JP2826895B2 - 永久磁石磁気回路 - Google Patents
永久磁石磁気回路Info
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、一方向磁場（所要領域において磁力線が直
線的となっている磁場）を必要とする半導体製造装置や
その他の装置に使用するための永久磁石磁気回路であっ
て、特に取り付け、配置に制約のある場合に有効な永久
磁石磁気回路に関する。
線的となっている磁場）を必要とする半導体製造装置や
その他の装置に使用するための永久磁石磁気回路であっ
て、特に取り付け、配置に制約のある場合に有効な永久
磁石磁気回路に関する。
（発明の概要） 本発明は、一方向磁場を必要とする半導体製造装置等
に使用するための永久磁石磁気回路であって、一方向磁
場を発生すべき領域を囲むことなく不要な直交磁場成分
の少ない一方向磁場を発生可能にしたものである。
に使用するための永久磁石磁気回路であって、一方向磁
場を発生すべき領域を囲むことなく不要な直交磁場成分
の少ない一方向磁場を発生可能にしたものである。
（従来の技術及び発明が解決しようとする課題） 第11図は永久磁石磁気回路の第１従来例であり、一対
の永久磁石1A,1BのＮ極とＳ極とを対向させてコ字状ヨ
ーク２の内側に接合一体化したものである。この場合、
不要な直交磁場成分の少ない一方向磁場を容易に得るこ
とができる。
の永久磁石1A,1BのＮ極とＳ極とを対向させてコ字状ヨ
ーク２の内側に接合一体化したものである。この場合、
不要な直交磁場成分の少ない一方向磁場を容易に得るこ
とができる。
しかしながら、第11図の第１従来例の場合、一方向磁
場発生領域E1の三面を磁気回路が取り囲む形となるた
め、磁気回路の取り付け、配置に制約がある場合には採
用出来ない。例えば、第11図において一方向磁場発生領
域E1の下側の境界線F1よりも磁気回路が突出してはいけ
ない条件下では第１従来例は採用出来ない。このような
制約は、例えば真空容器外部の磁気回路で真空容器内部
に一方向磁場発生領域E1を設けたい場合にも生じる。
場発生領域E1の三面を磁気回路が取り囲む形となるた
め、磁気回路の取り付け、配置に制約がある場合には採
用出来ない。例えば、第11図において一方向磁場発生領
域E1の下側の境界線F1よりも磁気回路が突出してはいけ
ない条件下では第１従来例は採用出来ない。このような
制約は、例えば真空容器外部の磁気回路で真空容器内部
に一方向磁場発生領域E1を設けたい場合にも生じる。
一方、第12図及び第13図は第２従来例であって最も基
本的な磁気回路であり、平板状永久磁石５の一方の端面
にＮ極、他方の端面にＳ極を配置したものである。この
場合、第13図の如く近似的な一方向磁場発生領域E2を平
板状永久磁石５の側面の上方（又は下方）に得ることが
でき、近似的な一方向磁場発生領域E2の境界線F2の下方
のみに磁気回路を配置できる。
本的な磁気回路であり、平板状永久磁石５の一方の端面
にＮ極、他方の端面にＳ極を配置したものである。この
場合、第13図の如く近似的な一方向磁場発生領域E2を平
板状永久磁石５の側面の上方（又は下方）に得ることが
でき、近似的な一方向磁場発生領域E2の境界線F2の下方
のみに磁気回路を配置できる。
第12図及び第13図の第２従来例の場合の磁力線分布は
第14図に示される。但し、平板状永久磁石５の横方向寸
法Lx＝250mm、奥行き寸法Ly＝300mm、厚み寸法Lz＝24mm
とし、フェライト永久磁石を使用した場合である。
第14図に示される。但し、平板状永久磁石５の横方向寸
法Lx＝250mm、奥行き寸法Ly＝300mm、厚み寸法Lz＝24mm
とし、フェライト永久磁石を使用した場合である。
また、平板状永久磁石５の中心から水平方向の距離を
Ｘとし、平板状永久磁石５の側面からの垂直方向の距離
Ｈを40mm（一定）としたとき、距離Ｘ（０乃至W/2＝80m
m）と磁束密度の水平成分Bx及び垂直成分（直交成分）B
zとの関係を第６図の点線で示す。
Ｘとし、平板状永久磁石５の側面からの垂直方向の距離
Ｈを40mm（一定）としたとき、距離Ｘ（０乃至W/2＝80m
m）と磁束密度の水平成分Bx及び垂直成分（直交成分）B
zとの関係を第６図の点線で示す。
第６図の点線及び第14図から、第12図及び第13図の第
２従来例では平板状永久磁石５の中心からの距離Ｘが大
きくなるのに伴い不要な垂直成分Bzが急増するので、直
交成分を持たない理想的な一方向磁場には程遠い特性で
あることがわかる。
２従来例では平板状永久磁石５の中心からの距離Ｘが大
きくなるのに伴い不要な垂直成分Bzが急増するので、直
交成分を持たない理想的な一方向磁場には程遠い特性で
あることがわかる。
本発明は、上記の点に鑑み、一方向磁場（磁力線が直
線的な磁場）発生領域を取り囲むことなく簡単な構造で
垂直成分を持たない良好な一方向磁場を発生可能な永久
磁石磁気回路を提供することを目的とする。
線的な磁場）発生領域を取り囲むことなく簡単な構造で
垂直成分を持たない良好な一方向磁場を発生可能な永久
磁石磁気回路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） 上記目的を達成するために、永久磁石磁気回路の第１
の発明は、磁石ブロックの相対向する面に相互に逆極性
の主磁極を配置し、前記相対向する面間の前記磁石ブロ
ックに凹部を形成すると共に前記主磁極の裏面に相当す
る前記凹部の面に当該主磁極とは逆極性の副磁極を位置
せしめた構成としている。
の発明は、磁石ブロックの相対向する面に相互に逆極性
の主磁極を配置し、前記相対向する面間の前記磁石ブロ
ックに凹部を形成すると共に前記主磁極の裏面に相当す
る前記凹部の面に当該主磁極とは逆極性の副磁極を位置
せしめた構成としている。
また、第２の発明は、任意の極性の磁極を有する主面
と、この主面の反対側主面に前記主面と逆の極性の磁極
を備え、前記一方の主面から他方の主面に向かって、磁
力線を生じせしめる磁石ブロックと、前記両主面間に磁
界のベクトルの方向を制御せしめる補償用磁極とを備え
た構成である。
と、この主面の反対側主面に前記主面と逆の極性の磁極
を備え、前記一方の主面から他方の主面に向かって、磁
力線を生じせしめる磁石ブロックと、前記両主面間に磁
界のベクトルの方向を制御せしめる補償用磁極とを備え
た構成である。
さらに、第３の発明は、任意の極性の磁極を有する主
面と、この主面の反対側主面に前記主面と逆の極性の磁
極を備え、前記一方の主面から他方の主面に向かって、
ループ状の磁力線を生じせしめ、前記ループ状の磁力線
の中央部を直線的となるように制御せしめる補償用磁極
を有する構成である。
面と、この主面の反対側主面に前記主面と逆の極性の磁
極を備え、前記一方の主面から他方の主面に向かって、
ループ状の磁力線を生じせしめ、前記ループ状の磁力線
の中央部を直線的となるように制御せしめる補償用磁極
を有する構成である。
（作用） 本発明の永久磁石磁気回路においては、主磁極間の磁
場に含まれる垂直成分（所望の一方向の磁場成分に垂直
な磁場成分）を、主磁極と副磁極（補償用磁極）間の磁
場に含まれる逆向きの垂直成分で相殺することができ、
広範囲にわたって不要な垂直成分の無い一方向磁場を発
生することができる。また、一方向磁場発生領域は磁石
ブロックの側方に離間させて設けることができ、一方向
磁場発生領域を磁気回路が取り囲まないという条件を満
足することができ、半導体製造装置の一方向磁場発生装
置等として好適に使用することができる。
場に含まれる垂直成分（所望の一方向の磁場成分に垂直
な磁場成分）を、主磁極と副磁極（補償用磁極）間の磁
場に含まれる逆向きの垂直成分で相殺することができ、
広範囲にわたって不要な垂直成分の無い一方向磁場を発
生することができる。また、一方向磁場発生領域は磁石
ブロックの側方に離間させて設けることができ、一方向
磁場発生領域を磁気回路が取り囲まないという条件を満
足することができ、半導体製造装置の一方向磁場発生装
置等として好適に使用することができる。
（実施例） 以下、本発明に係る永久磁石磁気回路の実施例を図面
に従って説明する。
に従って説明する。
第１図及び第２図は本発明の第１実施例を示す。これ
らの図において、20はフェライト、希土類等の永久磁石
材料からなる直方体状の磁石ブロックであり、その相対
向する両端面（第１及び第２の主面）には主磁極21A,21
Bが着磁形成されている。ここでは、主磁極21AをＮ極、
主磁極21BをＳ極とした。また、磁石ブロック20の両端
面間の一側面（前記両端面に垂直乃至略垂直）には、左
右対称に階段状に窪んだ凹部22が形成されており、前記
主磁極21Aの背後で対向する位置にある面には副磁極と
しての補償用磁極23A1,23A2,23A3がそれぞれ着磁形成さ
れている。同様に、主磁極21Bの背後で対向する位置に
ある面にも補償用磁極23B1,23B2,23B3がそれぞれ着磁形
成されている。ここで、磁石ブロック20が一様な材質で
あれば、主磁極と補償用磁極の表面磁束密度は同じであ
るが、磁束総量は主磁極の方がはるかに多い。なお、補
償用磁極23A1,23A2,23A3はＳ極、補償用磁極23B1,23B2,
23B3はＮ極であり、補償用磁極の意義は後述のように磁
力線を直線的となる如く補償する作用にある。
らの図において、20はフェライト、希土類等の永久磁石
材料からなる直方体状の磁石ブロックであり、その相対
向する両端面（第１及び第２の主面）には主磁極21A,21
Bが着磁形成されている。ここでは、主磁極21AをＮ極、
主磁極21BをＳ極とした。また、磁石ブロック20の両端
面間の一側面（前記両端面に垂直乃至略垂直）には、左
右対称に階段状に窪んだ凹部22が形成されており、前記
主磁極21Aの背後で対向する位置にある面には副磁極と
しての補償用磁極23A1,23A2,23A3がそれぞれ着磁形成さ
れている。同様に、主磁極21Bの背後で対向する位置に
ある面にも補償用磁極23B1,23B2,23B3がそれぞれ着磁形
成されている。ここで、磁石ブロック20が一様な材質で
あれば、主磁極と補償用磁極の表面磁束密度は同じであ
るが、磁束総量は主磁極の方がはるかに多い。なお、補
償用磁極23A1,23A2,23A3はＳ極、補償用磁極23B1,23B2,
23B3はＮ極であり、補償用磁極の意義は後述のように磁
力線を直線的となる如く補償する作用にある。
上記第１図及び第２図の第１実施例の場合の磁力線分
布は第３図及びこの要部を拡大した第４図に示される。
但し、磁石ブロック20の横方向寸法Lx＝250mm、奥行き
寸法Ly＝300mm、厚み寸法Lz＝60mmとし、凹部22の階段
状部分の横幅は各々20mm、段差は各々10mmとし、フェラ
イト永久磁石を使用した場合である。
布は第３図及びこの要部を拡大した第４図に示される。
但し、磁石ブロック20の横方向寸法Lx＝250mm、奥行き
寸法Ly＝300mm、厚み寸法Lz＝60mmとし、凹部22の階段
状部分の横幅は各々20mm、段差は各々10mmとし、フェラ
イト永久磁石を使用した場合である。
また、磁石ブロック20の中心から水平方向の距離をＸ
とし、磁石ブロック側面からの垂直方向の距離Ｈを40mm
（一定）としたとき、距離Ｘ（０乃至W/2＝80mm）と磁
束密度の水平成分Bx及び垂直成分（直交成分）Bzとの関
係を第６図の実線で示す。
とし、磁石ブロック側面からの垂直方向の距離Ｈを40mm
（一定）としたとき、距離Ｘ（０乃至W/2＝80mm）と磁
束密度の水平成分Bx及び垂直成分（直交成分）Bzとの関
係を第６図の実線で示す。
第３図、第４図及び第６図実線から、第１図及び第２
図の第１実施例では広範囲の距離Ｘについて不要な垂直
成分Bzが実質的に零となることが判る。この理由は、第
５図のように、一方向磁場を発生すべき領域内の点Ｐで
の主磁極のＮ極からＳ極に向かう磁界ベクトルV1と、主
磁極（Ｎ又はＳ極）と各補償用磁極（Ｓ又はＮ極）との
間の磁界ベクトルV2との合成磁界ベクトルV0が実質的に
水平となるように設定できるからである。
図の第１実施例では広範囲の距離Ｘについて不要な垂直
成分Bzが実質的に零となることが判る。この理由は、第
５図のように、一方向磁場を発生すべき領域内の点Ｐで
の主磁極のＮ極からＳ極に向かう磁界ベクトルV1と、主
磁極（Ｎ又はＳ極）と各補償用磁極（Ｓ又はＮ極）との
間の磁界ベクトルV2との合成磁界ベクトルV0が実質的に
水平となるように設定できるからである。
この結果、第１図及び第２図の第１実施例では広範囲
にわたり不要な直交成分を殆ど持たない理想に近い一方
向磁場を実現できる。また、一方向磁場発生領域の一面
側に磁気回路を配置すればよく、一方向磁場発生領域を
磁気回路が囲む必要がない。
にわたり不要な直交成分を殆ど持たない理想に近い一方
向磁場を実現できる。また、一方向磁場発生領域の一面
側に磁気回路を配置すればよく、一方向磁場発生領域を
磁気回路が囲む必要がない。
第７図及び第８図は本発明の第２実施例を示す。これ
らの図において、磁石ブロック20の両端面間の一側面に
は、階段状に窪んだ凹部の代わりに、左右対称にテーパ
ー状（円弧状斜面乃至直線状斜面）に窪んだ凹部30が形
成されており、主磁極21A,21Bの背後となる面には補償
用磁極23A,23Bがそれぞれ着磁形成されている。但し、
主磁極21AがＮ極、主磁極21BがＳ極であるとき、補償用
磁極23AはＳ極、補償用磁極23BはＮ極である。なお、磁
石ブロック20の横方向寸法Lx＝250mm、奥行き寸法Ly＝3
00mm、厚み寸法Lz＝60mmとし、凹部30の底部の幅は130m
m、底部の厚みは30mmとした。
らの図において、磁石ブロック20の両端面間の一側面に
は、階段状に窪んだ凹部の代わりに、左右対称にテーパ
ー状（円弧状斜面乃至直線状斜面）に窪んだ凹部30が形
成されており、主磁極21A,21Bの背後となる面には補償
用磁極23A,23Bがそれぞれ着磁形成されている。但し、
主磁極21AがＮ極、主磁極21BがＳ極であるとき、補償用
磁極23AはＳ極、補償用磁極23BはＮ極である。なお、磁
石ブロック20の横方向寸法Lx＝250mm、奥行き寸法Ly＝3
00mm、厚み寸法Lz＝60mmとし、凹部30の底部の幅は130m
m、底部の厚みは30mmとした。
この第７図及び第８図の第２実施例の場合にも、第５
図の如く一方向磁場を発生すべき領域内での主磁極のＮ
極からＳ極に向かう磁界ベクトルV1と、主磁極（Ｎ又は
Ｓ極）と各補償用磁極（Ｓ又はＮ極）との間の磁界ベク
トルV2との合成磁界ベクトルV0が実質的に水平となるよ
うに設定できる。
図の如く一方向磁場を発生すべき領域内での主磁極のＮ
極からＳ極に向かう磁界ベクトルV1と、主磁極（Ｎ又は
Ｓ極）と各補償用磁極（Ｓ又はＮ極）との間の磁界ベク
トルV2との合成磁界ベクトルV0が実質的に水平となるよ
うに設定できる。
第９図及び第10図は本発明の第３実施例を示す。この
実施例では、円形板状磁石ブロック40を用い、その磁石
ブロック40の相対向する面（角度θ1,θ２の範囲）に主
磁極41A,41Bが着磁形成されている。ここでは、主磁極4
1AをＮ極、主磁極41BをＳ極とした。また、前記相対向
する面に垂直乃至略垂直な一側面に左右対称に階段状に
窪んだ凹部42が形成されており、前記主磁極41Bの背後
で対向する位置にある面には逆極性の補償用磁極43B1,4
3B2,43B3が第10図の如くそれぞれ着磁形成されている。
同様に、主磁極41Aの背後で対向する位置にある面にも
逆極性の補償用磁極がそれぞれ着磁形成されている。
実施例では、円形板状磁石ブロック40を用い、その磁石
ブロック40の相対向する面（角度θ1,θ２の範囲）に主
磁極41A,41Bが着磁形成されている。ここでは、主磁極4
1AをＮ極、主磁極41BをＳ極とした。また、前記相対向
する面に垂直乃至略垂直な一側面に左右対称に階段状に
窪んだ凹部42が形成されており、前記主磁極41Bの背後
で対向する位置にある面には逆極性の補償用磁極43B1,4
3B2,43B3が第10図の如くそれぞれ着磁形成されている。
同様に、主磁極41Aの背後で対向する位置にある面にも
逆極性の補償用磁極がそれぞれ着磁形成されている。
上記第３実施例の作用効果は前述の第１実施例と同様
である。
である。
なお、各実施例における磁石ブロックは、複数個の永
久磁石の組み合わせであっても一体品であっても良い。
久磁石の組み合わせであっても一体品であっても良い。
（発明の効果） 以上説明したように、本発明の永久磁石磁気回路によ
れば、一方向磁場を発生すべき領域を囲むことなく不要
に直交磁場成分の少ない一方向磁場を発生可能であり、
磁気回路の配置、取り付けに制約のある半導体製造装置
やその他の装置に好適に使用できる。
れば、一方向磁場を発生すべき領域を囲むことなく不要
に直交磁場成分の少ない一方向磁場を発生可能であり、
磁気回路の配置、取り付けに制約のある半導体製造装置
やその他の装置に好適に使用できる。
第１図は本発明に係る永久磁石磁気回路の第１実施例を
示す斜視図、第２図は同正断面図、第３図は第１実施例
における磁力線の様子を示す説明図、第４図の第３図の
要部を拡大した説明図、第５図は第１実施例における主
磁極間の磁界ベクトルと主磁極と補償用磁極間の磁界ベ
クトルとの関係を示す説明図、第６図は本発明の第１実
施例及び第２従来例の場合における磁石ブロック中心か
らの距離と水平方向及び垂直方向の磁束密度との関係を
示すグラフ、第７図は本発明の第２実施例を示す斜視
図、第８図は同正断面図、第９図は本発明の第３実施例
を示す平面図、第10図は同部分断面図、第11図は第１従
来例の正断面図、第12図は第２従来例の斜視図、第13図
は同正面図、第14図は第２従来例の場合の磁力線の様子
を示す説明図である。 20,40……磁石ブロック、21A,21B,41A,41B……主磁極、
22,30……凹部、23A,23A1,23A2,23A3……補償用磁極、2
3B,23B1,23B2,23B3,43B1,43B2,43B3……補償用磁極。
示す斜視図、第２図は同正断面図、第３図は第１実施例
における磁力線の様子を示す説明図、第４図の第３図の
要部を拡大した説明図、第５図は第１実施例における主
磁極間の磁界ベクトルと主磁極と補償用磁極間の磁界ベ
クトルとの関係を示す説明図、第６図は本発明の第１実
施例及び第２従来例の場合における磁石ブロック中心か
らの距離と水平方向及び垂直方向の磁束密度との関係を
示すグラフ、第７図は本発明の第２実施例を示す斜視
図、第８図は同正断面図、第９図は本発明の第３実施例
を示す平面図、第10図は同部分断面図、第11図は第１従
来例の正断面図、第12図は第２従来例の斜視図、第13図
は同正面図、第14図は第２従来例の場合の磁力線の様子
を示す説明図である。 20,40……磁石ブロック、21A,21B,41A,41B……主磁極、
22,30……凹部、23A,23A1,23A2,23A3……補償用磁極、2
3B,23B1,23B2,23B3,43B1,43B2,43B3……補償用磁極。
フロントページの続き (72)発明者 石垣 義雄 東京都中央区日本橋１丁目13番１号 テ ィーディーケイ株式会社内 (72)発明者 岡野 晴雄 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１ 株式 会社東芝総合研究所内 (72)発明者 長谷川 功宏 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１ 株式 会社東芝総合研究所内 (72)発明者 荒見 淳一 東京都新宿区西新宿２丁目３番１号 東 京エレクトロン株式会社内 (72)発明者 原田 ひろみ 東京都新宿区西新宿２丁目３番１号 東 京エレクトロン株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01F 7/02
Claims (4)
- 【請求項１】磁石ブロックの相対向する面に相互に逆極
性の主磁極を配置し、前記相対向する面間の前記磁石ブ
ロックに凹部を形成すると共に前記主磁極の裏面に相当
する前記凹部の面に当該主磁極とは逆極性の副磁極を位
置せしめたことを特徴とする永久磁石磁気回路。 - 【請求項２】前記凹部が階段状もしくはテーパー状に窪
んだものである請求項１記載の永久磁石磁気回路。 - 【請求項３】任意の極性の磁極を有する主面と、この主
面の反対側主面に前記主面と逆の極性の磁極を備え、前
記一方の主面から他方の主面に向かって、磁力線を生じ
せしめる磁石ブロックと、前記両主面間に磁界のベクト
ルの方向を制御せしめる補償用磁極とを備えたことを特
徴とする永久磁石磁気回路。 - 【請求項４】任意の極性の磁極を有する主面と、この主
面の反対側主面に前記主面と逆の極性の磁極を備え、前
記一方の主面から他方の主面に向かって、ループ状の磁
力線を生じせしめ、前記ループ状の磁力線の中央部を直
線的となるように制御せしめる補償用磁極を有すること
を特徴とする永久磁石磁気回路。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2249040A JP2826895B2 (ja) | 1990-09-19 | 1990-09-19 | 永久磁石磁気回路 |
| DE69113732T DE69113732T2 (de) | 1990-09-19 | 1991-09-18 | Magnetkreis mit Permanentmagnet. |
| EP91115830A EP0476609B1 (en) | 1990-09-19 | 1991-09-18 | Permanent magnet magnetic circuit |
| KR1019910016358A KR100201575B1 (ko) | 1990-09-19 | 1991-09-19 | 영구자석 자기회로 |
| US08/047,054 US5289152A (en) | 1990-09-19 | 1993-04-12 | Permanent magnet magnetic circuit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2249040A JP2826895B2 (ja) | 1990-09-19 | 1990-09-19 | 永久磁石磁気回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04127504A JPH04127504A (ja) | 1992-04-28 |
| JP2826895B2 true JP2826895B2 (ja) | 1998-11-18 |
Family
ID=17187112
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2249040A Expired - Fee Related JP2826895B2 (ja) | 1990-09-19 | 1990-09-19 | 永久磁石磁気回路 |
Country Status (4)
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