(57)【要約】【課題】基板をコイルに近い位置に配置しなくてもコイルの温度を精度良く推定することができる構造のブラシレスモータ及びそれを用いた電動パワーステアリング装置を提供する。【解決手段】温度検出素子等を取付けた基板を内蔵したブラシレスモータにおいて、モータコイルに接続されている端子を前記基板に接続して成るするブラシレスモータであり、温度検出素子等を取付けた基板を内蔵したブラシレスモータによりアシスト力を車両の操舵系に付与するようになっている電動パワーステアリング装置において、モータコイルに接続されている端子を前記基板に接続している。【選択図】    図１
2006060919.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
温度検出素子等を取付けた基板を内蔵したブラシレスモータにおいて、モータコイルに接続されている端子を前記基板に接続して成ることを特徴とするブラシレスモータ。
【請求項２】
前記端子がＹ結線の中性点に接続されている請求項１に記載のブラシレスモータ。
【請求項３】
前記端子がＹ結線の中性点に電気的に接続されている請求項１に記載のブラシレスモータ。
【請求項４】
ブラシレスモータによるアシスト力を車両の操舵系に付与するようになっている電動パワーステアリング装置において、前記ブラシレスモータが温度検出素子等を取付けた基板を内蔵しており、モータコイルに接続されている端子が前記基板に接続されて成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】
本発明は基板を内蔵したブラシレスモータの改良及びそれを用いた電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動パワーステアリング装置に用いる電動パワーステアリング用モータ（例えばブラシレスモータ）はコイルに大きな電流が流れて発熱するためコイルが発熱体になり、ホール素子や温度検出素子等を取付けた基板の過熱保護と同時に、コイルの過熱保護も必要である。
【０００３】
特開２００４−４０８５３（特許文献１）には、装置駆動用のモータ構造が簡単で、その給電やリード線等の接続作業を容易に行え、装置の組付け作業における作業性を向上させた電動パワーステアリング装置が開示されており、電動パワーステアリング装置で使用するブラシレスモータは、ロータの回転角を検出するホール素子（回転センサ）を設けた基板を内蔵している。
【０００４】
また、特開２００１−３１５６５１（特許文献２）では、運転者の操舵力と車速をそれぞれトルクセンサ及び車速センサによって検出し、これらを用いて操舵力補助電流設定手段によりモータの操舵力補助電流を設定し、設定された操舵力補助電流と所定のモータ電流基準値との偏差のべき関数に基づき、モータ電流上限値設定手段によりモータ電流の上限値を設定して、モータ駆動回路によって駆動されるモータ電流を制限し、過熱保護を行っている。
【特許文献１】特開２００４−４０８５３
【特許文献２】特開２００１−３１５６５１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
電動パワーステアリング用モータはコイルに電流が流れて発熱するため、コイルが最も高温になる。そのため、内蔵基板の過熱保護以上にコイルの過熱保護が必要である。温度検出素子を基板に取り付けた場合、その温度情報に基づいて基板の過熱保護は精度良く正確にできるが、コイルの温度は基板の温度やモータ電流値から推定するので誤差が生じる。特に車両を始動する時の初期設定温度についてはコイルと基板は同温とみなしているが、車両でキーのＯＮ／ＯＦＦを繰返したり、始動する前にモータを局部的に冷やしたりすると、初期状態でのコイルの温度と基板の温度とが著しく乖離することがあり、この場合、コイルの推定温度は実際の温度と大きな誤差を生じてしまう問題があった。
【０００６】
基板をコイルに極めて近い位置に配置すれば、コイルと基板の初期温度も近似するので、精度の良いコイル温度の推定が可能となる。しかしながら、この場合、基板はコイルの熱に直接さらされることになり、取付け素子の保護や保守等の面で好ましくない。
【０００７】
また、推定温度の精度が悪いと早めに過熱保護を効かせる（モータ電流を制限させる）ことになるので、モータの出力トルクが低下し、アシスト力がダウンするので、運転操作時のハンドルが重くなり、運転者に不快感を与えてしまう。
【０００８】
本発明は上述のような事情からなされたものであり、本発明の目的は、基板をコイルに近い位置に配置しなくてもコイルの温度を精度良く推定することができる構造のブラシレスモータ及びそれを用いた電動パワーステアリング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、温度検出素子等を取付けた基板を内蔵したブラシレスモータに関し、本発明の上記目的は、モータコイルに接続されている端子を前記基板に接続して成ることにより達成される。  
【００１０】
本発明の上記目的は、前記端子がＹ結線の中性点に接続されていることにより、或いは前記端子がＹ結線の中性点に電気的に接続されていることにより、より効果的に達成される。  
【００１１】
また、本発明は、ブラシレスモータによるアシスト力を車両の操舵系に付与するようになっている電動パワーステアリング装置に関し、本発明の上記目的は、前記ブラシレスモータが温度検出素子等を取付けた基板を内蔵しており、モータコイルに接続されている端子を前記基板に接続することにより達成される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のブラシレスモータによれば、モータコイルに接続された端子が基板に接続されているので、基板の温度を計測することによってコイルの温度推定を精度良く行うことができる。このため、モータの過熱保護を効率的に行うことができ、かかるブラシレスモータを電動パワーステアリング装置に用いれば正確で確実な操舵アシストを実行することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明によるブラシレスモータは、モータコイルと電気的若しくは熱伝導的にに接続されている端子と温度検出素子、ホール素子とを基板上に設けている。コイルに接続されている端子からコイルの熱が基板に伝導されるので、基板の温度検出素子の検出温度はコイル温度に近似している。このため、コイルの温度推定の精度が向上し、正確な過熱保護を行うことができる。また、かかる構造のブラシレスモータを電動パワーステアリングに装着することにより、過熱保護を正確に行うことができる操舵アシスト動作を実現できる。
【００１４】
以下に本発明の実施例を、図を参照して説明する。
【００１５】
図１は本発明に係る電動パワーステアリング用ブラシレスモータ１０の断面構造図であり、ブラシレスモータ１０は図２に示すようなＹ結線された３相のコイル１１０を有している。３相のコイル１１０はそれぞれロータ１０１に対向したステータコアに巻線されており、コイル１１０の端末（点Ａ，点Ｂ，点Ｃ）はブスバー１０２に結合されている。ブスバー１０２はそれぞれの相（３相）の分と、Ｙ結線した中心にあたる中性点の分の合計４つのブスバーを有しており、これら４つのブスバーは樹脂で環状にモールドされ、モールド体１０２Ａとしてブラシレスモータ１０のケース１０３に保持されている。モールド体１０２Ａの内周縁に対向する位置のロータ軸に、位置検出用マグネット１０５が設けられている。
【００１６】
また、モータ１０内の一端側に基板１２０が設けられており、基板１２０には温度検出素子１２２が取付けられている。基板１２０とコイル１１０の側面との間にブスバー１０２のモールド体１０２Ａが配設されており、基板１２０はコイル１１０の発熱に対して放射熱の影響を受けにくい関係になっている。基板１２０にはロータの回転位置を検出するための位置検出センサとしてのホール素子１２１と、温度検出素子１２２とが設けられていると共に、コイル１１０に電気的に接続された端子１１１が取付けられている。端子１１１は、例えば銅、アルミニウム等で成る。
【００１７】
このように本発明のブラシレスモータ１０は、基板１２０上にコイル１１０と電気的に接続されている端子１１１をも有している。基板１２０とコイル１１０との接続方法は、中性点のブスバー（１０２）に基板１２０に結合できる端子１１１を設け、この端子１１１を基板１２０に例えば半田付けで接続している。コイル１１０からの熱の伝達経路は、コイル１１０→中性点ブスバー１０２→端子１１１→基板１２０となり、この経路によりコイル１１０の熱が基板１２０に伝導され、コイル１１０の温度と基板１２０の温度とが近似される。このため、温度検出素子１２２からの温度情報により、基板１２０ないしはコイル１１０の過熱保護は精度良く正確にできる。
【００１８】
なお、コイル１１０には各相の末端（点Ａ、点Ｂ、点Ｃ）から電流が印加されて通電されるが、中性点から基板１２０に接続した端子１１１には電流は殆ど流れない。また、中性点の電圧信号に基づいてモータの過渡的な状態を推測できるので、演算処理部の演算によりモータの制御やフェールセーフに使用することもできる。
【００１９】
コイル１１０の温度は初期設定温度＋変化温度で推定している。変化温度は、コイル１１０の発熱量ＱがＱ＝ＫＩ２Ｒ（Ｋは比例定数、Ｉはモータ電流、Ｒはモータ抵抗）と表わせることから概ね精度良く温度推定が可能であるが、従来は初期設定温度は基板の温度を基準としていた。つまり、初期状態の基板の温度とコイルの温度は概ね等しいことが前提であり、この前提から外れるとコイルの推定温度の精度が悪くなってしまう問題があった。
【００２０】
本発明のブラシレスモータによれば、基板１２０には、コイル１１０と接続されている端子１１１からコイル１１０の熱が伝導され、基板１２０の温度はコイル１１０の温度に近くなる。勿論、コイル１１０からの熱は伝導途中で放熱され、基板１２０に到達する温度はコイル１１０の温度より低くなる。しかし、初期状態で基板１２０とコイル１１０との温度差が大きい場合は、コイル１１０から伝導される熱量も大きく、基板１２０の到達温度は確実に高くなる。例えば基板温度６０℃、コイル温度８０℃の時、本発明による端子１１１の効果により、基板１２０の検出温度は６８．５℃となり、基板１２０とコイル１１０の温度誤差を約１／２にすることができ、コイル１１０の推定温度を約１０℃改善することができた。
【００２１】
ここで、電動パワーステアリング装置の一般的な構成を図３に示して説明すると、操向ハンドル１のコラム軸（入力軸）２ａは減速ギア４、出力軸２ｂ、ユニバーサルジョイント５ａ及び５ｂ、ピニオン６、ラック７を経て操向車輪のタイロッド８に連結されている。コラム軸（入力軸）２ａには、操向ハンドル１の操舵トルクを検出するトルクセンサ３が設けられており、操向ハンドル１の操舵力を補助するモータ（ブラシレスモータ）１０が減速ギア４を介してコラム軸２ａに連結されている。パワーステアリング装置を制御するコントロールユニット１３には、バッテリ１４からイグニションスイッチ１１及びリレーを経て電力が供給され、コントロールユニット１３は、トルクセンサ３で検出された操舵トルクＴと車速センサ１２で検出された車速Ｖとに基いてアシスト指令の操舵補助指令値Ｉの演算を行い、演算された操舵補助指令値Ｉに基いてモータ１０に供給する電流を制御する。
【００２２】
基板にコイル中性点の端子を接続された本発明のブラシレスモータ１０は、図３に示すような電動パワーステアリング装置のモータとして利用可能である。そして、操舵中の通電によりコイル１１０のみが一時的に高温になる場合は、基板１２０は熱的に比較的影響の小さい位置に配置されており、また、熱伝導経路の途中で放熱されてしまうので、基板１２０が高温にさらされることはない。コイル１１０が急激に高温になった場合は基板１２０に熱が伝導されるまでに放熱され、初期状態のようにコア、ブスバーを含めてコイル全体が高温の場合は、基板１２０に熱が伝導される。つまり、基板１２０はコイル１１０の発熱の影響を受けにくい位置に配置しながら、初期状態でコイル１１０との温度の乖離が大きい時に、コイル１１０の温度に近くなるという温度特性を有する。このため、コイルの温度推定（例えば特開平１０−１００９１３、特願２００４−５３３７）の精度が向上し、過熱保護を精度良く正確に実行することができる。
【００２３】
なお、特願２００４−５３３７の温度推定は、モータのコイルに通電される電流ｉの２乗値ｉ２を通電した時間に亙り積算した後に、平均化して得られた値を第１の１次遅れ関数に入力し、前記第１の１次遅れ関数の出力を第２の１次遅れ関数に入力し、前記第１の１次遅れ関数の出力と前記第２の１次遅れ関数の出力との加算値を前記コイルの温度変化値ΔＴとし、前記コイルの周囲温度（基板温度）Ｔａに前記温度変化値ΔＴを加算した値（Ｔａ＋ΔＴ）を前記コイルの温度とする方法である。
【００２４】
なお、上述では、端子はモータコイルと電気的に接続されている例を説明したが、コイルの熱を基板に伝導するものであれば良い。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明のブラシレスモータによれば、ブラシレスモータのコイルと接続されている端子を基板上に設けている。端子を経て基板にコイルの熱が伝導されるので、基板の温度検出素子の検出温度は常にコイルの温度に近似したものとなる。このため、コイルの温度推定の精度が向上し、正確な過熱保護を行うことができる。
【００２６】
正確な過熱保護を行うことができることから、電動パワーステアリング装置のモータとして最適である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明のブラシレスモータの一例を示す断面構造図である。
【図２】本発明に係るブラシレスモータの中性点を示す図である。
【図３】電動パワーステアリング装置の概略を示す構造図である。
【符号の説明】
【００２８】
１                操向ハンドル
３                トルクセンサ
４                減速ギア
１０              ブラシレスモータ
１１              イグニションスイッチ
１２              車速センサ
１３              コントローラ
１０１            ロータ
１０２            ブスバー
１０２Ａ          ブスバーのモールド体
１０３            ケース
１０５            位置検出用マグネット
１１０            コイル
１２０            基板
１２１            ホール素子
１２２            温度検出素子
【図１】
2006060919.tif 000003
【図２】
2006060919.tif 000004
【図３】
2006060919.tif 000005