(57)【要約】モータを駆動する三相インバータを含む制御装置であって、回路基板と、回路基板に実装され三相インバータを構成する複数のパワー素子を備え、回路基板の一方側の第１実装面に実装される第１パワー素子と、第１実装面と反対側の第２実装面に実装される第２パワー素子と、第１パワー素子および第２パワー素子と熱的に接触するヒートシンクと、を有し、回路基板の平面方向と直交する方向から見て、少なくとも一部が重なり合う位置に実装される第１パワー素子および第２パワー素子からなる素子対を有する、制御装置。
2019064900.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータを駆動する三相インバータを含む制御装置であって、
回路基板と、前記回路基板に実装され前記三相インバータを構成する複数のパワー素子を備え、
前記回路基板の一方側の第１実装面に実装される第１パワー素子と、
前記第１実装面と反対側の第２実装面に実装される第２パワー素子と、
前記第１パワー素子および前記第２パワー素子と熱的に接触するヒートシンクと、
を有し、
前記回路基板の平面方向と直交する方向から見て、少なくとも一部が重なり合う位置に実装される前記第１パワー素子および前記第２パワー素子からなる素子対を有する、制御装置。
【請求項２】
前記回路基板は、前記回路基板の厚さ方向に延びる金属部材を有し、
前記金属部材は、前記素子対の第１パワー素子と第２パワー素子との間に熱的に接触する、
請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記回路基板は、前記回路基板の厚さ方向に延びる金属部材を有し、
前記金属部材は、前記素子対の第１パワー素子と第２パワー素子とを電気的に接続する、
請求項１に記載の制御装置。
【請求項４】
前記素子対の少なくとも一つは、同相の前記パワー素子が重なり合う同相素子対であり、
前記同相素子対は、第１パワー素子を上アーム素子、第２パワー素子を下アーム素子として含む、
請求項１から３のいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項５】
前記三相インバータは、各相用の第１相回路および第２相回路を含み、
複数の前記同相素子対を有し、
第１の前記同相素子対は、第１パワー素子を前記第１相回路の上アーム素子、第２パワー素子を前記第１相回路の下アーム素子として含み、
第２の前記同相素子対は、第１パワー素子を前記第２相回路の上アーム素子、第２パワー素子を前記第２相回路の下アーム素子として含む、
請求項４に記載の制御装置。
【請求項６】
前記三相インバータは、各相用の第１相回路および第２相回路を含み、
複数の前記同相素子対を有し、
第１の前記同相素子対は、第１パワー素子を前記第１相回路の上アーム素子、第２パワー素子を前記第１相回路の下アーム素子として含み、
第２の前記同相素子対は、第１パワー素子を前記第２相回路の下アーム素子、第２パワー素子を前記第２相回路の上アーム素子として含む、
請求項４に記載の制御装置。
【請求項７】
前記三相インバータは、各相用の第１相回路および第２相回路を含み、
前記素子対は、第１パワー素子を前記第１相回路の上アーム素子として含み、第２パワー素子を前記第２相回路の下アーム素子として含む、
請求項１から３のいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項８】
複数の前記素子対を有し、
第１の前記素子対は、第１パワー素子を前記第１相回路の上アーム素子、第２パワー素子を前記第２相回路の下アーム素子として含み、
第２の前記素子対は、第１パワー素子を前記第２相回路の上アーム素子、第２パワー素子を前記第１相回路の下アーム素子として含む、
請求項７に記載の制御装置。
【請求項９】
第３の前記素子対を有し、
前記三相インバータは、第３相回路を有し、
前記第３の素子対は、第１パワー素子および第２パワー素子を、前記第３相回路の上アーム素子および下アーム素子として含む、
請求項８に記載の制御装置。 
【請求項１０】
前記三相インバータは、並列接続される複数の前記パワー素子からなる上アーム素子および下アーム素子を含み、
複数の前記素子対を有し、
第１の前記素子対は、第１パワー素子を前記上アーム素子の一方のパワー素子、第２パワー素子を前記上アーム素子の他方のパワー素子として含み、
第２の前記素子対は、第１パワー素子を前記下アーム素子の一方のパワー素子、第２パワー素子を前記下アーム素子の他方のパワー素子として含む、
請求項１から３のいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項１１】
前記三相インバータは、並列接続される複数の前記パワー素子からなる上アーム素子および下アーム素子を含み、
複数の前記素子対を有し、
第１の前記素子対は、第１パワー素子を前記上アーム素子の一方のパワー素子、第２パワー素子を前記下アーム素子の一方のパワー素子として含み、
第２の前記素子対は、第１パワー素子を前記上アーム素子の他方のパワー素子、第２パワー素子を前記下アーム素子の他方のパワー素子として含む、
請求項１から３のいずれか１項に記載の制御装置。 
【請求項１２】
前記第１パワー素子と熱的に接触する第１ヒートシンクと、前記第２パワー素子と熱的に接触する第２ヒートシンクとを有する、
請求項１から１１のいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項１３】
複数の前記三相インバータを有し、
前記複数の三相インバータは、モータの互いに異なる巻線組に接続される、
請求項１から１２のいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項１４】
請求項１から１３のいずれか１項に記載の制御装置を備える、モータ。
【請求項１５】
請求項１４に記載のモータを備える、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】
本発明は、制御装置、モータ、電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子部品が実装された基板を、ロータやステータとともにハウジングに収容したモータが知られている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−１１９７９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
インバータやコンデンサが実装された基板をハウジングに収容する場合、収容空間が限られるため、基板の小型化が要求される。一方、小型化のために基板上に電子部品を密集させて配置すると、放熱が困難になる。  【０００５】
本発明の一態様は、放熱性を維持しつつ小型化を可能とした制御装置、および上記制御装置を備えたモータ並びに電動パワーステアリング装置を提供することを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様によれば、モータを駆動する三相インバータを含む制御装置であって、回路基板と、前記回路基板に実装され前記三相インバータを構成する複数のパワー素子を備え、前記回路基板の一方側の第１実装面に実装される第１パワー素子と、前記第１実装面と反対側の第２実装面に実装される第２パワー素子と、前記第１パワー素子および前記第２パワー素子と熱的に接触するヒートシンクと、を有し、前記回路基板の平面方向と直交する方向から見て、少なくとも一部が重なり合う位置に実装される前記第１パワー素子および前記第２パワー素子からなる素子対を有する、制御装置が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の一態様によれば、放熱性を維持しつつ小型化を可能とした制御装置、および上記制御装置を備えたモータ並びに電動パワーステアリング装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、実施形態のモータの断面図である。
【図２】図２は、実施形態のモータの制御回路を示す図である。
【図３】図３は、実施形態の制御装置８０におけるパワー素子の配置を示す部分断面図である。
【図４】図４は、変形例１におけるパワー素子の配置を示す制御装置の断面図である。
【図５】図５は、変形例２におけるパワー素子の配置を示す制御装置の断面図である。
【図６】図６は、変形例３におけるパワー素子の配置を示す制御装置の断面図である。
【図７】図７は、変形例３における三相インバータの回路構成を示す図である。
【図８】図８は、実施形態の電動パワーステアリング装置２を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図面を用いて本発明の実施の形態について説明する。以下の説明においては、中心軸Ｊの延びる方向を上下方向とする。ただし、本明細書における上下方向は、単に説明のために用いられる名称であって、実際の位置関係や方向を限定しない。特に断りのない限り、中心軸Ｊに平行な方向を単に「軸方向」と呼び、中心軸Ｊを中心とする径方向を単に「径方向」と呼び、中心軸Ｊを中心とする周方向（中心軸Ｊの軸周り）を単に「周方向」と呼ぶ。  
【００１０】
なお、本明細書において、軸方向に延びる、とは、厳密に軸方向に延びる場合に加えて、軸方向に対して、４５°未満の範囲で傾いた方向に延びる場合も含む。また、本明細書において、径方向に延びる、とは、厳密に径方向、すなわち、軸方向に対して垂直な方向に延びる場合に加えて、径方向に対して、４５°未満の範囲で傾いた方向に延びる場合も含む。  
【００１１】
＜モータ＞
図１は、本実施形態のモータの断面図である。図２は、本実施形態のモータの制御回路を示す図である。  モータ１は、ハウジング２０と、ロータ３０と、ステータ４０と、ベアリングホルダ７０と、制御装置８０と、を備える。モータ１では、制御装置８０と、ベアリングホルダ７０と、ステータ４０とが、上側から下側に向かって、この順に配置される。  ステータ４０は、コイル４３を含むステータ本体４０Ａと、ステータ本体４０Ａから引き出されるコイル線４５を支持する第１サポート部材５１および第２サポート部材５２と、を有する。  
【００１２】
ハウジング２０は、上下方向に延びる筒部２１と、筒部２１の下端に位置する底壁部２３と、上側に開口する開口部２０ａと、を有する。ハウジング２０の内面には、ステータ本体４０Ａが固定される。ハウジング２０の開口部２０ａには、ベアリングホルダ７０が挿入される。ベアリングホルダ７０の上面に制御装置８０が配置される。制御装置８０は、ベアリングホルダ７０のホルダ貫通部７７から露出するコイル線４５と接続される。  
【００１３】
筒部２１は、本実施形態の場合、中心軸Ｊを中心とする円筒状である。筒部２１の形状は、円筒状に限られず、例えば、多角形の筒形としてもよい。  底壁部２３は、ステータ４０の下側に配置される。底壁部２３は、下側ベアリング３４を保持するベアリング保持部２３ａと、底壁部２３を軸方向に貫通する出力軸孔２２と、を有する。  
【００１４】
ロータ３０は、シャフト３１を有する。シャフト３１は、上下方向に延びる中心軸Ｊを中心とする。ロータ３０は、シャフト３１とともに中心軸Ｊ周りに回転する。シャフト３１の下側の端部は、出力軸孔２２を通じてハウジング２０の下側へ突出する。  
【００１５】
上側ベアリング３３および下側ベアリング３４は、シャフト３１を、中心軸周りに回転可能に支持する。下側ベアリング３４は、ステータ４０の下側において、ベアリング保持部２３ａに保持される。上側ベアリング３３は、ステータ４０の上側において、ベアリングホルダ７０に保持される。  
【００１６】
ステータ本体４０Ａは、ロータ３０の径方向外側に位置する。ステータ本体４０Ａは、ステータコア４１と、インシュレータ４２と、コイル４３と、を有する。インシュレータ４２は、ステータコア４１のティースに取り付けられる。コイル４３は、インシュレータ４２に巻き回されるコイル線により構成され、ステータコア４１のティースに配置される。ステータ４０の外周面は、ハウジング２０の内周面に固定される。  
【００１７】
第１サポート部材５１は樹脂製の部材であり、ステータ本体４０Ａの上面に配置される。第１サポート部材５１の上面には、樹脂製の第２サポート部材５２が配置される。本実施形態では、コイル４３から引き出されるコイル線４５は、第１サポート部材５１によりホルダ貫通部７７の下部に案内され、第２サポート部材５２によってホルダ貫通部７７の上側へ引き出される。  
【００１８】
本実施形態のステータ４０は、６個のコイル４３からなる三相巻線組を、周方向に２組配置した構成を有する。ステータ４０は、図２に示すように、第１巻線組１４１と第２巻線組１４２とを有する。第１巻線組１４１は、それぞれコイル４３からなる３つのコイルＵ１、Ｖ１、Ｗ１を有する。第２巻線組１４２は、それぞれコイル４３からなる３つのコイルＵ２、Ｖ２、Ｗ２を有する。  
【００１９】
制御装置８０は、図１に示すように、回路基板８０Ａと、回路基板８０Ａ上に実装される複数の素子と、回路基板８０Ａの上面に配置される第１ヒートシンク７５と、回路基板８０Ａの下面に配置される第２ヒートシンク７６と、を有する。制御装置８０は、ベアリングホルダ７０のホルダ貫通部７７を介して上側へ引き出されるコイル線４５と接続される。また、本実施形態では、ベアリングホルダ７０はヒートシンクの機能を備える。つまり、ベアリングホルダが第２ヒートシンクであってもよい。  
【００２０】
制御装置８０は、図２に示すように、制御部１００と、第１三相インバータ１１１と、第２三相インバータ１１２と、コンデンサ１２１、１２２と、チョークコイル１２３と、第１リレー部１３１と、第２リレー部１３２と、シャント抵抗１５１〜１５３、１６１〜１６３と、を有する。  
【００２１】
第１三相インバータ１１１は、６つのパワー素子１１ＵＨ、１１ＵＬ、１１ＶＨ、１１ＶＬ、１１ＷＨ、１１ＷＬを有する。第１三相インバータ１１１は、パワー素子１１ＵＨを上アーム素子、パワー素子１１ＵＬを下アーム素子とするＵ相回路と、パワー素子１１ＶＨを上アーム素子、パワー素子１１ＶＬを下アーム素子とするＶ相回路と、パワー素子１１ＷＨを上アーム素子、パワー素子１１ＷＬを下アーム素子とするＷ相回路と、を有する。  
【００２２】
Ｕ相回路の出力端子はコイルＵ１に接続される。Ｖ相回路の出力端子はコイルＶ１に接続される。Ｗ相回路の出力端子はコイルＷ１に接続される。  本明細書において、Ｕ相回路、Ｖ相回路、Ｗ相回路は、三相インバータを構成する各相用の第１相回路、第２相回路、第３相回路のいずれかである。  
【００２３】
第２三相インバータ１１２は、６つのパワー素子１２ＵＨ、１２ＵＬ、１２ＶＨ、１２ＶＬ、１２ＷＨ、１２ＷＬを有する。第２三相インバータ１１２は、パワー素子１２ＵＨを上アーム素子、パワー素子１２ＵＬを下アーム素子とするＵ相回路と、パワー素子１２ＶＨを上アーム素子、パワー素子１２ＶＬを下アーム素子とするＶ相回路と、パワー素子１２ＷＨを上アーム素子、パワー素子１２ＷＬを下アーム素子とするＷ相回路と、を有する。  第２三相インバータ１１２において、Ｕ相回路の出力端子はコイルＵ２に接続され、Ｖ相回路の出力端子はコイルＶ２に接続され、Ｗ相回路の出力端子はコイルＷ２に接続される。  
【００２４】
第１三相インバータ１１１および第２三相インバータ１１２の各パワー素子は、ＭＯＳＦＥＴ（金属酸化物半導体絶縁効果トランジスタ）であるが、ＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）等であってもよい。  
【００２５】
コンデンサ１２１、１２２およびチョークコイル１２３は、第１三相インバータ１１１および第２三相インバータ１１２と電源３との間に接続される。  シャント抵抗１５１〜１５３は、パワー素子１１ＵＬ、１１ＶＬ、１１ＷＬの低電位側の端子に接続される。シャント抵抗１６１〜１６３は、パワー素子１２ＵＬ、１２ＶＬ、１２ＷＬの低電位側の端子に接続される。  
【００２６】
第１リレー部１３１は、電源３と第１三相インバータ１１１との間に接続される。第１リレー部１３１は、電源リレー１３１ａおよび逆接保護リレー１３１ｂを有する。電源リレー１３１ａは、第１三相インバータ１１１への電流を導通または遮断する。逆接保護リレー１３１ｂは、電源３が逆向きに接続された場合の保護回路である。  
【００２７】
第２リレー部１３２は、電源３と第２三相インバータ１１２との間に接続される。第２リレー部１３２は、電源リレー１３２ａおよび逆接保護リレー１３２ｂを有する。電源リレー１３２ａは、第２三相インバータ１１２への電流を導通または遮断する。逆接保護リレー１３２ｂは、電源３が逆向きに接続された場合の保護回路である。  
【００２８】
モータ１では、第１巻線組１４１と、制御装置８０上の第１三相インバータ１１１、シャント抵抗１５１〜１５３、コンデンサ１２１、および第１リレー部１３１とが、第１系統１０１を構成する。第２巻線組１４２と、制御装置８０上の第２三相インバータ１１２、シャント抵抗１６１〜１６３、コンデンサ１２２、および第２リレー部１３２とが、第２系統１０２を構成する。  
【００２９】
制御部１００は、第１三相インバータ１１１および第２三相インバータ１１２の各パワー素子を、外部コントローラ４から入力される速度指令に基づいて駆動制御する。制御部１００は、上記速度指令に基づいて駆動信号としてのＰＷＭ信号を生成し、第１三相インバータ１１１および第２三相インバータ１１２の各相のインバータの入力端子に出力する。  
【００３０】
図１に示すように、本実施形態の制御装置８０では、回路基板８０Ａの両面に複数の素子が実装される。回路基板８０Ａの上面には、パワー素子１１ＵＨ、１１ＶＨ、１１ＷＨ、１２ＵＨ、１２ＶＨ、１２ＷＨと、コンデンサ１２１、１２２と、第１リレー部１３１および第２リレー部１３２と、が実装される。回路基板８０Ａの下面には、パワー素子１１ＵＬ、１１ＶＬ、１１ＷＬ、１２ＵＬ、１２ＶＬ、１２ＷＬと、シャント抵抗１５１〜１５３およびシャント抵抗１６１〜１６３と、が実装される。
【００３１】
回路基板８０Ａの上面のパワー素子１１ＵＨ、１１ＶＨ、１１ＷＨ、１２ＵＨ、１２ＶＨ、１２ＷＨ上に、上記パワー素子と接触する第１ヒートシンク７５が配置される。回路基板８０Ａの下面のパワー素子１１ＵＬ、１１ＶＬ、１１ＷＬ、１２ＵＬ、１２ＶＬ、１２ＷＬ、およびシャント抵抗１５１〜１５３、１６１〜１６３の下方に、上記パワー素子およびシャント抵抗と接触する第２ヒートシンク７６が配置される。第１ヒートシンク７５および第２ヒートシンク７６は、いずれも例えばアルミニウム合金からなる。  
【００３２】
図３は、本実施形態の制御装置８０におけるパワー素子の配置を示す部分断面図である。  制御装置８０において、第１三相インバータ１１１の６つパワー素子は、図３に示すように、回路基板８０Ａを挟んで厚さ方向に対向する位置に実装される。本実施形態において、Ｕ相回路の上アーム素子であるパワー素子１１ＵＨは、回路基板８０Ａの第１実装面である上面に実装される。Ｕ相回路の下アーム素子であるパワー素子１１ＵＬは、回路基板８０Ａの第２実装面である下面に実装される。パワー素子１１ＵＨとパワー素子１１ＵＬとは、回路基板８０Ａの平面方向と直交する方向から見て重なり合う位置に実装される。すなわち制御装置８０は、パワー素子１１ＵＨを第１パワー素子、パワー素子１１ＵＬを第２パワー素子とする素子対を有する。本実施形態では、パワー素子１１ＵＨ、１１ＵＬは、同相のパワー素子からなる同相素子対ＥＰ１１を構成する。  
【００３３】
Ｕ相回路と同様に、Ｖ相回路の上アーム素子および下アーム素子であるパワー素子１１ＶＨ、１１ＶＬが、回路基板８０Ａの厚さ方向に対向する同相素子対ＥＰ１２を構成する。Ｗ相回路の上アーム素子および下アーム素子であるパワー素子１１ＷＨ、１１ＷＬが、回路基板８０Ａの厚さ方向に対向する同相素子対ＥＰ１３を構成する。  
【００３４】
本実施形態において、回路基板８０Ａの上面のパワー素子１１ＵＨ、１１ＶＨ、１１ＷＨは、制御装置８０の上面に設置される第１ヒートシンク７５の下面と熱的に接触する。回路基板８０Ａの下面のパワー素子１１ＵＬ、１１ＶＬ、１１ＷＬは、第２ヒートシンク７６の上面と熱的に接触する。  本実施形態において、第２ヒートシンク７６とベアリングホルダ７０とは単一の部材であってもよい。また、第１ヒートシンク７５と第２ヒートシンク７６とが単一のヒートシンクからなる構成であってもよい。  
【００３５】
本実施形態の制御装置８０では、パワー素子１１ＵＨ、１１ＵＬが回路基板８０Ａの上下面に、厚さ方向に見て重なり合うように配置されていることで、パワー素子を高密度に配置できる。これにより、回路基板８０Ａの小型化が図れる。パワー素子１１ＵＨ、１１ＵＬは、それぞれが第１ヒートシンク７５、第２ヒートシンク７６に接触するので、放熱性が確保される。また本実施形態では、同相のパワー素子１１ＵＨ、１１ＵＬが、回路基板８０Ａを挟んで上下に重なり合っている。同相のパワー素子１１ＵＨ、１１２は、Ｕ相回路の動作時に同時にオンすることはないため、パワー素子１１ＵＨ、１１ＵＬは過熱状態となりにくい。  
【００３６】
本実施形態では、第１三相インバータ１１１の上アーム素子であるパワー素子１１ＵＨ、１１ＶＨ、１１ＷＨがいずれも回路基板８０Ａの上面に実装され、下アーム素子であるパワー素子１１ＵＬ、１１ＶＬ、１１ＷＬがいずれも回路基板８０Ａの下面に実装される。これより、電源３の高電位側に接続されるパワー素子が同じ面に実装され、電源３の低電位側に接続されるパワー素子が同じ面に実装されるため、電源配線を効率的に配置可能である。  
【００３７】
本実施形態では、第１リレー部１３１および第２リレー部１３２が、上アーム素子であるパワー素子１１ＵＨ、１１ＶＨ、１１ＷＨと同じ面に実装される。図２に示したように、第１リレー部１３１および第２リレー部１３２は第１三相インバータ１１１の高電位側と電源３との間、および第２三相インバータ１１２の高電位側と電源３との間に配置されるため、上記構成によりビアを介した配線を少なくでき、電源配線を効率的に配置可能である。  
【００３８】
本実施形態では、シャント抵抗１５１〜１５３、１６１〜１６３が、下アーム素子であるパワー素子１１ＵＬ、１１ＶＬ、１１ＷＬと同じ面に実装される。図２に示したように、シャント抵抗１５１〜１５３は、第１三相インバータ１１１の低電位側と電源３との間に配置され、シャント抵抗１６１〜１６３は、第２三相インバータ１１２の低電位側と電源３との間に配置される。上記構成により、ビアを介した配線を少なくでき、電源配線を効率的に配置可能である。  
【００３９】
本実施形態の回路基板８０Ａは、回路基板８０Ａの厚さ方向に延び、同相素子対ＥＰ１１のパワー素子１１ＵＨ、１１ＵＬの間に熱的に接触する金属部材８１を有する。金属部材８１は、同相素子対ＥＰ１２および同相素子対ＥＰ１３のパワー素子同士の間にも設けられる。金属部材８１を備えることで、上下面のパワー素子１１ＵＨとパワー素子１１ＵＬとが熱的に接続されるため、パワー素子１１ＵＨとパワー素子１１ＵＬの動作時の温度が互いに近づく。これにより、動作時の特性ばらつきが抑制される。  
【００４０】
金属部材８１は、同相素子対ＥＰ１１のパワー素子１１ＵＨ、１１ＵＬを電気的に接続する部材であってもよい。この構成によれば、パワー素子１１ＵＨ、１１ＵＬの平面領域内でパワー素子同士を電気的に接続できるため、配線の占有面積が低減され、回路基板８０Ａの小型化が図れる。同相素子対ＥＰ１２および同相素子対ＥＰ１３においても、金属部材８１がパワー素子同士を電気的に接続する構成としてもよい。  
【００４１】
本実施形態では、同相素子対ＥＰ１１を構成するパワー素子１１ＵＨ、１１ＵＬが、回路基板８０Ａの厚さ方向に見て全て重なり合う場合について説明したが、パワー素子１１ＵＨ、１１ＵＬは、少なくとも一部が重なり合っていればよい。金属部材８１は、回路基板８０Ａの厚さ方向に見て、パワー素子１１ＵＨ、１１ＵＬが重なり合う位置に配置される。  
【００４２】
なお、図３では、第１三相インバータ１１１のみを図示して説明したが、第２三相インバータ１１２についても第１三相インバータ１１１と同様の構成とすることができる。  
【００４３】
（変形例１）
図４は、変形例１におけるパワー素子の配置を示す制御装置の断面図である。  変形例１の構成では、Ｕ相回路を構成する同相素子対ＥＰ１２のパワー素子１１ＶＨが回路基板８０Ａの下面に実装され、パワー素子１１ＶＬが回路基板８０Ａの上面に実装される。変形例１の同相素子対ＥＰ１２は、回路基板８０Ａの上面側のパワー素子１１ＶＬを下アーム素子、下面側のパワー素子１１ＶＨを上アーム素子として含む。  変形例１の構成においても、実施形態と同様に、パワー素子を高密度に配置しつつ十分な放熱が可能であり、回路基板８０Ａを小型化できる。  
【００４４】
（変形例２）
図５は、変形例２におけるパワー素子の配置を示す制御装置の断面図である。変形例２の構成では、制御装置８０は、素子対ＥＰ２１、ＥＰ２２と、同相素子対ＥＰ１３とを有する。素子対ＥＰ２１は、Ｕ相回路の上アーム素子であるパワー素子１１ＵＨと、Ｖ相回路の上アーム素子であるパワー素子１１ＶＨとからなる。素子対ＥＰ２２は、Ｕ相回路の下アーム素子であるパワー素子１１ＵＬと、Ｖ相回路の下アーム素子であるパワー素子１１ＶＬとからなる。  
【００４５】
すなわち、変形例２では、１つの素子対に属する２つのパワー素子が、それぞれ異なる相用の回路を構成する。変形例２の構成においても、実施形態と同様に、パワー素子を高密度に配置しつつ十分な放熱が可能であり、回路基板８０Ａを小型化できる。  
【００４６】
変形例２においては、素子対ＥＰ２１のパワー素子の間、および素子対ＥＰ２２のパワー素子の間には、金属部材は設けられない。素子対ＥＰ２１、ＥＰ２２は、異なる相のパワー素子であるため、パワー素子間の導通が不要であれば、金属部材が設けられていなくてもよい。  
【００４７】
（変形例３）
図６は、変形例３におけるパワー素子の配置を示す制御装置の断面図である。図７は、変形例３における三相インバータの回路構成を示す図である。  
【００４８】
変形例３の制御装置１８０は、図７に示すように、Ｕ相回路１３Ｕ、Ｖ相回路１３Ｖ、Ｗ相回路１３Ｗからなる三相インバータ１１３を有する。制御装置１８０は、三相インバータの構成以外は、図２に示した制御装置８０と共通である。Ｕ相回路１３Ｕ、Ｖ相回路１３Ｖ、Ｗ相回路１３Ｗの出力端子はモータのコイルに接続される。したがって、三相インバータ１１３は、図２に示した第１三相インバータ１１１および第２三相インバータ１１２に代えて用いられる。  
【００４９】
Ｕ相回路１３Ｕは、４つのパワー素子１３ＵＨ１、１３ＵＨ２、１３ＵＬ１、１３ＵＬ２を有する。２つのパワー素子１３ＵＨ１、１３ＵＨ２は並列接続され、Ｕ相回路１３Ｕの上アーム素子を構成する。２つのパワー素子１３ＵＬ１、１３ＵＬ２は並列接続され、Ｕ相回路１３Ｕの下アーム素子を構成する。  Ｖ相回路１３Ｖは、４つのパワー素子１３ＶＨ１、１３ＶＨ２、１３ＶＬ１、１３ＶＬ２を有する。２つのパワー素子１３ＶＨ１、１３ＶＨ２は並列接続され、Ｖ相回路１３Ｖの上アーム素子を構成する。２つのパワー素子１３ＶＬ１、１３ＶＬ２は並列接続され、Ｖ相回路１３Ｖの下アーム素子を構成する。  Ｗ相回路１３Ｗは、４つのパワー素子１３ＷＨ１、１３ＷＨ２、１３ＷＬ１、１３ＷＬ２を有する。２つのパワー素子１３ＷＨ１、１３ＷＨ２は並列接続され、Ｗ相回路１３Ｗの上アーム素子を構成する。２つのパワー素子１３ＷＬ１、１３ＷＬ２は並列接続され、Ｗ相回路１３Ｗの下アーム素子を構成する。  
【００５０】
図６に示すように、制御装置１８０は、４つの同相素子対ＥＰ３１〜ＥＰ３４を有する。同相素子対ＥＰ３１は、Ｕ相回路１３Ｕの上アーム素子の一方のパワー素子１３ＵＨ１と、Ｕ相回路１３Ｕの上アーム素子の他方のパワー素子１３ＵＨ２とからなる。パワー素子１３ＵＨ１、１３ＵＨ２は、回路基板８０Ａに設けられる金属部材８１を介して電気的に接続される。  同相素子対ＥＰ３２は、Ｕ相回路１３Ｕの下アーム素子の一方のパワー素子１３ＵＬ１と、Ｕ相回路１３Ｕの下アーム素子の他方のパワー素子１３ＵＬ２とからなる。パワー素子１３ＵＬ１、１３ＵＬ２は、回路基板８０Ａの金属部材８１を介して電気的に接続される。  
【００５１】
同相素子対ＥＰ３３は、Ｖ相回路１３Ｖの上アーム素子の一方のパワー素子１３ＶＨ１と、Ｖ相回路１３Ｖの上アーム素子の他方のパワー素子１３ＶＨ２とからなる。パワー素子１３ＶＨ１、１３ＶＨ２は、回路基板８０Ａの金属部材８１を介して電気的に接続される。  同相素子対ＥＰ３４は、Ｖ相回路１３Ｖの下アーム素子の一方のパワー素子１３ＶＬ１と、Ｖ相回路１３Ｖの下アーム素子の他方のパワー素子１３ＶＬ２とからなる。パワー素子１３ＶＬ１、１３ＶＬ２は、回路基板８０Ａの金属部材８１を介して電気的に接続される。  
【００５２】
変形例３によれば、各相のインバータの上アーム素子および下アーム素子が、並列接続されたパワー素子により構成されるため、パワー素子１つ当たりの電流量が抑制され発熱量が低減される。これより、モータ１の発熱量を低減できる。一方、１つのアーム素子に２つのパワー素子を用いるため、パワー素子の個数が増えるが、変形例３の構成では、２つずつのパワー素子により同相素子対ＥＰ３１〜ＥＰ３４を構成するため、回路基板８０Ａ上にパワー素子が効率よく配置される。これより、回路基板８０Ａの大型化が抑制される。金属部材８１によりパワー素子間を電気的に接続する構成により、配線の専有面積が低減され、回路基板８０Ａの大型化が一層抑制される。  
【００５３】
なお、変形例３では、図６にＵ相回路１３ＵおよびＶ相回路１３Ｖのパワー素子配置を示したが、Ｗ相回路１３Ｗについても、４つのパワー素子からなる２つの同相素子対を有する構成としてもよい。また変形例３では、１つの同相素子対が、並列接続された２つのパワー素子からなる構成としたが、他の構成としてもよい。例えば、同相素子対ＥＰ３１を、Ｕ相回路１３Ｕの上アーム素子の一方のパワー素子１３ＵＨ１と、Ｕ相回路１３Ｕの下アーム素子の一方のパワー素子１３ＵＬ１とからなる構成としてもよい。同相素子対ＥＰ３２を、Ｕ相回路１３Ｕの上アーム素子の他方のパワー素子１３ＵＨ２と、Ｕ相回路１３Ｕの下アーム素子の他方のパワー素子１３ＵＬ２とからなる構成としてもよい。
【００５４】
＜電動パワーステアリング装置＞
次に、本実施形態のモータ１を搭載する装置の実施形態について説明する。本実施形態においては、モータ１を電動パワーステアリング装置に搭載した例について説明する。図８は、本実施形態の電動パワーステアリング装置２を示す模式図である。  
【００５５】
電動パワーステアリング装置２は、自動車の車輪の操舵機構に搭載される。本実施形態の電動パワーステアリング装置２は、モータ１の動力により操舵力を直接的に軽減するラック式のパワーステアリング装置である。電動パワーステアリング装置２は、モータ１と、操舵軸９１４と、車軸９１３と、を備える。  
【００５６】
操舵軸９１４は、ステアリング９１１からの入力を、車輪９１２を有する車軸９１３に伝える。モータ１の動力は、図示略のボールねじを介して、車軸９１３に伝えられる。ラック式の電動パワーステアリング装置２に採用されるモータ１は、車軸９１３に取り付けられ外部に露出しているため、防水構造を必要とする。  
【００５７】
本実施形態の電動パワーステアリング装置２は、本実施形態のモータ１を備える。このため、本実施形態と同様の効果を奏する電動パワーステアリング装置２が得られる。ここでは、本実施形態のモータ１の使用方法の一例として電動パワーステアリング装置２を挙げたが、モータ１の使用方法は限定されない。また、本実施形態では、ラック式の電動パワーステアリング装置を例示したが、コラム式の電動パワーステアリング装置であってもよい。
【符号の説明】
【００５８】
１…モータ、２…電動パワーステアリング装置、８０，１８０…制御装置、８０Ａ…回路基板、８１…金属部材、１１３…三相インバータ、１１ＵＨ，１１ＶＨ，１１ＷＨ，１１ＵＬ，１１ＶＬ，１１ＷＬ，１２ＵＨ，１２ＶＨ，１２ＷＨ，１２ＵＬ，１２ＶＬ，１２ＷＬ，１３ＵＨ１，１３ＶＨ１，１３ＷＨ１，１３ＵＨ２，１３ＶＨ２，１３ＵＬ１，１３ＶＬ１，１３ＷＬ１，１３ＵＬ２，１３ＶＬ２…パワー素子、９１１…ステアリング、ＥＰ１１，ＥＰ１２，ＥＰ１３，ＥＰ３１，ＥＰ３２，ＥＰ３３，ＥＰ３４…同相素子対、ＥＰ２１，ＥＰ２２…素子対
【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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【国際調査報告】
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