JP6734089B2 - 真空用リニアモータの可動子 - Google Patents

Description

本発明は、真空用リニアモータの可動子に関するものである。

従来から、真空装置内でリニアモータを利用する場合、例えば特許文献１に開示されるように、モータ可動子若しくは固定子（コイル若しくは磁石）のいずれか一方を金属製のキャン（ケース）で囲い、真空環境中へのガス放出を抑制するのが一般的である。

しかしながら、キャン中から大気を完全に排除することは困難であり、そのため、真空とキャン中の残留大気との差圧による応力によりキャンに撓みが生じ、可動子と固定子とが接触する場合がある。

そのため、可動子と固定子とのギャップを広げたり、キャンの変形を防止するためにキャンの板厚を厚くして剛性を上げたりする等の対策を取らざるを得ないのが現状である。

特開２００５−５１９０６号公報

しかしながら、可動子と固定子とのギャップを広げたり、キャンの板厚を厚くしたりすると、モータ推力の低下を招き、コイル巻数の増加、駆動用電源容量の増大及び安全対策等が必要となり、コストの上昇を招く。

本発明は、上述のような問題点を解決したものであり、キャンの板厚を厚くせずとも簡易な構成で変形を抑制して、可動子と固定子とのギャップを可及的に小さくでき、大気環境と同様なシステムにて使用できる画期的な真空用リニアモータの可動子を提供するものである。

磁石を並設して成る固定子と前記磁石の並設方向に移動する可動子とで構成される真空用リニアモータの前記可動子であって、コイルが収納される開口部を有する箱状の収納部と、この収納部の前記開口部を閉塞する蓋部とで構成され、前記開口部を閉塞する前記蓋部と対向する前記収納部の底面若しくは前記蓋部には補強リブが設けられており、この補強リブと前記蓋部若しくは前記収納部とが締結部材で締結されていることを特徴とする真空用リニアモータの可動子に係るものである。

本発明は上述のように構成したから、キャンの板厚を厚くせずとも簡易な構成で変形を抑制して、可動子と固定子とのギャップを可及的に小さくできる画期的な真空用リニアモータの可動子となる。

本実施例の概略説明斜視図である。 本実施例の収納部４の概略説明斜視図である。 本実施例の可動子３の概略説明断面図である。 本実施例の蓋部５の概略説明平面図である。 本実施例の使用状態説明図である。

好適と考える本発明の実施形態を、図面に基づいて本発明の作用を示して簡単に説明する。

固定子２に対して可動子３を移動させ、可動子３に設けたテーブル19等を直線移動させる。

この際、真空装置内部等の真空雰囲気で用いる場合でも、収納部４の底面が補強リブ６で補強されて剛性が高まるから、収納部４の底面を厚くすることなく、可動子３中の残留大気が原因で生じる変形を良好に抑制できる。

従って、高真空雰囲気でも、固定子２と可動子３とのギャップを必要最小限とすることができ、小型且つ軽量で良好な推力が得られる真空用リニアモータを実現可能となる。

更に、コアレスコイル７を用いた真空用コアレスリニアモータにおいては、前記コアレスコイル７の中空部に補強リブ６を配置する構成とすることで、コアレスコイル７の中空部を利用して強度を向上させることが可能となり、補強リブ６用のスペースを別途確保する必要がなく、また、コイルの数を減らしたり収納部４を大型化したりすることもなく強度を向上させることが可能となる。しかも、蓋部５に冷却機構を設けた場合、蓋部５と締結される補強リブ６も共に良好に冷却され、補強リブ６をコアレスコイル７の中空部に位置させることで、一層効率的にコアレスコイル７の発熱を抑制することが可能となる。

本発明の具体的な実施例について図面に基づいて説明する。

本実施例は、図１に図示したように、磁石１を並設して成る固定子２と前記磁石１の並設方向に移動する可動子３とで構成される真空用リニアモータである。

本実施例の可動子３は、図２に図示したような中空部を有する楕円形のコアレスコイル７が収納される開口部を有する箱状の収納部４と、この収納部４の前記開口部を閉塞する蓋部５とで構成され、前記開口部を閉塞する前記蓋部５と対向する前記収納部４の底面には補強リブ６が一体成形されており、この補強リブ６と前記蓋部５とが締結部材で締結されている構成である。

また、補強リブ６は所定間隔で並設される複数の前記コアレスコイル７の各中空部に夫々設けられ、前記各補強リブ６と前記蓋部５とが夫々前記締結部材により締結されている。なお、補強リブ６を蓋部５に一体に設ける構成とし、この補強リブ６と収納部４の底面とを締結部材で締結する構成としても良い。また、コアレスコイル７に限らず、コア付コイルを用いても良い。

また、本実施例においては、コアレスコイル７が配置された収納部４の開口部を蓋部５で閉塞した後、可動子３内にモールド樹脂８を充填してコアレスコイル７及び補強リブ６の周囲をモールド樹脂８で満たし、コアレスコイル７を収納部４に固着すると共に、可動子３内に可及的に大気が残留しないようにしている。

図３に図示したように、収納部４と蓋部５とは締結部材としてのボルト９で締結されている。具体的には、蓋部５には、ボルト９の頭部が係止する係止段部を有する挿通孔10が設けられ、補強リブ６の上面にはボルト９の尾部が螺着する螺子孔11が設けられている。この挿通孔10を挿通したボルト９の尾部を、補強リブ６の螺子孔11に螺着して締結することで蓋部５と補強リブ６とを締結している。なお、本実施例においては各補強リブ６を複数（５個）の締結部材で締結する構成としている。

また、収納部４の長手方向の外周壁及び蓋部５の長手方向外周も夫々多数（本実施例では各１０個）の固定ボルト12で固定されている。図２，３中、符号13は挿通孔、14は螺着孔である。

また、収納部４は、非磁性金属製の箱状体であり、底面に高さ約１０ｍｍの補強リブ６が一体成形されている。本実施例では収納部４は非磁性ステンレス製としている。また蓋部５も同様に非磁性ステンレス製としている。なお、収納部４及び蓋部５は、銅、アルミニウム等、他の非磁性金属製としても良い。

補強リブ６の並設間隔は、コアレスコイル７の並設間隔（コイルピッチ）と同一である。本実施例においては、補強リブ６は削り出しにより収納部４と一体に形成している。なお、補強リブ６を溶接等の他の手段で設ける構成としても良いが、削り出しにより一体に形成した方がより剛性を高めることができる。

また、本実施例の収納部４の底面の厚さは約１ｍｍであり、板状の蓋部５の厚さは約２０ｍｍである。従って、補強リブ６が蓋部５に締結されることで、収納部４の底面より厚い蓋部５の強度を利用して一層剛性を向上させることができる。なお、収納部４の底面の厚さに比べ蓋部５を１０倍以上の厚さにした場合に特に上記剛性向上作用が顕著となる。

よって、可動子３内に残留大気が存在しても、チャンバ等の真空雰囲気内において残留大気が原因で生じる撓み等を良好に抑制でき、固定子２と可動子３とのギャップを可及的に小さくでき、推力の低下を抑制可能な高真空対応コアレスリニアモータを実現できる。

また、蓋部５には、この蓋部５及びこの蓋部５と締結部材で締結された補強リブ６を冷却する冷却機構が設けられている。具体的には、図４に図示したように、蓋部５の内部には冷却機構としての冷媒流通路15が蛇行状態で設けられ、水等の冷媒を循環できるように構成している。冷媒流通路15の両端部には、冷媒導入孔16及び冷媒導出孔17が設けられている。本実施例においては、深穴加工により蓋部５の側面から内部に向かって複数の直線孔を交差するように縦横に穿設し、これら直線孔の不要部に栓をすることで蛇行状の冷媒流通路15を形成している。なお、図４中、符号22・23は、収納部４に設けたコイルに通電するための入力側端子及び出力側端子である。

冷却機構により蓋部５を冷却すると、蓋部５とボルト９で締結される補強リブ６も良好に冷却され、この補強リブ６を囲繞するコアレスコイル７も良好に冷却されることになる。

また、本実施例の固定子２は、交互に極性が異なるように複数の永久磁石１を磁石固定板18上に直線状に並設して構成されている。また、本実施例においては磁石１は磁石固定板18上に２列設けている。

上記構成により可動子３は、その撓みを１０〜３０μｍ程度に抑えることが可能となるため、固定子２と１〜２ｍｍ程度の所定のギャップ（本実施例では１．５ｍｍ）を介して配設されている。また、本実施例においては上記可動子３を前後に２つ連結し、この２つの可動子３に跨ってテーブル19を固定した構成としている。なお、可動子３は１つとしても良いし、３つ以上としても良い。このテーブル19には移動対象物（本実施例においてはチャンバ20内の大気ボックス21）が固定される。図１中、符号24は、テーブル19を蓋部５に固定するための長ボルトである。

本実施例においては、図５に図示したように、固定子２をチャンバ20に固定した固定体25に固定し、固定体25とリニアガイド26を介して移動可能に連結される大気ボックス21にテーブル19を固定して、固定子２に対して可動子３を移動させることで、固定体25に対して大気ボックス21を往復直線移動させる構成としている。大気ボックス21は、真空チャンバ等の真空領域とは隔成された大気領域を形成するものである。本実施例では、大気ボックス21に基板を支持させ、固定体25上に蒸発源を設け、真空用リニアモータにより蒸発源に対して基板を往復移動させることで成膜を行える構成としている。また、基板を保持した大気ボックス21を固定し、固定体25の下に固定体25を往復直線移動可能なレールを設け、真空用リニアモータにより固定体25上に設けた蒸発源を基板に対して往復移動させることで成膜を行える構成としても良い。なお、図５中、符号27は大気ボックス21とテーブル19とを連結し、例えば入力側端子22・出力側端子23への導線等を挿通するための連結管である。

なお、本発明は、本実施例に限られるものではなく、各構成要件の具体的構成は適宜設計し得るものである。

１ 磁石
２ 固定子
３ 可動子
４ 収納部
５ 蓋部
６ 補強リブ
７ コアレスコイル
８ モールド樹脂

Claims (6)

1. 複数の磁石が並設された固定子と前記複数の磁石の並設方向に移動する可動子とで構成される真空用リニアモータの前記可動子であって、
   複数のコイルが前記並設方向に沿って収納される開口部を有する箱状の収納部と、
   前記開口部を閉塞する蓋部と、
   を備え、
   前記蓋部と対向する前記収納部の底面または前記蓋部には、前記複数のコイルの中空部に位置し該中空部の長手方向に沿って延びる補強リブが設けられ、
   前記補強リブと前記蓋部または前記収納部とは締結部材で締結されていることを特徴とする真空用リニアモータの可動子。
2. 複数の磁石が並設された固定子と前記複数の磁石の並設方向に移動する可動子とで構成される真空用リニアモータの前記可動子であって、
   複数のコアレスコイルが前記並設方向に沿って収納される開口部を有する箱状の収納部と、
   前記開口部を閉塞する蓋部と、
   を備え、
   前記蓋部と対向する前記収納部の底面には、前記複数のコアレスコイルの中空部に位置し該中空部の長手方向に沿って延びる補強リブが一体成形されており、
   前記補強リブと前記蓋部とは締結部材で締結されていることを特徴とする真空用リニアモータの可動子。
3. 前記補強リブは所定間隔で並設される複数の前記コアレスコイルの各中空部に夫々設けられ、前記各補強リブと前記蓋部とが夫々前記締結部材により締結されていることを特徴とする請求項２に記載の真空用リニアモータの可動子。
4. 前記蓋部には、この蓋部及びこの蓋部と締結部材で締結された前記補強リブを冷却する冷却機構が設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の真空用リニアモータの可動子。
5. 前記蓋部の厚さは、前記収納部の底面の厚さの１０倍以上であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の真空用リニアモータの可動子。
6. 前記コイルが収納された前記収納部と前記蓋部との間にはモールド樹脂が充填されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の真空用リニアモータの可動子。

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