KR101496654B1

KR101496654B1 - 리프트 능력 및 감소된 코깅 특성들을 가지는 전동기 고정자

Info

Publication number: KR101496654B1
Application number: KR1020107001792A
Authority: KR
Inventors: 자이로 테라 모우라; 제이 크리쉬나사미; 마틴 호섹
Original assignee: 브룩스 오토메이션 인코퍼레이티드
Priority date: 2007-06-27
Filing date: 2008-06-27
Publication date: 2015-02-27
Also published as: US20090033173A1; US8659205B2; CN101855811A; KR20100046154A; WO2009003195A1; CN101855811B; JP5421255B2; JP2010532155A

Abstract

전동기는 고정자 및 상기 고정자에 대하여 적어도 제1 방향으로 움직일 수 있도록 설치된 회전자를 포함하며, 상기 회전자는 전동기 힘이 전동기 힘이 제1 방향으로 생성되도록 상기 고정자에 사용 가능하게 연결되며, 상기 고정자는 상기 회전자 상에 적어도 상기 제1 방향 및 상기 제1 방향과 각을 이루는 제2 방향으로 안티-코깅 힘(anti-cogging force)들을 생성하도록 구성된 요소를 포함한다.

Description

리프트 능력 및 감소된 코깅 특성들을 가지는 전동기 고정자{Motor stator with lift capability and reduced cogging characteristics}

본 발명은 전동기 고정자에 관한 것이며, 특히 감소된 코깅 특성들을 가지는 감소된 복합 전동기 고정자에 관한 것이다.

철심 전동기들은 다양한 어플리케이션들에서 널리 사용된다. 강자성 코어는 영구 자석들을 가지는 회전자 및 고정자 사이의 에어 갭을 가로지르는 자속 밀도의 실질적인 증가를 제공한다. 그 결과, 전동기 상수는 철이 없는 설계 등가물에 비교할 때 실질적으로 더 높다. 반면에, 통상적인 고정자들은 슬롯들을 수반하여 고안되며 그리고 회전자 상의 영구 자석들 및 고정자 상의 슬롯 이(tooth)들 사이의 인력들은 높은 코깅 토크들 또는 코깅 힘들을 생성하는데, 이것은 회전식 또는 직선식 전동기들의 정확한 움직임의 제어를 위해 매우 바람직하지 않은 장애들이다.

예시적인 어플리케이션에서, 기판 처리 장치는 일반적으로 기판 상에 다중의 동작들을 수행할 수 있다. 미국 특허 번호 4,951,601 는 다중 처리 챔버들을 수반한 기판 처리 장치 및 기판 이송 장치를 개시한다. 기판 이송 장치는 스퍼터링, 식각, 코팅, 소킹(soaking) 등과 같은 다양한 처리들이 수행되는 처리 챔버들 사이에서 기판들을 움직인다. 반도체 소자 제조 회사들 물질 생산 회사들에 의해 사용되는 제조 프로세스들은 종종 기판 처리 장치 내에 기판들을 정확하게 위치시키는 것이 필요하다. 이송 장치는 많은 전동기들을 포함하여, 매우 많은 능동형 구성성분들을 포함할 수 있다. 코깅은 이송 어플리케이션들에서 정확도에 영향을 미칠 수 있다. 전동기들을 사용하는 다른 성능들도 또한 코깅에 의해 불리하게 영향을 받을 수 있다.

어떠한 어플리케이션들에서, 물질들은 미세 오염원들이 심각한 문제를 나타낼 수 있는 제어된, 청정한 대기에서 처리되어야 한다. 이러한 어플리케이션들에서, 청정도는 수율에 직접적으로 관련될 수 있으며, 이것은 또한 비용에 영향을 미칠 수 있다. 다른 어플리케이션들은 높은 부식석 가스들 및 높은 온도들의 열악한 대기들을 사용하여 처리 단계들을 포함할 수 있다. 베어링들과 접촉하는 전동기들은 마모될 수 있으며 입자 오염을 생성할 수 있으며 그리고 열악한 환경에 기인하여 결국 오류가 날 수 있다. 오류 이전에 베어링들은 수용할 수 없는 양의 진동 및 동작을 또한 나타낼 수 있다. 자기-베어링 전동기(self-bearing motor)들은 이러한 어플리케이션들을 위해 실행 가능한 대안을 제공할 수 있다. 토크 및 중앙의 힘들의 생성을 최소화하기 위해, 자기-베어링 전동기들은 일반적으로 고정자 주변의 섹터에 분할된 감겨진 권선을 수반한 이를 가진 고정자들을 포함할 수 있다.

자기 베어링 전동기는 접선 방향, 방사상 방향 및 축 방향을 따라 코깅 힘 장애들을 겪을 수 있다. 이러한 방향들을 따라 코깅 장애들을 최소화하기 위해 배열되는 요소들 및 기술들을 제공하는 것이 유리하다.

고정자 및 상기 고정자에 대하여 적어도 제1 방향으로 움직일 수 있도록 설치된 회전자를 포함하며, 상기 회전자는 전동기 힘이 전동기 힘이 제1 방향으로 생성되도록 상기 고정자에 사용 가능하게 연결되며, 상기 고정자는 상기 회전자 상에 적어도 상기 제1 방향 및 상기 제1 방향과 각을 이루는 제2 방향으로 안티-코깅 힘(anti-cogging force)들을 생성하도록 구성된 요소를 포함하는 전동기를 제공한다.

본 발명에 의한 전동기에 의하면 코깅 장애들을 최소화할 수 있다.

앞에서의 측면들 및 본원의 다른 특징들은 첨부된 도면들을 참조하여 다음의 상세한 설명에서 설명되며, 상기 도면들은 다음과 같다:
도 1a는 개시된 실시예들을 실현하기 위하여 적합한 예시적인 전동기의 개요적인 그림을 도시하며;
도 1b는 예시적인 실시예에서 고정자 및 회전자 구성의 개요적인 단면도를 도시하며;
도 1c는 코깅에 기여할 수 있는 방사상의 합력들의 개요적인 도면을 도시하며;
도 1d는 코깅에 기여할 수 있는 틸팅 힘들의 개요적인 도면을 도시하며;
도 2는 개시된 실시예들을 실행하기에 적합한 다른 예시적인 전동기의 도면을 도시하며;
도 3 및 4는 개시된 실시예들에 따른 예시적인 안티-코깅 요소들의 도면들을 도시하며;
도 5는 개시된 실시예들로부터 유래하는 예시적인 접선 방향의 코깅 힘들의 도면들을 도시하며;
도 6a 내지 6c는 개시된 실시예들에 의해 실행되는 예시적인 축 방향의 코깅 힘들의 도면들을 도시하며;
도 7a 내지 7e는 개시된 실시예들의 예시적인 천이 영역들을 도시하며;
도 8은 방사상의 코깅 힘들의 감소를 제공하는 예시적인 실시예를 도시하며;
도 9a 및 9b는 개시된 실시예들에 의해 제공되는 예시적인 방사상의 코깅 힘들을 도시하며;
도 10 및 11은 개시된 실시예들에 따라 감소된 코깅을 위해 다른 예시적인 요소들의 도면들을 도시하며;
도 12 내지 14는 도 10 및 11의 예시적인 요소들의 다른 구성들을 도시하며;
도 15는 적어도 두 개의 코어들을 가지는 전동기를 도시하며; 그리고
도 16은 개시된 실시예들이 실행될 수 있는 기판 장치의 개요적인 상면도이다.

본원은 "리프트 성능 및 감소된 코깅 특성들을 가지는 전동기 고정자(MOTOR STATOR WITH LIFT CAPABILITY AND REDUCED COGGING CHARACTERISTICS)" 의 명칭을 가지고, 2007년 6월 27일에 출원되고, 변호사 관리 번호는 390P012912-US (-#1)인 미국 임시 특허 출원 60/946,693 에 대한 우선권을 주장하며, 상기 출원은 전체로 여기에서 인용되어 통합된다.

본원은 "전자기 추진의 정류 및 유도 시스템(COMMUTATION OF AN ELECTROMAGNETIC PROPULSION AND GUIDANCE SYSTEM)" 의 명칭을 가지고 2007년 6월 27일에 출원되고, 변호사 관리 번호는 390-012197-US (PAR)인 미국 특허 출원 11/769,688 에 관련되며, "복잡성이 감소된 자기-베어링 무브러쉬 직류 전동기(REDUCED-COMPLEXITY SELF-BEARING BRUSHLESS DC MOTOR)" 의 명칭을 가지고 2007년 6월 27일에 출원되고, 변호사 관리 번호는 390-012750-US (PAR)인 미국 특허 출원 11/769,651 에 관련되며, "자기 베어링 전동기에 대한 위치 피드백(POSITION FEEDBACK FOR SELF BEARING MOTOR)" 의 명칭을 가지고, 2007년 6월 27일에 출원되고, 변호사 관리 번호는 390P012911-US (-#1 )인 미국 임시 특허 출원 60/946,686에 관련되며, 상기 출원들 모두는 전체로 여기에서 인용되어 통합된다.

비록 본원에서 개시된 실시예들이 도면들을 참조하여 설명되더라도, 이 실시예들은 많은 대안의 형태로 구현될 수 있다는 것으로 이해하여야 한다. 덧붙여, 임의의 적합한 크기, 형태 또는 종류를 가지는 요소들 또는 물질들이 사용될 수 있다는 것으로 또한 이해하여야 한다.

도 1a 및 1b는 여기에서 개시된 실시예들을 실현하기 위하여 적합한 예시적인 전동기(10)의 개요적인 그림을 도시한다. 비록 본원에서 개시된 실시예들이 도면들을 참조하여 설명되더라도, 이 실시예들은 많은 대안의 형태로 구현될 수 있다는 것으로 이해하여야 한다. 덧붙여, 임의의 적합한 크기, 형태 또는 종류를 가지는 요소들 또는 물질들이 사용될 수 있다는 것으로 또한 이해하여야 한다.

도 1a의 실시예에서, 전동기(10)는 회전자(11), 권선 세트들(winding sets, 12, 15) 및 고정자(14)로 언급되는 구동 요소(actuated component)를 포함한다. 개시된 실시예들의 목적들을 위해, 구동 요소라는 용어는 여기에서 설명되는 권선 세트들에 의해 생성되는 힘들에 응하는 힘을 인가하거나 움직임을 수행하는 소자를 포함한다. 개시된 실시예들의 플래튼(platen)들 및 회전자들은 구동 요소들의 예들이다.

비록 다른 실시예들은 아래에서 설명되는 것처럼 직선 구성들을 포함할 수 있더라도, 도 1a에서 묘사된 예시적인 전동기(10)의 실시에는 회전 구성을 가지는 것으로 도시된다. 권선 세트들(12, 15)은 하나 또는 그 이상의 권선들을 포함할 수 있으며 그리고 권선 세트들을 구동하기 위해 적합한 소프트웨어, 하드웨어, 또는 소프트웨어 및 하드웨어의 조합을 포함할 수 있는 전류 증폭기(25)에 의해 구동될 수 있다. 전류 증폭기(25)는 또한 권선 세트들을 구동하기 위한 전류 루프 작용부(35), 정류 작용부(commutation function, 30) 및 프로세서(27)를 포함할 수 있다. 전류 루프 작용부(35)는 권선들을 통하여 전류를 공급되는 상태로 유지하기 위한 구동 능력 및 피드백을 제공할 수 있는 동시에, 정류 작용부(30)는 일련의 특정한 작용부들에 따른 각각의 권선 세트의 하나 또는 그 이상의 권선들을 위한 전류를 공급할 수 있다. 프로세서(27), 정류 작용부(30), 및 전류 루프 작용부(35)는 또한 위치 정보를 제공하는 하나 또는 그 이상의 센서들 또는 센서 시스템들로부터 피드백을 받기 위한 회로 소자를 포함할 수 있다. 여기에서 개시되는 각각의 전류 증폭기는 개시된 실시예들을 위한 작용들과 계산들을 수행하기 위하여 필요한 임의의 조합의 회로 소자, 하드웨어 또는 소프트웨어를 포함한다.

도 2는 직선 구성을 가지는 다른 예시적인 실시예를 도시한다. 전동기(20)는, 이러한 실시예에서 플래튼, 권선 세트들(22, 24) 및 고정자(45)를 가지는 구동 요소(21)를 포함한다. 도 1의 실시예와 유사하게, 회전자(21)는 임의의 적합한 방식으로 구성될 수 있으며 그리고 권선 세트들(22, 24)은 하나 또는 그 이상의 권선들을 포함할 수 있다.

양쪽의 전동기들(10, 20)은 바람직한 수동형 축(axial) 및 수동형 틸트(tilt) 강성(stiffness)을 교대로 생성하는 에어 갭을 가로지르는 자속 밀도의 실질적인 증가에 영향을 미치기 위하여 강자성 물질들 및 극히 작은 상기 에어 갭을 이용할 수 있다. 전동기들(10, 20)은 동기식의, 무브러쉬 전동기들로 구체화될 수 있다. 전동기들(10, 20)은 또한 다른 형태의 전동기들로 구체화될 수 있다.

도 1b는 예시적인 실시예에서의 고정자 및 회전자(예를 들면, 구동 요소) 배치 및 코깅(cogging)에 기여할 수 있는 도시된 배치로부터 기인하는 축력들의 개요적인 단면도를 도시한다. 도시된 예시적인 실시예에서, 전동기 배열은 구동 요소의 수동형 축 리프트(axial lift)를 생성할 수 있다. 예를 들어, 도 1b에서, 구동 요소(1405)는 Z 축을 따라 교체되며, 그리고 갭(1430)에 수직인 고정자(1432)의 표면을 가로질러 갭(1430)의 외부로 플럭스 라인들이 신장하며, 따라서 양력(lift force)들을 생성한다. 도 1c는 코깅에 기여할 수 있는 방사상의 합력들(resulting radial forces) 및 수동형 방사상 힘들을 생성하는 개시된 실시예에서의 고정자 및 회전자 배치에 대한 개요적인 도면을 도시한다. 예를 들어, 회전자(1435) 및 고정자(1440) 상의 자석들(N, S) 사이의 갭 내의 변화가 방사상의 합력(F_R)을 야기한다. 도 1d는 코깅에 기여할 수 있는 틸팅(tilting) 합력들 및 수동형 틸트 및 피치 강성을 제공하는 개시된 실시예에서의 고정자 및 회전자 배치를 개요적으로 도시한 도면이다. 예를 들어, 회전자(1450)에 영향을 미치는 수동형 틸팅 힘들은 바람직한 틸트 및 피치 강성을 생성하는 결과적으로 생기는 대항하는 축상 및 방사상의 모멘트들 (resulting counteracting axial and radial moments)을 야기한다.

바람직한 축 및 틸트 강성과 그리고 다른 기능적인 파라미터들은 평평하지 않은 고정자 프로파일을 초래할 수 있다. 그러나, 통상적인 전동기에서 자속 밀도의 증가 및 평평하지 않은 고정자 프로파일은 에어 갭을 가로지르는 거리가 갑자기 변경되는 경우 중요한 코깅 힘들을 또한 발생시킬 수 있다. 개시된 실시예들은 코깅을 최소화하는 다양한 예시적인 요소들을 유도한다.

도 3 및 4는 개시된 실시예들에서 사용을 위한 예시적인 요소들의 개요적인 도면들을 도시한다. 도 3 및 4에서 예시적인 요소들은 회전식 전동기 및 직선식 전동기를 위한 고정자들(100, 200)의 일부로서 각각 구체화될 수 있다. 어떠한 실시예들은 자석들(150, 180, 190, 195, 250, 280, 290, 및 295)의 배열을 또한 포함할 수 있다.

본원에서 개시된 실시예들은, 바람직한 양의 축 및 틸트 강성을 생성하는 동안, 많은 축들을 따라 코깅 혼란들을 최소화하도록 동작하는 하나 또는 그 이상의 예시적인 요소들 및 기술들을 포함한다. 각각의 요소 성분에 의해 유발되는 코깅 힘들의 중첩이 추진, 갭 및 축 방향들을 따라 전체적인 코깅 혼란을 최소한으로 야기하도록 적어도 어떤 개시된 실시예들은 상기 요소들을 사용한다.

어떠한 실시예들에서, 고정자 리세스 또는 고정자 불연속이 담보된다면, 축 및 틸트 강성과 같은 이유들로, 그러면 코깅은, 예를 들어 리세스들 또는 고정자 단편들의 길이의 적절한 선택에 의해, 그리고 고정자 단편들 사이의 상대적인 간격에 의해, 그리고 고정자 단편 말단들에서의 천이 영역의 형태에 의해, 최소화될 수 있다. 다른 구조들 및 기술들이 또한 사용될 수 있다.

도 3은 회전식 전동기에 대한 고정자(100)에서 구체화된 예시적인 요소들을 도시한다. 고정자(100)는 고정자(100)의 제1 표면(110)으로부터 외부로 신장하는 많은 리세스들(105, 175)을 포함할 수 있다. 도 3에서, 대안적인 실시예들에서 고정자는 더 많거나 더 적은 리세스 섹션들을 가질 수 있지만, 네 개의 리세스들(105, 175, 197, 198)이 예시적인 목적들로 도시된다. 예시적인 실시예에서, 리세스들은 본질적으로 서로 유사하며 고정자의 주변을 따라 균일하게 분포하는 것으로 도시된다. 대안의 실시예들에서 리세스들은 임의의 적절한 방식으로 위치될 수 있으며, 그리고 리세스들의 구성, 및 특히 리세스들의 천이(transition)들의 구성은 아래에서 상세하게 설명되는 것처럼 다를 수 있다. 각각의 리세스는 제1 표면으로부터 상기 리세스까지 두 개의 천이 영역들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 리세스(105)는 제1 표면(110) 및 리세스(105) 사이에, 각각 제1 및 제2 천이 영역들(115, 120)을 포함할 수 있다. 제1 천이 영역(115)는 제1 천이부(125) 및 제2 천이부(130)을 포함할 수 있으며 그리고 제2 천이 영역(120)은 제3 천이부(135) 및 제4 천이부(140)를 포함할 수 있다. 유사하게, 리세스(175)는 각각 제1 및 제2 천이 영역들(127, 137)을 제1 표면(110)과 리세스(175) 사이에 포함할 수 있다. 제1 천이 영역(127)은 제1 천이부(147) 및 제2 천이부(153)을 포함할 수 있으며 그리고 제2 천이 영역(137)은 제3 천이부(157) 및 제4 천이부(163)를 포함할 수 있다.

고정자(100)를 수반하여 동작하는 회전자(145)는 교호의 극성들을 가지는 인접한 자석들을 수반한 복수개의 영구 자석들을 포함할 수 있다. 자석들(150, 180, 190, 및 195)는 도해적인 목적들을 위하여 도시된다. 다른 자석들이 도시된 자석들 사이에 분산될 수 있다는 것을 이해하여야 한다.

고정자(100)의 예시적인 구성이 이제 더욱 상세하게 설명된다. 개시된 실시예들에 부합하여 임의의 적합한 치수들이 사용될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 적어도 하나의 예시적인 실시예에서, 제1 천이부(125) 및 제3 천이부(135) 사이의 거리(155)는 대략 nP/2+(ε) 일 수 있으며 여기에서 상기 n은 임의의 정수이고, 상기 P는 동일한 극성을 가진 자석들 사이의 피치이며, 그리고 상기 ε는 아래에서 설명되는 것처럼 조정 인자일 수 있다. 일 실시예에서, 협력하는 리세스들(105, 175) (예시적인 목적을 위하여 도 3에서 인접하여 도시된)은 그들의 제1 및 제3 천이부들 사이에 동일한 거리를 가질 수 있다. 예시적인 실시예에서, 리세스(105)의 제1 천이부(125)와 (이동 방향으로) 인접한 리세스(175)의 제1 천이부(147) 사이의 거리(160)는 대략 nP/2+mP/4 일 수 있으며, 여기에서 상기 mP/4 는 인접한 리세스들을 따라 대응하는 자석들 사이에서 오프셋을 나타낸다(예를 들어 m은 홀수의 정수 1, 3, 5 ...일 수 있다).

제1 및 제2 천이부들(125, 130) 사이의 거리(165)는 임의의 적합한 거리일 수 있다. 비록 대안의 실시예들에서 제1 및 제2 천이 영역들의 각각의 거리들, 경사들, 또는 형태들이 아래에서 더 상세하게 설명되는 것처럼 다를 수 있더라도, 예시적인 실시예에서, 동일한 리세스의 제3 및 제4 천이부들(135, 140) 사이의 거리(170)은 거리(165)와 유사할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 상기 섹션의 제1 천이부(125) 및 제4 천이부(140) 사이의 거리(157) (예를 들어, 초기 및 최종 천이 사이의 전체 거리)는 대략 nP/2+L 일 수 있으며, 여기에서 상기 L은 천이 영역(120)의 거리이다. 비록 대안적인 실시예들에서 협력하는 리세스가 nP/2+L 을 만족하는 임의의 전체 거리를 가질 수 있더라도, 예시적인 실시예에서, 협력하는 리세스(175)는 거리(157)과 유사한 (대응하는 초기 및 최종 천이들 사이의) 전체 거리(161)를 가질 수 있다.

코깅 감소를 위하여 구성되는 하나 또는 그 이상의 예시적인 요소들이, 예를 들어 직선형 전동기를 위한 고정자(200)에서 구체화되는, 또한 도 4에서 도시된다. 고정자(100)와 유사하게, 고정자(200)는 고정자(200)의 제1 표면(210)으로부터 안으로 신장하는 둘 또는 그 이상의 리세스들(205)을 포함할 수 있다. 각각의 리세스(205)는 제1 표면(210)과 리세스(205) 사이에서, 제1 및 제2 천이 영역들(215, 220)을 각각 포함할 수 있다. 제1 천이 영역(215)은 제1 천이부(225) 및 제2 천이부(230)를 포함할 수 있으며 그리고 제2 천이 영역(220)은 제3 천이부(235) 및 제4 천이부(240)를 포함할 수 있다.

고정자(200)의 예시적인 치수들이 이제 설명된다. 개시된 실시예들과 부합하도록 임의의 적합한 치수들이 사용될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 적어도 하나의 예시적인 실시예에서, 제1 천이부(225) 및 제3 천이부(235) 사이의 (이동 방향으로의) 직선 거리(255) 는 대략 nP/2+(ε) 으로 표현될 수 있으며 여기에서 상기 n은 정수이며, 상기 P는 동일 극성의 자석들 사이의 피치이며, 그리고 상기 ε는 도 3의 실시예와 유사한 조정 인자이다. 인접한 리세스들(205, 275)의 제1 천이부들(225) 사이의 직선 거리(260)는 대략 nP/2+mP/4 일 수 있다. 다른 실시예들에서는 거리(265)와 거리(270)은 다를 수 있지만, 거리(265)와 거리(270)은 동일할 수 있다.

고정자(200)와 함께 동작하기 위한 플래튼(245)은 교호하는 극성들을 가지는 복수개의 영구 자석들을 포함할 수 있다. 자석들(250, 280, 290, 및 295)은 도해적인 목적을 위하여 도시된다. 다른 자석들이 도시된 자석들 사이에 분산될 수 있다는 것이 이해될 수 있다.

도 3 및 도 4의 실시예들의 동작이 이제 설명된다.

이전에 언급된 것처럼, 예시적인 실시예에서, 전동기의 요소들은 동시에 추진, 갭 및 방사상의 힘들의 방향들로 코깅을 최소화하기 위하여 선택될 수 있다. 도 3의 실시예의 동작이 추진 방향에 대해, 예를 들어 회전자의 시계 방향 운동에 대해, 이제 설명되지만, 다른 추진 방향들, 예를 들어, 회전자의 반시계 방향 운동에 대한 실시예가 기능을 할 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 앞에서 설명된 거리(155)때문에, (구현될 수 있는 것처럼 서로 거리 nP/2으로 예시적인 실시예에서 시계 방향으로 이동하면서 이격되는) 자석들(150, 180)은 아래에서 설명되는 조정 인자 ε와 관련된 다양한 조정들을 조건으로 대략 동일한 시간에서 제1 및 제3 천이부들(125 및 135)에 각각 접근한다.

자석(150)이 제1 천이부(125) 상으로 통과할 때, 자석(150)은, 제1 천이(115)와 관련된 고정자 표면(일반적으로 접선 방향으로 접하는) 내의 스텝(step)에 기인하는 코깅으로 언급되는, 추진력과 반대되는 반시계 방향의 접선 방향의 힘을 받는다. 자석(180)이 제3 천이부(135) 상으로 통과할 때, 자석(180)은 제2 천이 영역(120)과 관련된 스텝에 기인하는 코깅으로 또한 언급되는, 추진 방향으로 시계방향의 접선 방향의 힘을 받을 수 있다. 따라서, 자석(150) 상에 동작하는 시계 방향의 접선 방향의 힘과 자석(180) 상에 동작하는 반시계 방향의 접선 방향의 힘은 서로 반대이며 상쇄될 수 있다. 그러므로, 반대되는 코깅 힘들이 회전자(145)의 코깅을 최소화하거나 또는 제거하기 위하여 사용될 수 있다. 이러한 예에서, 거리(155)가 약 nP/2 이면 제2 천이 영역(120)의 방향에 기인하여 자석(180)은 자석(150)의 앞에서 코깅을 받기 쉬울 수 있다. 가장 우수한 상쇄(cancellation)를 위하여 코깅 힘들의 생성이 실질적으로 동조(in phase)할 수 있도록 거리(155)가 이러한 방향을 보상하기 위하여 조절되게 조정 인자 ε가 선택될 수 있다. 조정 인자 ε는 자석들(150, 180) 사이의 다른 코깅 차이들을 위하여 조정들을 또한 포함할 수 있다. 예를 들어, ε는 고정자(100), 회전자(145)의 제조 공차, 자석들(150, 180)의 형태의 차이들 또는 임의의 다른 적합한 보상들을 보상하는 구성성분들을 포함할 수 있다. 다른 대안적인 실시예들에서, 제1 및 제3 천이부들 사이의 거리는 조정 인자를 가지지 않을 수 있으며, 그리고 코깅 힘들의 상쇄의 위상 보상은 제1 및 제2 천이 영역들의 형태, 범위, 또는 다른 차이들에 의해 영향을 받을 수 있다. 다른 대안적인 실시예들에서, 조정 인자 ε는 다양한 형태의 천이 영역들과 함께 사용될 수 있다.

도 5의 A는 고정자(100)의 예시적인 치수들의 결과로서, 자석(150) 상의 접선 방향의 코깅 힘(310), 자석(180) 상의 접선 방향의 코깅 힘(315) 및 접선 방향의 코깅 힘들(310 및 315)의 합으로부터 접선 방향의 코깅 합력(320)의 도면을 도시한 것이다. 자석들(150 및 180)이 제1 및 제3 천이부들(125 및 135)에 대략 동시에 각각 접근하여 통과하기 때문에, 접선 방향의 코깅 합력(320)이 상기 자석들이 다른 시간에 접근하는 경우보다 더 작다. 도 5의 A에서 도해되는 것처럼 선도하는(leading) 천이 영역과 뒤에 계속 되는(trailing) 천이 영역 사이에서 달성되는 상쇄는 제1 수준의 안티-코깅으로 언급될 수 있다.

제2 수준의 안티-코깅으로 언급될 수 있는 것처럼, 코깅 힘들의 추가적인 감소는 앞에서 설명된 거리(160) 및 추가적인 자석들(190 및 195) 상에 작용하는 힘들에 기인하여 구현될 수 있다. 앞에서 언급된 것처럼, 리세스(105)의 제1 천이부(125) 및 인접한 리세스(175)의 제1 천이부(147) 사이의 거리(160)은 대략 nP/2+mP/4 일 수 있다. 도 3의 예시적인 치수들에서, 상기 m은 1로 선택된다. 그 결과 자석(190)은 자석(150)으로부터 약 ±90 전기적 각도(electrical degree)를 가지도록 오프셋 되며, 이와 동시에(while) 자석(180)에 대하여 자석(195)이 동일한 전기적 오프셋을 가진다. 자석(190)이 제1 천이부(147)에 접근하고 자석(195)이 제3 천이부(157)에 접근할 때, 그들은 90 전기적 각도만큼 오프셋되어, 앞에서 설명된 자석들(150, 180)의 경우들과 유사한 힘들을 받는다.

도 5의 B는 고정자(100)의 예시적인 치수들의 결과로서, 자석(190) 상의 접선 방향의 코깅 힘(330), 자석(195) 상의 접선 방향의 코깅 힘(335) 및 접선 방향의 코깅 힘들(330 및 335)의 합으로부터 접선 방향의 코깅 합력(340)의 도면을 도시한 것이다. 자석들(150 및 180)과 유사하게, 자석들(190 및 195)이 제1 및 제3 천이부들(147 및 157)에 대략 동시에 각각 접근하며, 그 결과 상기 자석들이 다른 시간에 접근하는 경우보다 더 작은 접선 방향의 코깅 힘(340)을 초래한다.

도 5의 C는 합력들(320 및 340)(예를 들어, 결과적으로 두 개의 수준의 안티-코깅)의 조합에 기인하는 예시적인 접선 방향의 코깅 힘(345)을 도시한다. 앞서 언급된 것처럼, 그리고 도 5의 C에서 이해될 수 있는 것처럼, 리세스 내의 거리 및 고정자(100)의 인접한 리세스들(160)의 제1 천이부들 내의 거리는 추가적으로 접선 방향의 코깅 힘들을 감소시키게 한다.

개시된 실시예들은 또한 축 방향(Z-방향), 즉, 회전자의 평면에 수직인 방향으로, 코깅의 감소를 대비한다. 도 6a는 고정자(100)의 예시적인 치수들의 결과로서, 자석(150) 상의 축력(410), 자석(180) 상의 축력(415) 및 축력(410 및 415)의 합으로부터 유래되는 축방향 코깅 힘(420)의 도면을 도시한다. 앞에서의 실시예들과 유사하게, 자석들(150 및 180)이 대략 동일한 시간에서 제1 및 제3 천이부들(125 및 135)에 접근하고 통과하기 때문에, 결과적인 축방향의 코깅 힘(420)이 감소된다.

자석들(190 및 195) 상에 작용하는 힘들이 자석들(150 및 180)에 의해 발현되는 안티-코깅 힘들의 조합으로 축방향의 코깅 힘들을 또한 감소시키도록, 협력하는 영역들(예를 들어 리세스들(105, 175))은 앞에서 설명된 것처럼, 거리(160)에 의해 분리된다. 앞에서 언급된 것처럼, 리세스(105)의 제1 천이부(125) 및 인접한 리세스(175)의 제1 천이부(147) 사이의 거리(160)는 대략 nP/2+mP/4일 수 있다. 따라서, 자석(190)이 제1 천이부(147)에 접근하고 자석(195)가 제3 천이부(157)에 접근할 때 그들은, 전기적 오프셋을 가지면서, 앞에서 설명된 자석들(150, 180)의 축력들과 유사한 축력들을 받는다.

도 6b는 고정자(100)의 예시적인 치수들의 결과로서 자석(190) 상의 축방향의 코깅 힘(430), 자석(195) 상의 축방향 힘(435) 및 축력들(430 및 435)의 합으로부터 결과적인 축방향의 코깅 힘(440)의 다이어그램을 도시한다. 자석들(190 및 195)는 제1 천이부 및 제3 천이부들(147 및 157)을 각각 대략 동일한 시간에 접근하기 때문에, 감소된 축방향의 코깅 힘(440)이 구현될 수 있다. 축력들(320 및 340)의 조합으로부터 기인하는 축방향의 코깅 힘(445)이 도 6c 에서 도시된다.

앞에서 언급된 것처럼, 각각의 코깅(그리고 따라서 또한 안티-코깅) 힘들의 프로파일은 천이 영역 표면들의 형태 및 치수들에 따라 변할 수 있다. 따라서 천이 영역들(115, 120, 127, 137)은 원하는 대로 다양한 형태들과 치수들을 가질 수 있다. 도 3에서 도시된 예시적인 실시예에서, 그리고 앞에서 언급된 것처럼, 각각의 천이 영역들의 거리는 유사할 수 있다. 예를 들어, 각각의 천이 영역의 거리는 P/2 이상일 수 있다. 대안적인 실시예들에서, 선도하는(leading) 천이 영역과 뒤에 계속 되는(trailing) 천이 영역의 형태 뿐만 아니라 거리는 다양할 수 있으며, 예를 들어 뒤에 계속 되는(trailing) 천이 영역 (영역(120)과 유사한)은 앞서는(front) 천이 영역의 거리 (거리(165)와 유사한) 보다 더 긴 거리 (예를 들어, 거리(170)과 유사한)를 가진다. 따라서, 뒤에 계속 되는 천이는 선도하는 천이보다 움직이는 자석에 대하여 이후에 시작될 수 있으나, 선도하는 천이보다 더 길 수 있다. 예시적인 실시예들에서, 하나 이상의 힘들(310, 315, 330, 335, 410, 415, 430, 435)이 더 점진적인 천이를 나타내거나 또는 더 평탄한 프로파일을 가지도록 천이 영역들은 형태를 가질 수 있다.

도 3은 각 형태를 가지는 것으로 예시적인 천이 영역들(115, 120)을 도시한다. 도 7a를 참조하면, 예시적인 천이 영역들(510, 515)은 제1 표면(520)에서 리세스(525)를 향하여 안으로 만곡하는 제1 표면(520)에 대하여 오목한 형태를 가질 수 있다. 구현될 수 있는 것처럼, 표면들의 형태들은 대칭적이지 않을 수 있다. 도 7b는 예시적인 천이 영역들(530, 535)가 내부 표면(520)에 대하여 볼록한 형태를 가지는 다른 실시예를 도시한다. 도 7c는 천이 영역들(540, 545)가 제1 표면(520) 및 리세스(525)로부터 움푹 들어가는(recede) 실시예를 도시한다. 천이부(560)에서 천이부(565)까지 복합적인(compound) 각을 포함하는 복합적인 형태를 가지는 예시적인 천이 영역을 수반한 고정자의 부분(550)의 단면도가 도 7d에서, 측면도가 도 7e에서 도시된다. 구현될 수 있는 것처럼, 예시적인 실시예에서, 부분(550)은 영구 자석들 및 고정자 사이의 Z 중첩과 실질적으로 같은 크기일 수 있다. 도 7d-7e 에 도시된 예시적인 실시예에서, 복합적인 각의 천이 표면들(555A, 555B)는 축(Z) 방향으로 상쇄하는 코깅 힘들(예를 들어, 바람직한 안티-코깅 효과를 제공하는)을 생성하도록 배향될 수 있다.

직선적인, 비직선적인, 복합적인 그리고 다른 형태를 포함하는 천이 영역들의 다른 적합한 구성들이 또한 사용될 수 있다. 천이 영역들은 대칭적이지 않을 수 있으며 그리고 다른 형태들과 치수들을 가질 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 개시된 실시예들에서, 천이 영역들은 다양한 물질들을 포함할 수 있으며, 그리고 예를 들어 고정자의 다른 부분들의 물질들과 다른 물질들로 구성되는 부분들을 가질 수 있다. 어떠한 실시예들에서, 천이 영역들을 위한 물질들은 다양한 자기 저항(reluctance)를 구현하기 위하여 선택될 수 있다.

예시적인 실시예들은 또한 각각 고정자들(100, 200) 및 회전자(145) 또는 플래튼(245) 사이의 갭에 평행한 코깅 힘들인 방사상의 코깅 힘들의 감소를 위하여 제공될 수 있다. 도 8은 자석(150), 리세스(105), 및 제1 천이부(125), 제2 천이부(130), 제3 천이부(135) 및 제4 천이부(140)를 포함하는, 도 3의 고정자(100)의 도면을 도시한다. 자석(105)에 직경방향으로 반대인, 자석(605)은 도 3 에서 도시된 자석들의 하나일 수 있거나 또는 다른 자석일 수 있다. 도 3의 다른 요소들은 명확성을 위해 도시되지 않는다. 고정자(100)는 제1 표면(110)을 따라 적어도 두 개의 리세스들(105, 610)을 가지는 것으로 도시된다. 리세스(610)는 리세스(175)(도 3)일 수 있거나 또는 다른 리세스일 수 있다. 리세스(610)는 제1 천이부(630), 제2 천이부(635), 제3 천이부(640), 및 제4 천이부(645)를 포함한다. 회전자(100) 상에 직경 방향으로 반대인 자석들(105, 605)이 각각 실질적으로 동일한 시간에 제1, 제2, 제3 및 제4 천이부들에 접근하도록 방사상의 코깅 힘들을 감소시키는 적어도 하나의 방법은 고정자(100)의 제1 표면(110)을 따라 리세스들(105, 610)을 위치시키는 단계를 포함한다.

도 9a 는 자석(150)이 제1 천이부(125) 및 제2 천이부(130)를 가로지를 때 회전자(145) 상의 방사상의 힘(710)을 도시하며 그리고 도 9b는 자석(605)이 제1 천이부(630) 및 제2 천이부(635)를 가로지를 때 회전자(145) 상의 방사상의 힘(720)을 도시한다. 힘(710, 720)은 실질적으로 서로 대향하며 그리고 따라서 회전자가 중심 위치에서 유지되는 한 힘(710, 720)은 서로 상쇄하는 경향을 가진다.

도 8을 다시 참조하면, 두 개의 권선 세트들(685, 690)과 같은 몇몇이 개시된 실시예들을 구동하기 위하여 사용될 수 있다. 권선 세트들(685, 690)은 하나 이상의 권선들을 포함할 수 있다. 개시된 실시예들의 측면에 대하여 사용되는 권선 세트들은 하나 이상의 리세스들에 위치하는 하나 이상의 권선들을 포함할 수 있으며 그리고 개시된 실시예들에 사용하기 위해 적합한 임의의 형태의 권선들을 포함할 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 개시된 실시예들은 분할된 권선들을, 예를 들어 고정자들의 선택된 리세스들 내에 분포된 하나 이상의 부권선 세트들로 나눠지는 권선 세트들을, 포함할 수 있다. 개시된 실시예들에 따르면 각각의 부권선 세트는 하나 이상의 권선들을 포함할 수 있으며 그리고 전동기 힘들을 생성하기 위해 구동될 수 있다. 하나 이상의 실시예들에서, 권선 세트들은 세 개의 위상의 권선 세트들로 배열될 수 있으나, 그러나, 임의의 적합한 권선 세트 배열이 사용될 수 있다.

도 10 및 도 11은 개시된 실시예들에 따르면 코깅을 감소시키기 위해 구성되는 다른 예시적인 요소들(800, 900)의 개요적인 도면들을 도시한다. 상기 요소들(800, 900)은 강자성체의 물질로 구성될 수 있다.

요소들(800, 900)은 각각 회전식 및 직선식 어플리케이션들에서 사용될 수 있다. 상기 요소들의 구성 성분들에 의해 유발되는 코깅 힘들의 중첩이 추진 및 갭 방향들을 따라 최소한의 전체 코깅 장애(cogging disturbance)을 야기하도록 요소들(800, 900)의 형태가 배열된다. 예를 들어, 고정자의 불연속에 기인하는 코깅은 천이 영역들의 적절한 형태들 및 크기들을 선택함으로써 감소될 수 있는 반면에, 고정자 권선 이(tooth)들에 기인하는 코깅은 권선 슬롯 피치의 선택에 의해 감소될 수 있다.

도 10의 요소(800)의 구성성분들은 내부 아크-세그먼트(805), 외부 아크-세그먼트(810), 제1 및 제2 천이 영역들(815, 820), 일련의 코일 슬롯들(825) 및 스팬 각(830)을 포함한다. 내부 아크-세그먼트(805)는 영구 자석 회전자(예를 들어, 도 12의 1035)와 상호 작용을 하는 것을 허용하도록 배열될 수 있다. 코일 슬롯들(825)은 예를 들어 세 개의 위상의 권선 세트로 배열되는 권선 세트를 둘러쌀 수 있다. 권선 세트는 사인파의 정류 구성을 사용하여 구동될 수 있다. 스팬 각(830)은 각(830)= n (P/2)이 되도록 배열될 수 있으며, 여기에서 상기 n은 임의의 정수이며 그리고 상기 P는 동일한 극성을 가지는 회전자의 두 개의 자석들 사이의 피치이다.

도 11의 요소(900)은 내부 세그먼트(905), 외부 세그먼트(910), 제1 및 제2 천이 영역들(915, 920), 일련의 코일 슬롯들(925), 및 스팬 거리(930)을 포함한다. 내부 세그먼트(905)는 영구 자석 플래튼(935)과 상호 작용을 하는 것을 허용하도록 배열될 수 있다. 코일 슬롯들(925)는 예를 들어 세 개의 위상의 권선 세트로 배열되는, 권선 세트를 둘러쌀 수 있다. 권선 세트는 사인파의 정류 구성을 사용하여 구동될 수 있다. 스팬 거리(930)는 각(930)= n(P/2)가 되도록 배열될 수 있는데, 여기에서 상기 n은 임의의 정수이며, 그리고 상기 P는 동일한 극성을 가지는 플래튼의 두 개의 자석들 사이의 피치이다.

도 10 및 도 11 모두에 대하여 코일 슬롯들(825, 925)은 홀수의 요소들(800, 900)을 사용하는 어플리케이션들에서 분수의(fractional) 슬롯 피치를 가질 수 있거나 또는 짝수의 요소들(800, 900)을 사용하는 어플리케이션들에서 정수의 슬롯 피치를 가질 수 있다. 따라서, 고정자 권선 이(tooth)들에 기인하는 코깅은 슬롯 피치의 선택에 의해 감소되거나 또는 본질적으로 제거될 수 있다. 임의의 개수의 요소들(800,900)이 사용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.

도 12에서 도시된 하나의 예시적인 실시예는 싱글(1000)을 사용할 수 있다. 이러한 실시예에서 코일 슬롯(1025)에 의해 생성되는 코깅 힘들이 파괴적인 간섭에 의해 실질적으로 서로 상쇄하도록 코일 슬롯(1025)은 분수의 슬롯 피치를 가진다. 도 13은 코깅을 감소시키기 위해 구성된 두 개의 요소들(1105, 1110)을 가지는 예시적인 실시예를 도시한다. 이러한 실시예는 코깅을 최소화하기 위하여 다양한 기술들을 사용할 수 있다. 예를 들어, 요소들(1105 및 1110)은 실질적으로 동일할 수 있으며 그리고 참조 각들(1115 및 1120)이 90 전기적 각도로 이격되도록 위치될 수 있다. 다른 예로서, 참조 각들(1115 및 1120)이 180 기계적 각도로 이격되고 그리고 코일 슬롯들(1125 및 1130)이 360도 가상의(imaginary) 분수 슬롯 피치와 정렬되도록 요소들(1105 및 1110)이 위치될 수 있다. 이러한 방식으로 코일 슬롯들(1125, 1130)은 동일하지 않다.

도 14는 코깅을 감소시키도록 구성되는 네 개의 요소들(1205, 1210, 1215, 1220)을 사용하는 예시적인 실시예를 도시한다. 하나 이상의 실시예들에서 요소들은 동일할 수 있으며 그리고 90 기계적 및 전기적 각도로 이격되어 위치될 수 있다. 다른 실시예들에서, 가상의 360도 분수 슬롯 피치와 각각 정렬되는 대응하는 코일 슬롯들(1225, 1230, 1235, 1240)을 수반하여 요소들(1205, 1210, 1215, 1220)은 90 기계적 각도로 이격되어 배열될 수 있다. 어떠한 실시예들에서 회전자 또는 플래튼 자석들 및 코깅을 감소시키기 위해 구성되는 요소들 사이의 수동적인 상호작용만이 고려되기 때문에 코일 슬롯들의 서브세트만이 코일들로 차지될 수 있다.

도 15는 회전자(1815) 및 적어도 두 개의 코어들을 가지는 전동기(1800)를 도시하며, 여기에서 적어도 제1 코어(1805)는 권선들을 가지며 그리고 적어도 제2 코어(1810)는 권선들을 가지지 않는다. 코어(1810)는 코어(1805)와 90도만큼 오프셋되며 따라서 코깅을 감소시키기 위해 구성되는 메커니즘의 다른 실시예를 제공한다.

2007년 6월 27일에 출원되고, 변호사 관리 번호 390-012750-US이며 인용되어 통합되는 미국 특허 출원 번호 11/769,651는 감소된 개수의 권선 세트들을 가지는 자기-베어링 전동기의 기능성을 구현하는 것이 가능하다는 것을 증명한다. 2007년 6월 27일에 출원되고, 변호사 관리 번호 390- 012197-US 이며 인용되어 통합되는 미국 특허 출원 번호 11/769,688는 각각의 권선 세트 내의 방사상의 그리고 접선 방향의 힘들을 디커플링하기 위한 예시적인 정류 구성들을 설명한다. 결과적으로, 예를 들어 두 개의 전동기들 권선 세트들을 독립적으로 조절함으로써 중심의 힘들 및 임의의 회전자 토크를 생성하기 위하여 더 단순한 권선 실행이 사용될 수 있다. 많은 축들을 따라 감소된 코깅 장애들을 제공하기 위하여 그리고 앞에서 언급된 미국 특허 출원 번호들 11/769,651 및 11/769,688에서 설명된 실시예들에서 중심의 힘들을 제공하기 위하여 본원에서 개시된 실시예들이 사용될 수 있다.

하나 이상의 개시된 실시예들에서, 코깅을 감소시키기 위하여 구성된 요소들은 하나 이상의 강자성 물질, 전기적으로 절연된 많은 강자성 층들, 또는 그들의 구성에서 금속 분말을 포함할 수 있다.

도 16은 개시된 실시예들의 특징들을 통합하는 예시적인 기판 처리 장치(1300)의 상면도를 도시한다. 기판 처리 장치(1300)는 일반적으로 대기에 오픈된 대기 섹션(1350), 및 진공 챔버로서 기능을 하도록 설치된 결합 진공 섹션(1305)을 가진다. 대기 섹션(1350)은 하나 이상의 기판 유지 카세트들(1310), 및 대기 기판 이송 장치(1315)를 가질 수 있다. 진공 섹션(1305)은 하나 이상의 처리 모듈들(1320), 및 진공 기판 이송 장치(1325)를 가질 수 있다. 도 13에서 도시된 실시예는 진공 섹션(1305) 내에 존재할 수 있는 임의의 진공의 온전함을 위배하지 않으면서 기판들이 대기 섹션(1350) 및 진공 섹션(1305) 사이에 통과하는 것을 허용하도록 로드 락들(1340, 1345)를 가질 수 있다.

기판 처리 장치(1300)는 또한 기판 처리 장치(1300)의 동작을 조절하는 컨트롤러(1355)를 포함한다. 컨트롤러(1355)는 프로세서(1360) 및 메모리(1365)를 포함할 수 있다. 컨트롤러(1355)는 링크(1370)를 통해 기판 처리 장치(1300)에 연결될 수 있다. 개시된 실시예들의 목적을 위해 기판은 예를 들어 반도체 웨이퍼(예를 들어 200mm 또는 300 mm 웨이퍼), 평탄한 패널 디스플레이 기판, 기판 처리 장치(1300)에 의해 처리하기에 적합한 임의의 다른 형태의 기판, 블랭크 기판, 또는 어떠한 치수들 또는 특별한 질량과 같은, 기판에 유사한 특성들을 가지는 물건일 수 있다.

대기 기판 이송 장치(1315)는 개시된 실시예들에 따라 코깅을 감소시키도록 구성되는 요소들을 수반한 하나 이상의 전동기들(예를 들어 1375, 1380)을 포함할 수 있다. 전동기들(1375, 1380)은 여기에서 개시된 요소들과, 예를 들어 많은 방향들을 따라 코깅 장애들을 최소화하기 위해 요소들(800, 900) 또는 고정자들(100, 200, 550, 625)과, 유사한 하나 이상의 예시적인 요소들을 우리하게 사용할 수 있다. 방향들은 예를 들어 접선 방향, 축 방향 및 갭 방향들을 포함할 수 있다.

유사하게, 진공 기판 이송 장치(1325)는 개시된 실시예들에 따라 코깅을 감소시키도록 구성되는 요소들을 또한 포함할 수 있는 하나 이상의 전동기들(예를 들어 1900, 1950)을 포함할 수 있다. 전동기들(1900, 1950)은 하나 이상의 요소들(예를 들어, 고정자들(100, 200, 550, 625) 또는 요소들(800, 900))을 사용할 수 있다. 하나 이상의 요소들은 많은 방향들, 예를 들어 접선 방향, 축 방향 및 갭 방향들을 따라 코깅 장애들을 최소화하기 위해 동작할 수 있다.

따라서, 하나 이상의 요소들은, 바람직한 양의 축 강성 및 틸트 강성을 생성하는 동안, 많은 축들을 따라 코깅 장애들을 최소화하기 위해 동작하며 그리고 기판 처리 장치에 의해 기판들의 더욱 정확한 포지셔닝을 위해 제공한다.

본원에서 개시된 실시예들은 추진, 갭 및 축 방향들을 따라 코깅 장애들을 최소화하기 위해 배열되는 다양한 요소들을 설명한다. 코깅을 최소화하기 위해 구성되는 요소들은 각각의 성분에 의해 유발되는 코깅 힘들의 중첩이 추진, 갭, 및 축 방향들을 따라 최소한의 전체적인 코깅 장애를 야기하도록 배열되는 성분들을 포함한다. 하나 이상의 요소들은 또한 에어 갭을 가로질러 바람직한 양의 힘을, 회전식 전동기 어플리케이션들을 위한 중앙의 힘들 및 직선식 전동기 어플리케이션들을 위한 위치 또는 가이드 힘들을 포함하는 힘을, 생성한다. 적어도 개시된 실시예들의 일부는 각각의 요소 성분에 의해 유발되는 코깅 힘들의 중첩이 추진, 갭 및 축 방향들을 따라 최소한의 전체 코깅 장애를 야기하도록 다양한 요소들을 사용한다.

앞에서의 설명은 단지 본원의 실시예들의 설명을 위한 것임을 이해하여야 한다. 다양한 변경들 및 변형들은 여기에서 개시된 실시예들의 취지에서 벗어나지 않으면서 당업자들에 의해 고안될 수 있다. 따라서, 첨부된 청구항들의 범위 이내에서 이런 모든 대안들, 변형들 및 변경들을 포함하도록 실시예들이 의도된다.

전동기(20)
권선 세트들(22, 24)
고정자(45)
회전자(21)

Claims

표면을 갖는 고정자; 및
상기 고정자에 대하여 적어도 제1 방향으로 움직일 수 있도록 설치되고, 전동기 힘이 제1 방향으로 생성되도록 상기 고정자와 상호작용하며(interacting) 복수의 영구 자석들을 포함하는 회전자;를 포함하고,
상기 고정자는 상기 표면 위에 배치된 적어도 하나의 요소를 포함하며, 상기 요소는, 적어도 상기 제1 방향 및 상기 제1 방향과 각을 이루는(at an angle) 제2 방향으로 상기 회전자 상에 안티-코깅 힘(anti-cogging force)들을 생성하기 위하여, 한 쌍의 상기 영구 자석들의 개별 자석들이 상기 표면과 상기 적어도 하나의 요소를 연결하는 제1 천이 영역(115) 및 상기 적어도 하나의 요소와 상기 표면을 연결하는 제 2 천이 영역(120)에 동시에 접근하도록 구성되고,
상기 제1 천이 영역(115)은 제 1 천이부(125) 및 제 2 천이부(130)를 포함하고,
상기 제2 천이 영역(120)은 제 3 천이부(135) 및 제 4 천이부(140)를 포함하고,
상기 제1 천이부(125)와 상기 제3 천이부(135) 사이의 거리(155)는 동일 극성의 영구 자석들의 피치의 절반인 것을 특징으로 하는 전동기.
제1항에 있어서,
동기식 무브러쉬(synchronous brushless) 전동기를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동기.
제1항에 있어서,
상기 요소는 상기 제1 및 제2 방향들과 각을 이루는(at an angle) 적어도 제3 방향으로 상기 회전자 상에 안티-코깅 힘들을 생성하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 전동기.
제1항에 있어서,
상기 요소는,
상기 고정자의 내부 표면으로부터 안으로(inward) 신장하는 적어도 하나의 제1 리세스인 것을 특징으로 하는 전동기.
제4항에 있어서,
상기 요소는 상기 고정자의 내부 표면으로부터 안으로 신장하는 적어도 하나의 제2 리세스를 포함하며, 상기 제1 및 제2 리세스들 사이의 거리는 nP/2 + mP/4 이며, 여기에서 상기 n은 임의의 정수이며 그리고 상기 m은 홀수인 것을 특징으로 하는 전동기.
제4항에 있어서,
상기 천이 영역들의 적어도 하나는 상기 내부 표면에 대하여 각을 형성하는 것을 특징으로 하는 전동기.
제4항에 있어서,
상기 천이 영역들의 적어도 하나는 상기 내부 표면에 대하여 오목한 표면을 가지는 것을 특징으로 하는 전동기.
제4항에 있어서,
상기 천이 영역들의 적어도 하나는 상기 내부 표면에 대하여 볼록한 표면을 가지는 것을 특징으로 하는 전동기.
제4항에 있어서,
상기 천이 영역들의 적어도 하나는 상기 내부 표면 및 상기 제1 리세스로부터 움푹 들어가는(recede) 것을 특징으로 하는 전동기.
제4항에 있어서,
상기 천이 영역들의 적어도 하나는 상기 내부 표면 및 상기 제1 리세스 사이에 복합 각(compound angle)을 정의하는 것을 특징으로 하는 전동기.
제1 안티-코깅 구성성분 및 제2 안티-코깅 구성성분을 포함하는 고정자로서,
상기 제1 안티-코깅 구성성분은
상기 고정자의 내부 표면으로부터 안으로 신장하는 적어도 하나의 제1 리세스; 및
상기 내부 표면으로부터 상기 제1 리세스로 신장하는 적어도 두 개의 천이 영역들을 포함하며,
상기 적어도 두 개의 천이 영역들 사이의 거리는 nP/2이며 여기에서 상기 n은 임의의 정수이며 그리고 상기 P는 상기 고정자와 상호작용하는 동일한 극성의 자석들 사이의 피치이며; 그리고
상기 제2 안티-코깅 구성성분은 상기 고정자의 내부 표면에서 안으로 신장하는 적어도 하나의 제2 리세스를 포함하며, 상기 제1 및 상기 제2 리세스들 사이의 거리는 nP/2 + mP/4이며 여기에서 상기 n은 임의의 정수이며 상기 m은 홀수인 것을 특징으로 하는 고정자.
제11항에 있어서,
상기 천이 영역들의 적어도 하나는 상기 내부 표면에 대하여 각을 이루는 것을 특징으로 하는 고정자.
제11항에 있어서,
상기 천이 영역들의 적어도 하나는 상기 내부 표면에 대하여 오목한 표면을 가지는 것을 특징으로 하는 고정자.
제11항에 있어서,
상기 천이 영역들의 적어도 하나는 상기 내부 표면에 대하여 볼록한 표면을 가지는 것을 특징으로 하는 고정자.
제11항에 있어서,
상기 천이 영역들의 적어도 하나는 상기 내부 표면 및 상기 제1 리세스에서 움푹 들어가는(recede) 것을 특징으로 하는 고정자.
제11항에 있어서,
상기 천이 영역들의 적어도 하나는 상기 내부 표면 및 상기 제1 리세스 사이에 복합 각을 정의하는 것을 특징으로 하는 고정자.
전동기를 포함하는 기판 처리 장치로서,
상기 전동기는
표면을 갖는 고정자; 및
상기 고정자에 대하여 적어도 제1 방향으로 움직일 수 있도록 설치되고, 전동기 힘이 제1 방향으로 생성되도록 상기 고정자와 상호작용하며(interacting) 복수의 영구 자석들을 포함하는 회전자;를 갖고,
상기 고정자는 상기 표면 위에 배치된 적어도 하나의 안티-코깅 (anti-cogging) 요소를 포함하며, 상기 안티-코깅 요소는, 적어도 상기 제1 방향 및 상기 제1 방향과 각을 이루는(at an angle) 제2 방향으로 상기 회전자 상에 안티-코깅 힘(anti-cogging force)들을 생성하기 위하여, 한 쌍의 상기 영구 자석들의 개별 자석들이 상기 표면과 상기 적어도 하나의 안티-코깅 요소를 연결하는 제1 천이 영역(115) 및 상기 적어도 하나의 안티-코깅 요소와 상기 표면을 연결하는 제 2 천이 영역(120)에 동시에 접근하도록 구성되고,
상기 제1 천이 영역(115)은 제 1 천이부(125) 및 제 2 천이부(130)를 포함하고,
상기 제2 천이 영역(120)은 제 3 천이부(135) 및 제 4 천이부(140)를 포함하고,
상기 제1 천이부(125)와 상기 제3 천이부(135) 사이의 거리(155)는 동일 극성의 영구 자석들의 피치의 절반인 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제17항에 있어서,
상기 전동기는 동기식 무브러쉬 전동기를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제17항에 있어서,
상기 안티-코깅 요소는 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향과 각을 이루는(at an angle) 적어도 제3 방향으로 상기 회전자 상에 안티-코깅 힘들을 생성하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제17항에 있어서,
상기 안티-코깅 요소는
상기 고정자의 내부 표면으로부터 안으로 신장하는 적어도 하나의 제1 리세스인 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제20항에 있어서,
상기 안티-코깅 요소는 상기 고정자의 내부 표면으로부터 안으로 신장하는 적어도 하나의 제2 리세스를 포함하며, 상기 제1 및 상기 제2 리세스들 사이의 거리는 nP/2 + mP/4이며 여기에서 상기 n은 임의의 정수이며 상기 m은 홀수인 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제20항에 있어서,
상기 천이 영역들의 적어도 하나는 상기 내부 표면에 대하여 각을 형성하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제20항에 있어서,
상기 천이 영역들의 적어도 하나는 상기 내부 표면에 대하여 오목한 표면을 가지는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제20항에 있어서,
상기 천이 영역들의 적어도 하나는 상기 내부 표면에 대하여 볼록한 표면을 가지는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제20항에 있어서,
상기 천이 영역들의 적어도 하나는 상기 내부 표면 및 상기 제1 리세스로부터 움푹 들어가는(recede) 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제20항에 있어서,
상기 천이 영역들의 적어도 하나는 상기 내부 표면 및 상기 제1 리세스 사이에 복합 각을 정의하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
표면을 갖는 고정자; 및
상기 고정자와 협력하여 접선력(tangential force) 및 축력(axial force)을 생성하도록 구성되고, 복수의 영구 자석들을 포함하는 회전자;를 포함하고,
상기 고정자는 상기 표면 위에 배치된 적어도 하나의 요소를 포함하며, 상기 요소는, 적어도 상기 접선력 및 축력 방향으로 상기 회전자 상에 안티-코깅 힘(anti-cogging force)들을 생성하기 위하여, 한 쌍의 상기 영구 자석들의 개별 자석들이 상기 표면과 상기 적어도 하나의 요소를 연결하는 제1 천이 영역(115) 및 상기 적어도 하나의 요소와 상기 표면을 연결하는 제 2 천이 영역(120)에 동시에 접근하도록 구성되고,
상기 제1 천이 영역(115)은 제 1 천이부(125) 및 제 2 천이부(130)를 포함하고,
상기 제2 천이 영역(120)은 제 3 천이부(135) 및 제 4 천이부(140)를 포함하고,
상기 제1 천이부(125)와 상기 제3 천이부(135) 사이의 거리(155)는 동일 극성의 영구 자석들의 피치의 절반인 것을 특징으로 하는 전동기.
표면을 갖는 고정자; 및
상기 고정자와 협력하여 접선력 및 축력을 생성하도록 구성되고, 복수의 영구 자석들을 포함하는 회전자;를 포함하고,
상기 고정자는 상기 표면 위에 배치된 복수의 제1 요소들을 포함하며, 상기 제1 요소들은, 적어도 상기 접선력 및 축력 방향으로 상기 회전자 상에 제1 안티-코깅 힘(anti-cogging force)들을 생성하기 위하여, 한 쌍의 상기 영구 자석들의 개별 자석들이 상기 표면과 상기 복수의 제1 요소들의 적어도 하나를 연결하는 제1 천이 영역(115) 및 상기 복수의 제1 요소들의 적어도 하나와 상기 표면을 연결하는 제 2 천이 영역(120)에 동시에 접근하여 통과하도록 구성되고,
상기 제1 천이 영역(115)은 제 1 천이부(125) 및 제 2 천이부(130)를 포함하고,
상기 제2 천이 영역(120)은 제 3 천이부(135) 및 제 4 천이부(140)를 포함하고,
상기 제1 천이부(125)와 상기 제3 천이부(135) 사이의 거리(155)는 동일 극성의 영구 자석들의 피치의 절반인 것을 특징으로 하는 전동기.
제28항에 있어서,
상기 고정자는 적어도 상기 접선력 및 축력의 방향으로 상기 회전자 상에 제2 안티-코깅 힘들을 생성하도록 구성된 제2 복수개의 요소들을 더 포함하며, 상기 제1 및 제2 안티-코깅 힘들은 상기 전동기 내에 접선의(tangential) 코깅 힘들 및 축의(axial) 코깅 힘들을 감소시키도록 작용하는 것을 특징으로 하는 전동기.