JP4257118B2 - 冷却手段を備えるコイル - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、電流を伝導するターン（ｃｕｒｒｅｎｔ−ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ ｔｕｒｎｓ）と冷却手段を備えて提供されるコイルに関する。本発明はまた、かかるコイルが使用される際のアクチュエータに関する。
【０００２】
かかる冷却コイルは一般的に周知である。例えば、ターンからの熱の除去は、冷却液が注入される冷却通路の手段、例えば、欧州特許第０４１４９２７及びＤＥ３３１７０７によってなされ、又は米国特許第５，１６４，２６２から周知である放射線プレートの手段によってなされるかもしれない。しかしながら、かかるコイルの冷却効果は限定されており、確かに理想的ではない。冷却の問題は、コイルが高出力設備で使用される場合において、さらに重大な問題となる。
【０００３】
本発明の目的は、非常に効果的な冷却を備えるコイルを提供することである。
【０００４】
本発明によるコイルは、この目的において、熱伝導フォイルターン（ｈｅａｔ−ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ ｆｏｉｌ ｔｕｒｎｓ）のエッジ部分が冷却手段によって冷却される、多くの熱伝導フォイルターンを備えて提供されるコイルであることを特徴とする。熱伝導フォイルターンを備えるコイルを提供することと及びかかるコイルのエッジ部分を冷却することは、良好な熱移動を冷却されエッジ部分に導く。
【０００５】
例えば、エッジ部分は空気流の手段によって冷却されるであろう。しかしながら、冷却手段にエッジ部分を熱により接続すること、つまり、十分な熱流が伝導できることにより物理的な接続を提供するために接続することは、より効果的である。使用される冷却手段は、冷却液が注入される、冷却通路であるだろう。フォイルターンのエッジ部分は、冷却通路の壁と良好に接触すべきである。
【０００６】
好みによって使用されるコイルにおいて、熱伝導フォイルターンは同時に電流を伝導するターンである。ワイヤーコイル上のフォイルコイルの利点は、一般的に銅である、電流コンダクタの充填係数を大きくして、それによってさらなる高効率が達成される。多くのフォイルターンが各フォイルコイルに存在し、非常に良好な熱消失に寄与する。それにもかかわらず、電気的に絶縁したワイヤーターンとして電流を伝導するターンを、熱伝導ターンが延在する間に構成することが可能である。適用又は有効な制御に依存して、Ｉ−Ｖ特性は、フォイルに巻かれたコイルよりもワイヤーに巻かれたコイルでより最適化される。加えて、発生している渦電流の危険度は、フォイルに巻かれたコイルよりもワイヤーに巻かれたコイルにおいてより小さい。エアギャップと絶縁体は、通常のワイヤーに巻かれたコイルにおいて相当の熱障壁を提供する。コイルワイヤーとかかるターンのエッジ部分の冷却との間の熱伝導ターンの供給は、熱の除去を著しく改善する。かかる後者の実施態様において、熱伝導ターンが閉回路を形成しないことは有用であり、さらに、しばしば必須である。これは不適当な渦電流の生成を防ぐことである。この目的は熱伝導フォイルターンが遮断される際に達成されるかもしれない。
【０００７】
好ましくは、上に記載の本発明と一致する冷却コイルは、本発明によるコイルが収容される間で、一方が他方の上に位置しているＮ−及びＺ−の永久磁石の２システムによって特徴とされるアクチュエータで使用され、磁石によって生じる磁場方向がフォイルターンの配位面と垂直であり、一方でフォイルターンが配位している面と平行方向で磁石システムに関してコイルが移動可能である。高出力は、かかるアクチュエータで使用でき、また表示されたＸ−Ｙアクチュエーターでありうる。コイルは非常に平らであり、コイルと磁石との間のエアギャップは小さくでき、結果として高度に均一の磁場が使用できる。
【０００８】
代替となる実施態様において、本発明によるコイルは、本発明によるコイルが存在する上でＮ−及びＺ−の永久磁石を交互にするシステムによって特徴とされる、アクチュエータで使用され、磁石によって生じる磁場方向はフォイルターンが配位している面と平行であり、一方でコイルは、フォイルターンが配位している面と垂直方向で磁石のシステムに関して移動可能である。
【０００９】
上に言及したアクチュエータは、印刷された回路ボードの構成部品を位置付けるための構成部品の位置付け機での移動装置として、又は半導体基板の集積回路を製造するためのリソグラフ装置（ウエハー軸受け器）での移動装置として使用されるかもしれない。
【００１０】
本発明は、概略図に示される幾つかの実施態様を参照してより詳細に説明されるだろう。
【００１１】
図１は、電流を伝導するフォイルターン２と、コイルのまわりに提供される冷却通路３を備える平らなコイル１を示す。矢印Ｉは電流方向を示す。冷却液は、矢印Ｆで示されるように、冷却通路により注入される。図２に示されるように、コイルは、絶縁層５によって互いに分離している、多くの（銅の）フォイルターン４によって形成される。ターンのエッジ部分６の端部７は、冷却通路３の壁８と接触している。明らかに、ターンのエッジの端部は互いに接触するべきではない。この接触を回避するために、熱伝導エポキシ層は、かかる端部に提供される、つまりコイルの側面全体に提供される。矢印Ｗで示されるように、コイルで生じる熱は、エッジ部分６が最も冷たい場所であるために、（銅の）フォイル４によりエッジ部分６に流れる。したがって、かかる実施例において、電流を伝導するフォイルターン２は、同時に熱伝導ターン４として役立つ。
【００１２】
図３及び図４は、電気的に絶縁の電流ワイヤーターン９を備えるコイルを示す。多くのワイヤー巻き線は層内でお互いに重なり合って配置しており、かかる層は熱伝導（銅の）フォイルターン４によってお互いに分離している。かかるフォイルターンのエッジ部分６の端部７は、冷却通路３の壁８に熱により接続される。明らかに、ここでフォイルターンは互いに接触することを許容される。（銅の）ワイヤーターン９で生じる熱は、フォイルターンへワイヤーから絶縁層によって伝達され、次いで、冷却が発生する、冷却通路３に隣接する、フォイルターンのエッジ部分６に伝達される。熱伝導フォイルターンから生じる不適当な渦電流を妨げるために、かかるターンは、二重線１０を備える図３に示すように遮られる。
【００１３】
図５は、ローレンツＸ−Ｙアクチュエータ１１の実施例を示す。アクチュエータは、一方がもう一方の上に位置するＮ−Ｚ磁石の２システム１２、１３から構成され、毎回、Ｚ磁石はＮ磁石に相対して位置する。上に記載のように、冷却コイルは１、３は、システム間に存在する。コイルは、均一な磁場で存在する。コイルによる磁場方向は、矢印Ｍで示される。磁気コイルのための閉鎖プレートは、１４と１５で参照される。コイルのフォイルターン４は、磁場Ｍに対して垂直な面１６で延在する。コイルは、フォイルターン４が配位される、面１６と平行に移動する。上に記載のように、コイルは効果的に冷却されるので、コイルと磁石との間に（空気の）ギャップを小さく生成することが可能であり、その結果、高出力での使用に適するアクチュエータを与える、強度で均一な磁場が生じる。アクチュエータは、アクチュエータ自体が平らであるため、つまり小型であるために簡素な手法で設備に組み込むことができる。実際上、かかる部分は移動部を形成するコイルであるか、又は磁石の何れかである。磁石が移動する場合、これは、冷却のための電気的な接続及び管が移動する必要がないという長所を有する。これは、操作が真空において起こる、ウエハー軸受け器で使用するために特に適しているアクチュエーターを与える。
【００１４】
最後に、図６は、本発明による冷却コイル１、３を備えるアクチュエータ１８の第二実施態様を示す。ここにおけるアクチュエータは、かかる事例の場合、三相のコイルである、磁石の上に直に配置されるコイルを備える、Ｎ及びＺ磁石を交互にする一つのシステム１９からなる。磁場Ｍの方向は、フォイルターン４が配位される面２０と平行である。磁気回路のための閉鎖プレートは、参照番号２１で参照される。コイルのＸの移動、又はＹの移動は、ターンの面２０に対して垂直である。ここで、冷却通路３はコイル１の一方側だけに位置している、つまり、磁石のシステムから離れて面するターン４のエッジ部分６の側に位置する。アクチュエータがＸ及びＹの移動を実行することが可能である場合、磁石はチェス盤のパターンで配置されるべきであり、少なくとも第二コイルは、第一コイルに対して垂直に配位して提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 冷却通路を備えるコイルの斜視図である。
【図２】 図１の線ＩＩ−ＩＩで切り取った、図１のコイルの断面図である。
【図３】 図１のコイルの代替となる実施態様の斜視図である。
【図４】 図３のコイルの詳細図である。
【図５】 コイルが使用される第一実施態様のアクチュエータを示す。
【図６】 コイルが使用される第二実施態様のアクチュエータを示す。

Claims (8)

1. 電流を伝導するターン及び冷却手段を備えて提供されるコイルであって、
   複数の熱伝導のフォイルターンが当該コイル内に設けられ、該フォイルターンのエッジ部分が前記冷却手段によって冷却され、
   前記電流を伝導するターンは、電気的に絶縁されたワイヤーターンであり、前記熱伝導のフォイルターン及び前記ワイヤーターンは、互いに上下に積層され、前記冷却手段は、冷媒が流れる通路を有し、前記エッジ部分は、該冷却通路に向く方向で該冷却通路に隣接することを特徴とするコイル。
2. 前記エッジ部分は、前記冷却手段に熱により接続されることを特徴とする請求項１に記載のコイル。
3. 前記熱伝導のフォイルターンは、当該コイルと同一の環状形状を有することを特徴とする請求項１に記載のコイル。
4. 前記冷却手段は、壁を有し、前記熱伝導のフォイルターンは、前記壁から離れる方向に延在することを特徴とする請求項１に記載のコイル。
5. 前記冷却通路は、冷却液が流通するように構成されることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載のコイル。
6. 前記熱伝導のフォイルターンは、渦電流を防ぐための遮断を有することを特徴とする請求項１に記載のコイル。
7. 請求項１乃至６の何れか一項に記載のコイルが毎回存在する際に、一方が他方の上に位置しているＮ及びＺの永久磁石の２システムを備えて提供されるアクチュエータであって、前記磁石によって生じる磁場方向が前記フォイルターンの配位面と垂直であり、前記フォイルターンが配位している前記面と平行方向で磁石システムに関して前記コイルが移動可能であることを特徴とするアクチュエータ。
8. 請求項１乃至６の何れか一項に記載のコイルが存在する上に、Ｎ及びＺの永久磁石を交互にするシステムを備えて提供されるアクチュエータであって、前記磁石によって生じる磁場の方向は前記フォイルターンが配位している前記面と平行であり、前記コイルは、前記フォイルターンが配位している前記面と垂直方向で前記磁石システムに関して移動可能であることを特徴とするアクチュエータ。

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