(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外郭を形成する筒状のモータケース、前記モータケースの径方向内側に配置され複数相を構成するよう巻線が巻回されるステータ、前記ステータの径方向内側に配置され前記ステータに対して相対回転可能に設けられるロータ、および前記ロータとともに回転するシャフトを有するモータと、
前記巻線への通電を切り替えるスイッチング素子を有する半導体モジュール、前記半導体モジュールを保持する保持部材、および、前記半導体モジュールと前記保持部材とを径方向内側に収容するカバー部材を有し、前記モータの軸方向の一側に配置されるコントロールユニットと、
前記モータと前記コントロールユニットとの間に設けられ、前記コントロールユニット側に立ち上がり前記コントロールユニットと嵌り合う壁部を有するホルダと、
を備え、
前記ホルダは、前記モータケースから取り出される前記巻線の取出線が挿通される孔部、および、前記取出線が所定の方向に向かうように前記取出線を保持するガイド部を有し、
前記ガイド部の軸方向厚みは、前記ホルダの板状部の軸方向厚みよりも厚く形成されることを特徴とする駆動装置。
【請求項２】
前記壁部は、前記ホルダの全周に亘って形成されることを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
【請求項３】
前記ホルダは、絶縁材料で形成されることを特徴とする請求項１または２に記載の駆動装置。
【請求項４】
前記ホルダは、金属で形成さ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駆動装置。
【請求項５】
前記ホルダは、前記モータケース側に突出し、前記モータケースのコントロールユニット側壁部に形成される開口に嵌合する嵌合部を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の駆動装置。
【請求項６】
前記壁部は、前記カバー部材の径方向内側に挿入されて嵌り合うことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の駆動装置。
【請求項７】
前記壁部は、前記コントロールユニット側に突出する突出部を有す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駆動装置。
【請求項８】
前記ホルダは、前記コントロールユニットと締結可能なねじ部を有す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駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータと当該モータを制御するコントローラとを一体にした駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば三相交流電流を通電することにより回転駆動する三相モータが公知である。三相モータへの電力供給源が所定電圧の直流電源である場合、複数相（例えば三相）の巻線へ位相の異なる巻線電流を供給するために、巻線電流を切り換えるためのコントローラが必要となる。例えば特許文献１では、制御回路ユニットをモータのシャフトと平行に配置し、モータの出力側にあるハウジングに制御回路ユニットを締結している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２０４６５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１のように制御回路ユニットをモータのシャフトと平行に配置した場合、装置全体の径方向における体格が大型化してしまう。
また、装置全体を小型化すべく、モータとコントローラとを別体としてワイヤハーネス等で接続することに替えて、モータとコントローラとが一体となるように構成する場合、モータとコントローラとの間に隙間があると、この隙間から内部に異物が侵入する虞がある。
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、モータとコントロールユニットとの間への異物の侵入を低減可能な駆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】
【０００５】
請求項１に記載の駆動装置は、モータと、コントロールユニットと、ホルダと、を備える。モータは、モータケース、ステータ、ロータ、およびシャフトを有する。筒状のモータケースは、モータの外郭を形成する。ステータは、モータケースの径方向内側に配置され、複数相を構成するよう巻線が巻回される。ロータは、ステータの径方向内側に配置され、ステータに対して相対回転可能に設けられる。シャフトは、ロータとともに回転する。コントロールユニットは、半導体モジュール、保持部材、およびカバー部材を有し、モータの軸方向の一側に配置される。半導体モジュールは、巻線への通電を切り替えるスイッチング素子を有する。保持部材は、半導体モジュールを保持する。カバー部材は、半導体モジュールと保持部材とを径方向内側に収容する。ホルダは、モータとコントロールユニットとの間に設けられ、コントロールユニット側に立ち上がりコントロールユニットと嵌り合う壁部を有する。
ホルダとコントロールユニットとが嵌り合うので、モータとコントローラとの間であってホルダとコントロールユニットとが嵌り合う箇所よりも径方向内側に、径方向外側から異物が侵入するのを防ぐことができる。
【０００６】
請求項１に記載の発明では、ホルダは、モータケースから取り出される巻線の取出線が挿通される孔部を有する。これにより、巻線とコントロールユニットとを容易に接続することができる。
請求項１に記載の発明では、ホルダは、取出線が所定の方向に向かうように取出線を保持するガイド部を有する。これにより、取出線を適切な方向に取り出すことができる。また、ガイド部の軸方向厚みは、ホルダの板状部の軸方向厚みよりも厚く形成される。
請求項２に記載の発明では、壁部は、ホルダの全周に亘って形成される。これにより、径方向外側からの異物の侵入をより低減することができる。
【０００７】
請求項３に記載の発明では、ホルダは、絶縁材料で形成される。これにより、例えばモータケースと巻線との絶縁のための部材を別途設ける必要がなく、部品点数を低減することができる。
また、ホルダは以下のようにしてもよい。
請求項４に記載の発明では、ホルダは、金属で形成される。
【０００８】
請求項５に記載の発明では、ホルダは、モータケース側に突出し、モータケースのコントロールユニット側壁部に形成される開口に嵌合する嵌合部を有する。これにより、モータケース内部への異物の侵入を低減することができる。
【０００９】
請求項６に記載の発明では、壁部は、カバー部材の径方向内側に挿入されて嵌り合う。これにより、カバー部材の径方向内側のスペースを大きく確保しつつ、コントロールユニット内部への異物の侵入を低減することができる。
【００１０】
コントロールユニットの形状により、径方向外側においてコントロールユニットとホルダとの間に隙間ができる場合、以下のように構成してもよい。
請求項７に記載の発明では、壁部は、コントロールユニット側に突出する突出部を有する。径方向外側におけるコントロールユニットとホルダとの間に形成される隙間と対応する形状に突出部を形成することにより、コントロールユニット内部への異物の侵入を低減することができる。
【００１１】
また、以下のように構成してもよい。
請求項８に記載の発明では、ホルダは、コントロールユニットと締結可能なねじ部を有する。これにより、ホルダとコントロールユニットとを締結するための部材を別途設ける必要がないので、部品点数を低減することができる。この場合、強度等の面から、請求項６に記載の構成を採用することが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態のパワーステアリング装置の構成を説明する概略構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態による駆動装置の断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態による駆動装置の断面図である。
【図４】本発明の第１実施形態による駆動装置の平面図である。
【図５】図４のＶ方向矢視図である。
【図６】図４のＶＩ方向矢視図である。
【図７】本発明の第１実施形態による駆動装置の斜視図である。
【図８】本発明の第１実施形態による駆動装置の分解斜視図である。
【図９】本発明の第１実施形態による駆動装置の分解斜視図である。
【図１０】本発明の第１実施形態によるホルダの側面図である。
【図１１】図１０のＸＩ方向矢視図である。
【図１２】本発明の第１実施形態によるホルダの斜視図である。
【図１３】図１０のＸＩＩＩ方向矢視図である。
【図１４】本発明の第１実施形態によるホルダの斜視図である。
【図１５】本発明の第２実施形態による駆動装置の側面図である。
【図１６】本発明の第２実施形態によるモータおよびホルダを示す側面図である。
【図１７】本発明の第２実施形態による駆動装置の分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明による駆動装置を図面に基づいて説明する。以下、複数の実施形態において、実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による駆動装置を図１〜図１５に基づいて説明する。駆動装置１は、電動パワーステアリング装置（以下、「ＥＰＳ」という。）に適用される。駆動装置１は、モータ２およびコントロールユニット３を備える。
【００１４】
まず、ＥＰＳの電気的構成を図１に基づいて説明する。ここで説明する電気的構成は、以下の実施形態にも共通する。
図１に示すように、駆動装置１は、車両のステアリング５の回転軸たるコラム軸６に取り付けられたギア７を介しコラム軸６に回転トルクを発生させ、ステアリング５による操舵をアシストする。具体的には、ステアリング５が運転者によって操作されると、当該操作によってコラム軸６に生じる操舵トルクをトルクセンサ８によって検出し、また、車速情報を図示しないＣＡＮ（Controller Area Network）から取得して、運転者のステアリング５による操舵をアシストする。もちろん、このような機構を利用すれば、制御手法によっては、操舵のアシストのみでなく、高速道路における車線キープ、駐車場における駐車スペースへの誘導など、ステアリング５の操作を自動制御することも可能である。
【００１５】
モータ２は、ギア７を正逆回転させる三相ブラシレスモータである。モータ２は、コントロールユニット３により電流の供給および駆動が制御される。コントロールユニット３は、モータ２を駆動する駆動電流が通電されるパワー部１００、および、モータ２の駆動を制御する制御部９０から構成される。
【００１６】
パワー部１００は、電源７５から電源ラインに介在するチョークコイル７６、コンデンサ７７、および、二組のインバータ８０、８９を有している。インバータ８０とインバータ８９とは、同様の構成であるので、ここではインバータ８０について説明する。
一方のインバータ８０は、電界効果トランジスタの一種であるＭＯＳＦＥＴ（metal-oxide-semiconductor field-effect transistor、以下、「ＭＯＳ」という。）８１〜８６を有している。ＭＯＳ８１〜８６は、ゲート電位により、ソース−ドレイン間がＯＮ（導通）またはＯＦＦ（遮断）される。なお、ＭＯＳ８１〜８６が「スイッチング素子」に対応している。
【００１７】
ＭＯＳ８１は、ドレインが電源ライン側に接続され、ソースがＭＯＳ８４のドレインに接続されている。ＭＯＳ８４のソースは、グランドに接続されている。ＭＯＳ８１とＭＯＳ８４との接続点は、モータ２のＵ相コイルに接続されている。
ＭＯＳ８２は、ドレインが電源ライン側に接続され、ソースがＭＯＳ８５のドレインに接続されている。ＭＯＳ８５のソースは、グランドに接続されている。ＭＯＳ８２とＭＯＳ８５との接続点は、モータ２のＶ相コイルに接続されている。
ＭＯＳ８３は、ドレインが電源ラインに接続され、ソースがＭＯＳ８６のドレインに接続されている。ＭＯＳ８６のソースは、グランドに接続されている。ＭＯＳ８３とＭＯＳ８６との接続点は、モータ２のＷ相コイルに接続されている。
【００１８】
また、インバータ８０は、電源リレー８７、８８を有している。電源リレー８７、８８は、ＭＯＳ８１〜８６と同様のＭＯＳＦＥＴにより構成される。電源リレー８７、８８は、ＭＯＳ８１〜８３と電源７５との間に設けられ、異常時に電流が流れるのを遮断可能である。なお、電源リレー８７は、断線故障やショート故障等が生じた場合にモータ２側へ電流が流れるのを遮断するために設けられる。また、電源リレー８８は、コンデンサ７８等の電子部品が誤って逆向きに接続された場合に逆向きの電流が流れないように、逆接保護のために設けられる。
【００１９】
シャント抵抗９９は、ＭＯＳ８４〜８６とグランドとの間に電気的に接続される。シャント抵抗９９に印加される電圧または電流を検出することにより、Ｕ相コイル、Ｖ相コイル、Ｗ相コイルに通電される電流を検出する。
【００２０】
チョークコイル７６およびコンデンサ７７は、電源７５と電源リレー８７との間に電気的に接続されている。チョークコイル７６およびコンデンサ７７は、フィルタ回路を構成し、電源７５を共有する他の装置から伝わるノイズを低減する。また、駆動装置１から電源７５を共有する他の装置へ伝わるノイズを低減する。
【００２１】
コンデンサ７８は、電源ライン側に設けられるＭＯＳ８１〜８３の電源側と、グランド側に設けられるＭＯＳ８４〜８６のグランド側と、の間に電気的に接続されている。コンデンサ７８は、電荷を蓄えることで、ＭＯＳ８１〜８６への電力供給を補助したり、サージ電圧などのノイズ成分を抑制したりする。
【００２２】
制御部９０は、プリドライバ９１、カスタムＩＣ９２、回転検出部としての回転角センサ９３、および、マイコン９４を備えている。カスタムＩＣ９２は、機能ブロックとして、レギュレータ部９５、回転角センサ信号増幅部９６、および、検出電圧増幅部９７を含む。
レギュレータ部９５は、電源を安定化する安定化回路である。レギュレータ部９５は、各部へ供給される電源の安定化を行う。例えばマイコン９４は、このレギュレータ部９５により、安定した所定電圧（例えば５Ｖ）で動作することになる。
回転角センサ信号増幅部９６には、回転角センサ９３からの信号が入力される。回転角センサ９３は、モータ２の回転位置信号を検出し、検出された回転位置信号は、回転角センサ信号増幅部９６に送られる。回転角センサ信号増幅部９６は、回転位置信号を増幅してマイコン９４へ出力する。
検出電圧増幅部９７は、シャント抵抗９９の両端電圧を検出し、当該両端電圧を増幅してマイコン９４へ出力する。
【００２３】
マイコン９４には、モータ２の回転位置信号、および、シャント抵抗９９の両端電圧が入力される。また、マイコン９４には、コラム軸６に取り付けられたトルクセンサ８から操舵トルク信号が入力される。さらにまた、マイコン９４には、ＣＡＮを経由して車速情報が入力される。マイコン９４は、操舵トルク信号および車速情報が入力されると、ステアリング５による操舵を車速に応じてアシストするように、回転位置信号に合わせてプリドライバ９１を介してインバータ８０を制御する。具体的には、マイコン９４は、プリドライバ９１を介してＭＯＳ８１〜８６のＯＮ／ＯＦＦを切り替えることにより、インバータ８０を制御する。つまり、６つのＭＯＳ８１〜８６のゲートがプリドライバ９１の６つの出力端子に接続されているため、プリドライバ９１によりゲート電圧を変化させることにより、ＭＯＳ８１〜８６のＯＮ／ＯＦＦを切り替える。
また、マイコン９４は、検出電圧増幅部９７から入力されるシャント抵抗９９の両端電圧に基づき、モータ２へ供給する電流を正弦波に近づけるべくインバータ８０を制御する。なお、制御部９０は、インバータ８９についてもインバータ８０と同様に制御する。
【００２４】
次に、駆動装置１の構造について、図２〜図９に基づいて説明する。図２〜図９は駆動装置１の全体を示した図であり、図２は図４のＩＩ−ＩＩ線断面図であり、図３は図４のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
図２〜図９に示すように、本実施形態の駆動装置１は、モータ２の軸方向の一方の端部にコントロールユニット３が設けられており、モータ２とコントロールユニット３とが積層構造になっている。
【００２５】
まず、図２および図３に基づいて、モータ２について説明する。モータ２は、モータケース１０、巻線２２が巻回されるステータ２０、ロータ２５、シャフト２７等を備えている。
モータ２の外郭を形成するモータケース１０は、周壁１１およびコントロールユニット側壁部１５を有し、鉄等により有底円筒状に形成される。周壁１１のコントロールユニット側壁部１５の反対側には、鍔部１２が形成され、アルミ等により形成されるフレームエンド１３がねじ１４により固定される。コントロールユニット側壁部１５には、モータ２とコントロールユニット３とを直接接続するためのカラム１９が設けられる。
【００２６】
図２および図８等に示すように、モータケース１０のコントロールユニット側壁部１５には、カラム１９が設けられる。カラム１９は、コントロールユニット３の反対側からコントロールユニット側壁部１５に形成されるカラム取付孔１８に埋め込まれて固定される。これにより、カラム１９は、モータケース１０の周壁１１の外径より径方向内側に設けられる。
【００２７】
カラム１９は、アルミ等で形成され、円筒状であって径方向内側に雌ねじが形成される雌ねじ部１９１と、閉塞部１９２とから構成される。雌ねじ部１９１は、コントロールユニット側壁部１５に形成されるカラム取付孔１８に挿入され、後述するホルダ３０の挿入孔３６からコントロールユニット３側に突出して設けられ、ヒートシンク５０の脚部５１に形成されるスルーホール５２に挿入される。また、スルーホール５２のモータケース１０の反対側からは、先端に雄ねじが形成されるスルーボルト５３が挿入され、スルーホール５２の内部にてカラム１９と締結される。これにより、モータ２のモータケース１０のコントロールユニット側壁部１５と、コントロールユニット３のヒートシンク５０とが、モータケース１０の周壁１１の外径より径方向内側にて、直接的に接続される。
【００２８】
また、閉塞部１９２は、カラム取付孔１８の径より大きく形成されてモータケース１０の内部に配置され、コントロールユニット３とは反対側の端部を閉塞する。これにより、スルーボルト５３とカラム１９とを締結したときに切粉等の異物が生じたとしても、モータケース１０内部に異物が侵入しない。
【００２９】
モータケース１０の内側には、ステータ２０が配置される。ステータ２０は、径方向内側に突出する６０個の突極を有している。突極は、磁性材料の薄板を積層してなる積層鉄心、および、積層鉄心の軸方向外側に嵌合するインシュレータを有している。インシュレータには巻線２２が巻回される。図８および図９に示すように、巻線２２は、Ｕ相コイル、Ｖ相コイル、およびＷ相コイルからなる三相巻線を構成している。巻線２２からは６本の取出線２３が取り出される。取出線２３は、モータケース１０のコントロールユニット側壁部１５に形成される取出部１７からコントロールユニット３側へ取り出される。コントロールユニット３側に取り出された取出線２３は、制御基板４０、パワーモジュール６０の径方向外側を通ってパワー基板７０に接続される。すなわち、モータ２の軸方向から見たとき、取出線２３は、パワーモジュール６０の径方向外側に配置される。また、取出線２３は、パワーモジュール６０の径方向外側の領域にてパワーモジュール６０を跨いでパワー基板７０側まで延びて形成される。
なお、本実施形態では、取出部１７が「モータケースのコントロールユニット側壁部に形成される開口」に対応している。
【００３０】
ステータ２０の径方向内側には、ロータ２５がステータ２０に対して相対回転可能に設けられる。ロータ２５は、例えば鉄等の磁性体から筒状に形成される。ロータ２５は、ロータコア２５１と、ロータコア２５１の径方向外側に設けられる永久磁石２５３とを有している。永久磁石２５３は、Ｎ極とＳ極とが交互に配列されている。
【００３１】
シャフト２７は、ロータコア２５１の軸中心に形成された軸穴２５２に固定されている。シャフト２７は、モータケース１０に設けられる軸受２７１およびフレームエンド１３に設けられる軸受２７２によって回転可能に支持される。これにより、シャフト２７は、ステータ２０に対し、ロータ２５とともに回転可能となっている。シャフト２７のコントロールユニット３側は、モータケース１０のコントロールユニット側壁部１５の軸中心に形成されるシャフト孔に挿通される。これにより、シャフト２７のコントロールユニット３側の端部は、モータケース１０からコントロールユニット３側に露出している。なお、シャフト孔は、シャフト２７の外径よりも大きく形成されており、モータケース１０はシャフト２７の回転を規制しない。
【００３２】
シャフト２７のコントロールユニット３側の端部には、シャフト２７と一体となって回転するマグネット２８が設けられる。マグネット２８は、シャフト２７と同軸となるように、シャフト２７のコントロールユニット３側の端部に設けられるマグネットホルダに固定され、コントロールユニット３側に露出している。また、本実施形態では、シャフト２７は、制御基板４０を貫通しておらず、マグネット２８は、制御基板４０のモータ２側の端面の近傍に配置される。
【００３３】
また、シャフト２７は、コントロールユニット３の反対側の端部に出力端２９を有している。シャフト２７のコントロールユニット３の反対側には、内部にギア７を有する図示しないギアボックスを有している。ギア７は、出力端２９と連結され、シャフト２７の回転による駆動力により回転駆動される。
【００３４】
次に、図２〜図９に基づき、コントロールユニット３について説明する。コントロールユニット３は、制御基板４０、保持部材としてのヒートシンク５０、半導体モジュールとしてのパワーモジュール６０、パワー基板７０、カバー部材１１０、および、コネクタホルダ１２０等を有する。
コントロールユニット３は、外部の電子部品との接続に係るコネクタ４５、７９等の部品以外のほとんどの構成がモータケース１０を軸方向に投影した領域であるモータケース領域に収まるように設けられている。図８および図９に示すように、コントロールユニット３は、軸方向において、モータ２側から、制御基板４０、ヒートシンク５０およびパワーモジュール６０、パワー基板７０がこの順で配列されている。すなわち、軸方向において、モータケース１０、制御基板４０、ヒートシンク５０およびパワーモジュール６０、パワー基板７０が、この順で配列されている。
【００３５】
制御基板４０は、例えばガラスエポキシ基板により形成される４層基板であって、モータケース領域内に収まる板状に形成される。制御基板４０には、ヒートシンク５０をモータケース１０に組み付けるための逃がしとして、後述するヒートシンク５０の脚部５１と対応する位置に切欠４２が３箇所に形成されている。また、制御基板４０は、モータ２側からねじ４７によってヒートシンク５０に螺着される。
【００３６】
制御基板４０には、制御部９０を構成する各種電子部品が実装されている。制御基板４０のモータ２側と反対側の端面には、プリドライバ９１、カスタムＩＣ９２、マイコン９４（図１参照）が実装されている。また、制御基板４０のモータ２側の端面には、回転角センサ９３が実装されている。回転角センサ９３は、マグネット２８と対向する位置に設けられる。また、マグネット２８および回転角センサ９３は、シャフト２７の回転中心線上に同軸に設けられる。回転角センサ９３は、シャフト２７と一体となって回転するマグネット２８の回転による磁界の変化を検出することにより、シャフト２７の回転角を検出する。
【００３７】
制御基板４０には、外縁に沿って、パワーモジュール６０の制御端子６４と接続するためのスルーホールが形成されている。また、制御基板４０には、制御コネクタ４５が接続されている。
制御コネクタ４５は、後述するコネクタホルダ１２０に形成される。制御コネクタ４５は、モータケース１０の径方向外側に形成され、軸方向においてモータ２側から配線を接続可能に設けられ、トルクセンサやＣＡＮなどの信号が入力される。
【００３８】
ヒートシンク５０は、例えばアルミ等の熱伝導性のよい材料で形成される。また、ヒートシンク５０の外周には、モータ２側にてモータケース１０のコントロールユニット側壁部１５と接する脚部５１が形成される。本実施形態では、脚部５１は、カラム１９と対応する３箇所に形成される。脚部５１には、軸方向に貫通するスルーホール５２が形成される。
【００３９】
ヒートシンク５０には、モータケース１０から取り出された取出線２３と対向して幅広面が形成される受熱部５５が形成される。受熱部５５は、モータケース１０のコントロールユニット側壁部１５から立ち上がる方向であって、コントロールユニット側壁部１５と略垂直に形成される。また、受熱部５５の間には、連結部５８が形成され、ヒートシンク５０は、全体として断面視略Ｕ字状に一体に形成される（図３参照）。互いに平行に形成される２つの受熱部５５には、それぞれの受熱部５５に沿って、パワーモジュール６０が配置される。
【００４０】
パワーモジュール６０は、モータ２の径方向においてヒートシンク５０の外側に縦配置される。パワーモジュール６０とヒートシンク５０との間には、図示しない放熱シートが設けられる。パワーモジュール６０は、放熱シートとともに、ねじ６９によりヒートシンク５０に螺着され、ヒートシンク５０に保持される。これにより、パワーモジュール６０は、放熱シートを挟んでヒートシンク５０に保持されるとともに、通電により発生する熱が放熱シートを介してヒートシンク５０に放熱される。
【００４１】
なお、図示はしていないが、パワーモジュール６０の受熱部５５側の面には、配線パターンの一部が金属放熱部としてパワーモジュール６０のモールド部６１から一部露出しており、この金属放熱部が放熱シートを介してヒートシンク５０の受熱部５５に接触することにより、効率よく放熱することができる。放熱シートは、パワーモジュール６０からの熱を受熱部５５に伝えるとともに、パワーモジュール６０と受熱部５５との絶縁を確保している。すなわち、放熱シートは、放熱部材であるとともに、絶縁部材である、といえる。
【００４２】
パワーモジュール６０は、巻線への通電を切り替えるスイッチング素子であるＭＯＳ８１〜８６（図１参照）を有する。パワーモジュール６０は、銅で形成された配線パターンに、スイッチング素子または電源リレーであるＭＯＳ８１〜８８およびシャント抵抗９９が載置され、ワイヤ等で電気的に接続され、モールド部６１によりモールドされている。
【００４３】
ここでパワーモジュール６０と図１に示す回路構成との関係を言及すると、一方のパワーモジュール６０がインバータ８０に対応し、図１に示すＭＯＳ８１〜８６、電源リレー８７、８８、およびシャント抵抗９９を有している。すなわち本実施形態では、ＭＯＳ８１〜８６、電源リレー８７、８８、およびシャント抵抗９９が１つのモジュールとして一体に樹脂モールドされている。また、他方のパワーモジュール６０がインバータ８９に対応し、インバータ８９を構成するＭＯＳ、電源リレー、およびシャント抵抗を有している。すなわち本実施形態では、１つのパワーモジュール６０が１系統のインバータ回路に対応している。また、１つの受熱部５５に対して、１つの駆動系統を構成する１つのパワーモジュール６０が配置されている、といえる。
【００４４】
パワーモジュール６０は、モールド部６１から突出する制御端子６４およびパワー端子６５を有する。
制御端子６４は、モールド部６１の幅広面の長手方向に垂直な面に形成される。また、パワー端子６５は、制御端子６４が設けられる面と平行な面に形成される。本実施形態では、パワーモジュール６０は、制御端子６４が制御基板４０側、パワー端子６５がパワー基板７０側となるように、ヒートシンク５０の受熱部５５に沿って縦配置される。すなわち、制御端子６４が制御基板４０側に突設され、パワー端子６５がパワー基板７０側に突設される。
【００４５】
制御端子６４は、制御基板４０のスルーホールに挿通され、はんだ等により制御基板４０と電気的に接続される。この制御端子６４を介して、制御基板４０からの制御信号がパワーモジュール６０へ出力される。また、パワー端子６５は、パワー基板７０に形成される後述するスルーホール７３に挿通され、はんだ等によりパワー基板７０と電気的に接続される。このパワー端子６５を経由して巻線２２に通電される巻線電流がパワーモジュール６０に通電される。本実施形態では、制御基板４０側には、モータ２の駆動制御に係る程度の小さい電流（例えば、２００ｍＡ）しか通電されない。一方、パワー基板７０側には、モータ２を駆動するための大電流（例えば、８０Ａ）が通電される。そのため、パワー端子６５は、制御端子６４よりも太く形成されている。
【００４６】
パワー基板７０は、例えばガラスエポキシ基板で形成されるパターン銅箔が厚い４層基板であって、モータケース領域内に収まる板状に形成され、モータ２の反対側からヒートシンク５０に螺着されている。パワー基板７０には、巻線２２に通電される巻線電流が通電されるパワー配線が形成される。
【００４７】
パワー基板７０には、パワーモジュール６０のパワー端子６５を挿通するスルーホール７３が形成される。また、パワー基板７０のスルーホール７３の外側には、取出線２３が挿通されるスルーホール７４が形成される。取出線２３は、スルーホール７４に挿通され、はんだ等により、パワー基板７０と電気的に接続される。これにより、取出線２３は、パワー基板７０を介してパワーモジュール６０と接続される。
【００４８】
パワー基板７０のモータ２側の面には、チョークコイル７６およびコンデンサ７７、７８が実装されている。
チョークコイル７６およびコンデンサ７７、７８は、ヒートシンク５０の内側に形成される空間に配置される。また、軸方向において、チョークコイル７６およびコンデンサ７７、７８は、パワー基板７０と制御基板４０との間に設けられる。
【００４９】
チョークコイル７６は、軸方向の長さが径方向の長さよりも短い円筒状に形成される。チョークコイル７６は、その軸線が、シャフト２７の中心線と略垂直となるように縦配置される。
コンデンサ７７、７８は、いずれもアルミ電解コンデンサである。なお、４つのコンデンサ７８は、コンデンサ７７よりも電気的な容量が大きいものが用いられる。なお、コンデンサ７７、７８は、アルミ電解コンデンサに限らず、容量等に応じて適宜選択可能である。
【００５０】
また、パワー基板７０には、パワーコネクタ７９が接続されている。パワーコネクタ７９は、後述するコネクタホルダ１２０に形成される。本実施形態では、パワーコネクタ７９は、モータ２の回転中心を挟んで制御コネクタ４５の反対側に設けられる。パワーコネクタ７９は、軸方向においてモータ２の反対側から配線を接続可能に設けられ、電源７５と接続される。これにより、パワー基板７０には、パワーコネクタ７９を経由して電源７５から電力が供給される。また、電源７５からの電力は、パワーコネクタ７９、パワー基板７０、パワーモジュール６０、および、取出線２３を経由して、ステータ２０に巻回された巻線２２へ供給される。
【００５１】
本実施形態のカバー部材１１０は、エンドカバー１１１およびコネクタホルダ１２０を有し、径方向内側に、制御基板４０、ヒートシンク５０およびパワーモジュール６０、および、パワー基板７０等を収容する。軸方向において、モータ２と反対側の端部に設けられるエンドカバー１１１は、モータケース１０と略同等の径であって、鉄等の磁性材料によって形成され、コントロールユニット３から外部へ電界および磁界が漏れるのを防ぐとともに、コントロールユニット３の内部へ埃等が入り込むのを防止する。エンドカバー１１１には、径方向外側に突出する接続部１１２が形成される。
【００５２】
本実施形態では、コネクタホルダ１２０は、外部の電子部品との接続に係るコネクタとしての機能を有するとともに、コントロールユニット３の外郭を形成している。コネクタホルダ１２０は、筒部１２１、制御コネクタ４５、および、パワーコネクタ７９が樹脂等で一体に形成される。コネクタホルダ１２０には、エンドカバー１１１の接続部１１２と対応する箇所に、径方向外側に突出して形成される接続部１２４が形成され、この接続部１２４にインサートナット１２５が埋め込まれる。エンドカバー１１１の接続部１１２に挿通されたねじ１１３がインサートナット１２５と締結されることにより、エンドカバー１１１がコネクタホルダ１２０に固定される。また、筒部１２１のモータ２側には、径方向内側に段差が形成され、薄肉部１２２が形成される（図３参照）。
【００５３】
モータ２とコントロールユニット３との間には、ホルダ３０が設けられる。ホルダ３０を図１０〜図１４に示す。なお、図１２はコントロールユニット３側から見た斜視図であり、図１４はモータ２側から見た斜視図である。
ホルダ３０は、モータケース１０と略同等の径の略円板状に形成される。本実施形態では、ホルダ３０は、樹脂で形成される。ホルダ３０の外周には、コントロールユニット３側に立ち上がる壁部３１が全周に亘って形成される。壁部３１は、外周に沿って形成される第１壁３１１、および、軸方向において第１壁３１１のコントロールユニット３側であって径方向において第１壁３１１の径方向内側に形成される第２壁３１２から構成される。第２壁３１２は、コネクタホルダ１２０の薄肉部１２２の径方向内側に挿入され、ホルダ３０とコネクタホルダ１２０が嵌り合う。ホルダ３０とコネクタホルダ１２０とが全周に亘って当接することにより、径方向外側から駆動装置１内部への異物の侵入が低減される。
【００５４】
壁部３１の径方向内側であって、コントロールユニット３のパワーモジュール６０よりも径方向外側には、３つずつの孔部３３が形成される。孔部３３は、取出線２３に対応する形状であってその外周よりもやや大きく形成され、それぞれに取出線２３が１本ずつ挿通される。また、図１３および図１４に示すように、孔部３３が形成される箇所には、モータ２側に突出する嵌合部３４が形成される。
【００５５】
嵌合部３４は、モータケース１０のコントロールユニット側壁部１５に形成される取出部１７に嵌合する形状に、軸方向に所定の厚みをもって形成され、取出部１７に嵌合する。本実施形態では、嵌合部３４は、軸方向から見て略台形形状である。取出線２３は、軸方向に所定の厚みで嵌合部３４に形成される孔部３３に挿通されることによって位置決めされるとともに、所定の方向に向かうように保持される。すなわち本実施形態では、嵌合部３４に形成される孔部３３が「ガイド部」として機能している。
【００５６】
また、本実施形態のホルダ３０は樹脂で形成されているので、取出線２３間の絶縁、また取出線２３とモータケース１０との絶縁が確保される。また、嵌合部３４には、孔部３３の径方向内側に逃がし部３５が形成され、例えば巻線２２から突出した部分等が収容される。逃がし部３５は、凹部であって、コントロールユニット３側に貫通していない。
【００５７】
また、ホルダ３０には、カラム１９およびヒートシンク５０の脚部５１に対応する位置に挿入孔３６が形成される。挿入孔３６には、ヒートシンク５０の脚部５１が挿入される。これにより、ホルダ３０は、カラム１９とスルーボルト５３との締結を阻害しない。また、ホルダ３０の中心には、シャフト２７のコントロールユニット３側の端部を挿通するためのシャフト孔３９が形成される。
【００５８】
ここで、駆動装置１の作動を説明する。
制御基板４０上のマイコン９４は、回転角センサ９３、トルクセンサ８、シャント抵抗９９等からの信号に基づき、車速に応じてステアリング５の操舵をアシストするように、プリドライバ９１を介してＰＷＭ制御により作出されたパルス信号を生成する。
【００５９】
このパルス信号は、制御端子６４を経由して、パワーモジュール６０により構成される２系統のインバータ８０、８９に出力され、ＭＯＳ８１〜８６のオン／オフの切り替え動作を制御する。これにより、巻線２２の各相には、位相のずれた正弦波電流が通電され、回転磁界が生じる。この回転磁界を受けてロータおよびシャフト２７が一体となって回転する。そして、シャフト２７の回転により、出力端２９からコラム軸６のギア７に駆動力が出力され、運転者のステアリング５による操舵をアシストする。
すなわち、巻線２２に通電される巻線電流により、モータ２を駆動している。この意味で、巻線２２に通電される巻線電流は、モータ２を駆動する駆動電流である、といえる。
【００６０】
パワーモジュール６０のＭＯＳ８１〜８８をスイッチングする際に発生する熱は、放熱シートを介してヒートシンク５０へ放熱され、パワーモジュール６０の温度上昇による故障や誤動作が防止される。なお、ステータ２０、ロータ等のサイズは、要求される出力に応じて設定可能である。
【００６１】
以上詳述したように、駆動装置１は、モータ２と、コントロールユニット３と、ホルダ３０と、を備える。モータ２は、モータケース１０、ステータ２０、ロータ２５、および、シャフト２７を有する。筒状のモータケース１０は、モータ２の外郭を形成する。ステータ２０は、モータケース１０の径方向内側に配置され、複数相を構成するよう巻線２２が巻回される。ロータ２５は、ステータ２０の径方向内側に配置され、ステータ２０に対して相対回転可能に設けられる。シャフト２７は、ロータとともに回転する。コントロールユニット３は、パワーモジュール６０、ヒートシンク５０、および、カバー部材１１０を有し、モータ２の軸方向の一側に配置される。パワーモジュール６０は、巻線２２への通電を切り替えるＭＯＳ８１〜８６を有する。ヒートシンク５０は、パワーモジュール６０を保持する。カバー部材１１０は、パワーモジュール６０とヒートシンク５０とを径方向内側に収容する。ホルダ３０は、モータ２とコントロールユニット３との間に設けられ、外周にコントロールユニット３のコネクタホルダ１２０と嵌り合う壁部３１を有する。
これにより、ホルダ３０とコントロールユニット３とが嵌り合うので、モータ２とコントロールユニット３との間であって、ホルダ３０とコントロールユニット３とが嵌り合う箇所よりも径方向内側に、径方向外側から異物が侵入するのを防ぐことができる。特に、コントロールユニット３側への異物の侵入が抑制される。
【００６２】
ホルダ３０の壁部３１は、ホルダ３０の全周に亘って形成される。これにより、径方向外側からの異物の侵入をより低減することができる。
ホルダ３０は、モータケース１０から取り出される巻線２２の取出線２３が挿通される孔部３３を有する。これにより、巻線２２とコントロールユニット３とを容易に接続することができる。
また、ホルダ３０の孔部３３は、取出線２３が所定の方向に向かうように取出線２３を保持する。これにより、取出線２３を適切な方向に取り出すことができる。
本実施形態のホルダ３０は、絶縁材料で形成される。これにより、モータケース１０と巻線２２の取出線２３との絶縁のための部材を別途設ける必要がなく、部品点数を低減することができる。
【００６３】
ホルダ３０は、モータケース１０側に突出し、モータケース１０のコントロールユニット側壁部１５に形成される取出部１７に嵌合する嵌合部３４を有する。これにより、モータケース１０内部への異物の侵入を低減することができる。
また、ホルダ３０の壁部３１は、カバー部材１１０のコネクタホルダ１２０の径方向内側に挿入されて嵌り合う。これにより、カバー部材１１０の径方向内側のスペースを大きく確保しつつ、コントロールユニット内部への異物の侵入を低減することができる。
【００６４】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態による駆動装置を図１５〜図１７に基づいて説明する。
本実施形態の駆動装置２００は、コネクタホルダを備えていない。また、制御コネクタ４５とパワーコネクタ７９とは、同じ側に隣り合って配置され、電源７５等の外部の電子部品と径方向外側から接続可能に設けられている。
【００６５】
カバー部材としてのエンドカバー２１０は、モータケース１０と略同等の径であって、モータ２側に開口する有底円筒状に形成される。側壁２１１には、制御コネクタ４５およびパワーコネクタ７９と対応する位置に切欠２１２が形成される。切欠２１２は、制御コネクタ４５およびパワーコネクタ７９の形状に合わせて形成されている。本実施形態では、制御コネクタ４５がパワーコネクタ７９よりも軸方向においてモータ２側に設けられているので、これに合わせて、切欠２１２は段差をもって形成されている。この切欠２１２から制御コネクタ４５およびパワーコネクタ７９が径方向外側に露出し、電源７５等の駆動装置１の外部の電子部品と接続される。
【００６６】
モータ２とコントロールユニット３との間には、ホルダ２３０が設けられる。ホルダ２３０は、モータケース１０と略同等の径の略円板状に形成される。本実施形態では、ホルダ３０は、樹脂で形成される。ホルダ２３０の外周には、コントロールユニット３側に立ち上がる壁部２３１が全周に亘って形成される。壁部２３１は、外周に沿って形成される第１壁３２１、および、軸方向において第１壁３２１のコントロールユニット３側であって径方向において第１壁３２１の径方向内側に形成される第２壁３２２から構成される。第２壁３２２は、エンドカバー２１０の側壁２１１の径方向内側に挿入され、第１壁３２１と第２壁３２２との間の段差面と、エンドカバー２１０の側壁２１１のモータ２側の端部２１３とが当接し、ホルダ２３０とエンドカバー２１０とが嵌り合うようになっている。これにより、径方向外側から駆動装置１内部への異物の侵入が低減される。
【００６７】
本実施形態では、パワーコネクタ７９は、軸方向において制御コネクタ４５よりもモータ２の反対側にずれて設けられている。そのため、ホルダ３０の壁部３１には、コントロールユニット３側へ突出する突出部２３２が、制御コネクタ４５とパワーコネクタ７９とのモータ２側の段差に対応する形状に形成されている。
【００６８】
また、ホルダ２３０には、カラム１９およびヒートシンク５０の脚部５１に対応する箇所に切欠部２３６が形成される。これにより、ホルダ２３０は、カラム１９とスルーボルト５３との締結を阻害しない。また、ホルダ２３０の中心には、シャフト２７のコントロールユニット３側の端部を挿通するための挿通孔２３９が形成される。
【００６９】
本実施形態では、壁部２３１は、コントロールユニット３側に突出する突出部２３２を有する。本実施形態にように、コントロールユニット３のパワーコネクタ７９とホルダ２３０との間に隙間が形成される場合であっても、当該隙間に対応する形状に突出部２３２を形成することにより、コントロールユニット３内部への異物の侵入を低減することができる。
また、上記実施形態と同様の効果を奏する。
【００７０】
（他の実施形態）
上記実施形態では、ホルダは樹脂により形成されていたが、金属等の他の材料で形成してもよい。
また、コントロールユニットの例えばカバー部材の側壁のモータ側の端部と直接ねじ合うように、コントロールユニットと締結可能なねじ部をホルダに設けてもよい。これにより、ホルダとコントロールユニットとを締結するための部材を別途設ける必要がないので、部品点数を低減することができる。この場合、強度等の面から、ホルダは金属で形成することが好ましい。
なお、ホルダを金属で形成する場合、取出線とホルダ等の部材との絶縁を確保するための絶縁部材を別途設けることが好ましい。
【００７１】
また、上記実施形態では、ホルダには、モータ側に突出する嵌合部が形成され、この嵌合部に取出線が挿通される孔部が設けられていた。他の実施形態では、ホルダのモータ側の面に突出する箇所を設けず、平面状に形成してもよい。
また、ホルダの壁部は、コントロールユニット等の形状に応じ、全周に設けなくてもよい。
【００７２】
上記実施形態では、制御基板およびパワー基板の２枚の基板を有していたが、基板は１枚であってもよい。また、上記実施形態では、巻線とパワーモジュールとがパワー基板を介して接続していたが、他の実施形態では、巻線とパワーモジュールとを直接接続してもよい。
上記実施形態では、パワーモジュールは複数のスイッチング素子を有し、１系統が１つのモジュールとして形成されていたが、スイッチング素子ごとに別々の半導体モジュールとしてもよい。また、上記実施形態では、パワーモジュールがヒートシンクの受熱部に沿って縦配置されていたが、モータの回転軸と垂直に配置する等、どのような角度で配置してもよい。
以上、本発明は、上記実施形態になんら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可能である。
【符号の説明】
【００７３】
１・・・駆動装置
２・・・モータ
３・・・コントロールユニット
１０・・・モータケース
１１・・・周壁
１５・・・コントロールユニット側壁部
２０・・・ステータ
２２・・・巻線
２３・・・取出線
２５・・・ロータ
２７・・・シャフト
２８・・・マグネット
３０・・・ホルダ
３１・・・壁部
３３・・・孔部（孔部、ガイド部）
３４・・・嵌合部
４０・・・制御基板
５０・・・ヒートシンク（保持部材）
６０・・・パワーモジュール（半導体モジュール）
７０・・・パワー基板
８１〜８６・・・ＭＯＳ（スイッチング素子）
１１０・・・カバー部材
１１１・・・エンドカバー
１２０・・・コネクタホルダ
２１０・・・エンドカバー（カバー部材）
２３０・・・ホルダ
２３１・・・壁部
２３２・・・突出部
【図１】
0005692575.tif 000002
【図２】
0005692575.tif 000003
【図３】
0005692575.tif 000004
【図４】
0005692575.tif 000005
【図５】
0005692575.tif 000006
【図６】
0005692575.tif 000007
【図７】
0005692575.tif 000008
【図８】
0005692575.tif 000009
【図９】
0005692575.tif 000010
【図１０】
0005692575.tif 000011
【図１１】
0005692575.tif 000012
【図１２】
0005692575.tif 000013
【図１３】
0005692575.tif 000014
【図１４】
0005692575.tif 000015
【図１５】
0005692575.tif 000016
【図１６】
0005692575.tif 000017
【図１７】
0005692575.tif 000018