(57)【要約】【課題】製造コストを低減し、体格を小型化することの可能な駆動装置を提供する。【解決手段】パワーモジュール４０は、ステータ１５又はロータ２１に巻回されるコイル１８に駆動電流を供給する複数のパワートランジスタ５１〜５８、６１〜６８及びこの複数のパワートランジスタを接続する配線７０〜７５を板状に樹脂モールドする。アルミ電解コンデンサ４３、チョークコイル４４及び第１コネクタ４５などの電子部品は、パワーモジュール４０の板厚方向に設けられ、パワーモジュール４０の配線７０〜７５に電気的に接続される。これにより、樹脂モールドしたパワーモジュール４０の配線７０〜７５と電子部品とを電気的に接続する構成を簡素にすることができる。【選択図】図１３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータに対して相対回転可能なロータを有する電動機について前記ステータと前記ロータとを相対回転駆動する駆動装置であって、
前記ステータ又は前記ロータに巻回されるコイルに駆動電流を供給する複数のパワートランジスタ、及びこの複数の前記パワートランジスタを接続する配線を板状に樹脂モールドしたパワーモジュールと、
前記パワーモジュールの板厚方向に設けられ、前記パワーモジュールの前記配線に電気的に接続される電子部品と、を備えることを特徴とする電動機の駆動装置。
【請求項２】
複数の前記パワートランジスタ、及びこの複数の前記パワートランジスタを接続する前記配線は、平面状に設けられることを特徴とする請求項１に記載の電動機の駆動装置。
【請求項３】
前記電子部品の本体から延びるリード線は、前記パワーモジュールを板厚方向に通り、前記パワーモジュールの前記電子部品本体と反対側に設けられた穴の内側で前記パワーモジュールの前記配線と電気的に接続されることを特徴とする請求項１または２に記載の電動機の駆動装置。
【請求項４】
前記パワーモジュールは、一端が前記パワートランジスタと接続し、他端が前記パワーモジュールをモールドする樹脂から外側へ突出して前記コイルの取出線に電気的に接続可能な端子を有し、
複数の前記パワートランジスタは、略矩形に形成された前記パワーモジュールの外縁部の両側に設けられることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の電動機の駆動装置。
【請求項５】
前記パワーモジュールの前記配線は、前記パワーモジュールの中央部を前記パワートランジスタの並ぶ方向に延びる電源側及びグランド側の一方の配線と、この一方の配線の両側を前記パワートランジスタの並ぶ方向に延びて前記パワートランジスタと電気的に接続する電源側及びグランド側の他方の配線と、を有し、
パワーモジュールは、前記一方の配線と前記パワートランジスタとを電気的に接続するジャンパ配線を有することを特徴とする請求項４に記載の電動機の駆動装置。
【請求項６】
前記電子部品は、前記パワートランジスタのスイッチングにより生じるリップル電流を吸収するコンデンサであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の電動機の駆動装置。
【請求項７】
前記電子部品は、前記パワートランジスタに流れる高周波の電流を減衰するチョークコイルであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の電動機の駆動装置。
【請求項８】
前記パワーモジュールの板厚方向に設けられ、前記パワーモジュールの前記配線に電気的に接続されるコネクタを備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の電動機の駆動装置。
【請求項９】
ステータと、
このステータに対して相対回転可能に設けられるロータと、
前記ステータ又は前記ロータに巻回されるコイルに駆動電流を供給する複数のパワートランジスタ、及びこの複数のパワートランジスタを接続する配線を板状に樹脂モールドするパワーモジュールと、
前記パワーモジュールの板厚方向に設けられ、前記パワーモジュールの前記配線に電気的に接続される電子部品と、を備えることを特徴とする電動装置。
【請求項１０】
前記パワーモジュールの板厚方向に前記パワーモジュールと略平行に設けられ、前記ステータと前記ロータとの相対回転駆動を制御する制御回路の形成される制御基板を備え、
前記パワーモジュールは、一端が前記パワートランジスタと接続し、他端が前記パワーモジュールの外縁部から外側へ突出して前記制御基板の前記制御回路と電気的に接続する信号配線を有することを特徴とする請求項９に記載の電動装置。
【請求項１１】
前記パワーモジュールの前記制御基板と反対側に設けられ、前記パワートランジスタの発する熱を吸収するヒートシンクを備え、
前記電子部品は、略矩形に形成された前記パワーモジュールの外縁部の両側に設けられた複数の前記パワートランジスタよりも内側に設けられ、
前記ヒートシンクは、前記パワーモジュールの板厚方向の外壁から露出する複数の前記パワートランジスタの放熱部と熱的に接続する複数の柱状体と、この複数の柱状体の間に設けられ、前記電子部品を収容する凹部を有することを特徴とする請求項９または１０に記載の電動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動機の駆動装置及びこれを用いた電動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、運転者による操舵をアシストする電動式パワーステアリングに用いられる電動装置では、電動機及びこの電動機を駆動する駆動装置を合体させたものが公知である。
特許文献１及び２に記載の駆動装置は、ヒートシンクに取り付けた金属基板にパワートランジスタとコンデンサ等の大型の電子部品とを実装している。
特許文献３に記載の駆動装置は、ヒートシンクに取り付けた金属基板にパワートランジスタとコンデンサとを実装している。この金属基板と所定の距離を隔ててマイクロコンピュータ等を実装した制御基板を設けている。そして金属基板と制御基板との間にリレー及びチョークコイル等を取り付けた大電流配線バスバー（大電流基板６２）を設けている。
特許文献４に記載の駆動装置は、ヒートシンクに取り付けた金属基板にパワートランジスタを実装している。この金属基板と所定の距離を隔てて制御基板を設け、金属基板と制御基板との間にリレー及びコンデンサ等を取り付けた大電流配線バスバー（大電流基板２８）を設けている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２０４６５４号公報
【特許文献２】特開２００２−３４５２１１号公報
【特許文献３】特開２００５−３０４２０３号公報
【特許文献４】特開２００４−２５４３５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１及び２の駆動装置は、金属基板にパワートランジスタとコンデンサとを実装しているので、パワートランジスタの個数の増加に従い金属基板の面積を大きくすることになる。このため、駆動装置の体格が大型化することが懸念される。
特許文献３及び４に記載の駆動装置は、金属基板、大電流配線バスバー及び制御基板により基板を３層に重ねた構造としているので、駆動装置の体格が大型化することが懸念される。また、金属基板と大電流配線バスバーとを電気的に接続する端子、及び大電流配線バスバーと制御基板とを電気的に接続する端子が必要となるので、部品点数が増加することで、製造コストが高くなる。さらに、各々の基板に端子をはんだ等で接続するための空間が必要となり、駆動装置の体格が大型化するおそれがある。
【０００５】
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、体格を小型化することの可能な駆動装置及びこれを用いた電動装置を提供することにある。
また、製造コストを低減することの可能な駆動装置及びこれを用いた電動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に係る発明によると、ステータに対して相対回転可能なロータを有する電動機について、駆動装置はステータとロータとを相対回転駆動する。パワーモジュールは、ステータ又はロータに巻回されるコイルに駆動電流を供給する複数のパワートランジスタ、及びこの複数のパワートランジスタを接続する配線を板状に樹脂モールドする。電子部品は、パワーモジュールの板厚方向に設けられ、パワーモジュールの配線に電気的に接続される。
パワーモジュールに樹脂モールドされた配線と電子部品とを直接接続することで、従来パワートランジスタを実装していた金属基板、電子部品を設けていた大電流配線バスバー、及び金属基板と大電流配線バスバーとを接続していた端子を廃止することができる。このため、部品点数を削減することで、駆動装置の体格を小型化するとともに、製造上のコストを低減することができる。
さらに、パワーモジュールの配線と電子部品とを電気的に接続する構成が簡素になるので、接続のための空間を少なくすることで、駆動装置の体格を小型化することができる。
【０００７】
請求項２に係る発明によると、複数のパワートランジスタ、及びこの複数のパワートランジスタを接続する配線は、平面状に設けられる。これにより、パワーモジュールの板厚を薄くし、駆動装置の体格を小型化することができる。また、例えば銅板のプレス加工等により配線を形成することが可能となるので、加工コストを低減することができる。
【０００８】
請求項３に係る発明によると、電子部品本体から延びるリード線は、パワーモジュールを板厚方向に通り、パワーモジュールの電子部品本体と反対側に設けられた穴の内側でパワーモジュールの配線と電気的に接続される。これにより、電子部品のリード線とパワーモジュールの配線との接続部分をパワーモジュールの板厚方向の外壁から外側へ突出すること無く、駆動装置の体格を小型化することができる。
【０００９】
請求項４に係る発明によると、パワーモジュールは、一端がパワートランジスタと接続し、他端がパワーモジュールをモールドする樹脂から外側へ突出してコイルの取出線に電気的に接続可能な端子を有する。パワートランジスタは、パワーモジュールの外縁部に設けられる。これにより、パワートランジスタとコイルとを電気的に接続する端子の長さを短くし、電気抵抗を小さくすることが可能となるので、パワートランジスタからコイルに供給される駆動電流の損失を低減することができる。
【００１０】
請求項５に係る発明によると、パワーモジュールの配線は、中央部をパワートランジスタの並ぶ方向に延びる電源側及びグランド側の一方の配線と、その一方の配線の両側をパワートランジスタの並ぶ方向に延びてパワートランジスタと電気的に接続する電源側及びグランド側の他方の配線とを有する。一方の配線とパワートランジスタとは、ジャンパ配線により電気的に接続される。これにより、パワーモジュールの配線の長さを短くし、電気抵抗を小さくすることが可能となるので、パワーモジュールを流れる電流の損失を低減することができる。
さらに、電源側の配線とグランド側の配線とが平行に配置されるので、パワーモジュールの板厚方向に配置される電子部品のリード線と、パワーモジュールの配線との電気的接続を容易に行うことができる。
【００１１】
請求項６及び請求項７に係る発明によると、電子部品として、コンデンサ及びチョークコイルが例示される。請求項８に係る発明によると、コネクタは、パワーモジュールの板厚方向に設けられ、パワーモジュールの配線に電気的に接続される。大型の電子部品又はコネクタをパワーモジュールの板厚方向の一方の側に設けることで、駆動装置の体格を小型化することができる。
【００１２】
請求項９に係る発明によると、ロータはステータに対して相対回転可能に設けられる。パワーモジュールは、ステータ又はロータに巻回されるコイルに駆動電流を供給する複数のパワートランジスタ、及びこの複数のパワートランジスタを接続する配線を板状に樹脂モールドする。電子部品は、パワーモジュールの板厚方向に設けられ、パワーモジュールの配線に電気的に接続される。これにより、請求項１と同様の作用効果が得られるので、電動装置の体格を小型化するとともに、製造上のコストを低減することができる。
なお、請求項９に係る発明に請求項２〜８に係る発明を適用することが可能である。
【００１３】
請求項１０に係る発明によると、ステータとロータとの相対回転駆動を制御する制御回路の形成される制御基板は、パワーモジュールの板厚方向にパワーモジュールと略平行に設けられる。パワーモジュールの信号配線は、一端がパワートランジスタと接続し、他端がパワーモジュールの外縁部から外側へ突出して制御基板の制御回路と接続する。
これにより、制御基板の制御回路と信号配線とが制御基板の外縁部で接続することが可能となる。このため、制御基板の外縁部よりも内側の面を有効に使い、制御回路を構成するマイクロコンピュータ、カスタムＩＣ、位置センサなどの部品を配置することができる。したがって、制御回路の設計の自由度が高まるので、制御基板に制御回路が実装される面積を小さくすることで、電動装置の体格を小型化することができる。
【００１４】
請求項１１に係る発明によると、パワートランジスタの発する熱を吸収するヒートシンクは、パワーモジュールの制御基板と反対側に設けられる。略矩形に形成されたパワーモジュールの外縁部の両側に複数のパワートランジスタが設けられる。そのパワーモジュールの外縁部の内側に電子部品が設けられる。ヒートシンクは、パワーモジュールの板厚方向の外壁から露出する複数のパワートランジスタの放熱部と熱的に接続する複数の柱状体と、この複数の柱状体の間に設けられ、電子部品を収容する凹部を有する。パワートランジスタの放熱部を同一平面に並べて設けることで、ヒートシンクは、パワーモジュールの発する熱を高効率に吸収することができる。また、ヒートシンクの凹部に電子部品を収容することで、電動装置の体格を小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第一実施形態による電動装置の断面図である。
【図２】本発明の第一実施形態による電動装置の側面図である。
【図３】図２のＩＩＩ方向の矢視図である。
【図４】図２のＩＶ方向の矢視図である。
【図５】図２のＶ方向の矢視図である。
【図６】本発明の第一実施形態による電動装置の回路図である。
【図７】本発明の第一実施形態による電動装置の分解斜視図である。
【図８】本発明の第一実施形態による電動装置に用いられる駆動装置の平面図である。
【図９】図８のＩＸ方向の矢視図である。
【図１０】図９のＸ方向の矢視図である。
【図１１】図９のＸＩ方向の矢視図である。
【図１２】図１１のＸＩＩの部分拡大図である。
【図１３】本発明の第一実施形態による電動装置に用いられる駆動装置の樹脂モールドを除いた斜視図である。
【図１４】本発明の第一実施形態による電動装置のヒートシンクの底面図である。
【図１５】本発明の第一実施形態による電動装置のヒートシンクの斜視図である。
【図１６】本発明の第一実施形態による電動装置のヒートシンクにパワーモジュールを取り付けた状態の底面図である。
【図１７】本発明の第一実施形態による電動装置のヒートシンクに駆動装置を取り付けた状態の斜視図である。
【図１８】本発明の第一実施形態による電動装置のヒートシンクに駆動装置及び制御基板を取り付けた状態の底面図である。
【図１９】本発明の第一実施形態による電動装置のヒートシンクに駆動装置及び制御基板を取り付けた状態の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明による複数の実施形態を図面に基づいて説明する。
（第一実施形態）
本発明の第一実施形態による電動装置を図１〜図１９に示す。本実施形態の電動装置１０は、電動パワーステアリングに用いられるブラシレスモータである。電動装置１０は、図６に示すように、コラム軸１のギア２と噛み合い、ＣＡＮ等により伝送される車速信号及びステアリング３の操舵トルクを検出するトルクセンサ４から出力されるトルク信号に基づいて正逆回転することで、操舵のアシスト力を発生する。
【００１７】
図１に電動装置１０の断面図を示し、図２〜図５に電動装置１０の外観図を示す。図７に電動装置１０の分解斜視図を示す。
電動装置１０は、モータケース１１、ステータ１５、ロータ２１及びシャフト２５等から構成される電動機６と、制御基板３０、パワーモジュール４０及びヒートシンク８０等から構成されるコントローラ７とを備えている。なお、特許請求の範囲に記載の駆動装置は、図８〜図１３に示すように、パワーモジュール４０、アルミ電解コンデンサ４３、チョークコイル４４及び第１コネクタ４５等から構成されるものである。
【００１８】
先ず、電動機６について説明する。
モータケース１１は、例えば鉄等から形成されている。モータケース１１は、有底筒状の第１モータケース１２と、この第１モータケース１２のコントローラ７側の開口を塞ぐ第２モータケース１３とから構成されている。第１モータケース１２の底部の外壁にはアルミから形成されたフレームエンド１４が固定されている。
第１モータケース１２の径方向内側の内壁にステータ１５が固定されている。ステータ１５は、突極１６及び図示しないスロットを周方向に交互に有している。ステータ１５のスロットにインシュレータ１７を挟んでコイル１８が収容されている。このコイル１８は突極１６に巻回される。コイル１８は、２系統の三相巻線を形成している。コイル１８から取り出される取出線１９は、第２モータケース１３の板厚方向に形成された孔２０を通り、コントローラ７側へ延びている。
【００１９】
ロータ２１は、ステータ１５の径内側に回転可能に設けられている。ロータ２１には、ロータコア２２の径外側に異種の磁極が周方向に交互に着磁された永久磁石２３が設けられている。ロータ２１の回転中心に形成された軸孔２４にシャフト２５が固定されている。シャフト２５は、軸方向の一端が第２モータケース１３に設けられた軸受２６に取り付けられ、他端が第１モータケース１２の底部に設けられた軸受２７に取り付けられている。これにより、シャフト２５は、第１、第２モータケース１２、１３に対し、回転可能に支持される。
この構成により、コイル１８に駆動電流が供給されると回転磁界が形成され、ロータ２１及びシャフト２５はステータ１５及びモータケース１１に対し正逆回転する。そして、シャフト２５のフレームエンド１４側の出力端２８からコラム軸１のギア２に駆動力が出力される。
【００２０】
次に、コントローラ７について説明する。
コントローラ７は、図７に示すように、モータのシャフト２５の軸方向の一方に、制御基板３０、パワーモジュール４０、ヒートシンク８０、カバー９１の順に設けられる。チョークコイル４４およびアルミ電解コンデンサ４３は、パワーモジュール４０の板厚方向に設けられ、パワーモジュール４０の配線と電気的に接続する。制御基板３０及びパワーモジュール４０は、それぞれヒートシンク８０にねじ３１、４１により固定される。パワーモジュール４０のモールド樹脂４２から板厚方向に露出するパワートランジスタの放熱板５９は、絶縁放熱シート６９を挟んでヒートシンク８０に密着固定される。
【００２１】
駆動装置８について、図８〜図１３を参照して説明する。なお、図１３では、パワーモジュール４０のモールド樹脂４２を破線で示している。
パワーモジュール４０は、２組のインバータ回路を構成する１２個のパワートランジスタ５１〜５６、６１〜６６及び回路保護用の４個のパワートランジスタ５７、５８、６７、６８、これらのパワートランジスタ５１〜５８、６１〜６８を接続する配線７０〜７５、シャント抵抗７６並びにジャンパ配線７７等が略矩形の板状に樹脂モールドされている。
パワートランジスタ５１〜５８、６１〜６８及び配線７０〜７５は、同一平面状に配置されている。配線７０〜７５は、例えば一枚の銅板からプレス加工などにより形成することが可能である。
パワートランジスタ５１〜５８、６１〜６８は、２組のインバータ回路を形成する。一組のインバータ回路を形成する８個のパワートランジスタ５１〜５８は長手側の外縁部の一方に一列に並んで配置され、他の組のインバータ回路を構成する８個のパワートランジスタ６１〜６８は長手側の外縁部の他方に一列に並んで配置されている。パワートランジスタ５１〜５８、６１〜６８の配置されている場所がパワーモジュール４０の外縁部に相当する。
図１２に示すように、パワートランジスタ５１〜５８、６１〜６８は、放熱板５９がモールド樹脂４２の板厚方向の外壁に露出している。
【００２２】
パワートランジスタ５１〜５８、６１〜６８に接続する端子７８及び信号配線７９がパワーモジュール４０の長手側の外縁部からモールド樹脂の外側に突出している。端子７８は、コイル１８の取出線１９と電気的に接続する。信号配線７９は、制御基板３０の制御回路と電気的に接続する。
【００２３】
パワーモジュール４０の板厚方向の一方の側に電子部品としてのアルミ電解コンデンサ４３及びチョークコイル４４が設けられている。アルミ電解コンデンサ４３及びチョークコイル４４は、パワーモジュール４０の外縁部の内側に設けられている。
アルミ電解コンデンサ４３は、パワートランジスタ５１〜５８、６１〜６８のスイッチングにより生じるリップル電流を吸収する。チョークコイル４４は、パワートランジスタ５１〜５８、６１〜６８に供給される電流変動を減衰する。
パワーモジュール４０の短手方向の一方に第１コネクタ４５が設けられている。第１コネクタ４５を経由し、バッテリー５からパワーモジュール４０に電流が供給される。
【００２４】
アルミ電解コンデンサ４３、チョークコイル４４及び第１コネクタ４５は、パワーモジュール４０の配線７０〜７５に電気的に接続している。
具体的には、アルミ電解コンデンサ４３の本体から延びるリード線４３１は、パワーモジュール４０を板厚方向に通り、パワーモジュール４０のアルミ電解コンデンサ４３の本体と反対側に設けられた穴４６の内側で溶接または半田によりパワーモジュール４０の配線７２〜７５と電気的に接続している。
これと同様に、チョークコイル４４の本体から延びるリード線４４１は、パワーモジュール４０を板厚方向に通り、パワーモジュール４０のチョークコイル４４の本体と反対側に設けられた穴４６の内側で溶接または半田によりパワーモジュール４０の配線７０、７１と電気的に接続している。
また、第１コネクタ４５の本体から延びる端子４５１は、パワーモジュール４０を板厚方向に通り、パワーモジュール４０の第１コネクタ４５の本体と反対側に設けられた穴４６の内側で溶接または半田によりパワーモジュール４０の配線７０、７４、７５と電気的に接続している。
【００２５】
パワーモジュール４０の電流の流れを説明する。バッテリー５から第１コネクタ４５に供給される電流は、パワーモジュール４０の中央の配線７０からチョークコイル４４を経由し、第１コネクタ４５と反対の短手側の配線７１に流れる。その配線７１から外縁部の両側に設けられた回路保護用のパワートランジスタ５７、５８、６７、６８を経由し、中央の配線７０の左右に設けられた配線７２、７３に流れる。その配線７２、７３からジャンパ配線７７を経由し、電源側のパワートランジスタ５１、５３、５５、６１、６３、６５から端子７８に接続される取出線１９を経由しコイル１８に流れる。コイル１８から戻る電流は端子７８からグランド側のパワートランジスタ５２、５４、５６、６２、６４、６６及びシャント抵抗７６を経由し、パワートランジスタ５１〜５６、６１〜６６の内側の配線７４、７５に流れる。その配線７４、７５から第１コネクタ４５を経由し、バッテリー５に流れる。
【００２６】
パワーモジュール４０に形成されるインバータ回路を図６に示す。図６では、６個のパワートランジスタ５１〜５６等により形成される１組のインバータ回路を示し、他の組のインバータ回路の回路図については省略している。２組のインバータ回路により、２系統の三相巻線を形成するコイル１８に供給する駆動電流としての三相交流が作られる。
【００２７】
図１４及び図１５に示すように、ヒートシンク８０は、熱伝導の良い例えばアルミから形成され、電動機６の出力に応じてパワーモジュール４０の発する熱を吸収可能な熱容量を有する体積に形成されている。
ヒートシンク８０は、中央部分に凹部８２を有している。この凹部８２は、アルミ電解コンデンサ４３及びチョークコイル４４を収容可能な大きさに形成されている。また、ヒートシンク８０は、径外側のパワーモジュール４０の長手側と軸方向に略重なる位置に平面部８３を有している。これにより、パワーモジュール４０の長手側から外側に突出する端子７８とコイル１８の取出線１９との接続が可能となる。
ヒートシンク８０は、凹部８２と平面部８３とに挟まれた２個の柱状体８４のパワーモジュール４０側に受熱面８５を有している。一方の柱状体８４受熱面８５は、パワーモジュール４０の長手側の一方の外縁部に一列に並ぶパワートランジスタ５１〜５８の放熱板５９に絶縁放熱シート６９を挟んで当接する。他方の柱状体８４受熱面８５は、パワーモジュール４０の長手側の他方の外縁部に一列に並ぶパワートランジスタ６１〜６８の放熱板５９に絶縁放熱シート６９を挟んで当接する。なお、パワートランジスタ５１〜５８、６１〜６８の放熱板５９は、同一平面上に設けられている。これにより、パワーモジュール４０の発する熱がヒートシンク８０に伝熱する。
【００２８】
ヒートシンク８０は、パワーモジュール４０の第１コネクタ４５、及び後述する制御基板３０の第２コネクタ３９に対応する位置に開口部８６、８７を設けている。開口部８６、８７と平面部８３との間に軸方向の電動機６側に延びる４本の支持体８８が設けられている。
【００２９】
制御基板３０は、図１〜図４、図１８及び図１９に示すように、パワーモジュール４０の第２モータケース１３側に、パワーモジュール４０と略平行に設けられている。制御基板３０は、例えばガラスエポキシ基板から形成され、パワーモジュール４０から突出する信号配線７９と電気的に接続している。
制御基板３０には、パワーモジュール４０の第１コネクタ４５と反対側に第２コネクタ３９が設けられている。また、制御基板３０には、パワーモジュール４０の端子７８の孔７８１と軸方向に重なる位置に取出線１９を通す孔３１１が設けられている。
【００３０】
制御基板３０には、マイクロコンピュータ３２、プリドライバ３３、カスタムＩＣ３４及び位置センサ３５等が実装された制御回路が形成されている。図１８及び図１９では、制御回路が実装される面を破線９で示している。なお、制御回路は、必ずしも破線９の内側に形成されるものではなく、実装が容易となる区域を概念的に示すものである。制御回路は、パワートランジスタ５１〜５８、６１〜６８と電気的に接続する信号配線７９の内側に実装される。
位置センサ３５は、制御基板３０の第２モータケース１３側に実装されている。位置センサ３５は、シャフト２５の一方の端部に設けられた磁石２９の生じる磁界の向きに応じた信号を出力する。
【００３１】
制御回路の構成を図６に示す。カスタムＩＣ３４は、位置センサ信号増幅部３６、レギュレータ３７及び検出電流増幅部３８を機能ブロックとして有している。位置センサ３５の出力した信号は、位置センサ信号増幅部３６により増幅され、マイクロコンピュータ３２に入力される。これにより、マイクロコンピュータ３２はシャフト２５に固定されたロータ２１の位置を検出する。
トルクセンサ４から出力されるトルク信号等が第２コネクタ３９を経由し、マイクロコンピュータ３２に入力される。また、シャント抵抗７６により検出したインバータ回路の電流が検出電流増幅部３８を経由し、マイクロコンピュータ３２に入力される。
【００３２】
マイクロコンピュータ３２は、位置センサ３５、トルクセンサ４、シャント抵抗７６等からの信号に基づき、車速に応じてステアリング３の操舵をアシストするように、プリドライバ３３を介してＰＷＭ制御により作られたパルス信号をパワートランジスタ５１〜５６、６１〜６６に出力する。これにより、パワートランジスタの形成する２組のインバータ回路は、バッテリー５からチョークコイル４４及び回路保護用のパワートランジスタ５７、５８、６７、６８を経由して供給される電流を三相交流に変換し、端子７８に接続する取出線１９からコイル１８に供給する。
【００３３】
続いて、電動装置１０の組み付け方法を説明する。
先ず、上述したように、パワートランジスタ５１〜５８、６１〜６８、配線７０〜７５などを樹脂モールドしたパワーモジュール４０の配線７０〜７５にアルミ電解コンデンサ４３、チョークコイル４４、第１コネクタ４５等を取り付ける。これにより、駆動装置８が形成される。
【００３４】
次に、図７及び図１４〜図１７に示すように、パワーモジュール４０をヒートシンク８０に取り付ける。パワーモジュール４０とヒートシンク８０との取り付けは、ヒートシンク８０の底に設けられたねじ穴８１にパワーモジュール４０をねじ４１によって固定する。このとき、パワートランジスタ５１〜５８、６１〜６８の放熱板５９とヒートシンク８０の受熱面８５との間に絶縁放熱シート６９を入れる。パワーモジュール４０とヒートシンク８０とが取り付けられると、アルミ電解コンデンサ４３及びチョークコイル４４は、ヒートシンク８０の凹部８２に挿入される。また、第１コネクタ４５は、ヒートシンク８０の開口部８６からヒートシンク８０の外側に突出する。
【００３５】
続いて、図１８及び図１９に示すように、制御基板３０をヒートシンク８０に取り付ける。制御基板３０とヒートシンク８０との取り付けは、ヒートシンク８０から軸方向に延びる柱９０に制御基板３０をねじ３１によって固定する。次に、パワーモジュール４０の信号配線７９と制御基板３０の配線とをはんだ又は溶接によって電気的に接続する。このとき、第２コネクタ３９は、ヒートシンク８０の開口部８７からヒートシンク８０の外側に突出する。
【００３６】
続いて、図２〜図５に示すように、ヒートシンク８０と電動機６とを取り付ける。ヒートシンク８０と電動機６との取り付けは、ヒートシンク８０の支持体８８の軸方向電動機６側の端部と、第１モータケース１２の軸方向コントローラ７側の端部とを当接する。第１モータケース１２の軸方向に延びる爪１２１を支持体の端部に設けられた突起８９と突起８９との間に挿入する。その爪１２１を周方向に折り曲げることで、ヒートシンク８０と第１モータケース１２とを固定する。なお、２本一組で並列に延びる爪１２１は、それぞれ周方向の反対向きに折り曲げる。このとき、第２モータケース１３の孔２０を通り軸方向に延びる取出線１９を制御基板３０の孔３１１とパワーモジュール４０の端子７８の孔７８１とに挿通する。そして、取出線１９とパワーモジュール４０の端子７８とを溶接又ははんだ付け等により電気的に接続する。
【００３７】
最後に、図１及び図７に示すように、略有底筒状に形成されたカバー９１でヒートシンク８０を覆い、カバー９１とヒートシンク８０とをねじ９２によって固定する。カバー９１は例えば鉄などの磁性体から形成され、パワートランジスタ５１〜５８、６１〜６８を流れる大電流によって生じる電界が外部に漏れることを抑制する。また、コントローラ７に埃等が入ることを抑制する。これにより、電動装置１０が完成する。
【００３８】
本実施形態では、複数のパワートランジスタ５１〜５８、６１〜６８、及びこの複数のパワートランジスタ５１〜５８、６１〜６８を接続する配線７０〜７５を同一平面状に配置し、樹脂モールドすることで、パワーモジュール４０を形成している。このパワーモジュール４０の板厚方向にアルミ電解コンデンサ４３、チョークコイル４４及び第１コネクタ４４が設けられ、パワーモジュール４０の配線７０〜７５に電気的に接続されている。
このように、パワーモジュール４０に樹脂モールドされた配線７０〜７５と大型の電子部品とを直接接続することで、従来パワートランジスタを実装していた金属基板、大型の電子部品を設けていた大電流配線バスバー、及び金属基板と大電流配線バスバーとを接続していた端子等を廃止することができる。したがって、駆動装置８及び電動装置１０の製造コストを低減することができる。
また、複数のパワートランジスタ５１〜５８、６１〜６８と配線７０〜７５を同一平面状に配置することで、パワーモジュール４０の板厚を薄くすることができる。
【００３９】
本実施形態では、アルミ電解コンデンサ４３及びチョークコイル４４の本体から延びるリード線４３１、４４１は、パワーモジュール４０を板厚方向に通り、パワーモジュール４０に設けられた穴の内側でパワーモジュール４０の配線７０〜７５と電気的に接続される。これにより、アルミ電解コンデンサ４３及びチョークコイル４４のリード線４３１、４４１とパワーモジュール４０の配線７０〜７５との接続部分をパワーモジュール４０の板厚方向の外壁から外側へ突出すること無く、接続のための空間を少なくすることで駆動装置１０の体格を小型化することができる。
【００４０】
本実施形態では、パワートランジスタ５１〜５８、６１〜６８は、パワーモジュール４０の外縁部に設けられる。これにより、パワートランジスタ５１〜５８、６１〜６８とコイル１８の取出線１９とを電気的に接続する端子７８の長さを短くし、電気抵抗を小さくすることが可能となるので、パワートランジスタ５１〜５８、６１〜６８から端子７８及び取出線１９を経由してコイル１８に供給される駆動電流の損失を低減することができる。
【００４１】
本実施形態では、パワーモジュール４０は、パワーモジュール４０の中央部をパワートランジスタ５１〜５８、６１〜６８の並ぶ方向に延びる電源側の配線７０、７２、７３、及びこの電源側の配線７０、７２、７３の両側をパワートランジスタ５１〜５８、６１〜６８の並ぶ方向に延びてパワートランジスタ５１〜５８、６１〜６８と電気的に接続するグランド側の配線７４、７５を有する。これにより、配線７０〜７５の長さを短くし、電気抵抗を小さくすることが可能となるので、パワーモジュール４０を流れる電流の損失を低減することができる。
さらに、電源側の配線７０、７２、７３とグランド側の配線７４、７５とが並行に配置されるので、パワーモジュール４０の板厚方向に配置されるアルミ電解コンデンサ４３、チョークコイル４４及び第１コネクタ４４のリード線４３１、４４１、４５１と、パワーモジュール４０の配線７２〜７５との電気的接続を容易に行うことができる。
【００４２】
本実施形態では、パワーモジュール４０の信号配線７９は、制御基板３０の外縁部で制御回路と電気的に接続する。このため、制御基板３０の外縁部よりも内側の面を有効に使い、制御回路を構成するマイクロコンピュータ３２、カスタムＩＣ３４、位置センサ３５などの部品を配置することができる。したがって、制御回路の設計の自由度が高まるので、制御回路の実装面積を小さくすることで、制御基板３０を小さくし、電動装置１０の体格を小型化することができる。
本実施形態では、パワーモジュール４０の板厚方向一方の側に配置されるアルミ電解コンデンサ４３、チョークコイル４４及び第１コネクタ４４がヒートシンク８０の凹部８２に収容される。これにより、電動装置１０の体格を小型化することができる。
【００４３】
（他の実施形態）
上述した実施形態では、電動パワーステアリングに用いられるブラシレスモータについて説明した。これに対し、本発明の電動装置は、電動パワーステアリング以外の種々の用途に用いても良い。また、ロータにコイルの巻回されるブラシ付きモータに適用しても良い。
上述した実施形態では、１２個のパワートランジスタにより２組のインバータ回路を形成し、２系統の駆動制御により電動機を駆動制御する電動装置について説明した。これに対し、本発明の電動装置は、１系統又は３系統以上の駆動制御により電動機を駆動制御しても良い。
上述した実施形態では、１２個のパワートランジスタとこれらを接続する配線を一体に樹脂モールドすることで１個のパワーモジュールを形成した。これに対し、本発明は、数個のパワートランジスタとこれらを接続する配線を樹脂モールドすることで、複数個のパワーモジュールを形成しても良い。また、パワーモジュールは、パワートランジスタと配線の一部とを樹脂モールドして形成しても良い。
上述した実施形態では、アルミ電解コンデンサ及びチョーククコイルをパワーモジュールの板厚方向に縦置きにして設けた。これに対し、本発明は、アルミ電解コンデンサ及びチョーククコイルをパワーモジュールの板厚方向に横置きにして設けても良い。
このように、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の形態で実施することができる。
【符号の説明】
【００４４】
８          ・・・駆動装置
１１        ・・・モータケース、
１５        ・・・ステータ、
１８        ・・・コイル、
２１        ・・・ロータ、
４０        ・・・パワーモジュール、
４３        ・・・アルミ電解コンデンサ（電子部品）、
４４        ・・・チョークコイル（電子部品）、
４５        ・・・コネクタ（電子部品）、
５１〜５８、６１〜６８  ・・・パワートランジスタ、
７０〜７５              ・・・配線。
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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