(57)【要約】【課題】電源に対して並列接続されるコンデンサ群を構成する複数のコンデンサの寿命のばらつきを防止する。【解決手段】ブラシレスモータ装置１は、電源１３に対してモータ駆動回路１４と並列に接続されるコンデンサ群１７を有する。コンデンサ群１７は、５つのコンデンサＣ１〜Ｃ５を備える。各コンデンサＣ１〜Ｃ５は、電源１３までの配線抵抗が小さい順番に、グランド端子までの配線抵抗が大きくなるように接続されており、配線抵抗が２Ｒ＋４ｒで同じになっている。これらコンデンサＣ１〜Ｃ５は、充放電を行ってモータ駆動回路１４に流れる電流の変動を吸収する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブラシレスモータのコイルに流す電流を制御するモータ駆動回路と、容量の等しい複数のコンデンサを並列接続させたコンデンサ群とが電源に対して並列に接続されたブラシレスモータ装置において、
前記コンデンサ群は、前記電源に接続される高電位側からそれぞれの前記コンデンサを通ってグランド端子で接地される低電位側へ接続される複数の配線経路が形成され、複数の配線経路におけるそれぞれの配線経路インピーダンスが等しくなるように設定されていることを特徴とするブラシレスモータ装置。
【請求項２】
前記配線経路インピーダンスは、前記配線経路が有する配線抵抗を有し、それぞれの前記配線経路インピーダンスにおいて、前記コンデンサより高電位側に形成される配線経路が有する配線抵抗が小さい順に、前記コンデンサより低電位側に形成される配線経路が有する配線抵抗が大きく形成されていることを特徴とする請求項１に記載のブラシレスモータ装置。
【請求項３】
隣り合う２つの前記コンデンサの高電位側の電極間を接続する配線経路が有する配線抵抗が等しく、かつ隣り合う２つの前記コンデンサの低電位側の電極間を接続する配線経路が有する配線抵抗が等しいことを特徴とする請求項２に記載のブラシレスモータ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電流リップルを吸収するコンデンサ群を備えるブラシレスモータ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ブラシレスモータ装置は、モータ駆動回路のスッチング素子をＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号で開閉させてブラシレスモータを駆動させることが知られている。この種のブラシレスモータ装置では、ＰＷＭ信号でスイッチング素子を開閉動作させることで電源電流が変動することがあるので、電源に対してモータ駆動回路と並列にコンデンサを配置し、コンデンサによって電流のリプルを吸収するように構成したものがある。
ここで、許容される電流変動を満たすためには、複数のコンデンサを並列に接続してコンデンサ群を形成することが知られている。例えば、特許文献１には、モータ駆動回路であるインバータと、２つのコンデンサを並列に接続した例が開示されている。
【特許文献１】特開２００７−１２７６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、複数のコンデンサを並列に接続したときは、電源に接続される高電位側から各コンデンサを通ってグランド端子に接続される低電位側へ通じる各配線経路が有する配線経路インピーダンスに差が生じる。配線経路インピーダンスの差によってそれぞれのコンデンサに供給される電流が変化するため、コンデンサの寿命にばらつきが生じ易かった。特許文献１の例では、電源に最も近いコンデンサの寿命が短くなる。このため、最も寿命が短くなるコンデンサに合わせて回路設計をしなければならなかった。特に高出力のモータにおいては、コンデンサに流れる電流が大きくなるので、配線経路インピーダンスの差が寿命に顕著な影響を及ぼしていた。
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、電源に対して並列接続されるコンデンサ群を構成する複数のコンデンサの寿命のばらつきを防止することを主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記の課題を解決する本発明の請求項１に係る発明は、ブラシレスモータのコイルの通電制御をするモータ駆動回路と、容量の等しい複数のコンデンサを並列接続させたコンデンサ群とが電源に対して並列に接続されたブラシレスモータ装置において、前記コンデンサ群は、前記電源に接続される高電位側からそれぞれの前記コンデンサを通ってグランド端子で接地される低電位側へ接続される複数の配線経路が形成され、複数の配線経路におけるそれぞれの配線経路インピーダンスが等しくなるように設定されていることを特徴とするブラシレスモータ装置とした。
このブラシレスモータ装置は、複数のコンデンサのインピーダンス（配線経路インピーダンス）を等しくしたことで各コンデンサに流れる電流の大きさ、および充放電の頻度及びエネルギ量が等しくなる。
【０００５】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載のブラシレスモータ装置において、前記配線経路インピーダンスは、前記配線経路が有する配線抵抗を有し、それぞれの前記配線経路インピーダンスにおいて、前記コンデンサより高電位側に形成される配線経路が有する配線抵抗が小さい順に、前記コンデンサより低電位側に形成される配線経路が有する配線抵抗が大きく形成されていることを特徴とする。
請求項３に係る発明は、請求項２に記載のブラシレスモータ装置において、隣り合う２つの前記コンデンサの高電位側の電極間を接続する配線経路が有する配線抵抗がそれぞれ等しく、かつ隣り合う２つの前記コンデンサの低電位側の電極間を接続する配線経路が有する配線抵抗がそれぞれ等しいことを特徴とする。
このような配線構造を採用することで、各コンデンサに流れる電流の大きさ、および充放電の頻度及びエネルギ量が等しくなる。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、コンデンサ群を形成する各コンデンサを通る配線経路におけるそれぞれの配線経路インピーダンスを等しくすることで、各コンデンサに流れる電流の大きさ、および充放電の頻度及びエネルギ量が等しくなり、コンデンサの寿命を均一化できる。コンデンサの寿命が均一化されることによってコンデンサの選定を最適化できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１に示すように、モータ制御装置１は、３相のブラシレスモータ２と、ブラシレスモータ２のコイルに流す電流を制御するモータドライバ回路３と、ブラシレスモータ２の回転を検出する回転センサ４とを備えている。
【０００８】
モータドライバ回路３は、外部信号が入力される制御回路１１を有する。制御回路１１は、電源回路１２を介して電源１３から電力が供給され、外部信号に応じてＰＷＭ指令信号を作成して出力するように構成されている。ＰＷＭ指令信号の出力ポートには、モータ駆動回路１４が接続されている。
モータ駆動回路１４は、ＦＥＴなどから構成されるスイッチング素子がブラシレスモータ２の各コイルに対応して配列されたブリッジ構造を有する。スイッチング素子は制御回路１１から供給されるＰＷＭ指令信号によってスイッチング制御される。モータ駆動回路１４には、電源１３から電圧が印加されるようになっており、制御回路１１によりスイッチング素子を開閉することで、所定のコイルへの通電が制御される。
さらに、モータ駆動回路１４からブラシレスモータ２のコイルに流れる電流の変動を吸収するためのコンデンサ群１７がモータ駆動回路１４の高電位側とグランド端子の間に電源１３に対してモータ駆動回路１４と平行に接続されている。
【０００９】
ここで、コンデンサ群１７は、複数の平滑用コンデンサを備えるリプル吸収回路である。図２に示すように、コンデンサ群１７は、容量が等しい５つコンデンサとして、第１のコンデンサＣ１と、第２のコンデンサＣ２と、第３のコンデンサＣ３と、第４のコンデンサＣ４と、第５のコンデンサＣ５とを備える。電源１３から第１のコンデンサＣ１までの配線抵抗はＲ（Ω）である。隣り合う２つのコンデンサＣ１〜Ｃ５の高電位側の電極同士を結ぶ配線の配線抵抗はｒ（Ω）である。同様に、隣り合う２つのコンデンサＣ１〜Ｃ５の低電位側の電極同士を結ぶ配線の配線抵抗はｒ（Ω）である。第５のコンデンサＣ５からグランド端子までの配線抵抗をＲ（Ω）である。各コンデンサＣ１〜Ｃ５と電源１３の間の配線抵抗が小さい順番に、各コンデンサＣ１〜Ｃ５とグランド端子の間の配線抵抗が大きくなっている。各コンデンサＣ１〜Ｃ５の配線抵抗は、全て２Ｒ＋４ｒ（Ω）で等しくなっている。つまり、コンデンサＣ１〜Ｃ５と抵抗Ｒ，ｒを含む回路のインピーダンス（配線経路インピーダンス）は、コンデンサＣ１〜Ｃ５ごとの各並列回路において等しい。
【００１０】
次に、モータ駆動装置１の動作について説明する。
ブラシレスモータ２の回転速度や回転方向などを指令する外部信号が入力されると、制御回路１１が外部信号に基づいてＰＷＭ信号を作成し、回転センサ４で検出したブラシレスモータ２の回転位置に応じてモータ駆動回路１４のスイッチング素子ごとに独立して出力する。
モータ駆動回路１４では、制御回路１１から出力されるＰＷＭ信号がスイッチング素子に入力される。制御回路１１はＰＷＭ信号を送るスイッチング素子を切替える事で、スイッチング素子に接続されたコイルへの通電の切替え制御を行っている。このようにして、制御回路１１から出力されるＰＷＭ信号によりスイッチング素子のＯＮ−ＯＦＦ制御をすることでブラシレスモータ２のロータを回転させる。
【００１１】
ここで、スイッチング素子をＰＷＭ制御によってＯＮ−ＯＦＦさせるときに、電源１３からモータ駆動回路１４に流れる電流が変動することがある。このような場合にコンデンサ群１７の各コンデンサＣ１〜Ｃ５に予め蓄積されている電気エネルギが放電されることで、電流変動が抑制される。各コンデンサＣ１〜Ｃ５は、放電と充電を繰り返すが、配線抵抗が全て等しいので略均一の電荷が充放電される。その結果、コンデンサＣ１〜Ｃ５の寿命が図３のラインＬ１に示すように、略均一になる。
【００１２】
なお、図３には比較として従来の接続方法で５つのコンデンサを並列接続させた場合の寿命をラインＬ２に示している。図４に示すように、従来の接続方法では、５つのコンデンサＣ１１，Ｃ１２，Ｃ１３，Ｃ１４，Ｃ１５が電源１３に対して並列に接続されるため、コンデンサＣ１１〜Ｃ１５ごとに配線抵抗が異なっている。コンデンサＣ１１の配線抵抗は２Ｒ（Ω）である。その他のコンデンサＣ１２，Ｃ１３，Ｃ１４，Ｃ１５のそれぞれの配線抵抗は、２Ｒ＋２ｒ、２Ｒ＋４ｒ、２Ｒ＋６ｒ、２Ｒ＋８ｒ（Ω）になっている。つまり、配線抵抗は、小さい方からＣ１１＜Ｃ１２＜Ｃ１３＜Ｃ１４＜Ｃ１５となり、図３に示す寿命と一致する。これは、配線抵抗が小さいコンデンサＣ１１が電荷を充放電し易いからであると考えられる。通常、コンデンサは、同じ仕様のものを使うので、寿命が最も短くなるコンデンサＣ１１に合わせて回路を設計することになる。しかしながら、他のコンデンサＣ１２〜Ｃ１５は余分な能力をもたせることになってしまう。また、コンデンサＣ１１〜Ｃ１５ごとに最適なコンデンサを選定することはコストがかかって非効率的であった。
【００１３】
この実施の形態では、容量の等しいコンデンサＣ１〜Ｃ５を複数備える構成において、各コンデンサＣ１〜Ｃ５の配線抵抗を等しくすることで、コンデンサＣ１〜Ｃ５の寿命が略均一になるようにしたので、コンデンサＣ１〜Ｃ５の使用状況の均一化が図れる。配線抵抗を各コンデンサＣ１〜Ｃ５で同じにすることは、コンデンサごとに容量が最適化されるように選択するのに比べて容易であり、製造コストも抑えられる。図３に示すように、平均化された寿命は、従来の接続方法における最も寿命の低いコンデンサＣ１１より長くすることができる。
【００１４】
この発明は、前記の実施の形態に限定されずに広く応用することができる。
例えば、コンデンサは、複数であれば良く、５つに限定されない。いずれの場合でも電源１３からの配線抵抗が小さい順番に、グランド端子からの配線抵抗を大きくすることで各コンデンサの配線抵抗を同じにする。
各コンデンサの配線抵抗が等しくなれば配線長は同じでなくても良い。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態に係るブラシレスモータ装置のブロック図である。
【図２】コンデンサ群の具体的構成を示す図である。
【図３】コンデンサの寿命を計測した結果を示す図である。
【図４】従来の接続方法を説明する図である。
【符号の説明】
【００１６】
１      モータ駆動装置
１３      電源
１４      モータ駆動回路
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５      コンデンサ
Ｒ、ｒ      配線抵抗
【図１】
2009142041.tif 000003
【図２】
2009142041.tif 000004
【図３】
2009142041.tif 000005
【図４】
2009142041.tif 000006