WO2015033992A1

WO2015033992A1 - 電磁コイルの冷却構造、及び電磁アクチュエータ

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Publication number: WO2015033992A1
Application number: PCT/JP2014/073299
Authority: WO
Inventors: 伊藤　彰浩; 雅之纐纈; 森本　樹; 宏充吉元; 幸次田中
Original assignee: Ckd株式会社
Priority date: 2013-09-04
Filing date: 2014-09-04
Publication date: 2015-03-12
Also published as: JP6360288B2; EP3041006B1; EP3041006A4; US20160189845A1; US10043609B2; KR20160050050A; JP2015050405A; HK1222471A1; CN105659339A; EP3041006A1

Abstract

　第１電磁コイル３０の冷却構造は、所定軸線Ｚ方向に延びる空間３２が内部に形成された第１電磁コイル３０と、第１電磁コイル３０の所定軸線Ｚ方向の端面３０ｅに取り付けられ、内部に流体の流路が形成された冷却部材２０と、空間５２の内部において冷却部材２０の流路の入口２１及び出口２６にそれぞれ接続され、空間３２を通じて電磁コイル３０の外部まで延びた入口配管２２及び出口配管２７と、を備える。

Description

電磁コイルの冷却構造、及び電磁アクチュエータ

　本発明は、電磁アクチュエータ等で用いられる電磁コイルを冷却する構造に関する。

　この種の電磁コイルの冷却構造において、電磁コイルの中心軸線方向の端面に板状の冷却要素を取り付けたものがある（特許文献１参照）。特許文献１に記載のものでは、冷却要素において電磁コイルの径方向の両端部に、冷媒の入口配管と出口配管とをそれぞれ接続している。

特許４０２２１８１号公報

　ところで、特許文献１に記載のものでは、冷却要素の取り付けられた電磁コイルを並列に複数配置する場合に、入口配管や出口配管が互いに干渉するおそれがある。このため、電磁コイルを並列に複数配置したユニットを形成することや、そのユニットを更に並列に複数配置することが困難である。

　本発明は、こうした課題を解決するためになされたものであり、その主たる目的は、電磁コイルの軸線方向の端面を冷却する構造において、複数の電磁コイルを並列に任意に配置することを可能とすることにある。

　以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。

　第１の手段は、電磁コイルの冷却構造であって、所定軸線方向に延びる空間が内部に形成された電磁コイルと、前記電磁コイルの前記所定軸線方向の端面に取り付けられ、内部に流体の流路が形成された冷却部材と、前記空間の内部において前記冷却部材の前記流路の入口及び出口にそれぞれ接続され、前記空間を通じて前記電磁コイルの外部まで延びた入口配管及び出口配管と、を備えることを特徴とする。

　上記構成によれば、電磁コイルの内部には、所定軸線方向に延びる空間が形成されている。そして、電磁コイルの所定軸線方向の端面に冷却部材が取り付けられ、この冷却部材の内部に流体の流路が形成されている。

　ここで、上記空間の内部において、冷却部材の流路の入口及び出口に、それぞれ入口配管及び出口配管が接続されている。そして、入口配管及び出口配管は、上記空間を通じて電磁コイルの外部まで延びている。したがって、電磁コイルの内部の空間を利用して、冷却部材の流路の入口及び出口に入口配管及び出口配管をそれぞれ接続し、流路に流体を流通させることができる。このため、複数の電磁コイルにおいて互いの配管が干渉することがなく、複数の電磁コイルを並列に任意に配置することができる。

　第２の手段は、電磁コイルの冷却構造であって、所定軸線方向に延びる空間が内部に形成され、前記所定軸線方向を並列にして複数配置された電磁コイルと、前記複数配置された電磁コイルの前記所定軸線方向の端面に取り付けられ、内部に流体の流路が形成された冷却部材と、前記複数配置された電磁コイルのうちいずれかの電磁コイルの前記空間の内部において前記冷却部材の前記流路の入口に接続され、前記空間を通じて前記電磁コイルの外部まで延びた入口配管と、前記複数配置された電磁コイルのうちいずれかの電磁コイルの前記空間の内部において前記冷却部材の前記流路の出口に接続され、前記空間を通じて前記電磁コイルの外部まで延びた出口配管と、を備えることを特徴とする。

　上記構成によれば、電磁コイルは所定軸線方向を並列にして複数配置されており、複数配置された電磁コイルの所定軸線方向の端面に冷却部材が取り付けられている。そして、複数配置された電磁コイルのうち、いずれかの電磁コイルの上記空間の内部において冷却部材の流路の入口に入口配管が接続され、いずれかの電磁コイルの上記空間の内部において冷却部材の流路の出口に出口配管が接続されている。したがって、冷却部材の流路に流体を流通させることにより、複数の電磁コイルを冷却することができる。

　第３の手段では、前記入口配管及び前記出口配管は、共通の前記電磁コイルの前記空間の内部において前記入口及び前記出口にそれぞれ接続されている。

　上記構成によれば、所定軸線方向を並列にして複数配置された電磁コイルにおいて、第１の手段と同様の構成を備えることにより、１つの電磁コイル内に入口配管及び出口配管をまとめることができる。

　第４の手段は、電磁コイルの冷却構造であって、所定軸線方向に延びる空間が内部に形成され、前記所定軸線方向を一致させて配置された第１電磁コイル及び第２電磁コイルと、前記第１電磁コイルの前記所定軸線方向の端面のうち前記第２電磁コイルと反対側の端面に取り付けられ、内部に流体の流路が形成された第１冷却部材と、前記第１電磁コイルの前記所定軸線方向の端面のうち前記第２電磁コイル側の端面に取り付けられ、且つ前記第２電磁コイルの前記所定軸線方向の端面のうち前記第１電磁コイル側の端面に取り付けられ、内部に流体の流路が形成された第２冷却部材と、前記第１電磁コイルの前記空間の内部において前記第１冷却部材の前記流路の入口及び出口にそれぞれ接続され、前記第１電磁コイルの前記空間を通じて前記第２冷却部材を貫通し、前記第２電磁コイルの前記空間を通じて前記第２電磁コイルの外部まで延びた第１入口配管及び第１出口配管と、を備えることを特徴とする。

　上記構成によれば、所定軸線方向に延びる空間が内部に形成され、所定軸線方向を一致させて配置された第１電磁コイル及び第２電磁コイルを備えている。第１の手段の冷却部材に相当する第１冷却部材に加えて、第１電磁コイルと第２電磁コイルとの間に取り付けられた第２冷却部材を備えている。そして、第１電磁コイル及び第２電磁コイルの内部の空間を利用し、第２冷却部材を貫通させて、第１冷却部材の流路の入口及び出口に第１入口配管及び第１出口配管をそれぞれ接続することができる。このため、所定軸線方向を一致させて第１電磁コイル及び第２電磁コイルを配置する構成であっても、第１電磁コイル及び第２電磁コイルの複数の組を並列に任意に配置することができる。

　第５の手段では、前記第２電磁コイルの前記空間の内部において前記第２冷却部材の前記流路の入口及び出口にそれぞれ接続され、前記第２電磁コイルの前記空間を通じて前記第２電磁コイルの外部まで延びた第２入口配管及び第２出口配管を備える。

　上記構成によれば、所定軸線方向を一致させて第１電磁コイル及び第２電磁コイルが配置される構成であっても、第１冷却部材及び第２冷却部材にそれぞれ流体を流通させることができる。

　第６の手段は、電磁コイルの冷却構造であって、所定軸線方向に延びる空間が内部に形成され、前記所定軸線方向を並列にして複数配置された第１電磁コイルと、所定軸線方向に延びる空間が内部に形成され、前記第１電磁コイルと前記所定軸線方向を一致させて複数配置された第２電磁コイルと、前記複数配置された第１電磁コイルの前記所定軸線方向の端面のうち前記第２電磁コイルと反対側の端面に取り付けられ、内部に流体の流路が形成された第１冷却部材と、前記複数配置された第１電磁コイルの前記所定軸線方向の端面のうち前記第２電磁コイル側の端面に取り付けられ、且つ前記複数配置された第２電磁コイルの前記所定軸線方向の端面のうち前記第１電磁コイル側の端面に取り付けられ、内部に流体の流路が形成された第２冷却部材と、前記複数配置された第１電磁コイルのうちいずれかの第１電磁コイルの前記空間の内部において前記第１冷却部材の前記流路の入口に接続され、前記第１電磁コイルの前記空間を通じて前記第２冷却部材を貫通し、前記第２電磁コイルの前記空間を通じて前記第２電磁コイルの外部まで延びた第１入口配管と、前記複数配置された第１電磁コイルのうちいずれかの第１電磁コイルの前記空間の内部において前記第１冷却部材の前記流路の出口に接続され、前記第１電磁コイルの前記空間を通じて前記第２冷却部材を貫通し、前記第２電磁コイルの前記空間を通じて前記第２電磁コイルの外部まで延びた第１出口配管と、を備えることを特徴とする。

　上記構成によれば、第２の手段及び第４の手段の構成を備え、第２の手段及び第４の手段の双方の作用効果を奏することができる。

　第７の手段では、前記第１入口配管及び前記第１出口配管は、共通の前記第１電磁コイルの前記空間の内部において前記入口及び前記出口にそれぞれ接続されている。

　上記構成によれば、第３の手段と同様に、１つの第１電磁コイル内に第１入口配管及び第１出口配管をまとめることができる。

　第８の手段では、前記複数配置された第２電磁コイルのうちいずれかの第２電磁コイルの前記空間の内部において前記第２冷却部材の前記流路の入口に接続され、前記第２電磁コイルの前記空間を通じて前記第２電磁コイルの外部まで延びた第２入口配管と、前記複数配置された第２電磁コイルのうちいずれかの第２電磁コイルの前記空間の内部において前記第２冷却部材の前記流路の出口に接続され、前記第２電磁コイルの前記空間を通じて前記第２電磁コイルの外部まで延びた第２出口配管と、を備える。

　上記構成によれば、所定軸線方向を並列にして第１電磁コイルが複数配置され、且つ所定軸線方向を一致させて第１電磁コイル及び第２電磁コイルが配置される構成であっても、第１冷却部材及び第２冷却部材にそれぞれ流体を流通させることができる。

　第９の手段では、前記第２入口配管及び前記第２出口配管は、共通の前記第２電磁コイルの前記空間の内部において前記入口及び前記出口にそれぞれ接続されている。

　上記構成によれば、第３の手段と同様に、１つの第２電磁コイル内に第２入口配管及び第２出口配管をまとめることができる。

　第１０の手段では、前記配管において前記冷却部材と反対側の端部の外周には、第１シール部材を介して中継管が接続されており、前記中継管において前記冷却部材と反対側の端部の外周は、第２シール部材を介して支持されている。

　上記構成によれば、配管において冷却部材と反対側の端部の外周に、第１シール部材を介して中継管が接続されている。そして、中継管において冷却部材と反対側の端部の外周が、第２シール部材を介して支持されている。このため、第１シール部材、中継管、及び第２シール部材により、配管に作用する力を緩衝することができ、冷却部材と配管との接続部に負荷がかかることを抑制することができる。さらに、第１シール部材及び第２シール部材により、配管や中継管の若干の移動が許容されるため、配管や中継管の組み付け誤差を吸収することもできる。

　第１１の手段では、前記冷却部材はアルミナにより形成されており、前記配管はチタンにより形成されており、前記冷却部材の表面に拡散形成された金属層を介して、前記冷却部材に前記配管が銀ろうにより接続されている。

　上記構成によれば、アルミナ及びチタンは非磁性体であるため、冷却部材及び配管が電磁コイルに発生する磁束に影響を及ぼすことを抑制することができる。そして、冷却部材の表面に拡散形成された金属層を介することで、アルミナ製の冷却部材にチタン製の配管を銀ろうにより接続することができる。

　第１２の手段では、前記電磁コイルは、前記所定軸線の周りに複数回巻かれた帯状の導体により形成された導体巻体を備え、前記冷却部材は、前記導体巻体の前記所定軸線方向の端面に取り付けられている。

　上記構成によれば、電磁コイルは、所定軸線の周りに複数回巻かれた帯状の導体により形成された導体巻体を備えている。そして、冷却部材は、導体巻体の所定軸線方向の端面に取り付けられている。このため、導体巻体は、軸線方向の全長を通じて端面から冷却部材へ熱を伝達することができ、導体巻体の冷却効率を向上させることができる。

　第１３の手段は、電磁アクチュエータであって、第１～第１２の手段のいずれか１つの電磁コイルの冷却構造を備えることを特徴とする。

　上記構成によれば、電磁アクチュエータにおいて、上記の各手段と同様の作用効果を奏することができる。

　第１４の手段では、前記冷却部材に対して前記電磁コイルと反対側に配置され、前記電磁コイルに発生する磁束に基づいて前記冷却部材に沿って二次元に駆動される被駆動部を備える。

　上記構成によれば、電磁アクチュエータは、冷却部材に対して電磁コイルと反対側に配置され、電磁コイルに発生する磁束に基づいて冷却部材に沿って二次元に駆動される被駆動部を備えている。このため、冷却部材に流体を流通させるための入口配管及び出口配管を、冷却部材の側方においていずれの位置にも接続することができず、また冷却部材に対して電磁コイルと反対側においていずれの位置にも接続することができない。この点、第１～第１２の手段のいずれか１つにおける電磁コイルの冷却構造を備えるため、こうした電磁アクチュエータであっても冷却部材に流体を流通させることができる。

コイルユニットの斜視図。恒温プレート取り付け前のコイルユニットの斜視図。恒温プレート取り付け前のコイルユニットの平面図。図３の４－４線断面図。コイルユニットの平面図。図５の６－６線断面図。冷却プレートの組立図。上板取り付け前の冷却プレートの斜視図。恒温プレートの組立図。上板取り付け前の恒温プレートの斜視図。第１入口配管の接続構造を示す断面図。ＸＹリニアアクチュエータを示す模式図。

　以下、一実施形態について図面を参照しつつ説明する。本実施形態は、リソグラフ装置（ステッパ）等に用いられるＸＹリニアアクチュエータとして具体化している。

　図１，２に示すように、ＸＹリニアアクチュエータの構成要素であるコイルユニット１０は、恒温プレート２０、第１電磁コイル３０（３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ）、冷却プレート４０、第２電磁コイル５０（５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ）、支持プレート６０、本体７０等を備えている。コイルユニット１０は、全体として直方体状に形成されている。

　図３は、恒温プレート２０取り付け前のコイルユニット１０の平面図である。同図を併せて参照して、第１電磁コイル３０は、軸線Ｚ（所定軸線）の周りに複数回巻かれた帯状（フィルム状）の導体により形成された導体巻体３１を備えている。帯状の導体の一端は電極ピン３３に接続され、帯状の導体の他端は電極ピン３４に接続されている。導体巻体３１は、長円筒状（円筒状）に形成されている。導体巻体３１（第１電磁コイル３０）の内部には、軸線Ｚの方向に延びる空間３２が形成されている。導体巻体３１は、帯状の導体と接着層とが交互に重なるように巻かれており、帯状導体同士の間が接着層により接着されている。接着層は、電気的に絶縁性の材料により形成されている。なお、帯状導体同士の間を接着層により接着せず、絶縁層により絶縁するだけの構成とすることもできる。

　第１電磁コイル３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃは、Ｚ軸線方向を平行（並列）にして配置されている。詳しくは、第１電磁コイル３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃは、長円状断面の短辺が延びる方向（図３の左右方向）に隣接して配置されている。

　第１電磁コイル３０の軸線Ｚ方向の端面のうち第２電磁コイル５０と反対側の端面３０ｅには、上記恒温プレート２０が取り付けられている。恒温プレート２０（第１冷却部材）は、アルミナ等の非磁性の絶縁材料により、矩形板状に形成されている。恒温プレート２０の内部には、冷却水（流体）の流路が形成されている。

　第１電磁コイル３０の軸線Ｚ方向の端面のうち第２電磁コイル５０側の端面３０ｆには、上記冷却プレート４０が取り付けられている。冷却プレート４０（第２冷却部材）は、アルミナ等の非磁性の絶縁材料により、矩形板状に形成されている。冷却プレート４０において、第１電磁コイル３０と反対側の面には、第２電磁コイル５０が取り付けられている。すなわち、第２電磁コイル５０の軸線Ｚ方向の端面のうち第１電磁コイル３０側の端面５０ｇに、冷却プレート４０が取り付けられている（図４参照）。冷却プレート４０の内部には、冷却水（流体）の流路が形成されている。

　第２電磁コイル５０は、第１電磁コイル３０と同一の構成となっている。第１電磁コイル３０と第２電磁コイル５０とは、軸線Ｚ方向を一致させて配置されている。詳しくは、第１電磁コイル３０Ａと第２電磁コイル５０Ａとが軸線Ｚ方向を一致させて配置され、第１電磁コイル３０Ｂと第２電磁コイル５０Ｂとが軸線Ｚ方向を一致させて配置され、第１電磁コイル３０Ｃと第２電磁コイル５０Ｃが軸線Ｚ方向を一致させて配置されている。

　図４は、図３の４－４線断面図である。同図に示すように、第２電磁コイル５０Ｃ（５０）は、絶縁部材５１を介して支持プレート６０に取り付けられている。支持プレート６０は、アルミナ等の非磁性の絶縁材料により、矩形板状に形成されている。支持プレート６０には、軸線Ｚ方向に突出するスペーサ６０ａが形成されている。支持プレート６０は、本体７０に取り付けられている。本体７０は、ステンレスやアルミ等の金属により、矩形板状に形成されている。

　第２電磁コイル５０Ｃ（５０）の空間５２の内部において冷却プレート４０の流路の入口４１に、円筒状の第２入口配管４２が接続されている。第２入口配管４２は、第２電磁コイル５０Ｃの空間５２を通じて第２電磁コイル５０Ｃの外部まで延びている。また、第２電磁コイル５０Ｃ（５０）の空間５２の内部において冷却プレート４０の流路の出口４６に、円筒状の第２出口配管４７が接続されている。第２出口配管４７は、第２電磁コイル５０Ｃの空間５２を通じて第２電磁コイル５０Ｃの外部まで延びている。すなわち、第２入口配管４２及び第２出口配管４７は、共通の第２電磁コイル５０Ｃの空間５２の内部において、入口４１及び出口４６にそれぞれ接続されている。

　配管４２，４７において冷却プレート４０と反対側の端部４２ａ，４７ａの外周には、それぞれ第１シール部材４３を介して中継管４４，４９が接続されている。第１シール部材４３は、樹脂等により形成されたＯリングである。中継管４４，４９は、ステンレス等の金属により、円筒状に形成されている。このため、配管４２，４７と中継管４４，４９とは、それぞれ第１シール部材４３により径方向でシールされている。

　中継管４４，４９において冷却プレート４０と反対側の端部４４ａ，４９ａの外周は、それぞれ第２シール部材６１を介して本体７０により支持されている。第２シール部材６１は、樹脂等により形成されたＯリングである。本体７０の内部には、冷却水の流路７２，７３が形成されている。流路７２，７３の流路断面は、円形状となっている。そして、流路７２に中継管４４が接続され、流路７３に中継管４９が接続されている。流路７２，７３と中継管４４，４９とは、それぞれ第２シール部材６１により径方向でシールされている。

　電極ピン３４，５３には、それぞれ配線３５，５５が接続されている。配線３５，５５は、支持プレート６０及び本体７０を通じて、軸線Ｚ方向に本体７０の外部まで延びている。

　なお、第２電磁コイル５０Ｃ（５０）、冷却プレート４０、第２入口配管４２、第２出口配管４７、中継管４４，４９、及び流路７２，７３により、第２電磁コイル５０Ｃ（５０）の冷却構造が構成されている。

　図５はコイルユニット１０の平面図であり、図６は図５の６－６線断面図である。同図に示すように、第１電磁コイル３０Ａ（３０）の空間３２の内部において恒温プレート２０の流路の入口２１に、円筒状の第１入口配管２２が接続されている。第１入口配管２２は、第１電磁コイル３０Ａの空間３２を通じて冷却プレート４０を貫通し、第２電磁コイル５０Ａの空間５２を通じて第２電磁コイル５０Ａの外部まで延びている。また、第１電磁コイル３０Ａ（３０）の空間３２の内部において恒温プレート２０の流路の出口２６に、円筒状の第１出口配管２７が接続されている。第１出口配管２７は、第１電磁コイル３０Ａの空間３２を通じて冷却プレート４０を貫通し、第２電磁コイル５０Ａの空間５２を通じて第２電磁コイル５０Ａの外部まで延びている。すなわち、第１入口配管２２及び第１出口配管２７は、共通の第１電磁コイル３０Ａの空間３２の内部において、入口２１及び出口２６にそれぞれ接続されている。

　配管２２，２７において恒温プレート２０と反対側の端部２２ａ，２７ａの外周には、それぞれ第１シール部材４３を介して中継管２４，２９が接続されている。中継管２４，２９は、ステンレス等の金属により、円筒状に形成されている。このため、配管２２，２７と中継管２４，２９とは、それぞれ第１シール部材４３により径方向でシールされている。

　中継管２４，２９において恒温プレート２０と反対側の端部２４ａ，２９ａの外周は、それぞれ第２シール部材６１を介して本体７０により支持されている。本体７０の内部には、冷却水の流路７６，７７が形成されている。流路７６，７７の流路断面は、円形状となっている。そして、流路７６に中継管２４が接続され、流路７７に中継管２９が接続されている。流路７６，７７と中継管２４，２９とは、それぞれ第２シール部材６１により径方向でシールされている。

　なお、第１電磁コイル３０Ａ（３０）、恒温プレート２０、第１入口配管２２、第１出口配管２７、中継管２４，２９、及び流路７６，７７により、第１電磁コイル３０Ａ（３０）の冷却構造が構成されている。

　図７は冷却プレート４０の組立図であり、図８は上板取り付け前の冷却プレート４０の斜視図である。同図に示すように、冷却プレート４０は、上板４０ａ、中板４０ｂ、及び下板４０ｃを備えている。

　上板４０ａ、中板４０ｂ、及び下板４０ｃは、互いに寸法形状の等しい矩形板状に形成されている。上板４０ａ、中板４０ｂ、及び下板４０ｃには、支持プレート６０のスペーサ６０ａを挿入可能な貫通孔４０ｄがそれぞれ形成されている。上板４０ａ、中板４０ｂ、及び下板４０ｃには、配管２２，２７を挿入可能な貫通孔４０ｅがそれぞれ形成されている。貫通孔４０ｅは、第２電磁コイル５０Ａの空間５２に対応する位置に形成されている。

　中板４０ｂには、冷却プレート４０の流路４０ｇを規定する蛇行した貫通孔４０ｆが形成されている。そして、上板４０ａと下板４０ｃとで中板４０ｂを挟んで一体化することにより、冷却プレート４０の流路４０ｇが形成されている。下板４０ｃには、流路４０ｇの上記入口４１及び上記出口４６が形成されている。入口４１及び出口４６は、第２電磁コイル５０Ｃの空間５２に対応する位置に形成されている。

　図９は恒温プレート２０の組立図であり、図１０は上板取り付け前の恒温プレート２０の斜視図である。同図に示すように、恒温プレート２０は、上板２０ａ、中板２０ｂ、及び下板２０ｃを備えている。

　上板２０ａ、中板２０ｂ、及び下板２０ｃは、互いに寸法形状の等しい矩形板状に形成されている。

　中板２０ｂには、恒温プレート２０の流路２０ｇを規定する蛇行した貫通孔２０ｆが形成されている。そして、上板２０ａと下板２０ｃとで中板２０ｂを挟んで一体化することにより、恒温プレート２０の流路２０ｇが形成されている。下板２０ｃには、流路２０ｇの上記入口２１及び上記出口２６が形成されている。入口２１及び出口２６は、第１電磁コイル３０Ａの空間３２に対応する位置に形成されている。

　図１１は、第１入口配管２２の接続構造を示す断面図である。配管２２，２７，４２，４７は、いずれもチタンにより形成されており、同様の接続構造を持っている。ここでは、第１入口配管２２の接続構造を例にして説明する。

　恒温プレート２０の下板２０ｃにおいて、流路２０ｇの入口２１の周囲には、金属材料を拡散させた金属層２３が形成されている。金属層２３は、銀、銅、及びチタンにより形成されている。第１入口配管２２の端部２２ａには、フランジ２２ｂが形成されている。そして、金属層２３に第１入口配管２２のフランジ２２ｂを当接させて、銀ろう２５により金属層２３と第１入口配管２２とが接続されている。すなわち、金属層２３を介して、恒温プレート２０に第１入口配管２２が銀ろう２５により接続されている。

　図１２は、ＸＹリニアアクチュエータ１１を示す模式図である。同図に示すように、ＸＹリニアアクチュエータ１１（電磁アクチュエータ）は、二次元に配置された複数のコイルユニット１０を備えている。複数のコイルユニット１０は、互いに隣接するコイルユニット１０同士の向きが９０°異なるように配置されている。なお、ここでは、コイルユニット１０の恒温プレート２０を省略して示している。

　ＸＹリニアアクチュエータ１１は、恒温プレート２０に対して電磁コイル３０，５０と反対側に配置されたテーブル１２を備えている。テーブル１２（被駆動部）は、矩形板状に形成されており、内部に磁石が組み込まれている。テーブル１２上には、基板Ｗが取り付けられる。そして、電磁コイル３０，５０に発生する磁束に基づいて、テーブル１２が恒温プレート２０に沿って二次元に駆動される。

　以上詳述した本実施形態は、以下の利点を有する。

　・第１電磁コイル３０Ａの空間３２の内部において、恒温プレート２０の流路２０ｇの入口２１及び出口２６に、それぞれ第１入口配管２２及び第１出口配管２７が接続されている。そして、第１入口配管２２及び第１出口配管２７は、上記空間３２を通じて第１電磁コイル３０Ａの外部まで延びている。したがって、第１電磁コイル３０Ａの内部の空間３２を利用して、恒温プレート２０の流路２０ｇの入口２１及び出口２６に第１入口配管２２及び第１出口配管２７をそれぞれ接続し、流路２０ｇに冷却水を流通させることができる。このため、複数の第１電磁コイル３０において互いの配管が干渉することがなく、複数の第１電磁コイル３０を並列に任意に配置することができる。

　・第１電磁コイル３０は軸線Ｚ方向を並列にして複数配置されており、複数配置された第１電磁コイル３０の軸線Ｚ方向の端面３０ｅに恒温プレート２０が取り付けられている。そして、複数配置された第１電磁コイル３０のうち、第１電磁コイル３０Ａの上記空間３２の内部において恒温プレート２０の流路２０ｇの入口２１に第１入口配管２２が接続され、第１電磁コイル３０Ａの上記空間３２の内部において恒温プレート２０の流路２０ｇの出口２６に第１出口配管２７が接続されている。したがって、恒温プレート２０の流路２０ｇに流体を流通させることにより、複数の第１電磁コイル３０を冷却することができる。

　・第１入口配管２２及び第１出口配管２７は、共通の第１電磁コイル３０Ａの空間３２の内部において入口２１及び出口２６にそれぞれ接続されている。このため、軸線Ｚ方向を並列にして複数配置された第１電磁コイル３０において、１つの第１電磁コイル３０Ａ内に第１入口配管２２及び第１出口配管２７をまとめることができる。

　・軸線Ｚ方向に延びる空間３２，５２が内部に形成され、軸線Ｚ方向を一致させて配置された第１電磁コイル３０及び第２電磁コイル５０を備えている。恒温プレート２０に加えて、第１電磁コイル３０と第２電磁コイル５０との間に取り付けられた冷却プレート４０を備えている。そして、第１電磁コイル３０及び第２電磁コイル５０の内部の空間３２，５２を利用し、冷却プレート４０を貫通させて、恒温プレート２０の流路２０ｇの入口２１及び出口２６に第１入口配管２２及び第１出口配管２７をそれぞれ接続することができる。このため、軸線Ｚ方向を一致させて第１電磁コイル３０及び第２電磁コイル５０を配置する構成であっても、第１電磁コイル３０及び第２電磁コイル５０の複数の組を並列に任意に配置することができる。

　・第２電磁コイル５０Ｃの空間５２の内部において冷却プレート４０の流路４０ｇの入口４１及び出口４６にそれぞれ接続され、第２電磁コイル５０Ｃの空間５２を通じて第２電磁コイル５０Ｃの外部まで延びた第２入口配管４２及び第２出口配管４７を備えている。このため、軸線Ｚ方向を一致させて第１電磁コイル３０Ｃ及び第２電磁コイル５０Ｃが配置される構成であっても、恒温プレート２０及び冷却プレート４０にそれぞれ冷却水を流通させることができる。

　・軸線Ｚ方向を並列にして第１電磁コイル３０が複数配置され、且つ軸線Ｚ方向を一致させて第１電磁コイル３０及び第２電磁コイル５０が配置される構成であっても、恒温プレート２０及び冷却プレート４０にそれぞれ冷却水を流通させることができる。

　・第１入口配管２２において恒温プレート２０と反対側の端部２２ａの外周に、第１シール部材４３を介して中継管２４が接続されている。そして、中継管２４において恒温プレート２０と反対側の端部２４ａの外周が、第２シール部材６１を介して本体７０により支持されている。このため、第１シール部材４３、中継管２４、及び第２シール部材６１により、第１入口配管２２に作用する力を緩衝することができ、恒温プレート２０と第１入口配管２２との接続部に負荷がかかることを抑制することができる。さらに、第１シール部材４３及び第２シール部材６１により、第１入口配管２２や中継管２４の若干の移動が許容されるため、第１入口配管２２や中継管２４の組み付け誤差を吸収することもできる。なお、第１出口配管２７、第２入口配管４２、第２出口配管４７においても、同様の効果を奏することができる。

　・恒温プレート２０はアルミナにより形成されており、第１入口配管２２（第１出口配管２７）はチタンにより形成されている。アルミナ及びチタンは非磁性体であるため、恒温プレート２０及び第１入口配管２２（第１出口配管２７）が電磁コイルに発生する磁束に影響を及ぼすことを抑制することができる。そして、恒温プレート２０の表面に拡散形成された金属層２３を介することで、アルミナ製の恒温プレート２０にチタン製の第１入口配管２２（第１出口配管２７）を銀ろう２５により接続することができる。なお、冷却プレート４０及び第２入口配管４２（第２出口配管４７）においても、同様の作用効果を奏することができる。

　・第１電磁コイル３０は、軸線Ｚの周りに複数回巻かれた帯状の導体により形成された導体巻体３１を備えている。そして、恒温プレート２０は、導体巻体３１の軸線Ｚ方向の端面３０ｅに取り付けられている。このため、導体巻体３１は、軸線Ｚ方向の全長を通じて端面３０ｅから恒温プレート２０へ熱を伝達することができ、導体巻体３１の冷却効率を向上させることができる。また、冷却プレート４０は、導体巻体３１の軸線Ｚ方向の端面３０ｆに取り付けられている。このため、導体巻体３１は、軸線Ｚ方向の全長を通じて端面３０ｆから冷却プレート４０へも熱を伝達することができる。なお、第２電磁コイル５０、冷却プレート４０、及び支持プレート６０においても、同様の効果を奏することができる。

　・恒温プレート２０によって、ＸＹリニアアクチュエータ１１における恒温プレート２０上方の空間の温度、すなわちリソグラフィ装置内の処理室（例えば露光空間）の温度が変化することを抑制することができる。この場合、恒温プレート２０と第１電磁コイル３０とをＺ方向に離間して配置し、両者の間に熱の絶縁層として空気層を介在させる構成とすることが可能である。または、空気層に替えて、恒温プレート２０と第１電磁コイル３０との間に熱を絶縁する絶縁部材を配置してもよい。あるいは、恒温プレート２０と第１電磁コイル３０とを接着する接着剤の厚みを、冷却プレート４０と第１電磁コイル３０及び第２電磁コイル５０とを接着する接着剤の厚みよりも厚くして各電磁コイルの熱が恒温プレート２０に伝わり難くしてもよい。上記いずれの構成においても、冷却プレート４０内を流れる冷却水（冷媒）の温度や流量等と、恒温プレート２０内を流れる冷却水（冷媒）の温度や流量等を独立して調整することで、冷却プレート４０によって第１電磁コイル３０及び第２電磁コイル５０の熱を効率的に奪い、恒温プレート２０によって前記リソグラフィ装置内の処理室の温度変化を抑制する、ということが可能である。

　・ＸＹリニアアクチュエータ１１は、恒温プレート２０に対して第１電磁コイル３０及び第２電磁コイル５０と反対側に配置され、第１電磁コイル３０及び第２電磁コイル５０に発生する磁束に基づいて恒温プレート２０に沿って二次元に駆動されるテーブル１２を備えている。このため、恒温プレート２０（冷却プレート４０）に冷却水を流通させるための第１入口配管２２（第２入口配管４２）及び第１出口配管２７（第２出口配管４７）を、恒温プレート２０（冷却プレート４０）の側方においていずれの位置にも接続することができない。また、第１入口配管２２（第２入口配管４２）及び第１出口配管２７（第２出口配管４７）を、恒温プレート２０（冷却プレート４０）に対して第１電磁コイル３０及び第２電磁コイル５０と反対側においていずれの位置にも接続することができない。この点、第１電磁コイル３０及び第２電磁コイル５０の上記冷却構造を備えるため、こうしたＸＹリニアアクチュエータ１１であっても恒温プレート２０（冷却プレート４０）に冷却水を流通させることができる。

　上記実施形態を、以下のように変更して実施することもできる。

　・第１電磁コイル３０及び第２電磁コイル５０の断面形状は、長円形状に限らず、円形状や、多角形状に変更することもできる。すなわち、第１電磁コイル３０及び第２電磁コイル５０の形状は、長円筒状に限らず、円筒状や多角筒状に変更することもできる。

　・恒温プレート２０の流路２０ｇ、及び冷却プレート４０の流路２０ｇの形状は、第１電磁コイル３０及び第２電磁コイル５０の発熱特性に応じて任意に変更することができる。また、恒温プレート２０及び冷却プレート４０の形状も、第１電磁コイル３０及び第２電磁コイル５０の発熱特性に応じて任意に変更することができる。

　・第１入口配管２２と第１出口配管２７とを、それぞれ別の第１電磁コイル３０の空間３２の内部において、恒温プレート２０の流路２０ｇの入口と出口とにそれぞれ接続することもできる。その場合は、恒温プレート２０の流路２０ｇの入口及び出口の位置を変更すればよい。

　・第２入口配管４２と第２出口配管４７とを、それぞれ別の第２電磁コイル５０の空間５２の内部において、冷却プレート４０の流路４０ｇの入口と出口とにそれぞれ接続することもできる。その場合は、冷却プレート４０の流路４０ｇの入口及び出口の位置を変更すればよい。

　・第１電磁コイル３０及び第２電磁コイル５０のいずれか一方のみを備えるようにすることもできる。その場合は、省略した電磁コイルに対応する構成を省略すればよい。

　・恒温プレート２０及び冷却プレート４０を、アルミナに限らず、その他のセラミック等により形成することもできる。

　・第１入口配管２２、第１出口配管２７、第２入口配管４２、及び第２出口配管４７を、チタンに限らず、その他の金属等により形成することもできる。

　・導体巻体３１は、帯状（フィルム状）の導体に限らず、円形断面を有する丸線や、矩形断面を有する角線等により構成することもできる。

　・第１電磁コイル３０及び第２電磁コイル５０の上記冷却構造は、ＸＹリニアアクチュエータ１１に限らず、第１電磁コイル３０及び第２電磁コイル５０の内部に空間３２，５２が形成されている電磁アクチュエータであれば適用することができる。また、リソグラフ装置に限らず、そのような電磁アクチュエータを備える装置に適用することができる。

　１０…コイルユニット、１１…ＸＹリニアアクチュエータ（電磁アクチュエータ）、１２…テーブル（被駆動部）、２０…恒温プレート（第１冷却部材）、２０ｇ…流路、２１…入口、２２…第１入口配管、２２ａ…端部、２３…金属層、２４…中継管、２４ａ…端部、２５…銀ろう、２６…出口、２７…第１出口配管、２７ａ…端部、２９…中継管、２９ａ…端部、３０…第１電磁コイル、３０ｅ…端面、３０ｆ…端面、３１…導体巻体、３２…空間、４０…冷却プレート（第２冷却部材）、４０ｇ…流路、４１…入口、４２…第２入口配管、４２ａ…端部、４３…第１シール部材、４４…中継管、４４ａ…端部、４６…出口、４７…第２出口配管、４７ａ…端部、４９…中継管、４９ａ…端部、５０…第２電磁コイル、５０ｇ…端面、５２…空間、６０…支持プレート、６１…第２シール部材、７０…本体。

Claims

　所定軸線方向に延びる空間が内部に形成された電磁コイルと、
　前記電磁コイルの前記所定軸線方向の端面に取り付けられ、内部に流体の流路が形成された冷却部材と、
　前記空間の内部において前記冷却部材の前記流路の入口及び出口にそれぞれ接続され、前記空間を通じて前記電磁コイルの外部まで延びた入口配管及び出口配管と、
を備えることを特徴とする電磁コイルの冷却構造。
　所定軸線方向に延びる空間が内部に形成され、前記所定軸線方向を並列にして複数配置された電磁コイルと、
　前記複数配置された電磁コイルの前記所定軸線方向の端面に取り付けられ、内部に流体の流路が形成された冷却部材と、
　前記複数配置された電磁コイルのうちいずれかの電磁コイルの前記空間の内部において前記冷却部材の前記流路の入口に接続され、前記空間を通じて前記電磁コイルの外部まで延びた入口配管と、
　前記複数配置された電磁コイルのうちいずれかの電磁コイルの前記空間の内部において前記冷却部材の前記流路の出口に接続され、前記空間を通じて前記電磁コイルの外部まで延びた出口配管と、
を備えることを特徴とする電磁コイルの冷却構造。
　前記入口配管及び前記出口配管は、共通の前記電磁コイルの前記空間の内部において前記入口及び前記出口にそれぞれ接続されている請求項２に記載の電磁コイルの冷却構造。
　所定軸線方向に延びる空間が内部に形成され、前記所定軸線方向を一致させて配置された第１電磁コイル及び第２電磁コイルと、
　前記第１電磁コイルの前記所定軸線方向の端面のうち前記第２電磁コイルと反対側の端面に取り付けられ、内部に流体の流路が形成された第１冷却部材と、
　前記第１電磁コイルの前記所定軸線方向の端面のうち前記第２電磁コイル側の端面に取り付けられ、且つ前記第２電磁コイルの前記所定軸線方向の端面のうち前記第１電磁コイル側の端面に取り付けられ、内部に流体の流路が形成された第２冷却部材と、
　前記第１電磁コイルの前記空間の内部において前記第１冷却部材の前記流路の入口及び出口にそれぞれ接続され、前記第１電磁コイルの前記空間を通じて前記第２冷却部材を貫通し、前記第２電磁コイルの前記空間を通じて前記第２電磁コイルの外部まで延びた第１入口配管及び第１出口配管と、
を備えることを特徴とする電磁コイルの冷却構造。
　前記第２電磁コイルの前記空間の内部において前記第２冷却部材の前記流路の入口及び出口にそれぞれ接続され、前記第２電磁コイルの前記空間を通じて前記第２電磁コイルの外部まで延びた第２入口配管及び第２出口配管を備える請求項４に記載の電磁コイルの冷却構造。
　所定軸線方向に延びる空間が内部に形成され、前記所定軸線方向を並列にして複数配置された第１電磁コイルと、
　所定軸線方向に延びる空間が内部に形成され、前記第１電磁コイルと前記所定軸線方向を一致させて複数配置された第２電磁コイルと、
　前記複数配置された第１電磁コイルの前記所定軸線方向の端面のうち前記第２電磁コイルと反対側の端面に取り付けられ、内部に流体の流路が形成された第１冷却部材と、
　前記複数配置された第１電磁コイルの前記所定軸線方向の端面のうち前記第２電磁コイル側の端面に取り付けられ、且つ前記複数配置された第２電磁コイルの前記所定軸線方向の端面のうち前記第１電磁コイル側の端面に取り付けられ、内部に流体の流路が形成された第２冷却部材と、
　前記複数配置された第１電磁コイルのうちいずれかの第１電磁コイルの前記空間の内部において前記第１冷却部材の前記流路の入口に接続され、前記第１電磁コイルの前記空間を通じて前記第２冷却部材を貫通し、前記第２電磁コイルの前記空間を通じて前記第２電磁コイルの外部まで延びた第１入口配管と、
　前記複数配置された第１電磁コイルのうちいずれかの第１電磁コイルの前記空間の内部において前記第１冷却部材の前記流路の出口に接続され、前記第１電磁コイルの前記空間を通じて前記第２冷却部材を貫通し、前記第２電磁コイルの前記空間を通じて前記第２電磁コイルの外部まで延びた第１出口配管と、
を備えることを特徴とする電磁コイルの冷却構造。
　前記第１入口配管及び前記第１出口配管は、共通の前記第１電磁コイルの前記空間の内部において前記入口及び前記出口にそれぞれ接続されている請求項６に記載の電磁コイルの冷却構造。
　前記複数配置された第２電磁コイルのうちいずれかの第２電磁コイルの前記空間の内部において前記第２冷却部材の前記流路の入口に接続され、前記第２電磁コイルの前記空間を通じて前記第２電磁コイルの外部まで延びた第２入口配管と、
　前記複数配置された第２電磁コイルのうちいずれかの第２電磁コイルの前記空間の内部において前記第２冷却部材の前記流路の出口に接続され、前記第２電磁コイルの前記空間を通じて前記第２電磁コイルの外部まで延びた第２出口配管と、
を備える請求項６又は７に記載の電磁コイルの冷却構造。
　前記第２入口配管及び前記第２出口配管は、共通の前記第２電磁コイルの前記空間の内部において前記入口及び前記出口にそれぞれ接続されている請求項８に記載の電磁コイルの冷却構造。
　前記配管において前記冷却部材と反対側の端部の外周には、第１シール部材を介して中継管が接続されており、
　前記中継管において前記冷却部材と反対側の端部の外周は、第２シール部材を介して支持されている請求項１～９のいずれか１項に記載の電磁コイルの冷却構造。
　前記冷却部材はアルミナにより形成されており、
　前記配管はチタンにより形成されており、
　前記冷却部材の表面に拡散形成された金属層を介して、前記冷却部材に前記配管が銀ろうにより接続されている請求項１～１０のいずれか１項に記載の電磁コイルの冷却構造。
　前記電磁コイルは、前記所定軸線の周りに複数回巻かれた帯状の導体により形成された導体巻体を備え、
　前記冷却部材は、前記導体巻体の前記所定軸線方向の端面に取り付けられている請求項１～１１のいずれか１項に記載の電磁コイルの冷却構造。
　請求項１～１２のいずれか１項に記載の電磁コイルの冷却構造を備えることを特徴とする電磁アクチュエータ。
　前記冷却部材に対して前記電磁コイルと反対側に配置され、前記電磁コイルに発生する磁束に基づいて前記冷却部材に沿って二次元に駆動される被駆動部を備える請求項１３に記載の電磁アクチュエータ。