KR20210025733A - 씰링된 로봇 드라이브 - Google Patents

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KR20210025733A
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자이로 티. 모우라
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브룩스 오토메이션 인코퍼레이티드
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Abstract

이송 장치는, 하우징, 상기 하우징에 장착된 드라이브, 및 상기 드라이브에 연결된 적어도 하나의 이송 아암(transport arm);을 포함하며, 상기 드라이브는, 자기 투과성(magnetic permeable) 물질의 적어도 하나의 돌출극(salient pole)을 구비하며 격리된 환경 내에 배치된 적어도 하나의 회전자(rotor), 대응되는 코일 유닛들을 갖는 적어도 하나의 돌출극을 구비하며 상기 격리된 환경 외부에 배치된 적어도 하나의 고정자(stator)로서 상기 적어도 하나의 고정자의 상기 적어도 하나의 돌출극과 상기 회전자의 상기 적어도 하나의 돌출극이 상기 적어도 하나의 회전자 및 상기 적어도 하나의 고정자 사이에서 폐쇄된 자기 플럭스 회로(closed magnetic flux circuit)을 형성하는 상기 적어도 하나의 고정자, 및 상기 적어도 하나의 고정자와 일체이며(integral), 상기 격리된 환경을 격리시키도록 구성된 적어도 하나의 씰(seal)을 포함한다.

Description

씰링된 로봇 드라이브{Sealed robot drive}
[1] 본 출원은 2013년 11월 13일 출원되고, 그 개시의 전문이 여기에 참조로 병합되는 미국 임시 특허 출원 번호 제61/903,813호의 우선권을 주장하는 정규 출원이다.
[2] 예시적인 실시예들은 일반적으로 로봇 드라이브들, 더욱 구체적으로는, 씰링된 로봇 드라이브들에 관한 것이다.
[3] 일반적으로, 예를 들어 구동(actuation)을 위하여 영구 자석 모터들 또는 가변 자기저항 모터들(variable reluctance motors)을, 그리고 위치 센싱을 위하여 광학 인코더들(optical encoders)을 사용하는 현존하는 직접 드라이브 기술은 예를 들어 직접 드라이브의 자석들, 접합된 성분들, 씰들 및 부식성 물질들이 초-고진공 및/또는 가혹하고 부식성 환경들에 노출될 때, 상당한 제한들을 나타낸다. 예를 들어 직접 드라이브의 자석들, 접합된 성분들, 씰들 및 부식성 물질들의 노출을 제한하기 위하여, "캔-씰(can-seal)"이 일반적으로 사용되었다.
[4] 캔-씰은 일반적으로 밀봉 씰링된 비자성 벽 또는 또한 "격리 벽(isolation wall)"로 알려진 "캔(can)"을 통해 대응되는 모터 고정자(stator)로부터 모터 회전자(rotor)를 격리시킨다. 캔-씰들은 일반적으로 주어진 모터 액츄에이터의 회전자와 고정자 사이에 위치한 비자성 진공 격리 벽을 사용한다. 이는 자기 플럭스가 격리 벽을 가로질러 회전자 및 고정자 사이를 흐르도록 허용한다. 그 결과, 고정자는 씰링된 환경의 완전히 외부에 위치할 수 있다. 이는 반도체 어플리케이션들을 위하여 사용되는 진공 로봇 드라이브들과 같은 어플리케이션들 내의 실질적으로 깨끗하고 신뢰성 있는 모터 구동 실행을 가능하게 할 수 있다. 이러한 캔-씰들의 제한은 회전자와 고정자 극들 사이의 에어 갭(air gap) 사이즈가 격리 벽의 두께에 의해 제한될 수 있다는 점이다. 예를 들어, 격리 벽의 두께와 소진 공차들(runout tolerances)의 합은 일반적으로 회전자와 고정자 사이에 달성할 수 있는 최소 에어 갭에 대한 구속들을 부과한다. 모터의 효율을 증가시키기 위하여, 회전자와 고정자 사이의 갭은 최소화되어야 하나, 캔-씰에 의해 씰링되거나 달리 격리된 환경이 고진공 또는 초-고진공에 노출되는 경우에, 격리 벽 두께는 여분의 편향(deflection)(즉, 격리의 편향이 모터의 구동과 간섭될 수 있다)을 실질적으로 방지하기 위한 충분한 구조적 완결성을 제공하기에 충분히 클 필요가 있다. 그 결과, 회전자/고정자 에어 갭을 가로지르는 격리 벽을 구비하지 않는 로봇 드라이브 솔루션들과 비교할 때, 예를 들어 고정자와 회전자 사이의 더 큰 에어 갭들의 필요성에 기인하여 모터의 효율은 심하게 감소될 수 있다.
[5] 일 태양에 있어서, "다이나믹 씰들(dynamic seals)"이 상기 씰링된 환경으로부터 실질적으로 전체의 모터를 일반적으로 격리시키도록 채용될 수 있다. 다이나믹 씰은 모터의 구동되는 섀프트(shaft)의 일부분이 격리된 환경 내에서 작동하는 것을 허용한다. 다이나믹 씰은 예를 들어 립-씰들(lip-seals) 또는 강-유체 씰(ferro-fluidic seal)을 포함하는 다양한 방법들로 달성될 수 있다. 그러나, 이러한 다이나믹 씰들은 아마도 입자 오염(예를 들어, 씰의 마모로부터의), 정지 및 이동 성분들 사이의 높은 마찰력, 씰링된 환경과 예를 들어 씰링된 환경 외부의 대기 환경 사이의 누설의 위험의 원인이 될 수도 있다.
[6] 씰링된 드라이브들을 위한 다른 해결책들은 씰링된 환경 내에 위치하는 고정자 코일들(stator coils)을 포함한다. 그러나, 씰링된 환경이 고진공 내에서 작동하는 어플리케이션들에서, 고정자 코일들은 과열될 뿐만 아니라 원치 않는 화합물들을 방출한다(outgas). 그 결과, 전술한 씰링 솔루션들이 고가 및/또는 비실용적일 수 있다.
[7] 다른 태양들에 있어서, 가변 자기저항 또는 스위치 자기저항 모터들과 같은 직접 드라이브 모터들은 고체 회전자들을 이용할 수 있다. 그러나, 통상의 고체 회전자들은 예를 들어 에디 전류들(Eddy currents)의 영향에 기인하여 코어 로스들(core losses)의 내재된 문제점을 가질 수 있고, 에디 전류들은 스위치 자기저항 모터 어플리케이션들에서 전류 위상들의 변화 속도로부터 기인한다. 코어 로스 문제의 다른 알려진 해결책들은, 고체 또는 적층된 회전자와 비교할 때 우수한 자기 플럭스를 유지하기 위한 시도로서, 비전도성(non-conductive) 입자들과 결합된 금속 강자성(ferromagnetic) 입자들을 갖는 물질들의 이용을 포함한다.
[8] 고정자와 회전자 사이의 에어 갭을 최소화하는 고정자와 회전자 사이의 격리 벽을 갖는 것이 유리할 것이다. 증가된 자성 효율 및/또는 위치 조절의 정밀도를 제공하는 진공 호환성 적층된 회전자를 구비하는 것이 또한 유리할 것이다.
본 발명이 해결하려는 과제는 개선된 로봇 드라이브를 제공하는 것이다.
개시된 실시예의 하나 또는 그 이상의 태양들에 따르면, 이송 장치가 제공된다. 상기 이송 장치는, 하우징, 상기 하우징에 장착된 드라이브, 및 상기 드라이브에 연결된 적어도 하나의 이송 아암(transport arm)을 포함한다. 상기 드라이브는, 자기 투과성(magnetic permeable) 물질의 적어도 하나의 돌출극(salient pole)을 구비하며 격리된 환경 내에 배치된 적어도 하나의 회전자(rotor), 대응되는 코일 유닛들을 갖는 적어도 하나의 돌출극을 구비하며 상기 격리된 환경 외부에 배치된 적어도 하나의 고정자(stator), 여기서 상기 적어도 하나의 고정자의 상기 적어도 하나의 돌출극과 상기 회전자의 상기 적어도 하나의 돌출극이 상기 적어도 하나의 회전자 및 상기 적어도 하나의 고정자 사이에서 폐쇄된 자기 플럭스 회로(closed magnetic flux circuit)을 형성하며, 및 상기 격리된 환경을 격리시키도록 구성된 적어도 하나의 씰(seal)을 포함하며, 상기 적어도 하나의 씰은 상기 적어도 하나의 고정자와 일체이다(integral).
[9] 개시된 실시예의 후술할 양태들 및 다른 특징들이 뒤따르는 상세한 설명 내에서 첨부한 도면들과 연결되어 설명된다.
[10] 도 1a 내지 도 1d는 개시된 실시예의 태양들을 병합한 공정 장치의 개략도들이다.
[11] 도 1e는 개시된 실시예의 태양들에 따른 이송 장치의 개략도이다.
[12] 도 1f는 개시된 실시예의 태양들에 따른 컨트롤의 개략도이다.
[13] 도 1g 내지 도 1k는 개시된 실시예의 태양들에 따른 드라이브 모터를 위한 회전자들의 개략도들이며, 도 1l는 개시된 실시예의 태양들에 따른 드라이브 모터를 위한 고정자들의 개략도이다.
[14] 도 2a 및 2b는 개시된 실시예의 태양들에 따른 드라이브 모터의 일부분들을 도시한다.
[15] 도 3 및 도 3a는 개시된 실시예의 태양들에 따른 드라이브 모터의 일부분의 개략도들이다.
[16] 도 4는 개시된 실시예의 태양들에 따른 드라이브 모터의 일부분의 개략도이다.
[17] 도 5 및 도 5a는 개시된 실시예의 태양들에 따른 드라이브 모터의 일부분의 개략도들이다.
[18] 도 6은 개시된 실시예의 태양들에 따른 드라이브 모터의 일부분의 개략도이다.
[19] 도 7 내지 도 15는 개시된 실시예의 태양들에 따른 드라이브 모터들의 일부분들의 개략도들이다.
[20] 도 16a 및 도 16b는 개시된 실시예의 태양들에 따른 드라이브 모터들을 위한 고정자 구성들의 개략도들이다.
[21] 도 17a 및 도 17b는 각각 개시된 실시예의 태양들에 따른 로봇 아암 및 로봇 아암의 연장 시퀀스의 개략도들이다.
[22] 도 18a 및 도 18b는 각각 개시된 실시예의 태양들에 따른 로봇 아암 및 로봇 아암의 연장 시퀀스의 개략도들이다.
[23] 도 19a 및 도 19b는 각각 개시된 실시예의 태양들에 따른 로봇 아암 및 로봇 아암의 연장 시퀀스의 개략도들이다.
[24] 도 19c 및 도 19d는 각각 개시된 실시예의 태양들에 따른 로봇 아암 및 로봇 아암의 연장 시퀀스의 개략도들이다.
[25] 도 19e 및 도 19f는 각각 개시된 실시예의 태양들에 따른 로봇 아암 및 로봇 아암의 연장 시퀀스의 개략도들이다.
[26] 도 20a 내지 도 20c는 각각 씰링된 위치 피드백 시스템을 구비하는 대표적인 드라이브 섹션의 부분 단면도, 명확성을 위하여 성분들이 생략된 드라이브 섹션 및 피드백 시스템의 다른 부분 사시 단면도, 및 위치 피드백 시스켐의 성분들의 상부 사시도이고, 도 20d는 개시된 실시예의 태양들에 따른 위치 피드백 시스템의 개략 입면도이며, 도 20e 및 도 20f는 각각 더욱 많은 특징들을 나타내는 사시 단면도와 확장된 부분 단면도들이다.
[27] 도 20g 내지 도 20k는 각각 개시된 실시예의 태양들에 따른 드라이브 섹션의 개략도들이다.
[28] 도 21a 및 도 21b는 위치 피드백 시스템의 센싱 성분들의 개략 다이어그램들이고, 도 21c 및 도 21e는 각각 위치 피드백 시스템의 인코더 트랙의 일부분의 부분 평면도 및 확대 평면도이고, 센싱 성분들에 의해 읽히는 다수의 밴드들을 구비하며 증가식 또는 요구에 따른 절대 위치 피드백을 제공할 수 있는 트랙이 도 21d에 그래프적으로 도시되며, 이들은 모두 개시된 실시에의 태양들에 따른다.
[29] 도 22a, 도 22b, 도 23a, 및 도 23b는 각각 개시된 실시예의 태양들에 따른 위치 피드백 시스템 및 센서 출력 차트의 개략도들이다.
[30] 도 24a 및 도 24b는 개시된 실시예의 태양들에 따른 드라이브 모터들의 일부분들의 개략도들이다.
[31] 도 25a, 도 25b 및 도 25c는 개시된 실시예의 태양들에 따른 드라이브 모터들의 일부분들의 개략도들이다.
[32] 도 26a 및 도 26b는 개시된 실시예의 태양들에 따른 드라이브 모터들의 일부분들의 개략도들이다.
[33] 도 27a 및 도 27b는 개시된 실시예의 태양들에 따른 드라이브 모터들의 일부분들의 개략도들이다.
[34] 도 28a, 도 28b, 도 28c, 도 28d, 도 28e, 도 28f, 도 28g, 도 28h 및 도 28i는 개시된 실시예의 태양들에 따른 드라이브 모터들의 일부분들의 개략도들이다.
[35] 도 29a, 도 29b 및 도 29c는 개시된 실시예의 태양들에 따른 드라이브 모터들의 일부분들의 개략도들이다.
[36] 도 30a 및 도 30b는 개시된 실시예의 태양들에 따른 드라이브 모터들의 일부분들의 개략도들이다.
[37] 도 31, 도 32 및 도 33은 개시된 실시예의 태양들에 따른 드라이브 모터들의 일부분들의 개략도들이다.
[38] 도 34, 도 35, 도 36 및 도 37은 개시된 실시예의 태양들에 따른 드라이브 모터들의 일부분들의 개략도들이다.
[39] 도 1a 내지 도 1d를 참조하면, 여기에 더욱 개시되는 것과 같이 개시된 실시예의 태양들을 병합한 기판 공정 장치 또는 툴들의 개략도들이 도시된다. 개시된 실시예의 태양들이 도면들을 참조하여 설명될 것이지만, 개시된 실시예의 태양들이 많은 형태들로 구체화될 수 있다는 점이 이해되어야 한다. 추가적으로, 임의의 적합한 사이즈, 형상, 또는 구성요소들 또는 물질들의 타입이 사용될 수 있다.
[40] 도 1a 및 도 1b를 참조하면, 예를 들어 반도체 툴 스테이션(11090)과 같은 공정 장치가 개시된 실시예의 일 태양에 따라 도시된다. 반도체 툴이 도면들에 도시되지만, 여기 설명된 개시된 실시예의 태양들은 로봇 매니퓰레이터들(manipulators)을 채용한 임의의 툴 스테이션 또는 어플리케이션에 적용될 수 있다. 이러한 예시에서, 툴(11090)이 클러스터 툴(cluster tool)로서 도시되지만, 개시된 실시예의 태양들은 예를 들어 도 1c 및 도 1d에 도시되고, 2013년 3월 19일 발행된 "Linearly Distributed Semiconductor Workpiece Processing Tool"이라는 명칭의 미국 특허 번호 제8,398,355호에 설명된 것과 같은 선형 툴 스테이션과 같은 임의의 적합한 툴 스테이션에 적용될 수 있고, 상기 문헌의 개시는 여기에 그 전문이 참조로서 병합될 수 있다. 툴 스테이션(11090)은 일반적으로 대기 프론트 엔드(atmospheric front end)(11000), 진공 로드락(11010) 및 진공 백 엔드(vaccum back end)(11020)를 포함한다. 다른 태양들에 있어서, 툴 스테이션은 임의의 적합한 구성을 가질 수 있다. 프론트 엔드(11000), 로드락(11010) 및 백 엔드(11020) 각각의 성분들은, 예를 들어 클러스터 아키텍쳐 컨트롤(cluster architecture control)과 같은 임의의 적합한 컨트롤 아키텍쳐의 일부분인 컨트롤러(11091)에 연결될 수 있다. 컨트롤 시스템은, 2011년 3월 8일 발행된 "Scalable Motion Control System "이라는 명칭의 미국 특허 번호 제7,904,182호에 개시된 것들과 같은, 마스터 컨트롤러, 클러스터 컨트롤러들 및 자율 리모트 컨트롤러들(autonomous remote controllers)을 구비하는 폐쇄된 루프 컨트롤러(closed loop controller)일 수 있고, 상기 문헌의 개시는 여기에 그 전문이 참조로서 병합될 수 있다. 다른 태양들에 있어서, 임의의 적합한 컨트롤러 및/또는 컨트롤 시스템이 이용될 수 있다.
[41] 일 태양에 있어서, 프론트 엔드(11000)는 일반적으로 로드 포트 모듈들(load port modules)(11005) 및 예를 들어 장비 프론트 엔드 모듈(equipment front end module, EFEM)과 같은 미니-환경(mini-environment)(11060)을 포함한다. 로드 포트 모듈(11005)은 300 mm 로드 포트들, 프론트 엔드 오픈되거나 바닥부 오픈되는 박스들/공간들(pods) 및 카세트들을 위한 SEMI 표준들 E15.1, E47.1, E62, E19.5 또는 E1.9을 따르는 툴 표준(BOLTS) 인터페이스들에 대한 박스 오프너/로더(loader)일 수 있다. 다른 태양들에 있어서, 상기 로드 포트 모듈들은 200 mm 웨이퍼 인터페이스들, 또는 예를 들어 더 크거나 더 작은 웨이퍼들 또는 평판 디스플레이들(flat panel displays)을 위한 플랫 패널들을 위한 것과 같은 임의의 다른 적합한 기판 인터페이스들로서 구성될 수 있다. 도 1a에 두 개의 로드 포트 모듈들이 도시되었지만, 다른 태양들에 있어서 임의의 적합한 수의 로드 포트 모듈들이 프론트 엔드(11000) 내부로 병합될 수 있다. 로드 포트 모듈들(11005)은 오버헤드 수송 시스템, 자동 가이드된 차량들(automatic guided vehicles), 인간 가이드된 차량들, 레일 가이드된 차량들로부터 또는 임의의 다른 적합한 수송 방법으로부터 기판 캐리어들 또는 카세트들(11050)을 수신하도록 구성될 수 있다. 로드 포트 모듈들(11005)은 로드 포트들(11040)을 통해 미니-환경(11060)과 인터페이스될(interfaced) 수 있다. 로드 포트들(11040)은 기판 카세트들(11050) 및 미니-환경(11060) 사이의 기판의 통로를 허용할 수 있다. 미니-환경(11060)은 일반적으로 여기 설명된 개시된 실시예의 하나 또는 그 이상의 태양들을 병합할 수 있는 임의의 적합한 전달 로봇(11013)을 포함한다. 일 태양에 있어서, 로봇(11013)은 예를 들어 그 개시의 전문이 여기 참조로서 병합되는 미국 특허 번호 제6,002,840호에서 설명된 것과 같은 트랙 장착된 로봇(track mounted robot)일 수 있다. 미니-환경(11060)은 다수의 로드 포트 모듈들 사이의 기판 전달을 위한 조절되고 깨끗한 영역을 제공할 수 있다.
[42] 진공 로드락(11010)은 미니-환경(11060) 및 백 엔드(11020) 사이에 위치하며, 이들에 연결될 수 있다. 여기 사용된 것과 같은 용어 진공은 상기 기판이 공정되는 10-5 Torr 또는 그 이하와 같은 고진공을 가리키는 것에 주목한다. 로드락(11010)은 일반적으로 대기 및 진공 슬롯 밸브들(slot valves)을 포함한다. 상기 슬롯 밸브들은 대기 프론트 엔드로부터 기판을 로딩한 후에 상기 로드락을 배기하기(evacuate) 위하여, 그리고 질소와 같은 불활성 기체로 상기 락을 벤팅할 때 이송 챔버 내의 진공을 유지하기 위하여 채용되는 환경적 격리를 제공할 수 있다. 로드락(11010)은 또한 공정을 위한 요구되는 위치에 기판의 기준점(fiducial)을 정렬하기 위한 정렬기(aligner)(11011)를 포함할 수 있다. 다른 태양들에 있어서, 상기 진공 로드락은 공정 장치의 임의의 적합한 위치 내에 위치할 수 있고, 임의의 적합한 구성을 가질 수 있다.
[43] 진공 백 엔드(11020)는 일반적으로 이송 챔버(11025), 하나 또는 그 이상의 공정 스테이션(들)(11030) 및 여기 설명된 개시된 실시예들의 하나 또는 그 이상의 태양들을 포함할 수 있는 임의의 적합한 전달 로봇(11014)을 포함한다. 전달 로봇(11014)이 아래 설명될 것이며, 로드락(11010)과 다양한 공정 스테이션들(11030) 사이에서 기판들을 이송하기 위하여 이송 챔버(11025) 내에 위치할 수 있다. 상기 기판들 상에 전기 회로 또는 다른 요구되는 구조물을 형성하도록 공정 스테이션들(11030)은 다양한 퇴적, 식각 또는 다른 유형들의 공정들을 통해 상기 기판들 상에 동작할 수 있다. 전형적인 공정들은 플라즈마 식각 또는 다른 식각 공정들, 화학적 기상 퇴적(chemical vapor deposition, CVD), 플라즈마 기상 퇴적(plasma vapor deposition, PVD), 이온 주입과 같은 주입 공정, 계량법(metrology), 급속 열 공정(rapid thermal processing, RTP), 건식 스트립 원자층 퇴적(atomic layer deposition, ALD), 산화/확산, 질화물들의 형성, 진공 리소그래피, 에피택시(epitaxy, EPI), 와이어 본딩 및 증발법(evaporation)과 같은 진공을 사용하는 박막 공정들 또는 진공압들을 사용하는 다른 박막 공정들을 포함하나, 이에 한정되지는 않는다. 공정 스테이션들(11030)은, 이송 챔버(11025)로부터 공정 스테이션들(11030)까지 또는 그 반대로 기판들이 지나가는 것을 가능하게 하도록 이송 챔버(11025)에 연결된다.
[44] 이제 도 1c를 참조하면, 선형 기판 공정 시스템(2010)의 개략적인 평면도가 도시되며, 여기서 툴 인터페이스 섹션(tool interface section)(2012)이, 인터페이스 섹션(2012)이 일반적으로 이송 챔버(3018)를 향하여(예를 들어 내측으로) 바라보지만 이송 챔버(3018)의 종축(X)으로부터 옵셋되도록 이송 챔버 모듈(3018)에 장착된다. 이송 챔버 모듈(3018)은 앞서 여기에 참조로서 병합한 미국 특허 번호 제8,398,355호에서 설명된 것과 같이 인터페이스들(2050, 2060, 2070)에 다른 이송 챔버 모듈들(3018A, 3018I, 3018J)을 부착함에 의해 임의의 적합한 방향으로 연장될 수 있다. 각각의 이송 챔버 모듈(3018, 3018A, 3018I, 3018J)은, 공정 시스템(2010)을 통해 그리고 예를 들어 공정 모듈들(PM)의 내부로, 및 외부로 기판들을 이송하기 위하여, 여기 설명된 개시된 실시예의 하나 또는 그 이상의 태양들을 포함할 수 있는 임의의 적합한 기판 이송(2080)을 포함한다. 구현될 수 있는 것과 같이, 각각의 챔버 모듈은 격리되거나 조절된 대기(예를 들어 N2, 청정 공기, 진공)를 유지하는 것이 가능할 수 있다.
[45] 도 1d를 참조하면, 선형 이송 챔버(416)의 종축(X)을 따라 취해질 수 있는 것과 같은 예시적인 공정 툴(410)의 개략적인 정면도(elevation view)가 도시된다. 도 1d에 도시된 개시된 실시예의 태양에서, 툴 인터페이스 섹션(12)은 이송 챔버(416)에 대표적으로 연결될 수 있다. 이러한 태양에 있어서, 인터페이스 섹션(12)은 툴 이송 챔버(416)의 하나의 엔드를 정의할 수 있다. 도 1d에서 보이는 것과 같이, 이송 챔버(416)는 예를 들어 인터페이스 섹션(12)으로부터 반대 엔드에서 다른 작업물(workpiece) 입구/출구 스테이션(entry/exit station)(412)을 구비할 수 있다. 다른 태양들에 있어서, 상기 이송 챔버로부터 작업물들을 삽입/제거하기 위한 다른 입구/출구 스테이션들이 제공될 수 있다. 일 태양에 있어서, 인터페이스 섹션(12) 및 입구/출구 스테이션(412)은 상기 툴로부터 작업물들의 로딩 및 언로딩을 가능하게 할 수 있다. 다른 태양들에 있어서, 작업물들은 일 엔드로부터 상기 툴 내부로 로딩되고, 다른 엔드로부터 제거될 수 있다. 일 태양에 있어서, 이송 챔버(416)는 하나 또는 그 이상의 전달 챔버 모듈(들)(18B, 18i)을 구비할 수 있다. 각각의 챔버 모듈은 격리되거나 조절된 대기(예를 들어 N2, 청정 공기, 진공)를 유지하는 것이 가능할 수 있다. 전술한 것과 같이, 도 1d에 도시된 이송 챔버(416)를 형성하기 위한 이송 챔버 모듈들(18B, 18i), 로드락 모듈들(56A, 56B) 및 작업물 스테이션들의 구성/배열은 단순히 예시적인 것이며, 다른 태양들에 있어서 상기 이송 챔버는 임의의 요구되는 모듈 배열 내에서 더 많거나 더 적은 모듈들을 구비할 수 있다. 도시된 태양에서, 스테이션(412)은 로드락일 수 있다. 다른 태양들에 있어서, 로드락 모듈은 상기 엔드 입구/출구 스테이션(스테이션(412)과 유사한) 사이에 위치할 수 있고, 또는 인접한 이송 챔버 모듈(모듈(18i)과 유사한)은 로드락으로서 작동하도록 구성될 수 있다. 또한 앞서 언급한 것과 같이, 이송 챔버 모듈들(18B, 18i)은 그 내부에 위치한, 여기 설명된 개시된 실시에의 하나 또는 그 이상의 태양들을 포함할 수 있는, 하나 또는 그 이상의 대응되는 이송 장치(26B, 26i)를 구비한다. 개별적인 이송 챔버 모듈들(18B, 18i)의 이송 장치(26B, 26i)는 상기 이송 챔버 내에서 선형으로 분산된 작업물 이송 시스템(420)을 제공하도록 협동할 수 있다. 이러한 태양에 있어서, 이송 장치(26B)는 일반적인 스카라(SCARA) 아암 구성을 가질 수 있다(그렇지만 다른 태양들에 있어서 상기 이송 아암들은 프로그-레그(frog-leg) 구성, 신축식(telescopic) 구성, 2-대칭성(bi-symmetric) 구성 등과 같은 임의의 다른 요구되는 배열을 가질 수 있다). 도 1d에 도시된 개시된 실시예의 태양에서, 이송 장치(26B)의 아암들은, 아래에서 더욱 상세히 설명될 것과 같이, 상기 이송이 집기/놓기(pick/place) 위치로부터 웨이퍼들을 빠르게 교환하는 것을 가능하게 하는 빠른 교환 배열(fast swap arrangement)로 일컬어질 수 있는 것을 제공하기 위하여 배열될 수 있다. 이송 아암(26B)은, 아래에 설명될 것과 같이 임의의 적합한 수의 자유도들(degrees of freedom)을 갖는 각각의 아암을 제공하기 위하여(예를 들어 Z축 움직임을 갖는 숄더 및 엘보 조인트들에 대한 독립적인 회전), 적합한 드라이브 섹션(drive section)을 구비할 수 있다. 도 1d에 보이는 것과 같이, 이러한 태양에 있어서, 모듈들(56A, 56, 30i)은 전달 챔버 모듈들(18B, 18i) 사이에 침입형(interstitially)으로 위치할 수 있고, 적합한 공정 모듈들, 로드락(들), 버퍼 스테이션(들), 도량형학 스테이션(들) 또는 임의의 다른 요구되는 스테이션(들)을 정의할 수 있다. 예를 들어, 로드락들(56A, 56) 및 작업물 스테이션(30i)과 같은 침입형 모듈들은 각각, 상기 이송 챔버의 선형 축(X)을 따라 상기 이송 챔버의 길이를 통해 작업물들의 이송을 달성하도록 상기 이송 아암들과 협동할 수 있는 정지된 작업물 지지부들/선반들(56S, 56S1, 56S2, 30S1, 30S2)을 구비할 수 있다. 예시적인 방법으로서, 작업물(들)은 인터페이스 섹션(12)에 의해 이송 챔버(416) 내부로 로딩될 수 있다. 작업물(들)은 인터페이스 섹션의 이송 아암(15)을 구비하는 로드락 모듈(56A)의 지지부(들) 상에 위치할 수 있다. 로드락 모듈(56A) 내에서 작업물(들)은 로드락 모듈(56A)과 로드락 모듈(56) 사이에서 모듈(18B) 내의 이송 아암(26B)에 의해 이동될 수 있고, 로드락(56)과 작업물 스테이션(30i) 사이에서 아암(26i)(모듈(18i) 내의)에 의해, 그리고 스테이션(30i) 및 스테이션(412) 사이에서 아암(26i)(모듈(18i) 내의)에 의해 유사하고 연속적인 방식으로 이동될 수 있다. 이러한 공정은 반대 방향에서 작업물(들)을 이동시키기 위하여 전체로서 또는 부분적으로 역방향이 될 수 있다. 따라서, 일 태양에 있어서, 작업물들은 X 축을 따라 임의의 방향으로, 그리고 이송 챔버를 따라 임의의 위치까지 이동될 수 있고, 이송 챔버와 연통되는 임의의 요구되는 모듈(공정 또는 다른 모듈)까지 로딩되거나, 이로부터 언로딩될 수 있다. 다른 태양들에 있어서, 고정식 작업물 지지부들 또는 선반들을 구비하는 침입형 이송 챔버 모듈들은 이송 챔버 모듈들(18B, 18i) 사이에서 제공되지 않을 수 있다. 이러한 태양들에서, 작업물을 이송 챔버를 통해 이동시키도록 인접한 이송 챔버 모듈들의 이송 아암들은 엔드 이펙터(end effector) 또는 하나의 이송 아암으로부터 다른 이송 아암의 엔드 이펙터까지 직접 작업물들을 넘길 수(pass off) 있다. 공정 스테이션 모듈들은 기판들 상에 전기적 회로 또는 다른 요구되는 구조물을 형성하도록 다양한 퇴적, 식각 또는 다른 유형들의 공정들을 통해 기판들 상에 작동할 수 있다. 기판들이 이송 챔버로부터 공정 스테이션들까지, 및 그 반대로 통과되는 것을 가능하게 하도록 공정 스테이션 모듈들이 이송 챔버 모듈들에 연결된다. 도 1d에 도시된 공정 장치와 유사한 일반적 특징들을 갖는 공정 툴의 적합한 예시는 앞서 그 전문이 참조로서 병합된 미국 특허 번호 제8,398,355호에 설명된다.
[46] 도 1e는 개시된 실시예의 일 태양에 따른 기판 이송 장치(100)를 나타낸다. 여기 설명된 개시된 실시예의 태양들은, 회전자 및 위치 피드팩 이동 부분들이 이들의 정지된 전기적 대응부들(counterparts)(예를 들어 읽기 헤드들 및 고정자들)로부터 격리되는, 진공(예를 들어 10-5 Torr 이하일 수 있는 고진공 또는 임의의 다른 적합한 진공과 같은) 및/또는 대기의 로봇 어플리케이션들을 위하여 채용될 수 있음에 주목한다. 일반적으로, 개시된 실시예의 태양들은 임의의 적합한 로봇 아암을 구동하기 위한 하나 또는 그 이상의 스위치 자기저항 모터들을 포함한다. 로봇 드라이브의 이동 부분들은 씰링되거나 다르게 격리된 환경 내에 위치할 수 있고, 이들은 진공 환경 또는 대기압 환경과 같은 조절된 환경일 수 있다. 임의의 적합한 물질로 만든 비자성 분리 또는 격리 벽(아래에서 더욱 상세하게 설명할)이 드라이브의 이동 부분들(예를 들어 회전자 및 피드백 이동 부분들) 및 드라이브의 정지된 부분들(예를 들어 고정자 및 위치 센서 읽기-헤드들) 사이에 배치될 수 있다. 그러나, 통상의 격리 벽들과는 달리, 아래에서 설명되는 격리 벽들은 격리 벽의 두께에 의해 실질적으로 제한되지 않거나 독립적인, 고정자 및 회전자 사이의 최소화된 에어 갭을 제공할 수 있다.
[47] 구현될 수 있는 것과 같이, 전기적 성분들 및/또는 영구 자석들은 격리된 환경 내에 위치하지 않을 수 있다. 격리된 환경 내에 위치하는 드라이브 요소들은 돌출극들(salient poles)(자석들이 아닌)을 구비하는 하나 또는 그 이상의 강자성 회전자들, 하나 또는 그 이상의 강자성 위치 피드백 스케일들 또는 트랙들(자석들이 아닌) 및 지지 베어링들(support bearings)을 구비하는 하나 또는 그 이상의 드라이브 섀프트들을 포함할 수 있거나, 다른 태양들에 있어서 셀프-베어링 모터(self-bearing motor)가 제공되는 경우 지지 베어링들을 구비하지 않을 수 있다. 회전자, 위치 피드백 스케일들 또는 트랙들 및 드라이브 섀프트들은 서로에게 견고하게 부착될 수 있고, 베어링들에 의해서와 같이 적합한 방식으로 또는 실질적으로 접촉 없이(예를 들어 셀프-베어링 모터 내에서와 같이) 격리된 환경 내에서 지지될 수 있다. 드라이브 어셈블리의 하나 또는 그 이상의 드라이브 섀프트들은 로봇 아암의 직접 드라이브 가능성을 제공하도록 로봇 아암의 개별적인 링키지들(linkages)에 임의의 적합한 방식으로 연결될 수 있다.
[48] 고정자 및 위치 센서 읽기 헤드들(read heads)은 격리된 환경 외부에 위치할 수 있다. 읽기 헤드들은 예를 들어 자기 변환기들(magnetic transducers)과 같은 임의의 적합한 타입의 센서들일 수 있다. 일 태양에 있어서, 읽기 헤드는 자기 필드 소스를 제공할 수 있고, 읽기 헤드 및 격리된 환경 내에 배치되는 강자성 스케일들 또는 트랙들 사이를 흐르는 자기 플럭스의 센싱을 제공할 수 있다. 일 태양에 있어서, 여기 설명된 위치 피드백 읽기 헤드들 및 트랙들은 2010년 11월 16일 발행된 "Position Sensor System"이라는 명칭의 미국 특허 번호 제7,834,618호에 설명된 것과 실질적으로 유사한 가변 자기저항 회로를 포함할 수 있고, 상기 문헌의 개시는 여기에 그 전문이 참조로서 병합될 수 있다. 다른 태양들에 있어서, 위치 피드백 장치는 광학, 커패시터형(capacitive), 유도형(inductive) 또는 다른 타입의 위치 인코딩 장치와 같은 임의의 적합한 타입의 위치 피드백 장치일 수 있다.
[49] 드라이브 어셈블리의 하나 또는 그 이상의 고정자들은, 일 태양에 있어서는 컨트롤러(11091)와 실질적으로 유사하거나 또는 그 내부에 병합될 수 있는 컨트롤러(190)은 같은 임의의 적합한 컨트롤러에 의해, 특정된 요구되는 양의 토크(torque)를 유발하는 적합한 순서 및 위상의 전류 크기를 갖는 개별적인 위상들을 가압함에(energizing) 의해 자기 필드를 제공할 수 있다. 구현될 수 있는 것과 같이, 자기저항 모터들은 3-위상 구성에서일 때와 같이 비선형성들 및 토크 리플들(ripples)을 나타낼 수 있다. 컨트롤러(190)는 여기 설명된 로봇 드라이브들의 동작 동안에 비선형성들 및 토크 리플을 고려하여 구성될 수 있다. 도 1f를 참조하면, 컨트롤러(190)의 컨트롤 구조는 예를 들어 캐스케이스(cascade) 방식으로 배열된 운동 컨트롤 모듈(190A), 전류 알고리즘 모듈(commutation algorithm module)(190B) 및 전류 컨트롤 모듈(190C)을 포함할 수 있다. 다른 태양들에 있어서, 컨트롤러(190)는 임의의 적합한 방식으로 배열된 임의의 적합한 컴퓨터/컨트롤 모듈들을 포함할 수 있다. 운동 컨트롤 모듈(190A)은, 로봇 모터들을 위하여 명령된 위치들(θcmdi) 및 하나 또는 그 이상의 인코더들(177)(이는 여기 설명된 읽기 헤드들 및 트랙들을 포함할 수 있다)로부터 얻어진 로봇 모터들의 실제 위치들(θi)로부터 또는 이에 기반하여 로봇 모터들을 위한 명령된 토크들(Tcmdi)(여기서, i=1, 2, …, M, 이고, M은 로봇 드라이브의 운동 축들의 총 수이다)을 결정하도록 구성될 수 있다.
[50] 전류 알고리즘 모듈(190B)은 각각의 로봇 모터들을 위한 명령된 토크(Tcmdi)로부터 또는 이에 기초하여 명령된 위상 전류들(icmdj)(여기서 j=1, 2, …, N이고, N은 각각의 모터의 위상들의 총 수이다)을 계산하도록 구성될 수 있다. 오직 예시적인 목적으로서, 도 1f에 단일 모터(177M)가 도시되나, 다른 태양들에 있어서 임의의 적합한 개수의 모터들이 채용될 수 있다. 전류 알고리즘 모듈(190B)은 토크-위상-위치 관계의 수식 [1]의 역으로부터 또는 이에 기초하여, 명령된 토크(Tcmdi) 및 실제 모터의 위치(θi)의 함수로서 명령된 위상 전류들(icmdj)을 결정하도록 구성될 수 있다. 구현될 수 있는 것과 같이, 일 태양에 있어서 명령된 위상 전류들(icmdj)을 결정하는 데 색인표가 사용될 수 있다.
Figure pat00001
-(1)
[52] 전류 컨트롤러(190C)는 icmdj의 명령된 값들을 가깝게 따르는 위상 전류(ij)들을 생성하도록 모터 위상들(uj)을 위한 전압들을 계산하도록 구성될 수 있다. 컨트롤러(190)의 전류 컨트롤 섹션의 성능들을 향상시키기 위하여 모델에 기초한 접근 또는 임의의 다른 적합한 접근이 사용될 수 있다.
[53] 도 1e를 다시 참조하면, 기판 이송 장치(100)는 예를 들어 자기저항계 구동(예를 들어 가변/스위치 자기저항 모터들) 및 자기저항계 센싱(예를 들어 위치 피드백)을 갖는 직접 드라이브 모터 배열을 포함할 수 있다. 다른 태양들에 있어서, 임의의 적합한 액츄에이터들 및 센서들이 사용될 수 있다. 스위치된 자기저항 모터들은 로봇 드라이브의 회전자로부터의 자석들의 존재 및 결합된 조인트들(joints)을 실질적으로 제거하거나 그렇지 않으면 감소시킬 수 있다. 미국 특허 번호 제7,834,618호(본 개시는 그 전문이 여기서 참조로서 인용된다)에 설명된 것과 실질적으로 유사할 수 있는 자기저항계 위치 피드백은, 아래에서 더욱 상세하게 설명될 것과 같이 센서 읽기 헤드가 진공 및/또는 가혹하고 부식성인 환경들에 노출되지 않도록 예를 들어 모터의 격리 벽을 통해 비-침투적인 방식으로 회전자의 위치를 센싱하는 것을 가능하게 할 수 있다. 앞서 언급한 것과 같이, 여기 설명된 다른 이송 장치뿐만 아니라 기판 이송 장치(100)는 예를 들어 직접 드라이브 기판 이송 어플리케이션들을 위한 평탄한 움직임(예를 들어 덜컹임(jerking)이 없는)을 달성하도록 스위치된 자기저항 모터의 토크 리플을 감소시키도록 구성될 수 있다. 여기 설명된 모터 및 위치 센싱 배열은 임의의 다른 적합한 구동 또는 위치 센싱 기술과 여기 설명된 것과 같이 함께 및/또는 이와 결합하여 독립적으로 사용될 수 있다.
[54] 여기 설명된 자기저항계 구동 및 위치 센싱 배열들은 하나 또는 그 이상의 운동 축들(예를 들어 자유도들)을 갖는 임의의 적합한 로봇 드라이브 아키텍쳐들에서 사용될 수 있다. 싱글 또는 듀얼 엔드 이펙터 로봇 아암들을 위하여 적합한 1축 또는 2축 로봇 드라이브 구성들(예를 들어, 평면형/팬케이크형 드라이브 구성들, 스택된 드라이브 구성들, 베어링리스(bearingless) 드라이브 구성들 및 일체화된(integrated) 드라이브/펌프 구성들을 포함하나 이에 한정되지는 않는)이 오직 예시적인 목적으로서 여기 설명되나, 여기 설명된 본 발명의 태양들이 임의의 적합한 개수의 로봇 아암들을 구동하기 위하여 임의의 요구되는 개수의 운동 축들을 갖는 임의의 적합한 기판 이송 드라이브들에 적용됨이 이해되어야 한다.
[55] 일 태양에 있어서, 기판 이송 장치(100)는 2011년 8월 30일 발행된 "Substrate Processing Apparatus with Motors Integral to Chamber Walls"이라는 명칭의 미국 특허 번호 제8,008,884호 및 2012년 10월 9일 발행된 "Robot Drive with Magnetic Spindle Bearings"이라는 명칭의 미국 특허 번호 제8,283,813호에 설명된 것과 실질적으로 유사한 낮은 프로파일의 평면형 또는 "팬케이크" 스타일의 로봇 드라이브 구성을 가지는 것으로 도시되며, 상기 문헌의 개시들은 여기에 그 전문이 참조로서 병합될 수 있다. 예를 들어, 비교적 큰 회전자 직경들 및 높은 토크 용량들의 팬케이크 스타일 드라이브 구성들은, 고가의/무거운 탑재물(payload) 어플리케이션들을 위한 하모니 드라이브 로봇들(harmonic drive robots)에 대한 대안으로서 직접 드라이브를 제공할 수 있다. 다른 태양들에 있어서, 임의의 적합한 하모니 드라이브는 하나 또는 그 이상의 로봇 아암들의 구동을 위하여 여기 설명된 모터들의 출력에 결합될 수 있다. 팬케이크 스타일의 드라이브 구성들은 또한 로봇 드라이브 내에, 로봇 드라이브 주위의 한정된 공간에 컨팩트한 진공 챔버들 내에서 또는 로봇 드라이브가 적어도 부분적으로 배치된 임의의 적합한 챔버 내에서와 같이, 진공 펌프 인렛(inlet)을 수용할 수 있거나, 및/또는 진공 펌프 배열의 부분적이거나 전체 일체화를 지지할 수 있는 속이 빈 중앙 드라이브 섹션(hollow central drive section)을 가능하게 할 수 있다.
[56] 기판 이송 장치(100)는 하나 또는 그 이상의 고정자들 및 대응되는 회전자들(이러한 태양에 있어서 아우터(outer) 회전자(101) 및 이너(inner) 회전자(102)를 포함할 수 있는)을 구비하는 자기저항 드라이브(100D)를 포함할 수 있다. 회전자들(101, 102)은 여기 설명된 자기저항계 모터 원리에 기초하여 그 인클로저(enclosure) 또는 격리 벽(103)(아래에서 더욱 상세히 설명될)을 통하여 이들의 개별적인 고정자들에 의해 구동될 수 있다.
[57] 일 태양에 있어서, 개시된 실시예의 태양들에 따라 회전자(166)의 상면도 및 측단면도들을 나타내는 도 1g 및 도 1h를 참조하면, 회전자(166)는 적층된 회전자(laminated rotor)일 수 있다. 회전자(166)는 여기 설명된 상기 회전자들과 실질적으로 유사할 수 있고, 강자성 물질층들(167) 및 비전도성 층들(168)의 교대로 스택된 적층물들(lamination)의 세트를 포함할 수 있으며, 이러한 예시에서 상기 적층물들을 따라 플럭스가 흐르는 방사상으로(radially) 적층된 회전자를 형성하도록 회전자의 회전 축을 따라 스택된다. 다른 태양들에 있어서, 상기 적층물들은, 축방향으로 적층된 회전자의 상면도를 나타내는 도 1k에 도시된 것과 같이, 축방향으로 적층된 회전자를 형성하도록 회전축을 따라서와 같이 임의의 적합한 방식으로 배열될 수 있다. 여기서, 방사상으로 적층된 회전자에 대하여 아래 설명되는 것과 실질적으로 유사한 방식으로, 축방향으로 적층된 회전자는 또한 교대로 배열된 강자성층들(167') 및 비전도성 층들(168')의 강자성체를 구비할 수 있다. 축방향 배열된 적층물들은, 방사상으로 적층된 회전자(166)에 대하여 아래 설명되는 것과 실질적으로 유사한 방식으로, 임의의 적합한 정렬 피쳐들(alignment features)(171) 및 임의의 적합한 패스너들(fasteners)(172)에 의해서와 같이 임의의 적합한 방식으로 허브 또는 드라이브 섀프트(169')에 정렬되고 부착될(affixed) 수 있다. 그럼에 의해, 여기 설명된 개시된 실시예의 태양들이 축방향 플럭스 머신들 및/또는 방사상 플럭스 머신들에 적용될 수 있다. 각각의 물질층은 예를 들어 약 0.014 인치 내지 약 0.025 인치 또는 약 0.35 mm 내지 약 0.65 mm와 같이 임의의 적합한 두께를 가질 수 있다. 다른 태양들에 있어서, 각각의 적층물의 두께는 앞서 설명한 두께들의 적합한 범위들보다 크거나 더 작을 수 있다. 구현될 수 있는 것과 같이, 각각의 물질층(이를 통해 자기 필드가 통과하는)이 더 얇을수록 스위치된 자기저항 모터 상에 더 작은 에디 전류가 영향을 미친다. 강자성 물질은 예를 들어 300-시리즈 또는 400-시리즈 스틸(steel)과 같은 임의의 적합한 물질의 스탬프된(또는 임의의 적합한 방식으로 형성된) 시트들일 수 있다. 비전도성 층들은 전기 절연성의 진공 호환성 에폭시 및/또는 진공 호환성 얇은 시트들 또는 글래스, 세라믹, 태프론® 및 폴리에스터 필름 테이프와 같은 다른 물질들과 같은 임의의 적합한 물질로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 스택된 적층물들(167, 168)은 예를 들어 허브(169)에 장착된 정렬 피쳐들(171)에 의해서와 같이 임의의 적합한 방식으로 어셈블리를 위하여 정렬될 수 있다. 일 태양에 있어서, 정렬 피쳐들(171)은 핀들의 세트를 포함할 수 있고, 회전자가 상기 드라이프 섀프트에 실질적으로 직접 부착되도록 허브(169)는 여기 설명된 드라이브 섀프트들과 같은 드라이브 섀프트일 수 있거나, 그 일부분을 형성할 수 있다. 스택된 적층물들(167, 168)은 클램핑 피쳐들(clamping features)(172)에 의해서와 같이 임의의 적합한 방식으로 클램핑되거나 그렇지 않으면 함께 쥐어질 수 있다. 일 태양에 있어서, 상기 클램핑 피쳐들은 정렬 피쳐들(171) 상에 장착되기 위하여 구성된 너트들(nuts)일 수 있다. 다른 태양들에 있어서, 상기 정렬 피쳐들은 제거될 수 있거나, 상기 허브 또는 상기 회전자가 장착되는 드라이브 섀프트와 인터페이스되도록 상기 적층물을 관통하는 볼트들(bolts)과 같은 클램핑 피쳐들로 대체될 수 있다. 또 다른 태양들에 있어서, 스택된 적층물들은 외부 고정물들(external fixtures)과 정렬될 수 있거나, 및/또는 진공 호환성의 또는 다른 적합한 접합제들(bonding agents)로 함께 접합될 수 있다. 또한 도 1i 및 도 1j를 참조하면, 다른 태양들에 있어서 스택된 적층물들(167, 168)은 예를 들어 진공 호환성 접합제와 같은 임의의 적합한 물질의 외부 쉘(exterior shell)(174)에 의하여, 예를 들어 그 내부에 로봇 드라이브에 의해 구동되는 로봇 아암들이 작동하는 진공 환경, 부식성 환경 또는 다른 환경으로부터 적층물들이 절연되거나 씰링되는 그러한 방식으로 완전히 매립될(embedded)(예를 들어 모든 면들이 전체적으로 둘러싸지고 씰링될) 수 있다. 회전자가 절연된 회전자인 경우에, 강자성 층들(167)은 예를 들어 임의의 적합한 전기 절연 물질에 의하여 분리된 실리콘-스틸과 같은 임의의 적합한 물질(스택된 적층물들(167, 168)을 매립하는 물질과 동일하거나 다를 수 있는)로 구성될 수 있다.
[58] 다른 태양에 있어서, 구현될 수 있는 것과 같이, 스위칭 주파수는 직접 드라이브 어플리케이션들에서 상대적으로 낮을 수 있고, 이는 예를 들어 에디 전류들에 기인한 과도한 레벨의 로스들 없이 고체 고정자의 사용을 가능하게 할 수 있다. 도 1l에 도시된 것과 같이, 직접 드라이브 모터의 고정자(206')는 적층될 수 있고, 전술한 회전자의 적층물들과 일반적으로 유사하게 구성되고 형성된 적층물들(예를 들어, 교대로 스택된 강자성 물질층들(167") 및 비자성 층들(168")의 적층물들)을 구비할 수 있다. 적층물들은 최적의 파워 및 예를 들어 에디 전류들에 기인한 최소의 로스들을 위하여 설명된 것과 같이 힘과 토크 축에 대하여 위치할 수 있다. 구현될 수 있는 것과 같이, 씰 바운더리 또는 여닫이창(casement)의 적층된 고정자 외부의 부분들(예를 들어 도 1e에 도시된 씰링된 환경을 포함하는 벽(103))은 씰링되지 않을 수 있고, 외부 대기로 노출될 수 있다. 따라서, 일 태양에 따르면, 모터 드라이브는 고체 또는 적층된(전체 또는 부분적으로) 고정자를 통해 스위치된 자기저항에 의해 구동하는 적층된 회전자 또는 고체 회전자를 포함할 수 있다.
[59] 드라이브(100D)는 예를 들어 반도체 웨이퍼, 평판 디스플레이들을 위한 플랫 패널들, 솔라 패널들, 레티클들 또는 임의의 다른 적합한 탑재물을 이송하도록 구성된 임의의 적합한 로봇 아암(104)을 운반할 수 있다. 이러한 태양에 있어서, 로봇 아암(104)은 2-대칭성 유형의 로봇 아암(예를 들어, 확장과 수축으로 링크된 반대되는 엔드 이펙터들을 구비하는)으로서 도시되고, 여기서 상부 아암들(104U1, 104U1') 중 하나는 회부 회전자(101)에 부착되고, 다른 상부 아암(104U2, 104U2")은 이너 회전자(102)에 부착된다. 다른 태양들에 있어서, 상기 로봇 아암은 SCARA(selective compliant articulated robot arm) 아암, 신축식 아암(telescoping arm) 또는 임의의 다른 적합한 아암(들)일 수 있다. 상기 아암들의 구동은 서로 독립적일 수 있고(예를 들어, 각각의 아암의 확장/수축이 다른 아암들로부터 독립적이다), 로스트 모션 스위치(lost motion switch)를 통해 구동될 수 있거나, 상기 아암들이 적어도 하나의 공통 드라이브 축을 공유하도록 임의의 적합한 방식으로 구동 가능하도록 링크될 수 있다. 예시적으로, 2-대칭성 아암의 어느 엔드 이펙터(104E1, 104E2)의 방사상 확장 이동이, 아우터 회전자(101) 및 이너 회전자(102)를 실질적으로 동시에, 동일한 속도로 실질적으로 반대 방향으로 회전시킴에 의해 수행될 수 있다. 유닛으로서 아암(104)의 회전은 아우터 회전자(101) 및 이너 회전자(102)를 실질적으로 동일한 속도로 동일한 방향으로 회전시킴에 의해 수행될 수 있다.
[60] 구현될 수 있는 것과 같이, 격리 벽(103)은 예를 들어 그 내부에 아암(104)이 동작하는 대기(예를 들어, 진공 또는 다른 적합한 조절된 대기)를 주변 대기(예를 들어 실질적으로 대기압에서의 대기 환경)로부터 분리한다. 아우터 및 이너 회전자들(101, 102) 및 로봇 아암(104)이 예를 들어 진공 환경 내부에 위치하는 한편, 모터들의 액츄에이션 코일들(예를 들어 고정자들) 및 위치 센서들은 대기 환경 내에 위치한다는 점에 주목한다. 드라이브(100D)의 자기저항 모터 구성 및/또는 자기저항계 피드백 위치 센서들은 개구부들, 뷰 포트들(view ports), 또는 피드 스루(feed through) 배열들이 없는 격리 벽(103)을 제공할 수 있다. 격리 벽(103)은 아래에서 더욱 상세히 설명될 것이며, 격리 벽(103)을 통과하는 액츄에이션 및 위치 센싱 배열들과 연관된 자기 필드를 허용하는 비자성 또는 다른 적합한 물질로 구성될 수 있다.
[61] 도 2a 및 도 2b는 도 1e의 예시적인 로봇 드라이브의 단면들을 개략적으로 나타낸다. 일 태양에 있어서, 이너 및 아우터 회전자들(101, 102)은 예를 들어 모터 하우징으로부터 베어링들(205)에 의해서와 같이 적합한 방식으로 부유할(suspended) 수 있다. 다른 태양들에 있어서, 드라이브(100D)는 회전자들(101, 102)이 임의의 적합한 방식으로 접촉 없이 실질적으로 부유하는 셀프-베어링 드라이브일 수 있다. 추진 코일들(propulsion coils) 또는 고정자들(206) 및 위치 센싱 읽기 헤드들(207, 208)이 격리 벽(103)의 반대 면 상에서(예를 들어 대기 환경 내에서) 개별적인 회전자들(101, 102)과는 다른 각 섹터들(angular sectors) 내에 위치할 수 있다. 읽기 헤드들(207)은, 예를 들어 개별적인 회전자(101, 102)의 절대 위치의 대략의 측정들을 제공하도록 임의의 적합한 절대 스케일 또는 트랙(209)과 인터페이스될 수 있다. 읽기 헤드들(208)은 개별적인 회전자(101, 102)의 고-해상도 위치를 결정하도록 임의의 적합한 증가식 스케일(incremental scale) 또는 트랙(210)과 상호작용할 수 있다. 트랙들(209, 210)이 예를 들어 개별적인 읽기 헤드들(207, 208)에 의해 자기 회로들을 닫거나 그렇지 않으면 영향을 주도록 트랙들(209, 210)은 강자성 또는 다른 적합한 물질로 형성될 수 있다. 트랙들(209, 210)로부터 얻어진 측정들(절대 및 증가식)의 조합이 회전자들(101, 102)을 위한 전체 고-해상도 절대 위치 정보를 제공한다.
[62] 도 3은 드라이브 아키텍쳐를 예시화하기 위한 도 1e의 로봇 드라이브(100D)의 단면도의 개략도이다. 구현될 수 있는 것과 같이, 고정자들(206), 회전자들(101, 102), 위치 센서 읽기 헤드들(207, 208) 및 트랙들(209, 210)은 도 2a 및 도 2b를 참조로 앞서 설명한 것과 같이 배열될 수 있다. 다른 태양들에 있어서, 고정자들, 회전자들 및 위치 센서들은 임의의 적합한 배열을 가질 수 있다. 도 3에서 보일 수 있는 것과 같이, 회전자(101)는 상부 아암들(104U1)(도 1e) 중 하나가 부착되고 지지되는 제1 섀프트, 포스트 또는 연장부(extension)(301)를 포함한다. 회전자(102)는 다른 상부 아암(104U2)(도 1e)이 부착되고 지지되는 제2 섀프트, 포스트 또는 연장부(302)를 포함한다. 도 3a에서 보일 수 있는 것과 같이, 두 개의 섀프트들(301, 302) 및 드라이브 모터 배열은, 예를 들어 진공 소스(370)(또는 아암(104)이 구동하는 전달 챔버의 구동을 위한 다른 적합한 주변 공정 장치)의 인렛이 상기 드라이브의 중심에 배치되는 것을 가능하게 하거나, 상기 로봇 드라이브 내부에서 진공 펌프 배열들의 부분 또는 전체 일체화를 지지하기 위하여 속이 빈 중심을 갖는 드라이브(100D)를 제공할 수 있다. 두 개의 섀프트들(301, 302)은 또한 앞서 설명한 것과 같이 상기 아암의 회전 및/또는 엔드 이펙터들(104E1, 104E2)의 확장/수축을 위하여 아암(104)을 지지할 수 있다.
[63] 도 4는 앞서 설명한 드라이브(100D)와 실질적으로 유사한 로봇 드라이브(100D')의 단면 개략도이다. 그러나, 이러한 태양에 있어서, 상기 드라이브는 실질적으로 중심화된(예를 들어, 상기 고정자/회전자 배열 내에서 실질적으로 동심으로(concentrically) 위치한) 동축 드라이브 섀프트 어셈블리(400)를 포함하고, 이는 상기 로봇 드라이브 내에 포함된 모터들의 개수에 대응될 수 있는 임의의 적합한 개수의 드라이브 섀프트들을 포함할 수 있다. 이러한 태양에 있어서, 동축 드라이브 섀프트 어셈블리(400)는 베어링들에 의해서와 같이 임의의 적합한 방식으로 지지되는 이너 드라이브 섀프트(402) 및 아우터 드라이브 섀프트(401)을 포함한다. 다른 태양들에 있어서, 앞서 언급한 것과 같이, 드라이브 섀프트 어셈블리(400)가 실질적으로 접촉 없이 지지될 수 있도록(예를 들어, 상기 회전자들과의 연결을 통해) 상기 드라이브는 셀프 베어링 드라이브일 수 있다. 이러한 태양에 있어서, 아우터 드라이브 섀프트(401)는 드라이브 부재(401D)에 의해서와 같이 임의의 적합한 방식으로 아우터 회전자(101)에 연결될 수 있는 반면, 이너 드라이브 섀프트(402)는 드라이브 부재(402D)에 의해서와 같이 임의의 적합한 방식으로 이너 회전자(102)에 연결될 수 있다. 구현될 수 있는 것과 같이, 이러한 드라이브 배열은 2-대칭성 로봇 아암 어셈블리, SCARA 유형의 로봇 아암 어셈블리, 신축성 로봇 아암 어셈블리, 로스트 모션 스위치를 구비하는 로봇 아암 어셈블리, 또는 하나 또는 그 이상의 로봇 아암들을 포함하는 임의의 다른 적합한 로봇 아암 어셈블리의 연결을 용이하게 할 수 있고, 하나 또는 그 이상의 로봇 아암들의 구동을 위한 동축 드라이브 섀프트 배열을 이용할 수 있다.
[64] 도 5는 드라이브(100D)와 실질적으로 유사할 수 있는 로봇 드라이브(500)의 단면 개략도이나, 이러한 태양에 있어서 고정자(206)/회전자(101, 102) 쌍들은 하나가 다른 하나의 상부에 스택될 수 있다. 이러한 태양에 있어서, 도 5에서 보일 수 있는 것과 같이, 회전자(101)는 상부 아암들(104U1)(도 1e) 중 하나가 부착되고 지지되는 제1 섀프트(301')를 포함한다. 회전자(102)는 다른 상부 아암(104U2)(도 1e)이 부착되고 지지되는 제2 섀프트(302')를 포함한다. 도 5a에서 보일 수 있는 것과 같이, 두 개의 섀프트들(301', 302') 및 드라이브 모터 배열은, 앞서 설명한 것과 실질적으로 유사한 방식으로 진공 소스(370')의 인렛(또는 아암(104)이 구동하는 전달 챔버의 구동을 위한 다른 적합한 주변 공정 장치)을 제공하기 위하여, 및/또는 상기 로봇 드라이브 내부에서 진공 펌프 배열들의 부분 또는 전체 일체화를 지지하기 위하여 속이 빈 중심을 갖는 드라이브(100D)를 제공할 수 있다.
[65] 도 6은 드라이브(100D')와 실질적으로 유사할 수 있는 로봇 드라이브(600)의 단면 개략도이나, 이러한 태양에 있어서 고정자(206)/회전자(101, 102) 쌍들은 하나가 다른 하나의 상부에 스택될 수 있다. 이러한 태양에 있어서, 동축 드라이브 섀프트 어셈블리(400')는 전술한 것과 같이 임의의 적합한 방식으로 지지되는 이너 드라이브 섀프트(402') 및 아우터 드라이브 섀프트(401')를 포함한다. 아우터 드라이브 섀프트(401')는 드라이브 부재(401D')에 의해서와 같이 임의의 적합한 방식으로 아우터 회전자(101)에 연결될 수 있는 반면, 이너 드라이브 섀프트(402')는 드라이브 부재(402D')에 의해서와 같이 임의의 적합한 방식으로 이너 회전자(102)에 연결될 수 있다.
[66] 도 7 내지 도 15는 개시된 실시예들의 태양들에 따른 추가적인 모터 구성들을 도시한다. 도 7을 참조하면, 단일축 드라이브(1590)가 도시된다. 이러한 태양에 있어서, 격리 벽(103) 또는 상기 드라이브 하우징의 다른 부분이 전달 챔버(1500) 하우징과 인터페이스되고 상기 인터페이스가 격리 인터페이스(1520)이도록 전달 챔버(1500)의 일부분이 도시된다. 상기 격리 인터페이스는 예를 들어 오링(o-ring)과 같은, 환경들을 격리시키기 위한 임의의 적합한 씰링된 인터페이스일 수 있다. 여기서, 단일 드라이브 섀프트(1509)는 회전자(1501)에 결합된다. 고정자(1506)가 회전자(1501)를 실질적으로 둘러싸도록 고정자(1506)는 회전자(1501) 외부에 위치된다. 도 8은 또한 도 7에 도시된 드라이브(1590)와 실질적으로 유사한 단일 축 드라이브(1690)를 나타낸다. 그러나, 드라이브(1690)는, 회전자(1601)가 고정자(1606)를 실질적으로 둘러싸도록 고정자(1606)가 회전자(1601) 내부에 위치하도록 배열될 수 있다.
[67] 하나 또는 그 이상의 로봇 아암들에 토크를 전송하기 위하여 수직 및/또는 방사상 방향으로 상기 드라이브들을 스태킹함에 의해 그리고 동축 섀프트 배열들을 사용함에 의해 추가적인 드라이브 축들(예를 들어 자유도들)이 추가될 수 있음에 주목한다. 여기서, 상기 회전자들, 고정자들 및 위치 피드백 읽기 헤드들 및 트랙들은 각각의 이동축을 위하여 실질적으로 동일하다. 예를 들어, 도 9를 참조하면, 전술한 드라이브(100D')와 실질적으로 유사하며, 동축 드라이브 섀프트(1509A, 1509B)를 구비하는 팬케이크 유형의 드라이브(1790)가 도시된다. 도 9에서 보일 수 있는 것과 같이, 드라이브(1790)는 각각의 고정자(1506)가 개별적인 회전자(1501, 1502)의 외부에 배치되도록, 고정자들(1506)이 개별적인 회전자들(1501, 1502)을 실질적으로 둘러싸고 하나의 모터가 상기 모터들 중 다른 하나를 실질적으로 둘러싸도록(예를 들어 하나의 모터가 상기 모터들 중 다른 것 내부에 자리잡도록) 배열된다. 도 10은 드라이브(1790)와 실질적으로 유사한 드라이브(1890)를 나타내나, 이러한 태양에 있어서 회전자들(1501, 1502)이 개별적인 고정자들(1506)을 실질적으로 둘러싸도록 고정자들(1506)은 개별적인 회전자들(1501, 1502) 내부에 배치된다.
[68] 구현될 수 있는 것과 같이, Z-축 드라이브가 여기 설명된 로봇 드라이브들 중 임의의 것에 부가될 수 있다. 예를 들어, 도 11은 드라이브(1790)를 화살표(1910) 방향으로(예를 들어, 드라이브 회전자들의 회전 축과 실질적으로 평행한 방향으로) 이동시키기 위하여 드라이브(1790)에 연결된 임의의 적합한 Z-축 드라이브(1900)를 도시한다. 레일들(1930)과 같은 임의의 적합한 가이드들이 드라이브(1790)의 Z-축 이동을 가이드하기 위하여 제공될 수 있다. Z-축 드라이브는 예를 들어, 볼 스크류 드라이브 메커니즘, 선형 자기 드라이브, 씨저 타입 리프트(scissor type lift), 또는 선형 경로를 따라 드라이브(1790)를 옮기는 것이 가능한 임의의 다른 적합한 메커니즘과 같은 임의의 적합한 선형 드라이브 메커니즘(1900D)을 포함할 수 있다. 벨로우들(bellows)과 같은 임의의 적합한 유연성(flexible) 씰(1940)이, 상기 드라이브와 전달 챔버(1500) 하우징 사이의 인터페이스를 씰링하기 위하여 고정자 하우징(또는 격리 벽(103))과 드라이브 하우징 사이의 인터페이스에 제공될 수 있다. 도 12는 전술한 것들과 실질적으로 유사한 2-축 드라이브(2000)를 도시하며, 여기서 드라이브 모터들이 하나가 다른 하나의 상부에 수직하게 스택된다. 도 13은 Z-축 드라이브(1900)를 구비하는 2-축 드라이브(2000)를 도시한다. 다시 한번, 1축 또는 2축 드라이브들이 여기 설명되었지만, 다른 태양들에 있어서 상기 드라이브는 임의의 적합한 개수의 드라이브 축들을 가질 수 있다는 점에 주목한다. 도 11 및 도 12에서 볼 수 있는 것과 같이, 수직하게 스택된 모터들은, 고정자들(1506)이 그들의 개별적인 회전자들(1501, 1502)의 외부에 위치하도록 배열된다. 도 14는 수직하게 스택된 모터 배열을 구비하는 드라이브(2100)를 도시하며, 여기서 회전자들(1501, 1502)이 개별적인 고정자들(1506)을 실질적으로 둘러싸도록 고정자들(1506)이 그들의 개별적인 회전자들(1501, 1502)의 내부에 배치된다.
[69] 다른 태양에 있어서, 위치 피드백 읽기 헤드들 및 트랙들은 상기 읽기 헤드들이 드라이브 하우징 또는 격리 벽(103)에 삽입되고 이로부터 제거될 수 있도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 15를 참조하면, 드라이브(2000')가 도시된다. 드라이브(2000')는 앞서 설명한 드라이브(2000)와 실질적으로 유사할 수 있다. 그러나, 트랙(209')은 읽기 헤드(207')가 방사상으로보다는 위 또는 아래로부터 상기 트랙과 인터페이스를 이루도록(예를 들어 도 12에 도시된 것과 같이) 배열될 수 있다. 읽기 헤드(207')는, 격리 벽(103) 또는 드라이브(2000')의 하우징에 씰링되어 부착될 수 있거나 이로부터 제거될 수 있는, 제거 가능한 읽기 헤드 인서트 또는 모듈(2110) 내에 배치될 수 있다. 임의의 적합한 씰은 모듈(2110) 및 격리 벽(103) 또는 드라이브 하우징 사이의 인터페이스에서 제공될 수 있다. 다른 태양들에 있어서, 모듈(2110) 또는 센서/트랙 분리 벽은 드라이브 하우징 내부로 기계화될(machined into) 수 있다. 이러한 드라이브 하우징은 다른 드라이브 하우징과 함께 스택될 수 있고, 여기서 오링과 같은 고정용 씰(static seal)이 드라이브 하우징들 내에 위치한다. 일 태양에 있어서, 트랙(209')은 증가식 및 절대 트랙들을 모두 포함하는 조합된 트랙일 수 있다. 읽기 헤드(207')는 절대 및 증가식 트랙들 모두가 읽기 헤드(207')에 의해 읽히도록 구성될 수 있다. 다른 태양들에 있어서, 다수의 트랙들이 증가식 및 절대 트랙들 각각을 읽기 위한 하나 또는 그 이상의 읽기 헤드들을 구비하는 하나 또는 그 이상의 모듈들(2110)을 따라 제공될 수 있다. 또 다른 태양들에 있어서, 제거 가능한 읽기 헤드 모듈 및 위치 피드백 트랙은 상기 모듈의 읽기 헤드가 상기 트랙에 대하여 방사상으로 배치되도록(도 12에 도시된 것과 같이) 구성될 수 있다.
[70] 앞서 언급한 것과 같이, 일 태양에 있어서, 여기 설명된 스위치된 자기저항 모터 로봇 드라이브 배열은 셀프-베어링 드라이브의 일부분이거나 그렇지 않으면 이를 포함할 수 있고, 여기서 2007년 6월 27일 발행된 "Reduced-Complexity Self-Bearing Brushless DC Motor"이라는 명칭의 미국 특허 출원 번호 제11/769,651호에 설명된 것과 같이 능동 및 수동 자기 힘들이 기계적 베어링들을 대신하여 로봇 드라이브의 회전 부분들(및 로봇 아암들)을 부유시키며, 상기 문헌의 개시는 여기에 그 전문이 참조로서 병합될 수 있다. 일 태양에 있어서, 셀프-베어링 드라이브들은 목적된(dedicated) 센터링/부유 와인딩들(suspension winding)과 조합하여 여기 설명된 스위치된 자기저항 모터들 및 센싱 배열들을 포함할 수 있다. 다른 태양들에 있어서, 스위치된 자기저항 모터들의 와인딩들은 도 16a 및 도 16b에서 도시된 것과 같은 일체화된 셀프-베어링 모터를 형성하도록 개별적으로/독립적으로 조절된 코일 섹션들(coil sections)로 나누어질 수 있다.
[71] 일 태양에 있어서, 도 16a에 도시된 것과 같이, 로봇 드라이브(700)의 각각의 모터는 세 개의 와인딩 세트들(720-722)을 포함할 수 있고, 여기서 와인딩 세트들이 회전자(710)의 3 개의 섹터들 상으로 연장될 수 있다. 다른 태양들에 있어서, 임의의 적합한 수의 와인딩 세트들이 회전자(710)를 구동하기 위하여 제공될 수 있다. 와인딩 세트들(720-722) 각각은 앞서 여기서 참조로서 병합된 미국 특허 출원 번호 제11/769,551호에서 설명된 것과 같은 임의의 적합한 방식으로 임의의 적합한 컨트롤러(190)에 의해 구동될 수 있다. 고정자의 와인딩 세트들(720-722)이 실질적으로 동일하게 분산된 것으로 도시되었으나(예를 들어 약 120도로 서로로부터 옵셋되어), 다른 옵셋들 또한 사용될 수 있다는 점이 이해되어야 한다. 다른 태양들에 있어서, 와인딩 세트들(720-722)은 고정자 주변 부근에서 요구되는 축에 대하여 일반적으로 대칭이며, 그러나 동일하지 않게 분산된 구성으로 배열될 수 있다.
[72] 다른 태양에 있어서, 도 16b에 도시된 것과 같이, 로봇 드라이브(701)의 모터(701)는 두 개의 와인딩 세트들(A, B)을 구비하는 고정자를 포함할 수 있고, 여기서 각각의 와인딩 세트가 두 개의 와인딩 서브세트들(730, 733) 및 (731, 732)을 각각 구비한다(예를 들어 4-세그먼트 고정자 와인딩 배열). 각각의 와인딩 세트 내의 두 개의 와인딩 서브세트들은 전기적으로 결합되고, 서로에 대하여 약 90 전기적 각도로 쉬프트될 수 있다. 그 결과, 상기 쌍 내의 두 개의 와인딩 서브세트들 중 하나가 순수한 탄젠트 힘(tangential force)을 생성하고 상기 쌍 내의 다른 와인딩 서브세트가 순수한 각 힘(radial force)을 생성하며, 그리고 그 역이다. 도시된 예시적인 실시예에서, 개별적인 와인딩 세트들의 각각의 세그먼트들은 약 90˚의 각도로 지형학적으로 배열될 수 있다. 다른 태양들에 있어서, 개별적인 와인딩 세트의 와인딩 세그먼트들 사이의 지형학적인 각도 옵셋 및 전기적인 각도 옵셋은 서로 다를 수 있다. 와인딩 세트들(A, B) 각각은 앞서 여기서 참조로서 병합된 미국 특허 출원 번호 제11/769,551호에서 설명된 것과 같은 임의의 적합한 방식으로 임의의 적합한 컨트롤러(190)에 의해 구동될 수 있다.
[73] 구현될 수 있는 것과 같이, 일 태양에 있어서 리프트 힘들이 드라이브들(700, 701)의 회전 부분들(예를 들어 회전자들(710), 로봇 아암들, 위치 피드백 트랙들 등)을 수직 방향으로 부유시키기 위하여 제공될 수 있고, 및/또는 예를 들어 상기 드라이브의 드라이브 섀프트들(그리고 이에 따라 상기 드라이브 섀프트들에 부착된 로봇 아암(들))의 피치(pitch) 및 롤(roll) 각도들과 같은 추가적인 자유도들을 안정화시키는 것은, 일 태양에 있어서, 목적된 와인딩들 또는 다른 태양들에 있어서 예를 들어 드라이브 시스템의 대기 부분 내에 위치한 영구 자석들에 의한 자기 회로를 통해 수동적으로 제공될 수 있다.
[74] 앞서 설명된 것과 같이, 임의의 적합한 개수 및 유형의 로봇 아암들(104)(도 1e)이 여기 설명된 드라이브 모터 배열들에 부착될 수 있다. 2-대칭성 아암(104)(도 1e)에 부가하여, 팬케이크 타입의 모터 배열들 또는 스택된 모터 배열들과 함께 채용될 수 있는 아암 구성들의 다른 예시들은 2008년 5월 8일 발행된 "Substrate Transport Apparatus with Multiple Movable Arms Utilizing a Mechanical Switch Mechanism"이라는 명칭의 미국 특허 출원 번호 제12/117,415호에 설명된 것과 같은 아암 구성을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 문헌의 개시는 여기에 그 전문이 참조로서 병합될 수 있다. 예를 들어, 상기 아암들은 통상의 SCARA-타입의, 그리고 이는 상부 아암, 밴드-구동형 포어아암 및 밴드-구속되는 엔드 이펙터를 포함하는, 설계로부터 상기 상부 아암을 제거함에 의해 유도될 수 있다. 예를 들어 도 17a 내지 도 17b에 도시된 태양들에 있어서, 상기 상부 아암의 구조적 역할은 하나 또는 그 이상의 회전자들에 의해 직접 가정될 수 있다.
[75] 도 17a 및 도 17b를 참조하면, 링키지에 의해 구동되는 단일 엔드 이펙터 아암이 도시된다. 도 17a의 운동학적 다이어그램을 참조하면, 이러한 태양에 있어서, 아암(1000)은 회전자들(101, 102)(또한 도 1e를 보라)과 같은 개별적으로 구동되는 동축 회전자들의 쌍 상에 설치될 수 있다. 아암(1000)은 프라이머리 링키지(primary linkage)(1003), 엔드 이펙터(1004) 및 세컨더리 링키지(1005)를 포함할 수 있다. 프라이머리 링키지(1003)는 회전 조인트(revolute joint)(1006)를 통해 회전자(101)에 결합될 수 있다. 엔드 이펙터(1004)는 회전 조인트(1007)를 통해 프라이머리 링키지(1003)에 결합될 수 있고, 밴드 배열(1008)에 의해 방사상으로 가리키도록 구속된다. 세컨더리 링키지(1005)는 회전 조인트들(1009, 1010)을 통해 회전자(102) 및 엔드 이펙터(1004)에 각각 결합될 수 있다. 아암(1000)은 회전자들(101, 102)을 동일한 방향으로 동일하게 이동시킴에 의해 회전할 수 있다. 상기 아암의 방사상 확장은 회전자들(101, 102)을 반대 방향들로 동시에 이동시킴에 의해 조절될 수 있다. 아암(1000)의 방사상 확장 운동의 예시는, 예를 들어 미국 특허 출원 번호 제12/117,415호(이전에 참조로서 병합된)에 설명되는 것과 실질적으로 유사한 방식으로 수행될 수 있고, 이는 도 17b에서 위상화된 형태로 도시된다.
[76] 이제 도 18a 및 도 18b를 참조하면, 직선 밴드들(straight bands)에 의해 구동되는 단일 엔드 이펙터 아암(1100)이 개시된 실시예의 다른 태양에 따라 도시된다. 아암(1000)과 같이, 아암(1100)이 개별적으로 구동되는 동축 회전자들(101, 102)(또한 도 1e를 보라)의 쌍 상에 설치된다. 이러한 태양에 있어서, 아암(1100)은 링키지(1103), 엔드 이펙터(1104) 및 직선 밴드 드라이브(1105)를 포함할 수 있다. 링키지(1103)는 회전 조인트(1106)를 통해 회전자(101)에 결합되고, 밴드 드라이브(1105)를 통해 회전자(102)에 결합될 수 있다. 엔드 이펙터(1104)는 회전 조인트(1107)를 통해 링키지(1103)에 결합될 수 있고, 밴드 배열(1108)에 의해 방사상으로 가리키도록 구속된다. 이러한 태양에 있어서, 아암(1100)은 회전자들(101, 102)을 동일한 방향으로 동일한 각도들만큼 이동시킴에 의해 회전될 수 있다. 상기 아암의 방사상 확장은 회전자들(101, 102)을 반대 방향들로 동시에 이동시킴에 의해(예를 들어, 밴드 드라이브(1105)가 1:1 풀리 비율을 포함한다면 동일한 양만큼, 그러나 임의의 다른 비율이 사용될 수 있다) 조절될 수 있다. 아암(1100)의 방사상 확장 운동의 예시는, 예를 들어 미국 특허 출원 번호 제12/117,415호(이전에 참조로서 병합된)에 설명되는 것과 실질적으로 유사한 방식으로 수행될 수 있고, 이는 도 18b에서 위상화된 형태로 도시된다.
[77] 도 19a 및 도 19b를 참조하면, 크로스 밴드들(crossed bands)에 의해 구동되는 단일 엔드 이펙터 아암(1200)이 개시된 실시예의 다른 태양에 따라 도시된다. 도 19a에 도시된 것과 같이, 아암(1200)은 개별적으로 구동되는 동축 회전자들(101, 102)(또한 도 1e를 보라)의 쌍 상에 설치될 수 있다. 이러한 태양에 있어서, 아암(1200)은 링키지(1203), 엔드 이펙터(1204) 및 크로스 밴드 드라이브(1205)를 포함할 수 있다. 링키지(1203)는 회전 조인트(1206)를 통해 회전자(101)에 부착되고, 크로스 드라이브(1205)를 통해 회전자(102)에 결합될 수 있다. 엔드 이펙터(1204)는 회전 조인트(1207)를 통해 링키지(1203)에 결합될 수 있고, 밴드 배열(1208)에 의해 방사상으로 가리키도록 구속된다. 이러한 태양에 있어서, 아암(1200)은 회전자들(101, 102)을 동일한 방향으로 동일한 각도들만큼 이동시킴에 의해 회전될 수 있다. 상기 아암의 방사상 확장은 회전자들(101, 102)을 동일한 방향으로 동일하지 않은 양만큼 동시에 이동시킴에 의해 조절될 수 있다. 아암(1200)의 방사상 확장 운동의 예시는, 예를 들어 미국 특허 출원 번호 제12/117,415호(이전에 참조로서 병합된)에 설명되는 것과 실질적으로 유사한 방식으로 수행될 수 있고, 이는 도 19b에서 위상화된 형태로 도시된다.
[78] 개시된 실시예의 다른 태양에 있어서, 도 19c 및 도 19d를 참조하면, 듀얼 엔드 이펙터 아암 어셈블리(1300)가 도시된다. 아암 어셈블리(1300)는 개별적으로 구동되는 동축 회전자들(101, 102)(또한 도 1e를 보라)의 쌍 상에 설치될 수 있다. 왼손측 아암은 프라이머리 링키지(1303L), 엔드 이펙터(1304L) 및 세컨더리 링키지(1305L)를 포함할 수 있다. 프라이머리 링키지(1303L)는 회전 조인트(1306L)를 통해 회전자(102)에 결합될 수 있다. 엔드 이펙터(1304L)는 회전 조인트(1307L)를 통해 프라이머리 링키지(1303L)에 결합될 수 있고, 밴드 배열(1308L)에 의해 방사상으로 가리키도록 구속된다. 세컨더리 링키지(1305L)는 회전 조인트들(1309L, 1310L)을 통해 회전자(101) 및 프라이머리 링키지(1303L)에 각각 결합될 수 있다. 유사하게, 오른손측 아암은 프라이머리 링키지(1303R), 엔드 이펙터(1304R) 및 세컨더리 링키지(1305R)를 포함할 수 있다. 프라이머리 링키지(1303R)는 회전 조인트(1306R)를 통해 회전자(102)에 결합될 수 있다. 엔드 이펙터(1304R)는 회전 조인트(1307R)를 통해 프라이머리 링키지(1303R)에 결합될 수 있고, 밴드 배열(1308R)에 의해 방사상으로 가리키도록 구속된다. 세컨더리 링키지(1305R)는 회전 조인트들(1309R, 1310R)을 통해 회전자(101) 및 프라이머리 링키지(1303R)에 각각 결합될 수 있다. 상기 링키지들이 로스트 모션 메커니즘을 형성하도록 상기 아암들 중 하나가 방사상으로 연장될 때, 다른 아암은 그 접힌 구성에 가까운 특정된 스윙 반지름(swing radius) 내에서 회전한다. 아암 어셈블리(1300)의 예시적인 방사상 확장 운동은, 예를 들어 미국 특허 출원 번호 제12/117,415호(이전에 참조로서 병합된)에 설명되는 것과 실질적으로 유사한 방식으로 수행될 수 있고, 이는 도 19d에서 위상화된 형태로 도시된다.
[79] 개시된 실시예의 다른 태양에 있어서, 도 19e 및 도 19f에 도시된 아암 어셈블리(1400)는 아암(1300)과 실질적으로 동일한 타입 및 개수의 성분들을 포함한다. 그러나, 상기 아암 성분들은 다른 지형학적 구성 내에서 배열되며, 그 결과 로스트 모션 메커니즘의 실질적으로 다른 운동학적 특성들을 가져온다. 도 19e에 도시된 것과 같이, 왼손측 아암은 프라이머리 링키지(1403L), 엔드 이펙터(1404L) 및 세컨더리 링키지(1405L)를 포함할 수 있다. 프라이머리 링키지(1403L)는 회전 조인트(1406L)를 통해 회전자(101)에 결합될 수 있다. 엔드 이펙터(1404L)는 회전 조인트(1407L)를 통해 프라이머리 링키지(1403L)에 결합될 수 있고, 밴드 배열(1408L)에 의해 방사상으로 가리키도록 구속된다. 세컨더리 링키지(1405L)는 회전 조인트들(1409L, 1410L)을 통해 회전자(102) 및 프라이머리 링키지(1403L)에 각각 결합될 수 있다. 유사하게, 오른손측 아암은 프라이머리 링키지(1403R), 엔드 이펙터(1404R) 및 세컨더리 링키지(1405R)를 포함할 수 있다. 프라이머리 링키지(1403R)는 회전 조인트(1406R)를 통해 회전자(101)에 결합될 수 있다. 엔드 이펙터(1404R)는 회전 조인트(1407R)를 통해 프라이머리 링키지(1403R)에 결합될 수 있고, 밴드 배열(1408R)에 의해 방사상으로 가리키도록 구속된다. 세컨더리 링키지(1405R)는 회전 조인트들(1409R, 1410R)을 통해 회전자(102) 및 프라이머리 링키지(1403R)에 각각 결합될 수 있다. 상기 아암들 중 하나가 방사상으로 연장될 때, 다른 아암은 그 접힌 구성에 가까운 특정된 스윙 반지름 내에서 회전한다. 아암 어셈블리(1400)의 예시적인 방사상 확장 운동은, 예를 들어 미국 특허 출원 번호 제12/117,415호(이전에 참조로서 병합된)에 설명되는 것과 실질적으로 유사한 방식으로 수행될 수 있고, 이는 도 19f에서 위상화된 형태로 도시된다.
[80] 이제 도 20a를 참조하면, 이송 장치 드라이브(20200)의 일부분의 개략도가 도시된다. 이송 드라이브는 앞서 설명된 것들과 같은 임의의 적합한 대기 또는 진공 로봇 이송 내에서 채용될 수 있다. 상기 드라이브는 그 내부에 적어도 부분적으로 배치되는 적어도 하나의 드라이브 섀프트(20201)를 구비하는 드라이브 하우징(20200H)을 포함할 수 있다. 도 20a에 하나의 드라이브 섀프트가 도시되었지만, 다른 태양들에 있어서, 상기 드라이브는 임의의 적합한 개수의 드라이브 섀프트들을 포함할 수 있다. 드라이브 섀프트(20201)는 임의의 적합한 방식으로 하우징(20200H) 내에서 기계적으로 부유하거나 자기적으로 부유할 수 있다. 이러한 태양에 있어서, 상기 드라이브 섀프트는 임의의 적합한 베어링들(20200B)에 의해 상기 하우징 내부에 부유하나, 다른 태양들에 있어서 상기 드라이브 섀프트는 2012년 10월 9일 발행된 "Robot Drive with Magnetic Spindle Bearings"이라는 명칭의 미국 특허 번호 제8,283,813호에 설명된 것과 실질적으로 유사한 방식으로 자기적으로 부양할 수 있고(예를 들어 셀프-베어링 드라이브), 상기 문헌의 개시는 여기에 그 전문이 참조로서 병합될 수 있다. 드라이브(20200)의 각각의 드라이브 섀프트는 개별적인 모터(20206)에 의해 구동될 수 있고, 여기서 각각의 모터는 고정자(20206S) 및 회전자(20206R)를 포함한다. 도면들에서 도시된 예시적인 실시예는 로터리 드라이브 구성으로 일컬어질 수 있고, 이는 여기 도시되고 설명된 것과 같이 다양한 태양들의 특징들의 설명을 용이하게 하기 위한 목적으로 도시된다. 구현될 수 있는 것과 같이, 로터리 드라이브 구성과 관하여 도시된 다양한 태양들의 특징들은 선형 드라이브 구성에 동일하게 적용된다. 여기 설명된 드라이브 모터들은 영구 자석 모터들, 가변 자기저항 모터들(개별적인 코일 유닛들을 갖는 적어도 하나의 돌출극 및 자기 투과성 물질의 적어도 하나의 돌출극을 갖는 적어도 하나의 개별적인 회전자를 구비하는), 또는 임의의 다른 적합한 드라이브 모터들일 수 있음에 주의한다. 고정자(들)(20206S)는 상기 하우징 내에 적어도 부분적으로 고정될 수 있고, 회전자(들)(20206R)는 임의의 적합한 방식으로 개별적인 드라이브 섀프트(20201)에 고정될 수 있다. 일 태양에 있어서, 고정자(들)(20206S)는 격리 벽 또는 배리어의 채용을 통해 내부에 로봇 아암(들)(20208)이 작동하는 대기(로봇 아암(들)이 작동하는 대기는 여기서 진공 또는 임의의 다른 적합한 환경일 수 있는 "씰링된" 환경으로 지칭된다)로부터 씰링된 "외부" 또는 "씰링되지 않은" 환경 내에 위치할 수 있는 반면, 회전자(들)(20206R)은 2013년 11월 13일 출원된 "SEALED ROBOT DRIVE"이라는 명칭의, 변호사 문서 번호 390P014939-US(-#1)을 갖는 미국 임시 특허에 설명된 것과 실질적으로 유사한 방식으로 씰링된 환경 내에 위치할 수 있고, 상기 문헌의 개시들은 여기에 그 전문이 참조로서 병합되며 아래에서 더욱 상세히 설명될 것이다. 여기서 사용되는 용어 비자성 분리 벽, 씰 파티션 또는 격리 벽(아래에서 더욱 상세히 설명될)은 로봇 드라이브의 이동 부분들 및/또는 센서 및 대응되는 로봇 드라이브의 정지된 부분들 및/또는 센서 사이에 배치될 수 있는 임의의 적합한 비자성 물질로 형성된 벽을 지칭한다.
[81] 일 태양에 있어서, 드라이브(20200)의 하우징(20200H)은 외부(20200HE) 및 내부(20200HI)를 구비하는 실질적으로 드럼 형상 구성(예를 들어 드럼 구조)을 갖는다. 일 태양에 있어서, 하우징(20200H)은 단일의 원피스(one-piece) 모노리식(monolithic) 구조인 반면, 다른 태양들에 있어서, 하우징(20200H)은 하우징(20200H)의 드럼 구조를 형성하도록 임의의 적합한 방식으로 함께 고정된 둘 또는 그 이상의 후프들(hoops)을 갖는 일체형 어셈블리(integral assembly)이다. 상기 하우징의 내부(20200HI)는 그 내부에 가변 자기저항 모터(20206)의 고정자(20206S)가 위치하는 고정자 인터페이스 표면(20200HS)을 포함한다. 고정자 인터페이스 표면(20200HS)(및 이에 따라 하우징(20200H))은 고정자(20206S)를 위한 강성(rigidity) 및 지지를 제공하도록 구성된다. 구현될 수 있는 것과 같이, 고정자 인터페이스 표면(20200HS)(및 이에 따라 하우징(20200H))은 고정자(20206S)와 회전자(20206R) 사이의 갭을 조절하기 위하여 고정자(20206S)(그리고 그 내부에 상기 회전자가 위치하는 진공 환경으로부터 분리된 대기 환경에 상기 고정자가 위치하도록 고정자에 의해 지지되는 격리 벽(2403))를 위치시키는 데이텀 표면(datum surface)이다. 하우징(20200H)은 또한 회전자(20206R)가 고정자(20206S)에 대하여 미리 결정된 위치에 위치하도록 회전자(20206R)와 인터페이스되고, 이를 위치시키는 회전자 인터페이스 표면(20200HR)을 포함한다(예를 들어 베어링들(20200B)이 미리 결정된 위치에서 드라이브 섀프트(20201)/회전자(20206R) 상에 위치하고, 베어링들(20200B)이 회전자 인터페이스 표면(20200HR)과 인터페이스된다). 구현될 수 있는 것과 같이, 회전자(20206R)(및 이에 연결된 드라이브 섀프트(20201))와 고정자(20206S)가 하우징(20200H)에 의해 형성되는 공통 데이텀에 대하여 위치하고, 이에 의존하도록 고정자 인터페이스 표면(20200HS)은 회전자 인터페이스 표면(20200HR)(및 이에 따라 회전자(20206R)/드라이브 섀프트(20201))을 위한 데이텀 표면이다. 일 태양에 있어서, 하우징(20200H)은, 하우징(20200H) 내에 형성되고 그 내부에 하나 또는 그 이상의 인쇄 회로 보드들(PCB)(아래 설명되는 센서 또는 인코더 트랙(20202)과 인터페이스되는 센서(20203)를 포함하는 아래 설명되는 PCB(20310)와 유사한)이 대기 환경 내에 위치하며, 아래 설명하는 것과 유사한 방식으로 진공 배리어에 의해 센서 트랙(20202)으로부터 분리된 컨트롤 보드 어퍼쳐 또는 슬롯(PCBS)을 포함한다. 컨트롤 보드 어퍼쳐(PCBS)는 미리 결정된 위치에 고정자 인터페이스 표면(20200HS)(예를 들어 하우징(20200H)의 공통 데이텀)에 대하여 센서(20203)를 위치시키는 센서 인터페이스 표면(20200HT)를 포함한다. 구현될 수 있는 것과 같이, 센서 트랙(20202)이 회전자 인터페이스 표면(20200HR)에 대하여 미리 정해진 위치 내에 위치하도록 센서 트랙(20202)은 회전자(20206R)에 연결된다. 그럼으로써, 고정자 인터페이스 표면(20200HS)에 대하여, 센서 인터페이스 표면(20200HR)과 회전자 인터페이스 표면(20200HR)의 상대적인 위치시킴(positioning)은 센서(20203)와 센서 트랙(20202) 사이의 갭을 위치시키고 조절하며, 여기서 고정자(20206S), 회전자(20206R), 센서(20203) 및 센서 트랙(20202)이 상기 공통 데이텀에 대하여 위치하고, 이에 의존한다. 일 태양에 있어서, 하우징(20200H)은, 이를 통해 드라이브(20200)에 파워 및 컨트롤 신호들(및 드라이브(20200)로부터의 피드백 신호들)을 제공하기 위하여 임의의 적합한 드라이브 커넥터들(COM)이 통과하는, 임의의 적합한 슬롯 또는 어퍼쳐(MLS)를 포함한다.
[82] 도 20k를 참조하면, 도 20g 내지 도 20j는 오직 예시적인 목적들을 위하여 단일 드라이브 섀프트(20201)를 구비하는 드라이브를 도시하는 한편, 다른 태양들에 있어서 상기 드라이브는 임의의 적합한 대응되는 개수의 드라이브 섀프트들을 구비하는 임의의 적한한 개수의 모터들을 포함함이 이해되어야 한다. 예를 들어, 도 20k는 스택되거나 인라인(in-line) 구성으로 배열된 두 개의 모터들(20206A, 20206B)을 구비하는 드라이브(20200")를 도시한다. 여기서, 각각의 모터(20206A, 20206B)는 개별적인 하우징(20200H)(앞서 설명한 것과 실질적으로 유사한)을 포함하며, 여기서 동축 드라이브 스핀들(spindle)을 형성하기 위하여 모터(20206B)의 드라이브 섀프트(20201)가 모터(20206A)의 드라이브 섀프트(20201A)의 어퍼쳐 내를 통해 연장되도록, 다수의 모터(예를 들어 다수의 자유도) 드라이브(20200")를 형성하기 위하여 상기 하우징들이 임의의 적합한 방식으로 서로 연결된다.
[83] 도 20b를 또한 참조하면, 두 개의 드라이브 섀프트들(20201, 20210)을 구비하는 동축 드라이브 섀프트 배열을 갖는, 드라이브(20200)와 실질적으로 유사한 이송 장치 드라이브(20200')가 도시된다. 이러한 태양에 있어서, 드라이브 섀프트(20201)는 모터(20206)(고정자(20206S)와 회전자(20206R)을 갖는)에 의해 구동되는 한편, 섀프트(20210)는 모터(20216)(고정자(20216S)와 회전자(20216R)을 갖는)에 의해 구동된다. 여기서, 상기 모터들은 스택된 배열로(예를 들어, 인라인 또는 하나가 위에 또는 하나가 다른 것의 앞에 배열되는) 도시된다. 그러나, 모터들(20206, 20216)은 나란한 배열(side by side) 또는 동심 배열과 같은 임의의 적합한 배열을 가질 수 있음이 이해되어야 한다. 모터 배열의 적합한 예시들은 2011년 8월 30일 발행된 "Substrate Processing Apparatus with Motors Integral to Chamber Walls"이라는 명칭의 미국 특허 번호 제8,008,884호 및 2012년 10월 9일 발행된 "Robot Drive with Magnetic Spindle Bearings"이라는 명칭의 미국 특허 번호 제8,283,813호에 설명되며, 상기 문헌의 개시들은 여기에 그 전문이 참조로서 병합된다.
[84] 도 20a 및 도 20b를 다시, 그리고 도 20c를 참조하면, 각각의 드라이브섀프트(20201)는 또한 거기에 장착된 센서(20203)와 인터페이스되는 위치 결정 표시(indicia) 또는 피쳐들을 갖는 센서 또는 인코터 트랙(20202)을 가질 수 있다. 여기 설명된 센서들이 센서(20203)의 읽기 헤드 부분(예를 들어 센싱 부재가 장착된 상기 센서의 부분)이 드라이브 하우징 또는 격리 벽(20204)에 삽입되고 이로부터 제거될 수 있는 모듈들이도록 구성된다는 점에 주목한다(격리 벽(20204)은 상기 씰링된 환경으로부터 드라이브 고정자들을 또한 씰링하는 공통 격리 벽일 수 있다는 점에 주목한다). 센서(20203)는, 컨트롤러(190)(앞서 설명한 컨트롤러(11091)와 실질적으로 유사할 수 있는)와 같은 임의의 적합한 컨트롤러에 위치 신호들을 제공하기 위하여 센서(20203)의 센싱 성분들 또는 부재들(20203H)이 하나 또는 그 이상의 스케일들(20202S)을 읽거나 그렇지 않으면 이에 의해 영향받도록(이는 아래에 설명될 것이다) 허용하는 임의의 적합한 방식으로 적어도 부분적으로 하우징(20200H) 내에 고정될 수 있다. 일 태양에 있어서, 센서 전자소자들 및/또는 자석들이 외부 환경 내에 배치되는 한편, 센서 트랙이 씰링된 환경 내에 배치되도록 센서(20203)의 적어도 일부분은 외부 환경 내에 위치할 수 있고, 씰링된 또는 그렇지 않으면 아래에서 더욱 상세히 설명될 것과 같이 격리 벽(20204)에 의해 씰링된 환경으로부터 격리될 수 있다. 씰링된 환경은 예를 들어 진공 환경들 또는 극한 온도들을 갖는 환경들과 같은 가혹한 환경 조건들에 기인하여 직접 모니터하기 어려울 수 있다. 여기 설명된 본 개시의 태양들은 씰링된 환경 내에서 움직이는 물체(예를 들어, 모터 회전자, 상기 모터에 연결된 로봇 아암 또는 임의의 다른 적합한 물체) 비침투적인(non-intrusive) 위치 측정을 제공한다.
[85] 일 태양에 있어서, 도 20d를 참조하면, 센서(20203)는 인코더 트랙(20202)의 위치를 탐지하기 위하여 자기 회로 원리들을 사용하고, 여기서 상기 인코더 트랙은 씰링된 환경 내에 위치하는 적어도 하나의 인코더 스케일을 갖는다(예를 들어, 여기서 적어도 하나의 인코더 스케일 각각은 적어도 하나의 인코더 스케일 중 다른 것들의 피치와는 다를 수 있는 미리 결정된 피치를 갖는다). 도 20d에 도시된 자기 센싱 시스템은 대표화된 방식으로 보여지고, 아래에서 설명될 것과 같이 거대 자기 저항 센서(Giant Magneto Resistive Sensor, GMR) 또는 미분식(differential) GMR로서 구성될 수 있다(예를 들어, 여러 위치들 사이의 필드 미분값의 경사(gradient field differential)를 센싱하거나, 그렇지 않으면 경사도 측정기(gradiometer)로 일컬어진다). 센서는 적어도 하나의 자성 또는 강자성 소스(20300), 강자성 인코더 트랙(20202) 및 상기 자성 소스 및 상기 강자성 트랙 사이에 실질적으로 배치된 적어도 하나의 센싱 성분 또는 부재(20203H)(각각의 자성 소스에 대응되는)를 포함할 수 있다. 인코더 트랙은, 상기 트랙 폭이(예를 들어 그 상에 인코딩 피쳐들을 갖는 트랙 면) 방사상으로 밖으로 연장되는 면 내에서 연장될 수 있고 위치 인코딩 피쳐들은 트랙 면으로부터 수직하게 달라지도록(예를 들어 업 앤 다운) 구성될 수 있다. 다른 태양들에 있어서, 트랙 폭은 드라이브 축에 평행한 축 방향으로 배치될 수 있고(예를 들어 로터리 드라이브 구성에서, 트랙 면이 드라이브 축(T)을 둘러싸는 환형(annulus) 또는 실린더를 형성한다, 예를 들어 도 20e, 도 20f의 트랙(20202S1'-S3')을 보라) 인코딩 피쳐들은 상기 트랙 면으로부터 방사상으로(로터리 드라이브를 위하여) 또는 측방향으로(laterally) 돌출될 수 있다. 대안적으로, 상기 트랙 폭은 도 20a에 도시된 것과 같이, 드라이브 축에 대하여 수직한 방사상 방향으로 배치될 수 있다. 이러한 태양에 있어서, 적어도 하나의 자기 센싱 부재(20203H)는 트랙(20202)과 실질적으로 직접 인터페이스되는 실질적으로 평평한(또는 그렇지 않으면 부속하는 피쳐들이 없는) 트랙 인터페이스를 구비할 수 있으나, 다른 태양들에 있어서, 아래에 설명될 것처럼, 적어도 하나의 자기 센서가 상기 트랙 상에서 대응되는 피쳐들과 인터페이스되는 강자성 피쳐들을 포함하는 강자성 부재에 연결될 수 있다. 일 태양에 있어서, 자기 소스 및 적어도 하나의 센싱 부재(20203H)는 인쇄 회로 보드(PCB)(20310) 상에 장착되거나 또는 일체로 형성될 수 있고, 상기 여기서 인쇄 회로 보드는 공통 회로 보드이다(예를 들어 각각의 자기 소스 및 적어도 하나의 센싱 멤버 각각에 대하여 공통이다). 다른 태양들에 있어서, 각각의 자기 소스 및 센싱 부재는 하나 또는 그 이상의 개별적인 인쇄 회로 보드들에 장착될 수 있다. 일 태양에 있어서, 자기 소스(20300)는 외부 환경 내에 위치하는 영구 자석일 수 있다. 다른 태양들에 있어서, 자기 소스(20300)는 자기 필드를 생성하기 위하여 가압되도록(energized) 구성될 수 있다. 일 태양에 있어서, 자기 소스에 의해 생성되는 자기 필드(예시적인 목적들을 위하여 도 20d에 도시된 필드 선들)는 소스(20300)의 북극(N)(예를 들어, 트랙으로부터 멀어지도록 바라보는 극, 다른 태양들에 있어서는 자기 극들이 임의의 다른 방향들을 가질 수 있다)으로부터 벗어나(depart from)(또는 코일들을 통한 전류의 흐름에 의해 결정되는 방향으로 가압된 코일들의 경우에), 도시된 것과 같이 PCB(20310)를 가로지르고, 비철(non-ferrous) 격리 벽(20204)을 통해 상기 갭(예를 들어 센싱 부재(20203H) 및 트랙(20202) 사이의)을 교차하여 강자성 트랙(20202)까지 흘러가며, 다시 자기 소스(20300)의 반대 극(S)까지 관통할 수 있다. 상기 강자성 트랙이 자기 소스(20300)에 대하여 이동함에 따라, 하나 또는 그 이상의 자기 필드 프로파일들이 형성된다. 자기 필드 프로파일들은 하나 또는 그 이상의 사인(sine) 곡선 또는 코사인(cosine) 곡선의 일반적인 형상을 가질 수 있다. 센싱 부재(20203H)는 강자성 트랙 움직임과 연관되는 자기 플럭스에 대한 변화들(예를 들어 자기 필드 프로파일들)을 감지하도록 구성된다.
[86] 일 태양에 있어서, 센싱 부재(들)(20203H)은 하나 또는 그 이상의 위치들에서 자기 필드를 센싱하는 것이 가능한 임의의 적합한 거대 자기 저항(GMR) 센싱 성분/부재일 수 있다. 다른 태양들에 있어서, 상기 센싱 부재(들)은 자기 필드를 센싱하는 것이 가능한 임의의 적합한 센싱 성분들일 수 있다. 일 태양에 있어서, 센싱 부재(20203H)는 예를 들어 강자성 트랙(20202)의 증가식(및/또는 절대) 위치와 연관되는 위상 각도를 제공하는 데 사용될 수 있는 사인 파형의(sinusoidal) 신호를 생성하도록 구성될 수 있다. 다른 태양에 있어서, 도 21a 및 도 21b를 참조하면, 상기 센싱 부재(들)은 공간에서 두 개의 위치들 사이의 필드 경사(gradient)를 센싱하도록 구성된 미분식 GMR 센싱 부재(예를 들어 경사도 측정기)일 수 있다. 자기 센싱 시스템은 앞서 언급한 것과 같이 경사도 측정기일 수 있다. 경사도 측정기 구성에서, 각각의 센싱 부재의 아날로그 출력 신호는 공간에서 두 개의 지점들 사이의 자기 필드 경사에 비례할 수 있다. 도 21a는, 미분식 인코더 채널을 가져올 수 있는 예를 들어 휘트스톤 브리지(Wheatstone bridge)를 형성하기 위하여 배열될 수 있는, 자기 저항 성분(magneto resistive elements)(MRE)을 포함하는 대표적인 경사도 측정기 센싱 부재(20203H')를 도시한다. 구현될 수 있는 바와 같이, 경사도 측정기 센싱 부재 상의 MRE(예를 들어, R1 내지 R4)의 배열은 인코더 트랙 및 자기 소스 상의 인코딩 피쳐들의 특성일 수 있다. 도 21b는, 두 개의 미분 신호들(예를 들어 사인/코사인) 및 더 높은 해상도의 인코더 신호를 제공하도록 배열된 자기 저항 성분(MRE)을 포함하는, 개시된 실시예의 다른 태양에 따른 예시적인 경사도 측정기 센싱 부재(20203H")를 나타낸다. 트랙 피치(P)(도 20d) 및 센싱 부재(20203H, 20203H', 20203H") 상의 자기 저항 성분들(MRE)의 위치는 미분식 사인 및 코사인 출력들이 센싱 부재(20203H, 20203H', 20203H") 각각으로부터 얻어지도록 매칭될 수 있다.
[87] 이러한 태양에 있어서, 인쇄 회로 보드(20310)는 세 개의 스케일들(20202S)을 갖는 강자성 트랙(20202)(예를 들어 도 20c 및 도 21c를 보라)으로부터 위치 신호들을 얻기 위하여 세 개의 센싱 부재들(20503H1, 20503H2, 20503H3)(각각이 두 개의 미분 신호들을 제공할 수 있는)을 포함할 수 있다. 일 태양에 있어서, 센싱 부재들이 이들의 개별적인 트랙(20202) 스케일들(20202S)에 대하여 조정될 수 있도록 센싱 부재들(20503H1, 20503H2, 20503H3)(뿐만 아니라 여기 설명된 다른 센서들도)은 상기 회로 보드에 이동 불가능하게 고정될 수 있다. 도 20c 및 도 21c 내지 도 21e를 참조하면, 일 태양에 있어서, 스케일들(20202S)은 마스터 스케일(20202S1), 노니어스 스케일(20202S2) 및 세그먼트 스케일(20202S3)을 포함하는 3-스케일 노니어스 패턴(3-Scale Nonius pattern)으로 대표될 수 있으나, 다른 태양에 있어서 상기 강자성 트랙은 서로에 대하여 임의의 적합한 위치 관계를 갖는 임의의 적합한 수의 스케일들을 포함할 수 있다. 여기서, 각각의 스케일(20202S)은 강자성 피쳐들(20202SE)(예를 들어 슬롯들, 돌출부들 등)의 개별적으로 동일하게 이격된 패턴(예를 들어 각각의 스케일 패턴은 개별적인 피치(P1, P2, P3)를 가질 수 있다)을 포함할 수 있다. 각각의 스케일(20202S)에 대하여, 예를 들어 사인 및 코사인 파형들을 실질적으로 모사하는(mimic) 아날로그 신호 출력들을 제공하도록 구성되는 목적된 센싱 부재들(20503H1-20503H2)이 존재할 수 있다. 일 태양에 있어서, 하나 또는 그 이상의 센싱 부재들(20503H1-20503H3)은 다른 센싱 부재들(20503H1-20503H3) 및/또는 개별적인 트랙(20202S1-20202S3)에 대하여 임의의 적합한 각도(α1, α2)로 배열될 수 있다. 다른 태양에 있어서, 센싱 부재들(20503H1-20503H2)은 서로에 대하여 및/또는 개별적인 트랙들(20202S1-20202S3)에 대하여 임의의 적합한 위치를 가질 수 있다. 구현될 수 있는 바와 같이, 각각의 스케일 주기(period) 및 강자성 피쳐들(20202SE)의 개수는 임의의 적합한 노니우스 내삽 접근법(Nonius interpolation approach)을 사용함에 의해 상기 트랙의 절대 위치를 디코딩하는 데 사용할 수 있는 트랙 설계를 허용한다.
[88] 앞서 설명한 바와 같이, 도 22a 및 도 22b를 참조하면, 여기설명된 위치 피드백 시스템은 앞서 그 전문이 여기 참조로서 병합된 미국 특허 번호 제8,283,813호에 설명된 것과 실질적으로 유사한 자기저항에 기초한 센싱 시스템일 수 있다. 예를 들어, 도 22a는 자기저항계 센싱 시스템의 예시적인 작동 원리를 도시한다. 도 22a에서 보일 수 있는 것과 같이, 예를 들어 대기 환경 내에 위치하는 읽기 헤드(207)(여기 설명된 다른 읽기 헤드들과 실질적으로 유사할 수 있는)와 같은 읽기 헤드는, 뒷받침부(backing)(2209)를 통해 연결되는 자기 소스(2205) 및 센싱 성분(2206)을 포함할 수 있다. 자기 소스(2205)는 격리 벽(103)을 통해 관통하고, 예를 들어 트랙(209)을 통해 센싱 성분(2206)까지 연속되는 자기 플럭스(2207)를 생성할 수 있다. 자기 회로는 뒷받침부(2209)를 통해 폐쇄될 수 있다. 자기 플럭스(2207)의 크기는 소스(2205) 및 강자성 성분 또는 트랙(209) 사이의 거리(2208)에 의해 영향받을 수 있고, 센싱 부재(2206)에 의해 측정된다. 센싱 부재(2206)는 예를 들어, 홀 효과(Hall effect) 원리들, 자기저항 원리 또는 자기 플럭스(2207)의 크기를 센싱하기 위하여 적합한 임의의 다른 적합한 원리들에 기초하여 동작할 수 있는 하나 또는 그 이상의 자기 플럭스 센서들을 포함할 수 있다.
[89] 일 태양에 있어서, 로봇 드라이브의 회전자들의 절대 위치 및/또는 로봇 드라이브의 회전자들의 고해상도 위치의 대략적인 측정들을 제공하도록, 하나 또는 그 이상의 읽기 헤드들은 절대 및/또는 증가식 트랙(209, 210)(예를 들어 도 2b를 보라) 각각과 상호작용하는 데 이용될 수 있다. 도 22b를 또한 참조하면, 증가식 센싱 시스템(2250)이 도시되며, 이는 읽기 헤드(208) 및 증가식 트랙(210)이 사용되는 어디에서나 사용될 수 있다. 이러한 태양에 있어서, 증가식 센싱 시스템(2250)은 앞서 설명한 읽기 헤드(207)와 실질적으로 유사한 두 개의 읽기 헤드들(2211, 2212)을 포함한다. 다른 태양들에 있어서, 임의의 적합한 개수의 읽기 헤드들이 사용될 수 있다. 읽기 헤드들(2211, 2212)은 격리 벽(103)을 통해 증가식 트랙(210)과 상호작용할 수 있다. 증가식 트랙(210)은, 각각의 읽기 헤드(2211, 2212)에 대하여 트랙(210)의 상대적인 각 위치의 함수로서, 읽기 헤드들(2211, 2212)의 자기 회로들의 개방과 폐쇄에 점진적으로 영향을 주도록 임의의 적합한 사이즈 및 형상을 갖는 다수의 주기적 피쳐들(2210)을 포함할 수 있다. 일 태양에 있어서, 트랙(210)은 이동하는 성분(회전자와 같은) 내부에 실질적으로 직접 병합될 수 있거나, 다른 태양들에 있어서, 목적된 인코더 디스크와 같은 임의의 적합한 방식으로 이동하는 성분에 부착될 수 있다. 증가식 트랙(210)의 주기적 피쳐들(2210)의 한 주기에 대응되는 거리 내에서 증가식 트랙(210)의 위치를 결정하도록 읽기 헤드들(2211, 2212)에 의해 생성되는 신호들은 위상 쉬프트될 수 있고, 컨트롤러(190)와 같은 임의의 적합한 컨트롤러에 의해 임의의 적합한 방식으로 공정될 수 있다.
[90] 구현될 수 있는 바와 같이, 예를 들어 실시간(real-time)(여기서 실시간은 사건으로부터 시스템 응답까지의 구동 데드라인을 가리킨다) 증가식 위치 측정 능력에 덧붙여, 여기 설명된 위치 피드백 시스템들은 절대 위치 감지를 위한 추가 배열(읽기 헤드(207) 및 트랙(209)을 보라)을 포함할 수 있고, 이는 위치 피드백 시스템(컨트롤러(190) 또는 임의의 다른 적합한 컨트롤러를 포함할 수 있는)이 시간 내에 임의의 주어진 지점에서 읽기 헤드들과 상호작용하는 증가식 트랙(210)의 섹터를 고유하게 식별하는 것을 허용한다. 이러한 절대 위치 탐지가 로봇 드라이브의 시동(start-up)에, 로봇 드라이브의 구동 동안에 위치 측정의 주기적 조회를 위하여 및/또는 요구에 기초하여 사용될 수 있다. 일 태양에 있어서, 도 23a 및 도 23b를 참조하면, 절대 트랙(209)은 하나 또는 그 이상의 읽기 헤드들(207)에 의해 탐지되는 불균일한 섹터들의 패턴(하나의 센서가 한번에 상태를 변경하도록 그레이-타입의 패턴을 포함할 수 있는)을 포함할 수 있고, 여기서 각각의 센서는 절대 위치 단어의 하나의 비트로 대표될 수 있다. 이러한 태양에 있어서, 도 23a에 도시된 절대 위치 트랙은 5-비트의 절대 위치 해상도를 제공할 수 있으나, 다른 태양들에 있어서, 임의의 적합한 위치 해상도는 5-비트보다 많거나 적게 포함하도록 제공될 수 있다. 트랙(209)이 회전할 때 읽기 헤드들의 상태들에 의해 형성되는 대응되는 5-비트 패턴(이러한 예시에서 5개의 읽기 헤드들이 존재하나, 다른 태양들에 있어서 임의의 적합한 개수의 읽기 헤드들이 제공될 수 있다)이 도 23b에 도시된다.
[91] 앞서 설명한 바와 같이, 로봇 드라이브의 회전 부분들이 위치하는 환경은 로봇 드라이브의 정지된 부분들이 위치하는 환경으로부터 격리된다. 격리는 비자성 격리 벽(103) 또는 "캔 씰(can seal)"의 사용을 통한다. 격리 벽의 두께와 예를 들어 소진 공차들의 합은 회전자 및 고정자 사이에 달성 가능한 최소 에어 갭 상에 구속을 부과할 수 있다는 점에 주목한다. 또한, 모터 효율을 향상시키기 위하여, 회전자와 고정자 사이의 에어 갭은 최소화되어야 하나, 여기서 격리 벽이 회전자와 고정자 사이에 사용되는 경우(예를 들어, 대기 환경으로부터 진공 환경을 분리시키기 위해서와 같이) 격리 벽의 반대 면들 상의 압력 경사(pressure differential)가 격리 벽의 최소 두께를 부과할 수 있다. 앞서 설명한 격리 벽(103)이 로봇 드라이브의 하우징(예를 들어 고정자 하우징) 내부로 일체화되나(integrated into), 개시된 실시예의 다른 태양들에 있어서, 상기 고정자가 상기 격리 벽을 구조적으로 지지하도록 격리 벽(2403)(도 24a 및 도 24b를 보라)은 고정자(예를 들어 드라이브 하우징으로부터 분리된)와 일체로 형성되거나(integrally formed), 그렇지 않으면 일체화될 수 있다는 점에 주목한다.
[92] 도 24a에서 보일 수 있는 것과 같이, 고정자(206)는 드라이브 코일들(206C)을 포함하며, 예를 들어 고정자/드라이브 하우징(2405)에 임의의 적합한 방식으로 장착된다(예를 들어, 대기 환경 또는 다른 적합한 환경 내에서). 고정자/드라이브 하우징은 임의의 적합한 피쳐들 또는 압축 부재를 구비할 수 있다. 고정자/드라이브 하우징은, 씰링 부재들이 조립을 위하여 제 위치에 고정되고 드라이브 하우징의 내부와 외부 사이의 다른 압력들을 격리하기 위하여 씰링 부재들을 압축하도록, 씰링 부재들을 압축하는 데 관여하고 바이어스주도록 인터록(intercok)하는 임의의 적합한 피쳐들 또는 압축 부재들(compression members)을 가질 수 있다. 압력들의 차이는 드라이브 하우징의 내부 환경을 씰링하기 위하여 격리 벽 및/또는 하우징 압축 부재들이 적합한 씰들을 압축하는 것을 유발한다. 여기 설명된 것과 같이 고정자 구조물은 씰 압축 및 씰링을 용이하게 할 수 있다(예를 들어 도 24a를 보라). 회전자(101)는 예를 들어 진공 또는 예를 들어 대기 환경으로부터 격리된 다른 적합한 환경 내에 장착된다. 여기서 얇은 멤브레인일 수 있는 격리 벽(2403)은 고정자가 격리 벽을 실질적으로 지지하도록 고정자(206)의 극 또는 코어에 장착되거나 그렇지 않으면 이와 일치할(coincident with) 수 있다. 일 태양에 있어서, 격리 벽(2403)이 고정자(206)에 일체화되거나(예를 들어, 단일 구조(unitary structure)를 형성하거나 조립되거나) 및/또는 고정자(206)에 의존하도록 격리 벽(2403)은 예를 들어 고정자의 내부 직경(inner diameter)에(또는 임의의 다른 접합한 부분에) 임의의 적합한 접합제를 사용하여 임의의 적합한 방식으로 구조적으로 접합된다. 다른 태양에 있어서, 격리 벽(2403)은 고정자(206)의 극 또는 코어 상에 형성된 코팅일 수 있거나, 그렇지 않으면 부착될 수 있다. 이러한 태양에 있어서, 격리 벽(2403)은 고정자/드라이브 하우징(2405)과 인터페이스되도록 고정자(206) 위로(beyond) 연장될 수 있다. 구현될 수 있는 바와 같이, 임의의 적합한 씰링 부재(2404)는 격리 벽(2403)과 고정자/드라이브 하우징(2405) 사이의 인터페이스에서 제공될 수 있다. 도 24a에서 보일 수 있는 것과 같이, 격리 벽(2403)은 진공 및 대기 환경들 사이의 압력 경사 로딩(즉, 격리 벽과 고정자 사이에 공유되는 압력 경사 로딩) 이외의 임의의 추가적인 구조적 로딩을 지지하지 않을 수 있다. 도 24b는 격리 벽(2403')의 다른 예시를 도시하며, 여기서 격리 벽은 고정자(206)와 더욱 일체화된다. 여기서 격리 벽(2403')은 격리 벽(2403)과 실질적으로 유사할 수 있으나, 이러한 태양에 있어서, 격리 벽(2403')은 고정자/드라이브 하우징(2405)을 통해 적어도 부분적으로 연장되는 고정자(206)의 일부분을 실질적으로 따를(conform to) 수 있다(예를 들어, 주위를 둘러싸거나 그렇지 않으면 그 형상을 가정할(assume) 수 있다). 이러한 태양에 있어서, 상기 격리 벽이 내부에 회전자가 위치하는 환경(예를 들어 진공 환경)과 인터페이스되는 실질적으로 어디에서라도 격리 벽(2403')이 고정자(206)에 의해 지지된다. 여기서 격리된 환경을 격리하도록 격리 벽(2403')과 고정자/드라이브 하우징(2405) 사이의 인터페이스를 씰링하기 위하여 씰링 부재(2404)는 도 24a를 참조로 앞서 설명한 것과는 다른 면 내에 놓일 수 있다. 다른 태양들에 있어서, 씰링 부재는 고정자 내에서 격리 벽까지 또는 캔 인터페이스에 포함될 수 있다. 예를 들어 씰링 부재는 격리 벽 내에 또는 상에 위치할 수 있다.
[93] 이제 도 25a 및 도 25b를 참조하면, 씰링된 드라이브 또는 액츄에이터(2500)가 개시된 실시예의 일 태양에 따라 도시된다. 회전자(2501)는 앞서 설명한 것과 실질적으로 유사할 수 있고, 격리된 환경 내에 전체적으로 위치할 수 있다. 강자성 고정자(2502)는 앞에서 설명한 것과 실질적으로 유사할 수 있으며 코일 유닛들(2503)의 세트, 돌출극들(2505), 두 개의 강자성 플레이트들(2505a, 2505b)(예를 들어 고정자 판들) 및 강자성 코일 코어들(2506)의 세트를 포함할 수 있고, 여기서 코일들(2503)은 설치되거나 감겨진다. 고정자 플레이트들이 격리 벽을 넘어 씰링되거나 그렇지 않으면 격리된 환경 내부로 연장되도록, 그리고 코일들(2506)이 씰링된 환경으로부터 격리되도록 비자성 격리 벽(2508)은 예를 들어 스크류들(2511)을 장착함에 의해서와 같이 임의의 적합한 방식으로 상부 및 하부 고정자 플레이트들(2505a, 2505b)에 부착될 수 있다. 오링들과 같은 임의의 적합한 씰링 부재들일 수 있는 상부 및 하부 씰링 부재들(2509a, 2509b)은 그루브를 따라 또는 격리 벽(2508)의 상부 및 바닥면들을 따른 다른 리세스를 따라 위치할 수 있다. 아래에서 더욱 상세히 설명될 것과 같이 상부 및 하부 고정자 플레이트들(2505a, 2505b)은 추가적인 고정자/격리 벽 모듈들이 하나가 다른 것의 위에 스택되도록 허용하는 피쳐들(2507a, 2507b)을 구비할 수 있다. 이러한 태양에 있어서, 각각의 쌍 내의 코일들이 직경 방향으로 서로 반대되어 4-위상 모터(4-phase motor)를 형성하도록 쌍들로 와이어될 수 있는 임의의 적합한 개수의 코일들이(예시적인 목적들을 위하여 8개의 코일들이 도시된다) 존재할 수 있다. 다른 태양들에 있어서, 모터(들)은 임의의 적합한 개수의 위상들을 가질 수 있다. 도 25a에 도시된 회전자 극들(2504)은 임의의 적합한 강자성 물질로 구성될 수 있고, 결과되는 회전자/고정자 쌍은 가변 또는 스위치된 자기저항 모터를 형성할 수 있다. 다른 태양들에 있어서, 여기 설명된 격리 벽 구성들은 영구 자석 회전자 극들을 구비하는 브러시리스 DC 모터들(Brushless DC motors), 또는 모터의 회전 부분들이 모터의 정지된 부분들로부터 격리된 임의의 다른 적합한 모터 내에서 사용될 수 있다. 이러한 태양에 있어서, 자기 플럭스 경로(2512)가 에디 전류 로스들을 더 낮게 할 수 있는 축 방향을 따라 존재하는 것으로 나타난다. 다른 태양들에 있어서, 아래에 설명될 것과 같이 상기 플럭스는 방사상으로 흐를 수 있다. 도 25a 및 도 25b에서 보일 수 있는 것과 같이, 회전자 극(2504) 및 고정자 극(2505) 사이의 에어 갭이 임의의 격리 벽에 의해 구속되지 않도록(예를 들어, 인터페이스는 실질적으로 간섭 없는(interference free) 인터페이스이며, 고정자 극 및 회전자 극 사이의 인터페이스에서 자기 플럭스 경로에 대하여 실질적으로 저항이 없는), 그리고 상기 부품들 사이의 기계적 공차들이 허용하는 한 작을 수 있도록 고정자 플레이트들(2505a, 2505b)은 격리 벽(2508)을 넘어 씰링된 환경 내부로 연장된다. 그 결과, 도 25a 및 도 25b에 도시된 모터 구성은 고정자와 회전자 사이의 에어 갭(2510) 내에 배치된 격리 벽에 의해 그 대응부보다 더욱 큰 토크 용량을 가질 수 있다. 구현될 수 있는 바와 같이, 스위치된 자기저항 모터들에 대하여 내재적인 토크 리플이 임의의 적합한 방식으로 최소화되도록 회전자(2501) 토크는 위치 피드백 및 개별적인 회전자/고정자 설계의 토크-전류-위치 곡선들을 사용하여 적절한 위상(들)을 가압함에 의해 생성될 수 있다.
[94] 이제 도 25c를 참조하면, 2-축 씰링된 로봇 드라이브가 예를 들어 도 25a및 도 25b을 참조로 앞서 설명한 고정자/격리 벽 모듈들을 사용한 개시된 실시예의 태양들에 따라 도시된다. 다시, 앞서 설명한 것과 같이, 모터들의 모든 이동 부분들은 격리된 환경 내에 위치한다. 이러한 태양에 있어서, 드라이브는 중심 정지 섀프트(center stationary shaft)(2515)를 조종하거나(pilot) 그렇지 않으면 지지하는 바닥 플레이트(2514)를 포함한다. 이너 드라이브 섀프트(2517a)는 정지 섀프트(2515)에 대하여 이너 섀프트(2517a)의 회전 움직임을 허용하는 베어링들(2516a, 2522a)에 의해서와 같이 적합한 방식으로 섀프트(2515)에 장착될 수 있다. 회전자(2513c)는 이너 섀프트(2517a)에 견고하게 부착될 수 있고, 예를 들어 전자기 힘들에 의해 고정자(2513a)에 의해 회전 방향을 따라 프로펠될 수 있다. 구현될 수 있는 바와 같이, 고정자(2513a) 및 회전자(2513c) 쌍은 이너 섀프트(2517a)에 모션 토크를 생성하는 모터를 형성할 수 있다. 아우터 드라이브 섀프트(2517b)는 섀프트들(2517a, 2517b) 사이의 상대적인 회전을 제공하기 위해서와 같이 베어링들(2516b, 2522b)에 의해서와 같이 임의의 적합한 방식으로 이너 드라이브 섀프트(2517a)에 장착될 수 있다. 아우터 섀프트(2517b)는 제2 모터를 형성하는 고정자(2513b) 및 회전자(2513d)가 아우터 섀프트(2517b)를 회전시키도록 모션 토크를 생성하도록 앞서 설명한 것과 유사한 방식으로 프로펠될 수 있다. 앞서 설명한 것과 실질적으로 유사할 수 있는 이너 및 아우터 섀프트들(2517a, 2517b)을 위한 위치 피드백 센서(들)은 각각의 섀프트의 움직임을 트랙킹하기 위하여 위치된다. 여기서 위치 피드백 시스템은 광학 피드백 시스템으로 도시되었으나, 다른 태양들에 있어서, 위치 피드백 시스템이 임의의 피드 스루들 또는 뷰포트들이 없이 작동하도록 피드백 시스템이 앞서 설명한 것과 같은 자기저항계 피드백 시스템일 수 있다. 여기서 위치 피드백 시스템은 패스너(2519a)에 의해서와 같이 임의의 적합한 방식으로 이너 섀프트(2517a)에 부착되는 인코더 디스크(2518a)를 포함할 수 있다. 읽기 헤드(2525a)(이미터(2523a) 및 리시버(2524a)를 포함하여)는 그 신호들이 격리 벽/고정자 하우징(2520a)을 가로질러 임의의 적합한 방식으로 격리된 환경의 외부로 라우팅된다. 아우터 섀프트 위치 피트백 작동은 앞서 설명한 이너 섀프트와 유사하며, 이미터(2523b)와 리시버(2524b)를 포함하는 읽기 헤드(2525b) 및 인코더 디스크(2518b)(아우터 섀프트(2517b)에 부착된)를 포함할 수 있다. 고정자들(2513a, 2513b)은 각각 격리 벽들/고정자 하우징(2520a, 2520b)에 장착될 수 있다. 각각의 격리 벽/고정자 하우징은 리세스된 피쳐(또는 동등 인터페이스) 및 오링과 같은 임의의 적합한 고정용 씰 성분 또는 부재를 통해 각각의 고정자와 인터페이스된다. 상부 플랜지(flange)(2521) 및 하부 플레이트(2514)는 또한 각각 고정자(2513b) 및 격리 벽/고정자 하우징(2520a)과 유사한 방식으로 인터페이스된다. 이너 섀프트(2517a) 및 아우터 섀프트(2517b)는 격리된 환경 내에 위치하는 2-링크 매니퓰레이터(예를 들어 로봇 아암)을 구동하기 위하여 사용될 수 있는 2 자유도 시스템을 구성한다. 구현될 수 있는 바와 같이, 추가적인 모터들이 임의의 적합한 개수의 자유도들을 갖는 드라이브들을 형성하기 위하여 스택될 수 있다. 회전자 및 고정자 강자성 극들 사이에 격리 벽이 존재하지 않으며(예를 들어, 고정자 플레이트들(2505a, 2505b가 격리 벽(2508)을 넘어 격리된 환경 내부로 연장된다), 따라서 격리 벽이 고정자와 회전자 사이에 배치되는 통상의 "캔-씰"과 비교할 때 더욱 우수한 토크 용량을 허용한다는 점에 주목한다.
[95] 이제 도 26a 및 도 26b를 참조하면, 씰링된 드라이브(2600)가 개시된 실시예의 태양들에 따라 도시된다. 다르게 설명되지 않는 한 드라이브(2600)는 앞서 설명된 드라이브(2500)와 실질적으로 유사할 수 있다. 이러한 태양에 있어서, 고정자(2606)의 코일들(2603)이 코일들(2506)과는 다른 방향으로 장착된다. 그러나, 드라이브들(2500, 2600)이 유사한 원리들을 사용하여 동작하도록 자기 플럭스 경로(2612)는 자기 플럭스 경로(2512)와 실질적으로 유사하다.
[96] 도 27a 및 도 27b를 참조하면, 씰링된 드라이브(2700)가 개시된 실시예의 태양들에 따라 도시된다. 다르게 설명되지 않는 한 드라이브(2700)는 앞서 설명된 드라이브(2500)와 실질적으로 유사할 수 있다. 이러한 태양에 있어서, 고정자(2706)의 코일들(2703a, 2703b)이 방사상 및 축 방향들로 장착될 수 있다. 그러나, 결과되는 자기 플럭스 경로(2712)는 상기 플럭스 경로(2512)와 실질적으로 유사하다.
[97] 도 28a 내지 도 28c를 참조하면, 씰링된 로봇 드라이브(2800)가 개시된 실시예의 태양들에 따라 도시된다. 다르게 설명되지 않는 한 드라이브(2800)는 앞서 설명된 드라이브(2500)와 실질적으로 유사할 수 있다. 이러한 태양에 있어서, 다른 회전자 직경들의 확장성(scalability)을 허용하기 위하여(예를 들어, 하우징 직경에 대응되는 직경을 갖는 고정자를 형성하기 위하여 코일 유닛들(2503)은 임의의 적합한 직경을 갖는 하우징들에 부착될 수 있는 고정자 모듈들을 형성한다) 드라이브 모터 부분들의 개수가 감소되도록 코일 유닛(2503)은 격리 벽/고정자 하우징(2520') 상에 실질적으로 직접 제거 가능하도록 장착된다. 구현될 수 있는 바와 같이, 적합한 고정용 씰링 부재들은 예를 들어 고정자 플레이트들(2505a, 2505b) 각각의 플랜지들 및 격리 벽/고정자 하우징(2520') 사이에 배치될 수 있다. 이러한 태양에 있어서, 자기 플럭스(2812)의 방향은 앞서 설명한 자기 플럭스(2512)의 방향과 실질적으로 유사할 수 있다. 도 28d를 또한 참조하면, 스택된 드라이브들(2500)을 포함하는 2축 씰링된 드라이브 어셈블리가 도시된다. 도 28d의 드라이브 어셈블리는 다르게 설명되지 않는 한 도 28c에 도시된 것과 실질적으로 유사할 수 있다. 여기서 격리 벽/고정자 하우징(2520')은 각각의 고정자(2513a', 2513b')을 위한 공통 장착 구조로서 이용될 수 있다. 격리 벽/고정자 하우징(2520')이 또한 예를 들어, 위치 피드백 장치(2523a, 2524a, 2525a, 2523b, 2524b, 2525b)과 같은 임의의 적합한 드라이브의 정지된 성분들을 지지하기 위한 하우징으로서 사용될 수 있음에 주목한다.
[98] 구현될 수 있는 바와 같이, 고정자 극들 및 회전자 극들은 상기 극들 사이에 위치하는 에어 갭이 상기 회전자의 회전 축에 대하여 방사상으로 또는 축상으로 배열되도록 배열될 수 있다. 예를 들어, 도 24a 및 도 24b에서, 고정자 극들 및 회전자 극들의 배열은 상기 에어 갭이 축 방향으로 배열되도록(예를 들어, 고정자 및 회전자 극들 사이의 에어 갭을 통하여 플럭스의 방사상 흐름이 있도록) 될 수 있다. 다른 태양들에 있어서, 도 28e, 도 28f 및 도 28g를 참조하면, 고정자 및 회전자들은 고정자 및 회전자 극들 사이의 에어 갭이 방사상으로 배열되도록(예를 들어, 고정자 및 회전자 극들 사이의 에어 갭을 통하여 플럭스(2898)의 축 방향 흐름이 있도록) 배열될 수 있다. 예를 들어, 도 28e 및 도 28f를 참조하면, 고정자 코일 유닛들(2503)은 예를 들어 도 25a 내지 도 25d를 참조로 앞서 설명한 것 또는 여기 설명된 것과 같은 임의의 다른 코일 유닛과 실질적으로 유사할 수 있다. 방사상 에어 갭(2899)을 형성하기 위하여 고정자 플레이트들/연장부들이 축 방향으로 회전자 극과 오버랩되도록 코일 유닛들(2503)은 회전자 극들(2504)이 실질적으로 고정자 플레이트들(2505a, 2505b) 사이 및/또는 고정자 연장부들(아래에서 설명될) 사이에 배치되도록 사이즈될 수 있다. 일 태양에 있어서, 격리 벽/씰(2403')은 씰(2403)과 실질적으로 유사할 수 있고, 여기서 고정자 플레이트들(2505a, 2505b)은 고정자 하우징(2405)을 통해 연장되지 않는다. 다른 태양들에 있어서, 격리 벽은 앞에서 설명한 격리 벽(2508) 및/또는 격리 벽(2520')과 실질적으로 유사할 수 있고, 여기서 상기 고정자 플레이트는 고정자 하우징/격리 벽을 통해 연장된다. 또한 도 28h 및 도 28i를 참조하면, 상기 회전자 극들은 상기 고정자 극들로부터의 플럭스를 수신하기 위한 임의의 적합한 형상을 가질 수 있다. 이러한 태양에 있어서, 상기 회전자 극들이 회전자 극 코어(2504C')로부터 연장되고/의존하는 회전자 극 코어(2504C') 및 회전자 극 플레이트들(2504P')을 갖고, 이에 따라 상기 회전자 극 플레이트들(2504P')이 실질적으로 고정자 플레이트들(2505a, 2505b) 중 개별적인 하나와 실질적으로 정렬되도록 회전자 극들(2504')은 실질적으로 "C" 또는 채널 형상일 수 있다. 여기서 고정자 플레이트들(2505a, 2505b) 및 회전자 극 플레이트들(2504P') 사이의 에어 갭(2899)을 통한 방사상 플럭스 흐름이 존재하나, 다른 태양들에 있어서, 상기 회전자 극 코어 및 상기 회전자 극 플레이트들은 앞서 설명한 것과 실질적으로 유사한 방식으로 상기 에어 갭을 통한 축방향 플럭스 흐름을 제공하도록 배열될 수 있다.
[99] 앞서 설명된 개시된 실시예의 태양들이 축방향을 따른(종방향 또는 수직의) 자기 플럭스 경로를 가지는 한편, 개시된 실시예의 태양들은 상기 플럭스의 방향에 제한되지 않으며 축방향 또는 방사상 기계들 중 어느 것도 사용될 수 있음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 도 29a 내지 도 29c는 개시된 실시예의 태양들에 따른 방사상 플럭스 씰링된 드라이브(2900)을 도시한다. 이러한 태양에 있어서, 고정자(2902)는 각각의 고정자 극에서 코일들(2903)을 포함하는 고정자 극들(2902P, 2902P')을 구비하는 강자성 고정자 코어(2902C)를 포함한다. 각각의 고정자 극(2902P, 2902P')은 앞서 설명된 것과 실질적으로 유사한 방식으로 격리 벽/고정자 하우징(2520')과 인터페이스되며, 이들을 넘어 연장되는 개별적인 고정자 극 연장부(2902E, 2902E')을 포함할 수 있다. 일 태양에 있어서, 고정자 극 연장부(2902E)는 개별적인 고정자 극(2902P)로부터 제거될 수 있다. 각각의 고정자 극 연장부(2902E)가 고정자(2902)의 개별적인 극(2902P)과 정렬되도록 각각의 고정자 극 연장부(2902E)는 패스너들(2511)에 의해서와 같이 임의의 적합한 방식으로 격리 벽/고정자 하우징(2520')에 장착될 수 있다. 상기 고정자 극 연장부들 및 상기 개별적인 고정자 극 사이의 인터페이스에서 자기 플럭스 경로에 대하여 실질적으로 저항이 없도록 각각의 고정자 극 연장부(2902E)는 개별적인 고정자 극(2902P)과 실질적으로 접촉되거나, 및/또는 밀접 접촉될(예를 들어, 최소의 간격을 구비하며) 수 있다. 다른 태양들에 있어서, 상기 고정자 극 연장부들은 이들의 개별적인 고정자 극들에 일체일 수 있다(예를 들어, 단일한 원-피스 구성일 수 있다). 이러한 태양에 있어서, 오직 예시적인 목적들을 위하여 상기 고정자들은 코일들(a, a', b, b', c, c', d, d')고정자 모듈들(2902)의 세트를 포함하나, 다른 태양들에 있어서, 상기 고정자는 임의의 적합한 개수의 코일들을 구비하는 임의의 적합한 개수의 고정자 모듈들을 포함할 수 있다. 여기서 각각의 직경 방향으로 반대되는 코일 쌍은 예를 들어 4-위상 머신을 형성하기 위하여 직렬과 같이 임의의 적합한 방식으로 와이어될 수 있다. 다른 태양들에 있어서, 임의의 적합한 개수의 위상들이 제공될 수 있다. 이러한 태양에 있어서, 자기 플럭스 경로(2912)는 위상(a-a')가 가압될 때 방사상 방향을 따라 나타난다. 도 29a에서 보일 수 있는 것과 같이, 플럭스(2912)는 고정자 극(2902P)으로부터 극 연장부(2902E)을 따라 에어 갭(2510)을 가로질러 회전자 극(2504A)에 도달하고, 회전자 원주(circumference)를 따라 움직이며, 직경 방향으로 반대인 회전자 극(2504B), 극 연장부(2902E'), 및 고정자 극(2902P')에 도달하도록 흐른다. 상기 자기 플럭스는 고정자 강자성 코어(2902C)을 따른 반송 경로들의 세트에 의해 "폐쇄된다". 일 태양에 있어서, 고정자(2902)는 임의의 적합한 적층된 강자성 시트들의 스택으로 형성될 수 있다.
[100] 도 30a 및 30b를 참조하면, 도 29a 내지 도 29c를 참조로 앞서 설명한 것과 실질적으로 유사한 개시된 실시예의 다른 태양에 있어서, 코일들(2903)은 고정자 극 연장부들(3002E)과 일체화될 수 있다. 이러한 태양에 있어서, 고정자 코어(2902C)는 미리 조립된(preassembled)(예를 들어, 상기 적층된 회전자를 참조로 앞서 설명된 것과 실질적으로 유사할 수 있는 임의의 적합한 방식으로 정렬되고, 웰딩되거나 부착된) 적층 스택(lamination stack)을 포함할 수 있다. 다른 태양들에 있어서, 상기 고정자 코어는 임의의 적합한 방식으로 형성된 고체 강자성 코어일 수 있다.
[101] 도 31은 개시된 실시예의 태양들에 따른 방사상 플럭스 씰링된 드라이브(3100)를 도시한다. 이러한 태양에 있어서, 상기 드라이브는 분할된 고정자(3102)를 포함하나, 그렇지 않으면 앞서 설명한 드라이브(2900)와 실질적으로 유사하다. 다른 태양들에 있어서, 고정자 극 연장부(2902E)는 일체의 코일들(2903)을 구비하는 고정자 극 연장부(3002E)와 실질적으로 유사할 수 있다. 이러한 태양에 있어서, 고정자 극들(2902P)은 고정자(3102)의 원주 주위에 균일하게(evenly) 분포되지 않을 수 있다(예를 들어, 불균일한 분포를 가질 수 있다). 회전자 극들(2504)은 이들이 서로에 대하여 직경 방향으로 반대에 위치하지 않는 방식으로 고정자 극들(2902P)과 정렬될 수 있다. 여기서, 자기 플럭스 경로(3112)는 상기 회전자의 면을 따르는 방사상 플럭스 경로이다.
[102] 도 31은 개시된 실시예의 다른 태양들에 따른 씰링된 드라이브(3200)를 도시한다. 드라이브(3200)는 달리 설명되지 않는 한 드라이브(3100)와 실질적으로 유사할 수 있다. 여기서, 위상(a, b, c, d) 당 하나의 코일(2903')이 가압되나, 다른 태양들에 있어서, 위상 당 하나보다 큰 코일이 가압될 수 있다. 이러한 태양은 예를 들어 상기 분할된(segmented) 고정자 성분들의 아크 길이를 레버리지(leverage)함에 의해 고정자(2902)의 스택 높이를 실질적으로 증가시키지 않고, 더욱 큰 코일들을 위한 공간을 허용할 수 있다. 다른 태양들에 있어서, 예를 들어 도 31 및 도 32의 상기 코일 위치들은 도 33에 도시된 것과 같이 코일 공간의 이용을 최대화하도록 조합될 수 있다.
[103] 개시된 실시예의 다른 태양에 있어서, 씰링된 드라이브(3400)가 제공될 수 있고, 여기서 상기 격리 벽은 예를 들어 임의의 적합한 씰 지지 부재에 의해 상기 격리 벽의 격리된 환경 면 상에서 구조적으로 지지된다. 예를 들어, 도 34를 참조하면, 도 25a 내지 도 33을 참조로 앞서 설명된 것과 실질적으로 유사한 드라이브(3400)가 도시되며, 여기서 고정자 극 연장부들이 이용된다. 이러한 태양에 있어서, 드라이브(3400)는 고정자 극들(3503P) 및 고정자 극 연장부들(3503E) 사이에 끼어들거나(intervene) 또는 그렇지 않으면 배치되는 씰 케이스 또는 격리 벽(3451)을 포함한다. 이러한 태양에 있어서, 임의의 적합한 씰 지지 부재(3450)가 격리된 환경 내에 배치될 수 있다. 씰 지지 부재(3450)는 임의의 적합한 물질로 구성될 수 있고, 임의의 적합한 형상을 가질 수 있다. 씰 지지 부재(3450)는, 고정자 극 연장부들(3450E)이 이들의 개별적인 고정자 극들(3503P)과 실질적으로 정렬되도록 강자성 고정자 극 연장부들(3503E)의 세트를 수용하도록 구성될 수 있다. 일 태양에 있어서, 상기 고정자 극 연장부들은 상기 씰 지지 부재 내에 매립되거나 또는 일체로 형성될 수 있다(예를 들어 이와 원피스 단일 부재를 형성한다). 다른 태양에 있어서, 상기 고정자 극 연장부는 상기 씰 지지 부재 내부에 또는 이에 제거가능하도록 장착될 수 있다. 상기 고정자 극 연장부들이 격리된 환경 내에 위치하고, 초박(ultra-thin) 캔 씰인 격리 벽(3451)에 의해 개별적인 고정자 극들로부터(대기 환경 내에 위치한) 분리된다는 점에 주목한다.
[104] 일 태양에 있어서, 하나 또는 그 이상의 초박 캔 씰(들) 또는 격리 벽(들)(3451)은, 상기 격리 벽이 상기 고정자 극 연장부들을 이들의 개별적인 고정자 극들 사이에 배치되고 이들로부터 분리시키도록(예를 들어, 격리 벽(3451)이 상기 고정자를 관통하도록) 씰 지지 부재(3450)의 외부 원주(outer perimeter) 주변에 배치될 수 있다. 구현될 수 있는 바와 같이, 상기 격리 벽 및 상기 고정자 사이에 움직임이 없을 뿐만 아니라, 상기 고정자 극 연장부들 및 이들의 개별적인 고정자 극들 사이에는 움직임이 없을 수 있다. 일 태양에 있어서, 격리 벽(3451)은 스테인리스 스틸(stainless steel) 또는 예를 들어 진공 또는 다른 격리된 환경 내에 씰을 제공하는 것을 가능하게 하는 임의의 다른 적합한 물질과 같은 임의의 적합한 물질의 하나 또는 그 이상의 비자성 실린더 슬리브들(sleeves)일 수 있다. 다른 태양에 있어서, 상기 격리 벽은 상기 씰 지지 부재/고정자 극 연장부 어셈블리에 코팅 또는 다른 멤브레인을 도포함에 의해 형성될 수 있다. 여기서, 상기 비자성 슬리브들은 드라이브(3400) 내의 개별적인 모터를 위한 각각의 고정자 극에 대한 씰을 제공할 수 있다. 예를 들어, 공통 모터에 속하는 상기 고정자 극이 공통 격리 벽을 또한 공유하도록 상기 자기 슬리브는 개별적인 모터의 상기 고정자 극들과 일치하는 상기 씰 지지 부재의 레벨에서 상기 씰 지지 부재의 외부 원주 둘레에 선을 그을 수 있다. 스택된 배열에서와 같은 하나 이상의 모터를 포함하는 드라이브(3400)에서, 격리 벽들이 상기 씰 지지 부재의 외부 원주 상에서 하나가 다른 것의 상부에 배치되는 밴드들(bands)을 형성하도록 격리 벽이 각각의 모터를 위하여 제공될 수 있다. 다른 태양에 있어서, 상기 격리 벽은 상기 드라이브 어셈블리의 두 개 또는 그 이상의 모터들에 대하여 공통일 수 있다. 또 다른 태양들에 있어서, 상기 격리 벽은 구분된(sectioned) 벽일 수 있고, 여기서 각각의 고정자 극이 다른 고정자 극들의 상기 격리 벽과는 구별되는 대응되는 격리 벽 섹션(예를 들어, 상기 씰 지지 부재 상에 배치되는)을 구비할 수 있다.
[105] 격리 벽(3451)은 초박형이고 약 30 마이크로미터(㎛)의 두께를 가질 수 있으나, 다른 태양들에 있어서, 격리 벽(3451)의 두께는 30 ㎛보다 크거나 작을 수 있다. 앞서 언급한 것과 같이, 격리 벽(3451)은, 격리된 환경 내의 압력이 대기 압력으로부터 벗어남에 따라 격리 벽(3451)을 구조적으로 지지하는 씰 지지 부재(3450)의 외부 원주 둘레에 배치된다. 예를 들어, 예를 들어 격리된 환경내부의 진공 압력과 격리된 환경 외부의 대기 압력 사이에 압력 차이가 생성됨에 따라, 씰 지지 부재(3450) 및 고정자 극 연장부 성분(3503E)이 격리 벽(3451)이 붕괴하는 것을 실질적으로 방지하도록 격리 벽(3451)은 압력 경사에 의해 씰 지지 부재(3450)를 민다. 상기 고정자 및 상기 회전자 사이의 자기 플럭스가 상기 격리 벽(상기 고정자 극들 및 고정자 극 연장부들 사이에 배치되는) 뿐만 아니라 상기 회전자/고정자 에어 갭을 마주보는 한편, 상기 격리 벽의 무시할만한 두께뿐만 아니라 상기 고정자 및 회전자 사이의 작은 갭에 의하여 총 로스가 최소화된다는 점에 주목한다.
[106] 도 35를 참조하면, 개시된 실시예의 일 태양에 따른 스택 가능한 모터 모듈(3400M)이 도시된다. 도 35는 드라이브(3400)의 단면도(A-A)를 도시한다. 일 태양에 있어서, 스택 가능한 모터 모듈(3400M)은 링 형상(또는 다른 형상의) 씰 지지 구조물(3450') 내에 수용된 고정자 극 연장부들(3503E)의 어레이를 포함할 수 있고, 씰 지지 구조물(3450')은 상면(3450T') 및 바닥면(3450B')(용어들 상면 및 바닥면은 오직 예시적인 목적들을 위하여 사용되며, 다른 태양들에 있어서, 임의의 적합한 공간적 용어들이 표면들(3450T', 3450B')에 할당될 수도 있다는 점에 주목한다) 및 상기 씰 지지 표면에 부착된 격리 벽(3451)을 구비한다. 모듈들(3400M)이 스택될 때 격리된 환경 및 대기 환경 사이에 실질적으로 공기의 흐름이 존재하지 않도록 고정용 씰 부재들(2509)은 표면들(3450T', 3450B') 각각 상에 배치될 수 있다. 격리 벽(3451)은, 고정자 극 연장부(3503E)와 씰 지지 부재(3450') 사이의 임의의 갭들이 상기 격리 벽에 의해 커버되도록 임의의 적합한 방식으로 씰 지지 부재(3450')의 외부 원주 주위에 배치되고 부착될 수 있다. 고정용 씰 부재들(3509')은 상기 격리 벽과 상기 씰 지지 부재 사이에 씰을 제공하기 위하여 격리 벽(3451)과 씰 지지 부재(3450') 사이에 또한 배치될 수 있다. 이러한 태양에 있어서, 드라이브 모터를 형성하도록 고정자(3503)는 모터 모듈(3400M) 주위에 위치할 수 있고, 회전자(3501)는 모터 모듈(3400M) 내부에 위치할 수 있다. 다른 태양에 있어서, 모터 모듈(3400M)은 고정자(3503)를 또한 포함할 수 있다(이는 임의의 적합한 방식으로 상기 씰 지지 부재 및/또는 상기 격리 벽에 부착될 수 있다). 또 다른 태양들에 있어서, 회전자(2501)는 또한 모터 모듈(3400M) 내에 포함될 수 있다.
[107] 도 36은 2 축 운동 드라이브를 형성하도록 하나가 다른 것의 위에 스택된 모터 모듈들(3400M1, 3400M2)(모터 모듈(3400M)와 실질적으로 유사한)을 도시한다. 도 36에서 보일 수 있는 것과 같이, 각각의 모듈(3400M1, 3400M2)은 개별적인 격리 벽(3451)을 포함하며, 상기 격리 벽들이 씰 지지 구조물들(3450')의 조합된 길이를 따라 하나가 다른 것의 위에 배열된 밴드들이다(이는 씰 지지 구조물(3450)을 형성할 수 있다). 여기서, 격리 벽들(3451) 및 개별적인 씰 지지 부재들(3450) 사이의 고정용 씰 부재들(3509')의 개수는 드라이브 축들의 개수에 의존한다. 다른 태양에 있어서, 도 37에 도시된 것과 같이, 고정용 씰 부재들의 개수는 드라이브 축들의 개수에 대하여 독립적이다. 예를 들어, 도 37은 도 36에 도시된 것과 실질적으로 유사한 스택된 2축 운동 드라이브를 도시한다. 그러나, 여기서 스택된 씰 지지 부재(3450)가 공통 격리 벽(3451')을 공유하고, 공통 격리 벽(3451')이 하나 또는 그 이상의 모터들 상부로 연장되도록 단일의 또는 원피스 격리 벽(3451')(예를 들어 연속적인 씰 케이스)이 씰 지지 부재들(3450')의 외부 원주 상에 제공된다. 이러한 태양에 있어서, 상기 씰 지지 부재들 사이에 배치된 씰 부재(들)(3509)가 생략될 수 있도록 상기 격리 벽은 상기 스택된 씰 지지 부재들 사이의 인터페이스를 씰링하는 것을 또한 제공한다는 점에 주목한다.
[108] 개시된 실시예의 하나 또는 그 이상의 태양들에 따르면, 이송 장치가 제공된다. 상기 이송 장치는, 하우징, 상기 하우징에 장착된 드라이브, 및 상기 드라이브에 연결된 적어도 하나의 이송 아암(transport arm)을 포함한다. 상기 드라이브는, 자기 투과성(magnetic permeable) 물질의 적어도 하나의 돌출극(salient pole)을 구비하며 격리된 환경 내에 배치된 적어도 하나의 회전자(rotor), 대응되는 코일 유닛들을 갖는 적어도 하나의 돌출극을 구비하며 상기 격리된 환경 외부에 배치된 적어도 하나의 고정자(stator), 여기서 상기 적어도 하나의 고정자의 상기 적어도 하나의 돌출극과 상기 회전자의 상기 적어도 하나의 돌출극이 상기 적어도 하나의 회전자 및 상기 적어도 하나의 고정자 사이에서 폐쇄된 자기 플럭스 회로(closed magnetic flux circuit)을 형성하며, 및 상기 격리된 환경을 격리시키도록 구성된 적어도 하나의 씰(seal)을 포함하며, 상기 적어도 하나의 씰은 상기 적어도 하나의 고정자와 일체이다(integral).
[109] 개시된 실시예의 하나 또는 그 이상의 태양들에 따르면, 상기 적어도 하나의 씰은 상기 적어도 하나의 고정자에 장착된 멤브레인을 포함한다.
[110] 개시된 실시예의 하나 또는 그 이상의 태양들에 따르면, 상기 적어도 하나의 씰은 상기 적어도 하나의 고정자로부터 의존한다.
[111] 개시된 실시예의 하나 또는 그 이상의 태양들에 따르면, 상기 적어도 하나의 고정자는 상기 적어도 하나의 씰을 구조적으로 지지한다.
[112] 개시된 실시예의 하나 또는 그 이상의 태양들에 따르면, 상기 적어도 하나의 씰은 상기 적어도 하나의 고정자의 형상을 따른다(conform).
[113] 개시된 실시예의 하나 또는 그 이상의 태양들에 따르면, 상기 적어도 하나의 회전자 및 상기 적어도 하나의 고정자는 스택된 모터들 또는 하나가 다른 것 내에 방사상으로 자리잡은(radially nested) 모터들을 형성한다.
[114] 개시된 실시예의 하나 또는 그 이상의 태양들에 따르면, 상기 이송 장치는 상기 적어도 하나의 회전자 각각 상에 배치된 적어도 하나의 자기저항계 인코더 트랙(reluctance based encoder track) 및 상기 적어도 하나의 자기저항계 인코더 트랙과 인터페이스되도록 구성되는 적어도 하나의 자기저항계 위치 피드백 센서(reluctance based position feedback sensor)를 더 포함한다.
[115] 개시된 실시예의 하나 또는 그 이상의 태양들에 따르면, 상기 적어도 하나의 회전자는 상기 적어도 하나의 이송 아암을 구동하기 위한 동축 드라이브 섀프트 배열(coaxial drive shaft arrangement)에 결합된다.
[116] 개시된 실시예의 하나 또는 그 이상의 태양들에 따르면, 상기 적어도 하나의 고정자는 분할된(segmented) 고정자이다.
[117] 개시된 실시예의 하나 또는 그 이상의 태양들에 따르면, 상기 드라이브는 축방향 플럭스 흐름 드라이브(axial flux flow drive) 또는 방사상 플럭스 흐름 드라이브(radial flux flow drive)로 구성된다.
[118] 개시된 실시예의 하나 또는 그 이상의 태양들에 따르면, 상기 적어도 하나의 고정자는 적층된(laminated) 돌출극들을 포함한다.
[119] 개시된 실시예의 하나 또는 그 이상의 태양들에 따르면, 상기 적어도 하나의 회전자는 적층된 돌출극들을 포함한다.
[120] 개시된 실시예의 하나 또는 그 이상의 태양들에 따르면, 상기 적어도 하나의 회전자는 드라이브 부재 인터페이스를 포함하며, 상기 드라이브는 드라이브 변속 부재(drive transmission member)가 상기 적층된 돌출극들과 인터페이스되고 상기 적층된 돌출극들을 상기 드라이브 변속 부재에 고정시키도록, 상기 드라이브 부재 인터페이스에서 상기 적어도 하나의 회전자와 인터페이스되는 상기 드라이브 변속 부재를 더 포함한다.
[121] 개시된 실시예의 하나 또는 그 이상의 태양들에 따르면, 상기 적층된 돌출극들이 상기 드라이브 변속 부재에 대하여 축방향으로 배열되도록 상기 적층된 돌출극들이 상기 드라이브 변속 부재에 고정된다.
[122] 개시된 실시예의 하나 또는 그 이상의 태양들에 따르면, 상기 적층된 돌출극들이 상기 드라이브 변속 부재에 대하여 방사상으로 배열되도록 상기 적층된 돌출극들이 상기 드라이브 변속 부재에 고정된다.
[123] 개시된 실시예의 하나 또는 그 이상의 태양들에 따르면, 상기 드라이브는 상기 하우징에 연결된 z-축 드라이브 모터를 포함한다.
[124] 개시된 실시예의 하나 또는 그 이상의 태양들에 따르면, 이송 장치가 제공된다. 상기 이송 장치는 하우징, 상기 하우징에 장착된 드라이브, 및 상기 드라이브에 연결된 적어도 하나의 이송 아암을 포함한다. 상기 드라이브는, 자기 투과성 물질의 적어도 하나의 돌출극을 구비하며, 격리된 환경 내에 위치하는 적어도 하나의 회전자, 개별적인 코일 유닛들을 갖는 돌출 고정자 극들을 구비하며, 상기 격리된 환경 외부에 위치하는 적어도 하나의 고정자, 상기 격리된 환경 내에 배치된 적어도 하나의 돌출 고정자 극 연장부(salient stator pole extension)로서, 상기 적어도 하나의 돌출 고정자 극 연장부 및 상기 회전자의 상기 적어도 하나의 돌출극이 상기 적어도 하나의 고정자와 상기 적어도 하나의 회전자 사이에서 폐쇄된 자기 플럭스 회로를 형성하도록 상기 개별적인 돌출 고정자 극과 정렬된(aligned with) 상기 적어도 하나의 돌출 고정자 극 연장부, 및 각각의 고정자 극과 개별적인 돌출 고정자 극 연장부 사이에 배치되어, 상기 격리된 환경을 격리시키도록 구성된 적어도 하나의 씰을 포함한다.
[125] 개시된 실시예의 하나 또는 그 이상의 태양들에 따르면, 상기 드라이브는, 상기 격리된 환경 내에 배치된 내면과 상기 격리된 환경으로부터 멀어지도록 바라보는(face away) 외면을 구비하는 씰 지지 부재(seal support member)를 더 포함하고, 상기 적어도 하나의 씰이 상기 외면 상에 또는 이에 인접하게 배치되며, 상기 씰 지지 표면이 상기 적어도 하나의 씰을 구조적으로 지지하도록 구성된다.
[126] 개시된 실시예의 하나 또는 그 이상의 태양들에 따르면, 상기 씰 지지 부재는 상기 적어도 하나의 돌출 고정자 극 연장부를 수용하도록(house) 구성된다.
[127] 개시된 실시예의 하나 또는 그 이상의 태양들에 따르면, 상기 적어도 하나의 고정자 및 상기 적어도 하나의 회전자는 스택된 모터들(stacked motors)을 형성하고, 상기 적어도 하나의 씰은 상기 스택된 모터들 각각에 공통된다.
[128] 개시된 실시예의 하나 또는 그 이상의 태양들에 따르면, 상기 적어도 하나의 고정자 및 상기 적어도 하나의 회전자는 모터들의 스택을 형성하며, 상기 적어도 하나의 씰은 상기 모터들의 스택 내의 다른 모터들의 씰들과는 별개인(distinct) 각각의 모터를 위한 씰을 포함한다.
[129] 개시된 실시예의 하나 또는 그 이상의 태양들에 따르면, 상기 적어도 하나의 돌출 고정자 극 연장부 및 상기 적어도 하나의 회전자는, 상기 적어도 하나의 돌출 고정자 극 연장부와 상기 적어도 하나의 회전자가 방해 없는 인터페이스(obstructionless interface)를 구비하도록 위치한다.
[130] 개시된 실시예의 하나 또는 그 이상의 태양들에 따르면, 각각의 고정자 및 개별적인 회전자는 다른 모터 모듈들과 스택되도록 구성되는 모터 모듈을 형성한다.
[131] 개시된 실시예의 하나 또는 그 이상의 태양들에 따르면, 상기 드라이브는 축방향 플럭스 흐름 드라이브 또는 방사상 플럭스 흐름 드라이브로 구성된다.
[132] 개시된 실시예의 하나 또는 그 이상의 태양들에 따르면, 상기 적어도 하나의 회전자는 적층된 돌출극들을 포함한다.
[133] 개시된 실시예의 하나 또는 그 이상의 태양들에 따르면, 상기 적어도 하나의 회전자는 드라이브 부재 인터페이스를 포함하며, 상기 드라이브는, 드라이브 변속 부재가 상기 적층된 돌출극들과 인터페이스되고 상기 적층된 돌출극들을 상기 드라이브 변속 부재에 고정시키도록 상기 드라이브 부재 인터페이스에서 상기 적어도 하나의 회전자와 인터페이스되는 상기 드라이브 변속 부재를 더 포함한다.
[134] 개시된 실시예의 하나 또는 그 이상의 태양들에 따르면, 상기 적층된 돌출극들이 상기 드라이브 변속 부재에 대하여 축방향으로 배열되도록 상기 적층된 돌출극들이 상기 드라이브 변속 부재에 고정된다.
[135] 개시된 실시예의 하나 또는 그 이상의 태양들에 따르면, 상기 적층된 돌출극들이 상기 드라이브 변속 부재에 대하여 방사상으로 배열되도록 상기 적층된 돌출극들이 상기 드라이브 변속 부재에 고정된다.
[136] 개시된 실시예의 하나 또는 그 이상의 태양들에 따르면, 상기 적어도 하나의 고정자는 적층된 돌출극들을 포함한다.
[137] 개시된 실시예의 하나 또는 그 이상의 태양들에 따르면, 상기 드라이브는 상기 하우징에 연결된 z-축 드라이브 모터를 포함한다.
[138] 개시된 실시예의 하나 또는 그 이상의 태양들에 따르면, 상기 이송 장치는 상기 적어도 하나의 회전자 각각 상에 배치된 적어도 하나의 자기저항계 인코더 트랙과, 상기 적어도 하나의 자기저항계 인코더 트랙과 인터페이스되도록 구성된 적어도 하나의 자기저항계 위치 피드백 센서를 더 포함한다.
[139] 개시된 실시예의 하나 또는 그 이상의 태양들에 따르면, 상기 적어도 하나의 회전자는 상기 적어도 하나의 이송 아암을 구동하기 위한 동축 드라이브 섀프트 배열에 결합된다.
[140] 개시된 실시예의 하나 또는 그 이상의 태양들에 따르면, 이송 장치가 제공된다. 상기 이송 장치는, 하우징, 상기 하우징에 장착된 드라이브, 및 상기 드라이브에 연결된 적어도 하나의 이송 아암을 포함한다. 상기 드라이브는, 자기 투과성 물질의 적어도 하나의 돌출극을 구비하는 적어도 하나의 회전자, 적어도 하나의 고정자로서, 고정자 코어(core), 돌출 상부 플레이트(salient top plate), 돌출 하부 플레이트, 및 각각의 돌출 상부 및 하부 플레이트의 쌍과 결부되는(associated with) 코일 유닛을 포함하며, 여기서 상기 돌출 상부 플레이트와 돌출 하부 플레이트가 상기 고정자 코어에 연결되고, 상기 고정자 코어에 의해 이격되며, 상기 적어도 하나의 고정자 및 상기 적어도 하나의 회전자 사이에서 폐쇄된 자기 플럭스 회로를 형성하도록 상기 적어도 하나의 회전자의 상기 적어도 하나의 돌출극과 인터페이스되도록 구성되는 상기 적어도 하나의 고정자, 및 상기 상부 플레이트 및 하부 플레이트 사이에 배치되고, 상기 적어도 하나의 이송 아암이 작동하는 격리된 환경으로부터 상기 고정자 코어를 격리시키도록 구성되는 격리 벽(isolation wall)을 포함한다.
[141] 개시된 실시예의 하나 또는 그 이상의 태양들에 따르면, 각각의 회전자 및 개별적인 고정자는 모터 모듈로서 구성되고, 스택된 모터들을 구비하는 드라이브를 형성하도록 상기 모터 모듈은 다른 모터 모듈들과 인터페이스되도록 구성된다.
[142] 개시된 실시예의 하나 또는 그 이상의 태양들에 따르면, 상기 드라이브는 축방향 플럭스 흐름 드라이브 또는 방사상 플럭스 흐름 드라이브로 구성된다.
[143] 개시된 실시예의 하나 또는 그 이상의 태양들에 따르면, 상기 드라이브는 상기 하우징에 연결된 z-축 드라이브 모터를 포함한다.
[144] 개시된 실시예의 하나 또는 그 이상의 태양들에 따르면, 상기 이송 장치는 상기 적어도 하나의 회전자 각각 상에 배치되는 적어도 하나의 자기저항계 인코더 트랙과, 상기 적어도 하나의 자기저항계 인코더 트랙과 인터페이스되도록 구성되는 적어도 하나의 자기저항계 위치 피드백 센서를 더 포함한다.
[145] 개시된 실시예의 하나 또는 그 이상의 태양들에 따르면, 상기 적어도 하나의 회전자는 상기 적어도 하나의 이송 아암을 구동하기 위한 동축 드라이브 섀프트 배열에 결합된다.
[146] 개시된 실시예의 하나 또는 그 이상의 태양들에 따르면, 이송 장치가 제공된다. 상기 이송 장치는, 하우징, 상기 하우징에 장착된 드라이브, 및 상기 드라이브에 연결된 적어도 하나의 이송 아암을 포함한다. 상기 드라이브는, 격리된 환경 내에 배치된 자기 투과성 물질의 적층된 돌출극들을 구비하며, 상기 격리된 환경으로부터 격리되는 적어도 하나의 적층된 회전자를 포함한다. 상기 드라이브는, 상기 격리된 환경 외부에 배치된 개별적인 코일 유닛들을 구비하는 적어도 하나의 돌출극을 갖는 적어도 하나의 고정자로서, 상기 적어도 하나의 적층된 회전자의 상기 적어도 하나의 돌출극과 상기 적어도 하나의 고정자의 상기 돌출극이 상기 적어도 하나의 고정자 및 상기 적어도 하나의 회전자 사이에서 폐쇄된 자기 플럭스 회로를 형성하도록 하는 상기 적어도 하나의 고정자, 및 상기 격리된 환경을 격리하도록 구성되는 적어도 하나의 씰을 더 포함한다.
[147] 개시된 실시예의 하나 또는 그 이상의 태양들에 따르면, 상기 적어도 하나의 적층된 회전자는 드라이브 부재 인터페이스를 포함하고, 상기 드라이브는, 드라이브 변속 부재가 상기 적층된 돌출극들과 인터페이스되고, 상기 드라이브 변속 부재에 상기 적층된 돌출극들을 고정시키도록 상기 드라이브 부재 인터페이스에서 상기 적어도 하나의 적층된 회전자와 인터페이스되는 상기 드라이브 변속 부재를 더 포함한다.
[148] 개시된 실시예의 하나 또는 그 이상의 태양들에 따르면, 상기 적층된 돌출극들이 상기 드라이브 변속 부재에 대하여 축 방향으로 배열되도록 상기 적층된 돌출극들은 상기 드라이브 변속 부재에 고정된다.
[149] 개시된 실시예의 하나 또는 그 이상의 태양들에 따르면, 상기 적층된 돌출극들이 상기 드라이브 변속 부재에 대하여 방사상으로 배열되도록 상기 적층된 돌출극들은 상기 드라이브 변속 부재에 고정된다.
[150] 개시된 실시예의 하나 또는 그 이상의 태양들에 따르면, 상기 적어도 하나의 적층된 회전자가 상기 격리된 환경으로부터 상기 적어도 하나의 적층된 회전자를 격리시키도록 구성된 절연체 내에 매립된다(embedded).
[151] 개시된 실시예의 하나 또는 그 이상의 태양들에 따르면, 상기 적어도 하나의 씰이 상기 적어도 하나의 고정자와 일체로(integral) 형성된다.
[152] 개시된 실시예의 하나 또는 그 이상의 태양들에 따르면, 상기 적어도 하나의 씰이 상기 적어도 하나의 고정자에 장착된 멤브레인(membrane)을 포함한다.
[153] 개시된 실시예의 하나 또는 그 이상의 태양들에 따르면, 상기 적어도 하나의 씰이 상기 적어도 하나의 고정자로부터 의존한다.
[154] 개시된 실시예의 하나 또는 그 이상의 태양들에 따르면, 상기 적어도 하나의 고정자가 상기 적어도 하나의 씰을 구조적으로 지지한다.
[155] 개시된 실시예의 하나 또는 그 이상의 태양들에 따르면, 상기 적어도 하나의 씰이 상기 적어도 하나의 고정자의 형상을 따른다.
[156] 개시된 실시예의 하나 또는 그 이상의 태양들에 따르면, 상기 적어도 하나의 고정자는 고정자 코어, 상부 플레이트 및 하부 플레이트를 포함하고, 상기 상부 플레이트 및 하부 플레이트가 돌출극을 형성하며, 상기 고정자 코어에 연결되고 상기 고정자 코어에 의해 이격되며, 상기 적어도 하나의 적층된 회전자와 인터페이스되도록 구성되고, 상기 적어도 하나의 씰이 상기 상부 플레이트 및 하부 플레이트 사이에 위치하고, 내부에 상기 적어도 하나의 이송 아암이 동작하는 격리된 환경으로부터 상기 고정자 코어를 격리시키도록 구성된다.
[157] 개시된 실시예의 하나 또는 그 이상의 태양들에 따르면, 상기 드라이브는 상기 격리된 환경 내에 배치되며 상기 고정자의 개별적인 돌출극과 정렬되는 적어도 하나의 돌출 고정자 극 연장부를 더 포함하고, 상기 적어도 하나의 씰이 상기 고정자의 각각의 돌출극 및 개별적인 돌출 고정자 극 연장부 사이에 배치된다.
[158] 개시된 실시예의 하나 또는 그 이상의 태양들에 따르면, 상기 드라이브는 상기 격리된 환경 내에 배치되는 내면과 상기 격리된 환경으로부터 멀어지도록 바라보는 외면을 구비하는 씰 지지 부재를 더 포함하고, 상기 적어도 하나의 씰이 상기 외면 상에 또는 인접하게 배치되며, 상기 씰 지지 표면이 상기 적어도 하나의 씰을 구조적으로 지지하도록 구성된다.
[159] 개시된 실시예의 하나 또는 그 이상의 태양들에 따르면, 상기 씰 지지 부재는 상기 적어도 하나의 돌출 고정자 극 연장부를 수용하도록 구성된다.
[160] 개시된 실시예의 하나 또는 그 이상의 태양들에 따르면, 이송 장치가 제공된다. 상기 이송 장치는, 하우징, 상기 하우징에 장착된 드라이브, 및 상기 드라이브에 연결된 적어도 하나의 이송 아암을 포함한다. 상기 드라이브는, 자기 투과성 물질의 적층된 돌출 회전자 극들(salient rotor poles)을 가지며, 격리된 환경 내에 배치되고, 강자성 층들 및 비전도성 층들의 교대 스택된 적층물들(laminations)의 세트를 포함하는 적어도 하나의 진공 호환성 적층된 회전자를 포함한다. 상기 드라이브는, 상기 격리된 환경 외부에 배치되는 개별적인 코일 유닛들을 구비하는 적어도 하나의 돌출 고정자 극을 갖는 적어도 하나의 고정자로서, 각각의 적층된 돌출 회전자 극들이 적어도 하나의 돌출 회전자 극과 인터페이스될 때 상기 적어도 하나의 진공 호환성 적층된 회전자와 상기 적어도 하나의 고정자 사이에서 폐쇄된 자기 플럭스 회로를 형성하는 것을 특징으로 하는 상기 적어도 하나의 고정자, 및 상기 격리된 환경을 격리시키도록 구성된 적어도 하나의 씰을 더 포함한다.
[161] 개시된 실시예의 하나 또는 그 이상의 태양들에 따르면, 상기 드라이브는 적어도 하나의 드라이브 섀프트(drive shaft)와, 상기 적어도 하나의 진공 호환성 적층된 회전자를 상기 적어도 하나의 드라이브 섀프트에 장착하고 상기 교대 스택된 적층물들을 함께 잠그도록(clamp) 구성된 유지 부재들(retaining members)을 포함한다.
[162] 개시된 실시예의 하나 또는 그 이상의 태양들에 따르면, 상기 교대 스택된 적층물들은 함께 접합된다.
[163] 개시된 실시예의 하나 또는 그 이상의 태양들에 따르면, 상기 적어도 하나의 씰이 상기 적어도 하나의 고정자와 일체로 형성된다.
[164] 개시된 실시예의 하나 또는 그 이상의 태양들에 따르면, 상기 적어도 하나의 씰이 상기 적어도 하나의 고정자에 장착된 멤브레인을 포함한다.
[165] 개시된 실시예의 하나 또는 그 이상의 태양들에 따르면, 상기 적어도 하나의 씰이 상기 적어도 하나의 고정자로부터 의존한다.
[166] 개시된 실시예의 하나 또는 그 이상의 태양들에 따르면, 상기 적어도 하나의 고정자가 상기 적어도 하나의 씰을 구조적으로 지지한다.
[167] 개시된 실시예의 하나 또는 그 이상의 태양들에 따르면, 상기 적어도 하나의 씰이 상기 적어도 하나의 고정자의 형상을 따른다.
[168] 개시된 실시예의 하나 또는 그 이상의 태양들에 따르면, 상기 적어도 하나의 고정자는 고정자 코어, 상부 플레이트 및 하부 플레이트를 포함하고, 상기 상부 플레이트 및 하부 플레이트가 돌출 고정자 극을 형성하며, 상기 고정자 코어에 연결되고 상기 고정자 코어에 의해 이격되며, 상기 적어도 하나의 진공 호환성 적층된 회전자와 인터페이스되도록 구성되고, 상기 적어도 하나의 씰이 상기 상부 플레이트 및 하부 플레이트 사이에 위치하고, 내부에 상기 적어도 하나의 이송 아암이 동작하는 격리된 환경으로부터 상기 고정자 코어를 격리시키도록 구성된다.
[169] 개시된 실시예의 하나 또는 그 이상의 태양들에 따르면, 상기 드라이브는 상기 격리된 환경 내에 배치되며 개별적인 돌출 고정자 극과 정렬되는 적어도 하나의 돌출 고정자 극 연장부를 더 포함하고, 상기 적어도 하나의 씰이 각각의 돌출 고정자 극 및 개별적인 돌출 고정자 극 연장부 사이에 배치된다.
[170] 개시된 실시예의 하나 또는 그 이상의 태양들에 따르면, 상기 드라이브는 상기 격리된 환경 내에 배치되는 내면과 상기 격리된 환경으로부터 멀어지도록 바라보는 외면을 구비하는 씰 지지 부재를 더 포함하고, 상기 적어도 하나의 씰이 상기 외면 상에 또는 이에 인접하게 배치되며, 상기 씰 지지 표면이 상기 적어도 하나의 씰을 구조적으로 지지하도록 구성된다.
[171] 개시된 실시예의 하나 또는 그 이상의 태양들에 따르면, 상기 씰 지지 부재는 상기 적어도 하나의 돌출 고정자 극 연장부를 수용하도록 구성된다.
[172] 개시된 실시예의 하나 또는 그 이상의 태양들에 따르면, 상기 적어도 하나의 씰이 상기 적어도 하나의 고정자의 구조와 일체화된다(integrated with).
[173] 개시된 실시예의 하나 또는 그 이상의 태양들에 따르면, 상기 적어도 하나의 씰이 상기 적어도 하나의 고정자의 구조에 의해 지지된다.
[174] 개시된 실시예의 하나 또는 그 이상의 태양들에 따르면, 가변 자기저항 모터 어셈블리는 드럼 구조를 갖는 케이스, 상기 드럼 구조 내에 장착된 고정자, 및 상기 드럼 구조 내에 장착되고 상기 고정자와 인터페이스되는 회전자를 포함하며, 여기서 상기 케이스는 상기 고정자를 지지시키고, 상기 고정자 및 회전자 사이의 미리 결정된 갭을 가져오기 위하여 서로에 대하여 상기 고정자 및 회전자를 위치시키도록 구성된 고정자 인터페이스 표면을 형성하는 공통 데이텀(commondatum)을 포함한다.
[175] 개시된 실시예의 하나 또는 그 이상의 태양들에 따르면, 상기 가변 자기저항 모터 어셈블리는, 격리 벽이 상기 공통 데이텀 및 상기 회전자에 대하여 미리 결정된 위치에 위치하도록 상기 고정자에 의해 지지되는 상기 격리 벽을 더 포함한다.
[176] 개시된 실시예의 하나 또는 그 이상의 태양들에 따르면, 상기 가변 자기저항 모터 어셈블리는 상기 회전자에 연결된 센서 트랙과, 센서 및 상기 센서 트랙 사이에 미리 결정된 갭을 가져오도록 상기 공통 데이텀에 대하여 미리 결정된 위치에서 상기 케이스에 장착되는 상기 센서를 포함하며, 여기서 상기 고정자, 회전자, 센서 및 센서 트랙은 상기 공통 데이텀에 대하여 위치하며 이에 의존한다.
[177] 개시된 실시예의 하나 또는 그 이상의 태양들에 따르면, 상기 케이스는 상기 드럼 구조를 형성하고, 그 내부로 하나 또는 그 이상의 센서들, 컨트롤 보드들 및 드라이브 커넥터들을 위한 슬롯들이 형성되는 모노리식 부재이다.
[178] 개시된 실시예의 하나 또는 그 이상의 태양들에 따르면, 상기 케이스는 상기 드럼 구조를 형성하도록 서로 연결된 둘 또는 그 이상의 후프 부재들에 의해 형성되는 일체형 어셈블리이다.
[179] 개시된 실시예의 하나 또는 그 이상의 태양들에 따르면, 가변 자기저항 모터 케이스는 외부 표면, 상기 외부 표면과 내부 표면이 드럼 구조를 형성하는 상기 내부 표면을 포함하고, 상기 내부 표면은, 상기 고정자를 지지시키고, 상기 고정자와 회전자 사이의 미리 결정된 갭을 가져오도록 상기 케이스 내에 각각에 대하여 상기 고정자 및 회전자를 위치시키도록 구성된 고정자 인터페이스 표면을 형성하는 공통 데이텀을 포함한다.
[180] 개시된 실시예의 하나 또는 그 이상의 태양들에 따르면, 상기 내부 표면은 상기 고정자 및 회전자가 상기 공통 데이텀으로부터 위치되고, 이에 의해 지지되도록 상기 공통 데이텀에 대하여 위치하는 회전자 인터페이스 표면을 포함한다.
[181] 개시된 실시예의 하나 또는 그 이상의 태양들에 따르면, 상기 드럼 구조는 상기 회전자에 연결된 센서 트랙에 대하여 센서를 지지하고 상기 센서 및 센서 트랙 사이의 미리 결정된 갭을 가져오도록 구성된 센서 인터페이스 표면을 포함하고, 여기서 상기 고정자, 회전자 및 센서가 상기 공통 데이텀으로부터 위치되고 이에 의해 지지되도록 상기 센서 인터페이스 표면이 상기 공통 데이텀에 대하여 위치한다.
[182] 개시된 실시예의 하나 또는 그 이상의 태양들에 따르면, 상기 센서 인터페이스 표면은 상기 드럼 구조 내의 슬롯으로 형성된다.
[183] 개시된 실시예의 하나 또는 그 이상의 태양들에 따르면, 상기 슬롯은 상기 센서와 모터 컨트롤 보드를 수용하도록 구성된다.
[184] 개시된 실시예의 하나 또는 그 이상의 태양들에 따르면, 상기 드럼 구조는 내부에 센서들, 컨트롤 보드들 및 드라이브 커넥터들 중 하나 또는 그 이상을 위하여 슬롯들이 형성된 모노리식 부재이다.
[185] 개시된 실시예의 하나 또는 그 이상의 태양들에 따르면, 상기 드럼 구조는 서로 연결된 둘 또는 그 이상의 후프 부재들에 의해 형성되는 일체형 어셈블리이다.
[186] 전술한 설명은 개시된 실시예의 태양들에 대한 단지 예시적인 것이라는 것임을 이해해야 할 것이다. 다양한 대안들 및 수정들이 개시된 실시예의 태양들로부터 벗어남이 없이 통상의 기술자에 의해 창안될 수 있다. 따라서, 개시된 실시예의 태양들은 첨부된 청구항들의 범위 내에 들어가는 모든 이러한 대안들, 수정들 및 변경들을 수용하도록 의도된다. 나아가, 상이한 특징들이 상호간에 상이한 종속항들 또는 독립항들에 인용된다는 단순한 사실이 이들 특징들의 조합이 유리하게 사용될 수 없다는 것을 보여주는 것은 아니며, 이러한 조합은 본 발명의 태양들의 범위 내에 유지된다.

Claims (40)

  1. 하우징;
    상기 하우징에 장착된 드라이브; 및
    상기 드라이브에 연결된 적어도 하나의 이송 아암(transport arm);을 포함하며,
    상기 드라이브는,
    자기 투과성(magnetic permeable) 물질의 적어도 하나의 돌출극(salient pole)을 구비하며 격리된 환경 내에 배치된 적어도 하나의 회전자(rotor);
    대응되는 코일 유닛들을 갖는 적어도 하나의 돌출극을 구비하며 상기 격리된 환경 외부에 배치된 적어도 하나의 고정자(stator)로서, 상기 적어도 하나의 고정자의 상기 적어도 하나의 돌출극과 상기 적어도 하나의 회전자의 상기 적어도 하나의 돌출극이 상기 적어도 하나의 회전자 및 상기 적어도 하나의 고정자 사이에서 폐쇄된 자기 플럭스 회로(closed magnetic flux circuit)을 형성하는, 적어도 하나의 고정자; 및
    상기 격리된 환경을 격리시키도록 구성된 적어도 하나의 씰(seal)로서, 상기 적어도 하나의 씰과 상기 적어도 하나의 고정자가 상기 하우징의 공통 벽에 의존하고 상기 적어도 하나의 씰이 상기 하우징의 상기 공통 벽에 대하여 내측으로 돌출하고 상기 적어도 하나의 고정자의 상기 적어도 하나의 돌출극의 일부분 주위에서 내측으로 연장되는 내향 부분(inward portion)을 갖는, 적어도 하나의 씰을 포함하는 것을 특징으로 하는 이송 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 격리된 환경과 상기 격리된 환경 외부의 환경 사이에 압력 경사 로딩(pressure differential loading) 이외의 이송 장치의 구조적 로딩이 없도록 상기 적어도 하나의 씰은 상기 적어도 하나의 돌출극 주위에 배치되는 것을 특징으로 하는 이송 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 적어도 하나의 씰은 상기 적어도 하나의 고정자에 장착된 멤브레인을 포함하는 것을 특징으로 하는 이송 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 적어도 하나의 씰은 상기 적어도 하나의 고정자로부터 의존하는 것을 특징으로 하는 이송 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 적어도 하나의 고정자는 상기 적어도 하나의 씰을 구조적으로 지지하는 것을 특징으로 하는 이송 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 적어도 하나의 씰은 상기 적어도 하나의 고정자의 형상을 따르는(conform) 것을 특징으로 하는 이송 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 적어도 하나의 회전자 및 상기 적어도 하나의 고정자는 스택된(stacked) 모터들 또는 하나가 다른 것 내에 방사상으로 자리잡은(radially nested) 모터들을 형성하는 것을 특징으로 하는 이송 장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 적어도 하나의 회전자는 상기 적어도 하나의 이송 아암을 구동하기 위한 동축 드라이브 섀프트 배열(coaxial drive shaft arrangement)에 결합되는 것을 특징으로 하는 이송 장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 적어도 하나의 고정자는 분할된(segmented) 고정자인 것을 특징으로 하는 이송 장치.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 드라이브는 축방향 플럭스 흐름 드라이브(axial flux flow drive) 또는 방사상 플럭스 흐름 드라이브(radial flux flow drive)로 구성되는 것을 특징으로 하는 이송 장치.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 드라이브는 상기 하우징에 연결된 z-축 드라이브 모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 이송 장치.
  12. 하우징;
    상기 하우징에 장착된 드라이브; 및
    상기 드라이브에 연결된 적어도 하나의 이송 아암;을 포함하고,
    상기 드라이브는,
    자기 투과성 물질의 적어도 하나의 돌출극을 구비하며, 격리된 환경 내에 배치되는 적어도 하나의 회전자;
    대응되는 코일 유닛들을 갖는 적어도 하나의 돌출극을 구비하며, 상기 격리된 환경 외부에 배치되는 적어도 하나의 고정자로서, 상기 적어도 하나의 고정자의 상기 적어도 하나의 돌출극과 상기 적어도 하나의 회전자의 상기 적어도 하나의 돌출극이 상기 적어도 하나의 회전자와 상기 적어도 하나의 고정자 사이에서 폐쇄된 자기 플럭스 회로를 형성하는, 적어도 하나의 고정자; 및
    상기 격리된 환경을 격리시키도록 구성되는 적어도 하나의 씰로서, 상기 적어도 하나의 씰은 상기 격리된 환경과 상기 격리된 환경 외부의 환경 사이에 압력 경사 로딩(pressure differential loading) 이외의 이송 장치의 구조적 로딩이 없도록 상기 적어도 하나의 씰과 상기 적어도 하나의 고정극이 상기 하우징의 공통 데이텀(common datum)에 의해 상기 격리된 환경에 대하여 위치하는, 적어도 하나의 씰;을 포함하는 것을 특징으로 하는 이송 장치.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 적어도 하나의 씰은 상기 적어도 하나의 고정자에 장착된 멤브레인을 포함하는 것을 특징으로 하는 이송 장치.
  14. 청구항 12에 있어서,
    상기 적어도 하나의 씰은 상기 적어도 하나의 고정자에 의존하는 것을 특징으로 하는 이송 장치.
  15. 청구항 12에 있어서,
    상기 적어도 하나의 고정자는 상기 적어도 하나의 씰을 구조적으로 지지하는 것을 특징으로 하는 이송 장치.
  16. 청구항 12에 있어서,
    상기 적어도 하나의 씰은 상기 적어도 하나의 고정자의 형상을 따르는(conforms to) 것을 특징으로 하는 이송 장치.
  17. 청구항 12에 있어서,
    상기 적어도 하나의 회전자 및 상기 적어도 하나의 고정자는 스택된 모터들 또는 하나가 다른 것 내에 방사상으로 자리잡은(radially nested) 모터들을 형성하는 것을 특징으로 하는 이송 장치.
  18. 청구항 12에 있어서,
    상기 적어도 하나의 회전자는 상기 적어도 하나의 이송 아암을 구동하기 위한 동축 드라이브 섀프트 배열에 결합되는 것을 특징으로 하는 이송 장치.
  19. 청구항 12에 있어서,
    상기 드라이브는 축방향 플럭스 흐름 드라이브 또는 방사상 플럭스 흐름 드라이브로 구성되는 것을 특징으로 하는 이송 장치.
  20. 청구항 12에 있어서,
    상기 드라이브는 상기 하우징에 연결된 z-축 드라이브 모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 이송 장치.
  21. 드럼 구조를 갖는 케이스;
    상기 드럼 구조 내에 장착된 고정자; 및
    상기 드럼 구조 내에 장착되고 상기 고정자와 인터페이스된 회전자를 포함하고,
    상기 케이스는 고정자 인터페이스 표면을 형성하는 공통 데이텀을 포함하고, 상기 고정자 인터페이스 표면은 상기 고정자를 지지하고 상기 고정자 및 상기 회전자 사이에서 미리 결정된 갭을 유발하기 위하여 상기 고정자와 상기 회전자를 서로에 대하여 위치시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 가변 자기저항 모터 어셈블리.
  22. 제21항에 있어서,
    격리 벽이 상기 공통 데이텀 및 상기 회전자에 대하여 미리 결정된 위치에 위치하도록 상기 고정자에 의해 지지되는 상기 격리 벽을 더 포함하는 가변 자기저항 모터 어셈블리.
  23. 제21항에 있어서,
    상기 회전자에 연결된 센서 트랙과,
    센서와 상기 센서 트랙 사이에서 미리 결정된 갭을 유발하도록 상기 공통 데이텀에 대하여 미리 결정된 위치에서 상기 케이스에 장착된 상기 센서를 더 포함하고,
    상기 고정자, 상기 회전자, 상기 센서, 및 상기 센서 트랙은 상기 공통 데이텀에 대하여 위치하고, 상기 공통 데이텀에 의존하는 것을 특징으로 하는 가변 자기저항 모터 어셈블리.
  24. 제21항에 있어서,
    상기 케이스는 상기 드럼 구조를 형성하는 모노리식 부재이고, 상기 모노리식 부재 내에 센서들, 컨트롤 보드들 및 드라이브 커넥터들 중 하나 이상을 위한 슬롯들이 형성되는 것을 특징으로 하는 가변 자기저항 모터 어셈블리.
  25. 제21항에 있어서,
    상기 케이스는 상기 드럼 구조를 형성하도록 서로 연결된 둘 또는 그 이상의 후프 부재들(hoop members)에 의해 형성되는 일체형 어셈블리인 것을 특징으로 하는 가변 자기저항 모터 어셈블리.
  26. 제21항에 있어서,
    상기 케이스는 외부 표면 및 내부 표면을 포함하고,
    상기 외부 표면 및 상기 내부 표면이 상기 드럼 구조를 형성하고,
    상기 내부 표면은 상기 고정자 인터페이스 표면을 형성하는 상기 공통 데이텀을 포함하고, 상기 고정자 인터페이스 표면은 상기 고정자를 지지하고 상기 고정자 및 상기 회전자 사이의 상기 미리 결정된 갭을 유발하도록 상기 고정자와 상기 회전자를 서로에 대하여 위치시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 가변 자기저항 모터 어셈블리.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 내부 표면은 회전자 인터페이스 표면을 포함하고,
    상기 회전자 인터페이스 표면은 상기 고정자 및 상기 회전자가 상기 공통 데이텀으로부터 위치하고 상기 공통 데이텀에 의해 지지되도록 상기 공통 데이텀에 대하여 위치하는 것을 특징으로 하는 가변 자기저항 모터 어셈블리.
  28. 제26항에 있어서,
    상기 드럼 구조는 센서를 상기 회전자에 연결된 센서 트랙에 대하여 지지하도록, 그리고 상기 센서 및 상기 센서 트랙 사이의 미리 결정된 갭을 유발하도록 구성된 센서 인터페이스 표면을 포함하고,
    상기 고정자, 상기 회전자, 및 상기 센서가 상기 공통 데이텀으로부터 위치하고 상기 공통 데이텀에 의해 지지되도록 상기 센서 인터페이스 표면은 상기 공통 데이텀에 대하여 위치하는 것을 특징으로 하는 가변 자기저항 모터 어셈블리.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 센서 인터페이스 표면은 상기 드럼 구조 내의 슬롯으로서 형성되는 것을 특징으로 하는 가변 자기저항 모터 어셈블리.
  30. 제29항에 있어서,
    상기 슬롯은 상기 센서 및 모터 컨트롤 보드를 수용하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 가변 자기저항 모터 어셈블리.
  31. 모노코크(momocoque) 구조를 갖는 케이스;
    상기 모노코크 구조 내에 장착된 고정자; 및
    상기 모노코크 구조 내에 장착되고 상기 고정자와 인터페이스된 회전자를 포함하고,
    상기 케이스는 고정자 인터페이스 표면을 형성하는 공통 데이텀을 포함하고, 상기 고정자 인터페이스 표면은 상기 고정자를 지지하고 상기 고정자 및 상기 회전자 사이에서 미리 결정된 갭을 유발하기 위하여 상기 고정자와 상기 회전자를 서로에 대하여 위치시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 가변 자기저항 모터 어셈블리.
  32. 제31항에 있어서,
    격리 벽이 상기 공통 데이텀 및 상기 회전자에 대하여 미리 결정된 위치에 위치하도록 상기 고정자에 의해 지지되는 상기 격리 벽을 더 포함하는 가변 자기저항 모터 어셈블리.
  33. 제31항에 있어서,
    상기 회전자에 연결된 센서 트랙과,
    센서와 상기 센서 트랙 사이에서 미리 결정된 갭을 유발하도록 상기 공통 데이텀에 대하여 미리 결정된 위치에서 상기 케이스에 장착된 상기 센서를 더 포함하고,
    상기 고정자, 상기 회전자, 상기 센서, 및 상기 센서 트랙은 상기 공통 데이텀에 대하여 위치하고, 상기 공통 데이텀에 의존하는 것을 특징으로 하는 가변 자기저항 모터 어셈블리.
  34. 제31항에 있어서,
    상기 케이스는 상기 모노코크 구조를 형성하는 모노리식 부재이고, 상기 모노리식 부재 내에 센서들, 컨트롤 보드들 및 드라이브 커넥터들 중 하나 이상을 위한 슬롯들이 형성되는 것을 특징으로 하는 가변 자기저항 모터 어셈블리.
  35. 제31항에 있어서,
    상기 케이스는 상기 모노코크 구조를 형성하도록 서로 연결된 둘 또는 그 이상의 후프 부재들(hoop members)에 의해 형성되는 일체형 어셈블리인 것을 특징으로 하는 가변 자기저항 모터 어셈블리.
  36. 제31항에 있어서,
    상기 케이스는 외부 표면 및 내부 표면을 포함하고,
    상기 외부 표면 및 상기 내부 표면이 상기 모노코크 구조를 형성하고,
    상기 내부 표면은 상기 고정자 인터페이스 표면을 형성하는 상기 공통 데이텀을 포함하고, 상기 고정자 인터페이스 표면은 상기 고정자를 지지하고 상기 고정자 및 상기 회전자 사이의 상기 미리 결정된 갭을 유발하도록 상기 고정자와 상기 회전자를 서로에 대하여 위치시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 가변 자기저항 모터 어셈블리.
  37. 제36항에 있어서,
    상기 내부 표면은 회전자 인터페이스 표면을 포함하고,
    상기 회전자 인터페이스 표면은 상기 고정자 및 상기 회전자가 상기 공통 데이텀으로부터 위치하고 상기 공통 데이텀에 의해 지지되도록 상기 공통 데이텀에 대하여 위치하는 것을 특징으로 하는 가변 자기저항 모터 어셈블리.
  38. 제36항에 있어서,
    상기 모노코크 구조는 센서를 상기 회전자에 연결된 센서 트랙에 대하여 지지하도록, 그리고 상기 센서 및 상기 센서 트랙 사이의 미리 결정된 갭을 유발하도록 구성된 센서 인터페이스 표면을 포함하고,
    상기 고정자, 상기 회전자, 및 상기 센서가 상기 공통 데이텀으로부터 위치하고 상기 공통 데이텀에 의해 지지되도록 상기 센서 인터페이스 표면은 상기 공통 데이텀에 대하여 위치하는 것을 특징으로 하는 가변 자기저항 모터 어셈블리.
  39. 제38항에 있어서,
    상기 센서 인터페이스 표면은 상기 모노코크 구조 내의 슬롯으로서 형성되는 것을 특징으로 하는 가변 자기저항 모터 어셈블리.
  40. 제39항에 있어서,
    상기 슬롯은 상기 센서 및 모터 컨트롤 보드를 수용하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 가변 자기저항 모터 어셈블리.
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