WO2023058722A1

WO2023058722A1 - モータ駆動用回路基板、モータおよびポンプ装置

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Publication number: WO2023058722A1
Application number: PCT/JP2022/037467
Authority: WO
Inventors: 敏谷邑
Original assignee: 日本電産サンキョー株式会社
Priority date: 2021-10-08
Filing date: 2022-10-06
Publication date: 2023-04-13
Also published as: JP2023056661A

Abstract

信号系回路とパワー系回路とを１枚の基板に搭載した場合でも、電磁面での特性に優れたモータ駆動用回路基板、モータおよびポンプ装置を提供すること。　モータ駆動用回路基板１９において、グランドパターン１００は、多層基板１１０Ａの層１１２に、信号系回路およびパワー系回路の双方に電気的に接続する第１導電層１０６からなる共通グランドパターン１００ｃを備えており、第１導電層１０６は、基板面積の７５％以上を占める広い範囲で連続している。また、グランドパターン１００は、多層基板１１０Ａの層１１３、１１４に、信号系回路およびパワー系回路の双方に電気的に接続する第２導電層１０７からなる共通グランドパターン１００ｃを備えており、第２導電層１０７は、基板面積の４０％以上を占める広い範囲で連続している。

Description

モータ駆動用回路基板、モータおよびポンプ装置

　本発明は、モータ駆動用回路基板、モータおよびポンプ装置に関するものである。

　モータの駆動回路には、制御回路を含む信号系回路と、駆動電流を出力するスイッチング素子を含むパワー系回路とが設けられている。かかる駆動回路において、配線パターンの引き回し等を考慮して、信号系回路およびパワー系回路を別の基板に設けた態様が提案されている（特許文献１参照）。

特開平４－６１３６６号公報

　近年、モータに対し、回路モジュールの小型化が求められるとともに、ＥＭＣ（Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ　Ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ；電磁両立性）が求められることがある。ＥＭＣとは、ＥＭＩ（Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ　Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ；エミッション、電磁エネルギーが放出する現象）とＥＭＳ（Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ　Ｓｕｓｃｅｐｔｉｂｉｌｉｔｙ；イミュニティ、外部からの電磁エネルギーによって性能低下や誤動作を起こさずに動作できる能力）との両立のことである。前者に対しては、両面実装基板や多層基板によって対応可能であるが、後者に対しては、従来の回路構成では対応できない。

　以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、信号系回路とパワー系回路とを１枚の基板に搭載した場合でも、電磁面での特性に優れたモータ駆動用回路基板、モータおよびポンプ装置を提供することにある。

　上記課題を解決するために、本発明の一態様は、モータ制御部を含む信号系回路と、駆動電流を出力するスイッチング素子を含むパワー系回路とが、複数の層を有する多層基板に設けられたモータ駆動用回路基板において、前記多層基板では、前記パワー系回路に対するグランドパターン、および信号系回路のグランドパターンが一体の共通グランドパターンとして構成され、前記共通グランドパターンは、前記複数の層のうち、少なくとも１つの層において基板面積の７５％以上の面積を占める第１導電層を含むことを特徴とする。

　本発明では、基板が多層基板からなるため、複数の層において配線を配置する位置等に対する設計の自由度が高い。従って、グランドパターンを広い範囲に配置できる。また、グランドパターンは、信号系回路およびパワー系回路の双方に電気的に接続する第１導電層からなる共通グランドパターンを備えており、共通グランドパターンであれば、信号系回路およびパワー系回路の各々に接続するグランドパターンを設けた場合と比較して、広い範囲に連続して一体に設けることができる。従って、１つの基板に駆動回路１５０を設けた場合でも、ＥＭＣ性能に優れている。

　本発明において、前記共通グランドパターンは、前記複数の層のうち、前記第１導電層が設けられた層と異なる層において基板面積の４０％以上の面積を占める第２導電層を含むことが好ましい。

　本発明において、前記多層基板では、前記多層基板の中心に対して一方側の第１領域にコネクタ用の端子が嵌る複数の端子穴が前記基板の端部に沿うように配置され、前記多層基板の中心に対して前記端子とは反対側の第２領域に前記スイッチング素子が配置され、前記第１領域と前記第２領域との間に前記モータ制御部が配置され、前記第１領域、前記中心、および前記第２領域を通って直線的に延在する仮想線に対して、前記仮想線と交差する方向の領域にノイズ対策用電気素子が実装されている態様を採用することができる。

　本発明の別態様は、モータ制御部を含む信号系回路、および駆動電流を出力するスイッチング素子を含むパワー系回路が基板に設けられたモータ駆動用回路基板において、前記基板では、前記基板の中心に対して一方側の第１領域にコネクタ用の端子が嵌る複数の端子穴が前記基板の端部に沿うように配置され、前記基板の中心に対して前記端子とは反対側の第２領域に前記スイッチング素子が配置され、前記第１領域と前記第２領域との間に前記モータ制御部が配置され、前記第１領域、前記中心、および前記第２領域を通って直線的に延在する仮想線に対して、前記仮想線と交差する方向の領域にノイズ対策用電気素子が実装されていることを特徴とする。

　本発明では、ノイズ対策用電気素子が設けられているため、ＥＭＣ性能に優れている。また、ノイズ対策用電気素子を設けるにあたっては、ノイズ対策用電気素子以外の電気素子を第１領域および第２領域に纏めて配置したため、ノイズ対策用電気素子を配置するスペースを確保することができる。従って、１つの基板に駆動回路を設けた場合でも、ＥＭＣ性能に優れている。

　本発明において、前記基板は片面基板である態様を採用することができる。

　本発明において、前記基板は両面実装基板であり、前記両面実装基板における一方面に前記パワー系回路の電気素子が実装され、前記両面実装基板における他方面に前記ノイズ対策用電気素子が実装されている態様を採用することができる。

　本発明において、前記複数の端子穴のうち、両側に配置された端子穴には、前記端子として、定電圧が印加される端子が嵌る態様を採用することができる。

　本発明を適用したモータ駆動用回路基板をモータに用いる場合、モータは、前記モータ駆動用回路基板から出力される駆動電流が供給されるコイルを備える。

　本発明を適用したモータをポンプ装置に用いる場合、ポンプ装置は、前記モータによって回転駆動されるインペラを有する。

　本発明の一態様では、基板が多層基板からなるため、複数の層において配線を配置する位置等に対する設計の自由度が高い。従って、グランドパターンを広い範囲に配置できる。また、グランドパターンは、信号系回路およびパワー系回路の双方に電気的に接続する第１導電層からなる共通グランドパターンを備えており、共通グランドパターンであれば、信号系回路およびパワー系回路の各々に接続するグランドパターンを設けた場合と比較して、広い範囲に連続して一体に設けることができる。従って、１つの基板に駆動回路１５０を設けた場合でも、ＥＭＣ性能に優れている。

　本発明の別態様では、ノイズ対策用電気素子が設けられているため、ＥＭＣ性能に優れている。また、ノイズ対策用電気素子を設けるにあたっては、ノイズ対策用電気素子以外の電気素子を第１領域および第２領域に纏めて配置したため、ノイズ対策用電気素子を配置するスペースを確保することができる。従って、１つの基板に駆動回路を設けた場合でも、ＥＭＣ性能に優れている。

本発明を適用したポンプ装置およびモータの一態様を示す斜視図。図１に示すポンプ装置およびモータの縦断面図。図１に示すポンプ装置からカバーを外した状態を示す分解斜視図。図３に示すモータ駆動用回路基板の駆動回路の説明図。図３に示すモータ駆動用回路基板の平面構成を模式的に示す説明図。図３に示すモータ駆動用回路基板のグランドパターンの説明図。本発明の実施形態２に係るモータ駆動用回路基板の説明図。本発明の実施形態２に係るモータ駆動用回路基板の平面構成を模式的に示す説明図。本発明の実施形態４に係るモータ駆動用回路基板の平面構成を模式的に示す説明図。

　以下、図面を参照して、本発明の実施の形態に係るモータ駆動用回路基板１９、モータ１０およびポンプ装置１を説明する。以下の説明において、モータ軸線Ｌ方向とは、モータ軸線Ｌが延在している方向を意味し、径方向の内側および径方向の外側における径方向とは、モータ軸線Ｌを中心とする半径方向を意味し、周方向とは、モータ軸線Ｌを中心とする回転方向を意味する。

［実施形態１］
（全体構成）
　図１は、本発明を適用したポンプ装置１およびモータ１０の一態様を示す斜視図である。図２は、図１に示すポンプ装置１およびモータ１０の縦断面図である。図３は、図１に示すポンプ装置からカバー１８を外した状態を示す分解斜視図である。図１および図２において、ポンプ装置１は、吸入管２１および吐出管２２を備えたケース２と、ケース２に対してモータ軸線Ｌ方向の一方側Ｌ１に配置されたモータ１０と、ケース２の内部のポンプ室２０に配置されたインペラ２５とを有しており、インペラ２５は、モータ１０によってモータ軸線Ｌ周りに回転駆動される。モータ１０は、円筒状のステータ３と、ステータ３の内側に配置されたロータ４と、ステータ３を覆う樹脂製のハウジング６と、ロータ４を回転可能に支持する支軸５とを備えている。

　モータ１０において、ステータ３は、ステータコア３１と、ステータコア３１に保持されたインシュレータ３２、３３と、ステータコア３１にインシュレータ３２、３３を介して巻回されたコイル３５とを有している。ステータコア３１は、円環状に延在する円環部３１１と、円環部３１１から径方向の内側へ突出する複数の突極３１２とを備えている。インシュレータ３２、３３は各々、ステータコア３１に対してモータ軸線Ｌ方向の両側から重なり、複数の突極３１２の各々に被さっている。コイル３５は、インシュレータ３２、３３を介して突極３１２に巻回されている。モータ１０は３相モータである。

　ロータ４は、モータ軸線Ｌ方向に延在する円筒部４０を備えており、円筒部４０の外周面には、ステータ３に径方向の内側で対向するように円筒状の磁石４７が保持されている。円筒部４０のモータ軸線Ｌ方向の他方側Ｌ２の端部には、円板状のフランジ部４５が形成され、フランジ部４５には、モータ軸線Ｌ方向の他方側Ｌ２から円板２６が連結されている。円板２６のフランジ部４５と対向する面には、複数の羽根部２６１が等角度間隔に形成されており、円板２６は、羽根部２６１を介してフランジ部４５に固定されている。従って、フランジ部４５と円板２６とによって、ロータ４の円筒部４０に接続されたインペラ２５が構成される。

　ロータ４において、円筒部４０の径方向の内側には円筒状のラジアル軸受１１が保持されており、ロータ４は、ラジアル軸受１１を介して支軸５に回転可能に支持されている。支軸５のモータ軸線Ｌ方向の一方側Ｌ１の端部５１は、ハウジング６の底壁６３に回転不能に保持されている。ケース２は、筒部２８と、筒部２８を支持する支持部２７とを備えており、支軸５のモータ軸線Ｌ方向の他方側Ｌ２の端部５２は、ケース２の筒部２８にスラスト軸受１２を介して支持されている。

　ハウジング６は、ステータ３を径方向の両側、およびモータ軸線Ｌ方向の両側から覆う樹脂封止部材６０である。従って、ハウジング６は、ポンプ室２０の壁面の一部を構成する第１隔壁部６１と、ステータ３と磁石４７との間に介在する第２隔壁部６２と、ステータ３を径方向の外側から覆う円筒状の胴部６６とを備えている。

　（モータ駆動用回路基板１９等の構成）
　図３は、図１に示すポンプ装置１からカバー１８を外した状態を示す分解斜視図である。なお、図３は、図１および図２に対してモータ軸線Ｌ方向を上下反転してあり、モータ軸線Ｌ方向の一方側Ｌ１を図面の上側としてある。

　図２および図３に示すように、ハウジング６のモータ軸線Ｌ方向の一方側Ｌ１の端部６４には、モータ軸線Ｌ方向の一方側Ｌ１からカバー１８が固定され、カバー１８とハウジング６の底壁６３との間には、コイル３５に対する給電を制御する回路等が設けられたモータ駆動用回路基板１９が配置されている。モータ駆動用回路基板１９は、切り欠き１９７、１９８を貫通するタッピングねじからなるねじ９１、９２によってハウジング６に固定されている。また、モータ駆動用回路基板１９は、ハウジング６の突部６４５と切り欠き１９９とによって周方向で位置決めされている。

　モータ駆動用回路基板１９には、ステータ３からハウジング６の底壁６３を貫通してモータ軸線Ｌ方向の一方側Ｌ１に突出した金属製の巻線端子７１が嵌った状態でハンダ付けされた複数の端子穴１９０が設けられている。本形態では、計４つの巻線端子７１が４つの端子穴１９０から突出している。４つの巻線端子７１のうち、３つの巻線端子７１の各々には、直列に接続された３つのコイル３５を構成する巻線の一方の端部が接続されている。残りの１つの巻線端子７１は、コモン（Ｃ）の端子であり、巻線の他方の端部が電気的に接続されている。

　モータ駆動用回路基板１９には、ハウジング６に保持された金属製のコネクタ端子７５が嵌った状態でハンダ付けされた複数の端子穴１９５が設けられている。従って、モータ駆動用回路基板１９には、モータ駆動用回路基板１９に設けられた駆動回路等を巻線端子７１およびコネクタ端子７５と電気的に接続する配線等が形成されている。

　ハウジング６には、筒状のコネクタハウジング６９が形成されており、コネクタハウジング６９の内側にコネクタ端子７５の端部が位置する。従って、コネクタハウジング６９にコネクタを連結して信号等を供給すると、かかる信号がコネクタ端子７５を介して駆動回路に入力される結果、駆動回路で生成された駆動電流が巻線端子７１を介して各コイル３５に供給される。その結果、ロータ４がモータ軸線Ｌ周りに回転する。これにより、ポンプ室２０内でインペラ２５が回転してポンプ室２０の内部が負圧となるため、流体は吸入管２１からポンプ室２０に吸い込まれて、吐出管２２から吐出される。

（駆動回路１５０の構成例）
　図４は、図３に示すモータ駆動用回路基板１９の駆動回路１５０の説明図である。図４には、駆動回路１５０の概略構成を示してある。以下の説明において、３相のコイル３５には、各相を示すＵ、Ｖ、Ｗを付して説明することがあるが、相を特定する必要がない場合、各相を示すＵ、Ｖ、Ｗを付さずに、コイル３５として説明する。

　図３に示すモータ駆動用回路基板１９は、基板１１０と、図４に示す駆動回路１５０とを備える。図４に示すように、駆動回路１５０は、モータ１０の回転をＰＷＭ信号により制御するモータ制御部１６１と、モータ制御部１６１からの出力信号に基づいて３相のコイル３５に駆動電流を供給するインバータからなるパワー系回路１７０と、駆動電圧をパワー系回路１７０に供給する駆動電圧線１３５と、３相のコイル３５Ｕ、３５Ｖ、３５Ｗの中性点１６５に接続されるコモン線１４０とを備える。

　駆動電圧線１３５は、モータ制御部１６１およびパワー系回路１７０に定格１２Ｖの電圧を供給する。また、駆動回路１５０は、外部機器からのＰＷＭ信号をモータ制御部１６１に入力するための制御信号線１１５と、モータ１０の回転数に応じた回転数信号を外部機器に伝達するためのＦＧ出力線１１６とを備える。

　モータ駆動用回路基板１９は、以下に説明する定電圧用端子７５１、第１信号端子７５２、第２信号端子７５３、およびグランド端子７５４からなる４つのコネクタ端子７５を備える。定電圧用端子７５１は駆動電圧線１３５に電気的に接続され、第１信号端子７５２は制御信号線１１５に電気的に接続され、第２信号端子７５３はＦＧ出力線１１６に電気的に接続され、グランド端子７５４は、モータ駆動用回路基板１９のグランドパターン１００に電気的に接続されている。

　駆動電圧線１３５は、第１線１３６および第２線１３７を介してモータ制御部１６１に電力を供給する。駆動電圧線１３５とグランドパターン１００との間にはコンデンサ１２７が電気的に接続されている。駆動電圧線１３５では、コンデンサ１２７の接続位置より後段で第１線１３６と第２線１３７とが分岐し、第１線１３６とグランドパターン１００との間に電解コンデンサ１２８が接続されている。第２線１３７は、抵抗Ｒ３２を介してモータ制御部１６１と電気的に接続している。

　駆動電圧線１３５とグランドパターン１００との間では、コンデンサ１２２、１２３が直列に電気的に接続している。コンデンサ１２２、１２３の間にはコモン線１４０が電気的に接続し、コンデンサ１２３とグランドパターン１００との間には、グランド電位が印加されるグランド端子７５４が電気的に接続されている。

　制御信号線１１５は、第１信号端子７５２に電気的に接続されており、外部機器からのＰＷＭ信号をモータ制御部１６１に伝達する。制御信号線１１５には、抵抗Ｒ３が直列に電気的に接続されている。制御信号線１１５のうち、抵抗Ｒ３とモータ制御部１６１との間はコンデンサ１２４を介してグランドパターン１００に電気的に接続している。制御信号線１１５のうち、第１信号端子７５２と抵抗Ｒ３との間をコンデンサ１２６を介してグランドパターン１００に電気的に接続する場合があり、この場合、コンデンサ１２６の接続位置と抵抗Ｒ３との間は、第３線１５１を介して第１線１３６に電気的に接続される。第３線１５１には抵抗Ｒ２が直列に電気的に接続されている。

　ＦＧ出力線１１６は、モータ制御部１６１から出力されたモータ１０の回転数信号を外部機器に伝達する。ＦＧ出力線１１６には、コンデンサ１２５、抵抗Ｒ１、およびＮＯＴゲートＱ７が接続されている。コンデンサ１２５は、ＦＧ出力線１１６とグランドパターン１００との間に電気的に接続されている。抵抗Ｒ１は、コンデンサ１２５の接続位置とモータ制御部１６１との間において、ＦＧ出力線１１６に直列に電気的に接続されている。ＮＯＴゲートＱ７は、抵抗Ｒ１とモータ制御部１６１との間において、ＦＧ出力線１１６に直列に電気的に接続されている。

　モータ制御部１６１は、モータ駆動用回路基板１９に配置されたＩＣチップ等からなる。モータ制御部１６１は、外部機器から入力されるＰＷＭ信号に基づいて、パワー系回路１７０を制御するための出力信号を出力する。また、モータ制御部１６１は、ロータ４の回転数に応じた回転数信号を外部機器に出力する。外部機器は、回転数信号に基づいて、モータ１０を所望の回転数にするために、ＰＷＭ信号をモータ制御部１６１に出力する。

　パワー系回路１７０は、Ｕ相のコイル用のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２と、Ｖ相のコイル用のスイッチング素子Ｑ３、Ｑ４と、Ｗ相のコイル用のスイッチング素子Ｑ５、Ｑ６とを備える。スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６には、例えば、ＭＯＳ型ＦＥＴが使用されている。スイッチング素子Ｑ１、Ｑ３、Ｑ５のドレインは、駆動電圧線１３５と接続し、スイッチング素子Ｑ２、Ｑ４、Ｑ６のソースは、シャント抵抗Ｒｓを介してグランドパターン１００と接続している。シャント抵抗Ｒｓの両端は、出力線１４１、１４２を介してモータ制御部１６１に接続されている。出力線１４１、１４２には、抵抗Ｒ３３、Ｒ３４が直列に電気的に接続されている。

　スイッチング素子Ｑ１のソースとスイッチング素子Ｑ２のドレインとにはコンデンサ１５１が接続され、スイッチング素子Ｑ３のソースとスイッチング素子Ｑ４のドレインとにはコンデンサ１５２が接続され、スイッチング素子Ｑ５のソースとスイッチング素子Ｑ６のドレインとにはコンデンサ１５３が接続されている。コンデンサ１５１～１５３は、ブートストラップ回路の充放電用コンデンサとなる。コンデンサ１５１～１５３とモータ制御部１６１との間には、ブートストラップ用のダイオードＤ３１～Ｄ３３がそれぞれ接続されている。ダイオードＤ３１～Ｄ３３は、抵抗Ｒ３１を介して、モータ制御部１６１と接続している。

　各スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６のゲートとソースとの間には、抵抗Ｒ１１～Ｒ１６がそれぞれ接続されている。各スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６のゲートとモータ制御部１６１との間には、抵抗Ｒ２１～Ｒ２６がそれぞれ接続されている。各スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６のドレインとソースとの間には、フィルタ１４１～１４６がそれぞれ接続されている。フィルタ１４１～１４６は、直列接続された抵抗とコンデンサとから構成されている。

　かかるパワー系回路１７０において、スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６は、モータ制御部１６１が出力した出力信号に基づいてスイッチングし、３相交流の駆動電流をコイル３５に供給する。

（基板１１０等の構成例）
　図５は、図３に示すモータ駆動用回路基板１９の平面構成を模式的に示す説明図である。図６は、図３に示すモータ駆動用回路基板１９のグランドパターン１００の説明図である。

　図４に示す駆動回路は、例えば、図５に示す基板１１０に構成される。基板１１０は、複数の層を有する多層基板１１０Ａである。多層基板１１０Ａでは、基板本体に積層された複数の絶縁層によって、配線や電極等の導電層が配置される複数の層が構成され、異なる層に形成された導電層は、絶縁層を貫通するコンタクトホールによって電気的に接続されている。配線や電極等の導電層は銅層からなる。

　図５に示すように、多層基板１１０Ａでは、多層基板１１０Ａの中心Ｏに対して一方側の第１領域１０１にコネクタ端子７５が嵌る複数の端子穴１９５が多層基板１１０Ａの端部に沿うように配置されている。４つの端子穴１９５は、コネクタ端子７５のうち、図４に示す定電圧用端子７５１、第１信号端子７５２、第２信号端子７５３、およびグランド端子７５４が各々嵌る第１端子穴１９１、第２端子穴１９２、第３端子穴１９３、および第４端子穴１９４からなる。本形態において、第１端子穴１９１は定電圧用端子７５１に対応し、第２端子穴１９２は第１信号端子７５２に対応し、第３端子穴１９３は第２信号端子７５３に対応し、第４端子穴１９４はグランド端子７５４に対応する。従って、複数の端子穴１９５のうち、両側の第１端子穴１９１、および第４端子穴１９４は定電圧に対応する。

　多層基板１１０Ａにおいて、中心Ｏに対して第１領域１０１とは反対側の第２領域１０２にはスイッチング素子Ｑ１～Ｑ６が実装されている。第１領域１０１と第２領域１０２との間にはモータ制御部１６１が設けられている。第１領域１０１、中心Ｏ、および第２領域１０２を通って直線的に延在する仮想線Ｐを中心線とし、仮想線Ｐに対して交差する方向の両側に位置する２つの領域を第３領域１０３および第４領域１０４としたとき、第１領域１０１および第３領域１０３には、巻線端子７１が嵌る複数の端子穴１９０が多層基板１１０Ａの端部に沿うように配置されている。また、図４に示す電解コンデンサ１２８が設けられる場合、電解コンデンサ１２８は第３領域１０３に配置される。

　ここで、図４に示すように、モータ制御部１６１を含む回路を比較的低電圧の信号系回路１６０とし、駆動電流を出力するスイッチング素子Ｑ１～Ｑ６を含む回路を比較的高電圧のパワー系回路１７０としたとき、本形態では、図６を参照して以下に説明するように、グランドパターン１００には、信号系回路１６０およびパワー系回路１７０の双方に電気的に接続する共通グランドパターン１００ｃが含まれている。

　本形態のモータ駆動用回路基板１９において、多層基板１１０Ａは、図６に示す４つの層１１１、１１２、１１３、１１４を備えており、これらの層１１１、１１２、１１３、１１４のうち、最も上層側の層１１１には、図４に示す電気素子が実装されるランド等（図示せず）が形成されている。また、多層基板１１０Ａの４つの層１１１、１１２、１１３、１１４のうち、少なくとも１つの層には、基板面積の７５％以上の面積を占める第１導電層１０６が信号系回路１６０およびパワー系回路１７０の双方に電気的に接続する共通グランドパターン１００ｃとして構成されている。共通グランドパターン１００ｃは、信号系回路１６０のグランドパターン１００としての機能と、パワー系回路１７０に対するに対するグランドパターン１００としての機能の双方を担っている。

　本形態では、４つの層１１１、１１２、１１３、１１４のうち、上層側から第２番目の層１１２に、第１領域１０１、第２領域１０２、第３領域１０３、および第４領域１０４に跨る第１導電層１０６が形成されている。第１導電層１０６において、コンタクトホール、配線、コンタクトホールの周り、および配線の周りには第１導電層１０６が存在しないが、それでも、第１導電層１０６は、基板面積の７５％以上の面積を占めて連続する共通グランドパターン１００ｃを構成している。

　さらに、４つの層１１１、１１２、１１３、１１４のうち、上層側から第３番目の層１１３および第４番目の層１１４には、第３領域１０３の一部、第４領域１０４の一部、および第１領域１０１に跨る第２導電層１０７が形成されている。第２導電層１０７において、コンタクトホール、配線、コンタクトホールの周り、および配線の周りには第１導電層１０６が存在しないが、それでも、第２導電層１０７は、基板面積の４０％以上の面積を占めて連続する共通グランドパターン１００ｃを構成している。

　（本形態の主な効果）
　以上説明したように、本形態のモータ駆動用回路基板１９では、基板１１０が多層基板１１０Ａからなるため、複数の層において配線を配置する位置等に対する設計の自由度が高い。従って、グランドパターン１００を広い範囲に配置できる。

　また、グランドパターン１００は、信号系回路１６０およびパワー系回路１７０の双方に電気的に接続する第１導電層１０６からなる共通グランドパターン１００ｃを備えており、共通グランドパターン１００ｃであれば、信号系回路１６０およびパワー系回路１７０の各々に接続するグランドパターンを設けた場合と比較して、広い範囲に連続して一体に設けることができる。より具体的には、基板面積の７５％以上を占める広い範囲で連続した第１導電層１０６からなる共通グランドパターン１００ｃを設けることができる。従って、１つの基板１１０に駆動回路１５０を設けた場合でも、ＥＭＣ性能に優れている。

　さらに、本形態のモータ駆動用回路基板１９において、グランドパターン１００は、信号系回路１６０およびパワー系回路１７０の双方に電気的に接続する第２導電層１０７からなる共通グランドパターン１００ｃを備えており、第２導電層１０７からなる共通グランドパターン１００ｃは、基板面積の４０％以上を占める広い範囲で連続している。従って、１つの基板１１０に駆動回路１５０を設けた場合でも、ＥＭＣ性能に優れている。

　また、複数の端子穴１９５のうち、両側の第１端子穴１９１、および第４端子穴１９４は、定電圧に対応するため、第１端子穴１９１、および第４端子穴１９４から延在する配線をシールド配線として利用することができる。

［実施形態２］
　図７は、本発明の実施形態２に係るモータ駆動用回路基板１９の説明図である。図７には、駆動回路１５０の概略構成を示してある。図８は、本発明の実施形態２に係るモータ駆動用回路基板１９の平面構成を模式的に示す説明図である。なお、本形態の基本的な構成は、実施形態１と同様であるため、共通する部分には、同一の符号を付してそれらの説明を省略する。図７に示すように、本形態のモータ駆動用回路基板１９において、駆動回路１５０には、インダクタ１１８、電解コンデンサ１２１、ダイオード１３１等のノイズ対策用電気素子１８０が設けられている。また、ノイズ対策用電気素子１８０として、フェライトビーズ１１９が設けられることもある。電解コンデンサ１２１の静電容量は１５０μＦである。インダクタ１１８は、駆動電圧線１３５に直列に電気的に接続され、電解コンデンサ１２１およびダイオード１３１は各々、駆動電圧線１３５とグランドパターン１００との間に配置されている。なお、フェライトビーズ１１９およびコンデンサ１２６が設けられる場合、フェライトビーズ１１９は、制御信号線１１５に対し、コンデンサ１２６の接続位置と第３線１５１の分岐位置との間で電気的に接続される。

　このように構成したモータ駆動用回路基板１９においては、実施形態１と同様、基板１１０が多層基板１１０Ａであり、実施形態１で説明した共通グランドパターン１００ｃが設けられている。また、図８に示すように、多層基板１１０Ａでは、多層基板１１０Ａの中心Ｏに対して一方側の第１領域１０１にコネクタ端子７５が嵌る複数の端子穴１９５が多層基板１１０Ａの端部に沿うように配置され、中心Ｏに対して第１領域１０１とは反対側の第２領域１０２にはスイッチング素子Ｑ１～Ｑ６が実装されている。複数の端子穴１９５のうち、第１端子穴１９１は定電圧用端子７５１に対応し、第４端子穴１９４はグランド端子７５４に対応する。従って、複数の端子穴１９５のうち、両側の第１端子穴１９１、および第４端子穴１９４は、定電圧に対応する。

　第１領域１０１と第２領域１０２との間にはモータ制御部１６１が設けられている。第１領域１０１、中心Ｏ、および第２領域１０２を通って直線的に延在する仮想線Ｐを中心線とし、仮想線Ｐに対して交差する方向の両側に位置する２つの領域を第３領域１０３および第４領域１０４としたとき、第１領域１０１および第３領域１０３には、巻線端子７１が嵌る複数の端子穴１９０が多層基板１１０Ａの端部に沿うように配置されている。第３領域１０３には、電解コンデンサ１２８が配置されている。従って、第４領域１０４はスペース的に余裕があることから、第４領域１０４には、電解コンデンサ１２１、インダクタ１１８、ダイオード１３１、およびフェライトビーズ１１９等のノイズ対策用電気素子１８０が配置されている。

　このように構成したモータ駆動用回路基板１９では、共通グランドパターン１００ｃに加えて、ノイズ対策用電気素子１８０が設けられているため、ＥＭＣ性能に優れている。また、ノイズ対策用電気素子１８０を設けるにあたっては、ノイズ対策用電気素子１８０以外の電気素子を第１領域１０１、第２領域１０２、および第３領域１０３に纏めて配置したため、第４領域１０４をノイズ対策用電気素子１８０の配置スペースとして利用できる。従って、１つの基板１１０に駆動回路１５０を設けた場合でも、ＥＭＣ性能に優れている。また、ノイズ対策用電気素子１８０については、定電圧（電源）に対応する第１端子穴１９１の近くに配置することによって、ＥＭＣ性能を向上することができる。特に、ノイズ対策用電気素子１８０のうち、インダクタ１１８については、定電圧に対応する第１端子穴１９１の近くに配置することによって、ＥＭＣ性能を特に向上することができる。

　［実施形態３］
　実施形態２では、実施形態１で説明した共通グランドパターン１００ｃが設けられているモータ駆動用回路基板１９に対して、ノイズ対策用電気素子１８０が設けられている場合を説明した。これに対して、共通グランドパターン１００ｃが設けられていない多層基板１１０Ａを備えたモータ駆動用回路基板１９に対して、第４領域１０４を利用して、インダクタ１１８、電解コンデンサ１２１、ダイオード１３１、およびフェライトビーズ１１９等のノイズ対策用電気素子１８０が設けてもよい。この場合も、１つの基板１１０に駆動回路１５０を設けた場合でも、ＥＭＣ性能に優れたモータ駆動用回路基板１９を実現することができる。なお、本形態では、基板１１０が多層の片面基板であったが、基板１１０が単層の片面基板である場合に本発明を適用してもよい。

［実施形態４］
　図９は、本発明の実施形態４に係るモータ駆動用回路基板１９の平面構成を模式的に示す説明図である。図９には、モータ駆動用回路基板１９に用いた両面実装基板１１０Ｂの第１面１１０Ｂ１における電気素子のレイアウト（ａ）と、モータ駆動用回路基板１９に用いた両面実装基板１１０Ｂの第２面１１０Ｂ２における電気素子のレイアウト（ｂ）とを示してある。なお、図９に示すレイアウト（ａ）、（ｂ）のいずれにおいても、第１面１１０Ｂ１の側からみた様子を示してある。

　図９に示すモータ駆動用回路基板１９において、基板１１０は両面実装基板１１０Ｂである。両面実装基板１１０Ｂの第１面１１０Ｂ１において、中心Ｏに対して一方側の第１領域１０１にコネクタ端子７５が嵌る複数の端子穴１９５が両面実装基板１１０Ｂの端部に沿うように配置され、両面実装基板１１０Ｂの第２面１１０Ｂ２において、中心Ｏに対して第１領域１０１とは反対側の第２領域１０２にはスイッチング素子Ｑ１～Ｑ６が実装されている。第１領域１０１と第２領域１０２との間にはモータ制御部１６１が設けられている。複数の端子穴１９５のうち、第１端子穴１９１は定電圧用端子７５１に対応し、第４端子穴１９４はグランド端子７５４に対応する。従って、複数の端子穴１９５のうち、両側の第１端子穴１９１、および第４端子穴１９４は、定電圧に対応する。

　また、第１領域１０１、中心Ｏ、および第２領域１０２を通って直線的に延在する仮想線Ｐを中心線とし、仮想線Ｐに対して交差する方向の両側に位置する２つの領域を第３領域１０３および第４領域１０４としたとき、第１領域１０１の第３領域１０３側の端部と第１領域１０１の第４領域１０４側の端部との間には、巻線端子７１が嵌る複数の端子穴１９０が両面実装基板１１０Ｂの端部に沿うように配置されている。また、第３領域１０３に電解コンデンサ１２８が配置されることがある。従って、第４領域１０４はスペース的に余裕があることから、第４領域１０４には、電解コンデンサ１２１、インダクタ１１８、ダイオード１３１、およびフェライトビーズ１１９等のノイズ対策用電気素子１８０が配置されている。

　このように構成したモータ駆動用回路基板１９では、ノイズ対策用電気素子１８０以外の電気素子を第１領域１０１、第２領域１０２、および第３領域１０３に纏めて配置したため、第４領域１０４をノイズ対策用電気素子１８０の配置スペースとして利用できる。従って、１つの基板１１０に駆動回路１５０を設けた場合でも、ＥＭＣ性能に優れている。

［他の実施の形態］
　上記実施形態では、ポンプ装置１に用いるモータ１０を例示したが、他の機器に搭載されるモータに本発明を適用してもよい。

１…ポンプ装置、２…ケース、３…ステータ、４…ロータ、６…ハウジング、１０…モータ、１８…カバー、１９…モータ駆動用回路基板、２０…ポンプ室、２５…インペラ、３２，３３…インシュレータ、３５，３５Ｕ，３５Ｖ，３５Ｗ…コイル、４７…磁石、６０…樹脂封止部材、７１…巻線端子、７５…コネクタ端子、１００…グランドパターン、１００ｃ…共通グランドパターン、１０１…第１領域、１０２…第２領域、１０３…第３領域、１０４…第４領域、１０６…第１導電層、１０７…第２導電層、１１０…基板、１１０Ａ…多層基板、１１０Ｂ…両面実装基板、１１０Ｂ１…第１面、１１０Ｂ２…第２面、１１１，１１２，１１３，１１４…層、１３１…ダイオード、１１８…インダクタ、１１９…フェライトビーズ、１２１…電解コンデンサ、１５０…駆動回路、１６０…信号系回路、１６１…モータ制御部、１７０…パワー系回路、１８０…ノイズ対策用電気素子、１９０，１９５…端子穴、１９１…第１端子穴、１９２…第２端子穴、１９３…第３端子穴、１９４…第４端子穴、７５１…定電圧用端子、７５２…第１信号端子、７５３…第２信号端子、７５４…グランド端子、Ｌ…モータ軸線、Ｏ…中心、Ｐ…仮想線、Ｑ１～Ｑ６…スイッチング素子、ＦＥＴ…ＭＯＳ型、Ｒｓ…シャント抵抗

Claims

　モータ制御部を含む信号系回路と、駆動電流を出力するスイッチング素子を含むパワー系回路とが、複数の層を有する多層基板に設けられたモータ駆動用回路基板において、
　前記多層基板では、前記パワー系回路に対するグランドパターン、および信号系回路のグランドパターンが一体の共通グランドパターンとして構成され、
　前記共通グランドパターンは、前記複数の層のうち、少なくとも１つの層において基板面積の７５％以上の面積を占める第１導電層を含むことを特徴とするモータ駆動用回路基板。
　請求項１に記載のモータ駆動用回路基板において、
　前記共通グランドパターンは、前記複数の層のうち、前記第１導電層が設けられた層と異なる層において基板面積の４０％以上の面積を占める第２導電層を含むことを特徴とするモータ駆動用回路基板。
　請求項１または２に記載のモータ駆動用回路基板において、
　前記多層基板では、前記多層基板の中心に対して一方側の第１領域にコネクタ用の端子が嵌る複数の端子穴が前記基板の端部に沿うように配置され、前記多層基板の中心に対して前記端子とは反対側の第２領域に前記スイッチング素子が配置され、前記第１領域と前記第２領域との間に前記モータ制御部が配置され、前記第１領域、前記中心、および前記第２領域を通って直線的に延在する仮想線に対して、前記仮想線と交差する方向の領域にノイズ対策用電気素子が実装されていることを特徴とするモータ駆動用回路基板。
　モータ制御部を含む信号系回路、および駆動電流を出力するスイッチング素子を含むパワー系回路が基板に設けられたモータ駆動用回路基板において、
　前記基板では、前記基板の中心に対して一方側の第１領域にコネクタ用の端子が嵌る複数の端子穴が前記基板の端部に沿うように配置され、前記基板の中心に対して前記端子とは反対側の第２領域に前記スイッチング素子が配置され、前記第１領域と前記第２領域との間に前記モータ制御部が配置され、前記第１領域、前記中心、および前記第２領域を通って直線的に延在する仮想線に対して、前記仮想線と交差する方向の領域にノイズ対策用電気素子が実装されていることを特徴とするモータ駆動用回路基板。
　請求項４に記載のモータ駆動用回路基板において、
　前記基板は片面基板であることを特徴とするモータ駆動用回路基板。
　請求項４に記載のモータ駆動用回路基板において、
　前記基板は両面実装基板であり、
　前記両面実装基板における一方面に前記パワー系回路の電気素子が実装され、
　前記両面実装基板における他方面に前記ノイズ対策用電気素子が実装されていることを特徴とするモータ駆動用回路基板。
　請求項１から６までの何れか一項に記載のモータ駆動用回路基板を備えたモータであって、
　前記モータ駆動用回路基板から出力される駆動電流が供給されるコイルを備えることを特徴とするモータ。
　請求項７に記載のモータを備えたポンプ装置であって、
　前記モータによって回転駆動されるインペラを有することを特徴とするポンプ装置。