(57)【要約】【課題】リニアモータの多相コイルを従来のコイルジャケット内に収容すると、特に水等の不活性でない冷媒を使うときの接着の信頼性は必ずしも十分とはいえないという課題がある。【解決手段】複数のコイルが実質的にコイル巾だけ磁気空隙路に沿って順次ずらされるとともに、各コイルが磁気空隙路内では同一平面上となるように配置されてなる多相コイルを収容するためのコイル収容溝を備えたコイルジャケットであって、各コイルを各々２つのコイル収容溝に収容できるようにしたコイルジャケット。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のコイルが実質的にコイル巾だけ磁気空隙路に沿って順次ずらされるとともに、各コイルが磁気空隙路内では同一平面上となるように配置されてなる多相コイルを収容するためのコイル収容溝を備えたコイルジャケットであって、各コイルを各々２つのコイル収容溝に収容できるようにしたことを特徴とするコイルジャケット。
【請求項２】
コイル収容溝を備えたコイルジャケットに、複数のコイルが実質的にコイル巾だけ磁気空隙路に沿って順次ずらされるとともに、各コイルが磁気空隙路内では同一平面上となるように配置されてなる多相コイルを収容してなる可動子であって、各コイルが各々２つのコイル収容溝に収容されることを特徴とする可動子。
【請求項３】
コイル収容溝を備えたコイルジャケットに、複数のコイルが実質的にコイル巾だけ磁気空隙路に沿って順次ずらされるとともに、各コイルが磁気空隙路内では同一平面上となるように配置されてなる多相コイルを収容してなる固定子であって、各コイルが各々２つのコイル収容溝に収容されることを特徴とする固定子。
【請求項４】
請求項２記載の可動子と永久磁石列を備えた固定子とを備えたことを特徴とするリニアモータ。
【請求項５】
請求項３記載の固定子と永久磁石列を備えた可動子とを備えた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、電機子コイルを収容して冷媒を流通させて熱の除去を行なうコイル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、多相コイルは通常、コイル支持部材であるコイル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、コイルジャケットは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する。また、コイル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程度の圧力をかけて流通させ、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】
多相コイルを収容して冷媒を流通させて熱の除去を行なうコイルジャケットについては例えば特許文献１に開示されている。そのコイルジャケットについて図８〜１０を用いて説明する。図８はリニアモータの構成を示す説明図である。図８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。固定子１側には、第１および第２コイルジャケット（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９はコイルジャケットを構成する２つのジャケット部材のうちの一方のジャケット６ｂの正面図である。図１０は図９のジャケット６ｂの断面図である。
【０００５】
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９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１０（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８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内に収容され接着固定される。
【０００６】
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９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９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、一方の冷媒流通口（図示省略）から供給されて他方の冷媒流通口（図示省略）から排出される。
【０００７】
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。
【０００８】
【特許文献１】
特開２０００−００４５７２号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
コイル２は通電により方向の異なる推力が絶えず生じるため、コイル収容溝８ａ，  ８ｂの中で動こうとする。コイルが動くと永久磁石との位置関係が変化してしまうためモータの動作精度が低化する。これを防ぐためにコイル２とコイル収容溝８ａ，８ｂとの間のがたつきをできるだけ小さくし、かつ接着剤で固定している。そのため万一、冷媒により接着が剥がれてもコイル収容溝８ａ，８ｂに押さえられるためコイル２が大きくずれることは無い。また、コイル収容溝８ａ，８ｂは接着面にかかる推力負荷を低減する効果もある。更に、コイル収容溝８ａ，８ｂはコイル２の正確な位置決めをするのにも有効である。
【００１０】
ところで、リニアモータの推力は磁気ギャップの磁束密度Ｂと単位磁石面積当りの導体長さｌとの積に比例する。ｌを大きくして推力の向上を図る手段として空芯を有するコイルの空芯部に隣接するコイルの一部を配置して多相コイルを形成する方法がある。図７を用いて具体的に説明する。可動コイル６０は、支持板１００の両面に偏平コイルを設けて互いに連続した一組の偏平コイル６０ａ、６０ｂ、６０ｃを複数組設ける。各組の偏平コイルは、永久磁石２０ａに沿った磁気空隙路に沿って偏平コイルのコイル巾だけ順次ずらして配置する。そして、各組の偏平コイル６０ａ、６０ｂ、６０ｃは磁気空隙路内では同一平面上に配置され、磁気空隙路から外部に出た部分は互いに干渉しないように折り曲げる。
【００１１】
このコイル巾だけ順次ずらして配置した多相コイルを図８〜１０で説明した従来のコイルジャケット内に収容しようとすると、各コイルに空芯部が無いために多相コイル全体を溝内部に収容しなければならない。１コイルに着目すると通電しない時間があるため常に推力がかかるわけではないが、多相コイル全体が一体であるため、接着面には常に推力負荷がかかる。また、１コイル当りのコイルジャケットとの接触面積が小さくなる。これらのことから、特に水等の不活性でない冷媒を使うときの接着の信頼性は必ずしも十分とはいえない、という課題がある。また、多相コイル全体をジャケット内に収容しようとすると、もともとコイルそのものはバラバラなので、その固定、位置決めが極めて困難で、かつ推力発生方向に剛性が保てない、という課題がある。
【００１２】
本発明の目的は、コイル巾だけ順次ずらして配置した多相コイルを収容して冷媒を流通させてもコイルとコイルジャケットとの接着に十分な信頼性が確保されるコイルジャケットを提供することにある。
本発明の目的は、多相コイルの固定、位置決めが容易で、かつ推力発生方向の剛性の高いコイルジャケットを提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明のコイルジャケットは、複数のコイルが実質的にコイル巾だけ磁気空隙路に沿って順次ずらされるとともに、各コイルが磁気空隙路内では同一平面上となるように配置されてなる多相コイルを収容するためのコイル収容溝を備えたコイルジャケットであって、各コイルを各々２つのコイル収容溝に収容できるようにしたことを特徴としている。
【００１４】
本発明の可動子は、コイル収容溝を備えたコイルジャケットに、複数のコイルが実質的にコイル巾だけ磁気空隙路に沿って順次ずらされるとともに、各コイルが磁気空隙路内では同一平面上となるように配置されてなる多相コイルを収容してなる可動子であって、各コイルが各々２つのコイル収容溝に収容されることを特徴としている。
【００１５】
本発明の固定子は、コイル収容溝を備えたコイルジャケットに、複数のコイルが実質的にコイル巾だけ磁気空隙路に沿って順次ずらされるとともに、各コイルが磁気空隙路内では同一平面上となるように配置されてなる多相コイルを収容してなる固定子であって、各コイルが各々２つのコイル収容溝に収容されることを特徴としている。
【００１６】
本発明の可動子はその多相コイルが永久磁石列の形成する磁気空隙路内に位置するように、永久磁石列と組み合わせることにより可動コイル型のリニアモータを作製することができる。
【００１７】
本発明の固定子はその多相コイルが永久磁石列の形成する磁気空隙路内に位置するように、永久磁石列と組み合わせることにより可動磁石型のリニアモータを作製することができる。
【００１８】
【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。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、可動子１側に多相コイル（以下、コイルと略す）２を配設し、固定子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コイル型のロングストロークタイプのリニアモータである。多相コイルを形成する各コイルは永久磁石５の表面近傍またはそれらの間に形成される磁気空隙路内では同一平面上となるように配置される。図６（ａ）に示すようにコイル２は自己融着線を巻いて作製した空芯部を有する扁平コイルである。全体に長方形であり長辺をなす部分が磁気空隙路内で同一平面上となるように配置される。このとき隣接するコイルの長辺が空芯部内に配置される。図６（ｂ）に示すように短辺部分は干渉を防ぐために折り曲げる。なお、図１で可動子１は紙面に対し垂直方向へ移動自在に案内される。
【００１９】
可動子１側には、コイル２を収容し冷却液を流す流路を有する第１および第２コイルジャケット（以下、ジャケットと略す）６ａ，６ｂが配設されている。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板状に加工されている。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。もちろんこれ以外の合成樹脂を使うこともできる。
【００２０】
図２は可動子１の正面図およびその右側面図である。可動子１はジャケット６ａ，６ｂでコイル２を挟持しボルト６ｃで締結する構造である。冷却液は入口６ｄから入り出口６ｅから排出する。冷却液の供給管と固定子３との干渉を防ぐために入口６ｄと入り出口６ｅは固定子３に対して反対側に位置させる。
【００２１】
図３は図２のＡ−Ａ断面図、図４は図２のＢ−Ｂ断面の一部拡大図である。ジャケット６ａの対向する面（内面側）にはコイル収容溝８ａが形成されており、コイル２は図示した状態でジャケット６ａ内に収容される。他のコイルはここでは図示を省略している。この場合、コイル収容溝８ａの底面側には、図４に示したような段部９が形成されており、コイル２は段部９上にて支持された状態でコイル収容溝８ａ，８ｂ内に収容され接着固定される。コイル収容溝８ａ，８ｂを形成する仕切り１２の機能はコイル２とジャケット６ａとを互いに接着して一体構造としてモールド品と同等の剛性を可動子または固定子に与えることである。別の機能は、コイルの冷却を可能とすることである。別の機能は、位相を合わせるための正確なコイル２の位置決めが出来ることである。仕切り１２の位置は機械加工精度で決まるためかなり正確である。コイルの寸法精度はそれに比べると高くない。ましてや複数のコイルを互いに密着させて配置すると誤差が蓄積されて大きな誤差となる。各コイルを仕切り１２により位置決めすることでコイル２の正確な位置決めが出来る。別の機能は、コイルの推力を受け止め接着面が受ける推力負荷を低減することである。その結果、冷却液で直接にコイル２を冷却するにもかかわらず接着面の高い信頼性を確保することができる。
【００２２】
冷媒を流通させるための流通路は、コイル２の折り曲げ部を内包し図２の冷却液入口６ｄと出口６ｅとを結ぶ流路、それと平行に形成されコイル２の反対側の折り曲げ部を内包する流路および段部９とコイル２との間の間隙１１によって形成される。この２つの流路は間隙１１を介して互いに繋がっているため入口６ｄから入った冷却液は上記流路および間隙１１を流れながらコイル２を冷却し出口６ｅから排出される。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を好適に用いることができる。コイル２に安定した絶縁被膜を形成することにより冷却効果のより大きい水などの冷媒を使うことも可能である。
【００２３】
図５に実施例におけるコイル２の重ね方を示す。空芯部に両隣のコイルが入り込み全体として同一平面を形成する。各コイルは各コイルのコイル巾に対応した寸法を有する２つのコイル収容溝８ａに収容される。コイル２の重ね方は図７に示すものであっても良い。
【００２４】
【発明の効果】
本願のコイルジャケットにより、コイル巾だけ順次ずらして配置した多相コイルを収容して冷媒を流通させてもコイルとコイルジャケットとの接着に十分な信頼性が確保することができる。また、多相コイルの固定、位置決めが容易で、かつ推力発生方向の剛性の高いコイルジャケットを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】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２】本発明によるリニアモータにて用いられる可動子の正面図およびその右側面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ断面図である。
【図４】図２のＢ−Ｂ断面の一部拡大図である。
【図５】コイルの重ね方の一例を示す図である。
【図６】本発明に用いることのできるコイルの正面図（ａ）と側面図（ｂ）である。
【図７】複数のコイルが実質的にコイル巾だけ磁気空隙路に沿って順次ずらされるとともに、各コイルが磁気空隙路内では同一平面上となるように配置されてなる多相コイルの一例を示す説明図である。
【図８】従来のリニアモータの構成を示す説明図である。
【図９】コイルジャケットを構成する２つのジャケット部材のうちの一方のジャケットの正面図である。
【図１０】図９のジャケットの断面図である。
【符号の説明】
１  可動子
２  コイル
３  固定子
４  ヨーク
５  永久磁石
６ａ，６ｂ  ジャケット
６ｄ  冷却液入口
６ｅ  冷却液出口
８ａ，８ｂ  コイル収容溝
９  段部
１１  間隙
１２  仕切り
【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】
2004236475.tif 000011
【図１０】
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