(57)【要約】【課題】さらなる小型化を図り、かつ電子部品で生じた熱を効率的に放熱させることができる駆動制御装置、およびモータユニットを提供する。【解決手段】ブラシレスモータの駆動制御を行うための制御ユニット３において、外部電源からの電力をブラシレスモータに供給するためのバスバー３８を配線パターン状に形作り、バスバー３８の表面をＦＥＴ４１を実装するための実装部５０として構成した。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動モータの駆動制御を行うための駆動制御装置において、
外部電源からの電力を前記電動モータに供給するためのバスバーを配線パターン状に形作り、前記バスバーの表面を電子部品を実装するための実装部として構成したことを特徴とする駆動制御装置。
【請求項２】
前記バスバーの一端を前記電子部品と回路基板とを電気的に接続するための接続部として構成したことを特徴とする請求項１に記載の駆動制御装置。
【請求項３】
導電性のベース部上に、絶縁部材を介して前記バスバーを配置したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の駆動制御装置。
【請求項４】
前記バスバーを樹脂モールドし、バスバーモジュールを形成したことを特徴とする請求項１〜請求項３の何れかに記載の駆動制御装置。
【請求項５】
請求項１〜請求項４の何れかに記載の駆動制御装置は、前記ベース部を介して前記電動モータと一体化されていることを特徴とするモータユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、自動車等に搭載される駆動制御装置、およびこれを用いたモータユニットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、車両の操舵軸の操作に応じて操舵力をアシストする電動パワーステアリング装置に、３相ブラシレスモータを用いたものがある。この種のブラシレスモータは、複数のコイルが巻装されたステータと、このステータに対して回転自在に設けられたロータとを有しており、コイルへの給電を制御する駆動制御装置（コントロールユニット）によってロータの回転駆動が制御されている。
【０００３】
この種の駆動制御装置は、複数の電子部品が実装されている回路基板を有している。この回路基板は、複数のコイルに選択的に給電を行うためのスイッチング素子等の電子部品が実装されている駆動基板と、スイッチング素子の駆動制御を行うための集積回路等の電子部品が実装されている制御基板とに分割構成されている。
ここで、例えば、車両の限られたスペースに電動パワーステアリング装置を載置するために、駆動制御装置を小型化するためのさまざまな技術が提案されている。また、電子部品の発熱による回路基板の不具合を防止するために、回路基板を効率的に放熱させるためのさまざまな技術が提案されている。
【０００４】
例えば、ケース内に駆動基板と制御基板とを積層させた状態で収納すると共に、駆動基板、および制御基板をケースに接触させるように構成した技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。このように構成することで、駆動制御装置の小型化を図ると共に、各基板からの熱をケースを介して効率よく放熱させようとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１１３５２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上述の従来技術にあっては、駆動基板に形成されたパターンを介してブラシレスモータに電流を供給することになる。基板上に形成されるパターンは、この厚さが薄いので、ブラシレスモータに大電流を供給しようとする場合、パターンの幅を大きく設定する必要がある。このため、駆動基板の大きさを幅広のパターンを形成可能な大きさに設定する必要があり、駆動基板が大型化してしまうという課題がある。
【０００７】
また、上述の従来技術にあっては、電子部品で生じる熱をパターン、および基板を介してケースに伝達させるので、電子部品とパターンとの間、パターンと基板との間、および基板とケースとの間でそれぞれ熱伝達にロスが生じる。このため、電子部品で生じた熱を効率的に放熱しにくいという課題がある。
【０００８】
そこで、この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、さらなる小型化を図り、かつ電子部品で生じた熱を効率的に放熱させることができる駆動制御装置、およびモータユニットを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載した発明は、電動モータの駆動制御を行うための駆動制御装置において、外部電源からの電力を前記電動モータに供給するためのバスバーを配線パターン状に形作り、前記バスバーの表面を電子部品を実装するための実装部として構成したことを特徴とする。
このように構成することで、電子部品を実装するための基板を削減することができる。また、バスバーの厚さを従来の基板に形成されているパターンと比較して厚く設定することが容易にできる。このため、バスバーの幅を従来のパターンと比較して狭くすることができ、駆動制御装置の小型化を図ることができる。
【００１０】
請求項２に記載した発明は、前記バスバーの一端を前記電子部品と回路基板とを電気的に接続するための接続部として構成したことを特徴とする。
このように構成することで、例えば、バスバー上にスイッチング素子等を実装し、この実装した部分を駆動基板として構成する一方、回路基板を制御基板として構成した場合、これら駆動基板と制御基板とを電気的に接続するための接続部品を削除することができる。このため、駆動制御装置の部品点数を減少することができ、製造コストを低減することが可能になる。
【００１１】
請求項３に記載した発明は、導電性のベース部上に、絶縁部材を介して前記バスバーを配置したことを特徴とする。
このように構成することで、バスバー上に実装した電子部品から生じる熱を電子部品とバスバーとの間、バスバーとベースとの間を介してベースに伝達することができる。このため、従来と比較して熱伝達のロスが少なくなり、効率的に電子部品の熱を放熱させることができる。
【００１２】
請求項４に記載した発明は、前記バスバーを樹脂モールドし、バスバーモジュールを形成したことを特徴とする。
このように構成することで、バスバーの組み付け精度を向上することができると共に、バスバーの組み付け作業性を簡易化することができる。
【００１３】
請求項５に記載した発明は、請求項１〜請求項４の何れかに記載の駆動制御装置は、前記ベース部を介して前記電動モータと一体化されていることを特徴とするモータユニットとした。
このように構成することで、小型化を図り、かつ電子部品で生じた熱を効率的に放熱させることができるモータユニットを提供することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、電子部品を実装するための基板を削減することができる。また、バスバーの厚さを従来の基板に形成されているパターンと比較して厚く設定することが容易にできる。このため、バスバーの幅を従来のパターンと比較して狭くすることができ、駆動制御装置の小型化を図ることができる。
また、本発明によれば、バスバー上に実装した電子部品から生じる熱を電子部品とバスバーとの間、バスバーとベースとの間を介してベースに伝達することができる。このため、従来と比較して熱伝達のロスが少なくなり、効率的に電子部品の熱を放熱させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態におけるモータユニットの斜視図である。
【図２】本発明の実施形態におけるブラシレスモータの縦断面図である。
【図３】本発明の実施形態における制御ユニットの概略構成を示す断面図である。
【図４】本発明の実施形態におけるバスバーモジュールの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（モータユニット）
次に、この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１はモータユニット１の斜視図、図２はブラシレスモータ２の縦断面図である。
図１に示すように、モータユニット１は、例えば、車両に搭載される電動パワーステアリング装置に用いられるものであって、ブラシレスモータ２と、このブラシレスモータ２の一端にブラケット６を介して取り付けられた制御ユニット３とで構成されている。
【００１７】
ブラシレスモータ２は、所謂インナーロータ型の３相モータであって、ステータ４と、ステータ４内に配置されたロータ５とを有し、ステータ４に固定されたブラケット６にロータ５が回転自在に支持されている。
ステータ４は、一端が開口された有底円筒形状のステータハウジング７の内周に、ステータコア８が圧入固定されている。
【００１８】
ステータハウジング７の底部７ａには、径方向略中央にボス部１４が形成され、ここにロータ５の回転軸１５の一端を回転自在に軸支するベアリング１６が圧入固定されている。
ステータハウジング７の開口側には、ブラケット６と印籠接合する際に使用されるインロー部１７が形成されている。また、ステータハウジング７の開口は、ブラケット６により閉塞されている。
【００１９】
ステータコア８は、環状の外周部９から径方向中央に向かってコイル１０を巻装するためのティース１１が複数突設されている。ステータコア８の内周側には、隣接するティース１１間に蟻溝状のスロット（不図示）が複数形成されている。各ティースには、インシュレータ１３を装着した上からコイル１０が巻回されている。コイル１０は、３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）のコイルを形成している。
【００２０】
ステータ４のブラケット６側端には、バスバーユニット２３がインシュレータ１３上に載置された形で設けられている。バスバーユニット２３は、ステータ４のコイル１０の端末部と、制御ユニット３とを電気的に接続するものであって、ロータ５の回転軸１５の周囲を囲むように略環状に形成されている。より具体的には、バスバーユニット２３は、略環状の樹脂モールド体２４に、これに対応するように略環状に形成された複数のバスバー２５が軸方向に沿って積層された形で埋設されている。
【００２１】
バスバー２５はコイル１０の相毎に設けられており、各相のバスバー２５と、それぞれ対応する相のコイル１０とが接続されている。また、各相のバスバー２５は、制御ユニット３に電気的に接続される。すなわち、制御ユニット３、およびバスバーユニット２３を介して不図示の外部電源の電力が各相のコイル１０に供給されるようになっている。
【００２２】
ロータ５の回転軸１５の外周には、ステータコア８を臨む位置に、ロータコア２８が外嵌固定されている。ロータコア２８は、金属板（電磁鋼板）を軸方向に積層したり、軟磁性粉を加圧したりすることにより形成されたものである。ロータコア２８の外周面には、マグネットホルダ２７を介して瓦状に形成された永久磁石２９が設けられている。永久磁石２９は、周方向に磁極が順番に変わるように配置されている。
また、ロータ５の回転軸１５には、ブラケット６を臨む位置に、レゾルバロータ１９がマグネットホルダ２７を介して固定されている。レゾルバロータ１９は、回転軸１５の回転位置を検出するためのレゾルバ１８の一方を構成するものである。
【００２３】
ブラケット６は、略円板状に形成されたものであって、ステータハウジング７に複数のボルト５５によって締結固定されている。ブラケット６の軸方向ステータ４側の面には、ステータハウジング７に突き当てたときにインロー部１７に嵌合する筒状の接合部２１を有している。
ブラケット６の径方向略中央には、回転軸１５の他端を回転自在に軸支するベアリング２２が圧入されている。ベアリング２２よりもステータ４側には、レゾルバ１８の他方を構成するレゾルバステータ２０が固定されている。
【００２４】
また、ブラケット６の外周部には、不図示のコネクタ部が一体成形されている。このコネクタ部を介して、レゾルバステータ２０に巻装されているレゾルバコイル（不図示）が外部制御機器に電気的に接続される。不図示の外部制御機器は、制御ユニット３に電気的に接続されている。そして、レゾルバ１８からの出力信号に基づいて、制御ユニット３に制御信号を出力するようになっている。
【００２５】
（制御ユニット）
図３は制御ユニット３の概略構成を示す断面図である。
図１、図３に示すように、制御ユニット３は、ブラケット６側に開口部３１を有する箱状に形成されたベース部３０を備えている。ベース部３０は、アルミにより形成されており、底壁３０ａと、底壁３０ａからブラケット６側に向かって形成された周壁３０ｂとにより形成されている。また、この底壁３０ａに、軸方向外側すなわち周壁３０ｂが形成されている方向とは反対側に向かって（図３における上側）インロー部３２が突設されている。
インロー部３２は、筒状に形成されたものであって、外部機器に嵌合可能になっている。インロー部３２の外周面には、Ｏリング３３を取り付けるためのＯリング溝３４が形成されている。
【００２６】
また、ベース部３０の周壁３０ｂには、不図示の外部電源に接続可能なパワーコネクタ部３９が径方向外側に向かって突設されていると共に、不図示の外部制御機器に接続可能なセンサコネクタ部４０が径方向外側に向かって突設されている。パワーコネクタ部３９には、パワー端子３９ａが設けられていると共に、センサコネクタ部４０には、センサ端子４０ａが設けられている。
さらに、ベース部３０の底部３０ａには、内面側にバスバーモジュール３５が絶縁シート３６を介してボルト３７によって締結固定されている。
【００２７】
（バスバーモジュール）
図４は、バスバーモジュール３５の斜視図である。
図３、図４に示すように、バスバーモジュール３５は、複数のバスバー３８を樹脂モールド部４１によって一体化したものである。複数のバスバー３８は、例えば、回路基板等に形成されるパターンのように、配線パターン状に形成されたものである。複数のバスバー３８の厚さは、それぞれ約１ｍｍ程度に設定されている。
【００２８】
複数のバスバー３８上には、所定のバスバー３８を跨るように複数（この実施形態では６つ）のＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ；電界効果トランジスタ）４１が実装されている。これらＦＥＴ４１は、ブラシレスモータ２のＵ相、Ｖ相、Ｗ相それぞれのコイル１０に選択的に給電を行うためのものである。すなわち、配線パターン状に形成された複数のバスバー３８とＦＥＴ４１とによって３相ブリッジ回路が形成される。
【００２９】
樹脂モールド部４１は、平面視略四角形状に形成されたものであって、一側に回転軸１５を避けるように凹部４３が形成されている。また、樹脂モールド部４１には、ＦＥＴ４１が配置されている部位に、開口部４４が形成されており、この開口部４４から複数のバスバー３８が露出するようになっている。
これにより、バスバー３８に各々ＦＥＴ４１を実装することができる。すなわち、複数のバスバー３８において、樹脂モールド部４１の開口部４４から露出している部位は、ＦＥＴ４１を実装するための実装部５０として構成される。また、開口部４４を形成することにより、ここから露出するバスバー３８を絶縁シート３６を介してベース部３０の底壁３０ａに接触可能としている。
【００３０】
ここで、複数のバスバー３８は、比較的大電流を供給可能に幅広に形成されたパワーライン６１と、比較的小電流を供給可能に幅狭に形成された信号ライン６２とで構成されている。パワーライン６１の端末部６１ａは、軸方向ブラケット６側に向かって曲折形成されている。
これらパワーライン６１の端末部６１ａは、バスバーモジュール３５よりもブラケット６側に配置されたパワー基板７０に電気的に接続される。信号ライン６２の端末部６２ａは、軸方向ブラケット６側に向かって曲折形成されている。これら信号ライン６２の端末部６２ａは、ベース部３０のバスバーモジュール３５よりもブラケット６側に配置された制御基板４５に接続される。
【００３１】
バスバーモジュール３５とパワー基板７０、および制御基板４５とは、それぞれ軸方向に積層した形でベース部３０内に収納されている。制御基板４５は、バスバーモジュール３５、および中間支持プレート４７を介してボルト４８によってベース部３０の底壁３０ａに締結固定されている。
制御基板４５には、バスバーモジュール３５から突出するバスバー３８のうち、信号ライン６２の端末部６２ａに対応する部位に、スルーホール４６が形成されている。
【００３２】
このスルーホール４６に信号ライン６２の端末部６２ａが挿通され、はんだや溶接等によって端末部６２ａが固着される。これにより、バスバー３８と制御基板４５とが電気的に接続される。
すなわち、複数のバスバー３８のうち、信号ライン６２の端末部６２ａは、バスバーモジュール３５を制御基板４５に接続するための接続部５１として構成される。
【００３３】
また、制御基板４５には、ＦＥＴ５３の駆動制御を行うための制御部品であるＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、過電圧防止用のツェナーダイオード、各部品に電力を安定供給するためのレギュレータＩＣなどの複数の電子部品４９が実装されている。これら電子部品４９とバスバー３８とは、制御基板４５に形成されているパターン（不図示）を介して電気的に接続されている。
【００３４】
さらに、制御基板４５には、ベース部３０に設けられているセンサコネクタ部４０のセンサ端子４０ａが接続されている。これにより、制御基板４５に実装されている電子部品４９と不図示の外部制御機器との間で、センサコネクタ部４０を介して信号の入出力を行うことができるようになっている。
【００３５】
パワー基板７０は、バスバーモジュール３５と制御基板４５との間に配置されている。パワー基板７０は、複数のバスバー３８のうち、パワーライン６１と電気的に接続されている。パワー基板７０には、不図示の電流センサおよびリレー素子の電子部品が組みつけられている。パワー基板７０は、ベース部３０に設けられているパワーコネクタ部３９のパワー端子３９ａ、およびブラシレスモータ２のバスバーユニット２３と電気的に接続されている。これにより、制御基板４５によってバスバーモジュール３５のＦＥＴ４１を駆動制御することでブラシレスモータ２への通電制御が行われている。
【００３６】
（作用）
次に、モータユニット１の作用について説明する。
まず、不図示の外部電源より電力が供給されると、制御基板４５に実装されているＣＰＵによってＦＥＴ５３のオン／オフ切換え制御が行われる。そして、ブラシレスモータ２のバスバーユニット２３（図２参照）を介して各相のコイル１０に電流が供給される。
コイル１０に電流が供給されると、ステータコア８の複数のティース１１にそれぞれ所望の磁界が発生する。この磁界とロータ５の永久磁石２９との間に、磁気的な吸引力や反発力が発生し、ロータ５が回転し続ける。
【００３７】
ここで、ロータ５の回転位置は、レゾルバ１８によって検出される。レゾルバ１８によって検出された回転位置信号は、ブラケット６に設けられている不図示のコネクタ部を介して外部制御機器に出力される。この外部制御機器は、レゾルバ１８からの出力信号に基づいて制御信号を出力する。制御信号は、ベース部３０に設けられているセンサコネクタ部４０を介して制御基板４５に実装されているＣＰＵ等に入力される。この入力信号に基づいて、ＣＰＵはＦＥＴ５３のオン／オフ切換え制御を行う。
【００３８】
（効果）
したがって、上述の実施形態によれば、制御ユニット３のベース部３０上に、複数のバスバー３８を配線パターン状に形成し、これらバスバー３８上にＦＥＴ４１を実装しているので、ＦＥＴ４１を実装するための回路基板を削除することができる。また、バスバー３８を用いることにより、従来の基板に形成されているパターンと比較して電流を供給する通路の厚さを厚く設定することができる。
すなわち、回路基板に形成されるパターンの厚さは、例えば、約３５μｍ〜１００μｍ程度に設定されるが、バスバー３８の厚さは、例えば、約１ｍｍ程度に設定することができる。このため、この分バスバー３８の幅を従来のパターンと比較して狭くすることができる。よって、制御ユニット３の小型化を図ることが可能になる。
【００３９】
さらに、複数のバスバー３８を樹脂モールド部４１によって一体化し、バスバーモジュール３５とすることにより、各バスバー３８の組み付け精度を向上することができると共に、各バスバー３８の組み付け作業性を簡易化することができる。
【００４０】
そして、樹脂モールド部４１には、バスバー３８にＦＥＴ４１を実装するための開口部４４が形成されており、これにより、バスバー３８が絶縁シート３６を介してベース部３０の底壁３０ａに接触している。このため、バスバー３８上に実装したＦＥＴ４１から生じる熱をＦＥＴ４１とバスバー３８との間、バスバー３８とベース部３０との間を介してベース部３０に伝達することができる。
【００４１】
ここで、例えば、従来のように回路基板等にＦＥＴ４１が実装されている場合にあっては、ＦＥＴ４１から生じる熱をＦＥＴ４１と回路基板に形成されているパターンとの間、パターンと回路基板との間、回路基板とベース部３０との間を介してベース部３０に伝達することになる。このため、熱伝達のロスが大きくなってしまう。
しかしながら、本実施形態にあっては、ＦＥＴ４１を実装する回路基板が不要となる分、従来と比較して熱伝達のロスが少なくなる。このため、効率的にＦＥＴ４１の熱を放熱させることが可能になる。
【００４２】
また、上述の実施形態によれば、複数のバスバー３８のうち、信号ライン６２の端末部６２ａは、バスバーモジュール３５を制御基板４５に接続するための接続部５１として構成されるので、バスバーモジュール３５と制御基板４５とを接続するための部品を別途用意する必要がなくなる。このため、制御ユニット３の部品点数を減少することができ、製造コストを低減することが可能になる。
【００４３】
なお、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述の実施形態に種々の変更を加えたものを含む。
例えば、上述の実施形態では、モータユニット１は、車両に搭載される電動パワーステアリング装置に用いられるものである場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、ブラシレスモータ２を有するさまざまな電装品にモータユニット１を適用することが可能である。
【００４４】
また、上述の実施形態では、バスバーモジュール３５のバスバー３８に、電子部品としてＦＥＴ４１のみ実装されている場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、例えば、チョークコイルやコンデンサ等の比較的大きな電流に耐え得る他の電子部品を実装することも可能である。
【符号の説明】
【００４５】
１  モータユニット
２  ブラシレスモータ（電動モータ）
３  制御ユニット（駆動制御装置）
３０  ベース部
３５  バスバーモジュール
３６  絶縁シート（絶縁部材）
３８  バスバー
４１  ＦＥＴ（電子部品）
４２  樹脂モールド部
４５  制御基板（回路基板）
５０  実装部
５１  接続部
６１  パワーライン
６１ａ，６２ａ  端末部
６２  信号ライン
【図１】
2011083065.tif 000003
【図２】
2011083065.tif 000004
【図３】
2011083065.tif 000005
【図４】
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