(57)【要約】【課題】電機子サイズ、リニアモータ表面と電機子巻線の温度上昇、絶縁信頼性、粘性制動力については従来のリニアモータの性能を維持しつつ、従来よりさらなる軽量／高剛性化を図るキャンド・リニアモータを提供する。【解決手段】  キャンド・リニアモータ電機子において、平板状に形成されたコイルよりなる電機子巻線１０８と、電機子巻線１０８を囲むように額縁状に形成され、雌ねじ穴加工および金属ブッシュの埋め込み等がないセラミック製筐体１０１と、筐体１０１の開口部を密閉し、且つ内部に複数の冷媒流路１１０を設けるカーボン繊維強化樹脂製キャン１０２とを備える。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平板状に形成されたコイルよりなる電機子巻線と、前記電機子巻線を囲むように額縁状に形成された筐体と、前記筐体の開口部を密閉し、且つ内部に複数の冷媒流路を設けるキャンとを具備したキャンド・リニアモータ電機子において、
前記筐体がセラミック製であると共に、前記キャンがカーボン繊維強化樹脂製であることを特徴とするキャンド・リニアモータ電機子。
【請求項２】
前記セラミック製の筐体に、雌ねじ穴加工および金属ブッシュの埋め込みを施すことなく、前記キャンと前記筐体とをねじを用いて共締めしたことを特徴とする請求項１記載のキャンド・リニアモータ電機子。
【請求項３】
前記キャンは、前記キャンを外側より押さえるキャン押えと前記筐体とをねじを用いて共締めしたことを特徴とする請求項１または２記載のキャンド・リニアモータ電機子。
【請求項４】
前記筐体とキャンド・リニアモータ電機子を外部の装置側へ固定するための固定用ベースとをねじを用いて共締めしたことを特徴とする請求項１記載のキャンド・リニアモータ電機子。
【請求項５】
前記筐体と前記キャン内部の冷媒流路に冷媒を送り込むための冷却ポートとをねじを用いて共締めしたことを特徴とする請求項１記載のキャンド・リニアモータ電機子。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか１項に記載のキャンド・リニアモータ電機子と、前記キャンド・リニアモータ電機子と磁気的空隙を介して対向配置されると共に交互に極性が異なる複数の永久磁石を隣り合わせて並べて配置した界磁とを備え、前記キャンド・リニアモータ電機子と前記界磁の何れか一方を固定子に、他方を可動子として、前記界磁と前記キャンド・リニアモータ電機子を相対的に走行するようにしたことを特徴とするキャンド・リニアモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造装置のステージ駆動や工作機のテーブル送りに使われると共に、リニアモータ表面と電機子巻線の温度上昇低減、絶縁信頼性の向上、軽量／高剛性化、粘性制動力の低減が要求されるキャンド・リニアモータ電機子およびキャンド・リニアモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体製造装置のステージ駆動や工作機のテーブル送り等に用いられると共に、リニアモータ表面と電機子巻線の温度上昇低減、絶縁信頼性の向上、軽量化、粘性制動力の低減が要求される、キャンド・リニアモータは、平板状に形成されたコイルよりなる電機子巻線と、前記電機子巻線を囲むように額縁状に形成された金属製筐体と、前記筐体の開口部を密閉するカーボン繊維強化樹脂製キャンとで構成され、密閉空間に内に形成される冷媒流路を設けている（例えば、特許文献１、２、３参照）。
図５、図６において、１００は固定子、１０１は筐体、１０２はキャン、１０３はキャン固定用ねじ、１０４はキャン押え、１０５は端子台、１０６は冷媒供給口、１０７は冷媒排出口、１０８は電機子巻線、１０９は巻線固定枠、１１０は冷媒流路、２００は可動子、２０１は界磁ヨーク支持部材、２０２は界磁ヨーク、２０３は永久磁石である。
可動子２００は、界磁ヨーク支持部材２０１の長さ分の距離を隔てて上下に界磁ヨーク２０２を備え、その四隅に界磁ヨーク支持部材２０１を配置し、界磁ヨーク２０２の互いの対向面に永久磁石２０３をそれぞれ取り付けて成るものである。そして、可動子２００の中空空間内に固定子１００が挿入され、永久磁石２０３が固定子１００の電機子１０８と磁気的空隙を介して対向するように配置される。可動子２００は、図示しないリニアガイド等によって支持されている。
このような構成において、所定の電流を電機子巻線１０８に流すと永久磁石２０３の作る磁界との作用により可動子１００に推力が発生し、矢印で示す進行方向に移動することとなる。なお、冷媒は筐体１０１に設けた冷媒供給口１０６より供給され、冷媒排出口１０７より排出される。その間に、冷媒は電機子巻線１０８とキャン１０２の間にある冷媒流路１１０を流れ、発熱する電機子巻線１０８を冷却するようになっている。
このように、従来のキャンド・リニアモータは、カーボン繊維強化樹脂製キャンを採用することで粘性制動力の低減、軽量／高剛性化を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３５３９４９３号
【特許文献２】特開２００７−３１２４７０
【特許文献３】特開２０００−４５７２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来のキャンド・リニアモータにおいて、電機子巻線を囲むように額縁状に形成された筐体の材質を、従来のステンレス製からチタン製やアルミ製にした場合、軽量化は図れるが、高剛性化が図れず、また、筐体の材質をセラミック製にした場合は、軽量／高剛性化は図れるが、材料が脆いためにセラミック製筐体の雌ねじ穴加工部および金属ブッシュの埋め込み部にクラック等が入らないようにするための設計上の制約が多く、キャンド・リニアモータ電機子のサイズが大きくなるという課題があった。
【０００５】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、電機子サイズ、リニアモータ表面と電機子巻線の温度上昇、絶縁信頼性、粘性制動力については従来のキャンド・リニアモータの性能を維持しつつ、従来よりさらなる軽量／高剛性化を図るキャンド・リニアモータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記問題を解決するため、本発明は次のように構成したものである。
請求項１に記載の発明は、平板状に形成されたコイルよりなる電機子巻線と、電機子巻線を囲むように額縁状に形成された筐体と、筐体の開口部を密閉し、且つ内部に複数の冷媒流路を設けるキャンとを具備したキャンド・リニアモータ電機子において、筐体がセラミック製であると共に、前記キャンをカーボン繊維強化樹脂製とするものである。
請求項２に記載の発明は、請求項１記載のキャンド・リニアモータ電機子において、前記セラミック製の筐体に、雌ねじ穴加工および金属ブッシュの埋め込みを施すことなく、前記キャンと前記筐体とをねじを用いて共締めしたことを特徴としている。
請求項３に記載の発明は、請求項１または２記載のキャンド・リニアモータ電機子において、前記キャンは、前記キャンを外側より押さえるキャン押えと前記筐体とをねじを用いて共締めしたことを特徴としている。
請求項４に記載の発明は、請求項１記載のキャンド・リニアモータ電機子において、前記筐体とキャンド・リニアモータ電機子を外部の装置側へ固定するための固定用ベースとをねじを用いて共締めしたことを特徴としている、
請求項５に記載の発明は、請求項１記載のキャンド・リニアモータ電機子において、前記筐体と前記キャン内部の冷媒流路に冷媒を送り込むための冷却ポートとをねじを用いて共締めしたことを特徴としている。
請求項６に記載の発明は、請求項１〜５の何れか１項に記載のキャンド・リニアモータ電機子と、キャンド・リニアモータ電機子と磁気的空隙を介して対向配置されると共に交互に極性が異なる複数の永久磁石を隣り合わせて並べて配置した界磁とを備え、キャンド・リニアモータ電機子と界磁の何れか一方を固定子に、他方を可動子として、界磁と前記キャンド・リニアモータ電機子を相対的に走行するようにしたことを特徴としている。
【発明の効果】
【０００７】
請求項１〜６に記載の発明によると、セラミック製の筐体には、雌ねじ穴加工および金属ブッシュの埋め込み等を一切行わず、キャン、キャン押え、固定用ベース、冷却ポート等と筐体とをねじまたはナット等を用いて共締めすることにより、セラミック製筐体の雌ねじ穴加工部および金属ブッシュの埋め込み部にクラック等が入らないようにするための設計上の制約を減少させることができ、さらなる軽量／高剛性化を図るキャンド・リニアモータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施例を示すキャンド・リニアモータ電機子の平面図
【図２】本発明の実施例を示すキャンド・リニアモータ電機子の正面図
【図３】本発明の実施例を示すキャンド・リニアモータ電機子の側断面図（固定用ベース部位）
【図４】本発明の実施例を示すキャンド・リニアモータ電機子の側断面図（冷却ポート部位）
【図５】従来のキャンド・リニアモータの全体斜視図
【図６】図５のＡ−Ａ線に沿うキャンド・リニアモータの正断面図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
【実施例１】
【００１０】
以下、本発明の実施例を図１〜図４を用いて説明する。
図１は本発明の実施例を示すキャンド・リニアモータ電機子の平面図、図２は正面図、図３は側断面図（固定用ベース部位）、図４は側断面図（冷却ポート部位）である。
図において、１００は固定子、１０１は筐体、１０２はキャン、１０３はキャン固定用ねじ、１０４はキャン押え、１０５は端子台、１０６は冷媒供給口、１０７は冷媒排出口、１０８は電機子巻線、１１０は冷媒流路、１５０は固定用ベースＡ、１５１は固定用ベースＢ、１６０は冷却ポートＡ、１６１は冷却ポートＢ、１６２は冷却ポートＣ、また従来図５、図６の２００は可動子、２０１は界磁ヨーク支持部材、２０２は界磁ヨーク、２０３は永久磁石である。可動子２００は、界磁ヨーク支持部材２０１の長さ分の距離を隔てて上下に界磁ヨーク２０２を備え、その四隅に界磁ヨーク支持部材２０１を配置し、界磁ヨーク２０２の互いの対向面に永久磁石２０３をそれぞれ取り付けて成るものであり、可動子２００の構成は従来と全く同一である。
そして、可動子２００の中空空間内に固定子１００が挿入され、その場合、永久磁石２０３が固定子１００の電機子１０８と対向するように配置される。可動子２００は、図示しないリニアガイド等によって支持されている。そこで、所定の電流を電機子巻線１０８に流すと永久磁石２０３の作る磁界との作用により可動子１００に推力が発生し、可動子１０は矢印で示す進行方向に移動することとなる。
【００１１】
固定子１００は、内部を中空とするロの字形（額縁状）のセラミック製筐体１０１と、このロの字形筐体１０１の中空を覆うため筐体１０１の外形を象り、内部に複数の冷媒流路１１０を設けたキャン１０２と、キャン１０２を筐体１０１に固定するためのキャン固定用ねじ１０３と、キャン固定用ねじ１０３の通し穴を持ちキャンを均等な荷重で押さえるためのキャン押え１０４と、筐体１０１の中空内に配置されキャン１０２の内側に固定用ねじもしくは接着にて配列固定された３相の電機子巻線１０８と、電機子巻線１０８への電力供給のために外部と電気的接続を行う端子台１０５と、固定子１００を外部の装置本体に取り付けるための固定用ベースＡ１５０・Ｂ１５１と、キャン１０２内の冷媒流路１１０を通り、発熱する電機子巻線１０８を冷却させる冷媒を供給するための冷媒供給口１０６と、冷媒を排出するための冷媒排出口１０７と、それらを筐体１０１に固定するための冷却ポートＡ１６０・Ｂ１６１・Ｃ１６２とにより構成されている。
【００１２】
筐体１０１は、従来技術ではステンレス製であったが、さらなる軽量／高剛性化を図るためにセラミック製とし、また、セラミックは他の材料に比べ比較的脆いために筐体には雌ねじ穴加工や金属ブッシュの埋め込みを一切行わないことで、それら加工部からクラック等が入らないようにするための設計上の制約を極力排除し採用している。
キャン１０２は、内部に複数の冷媒流路１１０を設けたカーボン繊維強化樹脂製である。
キャン１０２とキャン押え１０４は、雌ねじ穴加工や金属ブッシュの埋め込みの一切ない筐体１０１とキャン固定用ねじ１０３または図示しないナットを用いて共締め固定している。構成としては、キャン押え１０４が存在しない場合もある。
固定用ベースＡ１５０・Ｂ１５１は、雌ねじ穴加工や金属ブッシュの埋め込みの一切ない筐体１０１と固定用ねじまたはナット（不図示）を用いて共締め固定している。構成としては、ナットを用いずに、固定用ベースＡ１５０・Ｂ１５１のいずれか一方もしくは両方に雌ねじ穴加工を施している場合もある。
冷却ポートＡ１６０・Ｂ１６１・Ｃ１６２は、雌ねじ穴加工や金属ブッシュの埋め込みの一切ない筐体１０１と固定用ねじまたはナット（不図示）を用いて共締め固定している。構成としては、ナットを用いずに、冷却ポートＡ１６０・Ｂ１６１・Ｃ１６２のいずれかもしくは複数に雌ねじ穴加工を施している場合もある。
【００１３】
一方、可動子２００の進行方向から見た断面形状は、図６に示すように、固定子１００の電機子部を挟み込むようにしてロの字形を成している。（可動子２００の構成は従来と全く同一であるため、従来図５、図６を参照のこと。）
可動子２００は、固定子１００のキャン１０２の両側に磁気的空隙を介して配置された永久磁石２０３、永久磁石２０３の作る磁束を通すための磁性体で作られた界磁ヨーク２０２、それらを支持する界磁ヨーク支持部材２０１により構成されている。また、永久磁石２０３は、可動子の移動方向に沿って（紙面と垂直）、極ピッチごとに交互に異極になるように複数配置されている。
このように構成されたキャンド・リニアモータは、可動子２００と固定子１００の電気的相対位置に応じた所定の電流を電機子巻線１０８に流すことにより、可動子２００となる永久磁石２０３の作る磁界と作用して可動子２００に推力が発生する。この際、銅損によって発熱した電機子巻線１０８は冷媒流路１１０を流れる冷媒により冷却されるので、従来技術同様、キャン１０２の表面の温度上昇を抑えることができる。
【００１４】
従来技術と異なる実施例による効果は、従来ステンレス製であった額縁状筐体をセラミック製としたことにより、電機子サイズ、リニアモータ表面と電機子巻線の温度上昇、絶縁信頼性、粘性制動力については従来のキャンド・リニアモータと同等で、さらなる軽量／高剛性化を図るキャンド・リニアモータを提供することができたことである。
額縁状筐体の材質をセラミック化するだけでは、材料が脆いためにセラミック製筐体の雌ねじ穴加工部および金属ブッシュの埋め込み部にクラック等が入らないようにするための設計上の制約が多く、キャンド・リニアモータ電機子のサイズが大きくなる。本実施例ではこれらの問題を解消している。
【符号の説明】
【００１５】
１００  固定子
１０１  筐体
１０２  キャン
１０３  キャン固定用ねじ
１０４  キャン押え
１０５  端子台
１０６  冷媒供給口
１０７  冷媒排出口
１０８  電機子巻線
１０９  巻線固定枠
１１０  冷媒流路
１５０  固定用ベースＡ
１５１  固定用ベースＢ
１６０  冷却ポートＡ
１６１  冷却ポートＢ
１６２  冷却ポートＣ
２００  可動子
２０１  界磁ヨーク支持部材
２０２  界磁ヨーク
２０３  永久磁石
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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