JP3469716B2 - モータのドライブ装置 - Google Patents

モータのドライブ装置

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JP3469716B2 JP17730296A JP17730296A JP3469716B2 JP 3469716 B2 JP3469716 B2 JP 3469716B2 JP 17730296 A JP17730296 A JP 17730296A JP 17730296 A JP17730296 A JP 17730296A JP 3469716 B2 JP3469716 B2 JP 3469716B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はモータのドライブ装
置に係り、特にインバータ・モータ等のように大きな駆
動電流の流れるモータの駆動に好適するドライブ装置の
改良に関する。
【0002】
【従来の技術】例えば3相のインバータ・モータのドラ
イブ回路としては、図3に示すように、スイッチング素
子としてのパワーMOS・FETトランジスタ(以下単
にトランジスタと略称する。)Q1、Q2、Q3、Q
4、Q5、Q6を2個ずつ直列接続した直列回路を3個
並列接続し、トランジスタQ1のソースSとトランジス
タQ2のドレインDの接続点を、Y結線したドライブコ
イルUに接続し、トランジスタQ3のソースSとトラン
ジスタQ4のドレインDの接続点をドライブコイルVに
接続し、トランジスタQ5のソースSとトランジスタQ
6のドレインDの接続点をドライブコイルWに接続し、
トランジスタQ1、Q3、Q5のドレインDをプラス側
電源端子P1に共通接続するとともに、トランジスタQ
2、Q4、Q6のソースSをアース側電源端子P2に共
通接続した構成を有していた。
【0003】そして、トランジスタQ1、Q4のゲート
Gに制御信号を加えてこれらをオン動作させ、トランジ
スタQ1からドライブコイルU、V、トランジスタQ4
へ駆動電流を流してドライブコイルU、Vをドライブ
し、次のタイミングでトランジスタQ3、Q6のゲート
Gに制御信号を加えて同様にドライブコイルV、Wをド
ライブし、更に次のタイミングでトランジスタQ5、Q
2のゲートGに制御信号を加えて同様にドライブコイル
W、Uをドライブし、順次これを繰返して図示しないモ
ータのロータを回転駆動させている。
【0004】従来、この種のドライブ装置を回路基板に
形成したドライブ装置としては、図4に示すように、ト
ランジスタQ1とQ2、トランジスタQ3とQ4、トラ
ンジスタQ5とQ6の直列回路が並列配置されるよう各
ソースS、ドレインDおよびゲートGのリード挿通孔D
1〜D6、S1〜S6、G1〜G6を回路基板1に形成
し、プラス側電源端子P1からトランジスタQ5、Q
3、Q1のドレイン挿通孔D5、D3、D1に延びる第
1の共通回路パターン3を回路基板1の裏面に形成し、
アース側電源端子P2からトランジスタQ6、Q4、Q
2のソース挿通孔S6、S4、S2に延びる第2の共通
回路パターン5を同様に回路基板1の裏面に形成してい
た。
【0005】なお、図4では、トランジスタQ1〜Q6
の図示を省略し、挿通孔D1〜D6、S1〜S6、G1
〜G6における数字をトランジスタQ1〜Q6の各数字
に対応させて示した(挿通孔D1〜D6、S1〜S6、
G1〜G6については以下同じ。)。他方、回路基板1
の表面(部品搭載面)には、ドライブコイルUとの接続
端子P3からトランジスタQ1、Q2のソースおよびド
レイン挿通孔S1、D2に延びる駆動回路パターン7
と、ドライブコイルVとの接続端子P4からトランジス
タQ3、Q4のソースおよびドレイン挿通孔S3、D4
に延びる駆動回路パターン9と、ドライブコイルWとの
接続端子P5からトランジスタQ5、Q6のソースおよ
びドレイン挿通孔S5、D6に延びる駆動回路パターン
11が形成されていた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たモータのドライブ装置では、第1の共通回路パターン
3がプラス側電源端子P1からトランジスタQ5、Q
3、Q1の各ドレイン挿通孔D5、D3、D1まで同じ
幅で距離が順次長くなるように延びているから、プラス
側電源端子P1からトランジスタQ5、Q3、Q1まで
の抵抗値が順次大きくなっている。同様に、アース側電
源端子P2からトランジスタQ6、Q4、Q2のソース
挿通孔S6、S4、S2までの第2の共通回路パターン
5についても、トランジスタQ6、Q4、Q2までの抵
抗値が順次大きくなっている。
【0007】そのため、各トランジスタQ1、Q3、Q
5やQ2、Q4、Q6を切換えたとき、これらに流れる
駆動電流に差が生じるうえ、プラス側電源端子P1から
各トランジスタQ5、Q3、Q1までの距離や各トラン
ジスタQ6、Q4、Q2からアース側電源端子P2まで
の距離による残留インダクタンスにも差が生じ、トラン
ジスタQ1〜Q6の切換え時にスパイク電流が発生し、
ノイズの原因になったりモータの回転むら等が生じるお
それがある。もっとも、プラス側およびアース側電源端
子P1、P2から各トランジスタQ1〜Q6までの距離
に応じて、これら第1および第2の共通回路パターン
3、5をその途中から幅を少しずつ広げたり厚くすれ
ば、ある程度スパイク電流の発生を抑えることが可能で
あると考えられる。
【0008】しかし、装置の小型化の定着している昨今
の電子機器において、回路パターンを途中で幅を少しず
つ広げたり厚することは困難であるし、回路基板1の製
造も極めて煩雑となるから、現在の回路基板スペースを
活用し又はこれより小型化した構成による対策が望まれ
ていた。本発明はこのような状況の下になされたもの
で、限られた回路基板において、各スイッチング素子と
電源間の回路パターンの抵抗値を揃えてスパイク電流の
発生を抑え、高信頼性を維持できるモータのドライブ装
置の提供を目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るために本発明は、モータを回転駆動する複数相のドラ
イブコイルへの駆動電流を切換え通電する並列接続され
た複数のスイッチング素子と、これらスイッチング素子
が配置されかつこれらスイッチング素子から電源の一方
の極性側への第1の共通回路パターンとその電源の他方
の極性側への第2の共通回路パターンを有する回路基板
とを具備している。
【0010】特に、その回路基板は、それら第1および
第2の共通回路パターンの形成面に対する対向面に第1
の補助回路パターンおよび第2の補助回路パターンを有
し、これら第1および第2の補助回路パターンが上記第
1および第2の共通回路パターンに並列接続され、上記
電源の一方の極性側から個々のスイッチング素子へのそ
れら回路パターンの各抵抗値を揃えるとともに、個々の
スイッチング素子から上記電源の他方の極性側へのそれ
ら回路パターンの各抵抗値を揃えるように構成されてい
る。
【0011】また、本発明は、上記第1および第2の共
通回路パターンが、共通パターンと各分岐パターンを介
して上記個々のスイッチング素子に接続されてなり、そ
れら第1および第2の共通回路パターンにおけるスイッ
チング素子までの抵抗値に応じて、それら第1および第
2の補助回路パターンが上記共通パターンから分岐パタ
ーンまで並列的に延びて並列接続される構成も可能であ
る。
【0012】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面を
参照して説明する。上述した説明と共通する部分には同
一の符号を付す。図1において、回路基板1には、トラ
ンジスタQ1とQ2、トランジスタQ3とQ4、トラン
ジスタQ5とQ6が2個ずつ直列的に配列されるととも
に、それらが3列並列配置されるよう、それらソース
S、ドレインDおよびゲートGの挿通孔D1〜D6、S
1〜S6、G1〜G6が貫通形成されている。
【0013】回路基板1の表面には、図示しない電源の
一方の極性側、例えばプラス側電源端子P1からトラン
ジスタQ1、Q3、Q5のドレイン挿通孔D1、D3、
D5まで延びる第1の共通回路パターン3と、他方の極
性側、例えばアース側電源端子P2からトランジスタQ
2、Q4、Q6のソース挿通孔S2、S4、S6まで延
びる第2の共通回路パターン5と、後述する駆動回路パ
ターン7、9、11とが形成されている。第1の共通回
路パターン3は、一端側がプラス側電源端子P1から延
びる1本の共通パターン3aと、この共通パターン3a
の他端側から挿通孔D1、D3、D5まで延びるヨ字形
の分岐パターン3b、3c、3dとから、同じ幅と厚み
で形成されている。
【0014】第2の共通回路パターン5も、一端側がア
ース側電源端子P2から延びる1本の共通パターン5a
と、この共通パターン5aの他端側から挿通孔S2、S
4、S6まで延びるヨ字形の分岐パターン5b、5c、
5dから、同じ幅と厚みで形成されている。すなわち、
第1の共通回路パターン3は共通パターン3aを中心に
してほぼ線対称に、第2の共通回路パターン5は共通パ
ターン5aを中心にしてほぼ線対称に形成されている。
【0015】駆動回路パターン7は、Y結線されたドラ
イブコイルUとの接続端子P3からトランジスタQ1の
挿通孔S1とトランジスタQ2の挿通孔D2に延びてお
り、駆動回路パターン9は、ドライブコイルVとの接続
端子P4からトランジスタQ3、Q4の挿通孔S3、挿
通孔D4に延びており、駆動回路パターン11は、ドラ
イブコイルWとの接続端子P5からトランジスタQ5、
Q6の挿通孔S5、挿通孔D6に延びており、それら駆
動回路パターン7、9、11はほぼ同形状になってい
る。Y結線されたドライブコイルU、V、Wは、図1で
は便宜上、回路基板1に重なるように図示したが、実際
には接続端子P3〜P5を介して回路基板1とは別個に
配置される。
【0016】回路基板1の裏面側には、図1中の破線で
示すように(以下同じ。)、第1および第2の共通回路
パターン3、5と重なるよう、第1および第2の補助回
路パターン13、15が形成され、第1の共通回路パタ
ーン3に第1の補助回路パターン13が電気的に並列接
続され、第2の共通回路パターン5に第2の補助回路パ
ターン15が電気的に並列接続されている。なお、回路
基板1は、絶縁基板上に従来公知の手法によって上述し
た各回路パターンを形成することは言うまでもない。
【0017】図1では見やすくするため便宜上、第1お
よび第2の共通回路パターン3、5に対してずれるよう
に第1および第2の補助回路パターン13、15を図示
したが、それらはほぼ同じ幅と厚みでほぼ重なるように
形成されている。第1の補助回路パターン13は、第1
の共通回路パターン3の共通パターン3aと重なる共通
補助パターン13aと、これから第1の共通回路パター
ン3の分岐パターン3b、3dに沿ってコ字状に挿通孔
D1、D5近傍まで延びる分岐補助パターン13b、1
3cとから形成されている。
【0018】共通パターン3aと共通補助パターン13
aとがプラス側電源端子P1にて例えばスルーホールに
よって電気的に接続されるとともに、分岐パターン3b
と分岐補助パターン13bとが、分岐パターン3dと分
岐補助パターン13cとが、各々挿通孔D1、D5にて
例えばスルーホールによって電気的に接続されている。
他方、プラス側電源端子P1側から挿通孔D3までの距
離の短い第1の共通回路パターン3の分岐パターン3c
に重なる共通補助パターンは形成されていない。
【0019】そして、第1の共通回路パターン3と第1
の補助回路パターン13の並列接続によるプラス側電源
端子P1からトランジスタQ1、Q5の挿通孔D1、D
5までの各合成抵抗値と、距離の短いプラス側電源端子
P1からトランジスタQ3の挿通孔D3までの抵抗値が
揃えられている。第2の補助回路パターン15は、第2
の共通回路パターン5の共通パターン5aと重なる共通
補助パターン15aと、これから第2の共通回路パター
ン5の分岐パターン5b、5dに沿ってコ字状に挿通孔
S2、S6まで延びる分岐補助パターン15b、15c
とから形成されている。
【0020】共通パターン5aと共通補助パターン15
aとがアース側電源端子P2で例えばスルーホールによ
って電気的に接続されるとともに、分岐パターン5bと
分岐補助パターン15bとが、分岐パターン5dと分岐
補助パターン15cとが、挿通孔S2、S6に形成され
た例えばスルーホールによって電気的に接続されてい
る。他方、アース側電源端子P2から挿通孔S4までの
短い第2の共通回路パターン5の分岐パターン5cに重
なる共通補助パターンは形成されていない。
【0021】そして、第2の共通回路パターン5と第2
の補助回路パターン15の並列接続によるアース側電源
端子P2からトランジスタQ2、Q6の挿通孔S2、S
6までの各合成抵抗値と、アース側電源端子P2からト
ランジスタQ4の挿通孔S4までの抵抗値とが揃えられ
ている。なお、トランジスタQ1〜Q6のゲートGに加
える制御信号を切換えることにより、ドライブコイルU
〜Wに流れる駆動電流を切換えてモータのロータを回転
駆動させる点は、従来例と同様である。
【0022】このように、本発明に係るモータのドライ
ブ装置では、プラス側電源端子P1からトランジスタQ
1、Q3、Q5の挿通孔D1、D3、D5までの第1の
共通回路パターン3のうち距離の長いトランジスタQ
1、Q5までの回路パターンについて、プラス側電源端
子P1から挿通孔D1、D5までの間に第1の補助回路
パターン13を並列接続し、プラス側電源端子P1から
トランジスタQ1、Q3又はQ5までの回路パターンの
抵抗値をほぼ同じに揃えた。
【0023】他方、トランジスタQ2、Q4、Q6の挿
通孔S2、S4、S6からアース側電源端子P2までに
ついて、第2の共通回路パターン5のうち距離の長いト
ランジスタQ2、Q6までの回路パターンについて、ア
ース側電源端子P2から挿通孔S2、S6までの間に第
2の補助回路パターン15を並列接続し、トランジスタ
Q2、Q4又はQ6からアース側電源端子P2までの回
路パターンの抵抗値をほぼ同じに揃えた。そのため、プ
ラス側電源端子P1側からトランジスタQ1、Q3又は
Q5へ流れる各相間の駆動電流が均一になるし、トラン
ジスタQ2、Q4又はQ6からアース側電源端子P2へ
流れる各相間の駆動電流も均一になるうえ、残留インダ
クタンスも均一化される。
【0024】そのため、各トランジスタQ1〜Q6の切
換え駆動時にスパイク電流の発生を抑えて、ノイズを発
生させ難くなる。しかも、駆動回路パターン7、9、1
1も各々ほぼ同一形状で形成されているから、駆動回路
パターン7、9、11部分においてもスパイク電流が発
生し難い。また、駆動電流が均一化されることによっ
て、各トランジスタQ1〜Q6の負荷も均一化され、各
トランジスタQ1〜Q6の破損も防げる利点がある。
【0025】さらに、第1および第2の共通回路パター
ン3、5と対向する例えば回路基板1の裏面や表面に第
1および第2の補助回路パターン13、15を形成して
なるから、回路基板1の片面側で第1および第2の共通
回路パターン3、5の幅を広くする必要がなくなり、回
路基板1の表裏面のスペースファクタを有効に活用し、
回路基板1の大型化を抑えるとともに小型化も可能とな
る。また、第1および第2の共通回路パターン3、5が
各々共通パターン3a、5aと各分岐パターン3b〜3
d、5b〜5dから形成され、第1および第2の補助回
路パターン13、15も共通補助パターン13a、15
aと分岐補助パターン13b、13cや15b、15c
から形成されているから、個々の分岐補助パターン13
b、13cや15b、15cの長さを切削等によって個
別に調節することが容易となり、合成抵抗値の微調整も
簡単となる。
【0026】本発明において、第1および第2の共通回
路パターン3、5と第1および第2の補助回路パターン
13、15間の電気的接続手法は、上述したスルーホー
ルに限定されず、導線や別の回路パターンで接続しても
良いが、挿通孔D1、D5、S2、S6内にスルーホー
ルを形成した方が構成の小型化が簡単となる。また、上
述した構成のモータのドライブ装置では、第1および第
2の補助回路パターン13、15が挿通孔D1、D5又
はS2、S6まで延びる構成であったが、本発明ではプ
ラス側およびアース側電源端子P1、P2とトランジス
タQ1〜Q6間の導体部分の抵抗値が均一化されていれ
ば本発明の目的達成が可能であるから、第1および第2
の補助回路パターン13、15の長さを適当に選定すれ
ば良く、必ずしもプラス側およびアース側電源端子P
1、P2から挿通孔D1、D5又はS2、S6まで長く
形成して並列接続する必要はない。
【0027】もっとも、プラス側およびアース側電源端
子P1、P2から挿通孔D1、D5又はS2、S6まで
第1および第2の補助回路パターン13、15を形成し
てその間を並列接続する構成の方が、発熱等を均一化す
る観点から好ましい。さらに、上述した本発明に係るド
ライブ装置では、第1および第2の共通回路パターン
3、5や第1および第2の補助回路パターン13、15
を対称に形成した構成であったが、本発明はこれに限定
されない。
【0028】例えば、図2に示すように、第1の共通回
路パターン3における共通パターン3aが例えばトラン
ジスタQ1に寄った形状である場合には、第1の補助回
路パターン13も共通補助パターン13aをそれに合わ
せ、導体部分の合成抵抗値が均一化されるような長さ
で、共通パターン3aから分岐パターン3c、3dに沿
って共通補助パターン13aから分岐補助パターン13
dを、分岐補助パターン13cをそれより更に長く形成
すれば、合成抵抗値を揃えることが可能である。第2の
共通回路パターン5や第2の補助回路パターン15につ
いても同様である。なお、図2における符号P6は第1
の共通回路パターン3と第1の補助回路パターン13を
分岐補助パターン13d部分でスルーホールによって電
気的に接続する接続端子である。
【0029】ところで、本発明において、第1および第
2の共通回路パターン3、5の形成面に対する対向面に
第1および第2の補助回路パターン13、15を形成す
るとは、第1および第2の共通回路パターン3、5を回
路基板1の別の面に形成し、第1の補助回路パターン1
3を第1の共通回路パターン3に対向させ、第2の補助
回路パターン15を第2の共通回路パターン5に対向さ
せる構成、すなわち第1および第2の共通回路パターン
3、5を互いに別の面に、更に、第1および第2の補助
回路パターン13、15を互いに別の面に形成する構成
を含むものである。
【0030】
【発明の効果】以上説明したように本発明のドライブ装
置は、複数相のドライブコイルへの駆動電流を切換え通
電する複数のスイッチング素子を回路基板に配置し、こ
の回路基板にはそれらスイッチング素子から電源の一方
の極性側への第1の共通回路パターンおよび他方の極性
側への第2の共通回路パターンを形成し、それら第1お
よび第2の共通回路パターンの各々に並列接続された第
1の補助回路パターンおよび第2の補助回路パターンを
回路基板の対向面に形成し、電源の一方の極性側から個
々のスイッチング素子までの回路パターンの各抵抗値を
揃えるとともに、その電源の他方の極性側までの回路パ
ターンの各抵抗値が揃えたから、各スイッチング素子と
電源間の回路パターンにおける電流および残留インダク
タンスが均一化され、各スイッチング素子の切換え駆動
に伴うスパイク電流の発生を抑え、ノイズ等の発生が少
なくなり、信頼性が高まるうえ、その回路基板を大型化
させないしその小型化も可能である。さらに、各々共通
パターンと各分岐パターンから第1および第2の共通回
路パターンを形成し、第1および第2の補助回路パター
ンをそれら共通パターンから分岐パターンまで延ばして
並列接続する構成では、分岐パターンまで延びる個々の
分岐補助パターンの長さを調節することが容易となり、
第1および第2の共通回路パターンと第1および第2の
補助回路パターンの合成抵抗値の微調整も容易となり、
各スイッチング素子と電源間の回路パターンにおける電
流および残留インダクタンスを一層正確に均一化でき
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るドライブ装置の実施の形態例を示
す図である。
【図2】本発明に係るドライブ装置の他の形態例を示す
図である。
【図3】モータのドライブ回路を示す回路図である。
【図4】従来のドライブ装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
1 回路基板 3 第1の共通回路パターン 5 第2の共通回路パターン 7、9、11 駆動回路パターン 13 第1の補助回路パターン 15 第2の補助回路パターン 3a、5a 共通パターン 3b、3c、3d、5b、5c、5d 分岐パターン 13a、15a 共通補助パターン 13b、13c、13d、15b、15c 分岐補助パ
ターン D1、D2、D3、D4、D5、D6 挿通孔 G1、G2、G3、G4、G5、G6 挿通孔 P1 プラス側電源端子(一方の極性側電源端子) P2 アース側電源端子(他方の極性側電源端子) P3、P4、P5、P6 接続端子 Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6 トランジスタ
(スイッチング素子) S1、S2、S3、S4、S5、S6 挿通孔 U、V、W ドライブコイル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02M 7/5387 H02M 1/00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 モータを回転駆動する複数相のドライブ
    コイルへの駆動電流を切換え通電する並列接続された複
    数のスイッチング素子と、 これらスイッチング素子が配置され、個々のこれらスイ
    ッチング素子から電源の一方の極性側への第1の共通回
    路パターンと、前記電源の他方の極性側への第2の共通
    回路パターンを有する回路基板と、 を具備するモータのドライブ装置において、 前記回路基板にあって前記第1および第2の共通回路パ
    ターンの形成面に対する対向面に形成された第1の補助
    回路パターンおよび第2の補助回路パターンを有し、こ
    れら第1および第2の補助回路パターンが前記第1およ
    び第2の共通回路パターンに並列接続され、前記電源の
    一方の極性側から個々の前記スイッチング素子への前記
    回路パターンの各抵抗値が揃えられるとともに、個々の
    前記スイッチング素子から前記電源の他方の極性側への
    前記回路パターンの各抵抗値が揃えられてなることを特
    徴とするモータのドライブ装置。
  2. 【請求項2】 前記第1および第2の共通回路パターン
    が共通パターンと各分岐パターンを介して個々の前記ス
    イッチング素子に接続されてなり、前記第1および第2
    の共通回路パターンにおける前記各スイッチング素子ま
    での抵抗値に応じて、前記第1および第2の補助回路パ
    ターンが前記共通パターンから前記分岐パターンまで延
    びて並列接続されてなる請求項2記載のモータのドライ
    ブ装置。
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