專利名稱：線性電動(dòng)機(jī)及其制造方法以及使用了該線性電動(dòng)機(jī)的載物臺(tái)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及結(jié)構(gòu)為給線圈的周圍提供冷卻水來抑制線性電動(dòng)機(jī) 的發(fā)熱的線性電動(dòng)機(jī)及其制造方法以及使用了該線性電動(dòng)機(jī)的載物 臺(tái)裝置的改進(jìn)。
背景技術(shù)：
在例如半導(dǎo)體制造裝置和液晶制造裝置等使用的精密定位裝置 中，使用了線性電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)載置了基板等被加工物的載物臺(tái)的驅(qū) 動(dòng)機(jī)構(gòu)，用一對線性電動(dòng)機(jī)并行驅(qū)動(dòng)控制載物臺(tái)的兩端。
這種線性電動(dòng)機(jī)由將多個(gè)線圈配設(shè)成一列的線圈部和配置有一 列與線圈列相對地配置的多個(gè)永久磁產(chǎn)生推力(驅(qū)動(dòng)力)。
并且，作為線性電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)，有磁軛部在固定側(cè)、線圈部為可 動(dòng)側(cè)的可動(dòng)線圈式以及線圈部在固定側(cè)、磁軛部為可動(dòng)側(cè)的可動(dòng)磁鐵 式。
無論上述2種方式中的哪一種方式，當(dāng)來自線圈的發(fā)熱使溫度上 升時(shí)，線圈自身的電阻值上升，因此驅(qū)動(dòng)電流下降。由于線性電動(dòng)機(jī) 的推力與驅(qū)動(dòng)電流成比例，因此驅(qū)動(dòng)電流下降時(shí)推力也降低。
并且，從線圈產(chǎn)生的熱會(huì)給外界環(huán)境造成影響。因此為了降低來 自線圈的發(fā)熱產(chǎn)生的影響，線性電動(dòng)機(jī)中設(shè)置了冷卻線圈部的冷卻機(jī) 構(gòu)。作為該冷卻機(jī)構(gòu)，例如在線圈部安裝冷卻配管，將制冷劑或純水 提供給冷卻配管來冷卻線圈的熱量(參照例如專利文獻(xiàn)O。
并且，在線性電動(dòng)機(jī)中，希望提高線圈的冷卻效率，例如用稱之
為保持器或鑄型的樹脂件覆蓋多個(gè)線圈，再用由不銹鋼等金屬或用碳
纖維進(jìn)行了強(qiáng)化的CFRP (Carbon Fiber Reinforced Plastics,碳纖維增 強(qiáng)塑料)等樹脂件或者陶瓷等構(gòu)成的蓋部件覆蓋其周圍，在上述樹脂 與蓋部件之間形成冷卻用流路。并且，該冷卻結(jié)構(gòu)采用使惰性制冷劑 (氟系惰性液體)在冷卻用流路中流動(dòng)，使線圈的熱量與惰性制冷劑 進(jìn)行熱交換加以回收的結(jié)構(gòu)。該惰性制冷劑雖然沒有損害線性電動(dòng)機(jī) 自身的性能的危險(xiǎn)，具有不影響線圈的絕緣性的性質(zhì)，但由于比熱比 較低，因此難以提高冷卻效率。
專利文獻(xiàn)1:日本特開2003-224961號(hào)公報(bào)
但是，由于線性電動(dòng)機(jī)采用通過電流在線圈列中流動(dòng)產(chǎn)生推力 (驅(qū)動(dòng)力)的結(jié)構(gòu)，因此在獲得大的推力的情況下或提高可動(dòng)部的移 動(dòng)速度進(jìn)行高速移動(dòng)的情況下，由于線圈的發(fā)熱量增大，因此不僅線 性電動(dòng)機(jī)自身的性能降低，而且產(chǎn)生進(jìn)行精確定位的裝置——例如半 導(dǎo)體制造裝置等中激光干涉儀等計(jì)測儀器受影響，或者支持可動(dòng)部的 結(jié)構(gòu)部件因溫度變化而變形這樣的現(xiàn)象，妨礙精確定位。
為了解決這種線圈發(fā)熱量增大的問題，希望進(jìn)一步提高冷卻效 率，例如研究過在上述線圈的冷卻結(jié)構(gòu)中采用比熱比惰性制冷劑高的 水作為冷卻液的問題。
但是，在給上述樹脂件與蓋部件之間形成的冷卻用流路提供水來 提高冷卻效率的情況下，產(chǎn)生水進(jìn)入覆蓋線圈的樹脂件中引起絕緣破 壞；或者進(jìn)入樹脂與線圈之間的水分因受熱而汽化膨脹，在端面集中 的應(yīng)力超過樹脂的強(qiáng)度，在樹脂中產(chǎn)生裂紋；或者樹脂成分或金屬離 子溶解這樣的問題。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明以提供一種解決了上述問題的線性電動(dòng)機(jī)及該線性 電動(dòng)機(jī)的制造方法以及使用了該線性電動(dòng)機(jī)的載物臺(tái)裝置為課題。
為了解決上述問題，本發(fā)明具有以下特征。
本發(fā)明為下述線性電動(dòng)機(jī)，解決上述問題具備并設(shè)了多個(gè)線 圈的線圈部，與上述線圈部相對地并設(shè)了多個(gè)永久磁鐵的磁軛部，覆 蓋上述線圈部的蓋部件，以及形成在上述蓋部件的內(nèi)側(cè)、通過提供冷 卻水來冷卻上述線圈部的線圈冷卻部；上述線圈部在上述多個(gè)線圈 的周圍形成樹脂件，在上述樹脂件的表面形成有玻璃膜。
并且，本發(fā)明通過在上述蓋部件的內(nèi)面形成有玻璃膜來解決上述 問題。
并且，上述線圈部在上述多個(gè)線圈的周圍形成有第l玻璃膜，在 上述第1玻璃膜的表面形成有樹脂件，在上述樹脂件的表面形成有第 2玻璃膜，通過這樣解決上述問題。
并且，上述線圈部具有將從上述多個(gè)線圈引出的引線導(dǎo)向上述蓋 部件的外部的引線通道，在該引線通道的外周形成有玻璃膜，通過這 樣解決上述問題。
并且，上述冷卻水為純水，通過這樣解決上述問題。
并且，本發(fā)明由于具有以下工序，因此通過這樣解決上述問題 并設(shè)多個(gè)線圈的第1工序；在上述多個(gè)線圈的周圍形成樹脂件的第2 工序；在上述樹脂件的表面形成玻璃膜的第3工序；由形成提供冷卻 水的冷卻水流路的蓋部件覆蓋上述玻璃膜周圍的第4工序；將引出從 上述線圈引出的引線的引線通道安裝到上述蓋部件的端部內(nèi)側(cè)的第5 工序；以及使具有多個(gè)永久磁鐵的磁軛部與上述線圈部相對地安裝上 述磁軛部的第6工序。
本發(fā)明為將上述線性電動(dòng)機(jī)用于驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的載物臺(tái)裝置，解決上 述問題。
發(fā)明的效果
根據(jù)本發(fā)明，由于在多個(gè)線圈的周圍形成樹脂件，在樹脂件的表 面上形成玻璃膜，因此不僅能夠通過提供冷卻水而效率良好地冷卻線
圈的熱量，而且能夠用玻璃膜防止冷卻水浸透到線圈和樹脂件中，能 夠防止冷卻水引起的絕緣破壞或裂縫的產(chǎn)生。并且，能夠防止線圈表 面的絕緣材料或金屬離子溶解。
根據(jù)本發(fā)明，由于在蓋部件的內(nèi)面形成玻璃膜，因此能夠防止冷 卻水引起的金屬離子從蓋部件上溶解。
并且，根據(jù)本發(fā)明，由于在多個(gè)線圈的周圍形成第l玻璃膜，在
第1玻璃膜的表面形成樹脂件，在樹脂件的表面形成第2玻璃膜，因 此能夠用雙重玻璃膜防止冷卻水浸透，能夠防止冷卻水溶解線圈表面 的絕緣材料或金屬離子。
并且，根據(jù)本發(fā)明，由于具有將從多個(gè)線圈引出的引線導(dǎo)向蓋部 件的外部的引線通道，在引線通道的外周形成玻璃膜，因此能夠防止 冷卻水浸透到引線中，能夠防止冷卻水使絕緣材料或金屬離子從引線 上溶解。


圖l是適用了本發(fā)明的線性電動(dòng)機(jī)的一個(gè)實(shí)施例的載物臺(tái)裝置的 俯視圖。
圖2是表示線性電動(dòng)機(jī)20的結(jié)構(gòu)的立體圖。 圖3A是表示線圈部60的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的圖，線圈部60的縱剖視圖。 圖3B是表示線圈部60的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的圖，放大表示A部的放大 剖視圖。
圖4是表示并設(shè)了 2列線圈66的狀態(tài)的立體圖。 圖5是線圈部60的右側(cè)視圖。
圖6A是表示線圈部60的內(nèi)部的圖，沿圖5中的V-V線的縱剖 視圖。
圖6B是表示線圈部60的內(nèi)部的圖，放大表示B部的放大剖視圖。
圖7是放大表示變形例1的A部的縱剖視圖。
圖8是放大表示變形例2的A部的縱剖視圖。
符號(hào)說明
10載物臺(tái)裝置
14 底座
18滑動(dòng)件
20線性電動(dòng)機(jī)
24 Y滑動(dòng)件
60線圈部
62磁軛部
66線圈
68永久磁鐵
70冷卻水供給口
72冷卻水排出口
74冷卻水流路
76鑄型
78蓋部件
80、 89、 90 玻璃膜
82、 84塊體
86引線
88引線引導(dǎo)部件 92第l玻璃膜 94第2玻璃膜
具體實(shí)施例方式
下面參照

實(shí)施本發(fā)明的優(yōu)選形態(tài)。 實(shí)施例1
圖l為適用了本發(fā)明的線性電動(dòng)機(jī)的一個(gè)實(shí)施例的載物臺(tái)裝置的
俯視圖。如圖1所示，載物臺(tái)裝置IO為XY載物臺(tái)，具有固定在混 凝土制的基座上的底座14、在底座14上移動(dòng)的可動(dòng)部16、沿Y方 向驅(qū)動(dòng)可動(dòng)部16的兩端的一對線性電動(dòng)機(jī)20。
可動(dòng)部16具有由線性電動(dòng)機(jī)20驅(qū)動(dòng)的滑動(dòng)件18、連接滑動(dòng)件 18之間地橫跨在與移動(dòng)方向正交的X方向上的Y滑動(dòng)件24、以及沿 X方向在Y滑動(dòng)件24上移動(dòng)的X滑動(dòng)件26。
滑動(dòng)件18能夠在沿Y方向延伸的引導(dǎo)部30引導(dǎo)下沿Y方向滑 動(dòng)地支持著，并且由來自作為驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的線性電動(dòng)機(jī)20的推力(驅(qū) 動(dòng)力)控制Y方向的移動(dòng)。
可動(dòng)部16在設(shè)置在左右兩端的滑動(dòng)件18由引導(dǎo)部30引導(dǎo)的同 時(shí)，由線性電動(dòng)機(jī)20的驅(qū)動(dòng)力沿Y方向驅(qū)動(dòng)。并且，各線性電動(dòng)機(jī) 20被同時(shí)產(chǎn)生相同的驅(qū)動(dòng)力以便使配置在可動(dòng)部16兩端的一對滑動(dòng) 件18并行前進(jìn)地被控制著。
下面參照圖2說明線性電動(dòng)機(jī)20的結(jié)構(gòu)。如圖2所示，線性電 動(dòng)機(jī)20為可動(dòng)磁鐵型(MM型)，包括固定在底座14上的線圈部60 和沿線圈部60的延伸方向移動(dòng)的磁軛部62。線圈部60并列設(shè)置有 后述的多個(gè)線圈66 (參照圖4)，磁軛部62具有與線圈66相對配置 的永久磁鐵68。
并且，線圈部60的線圈66與永久磁鐵68相對地配置，通過施 加驅(qū)動(dòng)電壓產(chǎn)生對永久磁鐵68的Y方向的推力(驅(qū)動(dòng)力)。
因此，線性電動(dòng)機(jī)20采用通過線圈部60產(chǎn)生對永久磁鐵68的 勞倫茲力給滑動(dòng)件18作用Y方向的驅(qū)動(dòng)力的結(jié)構(gòu)，通過控制施加到 線圈部60的線圈66上的電壓能夠產(chǎn)生使滑動(dòng)件18沿Y方向以一定 的速度行走的驅(qū)動(dòng)力。
線圈部60在前端上部設(shè)置有提供用于冷卻線圈66的冷卻水的冷 卻水供給口 70，在后端下部設(shè)置有排出冷卻水的冷卻水排出口 72。
因此，從冷卻水供給口 70提供的冷卻水流向后方(Y方向)的同時(shí) 流向下方，從冷卻水排出口72排出。
并且，在線圈部60的內(nèi)部形成有后述的冷卻水流路74，從冷卻 水供給口 70提供的冷卻水向后方(Y方向)推動(dòng)填充到整個(gè)冷卻水 流路74中的冷卻水流動(dòng)，在流動(dòng)的過程中進(jìn)行熱交換，回收各線圈 66的熱量。
在本實(shí)施例中，既可以用含氯的自來水作為冷卻水，也可以使用 除去了不純物的純水。并且，由于冷卻水的比熱比惰性制冷劑的高， 因此冷卻效率好，能夠充分來自冷卻線圈66的發(fā)熱。因此，當(dāng)增大 線性電動(dòng)機(jī)20的推力(驅(qū)動(dòng)力)時(shí)或使滑動(dòng)件18高速移動(dòng)時(shí)，可以 認(rèn)為來自線圈66的發(fā)熱量增大，但通過給冷卻水流路74提供冷卻水， 能夠比以往使用的惰性制冷劑更有效地冷卻。
圖3A為表示線圈部60的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的縱剖視圖，圖3B為放大表 示A部的放大剖視圖。如圖3A、圖3B所示，線圈部60用蓋部件78 覆蓋由鑄型(mold)(樹脂件)76將2列線圈66—體化的部件。在 鑄型76的表面上形成有玻璃膜80。由于玻璃膜80為無機(jī)材料，因 此具有絕緣性，能夠防止水浸透。
并且，在蓋部件78的內(nèi)壁與玻璃膜80的表面的間隙中形成有供 冷卻水流動(dòng)的冷卻水流路74。并且，蓋部件78用不銹鋼材料或樹脂 件或陶瓷形成。
該玻璃膜80通過涂熬例如被稱之為液體玻璃的液化玻璃材料形 成均勻的厚度(幾微米)。并且，通過使用被稱之為玻璃涂層劑的液 態(tài)涂層劑能夠在常溫下涂敷，能夠容易地形成玻璃膜80。這樣一來， 通過用玻璃膜80覆蓋線圈66的整個(gè)表面，能夠防止在冷卻水流路 74中流動(dòng)的冷卻水浸透到線圈66—側(cè)。因此，能夠防止冷卻水引起 絕緣破壞或者線圈表面的絕緣材料或金屬離子溶解。
并且，作為玻璃膜80優(yōu)選使用石英玻璃。并且，由于玻璃涂層
劑能夠在比較低的溫度下形成與二氧化硅皮膜完全不同的牢固的玻
璃皮膜，因此制造方法也容易，能夠以較低的成本在鑄型76的整個(gè) 表面上涂敷強(qiáng)度足夠的玻璃膜80。
圖4為表示并列設(shè)置了 2列線圈66的狀態(tài)的立體圖。如圖4所 示，在線圈部60中，沿前進(jìn)方向(Y方向)并列設(shè)置了兩側(cè)彎曲成 90°的3字形線圈66的2個(gè)線圈列60A、 60B彼此相差180°地相 對配置，第1線圈列60A的線圈66與第2線圈列60B的線圈66互 相嵌合地組合。
因此，第1線圈列60A的線圈66的直線部66A嵌合到第2線圈 列60B的線圈66的凹部66C中，第2線圈列60B的直線部66A嵌 合到第1線圈列60A的線圈66的凹部66C中，使第1線圈列60A 的線圈66的直線部66A與第2線圈列60B的線圈66的直線部66A 重合地交錯(cuò)組合。并且，由于多個(gè)線圈66分成U相、V相和W相 這3相進(jìn)行控制，因此從各相各引出2根引線。
圖5為線圈部60的右側(cè)視圖。圖6A為沿圖5中的V-V線的縱 剖視圖，圖6B為放大表示B部的放大剖視圖。如圖5和圖6A、圖 6B所示，線圈部60的長方形塊體82、 84嵌合固定到內(nèi)部裝有多個(gè) 線圈66的蓋部件78的兩端。并且，在蓋部件78和塊體82、 84用不 銹鋼等金屬材料形成的情況下，通過焊接嵌合部分地接合從而成為氣 密結(jié)構(gòu)。
在一個(gè)塊體82上貫穿有冷卻水供給口 70，在另一個(gè)塊體84上貫 穿有冷卻水排出口 72。并且，冷卻水供給口 70和冷卻水排出口 72 用金屬管制成，其外周通過全周焊接與塊體82、 84接合，成為氣密 結(jié)構(gòu)。
并且，各線圈66的引線86 (6根)穿插引線引導(dǎo)部件88引出到 外部。引線引導(dǎo)部件88由不銹鋼等金屬管制成， 一端插入線圈66 — 側(cè)，另一端貫穿塊體84。并且，內(nèi)部具有引線通道的引線引導(dǎo)部件
88的外周也涂敷有液態(tài)玻璃，在整個(gè)引線引導(dǎo)部件88的外周形成玻 璃膜89。因此，通過玻璃膜89防止冷卻水浸透到引線引導(dǎo)部件88 內(nèi)。所以可防止冷卻水破壞引線86的絕緣、或者絕緣材料或金屬離 子溶解。
下面說明制造線性電動(dòng)機(jī)20的方法的順序。 (順序l)并設(shè)多個(gè)線圈66 (參照圖4)。
(順序2)將從線圈66引出的引線86插入引線引導(dǎo)部件88中。 (順序3)在多個(gè)線圈66的周圍形成鑄型76(參照圖3A、圖3B)。 (順序4)在鑄型76的表面涂敷液態(tài)玻璃形成玻璃膜80 (參照 圖3A、圖3B)。
(順序5)用形成提供冷卻水的冷卻水流路74的蓋部件78覆蓋 玻璃膜80的周圍(參照圖3A、圖3B)。
(順序6)將穿插了引線86的引線引導(dǎo)部件88安裝到蓋部件78 的端部內(nèi)側(cè)(參照圖6A、'圖6B)。
(順序7)通過焊接將塊體82、 84接合到蓋部件78的兩端。
(順序8)將磁軛部62組裝到線圈部60中，使具有多個(gè)永久磁 鐵68的磁軛部62與線圈部60相對(參照圖2)。
圖7為放大表示變形例1的A部的縱剖視圖。如圖7所示，變形 例1在蓋部件78的內(nèi)面上也涂敷玻璃膜90。因此，能夠防止冷卻水 使金屬離子從蓋部件78溶解。
圖8為放大表示變形例2的A部的縱剖視圖。如圖8所示，變形 例2在多個(gè)線圈66的周圍涂敷第1玻璃膜92，在第1玻璃膜92的 表面澆鑄樹脂件76,在樹脂件76的表面涂敷第2玻璃膜94。因此， 由于變形例2能夠用雙重玻璃膜92、 94防止冷卻水浸透，所以能夠 防止冷卻水破壞絕緣或產(chǎn)生裂縫，能夠確實(shí)地防止線圈表面的絕緣材 料或金屬離子溶解，提高耐久性。
本國際申請主張2005年1月27日申請的日本國專利申請
2005-20217號(hào)的優(yōu)先權(quán)，將2005-20217號(hào)的全部內(nèi)容引用到本國際 申請中。
產(chǎn)業(yè)上的可利用性
雖然上述實(shí)施例舉載物臺(tái)裝置中使用的線性電動(dòng)機(jī)作為一個(gè)例 子，但并不局限于此，作為其他裝置的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)使用的線性電動(dòng)機(jī)當(dāng) 然也可以適用本發(fā)明。
并且，雖然上述實(shí)施例就可動(dòng)磁鐵型(MM型)線性電動(dòng)機(jī)進(jìn)行 了說明，但本發(fā)明當(dāng)然也可以適用于可動(dòng)線圈型(MC型)線性電動(dòng) 機(jī)。
權(quán)利要求
1.一種線性電動(dòng)機(jī)，其特征在于，具備并設(shè)了多個(gè)線圈的線圈部，與上述線圈部相對地并設(shè)了多個(gè)永久磁鐵的磁軛部，覆蓋上述線圈部的蓋部件，以及形成在上述蓋部件的內(nèi)側(cè)、通過提供冷卻水來冷卻上述線圈部的線圈冷卻部；上述線圈部在上述多個(gè)線圈的周圍形成樹脂件，在上述樹脂件的表面形成有玻璃膜。
2. 如權(quán)利要求1所述的線性電動(dòng)機(jī)，其特征在于，在上述蓋部件的內(nèi)面形成有玻璃膜。
3. 如權(quán)利要求1.所述的線性電動(dòng)機(jī)，其特征在于，上述線圈部在上述多個(gè)線圈的周圍形成有第1玻璃膜，在上述第1玻璃膜的表面形成有樹脂件，在上述樹脂件的表面形成有第2玻璃膜。
4. 如權(quán)利要求1所述的線性電動(dòng)機(jī)，其特征在于，上述線圈部 具有將從上述多個(gè)線圈引出的引線導(dǎo)向上述蓋部件的外部的引線通 道，在該引線通道的外周形成有玻璃膜。
5. 如權(quán)利要求1所述的線性電動(dòng)機(jī)，其特征在于，上述冷卻水 為純水。
6. —種線性電動(dòng)機(jī)的制造方法，其特征在于， 具有以下工序-并設(shè)多個(gè)線圈的第l工序； 在上述多個(gè)線圈的周圍形成樹脂件的第2工序； 在上述樹脂件的表面形成玻璃膜的第3工序； 由形成提供冷卻水的冷卻水流路的蓋部件覆蓋上述玻璃膜周圍 的第4工序；將引出從上述線圈引出的引線的引線通道安裝到上述蓋部件的 端部內(nèi)側(cè)的第5工序；以及使具有多個(gè)永久磁鐵的磁軛部與上述線圈部相對地安裝上述磁 軛部的第6工序。
7. —種載物臺(tái)裝置，其特征在于，將權(quán)利要求1所述的線性電 動(dòng)機(jī)用于驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
8. —種載物臺(tái)裝置，其特征在于，將權(quán)利要求2所述的線性電動(dòng)機(jī)用于驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
9. 一種載物臺(tái)裝置，其特征在于，將權(quán)利要求3所述的線性電 動(dòng)機(jī)用于驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
10. —種載物臺(tái)裝置，其特征在于，將權(quán)利要求4所述的線性電 動(dòng)機(jī)用于驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
11. 一種載物臺(tái)裝置，其特征在于，將權(quán)利要求5所述的線性電 動(dòng)機(jī)用于驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明提供線性電動(dòng)機(jī)及其制造方法以及使用了該線性電動(dòng)機(jī)的載物臺(tái)裝置。線圈部(60)用蓋部件(78)覆蓋用鑄型(樹脂件)(76)將2列線圈(66)一體化了的部件。在鑄型(76)的表面形成玻璃膜(80)。玻璃膜(80)為無機(jī)材料，所以具有絕緣性。并且，在蓋部件(78)的內(nèi)壁與玻璃膜(80)的表面的間隙中形成有供冷卻水流動(dòng)的冷卻水流路(74)。該玻璃膜(80)通過涂敷液態(tài)玻璃形成為均勻厚度(幾微米)。
文檔編號(hào)H02K9/19GK101103512SQ20058004696
公開日2008年1月9日 申請日期2005年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月27日
發(fā)明者筱平大輔, 臼井道太郎 申請人:住友重機(jī)械工業(yè)株式會(huì)社