[go: up one dir, main page]

JP2006296061A - motor - Google Patents

motor Download PDF

Info

Publication number
JP2006296061A
JP2006296061A JP2005111886A JP2005111886A JP2006296061A JP 2006296061 A JP2006296061 A JP 2006296061A JP 2005111886 A JP2005111886 A JP 2005111886A JP 2005111886 A JP2005111886 A JP 2005111886A JP 2006296061 A JP2006296061 A JP 2006296061A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
rotor
motor
outer rotor
vacuum atmosphere
stator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2005111886A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshimasa Wada
利昌 和田
Atsushi Horikoshi
敦 堀越
Shigeru Endo
茂 遠藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NSK Ltd
Original Assignee
NSK Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NSK Ltd filed Critical NSK Ltd
Priority to JP2005111886A priority Critical patent/JP2006296061A/en
Publication of JP2006296061A publication Critical patent/JP2006296061A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Motor Or Generator Frames (AREA)

Abstract

【課題】
真空雰囲気中で用いられながらも、メンテナンスを容易にしたモータを提供する。
【解決手段】
真空雰囲気側に配置されたボルト41、42に、所定の表面処理を施しているので、真空雰囲気において取り付けられたボルト41、42の凝着を抑制でき、メンテナンスを容易に行うことができ、このダモータを含むシステム全体の稼働率を向上させることができる。
【選択図】 図1
【Task】
Provided is a motor that can be easily maintained while being used in a vacuum atmosphere.
[Solution]
Since the bolts 41 and 42 arranged on the vacuum atmosphere side are subjected to predetermined surface treatment, adhesion of the bolts 41 and 42 attached in the vacuum atmosphere can be suppressed, and maintenance can be easily performed. The operating rate of the entire system including the damotor can be improved.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、例えば真空中で用いられると好適なモータに関する。   The present invention relates to a motor suitable for use in a vacuum, for example.

例えば半導体製造装置等においては、不純物を極力排除するために真空槽内の超高真空雰囲気中で被加工物に対する加工作業が行われる。その場合に使用されるアクチュエータとして、例えば被加工物位置決め装置の駆動モータにあっては、駆動軸の軸受に一般的なグリースなどのように揮発成分を含有する潤滑剤を用いることはできないから、金や銀などの軟質金属を軸受の内外輪にプレーティングすることで潤滑性を高めている。また、駆動モータのコイル絶縁材、配線被覆材及び積層磁極の接着剤なども、耐熱性に優れ放出ガスの少ない安定した材料が選定されるという実情がある。   For example, in a semiconductor manufacturing apparatus or the like, a workpiece is processed in an ultra-high vacuum atmosphere in a vacuum chamber in order to eliminate impurities as much as possible. As an actuator used in that case, for example, in a drive motor of a workpiece positioning device, a lubricant containing a volatile component such as general grease cannot be used for a drive shaft bearing. Lubrication is enhanced by plating soft metals such as gold and silver on the inner and outer rings of the bearing. In addition, there is a fact that a stable material with excellent heat resistance and low emission gas is selected for the coil insulating material of the drive motor, the wiring coating material, and the adhesive of the laminated magnetic pole.

特に近年、半導体の集積度が高まり、それに伴って同時にICのパターン幅の微細化による高密度化が進められている。この微細化に対応できるウエハを製造するために、ウエハ品質に対する高度の均一性が要求されている。その要求に応えるためには、ウエハの低圧ガス処理室における不純物ガス濃度の一層の低減が重要である。また、要求通りに微細加工を行うためには、極めて高精度の位置決め装置が必要である。こうした見地から上記従来のアクチュエータを検討すると、以下のような種々の問題点が指摘される。   In particular, in recent years, the degree of integration of semiconductors has increased, and at the same time, higher density has been promoted by reducing the pattern width of the IC. In order to manufacture a wafer that can cope with this miniaturization, a high degree of uniformity in wafer quality is required. In order to meet the demand, it is important to further reduce the impurity gas concentration in the low-pressure gas processing chamber of the wafer. Further, in order to perform microfabrication as required, an extremely high precision positioning device is required. From the above viewpoint, the following problems are pointed out when the conventional actuator is examined.

すなわち、超真空雰囲気を備えた真空槽内で用いる駆動モータの場合、たとえ駆動モータのコイル絶縁材や配線被覆等に、耐熱性に優れ放出ガスの少ない安定した材料が選定されても、それが有機系の絶縁材料である限り、ミクロ的には多孔質であって表面には無数の穴を有している。これを一旦大気にさらすと、その表面の穴にガスや水分子等を取り込んで吸蔵してしまう。それらの吸蔵不純分子を真空排気で除去する脱ガスに長時間を要してしまい、生産効率の低下は避けがたい。さらには、真空中においては空気の対流による放熱があり得ないから、コイル温度の局部的な上昇を生じた場合に、その部分の抵抗が増大して発熱が加速され、コイル絶縁皮膜の焼損を招き易い。これに対して、コイル絶縁材に無機材料を用いると共に、配線はステンレス管のシース電線を用いることで吸着不純分子を低減することが考えられる。しかしその場合はコストが非常に高くなるのみならず、コイル巻線スぺース内に占める銅などの導体の比率が減少して電気抵抗が増加し、その結果、モータの容量低下を来す恐れがある。   That is, in the case of a drive motor used in a vacuum chamber equipped with an ultra-vacuum atmosphere, even if a stable material with excellent heat resistance and low emission gas is selected for the coil insulation material or wiring coating of the drive motor, As long as it is an organic insulating material, it is microscopically porous and has numerous holes on its surface. Once this is exposed to the atmosphere, gas, water molecules, etc. are taken in and occluded in the holes on the surface. A long time is required for degassing to remove these occluded impure molecules by vacuum evacuation, and a reduction in production efficiency is unavoidable. Furthermore, since heat cannot be released due to air convection in a vacuum, when the coil temperature rises locally, the resistance of that portion increases, heat generation is accelerated, and the coil insulation film is burned out. Easy to invite. On the other hand, while using an inorganic material for the coil insulating material, it is conceivable to reduce adsorbed impure molecules by using a stainless steel sheath wire for the wiring. However, in that case, not only the cost becomes very high, but also the ratio of conductors such as copper in the coil winding space decreases, resulting in an increase in electrical resistance, resulting in a decrease in motor capacity. There is.

このような問題に対し、真空封止体の内側にステータを配置し、その外側に出力部材を配置して、出力部材即ちロータを用いてフロッグレッグアームを駆動するモータが特許文献1に記載されている。特許文献1のモータによれば、ステータに付随するコイル絶縁材や配線被覆などは、大気圧に維持された真空封止体の内側に配置するので、それらを真空槽内に配置した場合における吸蔵不純分子の排出の問題や、発熱の問題を回避できる。
特開2000−69741号公報
In order to solve such a problem, Patent Document 1 discloses a motor in which a stator is disposed inside a vacuum sealing body, an output member is disposed outside thereof, and a frog leg arm is driven using an output member, that is, a rotor. ing. According to the motor of Patent Document 1, coil insulation materials and wiring coatings attached to the stator are arranged inside the vacuum sealing body maintained at atmospheric pressure, and therefore occlusion when they are arranged in a vacuum chamber. It is possible to avoid the problem of emission of impure molecules and the problem of heat generation.
JP 2000-69741 A

ところで、特許文献1のモータにおいて、ロータ等を支持するための軸受は、真空雰囲気中に存在するが、その潤滑剤としてグリースを使用すると、グリースの油分の蒸発やグリース自体の飛散等により、潤滑性能の劣化や使用環境の汚染等の不都合が生じる場合がある。そこで、グリースを使用する代わりに、金、銀、鉛等の軟質金属や、カーボン、二硫化モリブデン等の固体潤滑剤を膜状にコーティングすることにより潤滑性を付与することが多い。   By the way, in the motor of Patent Document 1, a bearing for supporting a rotor or the like exists in a vacuum atmosphere. However, when grease is used as the lubricant, lubrication occurs due to evaporation of grease oil or scattering of the grease itself. There may be inconveniences such as degradation of performance and contamination of the usage environment. Therefore, lubricity is often imparted by coating a soft metal such as gold, silver or lead, or a solid lubricant such as carbon or molybdenum disulfide into a film instead of using grease.

しかるに、軸受に固体潤滑等を用いると、一般的な潤滑剤を用いた軸受に比べ寿命が短くなり、従って定期的に分解し交換するメンテナンスが必要となる。ところが、ロータや軸受を固定するボルトについても、真空雰囲気にあるために、金属同士が強い面圧で接触することによる凝着が生じやすくなり、これを緩めることが困難となる恐れがある。ボルトを緩めるのに手間取ると、メンテナンス時間が長くなり、モータひいてはそれを用いたシステム全体の稼働率を低下させることとなる。   However, if solid lubrication or the like is used for the bearing, the life is shortened as compared with a bearing using a general lubricant, and therefore maintenance is required to be periodically disassembled and replaced. However, since the bolts for fixing the rotor and the bearing are also in a vacuum atmosphere, adhesion due to contact of metals with a strong surface pressure is likely to occur, and it may be difficult to loosen them. If it takes time to loosen the bolts, the maintenance time becomes longer, and the operating rate of the entire system using the motor and therefore the motor is lowered.

本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、真空雰囲気中で用いられながらも、メンテナンスを容易にしたモータを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the problems of the prior art, and an object thereof is to provide a motor that is easily maintained while being used in a vacuum atmosphere.

本発明のモータは、真空雰囲気中で用いられるモータにおいて、少なくとも真空雰囲気側に配置されたボルトに、所定の表面処理を施していることを特徴とする。   The motor of the present invention is characterized in that in a motor used in a vacuum atmosphere, a predetermined surface treatment is applied to at least a bolt disposed on the vacuum atmosphere side.

本発明によれば、少なくとも真空雰囲気側に配置されたボルトに、所定の表面処理を施しているので、真空雰囲気において取り付けられた前記ボルトの凝着を抑制でき、メンテナンスを容易に行うことができ、このモータを含むシステム全体の稼働率を向上させることができる。   According to the present invention, since a predetermined surface treatment is applied to at least the bolt arranged on the vacuum atmosphere side, adhesion of the bolt attached in the vacuum atmosphere can be suppressed, and maintenance can be easily performed. The operating rate of the entire system including this motor can be improved.

更に、前記所定の表面処理は、熱処理、メッキ、コーティングの少なくとも1つであると、効果的に前記ボルトの凝着を抑制できる。   Furthermore, if the predetermined surface treatment is at least one of heat treatment, plating, and coating, adhesion of the bolt can be effectively suppressed.

更に、前記所定の表面処理は、ダイヤモンドライクカーボンの被膜をコーティングすると、より効果的に前記ボルトの凝着を抑制できる。   Furthermore, if the predetermined surface treatment is coated with a diamond-like carbon film, adhesion of the bolts can be more effectively suppressed.

更に、前記ボルトは、真空雰囲気中で用いられる軸受又は回転体を締結するためのボルトであると好ましい。   Furthermore, the bolt is preferably a bolt for fastening a bearing or rotating body used in a vacuum atmosphere.

更に、前記モータは、減速機など介さずにロータを直接駆動するダイレクトドライブモータであり、ハウジングと、前記ハウジングから延在し、大気側と真空雰囲気側とを隔絶する隔壁と、前記隔壁に対して真空雰囲気側に配置された外側ロータと、前記隔壁に対して大気側に配置されたステータ及び内側ロータと、前記内側ロータの回転速度を検出する検出器とを有し、前記ステータは、前記外側ロータと前記内側ロータとを同時に駆動すると、前記検出器を前記隔壁より大気側に置くことで、その配線被覆の吸蔵不純分子が前記隔壁より大気外側の雰囲気を汚染することが防止され、且つ前記ステータが、前記外側ロータと前記内側ロータとを同時に駆動することにより、前記検出器により前記内側ロータの回転角を検出することで、前記外側ロータの回転角を精度良く求めることができる。   Further, the motor is a direct drive motor that directly drives the rotor without using a reduction gear or the like, and a housing, a partition extending from the housing and separating the atmosphere side and the vacuum atmosphere side, and the partition An outer rotor disposed on the vacuum atmosphere side, a stator and an inner rotor disposed on the atmosphere side with respect to the partition wall, and a detector that detects a rotation speed of the inner rotor, When the outer rotor and the inner rotor are driven at the same time, by placing the detector on the atmosphere side from the partition wall, it is possible to prevent the impure molecules of the wiring coating from contaminating the atmosphere outside the atmosphere from the partition wall, and The stator detects the rotation angle of the inner rotor by the detector by driving the outer rotor and the inner rotor at the same time. It can be determined rotational angle of the outer rotor accurately.

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図1は、本実施の形態にかかるモータを用いたフロッグレッグアーム式搬送装置の斜視図である。図1において、2つのモータD1、D2を直列に連結している。下方のモータD1のロータには、第1アームA1が連結され、第1アームA1の先端には第1リンクL1が枢動可能に連結されている。一方、上方のモータD2のロータには、第2アームA2が連結され、第2アームA2の先端には第2リンクL2が枢動可能に連結されている。リンクL1,L2は、ウエハWを載置するテーブルTに、それぞれ枢動可能に連結されている。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view of a frog-leg-arm type transfer device using a motor according to the present embodiment. In FIG. 1, two motors D1 and D2 are connected in series. A first arm A1 is coupled to the rotor of the lower motor D1, and a first link L1 is pivotably coupled to the tip of the first arm A1. On the other hand, the second arm A2 is connected to the rotor of the upper motor D2, and the second link L2 is pivotally connected to the tip of the second arm A2. The links L1 and L2 are pivotally connected to a table T on which the wafer W is placed.

図1より明らかであるが、モータD1、D2のロータがそれぞれ同方向に回転すれば、テーブルTも同方向に回転し、かかるロータが逆方向に回転すれば、テーブルTは、モータD1、D2に接近もしくは離隔するようになっている。従って、モータD1、D2を任意の角度で回転させれば、テーブルTが届く範囲内で、任意の2次元位置にウエハWを搬送させることができる。   As is clear from FIG. 1, if the rotors of the motors D1 and D2 rotate in the same direction, the table T also rotates in the same direction, and if the rotor rotates in the opposite direction, the table T moves to the motors D1 and D2. It comes to approach or separate. Therefore, if the motors D1 and D2 are rotated at an arbitrary angle, the wafer W can be transferred to an arbitrary two-dimensional position within a range where the table T can reach.

このように例えば半導体製造装置における真空槽内に配置されるウエハ搬送アーム、例えばスカラ型や図に示すフロッグレッグ型のように複数のアームを備えた装置では、特に複数の回転モータが必要となる。真空環境では外界との接触表面積を極力小さくすると同時に、スぺースを有効に活用するためにモータ等の取付穴はなるべく少なくする必要がある。また、ウエハWを水平にまっすぐに、振動を極力少なくして搬送するためには、アームの先端に作用するモーメントをロータ支持部で強固に保持する必要がある。そこで、モータD1、D2を複数、ハウジング部分で同軸に連結し、連結部分はシールで密に接合(溶接、Oリング、金属ガスケット、等による密な接合)して、モータロータの配設された空間とハウジング外部空間とを離隔することも必要となる。   Thus, for example, in a wafer transfer arm disposed in a vacuum chamber in a semiconductor manufacturing apparatus, for example, an apparatus having a plurality of arms such as a scalar type or a frog-leg type shown in the figure, a plurality of rotary motors are required. . In a vacuum environment, it is necessary to reduce the surface area of contact with the outside as much as possible, and at the same time to reduce the number of mounting holes for a motor or the like as much as possible in order to effectively use the space. In addition, in order to transport the wafer W horizontally and with minimal vibration, it is necessary to firmly hold the moment acting on the tip of the arm with the rotor support. Therefore, a plurality of motors D1 and D2 are connected coaxially at the housing part, and the connecting part is tightly joined with a seal (tightly joined by welding, O-ring, metal gasket, etc.), and the space where the motor rotor is disposed It is also necessary to separate the housing from the external space.

また、ウエハWを水平にまっすぐ、振動を少なく搬送するためにはアームA1、A2の先端に作用するモーメントを、ロータ支持部で強固に保持する必要がある。更に、又、真空環境での複数軸のアーム駆動の際には、電源投入時に現在のアームの回転位置を認識しないと真空槽の壁や、真空槽のシャッタにアームA1,A2等をぶつけてしまう可能性がある。このような要求に応じることができるモータについて説明する。   Further, in order to convey the wafer W horizontally and with less vibration, it is necessary to firmly hold the moment acting on the tips of the arms A1 and A2 by the rotor support portion. Furthermore, when driving multiple axes in a vacuum environment, if the current rotation position of the arm is not recognized when the power is turned on, the arm A1, A2, etc. are hit against the wall of the vacuum chamber or the shutter of the vacuum chamber. There is a possibility. A motor capable of meeting such a request will be described.

図2は、図1の構成をII-II線で切断して矢印方向に見た図である。図3は、図2の構成をIII-III線で切断して矢印方向に見た図である。図2、3を参照して、モータの内部構造について詳細に説明する。尚、モータD1,D2は基本的な構成が同一であるため、モータD1のみ説明し、モータD2の構成については同じ符号を付すことで説明を省略する。   FIG. 2 is a view of the configuration of FIG. 1 taken along the line II-II and viewed in the direction of the arrow. FIG. 3 is a view of the configuration of FIG. 2 taken along line III-III and viewed in the direction of the arrow. The internal structure of the motor will be described in detail with reference to FIGS. Since the motors D1 and D2 have the same basic configuration, only the motor D1 will be described, and the description of the configuration of the motor D2 will be omitted by attaching the same reference numerals.

定盤Gにフランジ10aを据え付けた中空円筒状の本体10は、その上端に小円板11をボルトにより連結している。小円板11の上面には、大円板12が不図示のボルトにより固定されている。本体10の中央は、ステータへの配線などを通すために用いることができる。本体10,小円板11,大円板12によりハウジングを構成する。   The hollow cylindrical main body 10 with the flange 10a installed on the surface plate G has a small disk 11 connected to the upper end thereof by a bolt. A large disk 12 is fixed to the upper surface of the small disk 11 by a bolt (not shown). The center of the main body 10 can be used for passing wiring to the stator. The main body 10, the small disk 11, and the large disk 12 constitute a housing.

本体10のフランジ10a上に、非磁性体であるステンレス製(SUS304等)の円筒状の隔壁13が本体10に対して同軸に取り付けられている。隔壁13の上部は薄くなっており、更に上端は半径方向内方に折れ曲がっていて、円板12により小円板11に挟持される形で取り付けられている。尚、モータD1の各部材間には、図示のようにO−リングORが配置され、従って本体10のフランジ10aと、隔壁13と、小円板11とで囲われる内部空間は、その外部から気密されている。尚、隔壁13は必ずしも非磁性体である必要はない。又、O−リングORを用いて気密する代わりに、電子ビーム溶接やレーザビーム溶接などで部材間を気密してもも良い。   On the flange 10 a of the main body 10, a cylindrical partition wall 13 made of stainless steel (SUS304 or the like) that is a non-magnetic material is attached coaxially to the main body 10. The upper part of the partition wall 13 is thin, and the upper end is bent inward in the radial direction, and is attached so as to be sandwiched by the small disk 11 by the disk 12. Incidentally, an O-ring OR is arranged between the members of the motor D1, as shown in the figure. Therefore, an internal space surrounded by the flange 10a of the main body 10, the partition wall 13, and the small disk 11 is from the outside. It is airtight. In addition, the partition 13 does not necessarily need to be a nonmagnetic material. Further, instead of using the O-ring OR, the members may be hermetically sealed by electron beam welding or laser beam welding.

隔壁13の下部外周に、真空中で用いられる4点接触式玉軸受14の内輪が嵌合し、隔壁13にボルト41で固定される内輪ホルダ15により、隔壁13に対して取り付けられている。一方、軸受14の外輪は、外側ロータ16の内周に嵌合し、外側ロータ16にボルト42で固定される外側ホルダ17により、外側ロータ16に対して取り付けられている。すなわち、外側ロータ16は、隔壁13に対して回転自在に支持されている。軸受14は、内輪と外輪に金や銀などの軟質金属をプレーティングして、真空中でもアウトガス放出のない金属潤滑としたものを用いており、また4点接触式玉軸受であるので、アームA1からの外側ロータ16がチルトする方向のモーメントを受けることができるが、4点接触式に限らず、クロスローラ、クロスボール、クロステーパ軸受も用いることができ、予圧状態で用いても良いし、潤滑性向上のためフッ素系被膜処理(DFO)を行っても良い。   An inner ring of a four-point contact ball bearing 14 used in vacuum is fitted to the lower outer periphery of the partition wall 13 and is attached to the partition wall 13 by an inner ring holder 15 fixed to the partition wall 13 with bolts 41. On the other hand, the outer ring of the bearing 14 is attached to the outer rotor 16 by an outer holder 17 that fits to the inner periphery of the outer rotor 16 and is fixed to the outer rotor 16 with bolts 42. That is, the outer rotor 16 is rotatably supported with respect to the partition wall 13. The bearing 14 is a four-point contact ball bearing in which a soft metal such as gold or silver is plated on the inner ring and the outer ring so as to prevent outgassing even in a vacuum. Can receive a moment in the direction in which the outer rotor 16 tilts, but is not limited to a four-point contact type, and a cross roller, a cross ball, a cross taper bearing can also be used, and may be used in a preload state. Fluorine-based coating treatment (DFO) may be performed to improve lubricity.

本実施の形態においては、真空雰囲気中に配置された4点接触式玉軸受14にグリースを用いていないので、アウトガスの発生を抑制できるが、その分耐久性は低下するため、定期的なメンテナンスが必要となる。一方、隔壁13に4点接触式玉軸受14の内輪を固定するボルト41と、外輪ロータ16に4点接触式玉軸受14の外輪を固定するボルト42とを用いているが、これらは真空雰囲気中に存在するので、メンテナンスを容易にするためには、その凝着を抑制する必要がある。そこで、ボルト41,42には所定の表面処理を行っている。   In the present embodiment, since no grease is used for the four-point contact ball bearings 14 arranged in a vacuum atmosphere, outgassing can be suppressed, but the durability is reduced by that amount, so periodic maintenance is performed. Is required. On the other hand, a bolt 41 for fixing the inner ring of the four-point contact ball bearing 14 to the partition wall 13 and a bolt 42 for fixing the outer ring of the four-point contact ball bearing 14 to the outer ring rotor 16 are used. In order to facilitate maintenance, it is necessary to suppress the adhesion. Therefore, the bolts 41 and 42 are subjected to a predetermined surface treatment.

かかる所定の表面処置としては、熱処理、メッキ、コーティングなどがある。ボルトの熱処理としては、通常の焼入れ・焼戻し処理、窒化処理、浸炭処理、浸炭窒化処理等があげられる。また、メッキとしては、無電解ニッケルメッキ、硬質クロムメッキ等があげられる。さらに、コーティングとしては、PVD、CVDにより形成する被膜があり、Ti系硬質膜(TiN、TiCN、TiC、TiAIN)、CrN、ダイヤモンド、ダイヤモンドライクカーボン(DLC)等があげられるが、特にダイヤモンドライクカーボンも被膜が好ましい。   Examples of the predetermined surface treatment include heat treatment, plating, and coating. Examples of the heat treatment of the bolt include normal quenching / tempering treatment, nitriding treatment, carburizing treatment, and carbonitriding treatment. Examples of the plating include electroless nickel plating and hard chrome plating. Furthermore, coatings include films formed by PVD and CVD, including Ti-based hard films (TiN, TiCN, TiC, TiAIN), CrN, diamond, diamond-like carbon (DLC), etc., especially diamond-like carbon. Also preferred are coatings.

外側ロータ16の内周面には、外側ロータ磁石18が取り付けられている。外側ロータ磁石18は、24極の構成でN極、S極の磁石が各12個交互に磁性金属からなり、バックヨーク19に組みつけられている。バックヨーク19は、磁性ステンレスでも、鉄にニッケルメッキした物でも良い。本実施の形態においては、外側ロータ磁石18は、ネオジウム鉄ボロンの磁石にニッケルメッキした物を用いている。また、この外側ロータ磁石18は外側ロータ16に対して、非磁性金属のクサビをねじで締め付けている。そのため接着剤などの樹脂は配置されておらず、モータD1を真空中に配置した場合でも、吸蔵不純分子の放出ガスを極めて少なくできる。尚、外側ロータ磁石18の上部を覆うようにして磁気シールド板30が外側ロータ16に取り付けられている。   An outer rotor magnet 18 is attached to the inner peripheral surface of the outer rotor 16. The outer rotor magnet 18 is composed of 24 poles and 12 poles of N poles and S poles are alternately made of magnetic metal, and are assembled to the back yoke 19. The back yoke 19 may be magnetic stainless steel or iron plated with nickel. In the present embodiment, the outer rotor magnet 18 is a neodymium iron boron magnet nickel-plated. Further, the outer rotor magnet 18 is fastened to the outer rotor 16 with a nonmagnetic metal wedge. Therefore, no resin such as an adhesive is disposed, and even when the motor D1 is disposed in a vacuum, the released gas of the occluded impurity molecules can be extremely reduced. A magnetic shield plate 30 is attached to the outer rotor 16 so as to cover the upper portion of the outer rotor magnet 18.

隔壁13の半径方向内側において、外側ロータ16の内周面に対向するようにして、ステータ29が配置されている。ステータ29は、ステータホルダ20により、本体10のフランジ10aに取り付けられており、図3に示すように、円筒状にU相、V相、W相の順序で各相12個のコイルが並べられ、従って合計36個のコイルを含んでいる。このコイルは、モールド材で成型して一体化している。このようにステータ29を隔壁13の内側に配置しているので、コイル発熱などに対して水冷や空冷などの強制冷却を行うことができる。   A stator 29 is arranged on the inner side in the radial direction of the partition wall 13 so as to face the inner peripheral surface of the outer rotor 16. The stator 29 is attached to the flange 10a of the main body 10 by the stator holder 20, and as shown in FIG. 3, 12 coils of each phase are arranged in a cylindrical shape in the order of U phase, V phase, and W phase. Therefore, a total of 36 coils are included. This coil is molded by a molding material and integrated. Since the stator 29 is thus arranged inside the partition wall 13, forced cooling such as water cooling or air cooling can be performed against coil heat generation or the like.

ステータ29の半径方向内側に、内側ロータ21が配置されている。内側ロータ21は、本体10の外周面にボルト固定されたレゾルバホルダ22に対して、玉軸受23により回転自在に支持されている。内側ロータ21の外周面には、バックヨーク25を介して内側ロータ磁石24が取り付けられている。内側ロータ磁石24は、外側ロータ磁石18と同様に24極の構成でN極、S極の磁石が各12個交互に磁性金属からなり、バックヨーク25に組みつけられている。従って、内側ロータ21は、ステータ29によって外側ロータ16に同期して回転駆動されるようになっている。   The inner rotor 21 is arranged on the inner side in the radial direction of the stator 29. The inner rotor 21 is rotatably supported by ball bearings 23 with respect to a resolver holder 22 that is bolted to the outer peripheral surface of the main body 10. An inner rotor magnet 24 is attached to the outer peripheral surface of the inner rotor 21 via a back yoke 25. Similarly to the outer rotor magnet 18, the inner rotor magnet 24 has a 24-pole configuration, and 12 N-pole and S-pole magnets are alternately made of magnetic metal and are assembled to the back yoke 25. Therefore, the inner rotor 21 is rotationally driven by the stator 29 in synchronization with the outer rotor 16.

内側ロータ21の内周には、回転角度を計測する検出器用の検出ロータ26を組みつけており、それに対向する形で、レゾルバホルダ22の外周に、レゾルバ27,28を取り付けているが、本実施の形態では、高分解能のインクリメンタルレゾルバ27と、1回転のいずれの位置にロータがあるかを検出できるアブソリュートレゾルバ28とを2層に配置している。このため電源投入時にも、検出ロータ26の回転角度がわかり、原点復帰が不要であり、また、コイルに対する磁石の電気的位相角度がわかるため、モータD1の駆動電流制御に使用する回転角度検出が、極検出センサを用いることなく可能となっている。   A detection rotor 26 for a detector for measuring a rotation angle is assembled on the inner circumference of the inner rotor 21, and resolvers 27 and 28 are attached to the outer circumference of the resolver holder 22 so as to face the rotor. In the embodiment, the high-resolution incremental resolver 27 and the absolute resolver 28 capable of detecting the position of the rotor at one rotation are arranged in two layers. Therefore, even when the power is turned on, the rotation angle of the detection rotor 26 can be known, no return to origin is required, and the electrical phase angle of the magnet with respect to the coil can be known. This is possible without using a pole detection sensor.

本実施の形態に用いている高分解能の可変リラクタンス形レゾルバにおいて、検出ロータ26は、一定のピッチを有する複数のスロツト歯列を有し、レゾルバ27,28のステータの磁極の外周面には、回転軸と平行に各磁極で検出ロータ26に対して位相をずらした歯が設けられており、コイルが各磁極に巻回されている。内側ロータ21と一体で検出ロータ26が回転すると、レゾルバ27,28のステータの磁極との間のリラクタンスが変化し、検出ロータ26の1回転でリラクタンス変化の基本波成分がn周期となるようにして、そのリラクタンス変化を検出して、図4に例を示すレゾルバ制御回路によりデジタル化し、位置信号として利用することで検出ロータ26即ち内側ロータ21の回転角度(又は回転速度)を検出するようになっている。検出ロータ26と、レゾルバ27,28とで検出器を構成する。   In the high-resolution variable reluctance resolver used in the present embodiment, the detection rotor 26 has a plurality of slot teeth having a constant pitch, and the outer peripheral surfaces of the magnetic poles of the stators of the resolvers 27 and 28 are Teeth whose phases are shifted with respect to the detection rotor 26 by the magnetic poles are provided in parallel with the rotation axis, and coils are wound around the magnetic poles. When the detection rotor 26 rotates integrally with the inner rotor 21, the reluctance between the resolvers 27 and 28 and the magnetic poles of the stator changes, and the fundamental wave component of the change in reluctance becomes n periods in one rotation of the detection rotor 26. The reluctance change is detected, digitized by the resolver control circuit shown in FIG. 4 and used as a position signal to detect the rotation angle (or rotation speed) of the detection rotor 26, that is, the inner rotor 21. It has become. The detection rotor 26 and the resolvers 27 and 28 constitute a detector.

本実施の形態においては、内側ロータ21は、ステータ29によって外側ロータ16に同期して回転駆動されるようになっているので、内側ロータ21の回転角度を検出できれば、それから直ちに外側ロータ16の回転角度を求めることができ、それにより外側ロータ16の駆動制御を高精度に行うことができる。   In the present embodiment, the inner rotor 21 is rotationally driven in synchronization with the outer rotor 16 by the stator 29. Therefore, if the rotation angle of the inner rotor 21 can be detected, the rotation of the outer rotor 16 is immediately performed. The angle can be obtained, whereby the drive control of the outer rotor 16 can be performed with high accuracy.

図5は、モータD1の駆動回路を示すブロック図である。外部のコンピュータからモータ回転指令が入力されたとき、モータ制御回路DMCは、そのCPUから3相アンプ(AMP)に駆動信号を出力し、3相アンプ(AMP)からモータD1に駆動電流が供給される。それによりモータD1の外側ロータ16が回転し、アームA1を移動させるようになっている。外側ロータ16が回転すると、上述のようにして回転角度を検出したレゾルバ27,28からレゾルバ信号が出力されるので、それをレゾルバデジタル変換器(RDC)でデジタル変換した後に入力したCPUは、外側ロータ16が指令位置に到達したか否かを判断し、指令位置に到達すれば、3相アンプ(AMP)への駆動信号を停止することで外側ロータ16の回転を停止させる。これにより外側ロータ16のサーボ制御が可能となる。   FIG. 5 is a block diagram showing a drive circuit of the motor D1. When a motor rotation command is input from an external computer, the motor control circuit DMC outputs a drive signal from the CPU to the three-phase amplifier (AMP), and a drive current is supplied from the three-phase amplifier (AMP) to the motor D1. The Thereby, the outer rotor 16 of the motor D1 rotates to move the arm A1. When the outer rotor 16 rotates, resolver signals are output from the resolvers 27 and 28 whose rotation angles have been detected as described above. Therefore, the CPU that has been input after digital conversion by the resolver digital converter (RDC) It is determined whether or not the rotor 16 has reached the command position. If the command position is reached, the rotation of the outer rotor 16 is stopped by stopping the drive signal to the three-phase amplifier (AMP). This enables servo control of the outer rotor 16.

本実施の形態においては、アブソリュートレゾルバ28を使用しているので、検出ロータ26の電気角とトルク指令に応じて3相のステータコイルに流す電流を制御できる。モータD1の3相コイル(U相、V相、W相)に電流を流すとコアレスモータの構造であるので、フレミングの左手の法則に従って、外側ロータ16、内側ロータ21に、各々それぞれ、ほぼ同じトルクを発生させられる。本来、内側ロータ21と外側ロータ16が同期しなければ、各々回転自在の軸受で支持されているため
O:外側ロータ16への発生トルク
O:外側ロータ16側の負荷も含めたイナーシャ
αO:外側ロータ16の加速度
I:内側ロータ21ヘの発生トルク
I:内側ロータ21のイナーシャ
αI:内側ロータ21の加速度
とすると、外側ロータ16にアームA1を取り付けているため、Io:外側ロータ16側の負荷も含めたイナーシャは大きくなっていることから、
O=IO×αO
I=II×αI
のように別々の加速度で回転しようとする。
In the present embodiment, since the absolute resolver 28 is used, the current flowing through the three-phase stator coil can be controlled in accordance with the electrical angle of the detection rotor 26 and the torque command. When a current is passed through the three-phase coils (U-phase, V-phase, W-phase) of the motor D1, the structure is a coreless motor. Therefore, according to Fleming's left-hand rule, the outer rotor 16 and the inner rotor 21 are almost the same. Torque can be generated. Originally, if the inner rotor 21 and the outer rotor 16 do not synchronize, each is supported by a rotatable bearing. T O : Torque generated on the outer rotor 16 I O : Inertia including the load on the outer rotor 16 side α O : Acceleration of outer rotor 16 T I : Torque generated on inner rotor 21 I I : Inertia of inner rotor 21 α I : Acceleration of inner rotor 21 Since arm A1 is attached to outer rotor 16, Io: Since the inertia including the load on the outer rotor 16 side is large,
T O = I O × α O
T I = I I × α I
Try to rotate at different accelerations.

しかしながら、外側ロータ16と内側ロータ21とは同期して回転するので、回転角度の変位により所定のトルクを発生する。そのため、積載負荷のない内側ロータ21が外側ロータ16に対して、トルクの発生方向に微小角度位相が進むことにより内側ロータ21から外側ロータ16にトルクが伝達され、結果内側ロータ21と外側ロータ16との加速度が同一となるようにトルクが伝達されることになり、コイルが発生するトルクはイナーシャに応じたトルクが発生される。   However, since the outer rotor 16 and the inner rotor 21 rotate in synchronization, a predetermined torque is generated by the displacement of the rotation angle. Therefore, torque is transmitted from the inner rotor 21 to the outer rotor 16 by the minute angle phase of the inner rotor 21 having no loading load with respect to the outer rotor 16 in the torque generation direction. As a result, the inner rotor 21 and the outer rotor 16 are transmitted. And the torque is transmitted so that the accelerations are the same, and the torque generated by the coil is generated according to the inertia.

以上述べた本実施の形態では、モータD1が、モーメント力を多点接触軸受14で支持しているので、剛性が高く、アームA1を伸ばした状態でもウエハWを水平にまっすぐ搬送できる。また軸受14の内輪は隔壁13の肉厚の部材に組みつけているので、作用する力は隔壁13に殆ど作用せず、本体10に直接かかるため、隔壁13が破れてしまう危険性を極めて小さくすることができる。   In the present embodiment described above, since the motor D1 supports the moment force by the multipoint contact bearing 14, the rigidity is high, and the wafer W can be transported horizontally and straight even when the arm A1 is extended. Further, since the inner ring of the bearing 14 is assembled to the thick member of the partition wall 13, the acting force hardly acts on the partition wall 13 and is directly applied to the main body 10, so that the risk of the partition wall 13 being broken is extremely small. can do.

又、真空環境での複数軸のアーム駆動の際には、電源投入時に現在のアームA1の回転位置を認識しないと真空槽の壁や、真空槽のシャッタにアームA1等をぶつけてしまう可能性があるが、本実施の形態では、回転軸の1回転の絶対位置を検出するアブソリュートレゾルバ28と、より分解能の細かい回転位置を検出するインクリメンタルレゾルバ27からなる可変リラクタンス型レゾルバを採用しているので、外側ロータ16即ちアームA1の回転位置制御を高精度に行える。   Also, when driving multiple axes in a vacuum environment, if the current rotation position of the arm A1 is not recognized when the power is turned on, the arm A1 or the like may hit the wall of the vacuum chamber or the shutter of the vacuum chamber. However, in the present embodiment, a variable reluctance resolver comprising an absolute resolver 28 that detects the absolute position of one rotation of the rotating shaft and an incremental resolver 27 that detects a rotational position with finer resolution is employed. The rotational position of the outer rotor 16, that is, the arm A1, can be controlled with high accuracy.

特に、真空雰囲気側に配置されたボルト41、42に、所定の表面処理を施しているので、真空雰囲気において取り付けられたボルト41、42の凝着を抑制でき、メンテナンスを容易に行うことができ、このモータを含むシステム全体の稼働率を向上させることができる。例えば磁気シールド板30を固定するボルトについても、所定の表面処理を行って良い。   In particular, since the bolts 41 and 42 arranged on the vacuum atmosphere side are subjected to a predetermined surface treatment, adhesion of the bolts 41 and 42 attached in the vacuum atmosphere can be suppressed, and maintenance can be easily performed. The operating rate of the entire system including this motor can be improved. For example, a predetermined surface treatment may be performed on a bolt for fixing the magnetic shield plate 30.

尚、ここでは内側ロータ21の回転検出にレゾルバを採用したが、検出器を隔壁13の内部の大気側に配置できるため、一般に高精度位置決めに使用するサーボモータにおいては高精度で滑らかに駆動するための位置検出手段として採用されている光学式エンコーダや、磁気抵抗素子を使用した磁気式エンコーダ等も使用できる。   Here, a resolver is employed for detecting the rotation of the inner rotor 21. However, since the detector can be disposed on the atmosphere side inside the partition wall 13, a servo motor generally used for high-accuracy positioning is driven with high accuracy and smoothness. For example, an optical encoder that is employed as a position detecting means, a magnetic encoder using a magnetoresistive element, or the like can be used.

図6は、本実施の形態の変形例を示す図である。図6に示す変形例においては、モータD1,D2を2組(合計4個)直列に配置してなるが、個々のモータに関しては、図2に示す構成と同様であるので、主要な部品に同じ符号を付して説明を省略する。   FIG. 6 is a diagram illustrating a modification of the present embodiment. In the modification shown in FIG. 6, two sets of motors D1 and D2 (a total of four) are arranged in series. However, the individual motors are the same as those shown in FIG. The same reference numerals are given and description thereof is omitted.

本実施の形態のモータは、ステータの半径方向内側に内側ロータを配置しているので、軸線方向寸法を小さく(薄く)できるため、図6に示すように4個直列として搬送装置を構成しても、高さ方向にコンパクトな構成を提供できる。また薄い構成であるので剛性が高まり共振などの恐れを回避でき、多軸化に有利であり各外側ロータの制御定数の差異を小さくできる。更に、同形状のモータを積層して用いることで、故障時にはそのモータのみを交換すれば良く、メンテナンス性に優れると共に、交換部品の在庫を最小限にできる。   In the motor of this embodiment, since the inner rotor is arranged on the radially inner side of the stator, the axial dimension can be made small (thin), so that the conveyor device is configured as four in series as shown in FIG. However, it is possible to provide a compact configuration in the height direction. In addition, since the structure is thin, the rigidity is increased and the risk of resonance or the like can be avoided, which is advantageous for multi-axis use, and the difference in control constant between the outer rotors can be reduced. Furthermore, by stacking and using motors having the same shape, only the motors need to be replaced in the event of a failure, and the maintenance is excellent and the inventory of replacement parts can be minimized.

図7は、図1に示す搬送装置に用いることができる第2の実施の形態にかかるモータの図2と同様な断面図である。尚、モータD1,D2は基本的な構成が同一であるため、モータD1のみ説明し、モータD2の構成については同じ符号を付すことで説明を省略する。   FIG. 7 is a cross-sectional view similar to FIG. 2 of a motor according to a second embodiment that can be used in the transport apparatus shown in FIG. Since the motors D1 and D2 have the same basic configuration, only the motor D1 will be described, and the description of the configuration of the motor D2 will be omitted by attaching the same reference numerals.

図7において、定盤Gにフランジ110aを据え付けた中空円筒状の本体110は、その上端に小円板111をボルトにより連結している。小円板111の上面外周側には、大円板112が不図示のボルトにより固定されている。本体110の中央は、ステータへの配線などを通すために用いることができる。本体110,小円板111,大円板112によりハウジングを構成する。   In FIG. 7, a hollow cylindrical main body 110 in which a flange 110a is installed on a surface plate G has a small disk 111 connected to its upper end by a bolt. A large circular plate 112 is fixed to the outer peripheral side of the upper surface of the small circular plate 111 with a bolt (not shown). The center of the main body 110 can be used to pass wiring to the stator. The main body 110, the small disk 111, and the large disk 112 constitute a housing.

本体110のフランジ110a上に形成された円筒取り付け部110bに下端を圧入嵌合させて、非磁性体であるステンレス製(SUS316L等)の円筒状の隔壁113が本体110に対して同軸に取り付けられている。隔壁113の上部は薄くなっており、更に上端は半径方向内方に折れ曲がっていて、円板112により小円板111に共締めされる形で取り付けられている。尚、モータD1の各部材間には、図示のようにO−リングORが配置され、従って本体110のフランジ110aと、隔壁113と、小円板111とで囲われる内部空間は、その外部から気密されている。尚、隔壁113は必ずしも非磁性体である必要はない。又、O−リングORを用いて気密する代わりに、電子ビーム溶接やレーザビーム溶接などで部材間を気密してもも良い。   A cylindrical partition 113 made of stainless steel (such as SUS316L), which is a non-magnetic material, is coaxially attached to the main body 110 by press-fitting the lower end into a cylindrical mounting portion 110b formed on the flange 110a of the main body 110. ing. The upper part of the partition wall 113 is thin, and the upper end is bent inward in the radial direction, and is attached to the small disk 111 by the disk 112 so as to be fastened together. Incidentally, an O-ring OR is arranged between the members of the motor D1 as shown in the figure, and therefore the internal space surrounded by the flange 110a of the main body 110, the partition wall 113, and the small circular plate 111 is from the outside. It is airtight. The partition wall 113 is not necessarily made of a nonmagnetic material. Further, instead of using the O-ring OR, the members may be hermetically sealed by electron beam welding or laser beam welding.

隔壁113の下部外周に、真空中で用いられる4点接触式玉軸受114の内輪が嵌合し、隔壁113にボルト141で固定される内輪ホルダ115により、隔壁113に対して取り付けられている。一方、軸受114の外輪は、外側ロータ116の内周に嵌合し、外側ロータ116にボルト142で固定される外側ホルダ117により、外側ロータ116に対して取り付けられている。すなわち、外側ロータ116は、隔壁113に対して回転自在に支持されている。軸受114は、内輪と外輪に金や銀などの軟質金属をプレーティングして、真空中でもアウトガス放出のない金属潤滑としたものを用いており、また4点接触式玉軸受であるので、アームA1からの外側ロータ116がチルトする方向のモーメントを受けることができるが、4点接触式に限らず、クロスローラ、クロスボール、クロステーパ軸受も用いることができ、予圧状態で用いても良いし、潤滑性向上のためフッ素系被膜処理(DFO)を行っても良い。   An inner ring of a four-point contact ball bearing 114 used in vacuum is fitted to the lower outer periphery of the partition wall 113 and attached to the partition wall 113 by an inner ring holder 115 fixed to the partition wall 113 with bolts 141. On the other hand, the outer ring of the bearing 114 is attached to the outer rotor 116 by an outer holder 117 that fits to the inner periphery of the outer rotor 116 and is fixed to the outer rotor 116 with bolts 142. That is, the outer rotor 116 is rotatably supported with respect to the partition wall 113. The bearing 114 is a four-point contact ball bearing in which a soft metal such as gold or silver is plated on the inner ring and the outer ring so as to prevent outgassing even in a vacuum. Can receive a moment in the direction in which the outer rotor 116 tilts, but is not limited to a four-point contact type, and a cross roller, a cross ball, a cross taper bearing can also be used, and may be used in a preload state. Fluorine-based coating treatment (DFO) may be performed to improve lubricity.

本実施の形態においても、真空雰囲気中に配置された4点接触式玉軸受114にグリースを用いていないので、アウトガスの発生を抑制できるが、その分耐久性は低下するため、定期的なメンテナンスが必要となる。一方、隔壁113に4点接触式玉軸受114の内輪を固定するボルト141と、外輪ロータ116に4点接触式玉軸受114の外輪を固定するボルト142とを用いているが、これらは真空雰囲気中に存在するので、メンテナンスを容易にするためには、その凝着を抑制する必要がある。そこで、ボルト141,142には上述した所定の表面処理を行っている。即ち、真空雰囲気側に配置されたボルト141、142に、所定の表面処理を施しているので、真空雰囲気において取り付けられたボルト141、142の凝着を抑制でき、メンテナンスを容易に行うことができ、このモータを含むシステム全体の稼働率を向上させることができる。   Also in this embodiment, since no grease is used for the four-point contact ball bearing 114 arranged in a vacuum atmosphere, outgassing can be suppressed, but the durability is reduced by that amount, so periodic maintenance is performed. Is required. On the other hand, a bolt 141 for fixing the inner ring of the four-point contact ball bearing 114 to the partition wall 113 and a bolt 142 for fixing the outer ring of the four-point contact ball bearing 114 to the outer ring rotor 116 are used. In order to facilitate maintenance, it is necessary to suppress the adhesion. Therefore, the predetermined surface treatment described above is performed on the bolts 141 and 142. That is, since the bolts 141 and 142 arranged on the vacuum atmosphere side are subjected to a predetermined surface treatment, adhesion of the bolts 141 and 142 attached in the vacuum atmosphere can be suppressed, and maintenance can be easily performed. The operating rate of the entire system including this motor can be improved.

外側ロータ116の内周面中央には、磁気カップリング用外側ロータ磁石108が取り付けられている。磁気カップリング用外側ロータ磁石108は、32極の構成でN極、S極の磁石が各16個交互に配置された磁性金属からなり、バックヨーク109に組みつけられている。外側ロータ116に嵌合固定される磁気カップリング用ロータであるバックヨーク109は、磁性ステンレスでも、鉄にニッケルメッキした物でも良い。本実施の形態においては、磁気カップリング用外側ロータ磁石108は、ネオジウム鉄ボロンの磁石にニッケルメッキした物を用いている。また、この磁気カップリング用外側ロータ磁石108は外側ロータ116に対して、非磁性金属のクサビをねじで締め付けている。そのため接着剤などの樹脂は配置されておらず、モータD1を真空中に配置した場合でも、吸蔵不純分子の放出ガスを極めて少なくできる。磁気カップリング用外側ロータ磁石108の上部を覆うようにして、磁気シールド板103が外側ロータ116に取り付けられている。   An outer rotor magnet 108 for magnetic coupling is attached to the center of the inner peripheral surface of the outer rotor 116. The outer rotor magnet for magnetic coupling 108 is made of a magnetic metal having a configuration of 32 poles and 16 N poles and S poles alternately arranged, and is assembled to the back yoke 109. The back yoke 109 which is a magnetic coupling rotor fitted and fixed to the outer rotor 116 may be made of magnetic stainless steel or iron plated with nickel. In the present embodiment, the outer rotor magnet 108 for magnetic coupling uses a neodymium iron boron magnet plated with nickel. Further, the outer rotor magnet 108 for magnetic coupling is fastened to the outer rotor 116 with a nonmagnetic metal wedge. Therefore, no resin such as an adhesive is disposed, and even when the motor D1 is disposed in a vacuum, the released gas of the occluded impurity molecules can be extremely reduced. A magnetic shield plate 103 is attached to the outer rotor 116 so as to cover the upper part of the outer rotor magnet 108 for magnetic coupling.

更に、外側ロータ116の内周面上部には、外側ロータ磁石118が取り付けられている。外側ロータ磁石118は、32極の構成でN極、S極の磁石が各16個交互に配置された磁性金属からなり、バックヨーク119に組みつけられている。バックヨーク119は、磁性ステンレスでも、鉄にニッケルメッキした物でも良い。本実施の形態においては、外側ロータ磁石118は、ネオジウム鉄ボロンの磁石にニッケルメッキした物を用いている。また、この外側ロータ磁石118は外側ロータ116に対して、非磁性金属のクサビをねじで締め付けている。そのため接着剤などの樹脂は配置されておらず、モータD1を真空中に配置した場合でも、吸蔵不純分子の放出ガスを極めて少なくできる。外側ロータ磁石118の上部を覆うようにして、磁気シールド板130が円板112の下面に取り付けられている。   Further, an outer rotor magnet 118 is attached to the upper part of the inner peripheral surface of the outer rotor 116. The outer rotor magnet 118 is made of a magnetic metal having a configuration of 32 poles and 16 magnets of N poles and S poles arranged alternately, and is assembled to the back yoke 119. The back yoke 119 may be magnetic stainless steel or iron plated with nickel. In the present embodiment, the outer rotor magnet 118 is a neodymium iron boron magnet nickel-plated. Further, the outer rotor magnet 118 is fastened to the outer rotor 116 with a nonmagnetic metal wedge. Therefore, no resin such as an adhesive is disposed, and even when the motor D1 is disposed in a vacuum, the released gas of the occluded impurity molecules can be extremely reduced. A magnetic shield plate 130 is attached to the lower surface of the disc 112 so as to cover the upper portion of the outer rotor magnet 118.

隔壁113の半径方向内側において、外側ロータ磁石118に対向するようにして、ステータ129が配置されている。ステータ129は、本体110に取り付けられており、図示しないが、円筒状にU相が3スロット、V相が3スロット、W相が3スロットで合計9スロットの巻線を4組すなわち合計36スロットが並べられてなる。ステータ129の上部を覆うようにして、磁気シールド板102が外側ロータ116に取り付けられている。   A stator 129 is arranged on the inner side in the radial direction of the partition wall 113 so as to face the outer rotor magnet 118. The stator 129 is attached to the main body 110. Although not shown, the stator 129 is cylindrical and includes four sets of windings of 3 slots of U phase, 3 slots of V phase, 3 slots of W phase, a total of 9 slots, that is, a total of 36 slots. Are arranged. A magnetic shield plate 102 is attached to the outer rotor 116 so as to cover the top of the stator 129.

この32極36スロットのモータは、8極9スロットというコギング力が少ない公知の技術のモータの4倍のスロット構成であるので、同様に少ないコギング力を実現できる。また、8極9スロットモータの偶数倍の構成であるので、外側ロータ116の対角線に同相、同極が配置されている。8極9スロットモータでは、磁石の吸引力のアンバランスが、支持する軸受にラジアル力を発生させ、軸受114の剛性等により振動が発生することがあるが、偶数倍の構成であるので、このアンバランス力が対角線上の同相同極で相殺されるため、外側ロータ116を支持する軸受114には、アンバランス力は作用せずに、振動発生を抑えた特徴がある。   Since this 32-pole 36-slot motor has a slot configuration four times that of a known technology motor with a small cogging force of 8 poles and 9 slots, a small cogging force can be realized similarly. In addition, since the configuration is an even multiple of the 8-pole 9-slot motor, the same phase and the same polarity are arranged on the diagonal line of the outer rotor 116. In the 8-pole 9-slot motor, the unbalance of the magnet's attractive force may generate radial force in the bearing to be supported, and vibration may occur due to the rigidity of the bearing 114, etc. Since the unbalance force is canceled out by the same homologous poles on the diagonal line, the bearing 114 that supports the outer rotor 116 has a feature that the occurrence of vibration is suppressed without the unbalance force acting.

更に、隔壁113の半径方向内側において、磁気カップリング用外側ロータ磁石108に対向するようにして、磁気カップリング用内側ロータ磁石101が配置されている。磁気カップリング用内側ロータ磁石101は、本体110のフランジ110aの円筒取り付け部110bに対して、軸受123を介して回転自在に支持された内側ロータ121に、バックヨーク125を介して取り付けられている。磁気カップリング用内側ロータ磁石101は、カップリング用外側ロータ磁石108と同様に32極の構成でN極、S極の磁石が各16個交互に配置されている。従って、磁気カップリング用内側ロータ磁石101と磁気カップリング用外側ロータ磁石108とは、隔壁113を介在させつつ異極を対向させた状態で互いに引き合う磁力により相対回転が固定され、すなわち両磁石間に非接触で作用する磁気カップリング力に基づいて、内側ロータ121は、バックヨーク119即ち外側ロータ116と同期して回転するようになっている。   Furthermore, the magnetic coupling inner rotor magnet 101 is disposed on the inner side in the radial direction of the partition wall 113 so as to face the magnetic coupling outer rotor magnet 108. The inner rotor magnet 101 for magnetic coupling is attached to the inner rotor 121 rotatably supported via a bearing 123 with respect to the cylindrical attachment portion 110b of the flange 110a of the main body 110 via a back yoke 125. . As with the coupling outer rotor magnet 108, the magnetic coupling inner rotor magnet 101 has a configuration of 32 poles and 16 N-pole and S-pole magnets are alternately arranged. Therefore, the relative rotation between the magnetic coupling inner rotor magnet 101 and the magnetic coupling outer rotor magnet 108 is fixed by the magnetic force attracting each other with the opposite poles facing each other with the partition wall 113 interposed therebetween, that is, between the two magnets. The inner rotor 121 rotates in synchronism with the back yoke 119, that is, the outer rotor 116, based on the magnetic coupling force acting in a non-contact manner.

内側ロータ121の内周には、回転角度を計測する検出器用の検出ロータ126を組みつけており、それに対向する形で、本体110の外周に、レゾルバ127,128を取り付けているが、本実施の形態では、高分解能のインクリメンタルレゾルバ127と、1回転のいずれの位置にロータがあるかを検出できるアブソリュートレゾルバ128とを2層に配置している。このため電源投入時にも、検出ロータ126の回転角度がわかり、原点復帰が不要であり、また、コイルに対する磁石の電気的位相角度がわかるため、モータD1の駆動電流制御に使用する回転角度検出が、極検出センサを用いることなく可能となっている。   A detection rotor 126 for a detector for measuring a rotation angle is assembled on the inner periphery of the inner rotor 121, and resolvers 127 and 128 are attached to the outer periphery of the main body 110 so as to face the rotor. In this embodiment, the high-resolution incremental resolver 127 and the absolute resolver 128 capable of detecting the position of the rotor at one rotation are arranged in two layers. For this reason, even when the power is turned on, the rotation angle of the detection rotor 126 is known, no return to origin is required, and the electrical phase angle of the magnet with respect to the coil is known, so that the rotation angle detection used for driving current control of the motor D1 can be detected. This is possible without using a pole detection sensor.

本実施の形態で用いている高分解能の可変リラクタンス形レゾルバにおいて、検出ロータ126は、一定のピッチを有する複数のスロツト歯列を有し、レゾルバ127,128のステータの磁極の外周面には、回転軸と平行に各磁極で検出ロータ126に対して位相をずらした歯が設けられており、コイルが各磁極に巻回されている。内側ロータ121と一体で検出ロータ126が回転すると、レゾルバ127,128のステータの磁極との間のリラクタンスが変化し、検出ロータ126の1回転でリラクタンス変化の基本波成分がn周期となるようにして、そのリラクタンス変化を検出して、図4に例を示すレゾルバ制御回路によりデジタル化し、位置信号として利用することで検出ロータ126即ち内側ロータ121の回転角度(又は回転速度)を検出するようになっている。検出ロータ126と、レゾルバ127,128とで検出器を構成する。   In the high-resolution variable reluctance resolver used in the present embodiment, the detection rotor 126 has a plurality of slot teeth having a constant pitch, and the outer peripheral surfaces of the magnetic poles of the stators of the resolvers 127 and 128 are Teeth whose magnetic poles are shifted in phase with respect to the detection rotor 126 are provided in parallel to the rotation axis, and coils are wound around the magnetic poles. When the detection rotor 126 rotates integrally with the inner rotor 121, the reluctance between the resolver 127, 128 and the magnetic pole of the stator changes, and the fundamental wave component of the change in reluctance becomes n periods in one rotation of the detection rotor 126. The reluctance change is detected, digitized by the resolver control circuit shown in FIG. 4 and used as a position signal, so that the rotation angle (or rotation speed) of the detection rotor 126, that is, the inner rotor 121 is detected. It has become. The detection rotor 126 and the resolvers 127 and 128 constitute a detector.

本実施の形態においては、内側ロータ121は、磁気カップリングを介して外側ロータ116に同期して回転駆動されるようになっているので、内側ロータ121の回転角度を検出できれば、それから直ちに外側ロータ116の回転角度を求めることができる。又、本実施の形態のモータD1は、図5に示すような駆動回路によってサーボ制御される。   In the present embodiment, the inner rotor 121 is rotationally driven in synchronism with the outer rotor 116 via a magnetic coupling. Therefore, if the rotation angle of the inner rotor 121 can be detected, the outer rotor is immediately detected. The rotation angle 116 can be obtained. The motor D1 of this embodiment is servo-controlled by a drive circuit as shown in FIG.

本実施の形態においては、磁気シールド板102,103は、ステータ129と外側ロータ磁石118との間に発生する磁界が、磁気カップリング用内側ロータ磁石101と磁気カップリング用外側ロータ磁石108間の吸引力を乱し磁気カップリング作用に影響を与えないようにするために設けられている。但し、ステータ129及び外側ロータ磁石118の磁極が32極で、磁気カップリング用内側ロータ磁石101と磁気カップリング用外側ロータ磁石108の磁極も32極であるため、各々同磁極数であるから、磁気シールド板102,103を省略しても、磁気カップリング用内側ロータ磁石101と磁気カップリング用外側ロータ磁石108間の吸引力が特に乱れることはない。従って、磁気シールド板102,103は、ステータ129及び外側ロータ磁石118の磁極と、磁気カップリング用内側ロータ磁石101と磁気カップリング用外側ロータ磁石108の磁極とが異なる場合に特に有効である。   In the present embodiment, the magnetic shield plates 102 and 103 have a magnetic field generated between the stator 129 and the outer rotor magnet 118 between the inner rotor magnet 101 for magnetic coupling and the outer rotor magnet 108 for magnetic coupling. It is provided to disturb the attractive force so as not to affect the magnetic coupling action. However, since the stator 129 and the outer rotor magnet 118 have 32 magnetic poles, and the magnetic coupling inner rotor magnet 101 and the magnetic coupling outer rotor magnet 108 also have 32 magnetic poles, each has the same number of magnetic poles. Even if the magnetic shield plates 102 and 103 are omitted, the attractive force between the magnetic coupling inner rotor magnet 101 and the magnetic coupling outer rotor magnet 108 is not particularly disturbed. Therefore, the magnetic shield plates 102 and 103 are particularly effective when the magnetic poles of the stator 129 and the outer rotor magnet 118 are different from the magnetic poles of the magnetic coupling inner rotor magnet 101 and the magnetic coupling outer rotor magnet 108.

以上、本発明を実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定して解釈されるべきではなく、適宜変更・改良が可能であることはもちろんである。例えば、本実施の形態のモータは、真空雰囲気に限らず、大気外の雰囲気で使用することができる。例えば、半導体製造工程の場合、真空排気後に真空槽内部にエッチング用の反応性ガスが導入されることがあるが、本実施の形態のモータでは、隔壁により内部と外部とが遮蔽されているため、モータコイルや絶縁材等がエッチングされてしまうおそれもない。更に、上述した実施の形態においては、減速機などを用いることなく直接動力を出力するダイレクトドライブタイプのモータD1,D2に本発明を適用したが、これに限らず通常のモータにも適用できる。   The present invention has been described above with reference to the embodiments. However, the present invention should not be construed as being limited to the above-described embodiments, and can be modified or improved as appropriate. For example, the motor of the present embodiment can be used not only in a vacuum atmosphere but also in an atmosphere outside the atmosphere. For example, in the case of a semiconductor manufacturing process, a reactive gas for etching may be introduced into the vacuum chamber after evacuation, but in the motor of the present embodiment, the inside and the outside are shielded by the partition wall. There is no possibility that the motor coil, the insulating material or the like is etched. Furthermore, in the above-described embodiment, the present invention is applied to the direct drive type motors D1 and D2 that directly output power without using a reduction gear or the like. However, the present invention is not limited to this and can be applied to a normal motor.

本実施の形態にかかるモータを用いたフロッグレッグアーム式搬送装置の斜視図である。It is a perspective view of the frog leg arm type conveying device using the motor concerning this embodiment. 図1の構成をII-II線で切断して矢印方向に見た図である。It is the figure which cut | disconnected the structure of FIG. 1 by the II-II line | wire, and looked at the arrow direction. 図2の構成をIII-III線で切断して矢印方向に見た図である。It is the figure which cut | disconnected the structure of FIG. 2 by the III-III line, and looked at the arrow direction. レゾルバ制御回路の例を示す図である。It is a figure which shows the example of a resolver control circuit. モータ制御回路の例を示す図である。It is a figure which shows the example of a motor control circuit. 本実施の形態の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of this Embodiment. 図1に示す搬送装置に用いることができる第2の実施の形態にかかるモータの図2と同様な断面図である。It is sectional drawing similar to FIG. 2 of the motor concerning 2nd Embodiment which can be used for the conveying apparatus shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

10 本体
10a フランジ
11 小円板
12 大円板
12 隔壁
13 隔壁
14 4点接触式玉軸受
15 内輪ホルダ
16 外側ロータ
17 外側ホルダ
18 外側ロータ磁石
19 バックヨーク
20 ステータホルダ
21 内側ロータ
22 レゾルバホルダ
23 玉軸受
24 内側ロータ磁石
25 バックヨーク
26 検出ロータ
27 インクリメンタルレゾルバ
28 アブソリュートレゾルバ
29 ステータ
30 磁気シールド板
41、42 ボルト
101 磁気カップリング用内側ロータ磁石
102 磁気シールド板
103 磁気シールド板
108 カップリング用外側ロータ磁石
109 バックヨーク
110 本体
110a フランジ
110b 円筒状取り付け部
111 小円板
112 大円板
113 隔壁
114 4点接触式玉軸受
115 内側ホルダ
116 外側ロータ
117 外側ホルダ
118 外側ロータ磁石
119 バックヨーク
121 内側ロータ
123 軸受
125 バックヨーク
126 検出ロータ
127 インクリメンタルレゾルバ
128 アブソリュートレゾルバ
129 ステータ
130 磁気シールド板
141、142 ボルト
D1,D2 モータ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Main body 10a Flange 11 Small disk 12 Large disk 12 Bulkhead 13 Bulkhead 14 Four-point contact ball bearing 15 Inner ring holder 16 Outer rotor 17 Outer holder 18 Outer rotor magnet 19 Back yoke 20 Stator holder 21 Inner rotor 22 Resolver holder 23 Ball Bearing 24 Inner rotor magnet 25 Back yoke 26 Detection rotor 27 Incremental resolver 28 Absolute resolver 29 Stator 30 Magnetic shield plate 41, 42 Bolt 101 Inner rotor magnet for magnetic coupling 102 Magnetic shield plate 103 Magnetic shield plate 108 Outer rotor magnet for coupling 109 Back yoke 110 Main body 110a Flange 110b Cylindrical mounting portion 111 Small disk 112 Large disk 113 Partition 114 Four-point contact ball bearing 115 Inner holder 116 Outer Motor 117 outer holder 118 outer rotor magnet 119 back yoke 121 inner rotor 123 bearing 125 back yoke 126 detection rotor 127 incremental resolver 128 absolute resolver 129 stator 130 magnetic shield plates 141, 142 bolts D1, D2 motor

Claims (5)

真空雰囲気中で用いられるモータにおいて、少なくとも真空雰囲気側に配置されたボルトに、所定の表面処理を施していることを特徴とするモータ。   A motor used in a vacuum atmosphere, wherein a predetermined surface treatment is applied to at least a bolt arranged on the vacuum atmosphere side. 前記所定の表面処理は、熱処理、メッキ、コーティングの少なくとも1つであることを特徴とする請求項1に記載のモータ。   The motor according to claim 1, wherein the predetermined surface treatment is at least one of heat treatment, plating, and coating. 前記所定の表面処理は、ダイヤモンドライクカーボンの被膜をコーティングすることであることを特徴とする請求項2に記載のモータ。   The motor according to claim 2, wherein the predetermined surface treatment is a coating of a diamond-like carbon film. 前記ボルトは、真空雰囲気中で用いられる軸受又は回転体を締結するためのボルトであることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のモータ。   The motor according to claim 1, wherein the bolt is a bolt for fastening a bearing or a rotating body used in a vacuum atmosphere. 前記モータは、減速機など介さずにロータを直接駆動するダイレクトドライブモータであり、
ハウジングと、
前記ハウジングから延在し、大気側と真空雰囲気側とを隔絶する隔壁と、
前記隔壁に対して真空雰囲気側に配置された外側ロータと、
前記隔壁に対して大気側に配置されたステータ及び内側ロータと、
前記内側ロータの回転速度を検出する検出器とを有し、
前記ステータは、前記外側ロータと前記内側ロータとを同時に駆動することを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のモータ。
The motor is a direct drive motor that directly drives the rotor without using a reduction gear or the like,
A housing;
A partition wall extending from the housing and separating the air side and the vacuum atmosphere side;
An outer rotor disposed on the vacuum atmosphere side with respect to the partition;
A stator and an inner rotor disposed on the atmosphere side with respect to the partition;
A detector for detecting the rotational speed of the inner rotor,
The motor according to claim 1, wherein the stator drives the outer rotor and the inner rotor simultaneously.
JP2005111886A 2005-04-08 2005-04-08 motor Pending JP2006296061A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005111886A JP2006296061A (en) 2005-04-08 2005-04-08 motor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005111886A JP2006296061A (en) 2005-04-08 2005-04-08 motor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2006296061A true JP2006296061A (en) 2006-10-26

Family

ID=37416024

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005111886A Pending JP2006296061A (en) 2005-04-08 2005-04-08 motor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2006296061A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009303332A (en) * 2008-06-11 2009-12-24 Nsk Ltd Direct drive motor
JP2010178451A (en) * 2009-01-28 2010-08-12 Minebea Motor Manufacturing Corp Coaxial motor

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009303332A (en) * 2008-06-11 2009-12-24 Nsk Ltd Direct drive motor
JP2010178451A (en) * 2009-01-28 2010-08-12 Minebea Motor Manufacturing Corp Coaxial motor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6708546B2 (en) Sealed robot drive
TW200843295A (en) Brushless motor
TW200838099A (en) Direct drive motor
JP4792793B2 (en) Direct drive motor
JP5288164B2 (en) Scalar robot
JP2010273539A (en) Direct drive motor
JP2006296061A (en) motor
JP4656381B2 (en) Direct drive motor
JP4692050B2 (en) Rotating support device
JP4581757B2 (en) Motor system
JP4656380B2 (en) Motor system
JP5246278B2 (en) Direct drive motor
JP2009038911A (en) Brushless motor
JP2012249519A (en) Direct drive motor, transport device, and semiconductor manufacturing apparatus
JP5401837B2 (en) Direct drive motor, transfer robot, and semiconductor manufacturing equipment
JP4613574B2 (en) Motor system
JP4711218B2 (en) Motor system
JP4618422B2 (en) Direct drive motor
JP4613573B2 (en) Motor system
JP2009038910A (en) Brushless motor
JP4736025B2 (en) Direct drive motor
JP2009131104A (en) Transfer robot
JP4692156B2 (en) Motor system
JP2006296057A (en) motor
WO2008050422A1 (en) Motor