KR102499348B1 - 패시브 회전자를 가진 로봇 구동 - Google Patents

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Abstract

기판 이송 장치는 구동 섹션 및 제 1 가동 아암 조립체를 구비한다. 구동 섹션은 제 1 모터를 구비한다. 제 1 모터는 고정자 및 패시브 회전자를 구비한다. 제 1 가동 아암 조립체는 제 1 모터에 연결된다. 기판 이송 장치는, 패시브 회전자가 진공 챔버 내부의 환경과 소통되면서, 제 1 가동 아암 조립체가 진공 챔버 안에 위치될 수 있도록 구성된다.

Description

패시브 회전자를 가진 로봇 구동{Robot Drive With Passive Rotor}
예시적이고 비제한적인 실시예들은 전체적으로 로봇 구동에 관한 것이며, 보다 상세하게는, 패시브 회전자(passive rotor)를 가진 구동에 관한 것이다.
반도체 집적 회로 및 평판 패널 디스플레이의 통상적인 제조 기술은 종종 기판으로 지칭되는 실리콘 웨이퍼 및 글래스 패널을 완전히 자동화된 클러스터 툴(cluster tool)에서 처리하는 것을 포함한다. 통상적인 클러스터 툴은 프로세스 모듈 및 로드 락(load lock)을 가진 진공 챔버를 구비할 수 있다. 툴은 통상적으로 로봇 매니퓰레이터(robot manipulator)(로봇 또는 기판 이송 장치)에 의해서 작동되는데, 이것은 기판들을 로드 락으로부터, 프로세스 모듈들을 통하여, 로드 락으로 순환시킨다. 다른 로봇이 대기 전달 모듈(atmospheric transfer module) 안에 위치될 수 있으며, 이것은 외부 이송 시스템에 의해 작동되는 표준화된 로드 포트(load port)와 진공 챔버의 로드 락 사이의 인터페이스(interface)로서 작동한다.
다음의 요약은 단지 예시적이도록 의도된다. 요약은 청구항의 범위를 제한하도록 의도되지 않는다.
일 양상에 따르면, 예시적인 기판 이송 장치가 제공되는데, 이것은, 고정자 및 패시브 회전자를 포함하는 제 1 모터를 구비한 구동 섹션; 및, 제 1 모터에 연결된 제 1 가동 아암 조립체;를 포함한다. 기판 이송 장치는 패시브 회전자가 진공 챔버 내부의 환경과 소통되면서 제 1 가동 아암 조립체가 진공 챔버 안에 위치될 수 있도록 구성된다.
다른 양상에 따르면, 예시적인 방법은, 구동 섹션 및, 상기 구동 섹션에 연결된 제 1 가동 아암 조립체를 포함하는 기판 이송 장치를 제공하는 단계로서, 구동 섹션은 고정자 및 패시브 회전자를 포함하는 모터를 구비하는, 기판 이송 장치 제공 단계; 및, 패시브 회전자가 진공 챔버 내부의 환경과 소통되면서 제 1 가동 아암 조립체는 진공 챔버 안에 위치되는, 기판 이송 장치를 진공 챔버에 연결하는 단계;를 포함한다.
다른 양상에 따르면, 예시적인 기판 이송 장치는, 고정자 및 패시브 회전자를 포함하는 제 1 모터를 구비한 구동 섹션; 제 1 모터에 연결된 제 1 가동 아암 조립체; 및, 패시브 회전자에서의 환경을 고정자에서의 환경으로부터 분리시키도록 고정자와 패시브 회전자 사이의 간극에 위치된 개스 방벽;을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 위치 센서 독출 헤드(position sensor read head); 상기 위치 센서 독출 헤드에 연결된 케이싱으로서, 상기 케이싱은 모터 조립체 하우징 내측의 환경을 통공에서 모터 조립체 하우징 외측의 환경으로부터 분리되게 유지하도록 모터 조립체 하우징을 통한 통공을 밀봉하도록 상기 모터 조립체 하우징에 밀봉되게 연결되게끔 구성되고, 상기 케이싱은 위치 센서 독출 헤드의 적어도 일부를 모터 조립체 하우징 내측의 환경으로부터 격리시키도록 구성되고, 위치 센서 독출 헤드는 모터 조립체 하우징 내측의 환경에서 기준 부재(reference member)를 감지하도록 구성되는, 케이싱; 및, 케이싱을 포함하는 조절 가능 커넥터로서, 상기 조절 가능 커넥터는 위치 센서 독출 헤드를 모터 조립체 하우징에 조절 가능하게 연결하고 다수의 상이한 위치들중 하나에서 모터 조립체 하우징에 대하여 위치 센서 독출 헤드의 위치 잠김(locking of location)이 이루어지도록 구성되고, 조절 가능 커넥터는 모터 조립체 하우징 내측의 환경을 통공에서 모터 조립체 하우징 외측의 환경으로부터 분리되게 유지하기 위해 모터 조립체 하우징을 통한 통공을 밀봉하도록 구성되고, 조절 가능 커넥터는 모터 조립체 하우징에 있는 위치 센서 독출 헤드의 위치가 모터 조립체 하우징 외측으로부터 조절될 수 있도록 구성되고, 조절 가능 커넥터는, 통공에서 모터 조립체 하우징과의 밀봉을 파괴하지 않으면서, 위치 센서 독출 헤드가 모터 조립체 하우징에서 다수의 상이한 위치들로 반경 방향으로 조절될 수 있도록 구성되는, 조절 가능 커넥터;를 포함하는, 장치가 제공된다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 통공을 둘러싸도록 케이싱에 있는 밀봉을 더 포함하고, 상기 밀봉은 케이싱을 모터 조립체 하우징에 밀봉되게 연결한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 케이싱이 모터 조립체 하우징에 장착될 때 케이싱은 위치 센서 독출 헤드를 모터 조립체 하우징 내측의 환경으로부터 완전하게 격리시키도록 구성된다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 케이싱이 모터 조립체 하우징에 장착될 때, 케이싱은 위치 센서 독출 헤드의 활성 구성 요소(active component)를 모터 조립체 하우징 내측의 환경으로부터 격리시키지 않도록 구성되고, 케이싱이 모터 조립체 하우징에 장착될 때, 케이싱은 위치 센서 독출 헤드의 다른 부분을 모터 조립체 하우징 내측의 환경으로부터 격리시키도록 구성된다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 조절 가능 커넥터는 케이싱을 모터 조립체 하우징에 제거 가능하게 연결하기 위한 제거 가능 커넥터를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 위치 센서 독출 헤드는 유도성 독출 헤드(inductive read head)이고, 장치는 위치 센서 독출 헤드에 의해 감지되도록 구성된 견고한 금속의 디스크로서의 기준 부재를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 케이싱은 금속을 포함하고, 상기 금속은 모터 조립체 하우징에 부합되는 밀봉(compliant seal)으로 밀봉되게 연결되도록 구성된다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 조절 가능 커넥터는, 통공에서 모터 조립체 하우징과의 밀봉을 파괴하지 않으면서, 위치 센서 독출 헤드가 모터 조립체 하우징에서 축방향으로 조절될 수 있도록 구성된다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 위치 센서 독출 헤드는 모터 조립체 하우징의 외측으로부터 통공을 통해 모터 조립체 하우징의 내측 표면을 지나서 돌출하도록 구성되고, 위치 센서 독출 헤드의 활성 구성 요소는(active component)는 모터 조립체 하우징의 내측 표면을 적어도 부분적으로 지나서 모터 조립체 하우징의 내측에 위치된다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 케이싱은 통공보다 큰 헤드 섹션(head section) 및 통공을 통해 연장되는 샤프트 섹션(shaft section)을 포함하고, 상기 헤드 섹션은 모터 조립체 하우징의 외측에 장착되도록 구성되고 위치된다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 위치 센서 독출 헤드; 및, 상기 위치 센서 독출 헤드를 모터 조립체 하우징에 조절 가능하게 연결하고 상기 모터 조립체 하우징에 대한 위치 센서 독출 헤드의 위치를 다수의 상이한 위치들중 하나에 위치 잠김(locking of location)이 이루어지도록 구성된 조절 가능 커넥터;를 포함하는 장치로서, 조절 가능 커넥터는 모터 조립체 하우징을 통한 통공에서 모터 조립체 하우징 내측의 환경을 모터 조립체 하우징 외측의 환경으로부터 분리되게 유지하기 위하여 상기 통공을 밀봉하도록 구성되고, 위치 센서 독출 헤드는 모터 조립체 하우징 내측의 환경에 위치하는 기준 부재를 독출하도록 구성되고, 조절 가능 커넥터는 모터 조립체 하우징상의 위치 센서 독출 헤드의 위치가 모터 조립체 하우징 외측으로부터 조절될 수 있도록 구성되고, 조절 가능 커넥터는, 통공에서 모터 조립체 하우징과의 밀봉을 파괴하지 않으면서, 위치 센서 독출 헤드가 모터 조립체 하우징에 대하여 반경 방향으로 조절될 수 있고 다수의 상이한 반경 방향 위치들중 하나에 위치 잠김(locking of location)이 이루어지도록 구성되는, 장치가 제공된다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 조절 가능 커넥터는 위치 센서 독출 헤드에 연결된 케이싱 및, 케이싱의 일부를 모터 조립체 하우징을 향하여 클램핑(clamping)시키도록 구성된 패스너(fasteners)들을 포함하고, 조절 가능 커넥터는 케이싱이 모터 조립체 하우징에서 조절될 수 있게 함으로써 모터 조립체 하우징에 대하여 위치 센서 독출 헤드를 조절하도록 구성된다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 조절 가능 커넥터는, 모터 조립체 하우징 내측의 환경과 모터 조립체 하우징 외측의 환경 사이에 있는 통공에서의 밀봉을 파괴시키지 않으면서, 기준 부재에 대한 위치 센서 독출 헤드의 위치가 조절될 수 있도록 구성된다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 조절 가능 커넥터는 모터 조립체 하우징의 외측에서 통공을 둘러싸도록 구성된 밀봉을 포함하고, 조절 가능 커넥터는 모터 조립체 하우징 내측의 환경과 모터 조립체 하우징 외측의 환경 사이에 있는 통공에서의 밀봉을 유지하면서 기준 부재에 대하여 축방향(axially) 및/또는 각도상의(angular) 움직임을 허용하도록 구성되기도 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 조절 가능 커넥터는 위치 센서 독출 헤드에 연결된 케이싱을 포함하고, 케이싱은 모터 조립체 하우징의 돌출부들을 수용하도록 구성된 구멍들을 포함하고, 상기 구멍들은 케이싱이 돌출부들상에서 움직일 수 있도록 돌출부들보다 크고, 케이싱의 위치를 모터 조립체 하우징상에 위치 잠김이 이루어지게 하는 패스너(fasteners)들을 더 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 위치 센서 독출 헤드에 연결된 케이싱을 포함하고, 케이싱은 통공에서 모터 조립체 하우징 내측의 환경을 모터 조립체 하우징 외측의 환경으로부터 분리되게 유지하기 위하여 모터 조립체 하우징을 통한 통공을 밀봉하도록 모터 조립체 하우징에 밀봉되게 연결되게끔 구성되고, 케이싱은 모터 조립체 하우징 내측의 환경으로부터 위치 센서 독출 헤드의 적어도 일부를 격리시키도록 구성된다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 위치 센서 독출 헤드는 유도성 독출 헤드(inductive read head)이고, 장치는 위치 센서 독출 헤드에 의해 감지되도록 구성된 단단한 금속의 디스크로서의 기준 부재를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 조절 가능 커넥터는 위치 센서 독출 헤드상의 케이싱을 포함하는 제거 가능한 커넥터이고, 상기 제거 가능한 커넥터는 모터 조립체 하우징을 통한 통공에서 위치 센서 독출 헤드를 제거 가능하게 연결하도록 구성되고, 제거 가능한 커넥터는, 통공에서 모터 조립체 하우징 내측의 환경을 모터 조립체 하우징 외측의 환경으로부터 분리되게 유지하기 위하여 모터 조립체 하우징을 통한 통공을 틀어막고 모터 조립체 하우징과 밀봉되며, 제거 가능한 커넥터는 위치 센서 독출 헤드를 통공으로부터 외측으로 당김으로써 위치 센서 독출 헤드가 모터 조립체 하우징으로부터 빠져나갈 수 있도록 구성된다.
다음의 양상들 및 다른 특징들은 첨부된 도면을 참조하여 다음의 상세한 설명으로부터 설명된다.
도 1 은 예시적인 장치의 개략적인 단면도이다.
도 2 는 피드 쓰루(feed-through)의 개략적인 도면이다.
도 3a 는 다른 피드 쓰루의 개략적인 도면이다.
도 3b 는 다른 피드 쓰루의 개략적인 단면이다.
도 3c 는 다른 피드 쓰루의 개략적인 단면이다.
도 3d 는 다른 피드 쓰루의 개략적인 단면이다.
도 4 는 하우징에 연결된 독출 헤드의 개략적인 도면이다.
도 5 는 하우징에 연결된 독출 헤드의 다른 예에 대한 개략적인 도면이다.
도 6 은 하우징에 연결된 독출 헤드의 다른 예에 대한 개략적인 도면이다.
도 7 은 하우징에 연결된 독출 헤드의 다른 예에 대한 개략적인 도면이다.
도 8 및 도 9 는 하우징에 연결된 독출 헤드의 다른 예에 대한 개략적인 도면이다.
도 10 및 도 11 은 하우징에 연결된 독출 헤드의 다른 예에 대한 개략적인 도면이다.
도 12 내지 도 19 는 다양한 분리 벽 구성들에 대한 개략적인 도면이다.
도 20 내지 도 23 은 고정자 엔캡슐레이션을 가진 다양한 고정자 및 회전자 조합의 개략적인 도면이다.
도 24 는 래디얼 필드 구성(radial field arrangement)을 가진 모터를 도시한다.
도 25 는 치가 형성된 패시브 회전자, 및 링 영구 자석에 의해 분리된 고정자 페이즈(stator phase) A 및 고정자 페이즈 B 를 가진 하이브리드 모터 디자인을 도시한다.
도 26 은 축방향 필드 디자인을 가진 모터를 도시한다.
도 27 은 패시브 회전자를 가진 브러쉬리스 디자인(brushless design)을 구비한 모터를 도시한다.
도 28 및 도 29 는 치가 형성된 패시브 회전자를 가진 모터를 도시한다.
도 30 및 도 31 은 치가 형성된 패시브 회전자를 가진 모터를 도시한다.
도 32 및 도 33 은 치가 형성된 패시브 회전자를 가진 모터를 도시한다.
도 34 및 도 35 는 치가 형성된 패시브 회전자를 가진 모터를 도시한다.
도 36 및 도 37 은 치가 형성된 패시브 회전자를 가진 모터를 도시한다.
도 1 을 참조하면, 기판 이송 장치(2)의 로봇 구동부(10)가 개략적으로 도시되어 있다. 비록 로봇 구동부(10)가 진공 로봇과 관련하여 설명되었을지라도, 개시된 바와 같은 특징들을 가진 그 어떤 적절한 로봇 구동부(대기(atmospheric) 구동부 또는 다른 구동부)가 제공될 수 있다. 개시된 바람직한 실시예 또는 실시예들은 별도로, 본 발명은 다른 실시예들일 수 있고 다양한 방법으로 실시되거나 또는 수행될 수 있다. 따라서, 본 발명은 도면에 도시되거나 다음의 상세 설명에 기재된 구성 요소들의 구성 및 구조에 대한 세부 사항에 그 적용이 제한되는 것이 아니라는 점이 이해되어야 한다. 오직 하나의 실시예가 여기에 설명될지라도, 그것의 청구항들은 그 실시예에 제한되지 않는다. 더욱이, 만약 특정의 배제, 제한 또는 포기(disclaimer)를 명백하게 하는 명확하고 설득력 있는 증거가 있지 않는 한, 청구항들이 제한적으로 읽혀져서는 아니된다.
본 발명의 하나 이상의 실시예들의 진공-양립(vacuum-compatible) 직접 구동 시스템을 포함하는 예시적인 로봇 매니퓰레이터 또는 장치(2)는 도 1 에 도시되어 있다. 로봇 매니퓰레이터는 플랜지 또는 장착 구성부(102)로부터 매달린, 프레임(101) 둘레에, 예를 들어 알루미늄 압출부 둘레에 구성될 수 있다. 대안으로서, 장착 구성부는 프레임(101)의 저부에서 프레임(101)의 일측상에 있을 수 있거나, 또는 프레임(101)은 그 어떤 다른 적절한 방식으로 장착될 수 있다. 프레임(101)은 볼-스크류 메카니즘(107)을 통해 모터(106)에 의해 구동되는 하우징(105)에 안내를 제공하도록 선형 베어링(104)을 가진 하나 이상의 수직 레일(103)을 포함할 수 있다. 대안으로서, 모터 하우징(105)은 선형 모터로 구동될 수 있으며, 이것은 직접적으로 프레임(101)에 부착되거나 또는 그 어떤 다른 적절한 가동의 방식 또는 비가동의 방식으로 프레임(101)에 결합된다. 모터 하우징(105)은 이하에 보다 상세하게 설명되는 바와 같이 1 개, 2 개, 3 개, 4 개 또는 그 이상의 직접 구동 모듈들을 포함할 수 있다. 하우징(105)은 위치 엔코더(110,111)가 설치된 모터(108,109)를 수용한다. 하우징(105)은 이하에 상세하게 설명되는 바와 같이 모터(108,109) 및 위치 엔코더(110,111)들과 관련하여 구성된 부분들을 가질 수 있는 예시적인 구조체로서 도시되어 있다. 벨로우즈(bellows, 120)는 수직 레일(103)을 따라서 모터(105)들의 움직임을 수용하도록 이용될 수 있어서, 예를 들어 진공과 같은, 모터(108,109)들 및 엔코더(110,111)들의 가동 구성 요소들이 작동하는 환경을, 예를 들어 대기와 같은 외부 환경으로부터 분리시킨다.
도 1 에 도시된 예에서, 각각 하나의 모터 및 하나의 엔코더를 가진 2 개의 직접 구동 모듈들이 도시되어 있다. 그러나, 그 어떤 적절한 수의 모터들 및 엔코더들을 가진 그 어떤 적절한 수의 직접 구동 모듈들이라도 이용될 수 있다. 인버트 서비스 루프(inverted service loop, 222)가 이용되어, 직접-구동 모듈(들)에 전력을 공급하고 도 1 에 도시된 바와 같이 콘트롤러(224)와 같은 로봇 시스템의 다른 구성 요소들과 직접 구동 모듈(들) 사이의 신호를 용이하게 한다. 대안으로서, 정규적인, 비 인버트 서비스 루프(non-inverted service loop, 226)가 채용될 수 있다. 도 1 에 도시된 바와 같이, 상부 모터(108)는 로봇 아암의 제 1 링크(114)에 연결된 중공형 외측 샤프트(112)를 구동할 수 있다. 하부 모터(109)는 벨트 구동부(115)를 통하여 제 2 링크(116)에 결합될 수 있는 동일축 내측 샤프트(113)에 연결될 수 있다. 다른 벨트 구성부(117)가 채용되어 제 1 의 2 개 링크(114,116)들의 위치에 상관 없이 제 3 링크(118)의 반경 방향을 유지할 수 있다. 이것은 제 1 링크에 포함된 풀리(pulley)와 제 3 링크에 연결된 풀리 사이의 1:2 비율에 기인하여 달성될 수 있다. 제 3 링크(118)는 예를 들어 반도체 기판과 같은 유효 하중(119)을 운반할 수 있는 단부 작동체(end effector)를 형성할 수 있다. 도 1 의 로봇 아암은 오직 예시적인 목적을 위해서 도시된 것이라는 점이 주목되어야 한다. 그 어떤 다른 적절한 아암 메카니즘 또는 구동 메카니즘이 단독으로 또는 조합되어 이용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 하나 또는 그 이상의 실시예들에 따른 다수의 직접 구동 모듈들이 단일의 로봇 매니퓰레이터 또는 다수의 매니퓰레이터를 가진 로봇 매니퓰레이터 또는 그 어떤 적절한 조합으로도 이용될 수 있다. 여기에서, 모듈들은 실질적으로 동일한 회전축을 따라서 상이한 평면들에 쌓일 수 있거나, 실질적으로 동일한 평면에 동일 중심으로 위치되거나, 적층되고 동일 중심의 배치로 조합된 구성으로 배치되거나, 또는 그 어떤 다른 적절한 방식으로도 로봇 매니퓰레이터 안에 포함될 수 있다.
본 발명의 하나 또는 그 이상의 실시예들의 진공 양립의 직접 구동 시스템은 고정자 및, 상기 고정자에 인접하게 배치된 회전자를 구비하는 래디얼 필드 모터 구성체(radial field motor arrangement) 및 하우징을 포함할 수 있어서, 회전자는 고정자에 대하여 회전할 수 있거나 회전자의 회전축에 대하여 실질적으로 반경 방향인 자기장을 통하여 고정자와 상호 작용한다. 대안으로서, 축방향 필드 모터 또는 조합형 래디얼/액시얼 필드 모터(radial/axial field motor)가 제공될 수 있거나, 또는 이들의 조합이 제공될 수 있다. 고정자는 고정자에 대한 회전자의 상대 위치에 기초하여 적절한 콘트롤러에 의해 에너지를 부여받는 한 세트의 권선들을 포함할 수 있다. 로봇은 교번하는 극성을 가진 한 세트의 영구 자석들을 포함할 수 있다.
도시된 실시예에서, 하우징은 하우징 외측상의 대기 유형 환경을 하우징 내부의 진공 또는 다른 비-대기(non-atrmospheric) 환경으로부터 분리시킬 수 있다. 엔코더 독출 헤드(encoder read head) 또는 고정자와 같은 활성 구성 요소(active component)들은 이후에 설명되는 바와 같이 하우징에 고정될 수 있고 그리고/또는 하우징과 인터페이스되는데, 예를 들어 독출 헤드 또는 고정자는 하우징 안으로 가압될 수 있거나 또는 다르게 고정됨으로써 통상적인 클램핑 구성 요소들을 제거하고, 진공 양립의 에폭시 베이스 포팅(vacuum compatible epoxy based potting)과 같은 적절한 재료로 엔캡슐레이션될 수 있어서, 이후에 설명되는 바와 같이 구성 요소들의 개스 방출(out-gassing)을 진공 또는 다른 비-대기 환경에 제한한다. 여기에서, 엔캡슐레이션된 구성 요소는 진공, 대기 또는 그 어떤 적절한 환경에 있을 수 있으며, 엔캡슐레이션은 고정자를 환경으로부터 보호하고, 예를 들어, 부식으로부터 보호하고, 효율적인 열의 제거를 용이하게 한다. 엔캡슐레이션은 독출 헤드 또는 고정자를 하우징 또는 다른 구성 요소 또는 하위 구성 요소(sub component)에 접합시킬 수도 있어서, 하우징에 대하여 장치를 더욱 고정시킨다. 고정자의 권선들 또는 독출 헤드의 다른 활성 구성 요소들 또는 권선들로 이어지는 와이어들은 엔캡슐레이션에 의해 밀봉되는 하우징의 개구를 통과할 수 있어서, 예를 들어 도 2 와 관련하여 설명되는 바와 같이 분리된 진공 피드 쓰루(vacuum feed-through)에 대한 필요성을 제거한다. 대안으로서, 독출 헤드 또는 고정자는 하우징에 대하여 클램핑되거나, 볼트 결합되거나 또는 그 어떤 다른 적절한 방식으로도 부착될 수 있으며, 대기 환경으로부터 독출 헤드의 권선 또는 다른 활성 구성 요소들 또는 고정자의 권선들로 이어지는 와이어들은 예를 들어 도 3a 내지 도 3d 와 관련하여 설명되는 그 어떤 다른 적절한 방식으로도 하우징의 벽을 통과하거나 또는 진공 피드 쓰루를 통하여 경로가 정해질 수 있다.
도 2 에서, 피드 쓰루(202)는 하우징(105)과 인터페이스되는 것으로 도시되어 있으며 여기에서 하우징(105)은 제 1 환경(204)을 제 2 환경(206)으로부터 분리할 수 있다. 피드 쓰루(202)는 활성 구성 요소(208)와 인터페이스될 수 있으며 활성 구성 요소(208)는 활성 코어(active core, 210) 및 리드(lead, 214)를 가질 수 있다. 활성 코어(208)는 폐쇄부(212) 안에 수용될 수 있으며, 폐쇄부(212)는 이후에 설명되는 바와 같이 전체로서 또는 부분으로서 코팅, 엔캡슐레이션(encapsulation), 엔크로져(enclosure) 또는 이들의 조합일 수 있다. 대안으로서, 폐쇄부(212)가 제공되지 않을 수 있다. 리드(214)들은 하우징(105)의 구멍(216)들을 통과하고 포팅(potting) 재료 또는 격리 재료(218)에 의해 하우징(105)으로부터 격리된다. 여기에서 재료(218)는 재료(212)와 같을 수 있거나 또는 분리되게 포팅이 이루어지거나 또는 다르게 격리되는데, 재료(218)는 환경(204,206) 사이의 압력 그래디언트를 가로질러 밀봉할 수 있거나 또는 다르게 밀봉할 수 있다.
도 3a 에서, 피드 쓰루(224)는 하우징(105)과 인터페이스되는 것으로 도시되어 있으며 하우징(105)은 제 1 환경(204)을 제 2 환경(206)으로부터 분리시킬 수 있다. 피드 쓰루(224)는 활성 구성 요소(208')와 인터페이스될 수 있는데, 활성 구성 요소(208')는 활성 코어(210') 및 리이드(214')를 가질 수 있다. 활성 코어(208')는 폐쇄부(212') 안에 수용될 수 있으며, 여기에서 폐쇄부(212')는 이후에 설명되는 바와 같이 전체로서 또는 부분으로서 코팅, 엔캡슐레이션, 엔크로져 또는 이들의 조합일 수 있다. 대안으로서, 폐쇄부(212')가 제공되지 않을 수 있다. 리드(214')는 리드(226)를 수용하고, 상기 리드(226)는 하우징(105)의 구멍(216)을 통과하는 피드쓰루(228)와 인터페이스되고 절연된 코어(230)들에 의해 하우징(105)으로부터 격리되며, 여기에서 코어(230)들은 하우징(105)에 밀봉(232)된다. 여기에서 코어(230)들은 그에 밀폐 밀봉된 도전성 삽입부(234)들을 가지며, 도전성 삽입부들은 제 1 환경 측(204)상에 리이드(226)들을 수용하고 제 2 환경 측(206)상에 리이드(236)들을 더 수용한다. 여기에서, 삽입부(234)들과 조합된 코어(230)들은 환경(204, 206)들 사이의 압력 그래디언트(pressure gradient)를 가로질러 밀봉할 수 있거나 또는 다르게 밀봉할 수 있다. 개시된 실시예에서, 활성 구성 요소(208, 208')들은 그 어떤 적절한 구성 요소일 수 있으며, 예를 들어, 독출 헤드, 권선 또는 그 어떤 적절한 활성 구성 요소일 수 있다. 대안으로서, 핀(삽입부(234))은 하우징(105)에 대하여 밀봉될 수 있고, 절연 재료(코어(230))는 안내 및 전기 절연을 제공할 수 있다. 대안으로서, 리이드(226) 및 삽입부(234)는 단일의 구성 요소일 수 있어서, 하나의 연결을 제거한다. 이후에 설명될 바로서, 하우징(105)의 외측으로부터 설치될 수 있는 확장 가능 피드쓰루가 제공될 수 있으며, 하우징 안의 특징부들 사이의 공차들 및 피드쓰루가 진공에서 연결시키는 특징부들에 기인하여 오정렬(misalignment)을 수용할 수 있는 설계가 이루어진다.
도 3b 에서, 피드쓰루(240)는 하우징(105)과 인터페이스되는 것으로 도시되어 있으며, 여기에서 하우징(105)은 제 1 환경(204)을 제 2 환경(206)으로부터 분리시킬 수 있다. 여기에서 피드쓰루(240)는 절연된 케이싱(242) 및 핀(244)들을 가진다. 소켓(246)이 제공되어 환경(204)내의 활성 구성 요소에 있는 전기 연결부에 결합된다. 핀(244)들은 O 링 밀봉으로써 하우징(105)에 밀봉되는 것으로 도시되어 있으며, 핀(244)은 환경(206)에서의 전기적인 연결을 위한 돌기(lug)에 대한 결합을 허용하는 나사화된 단부를 가진다. 소켓(246)은 테이퍼진 부분(248)을 가져서 소켓(246) 안으로의 핀(244)의 삽입은 소켓(246)을 확장시킴으로써 삽입 및 조립시에 핀(244)과 소켓(246) 사이에 전기적인 접촉이 이루어진다.
도 3c 에서, 피드쓰루(240')는 하우징(105)과 인터페이스되는 것으로 도시되어 있으며, 하우징(105)은 제 2 환경(206)으로부터 제 1 환경(204)을 분리할 수 있다. 여기에서 피드쓰루(240')는 절연 케이싱(242') 및 핀(244')을 가진다. 소켓(246')이 제공되어 환경(204)내에서 활성 구성 요소에 있는 전기 커넥터에 결합된다. 핀(244')들은 O 링 밀봉으로 하우징(105)에 밀봉되는 것으로 도시되어 있으며, 핀(244')은 환경(206)에서의 전기 연결을 위한 돌기에 대한 결합을 허용하는 나사화된 단부(threaded end)를 가진다. 핀(244')은 테이퍼진 부분(248')을 가짐으로써 소켓(246') 안으로의 핀(244')의 삽입 이후에, 세트 스크류(set screw)의 회전은 핀(244')의 내측 핀을 움직여서 핀(244')을 확장시킴으로써, 조립시에 핀(244')과 소켓(246') 사이에 전기 접촉이 이루어진다.
도 3d 에서, 피드쓰루(240")는 하우징(105)과 인터페이스하고 있는 것으로 도시되어 있으며 여기에서 하우징(105)은 제 1 환경(204)을 제 2 환경(206)으로부터 분리할 수 있다. 여기에서 피드쓰루(240")는 절연된 케이싱(242") 및 소켓(244")을 가진다. 핀(246")이 제공되어 환경(204)에 있는 활성 구성 요소의 전기 커넥터에 결합된다. 소켓(244")은 하우징(105)에 대하여 O 링 밀봉으로써 밀봉되는 것으로 도시되어 있으며, 소켓(244")은 환경(206)에 있는 전기 연결을 위한 돌기에 대한 결합을 허용하는 나사화된 단부를 가진다. 소켓(244")은 테이퍼진 부분(248")을 가져서, 소켓(244")을 핀(246")상으로 삽입한 이후에, 스크류의 회전은 소켓(244")의 외측 슬리브를 움직여서 소켓(244")을 압축함으로써, 조립시에 소켓(244")과 핀(246") 사이에 전기적인 접촉이 이루어진다.
직접 구동 모듈의 구동된 부분의 각도 위치를 판단하기 위하여, 예를 들어 하우징에 대한 모터 회전자의 각도 위치를 판단하기 위하여, 위치 엔코더(position encoder)가 직접 구동 모듈 안으로 포함될 수 있다. 위치 엔코더 트랙(position encoder track)은 직접 구동 모듈의 구동되는 부분에 결합될 수 있고, 위치 엔코더 독출 헤드는 예를 들어 도 4 내지 도 7 에 도시된 바와 같이 직접 구동 모듈의 하우징(105)에 부착될 수 있다. 여기에서, 독출 헤드는 광학적 독출 헤드이거나, 유도성(inductive) 독출 헤드이거나, 또는 위치 판단을 위한 임의의 적절한 유형의 독출 헤드이거나 또는 다른 것일 수 있다.
도 4 에 도시된 하나의 예시적인 실시예에서, 하우징 내부의 진공 또는 다른 비-대기 환경(non-atmospheric environment)에 완전히 위치될 수 있는 활성 구성 요소(254)와 함께, 독출 헤드는 밀봉(256)으로써 하우징(105)에 밀봉된 케이싱(252)을 가진다.
도 5 에 도시된 다른 예시적인 실시예에서, 케이싱(252')에 의해 하우징 내부의 진공 또는 다른 비-대기 환경으로부터 격리될 수 있는 활성 구성 요소(254')와 함께, 독출 헤드는 밀봉(256)으로써 하우징(105)에 밀봉되는 케이싱(252')을 가질 수 있다.
도 6 에 도시된 바와 같은 다른 예시적인 실시예에서, 독출 헤드의 활성 구성 요소의 다른 부분(260)이 주위 대기 환경 안에 존재할 수 있는 동안, 진공 또는 다른 비-대기 환경에 부분적으로 노출될 수 있는(258) 활성 구성 요소(254")와 함께, 독출 헤드는 밀봉(256)으로써 하우징(105)에 밀봉된 케이싱(252")을 가질 수 있다. 이러한 경우에, 독출 헤드는 직접 구동 모듈의 하우징에 있는 개구내에 위치될 수 있고 하우징의 벽에 대하여 밀봉될 수 있다. 밀봉(256)은 압축될 수 있어서 트랙(track)에 대한 독출 헤드의 조절을 허용한다. 대안으로서, 밀봉 구성체의 각도 접촉, 축방향 또는 반경 방향 접촉의 유형이 이용되어 더 큰 조절 범위를 제공할 수 있다. 다른 대안으로서, 굴곡체(flexure), 멤브레인, 또는 벨로우즈가 채용되어 트랙에 대한 독출 헤드의 조절을 허용할 수 있다.
도 7 에 도시된 다른 예시적인 실시예에서, 설명된 엔캡슐레이션 대안 및 개스 방출의 위험성을 최소화시키는 개선점을 포함하는, 진공 양립의 엔캡슐레이션을 이용하는 활성 구성 요소(254")와 함께, 독출 헤드는 밀봉(256)으로써 하우징(105)에 밀봉된 케이싱(252")을 가질 수 있는데, 이것은 예를 들어 부식의 방지와 같이 환경으로부터 고정자를 보호하고, 효율적인 열의 제거를 용이하게 하고, 2 개의 분리 벽(262,264)들이 포함될 수 있어서 예를 들어 독출 헤드의 상이한 부분(266,268)들을 하나 이상의 환경으로부터 격리시킨다.
도 8 은 예시적인 독출 헤드 장착 구성을 도시한다. 도 9 에 도시된 바와 같이, 엔코더는 축(306)상에 회전되게 장착된 디스크(304) 및, 하우징(105)에 대하여 움직일 수 있게 장착되고 하우징(105)에 밀봉(256)으로써 밀봉된 독출 헤드(302)를 가진다. 여기에서 밀봉(256)은 예를 들어 진공 밀봉과 같은 밀봉을 유지하면서, 디스크(304)에 대하여 반경 방향으로, 축방향으로 그리고 또한 각도 움직임으로 또는 다르게, 충분한 움직임을 독출 헤드(302)에 제공하는 O 링, 굴곡부 또는 다른 적절한 밀봉일 수 있다. 여기에서 디스크(304)는 독출 헤드(302) 또는 다른 것에 의한 유도 감지(inductive sensing)를 위한 선(line) 또는 공간(space)의 패턴을 가진 금속의 단단한 구성일 수 있다. 하우징(105)은 헤드(302)의 짝을 이룬 구멍 및 슬롯에 대응하는 핀(308)들을 가짐으로써, 헤드(302)는 내부에 회전되게 장착된 하우징(105) 및 디스크(304)에 대하여 능동적으로(positively) 위치된다. 스크류(310)들은 헤드(302)를 하우징(105)에 고정시키는데, 3 개의 세트 스크류(312)들은 헤드(302)가 디스크(304)에 대하여 반경 방향으로 조절될 수 있게 하고 디스크(304)에 대하여 높이 조절(leveling)되거나 또는 다르게 조절될 수 있게 한다. 이러한 방식으로, 디스크(304)에 대한 독출 헤드(302)의 위치는 진공 환경을 파괴하지 않으면서 조절될 수 있다. 다른 양상에서, 임의의 적절한 위치 또는 높이 조절 특징부들이 제공될 수 있다.
도 11 은 예시적인 독출 헤드 장착 구성을 도시한다. 엔코더는 축(306)에 회전되게 장착된 디스크(304') 및, 하우징(105)에 대하여 움직일 수 있게 장착되고 밀봉(256)으로써 하우징(105)에 밀봉된 독출 헤드(302')를 가진다. 여기에서 밀봉(256)은 예를 들어 진공 밀봉과 같은 밀봉을 유지하면서 디스크(304)에 대하여 반경 방향, 축방향으로의 충분한 움직임, 또한 각도 움직임 또는 다른 움직임을 독출 헤드(302)에 제공하는 O 링, 굴곡부 또는 다른 적절한 밀봉일 수 있다. 여기에서 디스크(304)는 독출 헤드(302') 또는 다른 것에 의한 광학적 감지를 위한 선 또는 공간의 패턴을 가진 유리 또는 다른 것의 불투명 구조일 수 있다. 하우징(105)은 헤드(302')의 짝을 이룬 슬롯에 대응하는 도 10의 핀(308)을 가짐으로써, 헤드(302')는 내부에 회전되게 위치된 하우징(105) 및 디스크(304')에 대하여 능동적으로 위치된다. 스크류(310)들은 헤드(302')의 수직 슬롯들로써 하우징(105)에 고정되는데, 3 개의 세트 스크류(312)들은 헤드(302)가 디스크(304)에 대하여 반경 방향으로 조절되는 것을 허용하고 디스크(304)에 대하여 높이 조절되거나 또는 다르게 조절되는 것을 허용한다. 편심부(314)들이 더 제공되어 하우징(105)에 회전되게 결합되고 독출 헤드(302')의 짝을 이룬 수평 슬롯들과 맞물림으로써, 디스크(304')에 대한 헤드(302')의 위치가 축방향으로 조절될 수 있다. 이러한 방식으로, 디스크(304')에 대한 독출 헤드(302')의 위치는 진공 환경을 파괴하지 않으면서 조절될 수 있다. 다른 국면에서, 임의의 적절한 위치 선정 또는 높이 조절 특징부들이 제공될 수 있다.
도 12 내지 도 19 는 모터(108)에 대하여 분리 벽의 다양한 조합들을 도시한다. 여기에서 이후에 설명되는 바로서, 분리 벽은 예를 들어 2 개 또는 그 이상의 영역들 또는 환경들을 격리시키도록 엔캡슐레이션, 분리, 진공 또는 기체 격벽을 형성할 수 있다. 여기에서 모터(108)는 부분적인 섹션으로서 도시되어 있고 예시적인 것으로서, 대안의 실시예에서, 그 어떤 적절한 모터, 모터들의 조합 및/또는 분리 벽(들)의 조합이 제공될 수 있다. 도 12 에서, 모터(108)는 고정자(352) 및 회전자(354)를 가지며, 그들 각각은 코어(들), 자석(들), 권선(들) 또는 다른 것의 그 어떤 적절한 조합을 가질 수 있다. 분리 벽(356)은 얇은 벽의 튜브형 금속 구조체일 수 있으며, 이것은 환경(204)을 환경(206)으로부터 분리하고 회전자(354)를 고정자(352)로부터 분리한다. 대안으로서, 분리 벽(356)은 코팅, 도금(plating), 몰딩 부분(molded portion), 성형 부분일 수 있으며, 그 어떤 형상 또는 그 어떤 적절한 분리벽 또는 분리벽(들)의 조합 및 벽 유형(들)을 가진다. 더욱이, 분리 벽(356)은 하우징(105)의 부분으로서 일체로 형성될 수 있거나 또는 하우징(105)으로부터 분리될 수 있다.
도 13 에서, 모터(108)는 고정자(352) 및 회전자(354)를 가지며 그 각각은 코어(들), 자석(들), 권선(들) 또는 다른 것의 그 어떤 적절한 조합이라도 가질 수 있다. 분리 벽(356)은 얇은 벽의 튜브형 금속 구조체로서, 이것은 환경(204)을 환경(206)으로부터 분리시키고, 회전자(354)를 고정자(352)로부터 분리시킨다. 분리 벽(358)은 환경(204)을 환경(206)으로부터 분리시키는 얇은 벽의 튜브형 금속 구조체일 수 있다. 대안으로서, 분리 벽(356,358)들은 그 어떤 적절한 형상일 수 있으며, 예를 들어, 분리 벽(356,358)들은 고정자(352)를 감싸는 부분적이거나 또는 완전한 엔크로져를 형성할 수 있어서, 엔크로져 안의 제 3 환경(360)은 환경(204) 및/또는 환경(206)으로부터 격리되게 형성된다. 대안으로서 벽(356,358)들은 코팅, 도금(plating), 몰딩 부분(molded portion), 성형 부분일 수 있으며 그 어떤 형상 또는 그 어떤 적절한 분리벽 또는 분리 벽(들)의 조합 및 벽 유형(들)을 가진다. 더욱이, 분리 벽(356,358)의 하나 또는 그 이상은 하우징(105)의 일부로서 일체로 형성될 수 있거나 또는 하우징(105)으로부터 분리될 수 있다.
도 14 에서, 모터(108)는 고정자(352) 및 회전자(354)를 가지며, 이들 각각은 코어(들), 자석(들), 권선(들) 또는 다른 것의 그 어떤 적절한 조합을 가질 수 있다. 분리 벽(356)은 환경(204)을 환경(206)으로부터 분리시키는 얇은 벽의 튜브형 금속 구조체일 수 있다. 대안으로서, 분리 벽(356)은 코팅, 도금, 몰딩 부분, 성형 부분일 수 있고, 그 어떤 형상 또는 그 어떤 적절한 분리벽 또는 분리벽(들) 의 조합 및 벽 유형(들)을 가진다. 더욱이, 분리 벽(356)은 하우징(105)의 일부로서 일체로 형성될 수 있거나 또는 하우징(105)으로부터 분리될 수 있다.
도 15 에서, 모터(108)는 고정자(352) 및 회전자(354)를 가지며 이들 각각은 코어(들), 자석(들), 권선(들) 또는 다른 것의 그 어떤 적절한 조합을 가질 수 있다. 분리벽(356)은 환경(204)을 환경(206)으로부터 분리시키는 얇은 벽의 튜브형 금속 구조체이며, 고정자(352)는 양쪽 환경(204,206)들에 노출되고 벽(356)의 일부를 형성한다. 대안으로서, 분리 벽(356)은 코팅, 도금, 몰딩 부분, 성형 부분일 수 있고 그 어떤 형상 또는 그 어떤 적절한 분리벽 또는 분리 벽(들)의 조합 및 벽 유형(들)을 가진다. 더욱이, 분리벽(356)은 하우징(105)의 일부로서 일체로 형성될 수 있거나 또는 하우징(105)으로부터 분리될 수 있다.
도 16 에서, 모터(108)는 고정자(352) 및 회전자(354)를 가지며, 이들 각각은 코어(들), 자석(들), 권선(들) 또는 다른 것의 그 어떤 적절한 조합이라도 가질 수 있다. 분리 벽(356)은 환경(204)을 환경(206)으로부터 분리시키는 얇은 벽의 튜브형 금속 구조체일 수 있고, 고정자(352)는 양쪽 환경(204,206)에 노출되고 벽(356)의 일부가 고정자(352)의 일부(362)를 고정자(352)의 다른 부분(364)으로부터 분리시킨다. 대안으로서, 분리 벽(356)은 코팅, 도금, 몰딩 부분, 성형 부분일 수 있고, 그 어떤 형상 또는 그 어떤 적절한 분리 벽 또는 분리 벽(들)의 조합 및 벽 유형(들)을 가진다. 더욱이, 분리 벽(356)은 하우징(105)의 부분으로서 일체로 형성될 수 있거나 또는 하우징(105)으로부터 분리될 수 있다.
도 17 에서, 모터(108)는 고정자(352) 및 회전자(354)를 가지며 이들 각각은 코어(들), 자석(들), 권선(들) 또는 다른 것의 그 어떤 적절한 조합이라도 가질 수 있다. 분리 벽(356)은 환경(204)을 환경(206)으로부터 분리시키는 얇은 벽의 튜브형 금속 구조체일 수 있으며, 고정자(352)는 양쪽 환경(204,206)에 노출되며 벽(356)의 일부는 고정자(352)의 일부(366)를 고정자(352)의 다른 부분(368)으로부터 분리시킨다. 대안으로서, 분리 벽(356)은 코팅, 도금, 몰딩 부분, 성형 부분일 수 있고, 그 어떤 형상 또는 그 어떤 적절한 분리벽 또는 분리벽(들)의 조합 및 벽 유형(들)을 가진다. 더욱이, 분리벽(356)은 하우징(105)의 일부로서 일체로 형성될 수 있거나, 또는 하우징(105)으로부터 분리될 수 있다.
도 18 에서, 모터(108)는 고정자(352) 및 회전자(354)를 가지며 이들 각각은 코어(들), 자석(들), 권선(들) 또는 다른 것의 그 어떤 적절한 조합을 가질 수 있다. 분리 벽(356)은 환경(204)을 환경(206)으로부터 분리시키고 회전자(354)를 고정자(352)의 일부로부터 분리시키는 얇은 벽의 튜브형 금속 구조체일 수 있다. 대안으로서, 분리 벽(356,358)들은 임의의 적절한 형상일 수 있으며, 예를 들어 분리 벽(356,358)들은 고정자(352)를 감싸는 부분적이거나 또는 완전한 엔크로져를 형성할 수 있어서, 엔크로져 안의 제 3 환경(360)은 환경(204) 및/또는 환경(206)으로부터 격리되게 형성된다. 고정자(352)는 환경(204)내의 제 1 부분(370), 환경(360) 내의 제 2 부분(372) 및 환경(206) 내의 제 3 부분(374)을 가지는 것으로 도시되어 있다. 대안으로서 벽(356,358)들은 코팅, 도금, 몰딩 부분, 성형 부분일 수 있으며, 그 어떤 형상 또는 그 어떤 적절한 분리 벽 또는 분리 벽(들)의 조합 및 벽 유형(들)을 가진다. 더욱이, 분리 벽(356,358)의 하나 또는 그 이상은 하우징(105)의 일부로서 일체로 형성될 수 있거나 또는 하우징(105)으로부터 분리될 수 있다.
도 19 에서, 모터(108)는 고정자(352) 및 회전자(354)를 가지며 이들 각각은 코어(들), 자석(들), 권선(들) 또는 다른 것의 그 어떤 적절한 조합이라도 가질 수 있다. 분리 벽(356)은 환경(204)을 환경(206)으로부터 분리시키는 얇은 벽의 튜브형 금속 구조체일 수 있으며, 고정자(352)는 양쪽 환경(204,206)에 노출되고 벽(356)의 일부를 형성한다. 대안으로서, 분리 벽(346)은 코팅, 도금, 몰딩 부분, 성형 부분일 수 있으며, 그 어떤 형상, 또는 그 어떤 분리벽 또는 분리 벽(들)의 조합 및 벽 유형(들)을 가진다. 더욱이, 분리벽(356)은 하우징(105)의 일부로서 일체로 형성될 수 있거나 또는 하우징(105)으로부터 분리될 수 있다. 대안의 국면에서, 하나 또는 그 이상의 특징들이 조합될 수 있으며, 예를 들어, 도 12 내지 도 23 의 실시예들의 특징들의 하나 또는 그 이상이 그 어떤 적절한 구성 또는 조합으로 조합될 수 있다.
도 20 은 통상적인 고정자(352) 및 회전자(354)의 예를 도시한다. 고정자(352)는 치(tooth)가 형성된 (슬롯이 형성된) 철 코어(iron core)를 가질 수 있으며, 이것이 소망스럽게는 높은 토크 상수 및 효율을 제공할 수 있다. 대안으로서, 진공 양립(vacuum compatible)의 구동 모듈의 고정자(352)는 치가 없는(toothless)(슬롯이 없는) 디자인일 수 있으며, 이것이 소망스럽게는 낮은 높이의 치(cogging)를 제공할 수 있다. 대안으로서, 회전자(354) 및 고정자(352)는 그 어떤 적절한 회전자 또는 고정자일 수 있다. 고정자(352)는 엔캡슐레이션(402)으로 엔캡슐레이션(encapsulation)될 수 있으며, 이것은 충전재를 가진 진공 양립의 에폭시 또는 그 어떤 적절한 엔캡슐레이션일 수 있다. 엔캡슐레이션은 완전히 또는 부분적으로 고정자(352)를 둘러싸서 엔캡슐레이션한다. 예를 들어, 엔캡슐레이션(402)의 일부가 하우징(105)과 접촉하거나 또는 접촉할 수 있는 동안 (또는 엔캡슐레이션의 그 어느 것도 접촉하지 않는 동안), 링(404)을 형성하는 우수한 열전달 특성 또는 다른 소망의 특성들을 가지는 금속 또는 그 어떤 다른 적절한 재료가 하우징(105)과 접촉되게 제공될 수 있다. 대안으로서, 엔캡슐레이션(402)은 예를 들어 하우징(105)과 접촉되지 않을 수 있으며, 여기에서 고정자(352), 링(404) 및 엔캡슐레이션(402)은 별개의 조립체로서 형성될 수 있으며 차후에 하우징(105)에 설치될 수 있다. 여기에서 고정자(352)는 링(404)을 가질 수 있으며, 링은 고정자에 프레싱(pressing)되거나 또는 다르게 고정되고 차후에 엔캡슐레이션(402)으로써 포팅(potting)된다. 엔캡슐레이션(402)은 고정자(352) 및/또는 링(404)을 내부에 가진 몰드를 비우고 액체 수지를 그 안으로 도입하여 엔캡슐레이션(402)의 외측 엔벨로프(external envelope)를 형성함으로써 수행될 수 있다. 여기에서, 링, 고정자 또는 다른 적절한 구성 요소의 일부는 몰드의 일부를 형성할 수 있거나 또는 형성할 수 없다. 대안으로서 이후에 도시되는 바와 같이, 일체형 엔크로져는 엔캡슐레이션의 체적을 한정하는 몰드를 전체적으로 또는 부분적으로 형성할 수 있다. 하우징(105)과 독립적인 조립체로서 형성될 때, 조립체(352,404,402)는 가압 맞춤(press fit) 또는 다른 적절한 고정에 의하여 하우징(105)에 조립될 수 있다. 여기에서, 열은 고정자(352)의 코어 또는 권선 및 라미네이션으로부터 엔캡슐레이션 및/또는 링(404)을 통하여 전달되어 하우징(105)을 통해 방산될 수 있다. 여기에서 예를 들어, 고정자(352)는, 하우징(105)과 접촉된 상태에서 패스너(fastener)로, 접착제로 또는 다르게 고정된 링(404)에 의해 가압되거나 또는 다르게 고정될 수 있으며, 고정자 및/또는 하우징에 대한 링의 고정은 고정자로부터 링으로 그리고 하우징 또는 다른 배출원(sinking source)으로 충분한 열전달을 제공하도록, 고정자 및/또는 하우징과의 충분한 접촉이 있게 하는 것이다. 엔캡슐레이션(402)은 하우징(105) 및 고정자(352)와 함께 일체로 몰딩될 수 있거나 또는 분리되어 몰딩될 수 있으며, 예를 들어, 설명된 바와 같이 하우징(105) 안에 설치되는 조립체로서 링(404), 고정자(352)를 가진 조립체로서 몰딩되거나 또는 다르게 몰딩된다. 링(404)은 축방향 구멍(424)들 및 사다리꼴 절단부(420)를 더 가질 수 있는데, 이들은 엔캡슐레이션(402)의 접합 및, 포팅 재료의 열팽창에 기인하는 것과 같은 내부 응력의 해소를 용이하게 한다. 여기에서, 링(404)의 기능은 고정자(352)로부터 열을 제거하여 열을 하우징(105)으로 전달하는 경로를 제공하는 것일 수 있는데, 하우징은 예를 들어 고정자 둘레에서 연속적인 보호 격벽을 유지하면서 예를 들어 외부적으로 냉각될 수 있거나 또는 다르게 냉각될 수 있으며, 여기에서 고정자는 라미네이트(laminate)로부터 형성될 수 있으며 링(404)은 불연속 라미네이션과 비교하여 연속적인 보호 격벽을 형성한다. 대안으로서, 엔캡슐레이션(402) 및 하우징(105)은 예를 들어 동일한 재료로 만들어질 수 있으며, 하우징(105) 및 엔캡슐레이션(402)은 단일 구조체로서 몰딩되고 고정자가 단일 재료(105,402) 안에 전체적으로 또는 부분적으로 엔캡슐레이션된다. 여기에서, 엔캡슐레이션(402)은 분리 격벽을 형성할 수 있고 환경으로부터의 보호를 제공할 수 있어서, 예를 들어, 이전에 설명된 바와 같이 부식을 방지하고 그리고/또는 열의 제거를 용이하게 한다. 비록 도 20 은 고정자(352), 엔캡슐레이션(402) 및 하우징(105)과 다양한 조합으로 이용되는 링(404)을 도시하지만, 대안으로서, 엔캡슐레이션(402)은 링, 하우징(105)이 있거나 또는 없는 실시예들에 적용될 수 있거나 또는 다른 구성 요소가 있거나 없는 단일 구조체로서 다르게 적용될 수 있거나 또는 다르게 적용될 수 있다. 따라서 모든 그러한 변형들이 포괄된다.
도 21 에 도시된 바와 같이, 진공 양립의 직접 구동 모듈의 고정자 엔캡슐레이션(402)의 노출 표면들은 예를 들어 무전극 니켈 도금(electroless nickel plating)을 이용하여 코팅(406)으로 완전히 또는 부분적으로 코팅될 수 있어서, 진공 환경, 대기 환경, 아-대기(sub-atmospheric) 환경, 가압 환경 또는 다른 비 대기 환경에 대한, 고정자의 엔캡슐레이션을 위해 이용된 포팅 재료의 노출을 감소시키거나 또는 제거함으로써, 개스 방출(out-gassing)의 위험성을 더욱 감소시킨다. 여기에서, 코팅(406)은 이전에 설명된 바와 같이 분리 격벽을 형성할 수 있다. 대안으로서, 도 22 에 도시된 바와 같이, 예를 들어, 스테인레스 스틸 또는 다른 적절한 재료로 만들어진 보호 재료(408,410,412)의 하나 또는 그 이상의 얇은 시트들은 예를 들어 도 22 에 도시된 포팅 공정(potting process)에서 고정자의 엔캡슐레이션에 접합될 수 있다. 이것은 보호 재료의 얇은 시트들 사이에서 솔기들에 대한 포팅 재료의 노출을 제한할 수 있다. 여기에서, 포팅 재료(402)는 시트(408,412,410)들 사이에서 밀봉을 형성할 수 있거나 또는 시트들은 예를 들어 용접, 브레이징, 솔더링(soldering)에 의해, 또는 O 링이나 또는 다른 것과 같은 그 어떤 적절한 정적 밀봉으로써 다르게 밀봉될 수 있다. 여기에서, 시트(408,410,412) 및 링(404)은 이전에 설명된 바와 같이 분리 격벽을 형성할 수 있다. 여기에서, 고정자는 예를 들어 포팅 공정에서 포팅 재료에 접합된 얇은 케이지(cage) 또는 엔크로져(enclosure) 안에 포함될 수 있다. 얇은 케이지 또는 엔크로져는 예를 들어 스테인레스 스틸의 얇은 시트들로부터 용접될 수 있다.
도 23 에서, 예를 들어 기계 가공되거나 또는 다르게 형성된 알루미늄 또는 스테인레스 스틸 또는 다른 적절한 재료의 엔크로져는 슬리브(414), 하부 케이싱(416) 및 상부 케이싱(418)을 가지는 것으로서 제공된다. 상기 각각은 포팅(potting, 402)에 의해 밀봉될 수 있거나 또는 다르게 밀봉될 수 있는데, 예를 들어, 용접, 브레이징, 솔더링 또는 O 링 또는 다른 것과 같은 그 어떤 적절한 정적 밀봉(static seal)으로써 밀봉될 수 있다. 여기에서, 포팅(402)이 제공되지 않을 수 있으며 케이싱의 내부 체적은 중간 환경을 형성할 수 있으며, 예를 들어, 환경(360) 또는 다른 것을 형성할 수 있다. 대안으로서, 예를 들어, 고정자의 권선들이 포팅(potting)되지만 치가 없거나 또는 다르게 되는 경우에, 더 많거나 또는 더 적거나 또는 부분적인 케이싱(들)이 제공될 수 있다. 여기에서, 작은 간극이 고정자와 회전자 사이에 제공될 수 있으며, 이것은 통상적인 모터 디자인의 효율 및 토크 출력을 보존한다. 여기에서, 래디얼-필드 모터(radial-field motor)로써, 분리 층이 예를 들어 코팅, 접합 또는 그 어떤 다른 적절한 방법에 의해 고정자(들)로 포함될 수 있다. 다른 대안으로서, 고정자(들)는 고정자(들)가 겪을 수 있는 진공 또는 그 어떤 다른 환경과 양립 가능하고 그 환경에 저항성이 있는 재료 안에 몰딩되거나 또는 다르게 팩키지될 수 있다. 다른 대안으로서, 고정자는 도 23 에 도시된 바와 같은 진공 밀폐 용기 안에 엔캡슐레이션될 수 있다. 유사하게는, 회전자가 코팅될 수 있거나, 접합된 보호층을 유지할 수 있거나, 보호 재료 안에 몰딩될 수 있거나 팩키지될 수 있거나, 진공 밀폐 용기 안에 엔캡슐레이션될 수 있거나 또는 그것이 작동되는 환경으로부터 다르게 보호될 수 있다.
고정자 엔캡슐레이션의 노출 표면들은 예를 들어 무전극 니켈 도금을 이용하여 도 21 에 도시된 바와 같이 코팅될 수 있어서, 고정자의 엔캡슐레이션을 위해 이용된 포팅 재료가 진공 또는 다른 비 대기 환경에 노출되는 것을 감소시키거나 또는 최소화시켜서 개스 방출의 위험성을 더욱 감소시킨다. 대안으로서, 예를 들어 스테인레스 스틸로 제작된 도 22 에 도시된 바와 같은 보호 재료의 얇은 시트들은 고정자의 엔캡슐레이션에 접합될 수 있으며, 바람직스럽게는 도 22 에 도시된 포팅 과정으로 접합될 수 있다. 이것은 보호 재료의 얇은 시트들 사이의 솔기(seam)들에 대한 포팅 재료의 노출을 제한한다. 다른 대안으로서, 도 23 에 도시된 바와 같이, 고정자는 포팅 재료에 접합된 얇은 엔크로져 안에 포함될 수 있으며, 바람직스럽게는 포팅 과정으로 포함될 수 있다. 엔크로져는 예를 들어 스테인레스 스틸의 얇은 시트들로부터 용접될 수 있다. 다른 대안으로서, 예를 들어 디스크(412)의 형태인, 얇은 분리 벽이 축방향 필드 모터의 회전자와 고정자 사이에 존재할 수 있다. 고정자는 도 20 에 도시된 바와 같이 직접 구동 모듈의 하우징에 접합되거나, 클램핑되거나, 볼트 결합되거나 또는 그 어떤 다른 적절한 방식으로도 부착될 수 있다.
상기 설명된 래디얼 방향 필드 모터, 액시얼 필드 모터 또는 조합형 래디얼-액시얼-필드 모터는 코어리스(coreless) (ironless) 디자인일 수 있다. 모터 구성을 가진 다른 예의 실시예에서, 권선을 가진 코어리스 고정자 및 자석들을 가진 2 개의 회전자들은, 각각의 로터가 고정자의 일 측에 있으면서 이용될 수 있다. 대안으로서, 2 개의 회전자들에 의해 아이언 코어(iron core)상에 가해지는 패시브 자력(passive magnetic force)이 평형화될 수 있으므로 고정자는 아이언 코어를 구비할 수 있다. 그러나 모터 구성체를 가진 다른 예의 실시예는 권선을 가진 2 개의 고정자 및 그들 사이에 개재된 자석들을 가진 단일 회전자를 포함할 수 있다. 상기 설명된 엔캡슐레이션 대안들 및, 개스 방출의 위험성을 최소화시키고 그리고/또는 열전달을 향상시키는 향상점을 포함하는, 진공 양립의 엔캡슐레이션이 이용될 수 있거나 또는 2 개 또는 그 이상의 분리 벽들이 설명된 바와 같이 이들 예시적인 실시예들에 포함될 수 있다.
본 발명의 진공 양립의 직접 구동 시스템의 다른 실시예에서, 상기 예에서 이용된 모터 구성(들)은, 하이브리드-필드(래디얼(radial)-액시얼(axial)) 구성을 제한 없이 포함하면서, 상이한 모터 토폴로지(motor topology)에 의해 대체될 수 있다. 예를 들어, 고정자(들) 및 회전자(들)는 원추, 볼록한 V 형상, 오목한 V 형상, 볼록한 반원형 또는 오목한 반원형 프로파일, 원추, V-형상 및 반원형 프로파일들의 그 어떤 조합, 또는 그 어떤 다른 적절한 프로파일을 특징으로 할 수 있어서, 실질적으로 균일한 간극 또는 간극들이 고정자(들)과 회전자(들) 사이에 있는 결과를 가져온다. 상기 설명된 엔캡슐레이션의 대안 및 개스 방출의 위험성을 최소화시키는 향상점을 포함하는 진공 양립의 엔캡슐레이션이 이용될 수 있거나, 또는 적절한 형상의 분리 벽이 갭(들) 안에 존재할 수 있다. 외측-고정자-내측-회전자 및 내측-고정자-외측-회전자 구성들이 이용될 수 있다. 대안의 실시예에서, 전체 하우징(105)이 형성될 수 있거나 또는 다르게 몰딩될 수 있으며 여기에서 고정자는 몰딩된 하우징 안으로 직접 포함될 수 있다. 몰딩에 대한 대안으로서, 그 어떤 적절한 대안 재료의 캐스팅, 스프레이 형성 또는 그 어떤 적절한 제조라도 제공될 수 있다. 대안의 실시예들에서, 분포되거나 또는 다르게 되어 있는, 그 어떤 적절한 수의 권선 형상(winding phases)이 고정자 안에 제공될 수 있다. 대안의 실시예에서, 예를 들어, 패시브 무자석 회전자(passive magnetless rotor) 또는 설명된 그 어떤 적절한 회전자와 관련하여, 회전자는 예를 들어 단단하지 않을 수 있으며, 회전자는 어떤 방식으로도 라미네이트되지만 손상을 감소시키도록 진공 양립으로 라미네이트된다.
도 24 에 도시된 바와 같이, 진공 양립의 직접 구동 시스템은 권취된 브러쉬리스 고정자(wound brushless stator, 352) 및 고정자에 인접하게 배치된 자석(452)들을 가진 회전자(354)를 구비하는 래디얼 필드 모터 구성체(108)를 채용할 수 있어서, 회전자는 고정자에 대하여 회전할 수 있으며 회전자의 회전축(306)에 대하여 실질적으로 반경 방향인 자기장을 통하여 고정자와 상호 작용한다. 고정자는 권선(454), 코어(456) 및 지원용 링(backing ring, 404)을 가질 수 있다. 대안으로서, 고정자(352)는 코어리스(coreless)일 수 있는데, 코어리스 고정자는 고정자에 대한 회전자의 상대적인 위치에 기초하여 적절한 콘트롤러에 의해 전류가 인가되는 권선들의 일 세트(set)로 이루어질 수 있다. 회전자(354)는 교번 극성(alternating polarity)을 가진 영구 자석(452)의 세트를 포함할 수 있다. 설명된 바와 같이, 고정자는 진공 양립의 에폭시 베이스 포팅(epoxy based potting)과 같은 적절한 재료 안에 엔캡슐레이션될 수 있어서, 진공 또는 다른 비 대기 환경으로 고정자 구성 요소들의 개스 방출이 일어나는 것을 제한한다. 엔캡슐레이션은 고정자를 직접 구동 모듈의 하우징에 접합시킬 수도 있어서, 도 20 에 도시된 바와 같이 하우징에 대하여 고정자를 더 고정한다. 고정자의 권선으로 이어지는 와이어들은 도 2 에 도시된 엔캡슐레이션에 의해 밀봉된 하우징의 개구를 통과할 수 있어서, 도 3 에 도시된 분리된 진공 피드-쓰루의 필요성을 제거한다. 대안으로서, 대기 환경으로부터 래디얼 필드 모터의 고정자의 권선으로 이어지는 와이어들은 그 어떤 적절한 방식으로도 직접 구동 모듈의 하우징의 벽을 통과할 수 있거나 또는 진공 피드-쓰루를 통하여 경로가 정해질 수 있다.
도 25 에 도시된 바와 같이, 모터(108)는 모터(108')일 수 있으며, 이것은 치가 형성된 패시브 회전자(toothed passive rotor, 458), 고리형 영구 자석(464)에 의해 분리된 고정자 패이즈(stator phase) A(460) 및 고정자 패이즈(B)(462)를 가지는 하이브리드 디자인일 수 있다. 적절한 예는 미국 특허 US 5,834,865 "하이브리드 스테핑 모터"에서 찾을 수 있으며, 상기 문헌은 본원에 참고로서 포함된다. 대안으로서, 링 자석은 회전자(458)내에 제공될 수 있다. 도시된 바와 같이, 예를 들어, 자석을 가지지 않는 400 series 스테인레스 스틸의 높은 투자율/포화도를 가지며 영구 자석을 포함하지 않는, 예를 들어 솔리드 비자성 패시브 회전자(solid non magnetic passive rotor)가 개스 방출을 감소시키도록 제공될 수 있는데, 고정자 부분(들)에는 이전에 설명된 바와 같이 하나 또는 그 이상의 분리 벽들이 제공될 수 있다. 그러한 구성은 예를 들어 진공에 노출된 재료들을 최소화시키는데, 자석들이 진공에 노출되지 않는다. 마찬가지로, 영구 자석을 포함하지 않는 비자성 패시브 회전자는 그 어떤 적절한 고정자와 조합되어 이용될 수 있으며, 예시적인 구현예의 고정자들 또는 다른 개시된 구현예들중 그 어느 것과도 조합되어 이용될 수 있다.
도 26 에 도시된 바와 같이, 모터(108)는 모터(108")일 수 있는데, 이것은 자석(472)을 가진 회전자(470)와, 코어(476) 및 권선(478)을 가진 회전자(474)를 가지는 축방향 필드 디자인일 수 있다. 대안으로서, 자석들이 고정자 안에 제공될 수 있다.
도 27 에 도시된 바와 같이, 모터(108)는 상세하게 설명될 바와 같이 패시브 회전자(passive rotor, 494) 및 고정자(492)를 가지는 브러쉬리스 디자인(brushless design)일 수 있는 모터(490)일 수 있다. 여기에서 고정자(492)는 코어(496)(솔리드 또는 라미네이트), 권선(498) 및 자석(500)을 가질 수 있다. 도시된 바와 같이, 예를 들어 자석을 가지지 않는 400 시리즈 스테인레스 스틸의, 위에 설명된 솔리드 비자성 패시브 회전자(solid non-magnetic rotor)가 개스 방출을 감소시키도록 제공될 수 있으며, 고정자 부분(들)에는 이전에 설명된 바와 같이 하나 또는 그 이상의 분리 벽들이 제공될 수 있다. 그러한 구성은 예를 들어 진공에 노출된 재료들을 감소시키는데, 여기에서 자석들은 진공에 노출되지 않는다. 마찬가지로, 영구 자석들을 포함하지 않는 그러한 비자성 패시브 회전자는 그 어떤 적절한 자석과도 조합되어 이용될 수 있으며, 예시적인 실시예의 고정자들중 그 어느 것과도 또는 다른 개시된 실시예들중 어느 것과도 조합되어 이용될 수 있다.
도 28 및 도 29 에 도시된 바와 같이, 도 27 에 도시된 것과 유사한 특징들을 가진 모터(502)가 제공된다. 미국 특허 US 7,800,256 "Electric Machine" 에는 라이너(liner)의 변형이 개시되어 있으며, 상기 문헌은 본원에 참고로서 포함된다. 모터(502)는 고정자(504) 및 치를 가진 패시브 회전자(506)를 가진다. 회전자(506)는 400 시리즈 스테인레스 스틸 또는 그 어떤 적절한 재료일 수 있으며, 이것은 고정자(504)로부터 자기 플럭스의 채널을 형성할 수 있지만 영구 자석을 가지지 않는다. 이전에 설명된 바와 같이 고정자(504)는 하나 이상의 분리벽(508,510)들에 의해 회전자(506)로부터 분리될 수 있으며, 벽(508,510)들은 300 시리즈 스테인레스 스틸, 알루미늄 또는 다른 적절한 재료일 수 있어서 이것이 회전자(506)와 고정자(504) 사이의 필드 상호 작용(field interaction)을 허용한다. 고정자(504)는 각각의 치(tooth)에 2 개의 교번하는 자석(516,518)들이 있는 두드러진 권선(salient windings, 512)을 치(514)에 가지며, 여기에서 근접한 치에 있는 자석들은 도시된 바와 같이 치와 관련하여 정합되는 극성(matching polarity)을 가진다. 대안으로서, 분포된 권선들이 제공될 수 있다. 플럭스는 주어진 권선에 의하여 권선의 극성에 따라서 치에 있는 2 개의 자석들중 하나에 대하여 선택적으로 지향된다. 플럭스는 각각의 치로부터 회전자상의 치를 통하여 고정자상의 인접한 치로 지향되어 모터를 선택적으로 정류시킨다. 대안의 국면에서, 비자기 패시브 회전자들을 가지는 그 어떤 적절한 모터가 제공될 수 있다.
도 30 및 도 31 에 도시된 바와 같이, 도 27, 도 28 및 도 29 에 도시된 것과 유사한 특징들을 가진 모터(352)가 제공된다. 모터(552)는 고정자(554) 및 치가 형성된 패시브 회전자(556)를 가진다. 회전자(556)는 400 시리즈 스테인레스 스틸 또는 그 어떤 적절한 재료일 수 있으며, 이것은 고정자(554)로부터 자기 플럭스의 채널을 형성할 수 있으며 그러나 영구 자석을 가지지 않는다. 고정자(554)는 이전에 설명된 바와 같이 하나 또는 그 이상의 분리벽(558,560)들에 의해 회전자(556)로부터 분리될 수 있으며, 여기에서 벽(558,560)들은 300 시리즈 스테인레스 스틸, 알루미늄 또는 다른 적절한 재료로서 이것은 회전자(560)와 고정자(554) 사이의 필드 상호 작용(field interaction)을 허용한다. 고정자(554)는 두드러진(salient) 접선 감김의 권선(562)을 치(564) 사이에 가지는데, 각각의 치에 2 개의 교번하는 자석(556,568)들이 있고 근접한 치에 있는 자석들은 도시된 바와 같은 치와 관련하여 정합되는 극성을 가진다. 대안으로서, 분포된 권선들이 제공될 수 있다. 플럭스는 주어진 권선에 의하여 권선의 극성에 따라서 치에 있는 2 개의 자석들중 하나에 대하여 선택적으로 지향된다. 플럭스는 각각의 치로부터 회전자상의 치를 통하여 고정자의 인접한 치로 지향되어 선택적으로 모터를 정류한다. 대안의 국면에서, 비 자성 패시브 회전자를 가지는 그 어떤 적절한 모터라도 제공될 수 있다.
도 32 및 도 33 에 도시된 바와 같이, 도 27 에 도시된 것과 유사한 특징들을 가진 모터(602)가 제공된다. 유사한 장치가 미국 특허 7,898,135 "Hybrid Permanent Magnet Motor" 및 미국 특허 공보 No. 2011/0089751 "Parallel Magnetic Circuit Motor"에 개시되어 있으며, 상기 문헌은 본원에 참고로서 포함된다. 모터(602)는 고정자(604) 및 치가 형성된 패시브 회전자(606)를 가진다. 회전자(606)는 400 시리즈 스테인레스 스틸 또는 그 어떤 적절한 재료일 수 있으며, 이것은 고정자(604)로부터 자기 플럭스의 채널을 형성할 수 있지만 영구 자석이 없다. 고정자(564)는 이전에 설명된 바와 같이 하나 또는 그 이상의 분리벽(608,610)들에 의해 회전자(606)로부터 분리될 수 있고, 벽(608,610)들은 300 시리즈 스테인레스 스틸, 알루미늄 또는 다른 적절한 재료일 수 있어서 회전자(606)와 고정자(604) 사이의 필드 상호 작용을 허용한다. 고정자(604)는 코어(614)상에 두드러진 접선 권선(612)을 가지며, 각각의 코어는 2 개의 치를 가지고 2 개의 교번하는 자석(616,618)들이 각각의 코어에 있으며, 근접한 코어들상의 자석들은 도시된 바와 같이 코어와 관련하여 반대의 극성을 가진다. 대안으로서, 분포된 권선들이 제공될 수 있다. 플럭스는 권선의 극성에 따라서 주어진 권선에 의하여 코어상의 2 개의 치들중 하나에 대하여 선택적으로 지향된다. 플럭스는 각각의 치로부터 회전자에 있는 치를 통하여 고정자의 근접한 치로 지향되어 모터를 선택적으로 정류시킨다. 대안의 국면들에서, 비자성 패시브 회전자를 가진 그 어떤 적절한 모터라도 제공될 수 있다.
도 34 및 도 35 에서, 도 27 에 도시된 것과 유사한 특징들을 가진 모터(652)가 제공된다. 라이너(liner)의 변형이 미국 특허 7,800,256 "Electric Machine"에 개시되어 있으며, 상기 문헌은 본원에 참고로서 포함된다. 모터(652)는 고정자(654) 및 치가 형성된 패시브 회전자(656)를 가진다. 회전자(656)는 400 시리즈 스테인레스 스틸 또는 그 어떤 적절한 재료일 수 있으며, 이것은 고정자(504)로부터의 자기 플럭스를 위한 채널을 형성할 수 있지만 영구 자석이 없다. 고정자(654)는 이전에 설명된 바와 같이 하나 또는 그 이상의 분리 벽(658,660)에 의해 회전자(656)로부터 분리될 수 있으며, 벽(658,660)들은 300 시리즈 스테인레스 스틸, 알루미늄 또는 다른 적절한 재료로서 이것은 회전자(656)와 고정자(654) 사이의 필드 상호 작용을 허용한다. 고정자(654)는 치(664)에 두드러진 권선(662)을 가지는데, 2 개의 교번하는 자석(666,668)들이 각각의 치의 코어의 대향하는 측에 있고, 근접한 치의 코어상에 있는 자석들은 도시된 바와 같이 치와 관련하여 반대의 극성을 가진다. 대안으로서, 분포된 권선들이 제공될 수 있다. 플럭스는 주어진 권선에 의하여 권선의 극성에 따라서 선택적으로 치를 향한다. 플럭스는 각각의 치로부터 회전자에 있는 치를 통하여 고정자의 근접한 치로 지향되어 모터를 선택적으로 정류시킨다. 대안의 국면들에서, 비자성 패시브 회전자를 가진 그 어떤 적절한 모터라도 제공될 수 있다.
도 36 및 도 37 에 도시된 바와 같이, 도 27 에 도시된 것과 유사한 특징들을 가진 모터(702)가 제공된다. 라이너(liner)의 변형이 미국 특허 7,800,256 "Electric Machine"에 개시되어 있으며, 상기 문헌은 본원에 참고로서 포함된다. 모터(702)는 고정자(704) 및 치가 형성된 패시브 회전자(706)를 가진다. 회전자(706)는 400 시리즈 스테인레스 스틸 또는 그 어떤 적절한 재료일 수 있으며, 이것은 고정자(704)로부터의 자기 플럭스를 위한 채널을 형성할 수 있지만 영구 자석이 없다. 고정자(704)는 이전에 설명된 바와 같이 하나 또는 그 이상의 분리 벽(708,710)에 의해 회전자(706)로부터 분리될 수 있으며, 벽(708,710)들은 300 시리즈 스테인레스 스틸, 알루미늄 또는 다른 적절한 재료로서 이것은 회전자(706)와 고정자(704) 사이의 필드 상호 작용을 허용한다. 고정자(704)는 분리된 치(split teeth, 714)에 두드러진 권선(712)을 가지는데, 자석(716)이 각각의 치를 분리시키고, 근접한 치에 있는 자석들은 도시된 바와 같이 치와 관련하여 반대의 극성을 가진다. 대안으로서, 분포된 권선들이 제공될 수 있다. 플럭스는 주어진 권선에 의하여 권선의 극성에 따라서 선택적으로 치의 2 개의 분리 부분들중 하나를 향한다. 플럭스는 각각의 치로부터 회전자에 있는 치를 통하여 고정자의 근접한 치로 지향되어 모터를 선택적으로 정류시킨다. 대안의 국면들에서, 비자성 패시브 회전자를 가진 그 어떤 적절한 모터라도 제공될 수 있다.
예시적인 기판 이송 장치는 제 1 모터를 포함하는 구동 섹션을 포함할 수 있는데, 여기에서 제 1 모터는 고정자 및 패시브 회전자와; 제 1 모터에 연결된 제 1 가동 아암 조립체를 포함한다. 기판 이송 장치는 제 1 가동 아암 조립체(movable arm assembly)가 진공 챔버(4)(도 1 참조)내에 위치될 수 있도록 구성될 수 있는데, 패시브 회전자는 진공 챔버 안의 환경과 소통된다.
제 1 모터는 래디얼 필드 모터 구성체일 수 있다. 고정자는 코일 및 영구 자석을 포함할 수 있다. 패시브 회전자는 코일 및 영구 자석을 포함하지 않을 수 있다. 패시브 회전자는 스테인레스 스틸의 일체형 부재(one piece member)를 포함할 수 있다. 제 1 모터는 선형의 모터 구성일 수 있다. 패시브 회전자는 고정자를 향하는 치 표면을 포함할 수 있다. 기판 이송 장치는 고정자와 패시브 회전자 사이에 위치된 개스 방벽(gas barrier)을 더 포함할 수 있어서 패시브 회전자에서의 환경(챔버(4) 내부 및 구동부(10)의 모터 영역으로 연장된 환경)을 (대기(6)와 같은) 고정자에서의 환경으로부터 분리시킨다. 개스 방벽은 적어도 하나의 분리 벽을 포함할 수 있다. 분리 벽은 스테인레스 스틸, 또는 알루미늄, 또는 다른 재료를 포함할 수 있으며, 이것은 패시브 회전자와 고정자 사이의 자기장 상호 작용(magnetic field interaction)을 허용한다. 개스 방벽은 고정자 둘레를 실질적으로 완전하게 둘러싸는 하우징을 포함할 수 있다. 하우징은 고정자를 둘러싸는 엔캡슐레이션 재료를 포함할 수 있다. 엔캡슐레이션 재료는 고정자상으로 몰딩되었던 오버몰딩 폴리머 재료(overmolded polymer material)를 포함할 수 있다.
예시적인 방법은, 구동 섹션 및, 상기 구동 섹션에 연결된 제 1 가동 아암 조립체를 포함하는 기판 이송 장치를 제공하는 단계로서, 구동 섹션이 고정자 및 패시브 회전자를 포함하는 모터를 포함하는, 기판 이송 장치 제공 단계; 및, 기판 이송 장치를 진공 챔버에 연결하는 단계로서, 제 1 가동 아암 조립체는 진공 챔버 안에 위치되고 패시브 회전자는 진공 챔버 안의 환경과 소통되는, 단계;를 포함한다.
기판 이송 장치를 제공하는 단계는 코일 및 영구 자석을 포함할 수 있는 고정자 및, 코일 및 영구 자석을 포함하지 않을 수 있는 패시브 회전자를 포함한다. 상기 방법은 고정자와 패시브 회전자 사이에 개스 방벽을 위치시키는 단계를 더 포함할 수 있어서, 패시브 회전자에서의 환경을 고정자에서의 환경으로부터 분리시킨다. 개스 방벽은 고정자와 패시브 회전자 사이에 위치된 적어도 하나의 분리 벽을 포함할 수 있다. 개스 방벽은 엔캡슐레이션 재료로 고정자를 엔캡슐레이션시키는 단계를 포함할 수 있다. 개스 방벽은 엔크로져 내부에 고정자를 엔크로징(enclosing)시키는 것을 포함할 수 있는데, 엔크로져의 벽은 고정자와 패시브 회전자 사이의 간극 안에 위치된다.
예시적인 기판 이송 장치는, 고정자 및 패시브 회전자를 포함한 제 1 모터를 구비하는 구동 섹션; 제 1 모터에 연결된 제 1 가동 아암 조립체; 및, 고정자와 패시브 회전자 사이의 간극에 위치되어 패시브 회전자에서의 환경을 고정자에서의 환경으로부터 분리시키는 개스 방벽;을 포함할 수 있다.
상기의 설명이 오직 예시적이라는 점이 이해되어야 한다. 다양한 대안 및 변형들이 당업자에 의해 이루어질 수 있다. 예를 들어, 다양한 종속항들에 기재된 특징들은 그 어떤 적절한 조합(들)으로도 서로 조합될 수 있다. 더욱이, 위에 설명된 상이한 실시예들로부터의 특징들은 새로운 실시예에 선택적으로 조합될 수 있다. 따라서, 본 발명의 설명은 첨부된 청구항들의 범위내에 속하는 모든 그러한 대안, 변형 및 수정들을 포괄하도록 의도된다.
2. 기판 이송 장치 10. 로봇 구동부
101. 프레임 103. 레일
105. 모터 하우징 108.109. 모터

Claims (19)

  1. 모터 하우징 외부의 제 2 환경 영역으로부터 분리된 모터 하우징 내부의 제 1 환경 영역을 형성하도록 구성된 모터 하우징으로서, 모터 하우징은 모터 하우징을 통한 전기 커넥터 통공들을 포함하는, 모터 하우징;
    각각의 제 1 전기 커넥터가 돌출 핀 섹션(projection pin section)을 포함하는, 복수의 제 1 전기 커넥터들;
    각각의 제 2 전기 커넥터가 제 1 전기 커넥터들의 개별적인 하나의 돌출 핀 섹션을 수용하도록 구성된 소켓 섹션을 포함하는, 복수의 제 2 전기 커넥터들; 및,
    모터 하우징에 장착되도록 구성된 케이싱으로서, 케이싱은 전기 커넥터 통공들을 밀봉하도록 전기 커넥터 통공들의 개별적인 하나에서 개별적인 시일들에 대하여 제 1 전기 커넥터 또는 제 2 전기 커넥터를 가압하도록 구성되고, 제 1 전기 커넥터들은 개별의 시일들에 접촉하고 개별의 시일들을 통해 돌출하는, 케이싱;을 포함하며,
    제 1 전기 커넥터들의 돌출 핀 섹션들은 제 2 전기 커넥터들의 소켓 섹션들 안에 위치되어 그 사이에 억지 끼워맞춤(interference fit)을 형성함으로써 제 1 전기 커넥터와 제 2 전기 커넥터를 연결하며,
    상기 소켓 섹션은 돌출 핀 섹션과 소켓 섹션 사이의 억지 끼워맞춤(interference fit)을 심화시키는 테이퍼진 섹션을 구비하는, 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    전기 절연 재료를 포함하는 전기 절연 부분은 모터 하우징으로부터 제 1 전기 커넥터들을 전기적으로 절연시키도록 전기 커넥터 통공에 위치되는, 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    각각의 제 1 전기 커넥터는 나사산(thread)에 의해 연결된 러그(lug)를 가지는, 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    각각의 제 1 전기 커넥터는 케이싱의 포켓에 수용된 측부 돌출부를 가지며, 케이싱은 제 1 전기 커넥터들을 개별의 시일들에 대하여 가압하도록 가압되는, 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    시일들은 모터 하우징의 시일 수용 포켓들에서 전기 커넥터 통공들 안에 위치하는, 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    제 2 전기 커넥터들은 전기 커넥터 통공들의 부분들에 적어도 부분적으로 위치되는, 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    돌출 핀 섹션들은 돌출 핀 섹션들이 소켓 섹션들 안에 위치될 때 소켓 섹션들을 팽창시키도록 구성되는, 장치.
  8. 삭제
  9. 제 1 항에 있어서,
    돌출 핀 섹션들과 소켓 섹션 사이의 억지 끼워맞춤을 심화시키는 수단은 소켓 섹션의 테이퍼 섹션을 포함하는, 장치.
  10. 모터 하우징 외부의 제 2 환경 영역 외부로부터 분리된 모터 하우징 내부의 제 1 환경 영역을 형성하도록 구성된 모터 하우징으로서, 모터 하우징을 통해 복수의 전기 커넥터 통공들을 포함하는, 모터 하우징;
    복수의 제 1 전기 커넥터로서, 각각의 제 1 전기 커넥터는 돌출 핀 섹션을 구비하는 제 1 도전 부재를 포함하는, 복수의 제1 전기 커넥터;
    복수의 제 2 전기 커넥터로서, 각각의 제 2 전기 커넥터는 제 1 전기 커넥터의 개별적인 하나의 돌출 핀 섹션을 수용하도록 구성된 소켓 섹션을 포함하는, 복수의 제 2 전기 커넥터; 및,
    전기 커넥터 통공들을 밀봉하도록 전기 커넥터 통공에서 개별의 시일들에 대하여 제 1 전기 커넥터들을 가압하도록 구성된 케이싱으로서, 각각의 제 1 도전 부재는 복수의 제 2 전기 커넥터 중 개별적인 하나의 제 2 전기 커넥터 또는 하우징에 대하여 개별의 시일들을 가압하도록 개별의 시일들에 직접 접촉하며, 제 1 전기 커넥터들은 개별의 시일들을 통해 돌출되는, 케이싱;을 포함하고,
    제 1 전기 커넥터들의 돌출 핀 섹션들은 제 2 전기 커넥터들의 개별적인 소켓 섹션들 안에 위치하되, 제 1 전기 커넥터와 제 2 전기 커넥터 사이를 연결하도록 그 사이에 억지 끼워맞춤이 이루어지는, 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    전기 절연 재료를 포함하는 전기 절연 부분은 제 1 전기 커넥터들을 모터 하우징으로부터 전기적으로 절연시키도록 전기 커넥터 통공들에 위치하는, 장치.
  12. 제 10 항에 있어서,
    각각의 제 1 전기 커넥터는 쓰레드(threads)들에 의해 연결된 러그(lug)를 가지는, 장치.
  13. 제 10 항에 있어서,
    각각의 제 1 전기 커넥터는 케이싱의 포켓에 수용되는 측부 돌출부를 가지고, 케이싱은 포켓에서 측부 돌출부들에 대하여 가압되어 제 1 전기 커넥터들을 개별의 시일들에 대하여 가압하는, 장치.
  14. 제 10 항에 있어서,
    시일들은 전기 커넥터 통공의 시일 수용 포켓들 안에 위치되는, 장치.
  15. 제 10 항에 있어서,
    제 2 전기 커넥터들은 전기 커넥터 통공들의 부분들에서 적어도 부분적으로 위치되는, 장치.
  16. 제 10 항에 있어서,
    돌출 핀 섹션들이 소켓 섹션들 안으로 위치될 때 돌출 핀 섹션들은 소켓 섹션들을 팽창시키도록 구성되는, 장치.
  17. 제 10 항에 있어서,
    돌출 핀 섹션들과 소켓 섹션들 사이의 억지 끼워맞춤(interference fit)을 심화시키는 수단을 더 포함하는, 장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    돌출 핀 섹션들과 소켓 섹션들 사이의 억지 끼워맞춤(interference fit)을 심화시키는 수단은 소켓 섹션의 테이퍼진 섹션(tapered section)을 포함하는, 장치.
  19. 제 1 전기 커넥터들을 모터 하우징에 있는 전기 커넥터 통공들에 삽입하는 단계로서, 각각의 제 1 전기 커넥터는 돌출 핀 섹션을 구비하는 제 1 도전 부재를 포함하는, 삽입하는 단계;
    전기 커넥터 통공들에서 개별의 제2 전기 커넥터들의 소켓 섹션들 안으로 제 1 전기 커넥터들의 돌출 핀 섹션들을 가압하는 단계로서, 각각의 제 2 전기 커넥터는 소켓 섹션을 구비하는 제 2 도전 부재를 포함하되, 상기 제 2 전기 커넥터는 적어도 부분적으로 전기 커넥터 통공들 안에 위치하고, 돌출 핀 섹션들은 제 2 전기 커넥터들의 개별적인 소켓 섹션들과 억지 끼워맞춤 연결을 형성함으로써 제 1 전기 커넥터와 제 2 전기 커넥터를 전기적으로 연결시키는, 돌출 핀 섹션들을 가압하는 단계; 및,
    제 1 전기 커넥터들의 적어도 하나의 그룹 또는 제 2 전기 커넥터들의 적어도 하나의 그룹을 케이싱에 의하여 모터 하우징을 향하여 가압함으로써 적어도 하나의 그룹의 도전 부재들을 전기 커넥터 통공들 중에서 개별의 시일들에 대하여 직접 가압하는 단계로서, 시일들은 전기 커넥터 통공들의 시일 수용 포켓 안에 위치되고, 시일들은 전기 커넥터들 중 적어도 하나의 그룹의 도전 부재들과 모터 하우징 사이에서 압축됨으로써 전기 커넥터 통공들을 밀봉하는, 단계;를 포함하는, 방법.
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