JP2019220876A - ブラシレスモータ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ノイズを低減できるブラシレスモータ制御装置を提供する。【解決手段】ブラシレスモータ制御装置が有する回路基板５０は、べた状に形成された回路グランド５６と接続されるグランドパターン５８Ａと、回路基板５０が搭載される金属ケースと電気的に接続される接続パターン９１と、グランドパターン５８Ａと接続パターン９１との間に介在するコンデンサ９０を含むノイズフィルタ回路２５とを有する。回路基板５０は、直流電源の負極が接続される電源端子Ｔ２を有するグランドパターン５８Ｂと、グランドパターン５８Ａに一端が電気的に接続され、グランドパターン５８Ｂに他端が電気的に接続され、ノイズフィルタ回路２５よりもインピーダンスが高いインダクタ部品６０とを有する。【選択図】図３

Description

本発明は、ブラシレスモータ制御装置に関する。

ブラシレスモータを制御対象とするブラシレスモータ制御装置としては、例えば特許文献１に開示の構成のものが知られている。ブラシレスモータ制御装置は、複数個のスイッチング素子を用いるインバータ回路（ブリッジ回路）を備え、各スイッチング素子のオンオフ動作の組み合わせにて互いに１２０°の位相差を有する三相駆動電力を生成する。ブラシレスモータ制御装置は、生成した三相駆動電力をブラシレスモータの三相コイルにそれぞれ供給する。

特開２０１６−２２６２８５号公報

ところで、インバータ回路を構成するスイッチング素子を高周波数でスイッチングさせると、そのスイッチング動作に伴ってスイッチングノイズが発生する。このため、ブラシレスモータ制御装置では、スイッチングノイズ等のノイズの低減が望まれている。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、ノイズを低減できるブラシレスモータ制御装置を提供することにある。

上記課題を解決するブラシレスモータ制御装置は、回路基板を有し、前記回路基板は、べた状に形成された回路グランドと、前記回路基板が搭載される金属ケースと電気的に接続される接続パターンと、前記回路グランドと前記接続パターンとの間に介在するコンデンサを含むノイズフィルタ回路と、直流電源の負極が接続される電源端子と、前記回路グランドに一端が電気的に接続され、前記電源端子に他端が電気的に接続され、前記ノイズフィルタ回路よりもインピーダンスが高いインダクタ部品と、を有する。

上記態様によれば、回路グランドと接続パターン（金属ケース）との間にコンデンサを含むノイズフィルタ回路を設け、回路グランドと電源端子との間にノイズフィルタ回路よりもインピーダンスが高いインダクタ部品を設けた。これにより、ノイズフィルタ回路がインダクタ部品よりもローインピーダンスとなるため、回路グランドに流れる交流電流（つまり、ノイズ）をノイズフィルタ回路に好適に流すことができる。このため、ノイズフィルタ回路によってノイズを好適に低減することができる。

上記ブラシレスモータ制御装置において、前記ノイズフィルタ回路は、前記インダクタ部品の一端及び他端の両側から引き出された導体パターンからなる一対のコイルと、前記一対のコイルに一端が接続され、前記接続パターンに他端が接続された前記コンデンサと、を有し、前記一対のコイルは、負の相互インダクタンスを有する磁気結合が発生するように形成されている。

上記態様によれば、導体パターンからなる一対のコイルの間の磁気結合により、一対のコイルの間に負の相互インダクタンスが発生する。この負の相互インダクタンスによって、コンデンサ及び接続パターンの寄生インダクタンスを打ち消すことができる。この結果、回路グランドと接続パターン（金属ケース）との間にコンデンサのみを介在させる場合に比べて、コンデンサと一対のコイルとを含むノイズフィルタ回路における高周波帯のノイズ低減効果を向上させることができるため、高周波数のノイズを好適に低減することができる。

上記ブラシレスモータ制御装置において、前記一対のコイルは、上下に対向するように形成され、巻き方向が互いに同じ方向になるように形成されている。
上記態様によれば、一対のコイルが上下に対向するように形成されるため、一対のコイルの双方を同一平面上に形成する場合に比べて、一対のコイルを形成するための平面方向の面積を小さくすることができる。

上記ブラシレスモータ制御装置において、前記負の相互インダクタンスの絶対値が、前記コンデンサの寄生インダクタンスと前記接続パターンの寄生インダクタンスとを合わせた合計値の絶対値と等しくなるように設定されている。

上記態様によれば、負の相互インダクタンスによって、コンデンサ及び接続パターンの寄生インダクタンスをゼロに近づけることができる。この結果、高周波帯のノイズ低減効果をより向上させることができるため、高周波数のノイズをより低減することができる。

本発明のブラシレスモータ制御装置によれば、ノイズを低減することができる。

一実施形態におけるブラシレスモータ制御装置を示す回路図。 一実施形態におけるブラシレスモータ制御装置を示す概略斜視図。 一実施形態における回路基板を示す概略斜視図。 一実施形態におけるノイズフィルタ回路を示す等価回路図。 一実施形態におけるノイズフィルタ回路のインピーダンスの周波数特性を示すグラフ。 変更例におけるノイズフィルタ回路を示す等価回路図。 変更例におけるノイズフィルタ回路のインピーダンスの周波数特性を示すグラフ。

以下、ブラシレスモータ制御装置の一実施形態について説明する。
図１に示すブラシレスモータ１０は、車両用空調装置の送風用モータとして用いられる。ブラシレスモータ１０は、例えば、三相ブラシレスモータである。このブラシレスモータ１０は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の三相の駆動電力の供給に基づいて回転駆動されるものである。ブラシレスモータ制御装置２０は、ブラシレスモータ１０の三相コイルへの通電タイミングを設定して各相の駆動電力を生成することでブラシレスモータ１０の回転を制御している。ブラシレスモータ制御装置２０には、直流電源Ｅ１が接続されている。具体的には、ブラシレスモータ制御装置２０の電源端子Ｔ１に直流電源Ｅ１の正極が接続され、ブラシレスモータ制御装置２０の電源端子Ｔ２に直流電源Ｅ１の負極が接続されている。なお、ブラシレスモータ１０としては、単相や二相のブラシレスモータを用いることもできる。

ブラシレスモータ制御装置２０は、インバータ回路２１と、制御回路２２と、電源安定化回路２３と、ノイズ低減回路２４とを有している。
インバータ回路２１は、例えば、直流電源Ｅ１からの直流電力から１２０°位相の異なる三相の駆動電力を生成するための三相インバータ回路である。インバータ回路２１は、ブリッジ接続された６個のスイッチング素子３１〜３６を有している。スイッチング素子３１〜３６は、例えば、Ｎチャネル型ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor）である。スイッチング素子３１〜３６には、還流電流を流すためのダイオードＤ１〜Ｄ６がそれぞれ逆接続されている。インバータ回路２１では、高電位側電源線ＶＢとグランド線ＧＮＤ１との間に、Ｕ相用のスイッチング素子３１とスイッチング素子３２とが直列に、Ｖ相用のスイッチング素子３３とスイッチング素子３４とが直列に、Ｗ相用のスイッチング素子３５とスイッチング素子３６とが直列に接続されている。高電位側のスイッチング素子３１，３３，３５と低電位側のスイッチング素子３２，３４，３６との接続点は、それぞれブラシレスモータ１０を構成する巻線の一端に接続されている。スイッチング素子３１〜３６が制御回路２２からの制御信号に基づいて所定のタイミングでスイッチング制御されることで、直流電源Ｅ１からの直流電力が各相の駆動電力に変換されてブラシレスモータ１０に供給される。なお、スイッチング素子３１〜３６のスイッチング動作に伴って生じるスイッチングノイズがグランド線ＧＮＤ１に乗る場合がある。

電源安定化回路２３は、直流電源Ｅ１からの直流電力を安定化させてインバータ回路２１に供給する。電源安定化回路２３は、コイル４１とコンデンサ４２，４３とを有するフィルタ回路である。コイル４１は、例えば、チョークコイルである。コイル４１の第１端子は直流電源Ｅ１の正極に接続され、コイル４１の第２端子はインバータ回路２１に接続されている。コンデンサ４２，４３は、例えば、電解コンデンサである。コンデンサ４２の第１端子は直流電源Ｅ１の正極及びコイル４１の第１端子に接続され、コンデンサ４２の第２端子はグランド線ＧＮＤ１に接続されている。コンデンサ４３の第１端子はコイル４１の第２端子に接続され、コンデンサ４３の第２端子はグランド線ＧＮＤ１に接続されている。

ノイズ低減回路２４は、電源端子Ｔ２及びグランド線ＧＮＤ１に接続されている。ノイズ低減回路２４は、グランド線ＧＮＤ１とは別のグランド線ＧＮＤ２に接続されている。グランド線ＧＮＤ２は、例えば、グランド線ＧＮＤ１よりも電位が低くなっている。ノイズ低減回路２４は、グランド線ＧＮＤ１に発生するノイズ（例えば、スイッチングノイズ）を低減する。

図２に示すように、ブラシレスモータ制御装置２０は、回路基板５０と、その回路基板５０が搭載される金属ケース５１とを有している。回路基板５０には、例えば、図１に示したインバータ回路２１、制御回路２２、電源安定化回路２３及びノイズ低減回路２４が形成されている。但し、図２では、電源安定化回路２３とノイズ低減回路２４とそのノイズ低減回路２４に関連する構造のみを図示している。

図３に示すように、回路基板５０は、例えば、多層配線構造を有している。本例の回路基板５０は、１層目（ここでは、最上層）の絶縁層５２と、その絶縁層５２の上面に形成された配線層５３と、２層目の絶縁層５４と、その絶縁層５４の上面に形成された配線層５５とを有している。なお、絶縁層５２，５４の材料としては、例えば、エポキシ樹脂などの絶縁性樹脂を用いることができる。配線層５３，５５の材料としては、例えば、銅（Ｃｕ）や銅合金を用いることができる。

図２に示すように、回路基板５０には、べた状の回路グランド５６が形成されている。図３に示すように、本例の回路グランド５６は、２層目の絶縁層５４の上面にべた状に形成されている。回路グランド５６は、ビア５７を介して、１層目の絶縁層５２の上面に帯状に形成されたグランドパターン５８に電気的に接続されている。これら回路グランド５６及びグランドパターン５８は、図１に示したグランド線ＧＮＤ１を構成している。グランドパターン５８の端部は、図１に示した直流電源Ｅ１の負極が接続される電源端子Ｔ２となる。この電源端子Ｔ２には、例えば、直流電源Ｅ１と接続される電源コネクタが接続される。図２に示すように、グランドパターン５８は、ノイズ低減回路２４のノイズフィルタ回路２５を介して金属ケース５１に電気的に接続されている。この金属ケース５１は、グランド線ＧＮＤ２に接地される。このため、グランドパターン５８は、ノイズフィルタ回路２５を介してグランド線ＧＮＤ２に電気的に接続されている。換言すると、ノイズフィルタ回路２５は、グランドパターン５８と、そのグランドパターン５８とは異なるグランド線ＧＮＤ２との間に介在し、それらグランドパターン５８とグランド線ＧＮＤ２とを電気的に接続するように設けられている。

回路基板５０には、図１に示した高電位側電源線ＶＢを構成する電源パターン５９が形成されている。電源パターン５９は、例えば、図３に示した１層目の絶縁層５２の上面に帯状に形成されている。電源パターン５９は、例えば、グランドパターン５８に並行して延びるように形成されている。また、電源パターン５９の中間部にはコイル４１が設けられ、電源パターン５９とグランドパターン５８との間にはコンデンサ４２，４３が設けられている。

図３に示すように、ノイズ低減回路２４は、グランドパターン５８の中間部に設けられたインダクタ部品６０と、ノイズフィルタ回路２５とを有している。ノイズフィルタ回路２５は、インダクタ部品６０の一端及び他端の両側から引き出された導体パターン７０からなる一対のコイル８１，８２を有している。一対のコイル８１，８２は、負の相互インダクタンスを有する磁気結合が発生するように形成されている。ノイズフィルタ回路２５は、両コイル８１，８２と接続されたコンデンサ９０と、コンデンサ９０と接続された接続パターン９１とを有している。接続パターン９１は、固定部材９５を介して、図２に示した金属ケース５１と電気的に接続されている。

インダクタ部品６０は、例えば、チップインダクタである。チップインダクタとしては、例えば、積層型チップインダクタや巻線型チップインダクタを用いることができる。インダクタ部品６０は、一端が回路グランド５６と電気的に接続され、他端が電源端子Ｔ２と電気的に接続されている。インダクタ部品６０は、例えば、２つの外部電極６１，６２を有している。インダクタ部品６０の外部電極６１は、グランドパターン５８のうち回路グランド５６と電気的に接続されたグランドパターン５８Ａと電気的に接続されている。インダクタ部品６０の外部電極６２は、グランドパターン５８のうち端部が電源端子Ｔ２となるグランドパターン５８Ｂと電気的に接続されている。すなわち、インダクタ部品６０は、回路グランド５６と、図１に示した直流電源Ｅ１の負極と接続される電源端子Ｔ２との間に介在するように設けられている。インダクタ部品６０のインピーダンスは、ノイズフィルタ回路２５のインピーダンスよりも高くなるように設定されている。例えば、インダクタ部品６０のインダクタンスは、コイル８１，８２のインダクタンスよりも高くなるように設定されている。

導体パターン７０は、グランドパターン５８Ａ，５８Ｂからそれぞれ引き出されるように形成され、螺旋状に巻かれるように形成されている。導体パターン７０は、１層目の絶縁層５２と２層目の絶縁層５４とに形成されている。

導体パターン７０は、グランドパターン５８Ａに始端部が接続された引き出しパターン７１と、引き出しパターン７１の終端部に接続されたビア７２と、ビア７２に接続された環状パターン７３と、環状パターン７３の終端部と接続されたビア７４とを有している。導体パターン７０は、ビア７４に接続された環状パターン７５と、環状パターン７５の終端部に接続され、グランドパターン５８Ｂに終端部が接続された延出パターン７６とを有している。これら引き出しパターン７１とビア７２と環状パターン７３とビア７４と環状パターン７５と延出パターン７６は、連続するように形成されており、互いに電気的に接続されている。引き出しパターン７１と環状パターン７３と環状パターン７５と延出パターン７６とは、例えば、帯状に形成されている。なお、図３では、図面の簡略化のために、ビア７２，７４を直線で表わしているが、実際には、ビア７２，７４は例えば円柱状や角柱状に形成されている。

引き出しパターン７１は、１層目の絶縁層５２の上面に、グランドパターン５８Ａから所定方向に引き出されるように形成されている。引き出しパターン７１は、例えば、グランドパターン５８の延在方向と交差する方向に沿って延出されており、その終端部がビア７２と接続されている。

ビア７２は、１層目の絶縁層５２を厚み方向に貫通するように形成されている。ビア７２は、環状パターン７３の始端部に接続されている。ビア７２は、引き出しパターン７１と環状パターン７３とを電気的に接続している。

環状パターン７３は、２層目の絶縁層５４の上面に形成されている。環状パターン７３は、例えば、略矩形状に形成されている。環状パターン７３は、例えば、不連続の環状構造に形成されており、始端部と終端部とが互いに離間するように形成されている。環状パターン７３は、例えば、螺旋状に形成されている。本例の環状パターン７３は、グランドパターン５８Ａ側の始端部から時計回り（つまり、右回り）に巻かれている。

ビア７４は、１層目の絶縁層５２を厚み方向に貫通するように形成されている。ビア７４は、環状パターン７３の終端部に接続されるとともに、環状パターン７５の始端部に接続されている。ビア７４は、環状パターン７３と環状パターン７５とを電気的に接続している。

環状パターン７５は、１層目の絶縁層５２の上面に形成されている。環状パターン７５は、例えば、環状パターン７３と同様の形状（ここでは、略矩形状）に形成されている。環状パターン７５は、例えば、不連続の環状構造に形成されており、始端部と終端部とが互いに離間するように形成されている。本例の環状パターン７５は、ビア７４と接続された始端部から時計回り（つまり、右回り）に巻かれている。すなわち、環状パターン７５は、環状パターン７３と巻き方向が同じ方向になるように形成されている。環状パターン７５の中間部に位置する接続点Ｎ１には、コンデンサ９０が接続されている。環状パターン７５は、環状パターン７３と上下に対向するように形成されている。例えば、環状パターン７５は、その巻き方向の略全長に亘って環状パターン７３と上下に対向するように形成されている。環状パターン７５と環状パターン７３とは、上下に近接して設けられている。環状パターン７５と環状パターン７３との離間距離は、例えば、５０〜２００μｍ程度とすることができる。環状パターン７５の幅寸法は、例えば、環状パターン７３の幅寸法と略同じ長さに設定されている。

延出パターン７６は、環状パターン７５の終端部から環状パターン７５の巻き方向と交差する方向に延出されている。延出パターン７６は、グランドパターン５８Ｂに向かって延出されるように形成されている。延出パターン７６の終端部、つまり導体パターン７０の終端部は、グランドパターン５８Ｂに接続されている。

以上説明したように、導体パターン７０は、環状パターン７３，７５によって螺旋状に約２回巻かれるように形成されている。これら環状パターン７３，７５は、上下に近接して対向するように形成され、巻き方向が互いに同じ方向になるように形成されている。これにより、環状パターン７３と環状パターン７５とに流れる電流の方向が同じ方向になる。

ここで、導体パターン７０のうちグランドパターン５８Ａに接続された導体パターン７０の始端部から環状パターン７５の接続点Ｎ１までの部分によってコイル８１が形成されている。すなわち、引き出しパターン７１とビア７２と環状パターン７３と環状パターン７５の始端部から接続点Ｎ１までの部分とによってコイル８１が形成されている。また、導体パターン７０のうち環状パターン７５の接続点Ｎ１からグランドパターン５８Ｂに接続された導体パターン７０の終点部までの部分によってコイル８２が形成されている。すなわち、環状パターン７５の接続点Ｎ１から終端部までの部分と延出パターン７６とによってコイル８２が形成されている。これらコイル８１とコイル８２とが接続点Ｎ１で接続されている。そして、コイル８１とコイル８２とは、上下に近接して対向するように形成され、巻き方向が互いに同じ方向になるように形成されている。これにより、コイル８１とコイル８２とに流れる電流の方向が同じ方向になる。このため、一対のコイル８１，８２の間の磁気結合により、一対のコイル８１，８２の間に負の相互インダクタンスが発生する。

コンデンサ９０は、例えば、チップコンデンサである。コンデンサ９０は、一端が両コイル８１，８２に接続され、他端が接続パターン９１に接続されている。コンデンサ９０は、例えば、２つの電極を有している。コンデンサ９０の一方の電極はコイル８１，８２の接続点Ｎ１と接続され、コンデンサ９０の他方の電極は接続パターン９１と接続されている。

接続パターン９１は、コンデンサ９０の電極と接続される引き出しパターン９２と、引き出しパターン９２よりも平面形状が平面方向に広がるように形成された固定部９３とを有している。引き出しパターン９２は、例えば、帯状に形成されている。引き出しパターン９２は、寄生インダクタンスが小さくなるように、極力短くなるように設定されている。固定部９３の平面形状は、例えば、円形状や多角形状に形成されている。

固定部９３の中央部には、貫通孔９４が形成されている。貫通孔９４は、回路基板５０全体（つまり、絶縁層５２及び絶縁層５４）を厚み方向に貫通するように形成されている。この貫通孔９４には、固定部材９５が挿通される。固定部材９５は、回路基板５０を図２に示した金属ケース５１に固定するとともに、接続パターン９１と金属ケース５１とを電気的に接続する。すなわち、回路グランド５６は、グランドパターン５８Ａと一対のコイル８１，８２とコンデンサ９０と接続パターン９１と固定部材９５とを介して、図２に示した金属ケース５１と電気的に接続されている。固定部材９５は、例えば、ねじである。

なお、配線層５３は、グランドパターン５８（グランドパターン５８Ａ，５８Ｂ）と、導体パターン７０の引き出しパターン７１、環状パターン７５及び延出パターン７６と、接続パターン９１とを含む。また、配線層５５は、回路グランド５６と導体パターン７０の環状パターン７３とを含む。

図４は、以上説明したノイズ低減回路２４を表わす等価回路である。図４に示す等価回路では、インダクタ部品６０の一端が回路グランド５６及びグランドパターン５８Ａによって構成されるグランド線ＧＮＤ１に接続され、インダクタ部品６０の他端がグランドパターン５８Ｂによって構成される電源端子Ｔ２に接続されている。ここで、インダクタ部品６０は、等価並列抵抗としての抵抗６０Ｒと、等価並列容量としてのキャパシタ６０Ｃとを有している。このため、インダクタ部品６０は、抵抗６０Ｒ及びキャパシタ６０Ｃがインダクタ６０Ｌに並列に接続された回路構成と等価である。

また、インダクタンスＬ１を有するコイル８１の第１端子がグランド線ＧＮＤ１に接続され、インダクタンスＬ２を有するコイル８２の第１端子が電源端子Ｔ２に接続されている。コイル８１の第２端子とコイル８２の第２端子とは接続点Ｎ１に接続されている。接続点Ｎ１には、コンデンサ９０が接続されている。ここで、コンデンサ９０は、等価直列抵抗としての抵抗９０Ｒと、等価直列インダクタンスとしてのインダクタ９０Ｌとを有している。このため、コンデンサ９０は、抵抗９０Ｒ及びインダクタ９０Ｌがキャパシタ９０Ｃに直列に接続された回路構成と等価である。そして、コンデンサ９０は、図３に示した接続パターン９１及び固定部材９５の寄生インダクタンスを有するインダクタ９１Ｌを介してグランド線ＧＮＤ２に接続されている。

図４に示す等価回路において、インダクタ部品６０のインピーダンスは、ノイズフィルタ回路２５のインピーダンスよりも高く設定されている。このため、ノイズフィルタ回路２５のインピーダンスは、インダクタ部品６０よりもローインピーダンスになる。これにより、グランド線ＧＮＤ１に流れる交流電流、つまりスイッチングノイズ等のノイズをノイズフィルタ回路２５に流すことができる。なお、グランド線ＧＮＤ１に流れる直流電流は、インダクタ部品６０を通じて電源端子Ｔ２に流れる。

また、図４に示す等価回路では、グランド線ＧＮＤ１からコイル８１に交流電流ｉ１が流れ込み、コイル８２から電源端子Ｔ２に交流電流ｉ２が流れ出す。このとき、上下に対向するコイル８１，８２が同じ方向に巻かれている。このため、コイル８１，８２間に負の相互インダクタンス−Ｍが形成される。そして、この負の相互インダクタンス−Ｍによって、インダクタ９０Ｌ，９１Ｌが有するインダクタンス成分を打ち消すことができる。これにより、コンデンサ９０、接続パターン９１及び固定部材９５の寄生インダクタンス成分を見かけ上小さくすることができる。この結果、ノイズ低減回路２４は、高周波帯のノイズ低減効果を向上させることができ、高周波数のノイズを好適に低減することができる。

ここで、比較例のノイズ低減回路として、図３に示したノイズ低減回路２４からインダクタ部品６０を省略したノイズ低減回路について説明する。すなわち、比較例のノイズ低減回路は、図３に示したノイズフィルタ回路２５のみを有している。この比較例のノイズ低減回路では、グランド線ＧＮＤ１がべた状の回路グランド５６及びグランドパターン５８によって構成されており、グランドパターン５８が電源端子Ｔ２に直接接続される。このとき、べた状に形成された回路グランド５６等が寄生インダクタンスを有する。この回路グランド５６等の寄生インダクタンスによって、ブラシレスモータ制御装置２０の主電流である直流電流が流れる経路（つまり、回路グランド５６と電源端子Ｔ２とを接続する経路）のインピーダンスが、ノイズフィルタ回路２５のインピーダンスよりも低くなる。すなわち、ノイズフィルタ回路２５に設けたコイル８１，８２のインダクタンスＬ１，Ｌ２が回路グランド５６等の寄生インダクタンスよりも大きくなるため、直流電流が流れる経路のインピーダンスがノイズフィルタ回路２５よりもローインピーダンスになる。これにより、比較例のノイズ低減回路では、グランド線ＧＮＤ１に流れる交流電流（つまり、スイッチングノイズ等のノイズ）の大部分が、ローインピーダンスとなる経路に流れてしまう。このため、グランド線ＧＮＤ１に流れる交流電流（つまり、ノイズ）がノイズフィルタ回路２５にほとんど流れない。したがって、比較例のノイズ低減回路では、高周波帯のノイズ低減効果を向上させることのできるノイズフィルタ回路２５を設けたとしても、そのノイズフィルタ回路２５によってノイズを低減することが困難である。

これに対し、本実施形態のノイズ低減回路２４では、ブラシレスモータ制御装置２０の主電流である直流電流が流れる経路にハイインピーダンスとなるインダクタ部品６０を設けた。これにより、スイッチングノイズ等のノイズ成分である交流電流をノイズフィルタ回路２５に好適に流すことができる。したがって、ノイズフィルタ回路２５におけるノイズ低減効果を正常に発揮させることができる。この結果、ノイズ低減回路２４は、高周波数のノイズを好適に低減することができる。

ノイズフィルタ回路２５では、負の相互インダクタンス−Ｍの絶対値が、インダクタ９０Ｌのインダクタンスとインダクタ９１Ｌのインダクタンスとを合わせた合計値の絶対値と等しくなるように、負の相互インダクタンス−Ｍの大きさが設定されている。すなわち、相互インダクタンス−Ｍの絶対値は、コンデンサ９０の寄生インダクタンスと接続パターン９１の寄生インダクタンスとを合わせた合計値の絶対値と等しくなるように設定されている。ここで、負の相互インダクタンス−Ｍの絶対値は、コイル８１，８２が有するインダクタンスＬ１，Ｌ２が大きいほど、結合係数が大きいほど大きくなる。このため、負の相互インダクタンス−Ｍの絶対値は、例えば、磁気結合するコイル８１，８２の面積が大きいほど大きくなる。

図５は、ノイズフィルタ回路２５のインピーダンスの周波数特性を示している。図５では、ノイズフィルタ回路２５のインピーダンスの周波数特性を実線で示し、従来のブラシレスモータ制御装置に設けられたノイズフィルタ回路のインピーダンスの周波数特性を破線で示している。

まず、従来のブラシレスモータ制御装置及びノイズフィルタ回路について説明する。従来のブラシレスモータ制御装置は、図３に示したノイズ低減回路２４からインダクタ部品６０が省略されている。さらに、従来のノイズフィルタ回路は、図３に示したノイズフィルタ回路２５から一対のコイル８１，８２を省略し、グランドパターン５８と接続パターン９１との間にコンデンサ９０のみを介在させるようにした回路である。このような従来のノイズフィルタ回路では、コンデンサ９０の等価直列インダクタンスに起因して、自己共振周波数が下がり高周波帯のノイズ低減効果が低下する（破線波形参照）。

これに対し、本実施形態のノイズ低減回路２４では、まず、ブラシレスモータ制御装置２０の主電流である直流電流が流れる経路、具体的には回路グランド５６と電源端子Ｔ２との間にハイインピーダンスとなるインダクタ部品６０を設けた。これにより、ノイズフィルタ回路２５に、スイッチングノイズ等のノイズ成分である交流電流を好適に流すことができる。そして、ノイズフィルタ回路２５では、コイル８１，８２の間の磁気結合による負の相互インダクタンス−Ｍによって、コンデンサ９０及び接続パターン９１等の寄生インダクタンスを打ち消すことができる。これにより、ノイズフィルタ回路２５では、従来のノイズフィルタ回路に比べて、自己共振周波数が上がり、高周波帯（ここでは、２．５〜２００ＭＨｚ）のノイズ低減効果を向上させることができる（実線波形参照）。すなわち、ノイズフィルタ回路２５は、グランドパターン５８Ａとコンデンサ９０との間に一対のコイル８１，８２を設けることで、高周波帯のノイズ低減効果を向上させることができる。

なお、ノイズ低減回路２４では、インダクタ部品６０のインダクタンス及び寄生容量やコイル８１，８２のインダクタンスＬ１，Ｌ２を調整することによって、ノイズ低減効果を向上させることのできる周波数帯を調整することができる。

次に、本実施形態の作用効果を記載する。
（１）回路グランド５６と接続パターン９１との間に、コンデンサ９０を含むノイズフィルタ回路２５を設けた。また、回路グランド５６と直流電源Ｅ１の負極が接続される電源端子Ｔ２との間に、ノイズフィルタ回路２５よりもインピーダンスの高いインダクタ部品６０を設けた。これにより、ノイズフィルタ回路２５がインダクタ部品６０よりもローインピーダンスになるため、回路グランド５６に流れる交流電流（つまり、ノイズ）をノイズフィルタ回路２５に流すことができる。このため、ノイズフィルタ回路２５によってノイズを低減することができる。

（２）例えば、回路グランド５６がべた状に形成される場合に、そのべた状の回路グランド５６の寄生インダクタンスに起因して、回路グランド５６がノイズフィルタ回路２５よりもローインピーダンスになりやすい。また、ノイズフィルタ回路２５がコイルを有する場合には、回路グランド５６がノイズフィルタ回路２５よりもローインピーダンスになりやすい。これに対し、本実施形態では、回路グランド５６に接続されたグランドパターン５８Ａと電源端子Ｔ２を有するグランドパターン５８Ｂとの間に、ノイズフィルタ回路２５よりもインピーダンスの高いインダクタ部品６０を設けた。これにより、べた状の回路グランド５６が形成され、ノイズフィルタ回路２５がコイル８１，８２を有する場合であっても、ノイズフィルタ回路２５をインダクタ部品６０よりもローインピーダンスとなるように確実に設定できる。このため、回路グランド５６に流れる交流電流をノイズフィルタ回路２５に好適に流すことができる。

（３）ノイズフィルタ回路２５では、インダクタ部品６０の一端に接続されたグランドパターン５８Ａ（回路グランド５６）と、インダクタ部品６０の他端に接続されたグランドパターン５８Ｂとから引き出された導体パターン７０からなるコイル８１，８２が設けられている。また、一対のコイル８１，８２は、負の相互インダクタンス−Ｍを有する磁気結合が発生するように形成されている。これらコイル８１，８２の磁気結合による負の相互インダクタンスによって、コンデンサ９０及び接続パターン９１の寄生インダクタンスを打ち消すことができる。この結果、回路グランド５６と接続パターン９１との間にコンデンサのみを介在させる場合に比べて、コンデンサ９０と一対のコイル８１，８２とを含むノイズフィルタ回路２５における高周波帯のノイズ低減効果を向上させることができるため、高周波数のノイズを好適に低減することができる。具体的には、ノイズフィルタ回路２５は、スイッチング素子３１〜３６のスイッチング動作に伴って発生する高周波スイッチングノイズを低減することができる。

（４）一対のコイル８１，８２を上下に対向するように形成した。このため、両コイル８１，８２を同一平面上に形成する場合に比べて、両コイル８１，８２を形成するための平面方向の面積を小さくすることができる。

（５）一対のコイル８１，８２の間の磁気結合による負の相互インダクタンス−Ｍの絶対値が、コンデンサ９０の寄生インダクタンスと接続パターン９１の寄生インダクタンスとを合わせた合計値の絶対値と等しくなるように設定されている。この構成によれば、負の相互インダクタンス−Ｍによって、コンデンサ９０及び接続パターン９１の寄生インダクタンスを打ち消してゼロに近づけることができる。この結果、ノイズフィルタ回路２５における高周波帯のノイズ低減効果をより向上させることができるため、高周波数のノイズをより低減することができる。

なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施することができる。上記実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

・上記実施形態における導体パターン７０及びコイル８１，８２の形状は特に限定されない。一対のコイル８１，８２は、例えば、負の相互インダクタンスを有する磁気結合が発生するように形成されていれば、その形状は特に限定されない。例えば、一対のコイルの双方を同一平面上に形成し、一対のコイルを平面方向に対向させるように形成してもよい。また、環状パターン７３，７５の平面形状をＣ字状に形成してもよい。

・上記実施形態では、ノイズフィルタ回路２５を、互いに磁気結合される一対のコイル８１，８２を含む構成に具体化したが、これに限定されない。
例えば図６に示すように、互いに磁気結合される一対のコイル８１，８２を、磁気結合されない一対のコイル８３，８４に変更してもよい。この場合のノイズフィルタ回路２５Ａは、一対のコイル８３，８４と、コンデンサ９０と、接続パターン９１とによって構成される。本例のノイズ低減回路２４では、インダクタ部品６０のインピーダンスがノイズフィルタ回路２５Ａのインピーダンスよりも高くなるように設定されている。

図７は、ノイズフィルタ回路２５Ａのインピーダンスの周波数特性を示している。図７では、ノイズフィルタ回路２５Ａのインピーダンスの周波数特性を実線で示し、図５で説明した従来のノイズフィルタ回路のインピーダンスの周波数特性を破線で示している。

図７に示すように、ノイズフィルタ回路２５Ａでは、局所的ではあるものの、高周波帯（ここでは、５０〜２００ＭＨｚ）におけるノイズ低減効果を従来のノイズフィルタ回路よりも向上させることができる。なお、ノイズ低減回路２４では、インダクタ部品６０のインダクタンス及び寄生容量や、コイル８３，８４のインダクタンスを調整することによって、ノイズ低減効果を向上させることのできる周波数帯を調整することができる。

・上記実施形態のノイズフィルタ回路２５における一対のコイル８１，８２を省略してもよい。
・上記実施形態では、回路基板５０として複数の絶縁層５２，５４と複数の配線層５３，５５とが交互に積層されてなる多層配線構造を採用したが、その多層配線構造の層数は特に限定されない。

・上記実施形態では、多層配線構造を有する回路基板５０において、コイル８１，８２を互いに異なる絶縁層５４，５２にそれぞれ形成するようにしたが、これに限定されない。例えば、１層の絶縁層の上下両面にコイル８１，８２を形成するようにしてもよい。

・上記実施形態では、固定部材９５を介して接続パターン９１を金属ケース５１と電気的に接続するようにしたが、これに限定されない。例えば、接続パターン９１を金属ケース５１に直接接触することにより、接続パターン９１と金属ケース５１とを電気的に接続するようにしてもよい。

・上記実施形態では、車両用空調装置の送風用モータとして用いられるブラシレスモータ１０に適用したが、この用途以外のブラシレスモータに適用してもよい。

１０…ブラシレスモータ、２０…ブラシレスモータ制御装置、２４…ノイズ低減回路、２５，２５Ａ…ノイズフィルタ回路、５０…回路基板、５１…金属ケース、５６…回路グランド、５８…グランドパターン、５８Ａ…グランドパターン（回路グランド）、５８Ｂ…グランドパターン、６０…インダクタ部品、７０…導体パターン、８１，８２…コイル、８３，８４…コイル、９０…コンデンサ、９１…接続パターン、Ｅ１…直流電源、Ｔ２…電源端子。

Claims (4)

1. 回路基板を有するブラシレスモータ制御装置であって、
   前記回路基板は、
   べた状に形成された回路グランドと、
   前記回路基板が搭載される金属ケースと電気的に接続される接続パターンと、
   前記回路グランドと前記接続パターンとの間に介在するコンデンサを含むノイズフィルタ回路と、
   直流電源の負極が接続される電源端子と、
   前記回路グランドに一端が電気的に接続され、前記電源端子に他端が電気的に接続され、前記ノイズフィルタ回路よりもインピーダンスが高いインダクタ部品と、
   を有するブラシレスモータ制御装置。
2. 前記ノイズフィルタ回路は、
   前記インダクタ部品の一端及び他端の両側から引き出された導体パターンからなる一対のコイルと、
   前記一対のコイルに一端が接続され、前記接続パターンに他端が接続された前記コンデンサと、を有し、
   前記一対のコイルは、負の相互インダクタンスを有する磁気結合が発生するように形成されている請求項１に記載のブラシレスモータ制御装置。
3. 前記一対のコイルは、上下に対向するように形成され、巻き方向が互いに同じ方向になるように形成されている請求項２に記載のブラシレスモータ制御装置。
4. 前記負の相互インダクタンスの絶対値が、前記コンデンサの寄生インダクタンスと前記接続パターンの寄生インダクタンスとを合わせた合計値の絶対値と等しくなるように設定されている請求項２又は３に記載のブラシレスモータ制御装置。