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KR20130123253A - 동압 베어링 장치 및 이를 구비하는 스핀들 모터 - Google Patents

동압 베어링 장치 및 이를 구비하는 스핀들 모터 Download PDF

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KR20130123253A
KR20130123253A KR1020120046563A KR20120046563A KR20130123253A KR 20130123253 A KR20130123253 A KR 20130123253A KR 1020120046563 A KR1020120046563 A KR 1020120046563A KR 20120046563 A KR20120046563 A KR 20120046563A KR 20130123253 A KR20130123253 A KR 20130123253A
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KR
South Korea
Prior art keywords
dynamic pressure
portion disposed
shaft
region
groove
Prior art date
Application number
KR1020120046563A
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English (en)
Inventor
오송본
이금경
Original Assignee
삼성전기주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Priority to US13/707,064 priority patent/US20130293048A1/en
Publication of KR20130123253A publication Critical patent/KR20130123253A/ko
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Abstract

샤프트 및 상기 샤프트를 회전 가능하게 지지하는 슬리브를 포함하며, 상기 샤프트의 외주면과 상기 슬리브의 내주면 중 적어도 하나에는 상기 샤프트의 회전시 유체 동압을 발생시키기 위한 헤링본 형상의 상,하부 동압 그루브가 형성되며, 상기 상,하부 동압 그루브 중 적어도 하나는 중심선을 기준으로 상부영역에 배치되는 부분과 하부영역에 배치되는 부분의 폭이 서로 다른 동압 베어링 장치가 개시된다.

Description

동압 베어링 장치 및 이를 구비하는 스핀들 모터{Hydrodynamic bearing apparatus and spindLe motor having the same}
본 발명은 동압 베어링 장치 및 이를 구비하는 스핀들 모터에 관한 것이다.
일반적으로 기록 디스크 구동장치(Hard disk drive, HDD)에 사용되는 소형의 스핀들 모터에는 동압 베어링 장치가 구비되며, 동압 베어링 장치에 구비되는 샤프트와 슬리브 사이에 형성된 베어링 간극(cLearanec)에 오일과 같은 윤활 유체가 충진된다. 그리고, 베어링 간극에 충진된 오일이 펌핑되면서 유체 동압을 형성하여 샤프트를 회전 가능하게 지지한다.
즉, 일반적으로 동압 베어링 장치에는 스파이럴(spiraL) 형상을 가진 스러스트 동압 그루브와 헤링본(harringbone) 형상을 가진 저널 동압 그루브가 구비되며, 상기한 동압 그루브를 통해 동압을 발생시켜 모터 회전 구동의 안정성을 도모하고 있다.
또한, 레디얼 방향의 유체 동압을 발생시키기 위한 저널 동압 그루브는 슬리브의 내부면에 2조의 저널 동압 그루브로 형성된다.
한편, 최근의 기록 디스크 구동장치의 용량 증가에 따라 스핀들 모터의 구동 중 발생되는 진동을 감소시켜야 하는 기술적 과제에 직면해 있다. 즉, 스핀들 모터의 구동 중 발생되는 진동에 의한 에러 없이 기록 디스크 구동장치가 구동되도록 하기 위해 스핀들 모터에 구비되는 동압 베어링 장치의 성능 향상이 요구되고 있다.
이를 위해, 헤링본 형상을 가진 저널 동압 그루브 사이 간격(즉, 베어링 스팬의 길이)을 넓혀 모터의 구동 중 발생되는 진동을 감소시켜야 할 필요성이 있다.
그런데, 윤활유체가 동압 베어링 장치의 외부로 비산되지 않도록 하기 위해, 더하여 동압 베어링 장치의 내부에서 음압이 발생되지 않도록 하기 위해 최대 압력 영역(헤링본 형상을 가진 저널 동압 그루브의 중심선)을 기준으로 저널 동압 그루브의 상,하부측에 배치되는 부분이 비대칭 형상을 가지도록 형성된다.
그리고, 윤활유체가 종국적으로 슬리브의 하부측으로 유동되도록 하기 위해 최대 압력 발생 영역을 기준으로 저널 동압 그루브의 상부측에 배치되는 부분과 하부측에 배치되는 부분이 비대칭적으로 형성된다.
이에 따라, 스팬 길이의 감소를 초래하는 문제가 있다.
따라서, 음압 발생을 저감시키면서 윤활유체의 비산을 억제하며, 스팬 길이를 증가시킬 수 있는 동압 베어링 장치의 구조 개발이 필요한 실정이다.
일본 공개특허공보 제2001-140858호
회전 특성을 향상시킬 수 있는 동압 베어링 장치 및 이를 구비하는 스핀들 모터가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 동압 베어링 장치는 샤프트 및 상기 샤프트를 회전 가능하게 지지하는 슬리브를 포함하며, 상기 샤프트의 외주면과 상기 슬리브의 내주면 중 적어도 하나에는 상기 샤프트의 회전시 유체 동압을 발생시키기 위한 헤링본 형상의 상,하부 동압 그루브가 형성되며, 상기 상,하부 동압 그루브 중 적어도 하나는 중심선을 기준으로 상부영역에 배치되는 부분과 하부영역에 배치되는 부분의 폭이 서로 다를 수 있다.
상기 상부 동압 그루브는 중심선을 기준으로 상부영역에 배치되는 부분의 폭이 하부영역에 배치되는 부분의 폭보다 작게 형성될 수 있다.
상기 하부 동압 그루브는 중심선을 기준으로 상부영역에 배치되는 부분의 폭이 하부영역에 배치되는 부분의 폭보다 크게 형성될 수 있다.
상기 상,하부 동압 그루브 중 적어도 하나는 중심선을 기준으로 상부영역에 배치되는 부분의 축방향 길이와 하부 영역에 배치되는 부분의 축방향 길이가 같을 수 있다.
상기 상부 동압 그루브의 축방향 길이가 상기 하부 동압 그루브의 축방향 길이와 같게 형성될 수 있다.
상기 상부 동압 그루브의 축방향 길이가 상기 하부 동압 그루브의 축방향 길이보다 크게 형성될 수 있다.
상기 상,하부 동압 그루브의 사이에는 저유홈이 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터는 샤프트와, 상기 샤프트를 회전 가능하게 지지하는 슬리브와, 상기 슬리브가 고정 설치되는 베이스부재 및 상기 샤프트의 상단부에 고정 설치되어 상기 샤프트와 연동하여 회전되는 로터 허브를 포함하며, 상기 샤프트의 외주면과 상기 슬리브의 내주면 중 적어도 하나에는 상기 샤프트의 회전시 유체 동압을 발생시키기 위한 헤링본 형상의 상,하부 동압 그루브가 형성되며, 상기 상,하부 동압 그루브 중 적어도 하나는 중심선을 기준으로 상부영역에 배치되는 부분과 하부영역에 배치되는 부분의 폭이 서로 다를 수 있다.
상기 상부 동압 그루브는 중심선을 기준으로 상부영역에 배치되는 부분의 폭이 하부영역에 배치되는 부분의 폭보다 작게 형성되고, 상기 하부 동압 그루브는 중심선을 기준으로 상부영역에 배치되는 부분의 폭이 하부영역에 배치되는 부분의 폭보다 크게 형성될 수 있다.
상기 상,하부 동압 그루브 중 적어도 하나는 중심선을 기준으로 상부영역에 배치되는 부분의 축방향 길이와 하부 영역에 배치되는 부분의 축방향 길이가 같을 수 있다.
중심선을 기준으로 상부측에 배치되는 부분의 폭과 하부측에 배치되는 부분의 폭이 서로 다르게 형성되도록 함으로써, 상,하부 동압 그루브의 상부측과 하부측에 배치되는 부분의 축방향 길이를 동일하게 할 수 있어 스팬 길이를 증가시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 동압 베어링 장치를 구비하는 스핀들 모터를 나타내는 개략 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 동압 베어링 장치에 구비되는 슬리브를 설명하기 위한 설명도이다.
도 3은 도 2의 A-A'선을 따른 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예 따른 동압 베어링 장치의 효과를 설명하기 위한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 동압 베어링 장치에 구비되는 슬리브를 설명하기 위한 설명도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 동압 베어링 장치의 효과를 설명하기 위한 그래프이다.
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 동압 베어링 장치를 구비하는 스핀들 모터를 나타내는 개략 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 동압 베어링 장치에 구비되는 슬리브를 설명하기 위한 설명도이고, 도 3은 도 2의 A-A'선을 따른 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터(100)는 베이스부재(120), 동압 베어링 장치(200) 및 로터 허브(140)를 포함하여 구성될 수 있다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 동압 베어링 장치(200)는 샤프트(210), 슬리브(220), 커버부재(230), 스러스트 플레이트(240) 및 캡부재(250)를 포함하여 구성될 수 있다.
한편, 스핀들 모터(100)는 기록 디스크를 구동시키는 기록 디스크 구동장치에 채용되는 모터일 수 있다.
여기서, 방향에 대한 용어를 먼저 정의하면, 축 방향은 도 1에서 볼 때, 상,하 방향, 즉 샤프트(210)의 하부로부터 상부를 향하는 방향 또는 샤프트(210)의 상부로부터 하부를 향하는 방향을 의미하며, 반경방향은 도 1에서 볼 때, 좌,우 방향, 즉 로터 허브(140)의 외주면으로부터 샤프트(210)를 향하는 방향, 또는 샤프트(210)로부터 로터 허브(140)의 외주면을 향하는 방향을 의미한다.
또한, 원주방향은 로터 허브(140) 및 샤프트(210)의 외주면을 따라 회전되는 방향을 의미한다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 모터(100)는 크게 스테이터(20)와 로터(40)로 구성될 수 있다. 스테이터(20)는 로터(40)를 회전 가능하게 지지하는 모든 고정부재를 지칭하며, 로터(40)는 스테이터(20)에 지지되어 회전되는 회전부재를 지칭한다.
베이스부재(120)는 로터(40)를 회전 가능하게 지지하는 고정부재로서 스테이터(20)를 구성한다. 그리고, 베이스부재(120)는 슬리브(220)가 고정 설치되는 설치부(122)를 구비할 수 있다.
설치부(122)는 축 방향 상부측으로 돌출 형성되며, 슬리브(220)가 삽입 설치될 수 있도록 설치홀(122a)이 형성될 수 있다. 즉, 슬리브(220)는 설치부(122)에 고정 설치될 수 있다.
한편, 설치부(122)의 외주면에는 스테이터 코어(110)가 삽입 고정될 수 있도록 단차부(122b)가 구비될 수 있다. 즉, 스테이터 코어(110)는 설치부(122)의 외주면에 형성된 단차부(122b)에 안착된 상태에서 설치부(122)에 고정 설치될 수 있다.
동압 베어링 장치(200)는 샤프트(210)의 회전시 충진된 윤활유체를 펌핑하여 유체 동압을 발생시킨다. 동압 베어링 장치(200)에 대한 자세한 사항은 후술하기로 한다.
로터 허브(140)는 샤프트(210)에 고정 설치되어 회전된다. 즉, 로터 허브(140)는 샤프트(210)와 연동하여 회전되는 회전부재로서 로터(40)를 구성하며, 샤프트(210)의 상단부에 고정 설치된다.
한편, 로터 허브(140)는 샤프트(210)가 관통되는 장착홀(142a)이 형성된 원반형상의 바디(142)와, 바디(142)의 가장자리로부터 축 방향 하부측으로 연장 형성되는 마그넷 설치부(144) 및 마그넷 설치부(144)의 끝단으로부터 반경방향 외측으로 연장 형성되는 디스크 안착부(146)를 구비할 수 있다.
즉, 로터 허브(140)는 컵 형상을 가질 수 있으며, 베이스부재(120)와 함께 내부 공간을 형성한다. 그리고, 스테이터 코어(110)는 로터 허브(140)와 베이스부재(120)에 의해 형성되는 내부 공간에 배치될 수 있다.
또한, 마그넷 설치부(144)에는 구동 마그넷(144a)이 고정 설치될 수 있다. 즉, 구동 마그넷(144a)은 스테이터 코어(110)의 선단에 대향 배치되도록 마그넷 설치부(144)의 내주면에 고정 설치된다.
그리고, 구동 마그넷(144a)은 환고리 형상을 가질 수 있으며, 원주방향을 따라 N극, S극이 교대로 착자되어 일정세기의 자기력을 발생시키는 영구자석일 수 있다. 즉, 구동 마그넷(144a)은 로터 허브(140)를 회전 구동시키기 위한 구동력이 발생되도록 하는 역할을 수행한다.
다시 말해, 스테이터 코어(110)에 권선된 코일(112)에 전원이 공급되며, 코일(112)이 권선된 스테이터 코어(110)와 구동 마그넷(144a)의 전자기적 상호작용에 의하여 로터 허브(140)를 회전 구동시킬 수 있는 힘이 발생된다. 이에 따라 로터 허브(140)가 회전 구동될 수 있다.
결국, 로터 허브(140)의 회전에 의해 샤프트(210), 샤프트(210)에 고정 설치되는 스러스트 플레이트(240)가 로터 허브(140)와 함께 연동하여 회전된다.
이와 같이, 로터 허브(140)가 회전되면 상기한 동압 베어링 장치(200)에 충진된 윤활유체가 펌핑되어 유체 동압이 발생되는 것이다.
이하에서는 동압 베어링 장치(200)에 대하여 보다 자세하게 살펴보기로 한다.
샤프트(210)는 스테이터(20)에 의해 회전 가능하게 지지되어 회전되는 로터(40)를 구성하는 회전부재이다. 즉, 샤프트(210)는 슬리브(220)에 의해 회전 가능하게 지지된다.
그리고, 슬리브(220)는 베이스부재(120)와 함께 스테이터(20)를 구성하며, 로터(40)를 회전 가능하게 지지하는 고정부재이다.
그리고, 슬리브(220)는 상기한 바와 같이 설치부(122)에 고정 설치될 수 있다. 또한, 슬리브(220)의 중앙에는 관통홀(222)이 형성되고, 샤프트(210)는 관통홀(222)에 삽입되어 슬리브(220)에 의해 회전 가능하게 지지될 수 있다.
한편, 샤프트(210)가 관통홀(222)에 삽입되어 설치되는 경우 샤프트(210)의 외주면과 슬리브(220)의 내주면은 소정 간극 이격 배치되어 베어링 간극(C1)을 형성한다.
또한, 이 베어링 간극(C1)에는 샤프트(210)의 회전시 유체 동압을 발생시킬 수 있도록 윤활유체가 충진될 수 있다.
그리고, 샤프트(210)의 외주면과 슬리브(220)의 내주면 중 적어도 하나에는 샤프트(210)의 회전시 유체 동압을 발생시키기 위한 상,하부 동압 그루브(260,270)가 형성될 수 있다.
더하여, 상,하부 동압 그루브(260,270)는 헤링본 형상을 가질 수 있다.
또한, 상,하부 동압 그루브(260,270) 중 적어도 하나는 중심선을 기준으로 상부영역에 배치되는 부분과 하부영역에 배치되는 부분의 폭이 서로 다르게 형성될 수 있다.
여기서, 상,하부 동압 그루브(260,270)의 설명에 사용되는 축방향, 폭에 대한 용어를 정의하면, 상,하부 동압 그루브(260,270)의 축 방향은 도 2에서 상,하 방향은 L 방향(즉, 길이방향)을 의미하고, 폭은 도 2에 도시된 W1 내지 W4를 의미한다.
먼저, 상부 동압 그루브(260)에 대하여 설명하기로 한다.
상부 동압 그루브(260)는 중심선(T1)에서 절곡되는 헤링본 형상을 가질 수 있다. 그리고, 상부 동압 그루브(260)는 상부영역에 배치되는 부분의 축 방향 길이(L1)와, 하부 영역에 배치되는 부분의 축 방향 길이(L2)가 같도록 형성될 수 있다.
또한, 상부 동압 그루브(260)는 중심선을 기준으로 상부영역에 배치되는 부분의 폭(W1)이 하부영역에 배치되는 부분의 폭(W2)보다 작게 형성될 수 있다.
이에 따라, 샤프트(210)의 회전시 중심선(T1)을 기준으로 상부영역에 배치되는 부분에 의해 발생되는 압력이 하부영역에 배치되는 부분에 의해 발생되는 압력보다 높을 수 있다.
즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 샤프트(210)의 회전시 상부 동압 그루브(260)의 상부영역에 배치되는 부분(X1)에서의 압력이 하부영역에 배치되는 부분(Y1)에서의 압력보다 높다.
결국, 이러한 압력 차이에 의해 베어링 간극(C1)에 충진된 윤활유체가 상부 동압 그루브(260)의 상부측에서 하부측으로 펌핑될 수 있다.
이에 따라, 상,하부 동압 그루브(260,270)의 사이에서 음압의 발생을 억제할 수 있는 것이다. 여기서, 음압이라 함은 대기압보다 낮은 압력을 말한다.
또한, 상부 동압 그루브(260)의 상부영역에 배치되는 부분의 폭(W1)이 하부영역에 배치되는 부분의 폭(W2)보다 작게 형성되므로, 상부 동압 그루브(260)는 중심선(T1)을 기준으로 상부영역에 배치되는 부분의 축 방향 길이(L1)와 하부영역에 배치되는 부분의 축 방향 길이(L2)가 같도록 형성될 수 있다.
이로 인하여, 스팬 길이(S)를 증가시킬 수 있는 것이다. 이에 대한 자세한 설명은 후술하기로 한다.
여기서, 스팬 길이(S)라 함은, 상부 동압 그루브(260)에 의해 윤활유체가 펌핑되면서 최대 동압이 발생되는 지점과, 하부 동압 그루브(270)에 의해 윤활유체가 펌핑되면서 최대 동압이 발생되는 지점과의 축 방향 거리를 말한다.
다음으로, 하부 동압 그루브(270)에 대하여 설명하기로 한다.
하부 동압 그루브(270)는 중심선(T2)에서 절곡되는 헤링본 형상을 가질 수 있다. 그리고, 하부 동압 그루브(270)는 상부영역에 배치되는 부분의 축 방향 길이(L3)와, 하부 영역에 배치되는 부분의 축 방향 길이(L4)가 같도록 형성될 수 있다.
또한, 하부 동압 그루브(270)는 중심선을 기준으로 상부영역에 배치되는 부분의 폭(W3)이 하부영역에 배치되는 부분의 폭(W4)보다 크게 형성될 수 있다.
이에 따라, 샤프트(210)의 회전시 중심선(T2)을 기준으로 상부영역에 배치되는 부분에 의해 발생되는 압력이 하부영역에 배치되는 부분에 의해 발생되는 압력보다 낮을 수 있다.
즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 샤프트(210)의 회전시 하부 동압 그루브(270)의 상부영역에 배치되는 부분(X2)에서의 압력이 하부영역에 배치되는 부분(Y2)에서의 압력보다 낮다.
결국, 이러한 압력 차이에 의해 베어링 간극(C1)에 충진된 윤활유체가 하부 동압 그루브(270)의 상부측에서 하부측으로 펌핑될 수 있다.
이에 따라, 상,하부 동압 그루브(260,270)의 사이에서 음압의 발생을 억제할 수 있는 것이다.
또한, 하부 동압 그루브(270)의 상부영역에 배치되는 부분의 폭(W3)이 하부영역에 배치되는 부분의 폭(W4)보다 크게 형성되므로, 하부 동압 그루브(270)는 중심선(T2)을 기준으로 상부영역에 배치되는 부분의 축 방향 길이(L3)와 하부영역에 배치되는 부분의 축 방향 길이(L4)가 같도록 형성될 수 있다.
이로 인하여, 스팬 길이(S)를 증가시킬 수 있는 것이다.
즉, 종래에는 상부 동압 그루브의 상부영역에 배치되는 부분의 축 방향 길이가 하부영역에 배치되는 부분의 축 방향 길이보다 길게 형성된다. 그리고, 하부 동압 그루브의 하부 영역에 배치되는 부분의 축 방향 길이가 하부영역에 배치되는 부분의 축 방향 길이보다 길게 형성된다.
하지만, 상,하부 동압 그루브(260,270)가 중심선(T1,T2)을 기준으로 상부영역에 배치되는 부분의 폭(W1,W3)이 하부영역에 배치되는 부분의 폭(W2,W4)과 서로 다르게 형성되므로, 상부영역에 배치되는 부분의 축방향 길이(L1,L3)와 하부영역에 배치되는 부분의 축 방향 길이(L2,L4)의 길이를 동일하게 형성할 수 있다.
결국, 중심선(T1,T2) 사이의 길이가 증가되므로, 스팬 길이(S)가 증가될 수 있는 것이다.
한편, 슬리브(220)에는 상,하부 동압 그루브(260,270)의 사이에 배치되는 저유홈(226)이 형성될 수 있다.
커버부재(230)는 슬리브(220)의 하단부에 설치되며, 충진되는 윤활유체가 슬리브(220)의 하부측으로 누설되는 것을 방지하는 역할을 수행한다.
그리고, 커버부재(230)가 슬리브(220)에 설치되는 경우 커버부재(230)와 슬리브(220)에 의해 형성되는 공간에도 윤활유체가 충진된다. 또한, 샤프트(210)가 슬리브(220)에 설치되는 경우 샤프트(210)의 저면은 커버부재(230)의 상면에 접촉된다.
그리고, 샤프트(210)가 회전하는 경우 윤활유체가 슬리브(220)와 커버부재(230)에 의해 형성되는 공간으로 유입되어 샤프트(210)가 소정 높이로 부상될 수 있다.
스러스트 플레이트(240)는 로터 허브(140)의 하부에 배치되도록 샤프트(210)에 고정 설치될 수 있다. 이에 따라, 스러스트 플레이트(240)는 샤프트(210)와 연동하여 회전될 수 있다. 즉, 스러스트 플레이트(240)는 샤프트(210)와 함께 로터(40)를 구성하는 회전부재이다.
그리고, 샤프트(210)가 슬리브(220)에 설치되는 경우 스러스트 플레이트(240)는 슬리브(220)의 삽입홈(224)에 삽입 배치된다.
또한, 스러스트 플레이트(240)의 저면과 삽입홈(224)의 바닥면 중 적어도 하나에는 스러스트 플레이트(240)의 회전시 스러스트 유체 동압을 발생시키기 위한 스러스트 동압 그루브(미도시)가 형성될 수 있다.
캡부재(250)는 스러스트 플레이트(240)의 상부에 배치되도록 슬리브(220)에 고정 설치될 수 있다. 다시 말해, 캡부재(250)는 슬리브(220)와 함께 스테이터(20)를 구성하는 고정부재이다.
또한, 캡부재(250)의 저면과 스러스트 플레이트(240)의 상면에 의해 윤활유체와 공기와의 계면이 형성될 수 있다. 이를 위해 캡부재(250)의 저면 끝단부에는 경사면이 형성될 수 있다.
즉, 상기한 베어링 간극에 충진된 윤활유체는 모세관 현상에 의해 캡부재(250)의 저면과 스러스트 플레이트(240)의 상면에 의해 형성되는 공간에서 공기와의 계면을 형성한다.
상기한 바와 같이, 상,하부 동압 그루브(260,270)가 중심선(T1,T2)을 기준으로 상부영역에 배치되는 부분의 축 방향 길이(L1,L3)와 하부영역에 배치되는 부분의 축 방향 길이(L2,L4)가 같도록 형성되므로, 본 발명의 일 실시예에 따른 동압 베어링 장치(200)의 스팬 길이(S)가 증가될 수 있다.
결국, 스팬 길이(S)의 증가에 의해 샤프트(210)의 회전 특성이 향상될 수 있다.
또한, 상부 동압 그루브(260)의 상부영역에 배치되는 부분의 폭(W1)이 하부영역에 배치되는 부분의 폭(W2)보다 작게 형성되고, 하부 동압 그루브(270)의 상부영역에 배치되는 부분의 폭(W3)이 하부영역에 배치되는 부분의 폭(W4)보다 크게 형성되므로, 상,하부 동압 그루브(260,270)의 사이에 배치되는 저유홈(226)에서 음압의 발생을 억제할 수 있다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 동압 베어링 장치에 대하여 설명하기로 한다. 다만, 상기에서 설명한 구성요소와 동일한 구성요소에 대해서는 자세한 설명을 생략하고 상기한 설명에 갈음하기로 한다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 동압 베어링 장치에 구비되는 슬리브를 나타내는 단면도이고, 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 동압 베어링 장치의 효과를 설명하기 위한 그래프이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 동압 베어링 장치(미도시)는 일예로서, 샤프트(미도시) 및 슬리브(420)를 포함하여 구성될 수 있다. 그리고, 본 발명의 다른 실시예에 따른 동압 베어링 장치는 슬리브(420)를 제외하고는 상기한 본 발명의 일 실시예에 따른 동압 베어링 장치(200)에 구비되는 구성과 동일한 구성을 구비하므로, 도면에의 도시 및 자세한 설명을 생략한다.
즉, 하기에서는 슬리브(420)에 대해서만 설명하기로 한다.
슬리브(420)의 내주면에는 샤프트의 회전시 유체 동압을 발생시키기 위한 상,하부 동압 그루브(460,470)가 형성될 수 있다.
더하여, 상,하부 동압 그루브(460,470)은 헤링본 형상을 가질 수 있다.
또한, 상,하부 동압 그루브(460, 470) 중 적어도 하나는 중심선을 기준으로 상부영역에 배치되는 부분과 하부영역에 배치되는 부분의 폭이 서로 다르게 형성될 수 있다.
먼저, 상부 동압 그루브(460)에 대하여 설명하기로 한다.
상부 동압 그루브(460)는 중심선(T1)에서 절곡되는 헤링본 형상을 가질 수 있다. 그리고, 상부 동압 그루브(460)는 상부영역에 배치되는 부분의 축 방향 길이(L1)와, 하부 영역에 배치되는 부분의 축 방향 길이(L2)가 같도록 형성될 수 있다.
또한, 상부 동압 그루브(460)는 중심선을 기준으로 상부영역에 배치되는 부분의 폭(W1)이 하부영역에 배치되는 부분의 폭(W2)보다 작게 형성될 수 있다.
이에 따라, 샤프트(210, 도 1 참조)의 회전시 중심선(T1)을 기준으로 상부영역에 배치되는 부분에 의해 발생되는 압력이 하부영역에 배치되는 부분에 의해 발생되는 압력보다 높을 수 있다.
즉, 도 6에 도시된 바와 같이, 샤프트(210)의 회전시 상부 동압 그루브(460)의 상부영역에 배치되는 부분(X1)에서의 압력이 하부영역에 배치되는 부분(Y1)에서의 압력보다 높다.
결국, 이러한 압력 차이에 의해 베어링 간극(C1)에 충진된 윤활유체가 상부 동압 그루브(460)의 상부측에서 하부측으로 펌핑될 수 있다.
이에 따라, 상,하부 동압 그루브(460,470)의 사이에서 음압의 발생을 억제할 수 있는 것이다. 여기서, 음압이라 함은 대기압보다 낮은 압력을 말한다.
또한, 상부 동압 그루브(460)의 상부영역에 배치되는 부분의 폭(W1)이 하부영역에 배치되는 부분의 폭(W2)보다 작게 형성되므로, 상부 동압 그루브(460)는 중심선(T1)을 기준으로 상부영역에 배치되는 부분의 축 방향 길이(L1)와 하부영역에 배치되는 부분의 축 방향 길이(L2)가 같도록 형성될 수 있다.
이로 인하여, 스팬 길이(S)를 증가시킬 수 있는 것이다. 이에 대한 자세한 설명은 후술하기로 한다.
여기서, 스팬 길이(S)라 함은, 상부 동압 그루브(460)에 의해 윤활유체가 펌핑되면서 최대 동압이 발생되는 지점과, 하부 동압 그루브(470)에 의해 윤활유체가 펌핑되면서 최대 동압이 발생되는 지점과의 축 방향 거리를 말한다.
다음으로, 하부 동압 그루브(470)에 대하여 설명하기로 한다.
하부 동압 그루브(470)는 중심선(T2)에서 절곡되는 헤링본 형상을 가질 수 있다. 그리고, 하부 동압 그루브(470)는 상부영역에 배치되는 부분의 축 방향 길이(L3)와, 하부 영역에 배치되는 부분의 축 방향 길이(L4)가 같도록 형성될 수 있다.
또한, 하부 동압 그루브(470)는 중심선을 기준으로 상부영역에 배치되는 부분의 폭(W3)이 하부영역에 배치되는 부분의 폭(W4)보다 크게 형성될 수 있다.
이에 따라, 샤프트(210)의 회전시 중심선(T2)을 기준으로 상부영역에 배치되는 부분에 의해 발생되는 압력이 하부영역에 배치되는 부분에 의해 발생되는 압력보다 낮을 수 있다.
즉, 도 6에 도시된 바와 같이, 샤프트(210)의 회전시 하부 동압 그루브(470)의 상부영역에 배치되는 부분(X2)에서의 압력이 하부영역에 배치되는 부분(Y2)에서의 압력보다 낮다.
결국, 이러한 압력 차이에 의해 베어링 간극(C1)에 충진된 윤활유체가 하부 동압 그루브(470)의 상부측에서 하부측으로 펌핑될 수 있다.
이에 따라, 상,하부 동압 그루브(460,470)의 사이에서 음압의 발생을 억제할 수 있는 것이다.
또한, 하부 동압 그루브(470)의 상부영역에 배치되는 부분의 폭(W3)이 하부영역에 배치되는 부분의 폭(W4)보다 크게 형성되므로, 하부 동압 그루브(470)는 중심선(T2)을 기준으로 상부영역에 배치되는 부분의 축 방향 길이(L3)와 하부영역에 배치되는 부분의 축 방향 길이(L4)가 같도록 형성될 수 있다.
이로 인하여, 스팬 길이(S)를 증가시킬 수 있는 것이다.
즉, 종래에는 상부 동압 그루브의 상부영역에 배치되는 부분의 축 방향 길이가 하부영역에 배치되는 부분의 축 방향 길이보다 길게 형성된다. 그리고, 하부 동압 그루브의 하부 영역에 배치되는 부분의 축 방향 길이가 하부영역에 배치되는 부분의 축 방향 길이보다 길게 형성된다.
하지만, 상,하부 동압 그루브(460,470)가 중심선(T1,T2)을 기준으로 상부영역에 배치되는 부분의 폭(W1,W3)이 하부영역에 배치되는 부분의 폭(W2,W4)이 서로 다르게 형성되므로, 상부영역에 배치되는 부분의 축방향 길이(L1,L3)와 하부영역에 배치되는 부분의 축 방향 길이(L2,L4)의 길이를 같게 형성할 수 있다.
결국, 중심선(T1,T2) 사이의 길이가 증가되므로, 스팬 길이(S)가 증가될 수 있는 것이다.
한편, 슬리브(420)에는 상,하부 동압 그루브(460,470)의 사이에 배치되는 저유홈(426)이 형성될 수 있다.
한편, 상부 동압 그루브(460)의 축 방향 길이(L1+L2)는 하부 동압 그루브(470)의 축 방향 길이(L3+L4)의 길이보다 길게 형성될 수 있다. 즉, 초박형 스핀들 모터에 본 발명의 다른 실시예에 따른 동압 베어링 장치가 채용되는 경우 상부 동압 그루브(460)의 축 방향 길이(L1+L2)는 하부 동압 그루브(470)의 축 방향 길이(L3+L4)보다 길게 형성되어 스팬 길이(S)를 확보할 수 있다.
이에 따라, 초박형 스핀들 모터에 있어서도 회전 특성의 향상을 도모할 수 있는 것이다.
100 : 스핀들 모터
120 : 베이스부재
140 : 로터 허브
200 : 동압 베어링 장치
210 : 샤프트
220 : 슬리브
230 : 커버부재
240 : 스러스트 플레이트
250 : 캡부재

Claims (10)

  1. 샤프트; 및
    상기 샤프트를 회전 가능하게 지지하는 슬리브;
    를 포함하며,
    상기 샤프트의 외주면과 상기 슬리브의 내주면 중 적어도 하나에는 상기 샤프트의 회전시 유체 동압을 발생시키기 위한 헤링본 형상의 상,하부 동압 그루브가 형성되며,
    상기 상,하부 동압 그루브 중 적어도 하나는 중심선을 기준으로 상부영역에 배치되는 부분과 하부영역에 배치되는 부분의 폭이 서로 다른 동압 베어링 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 상부 동압 그루브는 중심선을 기준으로 상부영역에 배치되는 부분의 폭이 하부영역에 배치되는 부분의 폭보다 작게 형성되는 동압 베어링 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 하부 동압 그루브는 중심선을 기준으로 상부영역에 배치되는 부분의 폭이 하부영역에 배치되는 부분의 폭보다 크게 형성되는 동압 베어링 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 상,하부 동압 그루브 중 적어도 하나는 중심선을 기준으로 상부영역에 배치되는 부분의 축방향 길이와 하부 영역에 배치되는 부분의 축방향 길이가 같은 동압 베어링 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 상부 동압 그루브의 축방향 길이가 상기 하부 동압 그루브의 축방향 길이와 같게 형성되는 동압 베어링 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 상부 동압 그루브의 축방향 길이가 상기 하부 동압 그루브의 축방향 길이보다 크게 형성되는 동압 베어링 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 상,하부 동압 그루브의 사이에는 저유홈이 배치되는 동압 베어링 장치.
  8. 샤프트;
    상기 샤프트를 회전 가능하게 지지하는 슬리브;
    상기 슬리브가 고정 설치되는 베이스부재; 및
    상기 샤프트의 상단부에 고정 설치되어 상기 샤프트와 연동하여 회전되는 로터 허브;
    를 포함하며,
    상기 샤프트의 외주면과 상기 슬리브의 내주면 중 적어도 하나에는 상기 샤프트의 회전시 유체 동압을 발생시키기 위한 헤링본 형상의 상,하부 동압 그루브가 형성되며,
    상기 상,하부 동압 그루브 중 적어도 하나는 중심선을 기준으로 상부영역에 배치되는 부분과 하부영역에 배치되는 부분의 폭이 서로 다른 스핀들 모터.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 상부 동압 그루브는 중심선을 기준으로 상부영역에 배치되는 부분의 폭이 하부영역에 배치되는 부분의 폭보다 작게 형성되고,
    상기 하부 동압 그루브는 중심선을 기준으로 상부영역에 배치되는 부분의 폭이 하부영역에 배치되는 부분의 폭보다 크게 형성되는 스핀들 모터.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 상,하부 동압 그루브 중 적어도 하나는 중심선을 기준으로 상부영역에 배치되는 부분의 축방향 길이와 하부 영역에 배치되는 부분의 축방향 길이가 같은 스핀들 모터.
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