JPH1198809A - リニアモータ - Google Patents

リニアモータ

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Publication number
JPH1198809A
JPH1198809A JP26824997A JP26824997A JPH1198809A JP H1198809 A JPH1198809 A JP H1198809A JP 26824997 A JP26824997 A JP 26824997A JP 26824997 A JP26824997 A JP 26824997A JP H1198809 A JPH1198809 A JP H1198809A
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JP
Japan
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coil
linear motor
voltage
command voltage
absolute value
Prior art date
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Pending
Application number
JP26824997A
Other languages
English (en)
Inventor
Keiji Emoto
圭司 江本
Toshio Matsuki
敏雄 松木
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
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Publication of JPH1198809A publication Critical patent/JPH1198809A/ja
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  • Control Of Temperature (AREA)
  • Motor Or Generator Cooling System (AREA)
  • Linear Motors (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡易かつ低コストでコイルの過熱を検知でき
るようにし、さらには、コイルが過熱しても、それによ
る悪影響を防止するための処置が自動的に行われるよう
にする。 【解決手段】 磁石とコイル3を備え、指令電圧e0に
応じて電流アンプ2を介してコイル3に電流i1を供給
することにより磁石とコイル3とを相対的に移動させる
リニアモータにおいて、コイル3に印加される電圧e1
と指令電圧e0とを比較することにより、コイル3の過
熱を検出する過熱検出手段13を備える。また、過熱検
出手段13の出力に基づいてリニアモータの駆動を制御
する制御手段1を有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、2つの部材を相対
的に移動させるためのリニアモータに関し、特にステー
ジ駆動などに使用されるリニアモータに適用して好適な
ものである。
【0002】
【従来の技術】従来、このようなリニアモータは、たと
えば半導体素子や液晶表示素子等の製造に使用される露
光装置では、マスク(レチクル等)が載置されるレチク
ルステージや感光性の基板(ウエハ、ガラスプレート
等)が載置されるウエハステージの駆動装置として使用
されることがある。そして、一般に、露光装置では、サ
ブミクロン単位の制御を行うため、熱による構造材料の
変形や計測装置への影響などが無視できないことから、
主な発熱要因であるリニアモータの発熱量を抑制するこ
とが必須である。その方法としては、特開平8−167
554号公報に記載のような方法が知られている。
【0003】図7はこの方法に従った、従来のリニアモ
ータの構成図である。図8はこのリニアモータの固定子
および可動子部分の断面図である。これらの図に示すよ
うに、このリニアモータは、固定子5と可動子4を有
し、固定子5側には、コイル3を覆う、外形が矩形の筒
状容器11が設けられている。そして、冷却機構用の筒
状容器11内の流体(冷媒)流路12を温調用の流体
(冷媒)8が流れ、コイル3からの発熱を流体が吸収す
るようになっている。つまり、リニアモータの発熱によ
る温度上昇を防ぐために、発熱量の多いコイル3の周囲
を筒状容器11で覆い、筒状容器11中に、温度調節機
(以下、「温調機」という)7により温度制御された冷
媒8を流すという冷却機構により、コイル3の発熱によ
る温度の上昇を防いでいる。この際、平均的な発熱量を
基準として予め温調機の冷媒流量や温度を設定する場合
や、特開平7−302124号公報や特開平7−302
724号公報に記載のように、駆動条件や冷媒またはコ
イルの温度検出手段からの出力に基づいて冷媒流量や温
度設定を変化させたりする場合がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】この従来技術におい
て、コイル3の冷却機構が正常に機能しているときに
は、コイル3から発生する熱が筒状容器11の流路12
を流れる温調用流体8により除去されるため、コイル3
の過熱は事前に防ぐことができる。しかしながら、温調
機7の不具合などによりコイル3の冷却機構が正常に機
能しなくなると、コイル3が過熱したり、リニアモータ
自体に損傷を与えるおそれがある。また、特に、露光装
置のように、サブミクロン単位の制御を行う装置におい
ては、コイル3の過熱は、それによって計測装置や構造
材料に致命的な悪影響を与えるため、避けなければなら
ない。
【0005】これに対処するため、コイル3の近辺に温
度センサを設け、コイル3の過熱を検出するなどして、
上述の冷却機構が正常に機能しているかどうかを監視す
ることが考えられるが、それによれば、リニアモータの
構造が複雑になり、コストもかかる。
【0006】本発明の目的は、このような従来技術の課
題を解決することにある。つまり、本発明の第1の目的
は、リニアモータにおいて、簡易かつ低コストでコイル
の過熱を検知できるようにすることにある。本発明の第
2の目的は、リニアモータにおいて、万が一コイルが過
熱しても、それによる悪影響を防止するための処置が自
動的に行われるようにすることにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
め本発明では、磁石とコイルを備え、指令電圧に応じて
電流アンプを介して前記コイルに電流を供給することに
より前記磁石とコイルとを相対的に移動させるリニアモ
ータにおいて、前記コイルに印加される電圧と前記指令
電圧とを比較することにより、前記コイルの過熱を検出
する過熱検出手段を具備することを特徴とする。
【0008】この構成において、コイルが過熱していな
い正常な場合は、コイルには指令電圧に応じた電流が供
給され、指令電圧に応じた電圧がコイルに印加される
が、コイルが過熱すると、コイルの抵抗が増加するた
め、コイルに印加される電圧は、正常な場合において指
令電圧に応じてコイルに印加される電圧よりも上昇す
る。この電圧上昇が、コイルの過熱を示すものとして、
指令電圧とコイルに印加される電圧とを比較することに
より、検出される。
【0009】
【発明の実施の形態】図1は本発明の好ましい実施形態
に係るリニアモータの特徴部分を示すブロック図であ
る。この場合、リニアモータは、相互に相対移動する図
示しない永久磁石およびコイル3と、リニアモータの駆
動を制御する制御装置1と、制御装置1の指令電圧e0
をコイル3に供給される電流i1に変換する電流アンプ
2と、コイル3に印加される電圧e1と制御装置からの
指令電圧e0とを比較して過熱検出信号を出力する比較
装置(過熱検出手段)13とを有する。
【0010】一般に、リニアモータのコイル温度が上昇
したとき、コイルの抵抗値は上昇する。たとえば、コイ
ル3が銅線で構成されている場合、銅線の温度が20度
上昇すると、8[%]程度の抵抗値の上昇を生じる。本
実施形態では、制御装置1からの指令電圧e0に比例し
た電流i1を電流アンプ2よりコイル3へ供給してお
り、そのため、コイル3の抵抗値が一定値R0の場合、
コイル3への印加電圧e1も指令電圧e0に比例した値
e10=e0×K0になる。
【0011】しかし、何らかの理由によりコイル3が過
熱すると、コイル3の抵抗値が上昇してR1(R1>R
0)になり、電流アンプ2の働きにより、図2に示すよ
うに、コイル3への供給電圧e1が指令電圧e0のK0
倍より大きいK1倍のe11=e0×K1となる。その
ため、コイル3への供給電圧e1と指令電圧e0を比較
装置13を用いて比較し、コイル3の供給電圧e1が指
令電圧e0のK1倍以上か否かを判定することにより、
コイル3の過熱状態を判断することができる。比較装置
13は、コイル3に印加される電圧の絶対値と指令電圧
の絶対値に所定値を乗じた値とを、好ましくはヒステリ
シス付きの比較演算回路により比較して過熱検出信号を
出力する。制御装置1は、比較装置13の出力に基づい
て、リニアモータの駆動を停止する等の制御を行うこと
ができる。以下、本発明の実施形態について実施例を通
じてより具体的に説明する。
【0012】
【実施例】図3は本発明の一実施例に係るリニアモータ
の過熱検出手段部分を主に示すブロック図である。この
実施例は、図1の電圧比較装置13を具体化したもので
ある。すなわち、指令電圧e0とコイル3への供給電圧
e1とを比較する電圧比較装置13は、指令電圧e0を
絶対値に変換する絶対値回路16と、コイル3への印加
電圧e1を増幅する増幅回路14と、増幅回路14の出
力e2を絶対値に変換する絶対値回路15と、絶対値回
路15および16の出力を比較してコイル3が過熱して
いるか否かを示す過熱検出信号を出力するヒステリシス
付き比較演算回路(コンパレータ)17とを有する。リ
ニアモータの他の構成、すなわち可動子、固定子、コイ
ル3の冷却機構等は図7および8に示される従来のもの
を採用することができる。
【0013】この構成において、指令電圧e0は絶対値
回路16で絶対値電圧e3に変換され、比較演算回路1
7に入力される。一方、コイル3への駆動電圧e1は増
幅回路14により適当な増幅率で増幅され、増幅された
電圧e2は絶対値回路15で絶対値電圧e4に変換さ
れ、比較演算回路17に入力される。比較演算回路17
は、入力されるe3およびe4を比較し、比較結果を過
熱検出信号e5として出力する。コイル3が過熱してそ
の抵抗値がある一定値より大きくなると、過熱検出信号
e5の値が変化する。
【0014】本実施例の場合、電流アンプ2は1[A/
V]の増幅率を有し、正常時のコイル3の抵抗値は8
[Ω]である。このため、指令電圧e0が振れ幅1
[V]の正弦波であるとき、コイル3には振れ幅8
[V]の正弦波駆動電圧e1が印加される。この駆動電
圧e1を増幅率0.115の増幅回路14に通すと、振
れ幅0.92[V]の正弦波電圧e2になる。この増幅
率は、過熱によりコイル3の抵抗が8.7[Ω]より大
きくなったときに過熱検出信号e5が過熱である旨を示
すように調整した値である。また、コイル3の抵抗値
8.7[Ω]は、コイル3の温度がおよそ20[℃]上
昇したときの抵抗値である。また、増幅回路14の増幅
率は、検出精度の許す範囲で加熱温度を想定して調整す
ることができる。
【0015】このような正弦波電圧e2が、比較しやす
くするために絶対値回路15を経て絶対値電圧e4とさ
れ、比較演算回路17において、指令電圧e0の絶対値
e3と比較される。
【0016】図4は、指令電圧e0および増幅回路14
の出力電圧e2の波形を示す。e20はコイル3が過熱
していないときのe2の波形であり、e21は過熱して
いるときの波形である。また、図5は、絶対値回路16
および15の出力e3およびe4の波形を示し、e40
はコイル3が過熱していないときのe4の波形であり、
e41は過熱しているときの波形である。これらの図に
示されるように、指令電圧e0が0[V]付近に近づく
と、比較演算回路17における比較対象e3、e4同士
の差が小さくなるため、比較演算回路17の出力e5が
不安定になる可能性がある。そこで、比較演算回路17
としてはヒステリシス付きのものを用いて、検出の安定
度を向上させている。
【0017】比較演算回路の出力は一般にハイ(High)
かロー(Low )で出力され、本実施例では比較演算回路
17の出力は、正常時はハイ、加熱時はローが出力され
るように設定されている。これについては、使用状況に
応じて正常時はロー、加熱時はハイが出力されるように
設定してもよい。図6は比較演算回路17の出力e5が
ハイの時の波形e50およびローの時の波形e51を示
す波形図である。
【0018】これによれば、図7および8に示す従来の
リニアモータの固定子5および可動子4の変更を伴わず
にコイル3の過熱を検出することができる。したがっ
て、新たに温度センサ等を設置することによる固定子5
や可動子4の再設計を必要とせず、温度センサ設置に伴
う固定子5と可動子4間の磁界への影響もまったく生じ
ない。しかも、従来のリニアモータに対し、電圧比較装
置13を加えるだけでよいため、コスト面でも非常に有
効である。また、コイル3を温度センサとしても利用し
ているわけであるが、これはリニアモータの駆動に対し
て何ら影響を与えることはない。
【0019】さらに、過熱検出出力e5に基づいて、ブ
ザー等を用いて本リニアモータを扱っている者に過熱を
知らせることも可能である。また、コイル3の加熱時に
は、過熱検出出力e5を制御装置1にフィードバックし
て自動的にリニアモータの駆動を停止するなど、適切な
処置を施すことにより、リニアモータの信頼性をより高
めることもできる。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、シ
ンプルな構成によってコイルの過熱を検出し、コイルの
過熱によるコイルの損傷、リニアモータの変形等を防止
することができる。また、コイルの過熱を検出したとき
には、リニアモータの駆動を停止するなどの駆動制御を
行うことにより、より信頼性の高いリニアモータを提供
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の好ましい実施形態に係るリニアモー
タの特徴部分を示すブロック図である。
【図2】 図1の構成における各電圧の波形図である。
【図3】 本発明の一実施例に係るリニアモータの過熱
検出手段部分を主に示すブロック図である。
【図4】 図3の構成における指令電圧および増幅回路
の出力電圧の波形図である。
【図5】 図3の構成の各絶対値回路の出力の波形図で
ある。
【図6】 図3の構成における比較演算回路の出力の波
形図である。
【図7】 従来例に係るリニアモータの構成を示す図で
ある。
【図8】 図7のリニアモータの固定子および可動子部
分の断面図である。
【符号の説明】
1:制御装置、2:電流アンプ、3:コイル、4:可動
子、5:固定子、6:永久磁石、7:温調機、8:冷
媒、9:配管、10:ヨーク、11:筒状容器、12:
冷媒流路、13:電圧比較装置、14:増幅回路、1
5:絶対値回路、16:絶対値回路、17:比較演算回
路、e0:指令電圧、e1:駆動電圧、e2:e1を増
幅回路14に通した出力、e3:e0を絶対値回路15
に通した出力、e4:e2を絶対値回路16に通した出
力、e5:過熱検出出力、e10,e20,e30,e
50:コイルが過熱していないときのe1,e2,e
3,e5の波形、e11,e21,e31,e51:コ
イルが過熱しているときのe1,e2,e3,e5の波
形。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 磁石とコイルを備え、指令電圧に応じて
    電流アンプを介して前記コイルに電流を供給することに
    より前記磁石とコイルとを相対的に移動させるリニアモ
    ータにおいて、前記コイルに印加される電圧と前記指令
    電圧とを比較することにより、前記コイルの過熱を検出
    する過熱検出手段を具備することを特徴とするリニアモ
    ータ。
  2. 【請求項2】 前記過熱検出手段は、前記コイルに印加
    される電圧の絶対値が前記指令電圧の絶対値に所定値を
    乗じた値以上であるときに前記コイルが過熱した旨の信
    号を出力するものであることを特徴とする請求項1に記
    載のリニアモータ。
  3. 【請求項3】 前記過熱検出手段は、前記コイルに印加
    される電圧の絶対値と前記指令電圧の絶対値に所定値を
    乗じた値とを、ヒステリシス付きの比較演算回路により
    比較して前記過熱した旨の信号を出力するものであるこ
    とを特徴とする請求項2に記載のリニアモータ。
  4. 【請求項4】 前記過熱検出手段の出力に基づいてリニ
    アモータの駆動を制御する制御手段を有することを特徴
    とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載のリニア
    モータ。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6583527B2 (en) * 2001-05-15 2003-06-24 Hitachi Metals, Ltd. Linear motor and apparatus and method for protecting it
WO2022234759A1 (ja) * 2021-05-06 2022-11-10 株式会社日立ハイテク 検体搬送装置、検体分析システム、検体前処理システム

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