DE112005000180T5

DE112005000180T5 - Kernloser Linearmotor und Spaltrohr-Linearmotor

Info

Publication number: DE112005000180T5
Application number: DE112005000180T
Authority: DE
Inventors: Toru Kitakyushu Shikayama; Kenichi Kitakyushu Sadakane
Original assignee: Yaskawa Electric Corp
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
Priority date: 2004-01-20
Filing date: 2005-01-11
Publication date: 2006-12-28
Also published as: TW200533035A; KR20060096095A; US20070152513A1; JP2005210775A; US7576452B2; WO2005069467A1; TWI342097B; KR100757709B1; JP4517278B2

Abstract

Kernloser Linearmotor, der umfasst:
ein Magnetfeldsystem, das eine Vielzahl von in einer Reihe angeordneten Permanentmagneten umfasst, wobei die Polaritäten von benachbarten Permanentmagneten jeweils entgegengesetzt sind, und
Anker, die den Reihen von Permanentmagneten mit dazwischen einer Magnetlücke zugewandt sind und kernlose Ankerspulen umfassen, die aus einer Vielzahl von angeordneten Spulengruppen gebildet werden, wobei
wenn das Magnetfeldsystem oder die Anker als Ständer dienen und die jeweils andere Einheit als bewegliches Glied dient, sich das Magnetfeldsystem und die Anker relativ zueinander bewegen,
das Magnetfeldsystem derart aufgebaut ist, dass zwei Reihen von Permanentmagneten einander zugewandt sind,
die Anker derart angeordnet sind, dass zwei Reihen von Ankerspulen zwischen den zwei Reihen von Magneten in dem Magnetfeldsystem angeordnet sind,
sich wenigstens ein Ende der zwei Reihen von Ankerspulen in der Richtung senkrecht zu der Richtung einer Magnetlücke zwischen den Reihen von Magneten in zwei Teile verzweigt und ein Substrat...

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft einen kernlosen Linearmotor und einen Spaltrohr-Linearmotor, die zum Zuführen eines Tisches einer Halbleiter-Herstellungsvorrichtung oder eines Maschinenwerkzeugs verwendet werden, wobei eine Erhöhung in der Temperatur eines Hauptkörpers des Linearmotors kontrolliert wird.
Ein kernloser Linearmotor, der zum Zuführen eines Tisches einer Halbleiter-Herstellungsvorrichtung oder eines Maschinenwerkzeugs verwendet wird, ist in 5 und 6 gezeigt (siehe zum Beispiel die Patentdokumente 1 und 2).
5 ist eine perspektivische Ansicht, die den gesamten kernlosen Linearmotor aus dem Stand der Technik zeigt, und 6 ist eine Querschnittansicht von vorne entlang der Linie A-A in 5. Die folgenden Beschreibungen konzentrieren sich auf den kernlosen Linearmotor des Patentdokuments 1.
In 5 gibt das Bezugszeichen 1b einen kernlosen Linearmotor an, gibt das Bezugszeichen 100b ein bewegliches Glied an, gibt das Bezugszeichen 101b einen Anker an, geben die Bezugszeichen 102b und 103b Ankerspulen an, gibt das Bezugszeichen 104b ein Substrat an, gibt das Bezugszeichen 105 ein gegossenes Kunstharz an, gibt das Bezugszeichen 106 eine Anker-Fixierungsplatte an, gibt das Bezugszeichen 107 ein Kabel an, gibt das Bezugszeichen 200b einen Ständer an, gibt das Bezugszeichen 201b einen Permanentmagneten an und gibt das Bezugszeichen 202 eine Magnetfeldjoch an.
Der Ständer 200b umfasst das im wesentlichen U-förmige Magnetfeldjoch 202 und die Vielzahl von Permanentmagneten 201b, die mit jeweils entgegen gesetzten Polaritäten in einer Linie mit vorbestimmten Abständen in dem Magnetfeldjoch 202 angeordnet sind. Der Ständer 200b umfasst das Magnetfeld, in dem zwei Reihen von Permanentmagneten einander gegenüberliegen. Weiterhin sind die Permanentmagneten 201b derart angeordnet, dass die Polaritäten der einander zugewandten linken und rechten Permanentmagneten 201b jeweils entgegengesetzt sind.
Das bewegliche Glied 100b umfasst den Anker 101b, die Anker-Fixierungsplatte 106 zum Fixieren des Ankers 101b und das Kabel 107. Der Anker 101b ist parallel innerhalb der zwei Magnetreihen des Permanentmagneten 201b mit dazwischen einer Magnetlücke angeordnet. Weiterhin umfasst der Anker 101b das im Zentrum angeordnete Substrat 104b, wobei die Ankerspulen 102b und 103b auf der linken und rechten Seite mit dazwischen dem Substrat 104 angeordnet sind und wobei das Substrat 104b und die Ankerspulen 102b und 103b einstückig durch das gegossene Kunstharz 105 gebildet werden. Der Anker 101b ist auch durch das gegossene Kunstharz 105 an der Anker-Fixierungsplatte 106 fixiert. Die Ankerspulen 102b und 103b umfassen eine Vielzahl von zentral gewickelten Spulengruppen. Das Substrat 104 wird durch das Auftragen eines Kupferfolienmusters auf eine mit Glasfasern gefüllte Epoxidharzplatte (GFRP) gebildet und verwendet, um die Vielzahl von Spulengruppen der Ankerspulen 102b und 103b miteinander zu verbinden. Weiterhin wird das bewegliche Glied 100b durch eine lineare Führung (nicht gezeigt) oder ähnliches gehalten.
Wenn ein vorbestimmter Strom über das Kabel 107 in dem oben genannten Linearmotor in die Ankerspulen 102b und 103b fließt, wirkt ein Schub auf das bewegliche Glied 100b, weil der Strom und das durch die Permanentmagneten 201b erzeugte Magnetfeld zusammenwirken, sodass sich das bewegliche Glied 100b in einer durch den Pfeil angegebenen Richtung bewegt.

[Patentdokument 1] JP-A-2001-197718
[Patentdokument 2] JP-A-2002-27730

Beschreibung der Erfindung

Problemstellung der Erfindung

Weil im Stand der Technik die gesamte Fläche des Substrats 104b zwischen der linken und der rechten Ankerspule 102b und 103b angeordnet ist, treten die folgende Probleme auf.

(1) weil das gesamte GFRP-Substrat in die Magnetlücke zwischen den zwei Reihen von linken und rechten Ankerspulen eingeführt ist, ist die Magnetlücke größer, wodurch der Schub aufgrund der Reduktion der Magnetflussdichte in der Lücke reduziert wird. Um also einen vorbestimmten Schub zu erhalten, muss der durch die Ankerspulen fließende elektrische Strom erhöht werden, wodurch sich der Energieverlust erhöht und die Oberflächentemperatur der Linearmotorankers erhöht wird.
(2) Weil die Wärmeleitfähigkeit des GFRP-Substrats schlecht ist, ist der Wärmewiderstand des Ankers höher, sodass sich die Temperatur der Ankerspulen aufgrund des Energieverlusts erhöht. Daraus resultiert, dass sich auch die Oberflächentemperatur des Linermotorankers beträchtlich erhöht.

Die oben genannten Probleme treten auch bei dem Spaltrohr-Linearmotor des Patentdokuments 2 auf, der Anker mit der gleichen Konfiguration aufweist.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen kernlosen Linearmotor anzugeben, der eine Erhöhung in der Oberflächentemperatur des Linearmotorankers beträchtlich reduzieren kann.

Problemlösung

Die Erfindung weist die folgenden Konfigurationen auf, um die oben genannten Probleme zu lösen.

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ist ein kernloser Linearmotor vorgesehen, der umfasst: ein Magnetfeldsystem, das eine Vielzahl von in einer Reihe angeordneten Permanentmagneten umfasst, wobei die Polaritäten von benachbarten Permanentmagneten jeweils entgegengesetzt sind; und Anker, die den Reihen der Permanentmagneten mit dazwischen einer Magnetlücke zugewandt sind und kernlose Ankerspulen umfassen, die durch eine Vielzahl von angeordneten Spulengruppen gebildet werden, wobei wenn das Magnetfeldsystem oder die Anker als Ständer dienen und die jeweils andere Einheit als bewegliches Glied dient, sich das Magnetfeldsystem und die Anker relativ zueinander bewegen, wobei das Magnetfeldsystem derart aufgebaut ist, dass zwei Reihen von Permanentmagneten einander zugewandt sind, und die Anker derart angeordnet sind, dass zwei Reihen von Ankerspulen zwischen den zwei Reihen von Magneten in dem Magnetfeldsystem angeordnet sind, wobei sich wenigstens ein Ende der zwei Reihen von Ankerspulen in der Richtung senkrecht zu der Richtung der Magnetlücke zwischen den zwei Reihen von Magneten in zwei Teile verzweigt und ein Substrat für die Verbindung der Spulen in den Zwischenraum zwischen den sich verzeigenden Teilen eingeführt ist, wobei die Ankerspulen und das Substrat durch ein gegossenes Kunstharz fixiert werden und der Permanentmagnet das Profil des Ankers übernimmt.

Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung ist der kernlose Linearmotor nach dem ersten Aspekt angegeben, wobei das Substrat ein Aluminiumsubstrat ist, das durch das Auftragen eines isolierenden Films und eines Kupferfolienmusters auf einer Aluminiumplatte gebildet wird.

Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung ist ein Spaltrohr-Linearmotor angegeben, der umfasst: ein Magnetfeldsystem, das eine Vielzahl von in einer Reihe angeordneten Permanentmagneten umfasst, wobei die Polaritäten von benachbarten Permanentmagneten jeweils entgegengesetzt sind; Anker, die den Reihen der Permanentmagneten mit dazwischen einer Magnetlücke zugewandt sind und kernlose Ankerspulen umfassen, die durch eine Vielzahl von angeordneten Spulengruppen gebildet werden; ein Spaltrohr, das die Ankerspulen dichtet; und einen Kühlkreis, in dem ein Kühlmittel zwischen den Ankerspulen und dem Spaltrohr fließt, wobei das Magnetfeldsystem derart aufgebaut ist, dass zwei Reihen von Permanentmagneten einander zugewandt sind, und die Anker derart angeordnet sind, dass zwei Reihen von Ankerspulen zwischen den zwei Reihen von Magneten in dem Magnetfeldsystem angeordnet sind, wobei sich wenigstens ein Ende der zwei Reihen von Ankerspulen in der Richtung senkrecht zu der Richtung der Magnetlücke zwischen den zwei Reihen von Magneten in zwei Teile verzweigt und ein Substrat für die Verbindung der Spulen in den Zwischenraum zwischen den sich verzeigenden Teilen eingeführt ist, wobei die Ankerspulen und das Substrat durch ein gegossenes Kunstharz fixiert werden und der Permanentmagnet das Profil des Ankers übernimmt.

Gemäß einem vierten Aspekt der Erfindung ist der Spaltrohr-Linearmotor nach dem dritten Aspekt angegeben, wobei das Substrat ein Aluminiumsubstrat ist, das durch das Auftragen eines isolierenden Films und eines Kupferfolienmusters auf einer Aluminiumplatte gebildet wird.

Vorteile der Erfindung

Gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung verzweigt sich ein Ende der zwei Reihen von Ankerspulen in der Richtung senkrecht zu der Richtung der Magnetlücke zwischen den zwei Reihen von Permanentmagneten in zwei Teile und ist das Substrat für die Verbindung der Spulen in den Zwischenraum zwischen den sich verzweigenden Teilen eingeführt, wobei der Permanentmagnet das Profil des Ankers übernimmt. Weil also der eingesetzte Teil des Substrats in dem größten Teil des Zwischenraums zwischen den Reihen von Ankerspulen entfernt ist, wird die Magnetflussdichte in der Lücke erhöht und wird das Verhältnis des Schubs zu dem elektrischen Strom größer. Weil dementsprechend der Energieverlust reduziert werden kann, kann eine Erhöhung in der Temperatur auf der Oberfläche des Linearmotors reduziert werden.

Gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung ist das Substrat ein Aluminiumsubstrat mit einer hervorragenden Wärmeleitfähigkeit. Deshalb kann die Wärme aufgrund des Energieverlusts der Ankerspulenreihen effektiv durch das Aluminiumsubstrat in die Anker-Fixierungsplatte abgeleitet werden, um eine Erhöhung in der Temperatur weiter als bei der Konfiguration gemäß dem ersten Aspekt zu reduzieren.

Gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung verzweigt sich ein Ende der zwei Reihen von Ankerspulen in der Richtung senkrecht zu der Richtung der Magnetlücke zwischen den zwei Reihen von Permanentmagneten in zwei Teile, wobei das Substrat für die Verbindung der Spulen in den Zwischenraum zwischen den sich verzweigenden Teilen eingeführt ist und der Permanentmagnet das Profil des Ankers übernimmt. Weil also der eingeführte Teil des Substrats in dem größten Teil des Zwischenraums zwischen den zwei Reihen von Ankerspulen entfernt wird, wird die Lücken-Magnetflussdichte erhöht, wodurch eine Erhöhung in der Temperatur der Oberfläche des Linearmotorankers reduziert wird. Weil weiterhin der Kühlkreis in dem Anker vorgesehen ist, kann eine Erhöhung in der Temperatur gegenüber der Konfiguration des Linearmotors gemäß dem ersten Aspekt reduziert werden.

Gemäß dem vierten Aspekt der Erfindung ist das Substrat ein Aluminiumsubstrat mit einer hervorragenden Wärmeleitfähigkeit. Deshalb kann die Wärme aufgrund des Energieverlusts der Ankerspulenreihen effektiv durch das Aluminiumsubstrat in die Anker-Fixierungsplatte abgeleitet werden, wodurch eine Erhöhung in der Temperatur gegenüber der Konfiguration gemäß dem dritten Aspekt reduziert werden kann.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine perspektivische Ansicht, die einen kernlosen Linearmotor gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
2 ist eine Querschnittansicht des kernlosen Linearmotors entlang der Linie A-A von 1.
3 ist eine perspektivische Ansicht eines Spaltrohr-Linearmotors gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
4 ist eine Querschnittansicht des Spaltrohr-Linearmotors entlang der Linie A-A von 3.
5 ist eine perspektivische Ansicht eines kernlosen Linearmotors gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung.
6 ist eine Querschnittansicht des kernlosen Linearmotors entlang der Linie A-A von 5.

1a, 1b: kernloser Linearmotor
2: Spaltrohr-Linearmotor
100a, 100b: Ständer
101a, 101b: Anker
102a, 102b: Ankerspule
103a, 103b: Ankerspule
104a, 104b: Substrat
105: gegossenes Kunstharz
106: Anker-Fixierungsplatte
107: Kabel
200a, 200b: bewegliches Glied
201a, 201b: Permanentmagnet
202: Magnetfeldjoch
300: bewegliches Glied
301: Permanentmagnet
302: Magnetfeldjoch
303: Magnetfeldjoch-Halteglied
400: Ständer
401: Anker
402: Spaltrohr
403: Fixierungsschraube
404: Druckplatte
405: Anschlussblock
406: Kühlmittel-Zuführöffnung
407: Kühlmittel-Ausgabeöffnung
408, 409: Ankerspule
410: Substrat
411: gegossenes Kunstharz
412: Kühlkreis
413: O-Ring
414: Gehäuse

Bevorzugte Ausführungsform der Erfindung
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Erste Ausführungsform
1 ist eine perspektivische Ansicht eines kernlosen Linearmotors gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung, und 2 ist eine Querschnittansicht des kernlosen Linearmotors entlang der Linie A-A von 1. Nachfolgend werden dieselben Bezugszeichen verwendet, um gleiche Komponenten wie im Stand der Technik anzugeben, wobei diese Komponenten nur in Bezug auf gegebene Unterschiede näher beschrieben werden.
In den Zeichnungen gibt das Bezugszeichen 1a einen kernlosen Linearmotor an, gibt das Bezugszeichen 100a ein bewegliches Glied an, gibt das Bezugszeichen 101a einen Anker an, geben die Bezugszeichen 102a und 103a Ankerspulen an, gibt das Bezugszeichen 104a ein Substrat an, gibt das Bezugszeichen 200a einen Ständer an und gibt das Bezugszeichen 201a einen Permanentmagneten an. Die Zeichnungen zeigen die relative Bewegung des Ankers 101 und des Magnetfeldsystems in dem kernlosen Linearmtor 1a, wobei der Anker 101 das bewegliche Glied 100a ist und das Magnetfeldsystem der Ständer 200a ist.
Die Erfindung weist die folgenden Merkmale auf.
In dem Magnetfeldsystem des kernlosen Linearmotors 1a sind zwei Reihen von Permanentmagneten 201a auf den gegenüberliegenden Seiten in einem Magnetfeldjoch 202 angeordnet und ist der Anker 101a zwischen den zwei Reihen von Permanentmagneten in dem Magnetfeldsystem angeordnet, sodass die Ankerspulen 102a und 103a mit einer Vielzahl von zentral gewickelten Spulengruppen in zwei Reihen angeordnet sind. Ein Ende der zwei Reihen von Ankerspulen 102a und 103a in der Richtung senkrecht zu der Richtung einer Magnetlücke zwischen zwei Reihen von Permanentmagneten verzweigt sich in zwei Teile, während das andere Ende Rücken an Rücken angeordnet ist. Weiterhin ist das Substrat 104a für die Verbindung der Spulen in den Zwischenraum zwischen den sich verzweigenden Teilen 102a und 103a eingeführt. Die Ankerspulen 102a und 103a und das Substrat 104a sind einstückig ausgebildet und durch das gegossene Kunstharz 105 fixiert. Der Permanentmagnet 201a übernimmt das Profil des Ankers 101a. Weiterhin ist die Dicke des Permanentmagneten 201a an der Öffnung des Magnetfeldjochs 202 kleiner als am unteren Ende.
Das durch das Auftragen eines Kupferfolienmusters auf einer GFRP-Platte gebildete Substrat 104a ist kleiner als das Substrat 104b im Stand der Technik.
Ähnlich wie bei dem kernlosen Linearmotor 1a mit der oben beschriebenen Konfiguration wirkt, wenn ein vorbestimmter Strom durch ein Kabel 107 in die Ankerspulen 102a und 103a fließt, ein Schub auf das bewegliche Glied 100a aufgrund der Interaktion zwischen dem Strom und dem durch den Permanentmagneten 201a erzeugten Magnetfeld, wobei sich das bewegliche Glied 100a in der durch den Pfeil gezeigten Bewegungsrichtung ähnlich wie im Stand der Technik bewegt.
Bei der oben beschriebenen Konfiguration kann der größte Teil des GFRP-Substrats in der großen Magnetlückenlänge zwischen zwei Reihen von Ankerspulen entfernt werden. Gemäß dem ersten Aspekt verzweigt sich wenigstens ein Ende der zwei Reihen von Ankerspulen in der Richtung senkrecht zu der Richtung der Magnetlücke zwischen zwei Magnetreihen in zwei Teile, wobei das Substrat für die Verbindung der Spulen in den Zwischenraum zwischen den sich verzweigenden Teilen eingeführt ist und der Permanentmagnet das Profil des Ankers übernimmt. Wenn also der eingeführte Teil des Substrats im größten Teil der Magnetlücke zwischen zwei Reihen von Ankerspulen entfernt ist, ist die Magnetflussdichte in der Lücke höher und ist das Verhältnis des Schubs zu dem elektrischen Strom größer. Weil dementsprechend der Joule-Verlust reduziert werden kann, kann eine Erhöhung in der Oberflächentemperatur des Linearmotors reduziert werden.
Zweite Ausführungsform
3 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Spaltrohr-Linearmotor gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt, und 4 ist eine Querschnittansicht des Spaltrohr-Linearmotors entlang der Linie A-A von 3.
In den Figuren gibt das Bezugszeichen 2 den Spaltrohr-Linearmotor an, gibt das Bezugszeichen 300 ein bewegliches Glied an, gibt das Bezugszeichen 301 einen Permanentmagneten an, gibt das Bezugszeichen 302 ein Magnetfeldjoch an, gibt das Bezugszeichen 303 ein Magnetfeldjoch-Halteglied an, gibt das Bezugszeichen 400 einen Ständer an, gibt das Bezugszeichen 401 einen Anker an, gibt das Bezugszeichen 402 ein Spaltrohr an, gibt das Bezugszeichen 403 eine Fixierungsschraube an, gibt das Bezugszeichen 404 eine Druckplatte an, gibt das Bezugszeichen 405 einen Anschlussblock an, gibt das Bezugszeichen 406 eine Kühlmittel-Zuführöffnung an, gibt das Bezugszeichen 407 eine Kühlmittel-Ausgabeöffnung an, geben die Bezugszeichen 408 und 409 Ankerspulen an, gibt das Bezugszeichen 410 ein Substrat an, gibt das Bezugszeichen 411 ein gegossenes Kunstharz an, gibt das Bezugszeichen 412 einen Kühlkreis an, gibt das Bezugszeichen 413 einen O-Ring an und gibt das Bezugszeichen 414 ein Gehäuse an. Die Figuren zeigen die relative Bewegung eines Magnetfeldsystems und der Anker in dem Spaltrohr-Linearmotors 2, wobei das Magnetfeldsystem als bewegliches Glied 300 dient und der Anker 401 als Ständer 400 dient.
Die Erfindung weist die folgenden Merkmale auf.
In dem Magnetfeld des Spaltrohr-Linearmotors 2 sind zwei Reihen von Magneten mit einer Vielzahl von Permanentmagneten 301 einander zugewandt angeordnet. Die Vielzahl von Permanentmagneten 301 sind mit entgegen gesetzten Polaritäten alterierend auf den Innenflächen der Magnetfeldjoche 302 auf der oberen und unteren Seite angeordnet. Weiterhin sind die Magnetfeldjoch-Haltegliede 303 an vier Ecken zwischen zwei einander zugewandten Magnetfeldjochen 302 angeordnet. Anker 401 sind parallel in der Magnetlücke zwischen zwei Reihen von Permanentmagneten 301 einander zugewandt angeordnet. Kernlose Ankerspulen 408 und 409 mit einer Vielzahl von zentral gewickelten Spulengruppen sind in zwei Reihen angeordnet. Zwei Reihen von Ankerspulen 408 und 409 sind zwischen den zwei Reihen von Magneten angeordnet, wobei ihre zentralen Teile in der Richtung senkrecht zu der Richtung der Magnetlücke Rücken an Rücken angeordnet sind und sich die beiden Enden jeweils in zwei Teile verzweigen. Ein Substrat 410 für die Verbindung der Spulen ist in den Zwischenraum zwischen den sich verzweigenden Spulenreihen 408 und 409 eingeführt, wobei die Ankerspulen 408 und 409 und das Substrat 410 einstückig durch ein gegossenes Kunstharz 411 ausgebildet und fixiert sind. Weiterhin übernimmt der Permanentmagnet 301 das Profil des Ankers 401. Die Dicke des Permanentmagneten 301 ist auf der Seite nahe dem Magnetfeldjoch-Halteglieds 303 kleiner als in dem zentralen Teil.
Der Ständer 400 bzw. der Anker 401 umfasst ein hohles rechteckiges (rahmenförmiges) Metallgehäuse 414, ein plattenförmiges Spaltrohr 402, das die Ankerspulen 408 und 409 dichtet und eine Außenform aufweist, die den Hohlraum des Gehäuses 414 bedeckt, wobei ein Kühlkreis vorgesehen ist, in dem ein Kühlmittel zwischen der Ankerspule und dem Spaltrohr fließt. Der Ständer 400 umfasst Fixierungsschrauben 403 zum Fixieren des Spaltrohrs 402 an dem Gehäuse 414, eine Druckplatte 404, die ein Durchgangsloch für die Fixierungsschraube 403 aufweist und mit einer gleichmäßigen Last gegen das Spaltrohr drückt, wobei der Anker 401 in dem Hohlraum des Gehäuses 414 angeordnet ist, einen O-Ring 413, der wesentlich größer als die Ränder des Gehäuses 414 und des Spaltrohrs 402 ist, einen Anschlussblock 405, der an dem Gehäuse 414 angebracht ist, und eine Kühlmittel-Zuführöffnung 406 und eine Kühlmittel-Ausgabeöffnung 407, die jeweils vorne und hinten an dem Gehäuse 414 vorgesehen sind. Das Spaltrohr 402 ist aus Kunstharz ausgebildet. Zum Beispiel kann ein wärmehärtendes Epoxidharz oder ein thermoplastisches Kunstharz wie Polyphenylsulfid (PPS) verwendet werden. Die Form des Hohlraums des Gehäuses 414 ist derart beschaffen, dass es den Außenumfang des Ankers 401 umgibt.
Das Substrat 410 ist ein GFRP-Substrat, auf dem ein Kupferfolienmuster aufgetragen ist und das verwendet wird, um die Vielzahl von Ankerspulen 408 und 409 miteinander zu verbinden. Die Ankerspulen 408 und 409 werden über die Anschlussblöcke 405 mit Energie versorgt, die elektrisch mit dem Substrat 410 und einen Anschlussdraht (nicht gezeigt) verbunden sind und außerdem an dem Gehäuse 414 befestigt sind. Weiterhin wird ein Kühlmittel von der Kühlmittel-Zuführöffnung 406 zugeführt und über die Kühlmittel-Zuführöffnung 407 ausgegeben. Wenn das Kühlmittel in dem Kühlkreis 412 zwischen dem Anker 401 und dem Spaltrohr 402 fließt, kühlt das Kühlmittel den Wärme emittierenden Anker 401.
In dem Spaltrohr-Linearmotor 2 mit der oben beschriebenen Konfiguration fließt ein vorbestimmter Strom in Übereinstimmung mit einer elektrisch relativen Position des beweglichen Glieds 300 und des Ständers 400 in den Ankerspulen 408 und 409, sodass ein Schub auf das bewegliche Glied 300 aufgrund der Interaktion zwischen dem Strom und dem durch den Permanentmagneten 301 erzeugten Magnetfeld wirkt. In dieser Konfiguration werden die aufgrund des Energieverlusts Wärme emittierenden Ankerspulen 408 und 409 durch das in dem Kühlkreis 412 fließende Kühlmittel gekühlt. Deshalb kann ein Anstieg der Oberflächentemperatur des Spaltrohrs 402 verhindert werden.
Während im Stand der Technik der größte Teil des GFRP-Substrats in der großen Magnetlücke zwischen zwei Reihen von Ankerspulen angeordnet ist, gestattet die zuvor beschriebene Konfiguration, dass der größte Teil des GFRP-Substrats ähnlich wie in der ersten Ausführungsform entfernt wird. Dadurch kann die Magnetlücke reduziert werden. Da die Magnetlücke reduziert wird und die Magnetflussdichte in der Lücke erhöht wird, kann das Verhältnis des Schubs zu dem elektrischen Strom vermindert werden. Weil entsprechend der Energieverlust reduziert wird, kann eine Erhöhung in der Oberflächentemperatur des Spaltrohrs reduziert werden.
Dritte Ausführungsform
Die Substrate 104a und 410 der ersten und zweiten Ausführungsform werden durch das GFRP-Substrat gebildet, während das Substrat in einer dritten Ausführungsform durch ein Aluminiumsubstrat gebildet wird, das durch Auftragen eines isolierenden Films und eines Kupferfolienmusters auf einer Aluminiumplatte ausgebildet wird.
Bei der oben beschriebenen Konfiguration kann die in den Ankerspulen aufgrund des Energieverlusts erzeugte Wärme in die Anker-Fixierungsplatte 106 in dem kernlosen Linearmotor der ersten Ausführungsform abgeleitet werden. Weiterhin kann die Wärme effektiv durch das Aluminiumsubstrat, das eine hervorragende Wärmeleitfähigkeit aufweist, zu dem Gehäuse 414 in dem Spaltrohr-Linearmotor der zweiten Ausführungsform abgeleitet werden. Dementsprechend kann eine Erhöhung der Temperatur weiter reduziert werden.
Industrielle Anwendbarkeit
Bei dem kernlosen Linearmotor und dem Spaltrohr-Motor der vorliegenden Erfindung wird der Schub aufgrund einer Verbesserung der Magnetflussdichte in der Lücke erhöht und wird der Wärmewiderstand durch das Aluminiumsubstrat reduziert. Die Erfindung kann also auf einen Positionierungsmechanismus in einer Halbleiter-Herstellungsvorrichtung angewendet werden, wobei eine thermische Erweiterung aufgrund einer Erhöhung in der Temperatur während eines beschleunigten oder verlangsamten Antriebs mit extrem hoher Präzision vermieden werden kann.
Zusammenfassung
Es werden ein kernloser Linearmotor, in dem ein Temperaturanstieg an der Oberfläche des Linearmotorankers beträchtlich reduziert wird, und ein Spaltrohr-Linearmotor angegeben. In dem Magnetfeldsystem des kernlosen Linearmotors (1a) sind zwei Reihen von Permanentmagneten (201a) auf einem Feldjoch (202) einander zugewandt angeordnet, wobei ein Anker (101a) zwei Reihen von Ankerspulen (102a, 103a) umfasst, die konzentrisch gewickelt und zwischen den zwei Reihen des Magnetfeldsystems angeordnet sind, wobei sich die Ankerspulen (102a, 103a) von zwei Reihen an ihren Enden in der Richtung senkrecht zu der Richtung der Magnetlücke der Magnetreihen aufgabeln und an den anderen Teilen Rücken an Rücken miteinander verbunden sind, wobei ein Substrat (104a) für die Verbindung der Spulen in den Zwischenrau zwischen den aufgegabelten Spulenreihen (102a, 103a) eingeführt ist, und wobei die Ankerspulen (102a, 103a) und das Substrat (104a) einstückig durch ein gegossenes Kunstharz (105) ausgebildet sind.

Claims

Kernloser Linearmotor, der umfasst: ein Magnetfeldsystem, das eine Vielzahl von in einer Reihe angeordneten Permanentmagneten umfasst, wobei die Polaritäten von benachbarten Permanentmagneten jeweils entgegengesetzt sind, und Anker, die den Reihen von Permanentmagneten mit dazwischen einer Magnetlücke zugewandt sind und kernlose Ankerspulen umfassen, die aus einer Vielzahl von angeordneten Spulengruppen gebildet werden, wobei wenn das Magnetfeldsystem oder die Anker als Ständer dienen und die jeweils andere Einheit als bewegliches Glied dient, sich das Magnetfeldsystem und die Anker relativ zueinander bewegen, das Magnetfeldsystem derart aufgebaut ist, dass zwei Reihen von Permanentmagneten einander zugewandt sind, die Anker derart angeordnet sind, dass zwei Reihen von Ankerspulen zwischen den zwei Reihen von Magneten in dem Magnetfeldsystem angeordnet sind, sich wenigstens ein Ende der zwei Reihen von Ankerspulen in der Richtung senkrecht zu der Richtung einer Magnetlücke zwischen den Reihen von Magneten in zwei Teile verzweigt und ein Substrat für die Verbindung der Spulen in den Zwischenraum zwischen den sich verzweigenden Teilen eingeführt ist, die Ankerspulen und das Substrat durch ein gegossenes Kunstharz fixiert werden, und der Permanentmagnet das Profil des Ankers übernimmt.
Kernloser Linearmotor nach Anspruch 1, wobei das Substrat ein Aluminiumsubstrat ist, das durch das Auftragen eines isolierenden Films und eines Kupferfolienmusters auf einer Aluminiumplatte gebildet wird.
Spaltrohr-Linearmotor, der umfasst: ein Magnetfeldsystem, das eine Vielzahl von in einer Reihe angeordneten Permanentmagneten umfasst, wobei die Polaritäten von benachbarten Permanentmagneten jeweils entgegengesetzt sind, Anker, die den Reihen von Permanentmagneten mit dazwischen einer Magnetlücke zugewandt sind und kernlose Ankerspulen umfassen, die aus einer Vielzahl von angeordneten Spulengruppen gebildet werden, ein Spaltrohr, das die Ankerspulen dichtet, und einen Kühlkreis, in dem ein Kühlmittel zwischen den Ankerspulen und dem Spaltrohr fließt, wobei das Magnetfeldsystem derart aufgebaut ist, dass zwei Reihen von Permanentmagneten einander zugewandt sind, die Anker derart angeordnet sind, dass zwei Reihen von Ankerspulen zwischen den zwei Reihen von Magneten in dem Magnetfeldsystem angeordnet sind, sich wenigstens ein Ende der zwei Reihen von Ankerspulen in der Richtung senkrecht zu der Richtung einer Magnetlücke zwischen den Reihen von Magneten in zwei Teile verzweigt und ein Substrat für die Verbindung der Spulen in den Zwischenraum zwischen den sich verzweigenden Teilen eingeführt ist, die Ankerspulen und das Substrat durch ein gegossenes Kunstharz fixiert werden, und der Permanentmagnet das Profil des Ankers übernimmt.
Spaltrohr-Linermotor nach Anspruch 3, wobei das Substrat ein Aluminiumsubstrat ist, das durch das Auftragen eines isolierenden Films und eines Kupferfolienmusters auf einer Aluminiumplatte gebildet wird.