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JP3739259B2 - Brushless motor - Google Patents
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JP3739259B2 - Brushless motor - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ビデオ用キャプスタンモータなどとして用いられるブラシレスモータに関するものである。さらに詳しくは、本発明は、PWM(Pulse Width Modulation)方式のブラシレスモータに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
ビデオ用キャプスタンモータなどには、図1に示すように、軸受20に回転可能に支持された回転軸10と一体に回転するロータ5と、駆動コイル31が巻回されたステータコア32を備えるステータ30と、金属基板としての鉄基板40と、この鉄基板40上に構成された駆動用ICを備えるモータ駆動回路60とを有するブラシレスモータ1が用いられている。このブラシレスモータ1では、モータ駆動回路60のパワートランジスタ(スイッチング素子)をオン・オフするとともに、このスイッチング素子に対するスイッチングパルス幅を変調することにより駆動コイル31に対する通電を制御するダイレクトPWM方式が採用されている。
【0003】
このPWM方式では、従来のモータ駆動回路が発熱することによって消費していた無駄な電力を大幅に低減することができ、モータ駆動時の省エネルギー化に大きな効果がある。しかも、この方式を採用するにあたっては、新たな部品の追加がほとんどないため、コスト面でも優れている。
【0004】
このPWM方式を、図2(A)、(B)、図3、および図4を参照して説明する。図2(A)は、ダイレクトPWM方式を採用したブラシレスモータのモータ駆動回路において、モータ電源から駆動コイルに電力供給が行われている様子を示す説明図、および図2(B)はモータ電源から駆動コイルに電力供給を停止したときに駆動コイルに発生した逆起電力によって回生電流が流れる様子を示す説明図である。図3は、図2(A)、(B)に示すような制御が行われたときに1相分の駆動コイルに印加される電圧波形および電流波形を示す波形図である。図4は、図3に示す期間aのうち、駆動コイルに電圧が印加されている期間b、および駆動コイルへの電圧印加が休止している期間cにおける電圧波形および電流波形を示す波形図である。
【0005】
これらの図のうち、図2(A)および図3に示すように、パワートランジスタQ4がオンの状態で、パワートランジスタQ1がオンのときには、モータ電源66から駆動コイル31に対して電源VMが印加されるので、駆動コイル31に電流が流れ、この電流は、パワートランジスタQ4を通ってモータ電源66のグランドM−GNDに流れて行く(図4の期間b)。このモータ電流は、図4に示すように、駆動コイル31の時定数に対応して徐々に増加していく。
【0006】
これに対して、図2(B)および図3に示すように、パワートランジスタQ4がオンの状態で、パワートランジスタQ1がオフすると、モータ電源66から駆動コイル31に対する電源VMの印加が中断される。但し、このとき各駆動コイル31には逆起電力E1、E2が発生するので、この逆起電力E1、E2によって、駆動コイル31にはダイオード61を介して回生電流がモータ電流として流れる。この回生電流は、図4に示すように、駆動コイル31の時定数に対応して徐々に減少していくが、減少しきる前に、パワートランジスタQ1がオンとなって、モータ電源66から電流供給されることになる。
【0007】
このように、ブラシレスモータ1では、モータ電流の一部が回生電流で賄われるため、外部から供給する電流(電力)を節約することができる。また、モータ電流が流れるパワートランジスタは常に飽和状態にあるので、モータ駆動回路60で消費される電力を必要最小限に止めることができる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ダイレクトPWM方式を採用したブラシレスモータ1では、駆動コイル31に印加される電圧が駆動電源VMとグランド電位M−GNDとの間で短期間のうちに変動するため、モータ駆動回路60から駆動コイル31までに至る配線にかかる電圧、および駆動コイル31自身にかかる電圧のいずれもが急激な変動を連続的に繰り返すことになるので、電磁ノイズを発生させ、このモータを搭載した機器の動作に様々な悪影響を及ぼす。また、駆動コイル31や配線に対して容量性結合をしているモータ部品、たとえば、駆動コイル31を巻回したステータコア32、あるいはモータの回路基板となる鉄基板40(金属基板)において、鉄基板40上に設けられた配線との間に絶縁層を挟む鉄板部分は、電磁ノイズを拡散させる原因となる。
【0009】
さらに、モータ電源66からの電流供給は、図4に示す期間bだけ行われ、この期間bに続く期間cでは中断される。このため、鉄基板40上に設けられたモータ電源66の配線には、PWMキャリア周波数でオン・オフされるパルス電流が流れ、このパルス電流も電磁ノイズを拡散させる。しかも、前記パルス電流は、モータ電源66にリップルを発生させることにより、機器の動作に不具合を生じさせる原因ともなる。
【0010】
以上の問題に鑑みて、本発明の課題は、PWM方式を採用したブラシレスモータにおいて、電磁ノイズの発生を抑えることのできる構成を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本願の第1の発明では、モータ駆動回路のスイッチング素子を直接、オン・オフするとともに、該スイッチング素子に対するスイッチングパルス幅を変調することによりモータの駆動コイルに対する通電を制御するダイレクトPWM方式のブラシレスモータにおいて、軸受に回転可能に支持された回転軸と一体に回転するロータと、駆動コイルが巻回されたステータコアを備えるステータと、金属基板と、該金属基板上に構成された前記モータ駆動回路とを有し、前記金属基板を構成する金属板導電性の連結部材によって固定電位に短絡させるとともに、モータが取り付けられる本体側シャーシへの取付部と前記金属板との絶縁抵抗1kΩ以上、かつ、100kΩ以下としたことを特徴とする。
【0012】
本発明において、ブラシレスモータをダイレクトPWM方式で駆動したとき、モータ駆動回路から駆動コイルまでに至る配線にかかる電圧、および駆動コイル自身にかかる電圧が急激な変動を連続的に繰り返しても、これらとそれぞれ容量性結合をしている金属基板の基体たる金属板固定されているので、金属板は電磁ノイズを拡散させないようにすることができる。
【0013】
本発明において、前記金属板と前記ステータコアとは、前記連結部材によって互いに接続されているとともに、前記固定電位に接続された配線パターンに接続されていることにより、前記金属板および前記ステータコアの両方が前記固定電位に接続されていることが好ましい。ステータコアの電位が固定されているので、ステータコアは電磁ノイズを拡散させないようにすることができる。
【0014】
本発明において、前記固定電位は、前記モータ駆動回路のグランド電位あるいは電源電位のいずれかである。
【0015】
本発明において、前記モータ駆動回路と前記モータ電源との間に、前記モータ電源に対して並列に容量が0.1μF以上のキャパシタが電気的に接続されていることが好ましい。すなわち、本発明において、前記モータ駆動回路に近い位置でモータ電源に並列に容量が0.1μF以上のキャパシタが電気的に接続していることが好ましい。このように構成すると、モータ電源の配線にパルス電流が流れたとしても、モータ電源から前記キャパシタがリップルを吸収してくれるので、このモータを搭載した機器は、正常に動作することができる。
【0016】
本発明において、前記モータにおける前記本体側シャーシとの前記取付部前記ステータコアとの絶縁抵抗を、1kΩ以上、かつ、100kΩ以下とすることが好ましい。
【0017】
本発明において、前記モータにおける前記本体側シャーシへの前記取付部が、前記軸受を保持する導電性樹脂製の軸受ホルダにより形成されている場合には、前記軸受ホルダの絶縁抵抗を1kΩ以上、かつ、100kΩ以下とすることが好ましい。このように構成すると、ロータにプーリが構成されている場合に、プーリと連結ベルトとの摺動によって静電気が発生する場合が考えられるが、軸受ホルダの絶縁抵抗が前記範囲内にあれば、ロータに溜まった静電気を軸受ホルダから逃がすことができる。また、ステータコアなどがグランド電位に保持されていても、軸受ホルダが導電性樹脂であれば、軸受ホルダを本体側シャーシと固定しても、本体側シャーシがモータのグランド電位M−GNDと短絡することがないので、機器の動作に支障がおよぶことがない。
【0018】
本発明において、前記モータにおける前記本体側シャーシへの前記取付部が、前記軸受を保持している金属製の軸受ホルダにより形成されている場合には、前記軸受ホルダと前記金属板との間、および前記軸受ホルダと前記ステータコアとの間のいずれもが、1kΩ以上、かつ、100kΩ以下の絶縁抵抗を有するように構成されていることが好ましい。
【0019】
このように構成した場合に、前記軸受ホルダには、導電性樹脂製のビス受けが埋め込まれた孔が形成され、当該ビス受けには、前記軸受ホルダと前記本体側シャーシとを固定するビスが止められている構成を採用することができる。このように構成すると、ロータにプーリが構成されている場合であっても、軸受ホルダが金属製で、かつ、導電性樹脂からなるビス受けで本体側シャーシと接しているので、ロータに溜まった静電気を逃がすことができる。
【0020】
本願の第2の発明では、モータ駆動回路のスイッチング素子を直接、オン・オフするとともに、該スイッチング素子に対するスイッチングパルス幅を変調することによりモータの駆動コイルに対する通電を制御するダイレクトPWM方式のブラシレスモータにおいて、軸受に回転可能に支持された回転軸と一体に回転するロータと、前記駆動コイルが巻回されたステータコアを備えるステータと、前記駆動コイルへの通電を行なうための回路パターンを備えた回路基板を構成する金属基板と、該金属基板上に構成された前記モータ駆動回路とを有し、前記金属基板を構成する金属板導電性金属材によって固定電位に短絡させるとともに、前記モータにおける前記本体側シャーシとの前記取付部と前記金属板との絶縁抵抗を1kΩ以上、かつ、100kΩ以下としたことを特徴とする。
【0021】
本発明において、前記金属板と前記ステータコアとは、前記導電性金属材によって互いに電気的に接続され、前記回路基板には、前記固定電位に接続された配線パターンが形成され、前記金属板と前記配線パターンとが電気的に接続されていることにより、前記金属板および前記ステータコアの両方が前記固定電位に接続されていることが好ましい。
【0022】
本発明においても、第1の発明と同様、前記固定電位は、前記モータ駆動回路のグランド電位あるいは電源電位のいずれかである。
【0023】
本発明において、前記導電性金属材は、前記金属板と前記ステータコアとを電気的に接続する第1の導電性金属材と、前記金属板の所定位置で前記配線パターンに接続されたランド部と前記金属板とを電気的に接続する第2の導電性金属材とを有している構成を採用してもよい。
【0024】
本発明においても、第1の発明と同様、前記モータにおける前記本体側シャーシとの前記取付部前記ステータコアとの絶縁抵抗を、1kΩ以上、かつ、100kΩ以下とすることが好ましい。
【0025】
本発明においても、第1の発明と同様、前記モータ駆動回路と前記モータ電源との間に、前記モータ電源に対して並列に容量が0.1μF以上のキャパシタが電気的に接続されていることが好ましい。
【0026】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。なお、以下に説明する各形態では、基本的な構成が従来の形態と共通するので、これら共通する部分には同じ符号を付してある。
【0027】
[実施の形態1]
図1は、本発明が適用されるブラシレスモータの一部を切り欠いて示す側面図である。
【0028】
図1からわかるように、ブラシレスモータ1は、回転軸10と一体に回転するプーリ55付きのロータ5と、駆動コイル31が巻回されたステータコア32を備えるステータ30と、回路基板を兼用する金属基板である鉄基板40と、この鉄基板40の下面側に実装された回路パターンや駆動IC等を備えたモータ駆動回路60とを有している。鉄基板40には、モータ駆動回路60とステータコア32に巻回された駆動コイル31とを接続するための回路パターンが形成されている。
【0029】
また、鉄基板40に取り付けられた円筒状の軸受ホルダ25には、本モータが取り付けられる本体機器のシャーシへのネジ止め用の取付部が形成されており、このブラシレスモータ1は、軸受ホルダ25の前記取付部を本体機器のシャーシへネジ止め固定することにより、本体機器のシャーシに取り付けられるようになっている。
【0030】
この軸受ホルダ25は、導電性樹脂で形成される場合がある他、後述する実施の形態4のように金属製の軸受ホルダ25が用いられる場合もある。導電性樹脂で軸受ホルダ25が形成される場合は、例えばエンジニアプラスチックに導電性カーボンを混合させて所定の導電性を持たせることができる。
【0031】
なお、鉄基板40にはセンサホルダ70を介して磁気センサ7が実装されており、ロータ5の外周部51に設けた磁気パターンによりFG出力を得ることができるようになっている。
【0032】
また、軸受ホルダ25の内側には燒結軸受などの軸受20が上下一対、保持され、この軸受20内に回転軸10が通されている。また、軸受ホルダ25の外周面に形成されている段差を利用して、軸受ホルダ25の外周面にはステータコア32が保持され、このステータコア32の上には樹脂製のコアホルダ33が被さり、さらにコアホルダ33の上に鉄基板40が被さった状態で、この鉄基板40、コアホルダ33、ステータコア32がねじ35によって固定されている。なお、ステータコア32には、通常のように、駆動コイル31が巻回され、かつ、ロータ5の内周面にはステータコア32の外周面に対向するように駆動マグネット(図示せず。)が取り付けられ、モータを構成している。
【0033】
このように構成したブラシレスモータ1は、従来技術の欄において図2、図3および図4を参照して説明したように、モータ駆動回路60において、パワートランジスタQ4がオン、パワートランジスタQ1がオンの状態と、パワートランジスタQ4がオン、パワートランジスタQ1がオフの状態とに交互に切り換えられることによって、モータ電流の一部が回生電流によって賄われる。
【0034】
但し、このようなダイレクトPWM方式を採用したブラシレスモータ1では、既に説明したように、駆動コイル31に印加される電圧が駆動電源VMとグランド電位M−GNDとの間で短期間のうちに変動するため、モータ駆動回路60から駆動コイル31までに至る鉄基板40に形成した配線にかかる電圧、および駆動コイル31自身にかかる電圧が急激な変動を連続的に繰り返すことになり、電磁ノイズを発生させやすい。しかしながら、本形態では、以下に示すように構成することによって前記電磁ノイズの拡散を防止するものである。
【0035】
図5は、本形態のダイレクトPWM方式のブラシレスモータにおいて、鉄基板およびステータコアに対して短絡構造を施した断面図である。
【0036】
図5において、導電性樹脂で構成された軸受ホルダ25のフランジ部251から鉄基板40に向けて、導電性金属材の連結部材である金属製のタップねじ35を止めてある。タップねじ35は、軸受ホルダ25のフランジ部251、ステータコア32、コアホルダ33、鉄基板40とを一括して固定している。
【0037】
ここで、金属製のタップねじ35が固定される鉄基板40は、金属基板の金属板を構成する鉄板部分41の上面側が露出しており、かつ、鉄基板40の下側表面には絶縁層42が形成されている。この絶縁層42の下側表面であってタップねじ35がねじ込まれる位置には、グランド電位M−GNDが印加された配線パターン43が引き回し形成され、かつ、タップねじ35のねじ山が最適な寸法に設定されているため、鉄基板40の鉄板部分41は、タップねじ35を介して配線パターン43に接続され、グランド電位M−GNDに短絡するようになっている。また、ステータコア32もタップねじ35を介して配線パターン43に接続され、グランド電位M−GNDに短絡している。
【0038】
従って、本形態では、ブラシレスモータ1をダイレクトPWM方式で駆動したとき、モータ駆動回路60から、ステータコア32に巻回した駆動コイル31までに至る配線、回路パターンにかかる電圧、および駆動コイル31自身にかかる電圧が急激な変動を連続的に繰り返しても、これらとそれぞれ容量性結合をしている鉄基板40の基体たる鉄板部分41、あるいはステータコア32の電位がタップねじ35を介してグランド電位M−GNDに短絡、すなわち固定されているので、これらのモータ部品は電磁ノイズを拡散させないようになる。なお、上記実施例では、鉄板部分41あるいはステータコア32をグランド電位M−GNDに短絡するための導電性の連結部材としてタップねじ35を用いているが、連結する部材はねじでなくても、電気的な接続が達成できるものであればよい。
【0039】
また、上記実施形態では、ステータコア32や鉄板部分41のねじ止めする部分に鉄基板40のグランド用配線パターンを配置し、このグランド用配線パターンに電気的に接続した構成になっている。本実施形態では、軸受ホルダ25は、導電性樹脂から構成しており、この軸受ホルダ25を、軸受ホルダ25に設けた取付部を介して本体機器側のシャーシ(図示せず)と固定した場合、ステータコア32や鉄板部分41、すなわち、グランド用配線は、上記本体側シャーシに対して1kΩ以上であって100kΩ以下の絶縁抵抗をもって電気的に絶縁された状態としてある。従って、上記シャーシが本体機器全体のグランドになっている場合でも、上記シャーシがモータのグランド電位M−GNDと短絡することがないので、機器の動作に支障がおよぶことがない。
【0040】
導電性樹脂から形成した軸受ホルダ25は、本体側シャーシに対して100kΩ以下の絶縁抵抗であることが好ましいが、1MΩ以下の絶縁抵抗であっても動作に支障のない場合もあるので、どの程度の絶縁抵抗とするかは適宜、設定すればよい。たとえばプーリ55にベルトをかけてプーリ55を回転させたときに溜まった静電気を、軸受ホルダ25を介して本体側のシャーシに逃がすことができるか、また、モータに生ずる静電気がモータの搭載電子部品に悪影響を及ぼさないか等を考慮して定めるのがよい。この観点から、軸受ホルダ25は、シャーシに対して100kΩ以下の絶縁抵抗としておくことが好ましい。
【0041】
[実施の形態2]
金属基板である鉄基板40において、前記金属基板の金属板となる鉄板部分41をグランド電位M−GNDに短絡させる構造、即ち、連結部材としては、図6に示すように、磁気センサ7を鉄基板40に固定するセンサホルダ70を用いて鉄板部分41をグランド電位M−GNDに短絡させるようにしてもよい。
【0042】
図6は、本形態のブラシレスモータ1においてセンサホルダ70を用いて鉄基板40の鉄板部分41をグランド電位M−GNDに短絡させた構造を示す断面図である。
【0043】
図6に示すように、センサホルダ70は導電性のある金属板を加工したもので、磁気センサ7を抱えるセンサ保持部71と、鉄基板40に開けられた貫通穴44に差し込まれた固定用爪部72とが形成されている。ここで、固定用爪部72は、鉄基板40の貫通穴44を通って基板の反対側において、鉄板部分41に対して折り曲げられ鉄板部分41の露出面に当接されていることにより、鉄基板40を挟むようにして、センサホルダ70を鉄基板40に固定している。従って、この状態では、金属製のセンサホルダ70は、はんだ付けされた半田77を介して鉄基板40の配線パターン43に接触するとともに、鉄板部分41にも接する状態にある。
【0044】
それ故、ブラシレスモータ1をダイレクトPWM方式で駆動したときでも、鉄基板40の鉄板部分41は常に配線パターン43を介してグランド電位M−GNDに保持されているので、鉄板部分41が電磁ノイズを拡散することはない。
【0045】
なお、図6に示すように、配線パターン43とセンサホルダ70との間を半田77により接続するだけでなく、この時のはんだ付けにより鉄基板40の貫通穴44においても半田77を介在させ、半田77を鉄板部分41に接触させれば、鉄板部分41をより確実にグランド電位M−GNDに固定することができる。
【0046】
[実施の形態3]
鉄基板40において鉄板部分41をグランド電位M−GNDに短絡させ、かつ、ステータコア32もグランド電位M−GNDに短絡させる他の構造として、図7(A)に示すように、導電性金属材(第1の導電製金属材)の連結部材の一種であるタップねじ35によって、ステータコア32、コアホルダ33および鉄基板40を一括して固定するようにし、さらに図7(B)に示すように、鉄基板40の適当な位置であって回路パターンの端部にグランド電位M−GNDのランド部47を形成しておき、このランド部47の中央に開けられた穴に、導電性金属材の他の連結部材(第2の導電性金属材)である金属製のビス48をねじ込むことにより、鉄板部分41をグランド電位M−GNDに短絡するようにしてもよい。
【0047】
このように構成した場合には、鉄基板40の鉄板部分41は、タップねじ35を介してグランド電位M−GNDに短絡させることができる。また、ステータコア32もタップねじ35を介してグランド電位MーGNDに短絡させることができる。本実施形態では、さらに、鉄基板40の鉄板部分41は、ねじ48を介してランド部47に接触させて、グランド電位M−GNDに短絡させているから、より確実に短絡させることができる。それ故、鉄基板40の鉄板部分41はグランド電位M−GNDに確実に短絡するとともに、併せて、ステータコア32もグランド電位MーGNDに確実に短絡することになる。
【0048】
なお、上記実施形態でも、短絡させるための連結部材としてねじを用いているが、固定・接続が可能であれば、連結部材としてピンを用いてもよい。
【0049】
[実施の形態4]
上記形態では、軸受ホルダ25として導電性樹脂製のものを用いた例であったが、ここでは、金属製の軸受ホルダ25を用いた例について、図8を参照して説明する。
【0050】
図8は、本形態のブラシレスモータ1において、ステータコアおよび鉄基板の鉄板部分をグランド電位に短絡させた構造、および軸受ホルダとシャーシとを所定の絶縁抵抗範囲をもって固定した構造を示す断面図である。
【0051】
図8において、コアホルダ33として、鉄基板40と軸受ホルダ25の外周面との間の絶縁を確保する第1の筒部331と、ステータコア32の内周面と軸受ホルダ25の外周面との間の絶縁を確保する第2の筒部332とを有するものが用いられ、鉄基板40と軸受ホルダ25との間の絶縁、ステータコア32と軸受ホルダ25との間の絶縁が確保されるようになっている。
【0052】
また、鉄基板40の鉄板部分41をグランド電位M−GNDに短絡させ、かつ、ステータコア32もグランド電位M−GNDに短絡させる構造として、金属製のタップねじ35によって、ステータコア32、コアホルダ33および鉄基板40が一括して固定されているが、タップねじ35と軸受ホルダ25との間には樹脂製の第1の絶縁スペーサ255が配置され、軸受ホルダ25とステータコア32との間にも樹脂製の第2の絶縁スペーサ256が配置されている。このようにすることにより、軸受ホルダ25の周りにおいて、鉄基板40の鉄板部分41およびステータコア32をグランド電位M−GNDに短絡させた場合でも、軸受ホルダ25と鉄基板40の鉄板部分41の間、および軸受ホルダ25とステータコア32との間については、1kΩ以上の絶縁抵抗を確保することができる。従って、金属製の軸受ホルダ25を本体機器側のシャーシ90にそのまま固定したとしても、シャーシ90と鉄基板40の鉄板部分41の間、およびシャーシ90とステータコア32との間については、1kΩ以上の絶縁抵抗を確保できる。
【0053】
また、本実施形態では、軸受ホルダ25とシャーシ90とが所定レベルの絶縁抵抗をもって固定できるように、導電性のある樹脂製のキャップ状のビス受け91が用いられている。すなわち、軸受ホルダ25には、導電性樹脂製のビス受け91が埋め込まれた孔259が形成され、この孔259に装着されたビス受け91に対して、シャーシ90を貫通する固定ねじ95が止められている。
【0054】
従って、本形態では、軸受ホルダ25はシャーシ90に対して1kΩ以上の絶縁抵抗をもっているため、シャーシ90が本体機器全体のグランドになっている場合でも、シャーシ90がモータのグランド電位M−GNDと短絡することがないので、機器の動作に支障がおよぶことがない。
【0055】
なお、この実施形態においても、軸受ホルダ25は、シャーシ90に対して100kΩ以下の絶縁抵抗をもっていることが、モータに生じる静電気がモータの搭載電子部品に悪影響を及ぼさない等を考慮すると好ましい。このようにすれば、たとえばプーリ55にベルトをかけてプーリ55を回転させたときに溜まった静電気も、軸受ホルダ25を介してシャーシ90に逃がすことができる。
【0056】
[実施の形態5]
図9(A)、(B)はそれぞれ、上記の実施の形態1ないし4に係るブラシレスモータ1のモータ駆動回路60において、ダイレクトPWM方式で駆動したときに発生するリップルに起因する不具合を防止するための構成を示す回路図、およびその変形例を示す回路図である。
【0057】
図9(A)に示すように、本形態のブラシレスモータ1のモータ駆動回路60では、モータ電源66に対して並列に容量が0.1μF以上のキャパシタ68が電気的に接続されている。このため、モータ電源66から駆動コイル31に至る配線上にリップルがかかっても、このリップルはキャパシタ68を介してグランド電位M−GND用の配線に逃がされる。従って、リップルがモータ電源66にかかることがないので、ビデオなどの機器の動作に不具合が生じることがない。また、ダイレクトPWM方式では、すべてのパワートランジスタが全て同時にオフになる瞬間があり、このような場合に回生電流がモータ電源66に戻ろうとするが、このようなパルスもキャパシタ68により吸収することができる。それ故、モータ電源66を保護できるとともに、モータ駆動回路60にはその耐圧以上の電圧がかからない。
【0058】
図9(B)に示すように、ブラシレスモータ1のモータ駆動回路60では、モータ電源66から駆動コイル31に至る配線途中にモータ電流検出用の抵抗RSが挿入される場合がある。このような場合に、図9(A)を参照して説明したリップル除去用のキャパシタ68については、モータ電流検出用の抵抗RSよりもモータ駆動回路60に近い側において、モータ電源66に対して並列に電気的に接続させることにより、モータ駆動回路60の側で発生したリップルを効果的に除去することが好ましい。
【0059】
[その他の実施の形態]
なお、上記形態では、鉄板部分41およびステータコア32をグランド電位M−GNDに固定したが、固定電位であればよく、鉄板部分41およびステータコア32をモータ電源VMに固定してもよい。
【0060】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るダイレクトPWM方式のブラシレスモータでは、モータ駆動回路から駆動コイルまでに至る配線にかかる電圧、および駆動コイル自身にかかる電圧が急激な変動を連続的に繰り返しても、これらとそれぞれ容量性結合をしている金属基板を構成している金属板、あるいはステータコアの電位が固定されているので、これらのモータ部品は電磁ノイズを拡散させないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明が適用されるダイレクトPWM方式のブラシレスモータの一部を切り欠いて示す側面図である。
【図2】(A)、(B)はそれぞれ、図1に示すブラシレスモータのモータ駆動回路において、モータ電源から駆動コイルに電力供給が行われている様子を示す説明図、およびモータ電源から駆動コイルに電力供給を停止したときに駆動コイルに発生した逆起電力によって回生電流が流れる様子を示す説明図である。
【図3】図1に示すブラシレスモータにおいて、図2(A)、(B)に示すような制御が行われたときに1相分の駆動コイルに印加される電圧波形および電流波形を示す波形図である。
【図4】図1に示すブラシレスモータにおいて、図3に示す期間aのうち、駆動コイルに電圧が印加されている期間b、および駆動コイルへの電圧印加が休止している期間cにおける電圧波形および電流波形を示す波形図である。
【図5】本発明の実施の形態1に係るダイレクトPWM方式のブラシレスモータにおいて、鉄基板およびステータコアに対する短絡構造を示す断面図である。
【図6】本発明の実施の形態2に係るダイレクトPWM方式のブラシレスモータにおいて、鉄基板に対する短絡構造を示す断面図である。
【図7】本発明の実施の形態3に係るダイレクトPWM方式のブラシレスモータにおいて、鉄基板およびステータコアに対する短絡構造を示す断面図である。
【図8】本発明の実施の形態4に係るダイレクトPWM方式のブラシレスモータにおいて、鉄基板およびステータコアに対する短絡構造、および軸受ホルダとシャーシとの固定構造を示す断面図である。
【図9】(A)、(B)はそれぞれ、本発明の実施の形態5にに係るブラシレスモータのモータ駆動回路において、ダイレクトPWM方式で駆動したときに発生するリップルに起因する不具合を防止するための構成を示す回路図、およびその変形例を示す回路図である。
【符号の説明】
1 ブラシレスモータ
5 ロータ
7 磁気センサ
10 回転軸
20 軸受
25 軸受ホルダ
30 ステータ
31 駆動コイル
32 ステータコア
33 コアホルダ
35 タップねじ(導電性の連結部材/導電性金属材)
40 鉄基板(金属基板)
41 鉄基板の鉄板部分
42 鉄基板の絶縁層
43 鉄基板の配線パターン
47 鉄基板のランド部
48 短絡用の金属製のビス(導電性金属材)
55 プーリ
60 モータ駆動回路に用いた駆動IC
68 リップル吸収用のキャパシタ
70 センサホルダ
71 センサホルダのセンサ保持部
72 センサホルダの固定用爪部
91 導電性樹脂製のビス受け
331、332 コアホルダの絶縁用の筒部
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a brushless motor used as a video capstan motor or the like. More specifically, the present invention relates to a PWM (Pulse Width Modulation) type brushless motor.
[0002]
[Prior art]
As shown in FIG. 1, a video capstan motor or the like includes a rotor 5 that rotates integrally with a rotary shaft 10 that is rotatably supported by a bearing 20, and a stator core 32 around which a drive coil 31 is wound. A brushless motor 1 is used that includes a motor board 30 and a motor drive circuit 60 including a drive IC configured on the iron board 40. The brushless motor 1 employs a direct PWM method in which the power transistor (switching element) of the motor drive circuit 60 is turned on / off and the energization of the drive coil 31 is controlled by modulating the switching pulse width for the switching element. ing.
[0003]
In this PWM system, the wasted power consumed by the heat generated by the conventional motor drive circuit can be significantly reduced, which has a great effect on energy saving when driving the motor. In addition, when this method is adopted, there is almost no addition of new parts, which is excellent in terms of cost.
[0004]
This PWM method will be described with reference to FIGS. 2 (A), 2 (B), 3 and 4. FIG. FIG. 2A is an explanatory diagram showing a state in which power is supplied from a motor power supply to a drive coil in a motor drive circuit of a brushless motor adopting a direct PWM method, and FIG. It is explanatory drawing which shows a mode that a regenerative current flows with the counter electromotive force which generate | occur | produced in the drive coil when the electric power supply to a drive coil was stopped. FIG. 3 is a waveform diagram showing a voltage waveform and a current waveform applied to the drive coil for one phase when the control as shown in FIGS. 2A and 2B is performed. FIG. 4 is a waveform diagram showing a voltage waveform and a current waveform in the period b in which a voltage is applied to the drive coil and in the period c in which the voltage application to the drive coil is suspended in the period a shown in FIG. is there.
[0005]
Among these figures, as shown in FIGS. 2A and 3, when the power transistor Q4 is on and the power transistor Q1 is on, the power supply VM is applied to the drive coil 31 from the motor power supply 66. Thus, a current flows through the drive coil 31, and this current flows through the power transistor Q4 to the ground M-GND of the motor power supply 66 (period b in FIG. 4). As shown in FIG. 4, the motor current gradually increases corresponding to the time constant of the drive coil 31.
[0006]
On the other hand, as shown in FIGS. 2B and 3, when the power transistor Q <b> 1 is turned off while the power transistor Q <b> 4 is on, the application of the power source VM from the motor power source 66 to the drive coil 31 is interrupted. . However, back electromotive forces E1 and E2 are generated in each drive coil 31 at this time, and a regenerative current flows through the drive coil 31 as a motor current through the diode 61 by the back electromotive forces E1 and E2. As shown in FIG. 4, this regenerative current gradually decreases in accordance with the time constant of the drive coil 31, but before it completely decreases, the power transistor Q1 is turned on to supply current from the motor power supply 66. Will be.
[0007]
As described above, in the brushless motor 1, since a part of the motor current is covered by the regenerative current, the current (electric power) supplied from the outside can be saved. Further, since the power transistor through which the motor current flows is always in a saturated state, the power consumed by the motor drive circuit 60 can be minimized.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the brushless motor 1 adopting the direct PWM method, the voltage applied to the drive coil 31 fluctuates in a short period between the drive power supply VM and the ground potential M-GND. Since both of the voltage applied to the wiring leading to the coil 31 and the voltage applied to the drive coil 31 repeat abrupt fluctuations continuously, electromagnetic noise is generated and the operation of the device equipped with this motor is performed. Various adverse effects. Further, in a motor component that is capacitively coupled to the drive coil 31 and wiring, for example, a stator core 32 around which the drive coil 31 is wound, or an iron substrate 40 (metal substrate) serving as a circuit board of the motor, The iron plate portion sandwiching the insulating layer between the wirings provided on 40 causes the electromagnetic noise to diffuse.
[0009]
Furthermore, the current supply from the motor power supply 66 is performed only during the period b shown in FIG. 4, and is interrupted during the period c following the period b. For this reason, a pulse current that is turned on and off at the PWM carrier frequency flows through the wiring of the motor power supply 66 provided on the iron substrate 40, and this pulse current also diffuses electromagnetic noise. In addition, the pulse current causes a failure in the operation of the device by generating ripples in the motor power supply 66.
[0010]
In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a configuration capable of suppressing the generation of electromagnetic noise in a brushless motor employing a PWM method.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
  In order to solve the above-described problem, in the first invention of the present application, the switching element of the motor driving circuit is directly turned on / off, and the switching pulse width for the switching element is modulated to thereby energize the motor driving coil. In a direct PWM brushless motor that controls the rotor, a rotor that rotates integrally with a rotating shaft that is rotatably supported by a bearing, a stator that includes a stator core around which a drive coil is wound, a metal substrate, and the metal substrate A metal plate that forms the metal substrateTheInsulation resistance between the metal plate and the attachment part to the chassis on the main body side where the motor is attached while being short-circuited to a fixed potential by a conductive connecting memberThe1kΩ or moreAnd 100 kΩ or lessIt is characterized by that.
[0012]
  In the present invention, when a brushless motor is driven by the direct PWM method, even if the voltage applied to the wiring from the motor drive circuit to the drive coil and the voltage applied to the drive coil itself repeat abrupt fluctuations, Metal plates as bases of metal substrates each having capacitive couplingButBecause it is fixedMetal plateCan prevent electromagnetic noise from diffusing.
[0013]
  In the present invention, the metal plate and the stator core are connected to each other by the connecting member and connected to the wiring pattern connected to the fixed potential, so that both the metal plate and the stator core are It is preferably connected to the fixed potential.Since the potential of the stator core is fixed, the stator core can be prevented from diffusing electromagnetic noise.
[0014]
In the present invention, the fixed potential is either a ground potential or a power supply potential of the motor driving circuit.
[0015]
In the present invention, it is preferable that a capacitor having a capacitance of 0.1 μF or more is electrically connected in parallel with the motor power supply between the motor drive circuit and the motor power supply. That is, in the present invention, it is preferable that a capacitor having a capacitance of 0.1 μF or more is electrically connected in parallel with the motor power supply at a position close to the motor drive circuit. With this configuration, even if a pulse current flows through the wiring of the motor power supply, the capacitor absorbs ripples from the motor power supply, so that a device equipped with this motor can operate normally.
[0016]
  In the present invention, the attachment portion of the motor to the main body side chassisWhenThe insulation resistance with respect to the stator core is preferably 1 kΩ or more and 100 kΩ or less.
[0017]
In the present invention, when the attachment portion of the motor to the body-side chassis is formed of a conductive resin bearing holder that holds the bearing, an insulation resistance of the bearing holder is 1 kΩ or more, and 100 kΩ or less is preferable. With this configuration, when a pulley is configured on the rotor, static electricity may be generated due to sliding between the pulley and the connecting belt. If the insulation resistance of the bearing holder is within the above range, the rotor The static electricity accumulated in can be released from the bearing holder. Further, even if the stator core or the like is held at the ground potential, if the bearing holder is a conductive resin, even if the bearing holder is fixed to the main body side chassis, the main body side chassis is short-circuited to the ground potential M-GND of the motor. There is no trouble in the operation of the equipment.
[0018]
In the present invention, when the attachment portion to the body-side chassis in the motor is formed by a metal bearing holder holding the bearing, between the bearing holder and the metal plate, It is preferable that both the bearing holder and the stator core have an insulation resistance of 1 kΩ or more and 100 kΩ or less.
[0019]
When configured in this way, the bearing holder is formed with a hole embedded with a conductive resin screw receiver, and the screw receiver has a screw for fixing the bearing holder and the body-side chassis. A stopped configuration can be employed. With this configuration, even when a pulley is configured on the rotor, the bearing holder is made of metal and is in contact with the chassis on the main body side with a screw receiver made of conductive resin. Static electricity can be released.
[0020]
  In a second invention of the present application, a direct PWM brushless motor that directly turns on / off a switching element of a motor drive circuit and controls energization of a motor drive coil by modulating a switching pulse width for the switching element. And a rotor that rotates integrally with a rotary shaft that is rotatably supported by a bearing, a stator that includes a stator core around which the drive coil is wound, and a circuit that includes a circuit pattern for energizing the drive coil A metal plate having a metal substrate constituting the substrate and the motor drive circuit configured on the metal substrate, the metal plate constituting the metal substrateTheShorted to a fixed potential by conductive metalIn addition, the insulation resistance between the mounting portion of the motor on the main body side chassis and the metal plate in the motor is 1 kΩ or more and 100 kΩ or less.It is characterized by.
[0021]
In the present invention, the metal plate and the stator core are electrically connected to each other by the conductive metal material, a wiring pattern connected to the fixed potential is formed on the circuit board, and the metal plate and the stator core It is preferable that both the metal plate and the stator core are connected to the fixed potential by being electrically connected to the wiring pattern.
[0022]
Also in the present invention, as in the first invention, the fixed potential is either the ground potential or the power supply potential of the motor drive circuit.
[0023]
In the present invention, the conductive metal material includes a first conductive metal material that electrically connects the metal plate and the stator core, and a land portion that is connected to the wiring pattern at a predetermined position of the metal plate. You may employ | adopt the structure which has a 2nd electroconductive metal material which electrically connects the said metal plate.
[0024]
  Also in the present invention, as in the first invention, the mounting portion of the motor with the main body side chassis.WhenThe insulation resistance with respect to the stator core is preferably 1 kΩ or more and 100 kΩ or less.
[0025]
Also in the present invention, as in the first invention, a capacitor having a capacitance of 0.1 μF or more is electrically connected in parallel with the motor power supply between the motor drive circuit and the motor power supply. Is preferred.
[0026]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In each of the embodiments described below, the basic configuration is the same as that of the conventional embodiment, and thus the same reference numerals are given to these common portions.
[0027]
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a side view in which a part of a brushless motor to which the present invention is applied is cut away.
[0028]
As can be seen from FIG. 1, the brushless motor 1 includes a rotor 5 with a pulley 55 that rotates integrally with a rotating shaft 10, a stator 30 that includes a stator core 32 around which a drive coil 31 is wound, and a metal that also serves as a circuit board. It has an iron substrate 40 which is a substrate, and a motor drive circuit 60 provided with a circuit pattern, a drive IC and the like mounted on the lower surface side of the iron substrate 40. A circuit pattern for connecting the motor drive circuit 60 and the drive coil 31 wound around the stator core 32 is formed on the iron substrate 40.
[0029]
Further, the cylindrical bearing holder 25 attached to the iron substrate 40 is formed with an attachment portion for screwing to the chassis of the main device to which the present motor is attached. The brushless motor 1 includes the bearing holder 25. The mounting portion is fixed to the chassis of the main device by screws and fixed to the chassis of the main device.
[0030]
The bearing holder 25 may be formed of a conductive resin, and a metal bearing holder 25 may be used as in the fourth embodiment described later. When the bearing holder 25 is formed of a conductive resin, for example, engineer plastic can be mixed with conductive carbon to have a predetermined conductivity.
[0031]
The magnetic sensor 7 is mounted on the iron substrate 40 via a sensor holder 70 so that an FG output can be obtained by a magnetic pattern provided on the outer peripheral portion 51 of the rotor 5.
[0032]
A pair of upper and lower bearings 20 such as sintered bearings are held inside the bearing holder 25, and the rotary shaft 10 is passed through the bearing 20. Further, a stator core 32 is held on the outer peripheral surface of the bearing holder 25 by using a step formed on the outer peripheral surface of the bearing holder 25, and a resin core holder 33 is covered on the stator core 32. Further, the core holder The iron substrate 40, the core holder 33, and the stator core 32 are fixed with screws 35 in a state where the iron substrate 40 is covered on 33. Note that the drive coil 31 is wound around the stator core 32 as usual, and a drive magnet (not shown) is attached to the inner peripheral surface of the rotor 5 so as to face the outer peripheral surface of the stator core 32. And constitutes a motor.
[0033]
The brushless motor 1 configured as described above has the power transistor Q4 turned on and the power transistor Q1 turned on in the motor drive circuit 60, as described with reference to FIGS. By alternately switching between the state and the state where the power transistor Q4 is on and the power transistor Q1 is off, a part of the motor current is covered by the regenerative current.
[0034]
However, in the brushless motor 1 employing such a direct PWM method, as described above, the voltage applied to the drive coil 31 fluctuates within a short period between the drive power supply VM and the ground potential M-GND. Therefore, the voltage applied to the wiring formed on the iron substrate 40 from the motor drive circuit 60 to the drive coil 31 and the voltage applied to the drive coil 31 itself continuously repeat abrupt fluctuations, generating electromagnetic noise. Easy to make. However, in this embodiment, the electromagnetic noise is prevented from diffusing by being configured as follows.
[0035]
FIG. 5 is a cross-sectional view of the direct PWM brushless motor of this embodiment in which a short circuit structure is applied to the iron substrate and the stator core.
[0036]
In FIG. 5, a metal tap screw 35 that is a connecting member of a conductive metal material is stopped from a flange portion 251 of the bearing holder 25 made of a conductive resin toward the iron substrate 40. The tap screw 35 collectively fixes the flange portion 251 of the bearing holder 25, the stator core 32, the core holder 33, and the iron substrate 40.
[0037]
Here, in the iron substrate 40 to which the metal tap screw 35 is fixed, the upper surface side of the iron plate portion 41 constituting the metal plate of the metal substrate is exposed, and an insulating layer is formed on the lower surface of the iron substrate 40. 42 is formed. A wiring pattern 43 to which the ground potential M-GND is applied is drawn around at a position on the lower surface of the insulating layer 42 where the tap screw 35 is screwed, and the thread of the tap screw 35 has an optimum dimension. Therefore, the iron plate portion 41 of the iron substrate 40 is connected to the wiring pattern 43 via the tap screw 35 and is short-circuited to the ground potential M-GND. The stator core 32 is also connected to the wiring pattern 43 via the tap screw 35 and short-circuited to the ground potential M-GND.
[0038]
Therefore, in this embodiment, when the brushless motor 1 is driven by the direct PWM method, the wiring extending from the motor drive circuit 60 to the drive coil 31 wound around the stator core 32, the voltage applied to the circuit pattern, and the drive coil 31 itself Even if such a voltage repeats abrupt fluctuations continuously, the potential of the iron plate portion 41 or the stator core 32 of the iron substrate 40 that is capacitively coupled to each of these voltages is changed to the ground potential M− via the tap screw 35. Since it is short-circuited or fixed to GND, these motor components will not spread electromagnetic noise. In the above-described embodiment, the tap screw 35 is used as a conductive connecting member for short-circuiting the iron plate portion 41 or the stator core 32 to the ground potential M-GND. As long as a general connection can be achieved.
[0039]
Moreover, in the said embodiment, it has the structure which has arrange | positioned the wiring pattern for ground of the iron substrate 40 in the part to which the stator core 32 and the iron plate part 41 are screwed, and was electrically connected to this wiring pattern for ground. In the present embodiment, the bearing holder 25 is made of a conductive resin, and the bearing holder 25 is fixed to a chassis (not shown) on the main device side via an attachment portion provided on the bearing holder 25. The stator core 32 and the iron plate portion 41, that is, the ground wiring, are electrically insulated from the main body chassis with an insulation resistance of 1 kΩ or more and 100 kΩ or less. Therefore, even when the chassis is the ground of the entire main device, the chassis does not short-circuit with the motor ground potential M-GND, so that the operation of the device is not hindered.
[0040]
The bearing holder 25 formed of a conductive resin preferably has an insulation resistance of 100 kΩ or less with respect to the chassis on the main body side, but even if it has an insulation resistance of 1 MΩ or less, there is a case where there is no problem in operation. The insulation resistance may be set as appropriate. For example, static electricity accumulated when the pulley 55 is rotated by putting a belt on the pulley 55 can be released to the chassis on the main body side via the bearing holder 25, or the static electricity generated in the motor It should be determined in consideration of whether it will adversely affect the system. From this viewpoint, it is preferable that the bearing holder 25 has an insulation resistance of 100 kΩ or less with respect to the chassis.
[0041]
[Embodiment 2]
In the iron substrate 40, which is a metal substrate, a structure in which an iron plate portion 41 serving as a metal plate of the metal substrate is short-circuited to the ground potential M-GND, that is, as a connecting member, as shown in FIG. The iron plate portion 41 may be short-circuited to the ground potential M-GND using the sensor holder 70 fixed to the substrate 40.
[0042]
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a structure in which the iron plate portion 41 of the iron substrate 40 is short-circuited to the ground potential M-GND using the sensor holder 70 in the brushless motor 1 of the present embodiment.
[0043]
As shown in FIG. 6, the sensor holder 70 is obtained by processing a conductive metal plate. The sensor holder 70 is fixed to the sensor holding portion 71 that holds the magnetic sensor 7 and the through hole 44 that is opened in the iron substrate 40. A claw portion 72 is formed. Here, the fixing claw portion 72 is bent with respect to the iron plate portion 41 through the through hole 44 of the iron substrate 40 and is in contact with the exposed surface of the iron plate portion 41. The sensor holder 70 is fixed to the iron substrate 40 so as to sandwich the substrate 40. Therefore, in this state, the metal sensor holder 70 is in contact with the wiring pattern 43 of the iron substrate 40 via the soldered solder 77 and also in contact with the iron plate portion 41.
[0044]
Therefore, even when the brushless motor 1 is driven by the direct PWM method, the iron plate portion 41 of the iron substrate 40 is always held at the ground potential M-GND via the wiring pattern 43, so that the iron plate portion 41 generates electromagnetic noise. It does not spread.
[0045]
As shown in FIG. 6, not only the wiring pattern 43 and the sensor holder 70 are connected by the solder 77 but also the solder 77 is interposed in the through hole 44 of the iron substrate 40 by soldering at this time, If the solder 77 is brought into contact with the iron plate portion 41, the iron plate portion 41 can be more reliably fixed to the ground potential M-GND.
[0046]
[Embodiment 3]
As another structure in which the iron plate portion 41 in the iron substrate 40 is short-circuited to the ground potential M-GND and the stator core 32 is also short-circuited to the ground potential M-GND, as shown in FIG. The stator core 32, the core holder 33, and the iron substrate 40 are fixed together by a tap screw 35, which is a kind of connecting member of the first conductive metal material). Further, as shown in FIG. A land portion 47 of the ground potential M-GND is formed at an appropriate position of the substrate 40 at the end of the circuit pattern, and other conductive metal material is formed in a hole formed in the center of the land portion 47. The iron plate portion 41 may be short-circuited to the ground potential M-GND by screwing a metal screw 48 that is a connecting member (second conductive metal material).
[0047]
When configured in this way, the iron plate portion 41 of the iron substrate 40 can be short-circuited to the ground potential M-GND via the tap screw 35. The stator core 32 can also be short-circuited to the ground potential M-GND via the tap screw 35. In the present embodiment, since the iron plate portion 41 of the iron substrate 40 is further brought into contact with the land portion 47 via the screw 48 and short-circuited to the ground potential M-GND, it can be more reliably short-circuited. Therefore, the iron plate portion 41 of the iron substrate 40 is reliably short-circuited to the ground potential M-GND, and the stator core 32 is also reliably short-circuited to the ground potential M-GND.
[0048]
In the embodiment described above, a screw is used as the connecting member for short-circuiting, but a pin may be used as the connecting member as long as it can be fixed and connected.
[0049]
[Embodiment 4]
In the above embodiment, the bearing holder 25 is made of a conductive resin. Here, an example using a metal bearing holder 25 will be described with reference to FIG.
[0050]
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a structure in which the stator core and the iron plate portion of the iron substrate are short-circuited to the ground potential and a structure in which the bearing holder and the chassis are fixed with a predetermined insulation resistance range in the brushless motor 1 of the present embodiment. .
[0051]
In FIG. 8, as the core holder 33, a first cylindrical portion 331 that secures insulation between the iron substrate 40 and the outer peripheral surface of the bearing holder 25, and between the inner peripheral surface of the stator core 32 and the outer peripheral surface of the bearing holder 25. Insulation between the iron substrate 40 and the bearing holder 25 and insulation between the stator core 32 and the bearing holder 25 are ensured. ing.
[0052]
Further, as a structure in which the iron plate portion 41 of the iron substrate 40 is short-circuited to the ground potential M-GND, and the stator core 32 is also short-circuited to the ground potential M-GND, the stator core 32, the core holder 33, and the iron are formed by a metal tap screw 35. The substrates 40 are fixed together, but a resin-made first insulating spacer 255 is disposed between the tap screw 35 and the bearing holder 25, and the resin is also formed between the bearing holder 25 and the stator core 32. The second insulating spacer 256 is disposed. By doing in this way, even when the iron plate portion 41 and the stator core 32 of the iron substrate 40 are short-circuited to the ground potential M-GND around the bearing holder 25, the space between the bearing holder 25 and the iron plate portion 41 of the iron substrate 40 is reduced. In addition, an insulation resistance of 1 kΩ or more can be secured between the bearing holder 25 and the stator core 32. Therefore, even if the metal bearing holder 25 is fixed to the chassis 90 on the main device side as it is, the gap between the chassis 90 and the iron plate portion 41 of the iron substrate 40 and between the chassis 90 and the stator core 32 is 1 kΩ or more. Insulation resistance can be secured.
[0053]
In the present embodiment, a conductive resin cap-like screw receiver 91 is used so that the bearing holder 25 and the chassis 90 can be fixed with a predetermined level of insulation resistance. That is, a hole 259 in which a conductive resin screw receiver 91 is embedded is formed in the bearing holder 25, and a fixing screw 95 penetrating the chassis 90 is fixed to the screw receiver 91 mounted in the hole 259. It has been.
[0054]
Therefore, in this embodiment, since the bearing holder 25 has an insulation resistance of 1 kΩ or more with respect to the chassis 90, even if the chassis 90 is the ground of the entire main device, the chassis 90 is at the motor ground potential M-GND. Since there is no short circuit, the operation of the equipment is not hindered.
[0055]
Also in this embodiment, it is preferable that the bearing holder 25 has an insulation resistance of 100 kΩ or less with respect to the chassis 90 in consideration of the fact that static electricity generated in the motor does not adversely affect the electronic components mounted on the motor. In this way, for example, static electricity accumulated when the pulley 55 is rotated by putting a belt on the pulley 55 can be released to the chassis 90 via the bearing holder 25.
[0056]
[Embodiment 5]
FIGS. 9A and 9B each prevent a problem caused by the ripple generated when the motor drive circuit 60 of the brushless motor 1 according to the first to fourth embodiments is driven by the direct PWM method. FIG. 6 is a circuit diagram showing a configuration for the above, and a circuit diagram showing a modification thereof.
[0057]
As shown in FIG. 9A, in the motor drive circuit 60 of the brushless motor 1 of this embodiment, a capacitor 68 having a capacitance of 0.1 μF or more is electrically connected in parallel to the motor power supply 66. For this reason, even if a ripple is applied on the wiring from the motor power supply 66 to the drive coil 31, this ripple is released to the wiring for the ground potential M-GND via the capacitor 68. Therefore, no ripple is applied to the motor power supply 66, so that there is no problem in the operation of equipment such as video. In the direct PWM method, there is a moment when all the power transistors are all turned off at the same time. In such a case, the regenerative current tries to return to the motor power supply 66, but such a pulse can also be absorbed by the capacitor 68. it can. Therefore, the motor power supply 66 can be protected, and the motor drive circuit 60 is not subjected to a voltage higher than its withstand voltage.
[0058]
As shown in FIG. 9B, in the motor drive circuit 60 of the brushless motor 1, a motor current detection resistor RS may be inserted in the middle of the wiring from the motor power supply 66 to the drive coil 31. In such a case, the ripple removing capacitor 68 described with reference to FIG. 9A is closer to the motor power supply 66 on the side closer to the motor drive circuit 60 than the motor current detection resistor RS. It is preferable to effectively remove the ripple generated on the motor drive circuit 60 side by electrically connecting in parallel.
[0059]
[Other embodiments]
In the above embodiment, the iron plate portion 41 and the stator core 32 are fixed to the ground potential M-GND. However, any fixed potential may be used, and the iron plate portion 41 and the stator core 32 may be fixed to the motor power supply VM.
[0060]
【The invention's effect】
As described above, in the direct PWM type brushless motor according to the present invention, even if the voltage applied to the wiring from the motor drive circuit to the drive coil and the voltage applied to the drive coil itself repeatedly change rapidly. Since the potential of the metal plate or the stator core constituting the metal substrate that is capacitively coupled with each of them is fixed, these motor components can prevent electromagnetic noise from diffusing.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side view of a direct PWM brushless motor to which the present invention is applied, with a part thereof cut away.
FIGS. 2A and 2B are explanatory diagrams showing a state in which power is supplied from a motor power supply to a drive coil in the motor drive circuit of the brushless motor shown in FIG. It is explanatory drawing which shows a mode that a regenerative current flows with the counter electromotive force which generate | occur | produced in the drive coil when the electric power supply to a coil was stopped.
3 is a waveform showing a voltage waveform and a current waveform applied to a driving coil for one phase when the control shown in FIGS. 2A and 2B is performed in the brushless motor shown in FIG. FIG.
4 is a voltage waveform in the period b shown in FIG. 3 during the period b in which a voltage is applied to the drive coil and the period c in which the voltage application to the drive coil is paused in the brushless motor shown in FIG. It is a wave form diagram which shows a current waveform.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a short circuit structure for an iron substrate and a stator core in the direct PWM brushless motor according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a short circuit structure with respect to an iron substrate in a direct PWM brushless motor according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a short circuit structure for an iron substrate and a stator core in a direct PWM brushless motor according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a short circuit structure for an iron substrate and a stator core and a structure for fixing a bearing holder and a chassis in a direct PWM brushless motor according to a fourth embodiment of the present invention.
FIGS. 9A and 9B each prevent a problem caused by a ripple generated when driven by a direct PWM method in a motor drive circuit of a brushless motor according to a fifth embodiment of the present invention. FIG. 6 is a circuit diagram showing a configuration for the above, and a circuit diagram showing a modification thereof.
[Explanation of symbols]
1 Brushless motor
5 Rotor
7 Magnetic sensor
10 Rotating shaft
20 Bearing
25 Bearing holder
30 Stator
31 Drive coil
32 Stator core
33 Core holder
35 Tap screw (conductive connecting member / conductive metal material)
40 Iron substrate (metal substrate)
41 Iron plate part of iron substrate
42 Insulating layer of iron substrate
43 Wiring pattern of iron substrate
47 Land of iron substrate
48 Metal screw for short circuit (conductive metal material)
55 pulley
60 Drive IC used in motor drive circuit
68 Capacitor for ripple absorption
70 Sensor holder
71 Sensor holder of sensor holder
72 Claw for fixing sensor holder
91 Screw receiver made of conductive resin
331, 332 Insulating cylinder part of the core holder

Claims (14)

モータ駆動回路のスイッチング素子を直接、オン・オフするとともに、該スイッチング素子に対するスイッチングパルス幅を変調することによりモータの駆動コイルに対する通電を制御するダイレクトPWM方式のブラシレスモータにおいて、
軸受に回転可能に支持された回転軸と一体に回転するロータと、駆動コイルが巻回されたステータコアを備えるステータと、金属基板と、該金属基板上に構成された前記モータ駆動回路とを有し、
前記金属基板を構成する金属板導電性の連結部材によって固定電位に短絡させるとともに、
モータが取り付けられる本体側シャーシへの取付部と前記金属板との絶縁抵抗1kΩ以上、かつ、100kΩ以下としたことを特徴とするブラシレスモータ。
In a direct PWM type brushless motor that directly controls on / off of a switching element of a motor driving circuit and controls energization to a motor driving coil by modulating a switching pulse width for the switching element.
A rotor that rotates integrally with a rotating shaft that is rotatably supported by a bearing, a stator that includes a stator core around which a drive coil is wound, a metal substrate, and the motor drive circuit that is configured on the metal substrate. And
Causes short-circuited to the fixed potential by connecting member conductive metal plate for constituting the metal substrate,
Motor and attachment to the body side chassis mounted the metal plate and of the insulation resistance of 1kΩ or more, and a brushless motor which is characterized in that not more than 100 k.OMEGA.
請求項1において、前記金属板と前記ステータコアとは、前記連結部材によって互いに接続されているとともに、前記固定電位に接続された配線パターンに接続されていることにより、前記金属板および前記ステータコアの両方が前記固定電位に接続されていることを特徴とするブラシレスモータ。  2. The metal plate and the stator core according to claim 1, wherein the metal plate and the stator core are connected to each other by the connecting member and are connected to a wiring pattern connected to the fixed potential. Is connected to the fixed potential. 請求項2において、前記固定電位は、前記モータ駆動回路のグランド電位あるいは電源電位のいずれかであることを特徴とするブラシレスモータ。  3. The brushless motor according to claim 2, wherein the fixed potential is either a ground potential or a power supply potential of the motor driving circuit. 請求項2において、前記モータ駆動回路と前記モータ電源との間に、前記モータ電源に対して並列に容量が0.1μF以上のキャパシタが電気的に接続されていることを特徴とするブラシレスモータ。  3. The brushless motor according to claim 2, wherein a capacitor having a capacitance of 0.1 [mu] F or more is electrically connected in parallel with the motor power source between the motor driving circuit and the motor power source. 請求項1において、前記取付部と前記ステータコアとの絶縁抵抗を、1kΩ以上、かつ、100kΩ以下としたことを特徴とするブラシレスモータ。The brushless motor according to claim 1, wherein an insulation resistance between the mounting portion and the stator core is 1 kΩ or more and 100 kΩ or less. 請求項5において、前記モータにおける前記本体側シャーシへの前記取付部は、前記軸受を保持する導電性樹脂製の軸受ホルダにより形成されており、
前記軸受ホルダと前記金属板との絶縁抵抗、および前記軸受ホルダと前記ステータコアとの絶縁抵抗が1kΩ以上、かつ、100kΩ以下であることを特徴とするブラシレスモータ。
In Claim 5, the attachment part to the body side chassis in the motor is formed by a bearing holder made of conductive resin that holds the bearing,
A brushless motor , wherein an insulation resistance between the bearing holder and the metal plate and an insulation resistance between the bearing holder and the stator core are 1 kΩ or more and 100 kΩ or less.
請求項5において、前記モータにおける前記本体側シャーシへの前記取付部は、前記軸受を保持している金属製の軸受ホルダにより形成されており、
前記軸受ホルダと前記金属板との間、および前記軸受ホルダと前記ステータコアとの間のいずれもが、1kΩ以上、かつ、100kΩ以下の絶縁抵抗を有するように構成されていることを特徴とするブラシレスモータ。
In Claim 5, the attachment part to the body side chassis in the motor is formed of a metal bearing holder holding the bearing,
The brushless is characterized in that both the bearing holder and the metal plate and between the bearing holder and the stator core have an insulation resistance of 1 kΩ or more and 100 kΩ or less. motor.
請求項7において、前記軸受ホルダには、導電性樹脂製のビス受けが埋め込まれた孔が形成され、
当該ビス受けには、前記軸受ホルダと前記本体側シャーシとを固定するビスが止められていることを特徴とするブラシレスモータ。
In claim 7, the bearing holder is formed with a hole embedded with a conductive resin screw receiver,
The brushless motor is characterized in that a screw for fixing the bearing holder and the chassis on the main body side is fixed to the screw receiver.
モータ駆動回路のスイッチング素子を直接、オン・オフするとともに、該スイッチング素子に対するスイッチングパルス幅を変調することによりモータの駆動コイルに対する通電を制御するダイレクトPWM方式のブラシレスモータにおいて、
軸受に回転可能に支持された回転軸と一体に回転するロータと、前記駆動コイルが巻回されたステータコアを備えるステータと、前記駆動コイルへの通電を行なうための回路パターンを備えた回路基板を構成する金属基板と、該金属基板上に構成された前記モータ駆動回路とを有し、
前記金属基板を構成する金属板導電性金属材によって固定電位に短絡させるとともに、
前記モータにおける前記本体側シャーシとの前記取付部と前記金属板との絶縁抵抗を1kΩ以上、かつ、100kΩ以下としたことを特徴とするブラシレスモータ。
In a direct PWM type brushless motor that directly controls on / off of a switching element of a motor driving circuit and controls energization to a motor driving coil by modulating a switching pulse width for the switching element.
A rotor that rotates integrally with a rotating shaft that is rotatably supported by a bearing, a stator that includes a stator core around which the driving coil is wound, and a circuit board that includes a circuit pattern for energizing the driving coil. Comprising a metal substrate to be configured, and the motor drive circuit configured on the metal substrate,
Causes short-circuited to the fixed potential by a conductive metal material of the metal plate constituting the metal substrate,
The brushless motor according to claim 1, wherein an insulation resistance between the mounting portion of the motor and the attachment on the main body side chassis and the metal plate is 1 kΩ or more and 100 kΩ or less.
請求項9において、前記金属板と前記ステータコアとは、前記導電性金属材によって互いに電気的に接続されているとともに、前記回路基板には、前記固定電位に接続された配線パターンが形成され、
前記金属板と前記配線パターンとが電気的に接続されていることにより、前記金属板および前記ステータコアの両方が前記固定電位に接続されていることを特徴とするブラシレスモータ。
In Claim 9, the metal plate and the stator core are electrically connected to each other by the conductive metal material, the circuit board is formed with a wiring pattern connected to the fixed potential,
A brushless motor characterized in that both the metal plate and the stator core are connected to the fixed potential by electrically connecting the metal plate and the wiring pattern.
請求項10において、前記固定電位は、前記モータ駆動回路のグランド電位あるいは電源電位のいずれかであることを特徴とするブラシレスモータ。  11. The brushless motor according to claim 10, wherein the fixed potential is either a ground potential or a power supply potential of the motor driving circuit. 請求項11において、前記導電性金属材は、前記金属板と前記ステータコアとを電気的に接続する第1の導電性金属材と、前記金属板の所定位置で前記配線パターンに接続されたランド部と前記金属板とを電気的に接続する第2の導電性金属材とを有していることを特徴とするブラシレスモータ。  12. The conductive metal material according to claim 11, wherein the conductive metal material includes a first conductive metal material that electrically connects the metal plate and the stator core, and a land portion that is connected to the wiring pattern at a predetermined position of the metal plate. And a second conductive metal material for electrically connecting the metal plate and the brushless motor. 請求項9において、前記取付部と前記ステータコアとの絶縁抵抗を、1kΩ以上、かつ、100kΩ以下としたことを特徴とするブラシレスモータ。The brushless motor according to claim 9, wherein an insulation resistance between the attachment portion and the stator core is 1 kΩ or more and 100 kΩ or less. 請求項9において、前記モータ駆動回路と前記モータ電源との間に、前記モータ電源に対して並列に容量が0.1μF以上のキャパシタが電気的に接続されていることを特徴とするブラシレスモータ。  10. The brushless motor according to claim 9, wherein a capacitor having a capacitance of 0.1 μF or more is electrically connected in parallel with the motor power source between the motor driving circuit and the motor power source.
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