JP5517928B2 - 複雑性低減型セルフ・ベアリング・ブラシレスｄｃモーター - Google Patents

Description

開示されている実施例は、特に巻線セット数を減らしたセルフ・ベアリング・モーターをはじめとした電磁ベアリングおよびモーターに言及している。

本出願は、2007年6月27日に提出された『Commutation of An Electromagnetic Propulsion and Guidance System（電磁推進および誘導システムの転流）』という題名の米国特許出願の代理人整理番号390-012197-US（PAR）に関連するものである。

モーターを利用する特定の用途では、微細な汚染物質が重大な問題を引き起こす可能性があるため、材料は制御された清潔な場所において処理されなければならない。これらの用途において、清浄度は直接歩留まりに影響する場合があり、これはコストに影響をもたらすことがある。他のモーターの用途としては、非常に腐食性の高い気体や高温という過酷な環境を利用した処理工程を含めてもよい。コンタクト・ベアリングのあるモーターは、この過酷な環境によって、摩耗したり、粒子状汚染物が生じたり、最終的に故障することがある。さらにベアリングでは、故障の前に振動量や遊びが許容範囲を超える場合もある。

1998年10月6日に発行された米国特許No. 5,818,137は、ローターを持ち上げる永久磁石、ローターの半径方向の位置および傾斜の向きを安定させる8つの制御巻線、およびローターを作動させる駆動巻線で構成されるステーターを有する、統合型磁気動力およびサスペンション・システムを説明している。2004年3月16日に発行された米国特許No. 6,707,200は、それぞれ少なくとも2相がある同じ長さのコイル・セグメント4つを利用した、統合磁気ベアリングを有する、回転型磁気ジンバルを説明している。所望の回転速度および所望の半径方向の位置の両方を実現するため、コイル・セグメントそれぞれには、独立して（または3相モーターにおけるもののように、コイル・セグメントのグループに対して）トルクが印加される。2006年7月18日に発行された米国特許No. 7,078,839は、それぞれ3相あるコイル・セグメント5つを有する、セルフ・ベアリング非対称ステッピング・モーターを説明している。それぞれのコイルに供給される電流量は、ローターの中心の幾何学的離心率によって異なり、このためそれぞれの電磁石からは異なる磁力が生じる。磁力が異なるため、ローターは支持可能となり、幾何学的な偏りについて補正が行われる。

開示された実施例は、モーターの転流の方法を対象としており、モーターではモーターのステーターおよび作動コンポーネントを効果的に接続し、作動コンポーネントに対して少なくとも2つの巻線セットを配置し、この少なくとも2つの巻線セットを独立して制御し、この少なくとも2つの巻線セットでアクチュエーターの駆動およびセンタリングの両方ができるようになっている。

他の実施例において、モーターを転流するための装置には、モーターの作動コンポーネントに対して配置される少なくとも2つの巻線セット、およびこの少なくとも2つの巻線セットによって作動コンポーネントの駆動およびセンタリングの両方ができるようこの少なくとも2つの巻線セットを独立して制御できるようになっている転流回路が含まれる。

さらに他の実施例では、モーターには独立して制御される少なくとも2つの巻線セットを有するステーター、ステーターと効果的に接続された作動コンポーネント、およびこの少なくとも2つの巻線セットに対して通信のために接続されたコントローラーが含まれており、これによってこの少なくとも2つの巻線セットが作動コンポーネントを独立して駆動およびセンタリングするよう制御される。ここで、この少なくとも2つの巻線セットを制御して、この少なくとも2つの巻線セットによって作動コンポーネントの駆動およびセンタリングの両方を行うよう、この少なくとも2つの巻線セットは作動コンポーネントに対して配置され、このコントローラーはプログラミングされている。

他の実施例では、基板処理装置には独立して制御される少なくとも2つの巻線セットを有するステーター、ステーターと効果的に接続された作動コンポーネント、およびこの少なくとも2つの巻線セットに対して通信のために接続されたコントローラーが含まれており、これによってこの少なくとも2つの巻線セットが作動コンポーネントを独立して駆動およびセンタリングするよう制御される。ここで、この少なくとも2つの巻線セットを制御して、この少なくとも2つの巻線セットによって作動コンポーネントの駆動およびセンタリングの両方を行うように、この少なくとも2つの巻線セットは作動コンポーネントに対して配置され、このコントローラーはプログラミングされている。

他の実施例において、モーターを転流させるための方法には、調整電気角を算出し、モーターのローターの独立したトルク印加と能動的なセンタリングを行って、ローターが少なくとも2つのモーター巻線セットで能動的にセンタリングを行うように、一連の共通した転流方程式でこの調整電気角を利用するものが含まれている。

他の実施例において、モーターを転流させるための方法には、調整電気角を算出し、モーターのローターの独立したトルク印加と能動的なセンタリングを行って、ローターが少なくとも2つのモーター巻線セットで能動的にセンタリングするように、モーターを転流させるための転流方程式にその調整電気角を代入するものが含まれている。

他の実施例において、モーターを転流させるための方法には、調整電気角を算出するための回路、一連の共通した転流方程式でこの調整電気角を利用できる電流増幅器が含まれ、この一連の共通した転流方程式が、少なくとも2つの巻線セットを有するモーター、および少なくとも3つの巻線セットを有するモーターにおいてトルクおよび能動的なセンタリングの力の両方を生成可能となるようになっている。

さらに他の実施例において、モーターには、ローター、および電流増幅器で駆動される巻線が含まれ、この電流増幅器は調整電気角を算出するための回路、一連の共通した転流方程式でこの調整電気角を利用できる増幅器を有し、2つの巻線セットまたは3つの巻線セットのいずれか一方であるモーターにおいて、この一連の共通した転流方程式が互いに異なるトルクおよび能動的なセンタリングの力の両方を生成可能となっている。

さらに他の実施例において、基板処理装置には、調整電気角を算出するための回路および一連の共通した転流方程式でこの調整電気角を利用できる電流増幅器を有するコントローラーが含まれ、2つの巻線セットまたは3つの巻線セットのいずれか一方であるモーターにおいて、この一連の共通した転流方程式が互いに異なるトルクおよび能動的なセンタリングの力の両方を生成可能となっている。

さらに他の実施例において、基板処理装置には、ローター、および電流増幅器で駆動される巻線を有するモーターが含まれ、この電流増幅器は調整電気角を算出するための回路、一連の共通した転流方程式でこの調整電気角を利用できる増幅器を有し、2つの巻線セットまたは3つの巻線セットのいずれか一方であるモーターにおいて、この一連の共通した転流方程式が互いに異なるトルクおよび能動的なセンタリングの力の両方を生成可能となっている。

現在開示されている実施例の上述の側面およびその他の機能は、別添の書類に付随して理解され、以下の記述において説明されている。

開示された実施例を実践するのに適した例示的なモーターの説明図である。 図1の実施例の動作の例示的なフロー・チャートである。 直線的構成を有する例示的なモーターの実施例である。 約180度のオフセットで2つの巻線セットを有する、例示的なモーターの実施例である。 モーターの周囲に巻線セットが配分された例示的なモーターの実施例である。 巻線セットが多くの巻線サブセットの集合に分割されている例示的な実施例である。 3つの巻線セットを使用した例示的な実施例である。 4つの巻線セットを使用した例示的な実施例である。 開示された実施例について位置フィードバックを行うのに適したセンサー・システムの例示的な実施例である。 開示された実施例の機能を取り込んだ例示的な基板処理装置1000の平面図である。

図1は、本書で開示された実施例を実践するのに適した例示的なモーター100の説明図である。現在開示されている実施例は図面への参照とともに説明されるが、数多くの代替的な形態において実施されてもよいと理解されるべきである。また、要素または材料の何らかの適したサイズ、形状または種別も使用可能であると理解されるべきである。

モーター100には、ローターの形態におけるこの実施例において、作動コンポーネント110、および巻線セット115、120が含まれている。開示された実施例の目的について、作動コンポーネントという用語は、本書で説明されている巻線セットによって生成される力に応じて動作を行い、力を印加する機器が含まれると理解されるべきである。開示された実施例のローターおよびプラテンは、作動コンポーネントの例である。

図1に描かれている例示的なモーター100の実施例は、ロータリー構成を有するものとして示されているが、他の実施例では以下で説明されるとおり、直線的構成を有するものとしてもよい。ローターとも呼ばれる作動コンポーネント110は、何らかの適した構造を有していてもよい。巻線セット115、120には、1つまたは複数の巻線を含めてもよく、電流増幅器125によって駆動されるようにしてもよい。なお、この電流増幅器125は、この巻線セットを駆動するのに適したソフトウェア、ハードウェアまたはソフトウェアおよびハードウェアの組み合わせが含まれていてもよい。

図1Aは、図1の実施例の動作の例示的なフロー・チャートである。図1および1Aを参照した場合、ブロック10において、コントローラー12はモーター100（ブロック60）の1つまたは複数のセンサーまたはセンサー・システム105から作動コンポーネントの位置情報を受け取るよう動作していてもよい。このコントローラーはその後、この位置情報およびシステム・コントロールの法則から力およびトルク命令を決定してもよい。ブロック20において、このコントローラー112はその後、一連の指令された巻線の力を生成すべく、1つまたは複数の変形の力を印加してもよい。ブロック30において、この一連の命令された巻線の力はその後、以下で説明されるように、例えばIおよびΔなどの転送パラメーターを決定するために使用してもよい。このコントローラーはその後、電流増幅器125に対する転流パラメーターを提示してもよい。

また、この電流増幅器125には、巻線セットを駆動するためにプロセッサー127、転流機能130、および電流ループ機能135が含まれていてもよい。このプロセッサーは全般的に、転流および電流ループ機能の動作の制御および連携を行ってもよい。このプロセッサーは、ブロック40に示されているとおり転流機能130に対する転流パラメーターを提示してもよく、一連の転流方程式に応じて、各巻線セットの1つまたは複数の巻線について、指令された電流を決定してもよい。ブロック50において、電流ループ機能135はモーターの巻線115、120に対して実際の電流を供給してもよい。また、この電流ループ機能は、決定されたとおり巻線を通した電流を保持するために、フィードバックおよび駆動性能を提供してもよい。本書で開示されている各電流増幅器には、回路、ハードウェアまたはソフトウェアが、開示された実施例を対象とした機能および演算を実行するために必要となる何らかの組み合わせにおいて含まれる。

図2は直線的構成を有する他の例示的なモーターの実施例である。モーター200には、プラテンおよび巻線セット215、220の形態を有するこの実施例において、作動コンポーネント210が含まれている。図1の実施例に類似して、作動コンポーネント210は何らかの適した形態において構成されていてもよく、巻線セット215、220には1つまたは複数の巻線が含まれていてもよい。開示された実施例の目的において、ローターは軸方向に沿って制約されていてもよいと理解されるべきである。

個々の巻線セット215、220は適した方向になっていてもよいと理解されるべきである。電流増幅器225は巻線セット215、225を駆動してもよく、この巻線セットを駆動するのに適したソフトウェア、ハードウェアまたはソフトウェアおよびハードウェアのいずれかの組み合わせが含まれていてもよい。プロセッサー230、転流機能235、および電流ループ機能240は、図1の実施例に類似して、巻線セット215、225を駆動するために電流増幅器225によって使用されてもよい。また、このプロセッサー230、転流機能235、および電流ループ機能240には、位置情報を提供する1つまたは複数のセンサーまたはセンサー・システムからのフィードバックを受信するために回路が含まれていてもよい。

開示されている実施例は、セルフ・ベアリング・モーターの機能に影響を及ぼす、最小限の巻線セット数を有利に使用するセルフ・ベアリング・モーターを意図している。例えば、1つまたは複数の実施例は、セルフ・ベアリングに必要な力を生み出す際に、1つのモーターで2つの巻線セットのみを使用してもよい。この巻線には、開示された実施例での使用に適した、いずれの種別の巻線が含まれていてもよい。

開示された実施例は、ロータリーの実施例における作動コンポーネントまたはローターの回転の中心を能動的に制御するために、同じ巻線を使用して、実質的に独立したトルク力および半径方向力を生み出してもよい。直線的な実施例において、ステーターおよびプラテンの間のギャップに沿った方向の周囲でプラテンを能動的に制御するために、同じ巻線を使用して、動作および案内力の方向で実質的に独立した直線的な力を生み出してもよい。開示された実施例の目的において、動作方向の直線的な力およびトルクは、総称して駆動力と呼ばれる。開示された実施例の目的において、ロータリーの実施例におけるローターの回転の中心を能動的に制御するための半径方向力、およびステーターおよびプラテンの間のギャップに沿った案内力は総称して、向心力と呼ばれる。

開示されたモーターの実施例には、分割された巻線が含まれていてもよく、例えばローターまたはプラテンの所望の部分に沿って、巻線セットを1つまたは複数の巻線サブセットの集合として配分させてもよい。各巻線サブセットの集合には、1つまたは複数の巻線を含めてもよく、ロータリーの実施例については実質的に独立した半径方向力および接線力を同時に生み出すように、直線的な実施例については実質的に独立した推進力および案内力を生み出すように駆動されてもよい。少なくとも1つの実施例において、調整電気角は、巻線を励磁する際の一連の共通した転流方程式で算出および使用されてもよい。また他の転流の実施例を使用してもよい。上記で述べたとおり、この実施例の作動コンポーネント、例えば、ローター110およびプラテン210は、モーターの巻線セットわずか2つのみで能動的にセンタリングされてもよい。セルフ・ベアリング・モーターの追加的な実施例では、巻線および磁気ポールの新規性のある配置を使用してもよい。

セルフ・ベアリング・モーターの一部の実施例では、わずか2つの巻線セットおよびわずか2つの制御チャネルを使用してもよい。ローターといった形態における作動コンポーネントに対する接線および半径方向の両方に沿った力、またはプラテンといった形態における作動コンポーネントの動作および案内の方向に沿った力を提供する際に、1つまたは複数の転流機能を使用してもよい。ローレンツおよびマックスウェルといった種別の力を採用してもよい。駆動力および向心力を生成する際の効率を向上させる際に、最適化技法を適用してもよい。

位置およびギャップの両者のフィードバックを行うため、センサー・システムを含めてもよい。例えば、センサー・システムは第1および第2の軸に沿った同時位置測定を行うように構成されていてもよい。また、センサー・システムは、第1および第2の軸の測定と同時に、または個別に、第3の軸に沿った測定を行うことができるようになっていてもよい。1つまたは複数の実施例において、センサー・システムはすべての測定を個別に、同時に、または任意の組み合わせで行うようになっていてもよい。少なくとも1つの実施例において、1つの軸はモーターのローターまたはプラテンに対して接線方向に伸びていてもよい一方で、もう一方の軸はローターまたはプラテンの面に直交していてもよい。

さらなる実施例において、モーターの実施例の位置およびギャップのフィードバックは、限られた数のセンサーを使用することで得られる。少なくとも1つの実施例において、わずか2つのペアのセンサーのみを使用してもよく、この場合、複数個のセンサー装置の必要性がなくなる。各ペアの範囲内で、センサーは何らかの機械的角度または電気角の距離をおいて配置してもよい。最初のペアの対応するセンサーは、追加ペアにおける対応するセンサーから、何らかの機械的角度または電気角の距離をおいて配置してもよい。少なくとも1つの実施例において、開示されたモーターについてフィードバックを行うために、2つのペアのセンサーが使用される。

開示された実施例の用途には、適切なモーターの用途が含まれていてもよい。例えば、半導体処理におけるロボット工学などである。また開示されたセルフ・ベアリング・モーターは、通常のベアリングの代用として使用してもよい。例えば、セルフ・ベアリング・モーターは、ロボット・アームを制御する駆動シャフトによって有利に使用することもできる。コンタクト・ベアリングをなくすことで、粒子の発生を有利に減少させ、増幅器のチャネル数を減少させることで、ハードウェア実装のコスト節約となる。

図3、4、5、6および7は、本書で開示されたセルフ・ベアリング・ブラシレス・モーターの追加的な実施例を示している。簡潔にするため、モーター1つあたり1相のみ示されている。様々な伝導体における電流の向きは、点のある丸印は紙面から外に向かうもの、また×に丸印があるものは紙面に向かう方向として示されていると考えてもよい。各モーターには、永久磁石による作動コンポーネントが含まれていてもよく、例えば、N極およびS極と記載され交互に配置された一連のポールを有するローター310が可能であるが、適したローター構造であればいずれも使用可能である。

この例示的な実施例において、ステーターは「鉄心」のコア（例えば、強磁性体など適した材料から構成されたステーターの支持体）を有していてもよく、またはモーターは中核なしのステーターとなっていてもよい。図3、4、5、6および7に示されている実施例について、所望の駆動力トルク（T）およびX軸に沿った向心力（F_x）およびY軸に沿った向心力（F_y）の関係は、ローレンツ力を使用した上でのモーター配置について、またローレンツ力およびマックスウェル力の組み合わせを使用した上での配置について、本書において記載されている。この関係は、所望のトルクT、力F_xおよび力F_yを同時に生み出す各巻線セットについて適切な転流動作を決定する際に使用してもよい。

少なくとも1つの実施例において、この関係は、モーターにおいて独立したトルクT、半径方向力F_xおよびF_yを同時に生み出す各巻線セットについて、適切な相電流の増幅（I_j, j = A, B, C, …）および電気角オフセット（Δ_j, j = A, B, C, …）を決定する際に使用してもよい。相電流の増幅（I_j, j = A, B, C, …）および電気角オフセット（Δ_j, j = A, B, C, …）が決定したら、これらは所望のトルク（T）、またX軸に沿った所望の向心力（F_x）およびY軸に沿った所望の向心力（F_y）を生み出すための一連の共通した転流機能とともに使用してもよい。

実施例によっては、モーターは3相正弦波転流によって駆動されていてもよい。その他の実施例において、正弦波転流の代用手段として、巻線を通して同等の正弦波を生み出す際にY字構成の巻線を対象に、空間ベクトル変調を使用してもよい。

図3を参照すると、所望のトルク（T）および向心力F_x（X軸に沿ったもの）およびF_y（Y軸に沿ったもの）を対象とした例示的な関係は、2つの巻線セット、巻線セットAの315、巻線セットBの320についてローレンツ力を使用した、半径方向力F_rjおよび接線力F_tjおよび（j=A,B）の関数として、以下に示されている。

この関係、計算および結果として生じる転流スキームは例示的であり、開示された実施例においては、独立した駆動力および向心力を決定するにあたって、いずれの適した転流の解法を使用してもよいと理解されるべきである。2つの巻線セットが示されているが、モーターには開示された実施例に従って使用されるものに加えて、追加的な巻線または巻線セットが含まれていてもよいと理解されるべきである。また、本書に記載されている実施例の所望の独立した駆動力および向心力を生み出すためには、任意の個数の巻線セットを使用してもよいと理解されるべきである。巻線セットAの315およびBの320は約180度のオフセットで示されているが、他のオフセットを使用してもよいと理解されるべきである。

上記で示したとおり、巻線セットが配置されるステーターは、「鉄心」の支持体（例えば、コアのあるステーター）を有していてもよく、ステーターはコアなしでもよい。例示的な力関係は、図3の実施例についてはローレンツ力を使用して、以下のとおり表現でき、ここでRはローターの半径である。

力関係は3つの方程式および4つの未知数によって表現されることが理解される。例えば、以下のコスト関数の最小値を求めることによって、追加的な方程式も得られる。

上記で使用されたコスト関数は、便宜上、Y軸方向の力を2つの巻線セット間で等しく配分させ、異なる半径方向力が互いに干渉することを防いでいる例である点に留意すべきである。また、問題を解く際には、他のコスト関数を使用してもよい。例えば、巻数から得られる電流に基づいた他のコスト関数を使用してもよい。

上記のコスト機能の最小化によって、（1）から（3）の制約において最小の半径方向力が得られる：

およびについて（1）および（2）を解くと：

図3の実施例については、ローレンツ力を使用して以下の力／電流の関係を使用してもよい（3相巻線セットを想定）：

ここで、
I_A = 巻線Aの相電流の増幅（A）
I_B = 巻線Bの相電流の増幅（A）
Δ_A = 巻線セットAの電気角オフセット（rad）
Δ_B = 巻線セットBの電気角オフセット（rad）

（7）から（12）を使用すると：

開示された実施例の目的について、本書に記載されているすべてのアークタンジェント関数（atan）は、第4象限の逆正接関数（atan2）および対応する偏角として解釈してもよい。

以下の例示的なモーターの転流方程式を使用してもよい：

ここで、I_A、Δ_A、I_B、Δ_Bは、巻線セットAおよびBによって生み出される力ベクトルの大きさおよび向きであり、ここで：
j = 各巻線セットの個別の相。

この例においては、このとおり、電気角Θ_AおよびΘ_Bに加えて電気角オフセットΔ_AおよびΔ_Bを調整することで、一連の共通した、または一連の標準的なモーター転送方程式を使用して、所望のトルク（T）およびX軸に沿った能動的な向心力（F_x）およびY軸に沿ったもの（F_y）を生み出してもよく、この実施例においてはわずか2つの巻線セットのみがローレンツ力を生み出している。また、何らかの適切な転流実施例を使用した、他の転流スキームを採用してもよい。

この方法における一連の標準的な転流方程式を使用する適切な例示的な技法は、全体を参照して本明細書に組み込まれている、2007年6月27日に提出された『Commutation of An Electromagnetic Propulsion and Guidance System（電磁推進および誘導システムの転流）』という題名の米国特許出願の代理人整理番号390-012197-US（PAR）において認めることができる。

図3を再び参照すると、他の例示的な実施例に従ったモーターの配置では、ローレンツ力およびマックスウェル力の組み合わせを使用してもよい。所望のトルク（T）およびX軸に沿った向心力（F_x）およびY軸に沿ったもの（F_y）の半径方向力および接線力（Frj, Ftj, j = A, B）の関数としての関係は、方程式（1）から（3）と同じである。上記の実施例と同様に、この関係、計算および結果として生じる転流スキームは例示的であり、開示された実施例においては、いずれの適した転流の解法を使用してもよいと理解されるべきである。

図3の実施例について、ローレンツ力およびマックスウェル力を使用して、以下の力／電流の関係を使用してもよい。

このように導き出すと、F_y > 0およびF_y < 0といった2つの場合に分割することができる（図3に示された符号の付け方に関して）。これら2つの場合は例示的なものである。開示された実施例に従った接線力および半径方向力の両者を生み出すために単独の巻線セットをしようしながら、I_A、Δ_A、I_B、Δ_Bについて解法を決定する際に、他の技法および力配分を使用してもよいと理解されるべきである。

F_y > 0の場合には、

とおいて、例えば巻線セットBの320に付随したマックスウェル力を最小化し、F_yと干渉しないようにする。

F_y < 0の場合には、

とおいて、例えば巻線セットAの315に付随したマックスウェル力を最小化し、F_yと干渉しないようにする。

ゆえに、F_y > 0という例示的な場合：

また、F_y < 0という例示的な場合：

ここで、T、FxおよびFy の関数としてのa_j、b_jおよびc_j（j = A, B）は、以下の表1で定義される：

巻線セットAの315およびBの320を駆動する転流機能130で誘導されたI_A、Δ_A、I_B、Δ_Bを適用すると、例えば上記（17）および（18）を使用することで、一連の共通したモーター転流方程式を使用して、この実施例においてはローレンツ力およびマックスウェル力の両者を生み出す、わずか2つの巻線セットを使用した所望のトルク（T）およびX軸に沿った能動的な向心力（F_x）およびY軸に沿ったもの（F_y）を生み出すこともできる。

このように、上記の実施例に類似しているが、電気角Θ_AおよびΘ_Bに加えて電気角オフセットΔ_AおよびΔ_Bを調整することで、一連の共通した、または一連の標準的なモーター転送方程式を使用して、所望のトルク（T）およびX軸に沿った能動的な向心力（F_x）およびY軸に沿ったもの（F_y）を生み出してもよく、この実施例においてはわずか2つの巻線セットのみがローレンツ力およびマックスウェル力を生み出している。また、何らかの適切な転流実施例を使用した、他の転流スキームを使用してもよい。

図4は、モーター410の周囲の所望の位置に巻線セット415、420が配分した、例示的な実施例を示している。各巻線セット415、420は、任意の個数の巻線サブセットの集合に分割されてもよく、これは任意の個数の所望の場所において配分してもよい。この巻線サブセットの集合は、互いに、またはローター410に関して、いずれの所望の電気的または機械的なオフセットによってグループ化または配分されていてもよい。任意の個数の巻線セットおよび巻線サブセットおよびいずれの適した配分も使用できる。図4は、2つの巻線セット410、420を使用した例示的な実施例を示しており、各巻線セットはそれぞれ2つの巻線サブセット425、430および435、440として配置されている。各巻線セットのこの2つの巻線サブセットは、適した電気的および機械的オフセットによって互いに電気的な組み合わせおよび移動が行われている。

図5は、2つの巻線セットAの515およびBの520を使用した例示的な実施例を示しており、各巻線セットはそれぞれ2つの巻線サブセット525、530および535、540として配置されている。各巻線セットのこの2つの巻線サブセットは、約90度の電気角によって互いに電気的な組み合わせおよび移動が行われている。この結果、ペアにあるこの2つの巻線サブセットの一方が純粋な接線力を生み出すと、ペアにある他方の巻線サブセットは純粋な半径方向力を生み出し、この逆もまた真となる。示されている例示的な実施例において、個別の巻線セットのそれぞれの部分は約90度の角度において、幾何学的に配置してもよい。代替的な実施例において、1つの個別の巻線セットの複数の巻線部分間における幾何学的角度のオフセットおよび電気角のオフセットは互いに異なっていてもよい。この実施例において、巻線セットAの515には2つの巻線サブセットA₀ 530およびA₉₀ 525を有し、巻線セットBの520は2つの巻線サブセットB₀ 540およびB₉₀ 535を有している。この巻線セットAおよびBのそれぞれは、図1の電流増幅器125に類似した電流増幅器によって駆動してもよい。

図5の実施例の分割された巻線セット515、520について、所望のトルク（T）およびX軸に沿った向心力（F_x）およびY軸に沿ったもの（F_y）の例示的な関係は、ローレンツ力を使用すると以下に示されるとおりである。この関係、計算および結果として生じる転流スキームは例示的であり、開示された実施例においては、いずれの適した転流の解法を使用してもよいと理解されるべきである。2つの巻線セットが示されているが、任意の個数の巻線セットを使用してもよいと理解されるべきである。同様に、4つの巻線サブセットが示されているが、任意の個数の巻線サブセットを使用してもよいと理解されるべきである。さらに、巻線サブセット525、530、535、540は90度のオフセットで示されているが、他のオフセットを使用してもよいと理解されるべきである。

図5の実施例についての力の関係は、以下のように表すことができる：

各巻線セット内において、巻線サブセットは90度の電気角によってオフセットされているため、以下の方程式が成り立つ点に留意されたい。

図5の実施例について、ローレンツ力を使用して、以下の力／電流の関係を使用してもよい：

半径方向力および接線力に関して、I_A、Δ_A、I_B、Δ_Bの解を求めるためには、方程式の数よりも変数の方が多いため1つ方程式を追加する必要がある。この問題を解くためには数多くの方法があり、使用された設計基準に応じて異なる解が得られる。例として、以下のコスト関数を最小化することによって、この追加的な方程式が提案される。

方程式（33）から（45）によって、以下の解に到達することができる：

巻線サブセット525、530および巻線サブセット535、540を駆動する、例えば130（図1）のような転流機能で誘導されたI_A、Δ_A、I_B、Δ_Bを適用すると、例えば上記（17）および（18）を使用することで、一連の共通したモーター転流方程式を使用してこの実施例においてローレンツ力を生み出す、わずか2つの巻線セットで所望のトルク（T）およびX軸に沿った能動的な向心力（F_x）およびY軸に沿ったもの（F_y）を生み出すこともできる。

このように、上記の実施例に類似しているが、電気角Θ_AおよびΘ_Bに加えて電気角オフセットΔ_AおよびΔ_Bを調整することで、一連の共通した、または一連の標準的なモーター転送方程式を使用して、所望のトルク（T）およびX軸に沿った能動的な向心力（F_x）およびY軸に沿ったもの（F_y）を生み出してもよく、この実施例においてはわずか2つの巻線セットのみがローレンツ力およびマックスウェル力を生み出している。また、何らかの適切な転流実施例を使用した、他の転流スキームを採用してもよい。

図6は、3つの巻線セットAの615、Bの620およびCの625を使用した例示的な実施例を示しており、巻線セットは示されているとおり、A、BおよびCと記載されたローターの3つの部分を覆っている。任意の個数の部分を覆う任意の個数の巻線セットを含めてもよいと理解されるべきである。この巻線セットAの615、Bの620およびCの625のそれぞれは、電流増幅器630によって駆動してもよい。電流増幅器630には、この巻線セットを駆動するのに適したソフトウェア、ハードウェアまたはソフトウェアおよびハードウェアの組み合わせが含まれていてもよい。また、電流増幅器630には、所望の個数の巻線セットを駆動するために、プロセッサー635、転流機能640、および電流ループ機能645が含まれていてもよい。図1にある電流増幅器125に類似して、この転流機能640は一連の特定の機能に従って各巻線セットの巻線について電流を決定してもよく、一方でこの電流ループ機能645は決定されたとおり巻線を通した電流を保持するため、フィードバックおよび駆動能力を提供してもよい。また、このプロセッサー635、転流機能640、および電流ループ機能645には、位置情報を提供する1つまたは複数のセンサーまたはセンサー・システムからのフィードバックを受信するために回路が含まれていてもよい。

以前に記載したとおり、図6に示されている例示的な実施例におけるモーターは、ローレンツ力に基づいて動作するように構成してもよい。再び図6を参照すると、所望のトルク（T）およびX軸に沿った向心力（F_x）およびY軸に沿ったもの（F_y）の例示的な関係は、ローレンツ力を使用すると以下に示されるとおりに表すこともできる。この関係、計算および結果として生じる転流スキームは例示的であり、開示された実施例においては、いずれの適した転流の解法を使用してもよいと理解されるべきである。3つの巻線セットが示されているが、任意の個数の巻線セットを使用してもよいと理解されるべきである。 巻線セットAの615、Bの620およびCの625は約120度のオフセットでステーターの周囲で実質的に均等に配分されているものとして示されているが、他のオフセットを使用してもよいと理解されるべきである。他の代替的な実施例において、巻線セットは所望の軸の周りにおいておおむね対照的に、ただしステーターの周囲に関して不均等に配分される構成として配置されてもよい。

図6の実施例についての力の関係は、ローレンツ力を使用すると以下のように表すことができる：

ここで：

と仮定する。これは3つの巻線セット間でトルクを生み出す接線力を均等に配分するためである。均等な配分は例示的な解法であり、I_A、Δ_A、I_B、Δ_Bについて解法を決定する際に、他の技法および力配分を使用してもよいと理解されるべきである。上記の実施例において示されているとおりコスト関数を導入することで、他の力配分を使用してもよい。例えば、巻数から得られる電流に基づいたコスト関数を使用してもよい。
（54）、（55）、（56）および（57）を使用すると：

図1の実施例と類似して、図6のこの実施例については2つの方程式および3つの未知数がある。ゆえに、もう1つの方程式が必要とされる。この追加的な方程式は、以下の例示的なコスト関数を最小化することによって得ることもできる。以前述べたとおり、他のコスト関数および力配分を使用してもよい。

これによって、以下のとおり最適化された解が得られる：

図6の実施例について、ローレンツ力を使用して、以下の力／電流の関係を使用してもよい：

この結果：

ここでjは各巻線セットを表し、そして：

上記の実施例に類似して、ローレンツ力を生み出す3つの巻線セット615、620、625を使用して、所望のトルクTおよび向心力F_xおよびF_yを実現するために、巻線セットA、BおよびCに適用可能な、例えば（17）の形態における転流方程式を使用して、転流機能640においてI_jおよびΔ_j（ここでj=A, B, C）を適用してもよい。

上記の実施例と同様に、一連の共通したモーター転流方程式を使用して、所望のトルクおよび向心力を得るために、電気角オフセットΔ_j（ここでj=A, B, C）を使用して電気角を調整してもよい。また、何らかの適切な転流実施例を使用した、他の転流スキームを採用してもよい。

引き続き図6を再び参照すると、他の実施例におけるモーターは、ローレンツ力およびマックスウェル力の組み合わせによって動作するよう構成されていてもよい。所望のトルク（T）およびX軸に沿った向心力（F_x）およびY軸に沿ったもの（F_y）の半径方向力および接線力（Frj, Ftj, j = A, B）の関数としての例示的な関係は、上記で開示されたローレンツ力およびマックスウェル力の組み合わせを使用して、図3の実施例と類似していてもよい。

この実施例において、図6のモーターについて定義された3つの部分A、BおよびCに対する所望の向心力ベクトル（F_x, F_y）の位置に基づいて、解を取得してもよい。例えば、各部分は120度であってもよく、3つの解は各部分について1つ求めてもよい。

図6の実施例について、ローレンツ力およびマックスウェル力を使用して、以下の力／電流の関係を使用してもよい。

図6の実施例についてローレンツ力およびマックスウェル力を使用した例としての解は以下の表2に示されており、ここで

および

（j=A,B）である：

この実施例についての転流機能は、上記で説明した実施例と類似した方法で導き出してもよい。例えば、上記の実施例と同様に、一連の共通したモーター転流方程式を使用して、例としては巻線セットA、BおよびCに適用可能な（17）の形態における転流方程式を使用したりなどして、所望の力を得るために、電気角オフセットΔ_j（ここでj=A, B, C）を使用して電気角を調整してもよい。また、何らかの適切な転流実施例を使用した、他の転流スキームを採用してもよい。

図7は、4つの巻線セットAの715、Bの720、Cの725およびDの730を使用した実施例を示しており、巻線セットはA、B、CおよびDと表記され示されているとおりローターの4つの部分を覆っている。巻線セットAの715、Bの720、Cの725およびDの730のそれぞれは、4つの巻線セットを駆動することのできる電流増幅器735によって駆動してもよい（ステーターの周囲にそって均等に配分されているように示されているが、代替的な実施例において巻線セットはその他任意の所望の形態において配置されていてもよい）。電流増幅器735には、この巻線セットを駆動するのに適したソフトウェア、ハードウェアまたはソフトウェアおよびハードウェアの組み合わせが含まれていてもよい。また、電流増幅器735には、4つの巻線セットを駆動するのに適したプロセッサー740、転流機能745、および電流ループ機能750が含まれていてもよい。電流増幅器125に類似して、転流機能745は、一連の指定された機能に従って、各巻線セットの巻線について電流を決定してもよい一方、電流ループ機能750は決定された巻線を通した電流を保持するためフィードバックおよび駆動性能を提供してもよい。また、このプロセッサー740、転流機能745、および電流ループ機能750には、位置情報を提供する1つまたは複数のセンサーまたはセンサー・システムからのフィードバックを受信するために回路が含まれていてもよい。

図7に示された例示的な実施例において、モーターはローレンツ力に基づいて動作するよう構成されていてもよい。図7の実施例における、ローレンツ力を使用した、所望のトルク（T）およびX軸に沿った向心力（F_x）およびY軸に沿ったもの（F_y）の半径方向力および接線力（Frj, Ftj, j = A, B）の関数としての例示的な関係は、以下のとおり示される。任意の他の関係、計算方法、および結果として生じる転流スキームを使用してもよい。

ここで：

と仮定する。これは4つの巻線セット間でトルクを生み出す接線力を均等に配分するためである。均等な配分は例示的な解法であり、I_jおよびΔ_j（j=A, B, C, D）について解法を決定する際に、他の技法および力配分を使用してもよいと理解されるべきである。上記の実施例において示されているコスト関数または他の例示的なコスト関数を導入することで、他の力配分を使用してもよい。他の例示的なコスト関数は巻線を通した電流に基づいていてもよい。

ゆえに：

ここで：

と仮定する。これは反対側の巻線の間に向心力を均等に配分するためである。上記で述べたとおり、この均等な配分は例示的な解法であり、他の技法および力配分を使用してもよいと理解されるべきである。

図7のこの実施例について、ローレンツ力を使用して、以下の力／電流の関係を使用してもよい。

この結果：

各巻線セットjについて、j= A 715, B 720, C 725, および D 730であり、ここで

および

。

ローレンツ力を生み出す4つの巻線セット715、720、725および430を使用して、所望のトルクTおよび向心力F_x、F_yを実現するために、転流機能745においてI_jおよびΔ_j（ここでj=A, B, C, D）を適用してもよい。

上記の実施例と同様に、一連の共通したモーター転流方程式を使用して、所望のトルクおよび向心力を得るために、電気角オフセットΔ_j（j=A, B, C, D）を使用して電気角を調整してもよい。このように、分割された巻線A、B、C、Dを駆動して、一連の共通したモーター転流方程式において調整された電気角を使用して、モーターのローターの駆動およびセンタリングを行うために独立したトルクおよび向心力を同時に生み出してもよい。さらに、任意のその他の適切な転流動作を使用してもよい。

図7を再び参照すると、他の実施例におけるモーターは、ローレンツ力およびマックスウェル力の組み合わせを使用してもよい。所望のトルク（T）およびX軸に沿った向心力（F_x）およびY軸に沿ったもの（F_y）の半径方向力および接線力（Frj および Ftj, j = A, B, C, D）の関数としての関係は、方程式（75）から（81）と同じである。上記の実施例に類似して、ローレンツ力およびマックスウェル力を使用し、図7の実施例について定義された4つの部分に対する所望の向心力ベクトル（F_x, F_y）の位置に基づいて、解を取得してもよい。この実施例において、各部分は90度であってもよく、4つの解は各部分について1つ求めてもよい。

図7の実施例について、ローレンツ力およびマックスウェル力を使用して、以下の力／電流の関係を使用してもよい。

図7の実施例についてローレンツ力およびマックスウェル力を使用した例としての解は以下の表3に示されており、ここで表3において

および

（j=A,B）である：

この実施例についての転流機能は、上記で説明した実施例と類似した方法で導き出してもよい。例えば、上記の実施例と同様に、巻線セットA、B、CおよびDに適用可能な（17）の形態における転流方程式など、一連の共通したモーター転流方程式を使用して、所望の力を得るために、電気角オフセットΔ_j（ここでj=A, B, C, D）を使用して電気角を調整してもよい。また、何らかの適切な転流実施例を使用した、他の転流スキームを採用してもよい。

上記の実施例と同様に、一連の共通したモーター転流方程式を使用して、所望の力を得るために、電気角オフセットΔ_j（j=A, B, C, D）を使用して電気角を調整してもよい。このように、分割された巻線A、B、C、Dを駆動して、一連の共通したモーター転流方程式において調整された電気角を使用して、モーターのローターのトルク印加および能動的なセンタリングを行うために独立したトルクおよび向心力を同時に生み出してもよい。

図8は、開示された実施例について位置フィードバックを行うのに適したセンサー・システムの例示的な実施例である。このセンサー・システムには、ペアごとに配置された複数のセンサーが含まれていてもよい。各センサー・ペアは、他のペアから機械的角度または電気角の距離をおいて配置されてもよい。最初のペアの対応するセンサーは、追加ペアにおける対応するセンサーから、何らかの機械的角度または電気角の距離をおいて配置してもよい。

図8の例示的な実施例において、ホール効果センサーの2つのペア、810、815は上記の実施例についてローターの位置を決定するためのフィードバックを行ってもよい。ホール効果センサーの最初のペア810には、ホールA₁およびホールAのセンサーが含まれていてもよい一方、ホール効果の2つ目のペア815にはホールB₁およびホールB₂のセンサーを含まれていてもよい。この実施例において、最初のセンサー・ペア810は2つ目のセンサー・ペア815から90度の機械的角度のオフセットにおいて配置されている。また各センサーは、そのペアの他方から電気角90度のオフセットをおいて配置されてもよい。たとえば、センサー・ホールA₁は、センサー・ホールB₁から電気角90度のオフセットとなっていてもよく、センサー・ホールA₂はセンサー・ホールB₂から電気角90度のオフセットとなっていてもよい。各センサー、ホールA₁、ホールA₂、ホールB₁、およびホールB₂は、位置のフィードバックを行うため適切な電流増幅器125、225、630、735に接続されていてもよい。

図8の例示的な実施例において、センサー・ホールA₁およびホールA₂は互いに電気角90度の距離をおいて配置されており、ローターの回転に応じて、移送された位置に依存した正弦波信号が生み出される。ローター110の電気的位置は以下のとおり算出してもよい：

ここで、A₁およびA₂はそれぞれセンサー・ホールA₁およびホールA₂からの信号である。

X軸およびY軸方向のローターの変移は両セットのセンサーを使用して、以下のように算出してもよい：

ここでA₁およびA₂はそれぞれセンサー・ホールA₁およびホールA₂からの信号であり、またB₁およびB₂はそれぞれセンサー・ホールB₁およびホールB₂からの信号であり、また定数
およびは例えば、既知のギャップ基準に対して実験的に決定してもよい。

ゆえに、この実施例において、ホール効果センサーのわずか2つのペアのみが、開示された実施例について必要な位置のフィードバックを行う。ローターの交互に配置されたポールは、ローターの回転に応じて各センサーからの正弦波の出力を生み出してもよい。このようにセンサーの各ペア810、815は移相された正弦波出力が生み出され、ここからローターの位置を決定してもよい。上記で示されているとおり、例えばセンサー・ホールA₁およびホールA₂といった2つの信号の比のアークタンジェントによって決定される角度を算出してもよい。さらに、X軸およびY軸に沿ったギャップは、例えば各センサー・ペアが出力した2つのセンサー信号の2乗和の4乗根で対応する定数を割ることで決定してもよい。

図9は、開示された実施例の機能を取り込んだ例示的な基板処理装置1000の平面図である。基板処理装置1001は一般的に、大気にさらされている大気部1050と、真空チャンバーとして備え付けられた隣接する真空部1100を有する。大気部1050は、1つまたは複数の基板保持カセット1150および1つの大気基板搬送装置1200を有していてもよい。真空部1100は、1つまたは複数の処理モジュール1250および1つの真空基板搬送装置1300を有していてもよい。図9に示された実施例は、大気部1050および真空部1100の間において、真空部1100にある可能性のある真空状態を破壊することなく基板が通過できるように、荷重ロック1350、1400を有していてもよい。

また、基板処理装置1000には、基板処理装置1000の動作を制御するコントローラー1700が含まれている。コントローラー1700には、プロセッサー1730およびメモリー1780が含まれていてもよい。コントローラー1700には、リンク1830を通して基板処理システム1000に接続されていてもよい。開示された実施例の目的について、基板は例えば、半導体ウェハー（例：200mmまたは300mmウェハー）、フラット・パネル・ディスプレイ基板、基板処理装置1000による処理に適した任意のその他の種別の基板、ブランク基板、または一定の寸法または特定の質量など、基板に類似した特性を有する物品であってもよい。

大気基板搬送装置1200には、1つまたは複数のセルフ・ベアリング・モーター、例えば開示された実施例に従った1600が含まれていてもよい。セルフ・ベアリング・モーター1600は、セルフ・ベアリング・モーター機能に影響を及ぼす最小限の巻線セット数を有利に使用してもよく、開示された実施例に従って実質的に独立した駆動力および向心力を得るために、この同じ巻線を使用してもよい。セルフ・ベアリング・モーター1600は、上記で説明された電流増幅器に類似した電流増幅器1250によって駆動されてもよい。真空基板搬送装置1300には、開示された実施例に従って1つまたは複数のセルフ・ベアリング・モーター1900が含まれていてもよい。セルフ・ベアリング・モーター1900は、上記で説明された電流増幅器に類似した1つまたは複数の電流増幅器によって駆動されてもよい。基板処理装置1000には、適切な場合には本書で開示されているその他のセルフ・ベアリング・モーターが含まれていてもよい。

まとめると、開示されている実施例は、セルフ・ベアリング・モーターの機能に影響を及ぼす、最小限の巻線セット数を有利に使用するセルフ・ベアリング・モーターを意図している。巻線セットの個数を削減させることは、例えば、独立した巻線を対象とした関連する複雑およびコストの高い制御システムおよび電子部品もまた削減されるため、有利となる。少なくとも1つの実施例においては、セルフ・ベアリング・モーター機能を果たすために、モーターのわずか2つの巻線セットのみを使用してもよい。開示された例示的なロータリーの実施例において、ローターの回転の中心を能動的に制御するために、同じ巻線を使用して、実質的に独立した駆動力および向心力を生み出してもよい。開示された例示的な直線的な実施例において、プラテンを制御するために、同じ巻線を使用して、実質的に独立した推進力および案内力を生み出してもよい。開示されたモーターの実施例には、分割された巻線が含まれていてもよく、例えばローターまたはプラテンの所望の部分に沿って、巻線セットを配分させ、1つまたは複数の巻線サブセットを有する巻線セットを形成するよう分割してもよい。さらに、位置およびギャップの両者のフィードバックを行うため、例示的なセンサー・システムを含めてもよい。例えば、センサー・システムは第1および第2の軸に沿った同時位置測定を行うように構成されていてもよい。また、センサー・システムは、第1および第2の軸の測定と同時に、または個別に、第3の軸に沿った測定を行うことができるようになっていてもよい。

上述の説明は、現在の実施例を例証するものにすぎないと理解されるべきである。様々な代用手段及び変形が、当業者によって本発明から逸脱することなく考案され得る。従って、本発明は添付の特許請求の範囲中に入る、すべてのそのような代用手段、変形、及び派生物の包含を意図するものである。

Claims (57)

1. モーターを転流する方法であって、
   前記モーターのステーターおよび前記モーターの作動コンポーネントを機能的に配置するステップと、
   前記作動コンポーネントに対して少なくとも２つの互いに独立の巻線セットを配置するステップと、
   前記少なくとも２つの巻線セットを制御し、前記少なくとも２つの巻線セットのうちの２つのみによって、前記作動コンポーネントの駆動力および前記作動コンポーネントのセンタリング力を互いに独立に制御するステップと、を含み、
   前記２つのみの巻線セットにおける個々の巻線セットの各々は、前記作動コンポーネントの駆動力および前記作動コンポーネントのセンタリング力の両方を生成することを特徴とする方法。
2. 前記作動コンポーネントに対して少なくとも３つの互いに独立の巻線セットを配置するステップと、
   前記少なくとも３つの巻線セットを制御し、前記少なくとも３つの巻線セットのうちの２つのみによって、前記作動コンポーネントの駆動および前記作動コンポーネントのセンタリングの両方を独立に行うステップと、を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記作動コンポーネントに対して少なくとも４つの互いに独立の巻線セットを配置するステップと、
   前記少なくとも４つの巻線セットを制御し、前記少なくとも４つの巻線セットのうちの２つのみによって、前記作動コンポーネントの駆動および前記作動コンポーネントのセンタリングの両方を独立に行うステップと、を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 前記少なくとも２つの互いに独立の巻線セットのそれぞれを巻線サブセットのペアとして配置するステップと、
   巻線サブセットの各ペアにおいて巻線サブセットを互いにオフセットすることで、前記作動コンポーネント上で前記ペアの一方の巻線サブセットが半径方向力を生み出し、もう一方の巻線サブセットが接線力を生み出すようにするステップと、を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. 前記巻線サブセットのペアの各々において、前記巻線サブセットを９０度の電気角で互いにオフセットするステップを含むことを特徴とする請求項４に記載の方法。
6. モーターを転流するための装置であって、
   前記モーターの作動コンポーネントに対して配置された少なくとも２つの互いに独立の巻線セットと、
   前記少なくとも２つの巻線セットを独立して制御可能な転流回路と、を備え、
   前記作動コンポーネントの駆動力および前記作動コンポーネントのセンタリング力は、前記少なくとも２つの巻線セットのうちの２つのみによって互いに独立に制御され、
   前記２つのみの巻線セットにおける個々の巻線セットの各々は、前記作動コンポーネントの駆動力および前記作動コンポーネントのセンタリング力の両方を生成することを特徴とする装置。
7. 前記作動コンポーネントに対して配置された少なくとも３つの互いに独立の巻線セットと、
   前記少なくとも３つの巻線セットを独立して制御可能な転流回路と、を更に備え、
   前記作動コンポーネントの駆動およびセンタリングは、前記少なくとも３つの巻線セットのうちの２つのみによって独立に行われることを特徴とする請求項６に記載の装置。
8. 前記作動コンポーネントに対して配置された少なくとも４つの互いに独立の巻線セットと、
   前記少なくとも４つの巻線セットを独立して制御可能な転流回路と、を更に備え、
   前記作動コンポーネントの駆動およびセンタリングは、前記少なくとも４つの巻線セットのうちの２つのみによって独立に行われることを特徴とする請求項６に記載の装置。
9. 前記少なくとも２つの互いに独立の巻線セットの各々は巻線サブセットのペアを含み、
   前記巻線サブセットのペアにおける巻線サブセットは、一方の前記巻線サブセットが半径方向力を生み出し、もう一方の前記巻線サブセットが接線力を生み出すように、互いにオフセットされていることを特徴とする請求項６に記載の装置。
10. 前記巻線サブセットのペアにおける前記巻線サブセットは９０度の電気角で互いにオフセットされていることを特徴とする請求項９に記載の装置。
11. モーターであって、
    独立して制御される少なくとも２つの互いに独立の巻線セットを有するステーターと、
    前記ステーターと機能的に配置された作動コンポーネントと、
    前記少なくとも２つの互いに独立の巻線セットに通信接続されたコントローラーと、を備え、
    前記コントローラーは、前記少なくとも２つの巻線セットを制御して、前記作動コンポーネントの駆動力および前記作動コンポーネントのセンタリング力を互いに独立に制御し、
    前記少なくとも２つの巻線セットは前記作動コンポーネントに対して配置されており、
    前記コントローラーは前記少なくとも２つの巻線セットを制御するようにプログラミングされており、
    前記作動コンポーネントの駆動力および前記作動コンポーネントのセンタリング力は、前記少なくとも２つの巻線セットのうちの２つのみによって互いに独立して制御され、
    前記２つのみの巻線セットにおける個々の巻線セットの各々は、前記作動コンポーネントの駆動力および前記作動コンポーネントのセンタリング力の両方を生成することを特徴とするモーター。
12. 前記ステーターは、独立して制御される少なくとも３つの互いに独立の巻線セットを有しており、
    前記コントローラーは前記少なくとも３つの巻線セットに通信接続されており、
    前記少なくとも３つの巻線セットは、前記作動コンポーネントに対して配置されおり、
    前記コントローラーは、前記少なくとも３つの巻線セットを制御するようにプログラミングされていて、前記少なくとも３つの巻線セットのうちの２つのみによって、前記作動コンポーネントの駆動およびセンタリングの両方が独立に行われることを特徴とする請求項１１に記載のモーター。
13. 前記ステーターは、独立して制御される少なくとも４つの互いに独立の巻線セットを有しており、
    前記コントローラーは前記少なくとも４つの巻線セットに通信接続されており、
    前記少なくとも４つの巻線セットは前記作動コンポーネントに対して配置されており、
    前記コントローラーは、前記少なくとも４つの巻線セットを制御するようプログラミングされていて、前記少なくとも４つの巻線セットのうちの２つのみによって、前記作動コンポーネントの駆動およびセンタリングの両方が独立に行われることを特徴とする請求項１１に記載のモーター。
14. 前記独立して制御される少なくとも２つの互いに独立の巻線セットの各々は巻線サブセットのペアを含み、
    前記巻線サブセットのペアにおける巻線サブセットは、一方の前記巻線サブセットが半径方向力を生み出し、もう一方の前記巻線サブセットが接線力を生み出すように、互いにオフセットされていることを特徴とする請求項１１に記載のモーター。
15. 前記巻線サブセットのペアにおける前記巻線サブセットは９０度の電気角で互いにオフセットされていることを特徴とする請求項１４に記載のモーター。
16. 基板処理装置であって、
    モーターを含み、
    前記モーターは、
    独立して制御される少なくとも２つの互いに独立の巻線セットを有するステーターと、
    前記ステーターと機能的に配置された作動コンポーネントと、
    前記少なくとも２つの巻線セットに通信接続されたコントローラーと、を備え、
    前記コントローラーは、前記少なくとも２つの巻線セットを制御して、前記作動コンポーネントの駆動力および前記作動コンポーネントのセンタリング力を互いに独立に制御し、
    前記少なくとも２つの巻線セットは、前記作動コンポーネントに対して配置されており、
    前記コントローラーは、前記少なくとも２つの巻線セットを制御するようにプログラミングされており、
    前記作動コンポーネントの駆動力および前記作動コンポーネントのセンタリング力は、前記少なくとも２つの巻線セットのうちの２つのみによって互いに独立に制御され、
    前記２つのみの巻線セットにおける個々の巻線セットの各々は、前記作動コンポーネントの駆動力および前記作動コンポーネントのセンタリング力の両方を生成することを特徴とする基板処理装置。
17. 前記ステーターは、独立して制御される少なくとも３つの互いに独立の巻線セットを有しており、
    前記コントローラーは前記少なくとも３つの巻線セットに通信接続されており、
    前記少なくとも３つの巻線セットは、前記作動コンポーネントに対して配置されおり、
    前記コントローラーは、前記少なくとも３つの巻線セットを制御するようにプログラミングされていて、前記少なくとも３つの巻線セットのうちの２つのみによって、前記作動コンポーネントの駆動およびセンタリングの両方が独立に行われることを特徴とする請求項１６に記載の基板処理装置。
18. 前記ステーターは、独立して制御される少なくとも４つの互いに独立の巻線セットを有しており、
    前記コントローラーは前記少なくとも４つの巻線セットに通信接続されており、
    前記少なくとも４つの巻線セットは前記作動コンポーネントに対して配置されており、
    前記コントローラーは、前記少なくとも４つの巻線セットを制御するようプログラミングされていて、前記少なくとも４つの巻線セットのうちの２つのみによって、前記作動コンポーネントの駆動およびセンタリングの両方が独立に行われることを特徴とする請求項１６に記載の基板処理装置。
19. 前記独立して制御される少なくとも２つの互いに独立の巻線セットの各々は巻線サブセットのペアを含み、
    前記巻線サブセットのペアにおける巻線サブセットは、一方の前記巻線サブセットが半径方向力を生み出し、もう一方の前記巻線サブセットが接線力を生み出すように、互いにオフセットされていることを特徴とする請求項１６に記載の基板処理装置。
20. 前記巻線サブセットのペアにおける前記巻線サブセットは９０度の電気角で互いにオフセットされていることを特徴とする請求項１９に記載の基板処理装置。
21. モーターを転流させる方法であって、
    前記モーターのローターに対して少なくとも２つの互いに独立の巻線セットを配置するステップと、
    一連の共通した転流方程式で少なくとも１次元の力を生成する電気角オフセット量を算出するステップと、
    前記一連の共通した転流方程式にて前記電気角オフセット量を電気角に適用するステップと、を含み、
    前記電気角オフセット量は、前記電気角と組み合わせて、前記モーターの前記ローターの独立したトルク印加及び独立したセンタリングを動作させ、前記ローターは前記少なくとも２つの互いに独立の巻線セットのうちの２つのみによって能動的にセンタリングを行い、
    前記２つのみの巻線セットにおける個々の巻線セットの各々は、作動コンポーネントの駆動力および前記作動コンポーネントのセンタリング力の両方を生成することを特徴とする方法。
22. 前記一連の共通した転流方程式にて前記電気角オフセット量を巻線の相電流と組み合わせて使用するステップを更に含むことを特徴とする請求項２１に記載の方法。
23. 前記ローターに対して少なくとも３つの互いに独立の巻線セットを配置するステップと、
    前記一連の共通した転流方程式にて前記電気角オフセット量を前記電気角に適用して、前記モーターの前記ローターの独立したトルク印加及び独立したセンタリングを行うステップと、を更に含み、
    前記ローターは、前記少なくとも３つの互いに独立の巻線セットのうちの２つのみによって能動的にセンタリングを行うことを特徴とする請求項２１に記載の方法。
24. 前記ローターに対して少なくとも４つの互いに独立の巻線セットを配置するステップと、
    前記一連の共通した転流方程式にて前記電気角オフセット量を前記電気角に適用して、前記モーターの前記ローターの独立したトルク印加及び独立したセンタリングを行うステップと、を更に含み、
    前記ローターは、前記少なくとも４つの互いに独立の巻線セットのうちの２つのみによって能動的にセンタリングを行うことを特徴とする請求項２１に記載の方法。
25. 前記一連の共通した転流方程式にて前記電気角オフセット量を前記電気角に適用して、ローレンツ力を使用して前記モーターの前記ローターの独立したトルク印加及び独立したセンタリングを行うステップを更に含むことを特徴とする請求項２１に記載の方法。
26. 前記一連の共通した転流方程式にて前記電気角オフセット量を前記電気角に適用して、マックスウェル力を使用して前記モーターの前記ローターの独立したトルク印加及び独立したセンタリングを行うステップを更に含むことを特徴とする請求項２１に記載の方法。
27. 前記一連の共通した転流方程式にて前記電気角オフセット量を前記電気角に適用して、ローレンツ力およびマックスウェル力の組み合わせを使用して前記モーターの前記ローターの独立したトルク印加及び独立したセンタリングを行うステップを更に含むことを特徴とする請求項２１に記載の方法。
28. モーターを転流させる方法であって、
    前記モーターのローターに対して少なくとも２つの互いに独立の巻線セットを配置するステップと、
    前記モーターを転流する転流方程式で少なくとも１次元の力を生成する電気角オフセット量を算出するステップと、
    前記一連の共通した転流方程式にて前記電気角オフセット量を電気角に適用するステップと、を含み、
    前記電気角オフセット量は、前記電気角と組み合わせて、前記モーターの前記ローターの独立したトルク印加及び独立したセンタリングを動作させ、前記ローターは前記少なくとも２つの互いに独立の巻線セットのうちの２つのみによって能動的にセンタリングを行い、
    前記２つのみの巻線セットにおける個々の巻線セットの各々は、作動コンポーネントの駆動力および前記作動コンポーネントのセンタリング力の両方を生成することを特徴とする方法。
29. 前記ローターに対して少なくとも３つの互いに独立の巻線セットを配置するステップと、
    前記転流方程式にて前記電気角オフセット量を前記電気角に適用して、前記モーターの前記ローターの独立したトルク印加及び独立したセンタリングを行うステップと、を更に含み、
    前記ローターは、前記少なくとも３つの互いに独立の巻線セットのうちの２つのみによって能動的にセンタリングを行うことを特徴とする請求項２８に記載の方法。
30. 前記ローターに対して少なくとも４つの互いに独立の巻線セットを配置するステップと、
    前記転流方程式にて前記電気角オフセット量を前記電気角に適用して、前記モーターの前記ローターの独立したトルク印加及び独立したセンタリングを行うステップと、を更に含み、
    前記ローターは、前記少なくとも４つの互いに独立の巻線セットのうちの２つのみによって能動的にセンタリングを行うことを特徴とする請求項２８に記載の方法。
31. 前記モーターにおける独立したトルクおよび独立した能動的なセンタリング力がローレンツ力を含むように、前記電気角オフセット量を電気角に適用するステップを更に含むことを特徴とする請求項２８に記載の方法。
32. 前記モーターにおける独立したトルクおよび独立した能動的なセンタリング力がマックスウェル力を含むように、前記電気角オフセット量を電気角に適用するステップを更に含むことを特徴とする請求項２８に記載の方法。
33. 前記モーターにおける独立したトルクおよび独立した能動的なセンタリング力がローレンツ力およびマックスウェル力の組み合わせを含むように、前記電気角オフセット量を電気角に適用するステップを更に含むことを特徴とする請求項２８に記載の方法。
34. モーターを転流させるための装置であって、
    一連の共通した転流方程式で少なくとも１次元の力を生成する電気角オフセット量を算出するための回路と、
    前記一連の共通した転流方程式にて前記電気角オフセット量を電気角に適用するように動作する電流増幅器と、を備え、
    前記電気角オフセット量は、前記電気角と組み合わせて、前記一連の共通した転流方程式に、少なくとも２つの巻線セットを有するモーター及び少なくとも３つの巻線セットを有するモーターにおいてその２つの巻線セットのみを用いて能動的なセンタリング力を独立して生成させ、
    前記２つのみの巻線セットにおける個々の巻線セットの各々は、作動コンポーネントの駆動力および前記作動コンポーネントのセンタリング力の両方を生成することを特徴とする装置。
35. 前記一連の共通した転流方程式において、前記電気角オフセット量を巻線の相電流と組み合わせて使用するための回路を更に備えたことを特徴とする請求項３４に記載の装置。
36. 前記電流増幅器は、前記一連の共通した転流方程式で前記電気角オフセット量を前記電気角に適用するように動作し、
    前記一連の共通した転流方程式は前記２つのみの巻線セットの個々の巻線セットを制御するように動作し、前記個々の巻線セットの各々は、少なくとも４つの巻線セットを有するモーターにおいて、独立したトルクおよび独立した能動的なセンタリング力の両方を生成するように動作することを特徴とする請求項３４に記載の装置。
37. 前記モーターにおける独立したトルクおよび独立した能動的なセンタリング力がローレンツ力を含むように、前記電流増幅器は前記一連の共通した転流方程式において前記電気角オフセット量を電気角に適用するように動作することを特徴とする請求項３４に記載の装置。
38. 前記モーターにおける独立したトルクおよび独立した能動的なセンタリング力がマックスウェル力を含むように、前記電流増幅器は前記一連の共通した転流方程式において前記電気角オフセット量を電気角に適用するように動作することを特徴とする請求項３４に記載の装置。
39. 前記モーターにおける独立したトルクおよび独立した能動的なセンタリング力がローレンツ力およびマックスウェル力の組み合わせを含むように、前記電流増幅器は前記一連の共通した転流方程式において前記電気角オフセット量を電気角に適用するように動作することを特徴とする請求項３４に記載の装置。
40. モーターであって、
    ローターと、電流増幅器で駆動する巻線と、を備え、
    前記電流増幅器は、一連の共通した転流方程式で少なくとも１次元の力を生成する電気角オフセット量を算出するための回路と、前記一連の共通した転流方程式にて前記電気角オフセット量を電気角に適用するように動作する増幅器と、を有し、
    前記電気角オフセット量は、前記電気角と組み合わせて、前記一連の共通した転流方程式に、２つのみの巻線セットを使用して、モーターにおいて、互いに異なる独立したトルクを生成させ、かつ互いに異なる独立した能動的なセンタリング力を生成させ、
    前記２つのみの巻線セットにおける個々の巻線セットの各々は、作動コンポーネントの駆動力および前記作動コンポーネントのセンタリング力の両方を生成し、
    前記モーターは、２つの巻線セットのモーターまたは３つの巻線セットのモーターの少なくとも一方であることを特徴とするモーター。
41. 前記電流増幅器は、前記一連の共通した転流方程式において、前記電気角オフセット量を巻線の相電流と組み合わせて使用するための回路を含むことを特徴とする請求項４０に記載のモーター。
42. 前記増幅器は、前記一連の共通した転流方程式において前記電気角オフセット量を前記電気角に適用するように動作し、
    前記一連の共通した転流方程式は前記２つのみの巻線セットにおける個々の巻線セットの各々を制御することが可能であり、前記個々の巻線セットの各々は、前記モーターにおける互いに異なる独立したトルク及び互いに異なる独立した能動的なセンタリング力の両方を生成し、前記モーターは少なくとも４つの巻線セットのモーターであることを特徴とする請求項４０に記載のモーター。
43. 前記モーターにおける独立したトルクおよび独立した能動的なセンタリング力がローレンツ力を含むように、前記増幅器は前記一連の共通した転流方程式において前記電気角オフセット量を電気角に適用するように動作することを特徴とする請求項４０に記載のモーター。
44. 前記モーターにおける独立したトルクおよび独立した能動的なセンタリング力がマックスウェル力を含むように、前記増幅器は前記一連の共通した転流方程式において前記電気角オフセット量を電気角に適用するように動作することを特徴とする請求項４０に記載のモーター。
45. 前記モーターにおける独立したトルクおよび独立した能動的なセンタリング力がローレンツ力およびマックスウェル力の組み合わせを含むように、前記増幅器は前記一連の共通した転流方程式において前記電気角オフセット量を電気角に適用するように動作することを特徴とする請求項４０に記載のモーター。
46. 基板処理装置であって、
    モーターを転流するためのコントローラーを備え、
    前記モーターを転流するためのコントローラーは、一連の共通した転流方程式で少なくとも１次元の力を生成する電気角オフセット量を算出するための回路と、前記一連の共通した転流方程式にて前記電気角オフセット量を電気角に適用するように動作する増幅器と、を有し、
    前記電気角オフセット量は、前記電気角と組み合わせて、前記一連の共通した転流方程式に、２つのみの巻線セットを使用して、モーターにおいて、互いに異なる独立したトルクを生成させ、かつ互いに異なる独立した能動的なセンタリング力を生成させ、
    前記２つのみの巻線セットにおける個々の巻線セットの各々は、作動コンポーネントの駆動力および前記作動コンポーネントのセンタリング力の両方を生成し、
    前記モーターは、２つの巻線セットのモーターまたは３つの巻線セットのモーターの少なくとも一方であることを特徴とする基板処理装置。
47. 前記一連の共通した転流方程式において、前記電気角オフセット量を巻線の相電流と組み合わせて使用するための回路を更に備えたことを特徴とする請求項４６に記載の基板処理装置。
48. 前記電流増幅器は、前記一連の共通した転流方程式において前記電気角オフセット量を前記電気角に適用するように動作し、
    前記一連の共通した転流方程式は前記２つのみの巻線セットにおける個々の巻線セットの各々を制御することが可能であり、前記個々の巻線セットの各々は、前記モーターにおける互いに異なる独立したトルク及び互いに異なる独立した能動的なセンタリング力の両方を生成し、前記モーターは少なくとも４つの巻線セットのモーターであることを特徴とする請求項４６に記載の基板処理装置。
49. 前記モーターにおける独立したトルクおよび独立した能動的なセンタリング力がローレンツ力を含むように、前記電流増幅器は前記一連の共通した転流方程式において前記電気角オフセット量を電気角に適用するように動作することを特徴とする請求項４６に記載の基板処理装置。
50. 前記モーターにおける独立したトルクおよび独立した能動的なセンタリング力がマックスウェル力を含むように、前記電流増幅器は前記一連の共通した転流方程式において前記電気角オフセット量を電気角に適用するように動作することを特徴とする請求項４６に記載の基板処理装置。
51. 前記モーターにおける独立したトルクおよび独立した能動的なセンタリング力がローレンツ力およびマックスウェル力の組み合わせを含むように、前記電流増幅器は前記一連の共通した転流方程式において前記電気角オフセット量を電気角に適用するように動作することを特徴とする請求項４６に記載の基板処理装置。
52. 基板処理装置であって、
    モーターを備え、
    前記モーターは、ローターと、電流増幅器で駆動する巻線と、を有し、
    前記電流増幅器は、一連の共通した転流方程式で少なくとも１次元の力を生成する電気角オフセット量を算出するための回路と、前記一連の共通した転流方程式にて前記電気角オフセット量を電気角に適用するように動作する増幅器と、を有し、
    前記電気角オフセット量は、前記電気角と組み合わせて、前記一連の共通した転流方程式に、２つのみの巻線セットを使用して、モーターにおいて、互いに異なる独立したトルクを生成させ、かつ互いに異なる独立した能動的なセンタリング力を生成させ、
    前記２つのみの巻線セットにおける個々の巻線セットの各々は、作動コンポーネントの駆動力および前記作動コンポーネントのセンタリング力の両方を生成し、
    前記モーターは、２つの巻線セットのモーターまたは３つの巻線セットのモーターの少なくとも一方であることを特徴とする基板処理装置。
53. 前記電流増幅器は、前記一連の共通した転流方程式において、前記電気角オフセット量を巻線の相電流と組み合わせて使用するための回路を含むことを特徴とする請求項５２に記載の基板処理装置。
54. 前記増幅器は、前記一連の共通した転流方程式において前記電気角オフセット量を前記電気角に適用するように動作し、
    前記一連の共通した転流方程式は前記２つのみの巻線セットにおける個々の巻線セットの各々を制御することが可能であり、前記個々の巻線セットの各々は、前記モーターにおける互いに異なる独立したトルク及び互いに異なる独立した能動的なセンタリング力の両方を生成し、前記モーターは少なくとも４つの巻線セットのモーターであることを特徴とする請求項５２に記載の基板処理装置。
55. 前記モーターにおける独立したトルクおよび独立した能動的なセンタリング力がローレンツ力を含むように、前記電流増幅器は前記一連の共通した転流方程式において前記電気角オフセット量を電気角に適用するように動作することを特徴とする請求項５２に記載の基板処理装置。
56. 前記モーターにおける独立したトルクおよび独立した能動的なセンタリング力がマックスウェル力を含むように、前記電流増幅器は前記一連の共通した転流方程式において前記電気角オフセット量を電気角に適用するように動作することを特徴とする請求項５２に記載の基板処理装置。
57. 前記モーターにおける独立したトルクおよび独立した能動的なセンタリング力がローレンツ力およびマックスウェル力の組み合わせを含むように、前記電流増幅器は前記一連の共通した転流方程式において前記電気角オフセット量を電気角に適用するように動作することを特徴とする請求項５２に記載の基板処理装置。

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