(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
矩形状の磁性体からなる内ヨークと、前記内ヨークの長手方向に向かって外側に平行させるように設けた平板状の磁性体からなる一対の外ヨークと、前記内ヨークと前記外ヨークの両端部に設けた平板状の磁性体からなる一対の側ヨークとで構成された日の字状断面を有する閉鎖磁気回路を備え、
前記内ヨークの外側および前記外ヨークの内側には、前記外ヨークと前記内ヨークの対向する面に極性を逆にして界磁を構成する永久磁石を配設してあり、
前記永久磁石間には、磁気ギャップを介して非磁性体かつ絶縁体よりなるボビンにコイルを巻回した電機子を設けてあり、
前記閉鎖磁気回路を構成する各々のヨークと前記電機子の何れか一方を固定子に他方を可動子として、前記各々のヨークと前記電機子の何れかを固定して相対的に移動するようにしたボイスコイル形リニアモータにおいて、
前記各々のヨークと前記電機子の何れか一方を保持し、かつ、前記各々のヨークの周囲を覆うように設けたコ字状断面を有するカバーと、
前記各々のヨークと前記カバーが対向する面の間に配設されると共に前記カバーの内側に沿うように取り付けられ、かつ、非磁性体できた内部に冷媒を通すための液冷却管と、
を備えたことを特徴とするボイスコイル形リニアモータの冷却構造。
【請求項２】
前記液冷却管は、給水口から排水口に至る管路を立体的に曲げて一体成形してある請求項１記載のボイスコイル形リニアモータの冷却構造。
【請求項３】
前記液冷却管および前記カバーを、熱伝導性の良好な樹脂モールドで固着してある請求項１または２に記載のボイスコイル形リニアモータの冷却構造。
【請求項４】
前記液冷却管を、前記カバーに対する接触熱伝達が良好となるように偏平形状とした請求項１から３までの何れか１項に記載のボイスコイル形リニアモータの冷却構造。
【請求項５】
前記カバーの側面に、排気ダクトを設けた請求項１から４までの何れか１項に記載のボイスコイル形リニアモータの冷却構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体製造装置などの分野でウェハ搬送装置の除振を行うために用いられるボイスコイル形リニアモータに関し、特に、高推力と高効率を実現すると共に、高い冷却性能を必要とするボイスコイル形リニアモータの冷却構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体製造装置などの分野でウェハ搬送装置の除振を行うために用いられると共に、特に、高推力と高効率を実現するボイスコイル形リニアモータは図４、図５のようになっている。なお、図４は従来のボイスコイル形リニアモータの全体斜視図、図５は、図４のＡ−Ａ線に沿う側断面図である。
図４において、１２は矩形状の磁性体からなる内ヨーク、１１は内ヨーク１２の長手方向に向かって外側に平行させるように設けた平板状の磁性体からなる一対の外ヨーク、１３は内ヨーク１２と外ヨーク１１の両端部に設けた平板状の磁性体からなる一対の側ヨーク、１４は側ヨーク１３の中央部に設けた溝部であり、外ヨーク１１の両側面に一対の側ヨーク１３を対面させて固定したあと、側ヨーク１３の溝部１４に内ヨーク１２を嵌め込んで日の字形の閉鎖磁気回路を構成する。また、１５ａ、１５ｂは、それぞれ外ヨーク１１、内ヨーク１２の対向面側に設けられ長手方向に向かって配設された永久磁石であって、界磁１０を構成する。１７は永久磁石１５ａ、１５ｂ間に磁気ギャップを介して設けられた非磁性体かつ絶縁体よりなるボビン、１８はボビン１７に巻回されたコイルであり、上記のボビン１７とコイル１８とで電機子２０を構成する。このボビン１７の側面には、図５に示すようにボビンの軸方向と直角に折り曲げたフランジ２７を設けたＬ字状のスラスト板１９を固定してある。推力の取り出しは、フランジ２７にワークを連結して行う。
このようなボイスコイル形リニアモータは、電機子２０が永久磁石１５ａと永久磁石１５ｂ間で磁気ギャップを介して内ヨーク１２の長手方向に向かって移動するようになっている。
次に、上記のボイスコイル形リニアモータにおいて、冷却性能を改善した構造として図６に示したものが提案されている。図６は、図４に示したボビンの変形例であって、クーラを備えたボビンの側断面図である。
ボビン１７をコの字形の断面とし、ボビン１７のコの字形の溝内に、水密なジャケット３１を有し、薄い非磁性体よりなるクーラ３０の内側を密着させて固定し、クーラ３０の外側にコイル１８を巻回するようにしたものがある。ボビン１７の中央部には中仕切りに相当するフリンジ３２を、ボビン１７の端部には、フリンジ１７１を設けている。一方のフリンジ３２にはジャケット３１の中央部と連通する細孔３３を設け、図示しない外部の給水管に接続する給水口３３ａを設けてある。他方のフリンジ１７１には、ジャケット３１の両側面と連通する細孔１７ａを設けると共に、図示しない外部の排水管に接続する排水口１７ｂを設けており、冷却水を循環させながらコイル１８を直接冷却している（例えば、特開平８−２１４５３０号公報）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来技術では、クーラ３０が永久磁石１５ａ、１５ｂ間の磁気ギャップ側にあるため、磁気ギャップが広いと推力が低下するという問題があった。このため、推力を確保するためにはコイル１８に流す電流または、巻回数を増やす対策が必要となり、冷却構造を改善せずに上記対策を講じると電気損失が大きくなるという問題があり、現状の冷却構造で冷却性能を上げるには限界があった。
また、従来技術のように電機子２０が可動する構成の場合には、電機子２０が連続して可動を繰り返すと、クーラ３０に設けた給水口３３ａ、排水口１７ｂと細孔３３、１７ａの接続部が異形、異種物の接続であるため、冷却水がクーラ３０から漏れたりして、水密性を保つのは難しく信頼性に欠けるという問題があった。
さらに、クーラ３０内部の細孔加工とその経路の封止は構造上複雑であるため、コスト的に問題となっていた。
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、推力低下がなく、冷却性能および水密性の高い、しかも安価なボイスコイル形リニアモータの冷却構造を提供することを目的とする。
【０００４】
【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の本発明は、矩形状の磁性体からなる内ヨークと、前記内ヨークの長手方向に向かって外側に平行させるように設けた平板状の磁性体からなる一対の外ヨークと、前記内ヨークと前記外ヨークの両端部に設けた平板状の磁性体からなる一対の側ヨークとで構成された日の字状断面を有する閉鎖磁気回路を備え、前記内ヨークの外側および前記外ヨークの内側には、前記外ヨークと前記内ヨークの対向する面に極性を逆にして界磁を構成する永久磁石を配設してあり、前記永久磁石間には、磁気ギャップを介して非磁性体かつ絶縁体よりなるボビンにコイルを巻回した電機子を設けてあり、前記閉鎖磁気回路を構成する各々のヨークと前記電機子の何れか一方を固定子に他方を可動子として、前記各々のヨークと前記電機子の何れかを固定して相対的に移動するようにしたボイスコイル形リニアモータにおいて、前記各々のヨークと前記電機子の何れか一方を保持し、かつ、前記各々のヨークの周囲を覆うように設けたコ字状断面を有するカバーと、前記各々のヨークと前記カバーが対向する面の間に配設されると共に前記カバーの内側に沿うように取り付けられ、かつ、非磁性体できた内部に冷媒を通すための液冷却管と、を備えたものである。
請求項２の本発明は、請求項１記載のボイスコイル形リニアモータの冷却構造において、前記液冷却管は、給水口から排水口に至る管路を立体的に曲げて一体成形したものである。
請求項３の本発明は、請求項１または２に記載のボイスコイル形リニアモータの冷却構造ににおいて、前記液冷却管および前記カバーを、熱伝導性の良好な樹脂モールドで固着したものである。
請求項４の本発明は、請求項１から３までの何れか１項に記載のボイスコイル形リニアモータの冷却構造において、前記液冷却管を、前記カバーに対する接触熱伝達が良好となるように偏平形状としたものである。
請求項５の本発明は、請求項１から４までの何れか１項に記載のボイスコイル形リニアモータの冷却構造において、前記カバーの側面に、排気ダクトを設けたものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図に基づいて説明する。
図１は本発明の実施例を示すボイスコイル形リニアモータであって、（ａ）はその全体斜視図で一部を破断したもの、（ｂ）は（ａ）の側ヨークの上方から見た平面図であり、側ヨークを取り外して液冷却管を透視した状態を示している。図２は本発明の実施例によるボイスコイル形リニアモータであって、（ａ）は図１（ｂ）のＡ−Ａ線に沿う正断面図であって、（ｂ）は図１（ｂ）の矢視Ｂ方向から見た側面図である。なお、従来と同じ構成要素については同じ符号を付してその説明を省略し、異なる点のみを説明する。
図において、２１は液冷却管であって、透視した部分を一部点線で示してある。２２は排気ダクト、２３は樹脂モールドである。
本発明が従来と異なる構成は、以下のとおりである。
すなわち、電機子２０の一方端部を保持し、かつ、閉鎖磁気回路を構成する各々の外ヨーク１１、内ヨーク１２、側ヨーク１３の周囲を覆うようにコ字状断面を有するカバー１９が設けてあり、各々のヨーク１１、１２、１３とカバー１９が対向する面の間に配設されると共に、カバー１９の内側に沿うように非磁性体でできた内部に冷媒を通すための液冷却管２１が取り付けられている点である。
また、液冷却管２１は、給水口２１Ａから排水口２１Ｂに至る管路を立体的に曲げて一体成形されており、液冷却管２１およびカバー１９を、熱伝導性の良好な樹脂モールド２３を固着してある。
さらに、液冷却管２１をカバー１９に対する接触熱伝達が良好となるようにカバー１９と対向して平行で偏平な形状をしたものである。
またさらに、カバー１９の側面に、排気ダクト２２を設けて電機子２０で発生した熱を放熱するようになっている。
次に、ボイスコイル形リニアモータの組立状況を、図３に示す分解斜視図に基づいて説明する。なお、図３は、ボイスコイル形リニアモータの分解斜視図であって、（ａ）は可動子、（ｂ）は固定子である。
まず、カバー１９の内壁に液冷却管２１を配設し、樹脂モールドによりカバー１９と液冷却管２１を固着する。次に、可動子である一対の外ヨーク１１と内ヨーク１２を一方の底部となる側ヨーク１３の溝に嵌め込んで固定し、固定子となる電機子２０を内ヨーク１２の中に挿入した後、他方の上部となる側ヨーク１３を内ヨーク１２、外ヨーク１１と固定して一体化する。そして、電機子２０の片側端面をカバー１９の端面にボルト等（図示せず）を介して固定してボイスコイル形リニアモータが完成する。
したがって、電機子２０の一方端部を保持し、かつ、各々のヨーク１１、１２、１３の周囲を覆うように。配設したコ字状断面を有するカバー１９と、各々のヨーク１１、１２、１３とカバー１９との対向面の間に再説されてカバー１９の内側に沿うように冷媒を通す液冷却管２１とを設ける構成にしたので、液冷却管が、磁気ギャップである永久磁石１５ａと１５ｂ間を通ることなく、各々のヨーク１１、１２、１３、永久磁石１５ａ、１５ｂおよび電機子２０で作られる磁気回路を妨げることがないため、これらの間で磁界が有効に機能して推力低下を無くすことができる。
また、液冷却管２１をカバー１９に対向して平行で偏平な形状とする構成、あるいは液冷却管２１およびカバー１９を熱伝導性の良好な樹脂モールド２３で固着する構成にしたので、カバー１９に対する接触面積が増大し、熱伝達、熱伝導などによる冷却性能を向上させることができる。
また、カバー１９の側面に排気ダクト２２を設けたので、コイル１８より空気を介して伝達される熱及び、輻射熱を空冷により排出し、冷却効率を向上させることができる。
また、液冷却管２１を構成する管路は、一本の管を立体的に曲げて一体成形により製作したので、給水口２１Ａおよび排水口２１Ｂにおける接続部を無くすことができると共に水密性が向上し、安価に製作することができる。さらに、液冷却管２１を偏平な形状としたので外形寸法を増加することなく、小型化することができる。
【０００６】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば以下のような効果がある。
（１）電機子の一方端部を保持し、かつ、各々のヨークの周囲を覆うように、配設したコ字状断面を有するカバーと、各々のヨークとカバーとの対向面の間に配設されてカバーの内側に沿うように冷媒を通す液冷却管とを設ける構成にしたので、液冷却管が、磁気ギャップである永久磁石間を通ることなく、各々のヨーク、永久磁石および電機子で作られる磁気回路を妨げることがないため、これらの間で磁界が有効に機能して推力低下を無くすことができる。
（２）液冷却管をカバーに対向して平行で偏平な形状とする構成、あるいは液冷却管およびカバーを熱伝導性の良好な樹脂モールドで固着する構成にしたので、カバーに対する接触面積が増大し、熱伝達、熱伝導などによる冷却性能を向上させることができる。
（３）カバーの側面に排気ダクトを設けたので、コイルより空気を介して伝達される熱及び、輻射熱を空冷により排出し、冷却効率を向上させることができる。（４）液冷却管を構成する管路は、一本の管を立体的に曲げて一体成形により製作したので、給水口および排水口における接続部を無くすことができると共に水密性が向上し、安価に製作することができる。さらに、液冷却管を偏平な形状としたので外形寸法を増加することなく、小型化することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示すボイスコイル形リニアモータであって、（ａ）はその全体斜視図で一部を破断したもの、（ｂ）は（ａ）の側ヨークの上方から見た平面図であり、側ヨークを取り外して液冷却管を透視したものである。
【図２】本発明の実施例によるボイスコイル形リニアモータであって、（ａ）は図１（ｂ）のＡ−Ａ線に沿う正断面図であって、（ｂ）は図１（ｂ）の矢視Ｂ方向から見た側面図である。
【図３】ボイスコイル形リニアモータの分解斜視図であって、（ａ）は可動子、（ｂ）は固定子である。
【図４】従来のボイスコイル形リニアモータの全体斜視図である。
【図５】図４のＡ−Ａ線に沿う側断面図である。
【図６】図４に示したボビンの変形例であって、クーラを備えたボビンの側断面図である。
【符号の説明】
１０  界磁
１１  外ヨーク
１２  内ヨーク
１３  側ヨーク
１４  溝
１５ａ、１５ｂ  永久磁石
１７  ボビン
１８  コイル
１９  カバー
２０  電機子
２１  液冷却管
２２  排気ダクト
【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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