JP2019012017A - 回路基板およびモータ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の抵抗素子を並列に接続した電流検出部による検出精度を向上させること。【解決手段】モータ制御装置１の第２基板は、３相のモータ駆動電流を供給するインバータ回路６３と、３相のうちの２相のモータ駆動電流を検出する電流検出部７０を備える。電流検出部７０は、第１配線領域７１と第２配線領域７２を介して並列に接続された第１抵抗素子Ｒ１および第２抵抗素子Ｒ２を備えており、第１経路Ｃ１と第２経路Ｃ２の２つの経路で第１抵抗素子Ｒ１と第２抵抗素子Ｒ２に電流が流れる。第１抵抗素子Ｒ１と第２抵抗素子Ｒ２の抵抗値は同一である。また、第１経路Ｃ１と第２経路Ｃ２のインピーダンスの差が、電流検出部７０を構成する抵抗素子の公称抵抗値に対する抵抗値許容差の範囲内である。【選択図】図４

Description

本発明は、抵抗素子の両端の電位を検出して電流を検出する電流検出部を備えた回路基板、および、当該回路基板を備えたモータ制御装置に関する。

回路基板上の回路に直列に挿入された抵抗素子に電流を流し、抵抗素子の両端の電位を検出して電流値を求める電流検出部が用いられている。特許文献１には、この種の電流検出部によって電流を検出する際に、回路基板上の配線パターンに接続される抵抗素子の両端の電位を検出するにあたって、誤差要因となる半田や配線パターンのインピーダンスの影響を排除して、抵抗素子の両端そのものの電位にできるだけ近い電位を検出できるようにするための構造が開示されている。

特開２００９−８５４８号公報

複数の抵抗素子を配線パターンによって並列に接続して、複数の抵抗素子の合成抵抗に基づいて電流を検出する電流検出部を回路基板上に設ける場合、各抵抗素子に電流が流れる経路のインピーダンスに差があると、高精度な電流検出を行うことができない。例えば、配線パターン上に設けられた電位検出用の端子と各抵抗素子との配置によっては、電位検出用の端子から各抵抗素子を経由して電流が流れる経路のインピーダンスに差がある場合があり、このような場合には、高精度な電流検出を行うことができない。

以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、複数の抵抗素子を並列に接続した電流検出部による検出精度を向上させることにある。

上記課題を解決するために、本発明は、基板本体と、前記基板本体に形成された配線パターンを流れる被検出電流を検出する電流検出部と、を有する回路基板であって、前記電流検出部は、第１電位検出部が設けられた第１配線領域、および、第２電位検出部が設けられた第２配線領域を備えた電流検出用配線パターンと、前記第１配線領域と前記第２配線領域を介して並列に接続された複数の抵抗素子と、を備え、前記第１電位検出部と前記第２電位検出部との間を前記被検出電流が流れる経路として、前記複数の抵抗素子のそれぞれを経由する複数の経路を備え、前記複数の経路のインピーダンスの差は、前記複数の抵抗素子のそれぞれの公称抵抗値に対する抵抗値許容差の範囲内であることを特徴とする。

本発明によれば、第１電位検出部と第２電位検出部との間の電位差と、複数の抵抗素子の合成抵抗から被検出電流を求めることができる。また、各抵抗素子を経由して電流が流れる複数の経路のインピーダンスの差が、抵抗素子の公称抵抗値に対する抵抗値許容差の範囲内となっている。このようにすると、複数の経路のインピーダンスの違いに起因して、複数の経路を流れる電流に差が生じ、その結果生じる電流値の検出誤差を少なくすることができる。従って、精度良く電流を検出することができる。また、複数の経路のインピーダンスの違いに起因する検出誤差が、抵抗素子の部品特性に起因する検出誤差を上回らないため、抵抗素子の部品特性を無駄にすることがない。従って、高精度な抵抗素子を用
いた場合には、その部品性能を有効に使用して精度良く電流を検出することができる。

本発明において、前記複数の抵抗素子は、少なくとも第１抵抗素子と第２抵抗素子を含み、前記第１電位検出部は、前記第１配線領域上において、前記第２抵抗素子よりも前記第１抵抗素子に近い位置に設けられ、前記第２電位検出部は、前記第２配線領域上において、前記第１抵抗素子よりも前記第２抵抗素子に近い位置に設けられていることが望ましい。このような配置を採用すると、第１抵抗素子および第２抵抗素子に対して第１電位検出部側の経路部分の経路長の大小関係と、第１抵抗素子および第２抵抗素子に対して第２電位検出部側の経路部分の経路長の大小関係とが逆転する。これにより、第１電位検出部側の経路部分の経路長の差と、第２電位検出部側の経路部分の経路長の差が、両経路部分を合計したときに相殺される。従って、第１抵抗素子を経由する電流の経路と第２抵抗素子を経由する電流の経路のインピーダンスの差を小さくすることができる。よって、精度良く電流を検出することができる。

また、このような位置に第１電位検出部および第２電位検出部を配置した場合には、第１配線領域は第１抵抗素子側の領域のみを広くすればよく、第２配線領域は第２抵抗素子側の領域のみを広くすればよい。従って、不要な領域には配線パターンを形成しないようにすることができるので、電流検出用配線パターンの面積を小さくすることができる。よって、電流検出部の基板専有面積を小さくすることができ、回路基板を小型化することができる。また、回路基板上における回路配置の自由度を大きくすることができる。よって、回路基板の設計の自由度が増大する。

本発明において、上記のような配置を実現できる構成を、以下のように規定することができる。すなわち、前記複数の抵抗素子は、最も第１方向の一方側に配置される前記第１抵抗素子と、最も前記第１方向の他方側に配置される前記第２抵抗素子を含み、前記第１電位検出部と前記第２電位検出部は、前記第１抵抗素子の前記第１方向の一方側の角部のうち、前記第１方向と直交する第２方向の一方側に位置する第１角部と、前記第２抵抗素子の前記第１方向の他方側の角部のうち、前記第２方向の他方側に位置する第２角部とを結ぶ対角線の中点を基準として、前記中点より前記第１方向の一方側で、且つ、前記中点より前記第２方向の一方側の第１対角領域に前記第１電位検出部が配置され、前記中点より前記第１方向の他方側で、且つ、前記中点より前記第２方向の他方側の第２対角領域に前記第２電位検出部が配置されている構成を採用することができる。

この配置では、複数の抵抗素子の配置領域の対角線の中点を基準として、対角方向の一方側と他方側に第１電位検出部と第２電位検出部が配置されるようになっている。このような配置では、第１電位検出部側と第２電位検出部側で、第１抵抗素子を通る経路と第２抵抗素子を通る経路の経路長の大小関係が逆転する。従って、２つの経路のインピーダンスの差を小さくすることができ、精度良く電流を検出することができる。更に、このような配置では、対角方向の一方側と他方側の領域のみを広くすればよい。従って、電流検出用配線パターンの面積を小さくすることができる、よって、電流検出部の基板専有面積を小さくすることができ、回路基板を小型化することができる。

この場合に、前記第１電位検出部と前記第２電位検出部は、前記中点を基準として点対称な位置に設けられていることが望ましい。このようにすると、第１抵抗素子を通る経路と第２抵抗素子を通る経路のインピーダンスを同一もしくはほぼ同一にすることができる。従って、精度良く電流を検出することができる。

本発明において、前記第１電位検出部と前記第２電位検出部の少なくとも一方には、前記基板本体を貫通するスルーホールが形成されていることが望ましい。このようにすると、電位検出用の端子を接続するスルーホールの位置を変更することによって電流が流れる
経路の経路長を調節して、インピーダンスを調節することができる。従って、予め複数のスルーホールを形成しておけば、配線パターンを変更することなく、電流が流れる経路のインピーダンスを調節することができる。また、基板本体の一方の面と他方の面に形成した配線パターンをスルーホールによって導通させることができるため、回路基板の両面に抵抗素子を配置して、電流検出部を構成することができる。更に、基板本体を多層基板とした場合には、基板表面以外の層にも配線パターンを形成してスルーホールを介して導通させることができる。従って、配線パターンの形成面積を広くすることができる。

本発明において、前記基板本体の一方の面および他方の面に前記抵抗素子が配置されていることが望ましい。このようにすると、基板本体の片面に全ての抵抗素子を配置する場合と比較して、電流検出部の基板専有面積を小さくすることができる。

この場合に、前記一方の面と前記他方の面に前記抵抗素子が同一数ずつ配置されていることが望ましい。このようにすると、表裏で抵抗素子の数が異なる場合と比較して、各抵抗素子を経由する経路のインピーダンスの差を小さくすることができる。また、前記一方の面と前記他方の面における前記抵抗素子の配置が同一であることが望ましい。このようにすると、簡単な配置で、各抵抗素子を経由する経路のインピーダンスの差を小さくすることができる。従って、簡単に検出精度を向上させることができる。

本発明において、前記複数の抵抗素子は、公称抵抗値が同一であることが望ましい。このようにすると、公称抵抗値が異なる複数の抵抗素子を使用して電流検出部を構成する場合と比較して、より簡単に被検出電流を求めることができる。

次に、本発明のモータ制御装置は、上記の回路基板と、３相の交流電流を供給するインバータ回路と、前記回路基板上の配線パターンを介して前記インバータ回路と接続され、前記インバータ回路から供給される３相の電流をサーボモータのコイルへ供給する出力端子と、を有し、前記電流検出部は、前記インバータ回路と前記出力端子との間に直列に接続され、前記３相のうちの少なくとも２相の電流を検出することを特徴とする。

本発明によれば、インバータ回路からサーボモータへ供給される電流を検出する電流検出部を備えているため、サーボモータへ供給される電流値を監視することができる。また、電流検出部は精度良く電流を検出できる。従って、検出した電流値に基づいてフィードバック制御を行うことができ、精度良くサーボモータを制御することができる。また、サーボモータを駆動するための３相の電流の合計値は０になるため、３相のうちの２相の電流を検出すれば、残りの１相の電流値は検出した２相の電流値から求めることができる。従って、３相の電流をそれぞれ電流検出部によって検出する場合と比較して、電流検出部の数が少なくて済む。よって、部品点数および組立工数を削減でき、コスト削減および小型化に有利である。

本発明によれば、第１電位検出部と第２電位検出部との間の電位差と、複数の抵抗素子の合成抵抗から被検出電流を求めることができる。また、各抵抗素子を経由して電流が流れる複数の経路のインピーダンスの差が、抵抗素子の公称抵抗値に対する抵抗値許容差の範囲内となっているため、複数の経路のインピーダンスの違いに起因して、複数の経路を流れる電流に差が生じ、その結果生じる電流値の検出誤差が、抵抗素子の抵抗値許容差を上回ることを回避することができる。従って、抵抗素子の部品特性に起因する検出誤差を上回る検出誤差が発生するおそれが少ないので、精度良く電流を検出することができる。

本発明を適用したモータ制御装置を前面側（斜め右上方）から見た斜視図である。 第１カバー部材の側から見たモータ制御装置の分解斜視図である。 モータ制御装置およびサーボモータのブロック図である。 電流検出を模式的に示す説明図である。 電流検出誤差を示すグラフである。

以下に、図面を参照して、本発明を適用した回路基板およびモータ制御装置の実施形態を説明する。本形態のモータ制御装置は、サーボモータを制御するために用いられるサーボアンプである。

図１は本発明を適用したモータ制御装置１を前面側（斜め右上方）から見た斜視図である。図１の説における「右」は、モータ制御装置１を前面側から見た場合の「右」である。本明細書において、ＸＹＺの３方向は互いに直交する方向であり、Ｘ方向はモータ制御装置１の幅方向（左右方向）であり、Ｙ方向はモータ制御装置１の上下方向であり、Ｚ方向はモータ制御装置１の前後方向である。また、Ｘ方向の一方側（右側）を＋Ｘ、他方側（左側）を−Ｘで示し、Ｙ方向の一方側（上側）を＋Ｙ、他方側（下側）を−Ｙで示し、Ｚ方向の一方側（前側）を＋Ｚ、他方側（後側）を−Ｚで示す。

（モータ制御装置）
図１に示すように、モータ制御装置１は全体として直方体状である。モータ制御装置１は、幅方向Ｘの略中央に配置されるフレーム１０と、フレーム１０に固定されるカバー部材２０を備える。カバー部材２０は、フレーム１０に対して幅方向Ｘの一方側（＋Ｘ方向）に配置される第１カバー部材２１と、フレーム１０に対して幅方向Ｘの他方側（−Ｘ方向）に配置される第２カバー部材２２と、第１カバー部材２１の前方（＋Ｚ方向）に配置される第３カバー部材２３を備える。モータ制御装置１の前面の＋Ｘ方向側（右側）の部分にはコネクタ部２４が設けられている。また、モータ制御装置１の前面の−Ｘ方向側（左側）の部分には開閉蓋２５が設けられている。開閉蓋２５の内側には、出力用の端子部（図３参照）が設けられている。

フレーム１０は、モータ制御装置１の幅方向Ｘの中央に配置されるフレーム本体１１と、フレーム本体１１の後端（−Ｚ方向の端部）に設けられた矩形の背面板１２を備える。フレーム本体１１にはフック１３が形成され、第１カバー部材２１および第２カバー部材２２は、フック１３に対応する位置に形成された係合穴２７を備える。第１カバー部材２１および第２カバー部材２２は、フック１３と係合穴２７からなるフック機構によってフレーム１０に固定される。また、第３カバー部材２３は、第１カバー部材２１に形成された係合穴２８と係合されるフック２３１を備えており、係合穴２８とフック２３１からなるフック機構によって第１カバー部材２１に対して第３カバー部材２３が固定される。なお、フレーム１０とカバー部材２０との固定構造はフック機構以外の構造であってもよい。

図２は第１カバー部材２１の側から見たモータ制御装置１の分解斜視図である。図２に示すように、第１カバー部材２１の内側には、フレーム本体１１と一体に形成された放熱フィン３０および第１基板４０が配置されている。第１基板４０は、放熱フィン３０と第３カバー部材２３との間に配置され、フレーム本体１１から＋Ｘ方向に突出するボス部１５にねじ止めされている。また、第２カバー部材２２の内側には、第２基板（図示省略）が配置されている。第２基板は、フレーム本体１１から−Ｘ方向に突出するボス部（図示省略）にねじ止めされている。

フレーム本体１１の−Ｘ方向を向く面には、発熱電子部品が固定されている。本形態で
は、発熱電子部品として、後述する整流回路６１を構成するダイオードブリッジ４３、および、インバータ回路６３を構成するＩＧＢＴトランジスタ４２を備えている。放熱フィン３０は、フレーム本体１１から発熱電子部品が固定される側とは反対側に突出する。図２に示すように、放熱フィン３０の−Ｙ方向側には冷却用のファン３２が配置されている。ファン３２からの冷却風は＋Ｙ方向に送風され、放熱フィン３０を経由してモータ制御装置１の天面から排出される。

（制御系）
図３はモータ制御装置１およびサーボモータ２のブロック図である。モータ制御装置１は、開閉蓋２５の内側に設けられた端子部を介して、サーボモータ２にＵ相、Ｖ相、Ｗ相の３相の電流を供給する。サーボモータ２は出力軸の回転位置を検出するエンコーダ３を備えており、エンコーダ信号は、コネクタ部２４を介してモータ制御装置１へ入力される。

第１基板４０は制御基板である。第１基板４０には、制御素子であるＭＣＵ５１およびゲートドライブＩＣ５２を備える制御回路が設けられている。ＭＣＵ５１には、サーボモータ２のエンコーダ３からエンコーダ信号が入力されるとともに、サーボモータ２に供給される３相の電流のうちの２相の電流を検出する電流検出部７０からの電流検出信号が入力される。後述するように、電流検出部７０は抵抗素子の両端側の２箇所の電位を検出するように構成されている。電流検出部７０からの電流検出信号は、Ａ／Ｄ変換器８０を経由してＭＣＵ５１に入力される。また、ＭＣＵ５１には、外部からの制御命令がコネクタ部２４を介して入力される。

第２基板（図示省略）はドライバ基板である。第２基板には、商用交流電源６０に接続される整流回路６１と、整流回路６１に接続される平滑コンデンサ６２と、平滑コンデンサ６２に対して直列に接続されるインバータ回路６３と、インバータ回路６３からサーボモータ２へ供給される電流を検出する電流検出部７０が設けられている。整流回路６１は、上述したダイオードブリッジ４３により構成されており、商用交流電源６０から共有される電源電流を整流して平滑コンデンサ６２にチャージする。インバータ回路６３は、６個のＩＧＢＴトランジスタ４２と、各ＩＧＢＴトランジスタ４２に並列接続される環流ダイオード４６を備える。

第１基板４０上に設けられたＭＣＵ５１は、エンコーダ信号および電流検出信号に基づき、ゲートドライブＩＣ５２へＰＷＭ信号を供給する。ゲートドライブＩＣ５２は、ＰＷＭ信号に基づき、ゲート駆動信号をインバータ回路６３へ供給する。これにより、ＩＧＢＴトランジスタ４２のスイッチング動作が行われ、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のモータ駆動電流が生成される。なお、サーボモータ制御回路を構成するにあたって、インバータ回路６３をモジュール化したＩＰＭ（インテリジェントパワーモジュール）を用いることもできる。

（電流検出部）
モータ制御装置１の端子部には、サーボモータ２のコイルと接続される出力端子２９Ｕ、２９Ｖ、２９Ｗ（図３参照）が設けられている。また、第２基板（図示省略）は、基板本体と、基板本体の表面に形成された配線パターンを備えており、出力端子２９Ｕ、２９Ｖ、２９Ｗは、第２基板上の配線パターンを介してインバータ回路６３と接続され、インバータ回路６３からサーボモータ２のコイルに対してＵ相、Ｖ相、Ｗ相のモータ駆動電流が供給される。第２基板には、出力端子２９Ｕ、２９Ｖ、２９Ｗとインバータ回路６３との間に直列に挿入されてモータ駆動電流を検出する電流検出部７０が設けられている。すなわち、第２基板は、本発明を適用した回路基板である。電流検出部７０は、第２基板上の２箇所に設けられ、３相のモータ駆動電流のうちの２相の電流値を検出する。本形態では、Ｕ相とＶ相の電流を検出するが、検出する２相は、Ｕ相とＶ相でなくてもよい。３相
のモータ駆動電流の総和は０であるため、ＭＣＵ５１は、２相の電流値から残りの１相の電流値を算出する。

モータ制御装置１は、電流検出部７０として、Ｕ相のモータ駆動電流を検出する電流検出部７０Ｕと、Ｖ相のモータ駆動電流を検出する電流検出部７０Ｖを備える。電流検出部７０Ｕ、７０Ｖは、いずれも、第２基板上に形成された電流検出用配線パターンおよび複数の抵抗素子を備えている。複数の抵抗素子は抵抗値が同一もしくは同等程度であり、電流検出用配線パターンによって並列に接続されている。

図４は電流検出部７０を模式的に示す説明図であり、図４（ａ）〜図４（ｃ）はそれぞれ、電流検出部７０の形態の例である。電流検出部７０は、図４（ａ）〜図４（ｃ）のいずれの形態であってもよい。また、図４（ａ）〜図４（ｃ）に示す形態は、抵抗素子の数が２であるが、抵抗素子の数は３以上であってもよい。更に、電流検出部は、回路基板の一方の面と他方の面に設けられていてもよい。例えば、回路基板の一方の面と他方の面にそれぞれ電流検出用配線パターンおよび抵抗素子を設けて、回路基板を貫通するスルーホールを介して複数の抵抗素子を並列に接続した形態であってもよい。

図４（ａ）〜図４（ｃ）に示す電流検出部７０は、第１方向ＲＸに配列される２個の抵抗素子（第１抵抗素子Ｒ１および第２抵抗素子Ｒ２）と、第１方向ＲＸと直交する第２方向ＲＹに対向する第１配線領域７１および第２配線領域７２を備える。第１配線領域７１および第２配線領域７２は電流検出用配線パターンを構成している。第１配線領域７１には、第１電位検出部７３が設けられている。また、第２配線領域７２には、第２電位検出部７４が設けられている。第１抵抗素子Ｒ１および第２抵抗素子Ｒ２は、第１配線領域７１および第２配線領域７２によって並列に接続されている。

電流検出部７０は、第１電位検出部７３と第２電位検出部７４との間を電流が流れるように回路基板上の配線パターンに接続される。電流検出部７０は、第１電位検出部７３と第２電位検出部７４との間を電流が流れる経路として、第１抵抗素子Ｒ１を経由する第１経路Ｃ１、および、第２抵抗素子Ｒ２を経由する第２経路Ｃ２を備えている。電流検出部７０は、第１抵抗素子Ｒ１および第２抵抗素子Ｒ２の抵抗値に応じた所定の合成抵抗を持つため、第１電位検出部７３と第２電位検出部７４の電位差と合成抵抗とに基づいて電流値を計測することができる。電流検出部７０は、並列に接続される複数の抵抗素子の抵抗値が同一の場合には、第１抵抗素子Ｒ１と第２抵抗素子Ｒ２による電流損失（発熱）が均等になるため、素子選定が容易であり、検出精度の計算も容易である。このため、電流値の計測が最も容易である。従って、第１抵抗素子Ｒ１および第２抵抗素子Ｒ２として、抵抗値が同一のものを用いることが望ましい。

電流検出部７０は、第１抵抗素子Ｒ１を経由する第１経路Ｃ１のインピーダンスと、第２抵抗素子Ｒ２を経由する第２経路Ｃ２のインピーダンスが等しい場合に、２つの経路に均等に電流を流すことができる。均等に電流が流れると、第１抵抗素子Ｒ１および第２抵抗素子Ｒ２を並列に接続した場合の合成抵抗に基づいて、最も精度良く電流値を計測することができる。そのため、電流検出部７０は、第１経路Ｃ１のインピーダンスと、第２経路Ｃ２のインピーダンスとの差を小さくするために、第１経路Ｃ１の経路長と、第２経路Ｃ２の経路長との差が小さい構成を採用している。例えば、第１経路Ｃ１のインピーダンスと、第２経路Ｃ２のインピーダンスとの差が、第１抵抗素子Ｒ１および第２抵抗素子Ｒ２の公称抵抗値に対する抵抗値許容差の範囲内となるように構成されている。本形態の電流検出部７０は、第１経路Ｃ１のインピーダンスと、第２経路Ｃ２のインピーダンスとの差に起因する電流値の計測誤差が、第１抵抗素子Ｒ１および第２抵抗素子Ｒ２の抵抗値許容差に起因する計測誤差以下である。

図４（ａ）の例では、第１経路Ｃ１は、第１電位検出部７３から第１抵抗素子Ｒ１までの第１経路部分Ｃ１１と、第１抵抗素子Ｒ１から第２電位検出部７４までの第２経路部分Ｃ１２を備える。また、第２経路Ｃ２は、第１電位検出部７３から第２抵抗素子Ｒ２までの第１経路部分Ｃ２１と、第２抵抗素子Ｒ２から第２電位検出部７４までの第２経路部分Ｃ２２を備える。また、第１電位検出部７３は、第１配線領域７１上において、第２抵抗素子Ｒ２よりも第１抵抗素子Ｒ１に近い位置に配置されている。一方、第２電位検出部７４は、第２配線領域７２上において、第１抵抗素子Ｒ１よりも第２抵抗素子Ｒ２に近い位置に配置されている。

上記の４箇所の経路部分は、第１経路部分Ｃ１１と第１経路部分Ｃ２１との経路長の大小関係が、第２経路部分Ｃ１２と第２経路部分Ｃ２２との経路長の大小関係と逆になっている。従って、第１経路部分Ｃ１１と第１経路部分Ｃ２１とのインピーダンスの大小関係が、第２経路部分Ｃ１２と第２経路部分Ｃ２２とのインピーダンスの大小関係と逆になっている。このように、第１経路Ｃ１と第２経路Ｃ２において、第１抵抗素子Ｒ１および第２抵抗素子Ｒ２に対して第１電位検出部７３側と第２電位検出部７４側で経路長の大小関係が逆になっていれば、第１電位検出部７３側と第２電位検出部７４側の経路部分のインピーダンスを合計した際に、インピーダンスの差の少なくとも一部が相殺される。従って、第１経路Ｃ１全体のインピーダンスと、第２経路Ｃ２全体のインピーダンスとの差が小さいので、第１経路Ｃ１と第２経路Ｃ２のインピーダンスの差に起因する電流値の計測誤差が小さい。

図４（ａ）の例では、第１抵抗素子Ｒ１および第２抵抗素子Ｒ２に対して第１電位検出部７３側と第２電位検出部７４側で経路長の大小関係を逆転させるために、第１電位検出部７３と第２電位検出部７４は、以下のように配置される。すなわち、第１抵抗素子Ｒ１と第１抵抗素子Ｒ１の配置領域は全体として矩形であり、その対角位置の角部（第１角部Ｅ１と第２角部Ｅ２）の中点Ｄを基準として、対角方向に位置する第１対角領域Ｆ１と第２対角領域Ｆ２の一方に第１電位検出部７３が配置され、他方に第２電位検出部７４が配置されている。

言い換えると、第１抵抗素子Ｒ１の第１方向ＲＸの一方側ＲＸ１の縁に設けられた２箇所の角部のうちで第２方向ＲＹの一方側ＲＹ１に位置する第１角部Ｅ１と、第２抵抗素子Ｒ２の第１方向ＲＸの他方側ＲＸ２の縁に設けられた２箇所の角部のうちで第２方向ＲＹの他方側ＲＹ２に位置する第２角部Ｅ２とを結ぶ対角線の中点Ｄを基準として、この中点Ｄより第１方向ＲＸの一方側ＲＸ１で、且つ、中点Ｄより第２方向ＲＹの一方側ＲＹ１の第１対角領域Ｆ１に第１電位検出部７３が配置されている。また、中点Ｄより第１方向ＲＸの他方側ＲＸ２で、且つ、中点Ｄより第２方向ＲＹの他方側ＲＹ２の第２対角領域Ｆ２に第２電位検出部７４が配置されている。

このように、第１抵抗素子Ｒ１および第２抵抗素子Ｒ２が配置される矩形領域の対角線の中点Ｄを基準として対角方向に位置する領域に第１電位検出部７３と第２電位検出部７４を配置すれば、第１経路Ｃ１の経路長と、第２経路Ｃ２の経路長の差を小さくすることができる。従って、第１経路Ｃ１と第２経路Ｃ２のインピーダンスの差を小さくすることができる。

図４（ｂ）の例は、第１抵抗素子Ｒ１と第２抵抗素子Ｒ２が第２方向ＲＹにずれた位置に配置されている。このような配置であっても、第１抵抗素子Ｒ１と第２抵抗素子Ｒ２が配置される領域の対角位置（第１角部Ｅ１と第２角部Ｅ２）の中点Ｄを基準として、対角方向に位置する第１対角領域Ｆ１と第２対角領域Ｆ２の一方に第１電位検出部７３を配置し、他方に第２電位検出部７４を配置することができる。従って、図４（ａ）の例と同様に、第１経路Ｃ１と第２経路Ｃ２の経路長の差を小さくすることができ、第１経路Ｃ１と
第２経路Ｃ２のインピーダンスの差を小さくすることができる。

図４（ａ）、図４（ｂ）の形態では、第１配線領域７１と第２配線領域７２は、第１電位検出部７３を配置した第１対角領域Ｆ１、および、第２電位検出部７４を配置した第２対角領域Ｆ２に拡がっているが、第１電位検出部７３および第２電位検出部７４を配置していない側の対角領域（第３対角領域Ｇ１および第４対角領域Ｇ２）では、電位検出部を設けるために配線パターンを設ける必要がない。従って、第１配線領域７１と第２配線領域７２は、第３対角領域Ｇ１と第４対角領域Ｇ２には拡がっておらず、第３対角領域Ｇ１と第４対角領域Ｇ２では、抵抗素子の側に凹んだ形状となっている。従って、電流検出部７０の第２基板上における専有面積が小さい。

図４（ｃ）に示す電流検出部７０は、第１電位検出部７３および第２電位検出部７４に、基板本体を貫通する複数のスルーホール７５が形成されている。このように、予め複数のスルーホール７５を形成しておけば、配線パターンを変更することなく、電位差の検出位置を調節することができる。従って、電流検出部７０の形成後に第１経路Ｃ１と第２経路Ｃ２のインピーダンスを調節することができる。また、スルーホール７５によって回路基板の一方の面と他方の面に設けられた配線パターンを導通させることができる。従って、複数の抵抗素子を回路基板の一方の面と他方の面に配置して、これらを並列に接続した電流検出部７０を構成することができる。更に、回路基板として多層基板を用いた場合には、回路基板の表面に設けられた配線パターンや抵抗素子を、内部の層に設けられた配線パターンと導通させることができる。従って、回路基板を小型化できる。なお、スルーホール７５は、第１電位検出部７３と第２電位検出部７４の一方のみに設けられていてもよい。

図４（ａ）〜図４（ｃ）の形態では、中点Ｄを基準として点対称な位置に第１電位検出部７３と第２電位検出部７４が配置されている。このような配置では、第１経路Ｃ１と第２経路Ｃ２の経路長が同一もしくはほぼ同一である。従って、第１経路Ｃ１と第２経路Ｃ２のインピーダンスの差に起因する計測誤差を小さくすることができる。

図５は電流検出誤差を示すグラフである。図５において、実線で示すグラフＨ１は、比較例の電流検出部（図示省略）の電流検出誤差を示す。比較例の電流検出部は、図４（ｃ）の例で示した第２電位検出部７４が第２対角領域Ｆ２に設けられているものの、第１電位検出部７３は、第１対角領域Ｆ１ではなく、第１抵抗素子Ｒ１と第２抵抗素子Ｒ２からほぼ等しい距離の位置に設けられたものである。また、破線で示すグラフＨ２は、図４（ｃ）に示す電流検出部７０の電流検出誤差を示す。図５のデータから、第１電位検出部７３を対角領域に移動させたことによって、電流検出誤差が非常に小さくなることがわかる。

（本形態の主な効果）
以上のように、本形態のモータ制御装置１の第２基板は、被検出電流が流れる回路パターン（例えば、モータ駆動電流が流れる回路パターン）と、被検出電流を検出する電流検出部７０を備えており、電流検出部７０は、第１配線領域７１と第２配線領域７２を介して並列に接続された複数の抵抗素子（例えば、第１抵抗素子Ｒ１および第２抵抗素子Ｒ２）を備えている。従って、第１配線領域７１に設けられた第１電位検出部７３と、第２配線領域７２に設けられた第２電位検出部７４との間の電位差と、複数の抵抗素子の合成抵抗から被検出電流を求めることができる。また、電流検出部７０を構成する複数の抵抗素子の抵抗値（公称抵抗値）が同一であれば、抵抗値が異なる複数の抵抗素子を使用して電流検出部７０を構成する場合と比較して、より簡単に被検出電流を求めることができる。

また、本形態の電流検出部７０は、複数の抵抗素子を経由して電流が流れる複数の経路
（例えば、第１経路Ｃ１と第２経路Ｃ２）を備えており、これら複数の経路のインピーダンスの差が、電流検出部７０を構成する抵抗素子の公称抵抗値に対する抵抗値許容差の範囲内となっている。従って、複数の経路のインピーダンスの違いに起因して、複数の経路を流れる電流に差が生じることによる電流値の検出誤差を少なくすることができる。また、複数の経路のインピーダンスの違いに起因する検出誤差が、抵抗素子の部品特性に起因する検出誤差を上回らないため、抵抗素子の部品特性を無駄にすることがない。従って、高精度な抵抗素子を用いた場合には、その部品性能を有効に使用して精度良く電流を検出することができる。

具体的には、本形態では、第１電位検出部７３は、第１配線領域７１上において、第２抵抗素子Ｒ２よりも第１抵抗素子Ｒ１に近い位置に設けられ、第２電位検出部７４は、第２配線領域７２上において、第１抵抗素子Ｒ１よりも第２抵抗素子Ｒ２に近い位置に設けられている。これにより、第１経路Ｃ１と第２経路Ｃ２は、第１電位検出部７３側の経路部分の経路長の差と、第２電位検出部７４側の経路部分の経路長の差が、両経路部分を合計したときに少なくとも一部が相殺される。従って、第１経路Ｃ１と第２経路Ｃ２のインピーダンスの差を小さくすることができる。

また、この配置は、以下のように規定することもできる。すなわち、電流検出部７０は、最も第１方向ＲＸの一方側ＲＸ１に配置される第１抵抗素子Ｒ１と、最も第１方向ＲＸの他方側ＲＸ２に配置される第２抵抗素子Ｒ２を含み、第１電位検出部７３と第２電位検出部７４は、第１抵抗素子Ｒ１の第１方向ＲＸの一方側ＲＸ１の角部のうち、第１方向ＲＸと直交する第２方向ＲＹの一方側ＲＹ１に位置する第１角部Ｅ１と、第２抵抗素子Ｒ２の第１方向ＲＸの他方側ＲＸ２の角部のうち、第２方向ＲＹの他方側ＲＹ２に位置する第２角部Ｅ２とを結ぶ対角線の中点Ｄを基準として、この中点Ｄより第１方向ＲＸの一方側ＲＸ１で、且つ、中点Ｄより第２方向ＲＹの一方側ＲＹ１の第１対角領域Ｆ１に第１電位検出部７３が配置され、中点Ｄより第１方向ＲＸの他方側ＲＸ２で、且つ、中点Ｄより第２方向ＲＹの他方側ＲＹ２の第２対角領域Ｆ２に第２電位検出部７４が配置されている。このように、複数の抵抗素子の配置領域の対角線の中点Ｄを基準として、対角方向の一方側と他方側に第１電位検出部７３と第２電位検出部７４を配置することにより、第１経路Ｃ１と第２経路Ｃ２の経路長の差を小さくすることができ、第１経路Ｃ１と第２経路Ｃ２のインピーダンスの差を小さくすることができる。

特に、第１電位検出部７３と第２電位検出部７４が、中点Ｄを基準として点対称な位置に設けられていれば、第１抵抗素子Ｒ１を通る第１経路Ｃ１と第２抵抗素子Ｒ２を通る第２経路Ｃ２のインピーダンスを同一にすることができる。この場合には、第１経路Ｃ１と第２経路Ｃ２の経路長の差に起因する検出誤差が発生しない。

また、本形態のように、第１抵抗素子Ｒ１寄りに第１電位検出部７３を配置し、第２抵抗素子寄りに第２電位検出部７４を配置する場合、第１配線領域７１は第１抵抗素子Ｒ１側の領域のみを広くすればよく、第２配線領域７２は第２抵抗素子Ｒ２側の領域のみを広くすればよい。従って、配線パターンが不要な領域に配線パターンを形成しないようにすることにより、電流検出用配線パターンの面積を小さくすることができる。よって、電流検出部７０の基板専有面積を小さくすることができ、回路基板を小型化することができる。あるいは、回路基板上における回路配置の自由度を大きくすることができ、回路基板の設計の自由度を増大させることができる。

また、電流検出部７０は、第１電位検出部７３と第２電位検出部７４に、基板本体を貫通するスルーホール７５が形成されている形態を採用することができる。電位を検出する位置に予め複数のスルーホール７５を形成しておけば、配線パターンを変更することなく、電流が流れる経路のインピーダンスを調節することができる。更に、基板本体を多層基
板とした場合には、基板表面以外の層にも配線パターンを形成してスルーホール７５を介して導通させることができるので、配線パターンの形成面積を広くすることができる。

また、基板本体にスルーホール７５を形成する場合には、基板本体の両面に抵抗素子を配置してスルーホール７５を介して並列に接続して電流検出部７０を構成することができ、この場合には、基板本体の片面に全ての抵抗素子を配置する場合と比較して、電流検出部の基板専有面積を小さくすることができる。また、基板本体の両面に抵抗素子を同一数ずつ配置した場合には、簡単な配置で、各抵抗素子を経由する経路のインピーダンスの差を小さくすることができる。従って、簡単に検出精度を向上させることができる。

本形態のモータ制御装置１の第２基板には、３相のモータ駆動電流を供給するインバータ回路６３が搭載されており、電流検出部７０として、インバータ回路６３と、３相のうちの２相のモータ駆動電流を出力する出力端子２９Ｕ、２９Ｖとの間に直列に接続される電流検出部７０Ｕ、７０Ｖが設けられている。従って、サーボモータ２へ供給される電流値を精度良く検出できるため、精度良くサーボモータを制御することができる。また、３相のうちの２相の電流のみを検出して残りの１相の電流値は検出した２相の電流値から求めるため、３相の電流をそれぞれ電流検出部７０によって検出する場合と比較して、電流検出部７０の数が少なくて済む。よって、部品点数および組立工数を削減でき、コスト削減および小型化に有利である。

（他の実施形態）
上記形態は、モータ駆動電流を検出する電流検出部７０を備えた回路基板に本発明を適用したものであるが、電流検出部７０は、モータ駆動電流以外の電流を検出するために用いることもできる。

１…モータ制御装置、２…サーボモータ、３…エンコーダ、１０…フレーム、１１…フレーム本体、１２…背面板、１３…フック、１５…ボス部、２０…カバー部材、２１…第１カバー部材、２２…第２カバー部材、２３…第３カバー部材、２４…コネクタ部、２５…開閉蓋、２７…係合穴、２８…係合穴、２９Ｕ、２９Ｖ、２９Ｗ…出力端子、３０…放熱フィン、３２…ファン、４０…第１基板、４２…ＩＧＢＴトランジスタ、４３…ダイオードブリッジ、４４…インシュレータ、４６…環流ダイオード、５１…ＭＣＵ、５２…ゲートドライブＩＣ、６０…商用交流電源、６１…整流回路、６２…平滑コンデンサ、６３…インバータ回路、７０…電流検出部、７１…第１配線領域、７２…第２配線領域、７３…第１電位検出部、７４…第２電位検出部、７５…スルーホール、８０…Ａ／Ｄ変換器、２３１…フック、Ｃ１…第１経路、Ｃ１１…第１経路部分、Ｃ１２…第２経路部分、Ｃ２…第２経路、Ｃ２１…第１経路部分、Ｃ２２…第２経路部分、Ｄ…中点、Ｅ１…第１角部、Ｅ２…第２角部、Ｆ１…第１対角領域、Ｆ２…第２対角領域、Ｇ１…第３対角領域、Ｇ２…第４対角領域、Ｒ１…第１抵抗素子、Ｒ２…第２抵抗素子、ＲＸ…第１方向、ＲＸ１…第１方向の一方側、ＲＸ２…第１方向の他方側、ＲＹ…第２方向、ＲＹ１…第２方向の一方側、ＲＹ２…第２方向の他方側、Ｘ…幅方向、Ｙ…上下方向、Ｚ…前後方向

Claims (10)

1. 基板本体と、前記基板本体に形成された配線パターンを流れる被検出電流を検出する電流検出部と、を有する回路基板であって、
   前記電流検出部は、
   第１電位検出部が設けられた第１配線領域、および、第２電位検出部が設けられた第２配線領域を備えた電流検出用配線パターンと、
   前記第１配線領域と前記第２配線領域を介して並列に接続された複数の抵抗素子と、を備え、
   前記第１電位検出部と前記第２電位検出部との間を前記被検出電流が流れる経路として、前記複数の抵抗素子のそれぞれを経由する複数の経路を備え、
   前記複数の経路のインピーダンスの差は、前記複数の抵抗素子のそれぞれの公称抵抗値に対する抵抗値許容差の範囲内であることを特徴とする回路基板。
2. 前記複数の抵抗素子は、少なくとも第１抵抗素子と第２抵抗素子を含み、
   前記第１電位検出部は、前記第１配線領域上において、前記第２抵抗素子よりも前記第１抵抗素子に近い位置に設けられ、
   前記第２電位検出部は、前記第２配線領域上において、前記第１抵抗素子よりも前記第２抵抗素子に近い位置に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の回路基板。
3. 前記複数の抵抗素子は、最も第１方向の一方側に配置される前記第１抵抗素子と、最も前記第１方向の他方側に配置される前記第２抵抗素子を含み、
   前記第１電位検出部と前記第２電位検出部は、
   前記第１抵抗素子の前記第１方向の一方側の角部のうち、前記第１方向と直交する第２方向の一方側に位置する第１角部と、前記第２抵抗素子の前記第１方向の他方側の角部のうち、前記第２方向の他方側に位置する第２角部とを結ぶ対角線の中点を基準として、前記中点より前記第１方向の一方側で、且つ、前記中点より前記第２方向の一方側の第１対角領域に前記第１電位検出部が配置され、前記中点より前記第１方向の他方側で、且つ、前記中点より前記第２方向の他方側の第２対角領域に前記第２電位検出部が配置されていることを特徴とする請求項２に記載の回路基板。
4. 前記第１電位検出部と前記第２電位検出部は、前記中点を基準として点対称な位置に設けられていることを特徴とする請求項３に記載の回路基板。
5. 前記第１電位検出部と前記第２電位検出部の少なくとも一方には、前記基板本体を貫通するスルーホールが形成されていることを特徴とする請求項１から４の何れか一項に記載の回路基板。
6. 前記基板本体の一方の面および他方の面に前記抵抗素子が配置されていることを特徴とする請求項１から５の何れか一項に記載の回路基板。
7. 前記一方の面と前記他方の面に前記抵抗素子が同一数ずつ配置されていることを特徴とする請求項６に記載の回路基板。
8. 前記一方の面と前記他方の面における前記抵抗素子の配置が同一であることを特徴とする請求項７に記載の回路基板。
9. 前記複数の抵抗素子は、公称抵抗値が同一であることを特徴とする請求項１から８の何れか一項に記載の回路基板。
10. 請求項１から９の何れか一項に記載の回路基板と、
    ３相の交流電流を供給するインバータ回路と、
    前記回路基板上の配線パターンを介して前記インバータ回路と接続され、前記インバータ回路から供給される３相の電流をサーボモータのコイルへ供給する出力端子と、を有し、
    前記電流検出部は、前記インバータ回路と前記出力端子との間に直列に接続され、前記３相のうちの少なくとも２相の電流を検出することを特徴とするモータ制御装置。
    

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