JP3897506B2 - ブラシレスモータ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ビデオ用キャプスタンモータなどとして用いられるブラシレスモータに関するものである。さらに詳しくは、本発明は、ダイレクトＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）方式のブラシレスモータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ビデオ再生装置などにおいて、ビデオ用キャプスタンモータとして用いられたブラシレスモータは、概ね、図１に示すように、軸受け２０に回転可能に支持された回転軸１０と一体に回転するロータ５、および駆動コイル３１が巻回されたコア３２を備えるステータ３０が金属基板４０に搭載されたモータ本体１１と、このモータ本体１１を駆動するモータ駆動回路（図１では図示を省略してある）とから構成されている。ここで、モータ駆動回路を、モータ本体１１の金属基板４０ではなく、ビデオ再生装置などといったモータ機器の制御回路などが構成されている基板に構成したときには、モータ本体１１とモータ駆動回路とを配線接続する必要があるため、金属基板４０にはコネクタ８が搭載されている。
【０００３】
このようなブラシレスモータ１において、コネクタ８を介してモータ本体１１とモータ駆動回路とを電気的に接続した様子は、概ね図８に示すように表される。
【０００４】
図８において、駆動用ＩＣ６０を備えるモータ駆動回路６は、モータ機器の制御回路とともに金属基板４０とは別の箇所に構成され、このモータ駆動回路６には、モータ電源電位ＶＭ、モータグランド電位Ｍ−ＧＮＤ、ＩＣ電源電位ＶｃｃおよびＩＣグランド電位Ｓ−ＧＮＤが供給されている。また、コネクタ８を介してのモータ駆動回路６とモータ本体１１との電気的な接続は、以下のように行われている。まず、コネクタ８は１２本のピンを有しており、１２本のコネクタピンのうち、コネクタピン８０１〜８０３は３つの駆動コイル３１への給電用であり、コネクタピン８０４、８１２は３個のホール素子Ｈおよびモータの速度制御に用いるセンサーＦＧに対するＩＣ電源電源ＶｃｃおよびＩＣグランド電位Ｓ−ＧＮＤの給電用であり、コネクタピン８０５〜８１１はホール素子ＨやセンサＦＧからの信号出力用である。
【０００５】
このように構成したブラシレスモータでは、駆動用ＩＣ６０に内蔵されているパワートランジスタ（スイッチング素子）を直接、オン・オフするとともに、このスイッチング素子に対するスイッチングパルス幅を変調することにより駆動コイルに対する通電を制御するダイレクトＰＷＭ方式が採用されている。
【０００６】
このダイレクトＰＷＭ方式では、従来の駆動用ＩＣが発熱することによって消費していた無駄な電力を大幅に低減することができ、モータ駆動時の省エネルギー化に大きな効果がある。しかも、この方式を採用するにあたっては、新たな部品の追加がほとんどないため、コスト面でも優れている。
【０００７】
このダイレクトＰＷＭ方式を、図２（Ａ）、（Ｂ）、図３、および図４を参照して説明する。図２（Ａ）は、ダイレクトＰＷＭ方式を採用したブラシレスモータの駆動用ＩＣ６０において、モータ電源から駆動コイルに電力供給が行われている様子を示す説明図、および図２（Ｂ）はモータ電源から駆動コイルに電力供給を停止したときに駆動コイルに発生した逆起電力によって回生電流が流れる様子を示す説明図である。図３は、図２（Ａ）、（Ｂ）に示すような制御が行われたときに１相分の駆動コイルに印加される電圧波形および電流波形を示す波形図である。図４は、図３に示す期間ａのうち、駆動コイルに電圧が印加されている期間ｂ、および駆動コイルへの電圧印加が休止している期間ｃにおける電圧波形および電流波形を示す波形図である。
【０００８】
これらの図のうち、図２（Ａ）および図３に示すように、パワートランジスタＱ４がオンの状態で、パワートランジスタＱ１がオンのときには、モータ電源６６から駆動コイル３１に対してモータ電源電位ＶＭが印加されるので、駆動コイル３１に電流が流れ、この電流は、パワートランジスタＱ４を通ってモータ電源６６のモータグランド電位Ｍ−ＧＮＤに流れて行く（図４の期間ｂ）。このモータ電流は、図４に示すように、駆動コイル３１の時定数に対応して徐々に増加していく。
【０００９】
これに対して、図２（Ｂ）および図３に示すように、パワートランジスタＱ４がオンの状態で、パワートランジスタＱ１がオフすると、モータ電源６６から駆動コイル３１に対するモータ電源電位ＶＭの印加が中断される。但し、このとき各駆動コイル３１には逆起電力Ｅ１、Ｅ２が発生するので、この逆起電力Ｅ１、Ｅ２によって、駆動コイル３１にはダイオード６１を介して回生電流がモータ電流として流れる。この回生電流は、図４に示すように、駆動コイル３１の時定数に対応して徐々に減少していくが、減少しきる前に、パワートランジスタＱ１がオンとなって、モータ電源６６から電流供給されることになる。
【００１０】
このように、ダイレクトＰＷＭ方式を採用したブラシレスモータでは、モータ電流の一部が回生電流で賄われるため、外部から供給する電流（電力）を節約することができる。また、モータ電流が流れるパワートランジスタは常に飽和状態にあるので、駆動用ＩＣ６０で消費される電力を必要最小限に止めることができる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ダイレクトＰＷＭ方式を採用したブラシレスモータでは、駆動コイル３１に印加される電圧がモータ電源電位ＶＭとモータグランド電位Ｍ−ＧＮＤとの間で短期間のうちに変動するため、駆動用ＩＣ６０から駆動コイル３１までに至る配線や金属基板４０の配線パターンにかかる電圧、および駆動コイル３１自身にかかる電圧のいずれもが急激な変動を連続的に繰り返すことになるので、電磁ノイズを発生させ、このモータを搭載した機器の動作に様々な悪影響を及ぼす。しかも、鉄基板４０において配線パターンとの間に絶縁層を挟む鉄板部分は、駆動コイル３１や配線に対して容量性結合をしているので、電磁ノイズを拡散させてしまう。
【００１２】
以上の問題に鑑みて、本発明の課題は、ダイレクトＰＷＭ方式を採用したブラシレスモータにおいて、電磁ノイズの拡散を抑えることのできる構成を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明では、軸受けに回転可能に支持された回転軸と一体に回転するロータ、および駆動コイルが巻回されたコアを備えるステータが金属基板に搭載されたモータ本体と、前記金属基板から離間した位置に構成されたモータ駆動回路とを有し、該モータ駆動回路のスイッチング素子を直接、オン・オフするとともに、当該スイッチング素子に対するスイッチングパルス幅を変調することにより前記駆動コイルに対する通電を制御するダイレクトＰＷＭ方式のブラシレスモータにおいて、前記金属基板の配線パターンが形成された側の面に、前記モータ本体と前記モータ駆動回路とを電気的に接続するためのコネクタが搭載されており、当該コネクタは、前記配線パターンのうち、前記金属基板の基体たる金属板部分に導通する配線パターンに電気的に接続されて当該金属板部分と前記モータ駆動回路の固定電位とを導通させる端子部分を備えていることを特徴とする。
【００１４】
本発明においては、モータ本体とモータ駆動回路とを電気的に接続するためのコネクタが、金属基板の基体たる金属板部分に導通する配線パターンに電気的に接続されて金属板部分とモータ駆動回路の固定電位とを導通させる端子部分を備えているので、このコネクタを利用して配線パターンと容量性結合をしている金属基板の基体たる金属板部分の電位が、所定の電位に固定される。よって、ブラシレスモータをダイレクトＰＷＭ方式で駆動したときにモータ駆動回路から駆動コイルまでに至る配線パターンなどにかかる電圧、および駆動コイル自身にかかる電圧が急激な変動を連続的に繰り返しても、金属基板は電磁ノイズを拡散させない。
【００１６】
本発明において、前記固定電位は、たとえば前記モータ駆動回路のグランド電位である。また、前記固定電位は、前記モータ駆動回路の電源電位であってもよい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。なお、以下に説明する形態では、基本的な構成が従来の形態と共通するので、これら共通する部分には同じ符号を付して、その構成を説明する。
【００１８】
図１は、本発明が適用されるブラシレスモータの一部を切り欠いて示す側面図である。
【００１９】
図１において、ブラシレスモータ１は、鉄基板４０を備えるモータ本体１１と、鉄基板４０から離間した位置に構成されたモータ駆動回路（図１では図示を省略してある）とから構成されている。
【００２０】
モータ本体１１において、軸受けホルダ２５の内側には燒結軸受けなどの軸受け２０が上下一対、保持され、この軸受け２０内に回転軸１０が通されている。この回転軸１０にはプーリ５５付きのロータ５が取り付けられている。また、軸受けホルダ２５の外周面に形成されている段差を利用して、軸受けホルダ２５の外周面にはコア３２が保持されている。このコア３２の外周側には駆動コイル３１が巻回され、かつ、ロータ５の内周面にはコア３２の外周面に対向するように駆動マグネット（図示せず。）が取り付けられている。さらに、コア３２には樹脂製のコアホルダ３３が被さった状態にあり、このコアホルダ３３に鉄基板４０が被さった状態で、この鉄基板４０、コアホルダ３３、コア３２がねじ３５によって固定されている。このようにして、モータ本体１１では、鉄基板４０に対してロータ５およびステータ３０が搭載されている。
【００２１】
本形態でも、モータ駆動回路は、モータ本体１１の金属基板４０ではなく、モータ機器の制御回路などが構成されている基板に構成されている。従って、金属基板４０には、モータ本体１１とモータ駆動回路とを配線接続するためのコネクタ８が搭載されている。
【００２２】
このように構成したブラシレスモータは、従来技術の欄において図２、図３および図４を参照して説明したように、モータ駆動回路の駆動用ＩＣ６０において、パワートランジスタＱ４がオン、パワートランジスタＱ１がオンの状態と、パワートランジスタＱ４がオン、パワートランジスタＱ１がオフの状態とに交互に切り換えられることによって、モータ電流の一部が回生電流によって賄われる。
【００２３】
このようなダイレクトＰＷＭ方式の基本的な動作は、すでに図２、図３および図４を参照して説明したので、それらの説明を省略するが、このようなダイレクトＰＷＭ方式を採用したブラシレスモータでは、駆動用ＩＣ６０から駆動コイル３１までに至る鉄基板４０の配線パターンにかかる電圧、および駆動コイル３１自身にかかる電圧が急激な変動を連続的に繰り返すため、電磁ノイズを発生させ、かつ、鉄基板４０においてその基体たる鉄板部分は配線パターンに容量結合しているので、電磁ノイズを拡散する。そこで、本発明では、以下に説明するような対策を施すことにより、電磁ノイズの拡散を防止する。
【００２４】
［実施の形態］
図５は、本発明の実施の形態に係るダイレクトＰＷＭ方式のブラシレスモータにおいて、モータ本体と駆動回路との電気的な接続状態を示すブロック図である。図６は、このブラシレスモータにおけるコネクタと鉄基板の鉄板部分との導通構造を示す断面図である。
【００２５】
図５に示すように、本形態のブラシレスモータ１において、駆動用ＩＣ６０を備えるモータ駆動回路６は、モータ機器の制御回路とともに金属基板４０とは別の箇所に構成され、このモータ駆動回路６には、モータ電源電位ＶＭ、モータグランド電位Ｍ−ＧＮＤ、ＩＣ電源電位ＶｃｃおよびＩＣグランド電位Ｓ−ＧＮＤが供給されている。
【００２６】
また、モータ本体１１の側に搭載されているコネクタ８を介してのモータ駆動回路６とモータ本体１１との電気的な接続は、以下のように行われている。
【００２７】
まず、本形態では、コネクタ８が、図８を参照して説明したものよりピンが１本多く、１３本のピンを有している。
【００２８】
これら１３本のピンのうち、１２本のピンについては、図８を参照して説明したものと同様である。すなわち、コネクタピン８０１〜８０３は３つの駆動コイル３１への給電用であり、コネクタピン８０４、８１２は３個のホール素子Ｈおよびモータの速度制御に用いるセンサーＦＧに対するＩＣ電源ＶｃｃおよびＩＣグランド電位Ｓ−ＧＮＤの給電用であり、コネクタピン８０５〜８１１はホール素子ＨやセンサＦＧからの信号出力用である。
【００２９】
ここで、本形態では、コネクタ８には、鉄基板４０とモータグランド電位Ｍ−ＧＮＤとを接続するピン８１３（導通手段）が形成されており、このピン８１３によって、鉄基板４０の鉄板部分にはモータグランド電位Ｍ−ＧＮＤが供給されている。この様子を図６を参照して詳述する。
【００３０】
図６に示すように、鉄基板４０は、その基体たる鉄板部分４１と、この鉄基板４０に積層された絶縁層４２と、この絶縁層４２に積層された配線パターン４３とから構成されている。この配線パターン４３には、コネクタ８のピン８１３の端子部分８１３ａが半田７７によって電気的に接続され、かつ、配線パターン４３が形成されている領域にはタップねじ８５が止められている。ここで、タップねじ８５は、ねじ山が最適な寸法に設定されているため、鉄基板４０の鉄板部分４１は、タップねじ８５を介して配線パターン４３と導通している。
【００３１】
このため、本形態のブラシレスモータ１では、鉄基板４０の鉄板部分４１は、タップねじ８５およびコネクタ８のピン８１３を介してモータ駆動回路６のモータグランド電位Ｍ−ＧＮＤに電気的に接続されているので、鉄基板４０の鉄板部分４１は、常にモータグランド電位Ｍ−ＧＮＤに固定されている。従って、ブラシレスモータをダイレクトＰＷＭ方式で駆動したとき、駆動用ＩＣ６０から駆動コイル３１までに至る鉄基板４０の配線パターンにかかる電圧、および駆動コイル３１自身にかかる電圧がモータ電源電位ＶＭとモータグランド電位Ｍ−ＧＮＤとの間で急激な変動を連続的に繰り返しても、これらと容量性結合をしている鉄基板４０の鉄板部分４１は、電磁ノイズを拡散させない。
【００３２】
［参考例］
実施の形態では、コネクタ８によって鉄基板４０の鉄板部分４１をモータグランド電位Ｍ−ＧＮＤに固定する構成であったが、コネクタによる接続が図８に示すような構成である場合には、以下に説明するようにリード線を用いてもよい。
【００３３】
図７は、参考例に係るダイレクトＰＷＭ方式のブラシレスモータにおける鉄基板の鉄板部分とリード線との導通構造を示す断面図である。なお、本形態のブラシレスモータにおいて、モータ本体の基本的な構成、およびモータ駆動回路の基本的な構成は、図１〜図４を参照して説明した通りであるため、それらの説明を省略する。
【００３４】
また、モータ本体において、鉄基板に搭載されているコネクタを介しての電気的な接続構造は、図８を参照して説明した通りである。このため、この構成についても説明を省略するが、この構成では、コネクタ８は、あくまで１２本のピンを有しているだけであり、コネクタ８を介して、モータ駆動回路６のモータグランド電位Ｍ−ＧＮＤと鉄基板４０の鉄板部分４１とを導通させることはできない。
【００３５】
そこで、本形態では、図７に示すように、モータ駆動回路６のモータグランド電位Ｍ−ＧＮＤに電気的に接続されたリード線８８（導通手段）の先端に穴あきラグ板９０を半田７７によって取り付け、この穴あきラグ板９０（導通手段）をタップねじ８５（導通手段）によって止めてある。このため、鉄基板４０の鉄板部分４１は、タップねじ８５、穴あきラグ板９０およびリード線８８を介してモータ駆動回路６のモータグランド電位Ｍ−ＧＮＤに導通している。
【００３６】
従って、本形態のブラシレスモータ１でも、鉄基板４０の鉄板部分４１は、常にモータグランド電位Ｍ−ＧＮＤに固定されているので、ブラシレスモータ１をダイレクトＰＷＭ方式で駆動したとき、駆動用ＩＣ６０から駆動コイル３１までに至る鉄基板４０の配線パターンにかかる電圧、および駆動コイル３１自身にかかる電圧がモータ電源電位ＶＭとモータグランド電位Ｍ−ＧＮＤとの間で急激な変動を連続的に繰り返しても、配線パターンと容量性結合をしている鉄基板４０の鉄板部分４１は、電磁ノイズを拡散させない。
【００３７】
なお、本形態の場合には、穴あきラグ板９０が固定される部分に配線パターンがあってもなくてもよい。
【００３８】
［その他の実施の形態］
なお、前記形態では、鉄板部分４１をモータグランド電位Ｍ−ＧＮＤに固定したが、固定電位であれば、鉄板部分４１をモータ電源電位ＶＭに導通させて、鉄板部分４１を常にモータ電源電位ＶＭに固定する構成であってもよい。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るダイレクトＰＷＭ方式のブラシレスモータでは、金属基板の配線パターンが形成された側の面に、モータ本体とモータ駆動回路とを電気的に接続するためのコネクタが搭載されており、当該コネクタは、配線パターンのうち、金属基板の基体たる金属板部分に導通する配線パターンに電気的に接続されて金属板部分とモータ駆動回路の固定電位とを導通させる端子部分を備えているので、このコネクタを利用して、配線パターンと容量性結合をしている金属基板の基体たる金属板部分の電位が、一定の電位に固定される。よって、モータ駆動回路から駆動コイルまでに至る配線パターンなどにかかる電圧、および駆動コイル自身にかかる電圧が急激な変動を連続的に繰り返しても、金属基板は電磁ノイズを拡散させない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用されるダイレクトＰＷＭ方式のブラシレスモータの一部を切り欠いて示す側面図である。
【図２】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、図１に示すブラシレスモータのモータ駆動回路において、モータ電源から駆動コイルに電力供給が行われている様子を示す説明図、およびモータ電源から駆動コイルに電力供給を停止したときに駆動コイルに発生した逆起電力によって回生電流が流れる様子を示す説明図である。
【図３】図１に示すブラシレスモータにおいて、図２（Ａ）、（Ｂ）に示すような制御が行われたときに１相分の駆動コイルに印加される電圧波形および電流波形を示す波形図である。
【図４】図１に示すブラシレスモータにおいて、図３に示す期間ａのうち、駆動コイルに電圧が印加されている期間ｂ、および駆動コイルへの電圧印加が休止している期間ｃにおける電圧波形および電流波形を示す波形図である。
【図５】 本発明の実施の形態に係るブラシレスモータのモータ本体とモータ駆動回路の接続構造を示すブロック図である。
【図６】図５に示すブラシレスモータにおけるコネクタピンと鉄基板との導通構造を示す断面図である。
【図７】 本発明の参考例に係るブラシレスモータにおけるリード線と鉄基板との導通構造を示す断面図である。
【図８】従来のブラシレスモータのモータ本体とモータ駆動回路の接続を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ ブラシレスモータ
５ ロータ
６ モータ駆動回路
８ コネクタ
１０ 回転軸
１１ モータ本体
２０ 軸受け
２５ 軸受けホルダ
３０ ステータ
３１ 駆動コイル
３２ コア
３３ コアホルダ
４０ 鉄基板（金属基板）
４１ 鉄基板の鉄板部分（金属板部分）
４２ 鉄基板の絶縁層
４３ 鉄基板の配線パターン
５５ プーリ
６０ 駆動用ＩＣ
７７ 半田
８５ タップねじ（導通手段）
８８ リード線（導通手段）
９０ 穴あきラグ板
８０１〜８１３ コネクタのピン
８１３ａ コネクタの端子（導通手段）
Ｍ−ＧＮＤ モータグランド電位
ＶＭ モータ電源電位
【発明の属する技術分野】
本発明は、ビデオ用キャプスタンモータなどとして用いられるブラシレスモータに関するものである。さらに詳しくは、本発明は、ダイレクトＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）方式のブラシレスモータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ビデオ再生装置などにおいて、ビデオ用キャプスタンモータとして用いられたブラシレスモータは、概ね、図１に示すように、軸受け２０に回転可能に支持された回転軸１０と一体に回転するロータ５、および駆動コイル３１が巻回されたコア３２を備えるステータ３０が金属基板４０に搭載されたモータ本体１１と、このモータ本体１１を駆動するモータ駆動回路（図１では図示を省略してある）とから構成されている。ここで、モータ駆動回路を、モータ本体１１の金属基板４０ではなく、ビデオ再生装置などといったモータ機器の制御回路などが構成されている基板に構成したときには、モータ本体１１とモータ駆動回路とを配線接続する必要があるため、金属基板４０にはコネクタ８が搭載されている。
【０００３】
このようなブラシレスモータ１において、コネクタ８を介してモータ本体１１とモータ駆動回路とを電気的に接続した様子は、概ね図８に示すように表される。
【０００４】
図８において、駆動用ＩＣ６０を備えるモータ駆動回路６は、モータ機器の制御回路とともに金属基板４０とは別の箇所に構成され、このモータ駆動回路６には、モータ電源電位ＶＭ、モータグランド電位Ｍ−ＧＮＤ、ＩＣ電源電位ＶｃｃおよびＩＣグランド電位Ｓ−ＧＮＤが供給されている。また、コネクタ８を介してのモータ駆動回路６とモータ本体１１との電気的な接続は、以下のように行われている。まず、コネクタ８は１２本のピンを有しており、１２本のコネクタピンのうち、コネクタピン８０１〜８０３は３つの駆動コイル３１への給電用であり、コネクタピン８０４、８１２は３個のホール素子Ｈおよびモータの速度制御に用いるセンサーＦＧに対するＩＣ電源電源ＶｃｃおよびＩＣグランド電位Ｓ−ＧＮＤの給電用であり、コネクタピン８０５〜８１１はホール素子ＨやセンサＦＧからの信号出力用である。
【０００５】
このように構成したブラシレスモータでは、駆動用ＩＣ６０に内蔵されているパワートランジスタ（スイッチング素子）を直接、オン・オフするとともに、このスイッチング素子に対するスイッチングパルス幅を変調することにより駆動コイルに対する通電を制御するダイレクトＰＷＭ方式が採用されている。
【０００６】
このダイレクトＰＷＭ方式では、従来の駆動用ＩＣが発熱することによって消費していた無駄な電力を大幅に低減することができ、モータ駆動時の省エネルギー化に大きな効果がある。しかも、この方式を採用するにあたっては、新たな部品の追加がほとんどないため、コスト面でも優れている。
【０００７】
このダイレクトＰＷＭ方式を、図２（Ａ）、（Ｂ）、図３、および図４を参照して説明する。図２（Ａ）は、ダイレクトＰＷＭ方式を採用したブラシレスモータの駆動用ＩＣ６０において、モータ電源から駆動コイルに電力供給が行われている様子を示す説明図、および図２（Ｂ）はモータ電源から駆動コイルに電力供給を停止したときに駆動コイルに発生した逆起電力によって回生電流が流れる様子を示す説明図である。図３は、図２（Ａ）、（Ｂ）に示すような制御が行われたときに１相分の駆動コイルに印加される電圧波形および電流波形を示す波形図である。図４は、図３に示す期間ａのうち、駆動コイルに電圧が印加されている期間ｂ、および駆動コイルへの電圧印加が休止している期間ｃにおける電圧波形および電流波形を示す波形図である。
【０００８】
これらの図のうち、図２（Ａ）および図３に示すように、パワートランジスタＱ４がオンの状態で、パワートランジスタＱ１がオンのときには、モータ電源６６から駆動コイル３１に対してモータ電源電位ＶＭが印加されるので、駆動コイル３１に電流が流れ、この電流は、パワートランジスタＱ４を通ってモータ電源６６のモータグランド電位Ｍ−ＧＮＤに流れて行く（図４の期間ｂ）。このモータ電流は、図４に示すように、駆動コイル３１の時定数に対応して徐々に増加していく。
【０００９】
これに対して、図２（Ｂ）および図３に示すように、パワートランジスタＱ４がオンの状態で、パワートランジスタＱ１がオフすると、モータ電源６６から駆動コイル３１に対するモータ電源電位ＶＭの印加が中断される。但し、このとき各駆動コイル３１には逆起電力Ｅ１、Ｅ２が発生するので、この逆起電力Ｅ１、Ｅ２によって、駆動コイル３１にはダイオード６１を介して回生電流がモータ電流として流れる。この回生電流は、図４に示すように、駆動コイル３１の時定数に対応して徐々に減少していくが、減少しきる前に、パワートランジスタＱ１がオンとなって、モータ電源６６から電流供給されることになる。
【００１０】
このように、ダイレクトＰＷＭ方式を採用したブラシレスモータでは、モータ電流の一部が回生電流で賄われるため、外部から供給する電流（電力）を節約することができる。また、モータ電流が流れるパワートランジスタは常に飽和状態にあるので、駆動用ＩＣ６０で消費される電力を必要最小限に止めることができる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ダイレクトＰＷＭ方式を採用したブラシレスモータでは、駆動コイル３１に印加される電圧がモータ電源電位ＶＭとモータグランド電位Ｍ−ＧＮＤとの間で短期間のうちに変動するため、駆動用ＩＣ６０から駆動コイル３１までに至る配線や金属基板４０の配線パターンにかかる電圧、および駆動コイル３１自身にかかる電圧のいずれもが急激な変動を連続的に繰り返すことになるので、電磁ノイズを発生させ、このモータを搭載した機器の動作に様々な悪影響を及ぼす。しかも、鉄基板４０において配線パターンとの間に絶縁層を挟む鉄板部分は、駆動コイル３１や配線に対して容量性結合をしているので、電磁ノイズを拡散させてしまう。
【００１２】
以上の問題に鑑みて、本発明の課題は、ダイレクトＰＷＭ方式を採用したブラシレスモータにおいて、電磁ノイズの拡散を抑えることのできる構成を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明では、軸受けに回転可能に支持された回転軸と一体に回転するロータ、および駆動コイルが巻回されたコアを備えるステータが金属基板に搭載されたモータ本体と、前記金属基板から離間した位置に構成されたモータ駆動回路とを有し、該モータ駆動回路のスイッチング素子を直接、オン・オフするとともに、当該スイッチング素子に対するスイッチングパルス幅を変調することにより前記駆動コイルに対する通電を制御するダイレクトＰＷＭ方式のブラシレスモータにおいて、前記金属基板の配線パターンが形成された側の面に、前記モータ本体と前記モータ駆動回路とを電気的に接続するためのコネクタが搭載されており、当該コネクタは、前記配線パターンのうち、前記金属基板の基体たる金属板部分に導通する配線パターンに電気的に接続されて当該金属板部分と前記モータ駆動回路の固定電位とを導通させる端子部分を備えていることを特徴とする。
【００１４】
本発明においては、モータ本体とモータ駆動回路とを電気的に接続するためのコネクタが、金属基板の基体たる金属板部分に導通する配線パターンに電気的に接続されて金属板部分とモータ駆動回路の固定電位とを導通させる端子部分を備えているので、このコネクタを利用して配線パターンと容量性結合をしている金属基板の基体たる金属板部分の電位が、所定の電位に固定される。よって、ブラシレスモータをダイレクトＰＷＭ方式で駆動したときにモータ駆動回路から駆動コイルまでに至る配線パターンなどにかかる電圧、および駆動コイル自身にかかる電圧が急激な変動を連続的に繰り返しても、金属基板は電磁ノイズを拡散させない。
【００１６】
本発明において、前記固定電位は、たとえば前記モータ駆動回路のグランド電位である。また、前記固定電位は、前記モータ駆動回路の電源電位であってもよい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。なお、以下に説明する形態では、基本的な構成が従来の形態と共通するので、これら共通する部分には同じ符号を付して、その構成を説明する。
【００１８】
図１は、本発明が適用されるブラシレスモータの一部を切り欠いて示す側面図である。
【００１９】
図１において、ブラシレスモータ１は、鉄基板４０を備えるモータ本体１１と、鉄基板４０から離間した位置に構成されたモータ駆動回路（図１では図示を省略してある）とから構成されている。
【００２０】
モータ本体１１において、軸受けホルダ２５の内側には燒結軸受けなどの軸受け２０が上下一対、保持され、この軸受け２０内に回転軸１０が通されている。この回転軸１０にはプーリ５５付きのロータ５が取り付けられている。また、軸受けホルダ２５の外周面に形成されている段差を利用して、軸受けホルダ２５の外周面にはコア３２が保持されている。このコア３２の外周側には駆動コイル３１が巻回され、かつ、ロータ５の内周面にはコア３２の外周面に対向するように駆動マグネット（図示せず。）が取り付けられている。さらに、コア３２には樹脂製のコアホルダ３３が被さった状態にあり、このコアホルダ３３に鉄基板４０が被さった状態で、この鉄基板４０、コアホルダ３３、コア３２がねじ３５によって固定されている。このようにして、モータ本体１１では、鉄基板４０に対してロータ５およびステータ３０が搭載されている。
【００２１】
本形態でも、モータ駆動回路は、モータ本体１１の金属基板４０ではなく、モータ機器の制御回路などが構成されている基板に構成されている。従って、金属基板４０には、モータ本体１１とモータ駆動回路とを配線接続するためのコネクタ８が搭載されている。
【００２２】
このように構成したブラシレスモータは、従来技術の欄において図２、図３および図４を参照して説明したように、モータ駆動回路の駆動用ＩＣ６０において、パワートランジスタＱ４がオン、パワートランジスタＱ１がオンの状態と、パワートランジスタＱ４がオン、パワートランジスタＱ１がオフの状態とに交互に切り換えられることによって、モータ電流の一部が回生電流によって賄われる。
【００２３】
このようなダイレクトＰＷＭ方式の基本的な動作は、すでに図２、図３および図４を参照して説明したので、それらの説明を省略するが、このようなダイレクトＰＷＭ方式を採用したブラシレスモータでは、駆動用ＩＣ６０から駆動コイル３１までに至る鉄基板４０の配線パターンにかかる電圧、および駆動コイル３１自身にかかる電圧が急激な変動を連続的に繰り返すため、電磁ノイズを発生させ、かつ、鉄基板４０においてその基体たる鉄板部分は配線パターンに容量結合しているので、電磁ノイズを拡散する。そこで、本発明では、以下に説明するような対策を施すことにより、電磁ノイズの拡散を防止する。
【００２４】
［実施の形態］
図５は、本発明の実施の形態に係るダイレクトＰＷＭ方式のブラシレスモータにおいて、モータ本体と駆動回路との電気的な接続状態を示すブロック図である。図６は、このブラシレスモータにおけるコネクタと鉄基板の鉄板部分との導通構造を示す断面図である。
【００２５】
図５に示すように、本形態のブラシレスモータ１において、駆動用ＩＣ６０を備えるモータ駆動回路６は、モータ機器の制御回路とともに金属基板４０とは別の箇所に構成され、このモータ駆動回路６には、モータ電源電位ＶＭ、モータグランド電位Ｍ−ＧＮＤ、ＩＣ電源電位ＶｃｃおよびＩＣグランド電位Ｓ−ＧＮＤが供給されている。
【００２６】
また、モータ本体１１の側に搭載されているコネクタ８を介してのモータ駆動回路６とモータ本体１１との電気的な接続は、以下のように行われている。
【００２７】
まず、本形態では、コネクタ８が、図８を参照して説明したものよりピンが１本多く、１３本のピンを有している。
【００２８】
これら１３本のピンのうち、１２本のピンについては、図８を参照して説明したものと同様である。すなわち、コネクタピン８０１〜８０３は３つの駆動コイル３１への給電用であり、コネクタピン８０４、８１２は３個のホール素子Ｈおよびモータの速度制御に用いるセンサーＦＧに対するＩＣ電源ＶｃｃおよびＩＣグランド電位Ｓ−ＧＮＤの給電用であり、コネクタピン８０５〜８１１はホール素子ＨやセンサＦＧからの信号出力用である。
【００２９】
ここで、本形態では、コネクタ８には、鉄基板４０とモータグランド電位Ｍ−ＧＮＤとを接続するピン８１３（導通手段）が形成されており、このピン８１３によって、鉄基板４０の鉄板部分にはモータグランド電位Ｍ−ＧＮＤが供給されている。この様子を図６を参照して詳述する。
【００３０】
図６に示すように、鉄基板４０は、その基体たる鉄板部分４１と、この鉄基板４０に積層された絶縁層４２と、この絶縁層４２に積層された配線パターン４３とから構成されている。この配線パターン４３には、コネクタ８のピン８１３の端子部分８１３ａが半田７７によって電気的に接続され、かつ、配線パターン４３が形成されている領域にはタップねじ８５が止められている。ここで、タップねじ８５は、ねじ山が最適な寸法に設定されているため、鉄基板４０の鉄板部分４１は、タップねじ８５を介して配線パターン４３と導通している。
【００３１】
このため、本形態のブラシレスモータ１では、鉄基板４０の鉄板部分４１は、タップねじ８５およびコネクタ８のピン８１３を介してモータ駆動回路６のモータグランド電位Ｍ−ＧＮＤに電気的に接続されているので、鉄基板４０の鉄板部分４１は、常にモータグランド電位Ｍ−ＧＮＤに固定されている。従って、ブラシレスモータをダイレクトＰＷＭ方式で駆動したとき、駆動用ＩＣ６０から駆動コイル３１までに至る鉄基板４０の配線パターンにかかる電圧、および駆動コイル３１自身にかかる電圧がモータ電源電位ＶＭとモータグランド電位Ｍ−ＧＮＤとの間で急激な変動を連続的に繰り返しても、これらと容量性結合をしている鉄基板４０の鉄板部分４１は、電磁ノイズを拡散させない。
【００３２】
［参考例］
実施の形態では、コネクタ８によって鉄基板４０の鉄板部分４１をモータグランド電位Ｍ−ＧＮＤに固定する構成であったが、コネクタによる接続が図８に示すような構成である場合には、以下に説明するようにリード線を用いてもよい。
【００３３】
図７は、参考例に係るダイレクトＰＷＭ方式のブラシレスモータにおける鉄基板の鉄板部分とリード線との導通構造を示す断面図である。なお、本形態のブラシレスモータにおいて、モータ本体の基本的な構成、およびモータ駆動回路の基本的な構成は、図１〜図４を参照して説明した通りであるため、それらの説明を省略する。
【００３４】
また、モータ本体において、鉄基板に搭載されているコネクタを介しての電気的な接続構造は、図８を参照して説明した通りである。このため、この構成についても説明を省略するが、この構成では、コネクタ８は、あくまで１２本のピンを有しているだけであり、コネクタ８を介して、モータ駆動回路６のモータグランド電位Ｍ−ＧＮＤと鉄基板４０の鉄板部分４１とを導通させることはできない。
【００３５】
そこで、本形態では、図７に示すように、モータ駆動回路６のモータグランド電位Ｍ−ＧＮＤに電気的に接続されたリード線８８（導通手段）の先端に穴あきラグ板９０を半田７７によって取り付け、この穴あきラグ板９０（導通手段）をタップねじ８５（導通手段）によって止めてある。このため、鉄基板４０の鉄板部分４１は、タップねじ８５、穴あきラグ板９０およびリード線８８を介してモータ駆動回路６のモータグランド電位Ｍ−ＧＮＤに導通している。
【００３６】
従って、本形態のブラシレスモータ１でも、鉄基板４０の鉄板部分４１は、常にモータグランド電位Ｍ−ＧＮＤに固定されているので、ブラシレスモータ１をダイレクトＰＷＭ方式で駆動したとき、駆動用ＩＣ６０から駆動コイル３１までに至る鉄基板４０の配線パターンにかかる電圧、および駆動コイル３１自身にかかる電圧がモータ電源電位ＶＭとモータグランド電位Ｍ−ＧＮＤとの間で急激な変動を連続的に繰り返しても、配線パターンと容量性結合をしている鉄基板４０の鉄板部分４１は、電磁ノイズを拡散させない。
【００３７】
なお、本形態の場合には、穴あきラグ板９０が固定される部分に配線パターンがあってもなくてもよい。
【００３８】
［その他の実施の形態］
なお、前記形態では、鉄板部分４１をモータグランド電位Ｍ−ＧＮＤに固定したが、固定電位であれば、鉄板部分４１をモータ電源電位ＶＭに導通させて、鉄板部分４１を常にモータ電源電位ＶＭに固定する構成であってもよい。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るダイレクトＰＷＭ方式のブラシレスモータでは、金属基板の配線パターンが形成された側の面に、モータ本体とモータ駆動回路とを電気的に接続するためのコネクタが搭載されており、当該コネクタは、配線パターンのうち、金属基板の基体たる金属板部分に導通する配線パターンに電気的に接続されて金属板部分とモータ駆動回路の固定電位とを導通させる端子部分を備えているので、このコネクタを利用して、配線パターンと容量性結合をしている金属基板の基体たる金属板部分の電位が、一定の電位に固定される。よって、モータ駆動回路から駆動コイルまでに至る配線パターンなどにかかる電圧、および駆動コイル自身にかかる電圧が急激な変動を連続的に繰り返しても、金属基板は電磁ノイズを拡散させない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用されるダイレクトＰＷＭ方式のブラシレスモータの一部を切り欠いて示す側面図である。
【図２】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、図１に示すブラシレスモータのモータ駆動回路において、モータ電源から駆動コイルに電力供給が行われている様子を示す説明図、およびモータ電源から駆動コイルに電力供給を停止したときに駆動コイルに発生した逆起電力によって回生電流が流れる様子を示す説明図である。
【図３】図１に示すブラシレスモータにおいて、図２（Ａ）、（Ｂ）に示すような制御が行われたときに１相分の駆動コイルに印加される電圧波形および電流波形を示す波形図である。
【図４】図１に示すブラシレスモータにおいて、図３に示す期間ａのうち、駆動コイルに電圧が印加されている期間ｂ、および駆動コイルへの電圧印加が休止している期間ｃにおける電圧波形および電流波形を示す波形図である。
【図５】 本発明の実施の形態に係るブラシレスモータのモータ本体とモータ駆動回路の接続構造を示すブロック図である。
【図６】図５に示すブラシレスモータにおけるコネクタピンと鉄基板との導通構造を示す断面図である。
【図７】 本発明の参考例に係るブラシレスモータにおけるリード線と鉄基板との導通構造を示す断面図である。
【図８】従来のブラシレスモータのモータ本体とモータ駆動回路の接続を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ ブラシレスモータ
５ ロータ
６ モータ駆動回路
８ コネクタ
１０ 回転軸
１１ モータ本体
２０ 軸受け
２５ 軸受けホルダ
３０ ステータ
３１ 駆動コイル
３２ コア
３３ コアホルダ
４０ 鉄基板（金属基板）
４１ 鉄基板の鉄板部分（金属板部分）
４２ 鉄基板の絶縁層
４３ 鉄基板の配線パターン
５５ プーリ
６０ 駆動用ＩＣ
７７ 半田
８５ タップねじ（導通手段）
８８ リード線（導通手段）
９０ 穴あきラグ板
８０１〜８１３ コネクタのピン
８１３ａ コネクタの端子（導通手段）
Ｍ−ＧＮＤ モータグランド電位
ＶＭ モータ電源電位
Claims (2)
- 軸受けに回転可能に支持された回転軸と一体に回転するロータ、および駆動コイルが巻回されたコアを備えるステータが金属基板に搭載されたモータ本体と、前記金属基板から離間した位置に構成されたモータ駆動回路とを有し、該モータ駆動回路のスイッチング素子を直接、オン・オフするとともに、当該スイッチング素子に対するスイッチングパルス幅を変調することにより前記駆動コイルに対する通電を制御するダイレクトＰＷＭ方式のブラシレスモータにおいて、
前記金属基板の配線パターンが形成された側の面に、前記モータ本体と前記モータ駆動回路とを電気的に接続するためのコネクタが搭載されており、
当該コネクタは、前記配線パターンのうち、前記金属基板の基体たる金属板部分に導通する配線パターンに電気的に接続されて当該金属板部分と前記モータ駆動回路の固定電位とを導通させる端子部分を備えていることを特徴とするブラシレスモータ。 - 請求項１において、前記固定電位は、前記モータ駆動回路のグランド電位、および前記モータ駆動回路の電源電位のうちのいずれかの電位であることを特徴とするブラシレスモータ。
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