JP2010051044A - 小型モータ - Google Patents
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Abstract
【課題】各種のノイズや広帯域のノイズを効果的且つ確実に抑制することができるノイズ抑制回路を備えた小型モータを提供する。
【解決手段】モータ本体1にノイズ抑制回路2が取り付けられている。ノイズ抑制回路2は、基板3と線路31,32(33,34)とコモンモードチョークコイル4とコンデンサ51、52A,52B、53A,53Bとを有する。基板3は、略U字状をなし、絶縁板12の突起物との干渉を避ける。線路31,32はグランド線路35と共にコプレーナ線路を形成し、コンデンサ53A(53B)は分布定数型のコンデンサである。コンデンサ53A(53B)とコモンモードチョークコイル4とコンデンサ52A(52B)とでπ型フィルタを形成する。基板3が、絶縁板12上に装着されて、下シャーシケース11が上方から覆われ、近接するグランド層36と下シャーシケース11とが接続されている。
【選択図】図1
【解決手段】モータ本体1にノイズ抑制回路2が取り付けられている。ノイズ抑制回路2は、基板3と線路31,32(33,34)とコモンモードチョークコイル4とコンデンサ51、52A,52B、53A,53Bとを有する。基板3は、略U字状をなし、絶縁板12の突起物との干渉を避ける。線路31,32はグランド線路35と共にコプレーナ線路を形成し、コンデンサ53A(53B)は分布定数型のコンデンサである。コンデンサ53A(53B)とコモンモードチョークコイル4とコンデンサ52A(52B)とでπ型フィルタを形成する。基板3が、絶縁板12上に装着されて、下シャーシケース11が上方から覆われ、近接するグランド層36と下シャーシケース11とが接続されている。
【選択図】図1
Description
この発明は、ノイズ抑制回路を備えた小型モータに関するものである。
従来、この種の小型モータとしては、例えば特許文献1に開示のブラシレスモータがある。
このモータは、センサやドライブICを実装したプリント基板に、スパイクノイズを吸収するためのコンデンサを実装すると共に、このコンデンサを、プリント基板上の配線パターンを介してスプリング状の導電性を有する接地部材の一方端に接続し、この接地部材の他方端をブラケットに圧接させることにより、コンデンサをこのブラケットに接地するようにしたものである。
かかる構成により、モータ駆動時に発生するスパイクノイズを、コンデンサと接地部材とを介してブラケット側に除去するようにしている。
このモータは、センサやドライブICを実装したプリント基板に、スパイクノイズを吸収するためのコンデンサを実装すると共に、このコンデンサを、プリント基板上の配線パターンを介してスプリング状の導電性を有する接地部材の一方端に接続し、この接地部材の他方端をブラケットに圧接させることにより、コンデンサをこのブラケットに接地するようにしたものである。
かかる構成により、モータ駆動時に発生するスパイクノイズを、コンデンサと接地部材とを介してブラケット側に除去するようにしている。
しかし、上記した従来の小型モータでは、次のような問題がある。
上記モータでは、スパイクノイズ抑制回路の一部として、コンデンサと共に、スプリング状の導電性を有する接地部材を用いているので、ノイズ発生時に、接地部材がESL(等価直列インダクタンス)として機能し、ノイズのうち特に高周波帯域のノイズを通さなくなり、ノイズ抑制効果が低減するおそれがある。さらに、コンデンサのみでは、広帯域のスパイクノイズやコモンモードノイズ等の各種のノイズに対応するに不十分であり、ノイズ抑制効果は限定的である。
上記モータでは、スパイクノイズ抑制回路の一部として、コンデンサと共に、スプリング状の導電性を有する接地部材を用いているので、ノイズ発生時に、接地部材がESL(等価直列インダクタンス)として機能し、ノイズのうち特に高周波帯域のノイズを通さなくなり、ノイズ抑制効果が低減するおそれがある。さらに、コンデンサのみでは、広帯域のスパイクノイズやコモンモードノイズ等の各種のノイズに対応するに不十分であり、ノイズ抑制効果は限定的である。
この発明は、上述した課題を解決するためになされたもので、コモンモードノイズやノーマルモードノイズ等の各種のノイズや広帯域のノイズを効果的且つ確実に抑制することができるノイズ抑制回路を備えた小型モータを提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、請求項1の発明は、シャーシケース内に固定されたステータとこのシャーシケース内に回転自在に取り付けられたロータとを備えるモータ本体に、ノイズを抑制するためのノイズ抑制回路を設けた小型モータであって、ノイズ抑制回路を、内層の面のほぼ全面又は裏面のほぼ全面にグランド層を有した基板と、この基板の表面に設けられ且つモータ本体の電源端子とロータを回転させるための駆動コイルの端子との間を繋ぐ1対の線路と、これら1対の線路上に接続されたコモンモードチョークコイルと、1対の線路の間に接続された第1のコンデンサと、それぞれの一方端が1対の線路の各線路に接続されると共に他方端がグランド層に接続された1対の第2のコンデンサと、それぞれがコモンモードチョークコイルに関して第2のコンデンサと反対側に配され、それぞれの一方端が1対の線路の各線路に接続されると共に他方端がグランド層に接続されて、それぞれが第2のコンデンサとコモンモードチョークコイルと共にπ型フィルタを形成する1対の第3のコンデンサとで構成し、ノイズ抑制回路の基板を、シャーシケース内の部品との干渉を避けた形状に設定し、この基板のグランド層を駆動コイル側に向け且つ可能な限りシャーシケースに近づけて接続した状態で、基板を、ロータの回転軸と垂直に且つシャーシケースの内部を覆うように、シャーシケース内に取り付けた構成とする。
かかる構成により、通常のコモンモードノイズが、電源端子や駆動コイルの端子からノイズ抑制回路の基板の1対の線路に流れると、このノイズは、コモンモードチョークコイルによって低減される。また、モータ本体の駆動時等にスパイクノイズ等の高周波帯域のコモンモードノイズが発生し、基板の1対の線路に流れ込むと、第2のコンデンサとコモンモードチョークコイルと第3のコンデンサとによって各線路上に形成されたπ型フィルタによって除去される。さらに、ノーマルモードノイズが発生した場合には、1対の線路の間に接続された第1のコンデンサによって低減される。
このとき、グランド層が基板の内層の面のほぼ全面又は裏面のほぼ全面に設けられ、その広面積化が図られているので、グランド層のインピーダンスが低下し、第2のコンデンサや第3のコンデンサによるノイズ除去効果が高まる。この結果、高周波帯域だけでなく、低周波帯域でのノイズに対する抑制効果も向上する。
また、広面積のグランド層を駆動コイル側に向けた状態で、基板を、ロータの回転軸と垂直に且つシャーシケースの内部を覆うようにシャーシケース内に取り付けた構造になっているので、駆動コイル側から放出されている磁界が基板のグランド層によって遮蔽される。
また、基板のグランド層を可能な限りシャーシケースに近づけて接続したので、グランド層とシャーシケースとの間に生じるESL(等価直列インダクタンス)を最小限に抑えることができ、この結果、第2のコンデンサや第3のコンデンサのノイズ除去効果がさらに高まる。
かかる構成により、通常のコモンモードノイズが、電源端子や駆動コイルの端子からノイズ抑制回路の基板の1対の線路に流れると、このノイズは、コモンモードチョークコイルによって低減される。また、モータ本体の駆動時等にスパイクノイズ等の高周波帯域のコモンモードノイズが発生し、基板の1対の線路に流れ込むと、第2のコンデンサとコモンモードチョークコイルと第3のコンデンサとによって各線路上に形成されたπ型フィルタによって除去される。さらに、ノーマルモードノイズが発生した場合には、1対の線路の間に接続された第1のコンデンサによって低減される。
このとき、グランド層が基板の内層の面のほぼ全面又は裏面のほぼ全面に設けられ、その広面積化が図られているので、グランド層のインピーダンスが低下し、第2のコンデンサや第3のコンデンサによるノイズ除去効果が高まる。この結果、高周波帯域だけでなく、低周波帯域でのノイズに対する抑制効果も向上する。
また、広面積のグランド層を駆動コイル側に向けた状態で、基板を、ロータの回転軸と垂直に且つシャーシケースの内部を覆うようにシャーシケース内に取り付けた構造になっているので、駆動コイル側から放出されている磁界が基板のグランド層によって遮蔽される。
また、基板のグランド層を可能な限りシャーシケースに近づけて接続したので、グランド層とシャーシケースとの間に生じるESL(等価直列インダクタンス)を最小限に抑えることができ、この結果、第2のコンデンサや第3のコンデンサのノイズ除去効果がさらに高まる。
請求項2の発明は、請求項1に記載の小型モータにおいて、グランド層に接続されたグランド線路を、各線路の両側に所定距離だけ離して配設することにより、コプレーナ線路を形成し、第2のコンデンサ及び第3のコンデンサのいずれか又は双方を、コプレーナ線路上に生じる分布定数型のコンデンサで形成した構成とする。
かかる構成により、分布定数型のコンデンサを含んだπ型フィルタが各線路に形成されるので、高周波帯域でのノイズ抑制効果をさらに高めることができる。
かかる構成により、分布定数型のコンデンサを含んだπ型フィルタが各線路に形成されるので、高周波帯域でのノイズ抑制効果をさらに高めることができる。
以上詳しく説明したように、この発明の小型モータによれば、ノイズ抑制回路によって、コモンモードノイズやノーマルモードノイズ等の各種のノイズやスパイクノイズ等の高周波ノイズを抑制することができるという優れた効果がある。
また、基板のグランド層の広面積化によって、高周波帯域だけでなく、低周波帯域のノイズにも対応することができ、広帯域のノイズに対応することができる。さらに、基板のグランド層による磁界の遮蔽効果があり、部品の誤動作を防止することができる。
また、グランド層とシャーシケースとの間に生じるESLを最小限に抑える構造になっているので、第2のコンデンサや第3のコンデンサのノイズ除去効果をさらに高めることができる。
また、基板のグランド層の広面積化によって、高周波帯域だけでなく、低周波帯域のノイズにも対応することができ、広帯域のノイズに対応することができる。さらに、基板のグランド層による磁界の遮蔽効果があり、部品の誤動作を防止することができる。
また、グランド層とシャーシケースとの間に生じるESLを最小限に抑える構造になっているので、第2のコンデンサや第3のコンデンサのノイズ除去効果をさらに高めることができる。
さらに、請求項2の発明によれば、高周波帯域でのノイズ抑制効果をさらに高めることができるという効果がある。
以下、この発明の最良の形態について図面を参照して説明する。
図1は、この発明の第1実施例に係る小型モータを概略的に示す分解斜視図であり、図2は、ノイズ抑制回路をモータ本体の絶縁板上に装着した状態を概略的に示す分解斜視図である。
図1に示すように、この実施例の小型モータは、パワーウィンドウ用のブラシレスモータであり、モータ本体1に、ノイズ抑制回路2を取り付けた構造になっている。
図1に示すように、この実施例の小型モータは、パワーウィンドウ用のブラシレスモータであり、モータ本体1に、ノイズ抑制回路2を取り付けた構造になっている。
モータ本体1は、下シャーシケース11と絶縁板12と上シャーシケース13とを有しており、ステータを構成する複数の駆動コイル14が下シャーシケース11内に固定され、マグネットロータ15がこれら複数の駆動コイル14の中心に回転自在に取り付けられている。そして、駆動コイル14の引き出し線14a,14bが引き出され、絶縁板12の表面の端子14c,14dに接続されている。
絶縁板12の先端部には、駆動コイル14に電源を供給するための電源端子12a,12bが設けられ、中心部には、マグネットロータ15の回転軸15aを貫通させるための孔12cが設けられている。
このようなモータ本体1は、周知のブラシレスモータであるので、その詳細は省略する。
なお、図1及び図2では、回転軸15aや上シャーシケース13の先端部を除いて表示しているが、回転軸15aの先端には、周知のギヤ等が設けられ、上シャーシケース13の先端には、ギヤ等の収納部が設けられていることは勿論である。また、図1中の符号16は、ホール素子である。
絶縁板12は、下シャーシケース11と上シャーシケース13との間を絶縁するための板材であり、下シャーシケース11や上シャーシケース13の内部形状に合わせた形状の島部120が設けられ、孔12c用のエンボス121と端子14c用の端子台122とが、島部120の表面に突設されている。
絶縁板12の先端部には、駆動コイル14に電源を供給するための電源端子12a,12bが設けられ、中心部には、マグネットロータ15の回転軸15aを貫通させるための孔12cが設けられている。
このようなモータ本体1は、周知のブラシレスモータであるので、その詳細は省略する。
なお、図1及び図2では、回転軸15aや上シャーシケース13の先端部を除いて表示しているが、回転軸15aの先端には、周知のギヤ等が設けられ、上シャーシケース13の先端には、ギヤ等の収納部が設けられていることは勿論である。また、図1中の符号16は、ホール素子である。
絶縁板12は、下シャーシケース11と上シャーシケース13との間を絶縁するための板材であり、下シャーシケース11や上シャーシケース13の内部形状に合わせた形状の島部120が設けられ、孔12c用のエンボス121と端子14c用の端子台122とが、島部120の表面に突設されている。
ノイズ抑制回路2は、図2に示すように、絶縁板12の島部120の表面に装着されている。
以下、ノイズ抑制回路2について具体的に説明する。
図3は、ノイズ抑制回路2の平面図であり、図4は、ノイズ抑制回路2の基板の形状を説明するための平面図であり、図5は、ノイズ抑制回路2の裏面図である。
図3に示すように、ノイズ抑制回路2は、基板3と、基板3上の1対の線路31,32(33,34)と、コモンモードチョークコイル4と、第1のコンデンサとしてのコンデンサ51と、1対の第2のコンデンサとしてのコンデンサ52A,52Bと、1対の線路31,32とグランド線路35との間に形成される1対の第3のコンデンサとしてのコンデンサ53A,53Bとで構成されている。
以下、ノイズ抑制回路2について具体的に説明する。
図3は、ノイズ抑制回路2の平面図であり、図4は、ノイズ抑制回路2の基板の形状を説明するための平面図であり、図5は、ノイズ抑制回路2の裏面図である。
図3に示すように、ノイズ抑制回路2は、基板3と、基板3上の1対の線路31,32(33,34)と、コモンモードチョークコイル4と、第1のコンデンサとしてのコンデンサ51と、1対の第2のコンデンサとしてのコンデンサ52A,52Bと、1対の線路31,32とグランド線路35との間に形成される1対の第3のコンデンサとしてのコンデンサ53A,53Bとで構成されている。
基板3は、下,上シャーシケース11,13(図1及び図2参照)内の部品との干渉を避ける形状に設定されている。
すなわち、図4に示すように、半円状の凹部3aが基板3の中心に形成され、絶縁板12の島部120上に設けられたエンボス121との干渉を避けるようにしている。また、基板3の端部3b,3cが切りつめられ、端子14c用の端子台122や端子14dとの干渉を避けるようにしている。そして、破線で示すように、基板3の外形が、島部120の外形に合致するように設定され、基板3全体として、略U字状をなす。
このような形状の基板3は、両面基板であり、図5に示すように、グランド層36を裏面のほぼ全体に有している。このグランド層36は、図示しないスルーホールを通じて表面側のグランド線路35に接続されている。
すなわち、図4に示すように、半円状の凹部3aが基板3の中心に形成され、絶縁板12の島部120上に設けられたエンボス121との干渉を避けるようにしている。また、基板3の端部3b,3cが切りつめられ、端子14c用の端子台122や端子14dとの干渉を避けるようにしている。そして、破線で示すように、基板3の外形が、島部120の外形に合致するように設定され、基板3全体として、略U字状をなす。
このような形状の基板3は、両面基板であり、図5に示すように、グランド層36を裏面のほぼ全体に有している。このグランド層36は、図示しないスルーホールを通じて表面側のグランド線路35に接続されている。
線路32(33,34)は、図3に示すように、基板3の表面端部から基板内部に向かって延びているが、線路31は、基板表面の線路部31aと、図5に示す基板裏面の線路部31bとで構成されている。具体的には、端部3bから基板3の中心側に向かう線路部31bが基板裏面に形成され、基板中心から線路32と平行にコモンモードチョークコイル4側に向かう線路部31aが基板表面に形成されている。そして、これら線路部31a,31bがスルーホール3dを通じて接続されて、線路31が構成されている。
グランド線路35は、図3に示すように、線路部31aの両側に所定距離だけ離れて配設され、グランド層36は、図5に示すように、線路部31bの両側に所定距離だけ離れて配設されている。これにより、線路31が,グランド線路35及びグランド層36と共にコプレーナ線路を形成している。
また、グランド線路35は、図3に示すように、線路32(33,34)の両側に所定距離だけ離れて配設され、線路32がこのグランド線路35と共にコプレーナ線路を形成している。
グランド線路35は、図3に示すように、線路部31aの両側に所定距離だけ離れて配設され、グランド層36は、図5に示すように、線路部31bの両側に所定距離だけ離れて配設されている。これにより、線路31が,グランド線路35及びグランド層36と共にコプレーナ線路を形成している。
また、グランド線路35は、図3に示すように、線路32(33,34)の両側に所定距離だけ離れて配設され、線路32がこのグランド線路35と共にコプレーナ線路を形成している。
コモンモードチョークコイル4は、このような線路31,32(33,34)の他方端に接続されている。具体的には、図3に示すように、コモンモードチョークコイル4内のインダクタ43が外部電極41,42を通じて線路31,33間に接続され、インダクタ46が、外部電極44,45を通じて線路32,34に接続されている。
コンデンサ51は、ノーマルモードノイズを抑制するためのコンデンサであり、線路31,32間に接続されている。
コンデンサ52Aは、線路33とグランド線路35との間に接続され、コンデンサ52Bは、線路34とグランド線路35との間に接続されている。
一方、コンデンサ53Aは、コプレーナ線路である線路31とグランド線路35及びグランド層36との間に形成された分布定数型のコンデンサであり、コモンモードチョークコイル4に関して、コンデンサ52Aと反対側に位置している。これにより、コンデンサ53Aとコモンモードチョークコイル4のインダクタ43とコンデンサ52Aとで、π型フィルタを形成している。
また、コンデンサ53Bも、コプレーナ線路である線路32とグランド線路35との間に形成された分布定数型のコンデンサであり、コモンモードチョークコイル4に関して、コンデンサ52Bと反対側に位置している。これにより、コンデンサ53Bとコモンモードチョークコイル4のインダクタ46とコンデンサ52Bとで、π型フィルタを形成している。
すなわち、コンデンサ53Aとインダクタ43とコンデンサ52Aとによるπ型フィルタと、コンデンサ53Bとインダクタ46とコンデンサ52Bとによるπ型フィルタとで、コモンモードノイズを抑制する構成になっている。なお、コンデンサ53A,53Bの容量は、線路31,32の長さやグランド層36との間隔距離を変えることで、自由に調整することができる。
一方、コンデンサ53Aは、コプレーナ線路である線路31とグランド線路35及びグランド層36との間に形成された分布定数型のコンデンサであり、コモンモードチョークコイル4に関して、コンデンサ52Aと反対側に位置している。これにより、コンデンサ53Aとコモンモードチョークコイル4のインダクタ43とコンデンサ52Aとで、π型フィルタを形成している。
また、コンデンサ53Bも、コプレーナ線路である線路32とグランド線路35との間に形成された分布定数型のコンデンサであり、コモンモードチョークコイル4に関して、コンデンサ52Bと反対側に位置している。これにより、コンデンサ53Bとコモンモードチョークコイル4のインダクタ46とコンデンサ52Bとで、π型フィルタを形成している。
すなわち、コンデンサ53Aとインダクタ43とコンデンサ52Aとによるπ型フィルタと、コンデンサ53Bとインダクタ46とコンデンサ52Bとによるπ型フィルタとで、コモンモードノイズを抑制する構成になっている。なお、コンデンサ53A,53Bの容量は、線路31,32の長さやグランド層36との間隔距離を変えることで、自由に調整することができる。
図6は、ノイズ抑制回路2の装着状態を示す平面図であり、図7は、ノイズ抑制回路2の等価回路図である。
上記のような構造のノイズ抑制回路2は、図1に示すように、基板3のグランド層36を駆動コイル14側に向けた状態で、絶縁板12の島部120上に装着されている。
このとき、図6に示すように、基板3の凹部3aを、島部120のエンボス121の外側に嵌めるように、また、端部3b,3cを端子台122,端子14dに対向させるようにして、基板3を島部120に合致させる。これにより、基板3が下シャーシケース11の内部を上方から覆った状態になる。
さらに、基板3を水平な島部120の上面に装着することで、基板3が、マグネットロータ15の回転軸15aに垂直な状態で、下シャーシケース11に近接した状態になっている。かかる状態で、幅広で短い銅片37をグランド層36と下シャーシケース11とに接続している。すなわち、近接するグランド層36と下シャーシケース11とを低インダクタンスの銅片37で接続することにより、ESLを最小限に抑えている。
また、基板3の線路31は、裏面の線路部31bの端部において、端子台122上の端子14cに接続され、線路32は、一方端において、端子14dに接続されている。
一方、線路33は、一方端において、電源端子12aに接続され、線路34は、電源端子12bに接続されている。
すなわち、この実施例に適用されるノイズ抑制回路2では、線路31,32,33,34が電源端子12a,12bと駆動コイル14の端子14c,14d(図1参照)とをコモンモードチョークコイル4を通じて電気的に繋いだ状態になっており、図7に示すような回路構造をとっている。
上記のような構造のノイズ抑制回路2は、図1に示すように、基板3のグランド層36を駆動コイル14側に向けた状態で、絶縁板12の島部120上に装着されている。
このとき、図6に示すように、基板3の凹部3aを、島部120のエンボス121の外側に嵌めるように、また、端部3b,3cを端子台122,端子14dに対向させるようにして、基板3を島部120に合致させる。これにより、基板3が下シャーシケース11の内部を上方から覆った状態になる。
さらに、基板3を水平な島部120の上面に装着することで、基板3が、マグネットロータ15の回転軸15aに垂直な状態で、下シャーシケース11に近接した状態になっている。かかる状態で、幅広で短い銅片37をグランド層36と下シャーシケース11とに接続している。すなわち、近接するグランド層36と下シャーシケース11とを低インダクタンスの銅片37で接続することにより、ESLを最小限に抑えている。
また、基板3の線路31は、裏面の線路部31bの端部において、端子台122上の端子14cに接続され、線路32は、一方端において、端子14dに接続されている。
一方、線路33は、一方端において、電源端子12aに接続され、線路34は、電源端子12bに接続されている。
すなわち、この実施例に適用されるノイズ抑制回路2では、線路31,32,33,34が電源端子12a,12bと駆動コイル14の端子14c,14d(図1参照)とをコモンモードチョークコイル4を通じて電気的に繋いだ状態になっており、図7に示すような回路構造をとっている。
次に、この実施例の小型モータが示す作用及び効果について説明する。
図7に示すように、例えば、コモンモードノイズN,Nが、ノイズ抑制回路2の線路31,32に侵入した場合には、このノイズN,Nは、コモンモードチョークコイル4によって低減される。
しかし、モータ本体1の駆動時等に、スパイクノイズ等の高周波帯域のコモンモードノイズN,Nが発生し、線路31,32に流れ込んだ場合には、コモンモードチョークコイル4のみのノイズ低減機能では、不十分である。
しかしながら、この実施例では、コンデンサ53Aとインダクタ43とコンデンサ52Aとによるπ型フィルタと、コンデンサ53Bとインダクタ46とコンデンサ52Bとによるπ型フィルタとを基板3上に構成しているので、これらのコモンモードノイズN,Nを確実に低減することができる。しかも、分布定数型のコンデンサ53A,53Bを含んだπ型フィルタであるので、高周波帯域でのノイズを非常に効果的に低減することができる。
また、図5に示したように、グランド層36を基板3の裏面のほぼ全面に設けた構成としたので、グランド層36の占有面積が大きい。このため、グランド層36のインピーダンスが小さくなり、コンデンサ52A,52Bやコンデンサ53A,53Bによるノイズ除去効果が高まる。この結果、高周波帯域だけでなく、低周波帯域でのノイズに対する抑制効果も高い。
なお、ノーマルモードノイズN′が発生した場合には、コンデンサ51によって、線路31から線路32(又は線路32から線路31)に戻される。
図7に示すように、例えば、コモンモードノイズN,Nが、ノイズ抑制回路2の線路31,32に侵入した場合には、このノイズN,Nは、コモンモードチョークコイル4によって低減される。
しかし、モータ本体1の駆動時等に、スパイクノイズ等の高周波帯域のコモンモードノイズN,Nが発生し、線路31,32に流れ込んだ場合には、コモンモードチョークコイル4のみのノイズ低減機能では、不十分である。
しかしながら、この実施例では、コンデンサ53Aとインダクタ43とコンデンサ52Aとによるπ型フィルタと、コンデンサ53Bとインダクタ46とコンデンサ52Bとによるπ型フィルタとを基板3上に構成しているので、これらのコモンモードノイズN,Nを確実に低減することができる。しかも、分布定数型のコンデンサ53A,53Bを含んだπ型フィルタであるので、高周波帯域でのノイズを非常に効果的に低減することができる。
また、図5に示したように、グランド層36を基板3の裏面のほぼ全面に設けた構成としたので、グランド層36の占有面積が大きい。このため、グランド層36のインピーダンスが小さくなり、コンデンサ52A,52Bやコンデンサ53A,53Bによるノイズ除去効果が高まる。この結果、高周波帯域だけでなく、低周波帯域でのノイズに対する抑制効果も高い。
なお、ノーマルモードノイズN′が発生した場合には、コンデンサ51によって、線路31から線路32(又は線路32から線路31)に戻される。
また、図2及び図6に示したように、広面積のグランド層36を駆動コイル14に向けた状態で、基板3を、回転軸15aと垂直に且つ下シャーシケース11の内部を覆うように絶縁板12上に取り付けたので、駆動コイル14から外部に向かって放出されている磁界を基板3のグランド層36によって効果的に遮蔽することができる。
発明者は、かかる効果を確認すべく、次のような実験とシミュレーションを行った。
図8は、実験の結果を示す線図であり、図9は、シミュレーションの結果を示す線図である。
まず、ノイズ抑制回路2を用いずに、周波数30MHz〜100MHzのコモンモードノイズを測定したところ、そのノイズレベル(dBμV)が、図8の破線の曲線S1で示すような結果となった。次に、ノイズ抑制回路2を用いて、周波数30MHz〜100MHzのコモンモードノイズを測定したところ、そのノイズレベル(dBμV)が、実線の曲線S2に示すように、3dBμV〜5dBμV程度低下した。この結果から、低周波帯域のノイズが効果的に抑制されることを確認した。
また、ノイズ抑制回路2の基板3上のコプレーナ線路である線路31,32を用いずに、通常のパターン配線を形成して、周波数1MHz〜1000MHzの範囲でコモンモード透過特性をシミュレーションしたところ、その透過率S21(dB)は、図9の曲線T1で示すような結果となった。次に、ノイズ抑制回路2の基板3上に、コプレーナ線路である線路31,32を用い、分布定数型コンデンサのコンデンサ53A,53Bを形成して、周波数1MHz〜1000MHzの範囲でコモンモード透過特性をシミュレーションしたところ、その透過率S21(dB)は、破線の曲線T2で示すように、周波数100MHz〜1000MHzの範囲で5dBμV程度低下した。すなわち、分布定数型のコンデンサ53A,53Bを用いることで、高周波領域のノイズが効果的に抑制されることを確認した。
以上から、この実施例のノイズ抑制回路2を用いることで、30MHz〜1000MHzという広い周波数範囲で、コモンモードノイズを効果的に抑制することができることを確認した。
図8は、実験の結果を示す線図であり、図9は、シミュレーションの結果を示す線図である。
まず、ノイズ抑制回路2を用いずに、周波数30MHz〜100MHzのコモンモードノイズを測定したところ、そのノイズレベル(dBμV)が、図8の破線の曲線S1で示すような結果となった。次に、ノイズ抑制回路2を用いて、周波数30MHz〜100MHzのコモンモードノイズを測定したところ、そのノイズレベル(dBμV)が、実線の曲線S2に示すように、3dBμV〜5dBμV程度低下した。この結果から、低周波帯域のノイズが効果的に抑制されることを確認した。
また、ノイズ抑制回路2の基板3上のコプレーナ線路である線路31,32を用いずに、通常のパターン配線を形成して、周波数1MHz〜1000MHzの範囲でコモンモード透過特性をシミュレーションしたところ、その透過率S21(dB)は、図9の曲線T1で示すような結果となった。次に、ノイズ抑制回路2の基板3上に、コプレーナ線路である線路31,32を用い、分布定数型コンデンサのコンデンサ53A,53Bを形成して、周波数1MHz〜1000MHzの範囲でコモンモード透過特性をシミュレーションしたところ、その透過率S21(dB)は、破線の曲線T2で示すように、周波数100MHz〜1000MHzの範囲で5dBμV程度低下した。すなわち、分布定数型のコンデンサ53A,53Bを用いることで、高周波領域のノイズが効果的に抑制されることを確認した。
以上から、この実施例のノイズ抑制回路2を用いることで、30MHz〜1000MHzという広い周波数範囲で、コモンモードノイズを効果的に抑制することができることを確認した。
次に、この発明の第2実施例について説明する。
図10は、この発明の第2実施例に係る小型モータを概略的に示す分解斜視図である。
この実施例の小型モータでは、ノイズ抑制回路2の形状が、上記第1実施例の場合と異なる。
すなわち、モータ本体1の下シャーシケース11′が円筒状に形成されているため、ノイズ抑制回路2の基板3′の外形もこの下シャーシケース11′の内形状に合わせて円形にした。
また、下シャーシケース11′内の突出部品がマグネットロータ15の回転軸15aだけであるので、基板3′には、回転軸15aを挿入して、干渉を避けるための中心孔3a′が設けられているだけである。
このため、基板3′の表面の線路31,32(33,34)の長さを十分長くすることができると共に、コモンモードチョークコイル4やコンデンサ51,52A,52Bも楽に線路31,32(33,34)上に実装することができる。また、線路31,32の長さを長くすることができるので、コンデンサ53A,53Bの容量を第1実施例の場合に比べて、大きくすることができる。
さらに、駆動コイル14の引き出し線14a,14bを線路31,32に接続すると共に、線路33,34を電源端子12a,12bに接続した状態で、基板3′の中心孔3a′を回転軸15aに嵌めて、下シャーシケース11′側に下降させることができる。そして、基板裏面のグランド層36を銅片37′に載せることにより、裏面のグランド層36を下シャーシケース11′に接続した状態で、基板3′を下シャーシケース11′内に完全に収納することができる。
そして、グランド層36を円盤状の基板3′の裏面全面に設けることができるので、第1実施例の場合に比べて、グランド層36の面積を遙かに広くすることができる。このため、グランド層36のインピーダンスをさらに低下させることができると共に、下シャーシケース11′の内部をグランド層36によってほぼ完全に覆うことができるので、磁界遮蔽効果をさらに高めることができる。
なお、図10中、符号13′は、下シャーシケース11′の蓋であり、回転軸15aを貫通させるための孔13a′を中心に有している。
その他の構成、作用及び効果は、上記第1実施例と同様であるので、その記載は省略する。
図10は、この発明の第2実施例に係る小型モータを概略的に示す分解斜視図である。
この実施例の小型モータでは、ノイズ抑制回路2の形状が、上記第1実施例の場合と異なる。
すなわち、モータ本体1の下シャーシケース11′が円筒状に形成されているため、ノイズ抑制回路2の基板3′の外形もこの下シャーシケース11′の内形状に合わせて円形にした。
また、下シャーシケース11′内の突出部品がマグネットロータ15の回転軸15aだけであるので、基板3′には、回転軸15aを挿入して、干渉を避けるための中心孔3a′が設けられているだけである。
このため、基板3′の表面の線路31,32(33,34)の長さを十分長くすることができると共に、コモンモードチョークコイル4やコンデンサ51,52A,52Bも楽に線路31,32(33,34)上に実装することができる。また、線路31,32の長さを長くすることができるので、コンデンサ53A,53Bの容量を第1実施例の場合に比べて、大きくすることができる。
さらに、駆動コイル14の引き出し線14a,14bを線路31,32に接続すると共に、線路33,34を電源端子12a,12bに接続した状態で、基板3′の中心孔3a′を回転軸15aに嵌めて、下シャーシケース11′側に下降させることができる。そして、基板裏面のグランド層36を銅片37′に載せることにより、裏面のグランド層36を下シャーシケース11′に接続した状態で、基板3′を下シャーシケース11′内に完全に収納することができる。
そして、グランド層36を円盤状の基板3′の裏面全面に設けることができるので、第1実施例の場合に比べて、グランド層36の面積を遙かに広くすることができる。このため、グランド層36のインピーダンスをさらに低下させることができると共に、下シャーシケース11′の内部をグランド層36によってほぼ完全に覆うことができるので、磁界遮蔽効果をさらに高めることができる。
なお、図10中、符号13′は、下シャーシケース11′の蓋であり、回転軸15aを貫通させるための孔13a′を中心に有している。
その他の構成、作用及び効果は、上記第1実施例と同様であるので、その記載は省略する。
なお、この発明は、上記実施例に限定されるものではなく、発明の要旨の範囲内において種々の変形や変更が可能である。
例えば、上記実施例では、第3のコンデンサであるコンデンサ53A,53Bのみを分布定数型のコンデンサにしたが、線路33,34の長さを調整して、第2のコンデンサであるコンデンサ52A,52Bの方を分布定数型のコンデンサとしても良く、また、コンデンサ52A,52Bとコンデンサ53A,53Bの双方を分布定数型のコンデンサに設定しても良い。
逆に、第2のコンデンサと第3のコンデンサの双方を集中定数型のコンデンサに設定しても良い。この場合には、例えば、図11に示すように、通常のパターン線路31′,32′,33′,34′を基板3′上に形成し、コンデンサ実装部にランド38を設ける。これにより、集中定数型のコンデンサ52A,52Bとコンデンサ53A′,53B′とを線路31′,32′,33′,34′とランド38とに接続して、実装することができる。
また、上記実施例では、グランド層36を基板3の裏面のほぼ全面に設けた例を示したが、例えば、基板3が多層基板の場合には、図12に示すように、グランド層36を基板3の内層の面のほぼ全面に設けることもできる。
例えば、上記実施例では、第3のコンデンサであるコンデンサ53A,53Bのみを分布定数型のコンデンサにしたが、線路33,34の長さを調整して、第2のコンデンサであるコンデンサ52A,52Bの方を分布定数型のコンデンサとしても良く、また、コンデンサ52A,52Bとコンデンサ53A,53Bの双方を分布定数型のコンデンサに設定しても良い。
逆に、第2のコンデンサと第3のコンデンサの双方を集中定数型のコンデンサに設定しても良い。この場合には、例えば、図11に示すように、通常のパターン線路31′,32′,33′,34′を基板3′上に形成し、コンデンサ実装部にランド38を設ける。これにより、集中定数型のコンデンサ52A,52Bとコンデンサ53A′,53B′とを線路31′,32′,33′,34′とランド38とに接続して、実装することができる。
また、上記実施例では、グランド層36を基板3の裏面のほぼ全面に設けた例を示したが、例えば、基板3が多層基板の場合には、図12に示すように、グランド層36を基板3の内層の面のほぼ全面に設けることもできる。
1…モータ本体、 2…ノイズ抑制回路、 3,3′…基板、 3a…凹部、 3a′…中心孔、 3b,3c…端部、 3d…スルーホール、 4…コモンモードチョークコイル、 11,11′…下シャーシケース、 12…絶縁板、 12a,12b…電源端子、 12c…孔、 13…上シャーシケース、 13′…蓋、 13a′…孔、 14…駆動コイル、 14a,14b…引き出し線、 14c…端子、 14c,14d…端子、 15…マグネットロータ、 15a…回転軸、 31〜34…線路、 31′〜34′…パターン線路、 31a,31b…線路部、 35…グランド線路、 36…グランド層、 37,37′…銅片、 38…ランド、 41,42,44,45…外部電極、 43,46…インダクタ、 51,52A,52B,53A,53B,53A′,53B′…コンデンサ、 120…島部、 121…エンボス、 122…端子台。
Claims (2)
- シャーシケース内に固定されたステータとこのシャーシケース内に回転自在に取り付けられたロータとを備えるモータ本体に、ノイズを抑制するためのノイズ抑制回路を設けた小型モータであって、
上記ノイズ抑制回路を、内層の面のほぼ全面又は裏面のほぼ全面にグランド層を有した基板と、この基板の表面に設けられ且つ上記モータ本体の電源端子と上記ロータを回転させるための駆動コイルの端子との間を繋ぐ1対の線路と、これら1対の線路上に接続されたコモンモードチョークコイルと、上記1対の線路の間に接続された第1のコンデンサと、それぞれの一方端が上記1対の線路の各線路に接続されると共に他方端が上記グランド層に接続された1対の第2のコンデンサと、それぞれが上記コモンモードチョークコイルに関して上記第2のコンデンサと反対側に配され、それぞれの一方端が上記1対の線路の各線路に接続されると共に他方端が上記グランド層に接続されて、それぞれが上記第2のコンデンサとコモンモードチョークコイルと共にπ型フィルタを形成する1対の第3のコンデンサとで構成し、
上記ノイズ抑制回路の基板を、上記シャーシケース内の部品との干渉を避けた形状に設定し、
この基板の上記グランド層を上記駆動コイル側に向け且つ可能な限りシャーシケースに近づけて接続した状態で、上記基板を、上記ロータの回転軸と垂直に且つシャーシケースの内部を覆うように、シャーシケース内に取り付けた、
ことを特徴とする小型モータ。 - 請求項1に記載の小型モータにおいて、
上記グランド層に接続されたグランド線路を、上記各線路の両側に所定距離だけ離して配設することにより、コプレーナ線路を形成し、
上記第2のコンデンサ及び第3のコンデンサのいずれか又は双方を、上記コプレーナ線路上に生じる分布定数型のコンデンサで形成した、
ことを特徴とする小型モータ。
Priority Applications (1)
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JP2008210312A JP2010051044A (ja) | 2008-08-19 | 2008-08-19 | 小型モータ |
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Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20110043303A1 (en) * | 2009-08-18 | 2011-02-24 | Gm Global Technology Operations, Inc. | Electromagnetic interference filter for automotive electrical systems |
CN103427568A (zh) * | 2012-05-17 | 2013-12-04 | 德昌电机(深圳)有限公司 | 电机 |
JP2015089161A (ja) * | 2013-10-28 | 2015-05-07 | アスモ株式会社 | モータ |
JP2016046813A (ja) * | 2014-08-19 | 2016-04-04 | ジョンソン エレクトリック ソシエテ アノニム | マイクロ波フィルタ |
JP2016185047A (ja) * | 2015-03-26 | 2016-10-20 | 豊田合成株式会社 | モータ機構 |
CN109005638A (zh) * | 2018-09-07 | 2018-12-14 | 英迪迈智能驱动技术无锡股份有限公司 | 一种用于筒状电机的pcb布局结构 |
-
2008
- 2008-08-19 JP JP2008210312A patent/JP2010051044A/ja active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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