ロボットのエミッション対策手法-4（4/4）

2023/12/04

INDEX
1. はじめに
2. 市販ロボットの放射ノイズ評価
3. 模擬ロボットのエミッション対策（伝導ノイズ）
4. 模擬ロボットのエミッション対策（放射ノイズ）
5.（1）ブラシモータのノイズ事例
6.（2）ブラシレスモータのノイズ事例
7. まとめ

6.（2）ブラシレスモータのノイズ事例

続いて、（2）ブラシレスモータのノイズ事例を紹介します。

6-1.（事例）ブラシレスモータを搭載したサービスロボットの放射ノイズ評価

ブラシレスモータの放射ノイズ事例として、サービスロボットを用いた放射ノイズ事例を紹介します。なおサービスロボットは、共用の柱上トランスなど公共配配電網にてAC電源が供給される場合があるため、ノイズ許容値はclass Bを適用しました。

測定環境のイメージ画像 — （測定環境）CISPR11の測定環境を参考し、実使用環境を想定した機器配置にて放射ノイズを評価した。

ノイズ対策前の放射ノイズ評価結果です。

多くのロボットでは、30MHz～100MHz（この事例では200MHz）の周波数帯で放射ノイズが問題になりやすいと考えられます。

30MHz～200MHzでノイズスペクトラムを観測。

評価機器のモータは、ブラシレスモータが採用されていました。
ブラシレスモータを動作させるには、モータドライバ回路が必要となります。一般的にブラシレスモータのドライバ回路には、三相PWM制御回路が採用されています。
この制御回路は、各相あたり2つのスイッチング素子（計6個）で構成されており、各相がタイミングよくon/offすることで、モータに連続して電流を流します。

ロボットに限りませんが、モータドライバ回路は、スイッチング素子で構成されるため、スイッチングノイズが発生します。このスイッチングノイズがケーブルに伝導すると、ロボットで使用されるケーブルが絶縁被膜ケーブルでありシールドされていないため、ケーブルからノイズが空間に放射します。
また、モータ内の巻線コイルにもノイズが伝導するため、モータ本体からもノイズが放射します。

ノイズ源：モータドライバ回路のスイッチング（スイッチングノイズ）
経路：基板とモータを接続するケーブルにノイズが伝導
放射アンテナ：
①基板とモータを接続するケーブル
②モータ本体（モータ内の巻線コイル）

モータドライバ回路で発生したスイッチングノイズが、ケーブルやモータ本体に伝導し放射します。
この対策として、コネクタ直近にノイズフィルタを挿入します。ここで使うフィルタとしては30MHz～200MHz（～300MHz）で挿入損失がえられるものを選定します。
（例）BLM31KN471SN1やNFZシリーズ、BLT5BPTなど

ここで、モータの各ラインに挿入するフィルタの定格電流に注意する必要があります。モータの定常動作時の電流が1（A）であった場合、3～5倍の定格電流品を選定するのが望ましいです。

（理由）
モータが回転しているとき、何かしらの理由でロックした場合、瞬間的なスパイク電流が流れることがあります。このような瞬間電流が流れても、故障しない部品を選定する必要があります。