JP4900567B2 - モータドライブ装置の出力構造 - Google Patents

Description

本発明は、モータドライブ用インバータ装置やサーボドライブ装置などのモータドライブ装置の出力構造に関する。

モータドライブ用インバータ装置やサーボドライブ装置などのモータドライブ装置では、電流検出器としてシャント抵抗を用い、出力部はコネクタで構成する場合が多い。
従来のモータドライブ装置では、電流検出用シャント抵抗はプリント基板上に実装され、出力電流は電流検出用シャント抵抗を介して、出力コネクタから出力している（例えば、特許文献１参照）。
図５は、従来のモータドライブ装置の出力構造を示す側断面図である。
図５において、１は電流検出器であるシャント抵抗、９はプリント基板、２０はインテリジェント・パワー・モジュールである。制御信号によりインテリジェント・パワー・モジュール２０を制御し、インテリジェント・パワー・モジュール２０から出力される出力電流は、電流検出器であるシャント抵抗１を介して、図示されない出力コネクタより出力され、モータを駆動する。
このように、従来のモータドライブ装置の出力部は、電流検出のためのシャント抵抗と出力コネクタから構成されている。
特開平７−７９９４号公報（第１−５頁、第１図）

しかしながら、従来のモータドライブ装置の出力部は、電流検出器であるシャント抵抗と出力コネクタをそれぞれ別々にプリント基板上に実装する構造となっているため、実装面積を小さくすることができなかった。また、それぞれ別々に実装する構造であるために、プリント基板上に配線スペースが必要であるが、特に、モータを駆動するモータドライブ装置の出力電流は大きな電流でありその配線スペースを小さくすることができなかった。これらのことから、モータドライブ装置の小型化を達成することができないという問題があった。
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、出力部の構成を複雑にすることなく実装が容易で、モータドライブ装置の出力部の実装面積および配線スペースを小さくでき、モータドライブ装置の小型化を可能とするモータドライブ装置の出力構造を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の一の観点によれば、モータへ電力を出力する出力コ
ネクタと、前記モータの電流を検出する複数のシャント抵抗と、前記複数のシャント抵抗で検出した信号を出力する複数の電圧検出端子と、前記モータの電流を通電する複数の電気的接触部と、を備え、前記出力コネクタは、前記シャント抵抗、前記電圧検出端子、および前記電気的接触部を搭載し、且つ、前記シャント抵抗の一端とプリント基板へ実装するための挿入部とを電気接続する第１の電気配線と、前記シャント抵抗の他端と前記出力コネクタの電気的接触部とを電気接続する第２の電気配線と、前記シャント抵抗の前記他端と前記電圧検出端子とを電気接続する第３の電気配線と、を有する回路板を複数有し、複数の前記回路版、複数の前記挿入部、複数の前記電圧検出端子、複数の前記電気的接触部を、ハウジングと一体化して形成した構造を備えたものであることを特徴としている。
また、請求項１に記載のモータドライブ装置の出力構造において、前記出力コネクタの電気的接触部は、２つの電極部から構成され、相手側電極を前記２つの電極部で挟み込むことで電気的接触を得ることを特徴としている。
また、請求項１に記載のモータドライブ装置の出力構造において、前記回路板は、セラミック基板、または、樹脂基板であることを特徴としている。
また、請求項１に記載のモータドライブ装置の出力構造において、前記電圧検出端子は金属配線であり、前記金属配線は、スルーホールまたは、ランドを介して前記回路板の前記第３の電気配線と接続されることを特徴としている。
また、本発明の他の観点によれば、モータへ電力を出力する出力コネクタと、前記モータの電流を検出する複数のシャント抵抗と、を備えたモータドライブ装置の出力構造において、前記出力コネクタは、相手側電極を挟み込むことで電気的接触を得る第１、第２の電極部から構成された電気的接触部と、前記シャント抵抗を搭載し、前記シャント抵抗の一端と電気接続され、プリント基板へ実装する挿入部を形成した第１の金属配線と、前記シャント抵抗の他端と前記第１の電極部とを電気接続する第２の金属配線と、からなる回路板と、金属配線からなり、検出側を前記第１の電極部と前記第２の電極部の間に挟み込む形で電気接続され、前記シャント抵抗で検出した信号を前記プリント基板へ出力する電圧検出端子と、を複数有し、複数の前記回路版、複数の前記電圧検出端子、複数の前記電気的接触部をハウジングと一体化して形成した構造を備えたものであることを特徴としている。
また、請求項１または５に記載のモータドライブ装置の出力構造において前記回路板と前記ハウジングは、接着により一体化したことを特徴としている。
また、請求項６に記載のモータドライブ装置の出力構造において、前記回路板と前記ハウジングの接着に用いる接着材は、高耐熱性を有したエポキシ系またはポリイミド系の接着材であり、ＳｉＯ２フィラーを含むことを特徴としている。

本発明によれば、シャント抵抗と出力コネクタを一体化する構成としているため、モータドライブ装置の出力部の実装面積が小さくなり、また、一体化されているためにプリント基板上に配線スペースが不要で、特に、モータを駆動する出力電流は、大きな電流であるために配線スペースが格段に小さくなり、モータドライブ装置の小型化を達成することができる。
また、電気的接触部は、２つの電極部から構成され、相手側電極を前記２つの電極部で挟み込むことで電気的接触を得るため、電流容量を確保でき、モータドライブ装置の小型化を達成することができる。
また、回路板は、セラミック基板、樹脂基板で構成されるため、出力部の構成が容易になり、実装が容易になる。
また、電圧検出端子は、金属配線であり、シャント抵抗が搭載された回路板上の配線とスルーホールまたは、ランドにより接続される形で接触するため、組み立てが容易になる。
また、電圧検出端子は、金属配線であり、２つの電極部から挟み込まれる形で接触するため、出力部の構成を簡略化できる。また、回路板は、金属配線で構成されるため、出力部の構成が容易になり実装が容易になる。
また、回路板とハウジングが接着により一体化されるため、組み立てが容易となる。
また、回路板とハウジングを一体化する接着材は、高耐熱性を有したエポキシ系やポリイミド系の接着材で、ＳｉＯ２フィラーを含むため、耐熱衝撃性に優れた出力構造となり、少なくとも数回のはんだリフロー環境に耐えられるため実装が容易になる。

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。

図１は、本発明の第１実施例を示すモータドライブ装置の出力構造の構造図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側断面図である。
図１において、１は電流検出用のシャント抵抗、２はシャント抵抗１が搭載される回路板、３はモータの電流を通電する電気的接触部であり、第１の電極部３ａ、第２の電極部３ｂからなる。４はシャント抵抗１の電圧検出端子、５は回路板２上の電気配線であり、５ａは第１の電気配線、５ｂは第２の電気配線、５ｃは第３の電気配線である。６はハウジング、７は挿入部、１１は回路板２のスルーホール、１２は出力コネクタである。
本実施例が、従来技術である図５と相違する点は以下のとおりである。
すなわち、本発明のモータドライブ装置の出力構造は、シャント抵抗１を搭載した複数の回路板２、電圧検出端子４、挿入部７、電気的接触部３およびハウジング６を一体構造化した出力コネクタ１２を形成している点であり、この出力コネクタ１２の電気的接触部３は相手側の電気的接触部を挟み込む構造とし、シャント抵抗１により検出した電圧を出力する電圧検出端子４を備えるようにしている点である。

以下、図１を用いて本発明の詳細構造について説明する。
回路板２は、チップ型シャント抵抗１を搭載し、シャント抵抗１の一端とプリント基板へ実装するために必要な挿入部７を電気接続する第１の電気配線５ａと、シャント抵抗１の他端と第１の電極部３ａを電気接続する第２の電気配線５ｂと、シャント抵抗１で検出した電圧をプリント基板へ出力する電圧検出端子４と電気接続する第３の電気配線５ｃおよびスルーホール１１と、を有している。電圧検出端子４は、金属配線やリード線で作られており、スルーホール１１により回路板２と電気接続される。このように、電圧検出端子４は、金属配線であり、シャント抵抗１が搭載された回路板２上の配線とスルーホール１１または、ランド（不図示）により接続される形で接触するため、組み立てが容易になる。
このシャント抵抗１を搭載した複数の回路板２は、ハウジング６と接着材により一体化される。ここで、一体化に使用される接着材は、少なくとも数回のはんだリフロー環境に耐える必要があるため、高耐熱性を有したエポキシ系やポリイミド系の接着材が望ましく、特に、回路板２とハウジング６の熱膨張差を考慮すると、ＳｉＯ２などのフィラーを含んだものが好ましい。また、回路板２の材料としては、樹脂やセラミック系のものが良く、特に、シャント抵抗１を印刷技術により回路板２上に作りこむ場合はセラミック系が望ましい。このように、回路板２とハウジング６が一体化された出力コネクタ１２を形成し、モータドライブ装置の出力構造としている。

図２は、本発明の第１実施例を示すモータドライブ装置の出力構造における電気的嵌合状態の説明図である。
図２において、８は相手側コネクタ、すなわちモータ側の電気的接触部である。なお、図１と同じ説明符号のものは図１と同じ構成要素を示しているものとし、その説明は省略する。
以下、図２を用いて、本実施例のモータドライブ装置の出力構造における電気的嵌合状態を説明する。
図２に示すように、本実施例のモータドライブ装置の出力構造は、相手側コネクタの電気的接触部８を、２つの電極部すなわち、第１の電極部３ａと第２の電極部３ｂから構成された２つの電極部で挟み込む形で嵌合することで、電気的接触を得るため、電流容量を確保できる。なお、図２では、相手側コネクタの電気的接触部８の構造を二股で示したが棒状でも良い。

また、図３は、本発明の第１実施例を示すモータドライブ装置の出力構造における実装状態の説明図である。図３において、９はプリント基板である。なお、図２と同じ説明符号のものは図２と同じ構成要素を示しているものとし、その説明は省略する。
以下、図３を用いて、本実施例のモータドライブ装置の出力構造における実装状態を説明図する。
図３に示すように、シャント抵抗１と一体化した出力コネクタ１２はプリント基板９に実装される。電流は、相手側コネクタの電気的接触部８から電極部３ａ、電気配線５ｂ、シャント抵抗１、電気配線５ａを通り挿入部７からプリント基板９へ、またはこれと逆の方向へと流れる。またシャント抵抗１の検出電圧はシャント抵抗１、電気配線５ｂ、電気配線５ｃ、スルーホール１１を通り、電圧検出端子４からプリント基板９へ出力される。
なお、図３では、出力コネクタ１２は挿入実装型で示したが、表面実装型でも実現できる。

図４は、本発明の第２実施例を示すモータドライブ装置の出力構造の構造図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側断面図である。
図４において、１０は金属配線であり、１０ａは第１の金属配線、１０ｂは第２の金属配線であり、第１の金属配線１０ａおよび第２の金属配線１０ｂは、棒状の金属系配線である。なお、図１と同じ説明符号のものは図１と同じ構成要素を示しているものとし、その説明は省略する。
本実施例が第１実施例と相違する点は、以下のとおりである。
すなわち、図１に示す第１実施例における回路板２は、回路板２上の第１の電気配線５ａ、第２の電気配線５ｂ、第３の電気配線５ｃ、およびスルーホール１１で構成したのに対し、本実施例は、回路板２として第１の金属配線１０ａと第２の金属配線１０ｂを用い、第１の金属配線１０ａと第２の金属配線１０ｂの間にシャント抵抗１を電気接続し、第１の金属配線１０ａをそのまま挿入部７としている点と、棒状の金属配線である電圧検出端子４の検出側を、第１の電極部３ａと、第２の金属配線１０ｂと電気接続された第２の電極部３ｂとの間に挟み込んで構成している点である。
このように、棒状の金属配線である電圧検出端子４は、２つの電極部３ａ、３ｂから挟み込まれる形で接触するため、出力部の構成を簡略化できる。

以上述べたように、本発明の第１、２実施例に係るモータドライブ装置の出力構造は、電流検出器であるシャント抵抗１と出力コネクタ１２を一体化して形成する構成としているため、実装が容易で、モータドライブ装置の出力部の実装面積が小さくなり、また、一体化されているためにプリント基板上に配線スペースが不要で、特に、モータを駆動する出力電流は、大きな電流であるために配線スペースが格段に小さくなり、モータドライブ装置の小型化を達成することができる。
また、セラミック基板、樹脂基板、または金属配線で構成されるため、出力部の構成が容易になる。

シャント抵抗と出力コネクタを一体化することによって小型化することができるので、モータドライブ用インバータ装置やサーボドライブ装置などのパワーエレクトロニクス分野に限らず、エレクトロニクス分野全般に適用が可能である。

本発明の第１実施例を示すモータドライブ装置の出力構造の構造図（ａ）上面図、（ｂ）正面図、（ｃ）側断面図 本発明の第１実施例を示すモータドライブ装置の出力構造における電気的嵌合状態の説明図 本発明の第１実施例を示すモータドライブ装置の出力構造における実装状態の説明図 本発明の第２実施例を示すモータドライブ装置の出力構造の構造図（ａ）上面図、（ｂ）正面図、（ｃ）側断面図 従来のモータドライブ装置の出力構造を示す側断面図

符号の説明

１ シャント抵抗
２ 回路板
３ 電気的接触部
３ａ 第１の電極部
３ｂ 第２の電極部
４ 電圧検出端子
５ 電気配線
５ａ 第１の電気配線
５ｂ 第２の電気配線
５ｃ 第３の電気配線
６ ハウジング
７ 挿入部
８ 相手側の電気的接触部
９ プリント基板
１０ 金属配線
１０ａ 第１の金属配線
１０ｂ 第２の金属配線
１１ スルーホール
１２ 出力コネクタ
２０ インテリジェント・パワー・モジュール

Claims (7)

1. モータへ電力を出力する出力コネクタ（１２）と、
   前記モータの電流を検出する複数のシャント抵抗（１）と、
   前記複数のシャント抵抗（１）で検出した信号を出力する複数の電圧検出端子（４）と、前記モータの電流を通電する複数の電気的接触部（３）と、を備え、
   前記出力コネクタ（１２）は、
   前記シャント抵抗（１）、前記電圧検出端子（４）、および前記電気的接触部（３）を搭載し、 且つ、
   前記シャント抵抗（１）の一端とプリント基板（９）へ実装するための挿入部（７）とを電気接続する第１の電気配線（５ａ）と、
   前記シャント抵抗（１）の他端と前記出力コネクタ（１２）の電気的接触部（３）とを電気接続する第２の電気配線（５ｂ）と、
   前記シャント抵抗（１）の前記他端と前記電圧検出端子（４）とを電気接続する第３の電気配線（５ｃ）と、を有する回路板（２）を複数有し、
   複数の前記回路版（２）、複数の前記挿入部（７）、複数の前記電圧検出端子（４）、複数の前記電気的接触部（３）を、ハウジング（６）と一体化して形成した構造を備えたものであることを特徴とするモータドライブ装置の出力構造。
2. 前記出力コネクタ（１２）の電気的接触部（３）は、２つの電極部（３ａ、３ｂ）から構成され、相手側電極（８）を前記２つの電極部（３ａ、３ｂ）で挟み込むことで電気的接触を得ることを特徴とする請求項１に記載のモータドライブ装置の出力構造。
3. 前記回路板（２）は、セラミック基板、または、樹脂基板であることを特徴とする請求項１に記載のモータドライブ装置の出力構造。
4. 前記電圧検出端子（４）は金属配線であり、前記金属配線は、スルーホールまたは、ランドを介して前記回路板（２）の前記第３の電気配線（５ｃ）と接続されることを特徴とする請求項１に記載のモータドライブ装置の出力構造。
5. モータへ電力を出力する出力コネクタ（１２）と、前記モータの電流を検出する複数のシャント抵抗（１）と、を備えたモータドライブ装置の出力構造において、
   前記出力コネクタ（１２）は、
   相手側電極（８）を挟み込むことで電気的接触を得る第１、第２の電極部（３ａ、３ｂ）から構成された電気的接触部（３）と、
   前記シャント抵抗（１）を搭載し、前記シャント抵抗（１）の一端と電気接続され、プリント基板（９）へ実装する挿入部（７）を形成した第１の金属配線（１０ａ）と、前記シャント抵抗（１）の他端と前記第１の電極部（３ａ）とを電気接続する第２の金属配線（１０ｂ）と、からなる回路板（２）と、
   金属配線からなり、検出側を前記第１の電極部（３ａ）と前記第２の電極部（３ｂ）の間に挟み込む形で電気接続され、前記シャント抵抗（１）で検出した信号を前記プリント基板（９）へ出力する電圧検出端子（４）と、を複数有し、
   複数の前記回路版（２）、複数の前記電圧検出端子（４）、複数の前記電気的接触部（３）をハウジング（６）と一体化して形成した構造を備えたものであることを特徴とするモータドライブ装置の出力構造。
6. 前記回路板（２）と前記ハウジング（６）は、接着により一体化したことを特徴とする請求項１または５に記載のモータドライブ装置の出力構造。
7. 前記回路板（２）と前記ハウジング（６）の接着に用いる接着材は、高耐熱性を有したエポキシ系またはポリイミド系の接着材であり、ＳｉＯ２フィラーを含むことを特徴とする請求項６に記載のモータドライブ装置の出力構造。
   

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