KR20140084414A - 유체 동압 베어링 어셈블리 및 이를 구비하는 스핀들 모터 - Google Patents

유체 동압 베어링 어셈블리 및 이를 구비하는 스핀들 모터 Download PDF

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Abstract

축공이 형성되는 슬리브 및 상기 축공에 삽입 배치되어 회전되며, 상기 슬리브와 함께 윤활유체가 충진되는 베어링 간극을 형성하는 샤프트를 포함하며, 상기 슬리브의 내주면과 상기 샤프트의 외주면 중 적어도 하나에는 베어링 간극에 충진되는 윤활유체를 펌핑하기 위한 헤링본 형상을 가지는 상,하부 레디얼 동압홈이 형성되며, 상기 상부 레디얼 동압홈의 상부 끝단으로부터 최고 압력 발생부까지의 축 방향 길이를 a, 상기 상부 레디얼 동압홈의 하부 끝단으로부터 최고 압력 발생부까지의 축 방향 길이를 b, 상기 하부 레디얼 동압홈의 상부 끝단으로부터 최고 압력 발생부까지의 축방향 길이를 c, 상기 하부 레디얼 동압홈의 하부 끝단으로부터 최고 압력 발생부까지의 축 방향 길이를 d라 할 때, a+b > c+d, b-a > c-d > 0 인 조건을 만족하는 유체 동압 베어링 어셈블리가 개시된다.

Description

유체 동압 베어링 어셈블리 및 이를 구비하는 스핀들 모터{Hydrodynamic bearing assembly and spindle motor having the same}
본 발명은 유체 동압 베어링 어셈블리 및 이를 구비하는 스핀들 모터에 관한 것이다.
일반적으로 기록 디스크 구동장치(Hard disk drive, HDD)에 사용되는 소형의 스핀들 모터에는 유체 동압 베어링 어셈블리가 구비되며, 유체 동압 베어링 어셈블리의 베어링 간극(clearance)에는 오일과 같은 윤활유체가 충진된다. 이와 같은 베어링 간극에 충진된 오일이 동압홈에 의해 펌핑되면서 유체 동압을 형성하여 샤프트를 회전 가능하게 지지한다.
한편, 로터의 회전 구동시 상기한 베어링 간극에 충진되는 윤활유체로부터 기포가 발생될 수 있으며, 발생된 기포를 외부로 배출되도록 하기 위해 슬리브에는 순환홀이 구비될 수 있다.
즉, 베어링 간극에 충진되는 윤활유체가 순환홀을 통해 유동하면서 기포를 베어링간극으로부터 외부로 누출시킬 수 있다.
그런데, 슬리브나 샤프트의 가공 공차나 조립 공차에 의해 윤활유체가 순환하지 않는 현상, 즉 윤활유체가 유동하지 못하는 현상이 발생될 수 있다.
이에 따라, 기포가 베어링간극으로부터 외부로 배출되지 않는 문제가 있다.
일본 공개특허공보 제2008-064302호
회전 구동 초기에 윤활유체가 순환되지 않는 것을 저감시킬 수 있는 유체 동압 베어링 어셈블리 및 이를 구비하는 스핀들 모터를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리는 축공이 형성되는 슬리브 및 상기 축공에 삽입 배치되어 회전되며, 상기 슬리브와 함께 윤활유체가 충진되는 베어링 간극을 형성하는 샤프트를 포함하며, 상기 슬리브의 내주면과 상기 샤프트의 외주면 중 적어도 하나에는 베어링 간극에 충진되는 윤활유체를 펌핑하기 위한 헤링본 형상을 가지는 상,하부 레디얼 동압홈이 형성되며, 상기 상부 레디얼 동압홈의 상부 끝단으로부터 최고 압력 발생부까지의 축 방향 길이를 a, 상기 상부 레디얼 동압홈의 하부 끝단으로부터 최고 압력 발생부까지의 축 방향 길이를 b, 상기 하부 레디얼 동압홈의 상부 끝단으로부터 최고 압력 발생부까지의 축방향 길이를 c, 상기 하부 레디얼 동압홈의 하부 끝단으로부터 최고 압력 발생부까지의 축 방향 길이를 d라 할 때, a+b > c+d, b-a > c-d > 0 인 조건을 만족할 수 있다.
상기한 유체 동압 베어링 어셈블리는 상기 슬리브가 내부에 삽입 장착되는 슬리브 하우징을 더 포함할 수 있다.
상기 슬리브의 외주면에는 윤활유체의 순환 경로를 제공하는 연통홈이 형성되며, 상기 슬리브에는 상기 연통홈과 상기 슬리브의 축공을 연결시키기 위한 연통홀이 형성될 수 있다.
상기 연통홈은 축 방향으로 형성되며 상기 연통홀과 연결되는 제1 연통홈과, 상기 제1 연통홈에 연결되며 반경 방향으로 형성되는 제2 연통홈으로 구성될 수 있다.
상기 슬리브 하우징은 원판 형상의 플레이트부와, 상기 플레이트부로부터 축 방향으로 연장 형성되는 원통벽부로 구성될 수 있다.
상기 슬리브의 상단부에는 상기 원통벽부의 상면에 접합되는 플랜지부를 구비할 수 있다.
상기한 유체 동압 베어링 어셈블리는 상기 샤프트의 상단부에 고정 설치되며, 상기 원통벽부와 함께 기액계면을 형성하기 위해 돌출 형성되는 돌출벽부를 구비하는 로터 허브를 더 포함하며, 상기 원통벽부의 외주면 상단부는 상기 돌출벽부 측으로 경사지게 형성될 수 있다.
상기한 유체 동압 베어링 어셈블리는 상기 슬리브의 하부에 배치되도록 상기 샤프트에 고정 설치되어 상기 샤프트와 연동하여 회전되는 플랜지부재를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터는 축 방향으로 돌출 형성되는 설치부를 구비하는 베이스부재와, 상기 설치부의 내부면에 고정 설치되는 슬리브 하우징과, 상기 슬리브 하우징의 내부에 삽입되어 고정 설치되며, 축공이 형성되는 슬리브와, 상기 슬리브의 축공에 삽입 배치되어 회전되는 샤프트와, 상기 슬리브의 하부에 배치되도록 상기 샤프트에 고정 설치되어 상기 샤프트와 연동하여 회전되는 플랜지부재 및 상기 샤프트의 상단부에 고정 설치되며, 상기 슬리브 하우징의 외주면과 함께 기액계면을 형성토록 돌출 형성되는 돌출벽부를 구비하는 로터 허브를 포함하며, 상기 슬리브의 내주면과 상기 샤프트의 외주면 중 적어도 하나에는 베어링 간극에 충진되는 윤활유체를 펌핑하기 위한 헤링본 형상을 가지는 상,하부 레디얼 동압홈이 형성되며, 상기 상부 레디얼 동압홈의 상부 끝단으로부터 최고 압력 발생부까지의 축 방향 길이를 a, 상기 상부 레디얼 동압홈의 하부 끝단으로부터 최고 압력 발생부까지의 축 방향 길이를 b, 상기 하부 레디얼 동압홈의 상부 끝단으로부터 최고 압력 발생부까지의 축방향 길이를 c, 상기 하부 레디얼 동압홈의 하부 끝단으로부터 최고 압력 발생부까지의 축 방향 길이를 d라 할 때, a+b>c+d, b-a>c-d>0인 조건을 만족할 수 있다.
a+b>c+d, b-a>c-d>0의 조건식을 만족하도록 형성되는 상,하부 레디얼 동압홈을 통해 초기 회전 구동시 발생되는 윤활유체가 순환되지 않는 현상를 저감시킬 수 있는 효과가 있다.
상기한 조건을 만족하도록 상,하부 레디얼 동압홈이 형성되므로, 상,하부 레디얼 동압홈에 의해 발생되는 동압의 최고 압력부 사이의 거리(즉, 스팬 길이)가 증가될 수 있다.
결국, 샤프트가 보다 안정적으로 회전될 수 있다. 나아가 상부 레디얼 동압홈에 의해 형성되는 최고 압력부가 로터의 무게중심에 가까워질 수 있어 로터의 회전 특성이 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리를 구비하는 스핀들 모터를 나타내는 개략 단면도이다.
도 2는 도 1의 A부를 나타내는 확대도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리를 구비하는 스핀들 모터에 포함되는 슬리브를 나타내는 부분 절개 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리에 형성되는 베어링 간극에서의 윤활유체의 유동경로를 설명하기 위한 설명도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리를 구비하는 스핀들 모터를 나타내는 개략 단면도이고, 도 2는 도 1의 A부를 나타내는 확대도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리를 구비하는 스핀들 모터에 포함되는 슬리브를 나타내는 부분 절개 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리에 형성되는 베어링 간극에서의 윤활유체의 유동경로를 설명하기 위한 설명도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터(100)는 베이스부재(110), 슬리브 하우징(120), 슬리브(130), 샤프트(140), 플랜지부재(150), 로터 허브(160)를 포함하여 구성될 수 있다.
한편, 스핀들 모터(100)는 유체 동압 베어링 어셈블리(200)를 구비할 수 있으며, 유체 동압 베어링 어셈블리(200)는 윤활유체가 충진되는 베어링 간극을 형성하는 구성들로 이루어질 수 있다.
즉, 유체 동압 베어링 어셈블리(200)는 상기한 스핀들 모터(100)에 포함되는 구성 중, 슬리브 하우징(120), 슬리브(130), 샤프트(140), 플랜지부재(150) 및 로터 허브(160)로 구성되어 윤활유체가 충진되는 베어링 간극을 형성한다.
또한, 스핀들 모터(100)는 기록 디스크를 구동시키는 기록 디스크 구동장치에 채용되는 모터일 수 있다.
여기서, 먼저 방향에 대한 용어를 정의하면, 축 방향은 도 1에서 상,하 방향, 즉 샤프트(140)의 하부로부터 상부를 향하는 방향 또는 샤프트(140)의 상부로부터 하부를 향하는 방향을 의미하고, 반경 방향은 도 1에서 좌,우 방향, 즉 로터 허브(160)의 외주면으로부터 샤프트(140)를 향하는 방향 또는 샤프트(140)로부터 로터 허브(160)의 외주면을 향하는 방향을 의미한다.
또한, 원주 방향은 로터 허브(160) 또는 샤프트(140)의 외주면을 따라 회전되는 방향을 의미한다.
베이스부재(110)는 고정부재로서, 스테이터를 구성한다. 여기서 스테이터라 함은 회전하는 부재를 제외한 모든 고정부재를 의미하는 것으로, 베이스부재(110), 슬리브 하우징(120), 슬리브(130) 등으로 포함하여 구성될 수 있다.
베이스부재(110)는 슬리브 하우징(120)이 삽입 설치되는 설치부(112)를 구비할 수 있다. 설치부(112)는 축 방향 상부측으로 돌출 형성되며, 설치부(112)에는 슬리브 하우징(120)이 삽입 설치될 수 있도록 설치홀(112a)이 형성될 수 있다.
한편, 설치부(112)에는 로터 허브(160)와 함께 레버린스 실을 형성하기 위한 연장벽체(112b)가 형성될 수 있다. 그리고, 연장벽체(112b)의 외주면에는 코일(102)이 권선되는 스테이터 코어(104)가 설치될 수 있다. 스테이터 코어(104)는 연장벽체(112b)의 외주면에 접착제 또는 압입에 의한 방식에 의해 고정 설치될 수 있다.
또한, 베이스부재(110)는 알루미늄(Al) 재질로 다이캐스팅(Die-Casting)에 의해 제조될 수 있다. 그리고, 강판을 소성가공(예를 들어, 프레스 가공)에 의해 베이스부재(110)로 성형할 수도 있을 것이다.
즉, 베이스부재(110)는 다양한 재질과 다양한 가공방법에 의해 제조될 수 있으며, 도면에 도시된 베이스부재(110)에 한정되지 않는다.
슬리브 하우징(120)은 베이스부재(110)와 함께 스테이터를 구성하는 고정부재로서, 베이스부재(110)에 고정 설치될 수 있다.
즉, 슬리브 하우징(120)은 상기한 설치부(112)에 삽입되어 고정 설치될 수 있다. 다시 말해, 슬리브 하우징(120)의 외주면 하단부는 설치부(112)의 내주면에 접착제, 용접, 압입 중 적어도 하나의 방식으로 접합될 수 있다.
한편, 슬리브 하우징(120)에는 슬리브(130)가 내부에 삽입 장착될 수 있다. 이를 위해 슬리브 하우징(120)은 원판 형상을 가지는 플레이트부(122)와, 플레이트부(122)의 가장자리로부터 축 방향으로 연장 형성되는 원통벽부(124)로 구성될 수 있다.
즉, 슬리브 하우징(120)은 상부가 개구된 컵 형상을 가질 수 있다.
그리고, 상기한 원통벽부(124)의 외주면 상단부는 로터 허브(160)와 함께 기액계면을 형성하기 위하여 경사지게 형성될 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 후술하기로 한다.
슬리브(130)는 상기한 베이스부재(110), 슬리브 하우징(120)과 함께 스테이터를 구성하는 고정부재로서, 슬리브 하우징(120)의 내부에 고정 설치될 수 있다. 즉, 슬리브(130)의 외주면은 슬리브 하우징(120)의 내주면에 접합 설치될 수 있다. 그리고, 슬리브 하우징(120)과 슬리브(130)도 접착제 또는 압입에 의한 방식으로 조립될 수 있다.
또한, 슬리브(130)의 상단부에는 슬리브 하우징(120)의 원통벽부(124)의 상면에 접합되는 플랜지부(131)를 구비할 수 있다.
한편, 슬리브(130)에는 샤프트(140)가 삽입 배치될 수 있도록 축공(132)이 형성될 수 있다. 즉, 샤프트(140)는 상단부가 슬리브(130)의 상부측으로 돌출 배치되도록 축공(132)에 삽입될 수 있다.
그리고, 슬리브(130)의 외주면에는 윤활유체의 순환 경로를 제공하는 연통홈(133)이 형성된다. 또한, 슬리브(130)에는 연통홈(133)과 슬리브(130)에 형성되는 축공(132)을 연결시키기 위한 연통홀(134)이 형성될 수 있다.
연통홀(134)은 반경 방향으로 형성될 수 있다. 다시 말해, 연통홀(134)은 수평하게 배치되도록 형성될 수 있다.
한편, 연통홈(133)은 축 방향으로 형성되며 연통홀(134)과 연결되는 제1 연통홈(133a)과, 제1 연통홈(133a)에 연결되며 반경 방향으로 형성되는 제2 연통홈(133b)으로 구성될 수 있다.
그리고, 제2 연통홈(133b)은 상기한 플랜지부(131)의 저면에 형성될 수 있다.
또한, 슬리브(130)의 내부면에는 베어링 간극에 충진되는 윤활유체를 펌핑하기 위한 헤링본 형상을 가지는 상,하부 레디얼 동압홈(135, 136)이 형성될 수 있다.
즉, 상,하부 레디얼 동압홈(135,136)은 소정 간격 이격 배치되며, 연통홀(134)은 상,하부 레디얼 동압홈(135,136) 사이에 배치되도록 슬리브(130)에 형성될 수 있다.
한편, 샤프트(140)의 회전시 상,하부 레디얼 동압홈(135,136)은 윤활유체를 펌핑하여 동압을 발생시키고, 이때 헤링본 형상을 가진 상,하부 레디얼 동압홈(135,136) 중 꼭지점이 형성되는 부분에서 최고 압력이 발생될 수 있다.
그리고, 상부 레디얼 동압홈(135)은 상부측의 축 방향 길이가 하부측의 축 방향 길이보다 짧게 형성될 수 있다. 즉, 도 3에 도시된 바와 같이 상부 레디얼 동압홈(135)의 상부 끝단으로부터 최고 압력 발생부(즉,꼭지점이 형성되는 부분)까지의 축 방향 길이를 a, 상부 레디얼 동압홈(135)의 하부 끝단으로부터 최고 압력 발생부까지의 축 방향 길이를 b라고 할 때, b-a>0인 조건을 만족하도록 상부 레디얼 동압홈(135)이 형성될 수 있다.
이에 따라, 샤프트(140)의 회전에 의해 윤활유체는 종국적으로 상부 레디얼 동압홈(135)의 하부측으로부터 상부측으로 유동될 수 있다.
또한, 하부 레디얼 동압홈(136)은 하부측의 축 방향 길이가 상부측의 축 방향 길이보다 짧게 형성될 수 있다. 즉, 도 3에 도시된 바와 같이 하부 레디얼 동압홈(136)의 상부 끝단으로부터 최고 압력 발생부(즉, 꼭지점이 형성되는 부분)까지의 축 방향 길이를 c, 하부 레디얼 동압홈(136)의 하부 끝단으로부터 최고 압력 발생부까지의 축 방향 길이를 d라고 할 때, c-d>0인 조건을 만족하도록 하부 레디얼 동압홈(136)이 형성될 수 있다.
이에 따라, 샤프트(140)의 회전에 의해 윤활유체는 종국적으로 하부 레디얼 동압홈(136)의 상부측으로부터 하부측으로 유동될 수 있다.
또한, 상,하부 레디얼 동압홈(135,136)은 a+b>c+d의 조건을 만족하도록 형성될 수 있으며, 더하여 b-a>c-d>0인 조건을 만족하도록 형성될 수 있다.
이에 따라, 샤프트(140)의 초기 회전시 발생되는 윤활유체가 순환되지 않는 현상을 저감시킬 수 있다.
그리고, 상기한 조건을 만족하도록 상,하부 레디얼 동압홈(135,136)이 형성되므로, 상,하부 레디얼 동압홈(135,136)에 의해 발생되는 동압의 최고 압력부 사이의 거리(즉, 스팬 길이)가 증가될 수 있다.
결국, 샤프트(140)가 보다 안정적으로 회전될 수 있다. 나아가 상부 레디얼 동압홈(135)에 의해 형성되는 최고 압력부가 회전되는 부재의 무게중심에 가까워질 수 있어 회전되는 부재의 회전 특성이 향상될 수 있다.
이에 대한 자세한 설명은 후술하기로 한다.
한편, 본 실시예에서는 상,하부 레디얼 동압홈(135,136)이 슬리브(130)의 내부면에 형성되는 경우를 예로 들어 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않으며 상,하부 레디얼 동압홈(135,136)은 샤프트(140)의 외주면에 형성될 수도 있을 것이다.
그리고, 여기서 베어링 간극에 대하여 보다 자세하게 살펴보기로 한다.
베어링 간극은 윤활유체가 충진되는 간극을 말한다. 즉, 슬리브(130)의 내주면과 샤프트(140)의 외주면에 의해 형성되는 간극과, 슬리브(130)와 로터 허브(160)에 의해 형성되는 간극, 슬리브 하우징(120)과 로터 허브(160)에 의해 형성되는 간극, 슬리브 하우징(120)과 샤프트(140)에 의해 형성되는 간극, 슬리브 하우징(120)과 플랜지부재(150)에 의해 형성되는 간극, 플랜지부재(150)와 슬리브(130)에 의해 형성되는 간극 모두를 베어링 간극으로 정의한다.
한편, 윤활유체와 공기와의 계면(즉, 기액계면)은 슬리브 하우징(120)과 로터 허브(160)에 의해 형성되는 간극에 배치될 수 있다.
그리고, 본 실시예에 따른 스핀들 모터(100)는 상기한 베어링 간극 전체에 윤활유체가 충진되는 구조를 채용하고 있으며, 이러한 구조를 풀필(Full-fill)구조라 한다.
그리고, 도 4에 도시된 바와 같이, 베어링 간극에 충진되는 윤활유체는 두 가지의 흐름을 형성할 수 있다. 즉, 상부 레디얼 동압홈(135)에 의해 형성되는 제1 흐름(F1)과, 하부 레디얼 동압홈(136)에 의해 형성되는 제2 흐름(F2)을 가지도록 윤활유체가 유동될 수 있다.
샤프트(140)는 회전부재로서 로터를 구성한다. 여기서, 로터라 함은 스테이터에 회전 가능하게 지지되어 회전되는 부재를 의미한다.
한편, 샤프트(140)는 슬리브(130)의 축공(132)에 삽입 배치되어 회전된다. 즉, 샤프트(140)는 슬리브(130)에 의해 회전 가능하게 지지될 수 있다. 그리고, 샤프트(140)의 상단부는 슬리브(130)의 상부로 돌출되도록 배치될 수 있으며, 슬리브(130)의 상부로 돌출되는 샤프트(140)의 상단부에 로터 허브(160)가 고정 설치될 수 있다.
플랜지부재(150)는 샤프트(140)와 함께 로터를 구성하는 회전부재로서, 슬리브(130)의 하부에 배치되도록 샤프트(140)에 고정 설치되어 샤프트(140)와 연동하여 회전될 수 있다. 그리고, 플랜지부재(150)는 샤프트(140)가 슬리브(130)의 상부측으로 이탈되는 것을 방지함과 동시에 샤프트(140)의 과부상을 방지하는 역할을 수행할 수 있다.
즉, 플랜지부재(150)는 외부 충격으로 인하여 샤프트(140)가 슬리브(130)의 상부측으로 이탈되어 슬리브(130)로부터 분리되는 것을 방지한다. 그리고, 샤프트(140)의 회전 구동시 샤프트(140)가 소정 높이 부상되는데, 이때 플랜지부재(150)는 샤프트(140)가 과도하게 부상되는 것을 방지하는 역할을 수행한다.
로터 허브(160)는 샤프트(140)와 플랜지부재(150)와 함께 로터를 구성하는 회전부재로서, 샤프트(140)의 상단부에 고정 설치될 수 있다. 한편, 로터 허브(160)는 샤프트(140)의 상단부가 삽입되는 장착홀(162a)이 형성된 바디(162)와, 바디(162)의 가장자리로부터 축 방향 하측을 향하여 연장 형성되는 마그넷 장착부(164) 및 마그넷 장착부(164)의 끝단으로부터 반경 방향 외측으로 향하여 연장 형성되는 디스크 안착부(166)를 구비할 수 있다.
그리고, 마그넷 장착부(164)의 내부면에는 구동 마그넷(164a)이 설치되며, 구동 마그넷(164a)은 코일(102)이 권선되는 스테이터 코어(104)의 선단에 대향 배치된다.
한편, 구동 마그넷(164a)은 환고리 형상을 가질 수 있으며, 원주 방향을 따라 N극, S극이 교대로 착자되어 일정 세기의 자기력을 발생시키는 영구자석일 수 있다.
여기서, 로터 허브(160)의 회전 구동에 대하여 간략하게 살펴보면, 스테이터 코어(104)에 권선된 코일(102)에 전원이 공급되며, 구동 마그넷(164a)과 코일(102)이 권선된 스테이터 코어(104)와의 전자기적 상호작용에 의해 로터 허브(160)가 회전될 수 있는 구동력이 발생된다.
이에 따라, 로터 허브(160)가 회전되는 것이다. 그리고, 로터 허브(160)의 회전에 의해 로터 허브(160)가 고정 설치되는 샤프트(140)가 로터 허브(160)와 연동하여 회전될 수 있다.
한편, 바디(162)에는 슬리브(130)의 외주면과 함께 윤활유체와 공기와의 계면(S1), 즉 기액계면(S1)을 형성할 수 있도록 축 방향 하측으로 연장 형성되는 돌출벽부(168)가 구비될 수 있다.
돌출벽부(168)의 내부면은 슬리브 하우징(120)의 외주면 상단부에 대향 배치될 수 있다.
즉, 상기한 돌출벽부(168)는 슬리브 하우징(120)의 원통벽부(124)의 외주면 상단부에 대향 배치되며, 원통벽부(124)의 외주면 상단부가 경사지게 형성되므로 모세관 현상에 의해 기액계면(S1)이 형성될 수 있는 것이다.
상기한 바와 같이, 상,하부 레디얼 동압홈(135,136)이 a+b>c+d의 조건을 만족하도록 형성될 수 있으며, 더하여 b-a>c-d>0인 조건을 만족하도록 형성될 수 있다.
이에 따라, 샤프트(140)의 초기 회전시 발생되는 윤활유체가 순환되지 못하는 현상(나아가, 상부 레디얼 동압홈(135)의 상부측으로부터 하부측으로 윤활유체가 유동되는 흐름)를 저감시킬 수 있다.
그리고, 상기한 조건을 만족하도록 상,하부 레디얼 동압홈(135,136)이 형성되므로, 상,하부 레디얼 동압홈(135,136)에 의해 발생되는 동압의 최고 압력부 사이의 거리(즉, 스팬 길이)가 증가될 수 있다.
결국, 샤프트(140)가 보다 안정적으로 회전될 수 있다. 나아가 상부 레디얼 동압홈(135)에 의해 형성되는 최고 압력부가 로터의 무게중심에 가까워질 수 있어 로터의 회전 특성이 향상될 수 있다.
상기한 작동에 대하여 보다 자세하게 살펴보면, 먼저 상부 레디얼 동압홈(135)은 로터의 무게중심에 하부 레디얼 동압홈(136)보다 가깝게 배치된다. 그리고, 상부 레디얼 동압 홈(135)은 로터가 안정적으로 회전될 수 있도록 상,하부 레디얼 동압홈(135,136)은 a+b>c+d 인 조건을 충족하도록 형성될 수 있다. 다시 말해, 상부 레디얼 동압홈(135)의 축 방향 길이가 하부 레디얼 동압홈(136)의 축 방향 길이보다 길게 형성될 수 있다.
한편, 상부 레디얼 동압홈(135)이 b-a>0 인 조건을 충족시키도록 형성되어 윤활유체는 상부 레디얼 동압홈(135)의 하부측으로부터 상부측으로 유동될 수 있다. 또한, 하부 레디얼 동압홈(136)이 c-d>0 인 조건을 충족시키도록 형성되므로 윤활유체는 하부 레디얼 동압홈(136)의 상부측으로부터 하부측으로 유동될 수 있다.
하지만, a+b>c+d>0인 조건을 충족하도록 상,하부 레디얼 동압홈(135,136)을 형성하는 경우 부품의 가공 공차 또는/및 조립 공차에 의해 상부 레디얼 동압홈(135)이 형성된 베어링 간극의 간격이 영향을 받기 쉽다. 즉, 부품의 가공 공차 또는/및 조립 공차에 의해 베어링 간극의 간격은 상부 레디얼 동압홈(135)이 배치되는 부분이 하부 레디얼 동압홈(136)이 배치되는 부분에서 보다 영향을 받기 쉽다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.
100 : 스핀들 모터
110 : 베이스부재
120 : 슬리브 하우징
130 : 슬리브
140 : 샤프트
150 : 플랜지부재
160 : 로터 허브
200 : 유체 동압 베어링 어셈블리

Claims (12)

  1. 축공이 형성되는 슬리브; 및
    상기 축공에 삽입 배치되어 회전되며, 상기 슬리브와 함께 윤활유체가 충진되는 베어링 간극을 형성하는 샤프트;
    를 포함하며,
    상기 슬리브의 내주면과 상기 샤프트의 외주면 중 적어도 하나에는 베어링 간극에 충진되는 윤활유체를 펌핑하기 위한 헤링본 형상을 가지는 상,하부 레디얼 동압홈이 형성되며,
    상기 상부 레디얼 동압홈의 상부 끝단으로부터 최고 압력 발생부까지의 축 방향 길이를 a, 상기 상부 레디얼 동압홈의 하부 끝단으로부터 최고 압력 발생부까지의 축 방향 길이를 b, 상기 하부 레디얼 동압홈의 상부 끝단으로부터 최고 압력 발생부까지의 축방향 길이를 c, 상기 하부 레디얼 동압홈의 하부 끝단으로부터 최고 압력 발생부까지의 축 방향 길이를 d라 할 때,
    a+b > c+d,
    b-a > c-d > 0
    인 조건을 만족하는 유체 동압 베어링 어셈블리.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 슬리브가 내부에 삽입 장착되는 슬리브 하우징을 더 포함하는 유체 동압 베어링 어셈블리.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 슬리브의 외주면에는 윤활유체의 순환 경로를 제공하는 연통홈이 형성되며,
    상기 슬리브에는 상기 연통홈과 상기 슬리브의 축공을 연결시키기 위한 연통홀이 형성되는 유체 동압 베어링 어셈블리.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 연통홈은 축 방향으로 형성되며 상기 연통홀과 연결되는 제1 연통홈과, 상기 제1 연통홈에 연결되며 반경 방향으로 형성되는 제2 연통홈으로 구성되는 유체 동압 베어링 어셈블리.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 슬리브 하우징은 원판 형상의 플레이트부와, 상기 플레이트부로부터 축 방향으로 연장 형성되는 원통벽부로 구성되는 유체 동압 베어링 어셈블리.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 슬리브의 상단부에는 상기 원통벽부의 상면에 접합되는 플랜지부를 구비하는 유체 동압 베어링 어셈블리.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 샤프트의 상단부에 고정 설치되며, 상기 원통벽부와 함께 기액계면을 형성하기 위해 돌출 형성되는 돌출벽부를 구비하는 로터 허브를 더 포함하며,
    상기 원통벽부의 외주면 상단부는 상기 돌출벽부 측으로 경사지게 형성되는 유체 동압 베어링 어셈블리.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 슬리브의 하부에 배치되도록 상기 샤프트에 고정 설치되어 상기 샤프트와 연동하여 회전되는 플랜지부재를 더 포함하는 유체 동압 베어링 어셈블리.
  9. 축 방향으로 돌출 형성되는 설치부를 구비하는 베이스부재;
    상기 설치부의 내부면에 고정 설치되는 슬리브 하우징;
    상기 슬리브 하우징의 내부에 삽입되어 고정 설치되며, 축공이 형성되는 슬리브;
    상기 슬리브의 축공에 삽입 배치되어 회전되는 샤프트;
    상기 슬리브의 하부에 배치되도록 상기 샤프트에 고정 설치되어 상기 샤프트와 연동하여 회전되는 플랜지부재; 및
    상기 샤프트의 상단부에 고정 설치되며, 상기 슬리브 하우징의 외주면과 함께 기액계면을 형성토록 돌출 형성되는 돌출벽부를 구비하는 로터 허브;
    를 포함하며,
    상기 슬리브의 내주면과 상기 샤프트의 외주면 중 적어도 하나에는 베어링 간극에 충진되는 윤활유체를 펌핑하기 위한 헤링본 형상을 가지는 상,하부 레디얼 동압홈이 형성되며,
    상기 상부 레디얼 동압홈의 상부 끝단으로부터 최고 압력 발생부까지의 축 방향 길이를 a, 상기 상부 레디얼 동압홈의 하부 끝단으로부터 최고 압력 발생부까지의 축 방향 길이를 b, 상기 하부 레디얼 동압홈의 상부 끝단으로부터 최고 압력 발생부까지의 축방향 길이를 c, 상기 하부 레디얼 동압홈의 하부 끝단으로부터 최고 압력 발생부까지의 축 방향 길이를 d라 할 때,
    a+b > c+d,
    b-a > c-d > 0
    인 조건을 만족하는 스핀들 모터.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 슬리브의 외주면에는 윤활유체의 순환 경로를 제공하는 연통홈이 형성되며,
    상기 슬리브에는 상기 연통홈과 상기 슬리브의 축공을 연결시키기 위한 연통홀이 형성되는 스핀들 모터.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 연통홈은 축 방향으로 형성되며 상기 연통홀과 연결되는 제1 연통홈과, 상기 제1 연통홈에 연결되며 반경 방향으로 형성되는 제2 연통홈으로 구성되는 스핀들 모터.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 슬리브 하우징은 원판 형상의 플레이트부와, 상기 플레이트부로부터 축 방향으로 연장 형성되는 원통벽부로 구성되며,
    상기 슬리브의 상단부에는 상기 원통벽부의 상면에 접합되는 플랜지부를 구비하고,
    상기 제2 연통홈은 상기 플랜지부의 저면에 형성되는 스핀들 모터.
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