JPH05191961A - リニアモーターおよびこれを用いたxy駆動テーブル - Google Patents

リニアモーターおよびこれを用いたxy駆動テーブル

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JPH05191961A
JPH05191961A JP2043792A JP2043792A JPH05191961A JP H05191961 A JPH05191961 A JP H05191961A JP 2043792 A JP2043792 A JP 2043792A JP 2043792 A JP2043792 A JP 2043792A JP H05191961 A JPH05191961 A JP H05191961A
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JP
Japan
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linear motor
heat
electromagnetic coils
linear
motor
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JP2043792A
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English (en)
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Nobushige Korenaga
伸茂 是永
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Canon Inc
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 リニアモーターの発熱部分を効率よく冷却す
るとともに、振動源となる冷却ジャケット等を不要とす
る。 【構成】 リニア直流モータの固定子1はその長手方向
に直列に配設された電磁コイル4A〜4Fを保持してお
り、各電磁コイル4A〜4Fはそれぞれヒートパイプの
加熱端であり、各電磁コイルの引出線4AL〜4FLの
一部は、それぞれ熱交換器10A〜10Fを貫通してお
り、前記ヒートパイプの冷却端として、前記電磁コイル
の発熱によって気化したヒートパイプの冷媒を液化す
る。各引出線4AL〜4FLはそれぞれ電力増幅器11
A〜11Fを経て、各電磁コイルの電流を制御する制御
回路12へ接続される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体露光装置や、パ
ターン検査等集積回路の製造工程に使用される検査装置
等のXY駆動テーブルに用いられるリニアモーターおよ
びこれを用いたXY駆動テーブルに関し、特に発熱部分
を効率よく冷却することのできるリニアモーターおよび
これを用いたXY駆動テーブルに関するものである。
【0002】
【従来の技術】半導体露光装置や集積回路のパターン検
査装置に用いられるXY駆動テーブルは、ウエハ等基板
を保持する可動台を、定盤上において直交する2軸(X
軸およびY軸)の方向に往復移動させるための駆動モー
ターを備えている。近年、該駆動モーターとしてリニア
モーターを活用することで、装置の小形化および高精度
化を企てる努力がなされている。このようなリニアモー
ターの従来例を図9および図10を参照して説明する。
【0003】リニアモーター固定子151は、一対の中
空溝形のコイル保持部材152a,152b、両者をそ
の両端において一体的に連結する一対の連結部材153
a,153b、および前記一対のコイル保持部材152
a,152bの間に配置されており、両端をそれぞれ各
コイル保持部材152a,152bの溝によって保持さ
れる複数の電磁コイル154A〜154Fからなる。リ
ニアモーター可動子155は、天板156と底板157
にそれぞれ保持された一対の永久磁石158a,158
bおよび、天板156と底板157の対向面にそれぞれ
一体的に連結された一対の側板159a,159bから
なり、天板156、底板157および両側板159a,
159bによって長方形の断面をもつ管状枠を形成す
る。該管状枠すなわち可動子155は、図10に示すよ
うに、リニアモーター固定子151に摺動自在に嵌合す
る。電流が電力ケーブル160から電磁コイル154A
〜154Fに順次選択的に供給されると、リニアモータ
ー可動子155は、リニアモーター固定子151に沿っ
て移動する。このときジュール熱によってコイルが発熱
するため、コイル保持部材152a,152bのそれぞ
れの水冷ジャケット152c,152dに冷却パイプ1
61から冷却水を供給して、コイル保持部材152a,
152bとコイル154A〜154Fの接触面を冷却す
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の技術によれば、コイル保持部材の水冷ジャケットに
冷却水を供給してコイルを水冷するため、以下のような
問題があった。
【0005】(1)コイル保持部材とコイルの接触面の
みが冷却され、コイルの永久磁石に対向する部分の冷却
が不十分である。
【0006】(2)両側のコイル保持部材を連結する連
結部材は、発熱しないので冷却不要であるにもかかわら
ず、コイル保持部材との接触によって冷却されるため、
可動子のガイドとなる固定子が熱変形を起こしてXY駆
動テーブルの精度が低下する。
【0007】(3)可動子に電磁コイルが保持されてい
る場合には、可動子に冷却パイプを連結する必要がある
ため、大きな駆動力を必要とする。
【0008】(4)冷却水を供給するためのポンプか
ら、コイル保持部材に圧力変動が伝わって振動衝撃を発
生しやすい。
【0009】本発明は上記従来の技術の有する問題点に
鑑みてなされたものであり、リニアモーターの発熱部分
を効率よく冷却するとともに、振動源となる冷却ジャケ
ット等を必要としないリニアモーターおよびこれを用い
たXY駆動テーブルを提供することを目的とするもので
ある。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明のリニアモーターおよびこれを用いたXY
駆動テーブルは、少くとも電磁コイルがヒートパイプの
一部分であって、前記電磁コイルの引出線の少くとも一
部が、前記ヒートパイプの他の部分であって、冷却手段
によって冷却されることを特徴とする。
【0011】リニアモーターはリニア直流モーターであ
っても、リニア同期モーターであっても、リニア誘導モ
ーターであってもよい。
【0012】
【作用】本発明の装置によれば、リニアモーターの電流
が流れてジュール熱が発生する部分がヒートパイプの加
熱端であって、発熱部分の内部空間に充填された冷媒が
気化することで直接冷却される。気化した冷媒は、ヒー
トパイプの冷却端へ流動し、冷却手段によって冷却され
て液化したのち、再びリニアモーターの発熱部分へもど
ってこれを冷却する。リニアモーターの発熱部分が複数
の電磁コイルである場合は、各電磁コイルで気化した冷
媒を、冷却されている引出線に導いて液化する。
【0013】また発熱部分が誘導板であれば気化した冷
媒を、誘導板の冷却端において液化する。
【0014】
【実施例】本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【0015】図1は第1実施例のリニア直流モーターを
示す斜視図であって、長尺の固定子1は、その長手方向
に直列に配置された複数の環状の溝3を備えており、各
溝3はそれぞれ電磁コイル4A〜4Fを収容する。固定
子1に沿って摺動自在である可動子5は、互に対向する
天板6および底板7、天板6に固着された永久磁石8、
および天板6と底板7の間に一体的に連結された一対の
側板9a,9bからなる管状枠である。
【0016】図2に示すように、各電磁コイル4A〜4
Fのそれぞれの引出線4AL〜4FLは、それぞれの冷
却手段である熱交換器10A〜10Fおよび増幅器11
A〜11Fを経て制御回路12に接続される。制御回路
12は、可動子5の位置を検出する位置計測機(図示せ
ず)の出力により、可動子5の位置に応じて電磁コイル
4A〜4Fのうちの1個を選択して順次電流を供給す
る。このようにして順次励磁された電磁コイル4A〜4
Fは、可動子5の永久磁石8との相互作用によって、可
動子5を移動させる推力を発生させる。
【0017】各電磁コイル4A〜4Fおよびその引出線
4A〜4Fは連続したヒートパイプによって作られてい
る。該ヒートパイプは図3において全体として符号13
で示すように、電気の良導体で作られた中空管14から
なり、該中空管14の外表面は絶縁膜15によって被覆
され、中空管14の内部空間には、超純水等の冷媒を含
浸させたウィック16が充填される。
【0018】各電磁コイル4A〜4Fに順次電流が供給
され、電磁コイルにジュール熱が発生すると、該電磁コ
イル内の冷媒が蒸発し、蒸発した冷媒は各電磁コイルの
引出線内をそれぞれの熱交換器10A〜10Fに向って
高速度で移動する。各熱交換器10A〜10F内でそれ
ぞれ冷却されて液化した冷媒は、各引出線内を前記と逆
の方向に移動して、各電磁コイル4A〜4Fの発熱部分
へ戻り、再び熱を吸収して蒸発し、熱交換器へ向う。従
って冷媒を循環させるためのポンプを必要とせず、加え
て各電磁コイル4A〜4Fの発熱部分を直接冷却するこ
とができるため、不必要な部分を冷却することもなく、
冷却効率も極めて高い。
【0019】図4は第2実施例のリニア同期モーターを
示す斜視図であって、固定子21は一対の長尺部材22
a,22b、および両者の間に配置された複数の磁性体
棒23a,23b…からなり、可動子25は、天板2
6、底板ヨーク26、3個の電磁コイル24A,24
B,24Cを保持する歯極28、および天板26と底板
ヨーク26を一体的に連結する一対の側板29a,29
bからなる管状枠である。図5に示すように、電磁コイ
ル24A,24B,24Cは、それぞれ個別に冷却手段
である熱交換器30A,30B,30Cを通る引出線2
4AL,24BL,24CLにより、増幅器31A,3
1B,31Cを経て制御回路32へ接続される。各電磁
コイル24A,24B,24Cおよびそれぞれの引出線
24AL,24BL,24CLは第1実施例と同様に中
空管で作られたヒートパイプである。
【0020】制御回路32から各電磁コイル24A,2
4B,24Cに位相差120度の3相交流電流を供給す
ると、歯極28と底板ヨーク27の間に移動磁界が発生
し、該移動磁界と磁性体棒23a,23b…との相互作
用によって、可動子25が固定子21に沿って連続的に
移動する。上記の電流によって各電磁コイル24A,2
4B,24Cに発生した熱は、該電磁コイル内の冷媒を
蒸発させ、気化した冷媒はそれぞれ各熱交換器30A,
30B,30Cに向かって各引出線24AL,24B
L,24CL内を移動し、該熱交換器によって冷却液化
された後、再び発熱部分へもどる。第1実施例と同様に
冷媒を循環させるためのポンプを必要とせず、しかも発
熱部分を直接冷却出来る。加えて、本実施例は可動子2
5が電磁コイル24A,24B,24Cを保持するもの
であるが、冷媒の供給手段を必要としないために、軽量
であり、従って大きな駆動力を必要としない。
【0021】図6は第3実施例のリニア誘導モーターを
示す斜視図であって、固定子41は長尺の誘導板42お
よびこれを支持する一対の固定足43a,43bからな
り、可動子45は天板ヨーク46、底板ヨーク47、一
対の電磁コイル44A,44Bを保持する歯極48およ
び天板ヨーク46と底板ヨーク47を一体的に連結する
側板49からなる管状枠である。
【0022】図7に示すように各電磁コイル44A.4
4Bは、それぞれ個別に冷却手段である熱交換器50
A,50Bを通る引出線44AL,44BLによって、
各増幅器51A,51Bを経て、制御回路52へ接続さ
れる。
【0023】各電磁コイル44A,44Bおよびそれぞ
れの引出線44AL,44BLは第1実施例と同様に中
空管で作られたヒートパイプである。また誘導体42も
中空板状体から作られており、その外表面は絶縁膜によ
って被覆され、その内部空間には超純水等の冷媒を含浸
させたウィックが充填される。誘導板42の一端は冷却
のために熱交換器53内に挿入される。すなわち、誘導
板42は、電磁コイル44A,44Bと同様に、中空体
で作られたヒートパイプである。
【0024】制御回路52から各電磁コイル44A,4
4Bに位相差が90度の2相交番電流を供給すると、歯
極48と底板ヨーク47の間に移動磁界が発生し、誘導
板42に誘導電流が流れて可動子45を移動させる推力
が発生する。各電磁コイル44A,44Bおよび誘導板
42に発生した熱は、それぞれ上述のヒートパイプの機
能によって各熱交換器50A,50B,53に運ばれて
除去される。第1および第2実施例と同様に冷媒を循環
させるためのポンプを必要とせず、発熱部分を直接冷却
できる。また第2実施例と同様に、電磁コイルをもつ可
動子が冷媒供給手段を必要としないために軽量であり、
従って大きな駆動力を必要としない。
【0025】次に、本発明のリニアモーターを用いたX
Y駆動テーブルを図8を参照して説明する。
【0026】XY駆動テーブルであるウエハチャック1
01はy可動台102に載置され、y可動台102は、
yガイド103に沿ってY軸方向へ往復移動自在であ
る。yガイド103はx可動台104に一体的に連結さ
れ、x可動台104はxガイド105に沿ってX軸方向
に往復移動自在である。y可動台102は、yリニアモ
ーター固定子106aおよびyリニアモーター可動子1
06bからなるyリニアモーター107によって往復移
動される。
【0027】x可動台104は、xリニアモーター固定
子108aおよびxリニアモーター可動子108bから
なるxリニアモーター109によって往復移動される。
xガイド105は定盤110に固定されており、x可動
台104に一体的に連結されたx摺動体111およびy
ガイド103と定盤110の間には、それぞれ周知のエ
アスライドが設けられる。同様にxガイド105とx摺
動体111との間、およびy可動台102とyガイド1
03との間にもそれぞれ周知のエアスライドが設けられ
る。yリニアモーター107およびxリニアモーター1
09は、それぞれ第1実施例と同様のリニア直流モータ
ーであって、yリニアモーター固定子106aおよびx
リニアモーター固定子108aは、それぞれ第1実施例
の固定子1と同様の構造をもち、yリニアモーター可動
子106bおよびxリニアモーター可動子108bは、
それぞれ第1実施例の可動子5と同様の構造をもつ。
【0028】yリニアモーター107が駆動されると、
yリニアモーター固定子106aの複数の電磁コイル
(図示せず)に順次電流が流れて発熱するが、前述した
ように、各電磁コイルおよび各電磁コイルの引出線がヒ
ートパイプであり、該引出線が熱交換器によって冷却さ
れているため、発熱した熱は発熱部分から速かに除去さ
れる。xリニアモーター固定子108aについても同様
である。
【0029】従って冷却効率が高く、不要な部分を過度
に冷却することによってXY駆動テーブルの精度を損う
ことなく、加えてポンプ等の冷媒供給手段を必要としな
いために振動衝撃を発生するおそれもない。
【0030】なお、リニア直流モーターに替えて、第2
実施例のリニア同期モーターまたは第3実施例のリニア
誘導モーターを、yリニアモーター107およびxリニ
アモーター109として用いることも可能であることは
言うまでもない。
【0031】
【発明の効果】本発明は上述のとおり構成されているの
で以下に記載するような効果を奏する。
【0032】リニアモーターの発熱部分を効率よく冷却
するとともに、冷媒を連続的に供給する必要がないため
に振動を発生することなく、また、可動子の軽量化が容
易である。
【0033】さらに、本発明のXY駆動テーブルは、リ
ニアモーターの冷却に伴う精度低下を防止することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施例の斜視図である。
【図2】第1実施例のブロック図である。
【図3】ヒートパイプの拡大断面図である。
【図4】第2実施例の一部破断斜視図である。
【図5】第2実施例のブロック図である。
【図6】第3実施例の一部破断斜視図である。
【図7】第3実施例のブロック図である。
【図8】XY駆動テーブルの斜視図である。
【図9】従来例の一部破断斜視図である。
【図10】図9のA−A’線に沿ってとった断面図であ
る。
【符号の説明】
1,21,41,151 固定子 4A〜4F,24A〜24C,44A,44B,154
A〜154F 電磁コイル 4AL〜4FL,24AL〜24CL,44AL,44
BL 引出線 5,25,45,155 可動子 8,158a,158b 永久磁石 10A〜10F,30A〜30C,50A,50B
熱交換器 11A〜11F,31A〜31C,51A,51B
電力増幅器 12,32,52 制御回路 13 ヒートパイプ 14 中空管 23a,23b… 磁性体棒 28,48 歯極 42 誘導板 101 ウエハチャック 102 y可動台 103 yガイド 104 x可動台 105 xガイド 106a yリニアモーター固定子 106b yリニアモーター可動子 107 yリニアモーター 108a xリニアモーター固定子 108b xリニアモーター可動子 109 xリニアモーター 110 定盤

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少くとも電磁コイルがヒートパイプの一
    部分であって、前記電磁コイルの引出線の少くとも一部
    が、前記ヒートパイプの他の部分であって、冷却手段に
    よって冷却されることを特徴とするリニアモーター。
  2. 【請求項2】 リニアモーターがリニア直流モーターで
    あることを特徴とする請求項1記載のリニアモーター。
  3. 【請求項3】 リニアモーターがリニア同期モーターで
    あることを特徴とする請求項1記載のリニアモーター。
  4. 【請求項4】 リニアモーターがリニア誘導モーターで
    あって、誘導板がヒートパイプであり、前記誘導板の一
    端が冷却されていることを特徴とする請求項1記載のリ
    ニアモーター。
  5. 【請求項5】 定盤に沿って所定の方向に往復移動自在
    であるx可動台と、前記x可動台を移動させるためのx
    リニアモーターと、前記x可動台に沿って、前記x可動
    台の移動方向に対して直角の方向に往復移動自在である
    y可動台と、前記y可動台を移動させるためのyリニア
    モーターとからなり、前記xリニアモーターおよび前記
    yリニアモーターの少くとも一方が、請求項1乃至4い
    ずれか1項記載のリニアモーターであることを特徴とす
    るXY駆動テーブル。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003022963A (ja) * 2001-07-10 2003-01-24 Canon Inc 露光装置
JP2003022955A (ja) * 2001-07-09 2003-01-24 Canon Inc 露光装置
US7462959B2 (en) 2004-07-12 2008-12-09 Sumitomo Heavy Industries, Ltd. Linear motor and stage device using the linear motor

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