JP4753004B2 - Electromagnet unit, electromagnetic actuator, levitation control device for electromagnetic actuator, and stage device - Google Patents

Electromagnet unit, electromagnetic actuator, levitation control device for electromagnetic actuator, and stage device Download PDF

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Description

本発明は、半導体製造工場などのクリーンルーム内で磁気浮上しながらガイドレールに沿って走行する磁気浮上搬送ステージの浮上系として用いられる、電磁石ユニット、それを使用した電磁アクチュエータ、この電磁アクチュエータの浮上制御装置、およびこの電磁アクチュエータを用いたステージ装置に関する。 The present invention relates to an electromagnet unit used as a levitation system of a magnetic levitation transfer stage that moves along a guide rail while levitation in a clean room such as a semiconductor manufacturing factory, an electromagnetic actuator using the same, and levitation control of the electromagnetic actuator The present invention relates to a device and a stage device using this electromagnetic actuator.

従来、半導体製造工場などのクリーンルーム内の搬送装置として、磁気浮上しながらガイドレールに沿って走行する磁気浮上搬送ステージが用いられている。この磁気浮上搬送ステーシには、Ｅ形コアとＩ形コアまたはＣ形コアとＩ形コアを組合わせた電磁石ユニットが複数用いられている（例えば、特許文献１を参照）。ここでは、Ｅ形コアとＩ形コアを組合わせた電磁石ユニットについて説明する。
図４は第１従来技術を示す電磁石ユニットの正断面図、図５は図４のＣ−Ｃ線（中央線）に沿う側断面図である。
図４、図５において、２１は電磁石ユニット、２２は第２コア、２３は励磁コイル、２４は永久磁石、２５は第１コアである。
電磁石ユニットの一方は、磁性体でできたＩ形断面状の第１コア２５で構成されている。また、電磁石ユニットの他方は、第１コア２５とギャップを介して対向配置されると共に、磁性体でできたＥ形断面状の第２コア２２と、該第２コア２２の中央脚２２Ａに巻かれ且つ磁気力を発生する励磁コイル２３と、該第２コア２２における中央脚２２Ａの第１コア２５との対向面に設けた永久磁石２４とで構成されている。一般に、図中の第１コア２５と第２コア２２の何れか一方を図示しない移動ステージなどに固定して可動子を構成すると共に、他方を図示しない固定ベースなどに固定して固定子を構成するようになっている。
このような構成において、第１コア２５、第２コア２２間のギャップＧに臨んで図示しないギャップセンサを設け、ギャップセンサ（不図示）からの情報をフィードバックして、励磁コイル２３に所定の電流を流して、第１コア２５、第２コア２２間に磁気浮上力を発生させ可動子を浮上するようになっている。
また、図６は第２従来技術を示す電磁石ユニットの正断面図、図７は図６のＣ−Ｃ線（中央線）に沿う側断面図である。第２従来技術の電磁石ユニットは第１従来技術に対してＥ形コアとＩ形コアを組合わせた点で同じであるが、永久磁石２４を、第１コア２５の中央部に形成してなる溝部内に設けた点で異なっている。なお、動作については、第１従来技術と同じなので、説明を省略する。
特開２００１−２３１１１１号公報 Conventionally, as a transfer device in a clean room such as a semiconductor manufacturing factory, a magnetic levitation transfer stage that travels along a guide rail while levitation is used. A plurality of electromagnet units in which an E-shaped core and an I-shaped core, or a C-shaped core and an I-shaped core are combined are used in the magnetic levitation conveyance stasis (see, for example, Patent Document 1). Here, an electromagnet unit in which an E-shaped core and an I-shaped core are combined will be described.
4 is a front sectional view of an electromagnet unit showing the first prior art, and FIG. 5 is a side sectional view taken along the line CC (center line) of FIG.
4 and 5, 21 is an electromagnet unit, 22 is a second core, 23 is an exciting coil, 24 is a permanent magnet, and 25 is a first core.
One of the electromagnet units is composed of a first core 25 having an I-shaped cross section made of a magnetic material. The other of the electromagnet units is disposed opposite to the first core 25 via a gap, and is wound around an E-shaped second core 22 made of a magnetic material and a central leg 22A of the second core 22. The exciting coil 23 that generates a magnetic force and a permanent magnet 24 provided on a surface of the second core 22 facing the first core 25 of the central leg 22A. In general, one of the first core 25 and the second core 22 in the figure is fixed to a moving stage (not shown) to form a mover, and the other is fixed to a fixed base (not shown) to form a stator. It is supposed to be.
In such a configuration, a gap sensor (not shown) is provided facing the gap G between the first core 25 and the second core 22, and information from the gap sensor (not shown) is fed back to the exciting coil 23 with a predetermined current. To generate a magnetic levitation force between the first core 25 and the second core 22 so that the mover is levitated .
FIG. 6 is a front sectional view of an electromagnet unit showing the second prior art, and FIG. 7 is a side sectional view taken along line CC (center line) in FIG. The electromagnet unit of the second prior art is the same as the first prior art in that an E-shaped core and an I-shaped core are combined, but a permanent magnet 24 is formed at the center of the first core 25. The difference is that it is provided in the groove. Since the operation is the same as that of the first prior art, description thereof is omitted.
JP 2001-231111 A

ところが、第１従来技術においては、磁気浮上搬送ステージの可動子に長ストロークが要求される場合に、電磁石ユニットの第２コアに貼り付けた永久磁石の分割が必要となる。その結果、永久磁石分割部での吸引力変動が生じて、推力リップルによる振動が発生し、位置決め精度に影響を与えるという問題があった。
また、第２従来技術においては、第１コアあるいは第２コアの何れか一方がＸ方向に変位した場合に、磁気吸引力の分力が復元力となり軸干渉が発生してしまい、Ｙ方向あるいはＺ方向の制御が困難になってしまうという問題があった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、推力リップルによる振動の発生を抑制すると共に、コアがＸ方向に変位した場合に、磁気吸引力の分力が復元力となって起こる軸干渉を抑え、Ｙ、Ｚ方向の制御を容易に行うことができる、高位置決め精度が得られる電磁石ユニット、電磁アクチュエータ、電磁アクチュエータの浮上制御装置、およびステージ装置を提供することを目的とする。 However, in the first prior art, when a long stroke is required for the mover of the magnetic levitation transfer stage, it is necessary to divide the permanent magnet attached to the second core of the electromagnet unit. As a result, there has been a problem that attraction force fluctuation occurs in the permanent magnet dividing portion, vibration due to thrust ripple occurs, and positioning accuracy is affected.
Further, in the second prior art, when either the first core or the second core is displaced in the X direction, the component of the magnetic attraction force becomes a restoring force and axial interference occurs, and the Y direction or There is a problem that control in the Z direction becomes difficult.
The present invention has been made in view of such problems, and suppresses the generation of vibration due to thrust ripple, and when the core is displaced in the X direction, the component force of the magnetic attractive force becomes a restoring force. An object of the present invention is to provide an electromagnetic unit, an electromagnetic actuator, a floating control device for an electromagnetic actuator, and a stage device that can suppress axial interference that occurs and can easily perform control in the Y and Z directions, and that can achieve high positioning accuracy. .

上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したのである。   In order to solve the above problem, the present invention is configured as follows.

請求項１の発明は、固定子および可動子を備え、前記固定子および前記可動子のうち一方は、磁性体でできたＩ形断面状の第１コアと、前記第１コアの中央部の位置に形成してなる溝部内に設けた永久磁石を備え、前記固定子および前記可動子のうち他方は、前記第１コアとギャップを介して対向配置されると共に、磁性体でできたＥ形断面状の第２コアと、前記第２コアの中央脚に巻かれ且つ磁気力を発生する励磁コイルとを有する電磁石を備え、前記可動子が前記固定子に対して前記ギャップ方向に浮上する構成にしてあり、前記第２コアにおける中央脚の前記第１コアとの対向面の幅を広げると共に、該第２コアの中央脚と両端に位置する脚との間に形成される窓開口部が半閉スロット形状となるようにしたことを特徴としている。 The invention of claim 1 includes a stator and a mover, and one of the stator and the mover includes a first core having an I-shaped cross section made of a magnetic material, and a central portion of the first core. A permanent magnet provided in a groove formed at a position, and the other of the stator and the mover is arranged to face the first core via a gap and is made of a magnetic material. A configuration in which an electromagnet having a cross-sectional second core and an exciting coil wound around a central leg of the second core and generating a magnetic force is provided, and the mover floats in the gap direction with respect to the stator Yes and the spread width of the facing surfaces of the first core of the central leg of the second core Rutotomoni, window opening formed between the legs positioned at the center leg and both ends of the second core Is characterized by having a semi-closed slot shape.

請求項２の発明は、請求項１記載の電磁石ユニットにおいて、前記永久磁石は第２コアと対向する面の両端に傾斜した面取り部を施したことを特徴としている。   According to a second aspect of the present invention, in the electromagnet unit according to the first aspect, the permanent magnet is provided with inclined chamfered portions at both ends of the surface facing the second core.

請求項３の発明は、請求項１記載の電磁石ユニットにおいて、前記第２コアの中央脚の幅Ａを、前記第１コアの溝部幅Ｂの約６０％〜７０％としたことを特徴としている。   The invention according to claim 3 is the electromagnet unit according to claim 1, characterized in that the width A of the central leg of the second core is about 60% to 70% of the groove width B of the first core. .

請求項４の発明は、電磁アクチュエータに係る発明であって、請求項１〜３までの何れか１項に記載の電磁石ユニットを複数備えたことを特徴としている。   The invention of claim 4 is an invention related to an electromagnetic actuator, characterized in that a plurality of electromagnet units according to any one of claims 1 to 3 are provided.

請求項５の発明は、電磁アクチュエータの浮上制御装置に係る発明であって、請求項４に記載の電磁アクチュエータと、前記電磁アクチュエータを構成する電磁石ユニットの第１コアと第２コアとの間のギャップを検出するギャップセンサと、前記電磁石の励磁コイルに流れる電流を検出する電流センサと、前記電磁石ユニットが発生する目標となる磁気力に対応する力指令と前記ギャップセンサにより検出したギャップ信号を入力することにより電流指令を出力する力／電流変換手段と、前記電流指令と前記電流センサにより検出した励磁コイルの電流信号の偏差に基づいて、電圧指令を計算する電流制御部と、前記電流制御部で得られた電圧指令を増幅することにより、前記励磁コイルに励磁電圧を与えるようにした電力増幅器と、を備えたことを特徴としている。 A fifth aspect of the present invention is an invention related to a levitation control device for an electromagnetic actuator, wherein the electromagnetic actuator according to the fourth aspect is provided between a first core and a second core of an electromagnet unit constituting the electromagnetic actuator. A gap sensor for detecting a gap, a current sensor for detecting a current flowing in an exciting coil of the electromagnet, a force command corresponding to a target magnetic force generated by the electromagnet unit, and a gap signal detected by the gap sensor are input. A force / current conversion means for outputting a current command, a current control unit for calculating a voltage command based on a deviation between the current command and the current signal of the exciting coil detected by the current sensor, and the current control unit A power amplifier adapted to apply an excitation voltage to the excitation coil by amplifying the voltage command obtained in It is characterized in that was.

請求項６の発明は、ステージ装置に係る発明であって、請求項４に記載の電磁アクチュエータがステージの浮上手段として用いられることを特徴としている。 A sixth aspect of the invention relates to a stage apparatus, wherein the electromagnetic actuator according to the fourth aspect of the invention is used as a stage floating means.

請求項１に記載の発明によると、推力リップルによる振動の発生を抑制すると共に、コアがＸ方向に変位した場合に、磁気吸引力の分力が復元力となって起こる軸干渉を抑え、Ｙ、Ｚ方向の制御を容易に行うことができる。   According to the first aspect of the present invention, the generation of vibration due to the thrust ripple is suppressed, and when the core is displaced in the X direction, the axial interference caused by the component force of the magnetic attractive force is suppressed, and Y , Control in the Z direction can be easily performed.

請求項２によると、永久磁石端部の磁束が低下するためコアがＸ方向に変位した場合の磁気吸引力のＸ方向分力が小さくできるので、ステージ装置でＸ方向への変位が必要な場合でもＸ方向駆動用のリニアモータに対する干渉が無くＸ方向の位置決め精度が向上できる。   According to the second aspect, since the magnetic flux at the end of the permanent magnet is lowered, the X-direction component of the magnetic attractive force when the core is displaced in the X direction can be reduced. However, there is no interference with the linear motor for driving in the X direction, and the positioning accuracy in the X direction can be improved.

請求項３によると、前記第２コアの中央脚端部と前記第１コア溝端部の間に発生する磁気吸引力と永久磁石４と前記第２コアの中央脚端部に発生する復元力がつりあい、軸干渉を殆ど０にできる。   According to claim 3, the magnetic attractive force generated between the central leg end of the second core and the first core groove end, and the restoring force generated at the permanent magnet 4 and the central leg end of the second core. In balance, axial interference can be made almost zero.

請求項４によると、複数の電磁石ユニットを用いて電磁アクチュエータを設計する際に、構造上の自由度が増し、高位置決め精度を得ることができる。   According to the fourth aspect, when an electromagnetic actuator is designed using a plurality of electromagnet units, the degree of freedom in structure increases and high positioning accuracy can be obtained.

請求項５によると、力／電流変換手段を用いて、複数の電磁石ユニットとからなる電磁アクチュエータに指令どおりの力を発生することができる。   According to the fifth aspect, the force according to the command can be generated in the electromagnetic actuator composed of the plurality of electromagnet units by using the force / current conversion means.

請求項６によると、電磁アクチュエータにより浮上されるステージ装置を用いることで高位置決め精度を得ることができる。 According to the sixth aspect, high positioning accuracy can be obtained by using the stage device that is levitated by the electromagnetic actuator.

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。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その説明を省略し、異なる点について説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the description is abbreviate | omitted about the same component of this invention as a prior art, and a different point is demonstrated.

図１は、本発明の第１実施例を示す電磁石ユニットの正断面図である。
図において、１は電磁石ユニット、２は第２コア、３は励磁コイル、４は永久磁石、５は第１コアである。
本発明の電磁石ユニットの一方が、磁性体でできたＩ形断面状の第１コア５と該第１コア５の中央部の位置に形成してなる溝部内に設けた永久磁石４とで構成されており、電磁石ユニットの他方が、第１コア５とギャップを介して対向配置されると共に、磁性体でできたＥ形断面状の第２コア２と該第２コア２の中央脚２Ａに巻かれ且つ磁気力を発生する励磁コイル３とを有する電磁石で構成されている点は、第２従来技術と同じである。
本発明が第２従来技術と異なる点は、第２コア２における中央脚２Ａの第１コア５との対向面の幅を広げ、該第２コア２の中央脚２Ａと両端に位置する脚との間に形成される窓開口部２Ｂが半閉スロット形状となるようにしたものである。
また、永久磁石４は第２コア２と対向する面の両端に傾斜した面取り部４Ａを施したものである。
また、該第２コア２の中央脚２Ａの幅Ａを、第１コア５の溝部幅Ｂの約６０％〜７０％としたものである。 FIG. 1 is a front sectional view of an electromagnet unit showing a first embodiment of the present invention.
In the figure, 1 is an electromagnet unit, 2 is a second core, 3 is an exciting coil, 4 is a permanent magnet, and 5 is a first core.
One of the electromagnet units of the present invention is composed of a first core 5 having an I-shaped cross section made of a magnetic material and a permanent magnet 4 provided in a groove formed at the center of the first core 5. The other end of the electromagnet unit is disposed opposite to the first core 5 with a gap between the second core 2 having an E-shaped cross section made of a magnetic material and the center leg 2A of the second core 2. It is the same as the second prior art in that it is composed of an electromagnet having an exciting coil 3 that is wound and generates a magnetic force.
The present invention differs from the second prior art in that the width of the surface of the second core 2 facing the first core 5 of the center leg 2A is widened, and the center leg 2A of the second core 2 and the legs positioned at both ends are The window opening 2B formed between the two is shaped like a semi-closed slot.
Further, the permanent magnet 4 is provided with chamfered portions 4 </ b> A inclined at both ends of the surface facing the second core 2.
Further, the width A of the central leg 2A of the second core 2 is set to about 60% to 70% of the groove width B of the first core 5.

図２は本発明の電磁石ユニットを複数適用した、４点支持の移動体を備えた磁気浮上搬送ステージ装置の概観を示した斜視図である。
図１に示す電磁石ユニット１は、例えば、図２で示される磁気浮上搬送ステージ装置において、移動体ＭのＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４の位置に４個配置されたもので、移動体Ｍを４点で浮上支持する１つの電磁アクチュエータを構成したものとなっている。このため、該ステージ装置の移動体Ｍを、図示しない非接触のリニアモータによって、電磁石ユニット１のＰ１とＰ３、Ｐ２とＰ４を結ぶ方向に平行に移動するように制御する。 FIG. 2 is a perspective view showing an overview of a magnetic levitation transfer stage apparatus including a four-point support moving body to which a plurality of electromagnet units of the present invention are applied.
The electromagnet unit 1 shown in FIG. 1 is, for example, arranged in four positions at P 1 , P 2 , P 3 , P 4 of the moving body M in the magnetic levitation transfer stage device shown in FIG. One electromagnetic actuator that floats and supports the body M at four points is configured. For this reason, the movable body M of the stage apparatus is controlled to move in parallel with the direction connecting P 1 and P 3 , P 2 and P 4 of the electromagnet unit 1 by a non-contact linear motor (not shown).

次に、図２で示した複数の電磁石ユニット１を用いた電磁アクチュエータの浮上制御装置について図３を用いて説明する。ここでは、便宜上、電磁石ユニット１個を用いて説明する。
図３は、電磁石ユニットを用いた電磁アクチュエータの浮上制御を説明するための制御ブロック図である。
電磁アクチュエータの浮上制御装置としては、複数の電磁石ユニット１よりなる電磁アクチュエータと、該電磁アクチュエータを構成する電磁石ユニット１の第１コア５と第２コア２との間のギャップを検出するギャップセンサ６と、該電磁石の励磁コイル３に流れる電流を検出する電流センサ８と、該電磁石ユニット１が発生する目標となる磁気力に対応する力指令ｆと該ギャップセンサ６により検出したギャップ信号ｈを入力することにより電流指令Ｉｒを出力する力／電流変換手段９と、該電流指令Ｉｒと電流センサ８により検出した励磁コイル３の電流信号Iの偏差に基づいて、電圧指令Ｕｒを計算する電流制御部１０と、該電流制御部１０で得られた電圧指令Ｕｒを増幅することにより、励磁コイル３に励磁電圧を与えるようにした電力増幅器７とを備えている。 Next, a levitation control device for an electromagnetic actuator using the plurality of electromagnet units 1 shown in FIG. 2 will be described with reference to FIG. Here, for convenience, description will be made using one electromagnet unit.
FIG. 3 is a control block diagram for explaining the floating control of the electromagnetic actuator using the electromagnet unit.
As a levitation control device for an electromagnetic actuator, an electromagnetic actuator comprising a plurality of electromagnet units 1 and a gap sensor 6 for detecting a gap between the first core 5 and the second core 2 of the electromagnet unit 1 constituting the electromagnetic actuator. And a current sensor 8 for detecting a current flowing in the exciting coil 3 of the electromagnet, a force command f corresponding to a target magnetic force generated by the electromagnet unit 1 and a gap signal h detected by the gap sensor 6 a force / current converter 9 that outputs a current command I r, based on the deviation of the current command I r and the current signal I of the excitation coil 3 detected by the current sensor 8 to calculate the voltage command U r by a current control unit 10, by amplifying the voltage command U r obtained in said current control unit 10, so as to provide an excitation voltage to the excitation coil 3 And a power amplifier 7.

次に、本発明に係る電磁石ユニット１を用いた浮上制御について、その動作を図３を用いて説明する。
図３において、ギャップセンサ６が第１コア５、第２コア２間のギャップｈを検出し、力／電流変換手段９は電磁石ユニット１が発生する目標となる磁気力に対応する力指令ｆｒとギャップセンサにより検出したギャップ信号ｈに基づいて、例えば電磁石の磁気回路モデルなどを用いて電流指令Ｉｒを計算する。減算器１１は電流指令Ｉｒと電流センサ８が検出した励磁コイル３の電流Ｉとの偏差を計算し、電流制御部１０は電流指令Ｉｒと電流センサ８が検出した励磁コイル３の電流Ｉとの偏差に基づいて電圧指令ｕｒを計算する。電力増幅器７は電圧指令ｕｒを増幅して電磁石の励磁コイル３に励磁電圧を与える。このように、電磁アクチュエータは、浮上制御装置を用いることで、力指令から電流指令に変換することで、電磁石ユニット１に指令通りの磁気浮上力を発生するように制御することができる。 Next, the operation of the levitation control using the electromagnet unit 1 according to the present invention will be described with reference to FIG.
In FIG. 3, the gap sensor 6 detects the gap h between the first core 5 and the second core 2, and the force / current conversion means 9 is a force command f r corresponding to the target magnetic force generated by the electromagnet unit 1. and based on the gap signal h detected by the gap sensor, it calculates a current command I r, for example, by using an electromagnet of the magnetic circuit model. Subtractor 11 is the current command I r and the current sensor 8 calculates the deviation between the current I of the excitation coil 3 detected, the current control unit 10 is a current command I r and current I of the excitation coil 3 by the current sensor 8 detects calculating the voltage command u r based on a deviation between. Power amplifier 7 provides an excitation voltage to the excitation coil 3 of the electromagnet by amplifying the voltage command u r. Thus, the electromagnetic actuator can be controlled to generate a magnetic levitation force as commanded in the electromagnet unit 1 by converting the force command into a current command by using the levitation control device.

本発明の実施例は、電磁石ユニットの一方が、磁性体でできたＩ形断面状の第１コア５と該第１コア５の中央部の位置に形成してなる溝部内に設けた永久磁石４とで構成され、電磁石ユニットの他方が、第１コア５とギャップを介して対向配置されると共に、磁性体でできたＥ形断面状の第２コア２と該第２コア２の中央脚２Ａに巻かれ且つ磁気力を発生する励磁コイル３とを有する電磁石で構成されており、（１）第２コア２における中央脚２Ａの第１コア５との対向面の幅を広げ、該第２コア２の中央脚２Ａと両端に位置する脚との間に形成される窓開口部２Ｂが半閉スロット形状となるようにした構成、（２）また、永久磁石４は第２コア２と対向する面の両端に傾斜した面取り部４Ａを施した構成、（３）さらに、該第２コア２の中央脚２Ａの幅Ａを、第１コア５の溝部幅Ｂの約６０％〜７０％とした構成にしたので、可動子と固定子の位置関係がＸ方向にずれても、電磁石ユニットの吸引力はＺ方向にのみ発生し、Ｘ方向の外乱とならない。また、永久磁石の吸引力によりＺ方向の重力をキャンセルするので、小型で制御性の良い電磁石ユニットを実現することが出来る。 In an embodiment of the present invention, one of the electromagnet units has a first core 5 having an I-shaped cross section made of a magnetic material, and a permanent magnet provided in a groove portion formed at the center of the first core 5. 4 and the other end of the electromagnet unit is disposed opposite to the first core 5 via a gap, and the second core 2 having an E-shaped cross section made of a magnetic material and the center leg of the second core 2 2A and an electromagnet having an exciting coil 3 that generates a magnetic force . (1) The width of the second core 2 facing the first core 5 of the center leg 2A is increased, A configuration in which the window opening 2B formed between the center leg 2A of the two cores 2 and the legs located at both ends has a semi-closed slot shape, and (2) the permanent magnet 4 is A configuration in which inclined chamfered portions 4A are provided at both ends of the opposing surface, (3) and the inside of the second core 2 Since the width A of the central leg 2A is set to about 60% to 70% of the groove width B of the first core 5, even if the positional relationship between the mover and the stator is shifted in the X direction, the electromagnetic unit is attracted. The force is generated only in the Z direction and does not become a disturbance in the X direction. In addition, since the gravity in the Z direction is canceled by the attractive force of the permanent magnet, a small and highly controllable electromagnet unit can be realized.

なお、各実施例の電磁アクチュエータは、電磁石ユニットの一方を第１コアと永久磁石を備えた可動子とし、電磁石ユニットの他方を第２コアと励磁コイルを有する電磁石を備えた固定子とする例を示したが、当該可動子と当該固定子を逆の配置構成にしても構わない。
また、第２コア２はＥ形断面状を有しているが、形状は限定されるものではなく、例えばＣ字形状の円柱形状であってもよい。
また、第２コアの中央脚は図１の紙面と垂直方向となる長手方向に一様に均一な断面を有するものに限定されるものではなく、部分的に異なる断面を備えたものであってもよい。 In the electromagnetic actuators of the embodiments , one of the electromagnet units is a mover having a first core and a permanent magnet, and the other electromagnet unit is a stator having an electromagnet having a second core and an excitation coil. However, the movable element and the stator may be reversely arranged.
Moreover, although the 2nd core 2 has E-shaped cross-sectional shape, a shape is not limited, For example, a C-shaped column shape may be sufficient.
Further, the central leg of the second core is not limited to the one having a uniform and uniform cross section in the longitudinal direction perpendicular to the paper surface of FIG. 1, and has a partially different cross section. Also good.

本発明の技術は、半導体製造工場などのクリーンルーム内での磁気浮上搬送だけでなく、液晶基板、電子回路装置、超精密部品などの製造分野での搬送にも適応できる。   The technology of the present invention can be applied not only to magnetic levitation conveyance in a clean room such as a semiconductor manufacturing factory, but also to conveyance in the manufacturing field of liquid crystal substrates, electronic circuit devices, ultra-precision parts, and the like.

本発明の第１実施例を示す電磁石ユニットの正断面図Front sectional view of an electromagnet unit showing a first embodiment of the present invention 本発明の電磁石ユニットを複数適用した、４点支持の移動体を備えた磁気浮上搬送ステージ装置の概観を示した斜視図である。It is the perspective view which showed the general view of the magnetic levitation conveyance stage apparatus provided with the moving body of 4 point | piece support to which the electromagnet unit of this invention was applied in multiple numbers. 電磁石ユニットを用いた浮上制御を説明するための制御ブロック図Control block diagram for explaining levitation control using an electromagnet unit 第１従来技術を示す電磁石ユニットの正断面図、Front sectional view of an electromagnet unit showing the first prior art, 図４のＣ−Ｃ線（中央線）に沿う側断面図Side sectional view along CC line (center line) of FIG. 第２従来技術を示す電磁石ユニットの正断面図、Front sectional view of an electromagnet unit showing the second prior art, 図６のＣ−Ｃ線（中央線）に沿う側断面図Side sectional view along CC line (center line) of FIG.

１ 電磁石ユニット
２ 第２コア
２Ａ 中央脚
２Ｂ 窓開口部
３ 励磁コイル
４ 永久磁石
４Ａ 面取り部
５ 第１コア
６ ギャップセンサ
７ 電力増幅器
８ 電流センサ
９ 力／電流変換手段
１０ 電流制御部
１１ 減算器
Ｍ 移動体 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electromagnet unit 2 2nd core 2A Center leg 2B Window opening part 3 Excitation coil 4 Permanent magnet 4A Chamfer part 5 1st core 6 Gap sensor 7 Power amplifier 8 Current sensor 9 Force / current conversion means 10 Current control part 11 Subtractor M Moving body

Claims (6)

固定子および可動子を備え、
前記固定子および前記可動子のうち一方は、磁性体でできたＩ形断面状の第１コアと、前記第１コアの中央部の位置に形成してなる溝部内に設けた永久磁石を備え、
前記固定子および前記可動子のうち他方は、前記第１コアとギャップを介して対向配置されると共に、磁性体でできたＥ形断面状の第２コアと、前記第２コアの中央脚に巻かれ且つ磁気力を発生する励磁コイルとを有する電磁石を備え、
前記可動子が前記固定子に対して前記ギャップ方向に浮上する構成にしてあり、
前記第２コアにおける中央脚の前記第１コアとの対向面の幅を広げると共に、該第２コアの中央脚と両端に位置する脚との間に形成される窓開口部が半閉スロット形状となるようにしたことを特徴とする電磁石ユニット。 With stator and mover,
One of the stator and the mover includes a first core having an I-shaped cross section made of a magnetic material, and a permanent magnet provided in a groove formed at the center of the first core. ,
The other of the stator and the mover is disposed opposite to the first core via a gap, and has an E-shaped cross-sectional second core made of a magnetic material, and a central leg of the second core. An electromagnet having an excitation coil wound and generating a magnetic force;
The mover is configured to float in the gap direction with respect to the stator,
Said second broaden opposing surfaces of the first core of the central leg of the core Rutotomoni, window opening formed between the legs positioned at the center leg and both ends of the second core half-closed slots An electromagnet unit characterized by having a shape. 前記永久磁石は第２コアと対向する面の両端に傾斜した面取り部を施したことを特徴とする請求項１記載の電磁石ユニット。     2. The electromagnet unit according to claim 1, wherein the permanent magnet has inclined chamfered portions at both ends of a surface facing the second core. 前記第２コアの中央脚の幅Ａを、前記第１コアの溝部幅Ｂの約６０％〜７０％としたことを特徴とする請求項１記載の電磁石ユニット。     2. The electromagnet unit according to claim 1, wherein a width A of a central leg of the second core is about 60% to 70% of a groove width B of the first core. 請求項１〜３までの何れか１項に記載の電磁石ユニットを複数備えたことを特徴とする電磁アクチュエータ。     An electromagnetic actuator comprising a plurality of electromagnet units according to any one of claims 1 to 3. 請求項４に記載の電磁アクチュエータと、
前記電磁アクチュエータを構成する電磁石ユニットの第１コアと第２コアとの間のギャップを検出するギャップセンサと、
前記電磁石の励磁コイルに流れる電流を検出する電流センサと、
前記電磁石ユニットが発生する目標となる磁気力に対応する力指令と前記ギャップセンサにより検出したギャップ信号を入力することにより電流指令を出力する力／電流変換手段と、
前記電流指令と前記電流センサにより検出した励磁コイルの電流信号の偏差に基づいて、電圧指令を計算する電流制御部と、
前記電流制御部で得られた電圧指令を増幅することにより、前記励磁コイルに励磁電圧を与えるようにした電力増幅器と、
を備えたことを特徴とする電磁アクチュエータの浮上制御装置。 An electromagnetic actuator according to claim 4,
A gap sensor for detecting a gap between the first core and the second core of the electromagnet unit constituting the electromagnetic actuator;
A current sensor for detecting a current flowing in an excitation coil of the electromagnet;
Force / current conversion means for outputting a current command by inputting a force command corresponding to a target magnetic force generated by the electromagnet unit and a gap signal detected by the gap sensor;
A current control unit that calculates a voltage command based on a deviation between the current command and the current signal of the exciting coil detected by the current sensor;
By amplifying the voltage command obtained by the current control unit, a power amplifier configured to give an excitation voltage to the excitation coil;
A levitation control device for an electromagnetic actuator, comprising: 請求項４に記載の電磁アクチュエータがステージの浮上手段として用いられることを特徴とするステージ装置。 5. A stage apparatus, wherein the electromagnetic actuator according to claim 4 is used as a stage floating means.
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