(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状のモータケース、このモータケースの径内側に設けられ複数相を形成する巻線が巻回されるステータ、このステータに対し相対回転可能に設けられるロータ、及びこのロータと共に回転するシャフトを有するモータと、
前記巻線に供給する電流を切り替えるスイッチング素子、このスイッチング素子をモールドするモールド部、及びこのモールド部から突出する端子を有し、前記シャフトの軸方向の一方に前記シャフトから離れた位置で前記シャフトの回転中心を含む平面を挟んで設けられる複数のパワーモジュールと、
前記スイッチング素子に電流を供給する電源コネクタと、
前記電源コネクタに電気的に接続し、電源ノイズを低減する第１コンデンサと、
前記電源コネクタと前記スイッチング素子との間に電気的に直列接続し、前記スイッチング素子に供給される電源変動を減衰するチョークコイルと、
前記スイッチング素子と電気的に並列接続し、前記スイッチング素子の通電の切り替えにより生じるリップル電流を吸収する第２コンデンサと、を備え、
前記第１コンデンサ、前記第２コンデンサ及び前記チョークコイルの少なくとも１つは、前記パワーモジュールと前記パワーモジュールとの間に前記シャフトが介在することなく設けられることを特徴とする電動装置。
【請求項２】
前記第２コンデンサは、偶数個の略円柱状の平滑コンデンサを有し、
前記第２コンデンサは、偶数個の前記平滑コンデンサの軸と前記シャフトの軸とが略平行になり、かつ、前記シャフトの軸方向の一方から見たとき、４個の前記平滑コンデンサの軸を結ぶ仮想線が略長方形になるように設けられることを特徴とする請求項１に記載の電動装置。
【請求項３】
前記第１コンデンサは、略円柱状に形成され、前記第１コンデンサの軸と前記シャフトの軸とが略平行になり、かつ、前記シャフトの軸方向の一方から見たとき、４個の前記平滑コンデンサの軸を結ぶ前記仮想線の対角線上に設けられることを特徴とする請求項２に記載の電動装置。
【請求項４】
前記チョークコイルは、略環状に形成され、前記チョークコイルの軸と前記シャフトの軸とが略垂直になるように設けられることを特徴とする請求項２または３に記載の電動装置。
【請求項５】
一方の前記パワーモジュール側に設けられる前記平滑コンデンサと他方の前記パワーモジュール側に設けられる前記平滑コンデンサとの距離は、一方の前記パワーモジュール側に設けられる２個の前記平滑コンデンサの距離、又は他方の前記パワーモジュール側に設けられる２個の前記平滑コンデンサの距離よりも近いことを特徴とする請求項２〜４のいずれか一項に記載の電動装置。
【請求項６】
前記シャフトの軸方向から見たとき略長方形になる前記仮想線の長辺と略平行に延び、前記第１コンデンサ、前記第２コンデンサ及び前記チョークコイルと前記パワーモジュールとの間に設けられるヒートシンクを備えることを特徴とする請求項２〜５のいずれか一項に記載の電動装置。
【請求項７】
電源コネクタから前記スイッチング素子に電流を供給する配線は、前記第１コンデンサの軸方向の一方に設けられ、前記第１コンデンサ、前記チョークコイルおよび前記第２コンデンサが実装されるプリント基板の配線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装置。
【請求項８】
前記スイッチング素子による通電の切り替えを制御するマイコンを有する制御基板を前記第１コンデンサの軸方向の他方に備えることを特徴とする請求項７に記載の電動装置。
【請求項９】
前記電源コネクタ側から前記第１コンデンサ、前記チョークコイルおよび前記第２コンデンサの順にプリント基板に配置されることを特徴とする請求項１または２に記載の電動装置。
【請求項１０】
前記シャフトの前記制御基板側の端部に設けられるマグネットと、
前記シャフトの軸線上に設けられ、前記マグネットの磁束の変化を検出する位置センサと、を備え、
前記シャフトの軸に垂直な仮想平面に前記位置センサと前記チョークコイルとを投影したとき、前記位置センサと前記チョークコイルとは離れていることを特徴とする請求項８または９に記載の電動装置。
【請求項１１】
前記チョークコイルは、筒状のコア及びこのコアに巻回される巻線を有し、前記コアの軸と前記シャフトの軸とが略垂直になるように設けられ、
前記コアは、該コアの軸を含む断面が略矩形に形成されることを特徴とする請求項１０に記載の電動装置。
【請求項１２】
筒状のモータケース、このモータケースの径内側に設けられ複数相を形成する巻線が巻回されるステータ、このステータに対し相対回転可能に設けられるロータ、及びこのロータと共に回転するシャフトを有するモータと、
前記巻線に供給する電流を切り替えるスイッチング素子、このスイッチング素子をモールドするモールド部、及びこのモールド部から突出する端子を有し、前記シャフトの軸方向の一方に前記シャフトから離れた位置で前記シャフトの回転中心を含む平面を挟んで設けられる複数のパワーモジュールと、
前記スイッチング素子に電流を供給する電源コネクタと、
前記電源コネクタに電気的に接続し、電源ノイズを低減する第１コンデンサと、
前記電源コネクタと前記スイッチング素子との間に電気的に直列接続し、前記スイッチング素子に供給される電源変動を減衰するチョークコイルと、
前記スイッチング素子と電気的に並列接続し、前記スイッチング素子の通電の切り替えにより生じるリップル電流を吸収する第２コンデンサと、を備え、
前記第１コンデンサ、前記第２コンデンサ及び前記チョークコイルの少なくとも１つは、前記パワーモジュールと前記パワーモジュールとの間に前記シャフトが介在することなく設けられ、
前記第２コンデンサは、偶数個の略円柱状の平滑コンデンサを有し、
前記第２コンデンサは、偶数個の前記平滑コンデンサの軸と前記シャフトの軸とが略平行になり、かつ、前記シャフトの軸方向の一方から見たとき、４個の前記平滑コンデンサの軸を結ぶ仮想線が略長方形になるように設けられることを特徴とする電動装置。
【請求項１３】
筒状のモータケース、このモータケースの径内側に設けられ複数相を形成する巻線が巻回されるステータ、このステータに対し相対回転可能に設けられるロータ、及びこのロータと共に回転するシャフトを有するモータと、
前記巻線に供給する電流を切り替えるスイッチング素子、このスイッチング素子をモールドするモールド部、及びこのモールド部から突出する端子を有し、前記シャフトの軸方向の一方に前記シャフトから離れた位置で前記シャフトの回転中心を含む平面を挟んで設けられる複数のパワーモジュールと、
前記スイッチング素子に電流を供給する電源コネクタと、
前記電源コネクタに電気的に接続し、電源ノイズを低減する第１コンデンサと、
前記電源コネクタと前記スイッチング素子との間に電気的に直列接続し、前記スイッチング素子に供給される電源変動を減衰するチョークコイルと、
前記スイッチング素子と電気的に並列接続し、前記スイッチング素子の通電の切り替えにより生じるリップル電流を吸収する第２コンデンサと、を備え、
前記チョークコイルは、前記パワーモジュールと前記パワーモジュールとの間に前記シャフトが介在することなく設けられることを特徴とする電動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ及びこのモータを駆動制御するコントローラを備える電動装置に関する。
【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、モータを駆動するコントローラとモータとを合体させたものが公知である。電動装置のコントローラには、体格の小型化、低ノイズ、モータの出力トルク向上等が要求される。
特許文献１、２では、特許文献１の図５又は特許文献２の図５に示されるように、入力電源の電圧変動を平滑化する３個のコンデンサ（７４）を１列に設けている。また、６個のパワーモジュール（ＩＰＭ７０）を２列に平行に設けている。そして３個のコンデンサの列と６個のパワーモジュールの列とをＬ状に配置している。電源（７１）から供給される電流は、第１バスバー（７２ａ、７２ｂ）からコンデンサを経由し、第２バスバー（７３ａ、７３ｂ）を通りパワーモジュールに流れる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許３７２９１７６号公報
【特許文献２】特開２００４−２１５３３５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、コンデンサとパワーモジュールとをＬ状に配置すると、コントローラの体格が大型化する。また、コンデンサとパワーモジュールとを接続する第１バスバー（７２ａ、７２ｂ）により配線のインピーダンスが増加することで、コンデンサの性能が悪化する。さらに、配線のインピーダンスが増加すると、電源からコントローラを経由しモータへ供給される電流が低減し、モータの出力トルクが低減する。
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、体格を小型化可能な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】
【０００５】
請求項１に記載の発明によると、電動装置は、モータ、複数のパワーモジュール、電源コネクタ、第１、第２コンデンサ及びチョークコイルを備える。モータは、筒状のモータケースの径内側に設けられ複数相を形成する巻線が巻回されるステータ、このステータに対し相対回転可能に設けられるロータ、及びこのロータと共に回転するシャフトを有する。
複数のパワーモジュールは、巻線に供給する電流を切り替えるスイッチング素子、このスイッチング素子をモールドするモールド部、およびモールド部から突出する端子を有する。この複数のパワーモジュールは、シャフトの軸方向の一方に前記シャフトから離れた位置でシャフトの回転中心を含む平面を挟んで設けられる。
電源コネクタは、スイッチング素子に電流を供給する。第１コンデンサは、電源コネクタに電気的に接続し、電源ノイズを低減する。チョークコイルは、電源とスイッチング素子との間に電気的に直列接続し、スイッチング素子に供給される電源変動を減衰する。第２コンデンサは、スイッチング素子と電気的に並列接続し、スイッチング素子による通電の切り替えにより生じるリップル電流を吸収する。第１コンデンサ、第２コンデンサ及びチョークコイルの少なくとも１つは、パワーモジュールとパワーモジュールとの間に前記シャフトが介在することなく設けられる。
【０００６】
これにより、第１コンデンサ、第２コンデンサ及びチョークコイルをパワーモジュールの間に集約することで、これらの電子部品を実装する空間を小さくし、電動装置の体格を小型化することができる。
また、第１コンデンサ、第２コンデンサ及びチョークコイルとパワーモジュールの端子とを電気的に接続する配線を短くかつ幅広くすることで、配線のインピーダンスを低くすることができる。これにより、第１コンデンサ及び第２コンデンサの性能を向上し、電源ノイズを抑制することができる。
さらに、配線のインピーダンスを低くすることで、電源からコントローラを経由しモータへ供給される電流の低減を抑制することができる。したがって、モータの出力トルクを高めることができる。また、モータの出力トルクが同じ条件であれば、スイッチング素子及び配線の発熱を抑制することができる。
【０００７】
請求項２に記載の発明によると、第２コンデンサは、偶数個の略円柱状の平滑コンデンサを有する。第２コンデンサは、偶数個の平滑コンデンサの軸とシャフトの軸とが略平行になり、かつ、シャフトの軸方向の一方から見たとき、偶数個の平滑コンデンサの軸を結ぶ仮想線が略長方形になるように設けられる。このため、偶数個の平滑コンデンサがパワーモジュールの間に整列して設けられるので、コントローラの体格を小さくすることができる。
【０００８】
請求項３に記載の発明によると、第１コンデンサは、略円柱状に形成される。第１コンデンサは、第１コンデンサの軸とシャフトの軸とが略平行になり、かつ、シャフトの軸方向の一方から見たとき、４個の平滑コンデンサの軸を結ぶ仮想線の対角線上に設けられる。このため、第１コンデンサ及び４個の平滑コンデンサを設置する空間を小さくすることができる。
【０００９】
一般にチョークコイルは外径よりも軸方向の長さが短い。そこで、請求項４に記載の発明によると、略環状に形成されたチョークコイルは、その軸とシャフトの軸とが略垂直になるように設けられる。このため、チョークコイルの軸方向の外壁と第２コンデンサとを隣接して設けることで、第１コンデンサ、第２コンデンサ及びチョークコイルを設置する空間を小さくすることができる。
【００１０】
請求項５に記載の発明によると、一方のパワーモジュール側に設けられる平滑コンデンサと他方のパワーモジュール側に設けられる平滑コンデンサとの距離は、一方のパワーモジュール側に設けられる２個の平滑コンデンサの距離、又は他方のパワーモジュール側に設けられる２個の平滑コンデンサの距離よりも近い。これにより、パワーモジュールの間の距離を近くし、コントローラの体格を小さくすることができる。
【００１１】
請求項６に記載の発明によると、シャフトの軸方向から見たとき略長方形になる仮想線の長辺と略平行に延び、第１コンデンサ、第２コンデンサ及びチョークコイルとパワーモジュールとの間に設けられるヒートシンクを備える。これにより、第１コンデンサ、第２コンデンサ、チョークコイル、パワーモジュール及びヒートシンクの外郭を小型化し、略円筒状のモータケースの外径の範囲内でコントローラを形成することができる。したがって、電動装置の体格を小型化することができる。
【００１２】
請求項７に記載の発明によると、電源コネクタからスイッチング素子に電流を供給する配線は、第１コンデンサの軸方向の一方に設けられ、第１コンデンサ、チョークコイルおよび第２コンデンサが実装されるプリント基板の配線である。第１コンデンサの軸方向の一方にプリント基板を設けることで、電源、第１コンデンサ及びスイッチング素子を簡素な構成で電気的に接続することが可能となる。また、配線を短くかつ幅広くすることができる。これにより、配線のインピーダンスを低減することができる。
【００１３】
請求項８に記載の発明によると、スイッチング素子による通電の切り替えを制御するマイコンを有する制御基板を第１コンデンサの軸方向の他方に備える。第１コンデンサの軸方向の一方に大電流の流れるプリント基板を設け、他方に制御基板を設けることで、プリント基板の配線を幅広くすることができる。また、プリント基板の配線を流れる電流により生じる電界が制御基板へ影響することを低減することができる。
【００１４】
請求項９に記載の発明によると、電源コネクタ側から第１コンデンサ、チョークコイルおよび第２コンデンサの順にプリント基板に配置される。
これにより、電源コネクタ、第１コンデンサ、チョークコイルおよび第２コンデンサを電気的に接続する配線を短かくすることで、配線のインピーダンスを低くすることができる。これにより、第１コンデンサ及び第２コンデンサの性能を向上し、電源ノイズを抑制することができる。
さらに、配線のインピーダンスを低くすることで、電源からコントローラを経由しモータへ供給される電流の低減を抑制することができる。したがって、モータの出力トルクを高めることができる。また、モータの出力トルクが同じ条件であれば、スイッチング素子及び配線の発熱を抑制することができる。
また、クロストークを低減し、電源のノイズを抑制することができる。
【００１５】
請求項１０に記載の発明によると、シャフトの制御基板側の端部にマグネットが設けられる。シャフトの軸線上に設けられる位置センサは、マグネットの磁束の変化を検出する。シャフトの軸に垂直な仮想平面に位置センサとチョークコイルとを投影したとき、位置センサとチョークコイルとは離れている。
これにより、チョークコイルと位置センサとの距離が遠くなり、チョークコイルの漏れ磁束が位置センサに与える影響を低減することができる。このため、位置センサは、マグネットの磁束の変化を正確に検出することが可能になる。したがって、ロータの位置を正確に検出することができる。
【００１６】
請求項１１に記載の発明によると、チョークコイルは、筒状のコア及びこのコアに巻回される巻線を有し、コアの軸とシャフトの軸とが略垂直になるように設けられる。コアは、このコアの軸を含む断面が略矩形に形成される。
巻線に電流が流れると、巻線の外側を周回するように磁場が発生し（右ねじの法則）、磁束がコアを流れる。つまり、磁場は、巻線の延びる方向に対して垂直な方向に発生する。このため、コアの径方向及び軸方向にチョークコイルの漏れ磁束が大きくなる。したがって、チョークコイルの径方向及び軸方向に重ならないように位置センサを設けることで、チョークコイルの漏れ磁束が位置センサに与える影響を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【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実施形態による電動装置の断面図である。
【図３】図２のＩＩＩ方向矢視図である。
【図４】カバーを取り外した状態の図３のＩＶ方向矢視図である。
【図５】本発明の第１実施形態による電動装置の分解斜視図である。
【図６】本発明の第１実施形態による電動装置の分解斜視図である。
【図７】本発明の第１実施形態によるコントローラの平面図である。
【図８】図７のＶＩＩＩ方向矢視図である。
【図９】図７のＩＸ方向矢視図である。
【図１０】図７のＸ方向矢視図である。
【図１１】本発明の第１実施形態によるコントローラの斜視図である。
【図１２】図１１のパワー基板を除いた斜視図である。
【図１３】図７のパワー基板を除いた平面図である。
【図１４】図８のＸＩＶ方向矢視図であって、ヒートシンク及び制御基板を除いた図である。
【図１５】図８のヒートシンク及び制御基板を除いた図である。
【図１６】本発明の第１実施形態によるパワーユニットのヒートシンク及び制御基板を除いた斜視図である。
【図１７】本発明の第１実施形態によるパワー基板の断面図である。
【図１８】本発明の第１実施形態によるパワー基板の第１層及び第４層を示す平面図である。
【図１９】本発明の第１実施形態によるパワー基板の第２層を示す平面図である。
【図２０】本発明の第１実施形態によるパワー基板の第３層を示す平面図である。
【図２１】本発明の第２実施形態による電動装置の分解斜視図である。
【図２２】本発明の第２実施形態によるコントローラのパワー基板を除いた斜視図である。
【図２３】本発明の第２実施形態によるコントローラのパワー基板を除いた平面図である。
【図２４】図２３のＸＸＩＶ方向矢視図である。
【図２５】図２３のＸＸＶ方向矢視図である。
【図２６】本発明の第２実施形態によるパワー基板の第１層を示す平面図である。
【図２７】本発明の第２実施形態によるパワー基板の第２層を示す平面図である。
【図２８】本発明の第２実施形態によるパワー基板の第３層を示す平面図である。
【図２９】本発明の第２実施形態によるパワー基板の第４層を示す平面図である。
【図３０】本発明の第３実施形態によるコントローラのヒートシンク及び制御基板を除いた図である。
【図３１】本発明の第３実施形態によるパワー基板の第１層目及び第４層を示す平面図である。
【図３２】本発明の第３実施形態によるパワー基板の第２層を示す平面図である。
【図３３】本発明の第３実施形態によるパワー基板の第３層を示す平面図である。
【図３４】本発明の第４実施形態による電動装置の断面図である。
【図３５】図３４のＸＸＸＶ−ＸＸＸＶ線断面図である。
【図３６】本発明の第４実施形態による電動装置の分解斜視図である。
【図３７】図３４のＸＸＸＶＩＩ−ＸＸＸＶＩＩ線の断面図である。
【図３８】本発明の第４実施形態によるコントローラのパワー基板を除いた斜視図である。
【図３９】図３４のＸＸＸＩＸ部分の要部拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明による電動装置を図面に基づいて説明する。
なお、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実施形態による電動装置を図１〜図１７に示す。本実施形態の電動装置１は、電動パワーステアリング装置（以下、「ＥＰＳ」という。）に用いられる。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のギア７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。
【００１９】
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により電流の供給および駆動が制御される。
まず、コントローラ３の電気的構成を説明する。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。
【００２０】
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コンデンサとしての第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、及び二組のインバータ８０、８９を有している。
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、電動装置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】
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／ＯＦＦされる。ＭＯＳ８１〜８６が特許請求の範囲に記載の「スイッチング素子」に相当する。
【００２２】
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との接続点は、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。
他方のインバータ８９は、上述した一方のインバータ８０と同様の構成であるので説明を省略する。
【００２３】
パワー部１００は、二組のインバータ８０、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、ＭＯＳ８１〜８６と同様のＭＯＳＦＥＴにより構成されている。電源リレー８７、８８は、ＭＯＳ８１〜８３とチョークコイル７６との間に設けられ、異常時にＭＯＳ８１〜８６を経由してモータ２側へ電流が流れるのを遮断可能である。
【００２４】
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。
【００２５】
第２コンデンサとしての第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。
【００２６】
制御部９０は、プリドライバ９１、カスタムＩＣ９２、位置センサ９３、及びマイコン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、位置センサ信号増幅部９６、及び検出電圧増幅部９７を有している。
【００２７】
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。
【００２８】
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の回転位置信号を検出し、検出された回転位置信号は、位置センサ信号増幅部９６に送られる。位置センサ信号増幅部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、その両端電圧を増幅してマイコン９４へ出力する。
【００２９】
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。具体的にマイコン９４は、プリドライバ９１により６つのＭＯＳ８１〜８６のゲート電圧を変化させ、ＭＯＳ８１〜８６のＯＮ／ＯＦＦを切り替えることで、インバータ８０を制御する。
【００３０】
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ようにインバータ８０を制御する。なお、マイコン９４は、一方のインバータ８０を制御するのと同様に他方のインバータ８９を制御する。
【００３１】
次に、電動装置１の構造について、図２〜図６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のシャフト３５の軸方向の一方の端部にコントローラ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。
【００３２】
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。モータケース１０のコントローラ３側の中心には、シャフト３５が挿通される。
モータケース１０のコントローラ３側には、樹脂ガイド１６が設けられる。樹脂ガイド１６は、略環状に形成され、中心部が開口している。また、樹脂ガイド１６には、６つの孔１７が設けられる。
【００３３】
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、およびＷ相コイルを構成している。
【００３４】
モータ線２７は、巻線２６の６箇所から引き出されている。モータ線２７は、樹脂ガイド１６に設けられる６つの孔１７に挿通される。これにより、モータ線２７は、樹脂ガイド１６により位置決めされるとともに、モータケース１０との絶縁が確保される。また、モータ線２７は、コントローラ３側へ引き出され、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、モータ線２７は、パワーモジュール６０よりも径方向外側に配置される。
なお、パワー基板７０は、特許請求の範囲に記載の「プリント基板」に相当する。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
シャフト３５は、コントローラ３側の端部にマグネット３６を有している。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のモータ２側の端面４１と対向する位置に配置される。
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の反コントローラ３側には、内部にギア７を有する図示しないギアボックスが設けられる。出力端３７は、シャフト３５が回転することによって、回転駆動される。出力端３７はギアボックスのギア７と連結し、出力端３７が回転することによりコラム軸６に駆動力が印加される。
【００３８】
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、パワーモジュール６０、電源コネクタとしてのパワーコネクタ７９、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。
【００３９】
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。図５及び図６に示されるように、制御基板４０の四隅は、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、切欠４２が形成されている。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。
【００４０】
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側の端面には、マイコン９４、プリドライバ９１、位置センサ９３及びカスタムＩＣ９２等が実装されている。位置センサ９３として、例えばＭＲセンサが例示される。位置センサ９３は、制御基板４０の略中心に設けられ、シャフト３５のマグネット３６と対向している。これにより、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とにより、ロータ３０の位置を検出する。また、制御基板４０には、長手側の外縁に沿って、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４３が形成されている。また、制御基板４０のモータ２と反対側であって、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、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。
【００４１】
ヒートシンク５０は、２つの放熱ブロック５１、及びこの２つの放熱ブロック５１を連結する連結部５２を有している。２つの放熱ブロック５１および連結部５２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。２つの放熱ブロック５１は、シャフト３５の回転中心を含む仮想平面を挟み、対向して設けられる。
【００４２】
放熱ブロック５１は、幅広の柱状に形成される。放熱ブロック５１の両端には、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。一方の接続部５４には、ねじ５６が挿通され、モータケース１０に螺着される。また、他方の接続部５５には、ねじ５７が挿通され、後述するカバー６８とともにモータケース１０に螺着される。
【００４３】
図７〜図１６にコントローラ３を示す。但し、図１２及び図１３はパワー基板７０を除いて示している。図１４〜図１６はヒートシンク５０及び制御基板４０を除いて示している。
ヒートシンク５０のモータ２における径方向外側には、パワーモジュール６０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は、各放熱ブロック５１に対して１個ずつ配置される。
パワーモジュール６０は、ＭＯＳを構成する図示しない半導体チップ、銅で形成された配線パターン、半導体チップをモールドするモールド部６１、モールド部６１の一方から突出する制御端子６４及び他方から突出するパワー端子６５を有する。
【００４４】
パワーモジュール６０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。
パワーモジュール６０は、銅で形成された配線パターンに半導体チップおよびシャント抵抗９９等が搭載され、樹脂で形成されるモールド部６１によりモールドされている。
一方のパワーモジュール６０が図１に示す一方のインバータ８０を一体に樹脂モールドしている。
他方のパワーモジュール６０が他方のインバータ８９を一体に樹脂モールドしている。
【００４５】
制御端子６４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を通じて制御基板４０から制御信号がパワーモジュール６０へ出力される。
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、後述するパワー基板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。このパワー端子６５を経由してモータ２へ駆動電流が供給される。
本実施形態では、制御基板４０側には、モータ２の駆動制御に係る例えば２Ａ程度の小さい電流が通電される。一方、パワー基板７０側には、モータ２を駆動する例えば８０Ａ程度の大電流が通電される。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る。
【００４６】
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層基板であって、モータケース領域内に収まる略正方形の板状に形成される。パワー基板７０の四隅は、ヒートシンク５０の接続部５５のスペースを確保すべく、切欠７１が形成されている。また、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。
【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、モータ線２７が挿通されるスルーホール７４が形成される。モータ線２７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。パワー基板７０には、モータ２に供給する駆動電流の流れる配線が形成される。これにより、モータ線２７は、パワー基板７０の配線を経由してパワーモジュール６０に接続される。なお、パワー基板７０に形成される配線については後述する。
【００４８】
図１２〜図１６に示すように、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２つの放熱ブロック５１の間に形成された空間に配置されている。つまり、これらの大型の電子部品は、２つのパワーモジュール６０の間に設けられている。また、これらの大型の電子部品は、図１４〜図１６に示すように、パワー基板７０のモータ２側の面に実装されている。
【００４９】
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、略円柱状に形成されている。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。
【００５０】
一方の放熱ブロック５１側に設けられる第２平滑コンデンサ７８と他方の放熱ブロック５１側に設けられる第２平滑コンデンサ７８との距離は、一方の放熱ブロック５１側に設けられる２個の第２平滑コンデンサ７８の距離、又は他方の放熱ブロック５１側に設けられる２個の第２平滑コンデンサ７８の距離よりも近い。このため、４個の第２平滑コンデンサ７８は、シャフト３５の軸方向の一方から見たとき、４個の第２平滑コンデンサ７８の軸を結ぶ仮想線Ｚが略長方形になるように設けられる。第１平滑コンデンサ７７は、シャフト３５の軸方向の一方から見たとき、第１平滑コンデンサ７７の軸が長方形の仮想線Ｚの対角線上の交点に位置するように設けられる。なお、第１平滑コンデンサ７７と４個の第２平滑コンデンサ７８とは、隣接して設けられ、その隙間が約２ｍｍ以内に設定されている。
【００５１】
チョークコイル７６は、外径よりも軸方向の長さが短い略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の線に略垂直となるように配置される。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、長方形の仮想線Ｚの短辺の外側に設けられる。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。
【００５２】
電源コネクタとしてのパワーコネクタ７９は、制御コネクタ４５と径方向の反対側に設けられている。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。また、電源からの電力は、パワーコネクタ７９、パワー基板７０、パワーモジュール６０、およびモータ線２７を経由して、ステータ２０に巻回された巻線２６へ供給される。
【００５３】
コントローラ３は、図１〜図６に示すカバー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、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。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。なお、樹脂ガイド１６には、段差部１９が形成されており、カバー６８と嵌り合うようになっている。
【００５４】
パワー基板７０に形成される配線について、図１及び図１７〜図２０を参照して説明する。
パワー基板７０は、図１７に示すように、４層基板である。第１層１１１及び第４層１１４の厚さは例えば約３５μｍである。第２層１１２及び第３層１１３の厚さは例えば約７０μｍである。なお、パワー基板７０には厚さ例えば約２０μｍのめっき層１１０が形成されるので、第１層１１１及び第４層１１４は、めっき層１１０と合わせると厚さが約５５μｍとなる。第１層１１１〜第４層１１４はビアホール１１５のめっき層１１０により結線される。
【００５５】
図１８に第１層１１１と第４層１１４の配線を示し、図１９に第３層１１３の配線を示し、図２０に第４層１１４の配線を示す。第１層１１１〜第４層１１４には、幅広の配線１０１〜１０７が形成されている。
第１層１１１〜第４層１１４に形成される配線１０１〜１０７の電流の流れを説明する。
電源７５から供給される電流は、パワーコネクタ７９の端子Ａから第１層１１１及び第４層１１４の配線１０１に流れる。この配線１０１からノイズ成分は第１平滑コンデンサ７７のリード線Ｂ、Ｃを通り、第３層１１３の配線１０２に吸収される。この配線１０２からパワーコネクタ７９の端子Ｙを通りグランドに吸収される。
【００５６】
一方、第１層１１１及び第４層１１４の配線１０１から電流はチョークコイル７６のリード線Ｅ、Ｆを通り、配線１０３に流れる。この配線１０３からパワー端子Ｇを通り、パワーモジュール６０の電源リレー８７、８８に流れる。電源リレー８７、８８からパワー端子Ｈを通り、第２層１１２の配線１０４に流れる。この配線１０４から電流はパワー端子Ｍを通り、上アーム側のＭＯＳ８１〜８３、パワー端子Ｎ、Ｏ、Ｐ、第１層〜第４層の配線１０５〜１０７を経由し、モータ線Ｑ、Ｓ，Ｕから対応するＵ相コイル、Ｖ相コイル、Ｗ相コイルに流れる。
【００５７】
Ｕ相コイル、Ｖ相コイル、Ｗ相コイルから電流は、モータ線Ｑ、Ｓ，Ｕ、対応する下アーム側のＭＯＳ８４〜８６、シャント抵抗９９、パワー端子Ｗ、Ｘを経由し、第３層１１３の配線１０２に流れる。この配線１０２からパワーコネクタ７９の端子Ｙを通りグランドに流れる。
第２平滑コンデンサ７８は、第２層１１２の配線１０４に一方のリード線Ｉ、Ｊを接続し、第３層１１３の配線１０２に他方のリード線Ｋ、Ｌを接続することで、ＭＯＳ８１〜８６への電力供給を補助し、またＭＯＳ８１〜８６の電流の切り替えにより生じるリップル電流を吸収する。
【００５８】
電動装置１の作動を説明する。
制御基板４０上のマイコン９４は、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。
【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系統のインバータ回路に出力され、パワーモジュール６０の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が一体となって回転する。そして、シャフト３５の回転により、出力端３７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。
【００６０】
本実施形態の電動装置１が奏する効果について説明する。
（１）本実施形態では、第１平滑コンデンサ７７、第２平滑コンデンサ７８及びチョークコイル７６が２つのパワーモジュール６０の間に設けられる。シャフト３５の軸方向の一方から見たとき、４個の第２平滑コンデンサ７８は、その４個の第２平滑コンデンサ７８の軸を結ぶ仮想線Ｚが略長方形になるように設けられる。そしてこの第２平滑コンデンサ７８よりも径の小さい第１平滑コンデンサ７７は、その軸が長方形の仮想線Ｚの対角線上の交点に位置するように設けられる。このため、第１コンデンサ及び４個の平滑コンデンサを設置する空間を小さくすることができる。したがって、コントローラ３の体格を小さくすることで、電動装置１の体格を小型化することができる。
（２）本実施形態では、チョークコイル７６は、その軸がシャフトの軸に垂直になるように設けられる。チョークコイル７６の軸方向の外壁と第２平滑コンデンサ７８とを隣接させ、第１平滑コンデンサ７７、第２平滑コンデンサ７８及びチョークコイル７６を設置する空間を小さくすることができる。
【００６１】
（３）本実施形態では、第１平滑コンデンサ７７、第２平滑コンデンサ７８及びチョークコイル７６を２つのパワーモジュール６０の間に設けることで、これらの大型電子部品とパワーモジュール６０のパワー端子６５とを電気的に接続する配線１０１〜１０７を短くかつ幅広くすることが可能になる。このため、配線１０１〜１０７のインピーダンスが低くなるので、第１平滑コンデンサ７７及び第２平滑コンデンサ７８の性能を向上し、電源ノイズを低減することができる。
【００６２】
（４）本実施形態では、第１平滑コンデンサ７７及びチョークコイル７６を２つのパワーモジュール６０の間に設けることで、電源７５からチョークコイル７６を経由し、電源リレー８７、８８までのインピーダンスを低くすることができる。また、第２平滑コンデンサ７８を２つのパワーモジュール６０の間に設けることで、インバータ８０、８９のインピーダンスを低くすることができる。これにより、電源７５からモータ２へ供給される電流の低減を抑制することができる。したがって、モータ２の出力トルクを高めることができる。また、モータ２の出力トルクが同じ条件であれば、ＭＯＳ８１〜８８及び配線１０１〜１０７の発熱を抑制することができる。
【００６３】
（５）本実施形態では、第１平滑コンデンサ７７、第２平滑コンデンサ７８及びチョークコイル７６の外側に設けられるヒートシンク５０の放熱ブロック５１は、シャフト３５の軸方向から見たとき略長方形になる仮想線Ｚの長辺と略平行に延びる。これにより、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、パワーモジュール６０及びヒートシンク５０の外郭を小型化し、略円筒状のモータケース１０の外径の範囲内でコントローラ３を形成することができる。したがって、電動装置１の体格を小型化することができる。
【００６４】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態による電動装置を図２１〜図２９に示す。
本実施形態では、ヒートシンク２５０は、２つの放熱ブロック２５１を有し、１個の放熱ブロック２５１に対して２個のモジュールユニット２６０、２７０が設けられている。つまり、ヒートシンク２５０には、４個のモジュールユニット２６０、２７０が設けられている。
【００６５】
一方のモジュールユニット２６０は、放熱ブロック２５１のパワー基板７０側の外壁に配置され、他方のモジュールユニット２７０は、放熱ブロック２５１のモータ２の径方向外側の外壁に配置されている。つまり、一方のモジュールユニット２６０は、シャフト３５の回転中心に対し略垂直に設けられ、他方のモジュールユニット２７０は、シャフト３５の回転中心に対し略平行に設けられている。
【００６６】
モジュールユニット２６０、２７０は、それぞれ４つの半導体モジュール２６１〜２６４、２７１〜２７４および金属基板２６５、２７５から構成されている。モジュールユニット２６０、２７０は、放熱シートを介し、金属基板２６５、２７５がねじ２６９によりヒートシンク２５０に螺着されている。
半導体モジュール２６１〜２６４、２７１〜２７４が特許請求の範囲に記載の「パワーモジュール」に相当する。
【００６７】
一方のモジュールユニット２６０の半導体モジュール２６１〜２６４のモールド部から、それぞれ３本の端子２６６（ゲート、ソース、ドレイン）が突出し、パワー基板７０側に略直角に折り曲げられ、延びている。他方のモジュールユニット２７０の半導体モジュール２７１〜２７４のモールド部から、それぞれ３本の端子２７６（ゲート、ソース、ドレイン）が突出し、パワー基板７０側へ延びている。
半導体モジュール２６１〜２６４、２７１〜２７４の端子２６６、２７６は、パワー基板７０に設けられたスルーホール２７７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。
【００６８】
一方の放熱ブロック２５１のパワー基板７０側の外壁に配置されたモジュールユニット２６０の半導体モジュール２６１〜２６４は、電源リレー８７と１方のインバータ８０の上アーム側のＭＯＳ８１〜８３に対応するものである。一方の放熱ブロック２５１のモータ２の径方向外側の外壁に配置されたモジュールユニット２７０の半導体モジュール２７１〜２７４は、電源リレー８８と１方のインバータ８０の下アーム側のＭＯＳ８４〜８６に対応するものである。
【００６９】
他方の放熱ブロック２５１に配置されたモジュールユニット２６０、２７０の半導体モジュール２６１〜２６４、２７１〜２７４は、電源リレー８７、８８と他方のインバータ８９のＭＯＳに対応するものである。
【００７０】
本実施形態においても、第１実施形態と同様、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２つの放熱ブロック５１の間に形成された空間に配置されている。つまり、これらの大型の電子部品は、４つのパワーモジュール２６０、２７０の間に設けられている。
【００７１】
パワー基板７０に形成される配線を図２６〜図２９に示す。図２６は第１層２１１の配線を示し、図２７は第２層２１２の配線を示し、図２８は第３層２１３の配線を示し、図２９は第４層２１４の配線を示す。第１層２１１〜第４層２１４には、幅広の配線２２１〜２３１が形成されている。
第１層２１１〜第４層２１４に形成される配線２２１〜２３３の電流の流れを図１及び図２６〜図２９を参照して説明する。
電源７５から供給される電流は、パワーコネクタ７９の端子Ａから第４層２１４の配線２２１に流れる。この配線２２１からノイズ成分は、第１平滑コンデンサ７７のリード線Ｂ、Ｃを通り、第１層２１１の配線２２２及び第３層２１３の配線２２３に吸収される。この配線２２２、２２３からパワーコネクタ７９の端子Ｙを通りグランドに吸収される。
【００７２】
一方、第４層２１４の配線２２１から電流はチョークコイル７６のリード線Ｅ、Ｆを通り、第２層２１２の配線２２４に流れる。この配線２２４から電源リレー８７、８８の端子Ｇに流れる。そして電源リレー８７、８８の端子Ｈから、第３層２１３の配線２２５に流れる。この配線２２５から電流は上アーム側のＭＯＳ８１〜８３、第２層２１２及び第４層２１４の配線２２６〜２３１を経由し、モータ線Ｑ〜Ｖから対応するＵ相コイル、Ｖ相コイル、Ｗ相コイルに流れる。
【００７３】
Ｕ相コイル、Ｖ相コイル、Ｗ相コイルから電流は、モータ線Ｑ〜Ｖ、対応する下アーム側のＭＯＳ８４〜８６を経由し、第１層２１１の配線２２２及び第３層２１３の配線２２３に流れる。この配線２２２、２２３からパワーコネクタ７９の端子Ｙを通りグランドに流れる。
第２平滑コンデンサ７８は、第３層２１２の配線２２５に一方のリード線Ｉ、Ｊを接続し、第１層２１１の配線２２２及び第３層２１３の配線２２３に他方のリード線Ｋ、Ｌを接続することで、ＭＯＳ８１〜８６への電力供給を補助し、またＭＯＳ８１〜８６の電流の切り替えにより生じるリップル電流を吸収する。
【００７４】
本実施形態では、制御基板４０とパワー基板７０とが、ターミナル２７８によって電気的に接続されている。半導体モジュール２６１〜２６４、２７１〜２７４と制御基板４０とは、パワー基板７０の第１層２１１及び第３層２１３に形成された配線２３２、２３３により接続されている。
制御基板４０から出力される制御信号は、図２１〜図２３に示すターミナル２７８、及びパワー基板７０の第１層２１１及び第４層２１４の配線２３２、２３３を経由し、半導体モジュール２６１〜２６４、２７１〜２７４へ電送され、半導体モジュール２６１〜２６４、２７１〜２７４のＭＯＳのオン／オフを制御する。これにより、第１実施形態と同様にモータ２が駆動制御される。
【００７５】
本実施形態では、上記（１）〜（５）と同様の効果を奏する。
また、本実施形態では、ＭＯＳごとに樹脂モールドされた半導体モジュール２６１〜２６４、２７１〜２７４を用いている。半導体モジュール２６１〜２６４、２７１〜２７４は、ヒートシンク２５０のパワー基板７０と向き合う面に配置される。これにより、コントローラ３の空間を有効に利用し、電動装置を小型化することができる。
【００７６】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態による電動装置を図３０〜図３４に示す。
本実施形態は、第１実施形態の変形例である。本実施形態では、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の配置が第１実施形態とは、異なっている。これらの大型電子部品は、図３０に示すように、パワーコネクタ７９側から第１平滑コンデンサ７７、チョークコイル７６及び４個の第２平滑コンデンサ７８の順にパワー基板７０に実装されている。４個の第２平滑コンデンサ７８は、シャフト３５の軸方向の一方から見たとき、４個の第２平滑コンデンサ７８の軸を結ぶ仮想線Ｚが略正方形になるように設けられている。
【００７７】
パワー基板７０に形成される配線を図３１〜図３３に示す。図３１は第１層３１１及び第４層３１４の配線を示し、図３２は第２層３１２の配線を示し、図３３は第３層３１３の配線を示す。第１層３１１〜第４層３１４には、幅広の配線３２１〜３２８が形成されている。
第１層３１１〜第４層３１４に形成される配線３２１〜３２８の電流の流れを図１及び図３１〜図３３を参照して説明する。
電源７５から供給される電流は、パワーコネクタ７９の端子Ａから第１層３１１及び第４層３１４の配線３２１に流れる。この配線３２１からノイズ成分は、第１平滑コンデンサ７７のリード線Ｂ、Ｃを通り、第１層３１１及び第４層３１４の配線３２２及び第３層３１３の配線３２３に流れる。この配線３２２、３２３からパワーコネクタ７９の端子Ｙを通りグランドに流れる。
【００７８】
一方、第１層３１１及び第４層３１４の配線３２１から電流はチョークコイル７６のリード線Ｅ、Ｆを通り、配線３２４に流れる。この配線３２４から電源リレー８７、８８の端子Ｇに流れる。そして電源リレー８７、８８の端子Ｈから、第２層３１２の配線３２５に流れる。この配線３２５から電流はパワー端子Ｍを通り、上アーム側のＭＯＳ８１〜８３、パワー端子Ｎ、Ｏ、Ｐ、第１層〜第４層の配線３２６〜３２８を経由し、モータ線Ｑ〜Ｖから対応するＵ相コイル、Ｖ相コイル、Ｗ相コイルに流れる。
【００７９】
Ｕ相コイル、Ｖ相コイル、Ｗ相コイルから電流は、モータ線Ｑ〜Ｖ、対応する下アーム側のＭＯＳ８４〜８６、パワー端子Ｗ、Ｘを経由し、第３層３１３の配線３２３に流れる。この配線３２３からパワーコネクタ７９の端子Ｙを通りグランドに流れる。
第２平滑コンデンサ７８は、第２層３１２の配線３２５に一方のリード線Ｉ、Ｊを接続し、第３層３１３の配線３２３に他方のリード線Ｋ、Ｌを接続することで、ＭＯＳ８１〜８６への電力供給を補助し、またＭＯＳ８１〜８６の通電の切り替えにより生じるリップル電流を吸収する。
本実施形態においても、上記（１）〜（５）と同様の効果を奏する。
【００８０】
（第４実施形態）
本発明の第４実施形態による電動装置を図３４〜図３９に示す。
本実施形態では、パワーコネクタ７９側から第１平滑コンデンサ７７、チョークコイル７６および４個の第２平滑コンデンサ７８の順にパワー基板７０に実装されている。パワーコネクタ７９と制御コネクタ４５とが同じ方向に設けられている。
シャフト３５の制御基板４０側の端部に筒状の取付部材３８が嵌合している。この取付部材３８にマグネット３６が固定されている。
制御基板４０のモータ２側には、シャフト３５の軸線上に位置センサ９３が実装されている。位置センサ９３として、その内部に設けられた素子を通過する磁束に応じて抵抗値が変化するＭＲセンサが例示される。位置センサ９３は、シャフト３５と共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。
チョークコイル７６は、筒状のコア７６１及びこのコア７６１に巻回される巻線７６２を有し、コア７６１の軸とシャフト３５の軸とが略垂直になるように設けられる。チョークコイル７６のコア７６１は、このコア７６１の軸を含む断面が略矩形に形成される。
この配置において、位置センサ９３とチョークコイル７６の軸方向の端部とは、図３９に示す縦断面視において、距離Ｌを離して配置されている。この距離Ｌは、チョークコイル７６の漏れ磁束の影響を受けることなく、位置センサ９３がマグネット３６による磁界の変化を正確に検出することの可能な距離である。
【００８１】
本実施形態では、シャフト３５の軸に垂直な仮想平面に位置センサ９３とチョークコイル７６とを投影したとき、位置センサ９３とチョークコイル７６とは離れて設けられている。
チョークコイル７６の巻線７６２に電流が流れると、巻線７６２の外側を周回するように磁場が発生する（右ねじの法則）。つまり、チョークコイル７６の磁場は、巻線７６２の延びる方向に対して垂直な方向に発生する。このため、コア７６１の径方向及び軸方向にチョークコイルの漏れ磁束が大きくなる。したがって、チョークコイルの径方向に重ならないように位置センサ９３を設けることで、チョークコイル７６の漏れ磁束が位置センサ９３に与える影響を低減することができる。このため、位置センサ９３は、マグネット３６の磁束の変化を正確に検出することが可能になる。したがって、ロータ３０の位置が正確に検出される。
また、本実施形態においても、上記（１）〜（５）と同様の効果を奏する。また、パワー基板７０のクロストークを低減することが可能になるので、電源のノイズを抑制することができる。
【００８２】
（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、２系統のインバータによりモータを駆動した。これに対し、本発明は、１系統または３系統以上のインバータによりモータを駆動してもよい。
上述した実施形態では、第１平滑コンデンサ、第２平滑コンデンサ及びチョークコイルとパワーモジュールとをパワー基板の配線により電気的に接続した。これに対し、本発明は、それらの大型の電子部品とパワーモジュールとを例えばバスバー等によって接続してもよい。
【００８３】
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、第１平滑コンデンサ、第２平滑コンデンサ及びチョークコイルを挿入実装部品として説明した。これに対し、本発明は、これらの電子部品を表面実装部品としてもよい。
【００８４】
上述した実施形態では、第１平滑コンデンサ、第２平滑コンデンサについて、アルミ電解コンデンサを例に説明した。これに対し、本発明は、フィルムコンデンサ等、種々のコンデンサを用いてもよい。また、コンデンサとパワーモジュールの端子とを直接接続してもよい。
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、第１平滑コンデンサ、第２平滑コンデンサ及びチョークコイルの全てを２個のパワーモジュールの間に設けた。これに対し、第１平滑コンデンサ、第２平滑コンデンサ及びチョークコイルは、その一部を２個のパワーモジュールの間の外側に設けてもよい。
【００８５】
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】
【００８６】
１・・・電動装置
２・・・モータ
３・・・コントローラ
１０・・・モータケース
２０・・・ステータ
２６・・・巻線
３０・・・ロータ
３５・・・シャフト
６０・・・パワーモジュール
６１・・・モールド部
６４・・・制御端子（端子）
６５・・・パワー端子（端子）
７５・・・電源
７６・・・チョークコイル
７７・・・第１平滑コンデンサ（第１コンデンサ）
７８・・・第２平滑コンデンサ（第２コンデンサ）
８１〜８６・・・ＭＯＳＦＥＴ（スイッチング素子）
【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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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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