JPH09238438A

JPH09238438A - 密閉型アクチュエ−タ

Info

Publication number: JPH09238438A
Application number: JP8355764A
Authority: JP
Inventors: Itsuo Watanabe; 逸男渡辺; Atsushi Horikoshi; 敦堀越
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 1995-12-28
Filing date: 1996-12-25
Publication date: 1997-09-09
Anticipated expiration: 2016-12-25
Also published as: USRE39748E1; US5914548A; JP3740770B2

Abstract

(57)【要約】【課題】超高真空の雰囲気中で不純物ガスの放出がな
く、且つ高精度の位置決めが可能で、十分な強度を維持
できる密閉型アクチュエ−タを提供する。【解決手段】回転駆動用磁極１５が形成されたモ−タ
ステ−タ１１と、モ−タステ−タ１１の磁極面に対して
僅かの隙間を隔てて面対向に配設され転がり軸受１７、
１８を介して支承されたモ−タロ−タ１２と、モ−タロ
−タ１２の変位を測定する可変リラクタンス形レゾルバ
２６を備え、モ−タステ−タ１１とモ−タロ−タ１２と
の間の隙間に非磁性金属の封止隔壁３３を配してモ−タ
ステ−タ１１の配設された内部空間を気密に覆う。軸受
１７、１８は封止隔壁３３の軸方向両側に配置され、軸
受に作用する負荷をハウジングで直接受ける。隔壁３３
の少なくとも一部を補強部材４０、４１で補強すると共
に、モ−タステ−タ１１側の空間にモ−ルド剤４２を充
填した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、密閉型アクチュエ
−タに係り、特に、微量の汚染物質や不純物ガスも許容
されない超高真空雰囲気中、或いは腐食性ガス雰囲気中
のようにモ−タの磁極やコイルが腐食されてしまうよう
な環境中で用いるのに好適な密閉型アクチュエ−タに関
する。

【０００２】

【従来の技術】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−タとして、例えば被加工物位置決め装置の駆
動モ−タにあつては、駆動軸の軸受に一般的なグリ−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−ティングしている。また、駆動モ−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。

【０００３】他方、超高真空槽内へ外部から回転出力を
導入する手段として、従来、ベロ−ズ式駆動方式を始
め、磁気結合駆動方式、磁性流体シ−ル駆動方式等の各
種のアクチュエ−タが知られている。これらのアクチュ
エ−タはいずれも、真空用軸受に支承された回転軸の出
力端側が真空雰囲気中に突出され、大気中におかれた駆
動装置により入力端側に回転力が付与される構造であ
る。すなわち、ベロ−ズ式駆動方式では、図６に示すよ
うに、回転軸１０１の出力端１０１Ａ側は真空軸受１０
２に支承されて真空側Ｖ内に突出され、他端側１０１Ｂ
は斜板形式の首振り機構１０３を大気中に配した回転装
置１０５で回転駆動すると、ベロ−ズ１０４が伸縮運動
を繰り返しつつ回転軸１０１が回転する仕組みである。

【０００４】これに対して、磁気結合型駆動方式は、回
転軸の入力端側に磁性体からなる回転子が固着され、こ
の回転子の外周はハウジングで囲んで密閉されている。
そのハウジングを隔てて大気側に、回転子を取り巻くマ
グネットが配設され、これを回転駆動することにより回
転軸が回転する仕組みである。

【０００５】また、磁性流体シ−ル駆動方式は、大気側
と真空側との間の隔壁を貫通して非磁性体からなるハウ
ジングを取り付け、そのハウジング内に配した軸受間に
永久磁石を挟んだ円輪状のポ−ルピ−スを設けると共
に、ハウジングを貫通させた回転軸の外周面とこれに対
向するポ−ルピ−ス内周面との間の隙間を磁性流体で密
封した構造を備えている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】近時、半導体の集積度
が高まり、それに伴って同時にＩＣのパタ−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。

【０００７】こうした見地から上記従来のアクチュエ−
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。

【０００８】すなわち、超高真空装置内で用いる駆動モ
−タの場合、たとえ駆動モ−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。

【０００９】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。

【００１０】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−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、コイル巻線スペ−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−タの容量
低下を来す。

【００１１】以上のような超高真空装置内にアクチュエ
−タを設置した場合の問題点に対して、ベロ−ズ式駆動
方式、磁気結合型駆動方式、磁性流体シ−ル駆動方式等
のように真空装置外にアクチュエ−タの駆動部を設けた
場合をみると、ベロ−ズ式駆動方式ではバックラッシが
大きく、磁石吸引力により回転力を伝達する磁気結合型
駆動方式では剛性が低く、いずれも高精度の位置決め精
度が得られないという問題点がある。

【００１２】また、磁性流体シ−ル駆動方式では、磁性
流体の耐熱温度が７０℃程度と低いから、超高真空槽の
ベ−クアウト工程（真空槽内壁等の吸蔵ガス分子、水分
子の放出工程）における加熱温度に耐え得ず、多少の揮
発成分を含んでいるため放出ガスが発生してしまうとい
う問題点がある。

【００１３】そこで本出願人は、このような従来のアク
チュエ−タの問題点を解決するべく、超高真空の雰囲気
中で不純物ガスの放出がなく、且つ高精度の位置決めが
可能な密閉型アクチュエ−タを提案した（特開平３−１
５００４１号及び特開平３−１５００４２号参照）。こ
のものは、回転駆動用コイルによって励磁される回転駆
動用磁極が形成されたモ−タステ−タと、そのモ−タス
テ−タの磁極面に対して僅かの隙間を隔てて面対向に配
設された磁極を有し、且つ転がり軸受を介して回転自在
に支承されたモ−タロ−タと、そのモ−タロ−タの変位
を測定する変位検出手段であるレゾルバを備え、モ−タ
ステ−タとモ−タロ−タとの間の隙間に非磁性金属隔壁
を配してモ−タステ−タの配設された内部空間を気密に
覆うことにより、モ−タロ−タ側空間とは離隔した構成
を備えている。

【００１４】このように、本出願人が提案した上記密閉
型アクチュエ−タは、モ−タステ−タとモ−タロ−タと
を非磁性金属隔壁で離隔したことにより、半導体製造装
置の高真空雰囲気内や反応性ガス雰囲気中で使用して
も、アクチュエ−タのコイルや有機絶縁材から不純ガス
が放出されて雰囲気を汚染したり或いはコイルや有機絶
縁材が浸食されることがなく、しかも、モ−タステ−タ
とモ−タロ−タ間で磁気回路の形成が妨げられることも
なく、さらにはレゾルバにより高精度の位置決めも実現
できるなど、実用上極めて有用である。

【００１５】しかしながら、非磁性金属隔壁の厚みは、
特にモ−タステ−タとモ−タロ−タ間では磁気回路の形
成を妨げないために限度がある。そのため、超高真空状
態にさらされたとき、隔壁が膨らむなどの不都合が生じ
ることがあつた。

【００１６】さらに、磁気結合型駆動方式の駆動装置と
して、図７に示す構成が知られている。即ち、取付フラ
ンジ２０１が真空容器の底壁２０２の開口部に取り付け
られており、真空容器の外部に位置するハウジング２１
６、２３６の内部には、外側駆動軸２０４と内側駆動軸
２０５の２本の駆動軸が同軸に配置され、開口部を通過
してハウジングの外に延びている。真空容器内に位置す
る外側駆動軸２０４は内側駆動軸２０５の先端部の軸受
２０６により支持されている。

【００１７】さらに、モ−タロ−タ２０７が外側駆動軸
２０４の外表面に支持されており、これに対応するモ−
タステ−タ２０８がモ−タロ−タ２０７の外側のハウジ
ング２１６に支持されている。同様にモ−タロ−タ２０
９が内側駆動軸２０５の外表面に支持されており、これ
に対応するモ−タステ−タ２１０がモ−タロ−タ２０９
の外側のハウジング２３６に支持されている。モ−タロ
−タ２０７、２０９は真空状態下に配置され、モ−タス
テ−タ２０８、２１０は真空状態の外側に配置されてい
る。

【００１８】外側駆動軸２０４は軸受２１８、２１９に
よりハウジング２１６に支持され、内側駆動軸２０５は
軸受２３８、２３９によりハウジング２３６に支持され
ている。モ−タロ−タ２０７とモ−タステ−タ２０８の
間、モ−タロ−タ２０９とモ−タステ−タ２１０の間に
は、ハウジング２１６、ハウジング２３６から延長され
た薄肉の非金属性の隔壁２１６ａ、２３６ａが位置し、
モ−タロ−タ２０７、２０９側の真空状態を維持してい
る。

【００１９】このような構成では、モ−タの性能の向上
のために非金属性の隔壁によるモ−タロ−タとモ−タス
テ−タの間の磁束の減少を極力少なくすることが要求さ
れるが、このためには隔壁の厚みを極力薄くしなければ
ならない。

【００２０】したがつて、外側駆動軸２０４と内側駆動
軸２０５は薄肉の隔壁を含むハウジング２１６、２３６
に軸受を配置し、その軸受によつて支持されているの
で、この従来技術の駆動装置にあつては、ハウジングに
対するそれぞれの駆動軸の支持剛性が低下してしまうと
いう問題がある。このような構造の駆動装置の駆動軸の
先端にア−ムなどを取り付け、その先端に負荷が加わる
と、軸受に作用する力が隔壁にまで作用し、隔壁を変形
させたり隔壁が破れるという可能性を否定できないとい
う不都合があつた。

【００２１】更に、外側駆動軸２０４と内側駆動軸２０
５の支持剛性の低下によつて、両駆動軸が回転するとき
の振れ回りにより、両駆動軸が接触するという問題が発
生する。このため、この従来技術においてはパイロツト
軸受２０６を用いて両駆動軸の接触という不都合を回避
している。

【００２２】また、半導体の集積度の高密度化が進み、
これに伴って一層高精度で且つ安定した制御が要望され
るに至り、通常のレゾルバによる位置制御では、モ−タ
スタックより発生する磁気がレゾルバに回り、十分な制
御が難しくなるという不都合があつた。

【００２３】この発明はこのような従来技術の問題点に
着目してなされたもので、その目的とするところは、超
高真空の雰囲気中で不純物ガスの放出がなく、且つ高精
度の位置決めが可能で、しかも十分な強度を維持できる
密閉型アクチュエ−タを提供することにある。

【００２４】

【課題を解決するための手段】この発明は上記課題を解
決するもので、請求項１の発明では、回転駆動用コイル
により励磁されるステ−タ磁極を備えたモ−タステ−タ
と、前記モ−タステ−タを取り付けたハウジングと、前
記ステ−タ磁極面に対して隙間を隔てて面対向して配置
されたロ−タ磁極を備えたモ−タロ−タと、前記モ−タ
ロ−タの回転軸をハウジングに回転自在に支承する軸受
と、前記モ−タロ−タの変位を計測する変位計測手段
と、前記ステ−タ磁極とロ−タ磁極との間の隙間に配置
された非磁性金属材料から構成される気密封止隔壁とを
備え、前記モ−タロ−タの配置された空間と前記モ−タ
ステ−タの配置された空間とが気密に離隔されている密
閉型アクチュエ−タにおいて、前記軸受は複数の転がり
軸受であつて、該転がり軸受は前記封止隔壁を構成する
部材のモ−タロ−タ軸方向の両側の位置においてモ−タ
ロ−タを支承し、軸受に作用する負荷をハウジングで直
接受けるように配置されていることを特徴とする。

【００２５】請求項２の発明では、回転駆動用コイルに
より励磁されるステ−タ磁極を備えたモ−タステ−タ
と、前記モ−タステ−タを取り付けたハウジングと、前
記ステ−タ磁極面に対して隙間を隔てて面対向して配置
されたロ−タ磁極を備えたモ−タロ−タと、前記モ−タ
ロ−タの回転軸をハウジングに回転自在に支承する軸受
と、前記モ−タロ−タの変位を計測する変位計測手段
と、前記ステ−タ磁極とロ−タ磁極との間の隙間に配置
された非磁性金属材料から構成される気密封止隔壁とを
備え、前記モ−タロ−タの配置された空間と前記モ−タ
ステ−タの配置された空間とが気密に離隔されている密
閉型アクチュエ−タにおいて、前記変位計測手段は、モ
−タロ−タ側に配置された磁性金属材料からなる磁気的
突極性を有するレゾルバロ−タと、モ−タステ−タ側に
配置された検出コイル磁極を備えたレゾルバステ−タと
から構成されることを特徴とする。

【００２６】請求項３の発明では、回転駆動用コイルに
より励磁されるステ−タ磁極を備えたモ−タステ−タ
と、前記モ−タステ−タを取り付けたハウジングと、前
記ステ−タ磁極面に対して隙間を隔てて面対向して配置
されたロ−タ磁極を備えたモ−タロ−タと、前記モ−タ
ロ−タの回転軸をハウジングに回転自在に支承する軸受
と、前記モ−タロ−タの変位を計測する変位計測手段
と、前記ステ−タ磁極とロ−タ磁極との間の隙間に配置
された非磁性金属材料から構成される気密封止隔壁とを
備え、前記モ−タロ−タの配置された空間と前記モ−タ
ステ−タの配置された空間とが気密に離隔されている密
閉型アクチュエ−タにおいて、前記気密封止隔壁は、少
なくともその一部が補強手段で補強されていることを特
徴とする。

【００２７】請求項４の発明では、回転駆動用コイルに
より励磁されるステ−タ磁極を備えたモ−タステ−タ
と、前記モ−タステ−タを取り付けたハウジングと、前
記ステ−タ磁極面に対して隙間を隔てて面対向して配置
されたロ−タ磁極を備えたモ−タロ−タと、前記モ−タ
ロ−タの回転軸をハウジングに回転自在に支承する軸受
と、前記モ−タロ−タの変位を計測する変位計測手段
と、前記ステ−タ磁極とロ−タ磁極との間の隙間に配置
された非磁性金属材料から構成される気密封止隔壁とを
備え、前記モ−タロ−タの配置された空間と前記モ−タ
ステ−タの配置された空間とが気密に離隔されており、
前記軸受は複数の転がり軸受であつて、その転がり軸受
は前記封止隔壁を構成する部材のモ−タロ−タ軸方向の
両側の位置においてモ−タロ−タを支承し、軸受に作用
する負荷をハウジングで直接受けるように配置され、前
記ロ−タ磁極は磁性体の鋼材に突極加工を行つた突極歯
であつて、さらに、前記変位計測手段はモ−タロ−タ側
に配置された磁性金属材料からなる磁気的突極性を有す
るレゾルバロ−タとモ−タステ−タ側に配置された検出
コイル磁極を備えたレゾルバステ−タとから構成されて
いる密閉型アクチュエ−タを単位の密閉型アクチュエ−
タとし、前記単位の密閉型アクチュエ−タが複数単位直
列に接続されていることを特徴とする。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図と
ともに説明する。

【００２９】図１に示す密閉型アクチュエ−タ１０は、
モ−タステ−タ１１の内側でモ−タロ−タ１２が回転す
る形式の、いわゆるインナ−ロ−タ型の直接駆動モ−タ
であり、詳細には可変リラクタンス型ステップモ−タで
ある。

【００３０】すなわち、モ−タステ−タ１１は円筒状
で、その内周面には回転駆動用コイル１４によって励磁
される回転駆動用磁極としてのモ−タステ−タ磁極１５
が形成されている。回転駆動用コイル１４は、絶縁材１
３を介してモ−タステ−タ磁極１５に巻回されている。

【００３１】このモ−タステ−タ磁極１５の内周には、
図面には明示されていないがモ−タロ−タ１２の回転軸
と平行に一定のピッチを有する複数の歯が設けられてい
る。この歯はステツプモ−タにおいて一般的に突極歯と
呼ばれる周知の構成のものであつて、以下の説明でも突
極歯と呼ぶことにする。

【００３２】一方、モ−タロ−タ１２は軸芯を貫く貫通
孔からなる中空孔Ｈを有する円筒状の非磁性体で、軸方
向に間隔をおいてモ−タステ−タ１１と同軸に配した真
空用転がり軸受１７、１８を介して、モ−タステ−タ１
１より内側に回転自在に取付けられている。そのモ−タ
ロ−タ１２の外周面には、モ−タステ−タ１１のモ−タ
ステ−タ磁極１５に対向させて、磁性体金属からなるモ
−タロ−タ磁極１６が設けられている。このモ−タロ−
タ磁極１６の外周面には、前記モ−タステ−タ磁極１５
の内周面の突極歯と平行に複数の突極歯が設けられてい
る。その歯列のピッチはモ−タステ−タ磁極１５の突極
歯のピッチと同一であるが、モ−タステ−タ磁極１５の
突極歯列とモ−タロ−タ磁極１６の突極歯列の位相は相
対的にずらすように配設されている。かくして、回転駆
動用コイル１４への電流の供給を制御しつつモ−タステ
−タ磁極１５の突極歯列を周方向に順次励磁することに
より、モ−タロ−タ磁極１６の突極歯列を順次吸引し
て、モ−タロ−タ１２をモ−タステ−タ１１の内側で回
転させるようになっている。

【００３３】上記真空用転がり軸受１７、１８は、いず
れも内輪と外輪に金や銀などの軟質金属をプレ−ティン
グして、ガス放出のない金属潤滑としたものを用いてい
る。一方の軸受１７の内輪１７ａはモ−タロ−タ１２の
一端側の外面に嵌合されており、外輪１７ｂはモ−タス
テ−タ１１の一端側のハウジング部材２３に環状の取付
け部材２２Ａを介して軸受押え２１により固定されてい
る。

【００３４】他方の軸受１８の内輪１８ａはモ−タロ−
タ１２の他端側の外面に嵌合されており、外輪１８ｂは
モ−タステ−タ１１の他端側のハウジング部材２４に環
状の取付け部材２２Ｂを介して固定されている。上記の
ように支承されたモ−タロ−タ１２の一端面１２Ａに
は、被回転駆動体がボルトで固着されるようになってい
る。

【００３５】前記、一方の軸受１７の外輪１７ｂが固定
されたハウジング部材２３の内周にはつば部２３ａが、
また他方の軸受１８の外輪１８ｂが固定されたハウジン
グ部材２４の内周にはつば部２４ａが、それぞれモ−タ
ロ−タ１２の外周面に向かって環状に突設されており、
これによってモ−タステ−タ磁極１５を収納している空
間の両端が仕切られている。

【００３６】そして、つば部２３ａで仕切られてモ−タ
ステ−タ磁極１５の一端側に位置する空間Ｓには、モ−
タを高精度に位置決めするべくモ−タステ−タ１１とモ
−タロ−タ１２間の相対変位を検出する変位検出手段と
して、高分解能の回転検出器である可変リラクタンス形
レゾルバ２６が内蔵されている。コイル２７を有するレ
ゾルバ２６のステ−タ２８は、モ−タステ−タ１１の内
周面に固着されている。これに対してレゾルバ２６のロ
−タ２９は、前記ステ−タ２８に対向させて非磁性金属
であるモ−タロ−タ１２の段部に固定されている。

【００３７】この可変リラクタンス形レゾルバ２６のス
テ−タ２８の磁極の内周面には、モ−タステ−タ磁極１
５と同様にモ−タロ−タ１２の回転軸と平行に一定のピ
ッチを有する複数の歯が設けられており、コイル２７が
各磁極に巻回されている。一方、レゾルバ２６のロ−タ
２９は、モ−タロ−タ磁極１６と同様に、位相をずらし
た同一ピッチのスロツト歯列を有している。可変リラク
タンス形レゾルバ２６とその制御回路の詳細は後述す
る。

【００３８】そして、モ−タロ−タ１２の回転に伴い、
レゾルバ２６のロ−タ２９が回転してステ−タ２８の磁
極との間のリラクタンスが変化し、ロ−タ２９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
モ−タロ−タ１２の回転角度位置（又は回転速度）を検
出するようになっている。３１はモ−タステ−タ磁極１
５とレゾルバ２６との間に介装してモ−タステ−タ１１
に固定された磁性金属材からなる磁気シ−ルド板であ
る。また３２はモ−タステ−タ１１の内外を貫通する配
線孔で、後述するようにモ−ルド剤４２が充填されてい
る。

【００３９】上記モ−タステ−タ１１とモ−タロ−タ１
２との対向面間の隙間１９には、例えば非磁性ステンレ
スＳＵＳ３０４などの非磁性金属からなる円筒状の隔壁
３３が、モ−タステ−タ１１とモ−タロ−タ１２を隔離
するように配設されている。この隔壁３３の一端部は、
モ−タステ−タ磁極１５の一端側の空間Ｓを仕切るハウ
ジング部材２３のつば部２３ａの内周面に溶接されてい
る。また、隔壁３３の他端部は、モ−タステ−タ磁極１
５の他端側の空間を仕切るハウジング部材２４のつば２
４ａの内周面に溶接されている。モ−タステ−タ磁極１
５の内周面と隔壁３３は密に接触している。

【００４０】ここで説明する実施の形態では、２つの軸
受１７、１８が隔壁を構成する部材３３のモ−タロ−タ
１２の軸方向の両側の位置においてモ−タロ−タ１２を
支承し、軸受１７、１８に作用する負荷を密閉型アクチ
ュエ−タのハウジングを形成するハウジング部材２３、
モ−タステ−タ１１及びハウジング部材２４で直接受け
るように配置されている。

【００４１】かくして、隔壁３３の両端は、ハウジング
に気密に一体化している。このため、モ−タステ−タ１
１の内周において、回転駆動用コイル１４、モ−タステ
−タ磁極１５およびレゾルバ２６のコイル２７、ステ−
タ２８等が収納されたスペ−スは、モ−タロ−タ１２側
の内部から完全に気密に離隔されている。

【００４２】また、隔壁３３におけるモ−タステ−タ１
１及びレゾルバ２６に対応する部分には、補強手段とし
て、例えば非磁性金属からなるリング状の強度補強部材
４０、４１が隔壁３３に隙間なく密着させて装着されて
いる。強度補強部材４０、４１としては非磁性隔壁と同
一の材質のものを使用する。これにより、補強手段とし
てモ−ルド剤を併用する場合に、ベ−クアウトの際にス
テ−タを高温にしたときにも膨張率の大きいモ−ルド材
の膨張による隔壁への内圧変形力を強度補強部材が受け
ることができるために隔壁が変形することがなくなる。
また、強度補強部材は、隔壁３３を内径側から切削或い
は研削による薄肉加工を行う際の強度の補強としても効
果がある。

【００４３】更に、一方のハウジング部材２３のつば２
３ａで仕切られてレゾルバ２６、モ−タステ−タ磁極１
５の回転駆動用コイル１４等を収納した空間Ｓや、他方
のハウジング部材２４のつば２４ａで仕切られて回転駆
動用コイル１４を収納した空間や、配線孔３２には補強
手段としてのモ−ルド剤４２が隙間なく注入されてい
る。この実施例では、補強手段として強度補強部材とモ
−ルド剤を併用しているが、場合によつては、いずれか
一方のみでもよい。

【００４４】なお上記隔壁３３の一端の溶接は、回転駆
動用コイル１４やその絶縁材１３、レゾルバ２６のコイ
ル２７等の耐熱性が比較的低い材料でなる部品が内蔵さ
れている状態で行われるため、温度上昇を局部に限定で
きる電子ビ−ム溶接やレ−ザビ−ム溶接が用いられる。

【００４５】モ−タステ−タ１１の一端側のハウジング
部材２３は、その外周が延長されて、真空シ−ル３４を
有する真空用フランジ部３５が形成されており、真空装
置への密閉型アクチュエ−タ１０の取付け部を構成して
いる。

【００４６】また、他端側のハウジング部材２４には、
原点検出装置６０が配設されている。この原点検出装置
６０は、非磁性のハウジング部材２４の外周面に設けた
凹所に埋め込んで取り付けられた磁気センサ６１と、こ
の磁気センサ６１にハウジング部材２４の薄い壁を介し
て対向可能に、モ−タロ−タ１２の他端の軸受１８側の
端面の１ヵ所に取り付けられた１個の磁石６２とを備え
ている。この磁石６２がモ−タロ−タ１２の回転ととも
に回転し、磁気センサ６１はその回転する磁石６２の磁
気に反応して位置信号を出力するようになっている。

【００４７】可変リラクタンス形レゾルバ２６について
説明する。レゾルバとしては、例えば本出願人が先に特
開平５−１２２９１６号公報に開示したものが、好適に
利用できる。このレゾルバは、図２に示すように、レゾ
ルバステ−タ２８には３相１８極の第１の磁極Ａ₁₁〜Ａ
₁₆、Ｂ₁₁〜Ｂ₁₆、Ｃ₁₁〜Ｃ₁₆が所定間隔を隔てて形成さ
れ、第１の磁極Ａ₁₁〜Ａ₁₆、Ｂ₁₁〜Ｂ₁₆、Ｃ₁₁〜Ｃ₁₆の
中間位置に３相１８極の第２の磁極Ａ₂₁〜Ａ₂₆、Ｂ₂₁〜
Ｂ₂₆、Ｃ₂₁〜Ｃ₂₆が所定間隔を隔てて形成され、各磁極
がＡ₁₁−Ｃ₂₁−Ｂ₁₁−Ａ₂₁−Ｃ₁₁−Ｂ₂₁−Ａ₁₂−Ｃ₂₂−
−−の順序で配列されている。そして、各磁極Ａ₁₁〜Ｃ
₂₆には、内周面側の端面に３つの歯Ｔ_S1〜Ｔ_S3が形成さ
れていると共に中央部に１つの励磁巻線Ｌ_A11〜Ｌ_C26
が巻装されている。このため、１８０°の位置の磁極は
互いに同相となる。

【００４８】また、レゾルバロ−タ２９は、レゾルバス
テ−タ２８の歯Ｔ_S1〜Ｔ_S3と位相をずらして同一ピッチ
の歯列Ｔ_Rを有している。

【００４９】図３はレゾルバ制御回路の構成を示すもの
で、前記励磁巻線Ｌ_A11〜Ｌ_C26の一端を単相交流電源
４５に接続すると共に、他端を抵抗Ｒ_A1〜Ｒ_C2を介して
接地することにより、励磁巻線及び抵抗間から導出した
出力端子Ｔ_A1〜Ｔ_C2からロ−タ２９のスロツト歯Ｔ_Rと
の間でのリラクタンス変化に応じた電流変化に基づくｉ
相出力信号ｆa1（θ）〜ｆc1（θ）及びｆa2（θ）〜ｆ
c2（θ）が端子ＴA1〜ＴC1及びＴA2〜ＴC2に出力され、
差動増幅器４６Ａ〜４６Ｃに入力される。差動増幅器４
６Ａ〜４６Ｃでは差値を演算し、相変換回路４７におい
て２相信号に変換され、２相信号ｆC （θ）、ｆS
（θ）が信号処理回路４８に供給される。

【００５０】信号処理回路４８は、乗算器と、励磁用の
交流電源から交流電圧が同期信号として入力される同期
整流器などを備え、同期整流器の出力信号が速度信号と
して出力されると共に、回転速度を示すデジタル値が出
力される。

【００５１】即ち、励磁巻線Ｌ_A11〜Ｌ_C26に単相交流
を供給して励磁すると、励磁巻線Ｌ_A11〜Ｌ_C26に生起
するレゾルバ信号ｆa1（θ）〜ｆc1（θ）及びｆa2
（θ）〜ｆc2（θ）は、以下の式（１）〜（６）で表わ
すことができる。

【００５２】ｆa1（θ）＝Ａ0 ＋Ａ1 cos θ＋Ａ2 cos ２θ＋Ａ3 cos ３θ ＋Ａ4 cos ４θ ・・・・・・・・・・・・・・（１）ｆb1（θ）＝Ａ0 ＋Ａ1 cos ( θ−120 °) ＋Ａ2 cos ２( θ−120 °) ＋Ａ3 cos ３( θ−120 °) ＋Ａ4 cos ４( θ−120 °) ・・・・・・・・・・・・・・（２）ｆc1（θ）＝Ａ0 ＋Ａ1 cos ( θ＋120 °) ＋Ａ2 cos ２( θ＋120 °) ＋Ａ3 cos ３( θ＋120 °) ＋Ａ4 cos ４( θ＋120 °) ・・・・・・・・・・・・・・（３）ｆa2（θ）＝Ａ0 ＋Ａ1 cos ( θ＋180 °) ＋Ａ2 cos ２( θ＋180 °) ＋Ａ3 cos ３( θ＋180 °) ＋Ａ4 cos ４( θ＋180 °) ・・・・・・・・・・・・・・（４）ｆb2（θ）＝Ａ0 ＋Ａ1 cos ( θ−300 °) ＋Ａ2 cos ２( θ−300 °) ＋Ａ3 cos ３( θ−300 °) ＋Ａ4 cos ４( θ−300 °) ・・・・・・・・・・・・・・（５）ｆc2（θ）＝Ａ0 ＋Ａ1 cos ( θ＋300 °) ＋Ａ2 cos ２( θ＋300 °) ＋Ａ3 cos ３( θ＋300 °) ＋Ａ4 cos ４( θ＋300 °) ・・・・・・・・・・・・・・（６）これら各レゾルバ信号ｆa1〜ｆC1 及びｆa2〜ｆC2が差
動増幅器４６Ａ〜４６Ｃに供給されるので、これら差動
増幅器４６Ａ〜４６Ｃの出力信号ｄa 〜ｄc は以下の式
（７）〜（９）で表すことができる。

【００５３】ｄa ＝２Ａ1 cos θ＋２Ａ3 cos ３θ・・・・・・・・・・・・・・（７）ｄb ＝２Ａ1 cos ( θ−120 °) ＋２Ａ3 cos ３( θ−120 °) ・・（８）ｄc ＝２Ａ1 cos ( θ＋120 °) ＋２Ａ3 cos ３( θ＋120 °) ・・（９）これ等の式（７）〜（９）から明かなように、差動増幅
器４６Ａ〜４６Ｃからはパ−ミアンスの高調波歪のうち
３次高調波歪が残る３相信号ｄa 〜ｄc を得ることがで
きる。そして、これ等の３相信号ｄa 〜ｄc が相変換回
路４７において、３次高調波歪を打ち消した２相信号ｆ
C （θ）、ｆS （θ）信号に変換される。信号処理回路
は乗算器と、励磁用の交流電源から交流電圧が同期信号
として入力される同期整流器などを備え、同期整流器の
出力信号が速度信号として出力されると共に、回転速度
を示すデジタル値が出力される。レゾルバ及びレゾルバ
制御回路の詳細は特開平５−１２２９１６号公報を参照
するとよい。

【００５４】次に上記密閉型アクチュエ−タの取り付け
と、動作について説明する。上記密閉型アクチュエ−タ
１０を、例えば真空槽の槽壁３７にフランジ部３５をボ
ルト３８で固定して取り付ける。密閉型アクチュエ−タ
１０のモ−タロ−タ１２の先端部分は出力軸Ａとして、
槽壁３７に設けられた取付け孔３９から真空槽内部Ｖに
差し入れられる。

【００５５】密閉型アクチュエ−タ１０における隔壁３
３でモ−タロ−タ１２とは気密に封止されて離隔された
モ−タステ−タ１１のスペ−スは、真空槽内部Ｖとは完
全に離隔されている。モ−タロ−タ１２を貫通する空孔
Ｈは真空槽内部Ｖに連通しているが、シ−ル３６で密封
されて大気とは隔絶されている。そのため、モ−タステ
−タ１１の回転駆動用コイル１４やレゾルバ２６のコイ
ル２７、およびそれらの絶縁材１３等に吸蔵されている
ガスや水分が真空槽内部Ｖに拡散して真空雰囲気を汚染
することはない。

【００５６】したがって、真空槽内部Ｖの排気も容易で
あり、ベ−クアウト時も短時間で所定の超高真空に到達
でき、生産効率が高い。また、コイル絶縁材にわざわざ
高価な無機材料を使用する必要もない。更には、半導体
製造の場合、真空排気後に真空槽内部Ｖに導人されるエ
ッチング用の反応性ガスに対しても、ステンレス材から
なる隔壁３３で保護されるから、上記コイルや絶縁材等
がエッチングされてしまうおそれはない。

【００５７】また、回転駆動用コイル１４はモ−ルド剤
４２で隙間なく密封されているから、通電で発熱しても
放熱することができ、局部的な蓄熱によるコイル焼損も
防止できる。なお、回転駆動用コイル１４が大気側にあ
ることから、必要に応じてモ−タステ−タ１１の内部に
空気や水を通して強制冷却することも容易である。

【００５８】また、隔壁３３に強度補強部材４０、４１
を重ねて補強すると共に、モ−タステ−タ１１の両端側
の空間部分をモ−ルド剤４２の充填で補強したため、例
えば超高真空装置に使用した場合でも、真空にさらされ
た隔壁３３が膨らんで変形するなどの不具合は発生せず
安定している。

【００５９】また、例えばこの種インナ−ロ−タタイプ
の場合、隔壁３３をハウジング部材に溶接した後に隔壁
３３の内周面を切削加工又は研削加工することが行われ
ており、この隔壁３３を最終的に数十μｍの厚さに仕上
げるので、切削時或いは研削時に隔壁３３が切削（研
削）工具から逃げてしまい、その結果隔壁内周面の同心
度の精度が悪くてモ−タロ−タ磁極１６の外周面に接触
してしまうという問題が有り、歩留りが非常に悪かった
のであるが、本発明の場合は、補強部材４０、４１及び
モ−ルド材４２で隔壁３３を補強することによって歩留
りが非常に良くなった。

【００６０】また、モ−タロ−タ１２の回転の位置決め
精度についても、フィ−ドバック制御により極めて高精
度が保証される。すなわち、モ−タステ−タ１１の所定
の回転駆動用コイル１４に通電すると起磁力を生じ、モ
−タステ−タ磁極１５の歯が励磁される。非磁性金属か
らなる隔壁３３の厚みは十分に薄いから、その磁束は隔
壁３３を通してモ−タロ−タ１２に到達する。こうして
通電したモ−タステ−タ磁極１５と、これに対向したモ
−タロ−タ磁極１６との間に磁気回路が形成されて、該
両磁極の対向する歯同士が強く吸引し合う。

【００６１】いま、円周方向に沿い順に配列されている
複数の回転駆動用コイル１４に対して、図外のドライブ
ユニットを介して制御されたモ−タ電流をコイル配列に
従い順次通電する。すると、モ−タステ−タ磁極１５の
各歯の励磁は、通電の順序に従い順次移動されて、モ−
タロ−タ１２が回転する。モ−タロ−タ１２が回転する
とレゾルバ２６のロ−タ２９も回転する。これにより、
ステ−タ２８との歯間のリラクタンスが変化する。その
変化を図示しないドライブユニットのレゾルバ制御回路
によりデジタル化し、位置信号として利用することで、
ロ−タ２９の回転角ひいてはモ−タロ−タ１２の回転角
度の精密なフィ−ドバック制御がなされ、高精度の位置
決めができる。

【００６２】特に、この場合、モ−タロ−タ１２の回転
検出用レゾルバとして、後述するレゾルバロ−タの非磁
性体への取付け、差動型回路の採用、磁気シ−ルド板の
採用などをした可変リラクタンス形レゾルバを用いたた
め、通常のレゾルバであればモ−タスタックより発生す
る磁気がレゾルバに回り制御が非常に困難であるのに対
して、モ−タスタックより回りこむ磁気を打ち消すこと
ができて制御が安定する利点がある。

【００６３】本発明の第２の実施形態例について説明す
る。図４は、本発明の第２の実施形態例を示すもので、
このものは、上記第１実施形態例の密閉型アクチュエ−
タ１０が中空孔付きのインナ−ロ−タ型構造であること
を利用して、第１実施形態例の密閉型アクチュエ−タを
単位アクチュエ−タとして、これを２台直列に連結し
て、同軸に２つの出力軸Ａ、Ｂを有する同軸２軸のアク
チュエ−タユニットを構成したものである。

【００６４】出力軸Ａの方は、第１の密閉型アクチュエ
−タ１０Ａのモ−タロ−タ１２をそのまま用いている。
これに対して出力軸Ｂの方は、第２の密閉型アクチュエ
−タ１０Ｂのモ−タロ−タ１２に延長軸５０を取り付
け、密閉型アクチュエ−タ１０Ａのモ−タロ−タ１２の
中心を貫通する空孔Ｈを利用して前記延長軸５０を出力
軸Ａから突出させている。

【００６５】なお、この実施形態では、第１及び第２の
密閉型アクチュエ−タを２つ連結して出力軸Ａ及び出力
軸Ｂを同軸に配置した同軸２軸の密閉型アクチュエ−タ
の例を示したが、これに限らず３つ以上の密閉型アクチ
ュエ−タを連結して出力軸を同軸に配置した同軸３軸以
上の密閉型アクチュエ−タとすることもできる。

【００６６】その他の構成及び動作は、先に説明した第
１実施形態例とほぼ同様であるので、同一構成要素には
同一符号を付して詳細な説明は省略する。

【００６７】次に、このような、同軸２軸、或いは同軸
複数軸のアクチュエ−タの必要性と効果について説明す
る。真空内のウエハ搬送ア−ム、例えばスカラ型やフロ
ッグレッグ型のように複数のア−ムを備えた装置では複
数の回転モ−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、スペ−スを有効に
活用するためにモ−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−ムの先端に作用す
るモ−メントをロ−タ支持部で強固に保持する必要があ
る。

【００６８】そこで、さきに図１で説明した密閉型アク
チュエ−タを複数、ハウジング部分で同軸に連結し、連
結部分はシ−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−タロ−タの配設
された空間とハウジング外部空間とを離隔し、第１の密
閉型アクチュエ−タ１０Ａのモ−タロ−タ１２の中空出
力軸Ａと、第２の密閉型アクチュエ−タ１０Ｂのモ−タ
ロ−タ１２を延長軸５０により延長した出力軸Ｂを同軸
に配置して、ハウジング部材２３に設けた共通の開口部
から突出させる。これにより、真空内の表面積を低減で
きると同時にモ−タを取付ける穴を１つにすることがで
きる。

【００６９】また、ウエハを水平にまっすぐ、振動を少
なく搬送するためにはア−ムの先端に作用するモ−メン
トをロ−タ支持部で強固に保持する必要があるが、この
密閉型アクチュエ−タでは軸受を複数の転がり軸受とし
て、この転がり軸受の配置を前記隔壁を構成する部材の
軸方向両側に、隔壁構成部材を挟んで配置して軸受に作
用する力を隔壁部材を介さずにハウジングで直接受ける
ように構成したので、ロ−タにア−ム等をつけ、その先
端に負荷を載せた場合に作用するモ−メント負荷に対し
ても軸受の配置スパンを広く取れ、軸受に作用する力は
隔壁に殆ど作用せず、ハウジングに直接かかるため、隔
壁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。また、他の補助軸受などを使用して２つの出力軸の
同心度を保つことも必ずしも必要でない。

【００７０】第２の実施形態例のように、第２の密閉型
アクチュエ−タ１０Ｂのモ−タロ−タ１２に延長軸５０
を取り付け、延長軸５０を出力軸Ａから突出させた構成
とすると、モ−タロ−タの素材が共通となるので、部品
製作コストの低減を図ることができる。更に、図４にお
いて第２の密閉型アクチュエ−タ１０Ｂのモ−タロ−タ
１２の形状を第１の密閉型アクチュエ−タ１０Ａのモ−
タロ−タ１２の形状と同一にし、延長軸５０の端部にフ
ランジ部を設け、このフランジ部にて第２の密閉型アク
チュエ−タ１０Ｂのモ−タロ−タ１２と結合することに
より、モ−タロ−タを共通化することができ、また、そ
のことによりハウジング２４、２４をも共通化すること
ができ、ひいては第１及び第２の密閉型アクチュエ−タ
同士を共通化することができる。従って、アクチュエ−
タを構成する部品が共通となるので、さらに部品製作コ
ストの低減を図ることができ、メンテナンスの際の部品
交換の容易性を高めることができる。

【００７１】次に、可変リラクタンス型レゾルバの第２
の例を、図５を参照して説明する。

【００７２】真空環境での複数軸のア−ム駆動の際には
電源投入時に現在のア−ムの回転位置を認識しないと真
空チャンバ−の壁や、真空チャンバ−間のシャッタにア
−ムをぶつけてしまう可能性がある。そこで、先に説明
した第１実施例では、原点検出装置６０を設けている
（図１参照）。

【００７３】しかし、複数軸を備えたアクチュエ−タで
は原点検出装置を複数の各軸に配置する必要があり、ま
た、複数軸の現在の位置が把握できないと複数のア−ム
の原点復帰駆動のシ−ケンスを確定できない問題点があ
った。さらに、真空環境中でのア−ムの滑らかな駆動の
ためには、アプソリュ−ト（絶対位置検出）センサだけ
では分解能が足らず滑らかな駆動ができないという問題
がある。

【００７４】この対策としては、回転軸の１回転の絶対
位置を検出するコ−ス(COARSE)レゾルバと、より分解能
の細かい回転位置を検出するファイン(FINE)レゾルバか
らなる可変リラクタンス型レゾルバを採用することが提
案される。

【００７５】図５は、コ−ス(COARSE)レゾルバと、ファ
イン(FINE)レゾルバからなる可変リラクタンス型レゾル
バを装着した密閉型アクチュエ−タの断面図である。

【００７６】先に図１により説明した第１実施例と同一
部分には同一符号を付して詳細な説明を省略し、レゾル
バについて説明する。

【００７７】図５において６０はコ−スレゾルバを示
し、２６はファインレゾルバを示す。ファインレゾルバ
２６は第１実施例のレゾルバ２６と同じである。コ−ス
レゾルバ６０の構成はファインレゾルバ２６と略同一の
構成を備えており、コイル６３を有するレゾルバステ−
タ６１は、モ−タステ−タ１１の内周面に固着されてお
り、レゾルバロ−タ６２は、前記ステ−タ６１に対向さ
せてモ−タロ−タ１２の段部に固定されている。レゾル
バステ−タ６１の磁極の内周面には、モ−タロ−タ１２
の回転軸と平行に一定のピッチを有する複数のスロツト
歯が設けられており、コイル６３が各磁極に巻回されて
いる。レゾルバロ−タ６２は、位相をずらした同一ピッ
チの歯列を有する。

【００７８】コ−スレゾルバ６０、ファインレゾルバ２
６の検出信号を処理するレゾルバ制御回路は図３に示し
たレゾルバ制御回路を使用することができる。

【００７９】コ−スレゾルバ６０は、回転軸の１回転の
絶対位置を検出し、ファインレゾルバ２６は回転軸の回
転位置をより細かい分解能で検出する。

【００８０】出力軸側に１回転の絶対位置を検出するコ
−スレゾルバ６０の脇により分解能の細かい回転位置検
出器ファインレゾルバ２６を配置したことにより、真空
内のウエハ搬送ア−ム、例えばスカラ型やフロッグレッ
グ型のように複数のア−ムをリンク等用いて駆動する際
に、電源投入時には現在のア−ムの角度をコ−スレゾル
バで認識できるので原点復帰が不要となる。また、ア−
ムの滑らかで高精度の駆動を行う際にはファインレゾル
バ２６で位置の検出ができる。

【００８１】また、コ−スレゾルバとファインレゾルバ
は、レゾルバ巻線の構成を同一にできるために、図３に
示したようなレゾルバ制御回路を複数持つ必要がない。
即ち、電源投入時にはコ−スレゾルバ６０をレゾルバ制
御回路に接続して現在位置を認識し、以降の駆動の際は
ファインレゾルバ２６をレゾルバ制御回路に接続して回
転位置を検出するようにすればよい。

【００８２】次に、この発明の密閉型アクチュエ−タが
可変リラクタンス型モ−タを採用した理由について説明
する。

【００８３】モ−タの種類としては、ステ−タ磁界回転
によりロ−タに発生する渦電流とステ−タ磁界との滑り
トルクを使用する誘導型モ−タ、或いは永久磁石をロ−
タとし、ステ−タ磁界との吸引力を使用する同期型モ−
タ等があるが、この発明の場合のように真空中で使用す
る場合には、誘導型モ−タではロ−タに発生する渦電流
による発熱を効率的に放熱できず、ロ−タの温度上昇を
招いてしまい、モ−タの形状変形、放出ガスの増加とい
つた問題点がある。

【００８４】また、永久磁石をロ−タとした同期型モ−
タでは、一般に永久磁石は磁性粉を焼き固めた材質であ
るために内部はポ−ラス状になっており、表面積が非常
に大きく超高真空中における使用においては、永久磁石
の内部に残留したガスが磁石外部を真空にしても容易に
放出されず、真空状態への到達時間が長くかかるという
欠点があつた。

【００８５】そこで、この発明ではロ−タには突極歯を
有する磁性体を配置し、モ−タの構成としては、原理的
に磁気可変リラクタンス型（ＶＲ型）ステツプモ−タと
した。このモ−タは磁気吸引力を使用するため、誘導型
モ−タのようにロ−タに発生する渦電流による発熱がな
く、また、永久磁石をロ−タとして使用しないため真空
状態への到達時間が長くかかるという欠点もない。

【００８６】この発明のモ−タは、ステツプモ−タの構
成であるためにトルクが大きい特長があるが、一般のス
テップモ−タのロ−タのようにラミネ−ションを積層し
ては前記永久磁石と同様に表面積が増加してしまうため
に真空中での用途には好ましくない。そこで、この発明
では、塊状（例えばリング状）の鋼材から突極歯を切削
加工して磁性体を形成している。

【００８７】また、磁性金属は一般的に錆やすいため、
ロ−タには防錆のため真空環境において安定なニツケル
鍍金等の表面処理を行い、錆による表面積の増加、酸化
による超高真空における酸素の放出、不活性ガスによる
腐食などを防いでいる。

【００８８】また、ここでは、モ−タの種類として磁気
可変リラクタンス型モ−タとしたが、このモ−タ方式に
限定されるわけではなく、永久磁石をステ−タ内部に組
み込んだ形式のものでもよい。この方式のモ−タの例と
しては、ハイブリツト型（ＨＢ型）モ−タがあり、ロ−
タは突極歯を有する磁性体を配置してよいため、ＶＲ型
と同様の効果が期待できる。

【００８９】次に、この発明の密閉型アクチュエ−タが
ロ−タの変位の検出手段として可変リラクタンス型の
（ＶＲ型）のレゾルバを採用した理由について説明す
る。

【００９０】一般に高精度位置決めに使用するサ−ボモ
−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、光学式エンコ−ダや、磁気抵抗素子を使
用した磁気式エンコ−ダ等が使用されている。光学式エ
ンコ−ダはロ−タ側に光学スリツトを有する円板を設
け、ステ−タ側に発光素子と受光素子を配置して、ロ−
タの回転に伴う光学スリットを通過する光量や、干渉変
化を検出し位置を検出するものである。

【００９１】しかし、真空中で使用するためには、発光
素子や受光素子が半導体であるため、放出ガス低減工程
である脱ガス処理において、一般に行われる１００°Ｃ
以上での高温ベ−クアウトが困難であること、電気回路
を真空中で使用するためには何らかの絶縁体を介さない
と回路が短絡してしまうが、一般に絶縁体として使用す
る樹脂・プリント基板等は内部に含む不純物が多いた
め、真空中での使用が困難であるという欠点があった。

【００９２】一方、磁気抵抗素子を使用した磁気エンコ
−ダにしても素子が半導体であるため、光学式エンコ−
ダと同様の欠点があった。

【００９３】この発明では、ステ−タとロ−タの間に封
止隔壁の介在した状態でロ−タの回転位置の検出が可能
な位置検出器が求められる。そこで、この発明ではモ−
タロ−タ側に表面にスロツト歯を設けた磁性金属材料の
レゾルバロ−タを配置し、モ−タステ−タ側には前記ス
ロツト歯と略同形状のスロツト歯を有する磁性体の磁極
に検出コイルを巻回したレゾルバステ−タを配置し、レ
ゾルバロ−タの回転に伴い、非磁性金属隔壁を通過する
磁気抵抗（リラクタンス）の変化をレゾルバステ−タ側
から検出する可変リラクタンス型（ＶＲ型）のレゾルバ
を採用した。

【００９４】一般的に可変リラクタンス型レゾルバは、
検出コイルに交流電圧を印加して励磁し、対向するスロ
ツト歯の回転位置θに応じたリラクタンス変化をインダ
クタンスの変化として検出するものであつて、同期整流
器によつて励磁電圧成分が除去された出力Ｖｓｉｎθを
検出することができ、ロ−タの回転位置を検出すること
ができるが、検出コイルを励磁する交流電圧の周波数が
高いと、封止隔壁を磁束が貫通する際に発生する非磁性
金属内の渦電流が増加し、ロ−タの回転位置の検出が困
難となる。

【００９５】そこでこの発明では、封止隔壁内での渦電
流の発生を抑え、ロ−タの安定な駆動制御のために必要
な１ＫＨｚ〜１ＯＫＨｚ程度の交流を印加して励磁して
いる。また、レゾルバロ−タの構成材料は、渦電流の発
生を低減する交流特性からは積層鋼板が好ましいが、積
層しては前記永久磁石と同様に表面積が増加してしまう
ために真空中での用途では表面積を可能な限り小さくし
たい。そこでこの発明では、前記磁性体は塊状の鋼材に
突極歯を切削加工して形成している。

【００９６】また、先に説明したように磁性金属は一般
に錆びやすいため、防錆のため真空環境において安定な
ニッケル鍍金等の表面処理を施したレゾルバロ−タと
し、錆びによる表面積の増加、酸化による超高真空にお
ける酸素の放出、不活性ガスによる腐食などを防いでい
る。

【００９７】この発明で採用した、モ−タステ−タ側に
検出コイル磁極を配した磁気可変リラクタンス型レゾル
バは非磁性隔壁を介しても位置の検出できる特長がある
が、以下のような問題点もある。

【００９８】即ち、この発明のレゾルバでは、レゾルバ
ステ−タとレゾルバロ−タとの間に非磁性金属隔壁が介
在している。このため、検出される磁気の変化が少なく
なりがちで、Ｓ／Ｎ比を向上させることが重要となる
が、この発明の密閉形アクチュエ−タはモ−タを備えて
いるため、モ−タ駆動電源から供給されるモ−タ電流の
スイツチング周波数の高周波磁束や、モ−タステ−タか
ら発生する回転磁界からの漏洩磁束がレゾルバに混入
し、Ｓ／Ｎ比を低下させて高精度の位置検出が不可能に
なるおそれがある。

【００９９】そこで、この対策としてレゾルバロ−タの
取り付け部材を非磁性体として漏洩磁束が駆動軸を経て
レゾルバロ−タに混入することを低減し、Ｓ／Ｎ比を向
上させて高精度の位置検出を可能としている。

【０１００】また、Ｓ／Ｎ比を向上させるために可変リ
ラクタンス型レゾルバを構成するレゾルバステ−タの巻
線を差動回路型とし、巻線を差動回路型とすることによ
りノイズを低減することができる。以下、これについて
説明する。

【０１０１】先に図２、図３により説明した可変リラク
タンス型レゾルバでは、交流電流をレゾルバステ−タに
おける３Ｎ相の第１の磁極の励磁巻線及び３Ｎ相の第２
の磁極の励磁巻線に供給すると、これらの励磁巻線に流
れる電流が、第１及び第２のレゾルバステ−タ磁極とレ
ゾルバロ−タ磁極との間の位置の変化に応じて生ずるリ
ラクタンス変化によって変化し、前記位置の変化が励磁
電流の変化として検出される。

【０１０２】これら電流検出値のうち同相の第１及び第
２の磁極の差値を３つの差値検出手段によって算出する
ことにより、パ−ミアンスの高調波歪のうち３次高調波
のみが残る３相信号を得ることができ、高調波歪の影響
を受けることなしにロ−タの回転角度または回転速度を
検出することができる。

【０１０３】この発明では、第１の磁極の励磁巻線及び
３Ｎ相の第２の磁極の励磁巻線が差動巻線の構成とした
ので、以下説明するようにノイズ低減の効果がある。

【０１０４】先に説明した図３に示すレゾルバ制御回路
では、ＬA11 巻線とＬA21 巻線とがロ−タの位置に対し
て位相が１８０°反転した位置にあるため、レゾルバ信
号は、先に示した式（１）〜（６）のようになるが、こ
れら各レゾルバ信号に、磁気ノイズがＢsin αｔ（ここ
で、αはスイツチング周波数、ｔは時間）で畳重する
と、レゾルバ信号は、以下の式（１０）〜（１５）のよ
うになる。

【０１０５】ｆa1（θ）＝Ａ0 ＋Ａ1 cos θ＋Ａ2 cos ２θ＋Ａ3 cos ３θ ＋Ａ4 cos ４θ＋Ｂsin αｔ・・・・・・・・（１０）ｆb1（θ）＝Ａ0 ＋Ａ1 cos ( θ−120 °) ＋Ａ2 cos ２( θ−120 °) ＋Ａ3 cos ３( θ−120 °) ＋Ａ4 cos ４( θ−120 °) ＋Ｂsin αｔ・・・・・・・・・・・・・・・（１１）ｆc1（θ）＝Ａ0 ＋Ａ1 cos ( θ＋120 °) ＋Ａ2 cos ２( θ＋120 °) ＋Ａ3 cos ３( θ＋120 °) ＋Ａ4 cos ４( θ＋120 °) ＋Ｂsin αｔ・・・・・・・・・・・・・・・（１２）ｆa2（θ）＝Ａ0 ＋Ａ1 cos ( θ＋180 °) ＋Ａ2 cos ２( θ＋180 °) ＋Ａ3 cos ３( θ＋180 °) ＋Ａ4 cos ４( θ＋180 °) ＋Ｂsin αｔ・・・・・・・・・・・・・・・（１３）ｆb2（θ）＝Ａ0 ＋Ａ1 cos ( θ−300 °) ＋Ａ2 cos ２( θ−300 °) ＋Ａ3 cos ３( θ−300 °) ＋Ａ4 cos ４( θ−300 °) ＋Ｂsin αｔ・・・・・・・・・・・・・・・（１４）ｆc2（θ）＝Ａ0 ＋Ａ1 cos ( θ＋300 °) ＋Ａ2 cos ２( θ＋300 °) ＋Ａ3 cos ３( θ＋300 °) ＋Ａ4 cos ４( θ＋300 °) ＋Ｂsin αｔ・・・・・・・・・・・・・・・（１５）これら各レゾルバ信号ｆa1〜ｆC1 及びｆa2〜ｆC2が差
動増幅器４６Ａ〜４６Ｃに供給されるので、差動増幅器
４６Ａ〜４６Ｃの出力信号ｄa 〜ｄc は、磁気ノイズＢ
sin αｔがそれぞれ同相のために差動除去することがで
き、以下の式（１６）〜（１８）で表すことができる。

【０１０６】ｄa ＝２Ａ1 cos θ＋２Ａ3 cos ３θ・・・・・・・・・・・・・・（１６）ｄb ＝２Ａ1 cos ( θ−120 °) ＋２Ａ3 cos ３( θ−120 °) ・・（１７）ｄc ＝２Ａ1 cos ( θ＋120 °) ＋２Ａ3 cos ３( θ＋120 °) ・・（１８）これら（１６）〜（１８）式から明らかなように、差動
増幅器４６Ａ〜４６Ｃからは、パ−ミアンスの高調波歪
のうち３次高調波歪のみが残る３相信号ｄａ〜ｄｃを得
ることができると同時にモ−タが発生する上記ノイズの
低減にも効果がある。なお、３次高調波歪は相変換回路
４７において打ち消され、２相信号ｆC（θ）、ｆS
（θ）信号が得られる。このことは既に述べた通りであ
る。

【０１０７】さらに、Ｓ／Ｎ比を向上させるために、前
記モ−タステ−タ磁極と前記可変リラクタンス型レゾル
バの検出コイル磁極との間には磁性金属材からなる磁気
シ−ルド板を介在させてもよい。これは、モ−タ磁界が
発生する磁気ノイズをモ−タとレゾルバとの間に磁気特
性の優れた磁性体を配置することによりバイパスさせ、
レゾルバステ−タ検出コイルに磁束が作用しないように
する効果がある。

【０１０８】この場合、磁気特性の優れた磁性体として
は、電磁鋼板やバ−マロイ等を使用するとよい。

【０１０９】

【発明の効果】以上詳細に説明したとおり、この発明は
モ−タステ−タのステ−タ磁極とモ−タロ−タのロ−タ
磁極との間に非金属性材料からなる封止隔壁を設け、モ
−タロ−タの配置される空間とモ−タステ−タの配置さ
れる空間とが気密に離隔された密閉型アクチュエ−タに
関するものである。

【０１１０】そして、請求項１の発明は、前記密閉型ア
クチュエ−タの、モ−タロ−タを支承する軸受が複数の
転がり軸受であつて、転がり軸は封止隔壁を構成する部
材のモ−タロ−タ軸方向の両側の位置でモ−タロ−タを
支承し、軸受に作用する負荷をハウジングで直接受ける
ように配置した点を特徴とするものである。これによ
り、モ−タロ−タにア−ム等をつけ、モ−タロ−タに生
ずる曲げモ−メントなどの力が軸受に作用しても、その
力が気密封止隔壁に作用しないので、気密封止隔壁が破
れてしまうなどのおそれがないという優れた効果を奏す
る。

【０１１１】請求項２の発明では、前記密閉型アクチュ
エ−タの、モ−タステ−タに対するモ−タロ−タの位置
の検出に可変リラクタンス型のレゾルバを採用し、モ−
タロ−タ側には磁性金属材料からなる磁気突極性を有す
るレゾルバロ−タを配置し、モ−タステ−タ側には検出
コイルを備えたレゾルバステ−タを配置した点を特徴と
するものである。これにより、両者の間に非金属性材料
からなる封止隔壁が介在しても、モ−タロ−タの位置の
検出を正確に行うことができるという優れた効果を奏す
る。そして、レゾルバロ−タには磁性金属材料に磁気突
極（スロツト歯）を設けたものを採用して表面積を減少
させたので、真空環境での使用に適したものとすること
ができる。

【０１１２】請求項３の発明では、前記密閉型アクチュ
エ−タの、モ−タステ−タのステ−タ磁極とモ−タロ−
タのロ−タ磁極との間に非金属性材料からなる封止隔壁
の少なくともその一部を補強手段で補強したので、超高
真空装置に使用した場合でも、真空にさらされた隔壁が
膨らんで変形するなどの不具合は発生せず、また、封止
隔壁をモ−タロ−タの内径側から薄肉加工するときも、
封止隔壁の変形を防止し、精密な薄肉加工を行うことが
できるという優れた効果を奏する。

【０１１３】なお、補強手段としては、強度補強部材の
使用、およびモ−ルド剤の充填などの手段が採用され
る。

【０１１４】請求項４の発明では、前記密閉型アクチュ
エ−タを単位の密閉型アクチュエ−タとし、単位の密閉
型アクチュエ−タを複数単位直列に接続し、そのモ−タ
ロ−タの出力軸を複数軸同軸に配置したものである。こ
れにより、複数軸同軸の密閉型アクチュエ−タを容易に
構成することができるばかりでなく、真空容器などへア
クチュエ−タを装着するとき、複数軸を共通の１つの開
口部から真空容器などの内部へ挿入することができ、ア
クチュエ−タと真空容器などとの接続部分の個数を減ら
すことができるという効果を奏する。

【０１１５】また、この発明では、変位検出手段として
可変リラクタンス形レゾルバを備えたので、モ−タスタ
ックよりの磁気の回り込みが打ち消されて、安定した高
精度の位置決め制御ができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による密閉型アクチュエ−タの第１の実
施形態例の側面断面図。

【図２】可変リラクタンス形レゾルバの磁極配列を説明
する平面図。

【図３】レゾルバ制御回路を示す図。

【図４】本発明による密閉型アクチュエ−タの第２の実
施形態例の側面断面図。

【図５】第２の可変リラクタンス形レゾルバを装着した
密閉型アクチュエ−タの側面断面図。

【図６】従来の密閉型アクチュエ−タの一例を示す断面
図。

【図７】従来の密閉型アクチュエ−タの他の例を示す断
面図。

【符号の説明】

１０密閉型アクチュエ−タ１１モ−タステ−タ１２モ−タロ−タ１４回転駆動用コイル１５回転駆動用磁極（ステ−タ磁極）１７転がり軸受１８転がり軸受２６変位検出手段（可変リラクタンス形レゾルバ）３３非磁性金属隔壁４０強度補強部材４１強度補強部材４２モ−ルド剤５０延長軸Ｈ中空孔

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転駆動用コイルにより励磁されるステ
−タ磁極を備えたモ−タステ−タと、前記モ−タステ−タを取り付けたハウジングと、前記ステ−タ磁極面に対して隙間を隔てて面対向して配
置されたロ−タ磁極を備えたモ−タロ−タと、前記モ−タロ−タの回転軸をハウジングに回転自在に支
承する軸受と、前記モ−タロ−タの変位を計測する変位計測手段と、前記ステ−タ磁極とロ−タ磁極との間の隙間に配置され
た非磁性金属材料から構成される気密封止隔壁とを備
え、前記モ−タロ−タの配置された空間と前記モ−タス
テ−タの配置された空間とが気密に離隔されている密閉
型アクチュエ−タにおいて、前記軸受は複数の転がり軸受であつて、該転がり軸受は
前記封止隔壁を構成する部材のモ−タロ−タ軸方向の両
側の位置においてモ−タロ−タを支承し、軸受に作用す
る負荷をハウジングで直接受けるように配置されている
ことを特徴とする密閉型アクチュエ−タ。
【請求項２】回転駆動用コイルにより励磁されるステ
−タ磁極を備えたモ−タステ−タと、前記モ−タステ−タを取り付けたハウジングと、前記ステ−タ磁極面に対して隙間を隔てて面対向して配
置されたロ−タ磁極を備えたモ−タロ−タと、前記モ−タロ−タの回転軸をハウジングに回転自在に支
承する軸受と、前記モ−タロ−タの変位を計測する変位計測手段と、前記ステ−タ磁極とロ−タ磁極との間の隙間に配置され
た非磁性金属材料から構成される気密封止隔壁とを備
え、前記モ−タロ−タの配置された空間と前記モ−タス
テ−タの配置された空間とが気密に離隔されている密閉
型アクチュエ−タにおいて、前記変位計測手段は、モ−タロ−タ側に配置された磁性
金属材料からなる磁気的突極性を有するレゾルバロ−タ
と、モ−タステ−タ側に配置された検出コイル磁極を備
えたレゾルバステ−タとから構成されることを特徴とす
る密閉型アクチュエ−タ。
【請求項３】回転駆動用コイルにより励磁されるステ
−タ磁極を備えたモ−タステ−タと、前記モ−タステ−タを取り付けたハウジングと、前記ステ−タ磁極面に対して隙間を隔てて面対向して配
置されたロ−タ磁極を備えたモ−タロ−タと、前記モ−タロ−タの回転軸をハウジングに回転自在に支
承する軸受と、前記モ−タロ−タの変位を計測する変位計測手段と、前記ステ−タ磁極とロ−タ磁極との間の隙間に配置され
た非磁性金属材料から構成される気密封止隔壁とを備
え、前記モ−タロ−タの配置された空間と前記モ−タス
テ−タの配置された空間とが気密に離隔されている密閉
型アクチュエ−タにおいて、前記気密封止隔壁は、少なくともその一部が補強手段で
補強されていることを特徴とする密閉型アクチュエ−
タ。
【請求項４】回転駆動用コイルにより励磁されるステ
−タ磁極を備えたモ−タステ−タと、前記モ−タステ−タを取り付けたハウジングと、前記ステ−タ磁極面に対して隙間を隔てて面対向して配
置されたロ−タ磁極を備えたモ−タロ−タと、前記モ−タロ−タの回転軸をハウジングに回転自在に支
承する軸受と、前記モ−タロ−タの変位を計測する変位計測手段と、前記ステ−タ磁極とロ−タ磁極との間の隙間に配置され
た非磁性金属材料から構成される気密封止隔壁とを備
え、前記モ−タロ−タの配置された空間と前記モ−タステ−
タの配置された空間とが気密に離隔されており、前記軸
受は複数の転がり軸受であつて、その転がり軸受は前記
封止隔壁を構成する部材のモ−タロ−タ軸方向の両側の
位置においてモ−タロ−タを支承し、軸受に作用する負
荷をハウジングで直接受けるように配置され、前記ロ−
タ磁極は磁性体の鋼材に突極加工を行つた突極歯であつ
て、さらに、前記変位計測手段はモ−タロ−タ側に配置
された磁性金属材料からなる磁気的突極性を有するレゾ
ルバロ−タとモ−タステ−タ側に配置された検出コイル
磁極を備えたレゾルバステ−タとから構成されている密
閉型アクチュエ−タを単位の密閉型アクチュエ−タと
し、前記単位の密閉型アクチュエ−タが複数単位直列に接続
されていることを特徴とする密閉型アクチュエ−タ。