(57)【要約】【課題】  永久磁石の設置面積を大きくし、かつ、スロット内の電機子巻線の占積率を高めることで、リニアモータ電機子の発生銅損を低減し、熱膨張による精度劣化を引き起こすことのないリニアモータ電機子、リニアモータおよび平面モータを提供する。【解決手段】  電機子継鉄１０５ａ及び電機子脚１０４ａを有する電機子コアと、電機子コアのスロット１０６ａに巻装された電機子巻線１０７ａと、電機子脚１０４ａの先端に配設した永久磁石１０８ａからなる複数の磁極とを有する電機子ユニット１０２ａがＭ×Ｎ個（Ｍは相数、Ｎは自然数）で構成されたリニアモータ電機子１０１ａにおいて、該電機子ユニット１０２ａは電気角１８０／Ｍ×Ｋ（Ｋは自然数）度ずれた位置に各々配置し、電機子ユニット１０２ａを構成する電機子コアと電機子巻線１０７ａは各々１個で構成され、該電機子コアはスロット開口部を境にして２つに分割された分割体としてある。【選択図】図１
2006014391.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性体からなる電機子継鉄および電機子脚を有する電機子コアと、前記電機子コアのスロットに巻装された電機子巻線と、前記電機子脚の先端に配設した永久磁石からなる複数の磁極とを有する電機子ユニットがＭ×Ｎ個（Ｍは相数、Ｎは自然数）で構成されたリニアモータ電機子において、
前記Ｍ×Ｎ個の電機子ユニットは電気角１８０／Ｍ×Ｋ（Ｋは自然数）度ずれた位置に各々配置してあり、
前記電機子ユニットを構成する電機子コアと電機子巻線は、各々１個で構成されると共に、前記１個の電機子コアは、該コアのスロット開口部を境にして少なくとも２つに分割された分割体であることを特徴とするリニアモータ電機子。
【請求項２】
前記電機子コアのスロットの開口幅を前記スロットの根元幅より狭くしたことを特徴とする請求項１記載のリニアモータ電機子。
【請求項３】
前記電機子脚の先端部の進行方向と直交する奥行き方向の長さを、前記電機子継鉄の奥行き方向の長さよりも大きくしたことを特徴とする請求項１または２に記載のリニアモータ電機子。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか１項に記載のリニアモータ電機子と、前記電機子と磁気的空隙を介して対向配置させた磁性体からなる誘導子歯を有する誘導子とを備え、前記電機子と前記誘導子の何れか一方を可動子に、他方を固定子として相対移動を行うようにしたことを特徴とするリニアモータ。
【請求項５】
請求項４に記載のリニアモータと、前記リニアモータの電機子を平面内に２×Ｌ個（Ｌは自然数）配置して成るフォーサと、前記フォーサと空隙を介して対向配置されて前記リニアモータの誘導子歯を直交するＸＹ方向に格子状に形成して成るプラテンとを備え、前記フォーサと前記プラテンが相対移動を行うようにして構成されたことを特徴とする平面モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造の中で多用される検査装置やボンディングマシン、半導体部品のマウンタなどに搭載される直動機構および直動２軸（ＸＹ平面）機構に要求されるリニアモータ電機子、リニアモータおよび平面モータに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造の中で多用される検査装置やボンディングマシン、半導体部品のマウンタなどに搭載される直動機構および直動２軸（ＸＹ平面）機構に要求されるリニアモータおよび平面モータとして、例えば特許文献１および特許文献２がある。ここでは、特許文献１にあたるリニアモータを例に背景技術を説明する。
図１０は従来技術を示すリニアモータの側断面図、図１１は図１０のＡ−Ａ線に沿う正断面図、図１２は図１０のリニアモータ電機子を空隙対向面から見た底面図である。
図において、１ｃがリニアモータ、１００ｃが可動子、１０１ｃがリニアモータ電機子、１０２ｃが電機子ユニット、１０３ｃが電機子コア、１０４ｃが電機子脚、１０５ｃが電機子継鉄、１０６ｃがスロット、１０７ｃが電機子巻線、１０８ｃが永久磁石、１０９ｃが電機子取付板、２００ｃが固定子、２０１ｃが誘導子、２０２ｃが誘導子歯である。
固定子２００ｃは誘導子２０１ｃにより構成され、その材質は磁性体、例えば積層珪素鋼板、機械構造用炭素鋼鋼材（Ｓ４５Ｃなど）が使われる。誘導子２０１ｃには、後述する可動子と対向する空隙対向面に誘導子歯２０２ｃが一定ピッチλで形成されている。
可動子１００ｃは電機子取付板１０９ｃにリニアモータ電機子１０１ｃである２個の電機子ユニット１０２ｃが取付けられている。電機子ユニット１０２ｃは電機子コア１０３ｃ、電機子脚１０４ｃ、電機子継鉄１０５ｃ、スロット１０６ｃ、電機子巻線１０７ｃ、永久磁石１０８ｃから構成され、１個の電機子ユニット１０２ｃで３相を構成している。電機子コア１０３ｃの材質は誘導子２０１ｃと同じく磁性体である。電機子コア１０３ｃは電機子脚１０４ｃを３個有し、それらが電機子継鉄１０５ｃとつながっている。電機子脚１０４ｃ間にスロット１０６ｃが形成されている。３相の電機子巻線１０７ｃは電機子脚１０４ｃに巻装され、スロット１０６ｃに収納されている。電機子脚１０４ｃの３脚は電気角１２０度（λ／３）ずれて並んでいる。永久磁石１０８ｃは電機子脚１０４ｃの先端、いわゆる固定子と対向する空隙対向面にλ／２ごと異極となるように配置されている。また、２個の電機子ユニット１０２ｃは電気角１８０度（λ／２）ずれて配置されている。
可動子１００ｃは図示しないリニアガイドによって固定子２００ｃに対し支持されている。固定子２００ｃに対する可動子１００ｃの相対位置に応じて３相の電機子巻線１０７ｃに所定の電流を流すと、永久磁石１０８ｃの起磁力と誘導子歯２０２ｃによる空隙のパーミアンス分布が作る磁界との作用により可動子１００ｃに推力が発生し、可動子１００ｃは矢印で示す進行方向に移動することとなる。また、電気角１８０度ずれて配置された２個の電機子ユニット１０２ｃにより、１個の電機子ユニット１０２ｃに生じるコギング力を相殺することができる（例えば、特許文献１を参照）。
また、平面モータにおいては、フォーサに上記したリニアモータを直交するＸＹ方向に配置し、プラテンに上記した誘導子歯をＸＹ格子状に形成し、フォーサとプラテンを相対移動できるように構成したものが開示されている（例えば、特許文献２を参照）。
【特許文献１】特開２００２−１０１６３６号公報
【特許文献２】特開２００３−１４３８３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところが、従来のリニアモータ電機子およびリニアモータ、平面モータには次に示すような問題があった。
（１）予め巻装した電機子巻線を電機子ユニットのスロットに装着しようとした場合、スロットの開口幅を大きくしなければならない。そのため、リニアモータ電機子の体格に対する永久磁石の設置面積が小さくなり、所定の推力を発生させようとした場合、電流値が大きくなり大きな銅損が発生した。
（２）（１）の問題を回避するためスロットの開口幅を小さく、巻装部のスロット幅を大きくするように半閉スロット形状にした場合、予め巻装した電機子巻線を挿入することが不可能となる。この場合、巻線機を使って電機子脚へ直接巻装することになり、スロット内の電機子巻線の占積率が極めて低下する。従って、所定の推力を発生させようとした場合、電流値が大きくなり大きな銅損が発生した。
（３）従来のリニアモータ電機子によりリニアモータを構成した場合、上記（１）、（２）に示すような問題が生じ、銅損発生に伴う温度上昇により、熱膨張によるリニアモータ取り付け装置の精度悪化を招いた。
（４）従来のリニアモータ電機子により平面モータを構成した場合、誘導子歯がＸＹ平面格子となり、リニアモータとして構成した場合に比べ推力が低下する。従って、上記（３）に示すような問題がより顕著となった。
本発明は、このような問題点を鑑みてなされたものであり、リニアモータ電機子の永久磁石設置面積を大きく、かつ、スロット内の電機子巻線の占積率を高めることで、リニアモータ電機子体格あたりの銅損を小さく、熱膨張による精度悪化を生じさせないリニアモータ電機子およびリニアモータ、平面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】
【０００４】
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、磁性体からなる電機子継鉄および電機子脚を有する電機子コアと、前記電機子コアのスロットに巻装された電機子巻線と、前記電機子脚の先端に配設した永久磁石からなる複数の磁極とを有する電機子ユニットがＭ×Ｎ個（Ｍは相数、Ｎは自然数）で構成されたリニアモータ電機子において、前記Ｍ×Ｎ個の電機子ユニットは電気角１８０／Ｍ×Ｋ（Ｋを自然数）度ずれた位置に各々配置してあり、前記電機子ユニットを構成する電機子コアと電機子巻線は、各々１個で構成されると共に、前記１個の電機子コアは、該コアのスロット開口部を境にして少なくとも２つに分割された分割体であることを特徴としている。
また、請求項２に記載の発明は、請求項１記載のリニアモータ電機子において、前記電機子コアのスロットの開口幅を前記スロットの根元幅より狭くしたことを特徴としている。
また、請求項３に記載の発明は、請求項１または２記載のリニアモータ電機子において、前記電機子脚の先端部の進行方向と直交する奥行き方向の長さを、前記電機子継鉄の奥行き方向の長さよりも大きくしたことを特徴としている。
また、請求項４記載の発明は、請求項１〜３までの何れか１項に記載のリニアモータ電機子と、前記電機子と磁気的空隙を介して対向配置させた磁性体からなる誘導子歯を有する誘導子とを備え、前記電機子と前記誘導子の何れか一方を可動子に、他方を固定子として相対移動を行うようにしたリニアモータを構成することを特徴としている。
また、請求項５記載の発明は、請求項４に記載のリニアモータと、前記リニアモータの電機子を平面内に２×Ｌ個（Ｌは自然数）配置して成るフォーサと、前記フォーサと空隙を介して対向配置されて前記リニアモータの誘導子歯を直交するＸＹ方向に格子状に形成して成るプラテンとを備え、前記フォーサと前記プラテンが相対移動を行うようにして平面モータを構成することを特徴としている。
【発明の効果】
【０００５】
請求項１記載の発明によると、Ｍ×Ｎ個の電機子ユニットを電気角１８０／Ｍ×Ｋ（Ｋを自然数）度ずれた位置に各々配置し、電機子ユニットを構成する電機子コアと電機子巻線を各々１個で構成すると共に、該１個の電機子コアは、該コアのスロット開口部を境にして少なくとも２つに分割された分割体とする構成にしたので、予め高密度に巻装した電機子巻線を電機子コアに装着するといった組立を実現することができる。
また、請求項２記載の発明によると、電機子コアに形成されたスロットの開口幅をスロットの根元幅より狭くしたので、スロット内の電機子巻線の占積率を高くできると共に、電機子脚にリニアモータ電機子体格あたりの永久磁石の設置面積を大きくすることができる。その結果、所定の推力を発生させても電流値を小さくし、銅損を低減することができる。
請求項３記載の発明によると、請求項１、２に対し同じ電機子巻線を使いながら、電機子の進行方向と直交する奥行き方向に永久磁石の設置面積を大きくとる構成にしたので、請求項１記載の発明よりも、さらに銅損を低減することができる。
請求項４記載の発明によると、請求項１〜３の何れか記載のリニアモータ電機子を用いたので、リニアモータ電機子の銅損を低減し、熱膨張を抑え、高精度なリニアモータを提供することができる。
請求項５記載の発明によると、請求項４記載のリニアモータを用いたので、請求項４同様、熱膨張による精度悪化のない平面モータを提供することできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
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】
【０００７】
図１は本発明の第１実施例を示すリニアモータの側断面図、図２は図１のＡ−Ａ線に沿う正断面図、図３はリニアモータ電機子を空隙対向面から見た底面図である。
図において、１ａがリニアモータ、１００ａが可動子、１０１ａがリニアモータ電機子、１０２ａが電機子ユニット、１０３ａが電機子コア、１０４ａが電機子脚、１０５ａが電機子継鉄、１０６ａがスロット、１０７ａが電機子巻線、１０８ａが永久磁石、１０９ａが電機子取付板、２００ａが固定子、２０１ａが誘導子、２０２ａが誘導子歯である。
固定子２００ａは従来技術同様の構成となっている。誘導子２０１ａの材質は磁性体であり、例えば積層珪素鋼板、機械構造用炭素鋼鋼材（Ｓ４５Ｃなど）が使われる。誘導子２０１ａには、空隙面に誘導子歯２０２ａが一定ピッチλで形成されている。
可動子１００ａは電機子取付板１０９ａにリニアモータ電機子１０１ａが取付けられている。リニアモータ電機子１０１ａは、Ｍ×Ｎ個（Ｍは相数、Ｎは自然数）の電機子ユニット１０２ａから構成され、Ｋを自然数として電気角（１８０／Ｍ×Ｋ）度ずれた位置に各々配置されている。第１実施例では、Ｍ＝３（相数３）、Ｎ＝１であるため、電機子ユニット１０２ａは３個である。また、Ｋ＝１であるため、３個の電機子ユニット１０２ａの位置は各々電気角６０度ずれて配置されている。従来技術と異なり、１個の電機子ユニット１０２ａが１相を構成している。
次に、電機子ユニット１０２ａの構造の詳細と組み立て方法について説明する。
図４は電機子ユニット１０２ａの組み立て方法を示した斜視図である。
電機子ユニット１０２ａは電機子コア１０３ａ、電機子脚１０４ａ、電機子継鉄１０５ａ、スロット１０６ａ、電機子巻線１０７ａ、永久磁石１０８ａから構成されており、基本的に１つの電機子ユニットにおける電機子コアと電機子巻線は、各々１個で構成されている。この１個の電機子コア１０３ａは、材質が誘導子２０１ａと同じく磁性体となっており、図４に示すように該コアのスロット１０６ａの開口部を境にして２つに分割された分割体となっている。また、１個の電機子コア１０３ａは電機子脚１０４ａを２個有し、電機子コアのスロット１０６ａの開口幅Ｓ１を根元幅Ｓ２より狭くした構成にしてある。なお、電機子巻線１０７ａは予め高密度に巻装されている。
組立については、まず、電機子ユニット１０２ａは電機子巻線１０７ａの空心部分に分割された電機子継鉄１０５ａが左右から挿入され、分割された電機子コア１０３ａと電機子巻線１０７ａが一体となり、電機子取付板１０９ａと接着固定される。電機子脚１０４ａの先端にあたる空隙対向面には永久磁石１０８ａがλ／２ごと異極となるように配置される。２個の電機子脚１０４ａの先端に配置される永久磁石１０８ａは電気角１８０度ずれており、スロットの開口幅をλ／２だけ開けて配置される。また、他２個（２相）の電機子ユニット１０２ａも同様にして構成される。
【０００８】
以上のように構成されたリニアモータは、従来技術同様、固定子２００ａに対する可動子１００ａの相対位置に応じて３相の電機子巻線１０７ａに所定の電流を流すと、永久磁石１０８ａの起磁力と誘導子歯２０２ａによる空隙のパーミアンス分布が作る磁界との作用により可動子１００ａに推力が発生し、可動子１００ａは矢印で示す進行方向に移動することとなる。また、電気角１８０度ずれて配置された２個の電機子脚１０４ａにより、１個の電機子ユニット１０２ａに生じるコギング力を相殺することができる。従来技術と異なり、１個の電機子ユニット１０２ａのみでコギング力を相殺する構成となっている。
【０００９】
このように予め高密度に巻装した電機子巻線を電機子コアに装着し、永久磁石の設置面積を大きくすることで、所定の推力を発生させても電流値を小さくでき、従来技術で問題となっていた銅損を低減することができる。
【実施例２】
【００１０】
図５は本発明の第２実施例を示すリニアモータの正断面図、図６はリニアモータ電機子を空隙対向面から見た底面図、図７は第２実施例の電機子ユニットの組み立て方法を示した斜視図である。
図において、１０４ａ’が第２実施例を示す電機子脚、１０８ａ’が永久磁石、２０２ａ’が誘導子歯である。
第２実施例が第１実施例と異なる点は、電機子ユニットを構成する電機子脚、永久磁石、誘導子歯の箇所にあり、具体的には電機子脚１０４ａ’の先端部の進行方向と直交する奥行き方向の長さを、電機子継鉄１０５ａの奥行き方向の長さよりも大きくした点である。それに合わせ、永久磁石１０８ａ’と誘導子２０２ａ’の奥行き方向幅も大きくしてある。
【００１１】
このような構成により、第１実施例で示したリニアモータよりも永久磁石の設置面積を大きくすることができる。従って、従来技術で問題となっていた銅損の発生をより低減することができ、熱膨張を抑え高精度なリニアモータを実現することができる。
【実施例３】
【００１２】
図８は本発明の第３実施例である平面モータのフォーサの底面図、図９はプラテンの上面図である。
図において、１ｂが平面モータ、１００ｂがフォーサ、１０１ｂがリニアモータ電機子、１０９ｂが電機子取付板、２００ｂがプラテン、２０１ｂが誘導子、２０２ｂが誘導子歯である。
フォーサ１００ｂは２×Ｌ個（Ｌは自然数）のリニアモータ電機子１０１ｂによって構成され、Ｌ個ずつ直交するＸＹ方向に配置されている。第３実施例ではＬ＝１であるため、ＸＹ方向に各々２個のリニアモータ電機子１０１ｂが卍状に配置されている。一方、プラテンは前記誘導子歯がＸＹ方向に格子状に形成されている。
【００１３】
このように第１および第２実施例で示したリニアモータ電機子を使用する効果により、従来技術による平面モータよりも銅損を低減でき、高精度な平面モータを実現することができる。
【００１４】
第１〜３実施例では、電機子コアの先端部にあたる空隙対向面に永久磁石を配置する構造を示したが、電機子コアの先端部に永久磁石を埋め込む構造であっても、本発明と同様の効果が得られることは言うまでも無い。また、第１および第２実施例ではリニアモータ電機子を可動子に、誘導子を固定子に配置する構成としたが、リニアモータ電機子を固定子とし、誘導子を可動子として移動させても良い。
【産業上の利用可能性】
【００１５】
本発明のリニアモータ電機子およびリニアモータ、平面モータは、熱膨張による精度劣化を嫌う半導体製造の検査装置やボンディングマシン、半導体部品のマウンタなどに搭載される直動機構および直動２軸（ＸＹ平面）機構に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は本発明の第１実施例を示すリニアモータの側断面図、
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う正断面図、
【図３】図１のニアモータ電機子を空隙対向面から見た底面図、
【図４】本発明の第１実施例である電機子ユニットの組立方法を示した斜視図、
【図５】本発明の第２実施例を示すリニアモータの正断面図、
【図６】本発明の第２実施例を示すリニアモータ電機子を空隙対向面から見た底面図、
【図７】本発明の第２実施例である電機子ユニットの組立方法を示した斜視図、
【図８】本発明の第３実施例である平面モータのフォーサの底面図、
【図９】本発明の第３実施例である平面モータのプラテンの上面図、
【図１０】従来技術を示すリニアモータの側断面図、
【図１１】図１０のＡ−Ａ線に沿う正断面図、
【図１２】図１０のリニアモータ電機子を空隙対向面から見た底面図
【符号の説明】
【００１７】
１ａ  リニアモータ
１ｂ  平面モータ
１００ａ、１００ｃ  可動子
１００ｂ  フォーサ
１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ  リニアモータ電機子
１０２ａ、１０２ｃ  電機子ユニット
１０３ａ、１０３ｃ  電機子コア
１０４ａ、１０４ａ’、１０４ｃ  電機子脚
１０５ａ、１０５ｃ  電機子継鉄
１０６ａ、１０６ｃ  スロット
１０７ａ、１０７ｃ  電機子巻線
１０８ａ、１０８ａ’、１０８ｃ  永久磁石
１０９  電機子取付板
２００ａ、２００ｃ  固定子
２００ｂ  プラテン
２０１ａ、２０１ｂ、２０１ｃ  誘導子
２０２ａ、２０２ａ’、２０２ｂ、２０２ｃ  誘導子歯
【図１】
2006014391.tif 000003
【図２】
2006014391.tif 000004
【図３】
2006014391.tif 000005
【図４】
2006014391.tif 000006
【図５】
2006014391.tif 000007
【図６】
2006014391.tif 000008
【図７】
2006014391.tif 000009
【図８】
2006014391.tif 000010
【図９】
2006014391.tif 000011
【図１０】
2006014391.tif 000012
【図１１】
2006014391.tif 000013
【図１２】
2006014391.tif 000014