JP4656306B2 - キャンド・リニアモータ電機子およびキャンド・リニアモータ - Google Patents

Description

本発明は、半導体製造装置や工作機のテーブル送りに使用されると共に、リニアモータ本体の温度上昇低減が要求されるキャンド・リニアモータ電機子およびキャンド・リニアモータに関する。

従来のキャンド・リニアモータ電機子およびキャンド・リニアモータは、電機子巻線をキャンで覆い、電機子巻線とキャンの間に設けた冷媒通路に冷媒を流すことにより、電機子巻線が発生する熱を冷媒で回収し、リニアモータ表面の温度上昇を低減している（例えば、特許文献１参照）。

図１４は従来技術を示すキャンド・リニアモータの全体斜視図である。
図において、１００は電機子を構成する固定子、１０１は筐体、１０２はキャン、１０３はキャン固定用ボルト、１０４は押え板、１０５は電機子巻線、１０６は端子台、１０７は冷媒供給口、１０８は冷媒排出口、２００は界磁を構成する可動子、２０１は界磁ヨーク支持部材、２０２は界磁ヨーク、２０３は永久磁石である。可動子２００は、界磁ヨーク支持部材２０１の長さ分の距離を隔てて上下に界磁ヨーク２０２が備えられ、その四隅に界磁ヨーク支持部材２０１が配置され、上下の界磁ヨーク２０２の対向面に永久磁石２０３がそれぞれ取り付けられている。そして、可動子２００の中空空間内に固定子１００が挿入され、永久磁石２０３が固定子１００の電機子巻線１０５と対向するように配置されている。可動子２００は、図示しない直線転がり案内や静圧軸受案内等によって支持されている。
このような構成において、所定の電流を電機子巻線１０５に流すと永久磁石２０３の作る磁界との作用により可動子２００に推力が発生し、可動子２００は矢印で示す進行方向に移動する。

図１５は図１４におけるＡ−Ａ’線に沿って断面を１／４にカットしたキャンド・リニアモータの正断面図である。
図において、１０９はＯリング、１１０は冷媒通路である。固定子１００は、内部を中空とする、電機子巻線を額縁状（口の字形）に囲むように設けた金属製の筐体１０１と、筐体１０１の両開口部を密閉するため筐体１０１の外形を象った板状のキャン１０２と、キャン１０２を筐体１０１に固定するためのキャン固定用ボルト１０３と、キャン固定用ボルト１０３の通し穴を持ちキャン１０２を均等な荷重でもって押えるための押え板１０４と、筐体１０１の中空内に配置された複数のコイル群よりなる平板状に成形された３相の電機子巻線１０５と、筐体１０１の中空部より少し大き目に象られたＯリング１０９により構成されている。キャン１０２の材質には、例えば、ステンレスなどの非磁性の金属、熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂や熱可塑性樹脂であるポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、さらにはガラス繊維やカーボン繊維をエポキシ樹脂で含浸したＧＦＲＰやＣＦＲＰが使用されている。筐体１０１の中空部の形状は、電機子巻線１０５の外周を囲うように象られている。電機子巻線１０５は、巻線固定部材１１１と一体に樹脂モールドされており、電機子巻線１０５と一体になった巻線固定部材１１１は、筐体１０１の中空内に配置され、巻線固定部材１１１と筐体１０１とがボルト（図示しない）により固定される。筐体１０１の表裏の縁には、周回した溝が設けられており、そこにＯリング１０９が配置される。そして、キャン１０２が筐体１０１の表裏に配置される。キャン１０２の上から筐体１０１の縁に沿って押え板１０４が敷かれ、キャン固定用ボルト１０３にて締め付けられ、キャン１０２と筐体１０１が固定される。電機子巻線１０５は、複数の集中巻コイルを３相分用意したもので構成されている。電機子巻線１０５への電力供給は、筐体１０１に取り付けられた端子台１０６から行われる。端子台１０６と電機子巻線１０５はリード線（図示しない）で各々電気的に接続されている。また、冷媒は筐体１０１に設けた冷媒供給口１０７より供給され、冷媒排出口１０８より排出される。その間に、冷媒は冷媒通路１１０を流れ、銅損により発熱する電機子巻線１０５を冷却する。また、冷媒には導電率が極めて小さく絶縁性が高いフッ素系不活性冷媒（例えば住友３Ｍ製ハイドロフルエーテル（ＨＦＥ））が使用されている。

このように構成されたキャンド・リニアモータは、可動子２００と固定子１００の電気的相対位置に応じた３相交流電流を電機子巻線１０５に流すことにより、永久磁石２０３の作る磁界と作用して可動子２００に推力が発生する。このとき銅損によって発熱した電機子巻線１０５は冷媒通路１１０を流れる冷媒により冷却される。
特開２００２−２７７３０号公報（明細書第４頁、第１図）

従来のキャンド・リニアモータ電機子およびキャンド・リニアモータは、発熱する電機子巻線１０５上の冷媒通路１１０を冷媒が流れることにより、以下のような問題があった。
従来のキャンド・リニアモータ電機子は、キャンにはステンレス等の金属、エポキシ樹脂、ＰＰＳ、ＧＦＲＰ、ＣＦＲＰ等の樹脂が使用されている。しかし、ステンレスの熱伝導率は約１５（Ｗ／（ｍ・ｋ））、樹脂の熱伝導率は約０．３（Ｗ／（ｍ・ｋ））であり、断熱材として使用されている硬質ウレタンフォームやグラスウールの熱伝導率０．０２〜０．０５（Ｗ／（ｍ・ｋ））に比べ数１０〜数１００倍も大きい。つまり、電機子巻線の発生銅損による熱は冷媒により回収され熱交換されるものの、キャンの熱伝導率が大きいために熱の一部が冷媒通路を介してキャンに伝導し、電機子表面の温度上昇を引き起こす。ひいては、電機子表面の温度上昇が熱膨張などの精度劣化や大気の揺らぎなどを引き起こし、リニアモータの位置制御に用いるレーザー測長器の測定誤差に影響を与えていた。
また、キャン表面への熱伝導を低減するために、キャンの厚さを大きくしたり、キャン表面に硬質ウレタンフォームやグラスウールなどの断熱材で覆うことが考えられるが、大きな断熱効果を得るためにはキャン材や断熱材の厚さを大幅に大きくし（電機子自体の厚さを大）、可動子の上下永久磁石間の長さである磁気的空隙長も大きくしなければならなかった。その結果、ギャップ磁束密度が低下し、所定の推力に対する電流増加、ひいては電機子巻線の発熱量を増加させた。よって、電機子表面の温度上昇を低減することができなかった。

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、キャンド・リニアモータ電機子の厚さを大きくせずに、電機子表面の温度上昇を低減することができるキャンド・リニアモータ電機子およびキャンド・リニアモータを提供することを目的とする。

上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したものである。
請求項１の発明は、複数のコイル群よりなる平板状に成形された電機子巻線と、前記電機子巻線を額縁状に囲むように設けた金属製の筐体と、前記筐体の両開口部を密閉するキャンと、前記電機子巻線と前記キャンとの間に形成された冷媒通路とを具備したキャンド・リニアモータ電機子において、前記キャンの外側面もしくは内側面に真空断熱材を設けたことを特徴としたものである。
また、請求項２の発明は、複数のコイル群よりなる円筒状に成形された電機子巻線と、前記電機子巻線を囲むように設けた円筒状のキャンと、前記キャンの両開口部を密閉する金属製の筐体と、前記電機子巻線と前記キャンとの間に形成された冷媒通路とを具備したキャンド・リニアモータ電機子において、前記キャンの外側面もしくは内側面に真空断熱材を設けたことを特徴としたものである。
請求項３の発明は、複数のコイル群よりなる平板状に成形された電機子巻線と、前記電機子巻線を額縁状に囲むように設けた金属製の筐体と、前記筐体の両開口部を密閉するキャンと、前記電機子巻線と前記キャンとの間に形成された冷媒通路とを具備したキャンド・リニアモータ電機子において、前記キャン自体を真空断熱材で構成したことを特徴としたものである。
請求項４の発明は、複数のコイル群よりなる円筒状に成形された電機子巻線と、前記電機子巻線を囲むように設けた円筒状のキャンと、前記キャンの両開口部を密閉する金属製の筐体と、前記電機子巻線と前記キャンとの間に形成された冷媒通路とを具備したキャンド・リニアモータ電機子において、前記キャン自体を真空断熱材で構成したことを特徴としたものである。
請求項５の発明は、請求項１または２に記載のキャンド・リニアモータ電機子において、前記真空断熱材が前記筐体の外側面を覆うように設けられたことを特徴としたものである。
請求項６の発明は、請求項１または２に記載のキャンド・リニアモータ電機子において、前記筐体を前記キャンと一体化して前記キャンを箱状に形成すると共に、前記真空断熱材が前記キャンの外側面を覆うように設けられたことを特徴としたものである。
請求項７の発明は、請求項１〜４の何れか１項に記載のキャンド・リニアモータ電機子において、前記冷媒通路内に支柱を設け、前記キャンを前記支柱により固定したことを特徴としたものである。
請求項８の発明は、請求項１〜４の何れか１項に記載のキャンド・リニアモータ電機子において、前記キャンを予め湾曲させ、前記キャンの湾曲した凸面を前記冷媒通路側に向けて配置したことを特徴としたものである。
請求項９の発明は、請求項１〜４の何れか１項に記載のキャンド・リニアモータ電機子において、前記冷媒通路に流す冷媒を水もしくは純水としたことを特徴としたものである。
請求項１０の発明は、請求項１〜４の何れか１項に記載のキャンド・リニアモータ電機子において、前記キャンもしくは前記真空断熱材を樹脂製としたことを特徴としたものである。
請求項１１の発明は、キャンド・リニアモータに係り、請求項１〜１０の何れか１項に記載のキャンドリニアモータ電機子と、前記電機子と磁気的空隙を介して対向配置されるとともに交互に極性が異なる複数の永久磁石を隣り合わせて並べて配置した界磁とを備え、前記電機子と前記界磁の何れか一方を固定子に、他方を可動子として、前記界磁と前記電機子を相対的に走行するようにしたことを特徴したものである。

請求項１および２記載の発明によると、熱伝導率が極めて小さい真空断熱材でキャンの外側面を覆っているので、真空断熱材を通り周囲へ逃げる熱流量を遮断することができ、電機子表面である真空断熱材の表面での温度上昇を極めて小さくすることができる。また、断熱を目的とする薄肉の真空断熱材と、耐冷媒圧力を目的とする高剛性のキャンを重ね合わせているので、冷媒の流量を多くし冷媒の熱回収率を高めつつ、冷媒圧力に伴うキャンと真空断熱材の変形を抑えることができる。よって、キャンド・リニアモータ電機子の厚さを大きくすることなく、電機子表面の温度上昇を低減することができる。
また、真空断熱材でキャンの内側面を覆う構成（キャンと冷媒通路との間に真空断熱材を介在）にしても、上記と同じ効果が得られると共に、真空断熱材が電機子表面に現れないので、運搬時や組立時の異物との接触による真空断熱材の破損を防ぐことができる。
請求項３および４記載の発明によると、キャンそのものを真空断熱材としているので、請求項１、２記載の発明と同様の効果を得ることができる。さらには、冷媒通路内での冷媒圧力が小さい使用環境下、例えば冷媒の流量が少ない使用環境下においては、冷媒圧力による真空断熱材の変形が小さく、キャンを真空断熱材として構成しても強度上問題無く使用することができる。従って、部品点数を減らし、製作を容易にかつ安価にすることができる。
請求項５記載の発明によると、冷媒通路とつながる冷媒供給口と冷媒排出口を備えた前記筐体の外側面にも真空断熱材で覆って構成しているので、電機子巻線から筐体、温度上昇した冷媒が通過する冷媒排出口を有する筐体の表面温度上昇を大幅に低減することができる。
請求項６記載の発明によると、筐体を無くしキャンと一体化しているので、電機子の推力反作用が小さく高い剛性を必要としないものに対し、製作を容易にかつ安価にすることができる。
請求項７記載の発明によると、冷媒通路内に支柱を設け、キャンと樹脂層を支柱によって機械的に固定しているので、冷媒流量の増加に伴う冷媒通路内の圧力上昇が起きたとしても、キャンの変形量を抑えることができる。よって、冷媒流量を増やすことができ、電機子表面の温度上昇をさらに低減することができる。
請求項８記載の発明によると、キャンを予め湾曲させて、冷媒通路側に凸面がくるように配置させているので、請求項７記載同様、冷媒通路内の圧力が上昇したとしても、キャンの外側への膨らみ量を抑えることができる。よって、冷媒流量を増やし電機子表面の温度上昇を低減することができる。さらには、請求項７記載のものに比べ、支柱などの部材を用いないので、製作を容易にかつ安価にすることができる。
請求項９記載の発明によると、冷媒を従来のＨＦＥに比べ熱伝導率と定圧比熱の大きい純水とすることで、冷媒の熱回収率を高め、電機子表面の温度上昇を低減することができる。
請求項１０記載の発明によると、キャンや真空断熱材の外袋を樹脂製としているので、可動子の永久磁石の移動に伴い金属に発生するに渦電流を無くすことができる。よって、渦電流による発熱を無くし、電機子の温度上昇を低減することができる。
請求項１１記載の発明によると、キャンド・リニアモータの電機子と永久磁石を有する界磁とを対向させて、電機子と界磁の何れか一方を固定子、他方を可動子として構成しているので、請求項１〜１０の効果を有するキャンド・リニアモータを提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。

図１は本発明の第１実施例を示すキャンド・リニアモータの全体斜視図、図２は図１におけるＡ−Ａ’線に沿って断面を１／４にカットした正断面図である。なお、本発明の構成要素が従来技術と同じものについては、同一符号を付してその説明を省略し、異なる点について説明する。

図１、図２において、１０２ａはキャン、１２０ａは真空断熱材である。
本発明が、従来技術と異なる点は以下のとおりである。
すなわち、３相の電機子巻線１０５と、電機子巻線１０５を額縁状に囲むように設けた筐体１０１と、筐体１０１の両開口部を密閉する筐体ための板状のキャン１０２ａと、電機子巻線１０５とキャン１０２ａとの間に形成された冷媒通路１１０とを具備したキャンド・リニアモータ電機子（固定子１００）において、キャン１０２ａにはその外側面を覆うように薄い真空断熱材１２０ａを設けている点である。
ここで、キャン１０２ａの材質はステンレスなどの金属や熱硬化性樹脂のエポキシ樹脂、熱可塑性樹脂のポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ガラス繊維やカーボン繊維をエポキシ樹脂で含浸したＧＦＲＰやＣＦＲＰが使用されている。また、筐体１０１の表裏の縁には、周回した溝が設けられており、そこにＯリング１０９が配置されている。
それから、該真空断熱材１２０ａはキャン１０２ａと同じ外形に象られ、縁が表裏の外袋を接合する部分（以下、この部分を溝と呼ぶ）を構成している。また、該真空断熱材１２０ａは、外袋に樹脂や金属製のラミネートフィルム、芯材に断熱材となるシリカ粉末やグラスウールが用いられ、内部を真空にして構成されている。真空断熱材１２０ａの上から筐体１０１の縁に沿って押え板１０４が敷かれ、キャン固定用ボルト１０３にて締め付けられ、キャン１０２ａと真空断熱材１２０ａと筐体１０１が一体に固定される。

このような構成により、電機子表面から周囲へ逃げる熱を真空断熱材が遮断し、電機子表面である真空断熱材の外側面での温度上昇を極めて小さくすることができる。また、断熱を目的とする真空断熱材と冷媒通路内の耐圧力を目的とする高剛性のキャンを重ね合わせているので、冷媒圧力に伴うキャンと真空断熱材の変形を抑えることができ、冷媒流量を大きくすることで冷媒の熱回収率を高めることができる。その結果、キャンド・リニアモータ電機子の厚さを大きくすることなく、電機子表面の温度上昇を低減することができる。

次に、本発明の温度上昇の低減効果について説明する。
図３は従来技術と本発明の電機子表面の温度上昇を比較したものである。
図３の横軸は、従来技術がキャンのみの厚さ、本発明がキャンの厚さ（１．５ｍｍに固定）と真空断熱材の厚さの和である。また、キャンの材質はＣＦＲＰ、真空断熱材の芯材はグラスウールとしている。図３の結果より、従来技術がキャンの厚さを大きくしても大きな低減効果が得られないのに対し、真空断熱材を併用した本発明が薄いものでも大きな効果が得られることがわかる。１．５ｍｍ以上の真空断熱材を使用することで、従来技術に比べ約１／３の温度上昇低減が可能である。

次に本発明の第２実施例について説明する。
図４は本発明の第２実施例を示すキャンド・リニアモータであって、図１におけるＡ−Ａ’線に沿って断面を１／４にカットした正断面図である。
第２実施例が第１実施例と異なる点は、真空断熱材１２０ａをキャン１０２ａの内側面、つまり冷媒通路１１０とキャン１０２ａの間に介在させた点である。キャン１０２ａは、第１実施例同様に冷媒通路１１０内の圧力上昇に伴う変形防止を目的としているが、さらに、真空断熱材１２０ａを保護する役割もある。

このような構成により、第１実施例同様に、電機子表面から周囲へ逃げる熱流量を真空断熱材が遮断し、電機子表面であるキャンの外側面での温度上昇を極めて小さくすることができる。さらに、真空断熱材が電機子の表面に現れないので、運搬時や組立時の異物との接触による真空断熱材の破損を防ぐことができる。

次に本発明の第３実施例について説明する。
図５は本発明の第３実施例を示すキャンド・リニアモータであって、図１におけるＡ−Ａ’線に沿って断面を１／４にカットした正断面図である。
図において、１０２ｂはキャンである。
第３実施例が第１実施例および第２実施例と異なる点は、キャン自体を真空断熱材とした点である。

このような構成により、第１実施例および第２実施例同様に、電機子表面から周囲へ逃げる熱流量を真空断熱材が遮断し、電機子表面であるキャンの外側面での温度上昇を極めて小さくすることができる。さらには、冷媒通路内の冷媒圧力が小さい使用環境下、例えば冷媒流量が少ない場合は、冷媒圧力による真空断熱材の変形が小さく、キャンを真空断熱材として構成しても強度上問題無く使用することができる。従って、部品点数を減らし、製作を容易にかつ安価にすることができる。

次に本発明の第４実施例について説明する。
図６は本発明の第４実施例を示すキャンド・リニアモータであって、図１におけるＡ−Ａ’線に沿って断面を１／４にカットした正断面図である。
図において、１２０ｂは真空断熱材である。
第４実施例は第２実施例をもとに構成しているが、第４実施例が第２実施例と異なる点は、筐体１０１の外側面にも真空断熱材１２０ｂで覆った点である。真空断熱材１２０ｂは断面に４箇所の溝を有した箱形となっており、４箇所の溝の部分で筐体１０１、キャン１０２ａ、押え板１０４とがキャン固定用ボルト１０３により一体に固定されている。また、冷媒供給口１０７や冷媒排出口１０８が設けられている筐体１０１の部分にも真空断熱材１２０ｂが覆われている。

このような構成により、第１実施例〜第３実施例同様に、電機子表面から周囲へ逃げる熱流量を真空断熱材が遮断し、電機子表面であるキャンの外側面での温度上昇を極めて小さくすることができる。さらには、電機子巻線から筐体を通り周囲へ逃げる熱流量を遮断し、また、温度上昇した冷媒が通過する冷媒排出口付近の筐体から周囲へ逃げる熱流量も遮断するので、電機子表面全体の温度上昇を大幅に低減することができる。また、第１実施例〜第３実施例同様に、筐体に金属ステンレスなどを用いているので、推力反作用を受ける電機子の剛性を筐体により高めることができる。

次に本発明の第５実施例について説明する。
図７は本発明の第５実施例を示すキャンド・リニアモータであって、図１におけるＡ−Ａ’線に沿って断面を１／４にカットした正断面図である。
図において、１０２ｃはキャン、１１１ｃは巻線固定部材、１２０ｃは真空断熱材、１３０は支柱、１３１は支柱用Ｏリング、１３２は支柱固定用ボルト、１３３は支柱固定用インサートナットである。
第５実施例は第２実施例をもとに構成しているが、第５実施例が第２実施例と異なる点は、冷媒通路１１０内に支柱１３０を設けた点である。支柱１３０は巻線固定部材１１１ｃと一体に形成されており、支柱１３０の先端に支柱用Ｏリング１３１が置かれると共に支柱固定用インサートナット１３３が埋め込まれ、支柱用固定ボルト１３２によってキャン１０２ｃと機械的に締結されている。なお、真空断熱材１２０ｃは支柱１３０の部分が溝に加工されており、溝に設けた穴に支柱用固定ボルト１３２を通し、キャン１０２ｃと支柱１３０とがいっしょに固定されている。

このような構成により、第１実施例〜第４実施例同様に、電機子表面から周囲へ逃げる熱流量を真空断熱材が遮断し、電機子表面であるキャンの外側面での温度上昇を極めて小さくすることができる。さらには、冷媒流量の増加に伴う冷媒圧力上昇が起きたとしても、キャンの変形量を抑えることができ、冷媒流量を増やし電機子表面の温度上昇をさらに低減することができる。

次に本発明の第６実施例について説明する。
図８は本発明の第６実施例を示すキャンド・リニアモータであって、図１におけるＡ−Ａ’線に沿って断面を１／４にカットした正断面図である。
図において、１０２ｄは湾曲キャン、１２０ｄは真空断熱材である。
第６実施例は第２実施例をもとに構成しているが、第６実施例が第２実施例と異なる点は、冷媒通路１１０内に設けていた支柱１３０を取り除き、予めＶ字状に湾曲させたキャン１０２ｄを冷媒通路１１０側に凸面がくるように配置させた点である。

このような構成により、第１実施例〜第５実施例同様に、電機子表面から周囲へ逃げる熱流量を真空断熱材が遮断し、電機子表面であるキャンの外側面での温度上昇を極めて小さくすることができる。また、第５実施例同様、冷媒圧力が上昇したとしても、キャンの外側への膨らみ量を抑えることができ、冷媒流量を増やし電機子表面の温度上昇を低減することができる。さらには、第３実施例のものに比べ支柱などの部材を用いないので、製作を容易にかつ安価にすることができる。

次に本発明の第７実施例について説明する。
図９は本発明の第７実施例を示すキャンド・リニアモータであって、図１におけるＡ−Ａ’線に沿って断面を１／４にカットした正断面図である。
図において、１０２ｅはキャン、１２０ｅは真空断熱材、１１１ｅは巻線固定部材である。
第７実施例は第２実施例をもとに構成しているが、第７実施例が第２実施例と異なる点は、キャン１０２ｅ、真空断熱材１２０ｅの外袋、巻線固定部材１１１ｅをすべて樹脂製とし、さらには、冷媒を水または純水としている点である。なお、導電率の高い冷媒である水または純水を使用しているので、電機子巻線１０５の冷媒に対する絶縁性を確保するため、巻線固定部材１１１ｅには吸水率が小さく、浸水下でも絶縁抵抗が低下しない例えばエポキシ樹脂やシリコーン樹脂が使用されている。

このような構成により、第１実施例〜第６実施例同様に、電機子表面から周囲へ逃げる熱流量を真空断熱材が遮断し、電機子表面であるキャンの外側面での温度上昇を極めて小さくすることができる。さらには、冷媒を従来のＨＦＥに比べ熱伝導率と定圧比熱の大きい純水としているので、冷媒の熱回収率を高め、電機子表面の温度上昇をさらに低減することができる。また、キャンや真空断熱材の外袋や巻線固定部材等を樹脂製としているので、可動子の永久磁石の移動に伴い金属に発生する渦電流を無くすことができる。よって、渦電流による発熱を無くし、温度上昇を低減することができる。

次に本発明の第８実施例について説明する。
図１０は第８実施例を示すキャンド・リニアモータの全体斜視図、図１１は図１０におけるＡ−Ａ’線に沿って断面を１／４にカットした正断面図である。
図において、１０２ｆはキャン、１２０ｆは真空断熱材である。
第８実施例が第１実施例〜第７実施例と異なる点は、筐体を取り除き、箱状に形成したキャン１０２ｆの内部に電機子巻線１０５と巻線固定部材１１１を設けキャン１０２ｆと固定し、キャン１０２ｆの外周に真空断熱材１２０ｆで覆った点である。なお、キャン１０２ｆは樹脂製であり、樹脂成形によって箱状に形成している。真空断熱材１２０ｆも同様に全周を閉じた箱状に形成している。

このような構成により、第１実施例〜第７実施例同様に、電機子表面から周囲へ逃げる熱流量を真空断熱材が遮断し、電機子表面である真空断熱材の外側面での温度上昇を極めて小さくすることができる。さらには、推力反作用が比較的小さな使用環境下においては、筐体を用いた構造による剛性の増強が必要とならないので、筐体を兼ねたキャンとすることで構成できる。従って、部品点数を減らし、製作を容易にかつ安価にすることができる。

次に本発明の第９実施例について説明する。
図１２は本発明の第９実施例を示すキャンド・リニアモータの全体斜視図、図１３は図１２におけるＡ−Ａ’線に沿って断面を１／４にカットした正断面図である。
図において、５００は可動子、５０１は筐体、５０２はキャン、５０５は電機子巻線、５０６は端子台、５０７は冷媒供給口、５０８は冷媒排出口、５１０は冷媒通路、５１１は巻線固定部材、５２０は真空断熱材、６００は固定子、６０２は界磁ヨーク、６０３は永久磁石である。
第９実施例が第１実施例〜第８実施例と異なる点は、電機子巻線、永久磁石、キャン、冷媒流路、真空断熱材を円筒状に形成した点にある。
具体的に説明すると、固定子６００は、ストローク方向に長い円柱状の界磁ヨーク６０２の外周に多極を構成する複数の永久磁石６０３が配置されている。一方、可動子５００は中間に電機子巻線５０５が配置され、その内外周に巻線固定部材５１１、冷媒通路５１０、真空断熱材５２０、キャン５０２が設けられている。ここで、筐体５０１とキャン５０２にはステンレスが使用され、これらは溶接によって接合されている。また、電機子巻線５０５は巻線固定部材５１１と一体にモールドされ筐体５０１とボルト（図示しない）により固定されている。冷媒は一方の筐体５０１に設けられた冷媒供給口５０７から供給され、筐体５０１内部の管路を通り冷媒通路５１０に流れ、その後、他方の筐体５０１内の管路を通って冷媒排出口５０８から排出される。可動子５００は、その中空空間内に固定子６００が挿入され、図示しない直線転がり案内や静圧軸受案内等によって支持されている。このような構成において、所定の電流を電機子巻線５０５に流すことで永久磁石６０３の作る磁界との作用により可動子５００に推力が発生し、可動子５００は矢印で示す進行方向に移動する。そのとき電機子巻線に生じる発熱はその表面を通る冷媒によって回収され、キャン表面の温度上昇を極めて小さなものにしている。

このような構成により、第１実施例〜第８実施例と同様に、電機子表面から周囲へ逃げる熱流量を真空断熱材が遮断し、電機子表面であるキャンの外側面での温度上昇を極めて小さくすることができる。さらには、第１実施例〜第８実施例では電機子巻線と永久磁石を平板状に形成し偏平なキャンド・リニアモータとしていたが、第９実施例では円筒状とすることで電機子巻線のコイルエンド部を排除でき、体積の小さなキャンド・リニアモータを提供することができる。

なお、第１実施例〜第８実施例では固定子に電機子巻線、可動子に界磁永久磁石を持つ構造とし、第９実施例では可動子に電機子巻線、固定子に界磁永久磁石を持つ構造として説明したが、それらが逆の構造であっても良い。また、第１実施例〜第８実施例では可動子の形状を口の字形としたが、凹形や片側に永久磁石を並べるだけの構造としても、本発明が成り立つことは言うまでもない。また、電機子巻線を複数の集中巻コイルで構成される３相の交流リニアモータとして説明したが、集中巻コイルを１個設けたいわゆるボイスコイルモータ（ＶＣＭ）としたり、複数台の可動子と複数個の集中巻コイルを設けた多自由度動作するＶＣＭとしても良い。また、電機子巻線を筐体に固定するための部材である巻線固定部材を用いて説明したが、巻線固定部材を樹脂製のキャンと一体に形成しても良い。さらに、支柱と巻線固定部材を一体に形成したもので説明したが、支柱をこれら樹脂層と別個にしたり、支柱とキャンを一体に形成したりしても、同様の効果が得られることは言うまでも無い。また、湾曲キャンをＶ字状に形成したもので説明したが、お椀形状としたり、凹状（階段状）としても同様の効果が得られることは言うまでも無い。

本発明は、冷媒通路と電機子表面の間に真空断熱材を介在させて構成することによって、電機子表面から周囲へ逃げる熱流量を遮断し、電機子表面の温度上昇を低減することができる。よって、温度上昇が極めて小さことが要求される半導体露光装置や検査装置などの用途に適用することができる。

本発明の第１実施例を示すキャンド・リニアモータの全体斜視図、 図１におけるＡ−Ａ’線に沿って断面を１／４にカットした正断面図、 本発明の温度上昇低減効果を示す図 本発明の第２実施例を示すキャンド・リニアモータであって、図１におけるＡ−Ａ’線に沿って断面を１／４にカットした正断面図、 本発明の第３実施例を示すキャンド・リニアモータであって、図１におけるＡ−Ａ’線に沿って断面を１／４にカットした正断面図、 本発明の第４実施例を示すキャンド・リニアモータであって、図１におけるＡ−Ａ’線に沿って断面を１／４にカットした正断面図、 本発明の第５実施例を示すキャンド・リニアモータであって、図１におけるＡ−Ａ’線に沿って断面を１／４にカットした正断面図、 本発明の第６実施例を示すキャンド・リニアモータであって、図１におけるＡ−Ａ’線に沿って断面を１／４にカットした正断面図である。 本発明の第７実施例を示すキャンド・リニアモータであって、図１におけるＡ−Ａ’線に沿って断面を１／４にカットした正断面図、 本発明の第８実施例を示すキャンド・リニアモータの全体斜視図、 図１０におけるＡ−Ａ’線に沿って断面を１／４にカットした正断面図、 本発明の第９実施例を示すキャンド・リニアモータの全体斜視図、 図１２におけるＡ−Ａ’線に沿って断面を１／４にカットしたキャンド・リニアモータの正断面図、 従来技術を示すキャンド・リニアモータの全体斜視図 図１４におけるＡ−Ａ’線に沿って断面を１／４にカットしたキャンド・リニアモータの正断面図、

符号の説明

１００、６００ 固定子
１０１、５０１ 筐体
１０２、１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄ、１０２ｅ、１０２ｆ キャン
５０２ キャン
１０３ キャン固定用ボルト
１０４ 押え板
１０５、５０５ 電機子巻線
１０６、５０６ 端子台
１０７、５０７ 冷媒供給口
１０８、５０８ 冷媒排出口
１０９ Ｏリング
１１０、５１０ 冷媒通路
１１１、１１１ｃ、１１１ｅ 巻線固定部材
１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄ、１２０ｅ、１２０ｆ 真空断熱材
５２０ 真空断熱材
１３０ 支柱
１３１ 支柱用Ｏリング
１３２ 支柱固定用ボルト
１３３ 支柱固定用インサートナット
１５０ 支柱用キャン
１５１ 湾曲キャン
２００、５００ 可動子
２０１ 界磁ヨーク支持部材
２０２、６０２ 界磁ヨーク
２０３、６０３ 永久磁石

Claims (11)

1. 複数のコイル群よりなる平板状に成形された電機子巻線と、
   前記電機子巻線を額縁状に囲むように設けた金属製の筐体と、
   前記筐体の両開口部を密閉するキャンと、
   前記電機子巻線と前記キャンとの間に形成された冷媒通路と
   を具備したキャンド・リニアモータ電機子において、
   前記キャンの外側面もしくは内側面に真空断熱材を設けたことを特徴とするキャンド・リニアモータ電機子。
2. 複数のコイル群よりなる円筒状に成形された電機子巻線と、
   前記電機子巻線を囲むように設けた円筒状のキャンと
   前記キャンの両開口部を密閉する金属製の筐体と、
   前記電機子巻線と前記キャンとの間に形成された冷媒通路と
   を具備したキャンド・リニアモータ電機子において、
   前記キャンの外側面もしくは内側面に真空断熱材を設けたことを特徴とするキャンド・リニアモータ電機子。
3. 複数のコイル群よりなる平板状に成形された電機子巻線と、
   前記電機子巻線を額縁状に囲むように設けた金属製の筐体と、
   前記筐体の両開口部を密閉するキャンと、
   前記電機子巻線と前記キャンとの間に形成された冷媒通路と
   を具備したキャンド・リニアモータ電機子において、
   前記キャン自体を真空断熱材で構成したことを特徴とするキャンド・リニアモータ電機子。
4. 複数のコイル群よりなる円筒状に成形された電機子巻線と、
   前記電機子巻線を囲むように設けた円筒状のキャンと
   前記キャンの両開口部を密閉する金属製の筐体と、
   前記電機子巻線と前記キャンとの間に形成された冷媒通路と
   を具備したキャンド・リニアモータ電機子において、
   前記キャン自体を真空断熱材で構成したことを特徴とするキャンド・リニアモータ電機子。
5. 前記真空断熱材が前記筐体の外側面を覆うように設けられたことを特徴とする請求項１または２に記載のキャンド・リニアモータ電機子。
6. 前記筐体を前記キャンと一体化して前記キャンを箱状に形成すると共に、前記真空断熱材が前記キャンの外側面を覆うように設けられたことを特徴とする請求項１または２に記載のキャンド・リニアモータ電機子。
7. 前記冷媒通路内に支柱を設け、前記キャンを前記支柱により固定したことを特徴とする請求項１、〜４の何れか１項に記載のキャンド・リニアモータ電機子。
8. 前記キャンを予め湾曲させ、前記キャンの湾曲した凸面を前記冷媒通路側に向けて配置したことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載のキャンド・リニアモータ電機子。
9. 前記冷媒通路に流す冷媒を水もしくは純水としたことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載のキャンド・リニアモータ電機子。
10. 前記キャンもしくは前記真空断熱材を樹脂製としたことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載のキャンド・リニアモータ電機子。
11. 請求項１〜１０の何れか１項に記載のキャンド・リニアモータ電機子と、前記電機子と磁気的空隙を介して対向配置されるとともに交互に極性が異なる複数の永久磁石を隣り合わせて並べて配置した界磁とを備え、前記電機子と前記界磁の何れか一方を固定子に、他方を可動子として、前記界磁と前記電機子を相対的に走行するようにしたことを特徴とするキャンド・リニアモータ。

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