JP2005198400A - モータ駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装置全体の小型化が図れるモータ駆動装置を提供すること。
【解決手段】モータ本体２１から直線状に伸びるバスバー２３に対しプリント配線基板３を直接接続し、プリント配線基板３に設けられるスイッチング素子４のリード端子４１の一部をバスバー２３に直接接続し、スイッチング素子４によってモータ２の駆動回路を構成する。スイッチング素子４のリード端子４１の一部をプリント配線基板３に接続せずにバスバー２３に直接接続することによって、リード端子４１とバスバー２３との接続を基板３上で行う必要がなくなり、太い配線を基板３上から減らせるため、基板３を小さく構成することができ、モータ駆動装置の小型化が図れる。
【選択図】図１

Description

本発明は、モータを駆動させるためのモータ駆動装置に関するものである。

従来、モータの駆動に関するものとして、特開２００２−１０６５３号公報に記載されるように、複数のＦＥＴ（Field Effect Transistor）によりブリッジ回路を構成し、ＦＥＴを適宜スイッチング動作させることによりモータを駆動するモータ駆動回路が知られている。このモータ駆動回路は、ＦＥＴから突出する複数の端子のうち一部を削除することで、端子間の間隔を広くして、端子とバスバーの溶接を容易にしようとするものである。
特開２００２−１０６５３号

このようなモータ駆動回路にあっては、モータ駆動装置全体の小型化が図れないという問題点がある。すなわち、上述したモータ駆動回路は、放熱器に対し電気的に絶縁されたバスバーにモータ駆動用のＦＥＴを接続する構成となっている。このため、放熱器に対しバスバーを絶縁状態とするためにバスバーを長く構成する必要がある。従って、モータ駆動装置全体を小さく構成することが困難となる。

そこで本発明は、装置全体の小型化が図れるモータ駆動装置を提供することを目的とする。

すなわち、本発明に係るモータ駆動装置は、モータ本体から直線状に伸びるモータ端子に接続される回路基板と、複数のリード端子を有しそのリード端子の一部がモータ端子に直接接続されモータの駆動回路を構成するスイッチング素子とを備えて構成されている。

この発明によれば、直線状に伸びるモータ端子に回路基板を接続することにより、モータに対し回路基板を接近させて配置させることができ、モータ駆動装置をコンパクトに構成できる。また、スイッチング素子のリード端子の一部を回路基板に接続せずにモータ端子に直接接続することにより、リード端子とモータ端子との接続を回路基板上で行う必要がなくなり、太い配線を回路基板上から減らせるため、回路基板を小さく構成することができる。従って、モータ駆動装置の小型化が図れる。

また、スイッチング素子のリード端子の一部を回路基板に接続せずにモータ端子に直接接続することにより、スイッチング素子のスイッチング動作によって生ずるノイズが回路基板に及ぼす影響を低減でき、モータ駆動制御の安定性、信頼性を向上させることができる。

また本発明に係るモータ駆動装置は、スイッチング素子のリード端子がモータ端子の回路基板の接続位置よりモータ本体側の位置でモータ端子に接続されていることを特徴とする。

この発明によれば、リード端子をモータ本体に近い位置でモータ端子と接続できるため、モータ駆動の際の電力損失を低減することができる。

また本発明に係るモータ駆動装置は、前述のスイッチング素子は、リード端子の一部がモータ端子に直接接続されるとともに、そのリード端子の他の一部が曲折されて回路基板に接続されていることを特徴とする。

この発明によれば、モータ端子に接続しない他のリード端子が曲折されて回路基板に接続されていることにより、リード端子をモータ端子に溶接接続する際、他のリード端子が溶接接続の邪魔にならず、リード端子のモータ端子への溶接接続が容易かつ円滑に行える。

また本発明に係るモータ駆動装置は、スイッチング素子の本体部がモータのハウジング部材に取り付けられていることを特徴とする。

この発明によれば、スイッチング素子の本体部をモータのハウジング部材に取り付けることにより、スイッチング素子が動作時に発熱してもハウジング部材を介して放熱することができる。このため、別個に金属製のヒートシンクを回路基板に設置する必要がない。従って、ヒートシンク設置スペースが不要となり、回路基板を小さく構成することができ、モータ駆動装置の小型化が図れる。

また本発明に係るモータ駆動装置は、前述のスイッチング素子は、モータ端子を挟んでその両側に対称に配置され、リード端子の一部がモータ端子側へ向けられていることを特徴とする。

この発明によれば、モータ端子の両側に配置されるスイッチング素子のリード端子をモータ端子側に向けることにより、二つのリード端子を一回の溶接で接続することが可能となり、効率よく溶接が行える。

また本発明に係るモータ駆動装置は、対称に配置されるスイッチング素子がモータ端子の伸びる方向に対してズラして配置されていることを特徴とする。

この発明によれば、スイッチング素子をモータ端子の伸びる方向に対してズラして配置することにより、リード端子がモータ端子の接続位置で重なることを防止でき、溶接の確実性の向上が図れる。

また本発明に係るモータ駆動装置において、スイッチング素子は同一面から複数のリード端子を突出させて構成されていることが好ましい。また、スイッチング素子は、パワーＭＯＳ−ＦＥＴであることが好ましい。

本発明によれば、装置全体の小型化が図れるモータ駆動装置を提供することができる。

以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１に本実施形態に係るモータ駆動装置の構成概略図を示す。図１に示すように、モータ駆動装置は、モータ２を駆動するための装置であり、モータ２と一体に構成され、プリント配線基板３、複数のスイッチング素子４を備えている。モータ２は、モータ本体２１内にロータ２２を内蔵し、そのモータ本体２１からバスバー２３を突出させている。

バスバー２３は、金属製の棒状部材により構成されるモータ端子である。バスバー２３は、モータ本体２１から直線状に伸びており、その先端部がプリント配線基板３に接続されている。プリント配線基板３は、モータ２を駆動する駆動回路の配線に用いられる回路基板であり、直線状に伸びるバスバー２３が貫通する向きに向けて配設されている。プリント配線基板３は、モータ２のハウジング部材であるベアリングホルダ２４に取り付けられている。

プリント配線基板３には、複数のスイッチング素子４が配設されている。スイッチング素子４は、モータ２を駆動する駆動回路を構成するものであり、複数のリード端子４１を突出させているものが用いられる。このスイッチング素子４としては、例えば同一面から三つのリード端子を突出させたものが用いられる。具体的には、このスイッチング素子４として、例えばパワーＭＯＳ−ＦＥＴが用いられる。

図２に本実施形態に係るモータ駆動装置におけるスイッチング素子の取り付け構造を示す。図２に示すように、スイッチング素子４は、素子本体４２から複数のリード端子４１を突出させている。そのリード端子４１の一部はプリント配線基板３に接続され、リード端子４１の他の一部はバスバー２３に接続されている。リード端子４１の一部は曲折されて、その先端部がプリント配線基板３側に向けられてプリント配線基板３に接続される。プリント配線基板３との接続は、例えば半田付けによって行われる。リード端子４１の他の一部は直線状のまま伸びて、その先端部がバスバー２３側に向けられてバスバー２３に接続されている。バスバー２３との接続は、溶接により行われる。

このとき、バスバー２３への接続を行わないリード端子４１は曲折されてプリント配線基板３側に向けられているので、リード端子４１のバスバー２３への溶接接続の邪魔にならず、他のリード端子４１のバスバー２３への溶接接続が容易かつ円滑に行える。

また、スイッチング素子４のリード端子４１をバスバー２３に直接接続することにより、リード端子４１とバスバー２３との接続をプリント配線基板３上で行う必要がない。このため、大電流の流れる太い配線をプリント配線基板３上から減らすことができるので、プリント配線基板３を小さく構成することができる。従って、モータ駆動装置の小型化が図れる。

スイッチング素子４の素子本体４２は、モータ２のハウジング部材であるベアリングホルダ２４に取り付けられている。例えば、素子本体４２は、放熱体４３と共にその背面がベアリングホルダ２４に当接されており、ネジ４４によってベアリングホルダ２４に固着されている。

このように素子本体４２をベアリングホルダ２４に取り付けることにより、スイッチング素子４が動作時に発熱してもベアリングホルダ２４を介して放熱することができる。このため、別個に金属製のヒートシンクをプリント配線基板３に設置する必要がない。従って、ヒートシンク設置スペースが不要となり、プリント配線基板３を小さく構成することができ、モータ駆動装置の小型化が図れる。

スイッチング素子４は、その長手方向をプリント配線基板３と平行に向けて配設することが好ましい。このようにスイッチング素子４を配設することにより、ベアリングホルダ２４とプリント配線基板３との間にスイッチング素子４を配置しても、プリント配線基板３をベアリングホルダ２４に近づけて設置することができる。このため、モータ駆動装置のコンパクトに構成でき、モータ駆動装置の小型化が図れる。

スイッチング素子４は、バスバー２３を挟んでその両側に対称に配置されている。そして、それぞれのスイッチング素子４、４から突出するリード端子４１がバスバー２３に向けられてバスバー２３に接続される。このようにバスバー２３の両側に配置されるスイッチング素子４、４のリード端子４１、４１をバスバー２３側に向けることにより、二つのリード端子４１、４１を一回の溶接で接続することが可能となり、溶接接続の効率向上が図れる。

また、互いに対称に配置されるスイッチング素子４、４をバスバー２３の伸びる方向にズラして設置することが好ましい。例えば、ベアリングホルダ２４の表面２４ａに段差２４ｂを形成することにより、スイッチング素子４、４の配置位置がバスバー２３の伸びる方向に対してズラされる。

このようにスイッチング素子４、４を設置することにより、バスバー２３に伸びるリード端子４１、４１がバスバー２３との接続位置で重なることを防止でき、溶接の確実性の向上が図れる。

図３は、図２のIII−IIIから見たスイッチング素子の配置説明図である。図４は、スイッチング素子を用いて構成される駆動回路の説明図である。

図３に示すように、モータ本体２１から突出する二つのバスバー２３、２３に対しそれぞれ二つのスイッチング素子４、４が接続されている。スイッチング素子４から三つのリード端子４１が突出している。この三つのリード端子４１はソース（Ｓ）、ドレイン（Ｄ）、ゲート（Ｇ）の端子である。バスバー２３には、スイッチング素子４のソースのリード端子４１とドレインのリード端子４１が接続されている。

図４に示すように、四つのスイッチング素子４は、Ｈブリッジ回路を構成している。例えば、二つのスイッチング素子４のドレインが電源電圧Ｖｃｃにそれぞれ接続され、そのスイッチング素子４のソースに他のスイッチング素子４のドレインが接続され、他のスイッチング素子４のソースは接地されている。そして、ソースとドレインの接続部分がそれぞれバスバー２３に接続される。

このようなＨブリッジ回路において、スイッチング素子４のゲートに制御信号を入力して、スイッチング素子４を適宜スイッチング動作させることによりモータ２を駆動させることができる。

図５〜８は、スイッチング素子４のリード端子４１とバスバー２３の接続構造の説明図である。

図５に示すように、例えばバスバー２３の先端部の一部を屈曲させてリード端子４１、４１を挟み込み、その挟み込み部分を溶接して、リード端子４１がバスバー２３に接続される。図５（ａ）に示すように、バスバー２３の先端部に予め長手方向に向けて切り込みを入れて屈曲部２３ａを形成しておく。バスバー２３の先端部で屈曲部２３ａ以外の屈曲しない部分はプリント配線基板３への接続部２３ｂとして用いられる。

そして、屈曲部２３ａの屈曲位置にリード端子４１、４１の先端部を配置した後、図５（ｂ）に示すように、屈曲部２３ａを屈曲してリード端子４１、４１で挟み込む。これにより、リード端子４１、４１はバスバー２３との接続位置にセットされる。そして、リード端子４１の挟み込み部分（図５（ｂ）の二点鎖線部分）に溶接電極を当て込んで溶接が行われる。

また、図６に示すように、接続すべき各リード端子４１に対応させて屈曲部２３ａ、２３ａを二つ設けてもよい。この場合、リード端子４１を個別に屈曲部２３ａで挟み込みことができるので、リード端子４１の配置がより確実に行える。

また、図７に示すように、バスバー２３に溶接ガイド孔２３ｃを形成し、この溶接ガイド孔２３ｃを用いてリード端子４１の溶接を行ってもよい。すなわち、溶接ガイド孔２３ｃをリード端子４１の溶接位置に近傍に形成しておき、溶接の際、その溶接ガイド孔２３ｃの近傍の溶接位置にリード端子４１、４１を配置し、溶接ガイド孔２３ｃに溶接ガイド５１を挿入して位置合わせして、その溶接ガイド５１と一体に設けられる溶接電極５２をリード端子４１、４１に当接し、溶接を行う。

また、図８に示すように、バスバー２３の先端面にリード端子４１を接続してもよい。例えば、バスバー２３の先端面に二つの溝２３ｄ、２３ｄを形成しておき、溶接の際、この溝２３ｄ内にリード端子４１を配置し、そのリード端子４１に溶接電極５２を突き当てて、溶接を行う。このようにリード端子４１をバスバー２３の先端面に接続することにより、溶接電極５２をモータ２の下方側から当て込むことができるので、溶接作業が容易に行える。

以上説明したように、本実施形態に係るモータ駆動装置によれば、直線状に伸びるバスバー２３にプリント配線基板３を接続することにより、モータ２に対しプリント配線基板３を接近させて配置させることができ、モータ駆動装置をコンパクトに構成できる。

また、本実施形態に係るモータ駆動装置によれば、スイッチング素子４のリード端子４１の一部がプリント配線基板３に接続されずにバスバー２３に直接接続される。このため、リード端子４１とバスバー２３との接続をプリント配線基板３上で行う必要がなく、プリント配線基板３を小さく構成することができる。従って、モータ駆動装置の小型化が図れる。

また、リード端子４１の一部をバスバー２３に直接接続すると共に、他のリード端子４１を曲折してプリント配線基板３に接続する。このため、リード端子４１をバスバー２３に溶接接続する際、他のリード端子４１がその溶接接続の邪魔にならず、リード端子４１のバスバー２３への溶接接続が容易かつ円滑に行える。

また、スイッチング素子４の素子本体４２をモータ２のハウジング部材であるベアリングホルダ２４に取り付けることにより、ベアリングホルダ２４を通じてスイッチング素子４の放熱が可能となる。このため、プリント配線基板３上に放熱用のヒートシンクなどを配置する必要がなくなる。従って、プリント配線基板３を小さくすることができ、モータ駆動装置の小型化が図れる。

また、スイッチング素子４をプリント配線基板３と平行に配設することにより、プリント配線基板３をベアリングホルダ２４に近づけて設置することが可能となる。このため、モータ駆動装置のコンパクトに構成でき、モータ駆動装置の小型化が図れる。特に、モータ駆動装置をモータ２と一体に構成する場合に有効である。

なお、本実施形態では、モータ駆動回路を構成するスイッチング素子がパワーＭＯＳ−ＦＥＴである場合について説明したが、スイッチング素子としてその他の素子を用いていてもよい。

本発明の実施形態に係るモータ駆動装置の構成概要図である。 図１のモータ駆動装置におけるスイッチング素子の取り付け構造の説明図である。 図２のIII−IIIから見たスイッチング素子の配置説明図である。 図１のモータ駆動装置における駆動回路の説明図である。 図１のモータ駆動装置におけるスイッチング素子のリード端子とバスバーの接続構造の説明図である。 図１のモータ駆動装置におけるスイッチング素子のリード端子とバスバーの接続構造の説明図である。 図１のモータ駆動装置におけるスイッチング素子のリード端子とバスバーの接続構造の説明図である。 図１のモータ駆動装置におけるスイッチング素子のリード端子とバスバーの接続構造の説明図である。

符号の説明

２…モータ、３…プリント配線基板（回路基板）、４…スイッチング素子、２１…モータ本体、２３…バスバー（モータ端子）、２４…ベアリングホルダ（ハウジング部材）、４１…リード端子、４２…素子本体。

Claims (8)

1. モータ本体から直線状に伸びるモータ端子に接続される回路基板と、
   複数のリード端子を有し、そのリード端子の一部が前記モータ端子に直接接続され、前記モータの駆動回路を構成するスイッチング素子と、
   を備えたモータ駆動装置。
2. 前記スイッチング素子のリード端子は、前記モータ端子の前記回路基板の接続位置より前記モータ本体側の位置で前記モータ端子に接続されていることを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動装置。
3. 前記スイッチング素子は、前記リード端子の一部が前記モータ端子に直接接続されるとともに、そのリード端子の他の一部が曲折されて前記回路基板に接続されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のモータ駆動装置。
4. 前記スイッチング素子の本体部が前記モータのハウジング部材に取り付けられてい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駆動装置。
5. 前記スイッチング素子は、前記モータ端子を挟んでその両側に対称に配置され、前記リード端子の一部が前記モータ端子側へ向けられていることを特徴とする請求項１〜４に記載のモータ駆動装置。
6. 前記対称に配置されるスイッチング素子は、前記モータ端子の伸びる方向に対してズラして配置されていることを特徴とする請求項５に記載のモータ駆動装置。
7. 前記スイッチング素子は、同一面から前記複数のリード端子を突出させて構成されていることを特徴とする請求項１〜６の記載のモータ駆動装置。
8. 前記スイッチング素子は、パワーＭＯＳ−ＦＥＴであることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のモータ駆動装置。

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