(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
永久磁石と多相コイルとを相対的に移動可能に配設し、前記多相コイルを固定子用ジャケットによって固定支持したリニアモータにおいて、
前記固定子用ジャケットは、合成樹脂を含浸させたシート状部材を積層押圧してなる積層材によって形成されることを特徴とするリニアモータ。
【請求項２】
請求項１記載のリニアモータにおいて、前記積層材のヤング率が２×１０5 ｋｇ／ｃｍ2 以上であることを特徴とするリニアモータ。
【請求項３】
請求項１記載のリニアモータにおいて、前記積層材は、ガラス布にエポキシ樹脂を含浸させたシート状部材から形成されることを特徴とするリニアモータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リニアモータに関し、特に、可動磁石型のリニアモータにおける固定子用ジャケットに適用して有効な技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、永久磁石と電機子コイル（多相コイル）とを相対的に直線移動可能に形成したリニアモータは、電動モータの一種として、半導体製造装置やＸ−Ｙプロッタなど、直線方向の駆動装置として広く用いられている。
【０００３】
ここで、固定子側に多相コイルを配置した可動磁石型のリニアモータでは、多相コイルは通常、コイル支持部材である固定子用ジャケットに固着支持された状態で配設される。この場合、固定子用ジャケットは、２つに分割された２部材から構成され、両部材の間に多相コイルを収容固定することにより固定子側が形成される。また、固定子用ジャケット内に冷却通路を設け、そこにフロリナート等の不活性の冷媒を３ｋｇ／ｃｍ2 程度の圧をかけて流通させ、これによりコイルから発生する熱の影響を除去できるようにしたものもある。特に、半導体製造装置におけるステッパ等のように、レーザ干渉計等により高精度で可動子の位置決めを行うものでは、このような冷却構造を有するリニアモータが多く使用されている。
【０００４】
一方、固定子用ジャケットは、例えばガラス繊維強化のＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）材等のエンジニアリングプラスチックによって形成される。この場合、フロリナート等非常に浸透性の高い冷媒を圧をかけて用いることを考慮すると、可動子の移動距離が３００ｍｍ以上のロングストロークタイプのリニアモータであっても、長手方向を分割せずに一体に形成することが望ましい。特に、前述の半導体製造装置では冷媒漏れは許されないため、反りや変形のない一体物を得るべく、押し出し成形材の機械加工により固定子用ジャケットを形成し冷媒漏れの危険を回避している。また、ジャケット材にガラス繊維強化樹脂を用いる理由は次の通りである。すなわち、ジャケット材質が導電性または炭素繊維などの導電性の強化用繊維を含む場合、ジャケットの切削加工時の切り粉が僅かでも残留するとそれが冷媒の流通に乗り多相コイル表面に突き刺さりコイル短絡の原因となることがあるからである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、押し出し成形材を機械加工した固定子ジャケットを用いたリニアモータでは、押し出し成形材は繊維配向の関係から射出成形材に比して強度が劣るため（ヤング率：１. １×１０5 ｋｇ／ｃｍ2 →０. ９×１０5 ｋｇ／ｃｍ2 ）固定子ジャケットの強度が低くなる。この場合、内部から冷媒圧により固定子ジャケットが膨らむと、固定子ジャケットと永久磁石が当接するおそれがある。そして、これを防止するためには、固定子ジャケットと永久磁石との間の距離を十分確保するか、固定子ジャケットが膨らまないよう強度を高めるかの何れかの対策を施す必要がある。
【０００６】
ところが、固定子ジャケットと永久磁石との間の距離を広くとると磁力が落ちその分モータ推進力が低下する。また、固定子ジャケットの強度を高めるには、その肉厚を大きくする必要があり、この場合も磁気ギャップ拡大につながり磁力の低下を伴う。一方、このような磁力低下を補うためにはモータ体格を大きくする必要があり、押し出し成形材による固定子ジャケットを用いたリニアモータでは、射出成形材を用いた場合に比してモータ性能やモータ体格の点で不利となるという問題があった。
【０００７】
さらに、前述のＰＥＥＫ材は素材として高価であり、製品コストが高くなるという問題もあった。
【０００８】
本発明の目的は、強度が高くかつ安価な固定子ジャケットを用いたリニアモータを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明のリニアモータは、永久磁石と多相コイルとを相対的に移動可能に配設し、多相コイルを固定子用ジャケットによって固定支持したリニアモータにおいて、固定子用ジャケットを、合成樹脂を含浸させたシート状部材を積層押圧してなる積層材によって形成したことを特徴としている。
【００１０】
この場合、そのヤング率が２×１０5 ｋｇ／ｃｍ2 以上である積層材を用いることが好ましく、前記積層材として、ガラス布にエポキシ樹脂を含浸させたシート状部材から形成されるものを用いても良い。
【００１１】
そしてこれにより、薄い壁厚で冷媒による圧力に対向するに十分な強度を確保することができ、磁気ギャップをより小さくしてモータ推力の向上やモータの小型化を図ることが可能となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１３】
図１は本発明の一実施の形態であるリニアモータの構成を示す説明図である。図１のリニアモータは、固定子１側に多相コイル（以下、コイルと略す）２を配設し、可動子３側にヨーク４および永久磁石５を配したいわゆる可動磁石型のロングストロークタイプのリニアモータである。
【００１４】
固定子１側には、第１および第２固定子用ジャケット（以下、ジャケットと略す）６ａ, ６ｂがホルダ７に固定された状態で配設されている。図２〜５はジャケット６ａ, ６ｂの構成を示す図であり、図２はジャケット６ａの正面および右側面図、図３（ａ）は図２のＡ−Ａ線に沿った断面図、図３（ｂ）は図２のＢ−Ｂ線に沿った断面図、図４はジャケット６ｂの正面図、図５（ａ）は図４のＡ−Ａ線に沿った断面図、図５（ｂ）は図４のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【００１５】
ジャケット６ａ, ６ｂは、合成樹脂をシート状の部材に含浸させて積層し押圧して形成された積層材によって形成された部材であり、６８９ｍｍ×１１０ｍｍ×８. ７ｍｍの板状に加工されている。本発明によるリニアモータでは、この積層材として、強度や耐熱性を考慮して、エポキシ樹脂を含浸させたガラス布を積層させてプレス成形した積層材を用いている。
【００１６】
ここで、この積層材は、まず紙や太糸布、細糸布、ガラス布などのシート状部材にフェノール樹脂やエポキシ樹脂、シリコン、メラミン樹脂、ポリエステル等の合成樹脂を含浸させる。そして、このシート状部材を多数重ねて積層し、これを多段積層プレス機等により押圧し板状にして形成される。この場合、積層材のヤング率は、ガラス布＋エポキシ樹脂のもので２. ４×１０5 ｋｇ／ｃｍ2 であり、ＰＥＥＫ押出材の０. ９×１０5 ｋｇ／ｃｍ2 よりも強度的に有利である。
【００１７】
当該ジャケット６ａ, ６ｂは、このような積層材を機械加工して一体形成されており、従来の押出材によるものに比して、図３（ａ）, 図５（ａ）における寸法ｔを１. ８ｍｍから１. ５ｍｍに低減させることが可能となった。従って、磁気ギャップを小さくすることが可能となり、モータ推力の向上を図ることができる。また、前記積層材は、ＰＥＥＫ材に比して価格が１／１０程度であるため、製品コストの低減を図ることも可能である。
【００１８】
一方、図３（ａ）, ５（ａ）に示したように、ジャケット６ａ, ６ｂの対向する面（内面側）にはそれぞれコイル収容溝８ａ, ８ｂが設けられており、コイル２は図２, ４に斜線にて示したような状態でジャケット６ａ, ６ｂ内に収容される。この場合、コイル収容溝８ｂの底面側には、図５（ａ）に示したような段部９が形成されており、コイル２は、図１に示したように段部９上にて支持された状態でコイル収容溝８ａ, ８ｂ内に収容固定される。
【００１９】
ジャケット６ａ, ６ｂの内面側にはまた、冷媒を流通させるための流通路１０ａ, １０ｂが設けられている。この流通路１０ａ, １０ｂは、図２, ４のＡ−Ａ線の部分ではコイル２の内周側に位置する２本の通路として、また、図２, ４のＢ−Ｂ線の部分ではコイル２の外周に接するように設けられた３本の通路として形成されている。また、前記段部９においてコイル２の外面とコイル収容溝８ｂの底面との間に形成された間隙１１も冷媒の流通路として機能する。この場合、冷媒として、絶縁性の不活性流体であるフロリナートが用いられ、図２に示した一方の冷媒流通口１２ａから供給されて他方の冷媒流通口１２ｂから排出される。
【００２０】
さらに、ジャケット６ａ, ６ｂの内面側には印籠嵌合部１３ａ, １３ｂが設けられている。そして、これらを密に嵌合させた上でジャケット６ａ, ６ｂをネジ１４によって固着することにより、コイル収容溝８ａ, ８ｂや流通路１０ａ, １０ｂが密封状態となって冷媒の漏出が防止されるようになっている。そして、冷媒流通口１２ａから冷媒を供給し、これが流通路１０ａ, １０ｂならびに間隙１１を通り冷媒流通口１２ｂに至ることにより、コイル２の周囲にまんべんなく冷媒がまわり、コイル２から発生した熱を効率よく排出することが可能となる。
【００２１】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【００２２】
たとえば、ジャケット６ａ, ６ｂに使用する積層材はガラス布＋エポキシ樹脂のものには限られず、ガラス布＋フェノール樹脂や細糸布＋フェノール樹脂などでも良い。また、ジャケット６ａ, ６ｂの寸法はあくまでも一例であり、本発明がこの寸法のリニアモータに限定されないことは言うまでもない。
【００２３】
【発明の効果】
本願のリニアモータは、固定子用ジャケットを、合成樹脂を含浸させたシート状部材を積層押圧してなる積層材によって形成したことにより、薄い壁厚で必要な強度を確保することができるという効果がある。従って、磁気ギャップをより小さくすることができ、モータ推力の向上やモータの小型化を図ることが可能となる。また、製品コストの低減を図ることも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態であるリニアモータの構成を示す説明図である。
【図２】本発明によるリニアモータにて用いられる第１固定子用ジャケットの正面および右側面図である。
【図３】（ａ）は図２のＡ−Ａ線に沿った断面図、（ｂ）は図２のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【図４】本発明によるリニアモータにて用いられる第２固定子用ジャケットの正面図である。
【図５】（ａ）は図４のＡ−Ａ線に沿った断面図、（ｂ）は図４のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【符号の説明】
１    固定子
２    多相コイル
３    可動子
４    ヨーク
５    永久磁石
６ａ  第１固定子用ジャケット
６ｂ  第２固定子用ジャケット
７    ホルダ
８ａ  コイル収容溝
８ｂ  コイル収容溝
９    段部
１０ａ  流通路
１０ｂ  流通路
１１    間隙
１２ａ  冷媒流通口
１２ｂ  冷媒流通口
１３ａ  印籠嵌合部
１３ｂ  印籠嵌合部
１４    ねじ
【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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