(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータ及び、当該ステータの径方向内側に配置され前記ステータに対し相対回転するロータ、当該ロータと共に回転するシャフトを有する稼動部と、
前記稼動部に対し前記シャフトの中心線方向である軸方向に配置され、前記稼動部を駆動するための駆動素子を有する回路部と、
前記稼動部が配置される稼動領域と前記回路部が配置される回路領域とを軸方向に区画し、かつ軸方向に開口を有する隔壁が形成されたモータケースと、
を備えた駆動回路内蔵型モータであって、
前記回路部は、前記稼動部から遠い側の端に配置され、かつ前記ロータの回転角度を検出するためのセンサを構成する基板側センサ部を具備する回路基板、軸と垂直な方向に中心穴を有するチョークコイル、軸を挟んで配置された複数のコンデンサ、及び、前記チョークコイルと前記コンデンサとの間に配置され、かつ軸方向に開口を有する仕切壁を有し、
前記稼動部の前記シャフトは、その端部に前記基板側センサ部に対応し当該基板側センサ部とともに前記センサを構成するシャフト側センサ部を有し、前記隔壁の前記開口、前記チョークコイルの前記中心穴、前記仕切壁の前記開口、および前記コンデンサの間を通過するように延出して前記回路部を挿通するように配置されることで前記シャフト側センサ部が前記基板側センサ部に対向するよう配置されており、
前記シャフト側センサ部は、フランジを有する取付部を含んで構成され、
前記取付部の前記フランジの径Ｄ５は、前記隔壁の開口径Ｄ１、前記チョークコイルの内径Ｄ２、前記仕切り壁の開口径Ｄ３、および前記コンデンサ同士の距離Ｄ４のいずれよりも小さくなっており、
前記シャフト側センサ部を前記シャフトから取り外すことなく、前記回路部を挿通可能であること
を特徴とする駆動回路内蔵型モータ。
【請求項２】
請求項１に記載の駆動回路内蔵型モータにおいて、
前記ステータが回転磁界を発生させる巻線を具備してなるブラシレスモータであること
を特徴とする駆動回路内蔵型モータ。
【請求項３】
請求項２に記載の駆動回路内蔵型モータにおいて、
前記隔壁は、軸方向の段差を形成する段差部を有し、
前記稼動領域及び前記回路領域は、前記段差部によって軸方向にオーバーラップして形成されていること
を特徴とする駆動回路内蔵型モータ。
【請求項４】
請求項３に記載の駆動回路内蔵型モータにおいて、
前記稼動領域のうち前記ステータの収容領域に対応する径方向外側の領域と、前記回路領域のうち径方向内側の領域とが軸方向にオーバーラップして形成されていること
を特徴とする駆動回路内蔵型モータ。
【請求項５】
請求項２〜４のいずれか一項に記載の駆動回路内蔵型モータにおいて、
前記ステータの前記巻線と軸方向にオーバーラップするよう前記シャフトの軸受のうち少なくとも一方が配置されていること
を特徴とする駆動回路内蔵型モータ。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の駆動回路内蔵型モータにおいて、
前記シャフトの前記回路部側の軸受が前記回路領域に配置されていること
を特徴とする駆動回路内蔵型モータ。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の駆動回路内蔵型モータにおいて、
前記隔壁から前記回路領域へ突出するヒートシンクを備え、
前記駆動素子は、その放熱面が前記ヒートシンクに接触するよう配置されていること
を特徴とする駆動回路内蔵型モータ。
【請求項８】
請求項７に記載の駆動回路内蔵型モータにおいて、
前記ヒートシンクは、アルミニウム材料を用いて形成されていること
を特徴とする駆動回路内蔵型モータ。
【請求項９】
請求項７又は８に記載の駆動回路内蔵型モータにおいて、
前記ヒートシンクは、軸方向に延びる溝条又は突条を有していること
を特徴とする駆動回路内蔵型モータ。
【請求項１０】
請求項７〜９のいずれか一項に記載の駆動回路内蔵型モータにおいて、
前記モータケースは、前記稼動部を収容し、その端部から前記隔壁が延出する筒状の筒部を有し、
前記ヒートシンクは、前記駆動素子が外壁面に配置可能となるよう前記筒部よりも内径側に環状に形成されていること
を特徴とする駆動回路内蔵型モータ。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか一項に記載の駆動回路内蔵型モータにおいて、
前記駆動素子は、前記ステータに対応させ、前記回路領域に、周方向に並べて配置されており、
前記駆動素子の端子が前記隔壁の配線孔から引き出された前記巻線への給電線と直接接続されていること
を特徴とする駆動回路内蔵型モータ。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか一項に記載の駆動回路内蔵型モータにおいて、
前記チョークコイルは、環状にコイルが巻回されたチョークコイルであること
を特徴とする駆動回路内蔵型モータ。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか一項に記載の駆動回路内蔵型モータにおいて、
前記シャフト側センサ部は、磁石を用いて構成されており、
前記基板側センサ部は、前記シャフト側センサ部の回転による磁気変動を検出すること
を特徴とする駆動回路内蔵型モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動回路内蔵型モータに関する。
【背景技術】
【０００２】
車両における操舵をアシストする電動式パワーステアリング（以下、「ＥＰＳ」という）が公知である。このようなＥＰＳに用いられるモータでは、ロータの回転角度を検出することが重要となってくる。
【０００３】
従来、シャフトの端部に永久磁石を配置し、この永久磁石に対向するように、基板にセンサを設けた装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。ここに開示される回転検出器では、シャフトとしての回転軸２７の端部に径方向に幅の広いヨーク３３を取り付け、このヨーク３３に、ポールマグネット３６を設けている。そして、ポールマグネット３６に対向するように、基板３８にポールセンサ３９を設けている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開平５−５５７６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に記載された装置では、その組み付け性に疑問が残る。例えば、組み付けに際し、回転軸２７を挿通させた後、ヨーク３３をねじ３２にて取り付ける必要がある。また、メンテナンス時などに回転軸２７と一体となったロータ２８を取り外す場合、基板３８側で、ねじ３２にて取り付けられたヨーク３３を先に取り外す必要がある。結果として、組み付け作業やメンテナンス作業に要する時間が大きくなるという問題があった。
【０００６】
なお、ここではＥＰＳに用いられるモータを例に挙げて説明したが、一般的なモータであっても同様である。
【０００７】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、精度の高い回転角度検出を可能としつつ、組み付け及びメンテナンスに優れた駆動回路内蔵型モータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した目的を達成するためになされた請求項１に記載の駆動回路内蔵型モータは、稼動部と、回路部と、モータケースとを備えている。稼動部は、ステータ及び、当該ステータの径方向内側に配置され前記ステータに対し相対回転するロータ、当該ロータと共に回転するシャフトを有している。回路部は、稼動部に対し軸方向に配置され、稼動部を駆動するための駆動素子を有している。ここで軸方向は、シャフトの中心線方向をいう。モータケースには、稼動部が配置される稼動領域と回路部が配置される回路領域とを軸方向に区画する隔壁が形成されている。
【０００９】
ここで、回路部は、稼動部から遠い側の端に回路基板を有している。この回路基板は、ロータの回転角度を検出するためのセンサを構成する基板側センサ部を具備している。一方、稼動部のシャフトが、その先端に、シャフト側センサ部を有している。このシャフト側センサ部は、基板側センサ部に対応し基板側センサ部とともにセンサを構成する。そして、シャフトが回路部を挿通するように配置されることで、シャフト側センサ部が基板側センサ部に対向する。
【００１０】
また、特に、駆動回路内蔵型モータにおいて、回路部は、回路基板の他に、軸と垂直な方向に中心穴を有するチョークコイル、軸を挟んで配置された複数のコンデンサ、及び、チョークコイルとコンデンサとの間に配置され、かつ軸方向に開口を有する仕切壁を有する。また、回路部を区画する隔壁は軸方向に開口を有する。シャフトは、隔壁の開口、チョークコイルの中心穴、仕切壁の開口、およびコンデンサの間を通過するように延出して回路部を挿通可能である。
【００１１】
本発明では、稼動部のシャフトの先端のシャフト側センサ部と、回路基板の基板側センサ部とで、ロータの回転角度を検出するためのセンサが構成される。このようにシャフトの先端にシャフト側センサ部を取り付けて基板側センサ部と対向させれば、シャフトから径方向に張り出すヨーク等にシャフト側センサ部を設ける構成と比べ、対向面の軸方向の振れが小さくなり、シャフト側センサ部を基板側センサ部に十分に近接させて配置できるため、回転角度の誤差を低減することができる。これにより、精度の高い回転角度検出が可能となる。
【００１２】
また、回転角度誤差を低減するためにはセンサ部の径方向の距離を大きくする必要があるが、十分に近接させて配置することで、センサ部の径方向の距離を小さくすることができる。これにより、装置の小型化にも寄与する。
【００１３】
さらに、シャフト側センサ部をシャフトから取り外すことなく回路部を挿通可能となっている。例えば、回路部には挿通空間が形成されるのであるが、挿通空間を形成する部位の最小径をシャフト側センサ部の取付部のフランジの径よりも大きくしておくという具合である。よって、取付部のフランジの径Ｄ５は、隔壁の開口径Ｄ１、チョークコイルの内径Ｄ２、仕切り壁の開口径Ｄ３、およびコンデンサ同士の距離Ｄ４のいずれよりも小さくなっている。これにより、組み付け及びメンテナンスに優れたものとなる。
【００１４】
なお、駆動回路内蔵型モータはブラシを有するものであってもよいが、請求項２に示すように、ステータが回転磁界を発生させる巻線を有するブラシレスモータであることとしてもよい。ブラシレスモータでは、回転角度検出が必須であるため、本発明の効果が際立つ。
【００１５】
ところで、このように稼動部と回路部とを軸方向に配置する構成では特に、軸方向の体格の小型化が要求される。
そこで、請求項３に示すように、隔壁が軸方向の段差を形成する段差部を有する構成とし、段差部によって、稼動領域及び回路領域を軸方向にオーバーラップさせて形成するとよい。具体的には、請求項４に示すごとく、稼動領域のうちステータが占有する径方向外側の領域と、回路領域のうち径方向内側の領域とを、軸方向にオーバーラップさせることが考えられる。
【００１６】
この思想は、径方向に配置されるステータとロータとを軸方向に見た場合、ステータの巻線部分が、ロータの端から飛び出すことに着目したものである。つまり、軸方向に見た場合、ステータの占有領域がロータの占有領域よりも大きくなる。したがって、ロータの占有領域に隣接するように回路領域を割り当てれば、稼動領域及び回路領域を軸方向にオーバーラップさせることができる。このようにすれば、駆動回路内蔵型モータの軸方向の体格を可及的に小さくすることができる。
【００１７】
なお、軸方向の体格を小さくするという観点からは、請求項５に示すように、ステータの巻線と軸方向にオーバーラップするように、シャフトの軸受のうち少なくとも一方を配置することが考えられる。この思想も、上記思想と同様の点に着目したものである。このようにすれば、駆動回路内蔵型モータの軸方向の体格を可及的に小さくすることができる。
【００１８】
軸受について言えば、シャフトの安定した回転がセンサの回転角度誤差の低減につながる。この意味では、請求項６に示すように、シャフトの回路部側の軸受を回路領域に配置することが考えられる。通常、軸受は稼動部の軸方向端部に設けられる。したがって、回路部側の軸受を回路領域に配置するようにすれば、２つの軸受の距離が長くなり、シャフトの回転を安定させることができる。これにより、センサの回転角度誤差の低減に寄与する。
【００１９】
ところで、稼動部を駆動するための駆動素子を回路部が有していることは既に述べたが、大電流で稼動部を駆動する場合、駆動素子の発熱が大きくなる。
そこで、請求項７に示すように、隔壁から回路領域へ突出するヒートシンクを備える構成とし、駆動素子の放熱面をヒートシンクに接触させて駆動素子を配置することが考えられる。このようにすれば、十分な放熱が可能となる。
【００２０】
このとき、軽量化及び放熱性能を考え、請求項８に示すように、アルミニウム材料を用いてヒートシンクを形成するとよい。また、請求項９に示すように、ヒートシンクが軸方向に延びる溝条又は突条を有していることとしてもよい。このようにすれば、表面積を稼ぐことができるため、放熱性能を一層向上させることができる。軸方向に延びる溝条又は突条であれば、アルミダイカストで容易に製造できる。
【００２１】
なお、駆動回路内蔵型モータのより具体的な構成として、請求項１０に示すように、稼動部を収容しその端部から隔壁が延出する筒状の筒部をモータケースが有している構成を前提として、ヒートシンクを、駆動素子が外壁面に配置可能となるよう筒部よりも内径側に環状に形成することが考えられる。このようにすれば、径方向にも小型化される。
【００２２】
また、請求項１１に示すように、駆動素子をステータに対応させ回路領域に周方向に並べて配置しておき、駆動素子の端子を隔壁の配線孔から引き出された巻線への給電線と直接接続するようにするとよい。このようにすれば、給電線をバスバーにて取り纏める構成と比べ、軸方向の小型化に一層寄与する。
【００２３】
さらにまた、請求項１２に示すように、環状にコイルが巻回されたチョークコイルを回路部が備えることを前提に、稼動部のシャフトは、チョークコイルの中心穴を挿通していることとしてもよい。チョークコイルは比較的大型の部品であるため、このような構成によれば、さらなる小型化が実現される。
【００２４】
また、請求項１３に示すように、磁石を用いてシャフト側センサ部を構成し、基板側センサ部は、シャフト側センサ部の回転による磁気変動を検出するものとして構成することが出来る。磁気変動を検出するものとしては、ホールセンサ、ＭＲセンサ等の半導体磁気センサが一例として挙げられる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１実施形態としての駆動回路内蔵型モータの縦断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態としての駆動回路内蔵型モータの分解斜視図である。
【図３】本発明の第２実施形態としての駆動回路内蔵型モータの縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、複数の実施形態において、実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
【００２７】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態の駆動回路内蔵型モータは、車両のＥＰＳに用いられ、ステアリングのコラム軸に設けられたギヤと噛合い、車速信号及び操舵トルク信号に基づいて正逆回転することで、操舵をアシストする。なお、図１は、駆動回路内蔵型モータ１の縦断面図であり、図２は、分解斜視図である。この図２では、煩雑になることを避けるため、半導体モジュール及び回路基板等を省略した。
【００２８】
図１に示すように、駆動回路内蔵型モータ１は、モータケース１０、ステータ２０、ロータ３０、駆動素子としての半導体モジュール４０等を備えている。
【００２９】
モータケース１０は、例えばアルミニウム材料で形成され、筒状の筒部１１、筒部の軸方向における端部から径方向内側に延びる隔壁１２、及び隔壁１２から軸方向に突出するヒートシンク１３を一体に有している。
【００３０】
モータケース１０の軸方向のヒートシンク１３側には、有底筒状のカバー１６がモータケース１０と略同軸に設けられ、半導体モジュール４０等を有する回路部を保護している。一方、モータケース１０のヒートシンク１３とは反対側の端部には、円板状のフレームエンド１４がボルト１５によって固定されている。
【００３１】
本形態の駆動回路内蔵型モータ１では、隔壁１２を挟み、モータケース１０の内側に稼動部が配置されおり、カバー１６の内側に回路部が配置されている。
【００３２】
稼動部には、ステータ２０及びロータ３０等が設けられている。
ステータ２０は、筒部１１の内壁としての周部１１１に固定され、径方向に突出する突極２１、及びこの突極２１にインシュレータ２２を介在させて巻回される巻線２３を有している。突極２１は、磁性材料の薄板を積層した積層鉄心から形成され、周部１１１の周方向に例えば１２個配置されている。それぞれの突極２１の外側に嵌合するインシュレータ２２に巻線２３が巻回され、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の三相を２組構成している。この巻線２３の各相からそれぞれ引き出された給電線２４は、隔壁１２の周方向に６ヶ所設けられた配線孔１７を通り、後述する６個の半導体モジュール４０と電気的に接続される。半導体モジュール４０から給電線２４を経由して巻線２３に供給される電流が順次切り替えられることで、ステータ２０は回転磁界を発生する。
【００３３】
ロータ３０は、ステータ２０の径方向内側に所定のクリアランスを有し、回転可能に設けられている。ロータ３０は、磁性材料から筒状に形成され、ロータコア３１、このロータコア３１の径方向外側に設けられた永久磁石３２、及びロータコア３１と永久磁石３２を覆うロータカバー３３を有している。永久磁石３２は、Ｎ極とＳ極とが回転方向に交互に例えば１０極設けられている。
【００３４】
ロータコア３１の軸中心に設けられた軸孔３４にシャフト３５が固定されている。シャフト３５の軸方向の回路部側に第１軸受３６が圧入固定され、回路部と反対側に第２軸受３７が圧入固定されている。第１軸受３６は隔壁１２に設けられた凹部１２１に隙間嵌めされ、第２軸受３７はフレームエンド１４に設けられた凹部１４１に隙間嵌めされている。ここで、凹部１２１は、稼動部側に開口し、回路部側に底部を有している。凹部１２１の底部は、ロータ３０の回路部側への移動を規制する。これにより、ロータ３０は、モータケース１０及びステータ２０に対し回転可能となる。また、シャフト３５のフレームエンド１４側の端部には、車両のコラム軸のギヤに噛合う出力ギヤ３８が設けられ、ロータ３０の回転をコラム軸に伝達可能としている。
【００３５】
回路部は、半導体モジュール４０を有する駆動回路等で構成されている。
隔壁１２からは、回路部側へ突出するヒートシンク１３が設けられている。ヒートシンク１３は、モータケース１０と一体にダイカスト成形される。ヒートシンク１３は、略六角柱状となっており、中央部に空間を有する環状となっている（図２参照）。
【００３６】
半導体モジュール４０は、モータケース１０の周部１１１よりも径内側に位置するヒートシンク１３の外壁に、その放熱面をヒートシンク１３に接触させるようにして、ロータ３０の回転方向に略均等間隔で６個配置されている。半導体モジュール４０は、ステータ２０の突極２１に軸方向に対応させて設けられている。
【００３７】
この半導体モジュール４０は、２個のパワーＭＯＳＦＥＴとこれらを接続するバスバー及び端子等が樹脂によりモールドされたものであり、６個の半導体モジュール４０が三相交流電源を作り出す２組のインバータ回路を構成している。
【００３８】
半導体モジュール４０のモールド樹脂の外側に突出する端子４１は、後述する給電線２４を接続可能なように、先端が折り返されている。この折り返された箇所が端子４１の接合部４１１となる。隔壁１２には、接合部４１１の軸方向稼動部側に配線孔１７が設けられている。このため、給電線２４は、配線孔１７を通り、接合部４１１と直接接続している。
【００３９】
ヒートシンク１３の径内側には、樹脂製のカップ１９が配設されている。カップ１９は、円筒状であり、その中央部分に、径内方向へ向かう仕切壁１９１が形成されている。この仕切壁１９１を挟んで、アルミ電界コンデンサ４２及びチョークコイル４３が設けられている。アルミ電界コンデンサ４２は、半導体モジュール４０の有するパワーＭＯＳＦＥＴのスイッチングにより生じるサージ電圧を吸収する。また、チョークコイル４３は、電源ノイズを低減する。
【００４０】
また、隔壁１２から軸方向に延びる支柱１８に回路基板４４がビス４５によって固定されている。
【００４１】
次に本形態の特徴部分について説明する。
本形態では、シャフト３５が回路部を挿通し、シャフト３５の先端が、回路基板４４の近傍まで延びている。詳しくは、シャフト３５は、隔壁１２の開口を通過し、チョークコイル４３の中心穴を通過し、カップ１９の仕切壁１９１の開口を通過し、アルミ電界コンデンサ４２の間を通過するようにして延出されている。
【００４２】
シャフト３５の先端には、取付部４６を介して永久磁石４７が取り付けられている。取付部４６は、径方向へ張り出すフランジ４６１を有している。また、取付部４６は、フランジ４６１の内径側に、同軸に形成された大径部及び、小径部、これら大径部と小径部とを繋ぐ段部を有している。本形態では、大径部及び段部に永久磁石４７が配置固定され、小径部がシャフト３５の外周面に外嵌固定されている。その結果、永久磁石４７はシャフト３５と同軸上に位置決めされ確実に固定される。また、回路基板４４の中央部分には、半導体磁気センサ４８が設けられている。これにより、永久磁石４７と半導体磁気センサ４８とが対向して配置され、半導体磁気センサ４８は、永久磁石４７の発生させる磁界の変化を検出する。なお、半導体磁気センサ４８としては、ホールセンサ、ＭＲセンサ等が用いられる。また、取付部４６及び永久磁石４７が「シャフト側センサ部」を構成し、半導体磁気センサ４８が「基板側センサ部」を構成する。
【００４３】
ところで、本形態では、シャフト３５が挿通する空間を形成する部位の最小径は、隔壁１２の開口径Ｄ１、チョークコイル４３の内径Ｄ２、カップ１９の仕切壁１９１の開口径Ｄ３、コンデンサ４２同士の距離Ｄ４のいずれかとなる。このとき、本形態では特に、取付部４６のフランジ４６１の径Ｄ５が、上述したいずれの径Ｄ１〜Ｄ４よりも小さくなっている。
【００４４】
かかる構成により、フレームエンド１４及び、ロータ３０、取付部４６が取り付けられた状態のシャフト３５を一体として、筒部１１に対し、組み付けたり、取り外したりすることが可能となる。なお、第１軸受３６は、シャフト３５に圧入固定されているため、シャフト３５と共に筒部１１に対し着脱される。
【００４５】
また、隔壁１２には、段差部１２２が設けられている。これにより、径方向外側では稼動部側の稼動領域５１が軸方向に回路部側へ延長されており、径方向内側では回路部側の回路領域５２が軸方向に稼動部側へ延長されている。つまり、稼動領域５１と回路領域５２とが軸方向にオーバーラップしている。
【００４６】
さらにまた、第１軸受３６及び第２軸受３７が、ステータの巻線２３と軸方向にオーバーラップしている。
【００４７】
次に、本形態の駆動回路内蔵型モータ１が発揮する効果を説明する。
本形態の駆動回路内蔵型モータ１では、稼動部のシャフト３５の先端の永久磁石４７と、回路基板４４の半導体磁気センサ４８とで、ロータ３０の回転角度を検出するためのセンサが構成されている。このようにシャフト３５の先端に永久磁石４７を取り付けて半導体磁気センサ４８と対向させれば、すなわちシャフト３５の端面に永久磁石４７を同軸配置すれば、径方向に幅の広いヨークなどに永久磁石を取り付ける場合と比較して、軸方向における永久磁石４７の振れが小さくなる。これにより、永久磁石４７を半導体磁気センサ４８に十分に近接させて配置できるため、回転角度の誤差を低減することができる。その結果、精度の高い回転角度検出が可能となる。
【００４８】
また、回転角度誤差を低減するためには永久磁石４７の径方向の距離を大きくする必要があるが、上述のように半導体磁気センサ４８に対し永久磁石４７を近接配置することができるため、永久磁石４７の径方向の距離を小さくすることができる。これにより、装置の小型化にも寄与する。
【００４９】
さらに、永久磁石４７を固定する取付部４６をシャフト３５から取り外すことなく、シャフト３５を回路部に挿通させることができる。これにより、組み付け及びメンテナンスに優れたものとなる。具体的には、フレームエンド１４及び、ロータ３０、シャフト３５を一体として組み付けたり、取り外したりすることができる（図２参照）。
【００５０】
また、本形態の駆動回路内蔵型モータ１では、隔壁１２が軸方向の段差を形成する段差部１２２を有している。これにより、稼動領域５１と回路領域５２とが軸方向にオーバーラップしている。その結果、駆動回路内蔵型モータ１の軸方向の体格を可及的に小さくすることができる。
【００５１】
さらにまた、本形態の駆動回路内蔵型モータ１では、第１軸受３６及び第２軸受３７が、ステータの巻線２３と軸方向にオーバーラップしている（図１参照）。これにより、駆動回路内蔵型モータの軸方向の体格を可及的に小さくすることができる。
【００５２】
また、本形態の駆動回路内蔵型モータ１では、隔壁１２から回路領域５２へ突出するヒートシンク１３を備える構成とし、放熱面をヒートシンク１３に接触させて半導体モジュール４０を配置している。これにより、半導体モジュール４０の十分な放熱が可能となる。また、ヒートシンク１３がアルミニウム材料で形成されているため、放熱性能も高く、軽量となっている。
【００５３】
さらにまた、本形態の駆動回路内蔵型モータ１では、半導体モジュール４０が外壁面に配置可能となるよう筒部１１よりも内径側にヒートシンク１３が環状に形成されているため、径方向にも小型化されている。加えて、半導体モジュール４０のモールド樹脂の外側に突出する端子４１は、接合部４１１を有している。給電線２４は、配線孔１７を通り、接合部４１１と直接接続している。これにより、給電線２４をバスバーにて取り纏める構成と比べ、軸方向の小型化に一層寄与する。
【００５４】
また、本形態の駆動回路内蔵型モータ１では、チョークコイル４３の中心穴をシャフト３５が挿通するようにしてチョークコイル４３が配置されている。これにより、さらなる小型化が実現される。
【００５５】
（第２実施形態）
第２実施形態の駆動回路内蔵型モータは、整流子及びブラシを有するモータである。図３は、駆動回路内蔵型モータの縦断面図である。なお、図３中では、ロータの巻線などは模式的に示した。
【００５６】
図３に示すように、駆動回路内蔵型モータ２は、モータケース６０、ステータ７０、ロータ８０、駆動素子としての半導体モジュール９０等を備えている。
【００５７】
モータケース６０は、例えばアルミニウム材料で形成され、筒状の筒部６１、筒部の軸方向における端部から径方向内側に延びる隔壁６２、及び隔壁６２から軸方向に突出するヒートシンク６３を有している。
【００５８】
モータケース６０の軸方向のヒートシンク６３側には、有底筒状のカバー６６がモータケース６０と略同軸に設けられ、半導体モジュール９０等を有する回路部を保護している。一方、モータケース６０は、有底筒状の筒部６１の開口部に、ヒートシンク６３が形成された隔壁６２がボルト６５で取り付けられてなる。
【００５９】
本形態の駆動回路内蔵型モータ２では、隔壁６２を挟み、筒部６１の内側に稼動部が配置されおり、カバー６６の内側に回路部が配置されている。
【００６０】
稼動部には、ステータ７０及びロータ８０等が設けられている。
ステータ７０は、筒部６１の内壁としての周部６１１に固定されている。ステータ７０は、永久磁石７１で構成されている。
【００６１】
ロータ８０は、径外方向へ突出する突極８２を有するロータコア８１と、突極８２に巻回された巻線８３とを有している。ロータコア８１の回路部側には、整流子８４が設けられている。稼動部には、この整流子８４に接触して電気的な接続を維持するブラシ８５が設けられている。このブラシ８５を経由して、給電線８６が回路部側へ引き出されている。この給電線８６及び、ブラシ８５、整流子８４を介しロータ８０に給電されることで、ロータ８０は回転磁界を発生する。
【００６２】
ロータコア８１の軸中心に設けられた軸孔にシャフト８７が固定されている。シャフト８７の軸方向の回路部側に第１軸受８８が圧入固定され、回路部と反対側に第２軸受８９が圧入固定されている。第１軸受８８は隔壁６２の開口６２１よりも回路部側に隙間嵌めされ、第２軸受８９は筒部６１に設けられた凹部６１２に隙間嵌めされている。これにより、ロータ８０は、モータケース６０及びステータ７０に対し回転可能となる。
【００６３】
回路部は、半導体モジュール９０、アルミ電界コンデンサ９２、チョークコイル９３、回路基板９４等を備えている。回路部の構成は、上記形態と同様であるため説明を省略する。
【００６４】
次に本形態の特徴部分について説明する。
本形態では、シャフト８７が回路部を挿通し、シャフト８７の先端が、回路基板９４の近傍まで延びている。シャフト８７の先端には、取付部９６を介して永久磁石９７が取り付けられている。取付部９６は、径方向へ張り出すフランジ９６１を有しており、永久磁石９７が確実に固定されるようになっている。回路基板９４の中央部分には、半導体磁気センサ９８が設けられている。これにより、永久磁石９７と半導体磁気センサ９８とが対向して配置され、半導体磁気センサ９８は、永久磁石９７の発生させる磁界の変化を検出する。なお、半導体磁気センサ９８としては、ホールセンサ、ＭＲセンサ等が用いられる。また、取付部９６及び永久磁石９７が「シャフト側センサ部」を構成し、半導体磁気センサ９８が「基板側センサ部」を構成する。そして、本形態でも、上記形態と同様、取付部９６を取り外すことなく、シャフト８７が回路部を挿通可能に設計されている。
【００６５】
かかる構成により、筒部６１及び、ロータ８０、取付部９６が取り付けられた状態のシャフト８７を一体として、隔壁６２に組み付けたり、取り外したりすることが可能となる。なお、第１軸受８８は、シャフト８７に圧入固定されているため、シャフト８７と共に隔壁６２に対し着脱される。
【００６６】
次に、本形態の駆動回路内蔵型モータ２が発揮する効果を説明する。
本形態の駆動回路内蔵型モータ２では、稼動部のシャフト８７の先端の永久磁石９７と、回路基板９４の半導体磁気センサ９８とで、ロータ８０の回転角度を検出するためのセンサが構成されている。このようにシャフト８７の先端に永久磁石９７を取り付けて半導体磁気センサ９８と対向させれば、すなわちシャフト８７の端面に永久磁石９７をシャフト８７と同軸配置すれば、径方向に幅の広いヨークなどに永久磁石を取り付ける場合と比較して、永久磁石９７の軸方向の振れが小さくなる。これにより、永久磁石９７を半導体磁気センサ９８に十分に近接させて配置できるため、回転角度の誤差を低減することができる。その結果、精度の高い回転角度検出が可能となる。
【００６７】
また、回転角度誤差を低減するためには永久磁石９７の径方向の距離を大きくする必要があるが、上述したように半導体磁気センサ９８に対し永久磁石９７を近接配置することができるため、永久磁石９７の径方向の距離を小さくすることができる。これにより、装置の小型化にも寄与する。
【００６８】
さらに、永久磁石９７を固定する取付部９６をシャフト８７から取り外すことなく、シャフト８７を回路部に挿通させることができる。これにより、組み付け及びメンテナンスに優れたものとなる。具体的には、筒部６１及び、ロータ８０、シャフト８７を一体として組み付けたり、取り外したりすることができる。
【００６９】
また、本形態の駆動回路内蔵型モータ２では、隔壁６２から回路領域１０２へ突出するヒートシンク６３を備える構成とし、放熱面をヒートシンク６３に接触させて半導体モジュール９０を配置している。これにより、半導体モジュール９０の十分な放熱が可能となる。また、ヒートシンク６３がアルミニウム材料で形成されているため、放熱性能も高く、軽量となっている。
【００７０】
さらにまた、本形態の駆動回路内蔵型モータ２では、半導体モジュール９０が外壁面に配置可能となるよう筒部６１よりも内径側にヒートシンク６３が環状に形成されているため、径方向にも小型化されている。加えて、半導体モジュール９０のモールド樹脂の外側に突出する端子は、給電線８６と直接接続している。これにより、給電線８６をバスバーにて取り纏める構成と比べ、軸方向の小型化に一層寄与する。
【００７１】
また、本形態の駆動回路内蔵型モータ２では、チョークコイル９３の中心穴をシャフト８７が挿通するようにしてチョークコイル９３が配置されている。これにより、さらなる小型化が実現される。
【００７２】
以上、本発明は、上記形態に何等限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々なる形態で実施できる。
（イ）上記形態の駆動回路内蔵型モータ１では、隔壁１２に段差部１２２を設け、径方向外側では稼動部側の稼動領域５１を軸方向に回路部側へ延長し、径方向内側では回路部側の回路領域５２を軸方向に稼動部側へ延長して、稼動領域５１と回路領域５２とを軸方向にオーバーラップさせている。これは、軸方向に見ると、ステータ２０の占有領域が、ロータ３０の占有領域よりも大きいことに起因する。
したがって、これとは反対に、軸方向においてロータの占有領域がステータの占有領域よりも大きくなるような場合、ロータが配置される径方向内側の領域を回路領域へ延長し、ステータが配置される径方向外側の領域を稼動領域へ延長するようにして、両領域をオーバーラップさせるようにしてもよい。
また、隔壁１２に段差部１２２を設けず、稼動領域と回路領域とが軸方向にオーバーラップしない構成を採用することも考えられる。
（ロ）上記形態の駆動回路内蔵型モータ１では、第１軸受３６及び第２軸受３７を、ステータ２０の巻線２３と軸方向にオーバーラップさせている。
これに対し、第１軸受３６及び第２軸受３７のいずれか一方のみをステータ２０の巻線２３と軸方向にオーバーラップさせる構成としてもよい。このようにしても、軸方向の体格を小さくすることができる。
なお、第１軸受３６及び第２軸受３７の両軸受がいずれもステータ２０の巻線２３とオーバーラップしないように、軸方向に離間させて両軸受を配置することももちろん可能である。
また、通常は稼動領域に配置される回路部側の軸受を回路領域に配置するようにしてもよい。このようにすれば、両軸受間の距離が大きくなるため、シャフトの安定した回転を実現することができ、回転角度誤差の低減に寄与する。
（ハ）上記形態の駆動回路内蔵型モータ１、２はともに、隔壁１２、６２から突出するアルミニウム製のヒートシンク１３、６３を備えていた。これに対し、アルミニウム以外の金属材料を用いてヒートシンクを形成してもよい。
また、発熱量が小さなモータであれば、ヒートシンクを具備しない構成とすることも考えられる。
（ニ）上記形態ではヒートシンク１３、６３の内壁面については言及していないが、軸方向に延びる溝条又は突条を内壁面に形成してもよい。このようにすれば、表面積が増えるため、放熱性能を一層向上させることができる。また、溝条又は突条が軸方向に延びるものであれば、アルミダイカストで容易に成形できる。
（ホ）上記形態の駆動回路内蔵型モータ１、２では、半導体モジュール４０、９０が外壁面に配置可能となるよう筒部１１、６１よりも内径側にヒートシンク１３、６３が形成されていた。これに対し、例えば筒部の延長上にヒートシンクを形成し、ヒートシンク自体がモータの外郭を構成するようにしてもよい。
（ヘ）上記形態の駆動回路内蔵型モータ１、２では半導体モジュール４０、９０が給電線２４、８６と直接接続されていたが、バスバーを用いて給電線を取り纏める構成を採用することも考えられる。
（ト）上記形態の駆動回路内蔵型モータ１、２はいずれもチョークコイル４３、９３を備えており、チョークコイル４３、９３の中心穴にシャフト３５、８７が挿通する構成であった。これに対し、必ずしもシャフトを挿通させる構成でなくてもよく、また、チョークコイル４３、９３を具備しない構成としてもよい。
（チ）上記形態では、車両のＥＰＳに用いられる電子回路内蔵型モータについて説明した。これに対し、本発明の電子回路内蔵型モータは、ワイパー、バルブタイミング調整装置等、他のシステムに用いることが可能である。
（リ）上記形態では、内転型モータについて説明したが、もちろん、外転型モータにも適用できる。
【符号の説明】
【００７３】
１：駆動回路内蔵型モータ、１０：モータケース、１１：筒部、１１１：周部、１２：隔壁、１２１：凹部、１２２：段差部、１３：ヒートシンク、１４：フレームエンド、１４１：凹部、１５：ボルト、１６：カバー、１７：配線孔、１８：支柱、１９：カップ、１９１：仕切壁、２０：ステータ、２１：突極、２２：インシュレータ、２３：巻線、２４：給電線、３０：ロータ、３１：ロータコア、３２：永久磁石、３３：ロータカバー、３４：軸孔、３５：シャフト、３６：第１軸受、３７：第２軸受、３８：出力ギヤ、４０：半導体モジュール、４１：端子、４１１：接合部、４２：アルミ電界コンデンサ、４３：チョークコイル、４４：回路基板、４５：ビス、４６：取付部、４６１：フランジ、４７：永久磁石、４８：半導体磁気センサ、５１：稼動領域、５２：回路領域、
２：駆動回路内蔵型モータ、６０：モータケース、６１：筒部、６１１：周部、６１２：凹部、６２：隔壁、６２１：開口、６２２：段差部、６３：ヒートシンク、６５：ボルト、６６：カバー、７０：ステータ、７１：永久磁石、８０：ロータ、８１：ロータコア、８２：突極、８３：巻線、８４：整流子、８５：ブラシ、８６：給電線、８７：シャフト、８８：第１軸受、８９：第２軸受、９０：半導体モジュール、９２：アルミ電界コンデンサ、９３：チョークコイル、９４：回路基板、９６：取付部、９６１：フランジ、９７：永久磁石、９８：半導体磁気センサ、１０１：稼動領域、１０２：回路領域
【図１】
0005410194.tif 000002
【図２】
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【図３】
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