(57)【要約】信頼性が高く、小型高出力、低コストな電動パワーステアリング装置および制御装置一体モータを提供する。半導体からなる複数個のパワー素子により構成され前記電動機の電機子巻線に供給する電力を制御する電動機駆動回路と、前記電動機駆動回路の入力端子と外部の電源との間を開閉するスイッチ装置と、前記電機子巻線を開閉するスイッチ装置とを備え、前記両スイッチ装置のうちの少なくとも一方は半導体スイッチ素子により構成され、前記パワー素子と前記半導体スイッチ素子とは、金属製のケースに装着された基板に実装されている構成とした。
2010007672.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の運転者によりハンドルを介してステアリング軸に加えられる操舵トルクを検出し、この検出した操舵トルクに対応したアシストトルクを減速機構を介して電動機により前記ステアリング軸に加えるようにした電動パワーステアリング装置であって、半導体からなる複数個のパワー素子により構成され前記電動機の電機子巻線に供給する電力を制御する電動機駆動回路と、前記電動機駆動回路の入力端子と外部の電源との間を開閉するスイッチ装置と、前記電機子巻線を開閉するスイッチ装置とを備え、前記両スイッチ装置のうちの少なくとも一方は半導体スイッチ素子により構成され、前記パワー素子と前記半導体スイッチ素子とは、金属製のケースに装着された基板に実装されていることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項２】
前記パワー素子と前記半導体スイッチ素子とは、夫々異なる基板に実装されていることを特徴とする請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項３】
前記電機子巻線は３相交流巻線により構成され、前記電動機駆動回路は前記複数個のパワー素子により構成された３相ブリッジ回路により構成され、前記複数個のパワー素子は前記３相ブリッジ回路の同一相のアームを構成する単位毎に夫々異なる基板に実装され、前記夫々のパワー素子を実装する夫々の基板は前記電動機の回転子軸の軸心の周りに放射状に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項４】
前記夫々のパワー素子を実装する夫々の基板は前記電動機の回転子軸の軸心の周りに放射状に均等に配置され、前記半導体スイッチ素子を実装した基板は前記パワー素子を実装した２つの基板の間に配置されていることを特徴とする請求項３に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項５】
前記全てのパワー素子と前記半導体スイッチ素子とは、同一の基板に実装されていることを特徴とする請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項６】
前記金属製のケースは、前記電動機と前記減速機構とを一体に連結するケースであることを特徴とする請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項７】
車両の運転者によりハンドルを介してステアリング軸に加えられる操舵トルクを検出し、この検出した操舵トルクに対応したアシストトルクを前記ステアリング軸に加えるようにしたパワーステアリング装置に用いられ、前記アシストトルクを減速機構を介して前記ステアリング軸に加える電動機であって、固定子と回転子と電機子巻線とを備えた電動機部と、前記電動機部に一体に固定された制御装置部とを備え、前記制御装置部は、前記電動機部の内部空間に連通する制御装置部内部空間を備えると共に前記制御装置部内部空間に半導体からなる複数個のパワー素子により構成され前記電動機の電機子巻線に供給する電力を制御する電動機駆動回路と前記電動機駆動回路の入力端子と外部の電源との間を開閉するスイッチ装置と前記電機子巻線を開閉するスイッチ装置とを収容し、前記両スイッチ装置のうちの少なくとも一方は半導体スイッチ素子により構成され、前記パワー素子と前記半導体スイッチ素子とは、前記電動機部の金属製のケースに装着された基板に実装されていることを特徴とする制御装置一体型電動機。
【請求項８】
前記パワー素子と前記半導体スイッチ素子とは、夫々異なる基板に実装されていることを特徴とする請求項７に記載の制御装置一体型電動機。
【請求項９】
前記電機子巻線は３相交流巻線により構成され、前記電動機駆動回路は前記複数個のパワー素子により構成された３相ブリッジ回路により構成され、前記複数個のパワー素子は前記３相ブリッジ回路の同一相のアームを構成する単位毎に夫々異なる基板に実装され、前記夫々のパワー素子を実装する夫々の基板は前記電動機の回転子軸の軸心の周りに放射状に配置されていることを特徴とする請求項７に記載の制御装置一体型電動機。
【請求項１０】
前記夫々のパワー素子を実装する夫々の基板は前記電動機の回転子軸の軸心の周りに放射状に均等に配置され、前記半導体スイッチ素子を実装した基板は前記パワー素子を実装した２つの基板の間に配置されていることを特徴とする請求項７に記載の制御装置一体型電動機。
【請求項１１】
前記全てのパワー素子と前記半導体スイッチ素子とは、同一の基板に実装されていることを特徴とする請求項７に記載の制御装置一体型電動機。
【請求項１２】
前記電動機部の金属製のケースは、前記電動機部と前記減速機構とを一体に連結するケースであることを特徴とする請求項７に記載の制御装置一体型電動機。
【請求項１３】
車両の運転者によりハンドルを介してステアリング軸に加えられる操舵トルクを検出し、この検出した操舵トルクに対応したアシストトルクを減速機構を介して電動機により前記ステアリング軸に加えるようにした電動パワーステアリング装置であって、半導体からなる複数個のパワー素子により構成され前記電動機の電機子巻線に供給する電力を制御する電動機駆動回路と、前記電動機駆動回路の入力端子と外部の電源との間を開閉するスイッチ装置と、前記電機子巻線を開閉するスイッチ装置とを備え、前記両スイッチ装置のうちの少なくとも一方は半導体スイッチ素子により構成され、前記パワー素子と前記半導体スイッチ素子とは、前記電動機の外部に搭載された金属製のケースに装着された基板に実装されていることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項１４】
前記全てのパワー素子と前記半導体スイッチ素子とは、同一の基板に実装されていることを特徴とする請求項１３に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項１５】
車両の運転者によりハンドルを介してステアリング軸に加えられる操舵トルクを検出し、この検出した操舵トルクに対応したアシストトルクを前記ステアリング軸に加えるようにしたパワーステアリング装置に用いられ、前記アシストトルクを減速機構を介して前記ステアリング軸に加える電動機であって、固定子と回転子と電機子巻線とを備えた電動機部と、前記電動機部の外部に一体に固定された制御装置部とを備え、前記制御装置部は、半導体からなる複数個のパワー素子により構成され前記電動機の電機子巻線に供給する電力を制御する電動機駆動回路と前記電動機駆動回路の入力端子と外部の電源との間を開閉するスイッチ装置と前記電機子巻線を開閉するスイッチ装置とを有し、前記両スイッチ装置のうちの少なくとも一方は半導体スイッチ素子により構成され、前記パワー素子と前記半導体スイッチ素子とは、前記制御装置部の金属製のケースに装着された基板に実装されていることを特徴とする制御装置一体型電動機。
【請求項１６】
前記全てのパワー素子と前記半導体スイッチ素子とは、同一の基板に実装されていることを特徴とする請求項１５に記載の制御装置一体型電動機。
【請求項１７】
前記全てのパワー素子は、前記制御装置部の金属ケースに装着された基板に実装され、前記半導体スイッチ素子は、前記電動機部の前記減速機構に連結される金属製のケースに装着された基板に実装されていることを特徴とする請求項１５に記載の制御装置一体型電動機。
【請求項１８】
前記電機子巻線は３相Ｙ結線されており、前記半導体スイッチ素子は、前記３相Ｙ結線の中性点に接続され前記電機子巻線の少なくとも２相の相巻線の導通を遮断し得るものであることを特徴とする請求項１７に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項１９】
車両の運転者によりハンドルを介してステアリング軸に加えられる操舵トルクを検出し、この検出した操舵トルクに対応したアシストトルクを減速機構を介して電動機により前記ステアリング軸に加えるようにした電動パワーステアリング装置であって、半導体からなる複数個のパワー素子により構成され前記電動機の電機子巻線に供給する電力を制御する電動機駆動回路と、前記電動機駆動回路の入力端子と外部の電源との間を開閉するスイッチ装置と、前記電機子巻線を開閉するスイッチ装置とを備え、前記両スイッチ装置のうちの少なくとも一方は半導体スイッチ素子により構成され、前記パワー素子と前記半導体スイッチ素子とは、前記電動機とは別体に構成された金属製のケースに装着された基板に実装されていることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両に搭載される電動パワーステアリング装置、及び電動パワーステアリング装置に用いる制御装置一体型電動機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、車両に搭載される電動パワーステアリング装置は、車両の運転者によりステアリング軸に加えられる操舵トルクに電動機によるアシストトルクを加えることにより、運転者によるハンドルの操作力を軽減するようにしたものである。従来の電動パワーステアリング装置に於いては、電動パワーステアリング装置の制御装置内の電動機駆動回路と電動機との間に保護用のリレーを設け、電動機駆動回路に用いられている半導体スイッチング素子が故障した場合、特に短絡故障した場合に、その保護用のリレーを動作させて電動機を電動機駆動回路から遮断して電動機の異常な挙動を防止するようにしている（例えば、特許文献１参照）。【０００３】
【特許文献１】特公平７−９６３８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に示されたような従来の電動パワーステアリング装置に於いては、前述の保護用のリレーとして機械式リレーが用いられている。一般に機械式リレーは、その接点を開閉するためのコイルが必要であるため、制御装置内では比較的大きな容積を必要としている。又、従来の電動パワーステアリング装置は、機械式リレーを用いているためその接点の劣化により開閉回数に限界があると共に故障が生じ易いという課題があった。【０００５】
更に、このような従来の電動パワーステアリング装置は、保護用のリレーと制御装置の放熱性に特に配慮しているというものではなく、内部の発熱を放熱し難い構造であり、大電流に対応するためには発熱を抑えるために、保護用のリレーの接点や電流を流すための導電部材を大型化する必要があり、制御装置が大型化するという課題があった。【０００６】
この発明は、従来の電動パワーステアリング装置に於ける前述のような課題を解決するために成されたものであり、部品の特性劣化、寿命の低下等を防止し、小型で高性能、かつ低コストで信頼性の高い電動パワーステアリング装置、及びその制御装置一体型電動機を提供することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明による電動パワーステアリング装置は、車両の運転者によりハンドルを介してステアリング軸に加えられる操舵トルクを検出し、この検出した操舵トルクに対応したアシストトルクを減速機構を介して電動機により前記ステアリング軸に加えるようにした電動パワーステアリング装置であって、半導体からなる複数個のパワー素子により構成され前記電動機の電機子巻線に供給する電力を制御する電動機駆動回路と、前記電動機駆動回路の入力端子と外部の電源との間を開閉するスイッチ装置と、前記電機子巻線を開閉するスイッチ装置とを備え、前記両スイッチ装置のうちの少なくとも一方は半導体スイッチ素子により構成され、前記パワー素子と前記半導体スイッチ素子とは、金属製のケースに装着された基板に実装されていることを特徴とするものである。【０００８】
又、この発明による電動パワーステアリング装置は、車両の運転者によりハンドルを介してステアリング軸に加えられる操舵トルクを検出し、この検出した操舵トルクに対応したアシストトルクを減速機構を介して電動機により前記ステアリング軸に加えるようにした電動パワーステアリング装置であって、半導体からなる複数個のパワー素子により構成され前記電動機の電機子巻線に供給する電力を制御する電動機駆動回路と、前記電動機駆動回路の入力端子と外部の電源との間を開閉するスイッチ装置と、前記電機子巻線を開閉するスイッチ装置とを備え、前記両スイッチ装置のうちの少なくとも一方は半導体スイッチ素子により構成され、前記パワー素子と前記半導体スイッチ素子とは、前記電動機の外部に搭載された金属製のケースに装着された基板に実装されていることを特徴とするものである。【０００９】
又、この発明による電動パワーステアリング装置は、車両の運転者によりハンドルを介してステアリング軸に加えられる操舵トルクを検出し、この検出した操舵トルクに対応したアシストトルクを減速機構を介して電動機により前記ステアリング軸に加えるようにした電動パワーステアリング装置であって、半導体からなる複数個のパワー素子により構成され前記電動機の電機子巻線に供給する電力を制御する電動機駆動回路と、前記電動機駆動回路の入力端子と外部の電源との間を開閉するスイッチ装置と、前記電機子巻線を開閉するスイッチ装置とを備え、前記両スイッチ装置のうちの少なくとも一方は半導体スイッチ素子により構成され、前記パワー素子と前記半導体スイッチ素子とは、前記電動機とは別体に構成された金属製のケースに装着された基板に実装されていることを特徴とするものである。【００１０】
この発明による制御装置一体型電動機は、車両の運転者によりハンドルを介してステアリング軸に加えられる操舵トルクを検出し、この検出した操舵トルクに対応したアシストトルクを前記ステアリング軸に加えるようにしたパワーステアリング装置に用いられ、前記アシストトルクを減速機構を介して前記ステアリング軸に加える電動機であって、固定子と回転子と電機子巻線とを備えた電動機部と、前記電動機部に一体に固定された制御装置部とを備え、前記制御装置部は、前記電動機部の内部空間に連通する制御装置部内部空間を備えると共に前記制御装置部内部空間に半導体からなる複数個のパワー素子により構成され前記電動機の電機子巻線に供給する電力を制御する電動機駆動回路と前記電動機駆動回路の入力端子と外部の電源との間を開閉するスイッチ装置と前記電機子巻線を開閉するスイッチ装置とを収容し、前記両スイッチ装置のうちの少なくとも一方は半導体スイッチ素子により構成され、前記パワー素子と前記半導体スイッチ素子とは、前記電動機部の金属製のケースに装着された基板に実装されていることを特徴とするものである。【００１１】
更に、この発明による制御装置一体型電動機は、車両の運転者によりハンドルを介してステアリング軸に加えられる操舵トルクを検出し、この検出した操舵トルクに対応したアシストトルクを前記ステアリング軸に加えるようにしたパワーステアリング装置に用いられ、前記アシストトルクを減速機構を介して前記ステアリング軸に加える電動機であって、固定子と回転子と電機子巻線とを備えた電動機部と、前記電動機部の外部に一体に固定された制御装置部とを備え、前記制御装置部は、半導体からなる複数個のパワー素子により構成され前記電動機の電機子巻線に供給する電力を制御する電動機駆動回路と前記電動機駆動回路の入力端子と外部の電源との間を開閉するスイッチ装置と前記電機子巻線を開閉するスイッチ装置とを有し、前記両スイッチ装置のうちの少なくとも一方は半導体スイッチ素子により構成され、前記パワー素子と前記半導体スイッチ素子とは、前記制御装置部の金属製のケースに装着された基板に実装されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
この発明による電動パワーステアリング装置によれば、半導体からなる複数個のパワー素子により構成され前記電動機の電機子巻線に供給する電力を制御する電動機駆動回路と、前記電動機駆動回路の入力端子と外部の電源との間を開閉するスイッチ装置と、前記電機子巻線を開閉するスイッチ装置とを備え、前記両スイッチ装置のうちの少なくとも一方は半導体スイッチ素子により構成され、前記パワー素子と前記半導体スイッチ素子とは、金属製のケースに装着された基板に実装されているので、部品の特性劣化、寿命の低下等を防止し、小型で高性能、かつ低コストで信頼性の高い電動パワーステアリング装置を得ることができる。【００１３】
又、この発明による電動パワーステアリング装置によれば、半導体からなる複数個のパワー素子により構成され前記電動機の電機子巻線に供給する電力を制御する電動機駆動回路と、前記電動機駆動回路の入力端子と外部の電源との間を開閉するスイッチ装置と、前記電機子巻線を開閉するスイッチ装置とを備え、前記両スイッチ装置のうちの少なくとも一方は半導体スイッチ素子により構成され、前記パワー素子と前記半導体スイッチ素子とは、前記電動機の外部に搭載された金属製のケースに装着された基板に実装されているので、部品の特性劣化、寿命の低下等を防止し、小型で高性能、かつ低コストで信頼性の高い電動パワーステアリング装置を得ることができる。【００１４】
更に、この発明による電動パワーステアリング装置によれば、車両の運転者によりハンドルを介してステアリング軸に加えられる操舵トルクを検出し、この検出した操舵トルクに対応したアシストトルクを減速機構を介して電動機により前記ステアリング軸に加えるようにした電動パワーステアリング装置であって、半導体からなる複数個のパワー素子により構成され前記電動機の電機子巻線に供給する電力を制御する電動機駆動回路と、前記電動機駆動回路の入力端子と外部の電源との間を開閉するスイッチ装置と、前記電機子巻線を開閉するスイッチ装置とを備え、前記両スイッチ装置のうちの少なくとも一方は半導体スイッチ素子により構成され、前記パワー素子と前記半導体スイッチ素子とは、前記電動機とは別体に構成された金属製のケースに装着された基板に実装されているので、部品の特性劣化、寿命の低下等を防止し、小型で高性能、かつ低コストで信頼性の高い電動パワーステアリング装置を得ることができると共に、電動機の温度が金属製のケースの温度より高くても、電動機から金属製のケースへの熱の流入がないという利点がある。【００１５】
この発明による制御装置一体型電動機によれば、固定子と回転子と電機子巻線とを備えた電動機部と、前記電動機部に一体に固定された制御装置部とを備え、前記制御装置部は、前記電動機部の内部空間に連通する制御装置部内部空間を備えると共に前記制御装置部内部空間に半導体からなる複数個のパワー素子により構成され前記電動機の電機子巻線に供給する電力を制御する電動機駆動回路と前記電動機駆動回路の入力端子と外部の電源との間を開閉するスイッチ装置と前記電機子巻線を開閉するスイッチ装置とを収容し、前記両スイッチ装置のうちの少なくとも一方は半導体スイッチ素子により構成され、前記パワー素子と前記半導体スイッチ素子とは、前記電動機部の金属製のケースに装着された基板に実装されているので、部品の特性劣化、寿命の低下等を防止し、小型で高性能、かつ低コストで信頼性の高い制御装置一体型電動機を得ることができる。【００１６】
更に、この発明による制御装置一体型電動機によれば、固定子と回転子と電機子巻線とを備えた電動機部と、前記電動機部の外部に一体に固定された制御装置部とを備え、前記制御装置部は、半導体からなる複数個のパワー素子により構成され前記電動機の電機子巻線に供給する電力を制御する電動機駆動回路と前記電動機駆動回路の入力端子と外部の電源との間を開閉するスイッチ装置と前記電機子巻線を開閉するスイッチ装置とを有し、前記両スイッチ装置のうちの少なくとも一方は半導体スイッチ素子により構成され、前記パワー素子と前記半導体スイッチ素子とは、前記制御装置部の金属製のケースに装着された基板に実装されているので、部品の特性劣化、寿命の低下等を防止し、小型で高性能、かつ低コストで信頼性の高い制御装置一体型電動機を得ることができると共に、電動機部の部品と制御装置部の部品とが混在することはなく、各々の機能に特化した設計が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】この発明の実施の形態１による電動パワーステアリング装置を示す断面図である。
【図２】この発明の実施の形態１による電動パワーステアリング装置に於ける制御装置一体型電動機を示す断面図である。
【図３】この発明の実施の形態1による電動パワーステアリング装置の減速機構側ケースの内部を、パワー基板及びスイッチ基板が取り付けられた状態で示す電動機側から見た平面図である。
【図４】この発明の実施の形態1による電動パワーステアリング装置に於ける制御装置一体型電動機の制御装置部の回路構成を示す回路図である。
【図５】この発明の実施の形態２による電動パワーステアリング装置に於ける制御装置一体型電動機を示す断面図である。
【図６】この発明の実施の形態２による電動パワーステアリング装置の減速機構側ケースの内部を、にパワー基板が取り付けられた状態を示す電動機側から見た平面図である。
【図７】この発明の実施の形態３による電動パワーステアリング装置に於ける制御装置一体型電動機を示す断面図である。
【図８】この発明の実施の形態３による電動パワーステアリング装置に於ける制御装置一体型電動機の制御装置ケースの内部を制御基板側から見た平面図である。
【図９】この発明の実施の形態４による電動パワーステアリング制御を示す構成図である。
【図１０】この発明の実施の形態３による電動パワーステアリング装置に於ける制御装置一体型電動機の断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１による電動パワーステアリング装置、及び制御装置一体型電動機について詳細に説明する。図１は、この発明の実施の形態１による電動パワーステアリング装置を示す断面図、図２は、その電動パワーステアリング装置に於ける制御装置一体型電動機を示す断面図である。この実施の形態１に於いて、制御装置一体型電動機は、永久磁石型同期電動機として構成されている。【００１９】
図1及び図２に於いて、電動パワーステアリング装置１００は、運転者により操作されるハンドル（図示せず）に連結されたステアリング軸１０に、減速機構２０を介して制御装置一体型電動機３０が連結されている。制御装置一体形電動機３０は、運転者によるハンドルの操作時に減速機構２０を介してステアリング軸にアシストトルクを加え、運転者のハンドル操作力を軽減する。【００２０】
減速機構２０は、ステアリング軸１０に固定されたウオームホイール２１と、このウオームホイール２１に噛合するウオームギヤ軸２３を有するウオームギヤ２２と、ハウジング２４とを備える。ウオームギヤ軸２３は、電動機３０の回転子軸４３の端部に固定されたカップリングとしてのボス３１により、電動機３０の回転子軸４３とスプライン結合されている。【００２１】
制御装置一体型電動機３０は、固定子４１と回転子４２と電機子巻線としての３相固定子巻線（以下、単に、固定子巻線と称する）４１３とからなる電動機部４０と、電動機駆動回路を含む制御装置部５０と、金属製のケースとしての減速機構側ケース６０とを備える。固定子４１は、複数の電磁鋼板を積層して形成された中空の筒状の固定子鉄心４１１と、この固定子鉄心４１１に樹脂製の絶縁体４１２を介して巻回された固定子巻線４１３とを備える。固定子鉄心４１１は、鉄製の円筒状のフレーム４１４の内周面に圧入固定されている。【００２２】
フレーム４１４は、その軸方向の一端部に底部４１４１を備え、この底部４１４１の中央部にはリアベアリングボックス４１４２が形成されている。ボールベアリングにより形成されたリアベアリング４３１は、フレーム４１４のリアベアリングボックス４１４２の内周面に圧入固定されている。【００２３】
フレーム４１４の軸方向の他端部は開口しており、その開口した他端部の周縁部には、電動機側ケース５１と結合するためのインロー部４１４３が形成されている。フレーム４１４は、そのインロー部４１４３が電動機側ケース５１の軸方向の一端部の外周面に形成された段部に嵌合され、ネジ（図示せず）により電動機側ケース５１に固定されている。前述の電動機側ケース５１は、アルミ合金のダイキャスト成形品によって形成されており、軸方向の他端部が減速機構側ケース６０の軸方向端部に結合されている。【００２４】
固定子巻線４１３は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各相巻線により構成され、この実施の形態１では樹脂製のターミナルホルダ４１５に収納された巻線ターミナル４１６によりＹ結線されている。尚、固定子巻線４１３は、Δ結線される場合もある。【００２５】
回転子４２は、前述の回転子軸４３と、この回転子軸４３の外周部に固定された永久磁石からなる回転子磁極４２２とを備える。回転子軸４３は、その一端部が前述のリアベアリング４３１により回動自在に支持され、他端部がフロントベアリング４３２により回動自在に支持されている。回転子磁極４２２は、固定子巻線４１３に３相交流電流が供給されることにより発生する回転磁界の回転に同期して回転する。【００２６】
減速機構側ケース６０は、アルミ合金のダイキャスト成形品により形成されており、その軸方向に対して直交する方向に延びる内壁部６０１を備える。この内壁部６０１の中央部にはフロントベアリングボックス６０２が形成されている。ボールベアリングにより形成されたフロントベアリング４３２は、フロントベアリングボックス６０２の内周面に圧入固定されている。減速機構側ケース６０と減速機構２０のハウジング２４とは、減速機構側ケース６０の軸方向の一端部に形成されたインロー部６０３が減速機構２０のハウジング２４の内周面に嵌合されてボルト（図示せず）により一体に固定されている。【００２７】
減速機構側ケース６０の内部空間の中央部には、レゾルバにより構成された回転センサ７０が設けられている。回転センサ７０は、減速機構側ケース６０の内部に固定された後述のターミナル部５６の内周部の固定された固定子７１と、回転子軸３１の外周面に固定された回転子７２とを備える。回転センサ７０の固定子７１に設けられた検出巻線は、回転子７２の回転速度、従がって電動機部４０の回転子４２の回転速度に対応した回転検出信号を発生する。【００２８】
制御装置部５０は、電動機部４０の内部空間に連通する制御装置部内部空間を備えると共にその制御装置部内部空間に、マイクロコンピュータ５３１とＦＥＴ駆動回路５３２とが実装されたガラスエポキシ樹脂製の制御基板５３と、パワーＭＯＳＦＥＴにより構成された２個のパワー素子と１個の半導体スイッチ素子と１個のシャント抵抗とが夫々実装されたセラミックベースからなる３枚のパワー基板５４１、５４２、５４３（図２には、５４１のみ表示されている）と、２個の半導体スイッチ素子が搭載されたセラミックベースからなる１枚のスイッチ基板５５とを収容している。３枚のパワー基板５４１、５４２、５４３と、１枚のスイッチ基板５５に於ける半導体スイッチ素子等の実装の詳細については後述する。【００２９】
図３は、減速機構側ケース６０の電動機側の側面を、パワー基板５４１、５４２、５４３、及びスイッチ基板５５が取り付けられた状態で示す側面図である。前述の３枚のパワー基板５４１、５４２、５４３は、固定子巻線４２３のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各相巻線に夫々対応して設けられており、これらのパワー基板５４１、５４２、５４３は、図３に示すように回転子軸４３の周りに放射状にほぼ均等に配置されている。スイッチ基板５５は、パワー基板５４２と５４３との間に位置して図の上方に配置されている。これらのパワー基板５４１、５４２、５４３とスイッチ基板５５とは、減速機構側ケース６０の内壁部６０１の電動機側壁面に密着固定されている。尚、パワー基板５４１、５４２、５４３とスイッチ基板５５とは、減速機構側ケース６０の内壁部６０１の減速機構側壁面に密着固定してもよい。この場合、パワー基板５４１、５４２、５４３とスイッチ基板５５との熱を減速機構側へより効率的に放熱することが可能であり、又、パワー基板５４１、５４２、５４３とスイッチ基板５５とを、減速機構側から密着固定することができ、作業性が向上する効果がある。【００３０】
図３に示すように、パワー基板５４１には、電動機駆動回路を構成する３相ブリッジ回路のＵ相正極側アームを構成するパワー素子５４１１とＵ相負極側アームを構成するパワー素子５４１２と、固定子巻線４１３のＵ相巻線と前述の３相ブリッジ回路のＵ相出力端子との間に挿入される１個の半導体スイッチ素子５４１３と、パワー素子５４１２と車両の接地電位部との間に挿入される１個のシャント抵抗５４１４とが実装されている。【００３１】
同様に、パワー基板５４２には、前述の３相ブリッジ回路のＷ相正極側アームを構成するパワー素子５４２１とＷ相負極側アームを構成するパワー素子５４２２と、固定子巻線４１３のＷ相巻線と３相ブリッジ回路のＷ相出力端子との間に挿入される１個の半導体スイッチ素子５４２３と、パワー素子５４２２と車両の接地電位部との間に挿入される１個のシャント抵抗５４２４とが実装されている。【００３２】
又、同様に、パワー基板５４３には、前述の３相ブリッジ回路のＶ相正極側アームを構成するパワー素子５４３１とＶ相負極側アームを構成するパワー素子５４３２と、固定子巻線４１３のＶ相巻線と前述の３相ブリッジ回路のＶ相出力端子との間に挿入される１個の半導体スイッチ素子５４３３と、パワー素子５４３２と車両の接地電位部との間に挿入される１個のシャント抵抗５４３４とが実装されている。【００３３】
スイッチ基板５５には、前述の３相ブリッジ回路の正極側直流端子と後述する直流電源としてのバッテリーとの間に挿入される２個の半導体スイッチ素子５５１、５５２が実装されている。【００３４】
次に、図２に於いて、減速機構側ケース６０の内部空間には、銅製の複数のターミナル５６１を樹脂にインサート成形して一体的に構成したターミナル部５６が設けられている。前述の制御基板５３は、ターミナル部５６の電動機側の側部に固定されている。制御基板５３がターミナル部５６の電動機側の側部に固定されていることにより、制御基板５３は、パワー基板５４１、５４２、５４３とスイッチ基板５５とに対して一定の距離が確保されている。【００３５】
ターミナル５６１は、制御基板５３に実装されているＦＥＴ駆動回路５３２と、各パワー基板５４１、５４２、５４３に夫々設けられている前述のパワー素子５４１１、５４１２、５４２１、５４２２、５４３１、５４３２、半導体スイッチ素子５４１３、５４２３、５４３３等とを電気的に接続している。【００３６】
又、ターミナル部５６には、電動機部４０の固定子巻線４１３に流れる電流のリップルを吸収するための３個のコンデンサ８１、８２、８３（図２には、８１のみが図示されている）、ノイズを吸収するためのコイル８４（図２には図示されていない）が装着されている。減速機構側ケース６０に固定された電源コネクタ９０は、前述のスイッチ基板５５に実装されている半導体スイッチ素子５５１、５５２を介して三相ブリッジ回路の正極側直流端子から導出されており、直流電源としてのバッテリーに接続される。【００３７】
次に、前述のように構成された制御装置部５０の回路構成について説明する。図４は、制御装置部５０の回路構成を示す回路図である。図４に於いて、固定子巻線４１３は、前述した通り巻線ターミナル４１６によりＹ結線されている。パワー基板５４１に実装され一端同士が互いに接続された一対のパワー素子５４１１及び５４１２のうち、一方のパワー素子５４１１は３相ブリッジ回路のＵ相正極側アームを構成し、他方のパワー素子５４１２はＵ相負極側アームを構成している。又、パワー素子５４１１の他端は、リップル吸収用のコンデンサ８１とノイズ吸収用のコイル８４に接続され、パワー素子５４１２の他端は、シャント抵抗５４１４を介して車両の接地電位部に接続されている。前述のパワー素子５４１１と５４１２の一端同士が接続された接続点は、３相ブリッジ回路のＵ相交流側端子となる。又、パワー基板５４１に実装された半導体スイッチ素子５４１３は、その一端が前述のＵ相交流側端子に接続され、他端が固定子巻線４１３のＵ相端子に接続されている。【００３８】
パワー基板５４２に実装され一端同士が互いに接続された一対のパワー素子５４２１及び５４２２のうち、一方のパワー素子５４２１は３相ブリッジ回路のＷ相正極側アームを構成し、他方のパワー素子５４２２はＷ相負極側アームを構成している。又、パワー素子５４２１の他端は、リップル吸収用のコンデンサ８２とノイズ吸収用のコイル８４に接続され、パワー素子５４２２の他端は、シャント抵抗５４２４を介して車両の接地電位部に接続されている。前述のパワー素子５４２１と５４２２の一端同士が接続された接続点は、３相ブリッジ回路のＷ相交流側端子となる。又、パワー基板５４２に実装された半導体スイッチ素子５４２３は、その一端が前述のＷ相交流側端子に接続され、他端が固定子巻線４１３のＷ相端子に接続されている。【００３９】
パワー基板５４３に実装され一端同士が互いに接続された一対のパワー素子５４３１及び５４３２のうち、一方のパワー素子５４３１は３相ブリッジ回路のＶ相正極側アームを構成し、他方のパワー素子５４３２はＶ相負極側アームを構成している。又、パワー素子５４３１の他端は、リップル吸収用のコンデンサ８３とノイズ吸収用のコイル８４に接続され、パワー素子５４３２の他端は、シャント抵抗５４３４を介して車両の接地電位部に接続されている。前述のパワー素子５４３１と５４３２の一端同士が接続された接続点は、３相ブリッジ回路のＶ相交流側端子となる。又、パワー基板５４３に実装された半導体スイッチ素子５４３３は、その一端が前述のＶ相交流側端子に接続され、他端が固定子巻線４１３のＶ相端子に接続されている。【００４０】
スイッチ基板５５に実装された一対の半導体スイッチ素子５５１、５５２は、その一端同士が互いに接続されており、その一方の半導体スイッチ５５１の他端はコイル８４を介して３相ブリッジ回路の正極側直流端子に接続され、他方の半導体スイッチ５５２の他端は前述の電源コネクタ９０（図１、図２参照）を介して車両に搭載されたバッテリー８５に接続されている。【００４１】
制御基板５３に実装されたＦＥＴ駆動回路５３２は、その出力端子が、前述の各パワー素子５４１１、５４１２、及び５４２１、５４２２、及び５４３１、５４３２、半導体スイッチ素子５４１３、５４２３、５４３３、及び半導体スイッチ素子５５１、５５２の各ゲートに接続されており、これらのゲートに夫々所定のタイミングにてゲート駆動信号を与えるように構成されている。制御基板５３に実装されているマイクロコンピュータ５３１は、前述の回転センサ７０からの回転検出信号に基づいてＦＥＴ駆動回路５３２が出力するゲート駆動信号の出力タイミングを制御する。【００４２】
以上のように構成されたこの発明の実施の形態１による電動パワーステアリング装置１００に於いて、運転者がハンドルを操作してステアリング軸１０に操舵トルクを加えると、図示していないトルク検出装置がその操舵トルクを検出し、マイクロコンピュータ５３１に入力する。又、回転センサ７０が検出した操舵回転数に対応する回転検出信号がマイクロコンピュータ５３１に入力される。マイクロコンピュータ５３１は、入力された操舵トルク、操舵回転数、及び車両の速度信号等に基づいてアシストトルクを演算し、そのアシストトルクを減速機構２０を介してステアリング軸１０に加えるためのトルクを電動機部４０が発生するように、電動機駆動回路である３相ブリッジ回路を制御する。【００４３】
即ち、ＦＥＴ駆動回路５３２は、マイクロコンピュータ５３１からの指令に基づいて所定のタイミングにてゲート駆動信号を発生し、３相ブリッジ回路の各パワー素子５４１１、５４１２、５４２１、５４２２、５４３１、５４３２を導通制御する。これにより３相ブリッジ回路は、所定の３相交流電力を発生し、電動機部４０の固定子巻線４１３に３相交流電流を供給し、電動機部４０を駆動する。電動機部４０の発生したトルクは、減速機構２０を介してステアリング軸１０にアシストトルクとして加えられる。これにより、運転者によるハンドルの操作力は軽減される。【００４４】
ここで、電動機駆動回路である３相ブリッジ回路を構成するパワー素子５４１１、５４１２、５４２１、５４２２、５４３１、５４３２のうちの何れか１つ、若しくは複数のパワー素子に、オン故障等の異常が発生したとすると、固定子巻線４１３に正常な３相交流電流が供給されなくなり、電動機部４０の動作が異常となり車両の運行に危険をもたらす可能性がある。【００４５】
そこで、前述のようなパワー素子に異常が発生したとき、ＦＥＴ駆動回路５３２は、マイクロコンピュータ５３１からの指令に基づき、３相ブリッジ回路の正極側直流端子とバッテリー８５との間に挿入されている半導体スイッチ素子５５１、５５２へのゲート駆動信号を停止すると共に、３相ブリッジ回路の交流出力端子と固定子巻線４１３の各相巻線との間に接続されている半導体スイッチ素子５４１３、５４２３、５４３３へのゲート駆動信号を停止する。【００４６】
これにより、制御装置部５０に設けられている電動機駆動回路としての３相ブリッジ回路はバッテリー８５から切り離されて動作を停止すると共に、固定子巻線４１３は３相ブリッジ回路から切り離される。固定子巻線４１３が３相ブリッジ回路から切り離されることにより、故障したパワー素子により固定子巻線４１３が短絡されることはなくなり、従って電動機部４０に操舵方向に対して逆方向の制動力が発生してハンドル操作が困難となる等の異常事態を防止することができる。【００４７】
尚、パワー素子以外の故障時に、前述と同様に半導体スイッチ素子５５１、５５２、及び半導体スイッチ素子５４１３、５４２３、５４３３へのゲート駆動信号を停止するようにしてもよい。更には、パワー素子の故障の状態、若しくはパワー素子以外の故障の状態によっては、半導体スイッチ素子５５１、５５２と、半導体スイッチ素子５４１３、５４２３、５４３３とのうちの何れかの半導体スイッチのみへのゲート駆動信号を停止するようにしてもよい。【００４８】
又、以上の説明では、３相ブリッジ回路の正極側の直流端子とバッテリー８５との間に接続されたスイッチと３相ブリッジ回路の交流出力端子と固定子巻線４１３との間に接続されているスイッチとの双方を半導体スイッチ素子により構成したが、それらのスイッチのうち、何れか一方のみを半導体スイッチ素子とし他方を機械式リレー等により構成してもよい。【００４９】
以上述べたように、この発明の実施の形態１による電動パワーステアリング装置によれば、３相ブリッジ回路の正極側の直流端子とバッテリー８５との間に接続された半導体スイッチ素子５５１、５５２と、３相ブリッジ回路の交流出力端子と固定子巻線４１３との間に接続されている半導体スイッチ素子５４１３、５４２３、５４３３とのうちの少なくとも一方を半導体スイッチ素子により構成したので、電動パワーステアリング装置の小型化、大電流化を図ることができ、更に信頼性を向上することが出来る。【００５０】
前述したように従来の装置は、電動機駆動回路と電動機との間に保護用の機械式リレーが用いられており、その接点を開閉するためのコイルが必要であり、又、大電流を流すためにはリレーの接点や電流を流す部材を大型化する必要があり、更に、機械式リレーであるため、接点の劣化により開閉回数に限界があり、故障し易い等の課題があったが、この発明の実施の形態１による電動パワーステアリング装置によれば半導体スイッチ素子を用いているので、機械式リレーのようなコイル等の部品が不要となり小型化が容易である。又、この発明の実施の形態１による電動パワーステアリング装置によれば、半導体スイッチ素子を用いることにより従来の機械式リレーを用いた場合に対し小型化できる分だけ半導体スイッチ素子を大型化することも出来るので、より大電流化することが可能となる。更に、半導体スイッチ素子には機械的接点が無いので、機械的故障が無く信頼性に優位である。【００５１】
又、この発明の実施の形態１による電動パワーステアリング装置によれば、半導体スイッチ素子が実装されたスイッチ基板とパワー素子を実装したパワー基板とは、金属により形成された減速機構側ケースの内壁部に塔載されているので、半導体スイッチ素子に発生する熱は夫々の基板を通して減速機構側ケースに熱伝導されて効果的に放熱することが可能である。従って、半導体スイッチ素子の小型化や大電流化が可能であり、電動パワーステアリング装置を小型化することができる。【００５２】
更に、この発明の実施の形態１による電動パワーステアリング装置によれば、３枚のパワー基板を電動機部の回転子軸の周りに放射状にほぼ均等に配置しているので、パワー基板に実装されているパワー素子等の発熱は、３個のパワー基板から減速機構側ケースに一様に伝わり、従って減速機構側ケースの温度分布も一様となり、パワー素子の最大温度を低減することができる。【００５３】
又、従来の装置のようにパワー基板と前述の機械式リレーを用いた場合に於いては、それらを接続するために中継部材が必要であったが、この発明の実施の形態１による電動パワーステアリング装置によれば、半導体スイッチ素子をパワー基板と共通の基板に半導体スイッチ素子を実装しているので、パワー基板から半導体スイッチ素子への配線が基板パターンにより接続することができ、半導体スイッチ素子とパワー基板とを接続する部材を削減することができ、装置の低コスト化及び小型化を図ることができる。【００５４】
更に、この発明の実施の形態１による電動パワーステアリング装置によれば、電動機部の固定子巻線の各相巻線とパワー素子により構成された３相ブリッジ回路の交流端子との間に、電動機内の導通を遮断する半導体スイッチ素子を搭載しているので、パワー素子が短絡故障した場合、この半導体スイッチを開放状態にすることにより電動機の異常な挙動を阻止することが出来る。【００５５】
又、この発明の実施の形態１による電動パワーステアリング装置によれば、半導体スイッチ素子とパワー素子とが搭載されたパワー基板は、各相毎に３分割してケースに搭載されているので、各相の基板を自由に配置することができ、スペースを有効に活用することが出来、装置を小型化することができる。更に、３個のパワー基板を電動機部の回転子軸の周りに放射状に配置したので、回転子軸方向からみた投影面積をより小さくすることができる。【００５６】
又、この発明の実施の形態１による電動パワーステアリング装置によれば、従来では専用ケースに塔載していた制御装置を電動機ケース内に搭載して制御装置一体型電動機としたので、制御装置用ケースが不要となり、装置の小型軽量化、及びコスト低減を図ることができる。【００５７】
実施の形態２．
前述の実施の形態１に於いては、パワー素子及び半導体スイッチ素子を実装してパワー基板は電動機部のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各相毎に３分割されており、これらは電動機部の回転子軸の周りに放射状に配置され、又、電動機部の制御装置と外部のバッテリーとの導通を遮断するための半導体スイッチ素子を実装したスイッチ基板は、パワー基板から離れた位置に配置されていたが、実施の形態２に於いては、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の全ての相のパワー素子、及び電動機内の導通を遮断する半導体スイッチ素子、及び電動機外部との導通を遮断するための半導体スイッチ素子の全てを１枚のパワー基板に実装したものである。【００５８】
以下、この発明の実施の形態２による電動パワーステアリング装置、及び制御装置一体型電動機について説明する。図５は、この発明の実施の形態２による電動パワーステアリング装置の制御装置一体型電動機及び減速機構の一部の断面図、図６は、その制御装置一体型電動機に於ける制御装置を電動機側から見た平面図である。この実施の形態２に於いて、制御装置一体型電動機は、永久磁石型同期電動機として構成されている。【００５９】
図５及び図６に於いて、減速機構のハウジング２４に固定された減速機構側ケース６０は、アルミ合金のダイキャスト成形品により形成されている。この減速機構側ケース６０の図に於ける上部は、減速機構のハウジング２４の図に於ける上面部から更に上方に突出している。減速機構側ケース６０の壁部６０１にはフロントベアリングボックス６０２が形成されている。ボールベアリングにより形成されたフロントベアリング４３２は、フロントベアリングボックス６０２の内周面に圧入固定されている。減速機構側ケース６０と減速機構２０のハウジング２４とは、減速機構側ケース６０の軸方向の一端部に形成されたインロー部６０３が減速機構２０のハウジング２４の内周面に嵌合されてボルト（図示せず）により一体に固定されている。【００６０】
レゾルバにより構成された回転センサ７０は、減速機構側ケース６０に固定された固定子と、回転子軸３１の外周面に固定された回転子とを備える。側面部のみからなる制御装置ケース５２０は、減速機構側ケース６０の内側に３個のネジにより固定されている。制御装置部５０のパワー基板５４０は、枠体５２０内に配置されて減速機構側ケース６０の壁部６０１に密着固定されている。尚、制御装置ケース５２０及びパワー基板５４０は、減速機構側ケース６０の内壁部６０１の減速機構側壁面に密着固定してもよい。この場合、パワー基板５４０の熱を減速機構側へより効率的に放熱することが可能であり、又、パワー基板５４０と制御装置ケース５２０とを、減速機構側から密着固定することができ、作業性が向上する効果がある。【００６１】
パワー基板５４０は、セラミックベースからなり、図６に示すように、電動機駆動回路を構成する３相ブリッジ回路のＵ相正極側アームを構成するパワー素子５４１１とＵ相負極側アームを構成するパワー素子５４１２と、Ｗ相正極側アームを構成するパワー素子５４２１とＷ相負極側アームを構成するパワー素子５４２２と、Ｖ相正極側アームを構成するパワー素子５４３１とＶ相負極側アームを構成するパワー素子５４３２とが実装されている。【００６２】
又、パワー基板５４０には、固定子巻線のＵ相巻線と３相ブリッジ回路のＵ相出力端子との間に挿入される半導体スイッチ素子５４１３と、固定子巻線のＷ相巻線と３相ブリッジ回路のＷ相出力端子との間に挿入される半導体スイッチ素子５４２３と、固定子巻線のＶ相巻線と３相ブリッジ回路のＶ相出力端子との間に挿入される半導体スイッチ素子５４３３と、電動機駆動回路としての３相ブリッジ回路の正極側直流端子と外部のバッテリーとの間に挿入される半導体スイッチ素子５５１、５５２とが実装されている。【００６３】
更に、パワー基板５４０には、パワー素子５４１２と車両の接地電位部との間に挿入されるシャント抵抗５４１４と、パワー素子５４２２と車両の接地電位部との間に挿入されるシャント抵抗５４２４と、パワー素子５４３２と車両の接地電位部との間に挿入されるシャント抵抗５４３４とが実装されている。【００６４】
制御装置ケース５２０の内部には、電動機部４０の固定子巻線４１３に流れる電流のリップルを吸収するための図４にて説明した３個のコンデンサ８１、８２、８３（図５には、一個のコンデンサ８１のみが図示されている）、及びノイズを吸収するための１個のコイル８４（図５には図示されていない）が配置されている。固定部９０１により減速機構側ケース６０の内部に固定された電源コネクタ９０は、制御装置ケース５２０の内部で前述の電動機駆動回路としての３相ブリッジ回路に接続され、減速機構側ケース６０の外部に導出されている。又、減速機構側６０の内部に、固定子巻線４１３から導出されたＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各端子が固定され、これらの端子は、制御装置ケース５２０の内部で半導体スイッチ素子５４１３、５４２３、５４３３に接続されている。【００６５】
マイクロコンピュータ５３１（図示せず）とＦＥＴ駆動回路５３２（図示せず）とが実装されたガラスエポキシ樹脂製の制御基板５３は、制御装置ケース５２０の電動機側端部に固定されている。これにより、制御基板５３とパワー基板５４０との間には、一定の距離が確保されている。【００６６】
フレーム４１４は、そのインロー部が電動機側ケース５１の軸方向の一端部の外周面に形成された段部に嵌合され、ネジにより電動機側ケース５１に固定されている。前述の電動機側ケース５１は、アルミ合金のダイキャスト成形品によって形成されており、軸方向の他端部が減速機構側ケース６０の軸方向端部にボルトにより結合されている。その他の構成は、実施の形態１の場合と同様である。【００６７】
以上のように構成されたこの発明の実施の形態２による電動パワーステアリング装置に於いては、１枚のパワー基板５４０に、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の全ての相のパワー素子、及び電動機内の導通を遮断する半導体スイッチ素子、及び電動機外部との導通を遮断するための半導体スイッチ素子の全てを実装するようにしたので、実施の形態１による電動パワーステアリング装置に比べ、パワー基板１枚を電動パワーステアリング装置に塔載すれば良く、又、各パワー素子等の間の配線も１枚のパワー基板上で行うことができるので、電動パワーステアリング装置の工作性が向上し、コスト低減に効果がある。【００６８】
更に、この発明の実施の形態２による電動パワーステアリング装置に於いては、パワー基板５４０が一枚であり、このパワー基板５４０から導出する電源コネクタ９０をパワー基板５４０の一辺の近傍に配置することで、配線が容易となり、且つパワー基板５４０と電源コネクタ９０との間の配線を短縮化することができる。【００６９】
又、この発明の実施の形態２による電動パワーステアリング装置に於いて、減速機構のハウジング２４から突出する減速機構側ケース６０の外壁面にヒートシンクを設けてもよく、或いは金属ケースの壁部の厚みを大きく形成してもよい。これにより、金属ケースに当接して固定されるパワー基板の放熱を効果的におこなうことができる。【００７０】
尚、この発明の実施の形態２による電動パワーステアリング装置に於いては、前述の効果のほかに、実施の形態１の場合と同様の効果を奏することができる。【００７１】
実施の形態３．
次に、この発明の実施の形態３による電動パワーステアリング装置、及び制御装置一体型電動機について説明する。図７はこの発明の実施の形態３による電動パワーステアリング装置に於ける制御装置一体型電動機の断面図、図８は、その制御装置部を、制御基板を取り除いた状態で示す平面図である。この実施の形態３に於いて、制御装置一体型電動機は、永久磁石型同期電動機として構成されている。【００７２】
図７及び図８に於いて、減速機構のハウジング２４に固定される減速機構側ケース６００は、アルミ合金のダイキャスト成形品により形成されている。減速機構側ケース６００の端部に形成されたインロー部６００３は、図示していない減速機構のハウジングに嵌合されこのハウジングにボルト等により固定される。減速機構側ケース６００には、フロントベアリングボックス６００２が形成されている。ボールベアリングにより形成されたフロントベアリング４３２は、フロントベアリングボックス６００２の内周面に圧入固定されている。【００７３】
レゾルバにより構成された回転センサ７０は、減速機構側ケース６０に固定された固定子７１と、回転子軸４３の外周面に固定された回転子７２とを備える。制御装置部５０のパワー基板５４０は、枠体５２０内に配置されて減速機構側ケース６０の壁部６０１に密着固定されている。電動機部４０のフレーム４１４は、その軸方向開放端に形成されたインロー部が減速機構側６００の電動機側端部に嵌合されネジ（図示せず）により減速機構側ケース６００に固定されている。【００７４】
金属製のケースとしての制御装置ケース５２０は、フィン部５１１を有するヒートシンク５１０と、カバー５２１とを備える。制御装置ケース５２０は、減速機構側ケース６００の図の上方部に載置され固定されている。制御装置ケース５２０の底部となるヒートシンク５１０は、アルミニウム合金により形成され、制御装置ケース５２０の側壁部の下端部にネジにより固定されている。【００７５】
又、ヒートシンク５１０の一辺には、減速機構側ケース６００の上面部に形成された減速機構側ケース開口部と同一形状で、その開口部と中心軸線が一致したヒートシンク開口部５１２が形成されている。減速機構側ケース開口部とヒートシンク開口部は、それらの中心軸線を一致させて重なるように配置されている。【００７６】
ヒートシンク５１０の表面には、１枚のパワー基板５４０が当接され固定されている。このパワー基板５４０は、セラミックベースからなり、図８に示すように、電動機駆動回路を構成する３相ブリッジ回路のＵ相正極側アームを構成するパワー素子５４１１とＵ相負極側アームを構成するパワー素子５４１２と、Ｗ相正極側アームを構成するパワー素子５４２１とＷ相負極側アームを構成するパワー素子５４２２と、Ｖ相正極側アームを構成するパワー素子５４３１とＶ相負極側アームを構成するパワー素子５４３２とが実装されている。【００７７】
又、パワー基板５４０には、固定子巻線のＵ相巻線と３相ブリッジ回路のＵ相出力端子との間に挿入される半導体スイッチ素子５４１３と、固定子巻線のＷ相巻線と３相ブリッジ回路のＷ相出力端子との間に挿入される半導体スイッチ素子５４２３と、固定子巻線のＶ相巻線と３相ブリッジ回路のＶ相出力端子との間に挿入される半導体スイッチ素子５４３３と、パワー素子５４１２と車両の接地電位部との間に挿入されるシャント抵抗５４１４と、パワー素子５４２２と車両の接地電位部との間に挿入されるシャント抵抗５４２４と、パワー素子５４３２と車両の接地電位部との間に挿入されるシャント抵抗５４３４とが実装されている。【００７８】
更に、パワー基板５４０には、電動機部４０の固定子巻線４１３に流れる電流のリップルを吸収するための図４にて説明した３個のコンデンサ８１、８２、８３及びノイズを吸収するための１個のコイル８４（図示せず）が実装されている。尚、図には電動機駆動回路としての３相ブリッジ回路の正極側直流端子と外部のバッテリーとの間に挿入される２この半導体スイッチ素子が示されていないが、これらの半導体スイッチ素子をパワー基板５４０に実装してもよく、或いは別のスイッチ基板に実装し、そのスイッチ基板をヒートシンク５１０に当接させて固定してもよく、或いは減速機構側ケース６００の壁部内面に当接させて固定してもよい。【００７９】
マイクロコンピュータ５３１とＦＥＴ駆動回路５３２とを実装した制御基板５３は、制御装置ケース５２０の内部でパワー基板５４０に対して間隔を介して設置されている。カバー５２１は、制御基板５３の上面に空間を介して制御装置ケース５２０の上端部に固定されている。【００８０】
電動機部４０の固定子巻線４１３のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各端子に接続された３本のブスバー９１、９２、９３は、前述の減速機構側ケース開口部を介してヒートシンク開口部５１２から制御装置ケース５２０の内部に導出され、前述の３相ブリッジ回路の交流側端子に接続された半導体スイッチ素子５４１３、５４２３、５４３３に夫々接続されている。【００８１】
前述ブスバー９１、９２、９３は、ターミナルホルダ４１５に固定されたベース９３１にネジ９２１により固定されている。又、レゾルバにより構成された回転センサ７０の固定子に設けられた検出巻線は、信号接続用コネクタ９４１を介しては制御装置ケース５２０に設けられた制御装置側コネクタ（図示せず）に接続されている。制御装置側コネクタは、制御基板５３に実装されているマイクロコンピュータ５３１に接続されている。その他の構成は、実施の形態１の場合と同様である。【００８２】
以上のように構成されたこの発明の実施の形態３による電動パワーステアリング装置によれば、パワー基板を塔載した制御装置ケース５２０は、減速機構側ケース６００の外部に設けられているので、電動機部４０の部品と制御装置部５０の部品とが混在することはなく、各々の機能に特化した設計が可能となる。【００８３】
又、パワー基板５４０は、ヒートシンク５１０上に塔載されているので、半導体スイッチ素子で発生する熱はパワー基板５４０を介してヒートシンク５１０により効果的に放熱され、従って、半導体スイッチの小型化や大電流化が可能となる。又、前述の実施の形態１による電動パワーステアリング装置と同様の効果を奏することができる。【００８４】
実施の形態４．
次に、この発明の実施の形態４による電動パワーステアリング装置について説明する。図９は、この発明の実施の形態４による電動パワーステアリング制御を示す構成図で、その制御装置部を断面にて示している。この実施の形態４に於いて、電動機は、永久磁石型同期電動機として構成されている。【００８５】
この実施の形態４の電動パワーステアリング装置は、図９に示すように、電動機４０と制御装置部５０とは別体に構成されており、電動機部４０の固定子巻線のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各端子、及びレゾルバにより構成された回転センサの検出巻線は、ハーネス９５により制御装置部５０に接続されている。又、パワー素子等を実装したパワー基板５４０と半導体スイッチ素子を実装したスイッチ基板５５とは別体に形成されており、パワー基板５４０はヒートシンク５１０に当接して固定され、スイッチ基板５５はカバー５２１に当接して固定されている。【００８６】
ハーネス９５は、制御装置ケース５２０の側壁部に設けられている開口部を介して制御装置ケース５２０の内部に於いて電動機駆動回路としての３相ブリッジ回路に接続されている。その他の構成は、実施の形態３による電動パワーステアリング装置と同様である。【００８７】
以上のように構成されたこの発明の実施の形態４による電動パワーステアリング装置によれば、前述の実施の形態３による電動パワーステアリング装置が有する前述の利点の他に、制御装置部が５０は電動機部４０と別体に設けられているので、電動機部４０の温度が制御装置部５０の温度より高くても、電動機部４０から制御装置部５０への熱の流入がないという利点がある。【００８８】
実施の形態５．
次に、この発明の実施の形態５による電動パワーステアリング装置、及び制御装置一体型電動機について説明する。図１０は、この発明の実施の形態３による電動パワーステアリング装置に於ける制御装置一体型電動機の断面図である。【００８９】
この発明の実施の形態５による電動パワーステアリング装置に於ける制御装置一体型電動機は、前述の実施の形態３の場合と比較して、以下の部分の構成が異なる。即ち、実施の形態３に於いては、電動機部４０内の導通を遮断するための半導体スイッチ素子５４１３、５４２３、５４３３が、夫々パワー基板５４０に実装されていたが、この実施の形態５では、図１０に示すように、電動機部４０内の導通を遮断するための半導体スイッチ素子５４１３は、減速機構側ケース６００の壁部の内側に当接され固定されたスイッチ基板５４００に実装されている。【００９０】
スイッチ基板５４００に実装された２個の半導体スイッチ素子５４１３は、ターミナルを介して電動機部４０のターミナルホルダ４１５に収納された巻線ターミナル４１６に於いて電機子巻線４１３の中性点と３相のうちの少なくとも２相の間に夫々挿入されている。つまり、この２個の半導体スイッチ素子５４１３は、電機子巻線のＹ結線された各相巻線のうち少なくとも２相の相巻線の導通を遮断することができる。その他の構成は、前述の実施の形態３と同様である。【００９１】
以上のように構成されたこの発明の実施の形態５による電動パワーステアリング装置によれば、電動機部内の導通遮断用の半導体スイッチを実装したスイッチ基板５４００とパワー素子等を実装したパワー基板５４０とを分離し、そのスイッチ基板５４００を減速機構側ケースに固定し、パワー素子５４０を制御装置部５０のヒートシンク５１０に固定したので、電動機部４０及び，制御装置部５０の各々のサイズを小さくすることができる。又、前述のこの発明の実施の形態３による電動パワーステアリング装置が有する利点と同様に利点を備えている。【００９２】
実施の形態の変形例
尚、前述の実施の形態１、及び実施の形態２によれば、減速機構側ケース６０と減速機構２０とは別体としていたが、減速機構側ケース６０と減速機構２０のハウジング２４とを一体構成としてもよい。このように構成とすることにより、パワー基板及びスイッチ基板と減速機構との間の熱伝導性がより向上し、制御装置部の電動機駆動回路と電動機外部のバッテリーとの導通を遮断する半導体スイッチ素子、電動機部内に於いて電動機駆動回路と固定子巻線との導通を遮断するスイッチ素子、及びパワー素子の放熱性をさらに良好なものとすることができる。又、減速機構側ケース６０と減速機構のハウジング２４とが一体に構成されるので、部品点数の削減による組み立て工数の削減、コストの低減、重量の低減等が図れるという利点がある。【００９３】
又、前述の実施の形態１乃至５に於けるパワー基板の材質は、セラミックベースであるとして説明したが、これに限定されるものではなく、例えば金属基板にパワー素子や半導体スイッチ素子をベアチップで実装してもよく、或いはディスクリート部品を実装するようにしてもよい。【００９４】
更に、前述の実施の形態１乃至５に於ける電動機の形式は、永久磁石型同期電動機であるとして説明したが、これに限定されるものではなく、例えば電動パワーステアリング装置に使用できるものであれば、誘導電動機等の他の形式であってもよい。この場合、例えば永久磁石を用いない電動機であれば、ＦＥＴ駆動回路等のパワー素子用スイッチング回路との永久磁石との磁束の干渉もなくなり好都合である。【００９５】
又、前述の実施の形態１乃至５に於ける回転センサは、レゾルバにより構成されているとして説明したが、これに限られるものものではなく、電動パワーステアリング装置に適用できるものであれば、例えばホール式等の他の方式のものでもよい。例えば回転センサをホール式とすれば、レゾルバ式に比較してセンサの取り付けに要する空間を縮減できるので、前述の半導体スイッチ素子やパワー素子を実装するパワー基板等のサイズや形状に対する搭載上の制約が緩和される利点がある。
【産業上の利用可能性】
【００９６】
この発明による電動パワーステアリング装置、及び制御装置一体型電動機は、自動車産業に於ける操舵装置の分野に用いられる。
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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