JP5088536B2 - Assembly method of moving coil type linear motor - Google Patents

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Description

本発明は、例えば半導体製造装置のステージ駆動手段として使用される可動コイル型リニアモータに関する。   The present invention relates to a moving coil type linear motor used as a stage driving unit of a semiconductor manufacturing apparatus, for example.

半導体の製造設備においては、ガラスなどの基板を所定位置まで搬送する手段として、ベースに対して所定方向に移動するXステージとXステージをそのステージに対して別の方向(直交する方向)に移動するYステージを備えたX−Yステージ装置が使用されている。2軸のステージ装置では、長いストロークにわたって精密な位置決め動作と高速駆動が必要とされるので、各ステージの駆動手段として、多極形リニア直流モータ(以下単にリニアモータという。)を使用するのが一般的であり、特に応答性と高い位置決め精度が要求される場合には、可動コイル型リニアモータが使用される。この可動コイル型リニアモータは、同一の磁化方向を有する永久磁石を、ストローク方向に沿ってN極とS極が交互に並ぶようにかつ異極が対向するように一対のヨークの各々に固定して形成した固定子と、その内部に形成された磁気空隙に配置された多相コイルを有する可動子を備えている。   In a semiconductor manufacturing facility, as a means for transporting a substrate such as glass to a predetermined position, the X stage that moves in a predetermined direction with respect to the base and the X stage move in another direction (orthogonal direction) with respect to the stage An XY stage apparatus having a Y stage is used. Since a two-axis stage device requires a precise positioning operation and high-speed driving over a long stroke, a multipolar linear DC motor (hereinafter simply referred to as a linear motor) is used as a driving means for each stage. In general, when a responsiveness and high positioning accuracy are required, a moving coil linear motor is used. In this moving coil type linear motor, a permanent magnet having the same magnetization direction is fixed to each of a pair of yokes so that N poles and S poles are alternately arranged along the stroke direction and opposite poles face each other. And a mover having a multi-phase coil disposed in a magnetic gap formed therein.

ステージ駆動用リニアモータは、小型でかつ軽量であることが必要とされるので、固定子を構成する磁気回路を小型化することが考えられる。しかしながら同じ磁化方向の永久磁石を組み合わせただけの磁気回路では、磁気空隙の磁束密度分布を正弦波状としかつ磁気空隙における磁束密度を高めるために複雑な形状でかつ大型の永久磁石を使用することが必要となる。そこで複数の永久磁石を極性方向を90°ずつ回転させながら移動方向に沿って配列するとともに、その終端部に位置する永久磁石の体積を他の永久磁石の体積よりも小さくするようにした磁気回路構造が提案されている(特許文献1参照)。   Since the stage driving linear motor is required to be small and light, it is conceivable to reduce the size of the magnetic circuit constituting the stator. However, in a magnetic circuit in which only permanent magnets having the same magnetization direction are combined, a large-sized permanent magnet having a complicated shape may be used in order to make the magnetic flux density distribution in the magnetic gap sinusoidal and to increase the magnetic flux density in the magnetic gap. Necessary. Therefore, a magnetic circuit in which a plurality of permanent magnets are arranged along the moving direction while rotating the polarity direction by 90 °, and the volume of the permanent magnet located at the terminal portion is made smaller than the volume of other permanent magnets. A structure has been proposed (see Patent Document 1).

また通常の磁気回路では、磁束の飽和を防止するために必要以上に厚みの大なるヨークを使用するので、磁気回路の重量が増大するとともに、ヨークが外気に露出しているので、磁束の漏洩が発生しやすい。そこで固定子を構成するヨークを塑性加工によってU字状に形成し、このヨークをU字状の非磁性材料(例えばアルミ)からなるフレームの中に収容した構造が提案されている(特許文献2参照)。   Also, in a normal magnetic circuit, a yoke that is thicker than necessary is used to prevent saturation of the magnetic flux, so that the weight of the magnetic circuit increases and the yoke is exposed to the outside air. Is likely to occur. Therefore, a structure has been proposed in which a yoke constituting the stator is formed into a U shape by plastic working, and this yoke is housed in a frame made of a U-shaped nonmagnetic material (for example, aluminum) (Patent Document 2). reference).

さらに半導体製造設備においては、基板を露光装置などに対して正確に位置決めするために、基板を搭載したステージを所定方向(例えばY軸方向)に移動させる(粗位置決めを行う)可動コイル形リニアモータに、ステージの移動方向と直交する方向(例えばX軸方向)にステージ(物体テーブル)を短い距離だけ移動させる(精密位置決めを行う)アクチュエータ(電磁石)を設けた構成も提案されている(特許文献3参照)。このアクチュエータは、可動子のX軸方向の端部に接続されたE字状断面を有するヨークとその上に配置されたコイルを備え、このコイルに通電することにより、リニアモータのヨークとの間に磁気吸引力を発生させるようにしたものである。   Further, in semiconductor manufacturing equipment, a movable coil linear motor that moves a stage on which a substrate is mounted in a predetermined direction (for example, the Y-axis direction) (performs coarse positioning) in order to accurately position the substrate with respect to an exposure apparatus or the like. In addition, a configuration in which an actuator (electromagnet) that moves the stage (object table) by a short distance (performs precise positioning) in a direction orthogonal to the moving direction of the stage (for example, the X-axis direction) has been proposed (Patent Literature). 3). This actuator includes a yoke having an E-shaped cross section connected to the end of the mover in the X-axis direction and a coil disposed on the yoke. By energizing this coil, the actuator is connected to the yoke of the linear motor. The magnetic attraction force is generated.

特開平11−122905号公報(第3〜4頁、図1)Japanese Patent Laid-Open No. 11-122905 (pages 3 to 4, FIG. 1) 特開2000−299973号公報(第4〜5頁、図1)Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-299973 (pages 4-5, FIG. 1) 特開2006−295160号公報(第11〜15頁、第19頁、図3、図7、8、9)JP 2006-295160 A (pages 11 to 15, page 19, FIGS. 3, 7, 8, and 9)

しかしながら特許文献1に記載されたように、いわゆるハルバッハ形磁気回路とした場合には、ヨークを薄くできるので、幾分かは固定子を軽量化することができるが、それだけでは小型化及び軽量化が十分とはいえない。また特許文献2に記載されたようにU字状フレームの内部に磁気回路を収容することにより、固定子の軽量化を図ることができるが、アルミフレーム内にハルバッハ形磁気回路を形成するためには多大な工数を要とするという問題がある。これは、ハルバッハ形磁気回路においては、同極性の磁極が隣接するような磁極配置となるので、磁気的反発力により総ての永久磁石をヨークに固着することが極めて困難となるからである。   However, as described in Patent Document 1, in the case of a so-called Halbach type magnetic circuit, the yoke can be thinned, so that the stator can be reduced in weight somewhat. Is not enough. In addition, as described in Patent Document 2, it is possible to reduce the weight of the stator by housing the magnetic circuit inside the U-shaped frame. However, in order to form the Halbach magnetic circuit in the aluminum frame, Has a problem of requiring a large amount of man-hours. This is because, in the Halbach magnetic circuit, the magnetic poles are arranged so that the magnetic poles of the same polarity are adjacent to each other, so that it is extremely difficult to fix all the permanent magnets to the yoke due to the magnetic repulsive force.

さらに特許文献3に記載された構造であると、可動子に電磁石(ヨークとコイル)が付加されるので、可動子の重量が増大し、モータ効率が低下することが予測される。   Furthermore, in the structure described in Patent Document 3, since an electromagnet (yoke and coil) is added to the mover, it is predicted that the weight of the mover increases and the motor efficiency decreases.

従って本発明の目的は、固定子の組立てが容易で、小型かつ軽量な可動コイル型リニアモータを提供することである。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a moving coil type linear motor that is easy to assemble a stator and is small and light.

上記目的を達成するために、本発明の可動コイル型リニアモータは、所定方向に沿って正弦波状の磁束密度分布が現出する第1の磁気空隙を有する固定子と、前記第1の磁気空隙に配置される多相コイルを含む可動子とを有する可動コイル型リニアモータにおいて、
前記固定子は、強磁性材料からなるヨークに前記可動子の移動方向に沿って磁化方向の異なる永久磁石が交互に配列されて前記第1の磁気空隙を形成する第1の永久磁石部材と、強磁性材料からなるヨークに第2の磁気空隙を介して異極性の磁極が対向するように永久磁石が固定された第2の永久磁石部材と、前記第1の永久磁石部材及び前記第2の永久磁石部材を包持し、前記ヨークより比重の小なる金属材料からなる非磁性フレームを有する分割ユニットを複数個備えるとともに、
前記可動子は、前記第2の磁気空隙内に配置される単相コイルを有し、前記移動方向と直交する方向にも移動可能に支持されることを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, a moving coil linear motor of the present invention includes a stator having a first magnetic air gap in which a sinusoidal magnetic flux density distribution appears along a predetermined direction, and the first magnetic air gap. In a moving coil type linear motor having a mover including a multiphase coil arranged in
The stator includes a first permanent magnet member in which permanent magnets having different magnetization directions are alternately arranged along a moving direction of the mover on a yoke made of a ferromagnetic material to form the first magnetic gap; A second permanent magnet member in which a permanent magnet is fixed so that a magnetic pole of a different polarity is opposed to a yoke made of a ferromagnetic material via a second magnetic air gap; the first permanent magnet member; and the second permanent magnet member While having a plurality of divided units having a non-magnetic frame that encloses a permanent magnet member and has a specific gravity smaller than that of the yoke,
The mover includes a single-phase coil disposed in the second magnetic gap, and is supported so as to be movable in a direction orthogonal to the moving direction.

本発明において、前記非磁性フレームは、前記第2の永久磁石部材を支持するベース部材と前記ベース部材の両側面に固定され、前記第1の永久磁石部材を支持するサイド部材を含むとともに、前記非磁性フレームはアルミニウム又はその合金からなることが好ましい。   In the present invention, the nonmagnetic frame includes a base member that supports the second permanent magnet member and side members that are fixed to both side surfaces of the base member and support the first permanent magnet member. The nonmagnetic frame is preferably made of aluminum or an alloy thereof.

本発明において、前記永久磁石は、R(RはNd等の希土類元素から選ばれた一種又は2種以上の元素である。)、T(TはFe又はFe及びCoである。)及びBを必須成分とするR−T−B系焼結磁石からなることが好ましい。   In the present invention, the permanent magnet includes R (R is one or more elements selected from rare earth elements such as Nd), T (T is Fe or Fe and Co), and B. It is preferably made of an RTB-based sintered magnet as an essential component.

本発明によれば、固定子は、強磁性材料からなるヨークと可動子の移動方向に沿って磁化方向の異なる永久磁石を交互に配列して形成した第1の永久磁石部材を有するので、ヨークを薄くすることができる。しかも第1の永久磁石部材と、可動子をその移動方向と直交する方向に移動させるための第2の永久磁石部材をヨークより比重の小なる金属材料からなる非磁性フレームで包持するので、固定子の小型化と軽量化を達成することができる。   According to the present invention, the stator has first permanent magnet members formed by alternately arranging yokes made of a ferromagnetic material and permanent magnets having different magnetization directions along the moving direction of the mover. Can be made thinner. In addition, since the first permanent magnet member and the second permanent magnet member for moving the mover in the direction perpendicular to the moving direction are held by a nonmagnetic frame made of a metal material having a specific gravity smaller than that of the yoke, A reduction in size and weight of the stator can be achieved.

また、可動子に付設した単相コイルを第2の磁気空隙に介装するので、可動子重量をわずかに増大するだけで、可動子はその移動方向と直交する方向に微小距離(例えば数mm)だけ移動することができ、可動子の位置を微調整することができる。   In addition, since the single-phase coil attached to the mover is interposed in the second magnetic gap, the mover is slightly increased in the direction perpendicular to the moving direction (for example, several mm) by slightly increasing the weight of the mover. ) And the position of the mover can be finely adjusted.

さらに、非磁性フレームを第2の永久磁石部材を支持するベース部材と、その両側面に固定され、第1の永久磁石部材を支持するサイド部材とで形成することにより、ハルバッハ形磁気回路の組立てを容易に行うことができる。   Further, the non-magnetic frame is formed by a base member that supports the second permanent magnet member and side members that are fixed to both side surfaces and support the first permanent magnet member, thereby assembling the Halbach-type magnetic circuit. Can be easily performed.

以下本発明の詳細を添付図面により説明する。図1は本発明の実施の形態に係わるリニアモータを備えたXYステージの側面図、図2は図1をA方向から見た矢視図、図3は図2のB−B線断面図、図4〜8は固定子の組立て方法を説明するための図である。なお、理解を容易にするために、図2では移動テーブルとアーム及び第2の磁気回路部材が省略されている。   Details of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a side view of an XY stage provided with a linear motor according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an arrow view of FIG. 1 viewed from the direction A, and FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 4-8 is a figure for demonstrating the assembly method of a stator. For ease of understanding, the movable table, the arm, and the second magnetic circuit member are omitted in FIG.

図1に示すXYステージは、ステージ(不図示)のX軸方向の両端に設置される固定子2と、Y軸方向(紙面に対して垂直な方向)に沿って移動する可動子11とを有するリニアモータ1により駆動される移動テーブル100を備えている。移動テーブル100は、その両端に固設されたアーム102を介して可動子11に接続されている。
The XY stage shown in FIG. 1 includes a stator 2 installed at both ends in the X-axis direction of a stage (not shown), and a mover 11 that moves along the Y-axis direction (direction perpendicular to the paper surface). A moving table 100 driven by the linear motor 1 is provided. The moving table 100 is connected to the mover 11 via arms 102 fixed at both ends thereof.

図2及び図3に示すように、リニアモータ1は、複数の分割ユニット3a、3b、3cがY軸方向に連結された固定子と、その内部に形成された第1の磁気空隙g1内をY軸方向に沿って移動する可動子11を備えている。可動子11は、ホルダ111に固定されたコイルユニット121を有する。コイルユニット121は、複数の偏平コイルをY軸方向に沿って並べた多相コイル(例えば3相コイル)122とY軸方向に沿って伸びる(例えば長円形状に形成されている。)単相コイル(空心コイル)123を有する。各偏平コイルは、各相のコイルに通電された時にY軸方向の推力が発生するように結線されている。コイルユニット121は、多相コイルに大電流を流すので、その発熱を低減する(モータ性能や位置決め精度の低下を防止する。)ために、多相コイル部を単相コイル部よりも厚く形成し、冷媒を流す通路を設けることが好ましい。図では、2つの空心コイル(単相コイル)が設けられているが、必要とされる推力に応じてコイル数を設定すればよく、大きな推力を必要としない場合は、単一の空心コイル(単相コイル)でもよい。 As shown in FIGS. 2 and 3 , the linear motor 1 includes a stator 2 in which a plurality of divided units 3a, 3b, and 3c are connected in the Y-axis direction, and a first magnetic gap g1 formed therein. Is provided with a mover 11 that moves along the Y-axis direction. The mover 11 has a coil unit 121 fixed to the holder 111. The coil unit 121 has a multiphase coil (for example, a three-phase coil) 122 in which a plurality of flat coils are arranged along the Y-axis direction and a single phase that extends along the Y-axis direction (for example, is formed in an oval shape). A coil ( air core coil ) 123 is provided. Each flat coil is connected so that a thrust in the Y-axis direction is generated when the coil of each phase is energized. Since the coil unit 121 allows a large current to flow through the multiphase coil, the multiphase coil portion is formed to be thicker than the single phase coil portion in order to reduce heat generation (to prevent deterioration of motor performance and positioning accuracy). It is preferable to provide a passage through which the refrigerant flows. In FIG. 3 , although two air-core coils (single-phase coils) are provided, the number of coils may be set according to the required thrust, and when a large thrust is not required, a single air-core coil is used. (Single phase coil) may be used.

このリニアモータ1によれば、可動子に設けた磁界検出素子(例えばホール素子)により、固定子を構成する永久磁石の磁極位置を検出し、各扁平コイルに流れる電流の向きを変えることにより、可動子11をY方向に移動させることができる。またY軸方向の所定位置に可動子を移動させた後、その位置で単相コイル123に通電し、電流の向きを切り換えることにより、可動子11をX方向に微小距離(例えば数mm)だけ移動させる(図3の場合では、上下方向に移動させる)ことができる。   According to this linear motor 1, by detecting the magnetic pole position of the permanent magnet constituting the stator by a magnetic field detection element (for example, Hall element) provided on the mover, and changing the direction of the current flowing through each flat coil, The mover 11 can be moved in the Y direction. Further, after moving the mover to a predetermined position in the Y-axis direction, the single-phase coil 123 is energized at that position, and the direction of the current is switched to move the mover 11 in the X direction by a minute distance (for example, several mm). It can be moved (in the case of FIG. 3, it can be moved up and down).

本発明の最も特徴的な部分である固定子2の構成を図2及び3により説明する。前述した通り固定子2は、複数(例えば3個)の分割ユニット3a、3b、3cをY軸方向に沿って接続して形成されている(図2参照)。この固定子2は、図3に示す状態で組立てられた後、図1に示す姿勢となるようにステージ(不図示)に設置される。各分割ユニットは同様の構造を有するので(但し長さは同一である必要はない)、分割ユニット3aについて説明し、他の分割ユニットについてはその説明を省略する。   The structure of the stator 2 which is the most characteristic part of the present invention will be described with reference to FIGS. As described above, the stator 2 is formed by connecting a plurality of (for example, three) divided units 3a, 3b, and 3c along the Y-axis direction (see FIG. 2). After being assembled in the state shown in FIG. 3, the stator 2 is installed on a stage (not shown) so as to be in the posture shown in FIG. Since each divided unit has the same structure (however, the lengths need not be the same), the divided unit 3a will be described, and the description of the other divided units will be omitted.

分割ユニット3aは、鉄鋼材料よりも比重の小さい非磁性材料からなるコ字形状の非磁性フレーム4と、その内側に設けられた第1の永久磁石部材5a、5b、5cと第2の永久磁石部材8を備えている。第1の永久磁石部材5a(5b、5c)は、鉄鋼材料(例えばSS材)等の強磁性材料からなる平板状に形成されたヨーク6a(6b、6c)の一方の表面に、厚さ方向(X軸方向及びY軸方向と直交する方向)に磁化されたメイン磁石7aとその磁化方向と直交する方向(Y軸方向)に磁化されたスペーサ磁石70aを交互に配設することにより形成されている。またメイン磁石7aはそのN極とS極がX軸方向に沿って交互に並びかつスペーサ磁石70aはメイン磁石7aを挟んで同極性の磁極が向き合うように配設されている。さらに、第1の磁気空隙g1を挟んで対向するメイン磁石7aは、異極性の磁極が向き合うように配設されている。
The division unit 3a includes a U-shaped nonmagnetic frame 4 made of a nonmagnetic material having a specific gravity smaller than that of a steel material, first permanent magnet members 5a, 5b, 5c and a second permanent magnet provided on the inside thereof. A member 8 is provided. The first permanent magnet member 5a (5b, 5c) has a thickness direction on one surface of a yoke 6a (6b, 6c) formed in a flat plate shape made of a ferromagnetic material such as a steel material (for example, SS material). It is formed by alternately disposing the main magnet 7a magnetized in the direction orthogonal to the X-axis direction and the Y-axis direction and the spacer magnet 70a magnetized in the direction orthogonal to the magnetization direction (Y-axis direction). ing. The main magnet 7a has N and S poles alternately arranged along the X-axis direction, and the spacer magnet 70a is arranged so that the same polarity magnetic poles face each other across the main magnet 7a. Further, the main magnets 7a facing each other across the first magnetic gap g1 are arranged so that the magnetic poles of different polarities face each other.

第1の永久磁石部材5a(5b、5c)は、いわゆるハルバッハ形磁気回路を形成するので、永久磁石の厚さに対してヨークの厚さをその半分以下と薄くしても、第1の磁気空隙g1に高い(例えば0.8〜0.9Tの)磁束密度を得ることができ、推力を高めることができる。またこの磁気回路によれば、単純な直方体状の永久磁石を使用しても、第1の磁気空隙g1に正弦波に近似した磁束密度分布を得ることができる。なお、各分割ユニットにおいて、一端側の永久磁石の長さを他の永久磁石よりも短くしてもよく、これにより第1の磁気空隙g1における磁束密度分布(Y軸方向)を正弦波により近づけることができる。   Since the first permanent magnet member 5a (5b, 5c) forms a so-called Halbach magnetic circuit, even if the thickness of the yoke is less than half that of the permanent magnet, the first magnetic member 5a (5b, 5c) A high magnetic flux density (for example, 0.8 to 0.9 T) can be obtained in the gap g1, and the thrust can be increased. According to this magnetic circuit, even if a simple rectangular permanent magnet is used, a magnetic flux density distribution that approximates a sine wave can be obtained in the first magnetic gap g1. In each divided unit, the length of the permanent magnet on one end side may be shorter than that of the other permanent magnets, thereby bringing the magnetic flux density distribution (Y-axis direction) in the first magnetic gap g1 closer to a sine wave. be able to.

第2の永久磁石部材8は、鉄鋼材料(例えばSS材)等の強磁性材料からなり、Y軸方向に伸びる平板状に形成されたヨーク9の一方の表面に、厚さ方向に磁化されかつ磁化方向が異なる永久磁石10a、10bを複数個づつX軸方向に沿って固着して形成される。これらの永久磁石10a、10bは、第2の磁気空隙g2側に図示極性の磁極が現出するように(第2の磁気空隙g2を挟んで対向する一対の永久磁石部材8は、異極性の磁極が向き合うように)配設される。第2の永久磁石部材8は、分割ユニット3aの全長(Y軸方向の長さ)にわたって設けられている。   The second permanent magnet member 8 is made of a ferromagnetic material such as a steel material (for example, SS material), and is magnetized in the thickness direction on one surface of a yoke 9 formed in a flat plate shape extending in the Y-axis direction. It is formed by fixing a plurality of permanent magnets 10a, 10b having different magnetization directions along the X-axis direction. These permanent magnets 10a and 10b are arranged so that the magnetic poles having the polarities shown in the figure appear on the second magnetic gap g2 side (the pair of permanent magnet members 8 facing each other across the second magnetic gap g2 Arranged so that the magnetic poles face each other). The second permanent magnet member 8 is provided over the entire length (the length in the Y-axis direction) of the divided unit 3a.

非磁性フレーム4は、角柱状のベース部材41とその両側に固着された平板状のサイド部材42を有する。ベース部材41は、永久磁石部材5a(ヨーク6a)の下端面の一部が当接する第1の段部411と、コイルユニット121の下部が介装される凹部412と、その下端側に形成された、ヨーク9の下端面が当接する第2の段部413を有する。   The nonmagnetic frame 4 has a prismatic base member 41 and flat side members 42 fixed to both sides thereof. The base member 41 is formed on the lower end side of the first step portion 411 with which a part of the lower end surface of the permanent magnet member 5a (yoke 6a) abuts, the concave portion 412 in which the lower portion of the coil unit 121 is interposed. In addition, the yoke 9 has a second step portion 413 against which the lower end surface of the yoke 9 abuts.

上記の分割ユニット3a(3b、3cも同様)を組立てる手順を図4〜8により説明する。まずベース部材41の凹部412の内面に第2の永久磁石部材8を固着することにより、ベース部材41の内部に第2の磁気空隙g2を形成する。次いでベース部材41の両側面にサイド部材42を固定する(図4参照)。   The procedure for assembling the above-described divided unit 3a (the same applies to 3b and 3c) will be described with reference to FIGS. First, the second magnetic gap g <b> 2 is formed inside the base member 41 by fixing the second permanent magnet member 8 to the inner surface of the recess 412 of the base member 41. Next, the side members 42 are fixed to both side surfaces of the base member 41 (see FIG. 4).

また図5に示すように、メイン磁石7aを所定間隔(スペーサ磁石70aの長さ分だけ)をおいてヨーク6aに固着した一対の部材を準備し、これらの間に非磁性材料(例えばプラスチック)からなる平板状のスペーサ50(厚さts)を挟んで異極性の磁極を対向させることにより、両部材は磁気的に吸着されて一体化される(a)。次いでメイン磁石7aの間にスペーサ磁石70aを挿入することにより、両部材間にスペーサ50が挟着されたスペーサ付第1の永久磁石部材(厚さt2)が作製される(b)。 Also, as shown in FIG. 5, a pair of members are prepared in which the main magnet 7a is fixed to the yoke 6a with a predetermined interval (as much as the length of the spacer magnet 70a ), and a nonmagnetic material (for example, plastic) is provided between them. By opposing the magnetic poles of different polarities across the flat spacer 50 (thickness ts) made of the two members, both members are magnetically attracted and integrated (a). Next, by inserting the spacer magnet 70a between the main magnets 7a, the first permanent magnet member with spacer (thickness t2) in which the spacer 50 is sandwiched between the two members is produced (b).

次の工程では、図6に示すように、上記のスペーサ付第1の永久磁石部材5aを図示白抜き矢印方向に下ろす。この場合、一対のサイド部材42間のうちのり寸法t1をスペーサ付第1の永久磁石部材5aの厚さt2よりも大きくしておくことにより、スペーサ付第1の永久磁石部材5aのヨーク6aがベース部材41の第1の段部411に戴置された状態となる。 In the next step, as shown in FIG. 6, the first permanent magnet member 5a with a spacer is lowered in the direction of the outlined arrow. In this case, by previously larger than the thickness t2 of the first permanent magnet member 5a with spacers inner dimension t1 between the pair of side members 42, the yoke 6a of the first permanent magnet member 5a is attached spacer The base member 41 is placed on the first step 411.

この状態で、サイド部材42の一点鎖線で示す位置に設けられたキリ孔422からヨーク6aに設けられたメネジにボルト(いずれも不図示)をねじ込み、第1の永久磁石部材5aを図示白抜き矢印方向に変位させることにより、永久磁石の間隔t3が広がり、スペーサ50が第2の永久磁石部材8上に落下する(図7参照)。従ってスペーサ50を紙面に対して垂直な方向(Y軸方向)に引き出すことにより、第1の磁気空隙g1を有する第1の永久磁石部材5aを組立てることができる。
In this state, a bolt (none of which is not shown) is screwed into a female screw provided in the yoke 6a from a drill hole 422 provided at a position indicated by a one-dot chain line of the side member 42, and the first permanent magnet member 5a is illustrated as white. By displacing in the direction of the arrow, the interval t3 between the permanent magnets increases, and the spacer 50 falls on the second permanent magnet member 8 (see FIG. 7). Therefore, the first permanent magnet member 5a having the first magnetic gap g1 can be assembled by pulling out the spacer 50 in the direction perpendicular to the paper surface (Y-axis direction).

上記と同様の手順で総ての第1の永久磁石部材5a〜5cを非磁性フレーム4に固定することにより、分割ユニット3aを組立てることができる。図8に示すように、サイド部材42は、これらをベース部材に固定するためのボルト(不図示)が挿入される例えば2列のキリ孔421と上記のスペーサを永久磁石部材の間から抜き出すためのボルト(不図示)が挿入される2列のキリ孔422とを有する。このようにして組立てられた分割ユニット3a3b3cを直列に接続することにより、固定子1が完成する。 The divided unit 3a can be assembled by fixing all the first permanent magnet members 5a to 5c to the nonmagnetic frame 4 in the same procedure as described above. As shown in FIG. 8, the side member 42 is used for extracting, for example, two rows of drill holes 421 into which bolts (not shown) for fixing them to the base member are inserted, and the above spacer from between the permanent magnet members. And two rows of drill holes 422 into which bolts (not shown) are inserted. Stator 1 is completed by connecting division unit 3a , 3b , 3c assembled in this way in series.

上記の固定子によれば、第1の永久磁石部材5a、5b、5c及び第2の永久磁石部材8をその構成部材(ヨーク及び永久磁石)よりも軽量な非磁性フレームで包持するので、固定子を単純にヨークと永久磁石で形成したものよりも小型化及び軽量化を達成することができる。特に、非磁性フレームをベース部材とその両側面に固定されるサイド部材とで形成するので、第1の永久磁石部材を非磁性フレーム内に挿入後サイド部材側に引き寄せることにより、ハルバッハ形磁気回路を構成する第1の永久磁石部材を多大な工数をかけずに所定位置に固定することが可能となり、固定子の組立てを容易に行うことができる。   According to the above stator, the first permanent magnet members 5a, 5b, 5c and the second permanent magnet member 8 are held by the nonmagnetic frame which is lighter than the constituent members (yoke and permanent magnet). The stator can be made smaller and lighter than a simple stator and permanent magnet. In particular, since the nonmagnetic frame is formed by the base member and the side members fixed to the both side surfaces thereof, the Halbach type magnetic circuit is obtained by drawing the first permanent magnet member into the nonmagnetic frame and pulling it toward the side member side. It is possible to fix the first permanent magnet member constituting the predetermined position at a predetermined position without much man-hours, and the stator can be easily assembled.

また各永久磁石部材には、同一の寸法を有する永久磁石を使用するとともに、同じ断面形状を有する磁気回路部材を連設することにより、固定子の作製工数をさらに低減することができる。なお、永久磁石部材の長さは、可動子の移動距離などに応じて設定されるが、永久磁石の長さや使用個数を変更することにより長さを調整すればよい。   Each permanent magnet member can be made of permanent magnets having the same dimensions, and a magnetic circuit member having the same cross-sectional shape can be connected to reduce the number of steps for manufacturing the stator. Although the length of the permanent magnet member is set according to the moving distance of the mover, the length may be adjusted by changing the length of the permanent magnets or the number of permanent magnets used.

本発明において、非磁性フレームは、ヨーク材料(例えば炭素鋼、比重は7.85)よりも比重の小さい材料で形成すればよいが、実用的見地(コスト及び剛性など)から、アルミニウム合金(比重2.8)で形成することが好ましい。但し、これ以外の非磁性金属材料(例えばMg合金:比重はアルミニウム合金の約2/3)で形成することは可能で、またプラスチック材料(例えばFRP)やセラミックス材料(例えばジルコニア:比重3.8)で形成することも可能である。   In the present invention, the nonmagnetic frame may be formed of a material having a specific gravity smaller than that of the yoke material (for example, carbon steel, specific gravity is 7.85). However, from a practical standpoint (cost, rigidity, etc.), an aluminum alloy (specific gravity) It is preferable to form in 2.8). However, other nonmagnetic metal materials (for example, Mg alloy: specific gravity is about 2/3 that of aluminum alloy) can be used, and plastic materials (for example, FRP) and ceramic materials (for example, zirconia: specific gravity is 3.8). ).

本発明において、前記永久磁石は、公知の永久磁石、例えば希土類磁石で形成することができるが、特にR(Rは、Nd等の希土類元素から選ばれた一種又は二種以上の元素である。)、T(TはFe又はFe及びCoである。)及びBを必須成分とするR−T−B系焼結磁石が好適である。   In the present invention, the permanent magnet can be formed of a known permanent magnet, for example, a rare earth magnet, and in particular, R (R is one or more elements selected from rare earth elements such as Nd. ), T (T is Fe or Fe and Co.) and R-T-B based sintered magnets containing B as essential components are suitable.

本発明の実施の形態に係わるリニアモータを備えたXYステージの側面図である。It is a side view of the XY stage provided with the linear motor concerning embodiment of this invention. 図1をA方向からみた矢視図である。It is the arrow view which looked at FIG. 1 from the A direction. 図2のB−B線断面図である。FIG. 3 is a sectional view taken along line B-B in FIG. 2. 分割ユニットの組立て途中の状態を示す図である(第2の磁石部材を固着したベース部材にサイド部材を固定する状態を示す)。It is a figure which shows the state in the middle of the assembly of a division | segmentation unit (The state which fixes a side member to the base member which fixed the 2nd magnet member is shown). 分割ユニットの組立て途中の状態を示す図である(スペーサ付第1の永久磁石部材を組立てる状態を示す)The assembled intermediate states of the divided units is shown to view (showing a state of assembling the first permanent magnet member with a spacer). 分割ユニットの組立て途中の状態を示す図である(スペーサ付第1の永久磁石部材を非磁性フレームに挿入する状態)The assembled intermediate states of the divided units is shown to view (a state of inserting the first permanent magnet member with a spacer in a non-magnetic frame). 分割ユニットの組立て終了時の状態を示す図である。The assembly at the end of the state of the divided units are shown to FIG. 図7をC方向から見た矢視図である。It is the arrow line view which looked at FIG. 7 from the C direction.

符号の説明Explanation of symbols

1:リニアモータ、2:固定子、3a、3b、3c:分割ユニット、
4:非磁性フレーム、41:ベース部材、411:第1の段部、412:凹溝、413:第2の段部、42:サイド部材、421、422:キリ穴、
5a、5b、5c:第1の永久磁石部材、6a、6b、6c:ヨーク、
7a:メイン磁石、70a:スペーサ磁石、
8:第2の永久磁石部材、9:ヨーク、10a、10b:永久磁石、
11:可動子、111:コイルホルダ、121:コイルユニット、122:多相コイル、123:単相コイル(空心コイル)
100:移動テーブル、102:アーム
1: linear motor, 2: stator, 3a, 3b, 3c: divided unit,
4: non-magnetic frame, 41: base member, 411: first step, 412: concave groove, 413: second step, 42: side member, 421, 422: drill hole,
5a, 5b, 5c: first permanent magnet member, 6a, 6b, 6c: yoke,
7a: main magnet, 70a : spacer magnet,
8: second permanent magnet member, 9: yoke, 10a, 10b: permanent magnet,
11: Movable element, 111: Coil holder, 121: Coil unit, 122: Multi-phase coil, 123: Single-phase coil (air-core coil) ,
100: Moving table, 102: Arm

Claims (2)

所定方向に沿って正弦波状の磁束密度分布が現出する第1の磁気空隙とともに第2の磁気空隙を有する固定子と、前記第1の磁気空隙に配置される多相コイルとともに前記第2の磁気空隙に配置される単相コイルを有し、前記多相コイルへの通電により前記固定子の長手方向に沿って移動可能に支持されるとともに前記単相コイルへの通電により前記固定子の長手方向と直交する方向に沿って移動可能に支持される可動子とを有し、
前記固定子は、強磁性材料からなる一対の第1のヨークの各対向面側に前記多相コイルへの通電による可動子の移動方向に沿って可動子の移動方向と直交する方向に磁化されたメイン磁石とその磁化方向と直交する方向に磁化されたスペーサ磁石を交互に配列て前記第1の磁気空隙を形成する第1の永久磁石部材と強磁性材料からなる一対の第2のヨークの各対向面側前記単相コイルへの通電による可動子の移動方向に沿って異極性の磁極が現出するとともに互いに異極性の磁極が対向するように永久磁石を配設して前記第2の磁気空隙を形成する第2の永久磁石部材と前記ヨークより比重の小なる金属材料からなり、前記第2の永久磁石部材を支持する凹部を有するベース部材と前記ベース部材の両側面に固定され前記第1の永久磁石部材を支持する一対のサイド部材にて前記第1及び第2の永久磁石部材を包持する非磁性フレームとを有する複数個の分割ユニットを前記多相コイルへの通電による可動子の移動方向に沿って接続した可動コイル型リニアモータの組立方法であって、
前記ベース部材の凹部内面に前記第2の永久磁石部材を固着する工程と、
前記ベース部材の両側面にサイド部材を固定する工程と、
前記一対の第1ヨークのそれぞれ前記第1の磁気空隙との対向面側に前記多相コイルへの通電による可動子の移動方向に沿って所定の間隔をあけるとともに前記第1の磁気空隙を介して互いに対向する磁極が異極性となるようにして配置した前記メイン磁石を、非磁性スペーサを挟んで磁気的に吸着して一体化する工程と、
前記非磁性スペーサを挟んで磁気的に吸着して一体化したメイン磁石の前記所定の間隔に前記スペーサ磁石を挿入することで非磁性スペーサ付第1の永久磁石部材とする工程と、
前記一対のサイド部材の間に前記非磁性スペーサ付第1の永久磁石部材を挿入し、前記ベース部材に載置する工程と、
前記一対のサイド部材のそれぞれに設けられた孔から前記一対の第1のヨークのそれぞれに設けられたメネジ部にボルトをねじ込み、前記一対の第1のヨークのそれぞれを介して前記非磁性スペーサ付第1の永久磁石部材を前記一対のサイド部材のそれぞれに向かって変位させ、前記非磁性スペーサを介して対向する前記メイン磁石同士及び前記スペーサ磁石同士の間隔を広げることで、前記非磁性スペーサ付第1の永久磁石部材から前記非磁性スペーサを取り除き、この取り除かれた部分を前記第1の磁気空隙とする工程と、
を有する前記分割ユニットの組立工程を含むことを特徴とする可動コイル型リニアモータの組立方法
A stator having a second magnetic air gap together with a first magnetic air gap in which a sinusoidal magnetic flux density distribution appears along a predetermined direction, and the second phase together with a multiphase coil disposed in the first magnetic air gap A single-phase coil disposed in the magnetic gap, supported by the energization of the multi-phase coil so as to be movable along the longitudinal direction of the stator, and the longitudinal direction of the stator by energization of the single-phase coil; have a movable element that is movably supported along a direction perpendicular to the direction,
The stator is magnetized in a direction orthogonal to the moving direction of the mover along the moving direction of the mover by energizing the multiphase coil on each facing surface side of the pair of first yokes made of a ferromagnetic material. It was the main magnet and the first permanent magnet member that the spacer magnet magnetized in a direction orthogonal to the magnetization direction are arranged alternately forming the first magnetic gap, a second pair of ferromagnetic material A permanent magnet is disposed on each opposing surface side of the yoke so that magnetic poles of different polarities appear along the moving direction of the mover by energizing the single-phase coil, and magnetic poles of different polarities face each other. a second permanent magnet member forming a second magnetic gap, Ri Do from the small consisting metal material having a specific gravity from the yoke, both sides of the base member and the base member having a recess for supporting the second permanent magnet member The first permanent fixed to the surface Moving a plurality of divided units having a non-magnetic frame by a pair of side members for supporting the stone member that Soo packaging said first and second permanent magnet members of the movable element by energization of the polyphase coil A method of assembling a moving coil type linear motor connected along a direction,
Fixing the second permanent magnet member to the inner surface of the concave portion of the base member;
Fixing side members on both side surfaces of the base member;
A predetermined interval is provided along the moving direction of the mover by energization of the multiphase coil on the side of the pair of first yokes facing the first magnetic gap, and the first yoke is interposed through the first magnetic gap. The main magnets arranged such that the magnetic poles facing each other have different polarities, and magnetically attracting and integrating the non-magnetic spacer,
A step of forming the first permanent magnet member with a non-magnetic spacer by inserting the spacer magnet into the predetermined interval of the main magnet integrated magnetically by sandwiching the non-magnetic spacer; and
Inserting the first permanent magnet member with a non-magnetic spacer between the pair of side members and placing it on the base member;
A bolt is screwed into a female thread portion provided in each of the pair of first yokes from a hole provided in each of the pair of side members, and the nonmagnetic spacer is attached via each of the pair of first yokes. The first permanent magnet member is displaced toward each of the pair of side members, and the interval between the main magnets and the spacer magnets facing each other via the nonmagnetic spacer is increased, thereby providing the nonmagnetic spacer. Removing the non-magnetic spacer from the first permanent magnet member and making the removed portion the first magnetic gap;
A method of assembling the moving coil linear motor , comprising the step of assembling the divided unit .
前記非磁性フレームはアルミニウム又はその合金からなることを特徴とする請求項1に記載の可動コイル型リニアモータの組立方法 2. The method of assembling a moving coil linear motor according to claim 1, wherein the nonmagnetic frame is made of aluminum or an alloy thereof.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP5488831B2 (en) * 2010-10-07 2014-05-14 株式会社安川電機 Linear motor and stage device
JP5652669B2 (en) * 2012-04-20 2015-01-14 株式会社安川電機 Field yoke assembly and linear motor
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3155936B2 (en) * 1997-06-26 2001-04-16 キヤノン株式会社 Linear motor and stage apparatus, and scanning exposure apparatus and device manufacturing method using the same
JP2000078830A (en) * 1998-09-01 2000-03-14 Nikon Corp Linear motor and stage device and aligner
JP2003032996A (en) * 2001-07-18 2003-01-31 Hitachi Metals Ltd Linear motor and assembling method therefor
JP2004297843A (en) * 2003-03-25 2004-10-21 Hitachi Metals Ltd Linear motor
JP4534194B2 (en) * 2004-02-18 2010-09-01 日立金属株式会社 Moving coil type linear motor and magnetic circuit assembling method thereof

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