JP7319397B2 - モータ駆動装置およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、モータの駆動に用いられるモータ駆動装置およびその製造方法に関する。

モータを駆動するモータ駆動装置は、一般に、電子部品を実装する回路基板を有する。このとき、モータの種別等（例えば、出力用）に応じて、異なる回路（回路部品）を用いることがある（例えば、特開２０１８－１３６１４４号公報参照）。ここで、共通の基板に、例えば、大電流用、小電流用の部品のいずれかを配置することで、大電流用、小電流用の回路を適宜に作製できる。このようにすることで、共通する製造ライン上で、部品を適宜に選択し、共通基板に実装して、異なる回路を作製することが可能となる。

しかしながら、異なる部品を選択して共通基板に実装する場合、選択する部品や実装する箇所を誤る（誤実装）可能性がある。特に、大量生産の場合、ラインのスピードが速く、誤実装の可能性が大きくなる。この誤実装は、生産のロスとなり、好ましくない。

本発明は、製造時の誤実装の低減を図ったモータ駆動装置およびその製造方法を提供することを目的とする。

本発明の形態に係るモータ駆動装置は、基板と、第１の回路部品を実装するための前記基板上の第１の実装領域と、第２の回路部品を実装するための前記基板上の第２の実装領域と、前記第１の回路部品に電流を供給する第１の経路を構成する第１の接続配線部材の少なくとも一部が、前記第２の実装領域と重なるように、前記第１の接続配線部材を前記基板上に接続するための第１の一対の接続点と、前記第２の回路部品に電流を供給する第２の経路を構成する第２の接続配線部材の少なくとも一部が、前記第１の実装領域と重なるように、前記第２の接続配線部材を前記基板上に接続するための第２の一対の接続点と、を備える。

本発明の形態に係るモータ駆動装置の製造方法は、第１の回路部品を実装するための第１の実装領域と、第２の回路部品を実装するための第２の実装領域と、互いに接続されることで、前記第１の回路部品に電流を供給する第１の経路の一部を構成する、基板上の第１の一対の接続点と、互いに接続されることで、前記第２の回路部品に電流を供給する第２の経路の一部を構成する、前記基板上の第２の一対の接続点と、を有するプリント基板を用意する準備工程と、前記第１の実装領域に前記第１の回路部品を実装するか、または前記第２の実装領域に前記第２の回路部品を実装する実装工程と、前記実装工程で前記第１の回路部品を実装する場合、少なくとも一部が前記第２の実装領域と重なる第１の接続配線部材によって前記第１の一対の接続点を接続し、前記実装工程で前記第２の回路部品を実装する場合、少なくとも一部が前記第１の実装領域と重なる第２の接続配線部材によって前記第２の一対の接続点を接続する接続工程と、を備える。

本発明によれば、製造時の誤実装の低減を図ったモータ駆動装置およびその製造方法を提供することができる。

実施形態に係るモータ駆動装置用のプリント基板を表す図である。 大電流用のモータ駆動回路を表す図である。 小電流用のモータ駆動回路を表す図である。 接続配線部材の斜視図である。

実施形態に係るモータ駆動装置およびその製造方法について、図面を参照しながら以下、詳細に説明する。

モータ駆動装置は、モータを駆動するための電流を出力する装置であり、モータを駆動、制御するための種々の回路を有する。モータ駆動装置は、例えば、駆動するモータが大出力、小出力のいずれであるかに応じて、次のモータ駆動回路２０ａ、２０ｂのいずれかを備えることができる。

図１は、実施形態に係るモータ駆動装置用のプリント基板１０を表す。図２、図３はそれぞれ、プリント基板１０を用いて作製された大出力用のモータ駆動回路２０ａ、小出力用のモータ駆動回路２０ｂを示す。

プリント基板１０は、モータ駆動回路２０ａ、２０ｂいずれの製造にも使用できる共通基板である。後述のように、大電流用、小電流用いずれを作製するかによって、プリント基板１０に大電流用の部品（ここでは、電流センサ３１）または小電流用の部品（ここでは、シャント抵抗素子３２）を選択して実装することで、モータ駆動回路２０ａ、２０ｂいずれかを選択して作製できる。

図１に示すように、プリント基板１０は、実装領域Ａ（Ａ１、Ａ２）、Ｂ、Ｃ（Ｃ１～Ｃ４）、および接続点１１～１８、２１、２２を有する基板である。

プリント基板１０は、これらの実装領域Ａ、Ｂ、Ｃ、および接続点１１～１８、２１、２２以外にも、電気部品、配線等を有するが、判りやすさのために記載を省略している。プリント基板１０は、例えば、接続点１１～１８、２１、２２に接続される配線や電気部品を有する。

実装領域Ａ（Ａ１、Ａ２）、Ｂ、Ｃ（Ｃ１～Ｃ４）は、プリント基板１０上に視認可能に識別表示されている。すなわち、実装領域Ａ１、Ａ２、Ｂ、Ｃ１～Ｃ４は、その周囲と識別可能なように、例えば、その境界または領域自体に周囲と異なる濃淡または色彩を付してもよい。

図２、図３に示すように、実装領域Ａ１、Ａ２は、大電流用の部品（ここでは、電流センサ３１）を実装するための領域であり、実装領域Ｂは、小電流用の部品（ここでは、シャント抵抗素子３２）を実装するための領域である。実装領域Ａ１、Ｂの一方または他方が第１の実装領域、第２の実装領域に対応する。

すなわち、モータ駆動回路２０が大電流用、小電流用のいずれであるかに応じて、電流センサ３１、シャント抵抗素子３２のいずれかが選択され、プリント基板１０に実装される。ここでは、大電流用として２つの電流センサ３１が実装領域Ａ１、Ａ２に、小電流用として１つのシャント抵抗素子３２が実装領域Ｂに実装される。

実装領域Ｃ１～Ｃ４は、電解コンデンサ３３を実装するための領域である。ここでは、大電流用、小電流用で異なる個数の電解コンデンサ３３が実装される。大電流用の場合、４つの電解コンデンサ３３が実装領域Ｃ１～Ｃ４の全てに、小電流用の場合、１つの電解コンデンサ３３が実装領域Ｃ１のみに実装される。

ここでは、実装領域Ａ、Ｂ、Ｃの形状および大きさは、実装が予定される電流センサ３１、シャント抵抗素子３２、および電解コンデンサ３３をプリント基板１０の上方から見たときの形状に対応させている。このようにすることで、これら電気部品の的確な実装が容易となる。なお、実装領域Ａ、Ｂ、Ｃが互いに区別できるように、互いに異なる濃淡または色彩を付してもよい。これら電気部品の的確な実装がより容易となる。

接続点１１～１８、２１、２２は、接続配線部材４１、４２の端部が接続される導電体から構成される。接続点１１～１８、２１、２２の２つを適宜に選択して、接続配線部材４１、４２の一端および他端を接続することで、２つの接続点を結ぶ電流の経路を形成できる。接続点１１～１８、２１、２２は、後述の接続配線部材４１または４２の接続部４５が挿入される接続用穴（図示せず）を有する。

図２に示すように、大電流用回路では、接続点１１、１２間に接続配線部材４１（第１の接続配線部材、第２の接続配線部材の一方または他方）が、接続点１３、１４間、１５、１６間、１７、１８間に３つの接続配線部材４２が配置される。図３に示すように、小電流用回路では、接続点２１、１４間に１つの接続配線部材４１が、接続点２２、１６間、１７、１８間に２つの接続配線部材４２が配置される。

一対の接続点１１、１２、一対の接続点２１、１４は、第１の一対の接続点および第２の一対の接続点の一方または他方に対応し、このいずれかを選択して、接続配線部材４１が接続される。一対の接続点１１、１２、または一対の接続点２１、１４に、接続配線部材４１を接続することで、実装領域Ａ１の電流センサ３１、または実装領域Ｂのシャント抵抗素子３２に電流を供給する経路を形成できる。

なお、一対の接続点１１、１２間、一対の接続点２１、１４間は、同一部材である接続配線部材４１を接続できるように、略同一の間隔（距離）を有する。

一対の接続点１１、１２は、実装領域Ｂを跨ぐ。このため、一対の接続点１１、１２を接続配線部材４１で接続したとき、接続配線部材４１は実装領域Ｂと少なくとも一部が重なって配置され、実装領域Ｂにシャント抵抗素子３２を実装することはできなくなる。この結果、実装領域Ｂへのシャント抵抗素子３２の実装（小電流用部品の実装）と、一対の接続点１１、１２の接続配線部材４１での接続（大電流用の接続）と、を同時に行う誤実装が防止される。

一対の接続点２１、１４は、実装領域Ａ１を跨ぐ。このため、一対の接続点２１、１４を接続配線部材４１で接続したとき、接続配線部材４１は実装領域Ａ１と少なくとも一部が重なって配置され、実装領域Ａ１に電流センサ３１を実装することはできなくなる。この結果、実装領域Ａ１への電流センサ３１の実装（大電流用部品の実装）と、一対の接続点２１、１４の接続配線部材４１での接続（小電流用の接続）と、を同時に行う誤実装が防止される。

ここでは、接続点１３、１４間、１５、１６間、１７、１８間、２２、１６間は、同一部材である接続配線部材４２を接続できるように、略同一の間隔（距離）を有する。

なお、図３では、２つの接続配線部材４２を用い、接続点１６、１７を介して、接続点２２、１８間を接続しているが、１の接続配線部材４２を用いて、実装領域Ａ２を跨ぎ、接続点２２と接続点１８を直接接続することも可能である。この場合、接続点２２、１６間の距離を接続点１５、１６間等と略同一にする必要はなくなる。

接続点１４、１６は、大電流用、小電流用部品いずれの実装時でも共通に使用される。この結果、接続点が削減され、誤実装の低減、実装面積の削減が容易となる。

図４は、接続配線部材４１、４２の斜視図である。図４に示すように、接続配線部材４１、４２はいずれも、細長い平板を折り曲げた形状を有し、接続部４５、連結部４６、水平導体部４７を有する。なお、接続配線部材４１、４２は、平板に限らず、電線や丸棒を折り曲げて作製してもよい。

接続部４５は、接続配線部材４１、４２の両端に配置され、接続点１１～１８、２１、２２のいずれかに接続される。接続点１１～１８、２１、２２の接続用穴に接続部４５を挿入し、半田等を用いて接続することができる。

水平導体部４７は、連結部４６を介して接続部４５に連結され、実装時にプリント基板１０の主面に略平行に配置される。水平導体部４７の長さＬは、接続配線部材４１、４２のいずれであるかに応じて、異なる。接続配線部材４１の水平導体部４７の長さＬは、接続配線部材４２の水平導体部４７の長さＬより長い。接続配線部材４１は、接続点１１、１２間、接続点２１、１４間に対応する長さを有し、接続配線部材４２は、接続点１３、１４間、１５、１６間、１７、１８間、２２、１６間に対応する長さを有する。

電流センサ３１は、略円筒形状のコア（磁性体コア）と、このコアに形成されたギャップに配置されるホールＩＣを用いて構成できる。すなわち、電流センサ３１は、プリント基板１０の主面に略平行な軸を有する略円筒形状を有し、この円筒内を接続配線部材４２の水平導体部４７が通過する。すなわち、電流センサ３１と接続配線部材４２は、実装されたとき、プリント基板１０の主面に垂直な方向から見ると平面的に重なって見えるが、立体的には重なりがない。すなわち、電流センサ３１の実装後に、これと干渉せずに接続配線部材４２を実装することができる。

電流センサ３１は、そのコア内を通過する接続配線部材４２の水平導体部４７に流れる電流を検出する。水平導体部４７に流れる電流から生じる磁界をコアが受け、ホールＩＣが、電圧に変換することで、水平導体部４７に流れる電流を検出できる。

シャント抵抗素子３２は、略直方体形状であり、電流検出用のシャント抵抗（低抵抗）を有し、その両端間での電圧降下を用いて、電流を検出する。

ここでは、１つのシャント抵抗素子３２を用い、２相の電流を検出している。このため、シャント抵抗素子３２は、各相それぞれに対応する２つの検出素子を有する。但し、１つの検出素子を有するシャント抵抗素子を用いることも可能であり、この場合、２つのシャント抵抗素子を実装することになる。

このように、大電流、小電流で、電流検出素子を載せ替えるのは、電流センサ３１、シャント抵抗素子３２の長所、短所を考慮したものである。シャント抵抗素子３２は、電流センサ３１に比べて、検出精度および応答性は良いが、発熱量が大きい。このため、小電流ではシャント抵抗素子３２、大電流では電流センサ３１として、出力電流に応じて違う部品を選択している。

ここで、図２に示すように、大電流用として接続配線部材４１を接続点１１、１２間に接続した場合、接続配線部材４１の水平導体部４７は、実装領域Ｂと少なくとも一部が重なり、この実装領域Ｂに、小電流用のシャント抵抗素子３２を実装することはできなくなる。すなわち、大電流用の接続配線部材４１の接続は、小電流用のシャント抵抗素子３２の実装とは両立しない。この結果、大電流用の接続配線部材４１の接続と、小電流用のシャント抵抗素子３２の実装とを合わせて行う誤実装が防止される。

また、図３に示すように、小電流用として接続配線部材４１を接続点２１、１４間に接続した場合、接続配線部材４１の水平導体部４７は、実装領域Ａ１と少なくとも一部が重なり、この実装領域Ａ１に、大電流用の電流センサ３１を実装することはできなくなる。すなわち、小電流用の接続配線部材４１の接続は、大電流用の電流センサ３１の実装領域Ａ１への実装とは両立しない。この結果、小電流用の接続配線部材４１の接続と、小電流用のシャント抵抗素子３２の実装とを合わせて行う誤実装が防止される。

（モータ駆動装置の製造方法）
モータ駆動装置は、次のような手順で製造できる。

まず、図１に示すプリント基板１０を用意する（準備工程）。そして、プリント基板１０から、大電流用、小電流用のいずれのモータ駆動回路２０を製造するかが選択され、この選択に応じて、電気部品の実装（実装工程）、接続点間の接続（接続工程）が行われる。

（１）大電流を選択した場合、次のように部材が配置される。
電流センサ３１：実装領域Ａ１、Ａ２
電解コンデンサ３３：実装領域Ｃ１～Ｃ４
接続配線部材４１：接続点１１、１２間
接続配線部材４２：接続点１３、１４間、１５、１６間、１７、１８間

なお、実装領域Ｂ、接続点２１、２２へは部材（シャント抵抗素子３２、接続配線部材４１、４２）が実装されない。

（２）小電流を選択した場合、次のように部材が配置される。
シャント抵抗素子３２：実装領域Ｂ
電解コンデンサ３３：実装領域Ｃ１
接続配線部材４１：接続点２１、１４間
接続配線部材４２：接続点２２、１６間、１７、１８間

なお、実装領域Ａ１、Ａ２、Ｃ２～Ｃ４、接続点１１、１２、１３、１５へは部材（電流センサ３１、電解コンデンサ３３、接続配線部材４１、４２）が実装されない。

以上のようにして作製されたモータ駆動回路２０を組み込むことで、モータ駆動装置を製造できる。

このように、本実施形態では、プリント基板１０に大電流用、小電流用の部品を選択して配置することで、大電流用、小電流用のモータ駆動回路２０を製造できる。プリント基板１０の共通化が可能となり、製造コストが低減できる。また、接続配線部材４１、４２を共用化することでも、製造コストを低減できる。

大電流用の電気部品（電流センサ３１）の配置箇所と小電流時の接続配線部材４１の配置箇所を重ねることで、基板面積の拡大防止および誤実装の防止を図っている。また、小電流用の電気部品（シャント抵抗素子３２）の配置箇所と大電流時の接続配線部材４１の配置箇所を重ねることで、基板面積の拡大防止および誤実装の防止を図っている。

〔実施形態から得られる技術的思想〕
上記各実施形態から把握しうる技術的思想について、以下に記載する。

〔１〕実施形態に係るモータ駆動装置は、基板（プリント基板１０）と、第１の回路部品（電流センサ３１、シャント抵抗素子３２の一方）を実装するための前記基板上の第１の実装領域（実装領域Ａ１、Ｂの一方）と、第２の回路部品（電流センサ３１、シャント抵抗素子３２の他方）を実装するための前記基板上の第２の実装領域（実装領域Ａ１、Ｂの他方）と、前記第１の回路部品に電流を供給する第１の経路を構成する第１の接続配線部材４１の少なくとも一部が、前記第２の実装領域と重なるように、前記第１の接続配線部材を前記基板上に接続するための第１の一対の接続点（接続点１１、１２、接続点２１、１４の一方）と、前記第２の回路部品に電流を供給する第２の経路を構成する第２の接続配線部材４１の少なくとも一部が、前記第１の実装領域と重なるように、前記第２の接続配線部材を前記基板上に接続するための第２の一対の接続点（接続点１１、１２、接続点２１、１４の他方）と、を備える。

これにより、第１の回路部品の実装と第２の接続配線部材による接続とを誤って行う誤実装および第２の回路部品の実装と第１の接続配線部材による接続とを誤って行う誤実装の双方が防止される。

〔２〕前記第１の実装領域および前記第２の実装領域の各々が、前記基板上に視認可能に識別表示されている。これにより、第１の回路部品または第２の回路部品の実装の適格性が向上する。

〔３〕前記第１の一対の接続点の間隔と、前記第２の一対の接続点の間隔とが、略同一である。これにより、同一形状の部材による接続が可能となり、製造効率が向上する。すなわち、前記第１の接続配線部材と前記第２の接続配線部材とは、同一部材とできる。

〔４〕前記第１の回路部品、第２の回路部品の一方が、大電流用の部品であり、前記第１の回路部品、第２の回路部品の他方が、小電流用の部品である。これにより、同一の基板を用いて、大電流用、小電流用の回路を作製できる。

〔５〕前記第１の回路部品、前記第２の回路部品が、電流検出用の部品である。これにより、同一の基板を用いて、異なる電流範囲に対応できる。

〔６〕モータ駆動装置の製造方法は、準備工程と、実装工程と、接続工程と、を備える。

準備工程では、プリント基板を用意する。このプリント基板は、第１の回路部品を実装するための第１の実装領域と、第２の回路部品を実装するための第２の実装領域と、互いに接続されることで、前記第１の回路部品に電流を供給する第１の経路の一部を構成する、前記基板上の第１の一対の接続点と、互いに接続されることで、前記第２の回路部品に電流を供給する第２の経路の一部を構成する、前記基板上の第２の一対の接続点と、を有する。

実装工程では、前記第１の実装領域に前記第１の回路部品を実装するか、または前記第２の実装領域に前記第２の回路部品を実装する。

接続工程では、実装工程で前記第１の回路部品を実装する場合、少なくとも一部が前記第２の実装領域と重なる第１の接続配線部材によって前記第１の一対の接続点を接続し、実装工程で前記第２の回路部品を実装する場合、少なくとも一部が前記第１の実装領域と重なる第２の接続配線部材によって前記第２の一対の接続点を接続する。

これにより、共通のプリント基板を用い、第１の回路部品または第２の回路部品を選択して実装する場合の誤実装の低減を図ることができる。

Claims (7)

1. 基板（１０）と、
   第１の回路部品（３１、３２の一方）を実装するための前記基板上の第１の実装領域（Ａ１、Ｂの一方）と、
   第２の回路部品（３１、３２の他方）を実装するための前記基板上の第２の実装領域（Ａ１、Ｂの他方）と、
   前記第１の回路部品に電流を供給する第１の経路を構成する第１の接続配線部材（４１）の少なくとも一部が、前記第２の実装領域と重なるように、前記第１の接続配線部材を前記基板上に接続するための第１の一対の接続点（１１、１２と２１、１４の一方）と、
   前記第２の回路部品に電流を供給する第２の経路を構成する第２の接続配線部材（４１）の少なくとも一部が、前記第１の実装領域と重なるように、前記第２の接続配線部材を前記基板上に接続するための第２の一対の接続点（１１、１２と２１、１４の他方）と、
   を備える、モータ駆動装置。
2. 請求項１に記載のモータ駆動装置であって、
   前記第１の実装領域および前記第２の実装領域の各々が、前記基板上に視認可能に識別表示されている、モータ駆動装置。
3. 請求項１または２に記載のモータ駆動装置であって、
   前記第１の一対の接続点の間隔と、前記第２の一対の接続点の間隔とが、略同一である、モータ駆動装置。
4. 請求項３に記載のモータ駆動装置であって、
   前記第１の接続配線部材と前記第２の接続配線部材とは、同一部材である、モータ駆動装置。
5. 請求項１～４のいずれか１項に記載のモータ駆動装置であって、
   前記第１の回路部品、第２の回路部品の一方が、大電流用の部品であり、
   前記第１の回路部品、第２の回路部品の他方が、小電流用の部品である、モータ駆動装置。
6. 請求項１～５のいずれか１項に記載のモータ駆動装置であって、
   前記第１の回路部品、前記第２の回路部品が、電流検出用の部品である、モータ駆動装置。
7. 第１の回路部品を実装するための第１の実装領域と、
   第２の回路部品を実装するための第２の実装領域と、
   互いに接続されることで、前記第１の回路部品に電流を供給する第１の経路の一部を構成する、基板上の第１の一対の接続点と、
   互いに接続されることで、前記第２の回路部品に電流を供給する第２の経路の一部を構成する、前記基板上の第２の一対の接続点と、
   を有するプリント基板を用意する準備工程と、
   前記第１の実装領域に前記第１の回路部品を実装するか、または前記第２の実装領域に前記第２の回路部品を実装する実装工程と、
   前記実装工程で前記第１の回路部品を実装する場合、少なくとも一部が前記第２の実装領域と重なる第１の接続配線部材によって前記第１の一対の接続点を接続し、前記実装工程で前記第２の回路部品を実装する場合、少なくとも一部が前記第１の実装領域と重なる第２の接続配線部材によって前記第２の一対の接続点を接続する接続工程と、
   を備える、モータ駆動装置の製造方法。

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