KR20130136819A

KR20130136819A - 유체 동압 베어링 어셈블리 및 이를 포함하는 스핀들 모터

Info

Publication number: KR20130136819A
Application number: KR1020120060516A
Authority: KR
Inventors: 한승헌; 이홍주; 신현호; 박성열; 김주호
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2012-06-05
Filing date: 2012-06-05
Publication date: 2013-12-13
Also published as: JP2013253688A; US20130322792A1; CN103470617A; US8702310B2

Abstract

본 발명은 유체 동압 베어링 어셈블리 및 이를 포함하는 스핀들 모터에 관한 것으로, 축공을 구비하여 샤프트가 회전 가능하게 설치되는 슬리브 및 상기 축공을 축방향 하측에서 마감하는 커버부재를 포함하고, 상기 슬리브의 내면에는 상기 슬리브의 상측, 하측 및 래디얼 베어링이 형성되는 부분 사이에 반경 방향 외측으로 만입되는 만입부를 구비하여 상기 래디얼 베어링이 형성되는 부분이 그 외 부분보다 상기 샤프트에 인접하도록 하는 베어링 밀착부를 구비하며, 상기 베어링 밀착부에는 상기 만입부와 연통하도록 축방향으로 관통 형성되는 관통홀을 구비하는 유체 동압 베어링 어셈블리를 포함하여 구성될 수 있다.

Description

유체 동압 베어링 어셈블리 및 이를 포함하는 스핀들 모터{Hydrodynamic bearing assembly and spindle motor including the same}

본 발명은 유체 동압 베어링 어셈블리 및 이를 포함하는 스핀들 모터에 관한 것이다.

정보 저장 장치 중 하나인 하드 디스크 드라이브(HDD; Hard Disk Drive)는 기록재생헤드(read/write head)를 사용하여 디스크에 저장된 데이터를 재생하거나, 디스크에 데이터를 기록하는 장치이다.

이러한 하드 디스크 드라이브는 디스크를 구동시킬 수 있는 디스크 구동장치가 필요하며, 상기 디스크 구동장치에는 소형의 스핀들 모터가 사용된다.

소형의 스핀들 모터는 유체 동압 베어링 어셈블리가 이용되고 있으며, 상기 유체 동압 베어링 어셈블리의 샤프트와 슬리브 사이에는 윤활 유체가 개재되어 상기 윤활 유체에서 생기는 유체 압력으로 샤프트를 지지하게 된다.

이 경우 축방향 상하로 통상 2개의 동압 발생 홈이 형성되어 최소한 2개의 베어링 축을 형성함으로써 상기 샤프트가 안정적인 위치를 형성하여 회전이 가능하도록 하고 있다. 즉, 모터의 구동시에 상기 동압 발생 홈의 상하 부분에 저장된 윤활 유체가 상기 동압 발생 홈으로 집중되게 되며 이에 의해 최소한 2개의 베어링 축이 형성되게 된다.

하지만, 제조상의 오류나 외부에서 가해지는 진동, 충격 등 상기 2개의 동압 발생홈 사이에 윤활 유체가 과도하게 일방향 또는 양방향으로 펌핑되는 경우에는 상기 2개의 동압 발생홈 사이의 베어링 간극에는 급작스럽게 윤활 유체가 부족하여 부압이 발생하게 되며, 부압이 발생하게 되면 모터에 소음 또는 진동 등이 발생하여 모터의 작동이 불안정하게 된다.

나아가, 부압이 발생하게 되면 윤활유체의 내부에 기포가 형성되거나 기존에 존재하던 기포가 커져 모터의 성능발현을 방해할 수 있다.

이에, 모터의 작동 성능을 향상시키고 부압 발생을 저지할 수 있는 새로운 베어링 어셈블리의 구조에 관한 연구가 시급한 실정이다.

하기에 기재된 선행문헌에는 유체 동압 베어링을 이용한 스핀들 모터가 개시되며, 부압 발생 문제를 해결하기 위한 구조를 제안하고 있다.

한국공개특허공보 제2006-0114882호

본 발명의 일 목적은 유체 동압 베어링 어셈블리에서 부압 발생을 저지하여 모터의 사용 성능을 높일 수 있도록 한다.

또한, 본 발명의 일 목적은 외부의 진동 및 충격 등에 의하더라도 모터의 사용이 불안정해지지 않도록 하는 모터를 제공하고자 한다.

또한, 본 발명의 일 목적은 윤활유체의 내부에 포함될 수 있는 기체를 신속히 외부로 배출할 수 있는 구조를 갖는 모터를 제공하고자 한다.

이하 본 발명의 상세한 실시예의 설명에서 본 발명의 다양한 목적이 도출될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리는 축공을 구비하여 샤프트가 회전 가능하게 설치되는 슬리브; 및 상기 축공을 축방향 하측에서 마감하는 커버부재;를 포함하고, 상기 슬리브의 내면에는, 상기 슬리브의 상측, 하측 및 래디얼 베어링이 형성되는 부분 사이에 반경 방향 외측으로 만입되는 만입부를 구비하여 상기 래디얼 베어링이 형성되는 부분이 그 외 부분보다 상기 샤프트에 인접하도록 하는 베어링 밀착부를 구비하며, 상기 베어링 밀착부에는 상기 만입부와 연통하도록 축방향으로 관통 형성되는 관통홀을 구비할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리에서 상기 관통홀은 축방향을 따라 직선으로 배치되도록 구비될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리는 상기 슬리브의 상부에 고정되는 캡부재와 상기 슬리브 사이에 위치하도록 상기 샤프트에 구비되는 스러스트 플레이트를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리는 상기 슬리브에 구비되는 베어링 밀착부 중 가장 하측에 위치하는 것의 하단에 걸림되도록 상기 샤프트에 구비되는 스토퍼를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리는 제1 슬리브; 축공을 구비하여 내면에 샤프트가 회전 가능하게 설치되고 상기 제1 슬리브의 내면에 고정되는 제2 슬리브; 및 상기 축공을 축방향 하측에서 마감하는 커버부재;를 포함하고, 상기 제1 슬리브의 내면과 상기 제2 슬리브의 외면은 상호 이격되도록 이격 공간부를 형성하며, 상기 제2 슬리브의 내면은 래디얼 베어링이 형성되는 부분 사이에 반경 방향 외측으로 만입되는 만입부를 구비하여 상기 래디얼 베어링이 형성되는 부분이 그 외 부분보다 상기 샤프트에 인접하도록 하는 베어링 밀착부를 구비하고, 상기 이격 공간부의 상측 및 하측은 상기 축공과 연통하는 제1 및 제3 관통홀을 구비하며, 상기 이격 공간부는 상기 만입부와 연통하는 제2 관통홀을 구비할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리에서 상기 제2 슬리브의 상측 및 하측은 상기 제1 슬리브에 밀착 결합되도록 반경 방향 외측으로 만입될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리에서 상기 커버부재는 상기 제2 슬리브와 일체로 구비될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리에서 상기 제1 관통홀 및 상기 제2 관통홀은 축방향을 따라 직선으로 배치되도록 구비될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리는 상기 제1 슬리브의 상부에 고정되는 캡부재와 상기 제1 슬리브 사이에 위치하도록 상기 샤프트에 구비되는 스러스트 플레이트를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리는 상기 제2 슬리브에 구비되는 베어링 밀착부 중 가장 하측에 위치하는 것의 하단에 걸림되도록 상기 샤프트에 구비되는 스토퍼를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리에서 상기 만입부는 제1 슬리브의 내면에 밀착할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터는 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리; 상기 유체 동압 베어링 어셈블리가 장착되는 베이스 플레이트; 및 상기 샤프트의 상측에 고정되는 허브;를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 효과는 유체 동압 베어링 어셈블리에서 부압 발생을 저지하여 사용 성능이 향상된 모터를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 효과는 외부의 진동 및 충격 등에 의하더라도 사용이 불안정해지지 않는 모터를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 효과는 윤활유체의 내부에 포함될 수 있는 기체를 신속히 외부로 배출할 수 있는 구조를 갖는 모터를 제공할 수 있다.

이하 본 발명의 상세한 실시예의 설명에서 본 발명의 다양한 효과가 도출될 수 있다.

도 1 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터를 도시한 단면도이고,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터를 이용하는 디스크 구동장치의 개략 단면도이다.

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 제안한 수 있을 것이나, 이 또한 본원 발명 사상 범위 내에 포함된다고 할 것이다.

또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터를 나타내는 개략 단면도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터(100)는 샤프트(111)와 슬리브(112)를 포함하는 유체 동압 베어링 어셈블리(110), 허브(121)를 포함하는 로터(120) 및 코일(132)이 권선되는 코어(131)를 포함하는 스테이터(130)를 포함할 수 있다.

유체 동압 베어링 어셈블리(110)는 샤프트(111), 슬리브(112), 스토퍼(111a) 및 허브(121)를 포함할 수 있으며, 상기 허브(121)는 후술할 로터(120)를 구성하는 구성인 동시에 상기 유체 동압 베어링 어셈블리(110)를 구성하는 구성일 수 있다.

또한, 회전 부재 어셈블리는 샤프트(111) 및 이에 장착되는 허브(121)를 포함하는 구성일 수 있다.

우선, 방향에 대한 용어를 정의하면, 축방향은 도 1에서 볼 때, 상기 샤프트(111)를 기준으로 상하 방향을 의미하며, 반경방향 외측 및 내측 방향은 상기 샤프트(111)를 기준으로 상기 허브(121)의 외측단 방향 또는 상기 허브(121)의 외측단을 기준으로 상기 샤프트(111)의 중심방향을 의미할 수 있다.

아울러, 이하 설명에서 회전부재는 샤프트(111), 허브(121)를 포함하는 로터(120), 이에 장착되는 마그네트(125) 등을 포함하는 회전하는 부재이며, 고정부재는 상기 회전부재를 제외한 나머지 부재로 슬리브(112), 스테이터(130), 베이스 부재 등 상기 회전부재에 상대적으로 고정되어 있는 부재일 수 있다.

또한, 윤활유체의 계면에서 외부와 연통로는 윤활유체계면에서 모터의 외부와 연결되는 통로를 의미하며 상기 연통로로 공기의 출입이 가능할 수 있다.

상기 슬리브(112)는 상기 샤프트(111)의 상단이 축방향 상측으로 돌출되도록 상기 샤프트(111)를 지지할 수 있다. 상기 슬리브(112)는 Cu 또는 Al을 단조하거나, Cu-Fe계 합금 분말 또는 SUS계 분말을 소결하여 형성될 수 있다. 다만, 이에 한정하는 것은 아니며 다양한 방식으로 제조가 가능하다.

여기서, 상기 샤프트(111)는 상기 슬리브(112)의 축공과 미소 간극을 가지도록 삽입되어 베어링 간극(C)의 역할을 할 수 있다. 상기 베어링 간극(C)에는 윤활유체가 충전된다. 상기 샤프트(111)의 외경 및 상기 슬리브(112)의 내경 중 적어도 하나에는 상하로 래디얼 동압홈(114)이 구비되며, 이에 의해 샤프트(111)의 회전시 형성되는 유체 동압 래디얼 베어링에 의해 샤프트(111)의 회전을 부드럽게 지지할 수 있다.

상기 래디얼 동압홈(114)은 상기 슬리브(112)의 축공의 내부인 상기 슬리브(112)의 내측면에 형성되며, 상기 샤프트(111)의 회전 시에 상기 샤프트(111)가 상기 슬리브(112)와 소정 간격 이격된 상태로 부드럽게 회전할 수 있도록 압력을 형성시키게 된다.

다만, 상기 래디얼 동압홈(114)은 상기 언급한 바와 같이 상기 슬리브(112)의 내측면에 마련되는 것에 한정하지 않으며, 상기 샤프트(111)의 외경부에 마련되는 것도 가능하며, 갯수도 제한이 없다는 것을 밝혀둔다.

상기 래디얼 동압홈(114)은 헤링본 형상, 스파이럴 형상 및 나사선 형상 중 어느 하나일 수 있으며, 래디얼 동압을 발생시키는 형상이라면 그 형상에는 제한이 없다.

또한, 상기 슬리브(112)의 내면에는, 상기 슬리브(112)의 상측, 하측 및 래디얼 베어링이 형성되는 부분 사이에 반경 방향 외측으로 만입되는 만입부를 구비할 수 있다. 상기 만입부에 의해 상기 래디얼 베어링이 형성되는 부분은 그 외 부분보다 상기 샤프트(111)에 인접하도록 하는 베어링 밀착부를 구비할 수 있다.

상기 베어링 밀착부는 상측의 제1 베어링 밀착부(165) 및 하측의 제2 베어링 밀착부(166)를 포함할 수 있다. 물론, 이는 래디얼 베어링이 상하로 한 쌍이 구비되는 경우이며 래디얼 베어링의 갯수가 늘어나면 상기 베어링 밀착부의 수도 늘어날 수 있다. 상기 제1 및 제2 베어링 밀착부(165)(166)의 내면에 래디얼 동압홈(114)이 각각 형성될 수 있다.

여기서, 상기 만입부는 상측의 제1 만입부(162), 중간 부분의 제2 만입부(163) 및 하측의 제3 만입부(164)를 포함할 수 있다.

상기 슬리브(112)에는 슬리브(112)의 상부와 하부를 연통하도록 형성되는 관통홀이 구비될 수 있다. 상기 관통홀은 상기 제1 베어링 밀착부(165)를 축방향으로 관통하는 제1 관통홀(168) 및 상기 제2 베어링 밀착부(166)를 축방향으로 관통하는 제2 관통홀(169)를 포함할 수 있다.

상기 제1 관통홀(168) 및 상기 제2 관통홀(169)은 축방향을 따라 직선으로 배치되도록 구비될 수 있다. 이에 의해 상기 관통홀의 제조가 용이할 수 있다.

상기 관통홀에 의해 상기 슬리브(112)의 상부 및 하부가 연통될 수 있으며 상측 및 하측에 한 쌍으로 구비되는 래디얼 베어링 사이의 베어링 간극(C)이 상기 관통홀과 연통될 수 있다.

이러한 구조에 의해, 유체 동압 베어링 어셈블리(110) 내부의 윤활유체의 압력을 분산시켜 평형을 유지할 수 있으며, 상기 유체 동압 베어링 어셈블리(110) 내부에 존재하는 기포 등을 순환에 의해 배출되도록 이동시킬 수 있다.

여기서, 상기 슬리브(112)의 하단에는 상기 샤프트(111)의 하단부에 반경방향 외측으로 돌출되도록 구비되는 스토퍼(111a)가 구비되어 스토퍼(111a)가 상기 슬리브(112)에 구비되는 제2 베어링 밀착부(166)의 하측에 걸림되도록 할 수 있다.

다만, 도시는 생략하지만 상기 스토퍼(111a)는 상기 슬리브(112)의 하단면, 즉, 상기 제2 베어링 밀착부(166)가 아닌 슬리브(112)의 최하단면에 걸림되어 샤프트(111) 및 로터(120)의 부상을 제한하도록 할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터(100)는 유체 베어링을 활용하게 되며, 통상 회전의 안정성을 위해 상하로 한 쌍의 래디얼 동압홈(114)을 구비하여 2개의 유체 베어링이 형성되도록 할 수 있다. 다만, 유체 동압 베어링을 이용하는 모터의 경우는 회전부재가 일정 높이 부상하여 바닥판(본 실시예에서 커버부재(113))과 접촉하지 않은 상태로 회전할 수 있도록 해야 하므로 지속적으로 유체를 축방향 하측으로 펌핑할 수 있다.

한편, 상기 슬리브(112)의 축방향 하부에는 상기 슬리브(112)에 결합하여 슬리브(112)에 형성되는 축공을 마감하여 윤활유체의 누설을 방지하는 커버부재(113)가 결합될 수 있다.

상기 커버부재(113)는 상기 슬리브(112) 사이의 간극에 윤활유체을 수용하여 그 자체로서 상기 샤프트(111)의 하면을 지지하는 베어링으로서의 기능을 수행할 수 있다.

허브(121)는 샤프트(111)와 결합하며, 상기 샤프트(111)와 연동하여 회전하는 회전부재로 유체 동압 베어링 어셈블리(110)를 구성하는 구성인 동시에 로터(120)를 구성할 수 있으므로, 이하 로터(120)에서 자세히 설명한다.

로터(120)는 스테이터(130)에 대하여 회전 가능하게 구비되는 회전 구조물이며, 후술할 코어(131)와 일정 간격을 두고 서로 대응되는 환고리형의 마그네트(125)를 외주면에 구비하는 허브(121)를 포함할 수 있다.

다시 말하면, 상기 허브(121)는 상기 샤프트(111)에 결합되어 상기 샤프트(111)와 연동하여 회전하는 회전부재일 수 있다.

여기서, 상기 마그네트(125)는 원주방향으로 N극, S극이 교대로 착자되어 일정 세기의 자기력을 발생시키는 영구자석으로 구비될 수 있다.

또한, 상기 허브(121)는 샤프트(111)의 상단에 고정되도록 하는 제1 원통형 벽부(122), 상기 제1 원통형 벽부(122)의 단부로부터 반경방향 외측으로 연장 형성되는 원판부(123), 상기 원판부(123)의 반경방향 외측 단부에서 하향 돌출되는 제2 원통형 벽부(124)를 포함할 수 있으며, 상기 제2 원통형 벽부(124)의 내주면에는 상기 마그네트(125)가 결합될 수 있다.

상기 허브(121)는 상기 슬리브(112)의 상측 외측부와 대응되도록 축방향 하측으로 연장되어 형성되는 주벽부(126)를 구비할 수 있다. 더욱 상세하게는 상기 원판부(123)에서 축방향 하측으로 연장되어 형성되는 주벽부(126)를 구비할 수 있다. 상기 슬리브(112)의 외측부와 상기 주벽부(126)의 내측부 사이에는 윤활유체을 실링하는 기액계면이 형성될 수 있다.

또한, 상기 주벽부(126)의 내측면은 테이퍼지게 형성되어 상기 슬리브(112)의 외측면과의 간격이 축방향 하부로 갈수록 넓어지도록 하여 윤활유체의 실링이 용이하도록 할 수 있다. 또한, 상기 슬리브(112)의 외측면을 테이퍼지도록 형성하여 윤활유체의 실링이 용이하도록 할 수도 있다.

나아가, 상기 주벽부(126)의 외측면은 베이스 부재(133)에서 상측으로 돌출되는 장착부(134)의 적어도 일부의 내측면(136)과 대응하도록 형성되며, 상기 주벽부(126)와 상기 내측면(136) 사이의 간격은 축방향 하측으로 갈수록 넓어지는 부분이 형성되도록 상기 주벽부(126)의 외측면은 단차지거나 테이퍼지도록 형성할 수 있다.

스테이터(130)는 코일(132), 코어(131) 및 베이스 부재(133)를 포함할 수 있다.

다시 말하면, 상기 스테이터(130)는 전원인가 시 일정크기의 전자기력을 발생시키는 코일(132) 및 상기 코일(132)이 권선되는 복수 개의 코어(131)를 구비하는 고정 구조물일 수 있다.

상기 코어(131)는 패턴회로가 인쇄된 인쇄회로기판(미도시)이 구비되는 베이스 부재(133)의 상부에 고정 배치되고, 상기 권선코일(132)과 대응하는 베이스 부재(133)의 상면에는 상기 권선코일(132)을 하부로 노출시키도록 일정크기의 코일공이 복수개 관통형성될 수 있으며, 상기 권선코일(132)은 외부전원이 공급되도록 상기 인쇄회로기판(미도시)과 전기적으로 연결될 수 있다.

상기 베이스 부재(133)는 상기 슬리브(112)의 외주면이 고정되고, 상기 코일(132)이 권선되는 코어(131)가 삽입될 수 있으며, 상기 베이스 부재(133)의 내측면 혹은 상기 슬리브(112)의 외측면에 접착제를 도포하여 조립될 수 있다.

또한, 상기 베이스 부재(133)에는 축방향 상측으로 돌출 형성되는 장착부(134)를 구비하여, 외측면에는 상기 코어(131)가 장착되고, 내측면의 일부에는 상술한 슬리브(112)가 끼움 고정되고 다른 일부(136)에는 상기 주벽부(126)의 외측면이 대응하도록 형성될 수 있다. 물론, 상기 장착부(134)는 상기 주벽부(126)의 외측면에 대응하도록 높게 구비되지 않을 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터를 도시한 단면도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터(200)는 샤프트(111)와 슬리브(112a)(112b)를 포함하는 유체 동압 베어링 어셈블리(110), 허브(121)를 포함하는 로터(120) 및 코일(132)이 권선되는 코어(131)를 포함하는 스테이터(130)를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터는 상기 도 1을 참고하여 설명한 스핀들 모터(100)와 비교할 때 슬리브가 2개의 부재로 분리되어 있다는 점이다. 이 외의 구성은 상기 도 1을 참고하여 설명한 스핀들 모터(100)와 동일하므로 동일한 구성에 대해서는 동일한 도면부호를 사용하도록 하겠다.

유체 동압 베어링 어셈블리(110)는 샤프트(111), 슬리브(112a)(112b), 스토퍼(111a) 및 허브(121)를 포함할 수 있으며, 상기 허브(121)는 후술할 로터(120)를 구성하는 구성인 동시에 상기 유체 동압 베어링 어셈블리(110)를 구성하는 구성일 수 있다.

우선, 방향에 대한 용어를 정의하면, 축방향은 도 2에서 볼 때, 상기 샤프트(111)를 기준으로 상하 방향을 의미하며, 반경방향 외측 및 내측 방향은 상기 샤프트(111)를 기준으로 상기 허브(121)의 외측단 방향 또는 상기 허브(121)의 외측단을 기준으로 상기 샤프트(111)의 중심방향을 의미할 수 있다.

아울러, 이하 설명에서 회전부재는 샤프트(111), 허브(121)를 포함하는 로터(120), 이에 장착되는 마그네트(125) 등을 포함하는 회전하는 부재이며, 고정부재는 상기 회전부재를 제외한 나머지 부재로 슬리브(112a)(112b), 스테이터(130), 베이스 부재 등 상기 회전부재에 상대적으로 고정되어 있는 부재일 수 있다.

상기 슬리브(112a)(112b)는 상기 샤프트(111)의 상단이 축방향 상측으로 돌출되도록 상기 샤프트(111)를 지지할 수 있다. 더욱 구체적으로 상기 슬리브(112a)(112b)는 반경방향 외측의 제1 슬리브(112a)와 상기 제1 슬리브(112a)의 내부에 고정 장착되는 제2 슬리브(112b)를 포함할 수 있다.

상기 제1 슬리브(112a)는 Cu 또는 Al을 단조하거나, Cu-Fe계 합금 분말 또는 SUS계 분말을 소결하여 형성될 수 있다. 다만, 이에 한정하는 것은 아니며 다양한 방식으로 제조가 가능하다. 그리고, 상기 제2 슬리브(112b)는 Cu 또는 Al을 단조하거나, Cu-Fe계 합금 분말 또는 SUS계 분말을 소결하여 형성될 수 있을 뿐 아니라 기타 금속 또는 폴리머 재질로 형성될 수 있다.

여기서, 상기 샤프트(111)는 상기 제2 슬리브(112b)의 축공과 미소 간극을 가지도록 삽입되어 베어링 간극(C)을 형성할 수 있다. 상기 베어링 간극(C)에는 윤활유체가 충전된다. 상기 샤프트(111)의 외경 및 상기 제2 슬리브(112b)의 내경 중 적어도 하나에는 상하로 래디얼 동압홈(114)이 구비되며, 이에 의해 샤프트(111)의 회전시 형성되는 유체 동압 래디얼 베어링에 의해 샤프트(111)의 회전을 부드럽게 지지할 수 있다.

상기 래디얼 동압홈(114)은 상기 제2 슬리브(112b)의 축공의 내부인 상기 제2 슬리브(112b)의 내측면에 형성되며, 상기 샤프트(111)의 회전 시에 상기 샤프트(111)가 상기 제2 슬리브(112b)와 소정 간격 이격된 상태로 부드럽게 회전할 수 있도록 압력을 형성시키게 된다.

다만, 상기 래디얼 동압홈(114)은 상기 언급한 바와 같이 상기 제2 슬리브(112b)의 내측면에 마련되는 것에 한정하지 않으며, 상기 샤프트(111)의 외경부에 마련되는 것도 가능하며, 갯수도 제한이 없다는 것을 밝혀둔다.

또한, 상기 제2 슬리브(112b)의 내면에는, 상기 슬리브(112)의 상측, 하측 및 래디얼 베어링이 형성되는 부분 사이에 반경 방향 외측으로 만입되는 만입부를 구비할 수 있다. 상기 만입부에 의해 상기 래디얼 베어링이 형성되는 부분은 그 외 부분보다 상기 샤프트(111)에 인접하도록 하는 베어링 밀착부를 구비할 수 있다.

한편, 상기 제2 슬리브(112b)의 상측 및 하측은 상기 제1 슬리브(112a)에 밀착 결합되도록 반경 방향 외측으로 만입되는 만입부를 구비할 수 있다.

이에, 상기 만입부는 상측의 제1 만입부(162), 중간 부분의 제2 만입부(163) 및 하측의 제3 만입부(164)를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 제2 만입부(163)도 상기 제1 슬리브(112a)의 내면에 밀착되도록 구비될 수 있다.

또한, 상기 제1 슬리브(112a)의 내면과 상기 제2 슬리브(112b)의 외면은 상호 이격되도록 이격 공간부를 형성할 수 있다. 다만, 상술한 제2 만입부(163)에 의해 상기 이격 공간부는 상부와 하부로 분리되므로 상측의 제1 이격 공간부(171)와 하측의 제2 이격 공간부(172)를 구비할 수 있다.

또한, 상기 제2 슬리브(112b)에는 제2 슬리브(112b)의 상부와 하부를 연통하도록 형성되는 관통홀이 구비될 수 있다. 상기 관통홀은 상기 제1 이격 공간부(171)를 제2 슬리브(112b)의 상측과 연통하는 제1 관통홀(173), 상기 제2 이격 공간부를 제2 슬리브(112b)의 하측과 연통하는 제3 관통홀(175), 상기 제1 이격 공간부(171) 또는 제2 이격 공간부(172)를 상기 제2 만입부(163)에 의해 형성되는 다소 넓은 베어링 간극(C)과 연통하는 제2 관통홀(174)을 포함할 수 있다.

상기 제1 관통홀(173) 내지 상기 제3 관통홀(174)은 축방향을 따라 직선으로 배치되도록 구비될 수 있다. 이에 의해 상기 관통홀의 제조가 용이할 수 있다.

상기 관통홀에 의해 상기 제2 슬리브(112b)의 상부 및 하부가 연통될 수 있으며 상측 및 하측에 한 쌍으로 구비되는 래디얼 베어링 사이의 베어링 간극(C)이 상기 관통홀과 연통될 수 있다.

여기서, 상기 제2 슬리브(112b)의 하단에는 상기 샤프트(111)의 하단부에 반경방향 외측으로 돌출되도록 구비되는 스토퍼(111a)가 구비되어 스토퍼(111a)가 상기 제2 슬리브(112b)에 구비되는 제2 베어링 밀착부(166)의 하측에 걸림되도록 할 수 있다.

다만, 도시는 생략하지만 상기 스토퍼(111a)는 상기 제1 슬리브(112a)의 하단면, 즉, 상기 제2 베어링 밀착부(166)가 아닌 제1 슬리브(112a)의 최하단면에 걸림되어 샤프트(111) 및 로터(120)의 부상을 제한하도록 할 수 있다.

한편, 상기 슬리브(112a)(112b)의 축방향 하부에는 상기 슬리브(112a)(112b)에 결합하여 슬리브(112a)(112b)에 형성되는 축공을 마감하여 윤활유체의 누설을 방지하는 커버부재(113)가 결합될 수 있다. 여기서, 상기 제1 슬리브(112a)의 축공에는 상기 제2 슬리브(112b) 및 샤프트(111)가 배치된다.

상기 커버부재(113)는 상기 슬리브(112a)(112b)에 형성되는 축공에 윤활유체을 수용하여 그 자체로서 상기 샤프트(111)의 하면을 지지하는 베어링으로서의 기능을 수행할 수 있다.

나아가 상기 커버부재(113)는 상기 제2 슬리브(112b)와 일체로 구비될 수 있다. 이 경우에는 도 2의 도시에서 보듯이 상기 커버부재(113)가 상기 제1 슬리브(112a)의 축공의 하측을 모두 마감할 수 있다.

상기 허브(121)는 상기 제1 슬리브(112a)의 상측 외측부와 대응되도록 축방향 하측으로 연장되어 형성되는 주벽부(126)를 구비할 수 있다. 더욱 상세하게는 상기 원판부(123)에서 축방향 하측으로 연장되어 형성되는 주벽부(126)를 구비할 수 있다. 상기 제1 슬리브(112a)의 외측부와 상기 주벽부(126)의 내측부 사이에는 윤활유체을 실링하는 기액계면이 형성될 수 있다.

또한, 상기 주벽부(126)의 내측면은 테이퍼지게 형성되어 상기 제1 슬리브(112a)의 외측면과의 간격이 축방향 하부로 갈수록 넓어지도록 하여 윤활유체의 실링이 용이하도록 할 수 있다. 또한, 상기 제1 슬리브(112a)의 외측면을 테이퍼지도록 형성하여 윤활유체의 실링이 용이하도록 할 수도 있다.

상기 베이스 부재(133)는 상기 제1 슬리브(112a)의 외주면이 고정되고, 상기 코일(132)이 권선되는 코어(131)가 삽입될 수 있으며, 상기 베이스 부재(133)의 내측면 혹은 상기 제1 슬리브(112a)의 외측면에 접착제를 도포하여 조립될 수 있다.

또한, 상기 베이스 부재(133)에는 축방향 상측으로 돌출 형성되는 장착부(134)를 구비하여, 외측면에는 상기 코어(131)가 장착되고, 내측면의 일부에는 상술한 제1 슬리브(112a)가 끼움 고정되고 다른 일부(136)에는 상기 주벽부(126)의 외측면이 대응하도록 형성될 수 있다. 물론, 상기 장착부(134)는 상기 주벽부(126)의 외측면에 대응하도록 높게 구비되지 않을 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터를 도시한 단면도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리(110)를 포함하는 스핀들 모터(300)는 스러스트 플레이트(150) 및 캡부재(140)를 포함하는 유체 동압 베어링 어셈블리(110), 코일(132)이 권선되는 코어(131)를 포함하는 스테이터(130) 및 허브(121)를 포함하는 로터(120)를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리(110)는 상기 도 1을 참조하여 설명한 일 실시예에 따른 스핀들 모터(100)와 캡부재(140)를 구비한다는 점에서 차별되며, 이에 따라 스토퍼 대신에 스러스트 플레이트(150)를 구비하여 스토퍼 역할을 추가로 하게 한다는 점에서 차이가 있다. 그 외, 나머지 구성은 동일하므로 동일한 부분에 대해서는 혼동 방지 및 명확한 설명을 위해 구체적인 설명을 생략할 수 있다. 이하에서는 상기 도 1을 참조하여 설명한 스핀들 모터(100)의 일 실시예와 차별되는 부분을 중점적으로 설명할 수 있다.

스러스트 플레이트(150)는 상기 샤프트(111)에 장착되고, 상기 제1 및 제2 슬리브(112a)(112b)의 상면에 배치되어 이하 설명할 캡부재(140)와의 사이에 기액계면을 형성하여 윤활유체가 실링되도록 할 수 있다.

나아가, 상기 스러스트 플레이트(150)의 하면 또는 이와 마주보는 제1 및 제2 슬리브(112a)(112b)의 상면 중 적어도 하나에는 스러스트 동압을 발생시키는 스러스트 동압홈을 구비할 수 있으며, 이는 헤링본 형상, 스파이럴 형상 또는 나사선 형상 중 적어도 하나의 형상으로 이루어질 수 있다.

캡부재(140)는 상기 스러스트 플레이트(150) 상측에서 위치하도록 제1 슬리브(112a)에 장착되어 상기 스러스트 플레이트(150)와의 사이에서 윤활 유체가 실링되도록 하는 부재이다.

상기 캡부재(140)는 상기 스러스트 플레이트의 상부에 배치되는 수평부(140a) 및 상기 수평부(140a)의 외측단에서 하측으로 연장되는 수직부(140b)를 포함할 수 있다. 즉, 상기 수직부(140b)의 내주면이 상기 제1 슬리브(112a)의 외주면에 압입되거나 접착제를 이용하여 본딩 결합될 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터를 도시한 단면도이다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리(110)를 포함하는 스핀들 모터(400)는 스러스트 플레이트(150) 및 캡부재(140)를 포함하는 유체 동압 베어링 어셈블리(110), 코일(132)이 권선되는 코어(131)를 포함하는 스테이터(130) 및 허브(121)를 포함하는 로터(120)를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리(110)는 상기 도 2를 참조하여 설명한 일 실시예에 따른 스핀들 모터(200)와 캡부재(140)를 구비한다는 점에서 차별되며, 이에 따라 스토퍼 대신에 스러스트 플레이트(150)를 구비하여 스토퍼 역할을 추가로 하게 한다는 점에서 차이가 있다. 그 외, 나머지 구성은 동일하므로 동일한 부분에 대해서는 혼동 방지 및 명확한 설명을 위해 구체적인 설명을 생략할 수 있다. 이하에서는 상기 도 2를 참조하여 설명한 스핀들 모터(200)의 일 실시예와 차별되는 부분을 중점적으로 설명할 수 있다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 스핀들 모터를 이용하는 디스크 구동장치의 개략 단면도이다.

도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 스핀들 모터(100)(200)(300)(400)가 장착된 기록 디스크 구동장치(800)는 하드 디스크 구동장치이며, 스핀들 모터(100)(200)(300)(400), 헤드 이송부(810) 및 하우징(820)을 포함할 수 있다.

상기 스핀들 모터(100)(200)(300)(400)는 상기에서 설명한 본 발명에 따른 스핀들 모터의 특징을 모두 가지며, 기록 디스크(830)를 탑재할 수 있다.

상기 헤드 이송부(810)는 상기 스핀들 모터(100)(200)(300)(400)에 탑재된 기록 디스크(830)의 정보를 검출하는 자기 헤드(815)를 검출하고자 하는 기록 디스크의 면으로 이송시킬 수 있다.

여기서, 상기 자기 헤드(815)는 상기 헤드 이송부(810)의 지지부(817) 상에 배치될 수 있다.

상기 하우징(820)은 상기 스핀들 모터(100)(200)(300)(400)와 상기 헤드 이송부(810)를 수용하는 내부공간을 형성하기 위해, 모터 탑재 플레이트(822)와 상기 모터 탑재 플레이트(822)의 상부를 차폐하는 탑커버(824)를 포함할 수 있다.

100, 200, 300, 400: 스핀들 모터
110: 유체 동압 베어링 어셈블리
111: 샤프트
112: 슬리브
113: 베이스 커버
120: 로터
121: 허브
122: 제1 원통형 벽부
123: 원반부
124: 제2 원통형 벽부
130: 스테이터
140: 캡부재
150: 스러스트 플레이트

Claims

축공을 구비하여 샤프트가 회전 가능하게 설치되는 슬리브; 및
상기 축공을 축방향 하측에서 마감하는 커버부재;를 포함하고,
상기 슬리브의 내면에는, 상기 슬리브의 상측, 하측 및 래디얼 베어링이 형성되는 부분 사이에 반경 방향 외측으로 만입되는 만입부를 구비하여 상기 래디얼 베어링이 형성되는 부분이 그 외 부분보다 상기 샤프트에 인접하도록 하는 베어링 밀착부를 구비하며,
상기 베어링 밀착부에는 상기 만입부와 연통하도록 축방향으로 관통 형성되는 관통홀을 구비하는 유체 동압 베어링 어셈블리.
제1항에 있어서,
상기 관통홀은 축방향을 따라 직선으로 배치되도록 구비되는 유체 동압 베어링 어셈블리.
제1항에 있어서,
상기 슬리브의 상부에 고정되는 캡부재와 상기 슬리브 사이에 위치하도록 상기 샤프트에 구비되는 스러스트 플레이트를 더 포함하는 유체 동압 베어링 어셈블리.
제1항에 있어서,
상기 슬리브에 구비되는 베어링 밀착부 중 가장 하측에 위치하는 것의 하단에 걸림되도록 상기 샤프트에 구비되는 스토퍼를 더 포함하는 유체 동압 베어링 어셈블리.
제1 슬리브;
축공을 구비하여 내면에 샤프트가 회전 가능하게 설치되고 상기 제1 슬리브의 내면에 고정되는 제2 슬리브; 및
상기 축공을 축방향 하측에서 마감하는 커버부재;를 포함하고,
상기 제1 슬리브의 내면과 상기 제2 슬리브의 외면은 상호 이격되도록 이격 공간부를 형성하며,
상기 제2 슬리브의 내면은 래디얼 베어링이 형성되는 부분 사이에 반경 방향 외측으로 만입되는 만입부를 구비하여 상기 래디얼 베어링이 형성되는 부분이 그 외 부분보다 상기 샤프트에 인접하도록 하는 베어링 밀착부를 구비하고,
상기 이격 공간부의 상측 및 하측은 상기 축공과 연통하는 제1 및 제3 관통홀을 구비하며,
상기 이격 공간부는 상기 만입부와 연통하는 제2 관통홀을 구비하는 유체 동압 베어링 어셈블리.
제5항에 있어서,
상기 제2 슬리브의 상측 및 하측은 상기 제1 슬리브에 밀착 결합되도록 반경 방향 외측으로 만입되는 유체 동압 베어링 어셈블리.
제5항에 있어서,
상기 커버부재는 상기 제2 슬리브와 일체로 구비되는 유체 동압 베어링 어셈블리.
제5항에 있어서,
상기 제1 관통홀 및 상기 제2 관통홀은 축방향을 따라 직선으로 배치되도록 구비되는 유체 동압 베어링 어셈블리.
제5항에 있어서,
상기 제1 슬리브의 상부에 고정되는 캡부재와 상기 제1 슬리브 사이에 위치하도록 상기 샤프트에 구비되는 스러스트 플레이트를 더 포함하는 유체 동압 베어링 어셈블리.
제5항에 있어서,
상기 제2 슬리브에 구비되는 베어링 밀착부 중 가장 하측에 위치하는 것의 하단에 걸림되도록 상기 샤프트에 구비되는 스토퍼를 더 포함하는 유체 동압 베어링 어셈블리.
제5항에 있어서,
상기 만입부는 제1 슬리브의 내면에 밀착하는 유체 동압 베어링 어셈블리.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항의 유체 동압 베어링 어셈블리;
상기 유체 동압 베어링 어셈블리가 장착되는 베이스 플레이트; 및
상기 샤프트의 상측에 고정되는 허브;를 포함하는 스핀들 모터.