(57)【要約】【課題】電力変換回路のモータへの一体化を図りつつも、スイッチング素子の放熱性と回転軸の摺動性の両立を図った駆動装置を提供する。【解決手段】駆動装置は、モータ８０と、ハウジング８３０と、基板３０と、電力変換回路と、リアフレームエンド８３７（放熱部材）と、ゲルＧ（熱伝導変形体）と、実装部品Ｒと、を備える。放熱部材は、基板３０に対してスイッチング素子１２３、２２３（ＭＯＳ）が実装される側の面（一面）に配置され、ＭＯＳで生じた熱を放出する。ゲルＧは、ＭＯＳおよび放熱部材に密着するように塑性変形して、ＭＯＳから放熱部材へ熱伝導させる。実装部品Ｒは、基板３０の一面に実装された部品であって、基板３０の板面垂直方向から見て、開口対向領域Ａ１とＭＯＳとの間に配置されている。【選択図】図８
2020188658.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸（８７０）を有する電動のモータ（８０）と、
前記モータを収容するとともに、前記回転軸が挿通配置される開口部（８３７ａ）が形成されたハウジング（８３０）と、
前記ハウジングに組み付けられ、前記開口部に対向する開口対向領域（Ａ１）を一面（３０１）に有した基板（３０）と、
前記一面に実装されたスイッチング素子（１２１〜１２９、２２１〜２２９、１３１、１３２、２３１、２３２）を有し、供給される電力を変換して前記モータへ出力する電力変換回路（１２０，２２０）と、
前記基板に対して前記一面の側に配置され、前記スイッチング素子で生じた熱を放出する放熱部材（８３７）と、
前記スイッチング素子および前記放熱部材に密着するように塑性変形して、前記スイッチング素子から前記放熱部材へ熱伝導させる熱伝導変形体（Ｇ）と、
前記スイッチング素子とは別に前記一面に実装された部品であって、前記基板の板面に対して垂直な方向である板面垂直方向から見て、前記開口対向領域と前記スイッチング素子との間に配置されている実装部品（Ｒ）と、
を備える駆動装置。
【請求項２】
前記開口対向領域の中心と前記スイッチング素子の中心とを結ぶ仮想線（Ｃ１）に対して交差する方向に、複数の前記実装部品が並べて配置されている、請求項１に記載の駆動装置。
【請求項３】
前記交差する方向に並んで列をなす複数の前記実装部品が、複数列配置されている、請求項２に記載の駆動装置。
【請求項４】
前記実装部品は、前記板面垂直方向から見て矩形形状であり、かつ、複数の前記実装部品の並ぶ方向と前記矩形形状の長手方向とが一致する向きに配置されている、請求項２または３に記載の駆動装置。
【請求項５】
前記スイッチング素子の作動を制御する制御回路（１７５、２７５）を備え、
前記基板に設けられた配線パターン（Ｐ１８）の少なくとも一部は、前記板面垂直方向から見て、前記開口対向領域と前記スイッチング素子との間に位置する、請求項１〜４のいずれか１つに記載の駆動装置。
【請求項６】
前記回転軸の回転角度を検出する検出回路であって、前記回転軸の回転角度に応じた検出信号を出力するセンサ素子（２９）と、前記センサ素子とは別の検出用電子部品と、を有する回転角検出回路（２９０）を備え、
前記センサ素子は、前記一面のうち前記開口対向領域に設けられ、
前記検出用電子部品が前記実装部品として用いられている、請求項１〜５のいずれか１つに記載の駆動装置。
【請求項７】
前記モータは車両の操舵力を発揮するものである、請求項１〜６のいずれか１つに記載の駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この明細書における開示は、モータおよび電力変換回路を備える駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、電力変換回路をモータに組み付けて一体化させた駆動装置が記載されている。この駆動装置は、電力変換回路を構成するスイッチング素子が実装された基板と、モータを収容するとともに基板を支持するハウジングと、を備える。ハウジングには、モータの回転軸を挿通させる開口部が形成されており、この開口部に対向する位置に基板は配置されている。
【０００３】
また、特許文献１には「放熱ゲル」との記載があり、このようなゲルは、スイッチング素子とハウジングを熱的に接続している。つまり、ゲルがスイッチング素子とハウジングに密着することで、スイッチング素子で生じた熱をハウジングから放出させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−３４２０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
さて、スイッチング素子に塗布されるゲルの量が過少になっていると、スイッチング素子とハウジングの両方にゲルが十分に密着せず、放熱不良が懸念される。そのため、スイッチング素子とハウジングとの隙間に挟み込まれて塑性変形したゲルが、上記隙間から適度に溢れることとなるよう、ゲルの塗布量は設定されている。
【０００６】
その一方で、塗布量が過剰の場合には、溢れ出たゲルが回転軸に付着し、回転軸の回転摺動を妨げるおそれがある。つまり、ゲル過少による放熱性能低下と、ゲル過多による回転摺動性悪化との両方について解決することが望まれている。
【０００７】
開示される１つの目的は、電力変換回路のモータへの一体化を図りつつも、スイッチング素子の放熱性と回転軸の摺動性の両立を図った駆動装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、開示された１つの態様は、
回転軸（８７０）を有する電動のモータ（８０）と、
モータを収容するとともに、回転軸が挿通配置される開口部（８３７ａ）が形成されたハウジング（８３０）と、
ハウジングに組み付けられ、開口部に対向する開口対向領域（Ａ１）を一面（３０１）に有した基板（３０）と、
一面に実装されたスイッチング素子（１２１〜１２９、２２１〜２２９、１３１、１３２、２３１、２３２）を有し、供給される電力を変換してモータへ出力する電力変換回路（１２０，２２０）と、
基板に対して一面の側に配置され、スイッチング素子で生じた熱を放出する放熱部材（８３７）と、
スイッチング素子および放熱部材に密着するように塑性変形して、スイッチング素子から放熱部材へ熱伝導させる熱伝導変形体（Ｇ）と、
スイッチング素子とは別に一面に実装された部品であって、基板の板面に対して垂直な方向である板面垂直方向から見て、開口対向領域とスイッチング素子との間に配置されている実装部品（Ｒ）と、
を備える駆動装置とされる。
【０００９】
上記駆動装置によれば、モータを収容するハウジングに基板を組み付けることで、電力変換回路のモータへの一体化が図られる。その上で、基板の一面に実装された実装部品は、基板の板面垂直方向から見て開口対向領域とスイッチング素子との間に配置されている。そのため、スイッチング素子と放熱部材との間から溢れ出た熱伝導変形体が開口部へ向けて移動することを抑制するよう、実装部品は作用する。よって、溢れ出た熱伝導変形体が、開口部に挿通配置される回転軸に付着することを抑制できる。したがって、スイッチング素子への熱伝導変形体の塗布量を十分に多くしつつ、熱伝導変形体の回転軸への付着も抑制できる。
【００１０】
以上により、上記駆動装置によれば、電力変換回路のモータへの一体化を図りつつも、スイッチング素子の放熱性と回転軸の摺動性の両立を図ることができる。
【００１１】
尚、上記括弧内の参照番号は、後述する実施形態における具体的な構成との対応関係の一例を示すものにすぎず、技術的範囲を何ら制限するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１実施形態に係るステアリングシステムを示す概略構成図である。
【図２】図１に示すステアリングシステムに適用された駆動装置の断面図である。
【図３】図２に示す駆動装置の回路図である。
【図４】図２に示す駆動装置に適用された基板を、モータの側から見た底面図である。
【図５】図２に示す駆動装置に適用された基板を、モータの反対側から見た上面図である。
【図６】第１実施形態に係る基板の断面図である。
【図７】図４の拡大図である。
【図８】図２の拡大図である。
【図９】第２実施形態に係る基板を、モータの側から見た底面図である。
【図１０】第３実施形態に係る基板を、モータの側から見た底面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本開示の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、各実施形態において対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明を省略する場合がある。各実施形態において構成の一部分のみを説明している場合、当該構成の他の部分については、先行して説明した他の実施形態の構成を適用することができる。
【００１４】
（第１実施形態）
図１に示すように、本実施形態による駆動装置１は、電動のモータ８０と、電力変換装置としての電子制御装置（ＥＣＵ１０）と、を備える。この駆動装置１は、車両のステアリング操作を補助するための電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ８）に適用される。図１は、ＥＰＳ８を備えるステアリングシステム９０の全体構成を示すものである。ステアリングシステム９０は、操舵部材であるステアリングホイール９１、ステアリングシャフト９２、ピニオンギア９６、ラック軸９７、車輪９８、および、ＥＰＳ８等を備える。
【００１５】
ステアリングホイール９１は、ステアリングシャフト９２と接続される。ステアリングシャフト９２には、操舵トルクを検出するトルクセンサ９４が設けられる。トルクセンサ９４は、系統毎に設けられる２つのトルク検出部９４１、９４２を有する。トルク検出部９４１、９４２の検出値は、対応するマイクロコンピュータ（図３参照）であるマイコン１７０、２７０に出力される。ステアリングシャフト９２の先端には、ピニオンギア９６が設けられる。ピニオンギア９６は、ラック軸９７に噛み合っている。ラック軸９７の両端には、タイロッド等を介して一対の車輪９８が連結される。
【００１６】
運転者がステアリングホイール９１を回転させると、ステアリングホイール９１に接続されたステアリングシャフト９２が回転する。ステアリングシャフト９２の回転運動は、ピニオンギア９６によってラック軸９７の直線運動に変換される。一対の車輪９８は、ラック軸９７の変位量に応じた角度に操舵される。
【００１７】
ＥＰＳ８は、駆動装置１、ならびに、モータ８０の回転を減速してステアリングシャフト９２に伝える動力伝達部としての減速ギア８９等を備える。ステアリングシャフト９２がＥＰＳ８の駆動対象である。
【００１８】
図２および図３に示すように、モータ８０は、３相ブラシレスモータである。モータ８０は、操舵に要するトルクの一部または全部を出力するものであって、バッテリ１９９、２９９から電力が供給されることにより駆動され、減速ギア８９を正逆回転させる。
【００１９】
モータ８０は、巻線組としての第１巻線１８０および第２巻線２８０を有する。巻線１８０、２８０は、電気的特性が同等であり、共通のステータ８４０に、互いに電気角を３０［ｄｅｇ］ずらしてキャンセル巻きされる。これに応じて、巻線１８０、２８０には、位相φが３０［ｄｅｇ］ずれた相電流が通電されるように制御される。
【００２０】
以下、第１巻線１８０の通電制御に係る構成の組み合わせを第１系統Ｌ１、第２巻線２８０の通電制御に係る構成の組み合わせを第２系統Ｌ２とする。第１系統Ｌ１の構成を主に１００番台で付番し、第２系統Ｌ２の構成を主に２００番台で付番し、系統Ｌ１、Ｌ２にて実質的に同様の構成には下２桁が同じとなるように付番し、適宜説明を省略する。
【００２１】
図２に示すように、駆動装置１は、モータ８０の軸方向の一方側にＥＣＵ１０が一体的に設けられており、いわゆる「機電一体型」である。ＥＣＵ１０は、モータ８０に対して減速ギア８９の反対側に設けられている。ＥＣＵ１０は、回転軸８７０の中心線Ａｘに対して同軸に配置されている。機電一体型とすることで、搭載スペースに制約のある車両において、ＥＣＵ１０とモータ８０とを効率的に配置することができる。以下適宜、単に「軸方向」、「径方向」という場合、モータ８０における軸方向、径方向を意味するものとする。
【００２２】
モータ８０は、ステータ８４０、ロータ８６０、回転軸８７０および巻線１８０、２８０を有する。ステータ８４０は、巻線１８０、２８０が巻回された状態で、ハウジング８３０内に固定されている。ロータ８６０は、ステータ８４０の径方向内側に設けられ、ステータ８４０に対して相対回転可能に設けられる。
【００２３】
回転軸８７０は、ロータ８６０に嵌入され、ロータ８６０と一体に回転する。回転軸８７０は、軸受８３５、８３６により、ハウジング８３０に回転可能に支持される。回転軸８７０のＥＣＵ１０側の端部は、ハウジング８３０の開口部８３７ａからＥＣＵ１０側に突出する。回転軸８７０のＥＣＵ１０側の端部には、検出対象としてのマグネット８７５が設けられる。
【００２４】
ハウジング８３０は、筒状のケース８３４、ケース８３４の一端に設けられるリアフレームエンド８３７、および、ケース８３４の他端に設けられるフロントフレームエンド８３８を有する。
【００２５】
リアフレームエンド８３７には、回転軸８７０が挿通配置される開口部８３７ａが形成されている。また、リアフレームエンド８３７には、リード線挿通孔８３９が形成される。リード線挿通孔８３９には、巻線１８０、２８０の各相と接続されるリード線２８５が挿通される。リード線２８５は、リード線挿通孔８３９からＥＣＵ１０側に取り出される。リード線２８５は、モータ線接続部１８６、２８６（図４および図５参照）に挿通され、はんだ等により基板３０に接続される。
【００２６】
ＥＣＵ１０は、基板３０、および、基板３０に実装される各種電子部品を有する。基板３０は、基板接続部１５５、２５５に挿通されるボルト２５９（図２参照）にて、リアフレームエンド８３７のモータ８０とは反対側の面に固定される。ボルト２５９は、導電材料にて形成されている。基板３０のモータ８０側の面をモータ面３０１、モータ８０とは反対側の面をカバー面３０２とする。カバー４６０は、略有底筒状に形成され、リアフレームエンド８３７の径方向外側に嵌まり合う。カバー４６０は、基板３０を覆うように設けられ、外部の衝撃からＥＣＵ１０を保護したり、ＥＣＵ１０内への埃や水等の侵入を防止したりする。カバー４６０の側面には、開口４６１が設けられる。
【００２７】
コネクタ３５０は、第１電源端子、第１グランド端子、第１信号端子、第２電源端子、第２グランド端子、および、第２信号端子、といったコネクタ端子を有する。第１電源端子、第１グランド端子および第１信号端子の各々は、第１電源端子接続部１５１、第１グランド端子接続部１５２および第１信号端子接続部１５３に、基板３０のモータ面３０１側から挿入されて電気的に接続される（図４および図５参照）。第２電源端子、第２グランド端子および第２信号端子の各々は、第２電源端子接続部２５１、第２グランド端子接続部２５２および第２信号端子接続部２５３に、基板３０のモータ面３０１側から挿入されて電気的に接続される（図４および図５参照）。
【００２８】
図３に駆動装置１の回路構成を示す。ＥＣＵ１０は、第１巻線１８０に対応して設けられる第１インバータ１２０、第１モータリレー１２７〜１２９、第１電源リレー１３１、１３２、第１コンデンサ１３４および第１コイル１３５を有する。さらにＥＣＵ１０は、第２巻線２８０に対応して設けられる第２インバータ２２０、第２モータリレー２２７〜２２９、第２電源リレー２３１、２３２、第２コンデンサ２３４および第２コイル２３５を有する。
【００２９】
第１系統Ｌ１の第１インバータ１２０等には、第１バッテリ１９９から電力が供給される。第２系統Ｌ２の第２インバータ２２０等には、第２バッテリ２９９から電力が供給される。本実施形態では、グランドについても第１系統Ｌ１と第２系統Ｌ２とで分離している。また、第１巻線１８０の通電は、第１マイコン１７０により制御され、第２巻線２８０の通電は、第２マイコン２７０により制御される。すなわち本実施形態では、第１系統Ｌ１と第２系統Ｌ２とが独立して設けられる完全冗長構成をなしている。
【００３０】
第１インバータ１２０は、３相インバータであって、第１スイッチング素子１２１〜１２６がブリッジ接続されている。スイッチング素子１２１〜１２３は、高電位側に接続されて上アームＨを構成する。スイッチング素子１２４〜１２６は、低電位側に接続されて下アームＬを構成する。対になるＵ相のスイッチング素子１２１、１２４の接続点は第１Ｕ相コイル１８１の一端に接続される。対になるＶ相のスイッチング素子１２２、１２５の接続点は第１Ｖ相コイル１８２の一端に接続される。対になるＷ相のスイッチング素子１２３、１２６の接続点は第１Ｗ相コイル１８３の一端に接続される。コイル１８１〜１８３の他端は結線される。スイッチング素子１２４〜１２６の低電位側には、コイル１８１〜１８３の電流を検出する電流検出素子であるシャント抵抗１３７〜１３９が設けられる。
【００３１】
第２インバータ２２０は第１インバータ１２０と同様の構成である。すなわち、スイッチング素子２２１〜２２３は、高電位側に接続されて上アームＨを構成する。スイッチング素子２２４〜２２６は、低電位側に接続されて下アームＬを構成する。ＵＶＷ相各々の上下アーム回路の出力点はＵＶＷ相コイルの各々に結線される。スイッチング素子２２４〜２２６の低電位側には、コイル２８１〜２８３の電流を検出する電流検出素子であるシャント抵抗２３７〜２３９が設けられる。
【００３２】
これらのシャント抵抗１３７〜１３９、２３７〜２３９は、各相のアームを流れる電流を検出する「電流検出回路」に相当する。電流検出回路で検出された電流値は、マイコン１７０、２７０へ入力される。マイコン１７０、２７０は、電流検出回路により検出された電流値に基づきインバータ１２０、２２０の作動を制御する「制御回路」に相当する。
【００３３】
第１モータリレー１２７〜１２９は、第１インバータ１２０と第１巻線１８０との間に設けられ、第１インバータ１２０と第１巻線１８０とを断接可能に設けられる。Ｕ相のモータリレー１２７はスイッチング素子１２１、１２４の接続点とＵ相コイル１８１との間に設けられる。Ｖ相のモータリレー１２８はスイッチング素子１２２、１２５の接続点とＶ相コイル１８２との間に設けられる。Ｗ相のモータリレー１２９はスイッチング素子１２３、１２６の接続点とＷ相コイル１８３との間に設けられる。第２モータリレー２２７〜２２９は、第１モータリレー１２７〜１２９と同様の構成であり、ＵＶＷ相各々について設けられている。
【００３４】
第１電源リレー１３１、１３２は、寄生ダイオードの向きが逆向きとなるように直列接続され、第１バッテリ１９９と第１インバータ１２０との間に設けられる。第２電源リレー２３１、２３２は、寄生ダイオードの向きが逆向きとなるように直列接続され、第２バッテリ２９９と第２インバータ２２０との間に設けられる。これにより、バッテリ１９９、２９９が誤って逆向きに接続された場合に逆向きの電流が流れるのを防ぎ、ＥＣＵ１０を保護する。
【００３５】
プリドライバ１７６は、第１マイコン１７０からの制御信号に基づいて駆動信号を出力する。この駆動信号により、第１スイッチング素子１２１〜１２６、第１モータリレー１２７〜１２９および第１電源リレー１３１、１３２は、オンオフ作動するように制御される。第２系統Ｌ２のプリドライバ２７６は、第１系統Ｌ１のプリドライバ１７６と同様に機能する。すなわち、第２スイッチング素子２２１〜２２６、第２モータリレー２２７〜２２９および第２電源リレー２３１、２３２は、プリドライバ２７６によりオンオフ制御される。なお、煩雑になることを避けるため、図３中において、モータリレーおよび電源リレーへの制御線は省略されている。
【００３６】
第１コンデンサ１３４は第１インバータ１２０と並列に接続され、第２コンデンサ２３４は第２インバータ２２０と並列に接続される。コンデンサ１３４、２３４は、例えばアルミ電解コンデンサである。第１コイル１３５は第１バッテリ１９９と第１電源リレー１３１との間に設けられ、第２コイル２３５は第２バッテリ２９９と第２電源リレー２３１との間に設けられる。
【００３７】
第１コンデンサ１３４および第１コイル１３５、ならびに、第２コンデンサ２３４および第２コイル２３５は、フィルタ回路を構成する。これらのフィルタ回路は、バッテリ１９９、２９９を共用する他の装置から伝わるノイズを低減する。さらにフィルタ回路は、駆動装置１からバッテリ１９９、２９９を共用する他の装置に伝わるノイズを低減する。また、コンデンサ１３４、２３４は、電荷を蓄えることで、インバータ１２０、２２０への電力供給を補助する。
【００３８】
系統間グランド接続コンデンサ４１は、第１系統グランドＧ１と、第２系統のグランドＧ２とを接続する。第１機電接続コンデンサ１４２は、第１系統グランドＧ１と、モータ８０のハウジング８３０とを接続する。第２機電接続コンデンサ２４２は、第２系統グランドＧ２と、ハウジング８３０とを接続する。コンデンサ４１、１４２、２４２は、例えばセラミックコンデンサである。
【００３９】
基板３０のモータ面３０１を図４、カバー面３０２を図５に示す。説明のため、カバー面３０２の配置を反転し、いずれも紙面左側が第１系統Ｌ１、右側が第２系統Ｌ２となるように記載した。
【００４０】
図４に示すように、基板３０のモータ面３０１には、スイッチング素子１２１〜１２６、２２１〜２２６とシャント抵抗１３７〜１３９、２３７〜２３９が実装される。さらにモータ面３０１には、モータリレー１２７〜１２９、２２７〜２２９と電源リレー１３１、１３２、２３１、２３２が実装される。さらにモータ面３０１には、統合ＩＣ１７５、２７５と回転角センサ２９（センサ素子）が実装される。統合ＩＣ１７５にはプリドライバ１７６が含まれ、統合ＩＣ２７５にはプリドライバ２７６が含まれる。回転角センサ２９は、回転軸８７０に設けられたマグネット８７５による磁界の変化を検出することで、回転軸８７０の回転角度に応じた検出信号を出力する。
【００４１】
図５に示すように、基板３０のカバー面３０２には、コンデンサ１３４、２３４とコイル１３５、２３５が実装される。さらにカバー面３０２には、系統間グランド接続コンデンサ４１、機電接続コンデンサ１４２、２４２（図３参照）とマイコン１７０、２７０が実装される。
【００４２】
図４および図５に示すように、基板３０は、スリット３０５にて電気的に２つに分離されている。一方の領域のモータ面３０１およびカバー面３０２に、第１系統Ｌ１に係る部品が実装される。他方の領域のモータ面３０１およびカバー面３０２に、第２系統Ｌ２に係る部品が実装される。
【００４３】
回転角センサ２９は、基板３０のうちリアフレームエンド８３７の開口部８３７ａに対向する領域（開口対向領域）に配置されている。回転角センサ２９は、モータ面３０１においてスリット３０５を跨いで実装される。系統間グランド接続コンデンサ４１はカバー面３０２においてスリット３０５を跨いで実装され、第１系統グランドＧ１と第２系統グランドＧ２とを接続する。
【００４４】
第１機電接続コンデンサ１４２は、第１系統Ｌ１のグランドパターンＰ１３（図３参照）と、ハウジング接続パターン１５７とを接続する。第２機電接続コンデンサ２４２は、第２系統Ｌ２のグランドパターンＰ２３（図３参照）と、ハウジング接続パターン２５７とを接続する。ハウジング８３０は、車両グランドと接続されている。すなわち、コンデンサ４１、１４２、２４２は、いずれもグランド間を接続するコンデンサである。また、系統間グランド接続コンデンサ４１は、系統Ｌ１、Ｌ２のパワー系回路のグランド間を接続している、とも言える。
【００４５】
本実施形態では、駆動装置１がＥＰＳ８に適用されており、短時間で大電流が通電されるため、スイッチングノイズやリンギングノイズが発生する。このようなノイズＮの発生源は、主にＥＣＵ１０の回路内であり、発生したノイズがコネクタ３５０およびモータ８０を経由して車両側へ伝搬する虞がある。そこで、ボルトを用いて基板３０のグランドとハウジング８３０とを電気的に接続し、モータ８０側からＥＣＵ１０側へのノイズ帰還経路を形成する。これにより、ＥＣＵ１０の回路内で発生したノイズは、ノイズ源に帰還し、車両側へのノイズ伝搬が抑制される。
【００４６】
図６に示すように、本実施形態に係る基板３０には多層基板が用いられている。基板３０には、複数の配線層、絶縁層３４、表面レジスト層３７およびビア等が形成されている。配線層には、導電性を有する配線が設けられている。配線層の各層の間には、電気絶縁性を有する絶縁層３４が配置されている。
【００４７】
配線層には、表層３１、３２および内層３３が含まれる。表層３１、３２は、全配線層のうちの最外部に位置する層である。内層３３は、全配線層のうちの内部に位置する層である。図６の例では内層３３が４層（複数層）である。表層３１、３２は、表面レジスト層３７で覆われている。表層３１を覆う表面レジスト層３７は、モータ面３０１を形成する。表層３２を覆う表面レジスト層３７は、カバー面３０２を形成する。
【００４８】
ビアには、スルーホールビア（図示せず）とインナービア３５ａ、３６ａが含まれる。スルーホールビアは、表層３１、３２および内層３３の全て（全配線層）を貫通する形状である。インナービア３５ａは、１つの表層３１、３２と、その隣の１つの内層３３に跨って延びる形状である。インナービア３６ａは、表層３１、３２を除き、全ての内層３３に跨って延びる形状である。インナービア３５ａはレーザ加工により形成され、インナービア３６ａはドリル加工により形成されている。
【００４９】
スルーホールビアとインナービア３６ａの内面には、導電部材としてのメッキ３６が施されている。なお、メッキ３６は内部に空間を形成する筒形状である。インナービア３６ａの筒内部には、図示しない非導電部材が詰め込まれている。その一方で、インナービア３５ａには導電部材が埋め込まれている。この導電部材は中実形状であり、以下の説明では中実ビア３５と記載する。中実ビア３５およびメッキ３６は、任意の配線層に形成されている配線パターンどうしを電気接続する。メッキ３６や中実ビア３５の材質の具体例としては銅が挙げられる。
【００５０】
配線層に形成されている配線パターンの一部は、図３に示す各電子部品を接続する配線として機能する。この配線パターンには、先述したグランドパターンＰ１３、Ｐ２３や電源パターンＰ１１、Ｐ２１（図３参照）が含まれている。これらのパターンは、第１系統Ｌ１および第２系統Ｌ２各々に設けられている。
【００５１】
図４に示すように、上ＭＯＳ、下ＭＯＳ、モータリレーＭＯＳ、電源リレーＭＯＳおよびシャント抵抗１３７〜１３９、２３７〜２３９は、板面垂直方向から見て矩形形状である。上ＭＯＳとは、上アームＨに設けられたスイッチング素子１２１〜１２３、２２１〜２２３のことである。下ＭＯＳとは、下アームＬに設けられたスイッチング素子１２４〜１２６、２２４〜２２６のことである。モータリレーＭＯＳとは、モータリレー１２７〜１２９、２２７〜２２９のことである。電源リレーＭＯＳとは、電源リレー１３１、１３２、２３１、２３２のことである。以下、これらのスイッチング素子を総じてＭＯＳと記載する場合がある。ＭＯＳは、各々の矩形の１辺が平行となる向きに実装されている。図４の例では、矩形の１辺が、基板３０の境界直線（スリット３０５）に対して平行である。
【００５２】
ＭＯＳは、半導体と、半導体を封止する封止樹脂体と、封止樹脂体から露出する端子Ｔとを有する（図７参照）。端子Ｔには、電気絶縁性を有するとともに熱伝導性に優れたゲルＧが密着している（図８参照）。ゲルＧは、ＭＯＳおよび放熱部材に密着するように塑性変形して、ＭＯＳから放熱部材へ熱伝導させる「熱伝導変形体」として機能する。ゲルＧは、リアフレームエンド８３７とＭＯＳの間に配置され、リアフレームエンド８３７とも密着している。ＭＯＳで生じた熱は、ゲルＧを通じて金属製のリアフレームエンド８３７へ伝わり、リアフレームエンド８３７から外気へと放出される。つまり、リアフレームエンド８３７は、ＭＯＳで生じた熱を外気へ放出する「放熱部材」として機能する。
【００５３】
＜実装部品Ｒの詳細＞
基板３０両面のうちＭＯＳが実装される側の一面であるモータ面３０１には、ＭＯＳ以外の各種の実装部品Ｒが表面実装されている。実装部品Ｒの具体例としては、チップ抵抗や、チップコンデンサ、チップダイオード等が挙げられる。また、実装部品Ｒの用途の具体例としては、ＭＯＳに接続されるＭＯＳ用の実装部品や、回転角センサ２９に接続されるセンサ用の実装部品が挙げられる。例えば、ＭＯＳ用の実装部品には、ゲート電圧を調整する抵抗や、ゲートに重畳するノイズを除去するコンデンサ、ゲートを保護するダイオード等が挙げられる。例えば、センサ用の実装部品には、ノイズ除去用のコンデンサやセンサ信号の電圧を調整する抵抗等が挙げられる。
【００５４】
次に、これら実装部品Ｒの配置について、主に図７を用いて詳細に説明する。実装部品Ｒのうちの少なくとも１つは、板面垂直方向から見て、以下に説明する開口対向領域Ａ１とＭＯＳとの間に配置されている。開口対向領域Ａ１は、基板３０のうち開口部８３７ａに対向する領域である。実装部品Ｒの全体が開口対向領域Ａ１とＭＯＳとの間に配置されていてもよいし、実装部品Ｒの一部が開口対向領域Ａ１とＭＯＳとの間に配置されていてもよい。図７の例では、スイッチング素子１２３と開口対向領域Ａ１との間に全体が配置されている実装部品Ｒが２つ、部分的に配置されている実装部品Ｒが１つである。
【００５５】
より詳細には、実装部品Ｒのうちの少なくとも１つは、以下に説明するＭＯＳ間領域Ａ２に配置されている。ＭＯＳ間領域Ａ２は、板面垂直方向から見た、開口対向領域Ａ１とＭＯＳの間の領域である。ＭＯＳ間領域Ａ２は、開口対向領域Ａ１とＭＯＳとの接線Ｂ１１、Ｂ１２と、開口対向領域Ａ１と、ＭＯＳとの間で囲まれた領域である。接線Ｂ１１、Ｂ１２は、ＭＯＳ間領域Ａ２が最大面積となるように設定されている。
【００５６】
ＭＯＳの矩形辺のうち、開口対向領域Ａ１の最も近くに位置する辺にそって延びる仮想線をＭＯＳの辺仮想線Ｂ１３と称される。辺仮想線Ｂ１３はスリット３０５と平行に延びる。ＭＯＳ間領域Ａ２の中でも特に、辺仮想線Ｂ１３より開口対向領域Ａ１に近い側に実装部品Ｒが配置されることが望ましい。
【００５７】
ＭＯＳ間領域Ａ２の中には、以下に説明する端子間領域Ａ３が定義される。ＭＯＳ間領域Ａ２に位置する実装部品Ｒは、特に端子間領域Ａ３に配置されていることが望ましい。実装部品Ｒの全体が端子間領域Ａ３に配置されていてもよいし、実装部品Ｒの一部が端子間領域Ａ３に配置されていてもよい。
【００５８】
端子間領域Ａ３は、板面垂直方向から見た、ＭＯＳの端子Ｔと開口対向領域Ａ１との間の領域である。端子間領域Ａ３は、開口対向領域Ａ１と端子Ｔとの接線Ｂ２１、Ｂ２２と、開口対向領域Ａ１と、端子Ｔとの間で囲まれた領域である。接線Ｂ２１、Ｂ２２は、端子間領域Ａ３が最大面積となるように設定されている。
【００５９】
端子Ｔは、板面垂直方向から見て矩形形状である。端子Ｔの矩形の一辺は、ＭＯＳの矩形の一辺と平行である。端子Ｔの矩形辺のうち、開口対向領域Ａ１の最も近くに位置する辺にそって延びる仮想線を端子Ｔの辺仮想線Ｂ２３と称される。辺仮想線Ｂ２３はスリット３０５と平行に延びる。ＭＯＳ間領域Ａ２の中でも特に、辺仮想線Ｂ２３より開口対向領域Ａ１に近い側に実装部品Ｒが配置されることが望ましい。
【００６０】
板面垂直方向から見て、開口対向領域Ａ１の中心とＭＯＳの中心とを結ぶ仮想線は、中心仮想線Ｃ１と称される。中心仮想線Ｃ１に対して交差する方向に、複数の実装部品Ｒが並べて配置されている。図７の例では、辺仮想線Ｂ１３、Ｂ２３やスリット３０５に対して平行な方向に、複数の実装部品Ｒが並べて配置されている。並べられた複数の実装部品Ｒの間隔は、実装部品Ｒの大きさよりも小さい。より詳細には、複数の実装部品Ｒが並ぶ方向において、その並ぶ方向における上記間隔は、その並ぶ方向における実装部品Ｒの矩形辺の長さよりも小さい。
【００６１】
ＭＯＳの端子Ｔと放熱部材にゲルＧが密着することは先述した通りであるが、端子Ｔと放熱部材の間から溢れ出たゲルＧは、ＭＯＳの封止樹脂体にも接触している。また、溢れ出たゲルＧの量が多い場合には、基板３０にも接触し、さらに多い場合には、実装部品Ｒにも接触している（図８参照）。
【００６２】
＜作用効果＞
本実施形態に係る駆動装置１によれば、モータ８０を収容するハウジング８３０に基板３０を組み付けることで、電力変換回路のモータ８０への一体化が図られる。その上で、基板３０のモータ面３０１（一面）には、基板３０の板面垂直方向から見て開口対向領域Ａ１と周辺ＭＯＳとの間に実装部品Ｒが配置されている。
【００６３】
そのため、周辺ＭＯＳとハウジング８３０（放熱部材）との間から溢れ出たゲルＧ（熱伝導変形体）が開口部８３７ａへ向けて移動することを抑制するよう、実装部品Ｒは作用する。つまり、図８に例示するように、溢れ出たゲルＧが実装部品Ｒに接触して堰き止められ、開口部８３７ａの中心へ向かうゲルＧの移動方向が、周方向へと偏向される。よって、溢れ出たゲルＧが、開口部８３７ａに挿通配置されている回転軸８７０に付着することを抑制できる。
【００６４】
よって、回転軸８７０に付着したゲルＧが軸受８３５に飛散することを抑制でき、軸受８３５の摺動性悪化の懸念を低減できる。また、回転軸８７０に付着したゲルＧがマグネット８７５や回転角センサ２９に飛散することを抑制でき、回転角センサ２９の検出精度悪化の懸念を低減できる。
【００６５】
以上により、本実施形態によれば、周辺ＭＯＳへのゲルＧの塗布量を十分に多くして放熱不良の懸念を低減できる。それでいて、ゲルＧの回転軸８７０への付着を抑制でき、軸受８３５の摺動性悪化や回転角センサ２９の検出精度悪化の懸念も低減できる。つまり、電力変換回路のモータ８０への一体化を図りつつも、周辺ＭＯＳの放熱性能、回転軸８７０の摺動性能、および回転角センサ２９の検出性能の全てを向上できる。
【００６６】
さて、先述した特許文献１には、ハウジングに突起を設ける旨が記載されている。この突起は、ゲルが溢れて回転軸に付着することを防止するものである。しかし、このようにハウジングに突起を設けると、ハウジングの形状が複雑になり、ハウジングを成形する金型の寿命が短くなるという問題がある。この問題に対し、本実施形態では、このような突起をハウジング８３０に設けることなく、実装部品ＲでゲルＧを堰き止めている。そのため、ゲル堰き止め用の突起をハウジング８３０に設けることが、本実施形態では不要となる。よって、ハウジング８３０の形状を複雑にすることのない手法で、周辺ＭＯＳの放熱性能、回転軸８７０の摺動性能、および回転角センサ２９の検出性能の全てを向上できる。
【００６７】
さらに本実施形態によれば、開口対向領域Ａ１の中心と周辺ＭＯＳの中心とを結ぶ仮想線Ｃ１に対して交差する方向に、複数の実装部品Ｒが並べて配置されている。そのため、溢れ出たゲルＧを１つの実装部品Ｒで堰き止める場合に比べて、堰き止め効果を向上できる。
【００６８】
さらに本実施形態によれば、複数の実装部品Ｒの並ぶ方向と、実装部品Ｒの矩形形状の長手方向とが一致する向きに配置されている。これによれば、並ぶ方向と長手方向とが直交する場合に比べて、実装部品ＲでゲルＧを堰き止める範囲を広くできる。よって、実装部品Ｒによる堰き止め効果を向上できる。
【００６９】
さらに本実施形態では、回転角検出回路２９０（図７参照）を備える。回転角検出回路２９０は、回転軸８７０の回転角度を検出する検出回路であって、回転角センサ２９と検出用電子部品と、を有する。回転角センサ２９は開口対向領域Ａ１に設けられている。検出用電子部品には、ノイズ除去用のコンデンサやセンサ信号の電圧を調整する抵抗等、先述したセンサ用の実装部品が含まれている。
【００７０】
ここで、回転角センサ２９が開口対向領域Ａ１に配置されているので、検出用電子部品を開口対向領域Ａ１の近傍に配置すれば、回転角検出回路２９０が基板３０に占める領域をコンパクトにできる。この点を鑑み、本実施形態では、このように開口対向領域Ａ１の近傍に配置することが望ましい検出用電子部品を、堰き止め効果を発揮させる実装部品Ｒとして用いている。そのため、実装部品Ｒに接続される配線パターンのレイアウトを簡素にできる。
【００７１】
（第２実施形態）
上記第１実施形態では、開口対向領域Ａ１と周辺ＭＯＳとの間に配置される実装部品Ｒは、仮想線Ｃ１に対して交差する方向に複数並べて配置されている。そして、このように並ぶ実装部品Ｒは１列である（図７参照）。これに対し本実施形態では、開口対向領域Ａ１と周辺ＭＯＳとの間に配置される実装部品Ｒは、仮想線Ｃ１に対して交差する方向に、複数列配置されている（図９参照）。
【００７２】
図９の例では、互いに異なる列と列とが平行に並んでいる。また、１列目と２列目とで、スリット３０５が延びる方向にずらして配置されている。つまり、１列目の実装部品Ｒ間に２列目の実装部品Ｒが位置し、１列目の実装部品Ｒと２列目の実装部品Ｒとが互い違いに配置されている。
【００７３】
以上により、本実施形態によれば、開口対向領域Ａ１と周辺ＭＯＳとの間に複数列（２列）の実装部品Ｒが配置されている。そのため、１列配置の場合に比べて実装部品Ｒによる堰き止め効果を向上できる。
【００７４】
（第３実施形態）
本実施形態では、図１０に示すように、制御配線パターンＰ１８の少なくとも一部が、板面垂直方向から見て、開口対向領域Ａ１とＭＯＳとの間に位置する。詳細には、開口対向領域Ａ１とＭＯＳとの間に位置する実装部品Ｒと同様にして、ＭＯＳ間領域Ａ２や端子間領域Ａ３に制御配線パターンＰ１８が位置する。
【００７５】
開口対向領域Ａ１とＭＯＳとの間に位置する制御配線パターンＰ１８は、複数の制御Ｒが並ぶ方向に対して平行に延びる。図１０の例では、制御配線パターンＰ１８が延びる方向および複数の制御Ｒが並ぶ方向は、スリット３０５に対して平行である。
【００７６】
以上により、本実施形態によれば、溢れ出たゲルＧが開口部８３７ａへ向かうことの抑制を、実装部品Ｒに加えて制御配線パターンＰ１８でも図られる。よって、回転軸８７０にゲルＧが付着することの抑制を向上できる。
【００７７】
なお、本実施形態では、制御配線パターンＰ１８にゲル堰き止めの機能を発揮させている。これに対し、このような機能を発揮させる配線パターンに、電力変換回路が有する電力系の配線パターンを用いてもよい。
【００７８】
（他の実施形態）
以上、本開示の複数の実施形態について説明したが、各実施形態の説明において明示している構成の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても複数の実施形態の構成同士を部分的に組み合わせることができる。そして、複数の実施形態及び変形例に記述された構成同士の明示されていない組み合わせも、以下の説明によって開示されているものとする。
【００７９】
上記第１実施形態では、ゲルＧに密着する放熱部材として、ハウジング８３０の一部であるリアフレームエンド８３７が用いられている。これに対し、ハウジング８３０とは別の放熱部材を用いてもよい。例えば、ハウジング８３０とは別体のヒートシンクを放熱部材として用いてもよい。
【００８０】
上記第１実施形態では、開口対向領域Ａ１と周辺ＭＯＳとの間に複数の実装部品Ｒが配置されている。これに対し、複数ではなく１つの実装部品Ｒであってもよい。また、上記第１実施形態では、複数の実装部品Ｒが１直線上に並べて配置されているが、直線的に並べられていなくてもよい。また、上記第１実施形態では、開口対向領域Ａ１と周辺ＭＯＳとの間に配置された複数の実装部品Ｒの向きが、同一の向きに揃えられている。これに対し、上記向きは揃えられていなくてもよい。
【００８１】
上記第１実施形態では、開口対向領域Ａ１と周辺ＭＯＳとの間に配置される実装部品Ｒに、センサ用の実装部品が用いられている。これに対し、ＭＯＳに接続されるＭＯＳ用の実装部品が用いられていてもよい。
【００８２】
上記第１実施形態では、特許文献１に記載のようなゲル堰き止め用の突起が廃止されているが、このような突起がハウジング８３０に設けられていてもよい。この場合、突起と実装部品Ｒの両方でゲルＧを堰き止めることとなる。
【００８３】
上記各実施形態では、開口対向領域Ａ１と周辺ＭＯＳとの間に配置される実装部品Ｒには、表面実装された部品を用いている。これに対し、挿入実装された部品を上記実装部品Ｒに用いてもよい。但し、このような実装部品Ｒは、ゲルＧの移動を堰き止める機能を発揮させるものである。そのため、ゲルＧを密着させるための露出した端子を有する部品は、上記実装部品Ｒからは除かれる。
【００８４】
図２に示す例では、リアフレームエンド８３７に開口部８３７ａが形成され、その開口部８３７ａに回転軸８７０が挿通配置されている。そして、回転軸８７０の先端に取り付けられたマグネット８７５が、開口部８３７ａから露出して回転角センサ２９に対向している。これに対し、上記開口部８３７ａが廃止され、回転角センサ２９とマグネット８７５の間にリアフレームエンド８３７の一部が介在していてもよい。但し、この場合であっても、回転軸８７０の中心線Ａｘ上に回転角センサ２９を配置することが望ましい。
【００８５】
図１に示す実施形態では、電力変換装置は、ＥＰＳ８用のモータ８０を電力供給対象としている。これに対し、例えば車両走行用のモータ等、他のモータを電力供給対象としてもよい。また、上記第１実施形態では、基板３０に設けられる電力変換回路に、インバータ１２０、２２０を構成する回路が適用されているが、昇圧回路が適用されてもよい。
【００８６】
図３に示す実施形態では、駆動装置１のうち第１系統Ｌ１を構成する部品と第２系統Ｌ２を構成する部品とが、１枚の基板３０に実装されている。これに対し、第１系統Ｌ１の構成部品と第２系統Ｌ２の構成部品とを、複数の基板に分けて実装してもよい。第１系統Ｌ１の構成部品には、第１インバータ１２０、第１モータリレー１２７〜１２９、第１電源リレー１３１、１３２、第１コンデンサ１３４および第１コイル１３５等が挙げられる。第２系統Ｌ２の構成部品には、第２インバータ２２０、第２モータリレー２２７〜２２９、第２電源リレー２３１、２３２、第２コンデンサ２３４および第２コイル２３５等が挙げられる。
【００８７】
図３に示す実施形態では、スイッチング素子１２１〜１２６、モータリレー１２７〜１２９および電源リレー１３１、１３２は、いずれもＭＯＳＦＥＴである。これに対し、ＩＧＢＴやサイリスタ等であってもよい。また、電源リレー１３１、１３２はメカリレーであってもよい。また、第２系統Ｌ２についても第１系統Ｌ１と同様にして、ＭＯＳＦＥＴに替えてＩＧＢＴやサイリスタ、メカリレーであってもよい。
【００８８】
図３に示す実施形態では、系統間グランド接続コンデンサ４１を備えているが、この系統間グランド接続コンデンサ４１は廃止されていてもよい。図３に示す実施形態では、機電接続コンデンサ１４２、２４２を備えているが、これらの機電接続コンデンサ１４２、２４２は廃止されていてもよい。この場合、系統毎のグランドパターンまたは系統毎の電源パターンが、スリット３０５により分離された各領域に分けて配置されることを、廃止してもよい。
【００８９】
なお、系統間グランド接続コンデンサ４１は、基板３０に実装され、系統ごとのグランドを電気的に接続する。これにより、モータ巻線１８０、２８０等を経由して他系統側に伝搬したノイズを、基板３０上にて、自系統に帰還させる経路を形成することができる。また、機電接続コンデンサ１４２、２４２は、ハウジング接続パターン１５６、１５７、２５６、２５７と、基板３０のグランドパターンとを接続する。これにより、モータ８０側に伝搬したノイズを、インバータ１２０、２２０を含むＥＣＵ１０側に帰還させる低インピーダンスの経路を形成することができる。したがって、車両等、駆動装置１の外部へのノイズの伝搬を低減することができる。
【００９０】
上記第１実施形態では、２系統の電力変換回路の各々に対して制御回路が備えられており、制御回路についても２系統に構成されている。これに対し、２系統の電力変換回路の各々に対して制御回路が共通化されており、制御回路については１系統に構成されていてもよい。また、電力変換回路を含めて全て１系統の構成としてもよい。
【符号の説明】
【００９１】
１２０、２２０  インバータ（電力変換回路）、  １２１、１２２、１２３、１２４、１２５、１２６、１２７、１２８、１２９、１３１、１３２  スイッチング素子、  １７５  制御回路、  ２２１、２２２、２２３、２２４、２２５、２２６、２２７、２２８、２２９、２３１、２３２  スイッチング素子、  ２７５  制御回路、  ２９  センサ素子、  ２９０  回転角検出回路、  ３０  基板、  ３０１  一面、  ８０  モータ、  ８３０  ハウジング、  ８３７  放熱部材、  ８３７ａ  開口部、  ８７０  回転軸、  Ａ１  開口対向領域、  Ｃ１  仮想線、  Ｇ  ゲル（熱伝導変形体）、  Ｐ１８  制御配線パターン、  Ｒ  実装部品。
【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】
2020188658.tif 000009
【図８】
2020188658.tif 000010
【図９】
2020188658.tif 000011
【図１０】
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