(57)【要約】【課題】モータの回転速度を調整するマイコンを備えた、小型のＡＣ入力タイプのモータユニットを提供する。【解決手段】モータユニット１は、ブラシレスＤＣモータ１１を含むモータ部１０と、外部から供給されるＡＣ電圧をＤＣ電圧に変換するＡＣ／ＤＣコンバータ２１を含むコンバータ部２０とを備える。モータ部１０は、モータ１１に駆動電流を供給するインバータ回路１２と、インバータ回路１２に駆動パルス信号を供給するインバータ駆動回路１３とを含む。コンバータ部２０は、外部からデジタル制御信号を受け取り、アナログ制御信号を出力するマイコン２２を含む。コンバータ部２０は、モータ部１０と連結して配置される。インバータ駆動回路１３は、マイコン２２から出力されるアナログ制御信号を受け取り、インバータ回路１２に供給する駆動パルス信号を出力する。【選択図】図１
2013158219.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブラシレス直流モータを含むモータ部と、
外部から供給される交流電圧を、前記モータ部に供給する直流電圧に変換するＡＣ／ＤＣコンバータを含むコンバータ部と
を備え、
前記モータ部は、
前記ブラシレス直流モータに駆動電流を供給するインバータ回路と、
前記インバータ回路に駆動パルス信号を供給するインバータ駆動回路と
を含み、
前記コンバータ部は、
外部からデジタル制御信号を受け取り、アナログ制御信号を出力するマイコンを含み、
前記コンバータ部は、前記モータ部と連結されており、
前記インバータ駆動回路は、前記マイコンから出力される前記アナログ制御信号を受け取り、前記インバータ回路に供給する駆動パルス信号を出力する、モータユニット。
【請求項２】
前記コンバータ部は、被覆部材で覆われており、かつ、前記モータ部の回転軸の出力側と反対側、または前記モータ部の回転軸に対して平行な側に、連結される、請求項１に記載のモータユニット。
【請求項３】
前記モータ部は、前記アナログ制御信号を受け取る入力端子を含み、
前記コンバータ部は、前記アナログ制御信号を出力する出力端子を含み、
前記入力端子と前記出力端子とが接続されている、請求項１に記載のモータユニット。
【請求項４】
前記モータ部は、前記アナログ制御信号を受け取る入力端子と、前記インバータ回路及び前記インバータ駆動回路に供給する前記直流電圧を受け取る入力端子とを有する入力コネクタを含み、
前記コンバータ部は、前記アナログ制御信号を出力する出力端子と、前記インバータ回路及び前記インバータ駆動回路に供給する前記直流電圧を出力する出力端子とを有する出力コネクタを含み、
前記入力コネクタと前記出力コネクタとが接続される、請求項１に記載のモータユニット。
【請求項５】
前記モータ部は、前記インバータ回路に接続された第１のシャント抵抗を含み、
前記マイコンは、前記第１のシャント抵抗の端子電圧を検出し、前記端子電圧と抵抗値とから電流値を算出し、前記電流値と所定電流値とを比較して、前記電流値が前記所定電流値を超えたときに、前記アナログ制御信号の出力を制限または遮断する、請求項１に記載のモータユニット。
【請求項６】
前記モータ部は、前記インバータ回路に接続された第１のシャント抵抗を含み、
前記インバータ駆動回路は、前記第１のシャント抵抗の端子電圧を検出し、前記インバータ回路の動作を制御する、請求項１に記載のモータユニット。
【請求項７】
前記インバータ駆動回路は、前記ブラシレス直流モータの状態を表すエラー信号を、前記マイコンへ送る、請求項５または６に記載のモータユニット。
【請求項８】
前記マイコンは、前記ブラシレス直流モータの回転方向を指示するための回転方向信号を、前記インバータ駆動回路へ送る、請求項５〜７のうちいずれか一項に記載のモータユニット。
【請求項９】
前記コンバータ部は、第２のシャント抵抗を含み、
前記第２のシャント抵抗は、前記第１のシャント抵抗と前記マイコンとに接続され、
前記マイコンは、前記第２のシャント抵抗の端子電圧を検出し、前記端子電圧と抵抗値とから電流値を算出し、前記電流値と所定電流値とを比較して、前記電流値が前記所定電流値を超えたときに前記アナログ制御信号の出力を制限または遮断する、請求項５〜８のうちいずれか一項に記載のモータユニット。
【請求項１０】
前記モータ部は、樹脂でモールドされる、請求項１に記載のモータユニット。
【請求項１１】
前記コンバータ部は、基板を備え、
前記ＡＣ／ＤＣコンバータ及び前記マイコンは、前記基板に配置される、請求項１に記載のモータユニット。
【請求項１２】
前記モータ部は、回転軸を中心とする円筒形状であり、
前記コンバータ部は、前記モータ部と径方向の寸法が同一またはそれより小さい円筒形状であり、
前記コンバータ部は、前記モータ部の出力側と反対側に配置される、請求項１１に記載のモータユニット。
【請求項１３】
前記モータ部は、径方向周縁に、前記回転軸の軸方向に貫通する貫通孔を有し、
前記コンバータ部の外周面の少なくとも一部は、前記貫通孔よりも前記回転軸に近い側に位置する、請求項１２に記載のモータユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、交流電源を用いてブラシレスＤＣモータ（以下、単に「モータ」という）を駆動させるためには、交流を直流に変換するＡＣ／ＤＣコンバータが必要である。ＡＣ／ＤＣコンバータから出力された直流は、インバータ回路によって三相の駆動電流に変換され、この駆動電流をモータに供給することによって、モータが回転する。
【０００３】
このＡＣ／ＤＣコンバータは、モータの外部に設けられることもあるが、モータに内蔵される事もある。外部の電力は交流の形で供給されることが多い為、その交流を供給することで回転させられるモータである方が、好まれる場合があるからである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
交流での電力供給が好まれる場合には、上述の様にＡＣ／ＤＣコンバータをモータに内蔵させる必要がある。しかし、直流での電力供給で構わない用途においては、このＡＣ／ＤＣコンバータは無駄になる。また、ＡＣ／ＤＣコンバータの分だけモータのサイズも大きくなる。
【０００５】
他方で、デジタルの速度制御信号でモータの回転速度を調整可能なモータが求められるようになってきている。そのためにはモータに更にマイコンも内蔵させなければならない。マイコンは、インバータ駆動回路の前段に設ける必要がある。しかし、マイコンを、モータに内蔵した基板に搭載すると、基板が大型化し、モータの寸法も更に大きくなる。
【０００６】
すなわち、交流で電力供給を受けて駆動可能で、かつ、デジタル速度制御信号による回転速度の調整が可能なブラシレスＤＣモータの寸法は、大きくならざるを得なかった。しかも、供給される電力が直流である場合は、ＡＣ／ＤＣコンバータの分だけ、コストが高く、かつ寸法も大きくなっていた。
【０００７】
本発明は、モータの回転速度を調整するマイコンを備えた交流入力タイプのブラシレスＤＣモータユニットにおいて、直流で電力が供給される用途においても無駄な構成を含まず、かつ、小型化が可能なモータユニットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願の例示的な発明は、ブラシレスＤＣモータを含むモータ部と、外部から供給される交流電圧を、モータ部に供給する直流電圧に変換するＡＣ／ＤＣコンバータを含むコンバータ部とを備える。モータ部は、ブラシレスＤＣモータに駆動電流を供給するインバータ回路と、インバータ回路に駆動パルス信号を供給するインバータ駆動回路とを含む。コンバータ部は、外部からデジタル制御信号を受け取り、アナログ制御信号を出力するマイコンを含む。コンバータ部は、モータ部と連結して配置される。インバータ駆動回路は、マイコンから出力されるアナログ制御信号を受け取り、インバータ回路に供給する駆動パルス信号を出力する。
【発明の効果】
【０００９】
本願の例示的な発明によれば、モータの回転速度を調整するマイコンを、インバータ回路及びインバータ駆動回路を含むモータ部に連結して配置されたコンバータ部に設けることによって、ＡＣ入力タイプのモータユニットを小型化できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、第１の実施形態におけるモータユニットのブロック図である。
【図２】図２は、実施形態におけるモータユニットの斜視図である。
【図３】図３は、第２の実施形態におけるモータユニットのブロック図である。
【図４】図４は、第１の実施形態におけるモータユニットの変形例１を示すブロック図である。
【図５】図５は、第１の実施形態におけるモータユニットの変形例２を示すブロック図である。
【図６】図６は、第１の実施形態におけるモータユニットの変形例３を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照しながら説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。また、本発明の効果を奏する範囲を逸脱しない範囲で、適宜変更は可能である。さらに、他の実施形態との組み合わせも可能である。
【００１２】
（第１の実施形態）
＜１．モータユニット１の回路構成＞
図１は、本発明の第１の実施形態におけるモータユニット１のブロック図である。
【００１３】
図１に示すように、モータユニット１は、モータ部１０と、コンバータ部２０とを備える。
【００１４】
モータ部１０は、ブラシレスＤＣモータ（以下、モータと称する）１１と、モータ１１に駆動電流を供給するインバータ回路１２と、インバータ回路１２に駆動パルス信号を供給するインバータ駆動回路１３と、位置センサー１４とを含む。モータ部１０は、回転軸、ロータコア、およびマグネット等を含む回転子と、ステータコア、およびコイル等を含む固定子とを備える。モータ部１０は、電気回路基板を備える。インバータ回路１２とインバータ駆動回路１３と位置センサー１４とは、電気回路基板に配置される。モータ部１０は、入力端子１５，１６，１７、出力端子１８、および接地端子１９を含む。
【００１５】
コンバータ部２０は、ＡＣ／ＤＣコンバータ２１、マイクロコンピュータ（以下、マイコンと称する）２２、デジタル／アナログコンバータ（以下、Ｄ／Ａコンバータと称する）２３，およびＤＣ／ＤＣコンバータ２４を含む。コンバータ部２０は、出力端子２５，２６，２７、入力端子２８、および接地端子２９を含む。
【００１６】
ＡＣ／ＤＣコンバータ２１は、外部電源から供給されるＡＣ電圧をＤＣ電圧へ変換する。マイコン２２は、例えば外部コントローラ３１からデジタル速度制御信号Ｖｓｐ（ＰＷＭ）を受け取り、パルス幅を調整する速度制御機能、モータ１１の回転異常を検出する異常検出機能等を実行可能である。速度制御機能は、例えばモータ１１の回転開始時に回転速度を徐々に上昇させるための駆動パルスを生成する機能である。異常検出機能は、位置センサー１４から送られる位置検出信号を参照してモータ１１に回転異常が生じているときに外部コントローラ３１へエラー信号を出力する機能である。具体的には、異常検出機能は、速度制御信号をモータ部１０へ出力しているにもかかわらず、モータ部１０から位置検出信号が送られてこない場合に、モータ１１に回転異常があると判断し、外部コントローラ３１へエラー信号を出力する機能である。なお、本明細書に記載したマイコン２２の機能は、一例である。位置検出信号は、例えばＦＧ（Frequency Generator）信号である。デジタル−アナログ変換回路２３は、マイコン２２から出力されるデジタル速度制御信号をアナログ信号に変換し、アナログ速度制御信号Ｖｓｐ（Analog）を出力する。なお、マイコン２２は、デジタル速度制御信号Ｖｓｐ（ＰＷＭ）をアナログ速度制御信号Ｖｓｐに変換するＤ／Ａコンバータ２３を含む構成としてもよい。ＤＣ／ＤＣコンバータ２４は、ＡＣ／ＤＣコンバータ２１から供給されるＤＣ電圧を、所定のＤＣ電圧へ変換する。本実施の形態では、ＤＣ／ＤＣコンバータ２４は、インバータ駆動回路１３へ供給するための電圧Ｖｃｃへ変換する。
【００１７】
モータ１１は、例として３相のモータである。また、インバータ回路１２は、複数のスイッチング素子を含む。モータ１１が３相モータの場合、インバータ回路１２は６個のスイッチング素子を含む。インバータ駆動回路１３は、Ｄ／Ａコンバータ２３から出力されるアナログ速度制御信号Ｖｓｐ（Analog）を受け取り、位置センサー１４で検出した回転子の位置検出信号に合わせて、インバータ回路１２に駆動パルス信号を出力する。具体的には、インバータ駆動回路１３は、Ｄ／Ａコンバータ２３から出力されるアナログ速度制御信号Ｖｓｐ（Analog）と、位置センサー１４から出力される位置検出信号とを用いてＰＷＭ制御を実行し、駆動パルス信号を出力する。インバータ回路１２は、インバータ駆動回路１３から出力される駆動パルス信号を受けて、モータ１１の巻線に駆動電流を流す。これにより、モータ１１の回転が制御される。位置センサー１４は、モータ１１の回転子の位置を検出し、位置検出信号を出力する。位置センサー１４は、例えば、回転子に備わるマグネットの磁束を検出可能なホールセンサーで実現することができる。
【００１８】
入力端子１５は、モータ部１０内において、インバータ回路１２のモータ電圧入力端子に接続される。入力端子１６は、モータ部１０内において、インバータ駆動回路１３の電源端子に接続される。入力端子１７は、モータ部１０内において、インバータ駆動回路１３の速度制御信号入力端子に接続される。出力端子１８は、モータ部１０内において、インバータ駆動回路１３の位置情報出力端子に接続される。
【００１９】
ＡＣ／ＤＣコンバータ２１は、電源３０から供給されるＡＣ電圧をＤＣ電圧に変換する。ＤＣ電圧は、マイコン２２、インバータ回路１２、およびインバータ駆動回路１３に、それぞれ供給される。なお、ＡＣ／ＤＣコンバータ２１で変換されたＤＣ電圧は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２４によって、所定の電圧値を有するＤＣ電圧に変換される。例えば、インバータ回路１２には、ＡＣ／ＤＣコンバータ２１で変換されたＤＣ電圧Ｖｍが供給される。また、インバータ駆動回路１３には、ＤＣ／ＤＣコンバータ２４で変換されたＤＣ電圧Ｖｃｃが供給される。なお、ＤＣ／ＤＣコンバータ２４は、インバータ駆動回路１２がＡＣ／ＤＣコンバータ２１で変換されたＤＣ電圧で動作可能であれば、省略することができる。
【００２０】
出力端子２５は、コンバータ部２０内において、ＡＣ／ＤＣコンバータ２１に接続される。出力端子２６は，コンバータ部２０内において、ＤＣ／ＤＣコンバータ２４に接続される。出力端子２７は、コンバータ部２０内において、Ｄ／Ａコンバータ２３に接続される。入力端子２８は、コンバータ部２０内において、マイコン２２に接続される。
【００２１】
ここで、コンバータ部２０は、モータ部１０に連結することができる、ＡＣ入力タイプのモータユニット１は、モータ部１０とコンバータ部２０とが連結されたモータユニットである。モータ部１０とコンバータ部２０とを連結することで、入力端子１５と出力端子２５とが接続され、入力端子１６と出力端子２６とが接続され、入力端子１７と出力端子２７とが接続され、出力端子１８と入力端子２８とが接続され、接地端子１９と接地端子２９とが接続される。これにより、モータ部１０は、出力端子２５及び入力端子１５を介して、コンバータ部２０からモータ電圧Ｖｍを受け取ることができる。また、モータ部１０は、出力端子２６及び入力端子１６を介して、コンバータ部２０から電源電圧Ｖｃｃを受け取ることができる。また、モータ部１０は、出力端子２７及び入力端子１７を介して、コンバータ部２０からアナログ速度制御信号Ｖｓｐ（Analog）を受け取ることができる。また、コンバータ部２０は、出力端子１８及び入力端子２８を介して、モータ部１０からＦＧ信号を受け取ることができる。
【００２２】
本実施形態におけるモータユニット１は、モータ１１の回転速度を制御するマイコン２２を、モータ部１０に連結されるコンバータ部２０に設けることによって、モータ部１０に備わる電気回路基板を小型化することができ、モータ部１０を小型化することができる。したがって、ＡＣ入力タイプのモータユニットを小型化することができる。
【００２３】
なお、本明細書に記載しているモータユニットは、例えばハードディスクドライブ等で用いることができる低出力の小型モータユニットから、産業機器等で用いることができる高出力の大型モータユニットまで、様々なモータユニットに適用できる。したがって、本明細書における「小型化することができる」という記載は、小型モータユニットにのみ適用できるという意味ではなく、様々なモータユニットにおいて極力小型化できるという意味である。
【００２４】
また、モータ部１０に含まれるインバータ駆動回路１３は、アナログ速度制御信号Ｖｓｐ（Analog）を受けて、ＰＷＭ制御を実行して駆動パルス信号を出力する専用の論理ＩＣで構成できるため、モータ部１０の小型化を図ることができる。すなわち、本実施の形態では、インバータ駆動回路１３をＰＷＭ制御機能に絞った専用の論理ＩＣで実現し、マイコン２２にＰＷＭ制御以外の機能を持たせてコンバータ部２０に備える構成としたことにより、モータ部１０に備わる電気回路基板を小型化することができる。したがって、モータ部１０を小型化することができる。
【００２５】
コンバータ部２０に含まれるマイコン２２は、外部コントローラ３１から供給されるデジタル速度制御信号Ｖｓｐ（ＰＷＭ）を受けて、モータ１１の回転等を制御するだけでなく、外部から、他のデジタル制御信号を受けて、モータ１１の回転等を制御する機能を持たせてもよい。他のデジタル制御信号は、例えば、モータの回転方向を指示する回転方向指令信号などである。このように、コンバータ部２０にマイコン２２を設けたことにより、外部から供給される種々の制御信号に、最小コストで対応することができる。すなわち、外部コントローラは、アナログ信号を出力するタイプと、デジタル信号を出力するタイプがある。モータユニットの製造者は、外部コントローラの出力タイプに合わせて、アナログ信号を入力可能なモータユニットと、デジタル信号を入力可能なモータユニットとを作製する場合がある。特開平５−１３７３７５号公報に開示された構成は、ブラシレスモータに制御回路（本実施の形態のマイコン２２に相当）を備えるためデジタル信号を入力可能であるが、アナログ信号を入力可能とするためには制御回路を備えないブラシレスモータを別途作製する必要がある。したがって、特開平５−１３７３７５号公報に開示された構成では、２種類のモータを作製する必要があり、製造コストが増大してしまう。一方、本実施の形態のようにコンバータ部２０にマイコン２２を備える構成にすることで、デジタル信号を出力する外部コントローラに接続する場合はモータ部１０にコンバータ部２０を接続したモータユニット１を作製し、アナログ信号を出力する外部コントローラに接続する場合はモータ部１０のみを外部コントローラに接続する。したがって、本実施の形態によれば、１種類のモータ部１０を作製するだけでよいので、製造コストを抑えることができる。
【００２６】
モータ部１０は、入力端子１５，１６，１７を有するコネクタを含んでいてもよい。また、コンバータ部２０は、出力端子２５，２６，２７を有するコネクタを含んでいてもよい。これにより、モータ部１０に備わるコネクタとコンバータ部２０に備わるコネクタとを接続することによって、入力端子１５，１６，１７と出力端子２５，２６，２７とを接続することができる。したがって、入力端子１５，１６，１７と出力端子２５，２６，２７とを接続する際の作業工数を削減することができる。なお、モータ部１０に備わるコネクタは、出力端子１８、接地端子１９等を含んでいてもよい。コンバータ２０に備わるコネクタは、入力端子２８、接地端子２９等を含んでいてもよい。
【００２７】
なお、モータ部１０は、インバータ回路１２に接続された第１のシャント抵抗６０を含んでいてもよい。第１のシャント抵抗６０の一端は、接地端子１９及び２９を介してマイコン２２に接続される。マイコン２２は、第１のシャント抵抗６０の端子電圧を検出して、オームの法則を利用して電流値を算出する。具体的には、マイコン２２は、ＡＣ／ＤＣコンバータ２１から出力されるモータ電圧Ｖｍと、第１のシャント抵抗６０の接地側における電圧とを検出して、電流値を算出する。マイコン２２は、算出した電流値と所定の電流値とを比較し、算出した電流値が所定の電流値を超えたときに、アナログ速度制御信号Ｖｓｐ（Analog）の出力を制限あるいは遮断する。すなわち、マイコン２２は、モータ部１０に過電流が流れていることを検出したとき、インバータ駆動回路１３からインバータ回路１２に供給される駆動パルス信号を制限あるいは遮断する。その結果、モータ１１は、インバータ回路１２から供給される電流が制限あるいは遮断されるため、回転子の回転が減速あるいは停止する。したがって、モータ部１０を保護することができる。
【００２８】
＜２．モータユニット１の構造＞
図２は、第１の実施形態におけるモータユニット１の斜視図である。
【００２９】
図２に示すように、モータ部１０は、インバータ回路１２とインバータ駆動回路１３とモータ１１とが、樹脂でモールドされる。具体的には、モータ部１０は、モータ１１の少なくとも固定子と、インバータ回路１２（図１参照）及びインバータ駆動回路１３（図１参照）が備わる電気回路基板とが、樹脂でモールドされる。
【００３０】
コンバータ部２０は、モータ部１０の反出力側に連結される。「反出力側」とは、モータ部１０において回転軸４０が外に突出した側を「出力側」としたときの、出力側に対して軸方向反対側のことである。具体的には、コンバータ部２０は、モータ部１０の取付面１０ａに連結される。コンバータ部２０は、モータ部１０の取付面１０ａに、ネジ等で連結される。例えば、モータ部１０にコネクタを備え、コンバータ部２０にコネクタを備える場合、モータ部１０とコンバータ部２０とは、コネクタ同士を接続することによって、連結される構成としてもよい。
【００３１】
本実施形態では、コンバータ部２０は、ケース３０を備える。ＡＣ／ＤＣコンバータ２１及びマイコン２２が備わる電気回路基板は、ケース３０内に収容される。ケース３０は、例えば樹脂または金属等で形成することができ、本実施の形態では樹脂で形成される。モータ部１０をモールドしている樹脂とケース３０とは、互いに異なる工程で製造され、連結される。コンバータ部２０は、ケース３０に収容されることにより、電気回路基板に水分または埃等が付着することを防ぐことができる。なお、コンバータ部２０は、必ずしもケース３０に収容されている必要はなく、ケース３０等で覆われない電気回路基板がモータ部１０に連結されていてもよい。ケース３０は、被覆部材の一例である。
【００３２】
モータ部１０は、回転軸４０を中心とする円筒形状である。コンバータ部２０は、モータ部１０の径方向の幅寸法と同一の幅寸法、またはモータ部１０の径方向の幅寸法よりも小さい幅寸法を有する円筒形状である。なお、「軸方向」とは、回転軸４０に沿った方向である。「径方向」とは、軸方向に直交する方向である。「周方向」とは、回転軸４０を中心とする同心円に沿った方向である。また、本実施の形態における「円筒形状」とは、側面等に凹凸がなく断面形状が真円である形状を含むことは勿論、側面等に突出部及び溝等の凹凸が設けられた形状、断面形状が真円以外の円形である形状等も含む。
【００３３】
また、モータ部１０は、側面１０ｂに、突出部５０を備えることが好ましい。側面１０ｂは、モータ部１の中心軸に平行な面である。なお、側面１０ｂは、モータ部１の中心軸に完全に平行な面に限らず、中心軸に対して傾斜した面であってもよい。突出部５０は、複数備えることが好ましい。本実施の形態では、突出部５０は、モータ部１（モータユニット１）を装置側の被取付部に安定した姿勢で取り付けるために、一例として３個備える。突出部５０は、貫通孔５１を備える。貫通孔５１は、突出部５０を、軸方向に貫通している。貫通孔５１の内径は、ネジのネジ溝部分の外径よりも大きく、ネジの頭部の外径よりも小さい寸法とすることが好ましい。モータユニット１（モータ部１０）は、例えばネジ等を貫通孔５１に通して装置側のネジ孔にねじ込むことにより、装置側の被取付部に取り付けることができる。なお、コンバータ部２０の側面２０ａは、被取付部への取り付けを容易にするために、少なくとも一部（ネジ等が位置する部分）が貫通孔５１よりも中心軸に近い側に位置しているのが好ましい。なお、「中心軸」とは、回転軸４０の回転中心である。
【００３４】
＜３．実施の形態の効果、他＞
本実施の形態によれば、コンバータ部２０をモータ部１０に連結可能な構成としたことにより、モータ側へＤＣ電圧を供給する装置にはモータ部１０を搭載し、モータ側へＡＣ電圧を供給する装置にはモータユニット１を搭載することができる。したがって、モータの製造者は、１種類のモータを製造するだけでよく、最小コストでＤＣ入力が可能なモータとＡＣ入力が可能なモータとを実現することができる。
【００３５】
また、本実施の形態によれば、コンバータ部２０にマイコン２２を備えることにより、モータ部１０に備わる電気回路基板にマイコンを備えなくてよいため、電気回路基板を小さくすることができる。したがって、モータ部１０及びモータユニット１を極力小さくすることができる。
【００３６】
また、本実施の形態によれば、コンバータ部２０にマイコン２２を備えることにより、デジタル制御信号を出力する外部コントローラに接続可能なモータユニットを、最小コストで実現することができる。
【００３７】
また、本実施の形態によれば、コンバータ部２０にＤ／Ａコンバータ２３を備え、アナログ速度制御信号をモータ部１０に送る構成としたことにより、モータ部１０にマイコンを備えなくてよいため、モータ部１０に備わる電気回路基板を小さくすることができる。したがって、モータ部１０及びモータユニット１を極力小さくすることができる。
【００３８】
また、本実施の形態によれば、モータ部１０に第１のシャント抵抗６０を備えたことにより、モータ部１０（特にインバータ回路１２）を過電流から保護することができる。
【００３９】
また、本実施の形態のモータ部１０は、樹脂でモールドされることにより、モータ部１０の内部に水分または埃等が進入することを防ぐことができる。また、モータ部１０は、樹脂でモールドされることにより、モータ１１の固定子及び電気回路基板が発する熱を効率よく外部へ放出することができる。
【００４０】
なお、本実施の形態では、コンバータ部２０は、モータ部１０の反出力側（取付面１０ａ）に固定する構成としたが、モータ部１０の側面１０ｂに連結する構成であってもよい。側面１０ｂは、モータ部１０の外周円筒面であり、取付面１０ａに隣接する面である。コンバータ部２０をモータ部１０の側面１０ｂに連結する場合、モータ部１０の側面１０ｂは、コンバータ部２０を連結可能な平面を含むことが好ましい。
【００４１】
また、本実施の形態では、モータ部１０の形状は、円筒形状に限らず、四角柱形状などであっても、本実施の形態と同様にコンバータ部２０を連結させることができる。したがって、本実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００４２】
また、本実施の形態では、モータ部１０の側面１０ｂに突出部５０を備えたが、突出部５０を用いずにモータ部１０を装置側の被取付部に保持させることができれば、突出部５０を省略することができる。例えば、装置側の被取付部に、モータ部１０またはモータユニット１を圧入することができる穴を備える構成とすることにより、突出部５０を備えないモータ部１０であっても、モータ部１０またはモータユニット１を装置の被取付部に保持させることができる。
【００４３】
また、モータ部１０にコンバータ部２０を連結させる構成は、ネジに限らず、モータ部１０及びコンバータ部２０のうちいずれか一方に爪を備え、他方に爪をかけることができる穴を備え、穴に爪を掛けることでコンバータ部２０をモータ部１０に連結させる構成であってもよい。また、コンバータ部２０をモータ部１０に接着剤で連結させる構成であってもよい。
【００４４】
また、モータ部１０は、樹脂でモールドされていることは必須ではない。樹脂でモールドされていないモータ部であっても、本発明を適用できる。
【００４５】
また、ＡＣ／ＤＣコンバータ２１とマイコン２２とは、１枚の電気回路基板に備えることが好ましい。この構成によれば、コンバータ部２０を組み立てる際の作業工数を少なくすることができる。
【００４６】
また、本実施の形態では、モータ部１０は、互いに独立したインバータ回路１２とインバータ駆動回路１３とを備えるが、例えば１つのＩＣにインバータ回路とインバータ駆動回路とを備えてもよい。
【００４７】
また、コンバータ部２０は、モータ部１０に異常が生じたときに、異常であることを報知する報知手段を備えてもよい。具体的には、マイコン２２は、デジタル速度制御信号とＦＧ信号とを参照して、モータ１１に異常が発生していると判断したとき、報知手段に報知命令を送る。報知手段は、マイコン２２から報知命令が送られると、アラーム鳴動等の報知動作を実行する。なお、報知手段の報知動作は、アラーム鳴動に限らず、ＬＥＤの点灯、ディスプレイへエラーメッセージ表示などであってもよい。
【００４８】
また、本実施の形態のモータユニット１は、モータ部１０に備わるコネクタと、コンバータ部２０に備わるコネクタとを接続する構成としたが、他の接続方法であってもよい。例えば、モータユニット１は、モータ部１０にコネクタを備え、コンバータ部２０にフレキシブルプリント基板（以下、ＦＰＣと称する）を備え、ＦＰＣをコネクタに接続する構成であってもよい。また、モータユニット１は、モータ部１０にＦＰＣを備え、コンバータ部２０にコネクタを備え、ＦＰＣをコネクタに接続する構成であってもよい。また、モータユニット１は、モータ部１０及びコンバータ部２０のいずれか一方にリード線を備え、リード線の端子をモータ部１０及びコンバータ部２０のうちの他方の電気回路基板に、半田等で接続する構成であってもよい。
【００４９】
また、本実施の形態では、マイコン２２は、第１のシャント抵抗６０の端子電圧を検出するために、ＡＣ／ＤＣコンバータ２１から出力されるモータ電圧Ｖｍと第１のシャント抵抗６０の接地側端子における電圧とを検出する構成としたが、この構成に限らない。例えば、一端がインバータ回路１２と第１のシャント抵抗６０とのノードに接続され、他端がマイコン２２に接続される導電ラインを備える構成であっても、マイコン２２は、第１のシャント抵抗６０の端子電圧を検出することができる。
【００５０】
また、インバータ駆動回路１３は、第１のシャント抵抗６０の端子電圧を検出し、インバータ回路１２に流れる電流を制限する機能を実行可能な構成としてもよい。その場合、例えば、図４に示すように、一端がインバータ回路１２と第１のシャント抵抗６０とのノードに接続され、他端がインバータ駆動回路１３に接続される導電ラインを備える構成としてもよい。図４は、本実施の形態のモータユニット１の変形例１の回路構成である。このような構成とすることにより、モータ部１０は、マイコン２２、外部コントローラ３１等の制御を用いずに、インバータ回路１２に流れる電流を制限することができ、インバータ回路１２及びモータ１１を過電流から保護することができる。すなわち、モータ部１０単独で、過電流保護機能を実現することができる。
【００５１】
また、インバータ駆動回路１３がマイコン２２へｆａｕｌｔ信号を送る構成としてもよい。具体的には、図５に示すように、モータ部１０に出力端子５１を備え、コンバータ部２０に入力端子７１を備える。図５は、本実施の形態のモータユニット１の変形例２の回路構成である。出力端子５１は、モータ部１０において、インバータ駆動回路１３に接続される。入力端子７１は、コンバータ部２０において、マイコン２２に接続される。出力端子５１と入力端子７１とは、接続される。インバータ駆動回路１３は、モータ１１またはインバータ回路１２における異常を検出したとき、ｆａｕｌｔ信号をマイコン２２へ送る。ｆａｕｌｔ信号は、モータ１１またはインバータ回路１２における異常を示す信号である。
【００５２】
また、マイコン２２がインバータ駆動回路１３へ回転方向信号（ＣＷ／ＣＣＷ）を送る構成としてもよい。具体的には、図６に示すように、モータ部１０に入力端子５２を備え、コンバータ部２０に出力端子７２を備える。図６は、本実施の形態のモータユニット１の変形例３の回路構成である。入力端子５２は、モータ部１０において、インバータ駆動回路１３に接続される、出力端子７２は、コンバータ部２０において、マイコン２２に接続される。入力端子５２と出力端子７２とは、接続される。マイコン２２は、モータ１１におけるロータの回転方向を指示するための回転方向信号を、インバータ駆動回路１３に送ることができる。回転方向信号ＣＷは、ロータを時計回りに回転させることを表す信号である。回転方向信号ＣＣＷは、ロータを反時計回りに回転させることを表す信号である。
【００５３】
（第２の実施形態）
図３は、本発明の第２の実施形態におけるモータユニット１のブロック図である。
【００５４】
図３に示すように、本実施形態におけるモータユニット１は、図１に示したモータユニット１において、コンバータ部２０に第２のシャント抵抗６１を設けたものである。
【００５５】
第２のシャント抵抗６１の一端は、接地端子１９及び２９を介して、第１のシャント抵抗６０に接続される。第２のシャント抵抗６１の他端は、マイコン２２に接続されている。コンバータ部２０は、一端が接地端子２９と第２のシャント抵抗６１とのノードに接続され、他端がマイコン２２に接続される導電ラインを有する。
【００５６】
マイコン２２は、第２のシャント抵抗６１の端子電圧を検出して、オームの法則に基づき電流値を算出する。マイコン２２は、算出した電流値と所定の電流値とを比較し、算出した電流値が所定の電流値を超えたときに、アナログ速度制御信号Ｖｓｐ（Analog）の出力を制限または遮断する。
【００５７】
本実施の形態によれば、コンバータ部２０に第２のシャント抵抗６１を備えることにより、第１のシャント抵抗６０が過電流等により損傷を受けて抵抗値が低下したとしても、マイコン２２は第２のシャント抵抗６１の端子電圧を検出して、インバータ回路１２に流れる電流値を算出することができる。したがって、マイコン２２は、インバータ回路１２に過電流が流れたとき、インバータ駆動回路１３からインバータ回路１２に供給される駆動パルス信号を制限または遮断するため、モータ部１０を保護することができる。特に、インバータ回路１２に過電流が長時間流れることを防ぎ、インバータ回路１２が損傷を受けることを防ぐことができる。
【００５８】
なお、第２のシャント抵抗６１は、１個に限らず、複数個備えてもよい。
【００５９】
また、本実施の形態では、マイコン２２は、第１のシャント抵抗６０の端子電圧を検出するために、ＡＣ／ＤＣコンバータ２１から出力されるモータ電圧Ｖｍと接地端子２９の電圧とを検出するが、この構成に限らない。例えば、インバータ回路１２と第１のシャント抵抗６０とのノードとマイコン２２とに接続される導電ラインを備える構成であっても、マイコン２２は、第１のシャント抵抗６０の端子電圧を検出することができる。
【００６０】
また、インバータ駆動回路１３は、第１のシャント抵抗６０の端子電圧を検出し、インバータ回路１２に流れる電流を制限する機能を実行可能な構成としてもよい。その場合、例えば、一端がインバータ回路１２と第１のシャント抵抗６０とのノードに接続され、他端がインバータ駆動回路１３に接続される導電ラインを備える。このような構成とすることにより、モータ部１０は、マイコン２２、外部コントローラ３１等の制御を用いずに、インバータ回路１２に流れる電流を制限することができ、インバータ回路１２及びモータ１１を過電流から保護することができる。すなわち、モータ部１０単独で、過電流保護機能を実現することができる。
【００６１】
また、図４に示す回路構成に、図３に示す第２のシャント抵抗６１を備える構成としてもよい。また、図５に示す構成に、図３に示す第２のシャント抵抗６１を備える構成としてもよい、また、図６に示す構成に、図３に示す第２のシャント抵抗６１を備える構成としてもよい。
【００６２】
以上、本発明を好適な実施形態により説明してきたが、こうした記述は限定事項ではなく、もちろん、種々の改変が可能である。例えば、上記実施形態では、コンバータ部２０をケースに収容した例を説明したが、これに限らず、コンバータ部２０が被覆部材で覆われていてもよい。例えば、ＡＣ／ＤＣコンバータ２１及びマイコン２２を配置した基板を、樹脂でポッティングしてもよい。
【００６３】
また、上記実施形態では、モータ部１０及びコンバータ部２０を、円筒形状にした例を説明したが、これに限定されず、円筒形状以外の形状であってもよい。
【００６４】
また、モータ１１の種類や、モータ１１の制御方法は、特に限定されず、通常利用できる種々のモータ１１、及びモータ１１の制御方法を適用し得る。
【符号の説明】
【００６５】
１      モータユニット 
１０    モータ部 
１１    ブラシレスＤＣモータ 
１２    インバータ回路 
１３    インバータ駆動回路 
２０    コンバータ部 
２１    ＡＣ／ＤＣコンバータ 
２２    マイコン 
２３    Ｄ／Ａコンバータ
２４    ＤＣ／ＤＣコンバータ 
４０    回転軸 
５０    突出部 
５１    貫通孔 
６０    第１のシャント抵抗 
６１    第２のシャント抵抗
【図１】
2013158219.tif 000003
【図２】
2013158219.tif 000004
【図３】
2013158219.tif 000005
【図４】
2013158219.tif 000006
【図５】
2013158219.tif 000007
【図６】
2013158219.tif 000008