200533035 ⑴ 九、發明說明 ^ 【發明所屬之技術領域】 - 本發明是關於一種使用在半導體製造裝置或機床的機 台進給，而且可謀求線型電動機主體之低溫度上升的無芯 式線型電動機及密封式線型電動機。 【先前技術】 Φ 過去，使用在半導體製造裝置或機床之機台進給的無 心式線型電動機是如弟5圖、弟6圖所示（例如記載於專 利文獻1、專利文獻2 )。 第5圖是先前技術之無芯式線型電動機的全體斜視圖 ’弟6圖是沿者弟5圖中之A - A線的正剖面圖。在此是 以專利文獻1所記載的無芯式線型電動機爲中心加以說明 〇 第5圖當中，符號1 b爲無芯式線型電動機，1 〇 〇 b爲 φ 可動子、l〇lb爲電樞、102b、l〇3b爲電樞線圈、104b爲 基板、1 〇 5爲塑模樹脂、1 0 6爲電樞安裝板、1 〇 7爲纜線 、200b爲疋子、201b爲永久fe；鐵、202爲磁輒。 定子2 0 0 b是由大致〕字狀的磁軛2 0 2、以及在磁軛 2 02上以極性交互不同的方式每隔一定間距配置成直線狀 ' 而構成的複數個永久磁鐵2 0 1 b所構成，而且是構成使兩 ' 列該永久磁鐵的磁鐵列相對向的激磁。而永久磁鐵2 0 1 b 是配置成相對向的左右永久磁鐵2 0 1 b的極性皆爲異極。 可動子1 〇 〇b是由電樞1 0 1 b、用來固定該電樞1 0 1 b (2) 200533035 的電樞安裝板1 〇 6及纜線1 0 7所構成。此電 永久磁鐵20 1 b的兩列磁鐵列的內側經由磁隙 。而電樞l〇lb是在中央配置有基板104b， 1 〇4b夾在其間而在左右兩側配置有電樞線圈 ，基板 104b與電樞線圈102b、103b則是藉 105 —體成型。再者，電樞l〇lb也藉由塑模 接於電樞安裝板106。在此，電樞線圈102b 例如集中捲繞的複數個線圈群所構成。而基板 例如塡充有玻璃纖維的環氧樹脂（GFRP )的 箔的圖案，並且用來對電樞線圈102b、103b 圈群進行結線。此外，可動子1 00b是由未圖 件等所支持。 在這種構成的線型電動機經由纜線107 102b、103b流通預定的電流時，由於與永久破 形成的磁場的作用，在可動子1 0 0 b會產生推 1 0 0b便會朝箭頭所示的行進方向移動。 專利文獻1:日本特開2001-197718號公幸 專利文獻2 ··日本特開2 0 0 2 · 2 7 7 3 0號公報 【發明內容】 〔發明所欲解決之課題〕 然而’先前技術是在左右電樞線圈1 〇 2 b、 整面配置基板1 0 4 b，因此有以下的問題。 (1 )由於是在兩列構成的左右電樞線圈 S 1 0 1 b是在 而平行配置 同時將基板 102b、 103b 由塑模樹脂 樹脂105固 、：l〇3b是由 1 0 4 b是在 板體施有銅 的複數個線 不的線型導 於電樞線圈 Η戴2 0 1 b所 力，可動子 > 1 0 3 b之間 的磁隙之間 -5- 200533035 (3) 插入G F R P基板，因此磁隙長度會變長，並且引起磁隙磁 通密度之降低所導致的推力降低。該結果，如果想要產生 ： 預定的推力，在電樞線圈流通的電流就會變大，因而焦耳 損失會增加以致線型電動機電樞表面的溫度上升變大。 (2 )由於GFRP基板的熱傳導率差，因此，電樞的 熱阻會變大，以致焦耳損失所導致的電樞之溫度上升變大 。該結果，線型電動機電樞表面的溫度上升也變大了。 # 如以上所述的問題同樣在電樞所構成之專利文獻2所 記載的密封式線型電動機也是相同。 本發明是鑒於這種問題點而硏創者，其目的在於提供 一種可大幅降低線型電動機電樞表面之溫度上升的無芯式 線型電動機。 〔用以解決課題之手段〕 爲了解決上述問題，本發明是形成如下的構成。 • 申請專利範圍第1項的發明是針對具有：以極性交互 不同的方式將複數個永久磁鐵並列成直線狀而配置的激磁 ;以及與前述永久磁鐵的磁鐵列經由磁隙而平行相對向配 置，而且具有使複數個線圈群並列而成形的無芯型電樞線 圈的電樞，並且將前述激磁及前述電樞的任一方作爲定子 ' ，將另一方作爲可動子，然後使前述激磁與前述電樞相對 ' 行進的無芯式線型電動機，其特徵爲：前述激磁是使兩列 則述永久磁鐵的磁鐵列相對向而構成，前述電樞是將兩列 前述電樞線圈並列在前述兩列構成的激磁之間而配置，前 -6- 200533035 (4) 述兩列電樞線圈是使與前述磁鐵列間之磁隙方向正交的方 向當中的至少一方端部分歧成雙叉狀，而且在此分歧成雙 叉狀的線圈列間的空隙插入有對前述線圈進行結線處理所 需的基板，並藉由塑模樹脂來固接前述電樞線圈及前述基 板，前述永久磁鐵的表面形狀是順著前述電樞之表面形狀 而形成。 而且，申請專利範圍第2項的發明是針對申請專利範 圍第1項所記載的無芯式線型電動機，其中，藉由在鋁的 平板設有絕緣膜及銅箔圖案的鋁基板來構成前述基板。 而且，申請專利範圍第3項的發明是針對具有：以極 性交互不同的方式將複數個永久磁鐵並列成直線狀而配置 的激磁；與前述永久磁鐵的磁鐵列經由磁隙而平行相對向 配置，並且使複數個線圈群並列而成形的無芯型電樞線圈 ;用來密封前述電樞線圈的密封器；以及具有爲使冷媒在 前述電樞線圈與前述密封器之間流通的冷媒通路的電樞， 並且將前述激磁及前述電樞的任一方作爲定子，將另一方 作爲可動子，然後使前述激磁與前述電樞相對行進的密封 式線型電動機，其特徵爲：前述激磁是使兩列前述永久磁 鐵的磁鐵列相對向而構成，前述電樞是將兩列前述電樞線 圈並列在前述兩列構成的激磁之間而配置，前述兩列電樞 線圈是使與前述磁鐵列間之磁隙方向正交的方向當中的至 少一方端部分歧成雙叉狀，而且在此分歧成雙叉狀的線圈 列間的空隙插入有對前述線圈進行結線處理所需的基板， 並藉由塑模樹脂來固接前述電樞線圈與前述基板，前述永 -7- 200533035 (5) 久磁鐵的表面形狀是順著前述電樞之表面形狀而形成。 ： 而且，申請專利範圍第4項的發明是針對申請專利範 ： 圍第3項所記載的密封式線型電動機，其中，藉由在鋁的 平板設有絕緣膜及銅箔圖案的鋁基板來構成前述基板。 〔發明之效果〕 根據申請專利範圍第1項的發明，關於構成電樞之兩 列構成的電樞線圈，由於是使與磁鐵列間之磁隙方向正交 的方向當中的至少一方端部分歧成雙叉狀，同時在分歧成 雙叉狀的兩列電樞線圈間的空隙插入對線圈進行結線處理 所需的基板，並且順著電樞之表面形狀而形成永久磁鐵的 表面形狀，因此藉由在過去於兩列電樞線圈間所形成的磁 隙的大部分去除基板的插入部分，可使磁隙磁通密度提升 ，並增加推力/電流比。由於可降低焦耳損失，因此可降 低線型電動機電樞表面的溫度上升。 而且，根據申請專利範圍第2項的發明’由於基板是 熱傳導率佳的鋁基板，因此可將電樞線圈列之因爲焦耳損 失所產生的熱，有效經由鋁基板排放至電樞安裝板，比起 申請專利範圍第1項的構成可更爲降低溫度上升。 而且，根據申請專利範圍第3項的發明，與申請專利 範圍第1項所記載同樣，關於兩列構成的電樞線圈，由於 是使與磁鐵列間之磁隙方向正交的方向當中的至少一方端 部分歧成雙叉狀，並且在分歧成雙叉狀的兩列電樞線圈間 的空隙插入對線圈進行結線處理所需的基板，並且順著電 200533035 (6) 樞的表面形狀而形成永久磁鐵的表面形狀，因此藉由在過 去於兩列電樞線圈間所形成的磁隙的大部分去除基板的插 入部分，可使磁隙磁通密度提升，結果便可降低線型電動 機電樞表面的溫度上升。再者，由於是構成設有冷媒通路 的電樞，因此比起申請專利範圍第1項之線型電動機的構 成，可更爲降低溫度上升。 而且，根據申請專利範圍第4項的發明，由於基板是 熱傳導率佳的鋁基板，因此可將電樞線圈列之因爲焦耳損 失所產生的熱，有效經由鋁基板排放至電樞安裝板，比起 申請專利範圍第3項的構成可更爲降低溫度上升。 【實施方式】 以下，針對本發明之實施形態，參照圖面加以說明。 實施例1 # 第1圖是本發明之第1實施例的無芯式線型電動機的 斜視圖，第2圖是沿著第1圖之A — A線的本發明之無芯 式線型電動機的正剖面圖。以下，在與先前技術相同的本 發明之構成要素附上同一符號而省略其說明，並且僅說明 不同點。 '圖面當中，符號la爲無芯式線型電動機，i〇〇a爲可 f 動子’ 1 0 1 a爲電樞，1 〇 2 a、1 0 3 a爲電樞線圈、1 〇 4 a爲基 板 2 0 0 a爲定子、2 0 1 a爲永久磁鐵，無芯式線型電動機 la是將電樞l〇la作爲可動子100a，將激磁作爲定子2〇〇a 200533035 (7) ’然後使電樞與激磁相對行進的例子。 本發明的特徵如以下所述。 亦即，無芯式線型電動機1 a的激磁是在磁軛2 02上 使兩列永久磁鐵2 0 1 a的磁鐵列相對向，而電樞1 〇 1 a是將 兩列集中捲繞在兩列構成的激磁之間的複數個線圈群所構 成的電樞l〇2a、103a並列而配置；而且該兩列電樞線圈 102a、103a是使與磁鐵列間之磁隙方向正交的方向當中 的一方端部分歧成雙叉狀，使其他部分背對背而配置，同 時在此分歧成雙叉狀的線圈列102a、103a間的空隙插入 有對線圈進行結線處理所需的基板1 〇4a，然後藉由塑膜 樹脂105使電樞線圈102a、103a與基板104a —體成形而 固接；又，永久磁鐵2 0 1 a的表面形狀是順著電樞1 0 1 a的 表面形狀而形成，而且永久磁鐵201a的厚度在磁軛202 的開口部側較薄，在底部側較厚。 而且，基板l〇4a是在GFRP板施有銅箔的圖案，且 寬度比先前技術的基板1 〇4b還要狹窄。 以上述方式構成的無芯式線型電動機1 a也與先前技 術同樣，經由纜線1 〇 7於電樞線圈1 〇 2 a、1 0 3 a流通預定 的電流時，由於與永久磁鐵2 0 1 a所產生的磁場的作用， 在可動子l〇〇a會產生推力，可動子l〇〇a便會朝箭頭所示 的行進方向移動。 藉由這種構成，可去除先前技術一直以來的問題，即 配置成兩列電樞線圈間的大磁隙長度的GFRP基板的大部 分。根據第1實施例’關於構成電樞的兩列構成的電樞線 -10- 200533035 (8) 圈，由於是使與磁鐵列間之磁隙方向正交的方向當 少一方端部分歧成雙叉狀，並且在分歧成雙叉狀的 樞線圈間的空隙插入對線圈進行結線處理所需的基 且順著電樞的表面形狀而形成永久磁鐵的表面形狀 藉由在過去於兩列電樞線圈間所形成的磁隙的大部 基板的插入部分，可使磁隙磁通密度提升，並增加 電流比。藉此，可降低焦耳損失，因此可降低線型 表面的溫度上升。 實施例2 第3圖是本發明之第2實施例的密封式線型電 斜視圖，第4圖是沿著第3圖之A - A線的本發明 式線型電動機的正剖面圖。 圖面當中，符號2爲密封式線型電動機、3 00 子、301爲永久磁鐵、3 02爲磁軛、3 03爲磁軛支 、400爲定子、401爲電樞、402爲密封器、403爲 螺栓、404爲推壓板、4 0 5爲端子台、406爲冷媒 、4 0 7爲冷媒排出口、4 0 8、4 0 9爲電樞線圈、4 1 0 、411爲塑模樹脂、412爲冷媒通路、413爲0型写 爲框體，密封式線型電動機2是將激磁作爲可動子 將電樞401作爲定子400，然後使激磁與電樞相對 例子。 本發明的特徵如以下所述。 亦即，密封式線型電動機2的激磁是使在上下 中的至 兩列電 板，並 ，因此 分去除 推力/ 電動機 動機的 之密封 爲可動 持構件 固定用 供應口 爲基板 !、4 1 4 3 00， 行進的 配置的 -11 - 200533035 (9) 磁軛3 0 2之內側面以極性交互不同的方式而設置的複數個 ； 永久磁鐵3 0 1所構成的兩列磁鐵列相對向，同時在相對向 : 的兩個磁軛3 0 2之間的四個角落配置磁軛支持構件3 0 3 ; 而且，電樞4 0 1是在兩列構成的永久磁鐵3 0 1的磁鐵列之 間經由磁隙而平行相對向配置，並且將集中捲繞的複數個 線圈群所構成的兩列無芯型電樞線圈4 0 8、4 0 9並列而配 置；而且，該兩列電樞線圈 4 0 8、4 0 9是使與磁鐵列間之 φ 磁隙方向正交的方向當中的中央部背對背配置，並且使雙 方之端部分歧成雙叉狀，同時在此分歧成雙叉狀的線圈列 4〇8 > 409間的空隙插入有對線圈進行結線處理所需的基 板4 1 0，然後藉由塑模樹脂4 1 1使電樞線圈4 0 8、4 0 9與 基板4 1 0 —體成型而固接；又，永久磁鐵3 0 1的表面形狀 是順著電樞4 0 1的表面形狀而形成，而且永久磁鐵3 0 1的 厚度在磁軛支持構件3 03側較薄，在永久磁鐵的中央部較 厚。 φ 此外，構成電樞4 0 1的定子4 0 0具有：內部中空的口 字形（畫框狀）的金屬製框體4 1 4 ;用來密封電樞線圈 408、409，並且爲了包覆框體414之中空而仿照外形的板 狀密封器402 ;以及具有爲使冷媒在電樞線圈與密封器之 間流通的冷媒通路的電樞，並藉由以下構件所構成：用來 將密封器402固定在框體414的固定用螺栓403 ;具有固 定用螺栓403之插通孔，並且以均等的荷重推壓的推壓板 404;配置在框體414之中空內的電樞401;比框體414 及密封器402的邊緣稍大而仿照其形狀的〇型環4 1 3 ;安 -12- 200533035 (10) 裝在框體4 1 4的端子台405 ;以及分別設在框體4 1 4之前 後方的冷媒供應口 406及冷媒排出口 407。密封器402的 材質爲樹脂製，在此是使用本身爲熱硬化性樹脂之例如環 氧樹脂或本身爲熱可塑性樹脂之例如聚苯硫（PPS )。框 體4 1 4之空洞部的形狀是圍繞電樞40 1的外圍而仿照。 而基板410是施有銅箔圖案的GFRP基板，並且使用 在對電樞線圈4 0 8、4 0 9的複數個線圈進行結線。對於電 樞線圈40 8、409的電力供應是從藉由導線（未圖示）與 基板4 1 0各自電性連接，並且安裝於框體4 1 4的端子台 405進行。而且，冷媒是由冷媒供應口 406供應，從冷媒 排出口 407排出。在其間，冷媒是在位於電樞401與密封 器4 02之間的冷媒通路412流通，使發熱的電樞401冷卻 c 以此方式構成的密封式線型電動機2是使因應可動子 3 〇〇與定子400之電性相對位置的預定電流在電樞線圈 40 8、409流通，藉此與永久磁鐵301所形成的磁場作用 而在可動子300產生推力。此時’由於焦耳損失而發熱的 電樞線圈408、409會因爲流通在冷媒通路412的冷媒而 冷卻，因此可抑制密封器402的表面溫度上升。 藉由這種構成，與第1實施例同樣可藉由去除先前技 術一直以來的問題，即配置成兩列電樞線圈間之大磁隙長 度的G F R P基板的大部分，而縮小磁隙長度。藉由縮小磁 隙，使磁隙磁通密度提升’可縮小推力/電流比。藉此’ 可降低焦耳損失’因此可降低表面的溫度上升。 -13- 200533035 (11) 實施例3 : 第3實施例是將第1實施例當中的基板1 〇 4 a、第2 實施例當中的基板410換成GFRP基板而構成，然後藉由 在鋁的平板設有絕緣膜及銅箔圖案的鋁基板而構成。 藉由這種構成，可將於電樞線圈所產生之因爲焦耳損 失所產生的熱，在第1實施例的無芯式線型電動機當中是 • 排放至電樞安裝板1 06，在第2實施例的密封式線型電動 機當中是通過熱傳導佳的鋁基板朝框體4 1 4有效排放至外 側，更可降低溫度上升。 〔產業上的利用可能性〕 本發明的無芯式線型電動機及密封式線型電動機可適 用於藉由磁隙磁通密度之提升所帶來的推力增加及鋁基板 所帶來的熱阻降低，一面進行極高頻率的加減速驅動，同 • 時避免溫度上升所導致之熱膨脹的半導體製造裝置的定位 機構。 【圖式簡單說明】 第]圖是本發明之第1實施例的無芯式線型電動機的 全體斜視圖。 第2圖是沿著第1圖之a-A線的無芯式線型電動機 的正剖面圖。 第3圖是本發明之第2實施例的密封式線型電動機的 -14 - 200533035 (12) 全體斜視圖。 ； 第4圖是沿著第3圖之A-A線的密封式線型電動機 : 的正剖面圖。 第5圖是先前技術的無芯式線型電動機的全體斜視圖 〇 第6圖是沿著第5圖之A-A線的無芯式線型電動機 的正剖面圖。
【主要元件符號說明】 1 a、1 b :無芯式線型電動機 2 :密封式線型電動機 100a、 100b:定子 101a、 101b:電樞 1 0 2 a、1 0 2 b :電樞線圈 10 3a、103b：電樞線圈
1 〇 5 :塑模樹脂 1 0 6 :電樞安裝板 1 0 7 :纜線 200a、2 0 0b ：可動子 2 0 1a、2 0 1 b :永久磁鐵 2 0 2 :磁軛 3 0 0 :可動子 3 0 1 :永久磁鐵 -15- (13) 200533035 3 0 2 :磁軛 3 0 3 :磁軛支持構件 400 :定子 4 0 1 :電樞
4 0 2 :密封器 403 :固定用螺栓 4 0 4 :推壓板 4 0 5 :端子台 4 0 6 :冷媒供應口 4 0 7 :冷媒排出口 4 0 8、4 0 9 :電樞線圈 4 1 0 :基板 4 1 1 :塑模樹脂 4 1 2 :冷媒通路 4 1 3 : Ο型環 4 1 4 :框體