JP2006203990A - モータ駆動システム - Google Patents

Abstract

【課題】従来のモータ駆動システムにおいては、各接続線等にリアクトルを取り付けることで、ＧＮＤ側への漏れ電流を抑えることができるが、漏れ電流を防止するために多くのリアクトルを設置する必要があるので、部品点数が増加することとなり、制御装置が大型化してしまうという問題があった。
【解決手段】導電性部材にて構成された筐体１ａを備えるモータ１と、モータ１の駆動制御を行う制御装置２とを備えるモータ駆動システムであって、制御装置２のグランドライン１０ｇと、モータ１の筐体１ａとを電気的に接続し、制御装置２のグランドライン１０ｇと、モータ１と制御装置２とを電気的に接続するモータ駆動用配線１１ｕ・１１ｖ・１１ｗとを、同一束に束ねた。
【選択図】図１

Description

本発明は、モータとモータを駆動制御する制御装置とを電気的に接続するモータ駆動用配線から発生するノイズを低減するための構成を備えた、モータ駆動システムに関する。

一般的に、モータとモータの駆動制御を行う制御装置とを備えるモータ駆動システムでは、図４に示すように、モータ１とモータ１の制御装置２とが、モータ駆動用配線１１ｕ・１１ｖ・１１ｗにて電気的に接続されており、制御装置２には電源ライン１０ｐを通じて電源３が供給されている。また、制御装置２はグランドライン１０ｇを通じて、モータ１はグランドライン１２ｇを通じて、それぞれモータ駆動システムの筐体に接地されている。
このように構成されるモータ駆動システムにおいては、制御装置２がノイズ源となってモータ駆動用配線１１ｕ・１１ｖ・１１ｗからコモンモードノイズが発生する。
つまり、制御装置２からモータ１へ向けて送出される電流は、その一部がモータ１のグランドライン１２ｇから漏れるため、モータ１から制御装置２へリターンされる電流が、モータ１へ向けて送出された電流よりも少なくなって、モータへ送出される電流と、制御装置へリターンされる電流と、によるノイズの相殺効果が十分でないからである。また、モータ１の設置部に配設される固定用ゴム等の部材に寄生容量１２ｃが存在している。

ここで、電源３は、ノイズが存在する高周波帯ではグランド（ＧＮＤ）と同一ノード（点）と考えることができるので、図５のように示すことができる。また、制御装置２における電源端子２ａには、電源電流のノイズフィルタとしてのコイル２１が設けられていた。これにより、電源端子２ａは高周波的にはオープン状態となるため、制御装置２からモータ駆動用配線１１ｕ・１１ｖ・１１ｗを通じてモータ１へ送出されたノイズの一部は、モータ１のグランドライン１２ｇからモータ駆動システムの筐体を経由し、制御装置２のグランドライン１０ｇを通じて制御装置２へ戻って来ることとなる。
従って、モータ１へ送出されたノイズは、その全てがモータ駆動用配線１１ｕ・１１ｖ・１１ｗを通じて制御装置２へ戻るわけではなく、グランドライン１２ｇを通じて戻る分を除いた残りが、モータ駆動用配線１１ｕ・１１ｖ・１１ｗを通じて制御装置へ戻ることになる。

このように、モータ１へ送出されたノイズの一部が、モータ１のグランドライン１２ｇから制御装置２のグランドライン１０ｇを通じて戻ることにより、モータ駆動用配線１１ｕ・１１ｖ・１１ｗでの、モータへ送出される電流と、制御装置へリターンされる電流と、によるノイズの相殺効果が十分でなくなる。
そこで、ノイズを低減するために、図６に示すように、電源端子２ａに加えてＧＮＤ端子２ｂにコイル２１を設けて、制御装置２のグランドライン１０ｇもオープン状態にしてしまうことにより、モータ１へ送出されたノイズが全てモータ駆動用配線１１ｕ・１１ｖ・１１ｗを通じて戻るようにして、モータ駆動用配線１１ｕ・１１ｖ・１１ｗでのノイズが十分に相殺されるようにすることが考えられる。

また、特許文献１に示すように、モータ駆動システムにおいては、インバータの直流側と直流電源との間の接続線や、インバータの交流側とモータとの間の接続線等、システムの各部に高周波リアクトルを取り付けて、漏れ電流を抑えることも行われている。
特開２００１−２６８７２３号公報

前述の如く、図６に示すモータ駆動システムのように、電源端子２ａとＧＮＤ端子２ｂとにコイル２１を設けたのでは、ＧＮＤラインの電位が浮いてしまうため、システムが不安定になるという問題があった。
また、特許文献１に示されるように、モータ駆動システムの各接続線等にリアクトルを取り付けることで、ＧＮＤ側への漏れ電流を抑えることができるが、漏れ電流を防止するために多くのリアクトルを設置する必要があるので、部品点数が増加することとなり、制御装置が大型化してしまうという問題があった。
そこで、本発明では、部品点数を増加させることなく、またシステムを不安定にすることなく漏れ電流を防止し、ノイズを抑えることができるモータ駆動システムを提供するものである。

上記課題を解決するモータ駆動システムは、以下の特徴を有する。
即ち、請求項１記載の如く、導電性部材にて構成された筐体を備えるモータと、モータの駆動制御を行う制御装置とを備えるモータ駆動システムであって、制御装置のグランドラインと、モータの筐体とを電気的に接続した。
これにより、モータへ向けて送出された電流と、モータから制御装置へリターンされる電流とが同等となって、制御装置から送出されたノイズが全て相殺されることとなる。
従って、制御装置のＧＮＤ端子にコイル等のノイズフィルタを設ける必要がなくなり、部品点数を増やすことなく制御装置からのコモンモードノイズを低減することができる。また、ＧＮＤラインの電位が浮くことはなく、システムが不安定になることもない。

また、請求項２記載の如く、前記制御装置のグランドラインと、モータと制御装置とを電気的に接続するモータ駆動用配線とを、同一束に束ねた。
これにより、制御装置のグランドラインとモータ駆動用配線とを、互いに密接または近接した状態にすることができ、大きなノイズ低減効果を奏することができる。

また、請求項３記載の如く、前記モータ駆動システムにおける電源装置を、モータに近接配置させた。
これにより、制御装置のＧＮＤ端子のノイズフィルタのみならず、電源端子のノイズフィルタをも設けなくても、ノイズ低減を図ることが可能となるため、部品点数をさらに低減することができる。

本発明によれば、部品点数を増やすことなく制御装置からのコモンモードノイズを低減することができる。また、ＧＮＤラインの電位が浮くことはなく、システムが不安定になることもない。

次に、本発明を実施するための形態を、添付の図面を用いて説明する。

図１に示すように、モータ駆動システムは、モータ１とモータ１の制御装置２とが、モータ駆動用配線１１ｕ・１１ｖ・１１ｗにて電気的に接続されており、制御装置２には電源ライン１０ｐを通じて電源３が供給されている。
制御装置２のＧＮＤ端子２ｂは、グランドライン１０ｇを通じて、モータ１の筐体１ａをグランドとして接地されており、モータ１はグランドライン１２ｇを通じて、モータ駆動システムの筐体をグランドとして接地されている。

また、前記モータ駆動用配線１１ｕ・１１ｖ・１１ｗ、およびグランドライン１０ｇは一束に束ねられており、各モータ駆動用配線１１ｕ・１１ｖ・１１ｗおよびグランドライン１０ｇは、互いに密接または近接した状態となっている。

このように構成されるモータ駆動システムにおいては、制御装置２がノイズ源となるコモンモードノイズが、モータ駆動用配線１１ｕ・１１ｖ・１１ｗを通じてモータ側へ送出されている。

モータ側へ送出されたノイズは、グランドライン１２ｇからモータ駆動システムの筐体を通じて制御装置２へ戻ろうとするが、制御装置２の電源端子２ａにはコイル２１が接続されていて、高周波的にはオープン状態となっているため、モータ駆動システムの筐体を通じて電源端子２ａから制御装置２へ戻ることはできない。
また、制御装置２のＧＮＤ端子２ｂはモータ駆動システムの筐体と接続されていないので、ＧＮＤ端子２ｂから制御装置２へ戻ることもできない。

このように、モータ側へ送出されたノイズは、モータ駆動システムの筐体を通じて制御装置２側へ戻ることはできないが、モータ１の筐体１ａがグランドライン１０ｇにより制御装置２のＧＮＤ端子２ｂに接続されている。つまり、モータ側へ送出されたノイズの制御装置２への戻り経路はグランドライン１０ｇのみとなる。

従って、モータ側へ送出されたノイズは全てグランドライン１０ｇを通じて制御装置２へ戻ることとなる。
これにより、モータ１へ向けて送出された電流と、モータ１から制御装置２へリターンされる電流とが同等となって、送出されたノイズが全て相殺されるため、制御装置２から発生したコモンモードノイズの低減を図ることが可能となっている。

このように、グランドライン１０ｇにより制御装置２のＧＮＤ端子２ｂとモータ１の筐体１ａとを接続することで、ＧＮＤ端子２ｂにコイル２１を設ける必要がなく、部品点数を増やすことなく制御装置２からのコモンモードノイズを低減することができる。また、ＧＮＤラインの電位が浮くことはなく、システムが不安定になることもない。

この場合、グランドライン１０ｇを、モータ駆動用配線１１ｕ・１１ｖ・１１ｗに対して、少なくともモータ駆動用配線１１ｕ・１１ｖ・１１ｗから放射される輻射ノイズが届く範囲に配置しておくことで、ノイズ低減の効果を得ることができる。
特に、各モータ駆動用配線１１ｕ・１１ｖ・１１ｗおよびグランドライン１０ｇを同一の束に束ねて、互いに密接または近接した状態とすることで、大きなノイズ低減効果を奏することができる。

実際にノイズレベルの測定を行ってみると、図２に示すように、制御装置２のＧＮＤ端子２ｂをモータ１の筐体１ａに接続した、本案のシステムのノイズレベルが、制御装置２のＧＮＤ端子２ｂをモータ駆動システムの筐体と接続した、従来のシステムのノイズレベルに比べて、かなり低減していることがわかる。

なお、本例では、駆動システムを、モータ１を駆動するためのシステムに適用しているが、モータ１に限らず、ソレノイド等、他のスイッチング制御を行う駆動システムにも適用することができる。

次に、モータ駆動システムの第二実施例について説明する。
図３に示すモータ駆動システムは、図１に示したシステムと同様に制御装置２のＧＮＤ端子２ｂをモータ１の筐体１ａに接続しており、さらに、電源３をモータ１に近接させている。また、モータ駆動用配線１１ｕ・１１ｖ・１１ｗと、グランドライン１０ｇと、電源ライン１０ｐとが一束に束ねられている。

このように、制御装置２のＧＮＤ端子２ｂをモータ１の筐体１ａに接続するとともに、３とモータ１とを近接させることで、ＧＮＤ端子２ｂのコイル２１のみならず、電源端子２ａのコイル２１をも設けなくても、ノイズ低減を図ることが可能となるため、部品点数をさらに低減することができる。

本発明にかかるモータ駆動システムを示す概略図である。 制御装置のＧＮＤ端子をモータの筐体に接続した場合のノイズレベルの低減効果を示す図である。 モータ駆動システムの第２の実施形態を示す概略図である。 従来のモータ駆動システムを示す概略図である。 電源をグランド（ＧＮＤ）と同一ノードと考えて表わした、従来のモータ駆動システムを示す概略図である。 制御装置の電源端子およびＧＮＤ端子の両方にコイルを設けた、従来のモータ駆動システムを示す概略図である。

符号の説明

１ モータ
１ａ 筐体
２ 制御装置
２ａ 電源端子
２ｂ ＧＮＤ端子
３ 電源
１０ｇ グランドライン
１１ｕ・１１ｖ・１１ｗ モータ駆動用配線
２１ コイル

Claims (3)

1. 導電性部材にて構成された筐体を備えるモータと、モータの駆動制御を行う制御装置とを備えるモータ駆動システムであって、
   制御装置のグランドラインと、モータの筐体とを電気的に接続したことを特徴とするモータ駆動システム。
2. 前記制御装置のグランドラインと、モータと制御装置とを電気的に接続するモータ駆動用配線とを、同一束に束ねたことを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動システム。
3. 前記モータ駆動システムにおける電源装置を、モータに近接配置させたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のモータ駆動システム。