JP3855873B2 - 直線駆動装置及びそれを用いた製造装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁力を利用した駆動装置及びそれを駆動源とした半導体等の製造装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の半導体製造装置等の駆動源として用いられる駆動装置としては、例えば特開２００１−２８８号公報（以下、従来例１という。）がある。従来例１には、可動子には、複数の永久磁石を着磁方向が交互となるように配置し、固定子は、２種類の磁性体コアを有し、コイルを巻いた電機子が複数直列に配置されているものが記載されている。また、特開平１１−２６２２３７号には、可動子の位置制御の高精度化，推力脈動の低減のために、可動子の位置を検出する位置センサを固定子側に配置したものが記載されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
電磁力を利用した駆動装置に、位置制御の高精度化，推力脈動の低減等のために磁極位置検出装置を配置した場合、位置検出装置の分駆動装置全体の体格が大きくなり、設置場所が制限される場合がある。特にコンパクト性が要求される半導体等の電子機器の製造装置の駆動源として上記のような駆動装置を利用した場合に、上記の課題が顕著となる。
【０００４】
本発明の目的は、磁極位置検出装置を取り付けた駆動装置及びそのような駆動装置を駆動源として用いた製造装置をコンパクトな構造とすることである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するために、本発明の駆動装置は、上部磁極歯と下部磁極歯とが対向する第一の対向部を有し、磁性体を有する第一のコアと上部磁極歯と下部磁極歯とが対向する第二の対向部を有し、磁性体を有する第二のコアとを備え、前記第一のコアと前記第二のコアは互い違いに配置され、かつ、前記第一の対向部と前記第二の対向部の磁極の向きが対向する複数の電機子ユニットと、前記複数の電機子ユニットが複相分並べて配置された電機子とを備え、前記第一の対向部の間及び前記第二の対向部の間に永久磁石を有する二次側部材を配置し、前記二次側部材の上方には前記第一のコアに配置される上部磁極歯と前記第二のコアに配置される上部磁極歯が交互に配置され、前記二次側部材の下方には前記第一のコアに配置される下部磁極歯と前記第二のコアに配置される下部磁極歯が交互に配置され、前記第一のコアと前記第二のコアに共通にコイルが巻かれ、前記複相の電機子の間にスペーサが配置され、該スペーサ中の前記二次側部材を挟んで前記コイルに対向する場所に位置検出装置が配置されていることを特徴とするものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図５に比較例の駆動装置を示す。比較例において、磁極位置検出装置１０１は電機子コイル４の有効導体部から極ピッチのｎ倍離れた位置に配置されている。比較例の構成では、電機子全体の長さが大きくなる。また、駆動中に衝突によって磁極位置検出装置１０１が破損する恐れがある。
【００１１】
図１は、本発明の実施例の駆動装置の全体図である。図１において、電機子３には導体からなる電機子コイル４が巻かれて、電機子３を複数個直列に配置して一次側部材を構成し、二次側部材６はベアリング等で一次側部材の電機子３のギャップ中に移動可能に支持されている。本実施例では、一次側部材が固定され二次側部材が動作する構成であるが、二次側部材が固定され一次側部材が動作する構成でもよい。隣り合う電機子３は、推力の脈動を抑えるため及び位置制御を高精度化するために、所定の間隔が保たれている。そのため、隣り合う電機子３の間にスペーサ１００が設けられている。ここで、磁極位置検出装置１０１は、スペーサ１００に設けられている。本実施例によれば、位置の変化による推力脈動の抑制等の目的で隣り合う電機子３の間の間に設けられた空間を利用し、その位置に磁極位置検出装置１０１を配置することにより、駆動装置をコンパクトな構造とすることができる。また、外部から磁極位置検出装置を保護することができる。
【００１２】
図２に本実施例に用いられる駆動装置を示す。図２（ａ）は、駆動装置の磁束の流れを示す図、図２（ｂ）は、駆動装置の全体図である。複数の永久磁石３４がＮ極，Ｓ極が交互になるように配置され駆動装置の二次側６になる。電機子３は、駆動装置の一次側部材（コイルを巻いた磁性体を有する側）に相当し、コア５１，５２と電機子コイル４から構成される。
【００１３】
コア５１，５２は磁性体で構成され、コア５１とコア５２には、上部と下部の磁極が互い違いになるように構成されている。ここで、コア５１の上部磁極歯１１ａと下部磁極歯２１ｂを第一の対向部と定義し、コア５２の下部磁極歯12ｂと上部磁極歯２２ａを第２の対向部と定義する。よって、（２ｎ−１）番目のコアは、第１の対向部、（２ｎ）番目のコアは、第２の対向部を有するように電機子３を構成する（但し、ｎ＝１，２，３…）。コア５１，５２の各対向部の上部磁極歯と下部磁極歯の間に一定のギャップを設け、ギャップに二次側６を通すと、二次側６が第１の対向部及び第２の対向部の間に配置された構造を形成する。二次側６と電機子３の相対的な位置に応じてコイル４に単相の交流電流をながすと、駆動装置各対向部の上部磁極歯と下部磁極歯の間のギャップには、磁束が上部と下部の磁極歯間を交番して上下に通り、第１の対向部と第２の対向部に流れる磁束の向きは交互に逆方向になる。第１の対向部及び第２の対向部に流れる磁束と、永久磁石３４の作る磁束の相互作用により、二次側部材６にはｘ方向に電磁力による駆動力が発生する。
【００１４】
図３に磁極位置検出装置の配置に関する実施例を示す。前述したように、隣り合う電機子の磁極歯中心間にはスペーサ１００を用いて所定の間隔（ｋ・Ｐ＋Ｐ／Ｍ）を保つ必要がある（ここに、ｋ＝０，１，２，３…，Ｐ＝磁極ピッチ，Ｍ＝相数）。スペーサ１００に磁極位置検出装置１０１を組み込むことにより、全体の体格は大きくならずにコンパクトな駆動装置が提供可能であり、外部から磁極位置検出装置を保護する機能を持つ効果もある。
【００１５】
図３に示す磁極位置検出装置１０１はホール素子，ホールＩＣ等の磁極位置検出部で構成され、３相分を一つにした磁極位置検出装置ユニットを意味する。
【００１６】
図４は各相の磁極位置検出装置配置間隔の一例を示す。図４（Ａ）は３相駆動装置における、磁極位置検出装置１０１をほぼπ／３（磁極ピッチをＰとすると、ほぼＰ／６）の間隔で配置した例であり、図４(Ｂ)は磁極位置検出装置１０１をほぼ２π／３（ほぼＰ／３）の間隔で配置した例を示す。
【００１７】
また、前記スペーサ１００に磁極位置検出装置１０１を備える方法において、電機子３からなる一次側部材の磁極中心と永久磁石からなる二次側部材６の永久磁石磁極中心のずれに応じて制御回路による電流供給の進角を補正すれば、磁極位置検出の配置制約を小さくすることができる。
【００１８】
本発明の磁極位置検出装置の配置は、上記のような駆動装置の構成に限らず、複数の電機子を有し、電機子同士に間隔が設けられている駆動装置であれば適用することできる。また、上記実施例のような駆動装置の構成は、特にコンパクト化の要請の強い半導体等の電子機器の製造装置に適用した場合に有効である。
【００１９】
【発明の効果】
本発明によれば、駆動装置及び製造装置において磁極位置検出装置をコンパクトに配置することができ、全体の体格は大きくすることなくコンパクトな駆動装置及び製造装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の全体図。
【図２】本発明の実施例に用いられる駆動装置の構造図。
【図３】本発明の磁極位置検出装置を配置した構造図（その１）。
【図４】本発明の磁極位置検出装置を配置した構造図（その２）。
【図５】比較例の駆動装置の磁極位置検出装置の配置構造図。
【符号の説明】
３…電機子、４…コイル、６…二次側部材、１１ａ…磁極１の上部磁極歯、
１２ｂ…磁極１の下部磁極歯、２１ｂ…磁極２の下部磁極歯、２２ａ…磁極２の上部磁極歯、３４…永久磁石、５１…第１の対向部を有するコア、５２…第２の対向部を有するコア、１００…相間スペーサ、１０１…磁極位置検出装置。
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁力を利用した駆動装置及びそれを駆動源とした半導体等の製造装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の半導体製造装置等の駆動源として用いられる駆動装置としては、例えば特開２００１−２８８号公報（以下、従来例１という。）がある。従来例１には、可動子には、複数の永久磁石を着磁方向が交互となるように配置し、固定子は、２種類の磁性体コアを有し、コイルを巻いた電機子が複数直列に配置されているものが記載されている。また、特開平１１−２６２２３７号には、可動子の位置制御の高精度化，推力脈動の低減のために、可動子の位置を検出する位置センサを固定子側に配置したものが記載されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
電磁力を利用した駆動装置に、位置制御の高精度化，推力脈動の低減等のために磁極位置検出装置を配置した場合、位置検出装置の分駆動装置全体の体格が大きくなり、設置場所が制限される場合がある。特にコンパクト性が要求される半導体等の電子機器の製造装置の駆動源として上記のような駆動装置を利用した場合に、上記の課題が顕著となる。
【０００４】
本発明の目的は、磁極位置検出装置を取り付けた駆動装置及びそのような駆動装置を駆動源として用いた製造装置をコンパクトな構造とすることである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するために、本発明の駆動装置は、上部磁極歯と下部磁極歯とが対向する第一の対向部を有し、磁性体を有する第一のコアと上部磁極歯と下部磁極歯とが対向する第二の対向部を有し、磁性体を有する第二のコアとを備え、前記第一のコアと前記第二のコアは互い違いに配置され、かつ、前記第一の対向部と前記第二の対向部の磁極の向きが対向する複数の電機子ユニットと、前記複数の電機子ユニットが複相分並べて配置された電機子とを備え、前記第一の対向部の間及び前記第二の対向部の間に永久磁石を有する二次側部材を配置し、前記二次側部材の上方には前記第一のコアに配置される上部磁極歯と前記第二のコアに配置される上部磁極歯が交互に配置され、前記二次側部材の下方には前記第一のコアに配置される下部磁極歯と前記第二のコアに配置される下部磁極歯が交互に配置され、前記第一のコアと前記第二のコアに共通にコイルが巻かれ、前記複相の電機子の間にスペーサが配置され、該スペーサ中の前記二次側部材を挟んで前記コイルに対向する場所に位置検出装置が配置されていることを特徴とするものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図５に比較例の駆動装置を示す。比較例において、磁極位置検出装置１０１は電機子コイル４の有効導体部から極ピッチのｎ倍離れた位置に配置されている。比較例の構成では、電機子全体の長さが大きくなる。また、駆動中に衝突によって磁極位置検出装置１０１が破損する恐れがある。
【００１１】
図１は、本発明の実施例の駆動装置の全体図である。図１において、電機子３には導体からなる電機子コイル４が巻かれて、電機子３を複数個直列に配置して一次側部材を構成し、二次側部材６はベアリング等で一次側部材の電機子３のギャップ中に移動可能に支持されている。本実施例では、一次側部材が固定され二次側部材が動作する構成であるが、二次側部材が固定され一次側部材が動作する構成でもよい。隣り合う電機子３は、推力の脈動を抑えるため及び位置制御を高精度化するために、所定の間隔が保たれている。そのため、隣り合う電機子３の間にスペーサ１００が設けられている。ここで、磁極位置検出装置１０１は、スペーサ１００に設けられている。本実施例によれば、位置の変化による推力脈動の抑制等の目的で隣り合う電機子３の間の間に設けられた空間を利用し、その位置に磁極位置検出装置１０１を配置することにより、駆動装置をコンパクトな構造とすることができる。また、外部から磁極位置検出装置を保護することができる。
【００１２】
図２に本実施例に用いられる駆動装置を示す。図２（ａ）は、駆動装置の磁束の流れを示す図、図２（ｂ）は、駆動装置の全体図である。複数の永久磁石３４がＮ極，Ｓ極が交互になるように配置され駆動装置の二次側６になる。電機子３は、駆動装置の一次側部材（コイルを巻いた磁性体を有する側）に相当し、コア５１，５２と電機子コイル４から構成される。
【００１３】
コア５１，５２は磁性体で構成され、コア５１とコア５２には、上部と下部の磁極が互い違いになるように構成されている。ここで、コア５１の上部磁極歯１１ａと下部磁極歯２１ｂを第一の対向部と定義し、コア５２の下部磁極歯12ｂと上部磁極歯２２ａを第２の対向部と定義する。よって、（２ｎ−１）番目のコアは、第１の対向部、（２ｎ）番目のコアは、第２の対向部を有するように電機子３を構成する（但し、ｎ＝１，２，３…）。コア５１，５２の各対向部の上部磁極歯と下部磁極歯の間に一定のギャップを設け、ギャップに二次側６を通すと、二次側６が第１の対向部及び第２の対向部の間に配置された構造を形成する。二次側６と電機子３の相対的な位置に応じてコイル４に単相の交流電流をながすと、駆動装置各対向部の上部磁極歯と下部磁極歯の間のギャップには、磁束が上部と下部の磁極歯間を交番して上下に通り、第１の対向部と第２の対向部に流れる磁束の向きは交互に逆方向になる。第１の対向部及び第２の対向部に流れる磁束と、永久磁石３４の作る磁束の相互作用により、二次側部材６にはｘ方向に電磁力による駆動力が発生する。
【００１４】
図３に磁極位置検出装置の配置に関する実施例を示す。前述したように、隣り合う電機子の磁極歯中心間にはスペーサ１００を用いて所定の間隔（ｋ・Ｐ＋Ｐ／Ｍ）を保つ必要がある（ここに、ｋ＝０，１，２，３…，Ｐ＝磁極ピッチ，Ｍ＝相数）。スペーサ１００に磁極位置検出装置１０１を組み込むことにより、全体の体格は大きくならずにコンパクトな駆動装置が提供可能であり、外部から磁極位置検出装置を保護する機能を持つ効果もある。
【００１５】
図３に示す磁極位置検出装置１０１はホール素子，ホールＩＣ等の磁極位置検出部で構成され、３相分を一つにした磁極位置検出装置ユニットを意味する。
【００１６】
図４は各相の磁極位置検出装置配置間隔の一例を示す。図４（Ａ）は３相駆動装置における、磁極位置検出装置１０１をほぼπ／３（磁極ピッチをＰとすると、ほぼＰ／６）の間隔で配置した例であり、図４(Ｂ)は磁極位置検出装置１０１をほぼ２π／３（ほぼＰ／３）の間隔で配置した例を示す。
【００１７】
また、前記スペーサ１００に磁極位置検出装置１０１を備える方法において、電機子３からなる一次側部材の磁極中心と永久磁石からなる二次側部材６の永久磁石磁極中心のずれに応じて制御回路による電流供給の進角を補正すれば、磁極位置検出の配置制約を小さくすることができる。
【００１８】
本発明の磁極位置検出装置の配置は、上記のような駆動装置の構成に限らず、複数の電機子を有し、電機子同士に間隔が設けられている駆動装置であれば適用することできる。また、上記実施例のような駆動装置の構成は、特にコンパクト化の要請の強い半導体等の電子機器の製造装置に適用した場合に有効である。
【００１９】
【発明の効果】
本発明によれば、駆動装置及び製造装置において磁極位置検出装置をコンパクトに配置することができ、全体の体格は大きくすることなくコンパクトな駆動装置及び製造装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の全体図。
【図２】本発明の実施例に用いられる駆動装置の構造図。
【図３】本発明の磁極位置検出装置を配置した構造図（その１）。
【図４】本発明の磁極位置検出装置を配置した構造図（その２）。
【図５】比較例の駆動装置の磁極位置検出装置の配置構造図。
【符号の説明】
３…電機子、４…コイル、６…二次側部材、１１ａ…磁極１の上部磁極歯、
１２ｂ…磁極１の下部磁極歯、２１ｂ…磁極２の下部磁極歯、２２ａ…磁極２の上部磁極歯、３４…永久磁石、５１…第１の対向部を有するコア、５２…第２の対向部を有するコア、１００…相間スペーサ、１０１…磁極位置検出装置。
Claims (5)
- 上部磁極歯と下部磁極歯とが対向する第一の対向部を有し、磁性体を有する第一のコアと上部磁極歯と下部磁極歯とが対向する第二の対向部を有し、磁性体を有する第二のコアとを備え、前記第一のコアと前記第二のコアは互い違いに配置され、かつ、前記第一の対向部と前記第二の対向部の磁極の向きが対向する複数の電機子ユニットと、
前記複数の電機子ユニットが複相分並べて配置された電機子とを備え、
前記第一の対向部の間及び前記第二の対向部の間に永久磁石を有する二次側部材を配置し、
前記二次側部材の上方には前記第一のコアに配置される上部磁極歯と前記第二のコアに配置される上部磁極歯が交互に配置され、
前記二次側部材の下方には前記第一のコアに配置される下部磁極歯と前記第二のコアに配置される下部磁極歯が交互に配置され、
前記第一のコアと前記第二のコアに共通にコイルが巻かれ、
前記複相の電機子の間にスペーサが配置され、該スペーサ中の前記二次側部材を挟んで前記コイルに対向する場所に位置検出装置が配置されていることを特徴とする駆動装置。 - 請求項１において、
前記スペーサを２個以上配置し、該それぞれのスペーサに前記位置検出装置が配置されていることを特徴とする駆動装置。 - 請求項１において、
前記複相の電機子の間隔が、前記電機子の磁極ピッチをＰ、前記駆動装置の相数をＭとするとほぼｋ・Ｐ＋Ｐ／Ｍ（ｋ＝０，１，２，３…）であることを特徴とする駆動装置。 - 請求項１において、
前記位置検出装置は位置検出素子が複数の位置検出素子を有し、
前記複数の位置検出素子が配置される間隔を、二次側部材の磁極ピッチをＰとしたとき、ほぼＰ／６またはほぼＰ／３であることを特徴とする駆動装置。 - 請求項１に記載の駆動装置を駆動源としたことを特徴とする製造装置。
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| KR1020030052501A KR100548857B1 (ko) | 2002-07-31 | 2003-07-30 | 구동 장치 및 이를 이용한 ｘｙ 테이블 |
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