KR101009153B1

KR101009153B1 - 스핀들모터

Info

Publication number: KR101009153B1
Application number: KR1020080130336A
Authority: KR
Inventors: 유창조; 장호경
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2008-12-19
Filing date: 2008-12-19
Publication date: 2011-01-18
Also published as: KR20100071567A; US20100156218A1

Abstract

본 발명은 스러스트판이 결합된 회전축의 이탈을 방지하기 위한 스토퍼의 용접결합시 잔류 응력에 의한 슬리브의 변형을 방지할 수 있는 스핀들모터에 관한 것으로, 본 발명의 스핀들모터는 상측부에 직교하게 삽입설치된 스러스트판을 구비하는 회전축과, 회전축을 수용하여 회전가능하게 지지하는 슬리브와, 스러스트판의 상면을 지지하여 회전축의 이탈을 방지하기 위한 것으로 슬리브에 결합되는 스토퍼와, 스토퍼의 결합시 발생하는 잔류응력에 의한 슬리브의 변형을 방지하기 위한 것으로 스토퍼에 인접하게 슬리브에 형성되는 차단홈을 포함한다.

스핀들모터, 슬리브, 스토퍼, 용접, 응력, 잔류응력, 유체동압

Description

스핀들모터{Spindle motor}

본 발명은 스핀들모터에 관한 것으로, 더 구체적으로는 스러스트판이 결합된 회전축의 이탈을 방지하기 위한 스토퍼의 용접결합시 잔류 응력에 의한 슬리브의 변형을 방지할 수 있는 스핀들모터에 관한 것이다.

일반적으로 스핀들모터는 회전축을 내부에 수용한 베어링이 회전축을 회전가능하게 지지함으로써 고정도의 회전특성을 유지할 수 있고, 이로 인해 하드디스크드라이브, 광디스크드라이브 및 기타 고속회전을 요망하는 기록매체의 구동수단으로 널리 채용되고 있다.

이와 같은 스핀들모터에서, 회전축의 회전을 용이하게 하도록 회전축과 회전축을 축지지하는 슬리브 사이에 소정의 유체를 주입하고 회전축의 회전시 동압이 발생하도록 하는 유체동압베어링이 일반적으로 사용되고 있다.

유체동압베어링은 회전축의 회전시 유체에 의한 동압이 발생되도록 소정의 동압발생홈을 형성함으로써 이루어질 수 있으며, 이와 같은 동압발생홈은 회전축을 회전가능하게 지지하는 슬리브의 내경부 및 회전축의 축방향에 직교하게 설치되는 스러스트판에 형성될 수 있다.

상기와 같은 구성을 갖는 스핀들모터에서 회전축의 이탈을 방지하기 위한 스토퍼는 일반적으로 스러스트판의 상면에 마주하게 슬리브의 말단에 용접을 통해 고정되게 결합되고 있다. 그러나 스토퍼를 고정하기 위한 용접시 슬리브에 인가되는 용접에 의한 잔류응력에 의하여 슬리브의 형상, 더 구체적으로는 회전축에 마주하는 슬리브의 내경부가 변형될 수 있었으며, 이로 인하여 슬리브와 회전축 사이에 안정된 동압특성이 구현되기 어려운 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 창안한 것으로, 본 발명의 목적은 스러스트판이 결합된 회전축의 이탈 방지용 스토퍼의 용접 결합시 잔류응력이 슬리브의 내경부 쪽으로 전달되는 것을 차단함으로써 안정된 동압특성을 갖는 스핀들모터를 제공하는 것이다.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 상측부에 직교하게 삽입설치된 스러스트판을 구비하는 회전축과, 상기 회전축을 수용하여 회전가능하게 지지하는 슬리브와, 상기 스러스트판의 상면을 지지하여 상기 회전축의 이탈을 방지하기 위한 것으로 상기 슬리브에 결합되는 스토퍼와, 상기 스토퍼의 결합시 발생하는 잔류응력에 의한 상기 슬리브의 변형을 방지하기 위한 것으로 상기 스토퍼에 인접하게 상기 슬리브에 형성되는 차단홈을 포함하는 스핀들모터를 제공할 수 있다.

여기서, 상기 슬리브는 상기 회전축을 수용하도록 중공 원통형으로 형성되며, 상기 회전축을 수용하여 레디얼 동압베어링을 형성하는 내경부와, 상기 스러스트판의 하면과 마주하여 스러스트 동압베어링을 형성하는 베어링면과, 상기 스토퍼가 결합되도록 상기 베어링면으로부터 돌출형성되는 환형의 설치부로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 차단홈은 상기 설치부의 외주면을 따라 고리형상으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 차단홈은 상기 설치부의 상측면을 따라 고리형상으로 형성될 수 있다.

또한, 상기 회전축과 내경부의 사이 및 상기 스러스트판과 베어링면 사이에 유체동압베어링을 형성하기 위한 유체가 주입되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 스토퍼는 중심홀이 형성된 원반형상으로 형성되며, 상기 중심홀이 형성된 테두리가 상기 스러스트판 쪽으로 테이퍼지게 형성되어 상기 스러스트판의 상면과의 사이에 유체를 보관하는 테이퍼실을 형성하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 슬리브에 대한 상기 스토퍼의 결합은 레이저 용접, 압입, 열간압입, 열압슬라이딩 결합 등을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 스토퍼는 상기 슬리브에 레이저 용접에 의해 고정되게 결합되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 회전축에 설치된 스러스트판을 지지하여 회전축의 이탈을 방지하기 위한 스토퍼의 용접 결합시 발생하는 잔류응력이 슬리브에 형성된 차단홈에 의해 슬리브의 베어링명 또는 내경부 쪽으로 전달되는 것이 차단될 수 있어, 동압베어링이 형성되는 슬리브의 베어링면 또는 내경부의 변형을 방지할 수 있으며, 이로 인해 안정된 동압특성을 갖는 스핀들모터를 제공할 수 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예들에 따른 스핀들모터에 대해 상세하게 설명한다.

도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제1실시예의 스핀들모터(100)는 플레이트(110), 슬리브(120), 전기자(130), 회전축(140), 스러스트판(150), 허브(160) 및 스토퍼(170)를 포함한다.

플레이트(110)는 스핀들모터(100)를 전체적으로 고정되게 지지하기 위한 것으로, 스핀들모터(100)가 설치되는 하드디스크드라이브 등의 장치에 고정되게 설치된다. 여기서 플레이트(110)는 알루미늄판 또는 알루미늄합금판 등의 경량재질로 제작되나, 이와 달리 강철판으로 제작될 수 있다.

또한, 플레이트(110)는 슬리브(120)가 결합되는 결합부(111)가 돌출형성되며 결합부(111)는 중앙부위에 슬리브(120)가 삽입되도록 슬리브(120)의 외경과 동일한 직경을 갖는 결합공이 형성된다. 즉, 이 결합공에 슬리브(120)가 삽입되어 고정되게 결합된다. 이때 슬리브(120)를 결합부(111)에 고정시키기 위하여 별도의 접착제를 사용한 접착 결합 공정 등이 수행될 수 있으나, 이와 달리 슬리브(120)에 소정의 압력을 인가하여 결합공에 압입함으로써 고정되게 결합시킬 수 있다.

슬리브(120)는 회전축(140)을 회전가능하게 지지하기 위한 것으로, 전체적으로 중공의 원통형상을 가지며 회전축(140)과 마주하는 내경부(121) 및 스러스트판(150)과 마주하는 베어링면(122)에 유체동압베어링이 형성된다. 본 발명의 다양한 실시예의 슬리브의 구성은 도 2 내지 4를 참조로 아래에서 더 구체적으로 설명하기로 한다.

전기자(130)는 광디스크가 탑재되는 허브(160)를 회전시키기 위하여 외부전원을 인가받아 전기장을 형성하기 위한 것으로, 다수 매의 박형 금속판을 적층시킨 코어(131)와 이 코어(131)에 다수회 권선되는 코일(132)로 이루어진다.

코어(131)는 플레이트(110)의 결합부(111)의 외주면에 고정되게 설치되며, 코일(132)은 코어(131)에 권선된다. 여기서 코일(132)은 외부로부터 인가되는 전류로 전기장을 형성함으로써 허브(160)의 자석(163)과의 사이에 형성되는 전자기력으로 허브(160)를 회전시킨다.

회전축(140)은 허브(160)를 축지지하기 위한 것으로, 슬리브(120)의 내경부(121)에 삽입되며 슬리브(120)에 의해 회전가능하게 지지된다. 한편, 회전축(140)의 상부에 스러스트판(150)이 삽입되어 안착될 수 있도록 상부가 슬리브(120)에 삽입되는 부위보다 작은 직경을 갖도록 형성될 수 있으며, 이때 회전축(140)의 상부에 삽입된 스러스트판(150)을 회전축(140)에 고정시키기 위하여 별도의 레이저 용접 등이 수행될 수 있으나, 이와 달리 스러스트판(150)에 소정의 압 력을 인가하여 스러스트판(150)과 회전축(140)을 압입결합할 수 있다.

스러스트판(150)은 회전축(140)에 고정되게 설치되며 슬리브(120)의 베어링면(122)과의 사이에 스러스트 유체동압베어링을 형성하기 위한 것으로, 슬리브(120)에 마주하는 부위에 스러스트 동압발생홈(미도시)이 형성된다. 스러스트 동압발생홈은 회전축(140)의 회전시 슬리브(120)와 스러스트판(150) 사이에 보관되는 유체를 이용하여 유체동압을 발생시킴으로써 슬리브(120)의 베어링면(122)과 스러스트판(150) 사이에 스러스트 유체동압베어링을 형성한다. 본 실시예들에서 스러스트 동압발생홈을 스러스트판(150)에 형성하였으나, 이와 달리 스러스트 동압발생홈은 슬리브(120)의 베어링면(122)에 형성될 수 있다.

허브(160)는 하드디스크 등의 미도시한 광디스크를 탑재하여 회전시키기 위한 것으로, 회전축(140)이 고정되게 설치되는 원판부(161)와 원판부(161)의 말단으로부터 연장되는 환형의 테두리부(162)를 갖는다.

원판부(161)는 중앙부위에 회전축(160)이 고정되게 삽입결합되며, 테두리부(162)는 그 내주면이 전기자(130)에 마주하도록 회전축(140)의 축방향으로 연장되며, 코일(132)에서 형성되는 전기장과의 사이에 전자기력을 발생시키도록 자기장을 형성하는 자석(163)이 테두리부(162)의 내주면에 고정되게 설치된다.

스토퍼(170)는 스러스트판(150)을 지지하여 허브(160) 및 회전축(140)의 이 탈을 방지하기 위한 것으로, 스러스트판(150)의 상부를 지지하도록 슬리브(120)의 설치부(124)에 레이저 용접, 압입, 열간압입 및 열압슬라이딩 결합 등에 의해 고정되게 결합된다. 여기서 스토퍼(170)는 전체적으로 고리모양을 갖는 원반형상을 가지며, 스러스트판(150)과의 사이에 유체의 테이퍼실(taper seal)을 형성하도록 중심홀이 형성되는 테두리가 스러스트판(150) 쪽으로 테이퍼지게 형성될 수 있다.

즉, 도 2에 도시한 바와 같이, 스토퍼(170)의 테두리는 스러스트판(150) 쪽으로 경사면(171)을 갖도록 형성되며, 테두리의 경사면(171)과 스러스트판(150)의 상면 사이에 유체를 보관하는 테이퍼실이 형성될 수 있다. 이 테이퍼실에 보관된 유체는 회전축(140)과 슬리브(120) 사이에 보관되던 유체가 증발되어 부족할 경우 공급될 수 있다.

도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제1실시예의 슬리브(120)는 회전축(140)을 수용하여 지지하는 몸체부(123)와 회전축(140)의 축방향으로 돌출되게 형성되며 회전축(140)에 설치된 스러스트판(150)의 이탈을 방지하기 위한 스토퍼(170)가 설치되는 설치부(124)로 이루어진다.

몸체부(123)는 중공의 원통형상을 가지며 중앙부위에 회전축(140)이 삽입되는 내경부(121)가 형성된다. 내경부(121)에는 회전축(140)과의 사이에 레디얼 유체동압베어링을 형성하기 위한 레디얼 동압발생홈(미도시)이 형성되며 내경부(121)와 회전축(140) 사이에 유체가 보관된다. 레디얼 동압발생홈은 회전축(140)의 회전시 슬리브(120)와 회전축(140) 사이에 보관되는 유체를 이용하여 유체동압을 발생시킴 으로써 회전축(140)과 슬리브(120) 사이에 레디얼 유체동압베어링을 형성한다. 본 실시예들에서 레디얼 동압발생홈을 슬리브(120)의 내경부(121)에 형성하였으나, 이와 달리 레디얼 동압발생홈은 회전축(140)의 외주면에 형성될 수 있다.

설치부(124)는 몸체부(123)의 테두리를 따라 소정의 높이만큼 돌출되게 형성되며 그 상부에 스토퍼(170)가 설치된다. 여기서, 스토퍼(170)를 설치부(124)에 설치하기 위하여 스토퍼(170)와 설치부(124)는 용접, 예를 들어 레이저 용접이 적용될 수 있다.

한편, 설치부(124)는 레이저 용접시 잔류응력이 몸체부(123), 더 구체적으로는 동압베어링이 형성되는 몸체부(123)의 베어링면(122) 또는 내경부(121) 쪽으로 전달되는 것을 차단하기 위하여 차단홈(125)이 형성된다.

도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 차단홈(125)은 잔류응력이 몸체부(123) 쪽으로 전달되는 것을 방지하도록, 설치부(124)의 외주면을 따라 형성될 수 있다. 즉, 본 실시예의 차단홈(125)은 설치부(124)와 몸체부(123)의 경계를 이루도록 설치부(124)의 외주면을 따라 고리형상으로 형성될 수 있다. 본 실시예에서 차단홈(125)은 단면이 직각삼각형 모양을 갖도록 형성될 수 있으나, 차단홈(125)은 잔류응력을 차단할 수 있다면 그 형상이 이에 한정되지 않을 수 있다.

도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제2실시예의 스핀들모터(200)는 플레이트(210), 슬리브(220), 전기자(230), 회전축(240), 스러스트판(250), 허 브(260) 및 스토퍼(270)를 포함하며, 본 제2실시예의 스핀들모터(200)는 제1실시예의 스핀들모터(100)와 전체 구성면에서 대체로 유사하나, 차단홈이 형성되는 위치에서 차이점이 있다.

도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제2실시예의 슬리브(220)는 회전축(240)을 수용하여 지지하는 몸체부(223)와 회전축(240)의 축방향으로 돌출되게 형성되며 스러스트판(250)이 설치된 회전축(240)의 이탈을 방지하기 위한 스토퍼(270)가 설치되는 설치부(224)로 이루어진다.

몸체부(223)는 중공의 원통형상을 가지며 중앙부위에 회전축(240)이 삽입되는 내경부(221)가 형성된다. 내경부(221)에는 회전축(240)과의 사이에 레디얼 유체동압베어링을 형성하기 위한 레디얼 동압발생홈(미도시)이 형성되며 내경부(221)와 회전축(240) 사이에 유체가 보관된다. 레디얼 동압발생홈은 회전축(240)의 회전시 슬리브(220)와 회전축(240) 사이에 보관되는 유체를 이용하여 유체동압을 발생시킴으로써 회전축(240)과 슬리브(220) 사이에 레디얼 유체동압베어링을 형성한다. 본 실시예에서 레디얼 동압발생홈을 슬리브(220)의 내경부(221)에 형성하였으나, 이와 달리 레디얼 동압발생홈은 회전축(240)의 외주면에 형성될 수 있다.

설치부(224)는 몸체부(223)의 테두리를 따라 소정의 높이만큼 돌출되게 형성되며 그 상부에 스토퍼(270)가 설치된다. 여기서, 스토퍼(270)를 설치부(224)에 설치하기 위하여 스토퍼(270)와 설치부(224)는 용접, 예를 들어 레이저 용접이 적용될 수 있다.

한편, 설치부(224)는 레이저 용접시 잔류응력이 몸체부(223), 더 구체적으로는 동압베어링이 형성되는 몸체부(223)의 베어링면(222) 또는 내경부(221) 쪽으로 전달되는 것을 차단하기 위하여 차단홈(225)이 형성된다.

도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 차단홈(225)은 잔류응력이 몸체부(223) 쪽으로 전달되는 것을 방지하도록, 슬리브(220)의 설치부(224)의 상측면에 형성될 수 있다. 즉 본 실시예의 차단홈(225)은 설치부(224)의 상측면을 따라 고리형상으로 형성될 수 있다. 본 실시예에서 차단홈(225)은 단면이 직각삼각형 모양을 갖도록 형성될 수 있으나, 차단홈(225)은 잔류응력을 차단할 수 있다면 그 형상이 이에 한정되지 않을 수 있다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조로 본 발명의 스핀들모터에 대하여 설명하였지만, 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 수정, 변경 및 다양한 변형실시예가 가능함은 당업자에게 명백하다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 스핀들모터의 개략적인 단면도;

도 2는 도 1의 슬리브 및 스토퍼의 개략적인 부분 확대 단면도;

도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 스핀들모터의 개략적인 단면도; 및

도 4는 도 3의 슬리브 및 스토퍼의 개략적인 부분 확대 단면도이다.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

100,200 : 스핀들모터 110,210 : 플레이트

120,220 : 슬리브 124,224 : 설치부

125,225 : 차단홈 130,230 : 전기자

140,240 : 회전축 150,250 : 스러스트판

160,260 : 허브 170,270 : 스토퍼

Claims

상측부에 직교하게 삽입설치된 스러스트판을 구비하는 회전축;

상기 회전축을 수용하여 회전가능하게 지지하는 슬리브;

상기 스러스트판의 상면을 지지하여 상기 회전축의 이탈을 방지하기 위한 것으로 상기 슬리브에 결합되는 스토퍼; 및

상기 스토퍼의 결합시 발생하는 잔류응력에 의한 상기 슬리브의 변형을 방지하기 위한 것으로 상기 스토퍼에 인접하게 상기 슬리브에 형성되는 차단홈;을 포함하는 것을 특징으로 하는 스핀들모터.
청구항 1에 있어서,

상기 슬리브는 상기 회전축을 수용하도록 중공 원통형으로 형성되며,

상기 회전축을 수용하여 레디얼 동압베어링을 형성하는 내경부;

상기 스러스트판의 하면과 마주하여 스러스트 동압베어링을 형성하는 베어링면; 및

상기 스토퍼가 결합되도록 상기 베어링면으로부터 돌출형성되는 환형의 설치부;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 스핀들모터.
청구항 2에 있어서,

상기 차단홈은 상기 설치부의 외주면을 따라 고리형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 스핀들모터.
청구항 2에 있어서,

상기 차단홈은 상기 설치부의 상측면을 따라 고리형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 스핀들모터.
청구항 3 또는 청구항 4에 있어서,

상기 회전축과 내경부의 사이 및 상기 스러스트판과 베어링면 사이에 유체동압베어링을 형성하기 위한 유체가 주입되는 것을 특징으로 하는 스핀들모터.
청구항 5에 있어서,

상기 스토퍼는 중심홀이 형성된 원반형상으로 형성되며, 상기 중심홀이 형성된 테두리가 상기 스러스트판 쪽으로 테이퍼지게 형성되어 상기 스러스트판의 상면과의 사이에 유체를 보관하는 테이퍼실을 형성하는 것을 특징으로 하는 스핀들모터.
청구항 1에 있어서,

상기 슬리브에 대한 상기 스토퍼의 결합은 레이저 용접, 압입, 열간압입, 열압슬라이딩 결합 등을 포함하는 것을 특징으로 하는 스핀들모터.
청구항 1에 있어서,

상기 스토퍼는 상기 슬리브에 레이저 용접에 의해 고정되게 결합되는 것을 특징으로 하는 스핀들모터.