(57)【要約】【課題】基板、キャンおよびフレームの変形を低減しつつ、モータ構造の簡素化及び小型化を図ることができるリニアモータ電機子およびこれを用いたリニアモータを提供することを目的とする。【解決手段】基板１２の両側面に固定された電機子巻線１１と、電機子巻線１１を覆うように設けられたキャン２とフレーム３よりなる密封体を備え、電機子巻線１１の周囲に冷媒を流して冷却するようにしたリニアモータ電機子であって、基板１２に電機子巻線１１を接着固定し、それをフレーム３に組付けた後、キャン２とフレーム３の間に支柱９を配設し、キャン２と支柱９、フレーム３と支柱９を夫々溶接により接合したものである。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の両側面に固定された電機子巻線と、前記電機子巻線を覆うように設けられたキャンとフレームよりなる密封体を備え、前記電機子巻線の周囲に冷媒を流して冷却するようにしたリニアモータ電機子であって、
冷媒の圧力によるキャン並びにフレームの変形を低減できるように、互いに対向するキャンとフレームの間に支柱を設け、前記支柱を溶接により接合したことを特徴とするリニアモータ電機子。
【請求項２】
前記基板の長手方向と垂直に少なくとも１本の溝を設けたことを特徴とする請求項１に記載のリニアモータ電機子。
【請求項３】
請求項１または２に記載のリニアモータ電機子と、当該電機子とギャップを介して互いに対向配置させた界磁とを備え、前記界磁は、ヨークと、前記ヨーク上に交互に極性が異なるように隣り合わせに複数個並べて配置させた永久磁石とで構成され、前記電機子と前記界磁部の何れか一方を相対移動する可動子に、他方を固定子とす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】
本発明は低温度上昇を要求される、例えば半導体露光装置、液晶露光装置等に使用されるリニアモータ電機子およびこれを用いたリニアモータに関するものである
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば半導体露光装置、液晶露光装置などの高精度位置決め装置は、高速化、高出力化が年々高まってきている。高精度位置決め装置の高性能化のため、その構成部品であるリニアモータにおいては低温度上昇が要求される。このようなリニアモータは、例えば図４のようになっている。以下、ステージ装置駆動用のボイスコイル型のものを例に上げて説明する。
図４は従来のリニアモータに共通な全体の外観を示す斜視図である。１は電機子、２はキャン、３はフレーム、４は冷媒流出口、５は永久磁石、６はヨーク、７はベース、８は界磁、１０は冷媒流入口である。また、図５は第１従来技術を示す電機子の分解斜視図である。１１は電機子巻線、１２は基板、１３はねじである。
図４において、リニアモータは電機子１を可動子とし、界磁８を固定子として構成されると共に、電機子１は図示しないリニアガイド、エアスライダもしくは滑り案内等によって支持され、可動子を矢印で示す進行方向に移動させるものとなっている。
具体的には、界磁８は平板状のヨーク６と、該ヨーク６上に交互に極性が異なるように隣り合わせに複数個並べて配設した永久磁石５と、ヨーク６を組付けるベース７で構成される。永久磁石５はヨーク６に対して接着により固定されると共に、後述する電機子１の両側にギャップを介して配置される。
また、電機子１は、図５に示すように銅線を集中巻により成形してなる電機子巻線１１と、電機子巻線１１を配列し位置決め固定するための基板１２と、基板１２の四隅をネジ１３で固定するためのフレーム３と、基板１２の両側面に固定された電機子巻線１１の外側を覆うようにフレーム３内で密封するためのキャン２で構成される。なお、キャン２は基本的に非磁性材料とされ、例えばステンレス、樹脂、セラミックスなどなどの薄板で構成される。また、フレーム３はステンレスの鋳物で形成されると共に、中央部は電機子巻線１１、基板１２を収納するために必要な孔部３Ａが穿設されており、孔部３Ａのキャン２に対向する部分（底部）にはキャン２の厚みに相当する厚みが設けられている。そして、フレーム３の長手方向における両端の一方端に冷媒を流すための冷媒流入口１０を、他方端に冷媒流出口４を各々備えている。キャン２はフレーム３との接合面を溶接によって接合することで、キャン２とフレーム３は密封体を構成する。それから、基板１２はそれ自身の強度を要求されるため、ステンレスがよく使われている。さらに、図６は図５の電機子の正面図、図７は図６のＡ−Ａ線に沿う断面図を示しており、図において、１４は冷媒通路を示している。
図６、図７に示すように、電機子巻線１１の温度上昇を低減させるため、モータ内部に冷媒通路１４を設けている。冷媒を冷媒流入口１０から供給して冷媒流出口４より排出することにより、冷媒は電機子巻線１１とキャン２の間にある冷媒通路１４を流れる。
このように構成されたリニアモータは、可動子自身の位置にあった所定の電流を電機子巻線１１に流すことにより、可動子が固定子の永久磁石５の作る磁界と作用し、可動子は推力を発生する。そして、銅損によって電機子巻線１１が発熱して温度上昇する。温度上昇した電機子巻線１１の発熱は冷媒により熱回収されるが、熱回収されない熱量がフレーム３の温度上昇となる。基板１２の温度上昇値は、基板１２が冷媒と接する部分が少ないため、電機子巻線１１の温度上昇値とほぼ等しくなる。従ってフレーム３と基板１２に温度差が生じる（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１―２５２２７号公報（明細書第２頁、図４）
【０００４】
次に、第２従来技術を説明する。
図８は第２従来技術を示す電機子の分解斜視図、図９は図８に示す電機子の正面図、図１０は図９のＡ−Ａ線に沿う断面図である。第２従来技術の構成要素が第１従来技術と同じものについては説明を省略し、異なる点のみを説明する。
すなわち、支柱１８とキャン２の間、支柱１８とフレーム３の間に冷媒漏洩防止のためのＯリング１７を挟み、キャン２、フレーム３および基板１２の中心部に孔を設けて、基板１２をキャン２、フレーム３側からサラネジ１６で固定した点である。このような構成により、供給された冷媒の圧力によるキャン２、フレーム３の変形を低減させる構造となっている、なお、リニアモータの動作については、第１従来技術と同じなので説明を省略する（例えば、特許文献２を参照）。
【０００５】
【特許文献２】
特開２００１―２３１２４６号公報（明細書第４頁、図２）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが従来技術では以下の問題があった。
（１）第１従来技術では、温度上昇した基板１２の熱膨張量と、フレーム３の熱膨張量が異なるため、基板１２に熱応力が発生し変形することがあった。
（２）第２従来技術では、Ｏリング１７、サラネジ１６を使用してキャン２、フレーム３の変形低減を図っていたため部品が多く構造も複雑である。また、Ｏリング１７で封止するため封止面が必要であり、支柱１８の径寸法にはある程度の面積が必要であるという制約があった。キャン２においてもネジ頭を沈めるだけの板厚が必要でありモータの小形化を妨げていた。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、基板、キャンおよびフレームの変形を低減しつつ、モータ構造の簡素化及び小型化を図ることができるリニアモータ電機子およびこれを用いたリニアモータを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１の発明は、基板の両側面に固定された電機子巻線と、前記電機子巻線を覆うように設けられたキャンとフレームよりなる密封体を備え、前記電機子巻線の周囲に冷媒を流して冷却するようにしたリニアモータ電機子であって、冷媒の圧力によるキャン並びにフレームの変形を低減できるように、互いに対向するキャンとフレームの間に支柱を設け、前記支柱を溶接により接合したものである。
請求項２の発明は、請求項１に記載のリニアモータ電機子において、前記基板の長手方向と垂直に少なくとも１本の溝を設けたものである。
請求項３の発明は、リニアモータに係るものであり、請求項１または２に記載のリニアモータ電機子と、当該電機子とギャップを介して互いに対向配置させた界磁とを備え、前記界磁は、ヨークと、前記ヨーク上に交互に極性が異なるように隣り合わせに複数個並べて配置させた永久磁石とで構成され、前記電機子と前記界磁部の何れか一方を相対移動する可動子に、他方を固定子とするものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図に基づいて具体的に説明する。
（第１実施例）
図１は本発明の第１実施例を示すリニアモータの電機子の正面図である。図２は図１のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。本発明の構成要素が従来技術と同じものについては説明を省略し、異なる点のみを説明する。
すなわち、基板１２に電機子巻線１１を接着固定し、それをフレーム３に組付けた後、互いに対向するキャン２とフレーム３の間に支柱９を配設し、キャン２と支柱９、フレーム３と支柱９を夫々溶接により接合した点である。なおリニアモータの動作については、従来技術と同じなので説明を省略する。
第１実施例に係るリニアモータ電機子は、冷媒の圧力によるキャン２並びにフレーム３の変形を低減できるように、互いに対向するキャン２とフレーム３の間に支柱９を設け、支柱９を溶接により接合したので、従来技術に対してキャン２およびフレーム３の変形低減を損なうことなく、変形低減を維持することができる。また、従来技術で用いたＯリング１７、サラネジ１６が不要となるため、部品数の削減及び組立ての簡素化を図ることができる。また、従来技術のキャン２に設けられたサラネジ１６のネジ頭を沈めるための厚みが不要となるため、キャン２の薄肉化を図ることができる。さらにサラネジによる締結を無くすことで、支柱９の細小化が図れ、モータの小型化または高推力化を実現することができる。
【００１０】
（第２実施例）
図３は本発明の第２実施例を示すリニアモータの電機子に用いられる基板の正面図である。
図において、基板１２の長手方向と垂直に２本の溝２Ａを設けた点である。
このように第２実施例は、基板１２の長手方向と垂直に溝１２Ａを設けたので、基板１２は熱応力が発生しても、溝１２Ａの部分が伸縮することにより熱応力を緩和でき、変形を低減させることができる。
【００１１】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、以下の効果がある。
（１）第１実施例に係るリニアモータ電機子は、冷媒の圧力によるキャン並びにフレームの変形を低減できるように、互いに対向するキャンとフレームの間に支柱を設け、支柱を溶接により接合したため、従来技術に対してキャンおよびフレームの変形低減を損なうことなく、変形低減を維持することができる。また、従来技術で用いたＯリング、サラネジが不要となるため、部品数の削減及び組立ての簡素化を図ることができる。また、従来技術のキャンに設けられたサラネジのネジ頭を沈めるための厚みが不要となるため、キャンの薄肉化を図ることができる。さらにサラネジによる締結を無くすことで、支柱の細小化が図れ、モータの小型化または高推力化を実現することができる。
（２）第２実施例に係るリニアモータ電機子は、基板の長手方向と垂直に溝を設けたため、基板は熱応力が発生しても、溝の部分が伸縮することにより熱応力を緩和でき、変形を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を示すリニアモータの電機子の正面図である。
【図２】図１のＢ−Ｂ線に沿う断面図
【図３】本発明の第２実施例を示すリニアモータの電機子に用いられる基板の正面図
【図４】従来のリニアモータに共通な全体の外観を示す斜視図
【図５】第１従来技術を示す電機子の分解斜視図
【図６】図５に示す電機子の正面図
【図７】図６のＡ−Ａ線に沿う断面図
【図８】第２従来技術を示す電機子の分解斜視図
【図９】図８に示す電機子の正面図
【図１０】図９のＡ−Ａ線に沿う断面図
【符号の説明】
１  電機子
２  キャン
２Ａ  溝
３  フレーム
３Ａ  孔部
４  冷媒流出口
５  永久磁石
６  ヨーク
７  ベース
８  界磁
９  支柱
９Ａ、９Ｂ  接合面
１０  冷媒流入口
１１  電機子巻線
１２  基板
１３  ネジ
１４  冷媒通路
１６：サラネジ
１７  Ｏリング
１８  支柱
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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