モータ
【課題】本発明は、記録ディスクを回転させる記録ディスク駆動装置に適用されることができるモータに関する。
【解決手段】本発明の一実施例によるモータは、回転駆動力を発生させるコイルが巻線されるコアを備える固定部材と、及び上記固定部材に対して回転できるよう上記コイルに対面するマグネットを備える回転部材と、を含み、上記回転部材は、上記コイルに電源が印加されると、上記回転部材に発生する軸方向下側へのスラスト動圧によって下降して回転することができる。
【解決手段】本発明の一実施例によるモータは、回転駆動力を発生させるコイルが巻線されるコアを備える固定部材と、及び上記固定部材に対して回転できるよう上記コイルに対面するマグネットを備える回転部材と、を含み、上記回転部材は、上記コイルに電源が印加されると、上記回転部材に発生する軸方向下側へのスラスト動圧によって下降して回転することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はモータに関し、さらに詳しくは、記録ディスクを回転させる記録ディスク駆動装置に適用されることができるモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
情報保存装置の一つであるハードディスクドライブ（ＨＤＤ；Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）は、記録再生ヘッド（ｒｅａｄ／ｗｒｉｔｅ ｈｅａｄ）を使用してディスクに保存されたデータを再生、またはディスクにデータを記録する装置である。
【０００３】
このようなハードディスクドライブは、ディスクを駆動させるためのディスク駆動装置が必要であり、上記ディスク駆動装置には小型のモータが使用される。
【０００４】
これら小型のモータには流体動圧軸受アセンブリーが利用されており、上記流体動圧軸受アセンブリーの回転部材の一つであるシャフトと固定部材の一つであるスリーブとの間にはオイルが介在し、上記オイルから発生する流体圧力によってシャフトを支持するようになる。
【０００５】
このような従来の小型モータは、回転部材を回転させるために所定の浮上力を必要とするが、この場合、回転部材の回転に必要な浮上力以上の力が発生し過浮上することを防止するために、マグネットと対応する領域にプリングプレートを結合して浮上力を抑制していた。
【０００６】
しかしながら、工程の特性上、シャフトを中心に一定のプリング力を提供するには限界があるため、回転部材が固定部材から偏心して回転する現象を完全に解決することはできなかった。
【０００７】
また、回転部材の過浮上を防止するために提供されるプリングプレートは、外部からの衝撃などでベースから離脱することがあり、モータの性能に致命的な問題を起こした。
【０００８】
さらに、プリングプレートの結合によってベースの厚さが減少し、ベースの剛性にも影響を与えるようになった。
【０００９】
上記の状況から、記録ディスク駆動装置のモータにおいて、回転部材の過浮上を抑制して性能及び寿命を向上させる新しい軸系構造についての研究が強く求められている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、別途の部材を設けることなく回転部材の過浮上を防止でき、固定部材の剛性を高めて性能及び寿命を向上させる新しい軸系構造に対するモータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一実施例によるモータは、回転駆動力を発生させるコイルが巻線されるコアを備える固定部材と、上記固定部材に対して回転できるよう上記コイルに対面するマグネットを備える回転部材と、を含み、上記回転部材は、上記コイルに電源が印加されると、上記回転部材に発生する軸方向下側へのスラスト動圧によって下降して回転することができる。
【００１２】
本発明の一実施例によるモータの上記回転部材は、シャフトと上記シャフトの下側に結合されるスラストプレートとを含み、上記固定部材は、上記シャフトを支持するスリーブと上記コアが結合されるベースとを含み、上記スラストプレートと上記スリーブは、上記回転部材の停止時の接触状態を維持することができる。
【００１３】
本発明の一実施例によるモータの上記マグネットは、上記コアとの関係において、上記回転部材の重量より大きく形成される軸方向上側への磁気的引力によって、上記回転部材の停止時における上記スラストプレートと上記スリーブの接触状態を維持することができる。
【００１４】
本発明の一実施例によるモータの上記マグネットの中心は、上記コアの中心より軸方向下側に配置されることができる。
【００１５】
本発明の一実施例によるモータの上記回転部材は、シャフトと上記シャフトの下側に結合されるスラストプレートとを含み、上記固定部材は、上記シャフトを支持するスリーブと上記コアが結合されるベースとを含み、上記回転部材は、上記スラストプレートと上記スリーブとの隙間に充填されるオイルにより上記スラストプレートに作用する軸方向下側へのスラスト動圧によって下降して回転することができる。
【００１６】
本発明の一実施例によるモータの上記スラストプレートに作用するスラスト動圧は、上記スラストプレートの上面、または上記スラストプレートの上面と対応する上記スリーブの底面のうち少なくとも一方に形成されるスラスト動圧部によって形成されることができる。
【００１７】
本発明の一実施例によるモータの上記スラスト動圧部は、上記スラストプレートと上記スリーブとの隙間に充填される上記オイルを半径方向内側にポンピングすることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によるモータによると、回転部材が過度に下降して回転することを別途の部材を設けることなく防止することができ、かつ上記回転部材が軸中心から偏心して回転することを防止できる。
【００１９】
また、固定部材であるベースの剛性を向上させることで、モータの駆動が安定となり、さらにモータの寿命が極大化される。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施例によるモータを示した概略断面図である。
【図２】本発明の一実施例によるモータの停止状態を示した概略断面図である。
【図３】本発明の一実施例によるモータに提供されるコアとマグネットの位置関係を示した概略断面図である。
【図４】本発明の一実施例によるモータの回転状態を示した概略断面図である。
【図５】本発明の一実施例によるモータに提供されるスリーブを切開して示した概略底面斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下では図面を参照し本発明の具体的な実施例を詳細に説明する。但し、本発明の思想は提示される実施例に限らず、本発明の思想を理解する当業者は同一思想の範囲内で他の構成要素の追加、変更、削除などを通して退歩的な他の発明や本発明の思想の範囲内に含まれる他の実施例を容易に提案することができ、これも本願発明の思想の範囲内に含まれる。
【００２２】
また、各実施例の図面に示す同一または類似する思想の範囲内で機能が同一の構成要素は同一または類似する参照符号を用いて説明する。
【００２３】
図１は、本発明の一実施例によるモータを示した概略断面図である。
【００２４】
図１を参照すると、本発明の一実施例によるモータ３００は、スリーブ１１０及びベース１２０を含む固定部材１００と、上記固定部材１００に対して下降して回転可能な回転部材２００とを含むことができる。
【００２５】
上記固定部材１００は、シャフト２１０を支持するスリーブ１１０と、コイル１３０が巻線されるコア１４０が結合されるベース１２０とを含むことができ、下降して回転する回転部材２００以外の構成要素を全て含むことができる。
【００２６】
スリーブ１１０は、回転部材２００の一構成であるシャフト２１０を支持する構成要素であり、上記シャフト２１０の上端が軸方向上側に突出するように上記シャフト２１０を支持することができ、ＣｕまたはＡｌを鍛造するか、または、Ｃｕ−Ｆｅ系合金粉末またはＳＵＳ系粉末を焼結することで形成されることができる。
【００２７】
上記スリーブ１１０は、シャフト２１０が挿入されて上記シャフト２１０と微細な隙間を有する軸孔を備えることができ、上記微細な隙間にはオイルＯが充電され、上記オイルＯによるラジアル動圧によって上記シャフト２１０を安定的に支持することができる。
【００２８】
このとき、上記オイルＯによるラジアル動圧は、スリーブ１１０の内周面に凹溝状に形成されるラジアル動圧部１１４によって発生することができ、上記ラジアル動圧部１１４はヘリングボーン状、スパイラル状または、ねじ山状のいずれかであってもよい。
【００２９】
但し、上記ラジアル動圧部１１４は、上述したように、スリーブ１１０の内周面に限定されず、回転部材２００であるシャフト２１０の外周面に形成されてもよく、その個数も自由に設定可能である。
【００３０】
また、上記スリーブ１１０の底面には、後述するスラストプレート２２０との隙間に充填されるオイルＯを半径方向内側にポンピングさせて、回転部材２００である上記スラストプレート２２０に軸方向下側へのスラスト動圧ＴＰを発生させるスラスト動圧部１１６（図５を参照）が形成されてもよい。
【００３１】
上記スラスト動圧部１１６は、上記ラジアル動圧部１１４と同様に、ヘリングボーン状、スパイラル状または、ねじ山状のいずれかであってもよい。
【００３２】
但し、上記スラスト動圧部１１６は、上記スリーブ１１０の底面に限定されず、回転部材２００であるスラストプレート２２０の上面に形成されてもよい。
【００３３】
ここで、上記スリーブ１１０の軸方向下部には隙間を維持した状態で上記スリーブ１１０と結合し、上記隙間にはオイルＯを収容するベースカバー１５０が結合されてもよい。
【００３４】
上記ベースカバー１５０は、上記スリーブ１１０との隙間にオイルＯを収容し、それ自体で上記シャフト２１０の下面を支持する軸受としての機能を行うことができる。
【００３５】
また、上記オイルＯは、上記シャフト２１０と上記スリーブ１１０との隙間、後述するハブ２３０と上記スリーブ１１０との隙間、及び上記ベースカバー１５０と上記シャフト２１０及び後述するスラストプレート２２０との隙間に連続的に充填され、全体的にフルフィル（ＦＵＬＬ−ＦＩＬＬ）構造を形成してもよい。
【００３６】
ベース１２０は、スリーブ１１０と結合して回転部材２００の回転を支持する構成要素であり、コイル１３０が巻線されるコア１４０が結合されてもよい。
【００３７】
即ち、上記ベース１２０は、本発明によるモータ３００の軸系であるシャフト２１０を支持するスリーブ１１０が結合されるよう挿入孔が形成される固定部材１００であってもよく、電源の印加時に一定の大きさの電磁気力を発生させるコイル１３０が巻線されるコア１４０が結合されてもよい。
【００３８】
上記ベース１２０と上記スリーブ１１０及び上記コア１４０の結合方式は、接着剤によるボンディング、溶接及び圧入のいずれかの方法が使用される。
【００３９】
ここで、上記ベース１２０に結合される上記コア１４０の中心Ｃ１は、ハブ２３０に結合されるマグネット２４０の中心Ｃ２より軸方向上側に配置されることができ、これにより、ハブ２３０は、上記マグネット２４０の中心Ｃ２が上記コア１４０の中心Ｃ１に一致しようとする磁気的引力によって軸方向上側に向かう力Ｆが発生するようになる。
【００４０】
上記力Ｆは、本発明によるモータ３００が停止状態の場合、シャフト２１０に結合されるスラストプレート２２０とスリーブ１１０が接触状態を維持させることができ、これによって、回転部材２００が下降して回転するようになる。
【００４１】
これについては、図２から図５を参照して詳細に後述する。
【００４２】
回転部材２００は、シャフト２１０、ハブ２３０及びスラストプレート２２０を含むことができ、上記固定部材１００に対して下降して回転する全ての構成要素を含むことができる。
【００４３】
まず、シャフト２１０は、スリーブ１１０の軸孔に微細な隙間を有するように挿入されて上記スリーブ１１０の内部で回転することができ、上記シャフト２１０の上側にはハブ２３０が結合されることができる。
【００４４】
上記ハブ２３０は、ベース１２０を含む固定部材１００に対して回転可能に備えられる回転構造物であり、コイル１３０が巻線されるコア１４０と所定の間隔を隔てて互いに対応する環状のマグネット２４０を内周面に備えることができる。
【００４５】
ここで、上記ハブ２３０の構造について具体的に説明すると、上記ハブ２３０は、シャフト２１０の上端に固定させる第１円筒状壁部２３１と、上記第１円筒状壁部２３１の端部から半径方向外側に延設される円板部２３２と、上記円板部２３２の半径方向外側端部から下向きに突出する第２円筒状壁部２３３とを含むことができ、上記第２円筒状壁部２３３の内周面には上記マグネット２４０が結合されることができる。
【００４６】
上記マグネット２４０の中心Ｃ２は、コイル１３０が巻線されるコア１４０の中心Ｃ１より軸方向下側に位置することができ、このような構造により、上記ハブ２３０には軸方向上側に向かう力Ｆが発生することができる。
【００４７】
これについては、図２から図５を参照して後述する。
【００４８】
スラストプレート２２０は、シャフト２１０の下側に結合され、回転部材２００が下降して回転されるようにする。
【００４９】
上記スラストプレート２２０は、上記シャフト２１０と接着剤によるボンディング、溶接または圧入などによって結合されてもよく、別途の部材ではなく上記シャフト２１０と一体に形成されてもよい。
【００５０】
ここで、上記スラストプレート２２０は、停止時にスリーブ１１０の底面と接触状態を維持することができ、接触状態を維持する力は、上述したコア１４０の中心Ｃ１とハブ２３０に結合されたマグネット２４０の中心Ｃ２との高さの差Ｇ（図３を参照）によって発生することができる。
【００５１】
即ち、ハブ２３０に結合されたマグネット２４０の中心Ｃ２がコア１４０の中心Ｃ１より下側に配置されるため、上記ハブ２３０にはマグネット２４０とコア２４０の磁気的引力によって軸方向上側に向かう力Ｆが常に発生することができる。
【００５２】
したがって、本発明によるモータ３００の停止時における上記スラストプレート２２０とスリーブ１１０は接触状態を維持することができ、軸方向上側に向かう磁気的引力による力Ｆはシャフト２１０及びハブ２３０を含む回転部材２００全体の重量より大きく形成されなければならないことは明らかである。
【００５３】
また、上記スラストプレート２２０は、コイル１３０に電源が印加されると、スラスト動圧部１１６によって上記スラストプレート２２０とスリーブ１１０との間に充填されるオイルＯを半径方向内側にポンピングし、上記スラストプレート２２０を含む回転部材２００が下降して回転されるようにする。
【００５４】
ここで、スラスト動圧部１１６は、図１に示されたように、スリーブ１１０の底面に形成されてもよいが、これに限定されず、スラストプレート２２０の上面に形成されてもよい。
【００５５】
即ち、本発明によるモータ３００の回転部材２００の回転のためにコイル１３０に電源が印加されると、スラストプレート２２０を含む回転部材２００が回転するようになる。
【００５６】
このとき、スラストプレート２２０とスリーブ１１０の間に充填されるオイルＯは、上記スラストプレート２２０の上面及びスリーブ１１０の底面のうち少なくとも一方に形成されたスラスト動圧部１１６によって半径方向内側にポンピングされ、結局、上記スラストプレート２２０には軸方向下側に向かうスラスト動圧ＴＰが提供されるようになる。
【００５７】
したがって、シャフト２１０、スラストプレート２２０及びハブ２３０を含む回転部材２００は、コイル１３０に電源が印加されると、上記スラストプレート２２０に作用する軸方向下側に向かう力であるスラスト動圧ＴＰによって下降して回転できるようになる。
【００５８】
ここで、本発明によるモータ３００の回転時、コア１３０とマグネット２４０の中心Ｃ１、Ｃ２の位置差Ｇ（図３を参照）によって軸方向上側に発生する力Ｆは、回転部材２００が過度に下降して回転することを防止する機能をすることができる。
【００５９】
図２は、本発明の一実施例によるモータの停止状態を示した概略断面図であり、図３は、本発明の一実施例によるモータに提供されるコアとマグネットの位置関係を示した概略断面図である。
【００６０】
図２及び図３を参照すると、本発明の一実施例によるモータ３００は、停止時に回転部材２００であるスラストプレート２２０の上面と固定部材１００であるスリーブ１１０の底面とは接触状態を維持することができる。
【００６１】
ここで、上記スラストプレート２２０とスリーブ１１０の接触状態を維持する力は、ベース１２０に結合されたコア１４０の中心Ｃ１とハブ２３０に結合されたマグネット２４０の中心Ｃ２との高さの差Ｇによって形成されることができる。
【００６２】
即ち、マグネット２４０の中心Ｃ２はコア１４０の中心Ｃ１より下側に配置され、本発明によるモータ３００の駆動時または停止時に常に軸方向上側に向かう力Ｆが発生することができ、上記力Ｆは回転部材２００の重量より大きく形成されることができる。
【００６３】
ここで、上記回転部材２００の重量は、シャフト２１０、スラストプレート２２０、ハブ２３０及びディスク（図示せず）と上記ディスク（図示せず）を固定させるためのクランプ（図示せず）といった回転する全ての構成要素を含む概念であることができ、上記コア１４０と上記マグネット２４０との間の磁気的引力の大きさは上記コア１４０の中心Ｃ１と上記マグネット２４０の中心Ｃ２との距離に比例するようになる。
【００６４】
したがって、本発明によるモータ３００が停止状態の場合は、スラストプレート２２０の上面とスリーブ１１０の底面が接触状態を維持するようになり、スリーブ１１０の上面とハブ２３０の底面との隙間は回転時に比べて大きな隙間を形成するようになる。
【００６５】
また、上記マグネット２４０の中心Ｃ２と上記コア１４０の中心Ｃ１との高さの差Ｇによって、本発明によるモータ３００が回転する場合でも磁気的引力が継続的に作用することができ、上記磁気的引力による上記ハブ２３０の軸方向上側への力Ｆは回転部材２００の過度な下降を防止することができる。
【００６６】
一般的に、ハードディスクドライブに提供されるモータは、回転部材が軸方向上側に浮上して回転し、その場合、過度な浮上を防止するために、ベースに別途の部材であるプリングプレートを結合するようになる。
【００６７】
このようなプリングプレートは、別途の部材で形成されるため、モータのコスト上昇を招く原因となり、プリングプレートをベースに結合する場合、ベースに結合部分を形成しなければならないため、ベースの剛性にも悪影響を及ぼすようになった。
【００６８】
しかし、本発明によるモータ３００は、シャフト２１０を含む回転部材２００の回転を、浮上ではなく下降して回転する構造を採択しており、過度に下降して回転することを防止するためにプリングプレートのような別途の部材を必要としない。
【００６９】
即ち、回転部材２００の過度な下降は、コア１４０の中心Ｃ１とマグネット２４０の中心Ｃ２の位置を調節するだけでこれらを解決しているため、生産コスト及びベース１２０の剛性にも優れた効果がある。
【００７０】
図４は、本発明の一実施例によるモータの回転状態を示した概略断面図であり、図５は、本発明の一実施例によるモータに提供されるスリーブを切開して示した概略底面斜視図である。
【００７１】
図４及び図５を参照すると、本発明の一実施例によるモータ３００は、回転部材２００が下降して回転することができる。
【００７２】
上記回転部材２００の回転のために外部からコイル１３０に電源が印加されると、コイル１３０とマグネット２４０との電磁気的相互作用によってハブ２３０が回転するようになり、これによって、ハブ２３０に結合されたシャフト２１０及びスラストプレート２２０も回転するようになる。
【００７３】
この場合、スラストプレート２２０の上面とスリーブ１１０の底面との間に充填されるオイルＯは、スラスト動圧部１１６によって半径方向内側にポンピングされることがある。
【００７４】
ここで、スラスト動圧部１１６は、図５に示されたように、スリーブ１１０の底面に形成されてもよいが、これに限定されず、スラストプレート２２０の上面に形成されてもよい。
【００７５】
また、上記スラスト動圧部１１６は、スリーブ１１０の底面とスラストプレート２２０の上面に同時に形成されてもよく、上記スラスト動圧部１１６の形成位置及び個数はスラスト動圧ＴＰの大きさに応じて設計者の意図に従って様々な変形が可能である。
【００７６】
ここで、本発明によるモータ３００の回転部材２００が下降して回転する原理について詳細に説明すると、シャフト２１０及びスリーブ１１０の少なくとも一方に形成されるラジアル動圧部１１４によって、上記シャフト２１０は、ラジアル動圧の提供と同時に、スラストプレート２２０は軸方向下側に向かう力を受けるようになる。
【００７７】
また、スラストプレート２２０とスリーブ１１０との間に充填されるオイルＯがスラスト動圧部１１６によって半径方向内側にポンピングされ、結局、スラストプレート２２０には軸方向下側に向かうスラスト動圧ＴＰが発生するようになる。
【００７８】
これにより、スラストプレート２２０の上面はスリーブ１１０の底面から離隔して回転し、結局、回転部材２００が下降して回転するようになる。
【００７９】
このとき、上記回転部材２００の過度な下降は、上述したように、コア１３０の中心Ｃ１とマグネット２４０の中心Ｃ２との位置関係、即ち、上記マグネット２４０の中心Ｃ２が上記コア１３０の中心Ｃ１より低く配置される構造にすることで解決することができる。
【００８０】
また、上記マグネット２４０の中心Ｃ２が上記コア１４０の中心Ｃ１より低く配置され、軸方向上側に向かう力Ｆが上記マグネット２４０に全体的に作用するため、固定部材１００が回転部材２００をより安定して支持できるようになる。
【００８１】
したがって、上記回転部材２００が軸中心から偏心して回転することを防止し、安定的なモータ３００の駆動が可能となる。
【００８２】
以上の実施例により、回転部材２００が下降して回転する新規な軸系構造及びマグネット２４０の中心Ｃ２とコア１４０の中心Ｃ１との位置構造により、回転部材２００が過度に下降して回転することを別途の部材を設けることなく防止できる。なお、文中においては、図面に表されている実施例に合わせて、相対的に固定部材が配置される側を「下」と表現し、相対的に回転部材が配置される側を「上」と表現している。したがって、文中において「上」及び「下」を含む語句で表現されている事項は、必ずしも天地方向の「上」及び「下」でなくてはならないわけではない。
【００８３】
また、上記回転部材２００が軸中心から偏心して回転することを防止すると共に、同時にベース１２０の剛性を向上させることで、より安定的な駆動が可能となる。
【００８４】
上述では本発明による実施例を基準に本発明の構成と特徴について説明したが、本発明はこれに限らず、本発明の思想と範囲内で多様な変更又は変形が可能であることは本発明が属する技術分野の当業者には自明であり、これも添付された特許請求の範囲に属する。
【符号の説明】
【００８５】
１００：固定部材
１１０：スリーブ
１１４：ラジアル動圧部
１１６：スラスト動圧部
１２０：ベース
１３０：コイル
１４０：コア
２００：回転部材
２１０：シャフト
２２０：スラストプレート
２３０：ハブ
３００：モータ
ＴＰ：スラスト動圧
Ｃ１：コアの中心
Ｃ２：マグネットの中心
Ｇ：コア中心とマグネット中心との高さの差
Ｆ：ハブが軸方向上側に作用する力
【技術分野】
【０００１】
本発明はモータに関し、さらに詳しくは、記録ディスクを回転させる記録ディスク駆動装置に適用されることができるモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
情報保存装置の一つであるハードディスクドライブ（ＨＤＤ；Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）は、記録再生ヘッド（ｒｅａｄ／ｗｒｉｔｅ ｈｅａｄ）を使用してディスクに保存されたデータを再生、またはディスクにデータを記録する装置である。
【０００３】
このようなハードディスクドライブは、ディスクを駆動させるためのディスク駆動装置が必要であり、上記ディスク駆動装置には小型のモータが使用される。
【０００４】
これら小型のモータには流体動圧軸受アセンブリーが利用されており、上記流体動圧軸受アセンブリーの回転部材の一つであるシャフトと固定部材の一つであるスリーブとの間にはオイルが介在し、上記オイルから発生する流体圧力によってシャフトを支持するようになる。
【０００５】
このような従来の小型モータは、回転部材を回転させるために所定の浮上力を必要とするが、この場合、回転部材の回転に必要な浮上力以上の力が発生し過浮上することを防止するために、マグネットと対応する領域にプリングプレートを結合して浮上力を抑制していた。
【０００６】
しかしながら、工程の特性上、シャフトを中心に一定のプリング力を提供するには限界があるため、回転部材が固定部材から偏心して回転する現象を完全に解決することはできなかった。
【０００７】
また、回転部材の過浮上を防止するために提供されるプリングプレートは、外部からの衝撃などでベースから離脱することがあり、モータの性能に致命的な問題を起こした。
【０００８】
さらに、プリングプレートの結合によってベースの厚さが減少し、ベースの剛性にも影響を与えるようになった。
【０００９】
上記の状況から、記録ディスク駆動装置のモータにおいて、回転部材の過浮上を抑制して性能及び寿命を向上させる新しい軸系構造についての研究が強く求められている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、別途の部材を設けることなく回転部材の過浮上を防止でき、固定部材の剛性を高めて性能及び寿命を向上させる新しい軸系構造に対するモータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一実施例によるモータは、回転駆動力を発生させるコイルが巻線されるコアを備える固定部材と、上記固定部材に対して回転できるよう上記コイルに対面するマグネットを備える回転部材と、を含み、上記回転部材は、上記コイルに電源が印加されると、上記回転部材に発生する軸方向下側へのスラスト動圧によって下降して回転することができる。
【００１２】
本発明の一実施例によるモータの上記回転部材は、シャフトと上記シャフトの下側に結合されるスラストプレートとを含み、上記固定部材は、上記シャフトを支持するスリーブと上記コアが結合されるベースとを含み、上記スラストプレートと上記スリーブは、上記回転部材の停止時の接触状態を維持することができる。
【００１３】
本発明の一実施例によるモータの上記マグネットは、上記コアとの関係において、上記回転部材の重量より大きく形成される軸方向上側への磁気的引力によって、上記回転部材の停止時における上記スラストプレートと上記スリーブの接触状態を維持することができる。
【００１４】
本発明の一実施例によるモータの上記マグネットの中心は、上記コアの中心より軸方向下側に配置されることができる。
【００１５】
本発明の一実施例によるモータの上記回転部材は、シャフトと上記シャフトの下側に結合されるスラストプレートとを含み、上記固定部材は、上記シャフトを支持するスリーブと上記コアが結合されるベースとを含み、上記回転部材は、上記スラストプレートと上記スリーブとの隙間に充填されるオイルにより上記スラストプレートに作用する軸方向下側へのスラスト動圧によって下降して回転することができる。
【００１６】
本発明の一実施例によるモータの上記スラストプレートに作用するスラスト動圧は、上記スラストプレートの上面、または上記スラストプレートの上面と対応する上記スリーブの底面のうち少なくとも一方に形成されるスラスト動圧部によって形成されることができる。
【００１７】
本発明の一実施例によるモータの上記スラスト動圧部は、上記スラストプレートと上記スリーブとの隙間に充填される上記オイルを半径方向内側にポンピングすることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によるモータによると、回転部材が過度に下降して回転することを別途の部材を設けることなく防止することができ、かつ上記回転部材が軸中心から偏心して回転することを防止できる。
【００１９】
また、固定部材であるベースの剛性を向上させることで、モータの駆動が安定となり、さらにモータの寿命が極大化される。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施例によるモータを示した概略断面図である。
【図２】本発明の一実施例によるモータの停止状態を示した概略断面図である。
【図３】本発明の一実施例によるモータに提供されるコアとマグネットの位置関係を示した概略断面図である。
【図４】本発明の一実施例によるモータの回転状態を示した概略断面図である。
【図５】本発明の一実施例によるモータに提供されるスリーブを切開して示した概略底面斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下では図面を参照し本発明の具体的な実施例を詳細に説明する。但し、本発明の思想は提示される実施例に限らず、本発明の思想を理解する当業者は同一思想の範囲内で他の構成要素の追加、変更、削除などを通して退歩的な他の発明や本発明の思想の範囲内に含まれる他の実施例を容易に提案することができ、これも本願発明の思想の範囲内に含まれる。
【００２２】
また、各実施例の図面に示す同一または類似する思想の範囲内で機能が同一の構成要素は同一または類似する参照符号を用いて説明する。
【００２３】
図１は、本発明の一実施例によるモータを示した概略断面図である。
【００２４】
図１を参照すると、本発明の一実施例によるモータ３００は、スリーブ１１０及びベース１２０を含む固定部材１００と、上記固定部材１００に対して下降して回転可能な回転部材２００とを含むことができる。
【００２５】
上記固定部材１００は、シャフト２１０を支持するスリーブ１１０と、コイル１３０が巻線されるコア１４０が結合されるベース１２０とを含むことができ、下降して回転する回転部材２００以外の構成要素を全て含むことができる。
【００２６】
スリーブ１１０は、回転部材２００の一構成であるシャフト２１０を支持する構成要素であり、上記シャフト２１０の上端が軸方向上側に突出するように上記シャフト２１０を支持することができ、ＣｕまたはＡｌを鍛造するか、または、Ｃｕ−Ｆｅ系合金粉末またはＳＵＳ系粉末を焼結することで形成されることができる。
【００２７】
上記スリーブ１１０は、シャフト２１０が挿入されて上記シャフト２１０と微細な隙間を有する軸孔を備えることができ、上記微細な隙間にはオイルＯが充電され、上記オイルＯによるラジアル動圧によって上記シャフト２１０を安定的に支持することができる。
【００２８】
このとき、上記オイルＯによるラジアル動圧は、スリーブ１１０の内周面に凹溝状に形成されるラジアル動圧部１１４によって発生することができ、上記ラジアル動圧部１１４はヘリングボーン状、スパイラル状または、ねじ山状のいずれかであってもよい。
【００２９】
但し、上記ラジアル動圧部１１４は、上述したように、スリーブ１１０の内周面に限定されず、回転部材２００であるシャフト２１０の外周面に形成されてもよく、その個数も自由に設定可能である。
【００３０】
また、上記スリーブ１１０の底面には、後述するスラストプレート２２０との隙間に充填されるオイルＯを半径方向内側にポンピングさせて、回転部材２００である上記スラストプレート２２０に軸方向下側へのスラスト動圧ＴＰを発生させるスラスト動圧部１１６（図５を参照）が形成されてもよい。
【００３１】
上記スラスト動圧部１１６は、上記ラジアル動圧部１１４と同様に、ヘリングボーン状、スパイラル状または、ねじ山状のいずれかであってもよい。
【００３２】
但し、上記スラスト動圧部１１６は、上記スリーブ１１０の底面に限定されず、回転部材２００であるスラストプレート２２０の上面に形成されてもよい。
【００３３】
ここで、上記スリーブ１１０の軸方向下部には隙間を維持した状態で上記スリーブ１１０と結合し、上記隙間にはオイルＯを収容するベースカバー１５０が結合されてもよい。
【００３４】
上記ベースカバー１５０は、上記スリーブ１１０との隙間にオイルＯを収容し、それ自体で上記シャフト２１０の下面を支持する軸受としての機能を行うことができる。
【００３５】
また、上記オイルＯは、上記シャフト２１０と上記スリーブ１１０との隙間、後述するハブ２３０と上記スリーブ１１０との隙間、及び上記ベースカバー１５０と上記シャフト２１０及び後述するスラストプレート２２０との隙間に連続的に充填され、全体的にフルフィル（ＦＵＬＬ−ＦＩＬＬ）構造を形成してもよい。
【００３６】
ベース１２０は、スリーブ１１０と結合して回転部材２００の回転を支持する構成要素であり、コイル１３０が巻線されるコア１４０が結合されてもよい。
【００３７】
即ち、上記ベース１２０は、本発明によるモータ３００の軸系であるシャフト２１０を支持するスリーブ１１０が結合されるよう挿入孔が形成される固定部材１００であってもよく、電源の印加時に一定の大きさの電磁気力を発生させるコイル１３０が巻線されるコア１４０が結合されてもよい。
【００３８】
上記ベース１２０と上記スリーブ１１０及び上記コア１４０の結合方式は、接着剤によるボンディング、溶接及び圧入のいずれかの方法が使用される。
【００３９】
ここで、上記ベース１２０に結合される上記コア１４０の中心Ｃ１は、ハブ２３０に結合されるマグネット２４０の中心Ｃ２より軸方向上側に配置されることができ、これにより、ハブ２３０は、上記マグネット２４０の中心Ｃ２が上記コア１４０の中心Ｃ１に一致しようとする磁気的引力によって軸方向上側に向かう力Ｆが発生するようになる。
【００４０】
上記力Ｆは、本発明によるモータ３００が停止状態の場合、シャフト２１０に結合されるスラストプレート２２０とスリーブ１１０が接触状態を維持させることができ、これによって、回転部材２００が下降して回転するようになる。
【００４１】
これについては、図２から図５を参照して詳細に後述する。
【００４２】
回転部材２００は、シャフト２１０、ハブ２３０及びスラストプレート２２０を含むことができ、上記固定部材１００に対して下降して回転する全ての構成要素を含むことができる。
【００４３】
まず、シャフト２１０は、スリーブ１１０の軸孔に微細な隙間を有するように挿入されて上記スリーブ１１０の内部で回転することができ、上記シャフト２１０の上側にはハブ２３０が結合されることができる。
【００４４】
上記ハブ２３０は、ベース１２０を含む固定部材１００に対して回転可能に備えられる回転構造物であり、コイル１３０が巻線されるコア１４０と所定の間隔を隔てて互いに対応する環状のマグネット２４０を内周面に備えることができる。
【００４５】
ここで、上記ハブ２３０の構造について具体的に説明すると、上記ハブ２３０は、シャフト２１０の上端に固定させる第１円筒状壁部２３１と、上記第１円筒状壁部２３１の端部から半径方向外側に延設される円板部２３２と、上記円板部２３２の半径方向外側端部から下向きに突出する第２円筒状壁部２３３とを含むことができ、上記第２円筒状壁部２３３の内周面には上記マグネット２４０が結合されることができる。
【００４６】
上記マグネット２４０の中心Ｃ２は、コイル１３０が巻線されるコア１４０の中心Ｃ１より軸方向下側に位置することができ、このような構造により、上記ハブ２３０には軸方向上側に向かう力Ｆが発生することができる。
【００４７】
これについては、図２から図５を参照して後述する。
【００４８】
スラストプレート２２０は、シャフト２１０の下側に結合され、回転部材２００が下降して回転されるようにする。
【００４９】
上記スラストプレート２２０は、上記シャフト２１０と接着剤によるボンディング、溶接または圧入などによって結合されてもよく、別途の部材ではなく上記シャフト２１０と一体に形成されてもよい。
【００５０】
ここで、上記スラストプレート２２０は、停止時にスリーブ１１０の底面と接触状態を維持することができ、接触状態を維持する力は、上述したコア１４０の中心Ｃ１とハブ２３０に結合されたマグネット２４０の中心Ｃ２との高さの差Ｇ（図３を参照）によって発生することができる。
【００５１】
即ち、ハブ２３０に結合されたマグネット２４０の中心Ｃ２がコア１４０の中心Ｃ１より下側に配置されるため、上記ハブ２３０にはマグネット２４０とコア２４０の磁気的引力によって軸方向上側に向かう力Ｆが常に発生することができる。
【００５２】
したがって、本発明によるモータ３００の停止時における上記スラストプレート２２０とスリーブ１１０は接触状態を維持することができ、軸方向上側に向かう磁気的引力による力Ｆはシャフト２１０及びハブ２３０を含む回転部材２００全体の重量より大きく形成されなければならないことは明らかである。
【００５３】
また、上記スラストプレート２２０は、コイル１３０に電源が印加されると、スラスト動圧部１１６によって上記スラストプレート２２０とスリーブ１１０との間に充填されるオイルＯを半径方向内側にポンピングし、上記スラストプレート２２０を含む回転部材２００が下降して回転されるようにする。
【００５４】
ここで、スラスト動圧部１１６は、図１に示されたように、スリーブ１１０の底面に形成されてもよいが、これに限定されず、スラストプレート２２０の上面に形成されてもよい。
【００５５】
即ち、本発明によるモータ３００の回転部材２００の回転のためにコイル１３０に電源が印加されると、スラストプレート２２０を含む回転部材２００が回転するようになる。
【００５６】
このとき、スラストプレート２２０とスリーブ１１０の間に充填されるオイルＯは、上記スラストプレート２２０の上面及びスリーブ１１０の底面のうち少なくとも一方に形成されたスラスト動圧部１１６によって半径方向内側にポンピングされ、結局、上記スラストプレート２２０には軸方向下側に向かうスラスト動圧ＴＰが提供されるようになる。
【００５７】
したがって、シャフト２１０、スラストプレート２２０及びハブ２３０を含む回転部材２００は、コイル１３０に電源が印加されると、上記スラストプレート２２０に作用する軸方向下側に向かう力であるスラスト動圧ＴＰによって下降して回転できるようになる。
【００５８】
ここで、本発明によるモータ３００の回転時、コア１３０とマグネット２４０の中心Ｃ１、Ｃ２の位置差Ｇ（図３を参照）によって軸方向上側に発生する力Ｆは、回転部材２００が過度に下降して回転することを防止する機能をすることができる。
【００５９】
図２は、本発明の一実施例によるモータの停止状態を示した概略断面図であり、図３は、本発明の一実施例によるモータに提供されるコアとマグネットの位置関係を示した概略断面図である。
【００６０】
図２及び図３を参照すると、本発明の一実施例によるモータ３００は、停止時に回転部材２００であるスラストプレート２２０の上面と固定部材１００であるスリーブ１１０の底面とは接触状態を維持することができる。
【００６１】
ここで、上記スラストプレート２２０とスリーブ１１０の接触状態を維持する力は、ベース１２０に結合されたコア１４０の中心Ｃ１とハブ２３０に結合されたマグネット２４０の中心Ｃ２との高さの差Ｇによって形成されることができる。
【００６２】
即ち、マグネット２４０の中心Ｃ２はコア１４０の中心Ｃ１より下側に配置され、本発明によるモータ３００の駆動時または停止時に常に軸方向上側に向かう力Ｆが発生することができ、上記力Ｆは回転部材２００の重量より大きく形成されることができる。
【００６３】
ここで、上記回転部材２００の重量は、シャフト２１０、スラストプレート２２０、ハブ２３０及びディスク（図示せず）と上記ディスク（図示せず）を固定させるためのクランプ（図示せず）といった回転する全ての構成要素を含む概念であることができ、上記コア１４０と上記マグネット２４０との間の磁気的引力の大きさは上記コア１４０の中心Ｃ１と上記マグネット２４０の中心Ｃ２との距離に比例するようになる。
【００６４】
したがって、本発明によるモータ３００が停止状態の場合は、スラストプレート２２０の上面とスリーブ１１０の底面が接触状態を維持するようになり、スリーブ１１０の上面とハブ２３０の底面との隙間は回転時に比べて大きな隙間を形成するようになる。
【００６５】
また、上記マグネット２４０の中心Ｃ２と上記コア１４０の中心Ｃ１との高さの差Ｇによって、本発明によるモータ３００が回転する場合でも磁気的引力が継続的に作用することができ、上記磁気的引力による上記ハブ２３０の軸方向上側への力Ｆは回転部材２００の過度な下降を防止することができる。
【００６６】
一般的に、ハードディスクドライブに提供されるモータは、回転部材が軸方向上側に浮上して回転し、その場合、過度な浮上を防止するために、ベースに別途の部材であるプリングプレートを結合するようになる。
【００６７】
このようなプリングプレートは、別途の部材で形成されるため、モータのコスト上昇を招く原因となり、プリングプレートをベースに結合する場合、ベースに結合部分を形成しなければならないため、ベースの剛性にも悪影響を及ぼすようになった。
【００６８】
しかし、本発明によるモータ３００は、シャフト２１０を含む回転部材２００の回転を、浮上ではなく下降して回転する構造を採択しており、過度に下降して回転することを防止するためにプリングプレートのような別途の部材を必要としない。
【００６９】
即ち、回転部材２００の過度な下降は、コア１４０の中心Ｃ１とマグネット２４０の中心Ｃ２の位置を調節するだけでこれらを解決しているため、生産コスト及びベース１２０の剛性にも優れた効果がある。
【００７０】
図４は、本発明の一実施例によるモータの回転状態を示した概略断面図であり、図５は、本発明の一実施例によるモータに提供されるスリーブを切開して示した概略底面斜視図である。
【００７１】
図４及び図５を参照すると、本発明の一実施例によるモータ３００は、回転部材２００が下降して回転することができる。
【００７２】
上記回転部材２００の回転のために外部からコイル１３０に電源が印加されると、コイル１３０とマグネット２４０との電磁気的相互作用によってハブ２３０が回転するようになり、これによって、ハブ２３０に結合されたシャフト２１０及びスラストプレート２２０も回転するようになる。
【００７３】
この場合、スラストプレート２２０の上面とスリーブ１１０の底面との間に充填されるオイルＯは、スラスト動圧部１１６によって半径方向内側にポンピングされることがある。
【００７４】
ここで、スラスト動圧部１１６は、図５に示されたように、スリーブ１１０の底面に形成されてもよいが、これに限定されず、スラストプレート２２０の上面に形成されてもよい。
【００７５】
また、上記スラスト動圧部１１６は、スリーブ１１０の底面とスラストプレート２２０の上面に同時に形成されてもよく、上記スラスト動圧部１１６の形成位置及び個数はスラスト動圧ＴＰの大きさに応じて設計者の意図に従って様々な変形が可能である。
【００７６】
ここで、本発明によるモータ３００の回転部材２００が下降して回転する原理について詳細に説明すると、シャフト２１０及びスリーブ１１０の少なくとも一方に形成されるラジアル動圧部１１４によって、上記シャフト２１０は、ラジアル動圧の提供と同時に、スラストプレート２２０は軸方向下側に向かう力を受けるようになる。
【００７７】
また、スラストプレート２２０とスリーブ１１０との間に充填されるオイルＯがスラスト動圧部１１６によって半径方向内側にポンピングされ、結局、スラストプレート２２０には軸方向下側に向かうスラスト動圧ＴＰが発生するようになる。
【００７８】
これにより、スラストプレート２２０の上面はスリーブ１１０の底面から離隔して回転し、結局、回転部材２００が下降して回転するようになる。
【００７９】
このとき、上記回転部材２００の過度な下降は、上述したように、コア１３０の中心Ｃ１とマグネット２４０の中心Ｃ２との位置関係、即ち、上記マグネット２４０の中心Ｃ２が上記コア１３０の中心Ｃ１より低く配置される構造にすることで解決することができる。
【００８０】
また、上記マグネット２４０の中心Ｃ２が上記コア１４０の中心Ｃ１より低く配置され、軸方向上側に向かう力Ｆが上記マグネット２４０に全体的に作用するため、固定部材１００が回転部材２００をより安定して支持できるようになる。
【００８１】
したがって、上記回転部材２００が軸中心から偏心して回転することを防止し、安定的なモータ３００の駆動が可能となる。
【００８２】
以上の実施例により、回転部材２００が下降して回転する新規な軸系構造及びマグネット２４０の中心Ｃ２とコア１４０の中心Ｃ１との位置構造により、回転部材２００が過度に下降して回転することを別途の部材を設けることなく防止できる。なお、文中においては、図面に表されている実施例に合わせて、相対的に固定部材が配置される側を「下」と表現し、相対的に回転部材が配置される側を「上」と表現している。したがって、文中において「上」及び「下」を含む語句で表現されている事項は、必ずしも天地方向の「上」及び「下」でなくてはならないわけではない。
【００８３】
また、上記回転部材２００が軸中心から偏心して回転することを防止すると共に、同時にベース１２０の剛性を向上させることで、より安定的な駆動が可能となる。
【００８４】
上述では本発明による実施例を基準に本発明の構成と特徴について説明したが、本発明はこれに限らず、本発明の思想と範囲内で多様な変更又は変形が可能であることは本発明が属する技術分野の当業者には自明であり、これも添付された特許請求の範囲に属する。
【符号の説明】
【００８５】
１００：固定部材
１１０：スリーブ
１１４：ラジアル動圧部
１１６：スラスト動圧部
１２０：ベース
１３０：コイル
１４０：コア
２００：回転部材
２１０：シャフト
２２０：スラストプレート
２３０：ハブ
３００：モータ
ＴＰ：スラスト動圧
Ｃ１：コアの中心
Ｃ２：マグネットの中心
Ｇ：コア中心とマグネット中心との高さの差
Ｆ：ハブが軸方向上側に作用する力
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転駆動力を発生させるコイルが巻線されるコアを備える固定部材と、
前記固定部材に対して回転できるよう前記コイルに対面するマグネットを備える回転部材と
を含み、
前記コイルに電源電圧が印加されると、前記回転部材には回転軸方向下側へ向かうスラスト動圧が発生し、前記回転部材は前記スラスト動圧によって下降して回転する、モータ。
【請求項２】
前記回転部材は、シャフトと前記シャフトの下側に結合されるスラストプレートとを含み、前記固定部材は、前記シャフトを支持するスリーブと前記コアが結合されるベースとを含み、
前記スラストプレートと前記スリーブは、前記回転部材の停止時の接触状態を維持する請求項１に記載のモータ。
【請求項３】
前記マグネットは、前記コアとの関係において、前記回転部材の重量より大きく形成される回転軸方向上側への磁気的引力によって、前記回転部材の停止時における前記スラストプレートと前記スリーブの接触状態を維持する請求項２に記載のモータ。
【請求項４】
前記マグネットの中心は、前記コアの中心より回転軸方向下側に配置される請求項１から請求項３の何れか一項に記載のモータ。
【請求項５】
前記回転部材は、シャフトと前記シャフトの下側に結合されるスラストプレートとを含み、前記固定部材は、前記シャフトを支持するスリーブと前記コアが結合されるベースとを含み、
前記回転部材は、前記スラストプレートと前記スリーブとの隙間に充填されるオイルにより前記スラストプレートに作用する回転軸方向下側へのスラスト動圧によって下降して回転する請求項１に記載のモータ。
【請求項６】
前記スラストプレートに作用するスラスト動圧は、前記スラストプレートの上面または前記スラストプレートの上面と対応する前記スリーブの底面のうち少なくとも一方に形成されるスラスト動圧部によって形成される請求項５に記載のモータ。
【請求項７】
前記スラスト動圧部は、前記スラストプレートと前記スリーブとの隙間に充填される前記オイルを回転半径方向内側にポンピングする請求項６に記載のモータ。
【請求項１】
回転駆動力を発生させるコイルが巻線されるコアを備える固定部材と、
前記固定部材に対して回転できるよう前記コイルに対面するマグネットを備える回転部材と
を含み、
前記コイルに電源電圧が印加されると、前記回転部材には回転軸方向下側へ向かうスラスト動圧が発生し、前記回転部材は前記スラスト動圧によって下降して回転する、モータ。
【請求項２】
前記回転部材は、シャフトと前記シャフトの下側に結合されるスラストプレートとを含み、前記固定部材は、前記シャフトを支持するスリーブと前記コアが結合されるベースとを含み、
前記スラストプレートと前記スリーブは、前記回転部材の停止時の接触状態を維持する請求項１に記載のモータ。
【請求項３】
前記マグネットは、前記コアとの関係において、前記回転部材の重量より大きく形成される回転軸方向上側への磁気的引力によって、前記回転部材の停止時における前記スラストプレートと前記スリーブの接触状態を維持する請求項２に記載のモータ。
【請求項４】
前記マグネットの中心は、前記コアの中心より回転軸方向下側に配置される請求項１から請求項３の何れか一項に記載のモータ。
【請求項５】
前記回転部材は、シャフトと前記シャフトの下側に結合されるスラストプレートとを含み、前記固定部材は、前記シャフトを支持するスリーブと前記コアが結合されるベースとを含み、
前記回転部材は、前記スラストプレートと前記スリーブとの隙間に充填されるオイルにより前記スラストプレートに作用する回転軸方向下側へのスラスト動圧によって下降して回転する請求項１に記載のモータ。
【請求項６】
前記スラストプレートに作用するスラスト動圧は、前記スラストプレートの上面または前記スラストプレートの上面と対応する前記スリーブの底面のうち少なくとも一方に形成されるスラスト動圧部によって形成される請求項５に記載のモータ。
【請求項７】
前記スラスト動圧部は、前記スラストプレートと前記スリーブとの隙間に充填される前記オイルを回転半径方向内側にポンピングする請求項６に記載のモータ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−２５３９９７（Ｐ２０１２−２５３９９７Ａ）
【公開日】平成２４年１２月２０日（２０１２．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９３６８１（Ｐ２０１１−１９３６８１）
【出願日】平成２３年９月６日（２０１１．９．６）
【出願人】（５９４０２３７２２）サムソン エレクトロ−メカニックス カンパニーリミテッド． (1,585)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月２０日（２０１２．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月６日（２０１１．９．６）
【出願人】（５９４０２３７２２）サムソン エレクトロ−メカニックス カンパニーリミテッド． (1,585)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]