JP2016025709A - ダイレクトドライブモータ、このダイレクトドライブモータの製造方法、搬送装置、検査装置、工作機械、及び半導体製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】軸方向の高さを大きくすることなく、性能の向上を図ることができるダイレクトドライブモータを提供する。【解決手段】ダイレクトドライブモータ１ａは、静止輪５Ａ及び回転輪５Ｂを有する軸受５と、複数のティース２３に巻線１４が巻回されたステータコア２５を有し、静止輪５Ａを支持するステータ２１と、回転輪５Ｂに支持され、ステータ２１に対して回転可能に設けられたロータ２２と、ロータ２２の回転を検出する回転検出器３と、回転検出器３と軸受５とステータ２１及びロータ２２で構成されるモータ部２とをロータ２２の回転軸ＡＸに対して径方向に並べて保持すると共に、ステータ２１の径方向一端部を保持し、そのステータの軸方向端部の一方面に面しつつ径方向他端部側に延びて形成された金属製のハウジング４と、電気的絶縁性を有し、少なくともステータ２１の軸方向端部の一方面とハウジング４との間に設けられたカバー７と、を備えている。【選択図】図６

Description

本発明は、ダイレクトドライブモータ、このダイレクトドライブモータの製造方法、搬送装置、検査装置、工作機械、及び半導体製造装置に関する。

ダイレクトドライブモータは、減速機構を介さずに、発生した動力を対象物にダイレクトに伝達する。ダイレクトドライブモータは、動力を発生するモータ部と、モータ部の回転を検出するレゾルバ（回転検出器）と、モータ部及びレゾルバを保持するハウジングと、を備えている。モータ部は、コイル及びそのコイルを支持するステータコアを含むステータと、永久磁石を含むロータとを有する。コイルは、リード線と接続される。リード線は、コネクタを介して、電力供給部と接続される。

コイルを含むステータと、永久磁石を含むロータとを有するモールドモータの一例が特許文献１に開示されている。

特開２０１１−１０９８６１号公報

例えば、搬送装置等に用いられるダイレクトドライブモータでは、高い外部荷重に耐える強度を維持しながら、軸方向の高さの低減が望まれている。軸方向の高さを低減しつつ、高い外部荷重に耐える強度を得るためには、金属製のハウジングが用いられることが多い。このような金属製のハウジングを用いた場合、金属製のハウジングとステータのコイルとの間の絶縁性能を確保するために一定以上の空間距離・沿面距離が必要であり、そのための空間をハウジング内部に確保するためにステータコアの厚みを薄くしてしまうと、ダイレクトドライブモータの出力性能が低下する可能性がある。

性能が低下したダイレクトドライブモータが、搬送装置、検査装置、工作機械、及び半導体製造装置に使用された場合、それら搬送装置、検査装置、工作機械、及び半導体製造装置の性能が低下する可能性がある。

本発明の態様は、性能の向上を図ることができるダイレクトドライブモータ、このダイレクトドライブモータの製造方法を提供することを目的とする。また、本発明の態様は、性能の向上を図ることができる搬送装置、検査装置、工作機械、及び半導体製造装置を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様は、静止輪及び回転輪を有する軸受で構成される軸受部と、複数のティースに巻線が巻回されたステータコアを有し、前記静止輪を支持するステータと、前記回転輪に支持され、前記ステータに対して回転可能に設けられたロータと、前記ロータの回転を検出する回転検出器と、前記回転検出器と前記軸受部と前記ステータ及び前記ロータで構成されるモータ部とを前記ロータの回転軸に対して径方向に並べて保持すると共に、前記ステータの径方向一端部を保持し、該ステータの軸方向端部の一方面に対向しつつ径方向他端部側に延びて形成された金属製のハウジングと、電気的絶縁性を有し、少なくとも前記ステータの軸方向端部の一方面と前記ハウジングとの間に設けられたカバーと、を備えるダイレクトドライブモータを提供する。

本発明の第１の態様によれば、実質的にハウジングとステータとの間に空間を設ける必要がなくなり、ダイレクトドライブモータの軸方向の高さに対して、ステータコアの軸方向幅を大きくすることができる。したがって、ダイレクトドライブモータの軸方向の高さを大きくすることなく、絶縁性能及び出力性能を含むダイレクトドライブモータの性能の向上を図ることが可能となる。

本発明の第２の態様は、第１の態様のダイレクトドライブモータにおいて、前記ティースの軸方向最小幅は、前記軸受部の軸方向最大幅よりも大きくてもよい。

本発明の第２の態様によれば、ダイレクトドライブモータの性能の向上を図ることが可能となる。

本発明の第３の態様は、第２の態様のダイレクトドライブモータにおいて、前記軸受部の軸方向最大幅部が軸方向に占める位置は、前記ティースの軸方向最小幅部が軸方向に占める位置の範囲内であってもよい。

これにより、ダイレクトドライブモータの軸方向の高さが抑制される。

本発明の第４の態様は、第２または第３の態様のダイレクトドライブモータにおいて、ダイレクトドライブモータの軸方向の高さに対し、前記ティースの軸方向最小幅部が２５％以上５０％以下の範囲で規定されていてもよい。

これにより、ダイレクトドライブモータの軸方向の高さに応じて出力性能を規定することができる。

本発明の第５の態様は、第１から第４の何れかの態様のダイレクトドライブモータにおいて、前記ステータの内側に前記ロータを有するインナーロータ型のダイレクトドライブモータであって、前記ハウジングは、前記ステータを前記ステータコアの径方向外縁部で保持すると共に、前記軸受を前記静止輪の径方向内縁部で保持する円環状のステータハウジングと、前記ロータが径方向外縁部に形成され、前記軸受を前記回転輪の径方向外縁部で保持する円環状のロータハウジングと、を含んでもよい。

これにより、回転子の回転軸から径方向に向けて、回転検出器、軸受、モータ部を並べて配置することができ、ダイレクトドライブモータの軸方向の高さを低減することができる。

本発明の第６の態様は、第１から第５の何れかの態様のダイレクトドライブモータにおいて、前記カバーは、前記ステータの軸方向端部の他方面にさらに設けられていてもよい。

これにより、ハウジング内部への異物の侵入を防ぐと共に、金属製の保護用カバーを用いる場合と比べて、ステータコアの軸方向幅を大きくすることができ、ダイレクトドライブモータの軸方向の高さを低減しつつ、性能の向上を図ることができる。

本発明の第７の態様は、第１から第６の何れかの態様のダイレクトドライブモータにおいて、前記カバーは、樹脂製のカバーであってもよい。

これにより、巻線の絶縁性能を確保することができる。

本発明の第８の態様は、第１から第７の何れかの態様のダイレクトドライブモータにおいて、前記カバーと前記巻線との間に放熱グリスが充填されていてもよい。

これにより、コイルが発する熱の放熱性を向上することができ、ダイレクトドライブモータの定格トルクを大きくすることができる。

本発明の第９の態様は、第１から第８の何れかの態様のダイレクトドライブモータにおいて、複数の前記ティースは、それぞれ前記巻線がボビンに巻回されたコイルを支持しており、前記カバーは、複数の前記ティースに設けられた各前記ボビンの少なくとも径方向一方端に嵌合され保持されていてもよい。

これにより、カバーを確実にステータに嵌合させることができる。

本発明の第１０の態様は、第１から第９の何れかの態様のダイレクトドライブモータにおいて、前記軸受は、クロスローラ軸受であってもよい。

これにより、いずれの方向に対する荷重にも強く、大きな荷重に耐え得る高い剛性を保つことができる。

本発明の第１１の態様は、第１から第１０の何れかの態様のダイレクトドライブモータにおいて、前記軸受部は、複数個の前記軸受が軸方向に複数段重ねられて構成されていてもよい。

これにより、多段構成の軸受を構成する各段の軸受にかかる荷重を小さくすることができ、軸受の長寿命化、延いては、ダイレクトドライブモータの長寿命化を図ることができる。

本発明の第１２の態様は、第１から第１１の何れかの態様のダイレクトドライブモータにおいて、前記ステータコアは、円環状の部材と、該円環状の部材から径方向に突出した前記複数のティースとが一体的に形成されて構成されていてもよい。

これにより、コイルが所定位置から逸脱することを防ぐことができる。

本発明の第１３の態様は、静止輪及び回転輪を有する軸受で構成される軸受部と、円環状のステータコアに設けられた複数のティースに巻線が巻回されたステータと、前記ステータの内側に配置され、前記軸受部を介して前記ステータに対し回転可能に設けられた円環状のロータと、前記ステータを前記ステータコアの径方向外縁部で保持すると共に、前記軸受を静止輪の径方向内縁部で保持する円環状のステータハウジングと、前記ロータが径方向外縁部に形成され、前記軸受を回転輪の径方向外縁部で保持する円環状のロータハウジングと、前記ステータハウジングに面する前記ステータの軸方向端部の一方面に設けられた絶縁用カバーと、前記絶縁用カバーが設けられた前記ステータの軸方向端部の他方面に設けられた保護用カバーと、を備えたインナーロータ型のダイレクトドライブモータの製造方法であって、前記ステータハウジング上に前記絶縁用カバーを配置する工程と、前記ステータハウジング上で位置決めした前記絶縁用カバー上に前記ステータを配置して、前記絶縁用カバーと前記ステータとを嵌合させる工程と、前記ステータハウジングと前記ステータとを固定する工程と、前記ステータハウジングに固定された前記ステータ上に前記保護用カバーを配置して、前記保護用カバーと前記ステータとを嵌合させる工程と、前記保護用カバーの径方向外側端部を前記ステータコアと共に前記ステータハウジングに固定する工程と、を有するダイレクトドライブモータの製造方法を提供する。

本発明の第１３の態様によれば、保護用カバー、絶縁用カバー、及びステータのステータハウジングへの組み付けを作業性良く実施することができる。

本発明の第１４の態様は、第１から第１２の何れかの態様のダイレクトドライブモータと、前記ダイレクトドライブモータの作動により物体を搬送する搬送部と、を備える搬送装置を提供する。

本発明の第１４の態様によれば、搬送装置の性能の向上を図ることができる。

本発明の第１５の態様は、第１から第１２の何れかの態様のダイレクトドライブモータと、前記ダイレクトドライブモータの作動により移動する物体を検査する検査部と、を備える検査装置を提供する。

本発明の第１５の態様によれば、検査装置の性能の向上を図ることができる。

本発明の第１６の態様は、第１から第１２の何れかの態様のダイレクトドライブモータと、前記ダイレクトドライブモータの作動により移動する物体を加工する加工部と、を備える工作機械を提供する。

本発明の第１６の態様によれば、工作機械の性能の向上を図ることができる。

本発明の第１７の態様は、第１から第１２の何れかの態様のダイレクトドライブモータと、前記ダイレクトドライブモータの作動により移動する物体を処理する処理部と、を備える半導体製造装置を提供する。

本発明の第１７の態様によれば、半導体製造装置の性能の向上を図ることができる。

本発明の態様によれば、性能の向上を図ることができるダイレクトドライブモータ、このダイレクトドライブモータの製造方法が提供される。また、本発明の態様によれば、性能の向上を図ることができる搬送装置、検査装置、工作機械、及び半導体製造装置が提供される。

図１は、ダイレクトドライブモータの全体構成の一例を概略的に示す断面図である。 図２は、図１に示すダイレクトドライブモータにおけるステータを示す図である。 図３は、図２に示すステータのＢ−Ｂ矢視図である。 図４は、ステータを構成するステータコアの内周コアを示す図である。 図５は、ステータを構成するステータコアの外周コアを示す図である。 図６は、本実施形態に係るダイレクトドライブモータの全体構成の一例を概略的に示す断面図である。 図７は、本実施形態に係るダイレクトドライブモータを備える検査装置の一例を示す図である。 図８は、本実施形態に係るダイレクトドライブモータを備える工作機械の一例を示す図である。 図９は、本実施形態に係るダイレクトドライブモータを備える半導体製造装置の一例を示す図である。

以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。以下で説明する各実施形態の構成要素は、適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。

＜第１実施形態＞
第１実施形態について説明する前に、まず、ダイレクトドライブモータの構成について説明する。図１は、ダイレクトドライブモータ１の全体構成の一例を概略的に示す断面図である。図２は、図１に示すダイレクトドライブモータ１におけるステータ２１を示す図である。図３は、図２に示すステータ２１のＢ−Ｂ矢視図である。図４は、ステータ２１を構成するステータコア２５の内周コア２５１を示す図である。図５は、ステータ２１を構成するステータコア２５の外周コア２５２を示す図である。

ダイレクトドライブモータ１は、減速機構を介さずに、発生した動力を対象物にダイレクトに伝達する。ダイレクトドライブモータ１は、例えば、搬送装置のアームを駆動する駆動源として使用されるサーボモータを含む。また、その他にも、ダイレクトドライブモータ１は、例えば、検査装置、工作機械、及び半導体製造装置等にも用いられることを想定されている。

図１に示すように、ダイレクトドライブモータ１は、対象物を回転させるための動力を発生するモータ部２と、モータ部２の回転を検出する回転検出器３と、モータ部２及び回転検出器３を保持するハウジング４と、モータ部２と接続されるリード線１０と、ハウジング４に設けられ、リード線１０を引き出すコネクタ３０とを備えている。なお、図示はしていないが、コネクタ３０から引き出されたリード線１０は、ダイレクドライブモータ１を制御する制御装置に接続される。

モータ部２は、ステータ２１と、ステータ２１に対して回転可能なロータ２２とを有する。ロータ２２は、回転軸ＡＸを中心に回転する。

ダイレクトドライブモータ１は、インナーロータ型である。ステータ２１は、ロータ２２の周囲に配置される。回転軸ＡＸに対して、ステータ２１は、ロータ２２の外側に配置される。

図１〜図５に示すように、ステータ２１は、複数のティース２３及び複数のティース２３を連結するヨーク２４を含む内周コア２５１及び外周コア２５２からなるステータコア２５と、ステータコア２５に支持されるコイル２６とを有する。ティース２３は、回転軸ＡＸの周囲に複数配置される。コイル２６は、複数設けられる。コイル２６は、複数のティース２３のそれぞれに支持される。各ティース２３間には、それぞれスロット２７が形成される。

内周コア２５１は、回転軸ＡＸの周囲に配置される複数のティース２３と、複数のティース２３を連結するヨーク２４とを有する。複数のティース２３は、ヨーク２４から回転軸ＡＸに対する放射方向に関して外側に向かって突出するように配置される。ティース２３は、回転軸ＡＸの周囲において等間隔で複数配置される。隣り合うティース２３の間にスロット２７が設けられる。

外周コア２５２は、内周コア２５１の外径よりも大きい内径を有する環状の部材である。内周コア２５１と外周コア２５２とは固定される。

コイル２６は、集中巻された巻線１４を含む。巻線１４が集中巻されたコイル２６がティース２３に支持される。１つのティース２３に１つのコイル２６が配置される。ここで、集中巻とは、１つのティース２３に巻線を多回数巻いたもの、すなわち、１つのティース２３に１相分の巻線を巻き付けるものをいう。

図１に示す例では、コイル２６は、巻線１４がボビン２８に巻かれて形成される。１つのボビン２８に１つのコイル２６が配置される。ボビン２８がティース２３に支持される。すなわち、コイル２６は、巻線１４がボビン２８に集中巻された状態で、ティース２３に支持される。

巻線１４がボビン２８に集中巻されて形成された複数のコイル２６は、それぞれ内周コア２５１の各ティース２３に挿入される。複数のコイル２６がそれぞれ各ティース２３に支持された後、内周コア２５１と外周コア２５２とが接続される。これにより、コイル２６は、内周コア２５１と外周コア２５２との間に配置される。

なお、図３から図５に示す例では、内周コア２５１にティース２３が設けられることとしたが、外周コア２５２にティース２３が設けられていてもよい。

図１に示すように、ロータ２２は、回転軸ＡＸの周囲において、等間隔で複数配置された永久磁石１３を含む。ロータ２２は、後述する第２支持部材１２に複数個の永久磁石１３が組み付けられて構成される。ステータ２１とロータ２２とは、間隙を介して対向する。

また、図１に示すように、ダイレクトドライブモータ１は、回転検出器３を有する。回転検出器３は、モータ部２の回転を検出する。回転検出器３は、アブソリュート方式のレゾルバを含み、モータ部２のロータ２２の回転を検出する。回転検出器３は、ロータ２２の回転速度、回転方向、及び回転角度の少なくとも一つを検出する。なお、回転検出器３は、アブソリュート方式のレゾルバのみならず、インクリメンタル方式のレゾルバを含んでもよい。

ハウジング４は、モータ部２及び回転検出器３を保持する。本実施形態において、ハウジング４は、ステータハウジング４Ａ及びロータハウジング４Ｂを含む。ステータハウジング４Ａは、第１ハウジング４１及び第１支持部材１１を含む。ロータハウジング４Ｂは、第２ハウジング４２及び第２支持部材１２を含む。第１ハウジング４１は、環状の部材である。第１支持部材１１は、環状の部材である。第２ハウジング４２は、環状の部材である。第２支持部材１２は、環状の部材である。本実施形態において、第１ハウジング４１、第１支持部材１１、第２ハウジング４２、及び第２支持部材１２は、それぞれ、円筒状の部材である。第１ハウジング４１と第１支持部材１１とが、例えばボルト等で接続されてステータハウジング４Ａを構成する。第２ハウジング４２と第２支持部材１２とが、例えばボルト等で接続されてロータハウジング４Ｂを構成する。ステータハウジング４Ａの中心軸と、ロータハウジング４Ｂの中心軸と、回転軸ＡＸとは、一致する。

ステータ２１は、ステータハウジング４Ａを構成する第１ハウジング４１と接続される。ロータ２２は、上述したように、ロータハウジング４Ｂを構成する第２支持部材１２に複数個の永久磁石１３が組み付けられて構成される。

ステータハウジング４Ａとロータハウジング４Ｂとの間に軸受５が配置される。軸受５は、静止輪５Ａと、回転輪５Ｂと、静止輪５Ａと回転輪５Ｂとの間に配置される転動体５Ｃとを有する。静止輪５Ａは、第１ハウジング４１と第１支持部材１１とで回転軸ＡＸと平行な方向（以下、軸方向ともいう）に挟持され、ステータハウジング４Ａに接続される。回転輪５Ｂは、第２ハウジング４２と第２支持部材１２とで軸方向に挟持され、ロータハウジング４Ｂに接続される。軸受５により、ロータハウジング４Ｂは、ステータハウジング４Ａに対して、回転軸ＡＸを中心に回転可能に支持される。なお、本実施形態では、軸受５は、転動体５Ｃとして円筒形のクロスローラを用いたクロスローラ軸受である。クロスローラ軸受は、クロスローラと静止輪５Ａ及び回転輪５Ｂとが線接触するため、大きな荷重に耐え得るという利点がある。また、隣り合うクロスローラで回転軸が互いに９０°傾斜しているため、いずれの方向に対する荷重にも強く、高い剛性を保つことができる。

図１に示すダイレクトドライブモータ１では、モータ部２、軸受５、及び回転検出器３は、回転軸ＡＸに対する放射方向（以下、径方向ともいう）に並び配置される。具体的には、回転軸ＡＸに近い方から、回転検出器３、軸受５、モータ部２、の順に並び配置される。この場合、回転検出器３は、第２ハウジング４２と第１支持部材１１との間に配置され、軸受５は、第１支持部材１１と第２支持部材１２との間に配置され、モータ部２は、ステータ２１の径方向外側に位置するステータコア２５の外周コア２５２が第１ハウジング４１に接続され、ロータ２２を構成する永久磁石１３が第２支持部材１２に接続される。このような構成とすることで、モータ部２、軸受５、及び回転検出器３を径方向に並べて配置することができ、ダイレクトドライブモータ１の軸方向の寸法、つまり、軸方向の高さの増大が抑制される。

また、図１に示すダイレクトドライブモータ１は、ステータ２１の軸方向一端部（上端部）及び回転検出器３の軸方向他端部（下端部）からの異物の侵入を防ぐために、第１保護用カバー部材６と第２保護用カバー部材８とを設けている。

上記したように構成されたダイレクトドライブモータ１は、ステータ２１に対してロータ２２が回転することにより、ステータハウジング４Ａに対してロータハウジング４Ｂが回転軸ＡＸを中心に回転する。

ロータハウジング４Ｂにワーク（不図示）が接続される。モータ部２の作動によりロータハウジング４Ｂが回転すると、ロータハウジング４Ｂとともにワークが回転する。ロータハウジング４Ｂは、モータ部２の作動により回転軸ＡＸを中心に回転する出力軸として機能する。

ところで、上記したダイレクトドライブモータ１は、上述したように、搬送装置、検査装置、工作機械、及び半導体製造装置等にも用いられることを想定したものであり、高い外部荷重を受けることが考えられる。このため、ハウジング４、第１保護用カバー部材６、第２保護用カバー部材８を金属製の構造部材としている。従って、ステータ２１の軸方向両端部には、ハウジング４（第１ハウジング４１）と巻線１４との間、及び、第１保護用カバー部材６と巻線１４との間の絶縁性能を確保するために一定以上の空間距離・沿面距離を保つ必要があり、ステータ２１の軸方向両端部に空間Ｃ１，Ｃ２を設けている。このため、巻線１４が巻回されるティース２３の軸方向幅Ｄが制限され、延いては、ダイレクトドライブモータ１の出力性能が制限されることとなる。

つぎに、本実施形態に係るダイレクトドライブモータについて説明する。図６は、本実施形態に係るダイレクトドライブモータ１ａの全体構成の一例を概略的に示す断面図である。なお、図１に示す構成と同一または同等の構成部には同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。また、ステータ２１の構成は、図１に示したダイレクトドライブモータ１と同一であるので、本実施形態のステータ２１についても、図２から図５を用いて説明する。

本実施形態に係るダイレクトドライブモータ１ａは、金属製の第１保護用カバー部材６に代えて、電気的絶縁性を有する、例えば樹脂製の第１保護用カバー部材６ａを具備している。第１保護用カバー部材６ａは、環状の部材である。第１保護用カバー部材６ａは、径方向内側端部がボビン２８の径方向内側端部に嵌め込まれ、径方向外側端部がステータコア２５と共に第１ハウジング４１に例えばボルト等で接続される。これにより、実質的にステータ２１の軸方向上端部に空間（図１に示すダイレクトドライブモータ１における空間Ｃ１）を設ける必要がなくなり、図１に示すダイレクトドライブモータ１よりも、ティース２３の軸方向幅Ｄ’を大きくすることができる。

また、ステータ２１の軸方向下端部には、電気的絶縁性を有する、例えば樹脂製の絶縁用カバー部材７を具備している。絶縁用カバー部材７は、環状の部材である。絶縁用カバー部材７は、径方向両端部がボビン２８の両端に嵌め込まれる。これにより、実質的にステータ２１の軸方向下端部に空間（図１に示すダイレクトドライブモータ１における空間Ｃ２）を設ける必要がなくなり、図１に示すダイレクトドライブモータ１よりも、ティース２３の軸方向幅Ｄ’をさらに大きくすることができる。

なお、図６に示す例では、絶縁用カバー部材７にリード線１０を引き出すためのリード線引出口７ａを設けている。

図６に示す例では、第１保護用カバー部材６ａ及び絶縁用カバー部材７を具備したことにより、図１に示す例（ティース２３の軸方向幅Ｄ）と比較して、ティース２３の軸方向幅Ｄ’を４０％程度大きくできた例を示している。この図６に示すように、本実施形態では、ティース２３の軸方向最小幅（ここでは、軸方向幅Ｄ’）は、軸受５の軸方向最大幅よりも大きい。

これにより、図６に示す本実施形態に係るダイレクトドライブモータ１ａでは、図１に示すダイレクトドライブモータ１に対し、約４０％のトルクアップを図ることができる。

また、ダイレクトドライブモータ１ａの軸方向の高さに対するティース２３の軸方向最小幅部を、例えば２５％以上５０％以下の範囲で規定するようにしてもよい。このようにすれば、ダイレクトドライブモータ１ａの軸方向の高さに応じて出力性能を規定することができる。

さらに、巻線１４と第１保護用カバー部材６ａあるいは絶縁用カバー部材７との間に、放熱グリスを充填することで、コイル２６が発する熱の放熱性を向上することができ、ダイレクトドライブモータ１ａの定格トルクを大きくすることができる。

また、本実施形態では、図４に示すように、円環状のヨーク２４と、そのヨーク２４から径方向外側に突出したティース２３とが一体的に形成された内周コア２５１を具備した、所謂一体型の構造を有している。ティースの径方向内側に円環状のヨークを持たない構成では、コイルが所定位置から回転軸ＡＸ側に逸脱する可能性があるが、本実施形態において説明した、所謂一体型の構造を有するステータコア２５を用いた場合、回転軸ＡＸに向かう方向にコイル２６が逸脱することを防ぐことができる。なお、上述したように、外周コア２５２にティース２３が設けられていてもよい。

また、本実施形態では、ティース２３の軸方向最小幅（ここでは、軸方向幅Ｄ’）を、軸受５の軸方向最大幅よりも大きくしており、さらに、軸受５の軸方向最大幅部の軸方向に占める位置を、ティース２３の軸方向最小幅部（ここでは、ティース２３の軸方向幅Ｄ’は一定）が軸方向に占める位置の範囲内に収めている。このため、ダイレクトドライブモータ１ａの軸方向の高さを抑制することができる。

さらに、図６に示す例では、軸受５を軸方向に１段設けた例を示したが、軸受５を軸方向に複数段重ねて構成した軸受部であってもよい。このようにすることで、各段の軸受５にかかる荷重を小さくすることができ、軸受５の長寿命化、延いては、ダイレクトドライブモータ１ａの長寿命化を図ることができる。

つぎに、本実施形態に係るダイレクトドライブモータ１の製造方法について、図６を参照して説明する。ここでは、本実施形態に係る第１保護用カバー部材６ａ、絶縁用カバー部材７、及びステータ２１を第１ハウジング４１に組み付ける手順について説明する。なお、ステータ２１は予め組み立てられているものとする。

まず、第１ハウジング４１上に絶縁用カバー部材７を配置する。第１ハウジング４１と絶縁用カバー部材７との周方向位置は、第１ハウジング４１のコネクタ３０の位置と絶縁用カバー部材７に設けられたリード線引出口７ａの位置とで決まる。

次に、第１ハウジング４１上で位置決めした絶縁用カバー部材７上にステータ２１を配置し、絶縁用カバー部材７とステータ２１とを嵌合させる。具体的には、コイル２６から延びるリード線１０を絶縁用カバー部材７に設けられたリード線引出口７ａから引き出し、さらに、コネクタ３０からリード線１０を引き出して、巻線１４が巻回されたボビン２８の径方向両端部に絶縁用カバー部材７の径方向両端部を軸方向に合わせて嵌合させる。この状態で、第１ハウジング４１とステータ２１とを例えばボルト等で固定する。

次に、第１ハウジング４１に固定されたステータ２１上に第１保護用カバー部材６ａを配置し、第１保護用カバー部材６ａとステータ２１とを嵌合させる。具体的には、巻線１４が巻回されたボビン２８の径方向内側端部に第１保護用カバー部材６ａの径方向内側端部を軸方向に合わせて嵌合させる。この状態で、第１保護用カバー部材６ａの径方向外側端部をステータコア２５と共に第１ハウジング４１に例えばボルト等で固定する。

上述した手順で第１保護用カバー部材６ａ、絶縁用カバー部材７、及びステータ２１を第１ハウジング４１に組み付けるようにすれば、図１に示すダイレクトドライブモータ１の組み立て手順に大きな変更を加えることなく、作業性良く実施することができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、ステータ２１の径方向一端部を保持し、そのステータ２１の軸方向端部の一方面に対向しつつ、ステータ２１の径方向他端部側に延びて形成された金属製のハウジング４とステータ２１の軸方向端部の一方面との間に、電気的絶縁性を有する絶縁用カバー部材７を設けることで、実質的にハウジング４とステータ２１との間に空間を設ける必要がなくなり、ダイレクトドライブモータ１ａの軸方向の高さに対して、ティース２３の軸方向幅Ｄ’を大きくすることができる。したがって、ダイレクトドライブモータ１ａの軸方向の高さを大きくすることなく、絶縁性能及び出力性能を含むダイレクトドライブモータ１ａの性能の向上を図ることができる。

また、本実施形態によれば、ティース２３の軸方向最小幅を軸受５の軸方向最大幅よりも大きくすることで、ダイレクトドライブモータ１ａの出力トルクを増加させることができ、ダイレクトドライブモータ１ａの出力性能の向上を図ることが可能となる。

また、本実施形態によれば、軸受５の軸方向最大幅部が軸方向に占める位置を、ティース２３の軸方向最小幅部（図６に示す例では、ティース２３の軸方向幅Ｄ’は一定）が軸方向に占める位置の範囲内とすることにより、ダイレクトドライブモータ１ａの軸方向の高さを抑制することができる。

また、本実施形態によれば、ダイレクトドライブモータ１ａの軸方向の高さに対するティース２３の軸方向最小幅部を２５％以上５０％以下の範囲で規定することにより、ダイレクトドライブモータ１ａの軸方向の高さに応じて出力性能を規定することができる。

また、本実施形態によれば、ステータ２１の内側にロータ２２を有し、ハウジング４は、ステータ２１をステータコア２５の径方向外縁部で保持し、軸受５を静止輪５Ａの径方向内縁部で保持すると共に、回転検出器３が径方向内縁部に設けられた円環状のステータハウジング４Ａと、ロータ２２が径方向外縁部に形成され、軸受５を回転輪５Ｂの径方向外縁部で保持する円環状のロータハウジング４Ｂと、を含む。

これにより、回転軸ＡＸから径方向に向けて、回転検出器３、軸受５、モータ部２を並べて配置することができ、ダイレクトドライブモータ１ａの軸方向の高さを低減することができる。

また、本実施形態によれば、絶縁用カバー部材７に加え、ステータ２１の軸方向上端部に電気的絶縁性を有する第１保護用カバー部材６ａをさらに設けることで、ハウジング４内部への異物の侵入を防ぐと共に、金属製の第１保護用カバー部材６を用いる場合と比べて、ティース２３の軸方向幅Ｄ’を大きくすることができ、ダイレクトドライブモータ１ａの軸方向の高さを低減しつつ、性能の向上を図ることができる。

図１に示すダイレクトドライブモータ１は、高い外部荷重を受けることが想定されるため、ハウジング４、第１保護用カバー部材６、第２保護用カバー部材８を金属製の構造部材としている。従って、ステータ２１の軸方向両端部には、ハウジング４（第１ハウジング４１）と巻線１４との間、及び、第１保護用カバー部材６と巻線１４との間の絶縁性能を確保するために一定以上の空間距離・沿面距離を保つ必要があり、ステータ２１の軸方向両端部に空間Ｃ１，Ｃ２を設けている。このため、ティース２３の軸方向幅Ｄが制限され、延いては、ダイレクトドライブモータ１の出力性能が制限されることとなる。

本実施形態に係るダイレクトドライブモータ１ａは、図１に示すダイレクトドライブモータ１における金属製の第１保護用カバー部材６に代えて、電気的絶縁性を有する第１保護用カバー部材６ａを具備している。これにより、実質的にステータ２１の軸方向上端部に空間（図１に示す空間Ｃ１）を設ける必要がなくなり、図１に示すダイレクトドライブモータ１よりも、ティース２３の軸方向幅Ｄ’を大きくすることができる。

また、ステータ２１の軸方向下端部には、電気的絶縁性を有する絶縁用カバー部材７を具備している。これにより、実質的にステータ２１の軸方向下端部に空間（図１に示す空間Ｃ２）を設ける必要がなくなり、図１に示すダイレクトドライブモータ１よりも、ティース２３の軸方向幅Ｄ’をさらに大きくすることができる。

これにより、本実施形態に係るダイレクトドライブモータ１ａでは、軸方向の高さを大きくすることなく、図１に示すダイレクトドライブモータ１に対してトルクアップを図ることができ、軸方向の高さを低減しつつ、性能の向上を図ることができる。

また、本実施形態によれば、第１保護用カバー部材６ａ及び絶縁用カバー部材７を含むカバーは、樹脂製のカバーである。これにより、巻線１４の絶縁性能を確保することができる。

また、本実施形態によれば、第１保護用カバー部材６ａ及び絶縁用カバー部材７を含むカバーと巻線１４との間に放熱グリスが充填されている。これにより、コイル２６が発する熱の放熱性を向上することができ、ダイレクトドライブモータ１ａの定格トルクを大きくすることができる。

また、本実施形態によれば、複数のティース２３は、それぞれ巻線１４がボビン２８に巻回されたコイル２６を支持しており、第１保護用カバー部材６ａ及び絶縁用カバー部材７を含むカバーは、複数のティース２３に設けられた各ボビン２８の少なくとも径方向一方端に嵌合され保持されている。これにより、第１保護用カバー部材６ａ及び絶縁用カバー部材７を含むカバーを確実にステータ２１に嵌合させることができる。

また、本実施形態によれば、軸受５は、転動体５Ｃとして円筒形のクロスローラを用いたクロスローラ軸受である。クロスローラ軸受は、クロスローラと静止輪５Ａ及び回転輪５Ｂとが線接触するため、大きな荷重に耐え得るという利点がある。また、隣り合うクロスローラで回転軸が互いに９０°傾斜しているため、いずれの方向に対する荷重にも強く、高い剛性を保つことができる。

また、本実施形態によれば、軸受５を軸方向に複数段重ねて構成した軸受部とすることで、各段の軸受５にかかる荷重を小さくすることができ、軸受５の長寿命化、延いては、ダイレクトドライブモータ１ａの長寿命化を図ることができる。

また、本実施形態によれば、ステータコア２５は、円環状のヨーク２４及び外周コア２５２と、円環状のヨーク２４あるいは外周コア２５２から径方向に突出した複数のティース２３とが一体的に形成されて構成されている。

円環状のヨーク２４及び外周コア２５２を持たない構成では、コイル２６が所定位置から逸脱する可能性があるが、円環状のヨーク２４あるいは外周コア２５２から径方向に突出した複数のティース２３とが一体的に形成された、所謂一体型の構造を有するステータコア２５を用いた場合、コイル２６が所定位置から逸脱することを防ぐことができる。

また、本実施形態によれば、静止輪５Ａ及び回転輪５Ｂを有する軸受５と、円環状のステータコア２５に設けられた複数のティース２３に巻線１４が巻回されたステータ２１と、ステータ２１の内側に配置され、軸受５を介してステータ２１に対し回転可能に設けられた円環状のロータ２２と、ステータ２１をステータコア２５の径方向外縁部で保持すると共に、軸受５を静止輪５Ａの径方向内縁部で保持する円環状のステータハウジング４Ａと、ロータ２２が径方向外縁部に形成され、軸受５を回転輪５Ｂの径方向外縁部で保持する円環状のロータハウジング４Ｂと、ステータハウジング４Ａに面するステータ２１の軸方向端部の一方面に設けられた電気的絶縁性を有する絶縁用カバー部材７と、ステータ２１の軸方向端部の他方面に設けられた電気的絶縁性を有する第１保護用カバー部材６ａと、を備えたインナーロータ型のダイレクトドライブモータ１ａの製造方法であって、ステータハウジング４Ａ上に絶縁用カバー部材７を配置する工程と、ステータハウジング４Ａ上で位置決めした絶縁用カバー部材７上にステータ２１を配置して、絶縁用カバー部材７とステータ２１とを嵌合させる工程と、ステータハウジング４Ａとステータ２１とを固定する工程と、ステータハウジング４Ａに固定されたステータ２１上に第１保護用カバー部材６ａを配置して、第１保護用カバー部材６ａとステータ２１とを嵌合させる工程と、第１保護用カバー部材６ａの径方向外側端部をステータコア２５と共にステータハウジング４Ａに固定する工程と、を有する。これにより、図１に示すダイレクトドライブモータ１の組み立て手順に大きな変更を加えることなく、作業性良く実施することができる。

＜第２実施形態＞
第２実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略又は省略する。

図７は、上述の実施形態で説明したダイレクトドライブモータ１ａを備える検査装置３００の一例を示す図である。検査装置３００は、検査対象の物体Ｗ１を搬送する搬送装置２００と、物体Ｗ１を検査する検査部３０１とを備えている。搬送装置２００は、ダイレクトドライブモータ１ａと、ダイレクトドライブモータ１ａの作動により物体Ｗ１を搬送する搬送部２０１とを備えている。ダイレクトドライブモータ１ａは、検査装置３００のベース部材３０２に接続される。

搬送部２０１は、ダイレクトドライブモータ１ａのロータ２２と接続されたテーブルを含む。テーブル２０２は、検査対象の物体Ｗ１を支持する。テーブル２０２は、ダイレクトドライブモータ１ａの作動により回転する。テーブル２０２が回転することにより、そのテーブル２０２に支持されている物体Ｗ１は移動する。

検査部３０１は、ダイレクトドライブモータ１ａの作動により移動する物体Ｗ１を検査する。本実施形態において、検査部３０１は、テーブル２０２に支持された物体Ｗ１の画像を取得するカメラを含む。カメラ３０２で撮影された物体Ｗ１の画像に基づいて、物体Ｗ１の検査が実施される。

搬送装置２００は、カメラ３０２の視野領域に物体Ｗ１を移動する。カメラ３０２は、搬送装置２００により視野領域に配置された物体Ｗ１の画像を取得する。

本実施形態によれば、搬送装置２００は、物体Ｗ１をカメラ３０２の視野領域に高い位置決め精度で移動可能である。そのため、検査装置３００の検査精度を向上させることができる。また、検査装置３００の性能の向上を実現することができる。

＜第３実施形態＞
第３実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略又は省略する。

図８は、上述の実施形態で説明したダイレクトドライブモータ１ａを備える工作機械４００の一例を示す図である。工作機械４００は、加工対象の物体Ｗ２を搬送する搬送装置２００と、物体Ｗ２を加工する加工部４０１とを備えている。搬送装置２００は、ダイレクトドライブモータ１ａと、ダイレクトドライブモータ１ａの作動により物体Ｗ２を搬送する搬送部（テーブル）２０１とを備えている。ダイレクトドライブモータ１ａは、工作機械４００のベース部材４０２に接続される。

テーブル２０２は、ダイレクトドライブモータ１ａのロータ２２と接続される。物体Ｗ２は、テーブル２０２に支持される。テーブル２０２は、ダイレクトドライブモータ１ａの作動により回転する。テーブル２０２が回転することにより、そのテーブル２０２に支持されている物体Ｗ２は移動する。

加工部４０１は、ダイレクトドライブモータ１ａの作動により移動する物体Ｗ２を加工する。本実施形態において、加工部４０１は、テーブル２０２に支持された物体Ｗ２に部品Ｂを搭載するロボットアームを含む。

搬送装置２００は、ロボットアーム４０２の可動範囲に物体Ｗ２を移動する。ロボットアーム４０２は、搬送装置２００により可動範囲に配置された物体Ｗ２に部品Ｂを搭載する。

本実施形態によれば、搬送装置２００は、物体Ｗ２をロボットアーム４０２の可動範囲に高い位置決め精度で移動可能である。そのため、工作機械４００の加工精度を向上させることができる。また、工作機械４００の性能の向上を実現することができる。

＜第４実施形態＞
第４実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略又は省略する。

図９は、上述の実施形態で説明したダイレクトドライブモータ１ａを備える半導体製造装置５００の一例を示す図である。半導体製造装置５００は、処理対象の物体Ｗ３を搬送する搬送装置２００と、物体Ｗ３を処理する処理部５０１とを備えている。搬送装置２００は、ダイレクトドライブモータ１ａと、物体Ｗ３を搬送する搬送部（テーブル）２０１とを備えている。ダイレクトドライブモータ１ａは、半導体製造装置５００のベース部材５０２に接続される。

半導体製造装置５００は、半導体デバイスを製造可能な半導体デバイス製造装置である。半導体製造装置５００は、半導体デバイスの製造工程の少なくとも一部において使用される。物体Ｗ３は、半導体デバイスを製造するための物体である。

本実施形態において、物体Ｗ３は、半導体デバイスを製造するための基板である。物体Ｗ３から半導体デバイスが製造される。物体Ｗ３は、半導体ウエハを含んでもよいし、ガラス板を含んでもよい。物体Ｗ３にデバイスパターン（配線パターン）が形成されることによって、半導体デバイスが製造される。

半導体製造装置５００は、搬送装置２００により処理位置に配置された物体Ｗ３に対して、処理部５０１を用いて、デバイスパターンを形成するための処理を行う。

例えば、半導体製造装置５００が、投影光学系を介してデバイスパターンの像を物体Ｗ３に投影する露光装置を含む場合、処理部５０１は、投影光学系を含み、処理位置は、投影光学系５０２から射出される露光光の照射位置を含む。

本実施形態によれば、搬送装置２００は、物体Ｗ３を処理部５０１の処理位置に高い位置決め精度で移動可能である。そのため、半導体製造装置５００の処理精度を向上させることができる。また、半導体製造装置５００の性能の向上を実現することができる。

なお、上述の各実施形態においては、ダイレクトドライブモータ１ａがインナーロータ型であることとした。ダイレクトドライブモータ１ａは、アウターロータ型でもよい。

１，１ａ ダイレクトドライブモータ
２ モータ部
３ 回転検出器
４ ハウジング
５ 軸受
５Ａ 静止輪
５Ｂ 回転輪
５Ｃ 転動体
６ 第１保護用カバー部材（金属製）
６ａ 第１保護用カバー部材（樹脂製）
７ 絶縁用カバー部材（樹脂製）
７ａ リード線引出口
８ 第２保護用カバー部材（金属製）
１０ リード線
１１ 第１支持部材
１２ 第２支持部材
１３ 永久磁石
１４ 巻線
２１ ステータ
２２ ロータ
２３ ティース
２４ ヨーク
２５ ステータコア
２６ コイル
２７ スロット
２８ ボビン
３０ コネクタ
４１ 第１ハウジング
４２ 第２ハウジング
２００ 搬送装置
２０１ 搬送部
２０２ テーブル
２５１ 内周コア
２５２ 外周コア
３００ 検査装置
３０１ 検査部
３０２ カメラ
４００ 工作機械
４０１ 加工部
４０２ ロボットアーム
５００ 半導体製造装置
５０１ 処理部
５０２ 投影光学系
ＡＸ 回転軸
Ｃ１，Ｃ２ 空間

Claims (17)

1. 静止輪及び回転輪を有する軸受で構成される軸受部と、
   複数のティースに巻線が巻回されたステータコアを有し、前記静止輪を支持するステータと、
   前記回転輪に支持され、前記ステータに対して回転可能に設けられたロータと、
   前記ロータの回転を検出する回転検出器と、
   前記回転検出器と前記軸受部と前記ステータ及び前記ロータで構成されるモータ部とを前記ロータの回転軸に対して径方向に並べて保持すると共に、前記ステータの径方向一端部を保持し、該ステータの軸方向端部の一方面に対向しつつ径方向他端部側に延びて形成された金属製のハウジングと、
   電気的絶縁性を有し、少なくとも前記ステータの軸方向端部の一方面と前記ハウジングとの間に設けられたカバーと、
   を備えるダイレクトドライブモータ。
2. 前記ティースの軸方向最小幅は、前記軸受部の軸方向最大幅よりも大きい
   請求項１に記載のダイレクトドライブモータ。
3. 前記軸受部の軸方向最大幅部が軸方向に占める位置は、前記ティースの軸方向最小幅部が軸方向に占める位置の範囲内である請求項２に記載のダイレクトドライブモータ。
4. 前記ダイレクトドライブモータの軸方向の高さに対し、前記ティースの軸方向最小幅部が２５％以上５０％以下の範囲で規定された請求項２または３に記載のダイレクトドライブモータ。
5. 前記ステータの内側に前記ロータを有するインナーロータ型のダイレクトドライブモータであって、
   前記ハウジングは、
   前記ステータを前記ステータコアの径方向外縁部で保持し、前記軸受を前記静止輪の径方向内縁部で保持すると共に、前記回転検出器が径方向内縁部に設けられた円環状のステータハウジングと、
   前記ロータが径方向外縁部に形成され、前記軸受を前記回転輪の径方向外縁部で保持する円環状のロータハウジングと、
   を含む請求項１から４の何れか一項に記載のダイレクトドライブモータ。
6. 前記カバーは、前記ステータの軸方向端部の他方面にさらに設けられた請求項１から５の何れか一項に記載のダイレクトドライブモータ。
7. 前記カバーは、樹脂製のカバーである請求項１から６の何れか一項に記載のダイレクトドライブモータ。
8. 前記カバーと前記巻線との間に放熱グリスが充填されている請求項１から７の何れか一項に記載のダイレクトドライブモータ。
9. 複数の前記ティースは、それぞれ前記巻線がボビンに巻回されたコイルを支持しており、前記カバーは、複数の前記ティースに設けられた各前記ボビンの少なくとも径方向一方端に嵌合され保持されている請求項１から８の何れか一項に記載のダイレクトドライブモータ。
10. 前記軸受は、クロスローラ軸受である請求項１から９の何れか一項に記載のダイレクトドライブモータ。
11. 前記軸受部は、複数個の前記軸受が軸方向に複数段重ねられて構成された請求項１から１０の何れか一項に記載のダイレクトドライブモータ。
12. 前記ステータコアは、円環状の部材と、該円環状の部材から径方向に突出した前記複数のティースとが一体的に形成されて構成された請求項１から１１の何れか一項に記載のダイレクトドライブモータ。
13. 静止輪及び回転輪を有する軸受で構成される軸受部と、円環状のステータコアに設けられた複数のティースに巻線が巻回されたステータと、前記ステータの内側に配置され、前記軸受部を介して前記ステータに対し回転可能に設けられた円環状のロータと、前記ステータを前記ステータコアの径方向外縁部で保持すると共に、前記軸受を前記静止輪の径方向内縁部で保持する円環状のステータハウジングと、前記ロータが径方向外縁部に形成され、前記軸受を前記回転輪の径方向外縁部で保持する円環状のロータハウジングと、前記ステータハウジングに面する前記ステータの軸方向端部の一方面に設けられた電気的絶縁性を有する絶縁用カバーと、前記ステータの軸方向端部の他方面に設けられた電気的絶縁性を有する保護用カバーと、を備えたインナーロータ型のダイレクトドライブモータの製造方法であって、
    前記ステータハウジング上に前記絶縁用カバーを配置する工程と、
    前記ステータハウジング上で位置決めした前記絶縁用カバー上に前記ステータを配置して、前記絶縁用カバーと前記ステータとを嵌合させる工程と、
    前記ステータハウジングと前記ステータとを固定する工程と、
    前記ステータハウジングに固定された前記ステータ上に前記保護用カバーを配置して、前記保護用カバーと前記ステータとを嵌合させる工程と、
    前記保護用カバーの径方向外側端部を前記ステータコアと共に前記ステータハウジングに固定する工程と、
    を有するダイレクトドライブモータの製造方法。
14. 請求項１から１２の何れか一項に記載のダイレクトドライブモータと、
    前記ダイレクトドライブモータの作動により物体を搬送する搬送部と、
    を備える搬送装置。
15. 請求項１から１２の何れか一項に記載のダイレクトドライブモータと、
    前記ダイレクトドライブモータの作動により移動する物体を検査する検査部と、
    を備える検査装置。
16. 請求項１から１２の何れか一項に記載のダイレクトドライブモータと、
    前記ダイレクトドライブモータの作動により移動する物体を加工する加工部と、
    を備える工作機械。
17. 請求項１から１２の何れか一項に記載のダイレクトドライブモータと、
    前記ダイレクトドライブモータの作動により移動する物体を処理する処理部と、
    を備える半導体製造装置。

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