감의 효과를 가져올 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 가스흡착부에 의한 아웃가스의 제거를 통해 스핀들 모터 부재의 표면의 내구성을 향상시키며, 기록재생 디스크에 대한 정보재생 성능을 향상시키는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스흡착부가 형성된 스핀들 모터를 나타낸 도면;
도 2a는 본 발명의 제2 실시예에 따른 가스흡착부가 형성된 스핀들 모터를 나타낸 도면이고, 도 2b는 제2 실시예에 따른 가스흡착부가 결합된 코어의 평면도; 및
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 가스흡착부가 형성된 스핀들 모터를 나타낸 도면이다.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, "일면", "타면", "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다. 이하, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스흡착부(30)가 형성된 스핀들 모터를 나타낸 도면이다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 스핀들 모터는 베이스(21), 상기 베이스(21) 내측에 고정결합된 슬리브(22), 상기 베이스(21) 상부에서 결합되며 코일이 감긴 코어, 상기 슬리브(22)의 내경에 삽입되며 회전가능하게 설치되는 샤프트(11), 상기 샤프트(11)가 중심부에 결합되고, 상기 코어에 마주보도록 형성된 마그네트(13)가 부착된 허브(12) 및 상기 코어(23) 하부에 이격되어 상기 베이스면에 링 형상으로 형성되는 가스흡착부(30)를 포함한다.
본 발명은 슬리브(22)와 사프트(11)가 축방향으로 접촉하는 부분에 유체동압베어링에 의한 스러스트베어링부가 형성된다. 여기서, 유체동압베어링은 상대 운동을 하는 두면 사이에 작동유체를 넣어서 마찰이나 마모를 줄이고 외부로부터 가해지는 압력없이 표면의 형상에 따라 압력이 발생하여 윤활작용을 하는 것이다.
유체동압베어링을 사용함으로써 볼베어링을 사용하는 모터의 경우보다 회전시의 마찰력을 감소시키고, 소비전력을 경감시키는 효과가 있다. 반면, 유체동압베이링부를 형성하는 작동유체, 예를 들어, 오일과 같은 물질을 사용하는 경우에는 오일이 형성되는 모터의 내부 부재와의 접촉면에서 따른 아웃가스가 발생될 수 있다. 예를 들어, 모터가 고속회전함에 따른 온도의 상승 등 주변환경의 변화에 의해 오일자체 또는 오일과 모터의 내부 부품부재와의 접촉면(도 1의 B부분참조)으로부터 아웃가스가 발생될 수 있는 것이다.
또한, 유체동압베어링부가 형성된 스핀들 모터에서, 유체동압베어링부를 형성하는 작동유체의 누설을 방지하기 위해 베리어 필름이 사용될 수 있다. 베리어 필름은 슬리브(22)와 허브(12)가 접촉되는 면에 형성되어 유체동압베어링부를 형성하고 있는 작동유체의 누설을 방지할 수 있다(도 1의 A부분참조). 그러나, 베리어 필름의 경우에도 모터의 작동중의 환경변화에 의해 아웃가스가 발생될 수 있다.
또한, 유체동압베어링을 사용하지 않는 기타의 스핀들 모터에서도 모터의 내부부품의 결합시에 사용되는 접착제에 기인한 아웃가스의 발생이 문제될 수 있다. 예를 들면, 코어(23)와 베이스(21)가 결합되는 접착면(도 1의 B부분참조) 또는 회전자(10)와 고정자(20)가 압입되어 결합되는 결합면에 접착제를 형성하는 경우 등이다. 이 경우, 접착제가 모터 회전시의 온도상승에 따른 고온의 환경에 노출됨으로써 모터의 작동 에 영향을 주는 아웃가스가 발생될 수 있다.
따라서 본 발명에서는 이와 같은 모터의 구성 및 구성부품의 재질에 의한 아웃가스의 발생으로 모터의 작동불량이나 작동신뢰성이 저하되는 것을 방지하기 위해 가스흡착부(30)를 모터 내부에 형성한다.
가스흡착부(30)는 코어(23) 하부에 형성되고, 또한 코어(23)에 이격되어 링 형상으로 형성될 수 있다. 코어(23)가 결합되는 하부측 대응되는 베이스(21)면에 형성되고, 코어(23)에서 최대한 이격되어 형성됨으로써 스핀들 모터의 작동에 의해 발생될 수 있는 아웃가스가 최대한 효율적으로 흡착된다. 즉, 아웃가스가 발생되어 코어(23)의 최외측방향으로 흘러나오게 됨으로써, 이 부분에 형성된 가스흡착부(30)에 의해 최대한 다량의 아웃가스가 제거될 수 있는 것이다. 가스흡착부(30)의 위치는 반드시 이에 한정되는 것은 아니지만 모터의 회전축인 샤프트(11)를 중심으로 최외측에 링 형상으로 형성됨으로써 상기 설명한 바와 같이, 효과적으로 아웃가스를 흡착할 수 있을 것이다. 링 형상으로 형성되어 흡착면적으로 넓힐 수 있으며, 반드시 링 형상이 아니더라도, 적절한 위치에 개별적인 가스흡착부(30)를 형성하도록 설계변경하는 것도 당업자에 의해 자명한 사항이다.
여기서, 가스흡착부(30)는 활성탄 재료나, 다공질성 재료를 사용할 수 있으며, 특히 다공질성 재료는 세라믹이나 수지 등이 포함된다. 이외에도 본 발명에 따른 아웃가스의 흡착성질을 갖는 재질을 이용하여 가스흡착부(30)를 형성할 수 있음은 물론이다.
이와 같이, 스핀들 모터를 유체동압베어링에 의해 구동시키는 경우, 작동유체를 통한 아웃가스의 발생과 그 밖에 베리어 필름(도면 미도시) 또는 모터의 결합이나 모터 내부의 부품의 결합시 사용되는 접착제의 재질에 기인하여 아웃가스가 발생된다. 본 발명의 가스흡착부(30)는 이러한 다양한 원인에 의해 발생 될 수 있는 아웃가스를 흡착함으로써 모터의 작동성능을 향상시키고, 작동의 신뢰성을 높일 수 있다.
도 2a는 본 발명의 제2 실시예에 따른 가스흡착부가 형성된 스핀들 모터를 나타낸 도면이고, 도 2b는 제2 실시예에 따른 가스흡착부가 결합된 코어의 평면도이다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 스핀들 모터는 베이스(21), 상기 베이스(21) 내측에 고정결합된 슬리브(22), 상기 베이스(21) 상부에서 결합되며 코일이 감긴 코어(23), 상기 슬리브(22)의 내경에 삽입되며 회전가능하세 설치되는 샤프트(11), 상기 샤프트(11)가 중심부에 결합되고, 상기 코어(23)에 마주보도록 형성된 마그네트(13)가 부착된 허브(12) 및 상기 코어(23)의 권선코일(23a)이 형성되는 복수개의 방사상 돌극(23b)사이에 결합되는 가스흡착부(30a)를 포함한다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 스핀들 모터에 대한 설명중 제1 실시예의 설명과 중복되는 내용은 생략하기로 하며, 여기에서는 제1 실시예와 차이점을 갖는 가스흡착부(30a)의 구성위치에 관해 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 가스흡착부(30a)는 다수개의 코어(23)의 방사상 돌극(23b)사이에 형성되는 각 공간에 끼움결합되어 형성될 수 있다. 코어(23)가 형성되는 형상과 상보적으로 가스흡착부(30a)를 형성함으로써, 본딩작업과 같은 번거로운 공정없이 간단하게 결합될 수 있는 것이다. 본 실시예에 따른 가스흡착부(30a)는 코어(23)의 방사상 돌극(23b)이 형성되는 개수, 형상에 따라 상보적인 형상으로 적절하게 설계변경하여 제작될 수 있음은 당업자에 의해 자명하다. 도 2b에 도시된 바와 같이, 코어(23)의 방사상 돌극(23b) 사이의 이격공간에 대응되도록 가스흡착부(30a)를 형성하여 간단하게 끼움결합할 수 있다. 코어(23)의 방사상 돌극(23b)사이에 결합되는 각 가스흡착부(30a)는 그 일면에 링형상의 가스흡착부(30a)재를 형성하여 일체로 제작될 수 있다. 또는, 각 코어(23)의 방사상 돌극(23b)사이에 결합되는 가스흡착부(30a)를 개별적으로 제작하여 코어(23)의 방사상 돌극(23b) 사이에 결합, 사용할 수 있음은 물론이다. 코어(23)의 방사상 돌극(23b) 사이에 결합되는 가스흡착부(30a)를 형성함으로써, 아웃가스의 발생에 따른 흡착면적을 넓힐 수 있고, 별도의 접착제를 사용하지 않음에 따라 추가적인 아웃가스의 발생을 미연에 방지할 수 있는 이점이 있다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 가스흡착부(30b)가 형성된 스핀들 모터를 나타낸 도면이다.
본 발명의 제3 실시예에 따른 스핀들 모터에 대한 설명중 제1 실시예의 설명과 중복되는 내용은 생략하기로 하며, 여기에서는 제1 실시예와 차이점을 갖는 가스흡착부(30b)의 구성위치에 관해 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 제3 실시예에 따른 가스흡착부(30b)는 코일(23a)과 대응되는 상기 베이스(21)의 일면에 절연재질로 형성되는 것을 특징으로 한다. 코어(23)의 코일(23a)은 베이스(21)와 절연이 되어야 하므로 절연시트(미도시)가 형성될 수 있다. 따라서, 이러한 절연시트의 기능과 가스흡착의 기능을 동시에 갖는 가스흡착부(30b)를 절연시트의 형성위치에 형성할 수 있다. 이는 별도의 가스흡착부(30b)를 형성하지 않고도 모터의 아웃가스 흡착의 기능을 수행할 수 있는 효과가 있다.
기타, 본 발명의 제1 실시예, 제2 실시예 및 제3 실시예에 공통되는 스핀들 모터의 각 구성과 이를 통한 작동관계를 간단히 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 스핀들 모터는 회전자(10)와 고정자(20)로 구성된다. 회전자(10)는 슬리브(22)의 내경에 삽입되어 회전가능하게 설치되는 샤프트(11), 마그네트(13)가 부착된 허브(12)로 구성되고, 고정자(20)는 베이스(21), 슬리브(22), 코일이 감긴 코어(23)로 구성되며, 여기에 풀링플레이트(24)가 더 포함되어 구성될 수 있다.
베이스(21) 상부에서 결합되는 코어(23)와 마주하는 위치에 마그네트(13)가 허브(12)에 결합된다. 여기서 코어(23)는 전류가 흐르면 자기장이 형성되면서 자속이 발생한다.
코어(23)와 마주보는 위치에 형성된 마그네트(13)는 N극과 S극이 반복 착자되어져 코어(23)에서 발생하는 가변전극과 대응하여 전극을 형성한다. 코어(23)와 마그네트(13)는 자속의 쇄교에 따른 전자력에 의하여 상호간 반발력이 생성되고 이에 따라 허브(12) 및 이와 결합된 샤프트(11)가 회전함으로써 스핀들 모터가 구동한다.
또한, 풀링플레이트(24)는 모터의 구동시에 회전자(10)가 부상하는 것을 방지하기 위해 마그네트(13)와 축방향에 대응되도록 베이스(21)에 고정, 결합된다. 풀링플레이트(24)는 마그네트(13)와 인력이 작용함으로써 회전자(10)의 비정상적인 부상을 방지하여 모터의 안정적인 구동을 가능케 한다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 스핀들 모터는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
10: 회전자 11: 샤프트
12: 허브 13: 마그네트
20: 고정자 21: 베이스
22: 슬리브 23: 코어
23a: 코일 23b: 방사상 돌극
24: 풀링플레이트 30, 30a, 30b: 가스흡착부

Claims (7)

  1. 베이스;
    상기 베이스 내측에 고정결합된 슬리브;
    상기 베이스 상부에서 결합되며 코일이 감긴 코어;
    상기 슬리브의 내경에 삽입되며 회전가능하세 설치되는 샤프트;
    상기 샤프트가 중심부에 결합되고, 상기 코어에 마주보도록 형성된 마그네트가 부착된 허브; 및
    상기 코어 하부에 형성되는 가스흡착부;
    를 포함하는 스핀들 모터.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 가스흡착부는 상기 코어에 이격되어 상기 베이스면에 링 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 스핀들 모터.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 가스흡착부는 활성탄, 세라믹, 수지 또는 이들의 조합으로 형성되는 것을 특징으로 하는 스핀들 모터.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 가스흡착부는 상기 코어의 권선코일이 형성되는 복수개의 방사상 돌극사이에 결합되는 것을 특징으로 하는 스핀들 모터.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 가스흡착부는 활성탄, 세라믹, 수지 또는 이들의 조합으로 형성되는 것을 특징으로 하는 스핀들 모터.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 가스흡착부는 상기 코일과 대응되는 상기 베이스의 일면에 절연재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 스핀들 모터.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 가스흡착부는 활성탄, 세라믹, 수지 또는 이들의 조합으로 형성되는 것을 특징으로 하는 스핀들 모터.
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