(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータの回転を駆動制御するコントローラであって、
前記モータに駆動電流を供給する第１電流供給回路と、
前記第１電流供給回路と異なる経路で前記モータに駆動電流を供給する第２電流供給回路と、
前記第１電流供給回路及び前記第２電流供給回路のスイッチングを制御する制御信号が入力される制御端子が接続される基板と、
前記基板に実装され、前記第１電流供給回路に制御信号を出力する第１プリドライバ、及び前記第２電流供給回路に制御信号を出力する第２プリドライバを有する集積回路と、
前記第１電流供給回路からの距離と前記第２電流供給回路からの距離とが同じ中央線上で前記基板に実装され、前記第１プリドライバと前記第２プリドライバの出力を制御する信号を出力するマイクロコンピュータと、を備え、
前記マイクロコンピュータは、前記第１プリドライバに信号を出力する出力端子と、前記第２プリドライバに信号を出力する出力端子とが、前記中央線を挟んで対称に設けられ、
前記集積回路は、前記マイクロコンピュータから配線を介して前記第１プリドライバに信号が入力される入力端子と前記マイクロコンピュータから配線を介して前記第２プリドライバに信号が入力される入力端子とが前記中央線を挟んで対称に設けられ、
前記第１プリドライバから配線を介して前記第１電流供給回路に制御信号を出力する出力端子と前記第２プリドライバから配線を介して前記第２電流供給回路に制御信号を出力する出力端子とが前記中央線を挟んで対称に設けられることを特徴とするコントローラ。
【請求項２】
前記基板は、前記マイクロコンピュータと前記第１プリドライバとを接続する配線と、前記マイクロコンピュータと前記第２プリドライバとを接続する配線とを前記中央線を挟んで対称に設け、前記第１プリドライバと前記第１電流供給回路とを接続する配線と、前記第２プリドライバと前記第２電流供給回路とを接続する配線とを前記中央線を挟んで対称に設けることを特徴とする請求項１に記載のコントローラ。
【請求項３】
前記集積回路は、前記第１プリドライバ及び前記第２プリドライバを格納し、前記基板の前記中央線上に実装されることを特徴とする請求項１または２に記載のコントローラ。
【請求項４】
前記集積回路は、前記第１プリドライバを有する第１集積回路と、前記第２プリドライバを有する第２集積回路とから構成され、
前記第１集積回路と前記第２集積回路とは、前記中央線を挟んで対称に前記基板に実装されることを特徴とする請求項１または２に記載のコントローラ。
【請求項５】
前記第１電流供給回路が設けられる第１放熱ブロック、および前記第２電流供給回路が設けられる第２放熱ブロックを有するヒートシンクを備え、
前記基板は、前記第１放熱ブロックと前記第２放熱ブロックとを跨いで前記ヒートシンクに設けられ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コントローラ。
【請求項６】
前記モータは、前記第１電流供給回路から電流が供給されることで回転磁界を生じる第１巻線群と、前記第２電流供給回路から電流が供給されることで回転磁界を生じる第２巻線群とを有す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コントローラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータを駆動制御するコントローラに関する。
【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において、モータと、このモータの駆動を制御するコントローラとを合体させたものが公知である（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１２０７３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載のコントローラは、一系統のインバータ回路によりモータを駆動している。このため、インバータ回路が故障した場合、運転者によるステアリング操作の負荷が大きくなるおそれがある。
そこで、二系統のインバータ回路によりモータを駆動することが考えられる。これにより、一方のインバータ回路が故障した場合、他方のインバータ回路によりモータを駆動することが可能になる。
しかしながら、一方のインバータ回路からモータに供給される電流の大きさと、他方のインバータ回路からモータに供給される電流の大きさに違いが生じると、モータの回転バランスが悪くなり、ステアリングの操作フィーリングが低下することが懸念される。
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、モータの回転バランスを向上することの可能なコントローラを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に記載の発明によると、モータの駆動を制御するコントローラは、第１電流供給回路、第２電流供給回路、集積回路、及びマイクロコンピュータ（以下「マイコン」という）を備える。
第１電流供給回路と第２電流供給回路とはモータに駆動電流を供給する。第１電流供給回路及び第２電流供給回路のスイッチングを制御する制御信号が入力される制御端子が基板に接続される。その基板に実装される集積回路は、第１電流供給回路に制御信号を出力する第１プリドライバ、及び第２電流供給回路に制御信号を出力する第２プリドライバを有する。第１プリドライバと第２プリドライバの出力を制御する信号を出力するマイクロコンピュータは、第１電流供給回路からの距離と第２電流供給回路からの距離とが同じ中央線上で基板に実装される。
マイクロコンピュータは、第１プリドライバに信号を出力する出力端子と、第２プリドライバに信号を出力する出力端子とが、中央線を挟んで対称に設けられる。
集積回路は、マイクロコンピュータから配線を介して第１プリドライバに信号が入力される入力端子と、マイクロコンピュータから配線を介して第２プリドライバに信号が入力される入力端子とが中央線を挟んで対称に設けられる。
第１プリドライバから配線を介して第１電流供給回路に制御信号を出力する出力端子と、第２プリドライバから配線を介して第２電流供給回路に制御信号を出力する出力端子とが中央線を挟んで対称に設けられる。
これにより、マイコンと第１プリドライバとの間の配線長さと、マイコンと第２プリドライバとの間の配線長さとが等しくなり易くなるため、マイコンから第１プリドライバまでのインピーダンスと、マイコンから第２プリドライバまでのインピーダンスとが等価になり易くなる。また、第１プリドライバと第１電流供給回路との間の配線長さと、第２プリドライバと第２電流供給回路との間の配線長さとが等しくなり易くなるため、第１プリドライバから第１電流供給回路までのインピーダンスと、第２プリドライバから第２電流供給回路までのインピーダンスとが等価になり易くなる。その結果、マイコンから第１電流供給回路までのインピーダンスと、マイコンから第２電流供給回路までのインピーダンスとが等価になり易くなる。したがって、第１電流供給回路からモータに供給される駆動電流と、第２電流供給回路からモータに供給される駆動電流とを同等にし易くなる。この結果、モータの回転バランスを向上することができる。
さらに、マイコンの出力端子と第１プリドライバの入力端子とを接続する配線と、マイコンの出力端子と第２プリドライバの入力端子とを接続する配線とを交差することなく、基板に設けることができる。また、第１プリドライバの出力端子と第１電流供給回路とを接続する配線と、第２プリドライバの出力端子と第２電流供給回路とを接続する配線とを交差することなく、基板に設けることができる。したがって、配線の構成を簡素にすると共にクロストークを抑制することができる。
【０００６】
請求項２に記載の発明によると、基板は、マイコンと第１プリドライバとを接続する配線と、マイコンと第２プリドライバとを接続する配線とを中央線を挟んで対称に設ける。また、基板は、第１プリドライバと第１電流供給回路とを接続する配線と、第２プリドライバと第２電流供給回路とを接続する配線とを中央線を挟んで対称に設ける。
これにより、マイコンから第１電流供給回路までの配線のインピーダンスと、マイコンから第２電流供給回路までの配線のインピーダンスとが等価になり易くなる。
【０００７】
請求項３に記載の発明によると、集積回路は、第１プリドライバ及び第２プリドライバを格納し、基板の中央線上に実装される。
これにより、第１プリドライバと第２プリドライバとを１個の集積回路に格納する場合、上述した請求項１及び２に記載の発明と同様の作用効果を奏することができる。
【０００８】
請求項４に記載の発明によると、集積回路は、第１プリドライバを有する第１集積回路と、第２プリドライバを有する第２集積回路とから構成される。第１集積回路と第２集積回路とは、中央線を挟んで対称に設けられる。
これにより、第１プリドライバと第２プリドライバとをそれぞれ別個の集積回路に格納する場合、上述した請求項１及び２に記載の発明と同様の作用効果を奏することができる。
【０００９】
請求項５に記載の発明によると、コントローラは、第１電流供給回路が設けられる第１放熱ブロック、および第２電流供給回路が設けられる第２放熱ブロックを有するヒートシンクを備える。基板は、第１放熱ブロックと第２放熱ブロックとを跨いでヒートシンクに設けられる。これにより、基板の配線と第１電流供給回路及び第２電流供給回路とを簡素な構成で電気的に接続することができる。
【００１０】
請求項６に記載の発明によると、モータは、第１電流供給回路から電流が供給されることで回転磁界を生じる第１巻線群と、第２電流供給回路から電流が供給されることで回転磁界を生じる第２巻線群とを有する。この冗長系設計により、いずれか一方の電流供給回路に故障が生じた場合、モータの回転を可能にするフェールセーフ機能を備えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１実施形態による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】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線の断面図である。
【図４】本発明の第１実施形態による駆動装置の分解斜視図である。
【図５】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６】図２のＶＩ−ＶＩ線の断面図である。
【図７】図２のＶＩＩ−ＶＩＩ線の断面図である。
【図８】本発明の第１実施形態によるコントローラの制御基板の模式図である。
【図９】本発明の第２実施形態によるコントローラの制御基板の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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１実施形態）
本発明の第１実施形態によるコントローラが適用される電動装置を図１〜図８に示す。本実施形態のコントローラ３は、電動パワーステアリング装置（以下、「ＥＰＳ」という。）に用いられる電動装置１のモータ２の回転を駆動制御する。図１に示すように、電動装置１は、コラム軸６に設けられたギアボックス７のギアと噛合している。電動装置１は、ステアリング５の操舵トルクを検出するトルクセンサ８から出力されるトルク信号、及び図示しないＣＡＮ（Controller Area Network）から取得する車速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。
【００１３】
電動装置１は、モータ２およびコントローラ３から構成されている。モータ２は、ブラシレスモータである。モータ２は、コントローラ３により駆動電流としての三相交流が供給され、正逆回転を駆動制御される。
まず、コントローラ３の電気的構成を図１を参照して説明する。コントローラ３は、大電流をモータ２に供給するパワー部１００、及びこのパワー部１００を制御する制御部９０から構成されている。
【００１４】
パワー部１００は、電源７５に接続する配線に電気的に接続する第１平滑コンデンサ７７、電源７５と電源リレー８７、８８との間の配線に直列接続され電源変動を減衰するチョークコイル７６、第１インバータ回路８０、及び第２インバータ回路８９を有している。本実施形態の第１インバータ回路８０が特許請求の範囲に記載の「第１電流供給回路」に相当し、第２インバータ回路８９が特許請求の範囲に記載の「第２電流供給回路」に相当する。
第１平滑コンデンサ７７とチョークコイル７６とは、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、第１インバータ回路８０及び第２インバータ回路８９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。
【００１５】
パワー部１００は、第１インバータ回路８０と第２インバータ回路８９それぞれに電源リレー８７、８８を有している。電源リレー８７、８８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。）により構成されている。第１インバータ回路８０を構成するＭＯＳ８１〜８３とチョークコイル７６との間に設けられる電源リレー８７、８８は、異常時に第１インバータ回路８０からモータ２側へ電流が流れるのを遮断可能である。第２インバータ回路８９を構成するＭＯＳとチョークコイルとの間に設けられる電源リレーは、異常時に第２インバータ回路８９からモータ２側へ電流が流れるのを遮断可能である。
【００１６】
第１インバータ回路８０は、ＭＯＳ８１〜８６を有している。
上アーム側のＭＯＳ８１、８２、８３は、ドレインが電源側に接続され、ソースが対応する下アーム側のＭＯＳ８４、８５、８６のドレインに接続されている。下アーム側のＭＯＳ８４、８５、８６のソースは、グランドに接続されている。上アーム側のＭＯＳ８１、８２、８３と対応する下アーム側のＭＯＳ８４、８５、８６とを接続する配線は、それぞれ対応するモータ２のＵ相コイル、Ｖ相コイル、Ｗ相コイルに接続されている。
第２インバータ回路８９は、上述した第１インバータ回路８０と同様の構成であるので説明を省略する。
【００１７】
シャント抵抗９９は、下アーム側の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の両端の電位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が検出される。
第２平滑コンデンサ７８は、上アーム側のＭＯＳ８１〜８３の電源側の配線と、下アーム側のＭＯＳ８４〜８６のグランド側の配線に接続されている。つまり、第２平滑コンデンサ７８は、ＭＯＳ８１〜８６と並列接続されている。第２平滑コンデンサ７８は、電荷を蓄えることで、ＭＯＳ８１〜８６への電力供給を補助し、また電流の切り替えにより生じるリップル電流を吸収する。
【００１８】
制御部９０は、集積回路としてのカスタムＩＣ９２、位置センサ９３及びマイコン９４などを備えている。カスタムＩＣ９２は、機能ブロックとして、第１プリドライバ９１、第２プリドライバ９８、レギュレータ部９５、位置センサ信号増幅部９６、及び検出電圧増幅部９７などを有している。
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。
位置センサ信号増幅部９６には、位置センサ９３からの信号が入力される。位置センサ９３は、モータ２の回転位置を検出した回転位置信号を位置センサ信号増幅部９６に出力する。位置センサ信号増幅部９６は、回転位置信号を増幅し、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、その両端電圧を増幅してマイコン９４へ出力する。
【００１９】
マイコン９４には、モータ２の回転位置信号、シャント抵抗９９の両端電圧、トルクセンサ８からの操舵トルク信号、及び車速情報等が入力される。マイコン９４は、これらの信号が入力されると、回転位置信号に合わせて第１プリドライバ９１及び第２プリドライバ９８に信号を出力する。
第１プリドライバ９１は、マイコン９４からの信号を受けて第１インバータ回路８０に制御信号を出力する。第１プリドライバ９１の制御信号により、第１インバータ回路８０のＭＯＳ８１〜８６のＯＮ／ＯＦＦのスイッチングが制御されることで、モータ２に供給する三相交流がつくられる。
第２プリドライバ９８は、マイコン９４からの信号を受けて第２インバータ回路８９に制御信号を出力する。第２プリドライバ９８の制御信号により、第２インバータ回路８９のＭＯＳのＯＮ／ＯＦＦのスイッチングが制御されることで、モータ２に供給する三相交流がつくられる。
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へ供給する三相交流を正弦波に近づけるように第１インバータ回路８０と第２インバータ回路８９とを制御する。
【００２０】
次に、電動装置１の構造について、図２〜図７に基づいて説明する。
本実施形態の電動装置１は、モータ２、及びこのモータ２のシャフト３５の軸方向の一方に設けられたコントローラ３を備えている。
まず、モータ２について説明する。モータ２は、モータケース１０、ステータ２０、ロータ３０、シャフト３５等を備えている。
モータケース１０は、筒状に形成される。モータケース１０のコントローラ３と反対側の開口には、フレームエンド１４がねじ等により固定される。
【００２１】
モータケース１０の径内側には、ステータ２０が配置される。ステータ２０は、モータケース１０の径方向内側に突出する１２個の突極２１及びスロットを有している。突極２１及びスロットは、モータケース１０の周方向に所定間隔で設けられている。突極２１は、磁性材料の薄板を積層してなる積層鉄心から構成されている。この積層鉄心には、図示しないインシュレータを介して巻線２６が巻回されている。巻線２６は、Ｕ相コイル、Ｖ相コイル及びＷ相コイルを二系統構成している。
一方の系統のＵ相コイル、Ｖ相コイル及びＷ相コイルは、第１インバータ回路８０から電流が供給されることで回転磁界を生じる第１巻線群を構成する。他方の系統のＵ相コイル、Ｖ相コイル及びＷ相コイルは、第２インバータ回路８９から電流が供給されることで回転磁界を生じる第２巻線群を構成する。
第１巻線群からコントローラ３側へ引き出された３本のモータ線２７は、制御基板４０及びパワーモジュール６０の径方向外側を軸方向に延びてパワー基板７０に接続される。
第２巻線群からコントローラ３側へ引き出された３本のモータ線２８は、第１巻線群から引き出された３本のモータ線２７の径方向反対側で、制御基板４０及びパワーモジュール６０の径方向外側を軸方向に延びてパワー基板７０に接続される。
【００２２】
ステータ２０の径方向内側には、ロータ３０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３０は、例えば鉄等の磁性体から筒状に形成される。ロータ３０は、ロータコア３１と、ロータコア３１の径方向外側に設けられる永久磁石３２を有している。永久磁石３２は、Ｎ極とＳ極とが周方向に交互に着磁されている。
シャフト３５は、ロータコア３１の軸中心に形成された軸穴３３に固定されている。シャフト３５は、モータケース１０に設けられる軸受１２およびフレームエンド１４に設けられる軸受１５によって回転可能に支持される。これにより、シャフト３５はロータ３０と共に、ステータ２０に対し相対回転可能となる。
【００２３】
シャフト３５のコントローラ３側の端部にマグネット３６が固定されている。このマグネット３６は、コントローラ３側に露出し、制御基板４０と向き合うように配置される。
一方、シャフト３５は、コントローラ３の反対側の端部に出力端３７を有している。シャフト３５の出力端３７側には、内部にギアを有するギアボックス７が設けられる。出力端３７はギアボックス７のギアと連結する。シャフト３５の回転が出力端３７からギアに伝達され、コラム軸６に駆動力が印加される。
【００２４】
次に、コントローラ３について説明する。
コントローラ３は、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。コントローラ３は、２個のパワーモジュール６０、６２、第１平滑コンデンサ７７、第２平滑コンデンサ７８、チョークコイル７６、ヒートシンク５０、パワー基板７０及び制御基板４０等から構成されている。この制御基板４０が特許請求の範囲に記載の「基板」に相当する。
【００２５】
ヒートシンク５０は、第１放熱ブロック５１、第２放熱ブロック５２、及びこの２つの放熱ブロック５１、５２を連結する連結部５３を有している。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により一体に形成されている。第１放熱ブロック５１と第２放熱ブロック５２とは、シャフト３５の回転中心を含む仮想平面を挟んで対向して設けられる。
ヒートシンク５０は、接続部５４、５５を有している。接続部５４、５５には、モータ２の軸方向に貫通する孔が形成されている。接続部５４、５５の孔にねじ５６が挿通され、モータケース１０に螺着される。
【００２６】
パワー基板７０は、例えばガラスエポキシ基板により形成されるパターン銅箔が厚い４層のプリント基板である。パワー基板７０は、モータ２の反対側からねじ７２によってヒートシンク５０に螺着されている。
第１平滑コンデンサ７７、４個の第２平滑コンデンサ７８及びチョークコイル７６は、ヒートシンク５０の第１放熱ブロック５１と第２放熱ブロック５２との間に形成された空間に配置され、パワー基板７０のモータ２側の面に実装されている。
【００２７】
第１平滑コンデンサ７７及び第２平滑コンデンサ７８は、アルミ電解コンデンサである。第１平滑コンデンサ７７及び第２平滑コンデンサ７８は、略円柱状に形成されている。第２平滑コンデンサ７８は、第１平滑コンデンサ７７よりも外径が大きく形成され、電気的な容量が大きい。
第１平滑コンデンサ７７及び第２平滑コンデンサ７８は、第１平滑コンデンサ７７の軸と第２平滑コンデンサ７８の軸とがモータ２のシャフト３５の軸と略平行になるように設けられている。
【００２８】
チョークコイル７６は、外径よりも軸方向の長さが短い環状に形成されている。チョークコイル７６は、その軸線が、シャフト３５の軸に垂直となるように配置される。チョークコイル７６は、チョークコイル７６は、シャフト３５の軸方向の一方から見たとき、位置センサ９３と重ならない位置に配置される。
パワーコネクタ７９は、モータ２の径方向外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を経由して電力が供給される。
【００２９】
ヒートシンク５０のモータ２における径方向外側には、２個のパワーモジュール６０、６２がシャフト３５と略平行に縦置き配置される。
パワーモジュール６０、６２は、銅で形成された配線パターンにＭＯＳを構成する半導体チップが搭載され、モールド部６１により樹脂モールドされる。モールド部６１の一方から制御端子６４が突出し、他方からパワー端子６５が突出している。
制御端子６４には、ＭＯＳのスイッチングを制御する制御信号が入力される。制御端子は、ＭＯＳのゲートに接続されている。パワー端子６５は、ＭＯＳのスイッチングにより電流が流れるソース及びドレインに接続されている。
一方のパワーモジュール６０に第１インバータ回路８０及び電源リレー８７、８８がモールドされている。他方のパワーモジュール６２に第２インバータ回路８９及び電源リレーがモールドされている。各パワーモジュール６０、６２は、各放熱ブロック５１、５２に対して１個ずつ配置されている。
パワーモジュール６０、６２は、放熱シートを介し、ねじ６９によりヒートシンク５０に螺着されている。これにより、パワーモジュール６０の発する熱は、放熱シートを介し、ヒートシンク５０に放熱される。
【００３０】
パワーモジュール６０、６２のパワー端子６５は、モールド部６１からパワー基板７０側に突出する。パワー端子６５は、パワー基板７０に形成されるスルーホール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。パワー基板７０には、パワー端子６５とモータ線２７、２８とを接続する配線が形成されている。これにより、パワーモジュール６０、６２のパワー端子６５からパワー基板７０及びモータ線２７、２８を経由してモータ２の第１巻線群及び第２巻線群へ駆動電流が供給される。
【００３１】
パワーモジュール６０、６２の制御端子６４、６６は、モールド部６１から制御基板４０側に突出する。制御端子６４は、制御基板４０のスルーホール４３、４６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。制御基板４０から制御端子６４を経由して各パワーモジュール６０、６２の第１インバータ回路８０及び第２インバータ回路８９へ制御信号が入力される。
一方のパワーモジュール６０の制御端子６４と、他方のパワーモジュール６２の制御端子６６とは、それぞれ直線上に配置されている。制御基板４０の一方のスルーホール４３は、一方のパワーモジュール６０の制御端子６４の並びに沿って直線上に配置されている。制御基板４０の他方のスルーホール４６は、他方のパワーモジュール６２の制御端子６６の並びに沿って直線上に配置されている
一方のパワーモジュール６０の制御端子６４の並び方向（制御基板４０のスルーホール４３の並び方向）と、マイコン９４及びカスタムＩＣ９２の並び方向と、他方のパワーモジュール６２の制御端子６６（制御基板４０のスルーホール４６の並び方向）とは、平行に配置されている。
【００３２】
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、モータケース領域に収まる略長方形の板状に形成される。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、３か所の切欠４２が形成されている。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。
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側の表面には、位置センサ９３が実装されている。位置センサ９３は、シャフトの３５の軸線上に設けられ、マグネット３６と対向している。位置センサ９３は、シャフト３５とともに回転するマグネット３６による磁界の変化を検出する。これにより、ロータ３０の位置が検出される。制御基板４０の短手側の一側に、制御コネクタ４５が接続されている。制御コネクタ４５は、パワーコネクタと同じ方向に設けられている。制御コネクタ４５は、モータ２の径方向外側から配線を接続可能に設けられ、各種センサからのセンサ情報が入力される。
【００３３】
制御基板４０のモータ２と反対側の表面には、マイコン９４及びカスタムＩＣ９２が実装されている。
マイコン９４は、一方のパワーモジュール６０からの距離と、他方のパワーモジュール６２からの距離とが同じになる中央線Ｓ上で制御基板４０に実装される。
マイコン９４は、一方のパワーモジュール６０の制御端子６４が挿通されるスルーホール４３と、他方のパワーモジュール６２の制御端子６６が挿通されるスルーホール４６との中間に実装されている。つまり、一方のパワーモジュール６０からの距離と、他方のパワーモジュール６２からの距離とが同じになる中央線Ｓを制御基板４０上に想定したとき、マイコン９４は、その中央線Ｓ上に実装される。
カスタムＩＣ９２は、制御基板４０の中央線Ｓ上に実装されている。カスタムＩＣ９２は、機能ブロックとして、第１プリドライバ９１、第２プリドライバ９８、レギュレータ部９５、位置センサ信号増幅部９６、及び検出電圧増幅部９７などを有している。
【００３４】
マイコン９４は、カスタムＩＣ９２の有する第１プリドライバ９１に信号を出力する出力端子１０１が中央線Ｓより一方のパワーモジュール６０側に設けられる。また、第２プリドライバ９８に信号を出力する出力端子１０２が中央線Ｓより他方のパワーモジュール６２側に設けられる。第１プリドライバ９１に信号を出力する出力端子１０１と、第２プリドライバ９８に信号を出力する出力端子１０２とは、中央線Ｓを挟んで対称に設けられる。
カスタムＩＣ９２は、マイコン９４から第１プリドライバ９１に信号が入力される入力端子１０３が中央線Ｓより一方のパワーモジュール６０側に設けられる。また、マイコン９４から第２プリドライバ９８に信号が入力される入力端子１０４が中央線Ｓより他方のパワーモジュール６２側に設けられる。第１プリドライバ９１に信号が入力される入力端子１０３と、第２プリドライバ９８に信号が入力される入力端子１０４とは、中央線Ｓを挟んで対称に設けられる。
カスタムＩＣ９２は、第１プリドライバ９１から一方のパワーモジュール６０に制御信号を出力する出力端子１０５が中央線Ｓより一方のパワーモジュール６０側に設けられる。また、第２プリドライバ９８から他方のパワーモジュール６２に制御信号を出力する出力端子１０６が中央線Ｓより他方のパワーモジュール６２側に設けられる。一方のパワーモジュール６０に制御信号を出力する出力端子１０５と、他方のパワーモジュール６２に制御信号を出力する出力端子１０６とは、中央線Ｓを挟んで対称に設けられる。
【００３５】
マイコン９４の出力端子１０１、１０２からカスタムＩＣ９２有する第１プリドライバ９１の入力端子１０３及び第２プリドライバ９８の入力端子１０４に制御基板４０の配線Ａ、Ｂを経由して信号が出力される。配線Ａと配線Ｂとは、中央線Ｓを挟んで対称に設けられている。
第１プリドライバ９１と第２プリドライバ９８とは、カスタムＩＣ９２内に、中央線Ｓを挟んで対称配置されている。なお、カスタムＩＣ９２内における第１プリドライバ９１と第２プリドライバ９８の配置は、上記配置に限定されない。なぜなら、カスタムＩＣ９２内での距離は、制御基板４０の配線に比べて短いので、インピーダンス等価に与える影響が少ないからである。
第１プリドライバ９１は、マイコン９４からの信号を受けて、カスタムＩＣ９２の出力端子１０５から一方のパワーモジュール６０にモールドされた第１インバータ回路８０に配線Ｃ〜Ｈを経由して制御信号を出力する。具体的に、配線Ｃは、Ｕ相の上アーム側のＭＯＳ８１に制御信号を伝送する。配線Ｄは、Ｕ相の下アーム側のＭＯＳ８４に制御信号を伝送する。配線Ｅは、Ｖ相の上アーム側のＭＯＳ８２に制御信号を伝送する。配線Ｆは、Ｖ相の下アーム側のＭＯＳ８５に制御信号を伝送する。配線Ｇは、Ｗ相の上アーム側のＭＯＳ８３に制御信号を伝送する。配線Ｈは、Ｗ相の下アーム側のＭＯＳ８６に制御信号を伝送する。
配線Ｃ〜Ｈは、マイコン９４とカスタムＩＣ９２の並び方向と直交方向であって、パワーモジュール６０側へ直線上に延び、パワーモジュール６０寄りの位置で上下アームに対応する配線が対となって直交方向に折れ曲がる。具体的には、２組の配線Ｃ〜Ｆがマイコン９４とプリドライバ９１、９８を格納したカスタムＩＣ９２の並び方向におけるマイコン９４側に折れ曲がり、１組の配線Ｇ，Ｈがマイコン９４とカスタムＩＣ９２の並び方向におけるカスタムＩＣ９２側に折れ曲がる。そして、所定距離直線上に延び、所定のスルーホール４３と対向する位置でそれぞれ並び方向と直交方向に折れ曲がってスルーホール４３から飛び出した制御端子６４と電気的に接続されている。これにより、第１インバータ回路８０からパワー端子６５、パワー基板７０及びモータ線２７を経由してモータ２の第１巻線群へ駆動電流としての三相交流が供給される。
【００３６】
第２プリドライバ９８は、マイコン９４からの信号を受けて、カスタムＩＣ９２の出力端子１０６から他方のパワーモジュール６２にモールドされた第２インバータ回路８０に配線Ｉ〜Ｎを経由して制御信号を出力する。具体的に、配線Ｉは、Ｕ相の上アーム側のＭＯＳに制御信号を伝送する。配線Ｊは、Ｕ相の下アーム側のＭＯＳに制御信号を伝送する。配線Ｋは、Ｖ相の上アーム側のＭＯＳに制御信号を伝送する。配線Ｌは、Ｖ相の下アーム側のＭＯＳに制御信号を伝送する。配線Ｍは、Ｗ相の上アーム側のＭＯＳに制御信号を伝送する。配線Ｎは、Ｗ相の下アーム側のＭＯＳに制御信号を伝送する。
配線Ｉ〜Ｎは、マイコン９４カスタムＩＣ９２の並び方向と直交方向であって、パワーモジュール６２側へ直線上に延び、パワーモジュール６２寄りの位置で上下アームに対応する配線が対となって直交方向に折れ曲がる。具体的には、２組の配線Ｉ〜Ｌがマイコン９４とカスタムＩＣ９２の並び方向におけるマイコン９４側に折れ曲がり、１組の配線Ｍ、Ｎがマイコン９４とカスタムＩＣ９２の並び方向におけるカスタムＩＣ９２側に折れ曲がる。そして、所定距離直線上に延び、所定のスルーホール４６と対向する位置でそれぞれ並び方向と直交方向に折れ曲がってスルーホール４６から飛び出した制御端子６６と電気的に接続されている。これにより、第２インバータ回路８９からパワー端子６５、パワー基板７０及びモータ線２８を経由してモータ２の第２巻線群へ駆動電流としての三相交流が供給される。
【００３７】
配線Ｃ〜Ｈと配線Ｉ〜Ｎとは、中央線Ｓを挟んで対称に設けられている。これにより、配線Ｃ〜Ｈと配線Ｉ〜Ｎとのインピーダンスが略等価になる。このため、第１インバータ回路８０を構成するＭＯＳ８１〜８６のゲート入力信号と、第２インバータ回路８９を構成するＭＯＳのゲート入力信号とが略同じになる。したがって、モータ２の第１巻線群と第２巻線群とに供給される電流が略同じになる。
なお、配線Ｃ〜Ｈ、及び配線Ｉ〜Ｎは、上記の配置に限定されるものでない。また、インバータ回路のＵ相、Ｖ相、Ｗ相についても、対称配置である必要はなく、上記配置に限定されるものでない。なぜなら、配線の取り回し方によって、インピーダンスを等価にすることは可能だからである。
【００３８】
コントローラ３は、カバー６８の内部に収容される。カバー６８は、鉄等の磁性材料によって形成され、コントローラ３側から外部へ電界が漏れるのを防ぐとともに、コントローラ３側へ埃等が入り込むのを防止する。カバー６８は、ねじ５７によりヒートシンク５０とともにモータケース１０に螺着される。カバー６８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６９が設けられている。この切欠６９から制御コネクタ４５、パワーコネクタ７９が、径方向外側に向いて露出する。また、樹脂ガイド１６のパワーコネクタ７９側の切欠６９と対応する位置には、凸部１８が形成されている。
【００３９】
電動装置１の作動を説明する。
マイコン９４は、位置センサ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。
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、６２の有する二系統のインバータ回路８０、８９に出力され、ＭＯＳのオン／オフの切り替え動作を制御する。これにより、巻線２６によって構成される第１巻線群と第２巻線群の各相には、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３０及びシャフト３５が一体で回転する。これにより、出力端３７からコラム軸６のギアボックス７に駆動力が出力され、運転者のステアリング５による操舵がアシストされる。
【００４０】
本実施形態の電動装置１のコントローラ３は、以下の作用効果を奏する。
本実施形態では、マイコン９４とカスタムＩＣ９２とが、制御基板４０の中央線Ｓ上に実装される。マイコン９４は、第１プリドライバ９１に信号を出力する出力端子１０１と、第２プリドライバ９８に信号を出力する出力端子１０２とが、中央線Ｓを挟んで対称に設けられる。カスタムＩＣ９２は、マイコン９４から第１プリドライバ９１に信号が入力される入力端子１０３とマイコン９４から第２プリドライバ９８に信号が入力される入力端子１０４とが中央線Ｓを挟んで対称に設けられ、第１プリドライバ９１から第１インバータ回路８０に制御信号を出力する出力端子１０５と第２プリドライバ９８から第２インバータ回路８９に制御信号を出力する出力端子１０６とが中央線Ｓを挟んで対称に設けられる。
これにより、マイコン９４と第１プリドライバ９１との間の配線Ａの長さと、マイコン９４と第２プリドライバ９８との間の配線Ｂの長さとが等しくなり易くなる。このため、マイコン９４から第１プリドライバ９１までのインピーダンスと、マイコン９４から第２プリドライバ９８までのインピーダンスとが等価になり易くなる。また、第１プリドライバ９１と第１インバータ回路８０との間の配線Ｃ〜Ｈの長さと、第２プリドライバ９８と第２インバータ回路８９との間の配線Ｉ〜Ｎの長さとが等しくなり易くなる。このため、第１プリドライバ９１から第１インバータ回路８０までのインピーダンスと、第２プリドライバ９８から第２インバータ回路８９までのインピーダンスとが等価になり易くなる。その結果、マイコン９４から第１インバータ回路８０までのインピーダンスと、マイコン９４から第２インバータ回路８９までのインピーダンスとが等価になり易くなる。したがって、第１インバータ回路８０からモータ２の第１巻線群に供給される駆動電流と、第２インバータ回路８９からモータ２の第２巻線群に供給される駆動電流とを同等にし易くなる。この結果、モータ２の回転バランスを向上することができる。
【００４１】
さらに、マイコン９４と第１プリドライバ９１とを接続する配線Ａと、マイコン９４と第２プリドライバ９８とを接続する配線Ｂとを交差することなく、制御基板４０に設けることができる。また、第１プリドライバ９１と第１インバータ回路８０とを接続する配線Ｃ〜Ｈと、第２プリドライバ９８と第２インバータ回路８９とを接続する配線Ｉ〜Ｎとを交差することなく、制御基板４０に設けることができる。したがって、制御基板４０の配線の構成を簡素にすると共にクロストークを抑制することができる。
【００４２】
本実施形態では、制御基板４０は、マイコン９４と第１プリドライバ９１とを接続する配線Ａと、マイコン９４と第２プリドライバ９８とを接続する配線Ｂとを中央線Ｓを挟んで対称に設けている。また、第１プリドライバ９１と第１インバータ回路８０とを接続する配線Ｃ〜Ｈと、第２プリドライバ９８と第２インバータ回路８９とを接続する配線Ｉ〜Ｎとを中央線Ｓを挟んで対称に設けている。これにより、マイコン９４から第１インバータ回路８０までの配線Ａ、Ｃ〜Ｈのインピーダンスと、マイコン９４から第２インバータ回路８９までの配線Ｂ、Ｉ〜Ｎのインピーダンスとを等価にし易くなる。
【００４３】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態によるコントローラの制御基板４０を図９に示す。本実施形態において、上述した第１実施形態と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。本実施形態では、カスタムＩＣが第１カスタムＩＣ９２１及び第２カスタムＩＣ９２２とから構成される。第１カスタムＩＣ９２１は、第１プリドライバ９１を有する。第２カスタムＩＣ９２２は、第２プリドライバ９８を有する。第１カスタムＩＣ９２１と第２カスタムＩＣ９２２とは、中央線Ｓを挟んで対称に設けられる。
【００４４】
第１カスタムＩＣ９２１は、マイコン９４から第１プリドライバ９１に信号が入力される入力端子１０３が第２カスタムＩＣ９２２側に設けられ、第１プリドライバ９１から一方のパワーモジュール６０に制御信号を出力する出力端子１０５が一方のパワーモジュール６０側に設けられる。
第２カスタムＩＣ９２２は、マイコン９４から第２プリドライバ９８に信号が入力される入力端子１０４が第１カスタムＩＣ９２１側に設けられ、第２プリドライバ９８から他方のパワーモジュール６２に制御信号を出力する出力端子１０６が他方のパワーモジュール６２側に設けられる。
【００４５】
マイコン９４の出力端子１０１から第１カスタムＩＣ９２１有する第１プリドライバ９１の入力端子１０３に制御基板４０の配線Ａを経由して信号が出力される。また、マイコン９４の出力端子１０２から第２カスタムＩＣ９２２有する第２プリドライバ９８の入力端子１０４に制御基板４０の配線Ｂを経由して信号が出力される。
配線Ａは、マイコン９４の出力端子１０１から、マイコン９４と第１カスタムＩＣ９２１の並び方向に延び、マイコン９４と第１カスタムＩＣ９２１の間で並び方向と直交方向であって中央線Ｓ側に折れ曲がり、そして中央線Ｓの手前で並び方向に折れ曲がり所定距離延び、所定の入力端子１０３と対向する位置でそれぞれ並び方向と直交方向に折れ曲がって所定の入力端子１０３と接続されている。
配線Ｂは、マイコン９４の出力端子１０２から、マイコン９４と第２カスタムＩＣ９２２の並び方向に延び、マイコン９４と第２カスタムＩＣ９２２の間で並び方向と直交方向であって中央線Ｓ側に折れ曲がり、そして中央線Ｓの手前で並び方向に折れ曲がり所定距離延び、所定の入力端子１０４と対向する位置でそれぞれ並び方向と直交方向に折れ曲がって所定の入力端子１０４と接続されている。
【００４６】
第１プリドライバ９１は、マイコン９４からの信号を受けて、第１カスタムＩＣ９２１の出力端子１０５から一方のパワーモジュール６０にモールドされた第１インバータ回路８０に配線Ｃ〜Ｈを経由して制御信号を出力する。
配線Ｃ〜Ｈは、マイコン９４と第１カスタムＩＣ９２１の並び方向と直交方向であって、パワーモジュール６０側へ直線上に延び、パワーモジュール６０寄りの位置で直交方向に折れ曲がる。具体的には、２組の配線Ｃ〜Ｆが並び方向におけるマイコン９４側に折れ曲がり、１組の配線Ｇ，Ｈが並び方向におけるカスタムＩＣ９２側に折れ曲がる。そして、所定距離直線上に延び、所定のスルーホール４３と対向する位置でそれぞれ並び方向と直交方向に折れ曲がってスルーホール４３から飛び出した制御端子６４と電気的に接続されている。これにより、第１インバータ回路８０からパワー端子６５、パワー基板７０及びモータ線２７を経由してモータ２の第１巻線群へ駆動電流としての三相交流が供給される。
【００４７】
第２プリドライバ９８は、マイコン９４からの信号を受けて、カスタムＩＣ９２の出力端子１０６から他方のパワーモジュール６２にモールドされた第２インバータ回路８０に配線Ｉ〜Ｎを経由して制御信号を出力する。
配線Ｉ〜Ｎは、マイコン９４と第２カスタムＩＣ９２２の並び方向と直交方向であって、パワーモジュール６２側へ直線上に延び、パワーモジュール６２寄りの位置で直交方向に折れ曲がる。具体的には、２組の配線Ｉ〜Ｌが並び方向におけるマイコン９４側に折れ曲がり、１組の配線Ｍ、Ｎが並び方向における第２カスタムＩＣ９２２側に折れ曲がる。そして、所定距離直線上に延び、所定のスルーホール４６と対向する位置でそれぞれ並び方向と直交方向に折れ曲がってスルーホール４６から飛び出した制御端子６６と電気的に接続されている。これにより、第２インバータ回路８９からパワー端子６５、パワー基板７０及びモータ線２８を経由してモータ２の第２巻線群へ駆動電流としての三相交流が供給される。
【００４８】
なお、配線Ｃ〜Ｈ、及び配線Ｉ〜Ｎは、上記の配置に限定されるものでない。また、インバータ回路のＵ相、Ｖ相、Ｗ相についても、対称配置である必要はなく、上記配置に限定されるものでない。なぜなら、配線の取り回し方によって、インピーダンスを等価にすることは可能だからである。
【００４９】
本実施形態では、第１プリドライバ９１と第２プリドライバ９８とがそれぞれ別個のカスタムＩＣ９２１、９２２に格納されている。この場合、マイコン９４から第１インバータ回路８０までの配線Ａ、Ｃ〜Ｈのインピーダンスと、マイコン９４から第２インバータ回路８９までの配線Ｂ、Ｉ〜Ｎのインピーダンスとが等価になり易くなる。
【００５０】
（他の実施形態）
上述した実施形態では、モータのギアボックスと反対側にコントローラを設けた。これに対し、本発明は、モータとギアボックスとの間にコントローラを設けてもよい。この場合、モータのシャフトは、対峙するヒートシンクの間に形成される空間を通過しつつ、制御基板およびパワー基板を貫通し、ギアボックス側へ延設される。
上述した実施形態では、二系統のインバータ回路によりモータを駆動した。これに対し、本発明は、三系統以上のインバータ回路によりモータを駆動してもよい。
また、３相インバータ回路に代えて、電源供給回路としてＨブリッジ回路によりモータを駆動してもよい。この場合、モータは、ブラシ付きモータである。
【００５１】
上述した実施形態では、パワーモジュールは複数個のＭＯＳＦＥＴを全て樹脂モールドした。これに対し、本発明はＭＯＳＦＥＴの一部を樹脂モールドしてもよい。また、パワーモジュールは２個以上であってもよい。
上述した実施形態では、スイッチング素子としてＭＯＳＦＥＴを用いたものを説明した。これに対し、本発明は、通電の切り替え機能を有するものであれば、どのようなスイッチング素子を用いてもよい。
上述した実施形態では、ヒートシンクは２個の放熱ブロックを連結部によって一体に形成した。これに対し、本発明は放熱ブロックを別々に形成してもよい。
上述した実施形態では、ＥＰＳに用いられる電動装置を説明した。これに対し、本発明の電動装置は、他の技術分野へ用いることが可能である。
このように、本発明は、上述した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】
【００５２】
１            ・・・電動装置
２            ・・・モータ
３            ・・・コントローラ
４０          ・・・制御基板（基板）
５０          ・・・ヒートシンク
５１          ・・・第１放熱ブロック
５２          ・・・第２放熱ブロック
８０          ・・・第１インバータ回路（第１電流供給回路）
８９          ・・・第２インバータ回路（第２電流供給回路）
９１          ・・・第１プリドライバ
９２          ・・・カスタムＩＣ（集積回路）
９４          ・・・マイクロコンピュータ
９８          ・・・第２プリドライバ
１０１、１０２・・・出力端子（マイクロコンピュータ）
１０３、１０４・・・入力端子（集積回路）
１０５、１０６・・・出力端子（集積回路）
【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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