JP3219652B2 - 可動磁石型多相リニアモータ、ステージおよび露光装置 - Google Patents
可動磁石型多相リニアモータ、ステージおよび露光装置Info
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- JP3219652B2 JP3219652B2 JP24303195A JP24303195A JP3219652B2 JP 3219652 B2 JP3219652 B2 JP 3219652B2 JP 24303195 A JP24303195 A JP 24303195A JP 24303195 A JP24303195 A JP 24303195A JP 3219652 B2 JP3219652 B2 JP 3219652B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は可動磁石型多相リニ
アモ−タ、特に半導体製造装置、精密測定装置及び精密
加工機等の精密機器の駆動源として利用される可動磁石
型多相リニアモ−タに関する。
アモ−タ、特に半導体製造装置、精密測定装置及び精密
加工機等の精密機器の駆動源として利用される可動磁石
型多相リニアモ−タに関する。
【０００２】
【従来の技術】図１２は従来の可動磁石型多相リニアモ
−タを示し、この図においてＡは複数のコイルを有する
固定子を、Ｂは複数の磁石を有した可動子を示す。この
図において、５１ａ〜ｆは固定子Ａのコイルで、コイル
５１ａ〜ｆは略長方形状に巻回され、Ｘ軸方向に沿って
２本の支持部材５２により配列保持されている。
−タを示し、この図においてＡは複数のコイルを有する
固定子を、Ｂは複数の磁石を有した可動子を示す。この
図において、５１ａ〜ｆは固定子Ａのコイルで、コイル
５１ａ〜ｆは略長方形状に巻回され、Ｘ軸方向に沿って
２本の支持部材５２により配列保持されている。
【０００３】支持部材５２は非磁性体、例えばアルミ系
の材料で、コイル５１ａ〜ｆの側部が挿入できる穴があ
いており、コイル５１ａ〜ｆを支持部材５２に挿入した
後、接着剤により固定する。また、支持部材５２にはコ
イル５１ａ〜ｆを冷却するため冷媒が流れる冷却管路が
Ｘ軸方向に沿って貫通して設けられている。コイル５１
ａ〜ｆのリ−ド線は支持部材５２に沿ってはわせ、電線
用コネクタ５７に案内する。配管用のコネクタ５４，５
５はそれぞれ支持部材５２の冷却管路と冷媒案内用のパ
イプ５８，５９を接続するために、支持部材５２の各端
部に固着されている。パイプ５８，５９のそれぞれはコ
ネクタ５４，５５にニップル５６を介して接続されてい
る。
の材料で、コイル５１ａ〜ｆの側部が挿入できる穴があ
いており、コイル５１ａ〜ｆを支持部材５２に挿入した
後、接着剤により固定する。また、支持部材５２にはコ
イル５１ａ〜ｆを冷却するため冷媒が流れる冷却管路が
Ｘ軸方向に沿って貫通して設けられている。コイル５１
ａ〜ｆのリ−ド線は支持部材５２に沿ってはわせ、電線
用コネクタ５７に案内する。配管用のコネクタ５４，５
５はそれぞれ支持部材５２の冷却管路と冷媒案内用のパ
イプ５８，５９を接続するために、支持部材５２の各端
部に固着されている。パイプ５８，５９のそれぞれはコ
ネクタ５４，５５にニップル５６を介して接続されてい
る。
【０００４】固定子Ａを固定体（図示せず）に取り付け
るためのアタッチメント６０は支持部材５２の両端に固
着され、各支持部材５２を図示の状態に保持している。
従って、コイル５１ａ〜ｆ及び支持部材５２などから構
成される固定子Ａは、長手方向（Ｘ軸方向）の両端、即
ちアタッチメント６０の部分の２箇所で固定されてい
る。可動子は磁石６１ａ〜ｄを有する上ヨ−ク６３と、
磁石６２ａ〜ｄを有する下ヨ−ク６４を２枚の側板６５
で連結することにより箱型に構成されている。磁石６１
ａ〜ｄと磁石６２ａ〜ｄは互いに対向する磁石に対して
極性が異なるように配列されている。また、Ｘ軸方向に
関して隣り合う磁石間でも極性が異なっている。ヨ−ク
６３，６４は鉄系の材料で構成されている。
るためのアタッチメント６０は支持部材５２の両端に固
着され、各支持部材５２を図示の状態に保持している。
従って、コイル５１ａ〜ｆ及び支持部材５２などから構
成される固定子Ａは、長手方向（Ｘ軸方向）の両端、即
ちアタッチメント６０の部分の２箇所で固定されてい
る。可動子は磁石６１ａ〜ｄを有する上ヨ−ク６３と、
磁石６２ａ〜ｄを有する下ヨ−ク６４を２枚の側板６５
で連結することにより箱型に構成されている。磁石６１
ａ〜ｄと磁石６２ａ〜ｄは互いに対向する磁石に対して
極性が異なるように配列されている。また、Ｘ軸方向に
関して隣り合う磁石間でも極性が異なっている。ヨ−ク
６３，６４は鉄系の材料で構成されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来例ではリニアモ−タの長ストローク化や高出力
化を実施する場合、振動や熱に関して次のような不都合
がある。
うな従来例ではリニアモ−タの長ストローク化や高出力
化を実施する場合、振動や熱に関して次のような不都合
がある。
【０００６】（１）可動ストロ−クを長くすることは、
コイルをＸ軸方向に何個も並べることにより可能であ
る。しかし、リニアモ−タコイルは長手方向の両端のみ
で固定されているため、Ｘ軸方向の長さが長くなるとＸ
軸方向の太さを大きく変えない場合にはリニアモ−タの
剛性が低下し、Ｚ軸方向もしくはＹ軸方向の弦振動が大
きく、且つ振動周波数が低くなる。このため、このよう
なモ−タを装置に組み込むと、装置側にモ−タ自体の振
動が伝達し装置自体を振動させることになる。この結
果、リニアモ−タを用いた精密な位置決め等ができなく
なり、また太さを大きくすることもスペース的にも重量
的にも非常に不利である。
コイルをＸ軸方向に何個も並べることにより可能であ
る。しかし、リニアモ−タコイルは長手方向の両端のみ
で固定されているため、Ｘ軸方向の長さが長くなるとＸ
軸方向の太さを大きく変えない場合にはリニアモ−タの
剛性が低下し、Ｚ軸方向もしくはＹ軸方向の弦振動が大
きく、且つ振動周波数が低くなる。このため、このよう
なモ−タを装置に組み込むと、装置側にモ−タ自体の振
動が伝達し装置自体を振動させることになる。この結
果、リニアモ−タを用いた精密な位置決め等ができなく
なり、また太さを大きくすることもスペース的にも重量
的にも非常に不利である。
【０００７】（２）リニアモ−タの駆動力を大きくする
ために電流を多く流すと、コイルからの発熱量は電流の
二乗に比例して増大し、冷却管の表面積や冷媒の流量が
少ないと充分にコイルから発生した熱を回収することが
できない。従って、温度が上昇するために磁石の性能が
劣化し、リニアモ−タが搭載された装置の熱変形、空気
ゆらぎなどにより精密位置決め等ができなくなる。
ために電流を多く流すと、コイルからの発熱量は電流の
二乗に比例して増大し、冷却管の表面積や冷媒の流量が
少ないと充分にコイルから発生した熱を回収することが
できない。従って、温度が上昇するために磁石の性能が
劣化し、リニアモ−タが搭載された装置の熱変形、空気
ゆらぎなどにより精密位置決め等ができなくなる。
【０００８】本発明はこのような事情に鑑みなされたも
ので、その目的はリニアモ−タ自体の振動を抑え、更に
効率よく冷却を行うことができる可動磁石型多相リニア
モ−タを提供することである。
ので、その目的はリニアモ−タ自体の振動を抑え、更に
効率よく冷却を行うことができる可動磁石型多相リニア
モ−タを提供することである。
【０００９】本発明の他の目的は長ストローク化を可能
にした可動磁石型多相リニアモ−タを提供することであ
る。
にした可動磁石型多相リニアモ−タを提供することであ
る。
【００１０】
【００１１】
【００１２】
【課題を解決するための手段】 上述の目的を達成するた
めに、本発明は、 固定子側の複数のコイルに電流を流し
て可動子側の磁石に推力を与えることにより前記可動子
を前記固定子に対して移動させる可動磁石型多相リニア
モ−タにおいて、各コイルの両側をコイル配列方向に沿
って保持する支持部材と、前記支持部材の内部に冷媒を
流すために設けられた管路と、前記支持部材に前記方向
に沿って前記支持部材の片側を固定して前記固定子を固
定する固定部材と、前記固定部材に冷媒を流す冷却管と
を備え、前記可動子を前記方向に垂直な断面が実質的に
コの字型にしたことを特徴とする。
めに、本発明は、 固定子側の複数のコイルに電流を流し
て可動子側の磁石に推力を与えることにより前記可動子
を前記固定子に対して移動させる可動磁石型多相リニア
モ−タにおいて、各コイルの両側をコイル配列方向に沿
って保持する支持部材と、前記支持部材の内部に冷媒を
流すために設けられた管路と、前記支持部材に前記方向
に沿って前記支持部材の片側を固定して前記固定子を固
定する固定部材と、前記固定部材に冷媒を流す冷却管と
を備え、前記可動子を前記方向に垂直な断面が実質的に
コの字型にしたことを特徴とする。
【００１３】この発明においては、前記固定部材と前記
固定子との接触部分をボルト締結するようにしてもよ
い。
固定子との接触部分をボルト締結するようにしてもよ
い。
【００１４】
【００１５】
【００１６】
【００１７】本発明によれば、冷却管を具備した支持部
材の片方を固定部材で保持して冷却管の大口径化を可能
にすると共に、コイルを含む固定子の振動を抑えながら
コイルから発生する熱を効率よく回収できるようにな
る。
材の片方を固定部材で保持して冷却管の大口径化を可能
にすると共に、コイルを含む固定子の振動を抑えながら
コイルから発生する熱を効率よく回収できるようにな
る。
【００１８】
【発明の実施の形態】図１は本発明の可動磁石型多相リ
ニアモータの特徴を最もよく表す図であり、同図におい
てＡはリニアモータの固定子の一部、Ｂはリニアモータ
の可動子である。１ａ〜１ｅは略長方形状に巻回されＸ
軸方向に所定の間隔で配された固定子Ａのコイル、２
ａ，２ｂはコイル１ａ〜１ｅをＹ軸方向の両端から挟み
込み支持する支持部材、３ａ，３ｂはそれぞれ支持部材
２ａ，２ｂに冷媒を循環させる冷却管、４は支持部材２
ａ，２ｂの間においてコイル１ａ〜１ｅを支持し、且つ
図示されていない固定体の固定面に固定されている固定
部材である。固定部材４はコイル１ａ〜１ｅの略中央部
にＸ軸方向に沿って設けられ、各コイル１ａ〜１ｅを一
体的に保持している。
ニアモータの特徴を最もよく表す図であり、同図におい
てＡはリニアモータの固定子の一部、Ｂはリニアモータ
の可動子である。１ａ〜１ｅは略長方形状に巻回されＸ
軸方向に所定の間隔で配された固定子Ａのコイル、２
ａ，２ｂはコイル１ａ〜１ｅをＹ軸方向の両端から挟み
込み支持する支持部材、３ａ，３ｂはそれぞれ支持部材
２ａ，２ｂに冷媒を循環させる冷却管、４は支持部材２
ａ，２ｂの間においてコイル１ａ〜１ｅを支持し、且つ
図示されていない固定体の固定面に固定されている固定
部材である。固定部材４はコイル１ａ〜１ｅの略中央部
にＸ軸方向に沿って設けられ、各コイル１ａ〜１ｅを一
体的に保持している。
【００１９】５は固定部材４に冷媒を循環させる冷却
管、６ａは可動子Ｂに保持されている永久磁石、６ｂ，
６ｃは磁石６ａと対向配置される可動子Ｂの永久磁石、
７は磁石６ａを固定する下ヨーク、８ａ，８ｂはそれぞ
れ磁石６ｂ，６ｃを固定し、Ｙ軸方向に関して互いにあ
る所定の距離をもって配された分割ヨーク、９ａ，９ｂ
はそれぞれＺ軸方向に関してヨーク７と分割ヨーク８
ａ、ヨーク７と分割ヨーク８ｂとの間に固定されたヨー
クスペーサである。なお、固定子Ａは一部を図示してあ
り、可動子Ｂは図示していない可動体と結合されてい
る。
管、６ａは可動子Ｂに保持されている永久磁石、６ｂ，
６ｃは磁石６ａと対向配置される可動子Ｂの永久磁石、
７は磁石６ａを固定する下ヨーク、８ａ，８ｂはそれぞ
れ磁石６ｂ，６ｃを固定し、Ｙ軸方向に関して互いにあ
る所定の距離をもって配された分割ヨーク、９ａ，９ｂ
はそれぞれＺ軸方向に関してヨーク７と分割ヨーク８
ａ、ヨーク７と分割ヨーク８ｂとの間に固定されたヨー
クスペーサである。なお、固定子Ａは一部を図示してあ
り、可動子Ｂは図示していない可動体と結合されてい
る。
【００２０】図２は固定子Ａ側の固定部材４付近をＸＺ
平面で切った断面図の一部であり、１０は固定部材４が
固定されている固定体である。各コイル１ａ〜１ｅは冷
却管３を備えた支持部材２で支持されていると共に、冷
却管５を備えた固定部材４に接着され固定体１０に固定
されている。また、図６は図１の固定子Ａに可動子Ｂが
組み込まれた状態のＹＺ断面図である。なお、この図か
ら明らかなように可動子ＢはＹＺ断面において切り欠き
部を＋Ｚ軸（図示上方）方向に向けた略Ｃの字型をして
いる。固定部材４は固定体１０にボルトまたは接着剤等
により固定されている。固定子Ａと可動子Ｂは不図示の
ガイドによりＸ軸（並進）方向以外は拘束されていて、
互いにＸ軸方向にのみ相対的に移動可能である。
平面で切った断面図の一部であり、１０は固定部材４が
固定されている固定体である。各コイル１ａ〜１ｅは冷
却管３を備えた支持部材２で支持されていると共に、冷
却管５を備えた固定部材４に接着され固定体１０に固定
されている。また、図６は図１の固定子Ａに可動子Ｂが
組み込まれた状態のＹＺ断面図である。なお、この図か
ら明らかなように可動子ＢはＹＺ断面において切り欠き
部を＋Ｚ軸（図示上方）方向に向けた略Ｃの字型をして
いる。固定部材４は固定体１０にボルトまたは接着剤等
により固定されている。固定子Ａと可動子Ｂは不図示の
ガイドによりＸ軸（並進）方向以外は拘束されていて、
互いにＸ軸方向にのみ相対的に移動可能である。
【００２１】図１において、対向した磁石６ａと磁石６
ｂ，６ｃとの間には磁界が存在し、この磁界中に存在す
るコイル１ａ〜１ｅに適宜電流を流すことによりローレ
ンツ力が生じ、磁石６ａ〜６ｃとコイル１ａ〜１ｅ、即
ち可動子Ｂと固定子Ａとが相対的にＸ軸方向に動く。こ
の場合、固定子Ａが固定されているので、可動子ＢがＸ
軸方向に駆動される。固定子Ａは少なくとも固定部材４
の上面（＋ｚ側）がこの図１では示されていない固定体
に固定されている。
ｂ，６ｃとの間には磁界が存在し、この磁界中に存在す
るコイル１ａ〜１ｅに適宜電流を流すことによりローレ
ンツ力が生じ、磁石６ａ〜６ｃとコイル１ａ〜１ｅ、即
ち可動子Ｂと固定子Ａとが相対的にＸ軸方向に動く。こ
の場合、固定子Ａが固定されているので、可動子ＢがＸ
軸方向に駆動される。固定子Ａは少なくとも固定部材４
の上面（＋ｚ側）がこの図１では示されていない固定体
に固定されている。
【００２２】またコイル１ａ〜１ｅは固定部材４を介し
てそれぞれ固定されているので、可動子Ａ（コイル１ａ
〜１ｅ）がＸ軸方向に長尺化しても、支持部材２ａ，２
ｂを含むコイル１ａ〜１ｅ群の主に弦振動を抑えること
ができ、可動磁石型多相リニアモータの位置決め性能を
向上させることができる。例えば、可動子ＡのＸ軸方向
の長さが１ｍ以上のとき、この構成をとることにより、
剛性が従来の１０倍以上になることが解析及び実験によ
り確認されている。これはリニアモータが搭載される装
置への振動的悪影響を最小限に抑える効果がある。
てそれぞれ固定されているので、可動子Ａ（コイル１ａ
〜１ｅ）がＸ軸方向に長尺化しても、支持部材２ａ，２
ｂを含むコイル１ａ〜１ｅ群の主に弦振動を抑えること
ができ、可動磁石型多相リニアモータの位置決め性能を
向上させることができる。例えば、可動子ＡのＸ軸方向
の長さが１ｍ以上のとき、この構成をとることにより、
剛性が従来の１０倍以上になることが解析及び実験によ
り確認されている。これはリニアモータが搭載される装
置への振動的悪影響を最小限に抑える効果がある。
【００２３】一方、前述のように可動子Ｂを駆動するた
めコイル１ａ〜１ｅには図示されていない各コイルの配
線を通して電流が流れるが、このときコイル１ａ〜１ｅ
は発熱する。この熱は構造体の熱変形、雰囲気のゆら
ぎ、永久磁石の劣化等の原因となる。この熱を回収する
ため支持部材２ａ，２ｂの冷却管３ａ，３ｂに冷媒を流
している。また、支持部材２ａ，２ｂの間に位置した固
定部材４にも冷却管５を設け冷媒を流すことにより、コ
イル１ａ〜１ｅのＹ軸方向の両端部に加えて中央部にお
いても冷却が行え、コイル１ａ〜１ｅの冷却効率を上げ
空気や外部の構造体へ伝わる熱を減らすことができる。
めコイル１ａ〜１ｅには図示されていない各コイルの配
線を通して電流が流れるが、このときコイル１ａ〜１ｅ
は発熱する。この熱は構造体の熱変形、雰囲気のゆら
ぎ、永久磁石の劣化等の原因となる。この熱を回収する
ため支持部材２ａ，２ｂの冷却管３ａ，３ｂに冷媒を流
している。また、支持部材２ａ，２ｂの間に位置した固
定部材４にも冷却管５を設け冷媒を流すことにより、コ
イル１ａ〜１ｅのＹ軸方向の両端部に加えて中央部にお
いても冷却が行え、コイル１ａ〜１ｅの冷却効率を上げ
空気や外部の構造体へ伝わる熱を減らすことができる。
【００２４】この固定部材４に設置された冷却管５は、
コイル１ａ〜１ｅで発生した熱が固定部材４を通って固
定体１０（図６参照）に伝わることも抑制している。こ
のように、支持部材２ａ，２ｂ、固定部材４がそれぞれ
冷却手段を備えているので、熱の回収をより効率よく行
うことができる。これはリニアモータが搭載される装置
への熱的悪影響を最小限に抑える効果がある。
コイル１ａ〜１ｅで発生した熱が固定部材４を通って固
定体１０（図６参照）に伝わることも抑制している。こ
のように、支持部材２ａ，２ｂ、固定部材４がそれぞれ
冷却手段を備えているので、熱の回収をより効率よく行
うことができる。これはリニアモータが搭載される装置
への熱的悪影響を最小限に抑える効果がある。
【００２５】以上のように、コイル１ａ〜１ｅの端を冷
却管３ａ，３ｂを備えた支持部材２ａ，２ｂにより支持
し、コイル１ａ〜１ｅをその中央部において冷却管５を
備えた固定部材４で支持し固定することにより、支持部
材２ａ，２ｂを大きくまた重くすることなく、コイル１
ａ〜１ｅ及び支持部材２ａ，２ｂを含めた固定子Ａの剛
性を高め、かつコイル１ａ〜１ｅの冷却性能を向上させ
ることができるので、固定子Ａの長尺化、コイルの高発
熱化などにも対応して、振動や熱といった精度悪化要因
を減少させる効果がある。
却管３ａ，３ｂを備えた支持部材２ａ，２ｂにより支持
し、コイル１ａ〜１ｅをその中央部において冷却管５を
備えた固定部材４で支持し固定することにより、支持部
材２ａ，２ｂを大きくまた重くすることなく、コイル１
ａ〜１ｅ及び支持部材２ａ，２ｂを含めた固定子Ａの剛
性を高め、かつコイル１ａ〜１ｅの冷却性能を向上させ
ることができるので、固定子Ａの長尺化、コイルの高発
熱化などにも対応して、振動や熱といった精度悪化要因
を減少させる効果がある。
【００２６】可動子Ｂは固定子Ａが固定部材４により固
定体１０に固定されているため、可動子Ｂ上部の永久磁
石は６ｂ，６ｃに、そして上側ヨークは分割ヨーク８
ａ，８ｂに分けられている。磁石６ｂ，６ｃ間のＹ軸方
向におけるギャップは固定部材４との干渉を回避するた
めの空間である。ヨーク７と分割ヨーク８ａとヨークス
ペーサ９ａの組、及びヨーク７と分割ヨーク８ｂとヨー
クスペーサ９ｂの組のそれぞれは、磁石６ａ，６ｂ間と
磁石６ａ，６ｃ間に働く吸引力に抗して図示の略Ｃ字状
型を維持できるように、図示しないボルト等により固定
されている。このようにヨークを可動子Ｂの中央で分割
することにより、固定子Ａの固定部材５との干渉を避け
ることができる。
定体１０に固定されているため、可動子Ｂ上部の永久磁
石は６ｂ，６ｃに、そして上側ヨークは分割ヨーク８
ａ，８ｂに分けられている。磁石６ｂ，６ｃ間のＹ軸方
向におけるギャップは固定部材４との干渉を回避するた
めの空間である。ヨーク７と分割ヨーク８ａとヨークス
ペーサ９ａの組、及びヨーク７と分割ヨーク８ｂとヨー
クスペーサ９ｂの組のそれぞれは、磁石６ａ，６ｂ間と
磁石６ａ，６ｃ間に働く吸引力に抗して図示の略Ｃ字状
型を維持できるように、図示しないボルト等により固定
されている。このようにヨークを可動子Ｂの中央で分割
することにより、固定子Ａの固定部材５との干渉を避け
ることができる。
【００２７】図３は本発明の別の実施形態を表す可動子
ＢのＸＺ断面の一部である。固定部材４のコイル１ａ〜
１ｅの接合部に凹形状を設け、この部分にコイル１ａ〜
１ｅを埋め込んで配置し接着している。この例ではコイ
ル１ａ〜１ｅと固定部材４との接合部の面積が大きくな
り、コイル１ａ〜１ｅから発生する熱をより多く固定部
材４に伝えることができ、冷却管５の冷媒が回収する熱
量が増す。この例では冷却効率を向上させる効果があ
る。また、固定部材４に精密に凹形状を設けることによ
り、他の位置決め治具を用いることなくコイル１ａ〜１
ｅのＸ軸方向の位置決めができ、組立も簡略化されると
いう効果がある。他の効果は上記実施例と同様である。
ＢのＸＺ断面の一部である。固定部材４のコイル１ａ〜
１ｅの接合部に凹形状を設け、この部分にコイル１ａ〜
１ｅを埋め込んで配置し接着している。この例ではコイ
ル１ａ〜１ｅと固定部材４との接合部の面積が大きくな
り、コイル１ａ〜１ｅから発生する熱をより多く固定部
材４に伝えることができ、冷却管５の冷媒が回収する熱
量が増す。この例では冷却効率を向上させる効果があ
る。また、固定部材４に精密に凹形状を設けることによ
り、他の位置決め治具を用いることなくコイル１ａ〜１
ｅのＸ軸方向の位置決めができ、組立も簡略化されると
いう効果がある。他の効果は上記実施例と同様である。
【００２８】図４は本発明の別の実施形態を表す可動子
のＸＺ断面の一部である。４ａ，４ｂ，４ｃのそれぞれ
はコイル１ａ〜１ｅと固定体１０とを固定する固定部
材、５ａ，５ｂ，５ｃは固定部材４ａ，４ｂ，４ｃに冷
媒を流す冷却管である。同図は固定部材４ａ，４ｂ，４
ｃに直列に冷媒を流す例であるが、それぞれに並列に冷
却管を配し、冷媒を流すこともできる。４ａ，４ｂ，４
ｃは図３の固定部材４をいくつかに分割したものに相当
する。分割された固定部材４ａ，４ｂ，４ｃを用いるこ
とにより、個々の固定部材４ａ〜４ｃのＸ軸方向のサイ
ズが小さくなり、加工性がよくなり、形状の精度を出し
やすくなる等の効果がある。他の効果は上記実施例と同
様である。
のＸＺ断面の一部である。４ａ，４ｂ，４ｃのそれぞれ
はコイル１ａ〜１ｅと固定体１０とを固定する固定部
材、５ａ，５ｂ，５ｃは固定部材４ａ，４ｂ，４ｃに冷
媒を流す冷却管である。同図は固定部材４ａ，４ｂ，４
ｃに直列に冷媒を流す例であるが、それぞれに並列に冷
却管を配し、冷媒を流すこともできる。４ａ，４ｂ，４
ｃは図３の固定部材４をいくつかに分割したものに相当
する。分割された固定部材４ａ，４ｂ，４ｃを用いるこ
とにより、個々の固定部材４ａ〜４ｃのＸ軸方向のサイ
ズが小さくなり、加工性がよくなり、形状の精度を出し
やすくなる等の効果がある。他の効果は上記実施例と同
様である。
【００２９】図５は本発明の別の実施形態を表す可動子
のＸＺ断面図の一部である。４ａ，４ｂはそれぞれコイ
ル１ａと１ｂ、コイル１ｄと１ｅを固定体１０に固定し
ている。固定部材４ａ，４ｂの間隔は固定子Ａすなわち
支持部材２とコイル群１ａ〜１ｅの剛性を損なわない範
囲で大きくすることができる。このように支持部材２で
支持されたコイル１ａ〜１ｅのうちいくつかのコイルと
固定体１０とを固定部材４ａ、４ｂで固定することによ
り、固定部材４ａ，４ｂの少量化、軽量化、また構成の
簡略化などが達成される。他の効果は上記実施例と同様
である。
のＸＺ断面図の一部である。４ａ，４ｂはそれぞれコイ
ル１ａと１ｂ、コイル１ｄと１ｅを固定体１０に固定し
ている。固定部材４ａ，４ｂの間隔は固定子Ａすなわち
支持部材２とコイル群１ａ〜１ｅの剛性を損なわない範
囲で大きくすることができる。このように支持部材２で
支持されたコイル１ａ〜１ｅのうちいくつかのコイルと
固定体１０とを固定部材４ａ、４ｂで固定することによ
り、固定部材４ａ，４ｂの少量化、軽量化、また構成の
簡略化などが達成される。他の効果は上記実施例と同様
である。
【００３０】図７は本発明の別の実施形態を表す固定子
ＡのＹＺ断面図である。５ａ，５ｂは固定部材４に具備
された冷却管である。このように冷却管５を複数設け、
また冷却管５の断面積を大きくすることにより、冷却管
の表面積を増大させ、さらに冷媒の流量を増やすことが
できる。
ＡのＹＺ断面図である。５ａ，５ｂは固定部材４に具備
された冷却管である。このように冷却管５を複数設け、
また冷却管５の断面積を大きくすることにより、冷却管
の表面積を増大させ、さらに冷媒の流量を増やすことが
できる。
【００３１】このとき固定部材４のＹＺ断面形状を同図
のようにＴ字型にすることにより、冷却管５ａに干渉す
ることなく固定体１０にボルト締結でき、また固定部材
４と固定体１０との接触面積が増すことから接着面積が
増し接着力が増大する。従って、冷却管５を複数（５
ａ、５ｂ）設置し、もしくは冷却管断面積を大きくし、
固定部材４をＴ字型にすることにより、冷却能力が上が
り且つ固定部材４の固定体１０への固定を確実なものに
するという効果がある。他の効果は上記実施例と同様で
ある。
のようにＴ字型にすることにより、冷却管５ａに干渉す
ることなく固定体１０にボルト締結でき、また固定部材
４と固定体１０との接触面積が増すことから接着面積が
増し接着力が増大する。従って、冷却管５を複数（５
ａ、５ｂ）設置し、もしくは冷却管断面積を大きくし、
固定部材４をＴ字型にすることにより、冷却能力が上が
り且つ固定部材４の固定体１０への固定を確実なものに
するという効果がある。他の効果は上記実施例と同様で
ある。
【００３２】図８は本発明の別の実施形態を表すもので
あり、８ａ，８ｂは分割ヨーク、９はヨークスペーサで
ある。対向した永久磁石６ａ，６ｂはそれぞれ分割ヨー
ク８ａ，８ｂに固定されていて、分割ヨーク８ａ，８ｂ
はヨークスペーサ９に固定されている。永久磁石６ａ，
６ｂは互いに引き合うが、その吸引力に抗して可動子が
略コの字型を維持するように、ヨークスペーサ９は磁石
６ａ，６ｂの配された分割ヨーク６ａ，６ｂを支持す
る。
あり、８ａ，８ｂは分割ヨーク、９はヨークスペーサで
ある。対向した永久磁石６ａ，６ｂはそれぞれ分割ヨー
ク８ａ，８ｂに固定されていて、分割ヨーク８ａ，８ｂ
はヨークスペーサ９に固定されている。永久磁石６ａ，
６ｂは互いに引き合うが、その吸引力に抗して可動子が
略コの字型を維持するように、ヨークスペーサ９は磁石
６ａ，６ｂの配された分割ヨーク６ａ，６ｂを支持す
る。
【００３３】また、磁石６ａ，６ｂの間に生じる磁界中
にコイル１があり、このコイル１に電流を流すことによ
り、図８の紙面に垂直な方向（Ｘ軸方向）にローレンツ
力が働く。この力によりコイル１と磁石６ａ，６ｂはＸ
軸方向に相対運動をする。コイル１に電流が流れると発
熱し、これが雰囲気の温度を上昇させて空気を揺らがせ
たり、構造体や永久磁石に熱変形や劣化を与える原因と
なる。これを防ぐために、コイル１を支持する支持部材
２ａ，２ｂに冷却管３ａ，３ｂを設け、冷媒により冷却
を行っている。
にコイル１があり、このコイル１に電流を流すことによ
り、図８の紙面に垂直な方向（Ｘ軸方向）にローレンツ
力が働く。この力によりコイル１と磁石６ａ，６ｂはＸ
軸方向に相対運動をする。コイル１に電流が流れると発
熱し、これが雰囲気の温度を上昇させて空気を揺らがせ
たり、構造体や永久磁石に熱変形や劣化を与える原因と
なる。これを防ぐために、コイル１を支持する支持部材
２ａ，２ｂに冷却管３ａ，３ｂを設け、冷媒により冷却
を行っている。
【００３４】更に、コイルの剛性を高め、振動を減ら
し、またコイルの冷却性能を高めるために、支持部材２
ａに冷却管５を具備した固定部材５を設置し、これを介
して固定体１０に据え付けている。コイル１は固定体１
０に固定されているため、前述のローレンツ力により磁
石６ａ，６ｂがＸ軸方向に駆動される。また固定部材４
が支持部材２ａに設置されているため、ヨークスペーサ
９は分割ヨーク８ａ，８ｂの右側（＋ｙ側）にのみ存在
し、左側（−ｙ側）には存在しない。
し、またコイルの冷却性能を高めるために、支持部材２
ａに冷却管５を具備した固定部材５を設置し、これを介
して固定体１０に据え付けている。コイル１は固定体１
０に固定されているため、前述のローレンツ力により磁
石６ａ，６ｂがＸ軸方向に駆動される。また固定部材４
が支持部材２ａに設置されているため、ヨークスペーサ
９は分割ヨーク８ａ，８ｂの右側（＋ｙ側）にのみ存在
し、左側（−ｙ側）には存在しない。
【００３５】このように、コイル１を冷却管３ａ，３ｂ
を備えた支持部材２ａ，２ｂにより支持するとき、１つ
の支持部材を冷却管５を備えた固定部材４で支持し固定
することにより、コイル１及び支持部材２ａ，２ｂを含
めた固定子の剛性を高め、且つコイル１の冷却性能を向
上させることができるので、固定子の長尺化やコイルの
高発熱化などにも対応して、振動や熱といった精度悪化
要因を減少させる効果がある。また、磁石６ａ，６ｂや
分割ヨーク８ａ，８ｂ等から構成される可動子の部品点
数が減り、構造が簡略化されるため、製作や組立が容易
になり、コストが削減できるという効果がある。
を備えた支持部材２ａ，２ｂにより支持するとき、１つ
の支持部材を冷却管５を備えた固定部材４で支持し固定
することにより、コイル１及び支持部材２ａ，２ｂを含
めた固定子の剛性を高め、且つコイル１の冷却性能を向
上させることができるので、固定子の長尺化やコイルの
高発熱化などにも対応して、振動や熱といった精度悪化
要因を減少させる効果がある。また、磁石６ａ，６ｂや
分割ヨーク８ａ，８ｂ等から構成される可動子の部品点
数が減り、構造が簡略化されるため、製作や組立が容易
になり、コストが削減できるという効果がある。
【００３６】図９は本発明の更に別の実施形態を表すも
のであり、上述した図１の実施例において、支持部材２
ａ，２ｂのＸ軸方向に沿った両端部を更に端部固定部材
２０で固定体１０に固定するようにしたものである。こ
の図では図１と上下方向（Ｚ軸方向）が逆転して示され
ているだけで、他の構成は図１の実施例と同じであるの
で、ここでは詳細な説明を繰り返さないが、この実施例
では支持部材２ａ，２ｂの両端部が更に端部固定部材２
０で固定体１０に固定されているので、固定子Ａの剛性
を図１の実施例と比較してもより向上させることができ
る。このため、リニアモータが搭載される装置への固定
子Ａの振動による悪影響を更に小さくすることができ
る。
のであり、上述した図１の実施例において、支持部材２
ａ，２ｂのＸ軸方向に沿った両端部を更に端部固定部材
２０で固定体１０に固定するようにしたものである。こ
の図では図１と上下方向（Ｚ軸方向）が逆転して示され
ているだけで、他の構成は図１の実施例と同じであるの
で、ここでは詳細な説明を繰り返さないが、この実施例
では支持部材２ａ，２ｂの両端部が更に端部固定部材２
０で固定体１０に固定されているので、固定子Ａの剛性
を図１の実施例と比較してもより向上させることができ
る。このため、リニアモータが搭載される装置への固定
子Ａの振動による悪影響を更に小さくすることができ
る。
【００３７】なお、この実施例では支持部材２ａ，２ｂ
は端部固定部材２０で固定体１０に固着されるので、コ
イル１ａ〜１ｃに固定されている固定部材４を固定体１
０に固着しなくても良い。即ち、固定部材４のコイル保
持面と反対側の面を固定体１０に接触させるだけにした
り、固定部材４と固定体１０の間にＺ軸方向に関して所
定の間隔を開けて固定部材４が位置するように固定部材
４の形状及び／または取り付け位置を決定しても良い。
この場合には上述の実施例に比較して固定子Ａの剛性は
低くなるが、それでも図１２に示す従来例よりは、固定
部材４が各コイル１ａ〜１ｃを連結している分だけ、そ
の剛性が向上し、Ｚ軸方向もしくはＹ軸方向の弦振動を
小さくできる。
は端部固定部材２０で固定体１０に固着されるので、コ
イル１ａ〜１ｃに固定されている固定部材４を固定体１
０に固着しなくても良い。即ち、固定部材４のコイル保
持面と反対側の面を固定体１０に接触させるだけにした
り、固定部材４と固定体１０の間にＺ軸方向に関して所
定の間隔を開けて固定部材４が位置するように固定部材
４の形状及び／または取り付け位置を決定しても良い。
この場合には上述の実施例に比較して固定子Ａの剛性は
低くなるが、それでも図１２に示す従来例よりは、固定
部材４が各コイル１ａ〜１ｃを連結している分だけ、そ
の剛性が向上し、Ｚ軸方向もしくはＹ軸方向の弦振動を
小さくできる。
【００３８】図１０は図９の実施例の変形例を表すもの
であり、上述した図９の実施例において、固定部材４の
コイル１ａ〜１ｃの接合部に凹形状を設け、この部分に
コイル１ａ〜１ｃを埋め込んで配置し接着したものであ
る。この例ではコイル１ａ〜１ｃと固定部材４との接合
部の面積が大きくなり、コイル１ａ〜１ｃから発生する
熱をより多く固定部材４に伝えることができ、冷却管５
の冷媒が回収する熱量が増す。このため冷却効率を向上
させる効果がある。また固定部材４に精密に凹形状を設
けることにより、他の位置決め治具を用いることなくコ
イル１ａ〜１ｃのＸ軸方向の位置決めができ、組立も簡
略化されるという効果がある。他の構成及び効果は上述
の図９の実施例と同様である。
であり、上述した図９の実施例において、固定部材４の
コイル１ａ〜１ｃの接合部に凹形状を設け、この部分に
コイル１ａ〜１ｃを埋め込んで配置し接着したものであ
る。この例ではコイル１ａ〜１ｃと固定部材４との接合
部の面積が大きくなり、コイル１ａ〜１ｃから発生する
熱をより多く固定部材４に伝えることができ、冷却管５
の冷媒が回収する熱量が増す。このため冷却効率を向上
させる効果がある。また固定部材４に精密に凹形状を設
けることにより、他の位置決め治具を用いることなくコ
イル１ａ〜１ｃのＸ軸方向の位置決めができ、組立も簡
略化されるという効果がある。他の構成及び効果は上述
の図９の実施例と同様である。
【００３９】なお、この図１０の実施例においても、固
定部材４を固定体１０に固着せず、固定部材４を固定体
１０に接触させるだけにしたり、固定部材４と固定体１
０の間にＺ軸方向に関して所定の間隔を開くようにして
も良い。
定部材４を固定体１０に固着せず、固定部材４を固定体
１０に接触させるだけにしたり、固定部材４と固定体１
０の間にＺ軸方向に関して所定の間隔を開くようにして
も良い。
【００４０】図１１は本発明の可動磁石型多相リニアモ
ータを半導体製造装置特に半導体製造用のステップアン
ドリピートまたはステップアンドスキャンタイプの露光
装置のＸＹステージに搭載した例を示す構成図である。
ータを半導体製造装置特に半導体製造用のステップアン
ドリピートまたはステップアンドスキャンタイプの露光
装置のＸＹステージに搭載した例を示す構成図である。
【００４１】この図において、１１はその上面が基準面
となっている定盤、１２はその側面が基準面となってい
る固定ガイドである。１３は移動体として定盤１１上を
Ｙ軸方向に移動するＹステージ、１４は移動体として定
盤１１上をＸ軸方向に移動するＸステージで、Ｙステー
ジ１３の側面がガイド基準面となっていると共に、Ｙ軸
方向に関してＹステージ１３と一体的に移動する。１６
ａ，１６ｂはＹステージ駆動用の本発明に係わる可動磁
石型多相リニアモータの固定子、１５ａ，１５ｂはその
可動子である。１７はＸステージ駆動用の本発明に係わ
る可動磁石型多相リニアモータである。Ｙステージ用リ
ニアモータは固定部材４で、固定体１０に固定されてい
る。
となっている定盤、１２はその側面が基準面となってい
る固定ガイドである。１３は移動体として定盤１１上を
Ｙ軸方向に移動するＹステージ、１４は移動体として定
盤１１上をＸ軸方向に移動するＸステージで、Ｙステー
ジ１３の側面がガイド基準面となっていると共に、Ｙ軸
方向に関してＹステージ１３と一体的に移動する。１６
ａ，１６ｂはＹステージ駆動用の本発明に係わる可動磁
石型多相リニアモータの固定子、１５ａ，１５ｂはその
可動子である。１７はＸステージ駆動用の本発明に係わ
る可動磁石型多相リニアモータである。Ｙステージ用リ
ニアモータは固定部材４で、固定体１０に固定されてい
る。
【００４２】このＸＹステージは、不図示のレーザ干渉
式位置計測器、コントローラ、及びリニアモータドライ
バを用いてナノメートルオーダーの位置決め性能を有し
ている。このステージではステージ自体の微振動や０．
１℃程度の温度変化による熱変形や空気ゆらぎが性能劣
化の要因となる。このため図９のステージおいては、リ
ニアモータ１６ａ，１６ｂを冷却管５（図１参照）を具
備した固定部材４（図１参照）を用いて固定することに
より、リニアモータの形状や重量を大きくすることな
く、リニアモータの剛性と冷却性能を上げている。
式位置計測器、コントローラ、及びリニアモータドライ
バを用いてナノメートルオーダーの位置決め性能を有し
ている。このステージではステージ自体の微振動や０．
１℃程度の温度変化による熱変形や空気ゆらぎが性能劣
化の要因となる。このため図９のステージおいては、リ
ニアモータ１６ａ，１６ｂを冷却管５（図１参照）を具
備した固定部材４（図１参照）を用いて固定することに
より、リニアモータの形状や重量を大きくすることな
く、リニアモータの剛性と冷却性能を上げている。
【００４３】これは、例えばＹステージの可動範囲が大
きくなりＹステージ用リニアモータ１６ａ，１６ｂの長
さがｙ方向に増加しても、また駆動力を上げるために電
流を多く流し発熱量が増しても、冷却管５を具備した固
定部材４で支持しているためにリニアモータおよびその
周囲の振動や温度上昇を最小限に抑える効果がある。
きくなりＹステージ用リニアモータ１６ａ，１６ｂの長
さがｙ方向に増加しても、また駆動力を上げるために電
流を多く流し発熱量が増しても、冷却管５を具備した固
定部材４で支持しているためにリニアモータおよびその
周囲の振動や温度上昇を最小限に抑える効果がある。
【００４４】この結果、ＸＹステージの位置決め性能の
悪化要因、即ち微振動、熱変形、空気ゆらぎ等を抑制で
きるため、ＸＹステージの位置決め精度、位置決め時間
等の性能が向上する効果があり、更にはＸＹステージが
搭載せれる半導体製造装置、測定装置、加工機などへの
振動、熱などの悪影響を減らす効果がある。
悪化要因、即ち微振動、熱変形、空気ゆらぎ等を抑制で
きるため、ＸＹステージの位置決め精度、位置決め時間
等の性能が向上する効果があり、更にはＸＹステージが
搭載せれる半導体製造装置、測定装置、加工機などへの
振動、熱などの悪影響を減らす効果がある。
【００４５】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、可
動磁石型多相リニアモ−タにおいて、長ストローク化や
高出力化を実施しても、リニアモ−タの重量やサイズを
大きく変えることなく、固定子の振動を抑制したり、冷
媒による冷却効率を高め効率的に熱を回収することを可
能にする。
動磁石型多相リニアモ−タにおいて、長ストローク化や
高出力化を実施しても、リニアモ−タの重量やサイズを
大きく変えることなく、固定子の振動を抑制したり、冷
媒による冷却効率を高め効率的に熱を回収することを可
能にする。
【図１】本発明の可動磁石型多相リニアモ−タの一実施
例を示す斜視図。
例を示す斜視図。
【図２】本実施例のＸＺ断面を示す図。
【図３】本実施例の固定子の別の実施形態を表す図。
【図４】本実施例の固定子の更に別の実施形態を表す
図。
図。
【図５】本実施例の固定子の更に別の実施形態を表す
図。
図。
【図６】図１の実施例のＹＺ断面を示す図。
【図７】本実施例の固定子の更に別の実施形態を表す
図。
図。
【図８】本発明の可動磁石型多相リニアモ−タの他の実
施例を示す図。
施例を示す図。
【図９】本発明の可動磁石型多相リニアモ−タの更に他
の実施例を示す図。
の実施例を示す図。
【図１０】図９の実施例の固定子の別の実施形態を表す
図。
図。
【図１１】本実施例を組み込んだＸＹステ−ジの一例を
示す斜視図。
示す斜視図。
【図１２】従来の可動磁石型多相リニアモ−タの例を示
す図。
す図。
１ コイル ２ 支持部材 ３ 冷却用パイプ ４ 固定部材 ５ 冷却用パイプ ６ 磁石 ７ ヨーク ８ 分割ヨーク ９ ヨークスペーサ １０ 固定体 ２０ 端部固定部材
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−157643（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−254734（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−270763（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−200724（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−47418（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H02K 41/03 H02K 9/19 H02K 41/02
Claims (4)
- 【請求項１】 固定子側の複数のコイルに電流を流して
可動子側の磁石に推力を与えることにより前記可動子を
前記固定子に対して移動させる可動磁石型多相リニアモ
−タにおいて、各コイルの両側をコイル配列方向に沿っ
て保持する支持部材と、前記支持部材の内部に冷媒を流
すために設けられた管路と、前記支持部材に前記方向に
沿って前記支持部材の片側を固定して前記固定子を固定
する固定部材と、前記固定部材に冷媒を流す冷却管とを
備え、前記可動子を前記方向に垂直な断面が実質的にコ
の字型にしたことを特徴とする可動磁石型多相リニアモ
ータ。 - 【請求項２】 前記固定部材と前記固定子との接触部分
をボルト締結することを特徴とする請求項１に記載の可
動磁石型多相リニアモータ。 - 【請求項３】 請求項１または２記載の可動磁石型多相
リニアモータを有することを特徴とするＸＹステージ。 - 【請求項４】 請求項３記載のＸＹステージを備えたこ
とを特徴とするステップアンドリピートまたはステップ
アンドスキャンタイプの露光装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24303195A JP3219652B2 (ja) | 1994-10-11 | 1995-09-21 | 可動磁石型多相リニアモータ、ステージおよび露光装置 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6-245275 | 1994-10-11 | ||
| JP24527594 | 1994-10-11 | ||
| JP24303195A JP3219652B2 (ja) | 1994-10-11 | 1995-09-21 | 可動磁石型多相リニアモータ、ステージおよび露光装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08168233A JPH08168233A (ja) | 1996-06-25 |
| JP3219652B2 true JP3219652B2 (ja) | 2001-10-15 |
Family
ID=26536046
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24303195A Expired - Fee Related JP3219652B2 (ja) | 1994-10-11 | 1995-09-21 | 可動磁石型多相リニアモータ、ステージおよび露光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3219652B2 (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| KR100351970B1 (ko) * | 1999-05-27 | 2002-09-12 | 미래산업 주식회사 | 리니어 모터용 냉각장치 |
| KR100316462B1 (ko) * | 1999-08-13 | 2001-12-12 | 정문술 | 리니어 모터 냉각 장치 |
| KR100339914B1 (ko) * | 1999-07-16 | 2002-06-10 | 정문술 | 리니어 모터의 냉각 장치 |
| JP2006320035A (ja) * | 2005-05-10 | 2006-11-24 | Hitachi Ltd | リニアモータ |
| JP5357485B2 (ja) | 2008-09-30 | 2013-12-04 | サバンジ大学 | 磁石可動型リニアモータ |
| JP5575678B2 (ja) * | 2011-02-08 | 2014-08-20 | 住友重機械工業株式会社 | ステージ装置及び冷却ユニット |
| DE102020122239A1 (de) | 2020-08-25 | 2022-03-03 | Intrasys Gmbh Innovative Transportsysteme | Linearmotor-Statoranordnung mit externer konvektiver Zwangskühlung |
-
1995
- 1995-09-21 JP JP24303195A patent/JP3219652B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08168233A (ja) | 1996-06-25 |
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|---|---|---|---|
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