(57)【要約】【課題】  電子部品を高密度に実装し、その際の熱やスイッチングノイズの影響の低減、信頼性の向上、製造工数の低減を実現した電動機の制御装置を提供する。【解決手段】  電動機を駆動させる半導体スイッチング素子（２０）を実装した主回路用プリント配線板（２）と、半導体スイッチング素子（２０）を駆動するドライブ信号を出力するドライブ回路用プリント配線板（１）を個別のプリント配線板とし、２つのプリント配線板はコネクタ（１０）を介して垂直にはんだ付けした構成にする。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路部品の実装されたプリント配線板の複数個で構成される電動機の制御装置において、
前記電動機を駆動させる半導体スイッチング素子を実装した主回路用プリント配線板と、前記半導体スイッチング素子を駆動するドライブ信号を出力するドライブ回路用プリント基板を個別のプリント配線板とし、前記２つのプリント配線板はコネクタを介して垂直にはんだ付けした構成とすることを特徴とする電動機の制御装置。
【請求項２】
前記コネクタは、Ｌアングルタイプコネクタであることを特徴とする請求項１に記載の電動機の制御装置。
【請求項３】
前記Ｌアングルタイプコネクタは、前記主回路用プリント配線板を２枚で構成するときは、前記主回路用プリント配線板を１枚で構成するときとピンの実装方向を逆方向にして実装することを特徴とする請求項２に記載の電動機の制御装置。
【請求項４】
前記ドライブ信号は、前記ドライブ回路用プリント配線板に実装されたマイクロプロセッサから直接出力することを特徴とする請求項１に記載の電動機の制御装置。
【請求項５】
前記ドライブ回路用プリント配線板にマイクロプロセッサを実装し、前記マイクロプロセッサと前記半導体スイッチング素子を、空間的に直近に配置されるように前記２つのプリント配線板に実装することを特徴とする請求項１に記載の電動機の制御装置。
【請求項６】
前記主回路用プリント配線板は、前記半導体スイッチング素子の電力容量に応じて銅箔厚を可変とすることを特徴とする請求項１に記載の電動機の制御装置。
【請求項７】
前記ドライブ回路用プリント配線板は、前記主回路用プリント配線板に実装された前記半導体スイッチング素子の電力容量に関わらず銅箔厚を一定とすることを特徴とする請求項１に記載の電動機の制御装置。
【請求項８】
前記ドライブ回路用プリント配線板は、前記主回路用プリント配線板に実装された前記半導体スイッチング素子の電力容量に関わらず、実装部品を同一とすることを特徴とする請求項１に記載の電動機の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電動機の制御装置に係り、特に電子部品を高密度に実装することで小型化した電動機の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のプリント基板を実装した制御装置は、第１のプリント配線板に形成された基板実装用ホールに、脚板部が形成された第２のプリント配線板が差し込まれ、垂直実装されている（例えば特許文献１参照）。また、駆動回路基板と制御回路基板との間を、フレキシブル基板により相互に電気的に接続し、このフレキシブル基板にコネクタを挿入実装し、ノイズ吸収用電子部品としてのチップ部品を実装しているものがある（例えば特許文献２参照）。
図７において、第１のプリント基板１２１と第２のプリント基板１４１とを互いに垂直にした状態で、第３の部品である接続用コネクタなどを介することなく直接的に実装（結合）するものである。第１のプリント基板１２１の端部近傍において第２のプリント基板１４１の脚板部１４１Ａを差し込むための矩形状の基板実装用ホール１２１Ａが形成されている。第１のプリント基板１２１の表面１２１ａ側に電子部品・電気部品１２２が実装され、必要に応じて裏面１２１ｂ側にも部品が実装される。第２のプリント基板１４１に電子部品・電気部品１４２が複数個実装され、部品１４２をドライブするためのドライバＩＣ（図示省略）が第１のプリント基板１２１の裏面１２１ｂに形成されており、それらが基板実装用ホール１２１Ａの直近において集約され、基板実装用ホール１２１Ａよりも外側位置でそれぞれの端部が櫛状の複数の接続用ランド１２３ａとして形成されているとともに、基板実装用ホール１２１Ａよりも内側位置でそれぞれの端部が櫛状の複数の接続用ランド１２３ｂとして形成されている。外側の接続用ランド１２３ａは第２のプリント基板１４１における表面側の接続用ランド１４３ａに対応し、内側の接続用ランド１２３ｂは第２のプリント基板１４１における裏面側の接続用ランドに対応している。また、第１のプリント基板１２１の表面１２１ａにおいて基板実装用ホール１２１Ａの４隅近傍に臨む状態で位置決め用ランド１２４ａ，１２４ｂが形成されている。１２４ａは外側の位置決め用ランドであり、１２４ｂは内側の位置決め用ランドである。外側の位置決め用ランド１２４ａは第２のプリント基板１４１における表面側の位置決め用ランドに対応し、内側の位置決め用ランド１２４ｂは第２のプリント基板１４１における裏面側の位置決め用ランドに対応している。この第１のプリント基板１２１における位置決め用ランド１２４ａ，１２４ｂもドライバＩＣに対するそしてひいては第２のプリント基板１４１上の部品１４２に対する信号ラインを構成する配線パターンの端部として形成されている。
【０００３】
このように、従来のプリント基板を実装した制御装置は、第1のプリント基板に第２のプリント基板を直接垂直に実装したり、フレキシブル基板を使用して駆動回路基板と制御回路基板を接続し、フレキシブル基板に駆動回路または制御回路の部品を実装したりして、基板サイズを小さくするのである。
【特許文献１】特開２０００−３１６１５号公報（第７頁、図１）
【特許文献２】特開２００１−２６７０２２号公報（第８頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のプリント基板を実装した制御装置は、マイクロプロセッサなど狭ピッチ部品からの信号をプリント配線板同士の接続用ランドで構成していて、接続用ランド間のピッチが狭くなるので、フローはんだ付けの際にはんだブリッジが発生し短絡しやすく、これにより発生する短絡部の修正作業や製造工数の増加し、また、プリント配線板間の接続が接続用ランドでのはんだ付けのみのため、強度が確保できず信頼性にも問題があった。
また、駆動回路と制御回路の間をフレキシブル基板で接続するので、ノイズ吸収用電子部品を実装する必要が生じ、製造工数が増加する問題があった。
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、電子部品を高密度に実装し、熱やスイッチングノイズの影響の低減、信頼性の向上や製造工数の低減を実現した電動機の制御装置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】
【０００５】
上記問題を解決するため、本発明は次のように構成したものである。
請求項１に記載の発明は、回路部品の実装されたプリント配線板の複数個で構成される電動機の制御装置において、前記電動機を駆動させる半導体スイッチング素子を実装した主回路用プリント配線板と、前記半導体スイッチング素子を駆動するドライブ信号を出力するドライブ回路用プリント基板を個別のプリント配線板とし、前記２つのプリント配線板はコネクタを介して垂直にはんだ付けした構成とするものである。
また、請求項２に記載の発明は、請求項1に記載の電動機の制御装置において、前記コネクタは、Ｌアングルタイプコネクタとするものである。
【０００６】
また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の電動機の制御装置において、前記Ｌアングルタイプコネクタは、前記主回路用プリント配線板を２枚で構成するときは、前記主回路用プリント配線板を１枚で構成するときとピンの実装方向を逆方向にして実装するものである。
また、請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の電動機の制御装置において、前記ドライブ信号は、前記ドライブ回路用プリント配線板に実装されたマイクロプロセッサから直接出力するものである。
また、請求項５に記載の発明は、請求項１に記載の電動機の制御装置において、前記ドライブ回路用プリント配線板にマイクロプロセッサを実装し、前記マイクロプロセッサと前記半導体スイッチング素子を、空間的に直近に配置されるように前記２つのプリント配線板に実装するものである。
【０００７】
また、請求項６に記載の発明は、請求項１に記載の電動機の制御装置において、前記主回路用プリント配線板は、前記半導体スイッチング素子の電力容量に応じて銅箔厚を可変とするものである。
また、請求項７に記載の発明は、請求項1に記載の電動機の制御装置において、前記ドライブ回路用プリント配線板は、前記主回路用プリント配線板に実装された前記半導体スイッチング素子の電力容量に関わらず銅箔厚を一定するものである。
また、請求項８に記載の発明は、請求項１に記載の電動機の制御装置において、前記ドライブ回路用プリント配線板は、前記主回路用プリント配線板に実装された前記半導体スイッチング素子の電力容量に関わらず、実装部品を同一とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１、２に記載の発明によると、主回路用基板とドライブ回路用基板をコネクタを介して垂直にはんだ付けするので容易に構成でき、さらに電動機の制御装置を小型化できる。
請求項３に記載の発明によると、主回路用基板の構成枚数によらず１種類のドライブ回路基板を準備するだけで対応でき効率的である。
請求項４、５に記載の発明によると、ドライブ信号を出力するマイクロプロセッサと半導体スイッチング素子を空間的に直近に配置できるので、ノイズ影響を抑えることができ信頼性向上を図ることができる。
請求項６ないし８のいずれかに記載の発明によると、半導体スイッチング素子の電力容量に応じて主回路用プリント配線板のみ銅箔厚を可変させ、ドライブ回路用基板は実装部品、銅箔厚ともに同一とするので、１種類のドライブ回路用基板でどのような電力容量でも対応でき、効率的で無駄がない。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
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。
【実施例１】
【００１０】
図1は、本発明の電動機の制御装置で用いられる主回路用プリント配線板とドライブ回路用プリント配線板の３面図、図２は、図１で示したプリント配線板の斜視図である。図において、１はドライブ回路用プリント配線板、２は主回路用プリント配線板、１０はドライブ回路用プリント配線板１と主回路用プリント配線板２を電気的に接続するコネクタ、２０は出力周波数を変換する半導体スイッチング素子、２１はドライブ信号を出力するマイクロプロセッサである。
なお、コネクタ１０は、ドライブ回路用プリント配線板１に実装されたマイクロプロセッサ２１から主回路用プリント配線板２に実装された半導体スイッチング素子２０への制御信号を接続している。
本発明が従来技術と異なる部分は、サブとなるプリント配線板をドライブ回路とし、メインとなるプリント配線板をドライブされる回路とし、ドライブされる回路にインバータの主回路部分を搭載するようにした部分である。
【００１１】
ドライブ回路用プリント配線板１にはマイクロプロセッサ２１をはじめとして電子部品が実装され、主回路用プリント配線板２には、半導体スイッチング素子２０をはじめとした電動機をドライブする主回路部品が実装されていている。
ドライブ回路用プリント配線板１で実行される機能の主なものは、入力される運転指令や速度指令に応じたドライブ信号を主回路用プリント配線板に実装された半導体スイッチング素子２０に出力する処理であり、主回路用プリント配線板２については、入力されるドライブ信号に基づき、電動機に電力を供給して駆動する処理である。
主回路用プリント配線板２には、半導体スイッチング素子２０が実装されているので、適用される電動機の容量により半導体スイッチング素子２０の電力容量も異なってくる。したがって、主回路用プリント配線板２はその電力容量に応じた銅箔厚とすることが必要になるが、ドライブ回路用プリント配線板１は、半導体スイッチング素子２０をＰＷＭ制御で駆動するドライブ信号を出力するところまでの機能を担当するので、適用される電動機や駆動する半導体スイッチング素子２０の電力容量に関わらず銅箔厚は一定であり、その実装部品は電力容量に関わらず同一のものを使用している。
【００１２】
また、半導体スイッチング素子２０とマイクロプロセッサ２１は、図１、図２に示すように、ドライブ回路用プリント配線板１と主回路用プリント配線板２がコネクタ１０を介して垂直にはんだ付けされた状態で、直近にくるようにそれぞれの配線板上に配置されている。
半導体スイッチング素子２０をＰＷＭ制御で駆動するドライブ信号は、マイクロプロセッサ２１が出力制御すると説明したが、マイクロプロセッサ２１がドライブ信号から直接出力した構成のものに適用されてもよい。
【００１３】
このようにドライブ回路用プリント配線板１と主回路用プリント配線板２は構成されているので、半導体スイッチング素子２０を制御する信号が最短にでき、ドライブ回路用プリント配線板１に実装されている電子部品に対し、熱やスイッチングノイズの影響を低減でき、信頼性の向上がはかれる。
【実施例２】
【００１４】
図３は、第２の実施例を示すドライブ回路用プリント配線板（Ｌアングルタイプコネクタ付き）の斜視図、３面図であり、図４は、図３のドライブ回路用プリント配線板を主回路用プリント配線板に接続した斜視図である。図において、１はドライブ回路用プリント配線板、２は主回路用プリント配線板、１１、１２はＬアングルタイプコネクタ、２０は半導体スイッチング素子、２１はマイクロプロセッサである。
ドライブ回路用プリント配線板１と主回路用プリント配線板２は、Ｌアングルタイプコネクタ１１、１２を介して電気的に接続されており、半導体スイッチング素子２０、マイクロプロセッサ２１は、実施例１と同様に、それぞれ主回路用プリント配線板２、ドライブ回路用プリント配線板１に実装されている。例えば、Ｌアングルタイプコネクタ１１、１２の先端は、主回路用プリント配線板２に空けられた穴に固定される。
また、図５は図３のドライブ回路用プリント配線板（Ｌアングルタイプコネクタ付き）のＬアングルタイプコネクタ１２の接続を逆にした斜視図、３面図であり、図６は図５のドライブ回路用プリント配線板を主回路用プリント配線板に接続した斜視図である。図において、図３、図４と異なり、主回路用プリント配線板を２枚とし、第２の主回路用プリント配線板３とも電気的に接続するようにしている。つまり、ドライブ回路用プリント配線板１と主回路用プリント配線板２はＬアングルタイプコネクタ１２を介して電気的に接続され、ドライブ回路用プリント配線板１と第２の主回路用プリント配線板３は、Ｌアングルタイプコネクタ１１を介して、電気的に接続されている。
本発明が実施例１と異なる部分は、コネクタ１０に代えてＬアングルコネクタ１１、１２を用いてドライブ回路用プリント配線板１と主回路用プリント配線板２を実装するようにし、主回路用プリント配線板２を２枚構成にした場合でも、Ｌアングルコネクタを逆方向に実装することで、同じドライブ回路用プリント配線板１を使用可能としたことである。
【００１５】
前述したが、主回路用プリント配線板２には、半導体スイッチング素子２０が実装されているので、適用される電動機の容量により半導体スイッチング素子２０の電力容量も異なる。このため、主回路用の回路はその部品、構成が異なり、大容量になるほど、その実装面積を確保しなければならなくなる。この解決策として、主回路用プリント配線板を２枚で構成することがある。このような場合においても、Ｌアングルタイプコネクタ１２の取り付け方向を変えることで、主回路用プリント配線板が1枚構成時と同じドライブ回路基板を用いても容易に実装できる。
このように、電動機制御装置の容量の違いに見合うように主回路用プリント配線板の合計サイズを可変できるので、モータ制御装置の容量の異なるシリーズを展開していく際、１種類のドライブ回路用プリント配線板を準備するだけで対応できるので、回路設計や製造工数が低減でき効率的である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１実施例を示すプリント配線板の３面図
【図２】本発明の第１実施例を示すプリント配線板の斜視図
【図３】本発明の第２実施例を示すドライブ回路用配線板１の斜視図、３面図
【図４】本発明の第２実施例を示すプリント配線板の斜視図
【図５】本発明の第２実施例を示す別態様のドライブ回路用配線板１の斜視図、３面図
【図６】本発明の第２実地例を示す別態様のプリント配線板の斜視図
【図７】従来技術を示すプリント配線板の斜視図
【符号の説明】
【００１７】
１  ドライブ回路用プリント配線板
２  主回路用プリント配線板
３  第２の主回路用プリント配線板
１０  コネクタ
１１  Ｌアングルタイプコネクタ
１２  Ｌアングルタイプコネクタ
２０  半導体スイッチング素子
２１  マイクロプロセッサ
１２１  第１のプリント基板
１２１Ａ  基板実装用ホール
１２１ａ  第１のプリント基板の表面
１２１ｂ  第１のプリント基板の裏面
１２２  第１のプリント基板に実装される電子部品
１２３ａ  第１のプリント基板における外側の接続用ランド
１２３ｂ  第１のプリント基板における内側の接続用ランド
１２４ａ  第１のプリント基板における外側の位置決め用ランド
１２４ｂ  第１のプリント基板における内側の位置決め用ランド
１４１    第２のプリント基板
１４１Ａ  脚板部
１４１ａ  第２のプリント基板の表面
１４１ｂ  第２のプリント基板の裏面
１４２  第２のプリント基板に実装される電子部品
１４３ａ  脚板部における表面側の接続用ランド
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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