KR20150090525A - 스핀들 모터 및 이를 포함하는 하드 디스크 드라이브 - Google Patents

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KR20150090525A
KR20150090525A KR1020140011271A KR20140011271A KR20150090525A KR 20150090525 A KR20150090525 A KR 20150090525A KR 1020140011271 A KR1020140011271 A KR 1020140011271A KR 20140011271 A KR20140011271 A KR 20140011271A KR 20150090525 A KR20150090525 A KR 20150090525A
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KR
South Korea
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sealing member
sleeve
spindle motor
rotor hub
shaft
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KR1020140011271A
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김덕영
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삼성전기주식회사
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Abstract

본 발명은 스핀들 모터 및 하드 디스크 드라이브에 관한 것으로서, 베이스부재에 고정 설치되는 하부 스러스트 부재; 상기 하부 스러스트 부재에 하단부가 결합되며 상단부에 플랜지부가 구비되는 샤프트; 상기 샤프트를 중심으로 회전가능하게 구비되는 슬리브와 상기 슬리브에서 반경방향 외측으로 연장 구비되는 로터 허브를 포함하는 회전부재; 및 상기 플랜지부의 단부에 구비되고, 상기 슬리브의 상단 외측을 감싸도록 축방향 하부로 연장되어 상기 슬리브와의 사이에 기액계면을 형성하는 실링부재;를 포함하고, 상기 실링부재는 축방향 하부로 갈수록 반경방향 내측으로 경사지는 제1경사면으로 구비될 수 있다.

Description

스핀들 모터 및 이를 포함하는 하드 디스크 드라이브{Spindle motor and hard disk drive including the same}
본 발명은 스핀들 모터 및 하드 디스크 드라이브에 관한 것이다.
일반적으로 기록 디스크 구동장치(Hard disk drive, HDD)에 사용되는 소형의 스핀들 모터에는 유체 동압 베어링 어셈블리가 구비되며, 유체 동압 베어링 어셈블리의 샤프트와 슬리브 사이에 형성된 베어링 간극(clearance)에 오일과 같은 윤활 유체가 충진된다. 이와 같은 베어링 간극에 충진된 오일이 압축되면서 유체 동압을 형성하여 샤프트를 회전 가능하게 지지한다.
또한, 상기한 베어링 간극은 슬리브의 상면과 샤프트에 결합되어 연동하여 회전하는 로터 케이스의 저면에 의해 형성된다. 그리고 슬리브의 상면과 로터 케이스의 저면에 의해 형성되는 베어링 간극에도 윤활유체가 충진된다.
한편, 외부로부터 충격이 가해지는 경우 상기한 베어링 간극, 즉 윤활유체와 공기와의 계면을 형성하는 측으로부터 윤활유체가 상기한 베어링 간극의 외부로 유출될 수 있다.
이와 같이, 윤활유체가 외부로 유출되는 경우 윤활유체의 충진량 부족으로 인하여 윤활유체에 의해 발생되는 유체 동압이 저하되는 문제가 있다. 결국, 스핀들 모터의 성능이 저하되며, 사용수명이 단축되는 문제가 있다.
나아가, 장기 사용으로 인해 윤활유체가 증발되는 경우 상기한 윤활유체의 충진량 부족 문제가 있다.
결국, 윤활유체의 누설을 방지하는 동시에 윤활유체의 증발을 억제할 수 있는 구조의 개발이 시급한 실정이다.
일본 공개특허공보 제2007-182946호
본 발명은 윤활유체의 누설을 방지할 수 있는 동시에 윤활유체의 증발을 억제할 수 있는 스핀들 모터를 제공한다.
아울러, 본 발명은 윤활유체를 채우는 과정에서 최대한 유체의 채움량을 확인할 수 있는 구조를 갖는 스핀들 모터를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터는 베이스부재에 고정 설치되는 하부 스러스트 부재; 상기 하부 스러스트 부재에 하단부가 결합되며 상단부에 플랜지부가 구비되는 샤프트; 상기 샤프트를 중심으로 회전가능하게 구비되는 슬리브와 상기 슬리브에서 반경방향 외측으로 연장 구비되는 로터 허브를 포함하는 회전부재; 및 상기 플랜지부의 단부에 구비되고, 상기 슬리브의 상단 외측을 감싸도록 축방향 하부로 연장되어 상기 슬리브와의 사이에 기액계면을 형성하는 실링부재;를 포함하고, 상기 실링부재는 축방향 하부로 갈수록 반경방향 내측으로 경사지는 제1경사면으로 구비될 수 있다..
본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터에서 상기 로터 허브는, 상기 실링부재의 경사면과 대향하는 면과의 사이 간격이 반경방향 내측으로 갈수록 작아지도록 경사진 제2경사면으로 구비될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터에서 상기 제2경사면은, 외부에서 상기 실링부재와 상기 로터 허브의 사이 간격을 바라볼 때 상기 실링부재의 최하단부가 보이도록 경사질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터에서 상기 실링부재와 상기 로터 허브가 형성하는 사이 간격을 덮어주는 캡부재를 더 구비할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터에서 상기 캡부재는, 단부가 상기 로터 허브의 상부면에 고정되는 고정부와, 상기 고정부에서 반경방향 내측방향으로 연장되되 상기 실링부재의 상부 방향으로 절곡되는 덮개부 및 상기 덮개부의 반경방향 내측단에서 상기 실링부재의 상부로 연장되는 연장부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터에서 상기 로터 허브는, 상기 고정부가 안착되는 안착단차부를 구비할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터에서 상기 실링부재는, 상기 연장부의 단부가 배치되도록 단차진 실링배치부를 구비할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터에서 상기 슬리브는, 상기 실링부재와 대면하는 부분이 축방향 하부로 갈수록 반경방향 내측으로 경사진 부분을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터에서 상기 실링부재는, 상기 슬리브와 대면하는 부분이 축방향 하부로 갈수록 반경방향 외측으로 경사진 부분을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 하드 디스크 드라이브는 기판에 통해 인가되는 전원에 의해 디스크를 회전시키는 스핀들 모터; 상기 디스크의 데이터를 기록 및 재생하기 위한 자기 헤드; 및 상기 자기 헤드를 상기 디스크 상의 소정의 위치로 이동시키기 위한 헤드 이송부;를 포함할 수 있다.
본 발명을 이용하면 윤활유체의 누설을 방지할 수 있는 동시에 윤활유체의 증발을 억제할 수 있는 스핀들 모터를 제공할 수 있다.
아울러, 본 발명을 이용하면 윤활유체를 채우는 과정에서 최대한 유체의 채움량을 확인할 수 있는 구조를 갖는 스핀들 모터를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터를 나타내는 개략 단면도이고,
도 2 는 도 1의 A부분의 일 실시예를 도시한 확대도이며,
도 3은 도 2의 B부분의 확대도로 윤활유체의 채움량을 확인하는 과정을 설명하기 위한 참고도이고,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터가 장착된 기록 디스크 구동장치를 도시한 개략 단면도이다.
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 스핀들 모터를 나타내는 개략 단면도이고, 도 2 는 도 1의 A부분의 일 실시예를 도시한 확대도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시에에 따른 스핀들 모터(100)는 일예로서, 베이스부재(110), 하부 스러스트 부재(120), 샤프트(130), 회전부재(140), 실링부재(170), 캡부재(180) 및 고정부재(190)를 포함하여 구성될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터(100)는 기록 디스크를 구동시키는 기록 디스크 구동장치에 채용되는 모터일 수 있다.
회전부재(140)는 샤프트(130)를 중심으로 회전된다. 그리고, 회전부재(140)에는 상기한 샤프트(130)의 플랜지부(132)가 삽입 배치되는 설치홈(142)이 형성될 수 있다. 설치홈(142) 내에 상기한 플랜지부(132), 실링부재(170)가 삽입 배치될 수 있다. 그리고, 회전부재(140)에는 캡부재(180)의 설치를 위한 설치돌기(144)가 구비될 수 있다.
한편, 회전부재(140)는 하부 스러스트 부재(120), 샤프트(130)와 함께 베어링 간극을 형성하는 슬리브(150) 및 슬리브(150)로부터 연장 형성되는 로터 허브(160)를 포함할 수 있다.
상기 슬리브(150)는 상기 샤프트(130)에 회전 가능하게 장착될 수 있다.
슬리브(150)는 샤프트(130)의 플랜지부(132)와 하부 스러스트 부재(120)의 원반부(122) 사이에 배치되며, 샤프트(130), 하부 스러스트 부재(120)와 함께 베어링 간극을 형성한다.
한편, 슬리브(150)에는 샤프트(130)가 관통되는 축공(152)이 형성될 수 있다. 즉, 회전부재(140)는 슬리브(150)의 축공(152)에 삽입 배치되는 샤프트(130)를 중심으로 회전되는 것이다.
또한, 슬리브(150)의 내주면 또는 샤프트(130)의 외주면 중 적어도 하나에는 상,하부 레디얼 동압홈(미도시)이 형성될 수 있다. 상,하부 레디얼 동압홈은 축 방향으로 소정 간격 이격 배치되며, 슬리브(150)의 회전 시 반경 방향으로 유체 동압을 발생시킨다.
이에 따라, 회전부재(140)가 보다 안정적으로 회전될 수 있다.
한편, 슬리브(150)의 외주면 하단부에는 하부 스러스트 부재(120)의 실링벽부(124)와 함께 기액계면을 형성하기 위한 경사면(154)이 형성될 수 있다. 이에 따라 모세관 현상에 의해 윤활유체와 공기와의 계면이 경사면(154)과 실링벽부(124)의 내주면에 의해 형성되는 공간에 형성될 수 있다.
또한, 상기 슬리브(150)의 외측면 상단부에는 상기 실링부재(170)와의 사이에 기액계면(F)의 형성이 용이하도록 제4경사면(155)을 구비할 수 있다. 또는, 상기 슬리브(150)의 외측면 상단부에 대응하는 상기 실링부재(170)의 내측면에 제3경사면(173)이 구비될 수도 있다.
로터 허브(160)는 슬리브(150)로부터 연장 형성될 수 있다. 한편, 본 실시예에서는 로터 허브(160)와 슬리브(150)가 일체로 형성되는 경우를 예로 들어 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않으며, 로터 허브(160)와 슬리브(150)는 별도로 제조되어 조립될 수도 있다.
한편, 로터 허브(160)는 원반 형상을 가지는 바디(162), 바디(162)의 가장자리로부터 축 방향 하측을 향하여 연장 형성되는 마그넷 장착부(164) 및 마그넷 장착부(164)의 끝단으로부터 반경 방향으로 연장 형성되는 디스크 지지부(166)를 구비할 수 있다.
그리고, 상기한 마그넷 장착부(164)의 내부면에 구동 마그넷(164a)이 고정 설치될 수 있다. 이에 따라, 구동 마그넷(164a)의 내부면이 스테이터 코어(102)의 선단에 대향 배치될 수 있는 것이다.
한편, 구동 마그넷(164a)은 원주방향으로 N극, S극이 교대로 착자되어 일정세기의 자기력을 발생시키는 영구자석일 수 있다.
여기서, 회전부재(140)의 회전 구동 방식에 대하여 간략하게 살펴보면, 스테이터 코어(102)에 권선된 코일(104)에 전원이 공급되면, 코일(104)이 권선된 스테이터 코어(102)와 구동 마그넷(164a)의 전자기적 상호작용에 의해 회전부재(140)를 회전시키는 구동력이 발생되어 회전부재(140)가 회전되는 것이다.
즉, 구동 마그넷(164a)과, 구동 마그넷(164a)에 대향 배치되는 코일(104)이 권선된 스테이터 코어(102)의 전자기적 상호작용에 의해 회전부재(140)가 회전된다.
실링부재(170)는 샤프트(130)의 플랜지부(132)에 고정 설치될 수 있다. 즉, 실링부재(170)의 내주면이 플랜지부(132)의 외주면에 접합 설치된다. 한편, 실링부재(170)에는 기액계면의 형성을 위한 경사면(172)이 형성될 수 있다. 일예로서, 실링부재(170)의 외주면과 회전부재(140)의 설치홈(142)을 형성하는 측벽부에 의해 형성되는 공간에 기액계면이 형성될 수 있으며, 이를 위해 실링부재(170)의 외주면에는 경사면(172)이 형성될 수 있다. 그리고 상기 실링부재(170)는 상기 슬리브(150)의 상단 외측을 감싸도록 축방향 하부로 연장되어 상기 슬리브(150)와의 사이에 기액계면(F)을 형성할 수 있다.
한편, 실링부재(170)는 원형의 고리 형상을 가질 수 있다.
캡부재(180)는 회전부재(140)에 고정 설치되며 윤활유체의 누설을 방지하는 역할을 수행한다. 한편, 캡부재(180)는 절곡된 형상을 가질 수 있으며, 일예로서 축 방향으로 연장된 부분과 회전부재(140)에 형성되는 설치돌기(144)가 접합되어 설치될 수 있다. 그리고, 캡부재(180)는 접착, 용접 중 어느 하나의 방식에 의해 회전부재(140)에 고정 설치될 수 있다.
상기 캡부재(180)는, 단부가 상기 로터 허브(160)의 상부면에 고정되는 고정부(183)와, 상기 고정부(183)에서 반경방향 내측방향으로 연장되되 상기 실링부재(170)의 상부 방향으로 절곡되는 덮개부(182) 및 상기 덮개부(182)의 반경방향 내측단에서 상기 실링부재(170)의 상부로 연장되는 연장부(181)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 로터 허브(160)에는, 상기 고정부(183)가 안착되는 안착단차부(162a)가 구비될 수 있다.
아울러, 상기 실링부재(170)에는, 상기 연장부(181)의 단부가 배치되도록 단차진 실링배치부(172)가 구비될 수 있다.
한편, 본 실시예에 따른 스핀들 모터(100)는 반경방향으로 슬리브(150)의 외부면과 실링부재(170)의 내부면과의 사이에 윤활유체의 기액계면(F)을 형성한다. 그리고, 상기 기액계면(F)은 축방향 하부를 향하게 된다. 그러므로, 도 1 내지 도 3에서 보듯이, 실질적으로 유체동압베어링 어셈블리에 윤활유체를 채우는 과정에서 목적하는 기액계면(F)에 윤활유체가 정확하게 채워졌는지를 확인하는 것은 매우 어렵다. 기액계면(F)이 외부에서 확인할 수 없는 구조이기 때문이다.
이에, 본 실시예에서는 실질적으로 기액계면(F)은 확인할 수 없다고 하더라도, 최대한 기액계면(F)의 근처까지 외부에서 확인할 수 있도록 하여 윤활유체가 과도하게 채워지는 것을 방지할 수 있는 스핀들 모터(100)의 구조를 제공하고자 한다.
이러한 구조를 제공하고자, 본 실시예에서 상기 실링부재(170)의 반경방향 외측면은 축방향 하부로 갈수록 반경방향 내측으로 경사지는 제1경사면(171)으로 구비되도록 할 수 있다.
아울러, 상기 로터 허브(160)는, 상기 실링부재(170)의 경사면(171)과 대향하는 면과의 사이 간격이 반경방향 내측으로 갈수록 작아지도록 경사진 제2경사면(161)으로 구비되도록 할 수 있다. 그리고, 상기 제2경사면(161)은, 외부에서 상기 실링부재(170)와 상기 로터 허브(160)의 사이 간격을 바라볼 때 상기 실링부재(170)의 최하단부가 보일 정도로 경사질 수 있다.
이러한 구조를 갖게되면, 윤활유체를 채우는 과정에서 기액계면(F)에 상당히 가까운 부분까지 가시적으로 확인하는 것이 가능하다. 즉, 도 3에서 보듯이, 가시부분(S)이 상당히 넓게 형성되므로 윤활유체가 과도하게 채워지는 것은 실질적으로 확인할 수 있게 된다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 스핀들 모터(100)가 장착된 기록 디스크 구동장치(800)는 하드 디스크 구동장치이며, 스핀들 모터(100), 헤드 이송부(810) 및 하우징(820)을 포함할 수 있다.
상기 스핀들 모터(100)는 상기에서 설명한 본 발명의 모터의 특징을 모두 가지며, 기록 디스크(830)를 탑재할 수 있다.
상기 헤드 이송부(810)는 상기 스핀들 모터(100)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 모터(100)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.
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 : 하부 스러스트 부재
130 : 샤프트
140 : 고정부재
150 : 슬리브
160 : 로터 허브
170 : 실링부재
180 : 캡부재
190 : 회전부재

Claims (10)

  1. 베이스부재에 고정 설치되는 하부 스러스트 부재;
    상기 하부 스러스트 부재에 하단부가 결합되며 상단부에 플랜지부가 구비되는 샤프트;
    상기 샤프트를 중심으로 회전가능하게 구비되는 슬리브와 상기 슬리브에서 반경방향 외측으로 연장 구비되는 로터 허브를 포함하는 회전부재; 및
    상기 플랜지부의 단부에 구비되고, 상기 슬리브의 상단 외측을 감싸도록 축방향 하부로 연장되어 상기 슬리브와의 사이에 기액계면을 형성하는 실링부재;를 포함하고,
    상기 실링부재는 축방향 하부로 갈수록 반경방향 내측으로 경사지는 제1경사면으로 구비되는 스핀들 모터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 로터 허브는, 상기 실링부재의 경사면과 대향하는 면과의 사이 간격이 반경방향 내측으로 갈수록 작아지도록 경사진 제2경사면으로 구비되는 스핀들 모터.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제2경사면은, 외부에서 상기 실링부재와 상기 로터 허브의 사이 간격을 바라볼 때 상기 실링부재의 최하단부가 보이도록 경사진 스핀들 모터.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 실링부재와 상기 로터 허브가 형성하는 사이 간격을 덮어주는 캡부재를 더 구비하는 스핀들 모터.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 캡부재는, 단부가 상기 로터 허브의 상부면에 고정되는 고정부와, 상기 고정부에서 반경방향 내측방향으로 연장되되 상기 실링부재의 상부 방향으로 절곡되는 덮개부 및 상기 덮개부의 반경방향 내측단에서 상기 실링부재의 상부로 연장되는 연장부를 포함하는 스핀들 모터.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 로터 허브는, 상기 고정부가 안착되는 안착단차부를 구비하는 스핀들 모터.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 실링부재는, 상기 연장부의 단부가 배치되도록 단차진 실링배치부를 구비하는 스핀들 모터.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 슬리브는, 상기 실링부재와 대면하는 부분이 축방향 하부로 갈수록 반경방향 내측으로 경사진 부분을 포함하는 스핀들 모터.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 실링부재는, 상기 슬리브와 대면하는 부분이 축방향 하부로 갈수록 반경방향 외측으로 경사진 부분을 포함하는 스핀들 모터.
  10. 기판에 통해 인가되는 전원에 의해 디스크를 회전시키는 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항의 스핀들 모터;
    상기 디스크의 데이터를 기록 및 재생하기 위한 자기 헤드; 및
    상기 자기 헤드를 상기 디스크 상의 소정의 위치로 이동시키기 위한 헤드 이송부;를 포함하는 하드 디스크 드라이브.
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