线性电动机及其制造方法以及使用了该线性电动机的载物台装置

摘要

本发明提供线性电动机及其制造方法以及使用了该线性电动机的载物台装置。线圈部(60)用盖部件(78)覆盖用铸型(树脂件)(76)将2列线圈(66)一体化了的部件。在铸型(76)的表面形成玻璃膜(80)。玻璃膜(80)为无机材料，所以具有绝缘性。并且，在盖部件(78)的内壁与玻璃膜(80)的表面的间隙中形成有供冷却水流动的冷却水流路(74)。该玻璃膜(80)通过涂敷液态玻璃形成为均匀厚度(几微米)。

说明书

技术领域

本发明涉及结构为给线圈的周围提供冷却水来抑制线性电动机的发热的线性电动机及其制造方法以及使用了该线性电动机的载物台装置的改进。

背景技术

在例如半导体制造装置和液晶制造装置等使用的精密定位装置中，使用了线性电动机作为驱动载置了基板等被加工物的载物台的驱动机构，用一对线性电动机并行驱动控制载物台的两端。

这种线性电动机由将多个线圈配设成一列的线圈部和配置有一列与线圈列相对地配置的多个永久磁产生推力(驱动力)。

并且，作为线性电动机的结构，有磁轭部在固定侧、线圈部为可动侧的可动线圈式以及线圈部在固定侧、磁轭部为可动侧的可动磁铁式。

无论上述2种方式中的哪一种方式，当来自线圈的发热使温度上升时，线圈自身的电阻值上升，因此驱动电流下降。由于线性电动机的推力与驱动电流成比例，因此驱动电流下降时推力也降低。

并且，从线圈产生的热会给外界环境造成影响。因此为了降低来自线圈的发热产生的影响，线性电动机中设置了冷却线圈部的冷却机构。作为该冷却机构，例如在线圈部安装冷却配管，将制冷剂或纯水提供给冷却配管来冷却线圈的热量(参照例如专利文献1)。

并且，在线性电动机中，希望提高线圈的冷却效率，例如用称之为保持器或铸型的树脂件覆盖多个线圈，再用由不锈钢等金属或用碳纤维进行了强化的CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastics，碳纤维增强塑料)等树脂件或者陶瓷等构成的盖部件覆盖其周围，在上述树脂与盖部件之间形成冷却用流路。并且，该冷却结构采用使惰性制冷剂(氟系惰性液体)在冷却用流路中流动，使线圈的热量与惰性制冷剂进行热交换加以回收的结构。该惰性制冷剂虽然没有损害线性电动机自身的性能的危险，具有不影响线圈的绝缘性的性质，但由于比热比较低，因此难以提高冷却效率。

专利文献1：日本特开2003-224961号公报

但是，由于线性电动机采用通过电流在线圈列中流动产生推力(驱动力)的结构，因此在获得大的推力的情况下或提高可动部的移动速度进行高速移动的情况下，由于线圈的发热量增大，因此不仅线性电动机自身的性能降低，而且产生进行精确定位的装置——例如半导体制造装置等中激光干涉仪等计测仪器受影响，或者支持可动部的结构部件因温度变化而变形这样的现象，妨碍精确定位。

为了解决这种线圈发热量增大的问题，希望进一步提高冷却效率，例如研究过在上述线圈的冷却结构中采用比热比惰性制冷剂高的水作为冷却液的问题。

但是，在给上述树脂件与盖部件之间形成的冷却用流路提供水来提高冷却效率的情况下，产生水进入覆盖线圈的树脂件中引起绝缘破坏；或者进入树脂与线圈之间的水分因受热而汽化膨胀，在端面集中的应力超过树脂的强度，在树脂中产生裂纹；或者树脂成分或金属离子溶解这样的问题。

发明内容

因此，本发明以提供一种解决了上述问题的线性电动机及该线性电动机的制造方法以及使用了该线性电动机的载物台装置为课题。

为了解决上述问题，本发明具有以下特征。

本发明为下述线性电动机，解决上述问题：具备：并设了多个线圈的线圈部，与上述线圈部相对地并设了多个永久磁铁的磁轭部，覆盖上述线圈部的盖部件，以及形成在上述盖部件的内侧、通过提供冷却水来冷却上述线圈部的线圈冷却部；上述线圈部在上述多个线圈的周围形成树脂件，在上述树脂件的表面形成有玻璃膜。

并且，本发明通过在上述盖部件的内面形成有玻璃膜来解决上述问题。

并且，上述线圈部在上述多个线圈的周围形成有第1玻璃膜，在上述第1玻璃膜的表面形成有树脂件，在上述树脂件的表面形成有第2玻璃膜，通过这样解决上述问题。

并且，上述线圈部具有将从上述多个线圈引出的引线导向上述盖部件的外部的引线通道，在该引线通道的外周形成有玻璃膜，通过这样解决上述问题。

并且，上述冷却水为纯水，通过这样解决上述问题。

并且，本发明由于具有以下工序，因此通过这样解决上述问题：并设多个线圈的第1工序；在上述多个线圈的周围形成树脂件的第2工序；在上述树脂件的表面形成玻璃膜的第3工序；由形成提供冷却水的冷却水流路的盖部件覆盖上述玻璃膜周围的第4工序；将引出从上述线圈引出的引线的引线通道安装到上述盖部件的端部内侧的第5工序；以及使具有多个永久磁铁的磁轭部与上述线圈部相对地安装上述磁轭部的第6工序。

本发明为将上述线性电动机用于驱动机构的载物台装置，解决上述问题。

发明的效果：

根据本发明，由于在多个线圈的周围形成树脂件，在树脂件的表面上形成玻璃膜，因此不仅能够通过提供冷却水而效率良好地冷却线圈的热量，而且能够用玻璃膜防止冷却水浸透到线圈和树脂件中，能够防止冷却水引起的绝缘破坏或裂缝的产生。并且，能够防止线圈表面的绝缘材料或金属离子溶解。

根据本发明，由于在盖部件的内面形成玻璃膜，因此能够防止冷却水引起的金属离子从盖部件上溶解。

并且，根据本发明，由于在多个线圈的周围形成第1玻璃膜，在第1玻璃膜的表面形成树脂件，在树脂件的表面形成第2玻璃膜，因此能够用双重玻璃膜防止冷却水浸透，能够防止冷却水溶解线圈表面的绝缘材料或金属离子。

并且，根据本发明，由于具有将从多个线圈引出的引线导向盖部件的外部的引线通道，在引线通道的外周形成玻璃膜，因此能够防止冷却水浸透到引线中，能够防止冷却水使绝缘材料或金属离子从引线上溶解。

附图说明

图1是适用了本发明的线性电动机的一个实施例的载物台装置的俯视图。

图2是表示线性电动机20的结构的立体图。

图3A是表示线圈部60的内部结构的图，线圈部60的纵剖视图。

图3B是表示线圈部60的内部结构的图，放大表示A部的放大剖视图。

图4是表示并设了2列线圈66的状态的立体图。

图5是线圈部60的右侧视图。

图6A是表示线圈部60的内部的图，沿图5中的V-V线的纵剖视图。

图6B是表示线圈部60的内部的图，放大表示B部的放大剖视图。

图7是放大表示变形例1的A部的纵剖视图。

图8是放大表示变形例2的A部的纵剖视图。

符号说明

10载物台装置

14底座

18滑动件

20线性电动机

24Y滑动件

60线圈部

62磁轭部

66线圈

68永久磁铁

70冷却水供给口

72冷却水排出口

74冷却水流路

76铸型

78盖部件

80、89、90玻璃膜

82、84块体

86引线

88引线引导部件

92第1玻璃膜

94第2玻璃膜

具体实施方式

下面参照附图说明实施本发明的优选形态。

实施例1

图1为适用了本发明的线性电动机的一个实施例的载物台装置的俯视图。如图1所示，载物台装置10为XY载物台，具有固定在混凝土制的基座上的底座14、在底座14上移动的可动部16、沿Y方向驱动可动部16的两端的一对线性电动机20。

可动部16具有由线性电动机20驱动的滑动件18、连接滑动件18之间地横跨在与移动方向正交的X方向上的Y滑动件24、以及沿X方向在Y滑动件24上移动的X滑动件26。

滑动件18能够在沿Y方向延伸的引导部30引导下沿Y方向滑动地支持着，并且由来自作为驱动机构的线性电动机20的推力(驱动力)控制Y方向的移动。

可动部16在设置在左右两端的滑动件18由引导部30引导的同时，由线性电动机20的驱动力沿Y方向驱动。并且，各线性电动机20被同时产生相同的驱动力以便使配置在可动部16两端的一对滑动件18并行前进地被控制着。

下面参照图2说明线性电动机20的结构。如图2所示，线性电动机20为可动磁铁型(MM型)，包括固定在底座14上的线圈部60和沿线圈部60的延伸方向移动的磁轭部62。线圈部60并列设置有后述的多个线圈66(参照图4)，磁轭部62具有与线圈66相对配置的永久磁铁68。

并且，线圈部60的线圈66与永久磁铁68相对地配置，通过施加驱动电压产生对永久磁铁68的Y方向的推力(驱动力)。

因此，线性电动机20采用通过线圈部60产生对永久磁铁68的劳伦兹力给滑动件18作用Y方向的驱动力的结构，通过控制施加到线圈部60的线圈66上的电压能够产生使滑动件18沿Y方向以一定的速度行走的驱动力。

线圈部60在前端上部设置有提供用于冷却线圈66的冷却水的冷却水供给口70，在后端下部设置有排出冷却水的冷却水排出口72。因此，从冷却水供给口70提供的冷却水流向后方(Y方向)的同时流向下方，从冷却水排出口72排出。

并且，在线圈部60的内部形成有后述的冷却水流路74，从冷却水供给口70提供的冷却水向后方(Y方向)推动填充到整个冷却水流路74中的冷却水流动，在流动的过程中进行热交换，回收各线圈66的热量。

在本实施例中，既可以用含氯的自来水作为冷却水，也可以使用除去了不纯物的纯水。并且，由于冷却水的比热比惰性制冷剂的高，因此冷却效率好，能够充分来自冷却线圈66的发热。因此，当增大线性电动机20的推力(驱动力)时或使滑动件18高速移动时，可以认为来自线圈66的发热量增大，但通过给冷却水流路74提供冷却水，能够比以往使用的惰性制冷剂更有效地冷却。

图3A为表示线圈部60的内部结构的纵剖视图，图3B为放大表示A部的放大剖视图。如图3A、图3B所示，线圈部60用盖部件78覆盖由铸型(mold)(树脂件)76将2列线圈66一体化的部件。在铸型76的表面上形成有玻璃膜80。由于玻璃膜80为无机材料，因此具有绝缘性，能够防止水浸透。

并且，在盖部件78的内壁与玻璃膜80的表面的间隙中形成有供冷却水流动的冷却水流路74。并且，盖部件78用不锈钢材料或树脂件或陶瓷形成。

该玻璃膜80通过涂敷例如被称之为液体玻璃的液化玻璃材料形成均匀的厚度(几微米)。并且，通过使用被称之为玻璃涂层剂的液态涂层剂能够在常温下涂敷，能够容易地形成玻璃膜80。这样一来，通过用玻璃膜80覆盖线圈66的整个表面，能够防止在冷却水流路74中流动的冷却水浸透到线圈66一侧。因此，能够防止冷却水引起绝缘破坏或者线圈表面的绝缘材料或金属离子溶解。

并且，作为玻璃膜80优选使用石英玻璃。并且，由于玻璃涂层剂能够在比较低的温度下形成与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，能够以较低的成本在铸型76的整个表面上涂敷强度足够的玻璃膜80。

图4为表示并列设置了2列线圈66的状态的立体图。如图4所示，在线圈部60中，沿前进方向(Y方向)并列设置了两侧弯曲成90°的コ字形线圈66的2个线圈列60A、60B彼此相差180°地相对配置，第1线圈列60A的线圈66与第2线圈列60B的线圈66互相嵌合地组合。

因此，第1线圈列60A的线圈66的直线部66A嵌合到第2线圈列60B的线圈66的凹部66C中，第2线圈列60B的直线部66A嵌合到第1线圈列60A的线圈66的凹部66C中，使第1线圈列60A的线圈66的直线部66A与第2线圈列60B的线圈66的直线部66A重合地交错组合。并且，由于多个线圈66分成U相、V相和W相这3相进行控制，因此从各相各引出2根引线。

图5为线圈部60的右侧视图。图6A为沿图5中的V-V线的纵剖视图，图6B为放大表示B部的放大剖视图。如图5和图6A、图6B所示，线圈部60的长方形块体82、84嵌合固定到内部装有多个线圈66的盖部件78的两端。并且，在盖部件78和块体82、84用不锈钢等金属材料形成的情况下，通过焊接嵌合部分地接合从而成为气密结构。

在一个块体82上贯穿有冷却水供给口70，在另一个块体84上贯穿有冷却水排出口72。并且，冷却水供给口70和冷却水排出口72用金属管制成，其外周通过全周焊接与块体82、84接合，成为气密结构。

并且，各线圈66的引线86(6根)穿插引线引导部件88引出到外部。引线引导部件88由不锈钢等金属管制成，一端插入线圈66一侧，另一端贯穿块体84。并且，内部具有引线通道的引线引导部件88的外周也涂敷有液态玻璃，在整个引线引导部件88的外周形成玻璃膜89。因此，通过玻璃膜89防止冷却水浸透到引线引导部件88内。所以可防止冷却水破坏引线86的绝缘、或者绝缘材料或金属离子溶解。

下面说明制造线性电动机20的方法的顺序。

(顺序1)并设多个线圈66(参照图4)。

(顺序2)将从线圈66引出的引线86插入引线引导部件88中。

(顺序3)在多个线圈66的周围形成铸型76(参照图3A、图3B)。

(顺序4)在铸型76的表面涂敷液态玻璃形成玻璃膜80(参照图3A、图3B)。

(顺序5)用形成提供冷却水的冷却水流路74的盖部件78覆盖玻璃膜80的周围(参照图3A、图3B)。

(顺序6)将穿插了引线86的引线引导部件88安装到盖部件78的端部内侧(参照图6A、图6B)。

(顺序7)通过焊接将块体82、84接合到盖部件78的两端。

(顺序8)将磁轭部62组装到线圈部60中，使具有多个永久磁铁68的磁轭部62与线圈部60相对(参照图2)。

图7为放大表示变形例1的A部的纵剖视图。如图7所示，变形例1在盖部件78的内面上也涂敷玻璃膜90。因此，能够防止冷却水使金属离子从盖部件78溶解。

图8为放大表示变形例2的A部的纵剖视图。如图8所示，变形例2在多个线圈66的周围涂敷第1玻璃膜92，在第1玻璃膜92的表面浇铸树脂件76，在树脂件76的表面涂敷第2玻璃膜94。因此，由于变形例2能够用双重玻璃膜92、94防止冷却水浸透，所以能够防止冷却水破坏绝缘或产生裂缝，能够确实地防止线圈表面的绝缘材料或金属离子溶解，提高耐久性。

本国际申请主张2005年1月27日申请的日本国专利申请2005-20217号的优先权，将2005-20217号的全部内容引用到本国际申请中。

产业上的可利用性

虽然上述实施例举载物台装置中使用的线性电动机作为一个例子，但并不局限于此，作为其他装置的驱动机构使用的线性电动机当然也可以适用本发明。

并且，虽然上述实施例就可动磁铁型(MM型)线性电动机进行了说明，但本发明当然也可以适用于可动线圈型(MC型)线性电动机。