(57)【要約】【課題】軸方向の長さをできるだけ短くすると共に、電源回路部や電力変換回路部の熱を効率よく外部に放熱することができる新規な電動駆動装置及び電動パワーステアリング装置を提供することにある。【解決手段】電動モータの回転軸２３の出力部とは反対側のモータハウジングのハウジング端面部１５に、少なくとも電源回路部１７及び電力変換回路部１６で発生した熱をモータハウジング１１に伝熱させる電源回路側放熱部１５Ｂと電力変換回路側放熱部１５Ａを形成し、更に電源回路部１７及び制御回路部１８を構成する基板を電動モータの回転軸２３の径方向に配置して積層すると共に、制御回路部１８、電源回路部１７及び電力変換回路部１６を覆うように金属カバー１２をハウジング端面部１５に固定する。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
機械系制御要素を駆動する電動モータが収納されたモータハウジングと、前記電動モータの回転軸の出力部とは反対側の前記モータハウジングの端面部の側に配置された、前記電動モータを駆動するための制御回路部、電源回路部、電力変換回路部からなる電子制御部とを備え、
前記モータハウジングの前記端面部には、電力変換用放熱領域、及び電源用放熱領域が形成され、前記電力変換用放熱領域には前記電力変換回路部が設置され、前記電源用放熱領域には前記電源回路部が設置され、
前記制御回路部、及び前記電源回路部は、夫々の回路基板の上に実装されており、夫々の前記回路基板は、前記電動モータの前記回転軸に直交する径方向に配置され、しかも前記電動モータの前記回転軸の方向に積層されて配置され、
前記制御回路部、前記電源回路部、及び前記電力変換回路部は、金属カバーに覆われており、前記金属カバーは前記モータハウジングの前記端面部に水密的に固定されている
ことを特徴とする電動駆動装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電動駆動装置において、
前記モータハウジングの前記端面部に形成された前記電源用放熱領域は、前記電動モータの回転軸方向で見て、前記電力変換用放熱領域に対して離れる方向に段差を有して形成されている
ことを特徴とする電動駆動装置。
【請求項３】
請求項２に記載の電動駆動装置において、
前記電力変換用放熱領域には、前記電動モータの回転軸方向で見て前記電動モータから離れる方向に延びた突状放熱部が形成されている
ことを特徴とする電動駆動装置。
【請求項４】
請求項２に記載の電動駆動装置において、
前記電子制御部は、前記電動モータの回転軸方向で見て前記電動モータから離れる方向に、前記電力変換回路部、前記電源回路部、前記制御回路部の順番で配置されている
ことを特徴とする電動駆動装置。
【請求項５】
請求項４に記載の電動駆動装置において、
前記電力変換回路部は、主電力変換回路部と副電力変換回路部、及び異常対応回路部から構成され、前記回転軸の軸方向で見て「コ」字状に９０°間隔に前記回転軸の周りに配置されている
ことを特徴とする電動駆動装置。
【請求項６】
請求項５に記載の電動駆動装置において、
前記電源用放熱領域には、「コ」字状に配置された前記主電力変換回路部と前記副電力変換回路部、及び前記異常対応回路部が存在しない空間に位置し、前記回転軸の中心側に向かって延びる延長放熱領域が形成されている
ことを特徴とする電動駆動装置。
【請求項７】
請求項４に記載の電動駆動装置において、
前記電源回路部と前記制御回路部は、フレキシブル基板によって接続されている
ことを特徴とする電動駆動装置。
【請求項８】
請求項４に記載の電動駆動装置において、
前記電力変換用放熱領域、及び前記電源用放熱領域には、前記回転軸の前記出力部とは反対側の軸方向に延びる一対の基板固定部がそれぞれ形成されており、
前記電源回路部の基板は、前記電源用放熱領域と前記電力変換用放熱領域に形成された一対の前記基板固定部に固定され、
前記制御回路部の基板は、前記電源用放熱領域に形成された一対の前記基板固定部と前記電力変換用放熱領域に形成された一対の前記基板固定部に固定されている
ことを特徴とする電動駆動装置。
【請求項９】
ステアリングシャフトの回動方向と回動トルクとを検出するトルクセンサからの出力に基づきステアリングシャフトに操舵補助力を付与する電動モータと、
前記電動モータが収納されたモータハウジングと、
前記電動モータの回転軸の出力部とは反対側の前記モータハウジングの端面部の側に配置された、前記電動モータを駆動するための制御回路部、電源回路部、電力変換回路部からなる電子制御部とを備え、
前記モータハウジングの前記端面部には、電力変換用放熱領域、及び電源用放熱領域が形成され、前記電力変換用放熱領域には前記電力変換回路部が設置され、前記電源用放熱領域には前記電源回路部が設置され、
前記制御回路部、及び前記電源回路部は、夫々の回路基板の上に実装されており、夫々の前記回路基板は、前記電動モータの前記回転軸に直交する径方向に配置され、しかも前記電動モータの前記回転軸の方向に積層されて配置され、
前記制御回路部、前記電源回路部、及び前記電力変換回路部は、金属カバーに覆われており、前記金属カバーは前記モータハウジングの前記端面部に水密的に固定されている
ことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の電動パワーステアリング装置において、
前記モータハウジングの前記端面部に形成された前記電源用放熱領域は、前記電動モータの回転軸方向で見て、前記電力変換用放熱領域に対して離れる方向に段差を有して形成されている
ことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の電動パワーステアリング装置において、
前記電力変換用放熱領域には、前記電動モータの回転軸方向で見て前記電動モータから離れる方向に延びた突状放熱部が形成されている
ことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の電動パワーステアリング装置において、
前記電子制御部は、前記電動モータの回転軸方向で見て前記電動モータから離れる方向に、前記電力変換回路部、前記電源回路部、前記制御回路部の順番で配置されている
ことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の電動パワーステアリング装置において、
前記電力変換回路部は、主電力変換回路部と副電力変換回路部、及び異常対応回路部から構成され、前記回転軸の軸方向で見て「コ」字状に９０°間隔に前記回転軸の周りに配置されている
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】
請求項１３に記載の電動パワーステアリング装置において、
前記電源用放熱領域は、「コ」字状に配置された前記主電力変換回路部と前記副電力変換回路部、及び前記異常対応回路部が存在しない空間に位置し、前記回転軸の中心側に向かって延びる延長放熱領域が形成されている
ことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項１５】
請求項１２に記載の電動パワーステアリング装置において、
前記電源回路部と前記制御回路部は、フレキシブル基板によって接続されている
ことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項１６】
請求項１２に記載の電動パワーステアリング装置において、
前記電力変換用放熱領域、及び前記電源用放熱領域には、前記回転軸の前記出力部とは反対側の軸方向に延びる一対の基板固定部がそれぞれ形成されており、
前記電源回路部の基板は、前記電源用放熱領域と前記電力変換用放熱領域に形成された一対の前記基板固定部に固定され、
前記制御回路部の基板は、前記電源用放熱領域に形成された一対の前記基板固定部と前記電力変換用放熱領域に形成された一対の前記基板固定部に固定されている
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】
本発明は電動駆動装置及び電動パワーステアリング装置に係り、特に電子制御装置を内蔵した電動駆動装置及び電動パワーステアリング装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的な産業機械分野においては、電動モータによって機械系制御要素を駆動することが行われているが、最近では電動モータの回転速度や回転トルクを制御する半導体素子等からなる電子制御部を電動モータに一体的に組み込む、いわゆる機電一体型の電動駆動装置が採用され始めている。
【０００３】
機電一体型の電動駆動装置の例として、例えば自動車の電動パワーステアリング装置においては、運転者がステアリングホィールを操作することにより回動するステアリングシャフトの回動方向と回動トルクとを検出し、この検出値に基づいてステアリングシャフトの回動方向と同じ方向へ回動するように電動モータを駆動し、操舵アシストトルクを発生させるように構成されている。この電動モータを制御するため、電子制御部（ＥＣＵ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）がパワーステアリング装置に設けられている。
【０００４】
従来の電動パワーステアリング装置としては、例えば、特開２０１５−１３４５９８号公報（特許文献１）に記載のものが知られている。特許文献１には、電動モータ部と電子制御部とにより構成された電動パワーステアリング装置が記載されている。そして、電動モータ部の電動モータは、アルミ合金等から作られた筒部を有するモータハウジングに収納され、電子制御部の電子部品が実装された基板は、モータハウジングの軸方向の出力軸とは反対側に配置されたＥＣＵハウジングとして機能するヒートシンクに取り付けられている。ヒートシンクに取り付けられる基板は、電源回路部、電動モータを駆動制御するＭＯＳＦＥＴ、或いはＩＧＢＴ等のようなパワースイッチング素子を有する電力変換回路部、及びパワースイッチング素子を制御する制御回路部を備え、パワースイッチング素子の出力端子と電動モータの入力端子とはバスバーを介して電気的に接続されている。
【０００５】
そして、ヒートシンクに取り付けられた電子制御部には、合成樹脂から作られたコネクタケースを介して電源から電力が供給され、また検出センサ類から運転状態等の検出信号が供給されている。コネクタケースは蓋体として機能しており、ヒートシンクを密閉して塞ぐように固定され、また固定ボルトによってヒートシンクの外周表面に固定されている。
【０００６】
尚、この他に電子制御装置を一体化した電動駆動装置としては、電動ブレーキや各種油圧制御用の電動油圧制御器等が知られているが、以下の説明では代表して電動パワーステアリング装置について説明する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１５−１３４５９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、特許文献１に記載されている電動パワーステアリング装置は自動車のエンジンルーム内に配置されることから、小型に構成されることが必要である。特に最近では自動車のエンジンルーム内は、排気ガス対策機器や安全対策機器等の補機類が多く設置される傾向にあり、電動パワーステアリング装置を含めて各種補機類はできるだけ小型化することや部品点数を低減することが求められている。
【０００９】
そして、特許文献１にあるような構成の電動パワーステアリング装置においては、特に電源回路部、電力変換回路部の熱を外部に放熱するためのヒートシンク部材が、モータハウジングとコネクタケースの間に配置されている。このため、ヒートシンク部材の分だけ余分に軸方向の長さが長くなる傾向になる。また、電源回路部や電力変換回路部を構成する電気部品は発熱量が大きく、小型化する場合はこの熱を効率よく外部に放熱してやる必要がある。したがって、軸方向の長さをできるだけ短くすると共に、電源回路部や電力変換回路部の熱を効率よく外部に放熱することができる電動駆動装置が求められている。
【００１０】
本発明の目的は、軸方向の長さをできるだけ短くすると共に、電源回路部や電力変換回路部の熱を効率よく外部に放熱することができる新規な電動駆動装置及び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】
【００１１】
本発明は、機械系制御要素を駆動する電動モータが収納されたモータハウジングと、電動モータの回転軸の出力部とは反対側の前記モータハウジングの端面部の側に配置された、電動モータを駆動するための制御回路部、電源回路部、電力変換回路部からなる電子制御部とを備え、モータハウジングの端面部には、電力変換用放熱領域、及び電源用放熱領域が形成され、電力変換用放熱領域には電力変換回路部が設置され、電源用放熱領域には前記電源回路部が設置され、制御回路部、及び電源回路部は、夫々の回路基板上に実装されており、夫々の回路基板は、電動モータの回転軸に直交する径方向に配置され、しかも電動モータの回転軸の方向に積層されて配置され、制御回路部、電源回路部、及び電力変換回路部は、金属カバーに覆われており、金属カバーはモータハウジングの端面部に水密的に固定されている、ことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、電源回路部及び電力変換回路部で発生した熱をモータハウジングのハウジング端面部に伝熱させることで、ヒートシンク部材を省略して軸方向の長さを短くできるようになる。また、モータハウジングは十分な熱容量を有しているので、電源回路部や電力変換回路部の熱を効率よく外部に放熱することができる。更に、金属カバーを介しても電源回路部や電力変換回路部の熱を効率よく外部に放熱することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明が適用される一例としての操舵装置の全体斜視図である。
【図２】本発明の実施形態になる電動パワーステアリング装置の全体斜視図である。
【図３】図２に示す電動パワーステアリング装置の分解斜視図である。
【図４】図３に示すモータハウジングの斜視図である。
【図５】図４に示すモータハウジングを軸方向に断面した断面図である。
【図６】図４に示すモータハウジングに電力変換回路部を載置した状態を示す斜視図である。
【図７】図４に示すモータハウジングに電源回路部を載置した状態を示す斜視図である。
【図８】図４に示すモータハウジングに制御回路部を載置した状態を示す斜視図である。
【図９】図４に示すモータハウジングに金属カバーを固定する状態を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されることなく、本発明の技術的な概念の中で種々の変形例や応用例をもその範囲に含むものである。
【００１５】
本発明の実施形態を説明する前に本発明が適用される一例としての操舵装置の構成について図１を用いて簡単に説明する。
【００１６】
まず、自動車の前輪を操舵するための操舵装置について説明する。操舵装置１は図１に示すように構成されている。図示しないステアリングホイールに連結されたステアリングシャフト２の下端には図示しないピニオンが設けられ、このピニオンは車体左右方向へ長い図示しないラックと噛み合っている。このラックの両端には前輪を左右方向へ操舵するためのタイロッド３が連結されており、ラックはラックハウジング４に覆われている。そして、ラックハウジング４とタイロッド３との間にはゴムブーツ５が設けられている。
【００１７】
ステアリングホイールを回動操作する際のトルクを補助するため、電動パワーステアリング装置６が設けられている。即ち、ステアリングシャフト２の回動方向と回動トルクとを検出するトルクセンサ７が設けられ、トルクセンサ７の検出値に基づいてラックにギヤ１０を介して操舵補助力を付与する電動モータ部８と、電動モータ部８に配置された電動モータを制御する電子制御装置（ＥＣＵ）部９とが設けられている。電動パワーステアリング装置６の電動モータ部８は、出力軸側の外周部の３箇所が図示しないボルトを介してギヤ１０に接続され、電動モータ８部の出力軸とは反対側に電子制御部９が設けられている。
【００１８】
電動パワーステアリング装置６においては、ステアリングホイールが操作されることによりステアリングシャフト２がいずれかの方向へ回動操作されると、このステアリングシャフト２の回動方向と回動トルクとをトルクセンサ７が検出し、この検出値に基づいて制御回路部が電動モータの駆動操作量を演算する。この演算された駆動操作量に基づいて電力変換回路部のパワースイッチング素子により電動モータが駆動され、電動モータの出力軸はステアリングシャフト１を操作方向と同じ方向へ駆動するように回動される。出力軸の回動は、図示しないピニオンからギヤ１０を介して図示しないラックへ伝達され、自動車が操舵されるものである。これらの構成、作用は既によく知られているので、これ以上の説明は省略する。
【００１９】
上述したように、特許文献１にあるような構成の電動パワーステアリング装置においては、特に電源回路部、電力変換回路部の熱を外部に放熱するためのヒートシンク部材が、モータハウジングとコネクタケースの間に配置されている。このため、ヒートシンク部材の分だけ余分に軸方向の長さが長くなる傾向になる。また、電源回路部や電力変換回路部を構成する電気部品は発熱量が大きく、小型化する場合はこの熱を効率よく外部に放熱してやる必要がある。したがって、軸方向の長さをできるだけ短くすると共に、電源回路部や電力変換回路部の熱を効率よく外部に放熱することができる電動駆動装置が求められている。
【００２０】
このような背景から、本実施形態では次のような構成の電動パワーステアリング装置を提案するものである。つまり、本実施形態においては、電動モータの回転軸の出力部とは反対側のモータハウジングのハウジング端面部に、少なくとも電源回路部及び電力変換回路部で発生した熱をモータハウジングに伝熱させる電源回路側放熱部と電力変換回路側放熱部を形成し、更に電源回路部及び制御回路部を構成する基板を電動モータの回転軸の径方向に配置して回転軸方向に積層すると共に、制御回路部、電源回路部及び電力変換回路部を覆うように金属カバーをハウジング端面に固定する、構成としたものである。
【００２１】
このような構成によれば、電源回路部及び電力変換回路部で発生した熱をモータハウジングのハウジング端面部に伝熱させることで、ヒートシンク部材を省略して軸方向の長さを短くできるようになる。また、モータハウジングは十分な熱容量を有しているので、電源回路部や電力変換回路部の熱を効率よく外部に放熱することができる。更に、金属カバーを介しても電源回路部や電力変換回路部の熱を効率よく外部に放熱することができる。
【００２２】
以下、本発明の一実施形態になる電動パワーステアリング装置の具体的な構成について、図２乃至図９を用いて詳細に説明する。尚、図２は本実施形態になる電動パワーステアリング装置の全体的な構成を示した図面であり、図３は図２に示す電動パワーステアリング装置の構成部品を分解して斜め方向から見た図面であり、図４から図９は各構成部品の組み立て順序にしたがって各構成部品を組み付けていった状態を示す図面である。したがって、以下の説明では、各図面を適宜引用しながら説明を行うものとする。
【００２３】
図２に示すように、電動パワーステアリング装置を構成する電動モータ部８は、アルミ合金等から作られた筒部を有するモータハウジング１１及びこれに収納された図示しない電動モータとから構成され、電子制御部９は、モータハウジング１１の軸方向の出力軸とは反対側に配置された、アルミ合金等で作られた金属カバー１２及びこれに収納された図示しない電子制御部から構成されている。
【００２４】
モータハウジング１１と金属カバー１２はその対向端面で、接着剤、或いは溶着、或いは固定ボルトによって一体的に固定されている。金属カバー１２の内部の収納空間に収納された電子制御部は、必要な電源を生成する電源回路部や、電動モータ部８の電動モータを駆動制御するＭＯＳＦＥＴ或いはＩＧＢＴ等からなるパワースイッチング素子を有する電力変換回路部や、このパワースイッチング素子を制御する制御回路部からなり、パワースイッチング素子の出力端子と電動モータのコイル入力端子とはバスバーを介して電気的に接続されている。
【００２５】
金属カバー１２の端面にはコネクタ端子組立体１３が固定ボルトによって固定されている。コネクタ端子組立体１３には電力供給用のコネクタ端子形成部１３Ａ、検出センサ用のコネクタ端子形成部１３Ｂ、制御状態を外部機器に送出する制御状態送出用のコネクタ端子形成部１３Ｃを備えている。そして、金属カバー１２に収納された電子制御部は、合成樹脂から作られた電力供給用のコネクタ端子形成部１３Ａを介して電源から電力が供給され、また検出センサ類から運転状態等の検出信号が検出センサ用のコネクタ形成端子部１３Ｂを介して供給され、現在の電動パワーステアリング装置の制御状態信号が制御状態送出用のコネクタ端子形成部１３Ｃを介して送出されている。
【００２６】
図３に電動パワーステアリング装置６の分解斜視図を示している。モータハウジング１１には内部に円環状の鉄製のサイドヨーク（図示せず）が嵌合されており、このサイドヨーク内に電動モータ（図示せず）が収納されているものである。電動モータの出力部１４はギヤを介してラックに操舵補助力を付与している。尚、電動モータの具体的な構造は良く知られているので、ここでは説明を省略する。
【００２７】
モータハウジング１１はアルミ合金から作られており、電動モータで発生した熱や、後述する電源回路部や電力変換回路部で発生した熱を外部大気に放出するヒートシンク部材として機能している。電動モータとモータハウジング１１で電動モータ部を構成している。
【００２８】
電動モータ部の出力部１４の反対側のモータハウジング１１の端面壁１５には電子制御部ＥＣが取り付けられている。電子制御部ＥＣは、電力変換回路部１６、電源回路部１７、制御回路部１８から構成されている。モータハウジング１１の端面壁１５は、モータハウジング１１と一体的に形成されているが、この他に端面壁１５だけを別体に形成し、ボルトや溶接によってモータハウジング１１と一体化しても良いものである。
【００２９】
ここで、電力変換回路部１６、電力変換回路部１７、制御回路部１８は冗長系を構成するものであり、主電子制御部と副電子制御部の二重系を構成している。そして、通常は主電子制御部によって電動モータが制御、駆動されているが、主電子制御部に異常や故障が生じると、副電子制御部に切り換えられて電動モータが制御、駆動されるようになるものである。
【００３０】
したがって、後述するが、通常は主電子制御部からの熱がモータハウジング１１に伝えられ、主電子制御部に異常や故障が生じると、主電子制御部が停止して副電子制御部が作動し、モータハウジング１１には副電子制御部からの熱が伝えられるものである。
【００３１】
ただ、本実施形態では採用していないが、主電子制御部と副電子制御部を合せて正規の電子制御部として機能させ、一方の電子制御部に異常、故障が生じると、他方の電子制御部で半分の能力によって電動モータを制御、駆動することも可能である。この場合、電動モータの能力は半分となるが、いわゆる「パワーステアリング機能」は確保されるようになっている。したがって、通常の場合は、主電子制御部と副電子制御部の熱がモータハウジング１１に伝えられるものである。
【００３２】
電子制御部ＥＣは制御回路部１８、電源回路部１７、電力変換回路部１６、コネクタ端子組立体１３から構成されており、端面壁１５側から離れる方向に向かって、電力変換回路部１６、電源回路部１７、制御回路部１８、コネクタ端子組立体１３の順序で配置されている。制御回路部１８は電力変換回路部１６のパワースイッチング素子を駆動する制御信号を生成するもので、マイクロコンピュータ、周辺回路等から構成されている。電源回路部１７は、制御回路部１８を駆動する電源及び電力変換回路部１６の電源を生成するもので、コンデンサ、コイル、パワースイッチング素子等から構成されている。電力変換回路部１６は、電動モータのコイルに流れる電力を調整するもので、３相の上下アームを構成するパワースイッチング素子等から構成されている。
【００３３】
後で説明するが、制御回路部１８、電源回路部１７を構成する電気素子は、ガラスエポキシ基板上に実装されており、これらの基板は電動モータの回転軸に直交する方向である径方向に配置されている。したがって、制御回路部１８、電源回路部１７、及び電力変換回路部１６は、電動モータの回転軸の方向に積層される形態で配置されている。
【００３４】
電子制御部ＥＣで発熱量が多いのは、主に電力変換回路部１６、電源回路部１７であり、電力変換回路部１６、電源回路部１７の熱は、アルミ合金からなるモータハウジング１１から放熱されるものである。尚、本実施形態では、電動モータの回転軸の端部側のモータハウジング１１の端面壁に、弾発機能部材と防水通気機能部材を有する電力変換回路部固定部材３８が取り付けられる構成となっている。
【００３５】
この電力変換回路部固定部材３８に形成した弾発機能部材によって電力変換回路部１６をモータハウジング１１の端面部１５側に形成した放熱部側に向けて押圧して、電力変換回路部１６を放熱部に押圧、保持している。また、防水通気機能部材によって水分の通過を防止し空気や水蒸気の通過を許すようにして、電子制御部の収納空間の内圧変動を抑制し、更に電子制御部の収納空間への水分の侵入を抑制するようにしている。
【００３６】
制御回路部１８と金属カバー１２の間には、合成樹脂からなるコネクタ端子組立体１３が設けられており、車両バッテリ(電源)や、外部の図示しない他の制御装置と接続されている。もちろん、このコネクタ端子組立体１３は、電力変換回路部１６、電源回路部１７、制御回路部１８と接続されていることはいうまでもない。
【００３７】
金属カバー１２は、電力変換回路部１６、電源回路部１７、制御回路部１８を収納してこれらを水密的に封止する機能を備えているものであり、本実施形態では溶着や接着によってモータハウジング１１の端面壁１５に固定されている。この金属カバー１２は金属で作られているので、電力変換回路部１６、電源回路部１７等によって発生した熱を外部に放熱する機能も併せ備えている。
【００３８】
次に、図４から図８に基づき各構成部品の構成と組み立て方法について説明する。先ず、図４はモータハウジング１１の外観を示しており、図５はその軸方向断面を示している。
【００３９】
図４、図５において、モータハウジング１１は、筒状の形態に形成されて側周面部１１Ａと、側周面部１１Ａの一端を閉塞する端面壁１５と、側周面部１１Ａの他端を閉塞する端面壁１９とから構成されている。本実施形態では、モータハウジング１１は有底円筒状であり、側周面部１１Ａと端面壁１５は一体的に形成されている。また、端面壁１９は、蓋の機能を備えており、側周面部１１Ａに電動モータを収納した後に側周面部１１Ａの他端を閉塞するものである。
【００４０】
図５にあるように、側周面部１１Ａの内部には、鉄心にコイル２０が巻回されたステータ２１が嵌合されており、このステータ２１の内部に、永久磁石を埋設したロータ２２が回転可能に収納されている。ロータ２２には回転軸２３が固定されており、一端は出力部１４となり、他端は回転軸２３の回転位相や回転数を検出するための回転検出部２４となっている。回転検出部２４には永久磁石が設けてあり、端面壁１５に設けた貫通孔２５を貫通して外部に突き出している。そして、図示しないＧＭＲ素子等からなる感磁部によって回転軸２３の回転位相や回転数を検出するようになっている。
【００４１】
図４に戻って、回転軸２３の出力部１４とは反対側に位置する端面壁１５の面には本実施形態の特徴である電力変換回路部１６、電源回路部１７の放熱領域１５Ａ、１５Ｂが形成されている。端面壁１５の四隅には、基板固定部２６Ａ、２６Ｂが一体的に植立されており、内部にねじ穴２６Ｓが形成されている。基板固定部２６Ａ、２６Ｂは後述する制御回路部１８の基板を固定するために設けられている。
【００４２】
また、後述する電力変換用放熱領域(＝電力変換回路設置部として機能する)１５Ａから植立した基板固定部２６Ａには、これも後述する電源用放熱領域(＝電源回路設置部として機能する)１５Ｂと軸方向で同じ高さの基板受け部２７が形成されている。この基板受け部２７は後述する電源回路部１７のガラスエポキシ基板３１を載置するためのものであり、この基板受け部２７にはガラスエポキシ基板３１を固定するねじ穴２７Ｓが形成されている。同様に、電源回路部１７の電源用放熱領域１５Ｂには、ガラスエポキシ基板３１を固定するねじ穴２７Ｓが形成されている。
【００４３】
また、電源用放熱領域１５Ｂに形成された基板固定部２６Ｂは、電源用放熱領域１５Ｂを含めて基板固定部２６Ｂとされている。これは後述するように、電源用放熱領域１５Ｂの一部を利用して電力変換回路部１６の位置決めに利用するからである。
【００４４】
図からわかるように、端面壁１５を形成する、回転軸２３と直交する径方向の平面領域は２分割されている。１つは電力変換回路部１６が取り付けられる電力変換用放熱領域１５Ａを形成し、もう１つは電源回路部１７が取り付けられる電源用放熱領域１５Ｂを形成している。本実施形態では、電力変換用放熱領域１５Ａの方が電源用放熱領域１５Ｂより面積が大きく形成されている。これは、上述したように二重系を採用しているため、電力変換回路部１６の設置面積を確保するためである。
【００４５】
そして、電力変換用放熱領域１５Ａと電源用放熱領域１５Ｂは、軸方向（回転軸２３が延びる方向）に向けて高さが異なる段差を有している。つまり、電源用放熱領域１５Ｂは、電動モータの回転軸２３の方向で見て、電力変換用放熱領域１５Ａに対して離れる方向に段差を有して形成されている。この段差は、電力変換回路部１６を設置した後に電源回路部１７を設置した場合に、電力変換回路部１６と電源回路部１７が夫々干渉しない長さに設定されている。
【００４６】
電力変換用放熱領域１５Ａには、３個の細長い矩形の３個の突状放熱部２８が形成されている。この突状放熱部２８は後述する二重系の電力変換回路部１６が設置されるものである。また、突状放熱部２８は、電動モータの回転軸２３の方向で見て電動モータから離れる方向に突出して延びているものである。
【００４７】
また、電源用放熱領域１５Ｂは平面状であって、後述する電源回路部１７が設置されるものである。更に、電源用放熱領域１５Ｂには、回転軸２３の中心側に向かって延びる延長放熱領域１５Ｃが形成されている。これは、後述する３個の電力変換回路１６Ｍ、１６Ｓ，１６Ｅが突状放熱部２８に「コ」字状に載置された場合、電力変換回路１６Ｍ、１６Ｓ，１６Ｅが存在しない空間を、電源回路部１７の放熱領域として利用するために形成されている。
【００４８】
したがって、突状放熱部２８は電力変換回路部１６で発生した熱を端面壁１５に伝熱する放熱部として機能し、電源用放熱領域１５Ｂは電源回路部１７で発生した熱を端面壁１５に伝熱する放熱部として機能するものである。尚、突状放熱部２８は省略することができ、この場合は電力変換用放熱領域１５Ａが電力変換回路部１６で発生した熱を端面壁１５に伝熱する放熱部として機能する。
【００４９】
このように、本実施形態になるモータハウジング１１の端面壁１５においては、ヒートシンク部材を省略して軸方向の長さを短くできるようになるものである。また、モータハウジング１１は十分な熱容量を有しているので、電源回路部１７や電力変換回路部１６の熱を効率よく外部に放熱することができるようになるものである。
【００５０】
次に、図６は電力変換回路部１６を突条放熱部２８に設置した状態を示している。図６にある通り、電力変換用放熱領域１５Ａに形成された突状放熱部２８の上部には二重系よりなる電力変換回路部１６が設置されている。電力変換回路部１６を構成するパワースイッチング素子は金属基板（ここではアルミ系の金属を使用している）に載置され、放熱されやすく構成されている。そして、パワースイッチング素子及びパワースイッチング素子側の金属基板を含めて合成樹脂によって被覆されてパッケージ化されている。尚、金属基板に代えて樹脂基板を用いることも可能である。
【００５１】
したがって、電力変換回路部１６の金属基板は突状放熱部２８に熱的に接続される構成となっている。このため、パワースイッチング素子で発生した熱を効率良く突状放熱部２８に伝熱させることができる。電力変換回路部１６の金属基板と突状放熱部２８の間には、伝熱性グリースが塗布され、電力変換回路部１６の熱を突状放熱部２８に伝え易くしている。また、図３にもあるように、電力変換回路部１６は、回転軸２３の端部に取り付けられた電力変換回路部固定部材の弾発機能部材によって突状放熱部２８側に向けて押圧、保持されている。
【００５２】
突状放熱部２８に伝えられた熱は電力変換用放熱領域１５Ａに拡散され、更にモータハウジング１１の側周面部１１Ａに伝熱されて外部に放熱されるものである。ここで、上述した通り、電力変換回路部１６の軸方向の高さは、電源用放熱領域１５Ｂの高さより低くなっているので、後述する電源回路部１７と干渉することはないものである。
【００５３】
ここで、電力変換回路部１６は、互いに向き合う主電力変換回路部１６Ｍと副電力変換回路部１６Ｓ、及び主電力変換回路部１６Ｍと副電力変換回路部１６Ｓに挟まれた異常対応回路部１６Ｅとから構成されており、これらは細長い矩形の形状に形成され、合成樹脂によってモールド成形されている。
【００５４】
主電力変換回路部１６Ｍと副電力変換回路部１６Ｓ、及び異常対応回路部１６Ｅは、回転軸２３の軸方向で見て「コ」字状に９０°間隔に配置されている。更に、主電力変換回路部１６Ｍと副電力変換回路部１６Ｓ、及び異常対応回路部１６Ｅは、回転軸２３の回転検出部２４を囲むようにして配置されており、これによって、収納効率を高めて径方向に大径化するのを抑制している。
【００５５】
次に、図７は電力変換回路部１６の上から電源回路部１７を設置した状態を示している。図７にある通り、電源用放熱領域１５Ｂの上部には電源回路部１７が設置されている。電源回路部１７を構成するコンデンサ２９やコイル３０等はガラスエポキシ基板３１に載置されている。電源回路部１７も二重系が採用されており、図からわかるように、夫々対称にコンデンサ２９やコイル３０等からなる電源回路が形成されている。
【００５６】
このガラスエポキシ基板３１の電源用放熱領域１５Ｂ側の面は、電源用放熱領域１５Ｂと接触するようにして端面壁１５に固定されている。固定方法は、図７にあるように、基板固定部２６Ａの基板受け部２７に設けられたねじ穴２７Ｓに図示しない固定ボルトによって固定されている。また、電源用放熱領域１５Ｂ（＝基板固定部２６Ｂ）に設けられたねじ穴２７Ｓにも図示しない固定ボルトによって固定されている。
【００５７】
尚、電源回路部１７がガラスエポキシ基板３１で形成されているため、両面実装が可能となっている。そして、ガラスエポキシ基板３１の電源用放熱領域１５Ｂ側の面には、図示しないＧＭＲ素子やこれの検出回路等からなる回転位相、回転数検出部が実装され、回転軸２３に設けた回転検出部２４と協働して、回転軸２３の回転位相や回転数を検出するようになっている。
【００５８】
このように、ガラスエポキシ基板３１は電源用放熱領域１５Ｂに接触するようにして固定されているので、電源回路部１７で発生した熱を効率良く電源用放熱領域１５Ｂに伝熱させることができる。電源用放熱領域１５Ｂに伝えられた熱は、モータハウジング１１の側周面部１１Ａに拡散して伝熱されて外部に放熱されるものである。ここで、ガラスエポキシ基板３１と電源用放熱領域１５Ｂの間は、熱伝達性の良い接着剤、放熱グリース、放熱シートのいずれか１つを介在させることで、更に熱伝達性能を向上させることができる。
【００５９】
次に、図８は電源回路部１７の上から制御回路１８を設置した状態を示している。制御回路部１８を構成するマイクロコンピュータ３２や周辺回路３３はガラスエポキシ基板３４に載置されている。制御回路部１８も二重系が採用されており、図からわかるように、夫々対象にマイクロコンピュータ３２や周辺回路等３３からなる制御回路が形成されている。尚、マイクロコンピュータ３２や周辺回路等３３は、ガラスエポキシ基板３４の電源回路１７側の面に設けられていても良いものである。
【００６０】
図８にある通り、電源回路部１７の上部には制御回路部１８が設置されており、電源回路部１７と制御回路部１８はフレキシブル基板３９によって接続されている。ガラスエポキシ基板３４は、図８にあるように、基板固定部２６Ａ、２６Ｂの頂部に設けられたボルト穴２６Ｓに図示しない固定ボルトによって固定されており、電源回路部１７のガラスエポキシ基板３１と制御回路部１８のガラスエポキシ基板３４の間は、図７に示す電源回路部１７のコンデンサ２９やコイル３０等が配置される空間となっている。
【００６１】
次に、図９は制御回路部１８の上からコネクタ端子組立体１３を設置した状態を示している。図９にある通り、制御源回路部１８の上部にはコネクタ端子組立体１３が設置されている。そして、コネクタ端子組立体１３は基板固定部２６Ａ、２６Ｂの頂部に設けられたねじ穴２６Ｓに制御回路部１８を挟み込むようにして固定ねじ３６によって固定されている。このように、コネクタ端子組立体１３と制御回路部１８のガラスエポキシ基板３４は、固定ねじ３６によって共締めされているので、軸方向の長さを短縮することができる。
【００６２】
この状態で、図３に示すようにコネクタ端子組立体１３が電力変換回路部１６、電源回路部１７、制御回路部１８と接続されている。更に、この後に金属カバー１２の開口端３７が、モータハウジング１１の段部３５に係合され、溶着、或いは接着によって相互に固定されている。
【００６３】
以上述べた通り、本発明によれば、電動モータの回転軸の出力部とは反対側のモータハウジングのハウジング端面部に、少なくとも電源回路部及び電力変換回路部で発生した熱をモータハウジングに伝熱させる電源回路側放熱部と電力変換回路側放熱部を形成し、更に電源回路部及び制御回路部を構成する基板を電動モータの回転軸の径方向に配置して回転軸方向に積層すると共に、制御回路部、電源回路部及び電力変換回路部を覆うように金属カバーをハウジング端面に固定する構成とした。
【００６４】
これによれば、電源回路部及び電力変換回路部で発生した熱をモータハウジングのハウジング端面部に伝熱させることで、ヒートシンク部材を省略して軸方向の長さを短くできるようになる。また、モータハウジングは十分な熱容量を有しているので、電源回路部や電力変換回路部の熱を効率よく外部に放熱することができる。更に、金属カバーを介しても電源回路部や電力変換回路部の熱を効率よく外部に放熱することができる。
【００６５】
尚、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【００６６】
６…電動パワーステアリング装置、８…電動モータ部、９…電子制御部、１１…モータハウジング、１２…金属カバー、１３…コネクタ端子組立体、１４…出力部、１５…端面壁、１６…電力変換回路部、１６Ｂ…バスバー、１６Ｍ…主電力変換回路部、１６Ｐ…位置決め突起部、１６Ｓ…副電力変換回路部、１６Ｅ…異常対応回路部、１７…電源回路部、１８…制御回路部、１９…端面壁、２０…コイル、２１…ステータ、２２…ロータ、２３…回転軸、２４…回転検出部、２５…貫通孔、２６Ａ、２６Ｂ…基板固定部、２６Ｓ…ねじ穴、２７…基板受け部、２７Ｓ…ねじ穴、２８…突状放熱部、２９…コンデンサ、３０…コイル、３１…ガラスエポキシ基板、３２…マイクコンピュータ、３３…周辺回路、３４…ガラスエポキシ基板。
【図１】
2019047700.tif 000003
【図２】
2019047700.tif 000004
【図３】
2019047700.tif 000005
【図４】
2019047700.tif 000006
【図５】
2019047700.tif 000007
【図６】
2019047700.tif 000008
【図７】
2019047700.tif 000009
【図８】
2019047700.tif 000010
【図９】
2019047700.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成30年5月9日(2018.5.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】
2019047700.tif 000012
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６】
2019047700.tif 000013