(57)【要約】【課題】３相コイルをＹ結線結合するためのリレーの発熱を効率よく冷却できる車載用モータを提供する。【解決手段】３相のコイルが巻回されたステータと、前記コイルへの給電を制御する制御部２００と、前記コイルと直列に接続され前記制御部２００により駆動されるＶ相リレー１１ｖと、前記Ｖ相リレー１１ｖが搭載された端子基板１８とを備え、前記端子基板１８とは別部材の金属プレート１０を、伝熱シート１０ｂを介して前記Ｖ相リレー１１ｖの底面に接触するように配置して車載用モータを構成する。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
３相のコイルが巻回されたステータと、
前記コイルへの給電を制御する制御回路とを備えた車載用モータであって、
前記コイルと直列に接続され前記制御回路により駆動されるリレーと、
前記リレーが搭載された基板とを備え、
前記基板とは別部材の金属プレートが、前記リレーの底面に熱伝導部材を介して接触するように配置された車載用モータ。
【請求項２】
請求項１に記載の車載用モータにおいて、
前記基板が前記リレーの底部に対応する位置に貫通孔を有し、
前記金属プレートがベアリングの支持部材であり、前記貫通孔を通して前記リレーの底面に接触している車載用モータ。
【請求項３】
請求項１に記載の車載用モータにおいて、
前記金属プレートがリレーを実装する端子基板の中に埋め込まれており、
前記金属プレートは前記基板の外周端部でハウジングと接触している車載用モータ。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の車載用モータにおいて、
前記熱伝導部材は熱伝導シートであり、前記金属プレートの表面に前記熱伝導シートを貼り付けるための凹部が設けられている車載用モータ。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の車載用モータを用いた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、車載用モータ及びそれを用いた電動パワーステアリングモータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
本技術分野の背景技術として、特開２００５−２０７９８号公報（特許文献１）、特開２００７−２５９５３９号公報（特許文献２）、特開２０１１−４０５０７号公報（特許文献３）がある。特許文献１には、金属基板に設けたリレーの冷却に対して、電気的に端子に接続されるバスバーの下部に熱伝導性の良い絶縁シートを設けて、放熱用の金属板に熱を伝える構造が開示されている。特許文献２では、プリント板上に多数のリレーを設ける場合にリレーの上部に空間部を設けて冷却の効率を良くしたものが提案されている。特許文献３には、プリント基板に配置されたリレー下部に穴を設けその穴の中を伝熱用の金属ロッドが設けられており、そのロッドの一端がリレーに接続され、反対側がプリント基板の下部よりも飛び出しているものが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２０７９８号公報
【特許文献２】特開２００７−２５９５３９号公報
【特許文献３】特開２０１１−４０５０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記各特許文献には電子回路に設けられたリレーの冷却に関して記載されている。しかし、モータに設けた構造物の放熱性を向上させることに関しては記載されていない。車載用モータにおいては小型化、低コスト化が重要であり、冷却のために新たな部品を設けることは好ましくない。
【０００５】
そこで本発明は、車載用モータにおいて新たな冷却部品を設けることなくリレーを冷却できる手段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】
【０００６】
上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、３相のコイルが巻回されたステータと、前記コイルへの給電を制御する制御回路と、前記コイルと直列に接続され前記制御回路により駆動されるリレーと、前記リレーが搭載された基板とを備え、前記基板とは別部材の金属プレートを、前記リレーの底面に熱伝導部材を介して接触するように配置して車載用モータを構成する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、新たな冷却部品を設けることなくリレーを冷却する車載用モータを提供できる。
【０００８】
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】機電一体構造の電動パワーステアリングモータの全体構成を示す斜視図。
【図２】モータ部分の外観を示した斜視図。
【図３】モータ部分の断面を示した断面図。
【図４】リレー部分の拡大断面図。
【図５】ベアリングカバーの斜視図。
【図６】リレーに接続される電気配線と放熱プレートの説明図。
【図７】図６の部分を逆の面から見た説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を用いて本発明の実施形態を説明する。
【００１１】
なお、以下の説明では、電動パワーステアリング装置用の、モータ部と制御部とが一体的に構成された機電一体型の車載用モータ（機電一体ＥＰＳモータ）を例として用いる。
【００１２】
〔実施形態１〕
図１は、本実施形態に係る車載用モータの構造を示したものである。機電一体ＥＰＳモータ１はモータ部１００と制御部２００から構成されている。制御部２００にはコネクタ２０１が設けられており、電源が供給される。また、制御部２００にはモータを駆動するためのインバータや制御基板が実装されている。モータ部１００は制御部２００から３相の駆動電源が供給される構造となっている。モータ部１００の右側にはモータのトルクを出力する出力軸（図示せず）が設けられている。
【００１３】
図２は先に説明した図１の制御部２００を取り除いた構造を示したものである。モータ部１００と制御部２００との電気的な接続点は、３相コイルに接続されるＵ相端子１３ｕ、Ｖ相端子１３ｖ、Ｗ相端子１３ｗとリレー駆動用の制御端子１６である。端子基板１８は樹脂でモールドされて構成されており、この樹脂基板の上部にはＶ相リレー１１ｖとＷ相リレー１１ｗが実装されている。また、端子基板１８の中心部にはシャフト２に圧入された磁極検出用のレゾルバロータが配置されている。
【００１４】
図３を用いて、モータ部１００の断面構造について説明する。アルミハウジング１７にはステータコア４が焼嵌めで固定されている。このステータコア４には樹脂ボビンにコイルが巻装されている。ステータコア４の内周部にはシャフト２を基準にロータコア５が設けられており、そのロータコアの外周部には磁石６が配置されると共に、磁石６の外周部に磁石カバー７が設けられている。磁石カバー７は非磁性体の材料で構成されている。シャフト２の軸受けには出力軸側に配置されるＦベアリング９はアルミハウジング１７によって保持されている。また、出力軸の先端には動力伝達のためのギア３が設けられている。反出力側の軸受けには、Ｒベアリング８が設けられており、Ｒベアリング８の外輪はベアリングカバー１０により保持されている。このベアリングカバー１０は端子基板１８と同じネジ穴でアルミハウジング１７にネジ止め固定されている。
【００１５】
先述の通り、端子基板１８には、制御部２００に電気的に接続するための３相端子、Ｕ相端子１３ｕ〜Ｗ相端子１３ｗが設けられている。また、３相コイルの電気的な接続を切り替えるＶ相リレー１１ｖとＷ相リレー１１ｗ及びこれらのリレーを制御するための制御端子（図示せず）が設けられている。
【００１６】
図４は端子基板１８に実装されるＶ相リレー１１ｖの中心部断面図について示したものである。端子基板１８はベアリングカバー１０と重なって構成されている。端子基板１８のリレー下部に相当する部分には貫通孔が設けられている。また、ベアリングカバー１０のリレー下部に相当する部分には冷却促進部１０ａが設けられている。このベアリングカバー１０はアルミ等の金属で構成されている。冷却促進部１０ａは、端子基板１８の貫通孔を通してＶ相リレー１１ｖの下部と接触するように配置されている。
【００１７】
冷却促進部１０ａとＶ相リレー１１ｖの間には熱伝導率の高い伝熱シート１０ｂが設けられており、リレーの発熱による温度上昇を抑制できるように構成されている。よって、リレー部での発熱は、伝熱シート１０ｂを介してベアリングカバー１０に熱伝導し、最終的にはアルミハウジング１７に伝熱する構成となっている。以上の構成により、リレーでの発熱による温度上昇を低減できる。
【００１８】
図５を用いて、ベアリングカバー１０に設けた冷却促進部について説明する。ベアリングカバー１０はアルミ等の金属で構成されており、先に述べた端子基板と重なってアルミハウジング１７に固定される。前記、ベアリングカバー１０のリレー下部に相当する部分はリレーに熱的に接触できるように凸型形状が構成されている。この凸型形状部の中心部分には熱伝導シートが配置しやすいように凹部が形成されている。図５ではＶ相リレー用のＶ相冷却促進部１０ａｖとＷ相冷却促進部１０ａｗが配置されている。
【００１９】
リレーの発熱がモータ特性とどの様に関係するかを説明する。モータのコイル構造は３相コイルが電気的に独立した構成となっている。リレーは、モータの３相コイルの中性点側を電気的に接続又は切断する。つまり、３相コイルはリレーによって結線（例えばＹ結線）される。モータとして駆動する場合は、リレーをオンすることでモータの３相コイル端子を電気的に接続し、制御部２００に設けられたインバータにより駆動電流を供給する。そのため、インバータから見るとモータの相抵抗に加えてリレーの抵抗値が加わった状態となっている。例えば、モータの相抵抗１０ｍΩに対してリレーの抵抗は１.５ｍΩ程度であり、これはモータの相抵抗に対して小さくない値である。このため、インバータとしては１１.５ｍΩの抵抗値に電流を流す必要があり、必要な駆動電圧が高くなる。言い換えると、電圧が一定の場合、電流が流し込み難い状況となっている。更に、モータ電流による発熱でコイル抵抗が大きくなり温度が高くなればなるほど、電流が流し込めなくなりトルクの低下に繋がってしまう。このとき、コイル抵抗の上昇だけではなくリレーの温度上昇による抵抗値の増加も発生する。
【００２０】
よって、モータとして安定的にトルクを出すためにはコイルの冷却とリレーの冷却が必要となる。そこで、本発明ではリレー部の冷却に着目してリレーが置かれているベース面からモータ本体に放熱できる伝熱経路を構成するようにしたものである。以上述べたようにベアリングカバー１０に冷却促進部を設けることで、他の部材を新規に設けることなく冷却の向上が期待できる。
【００２１】
〔実施形態２〕
第２の実施形態を図６と図７を用いて説明する。
【００２２】
第１の実施形態では端子基板１８に貫通孔を設け、その貫通孔を通してベアリングカバーに形成した冷却促進部１０ａをリレー下部に接触させていた。本実施形態では、端子基板１８に冷却促進部に相当する放熱プレートを埋め込んでリレーの冷却を行う。
【００２３】
図６は端子基板１８の樹脂部を省略して示したものである。３相コイルの巻始め部は図示したＵ相端子１３ｕ、１３ｖ、１３ｗに電気的に接続されている。また、各相の中性点側のコイルはＵ相ターミナル３０ｕ、Ｖ相ターミナル３０ｖ、Ｗ相ターミナル３０ｗに電気的に接続されている。Ｕ相ターミナル３０ｕとＶ相ターミナル３０ｖは、Ｖ相リレー１１ｖにより電気的に接続される構成となっている。また、Ｕ相ターミナル３０ｕとＷ相ターミナル３０ｗは、同様にＷ相リレー１１ｗで電気的に接続される構成となっている。
【００２４】
これらのリレーの下部には、それぞれＶ相放熱プレート２０ｖとＷ相放熱プレート２０ｗが配置され、各リレーでの発熱をそれぞれの放熱プレートを介して熱拡散する構造である。放熱プレートの外周端部のＶ相放熱プレート端部２０ｖｔとＷ相放熱プレート端部２０ｗｔはアルミハウジング１７に熱的に接触する構造となっている。放熱プレートは金属板で構成されており、好ましくはアルミ板や銅板で構成される。
【００２５】
図７は先に説明した放熱プレートを裏面から示したものである。放熱プレートはリレーの端子を避けるように極力接触面積が大きくなるような構造となっている。また、リレーと放熱プレート間には空気層ができないように熱伝導率が高い部材を設けることが望ましい。この熱伝導率が高い部材は、例えば第１の実施形態で用いた熱伝導シートである。また、熱伝導率が高い部材を配置しやすくするため放熱プレートに凹部を形成しても良い。
【００２６】
以上、２つの実施形態で本発明を説明してきたが、どちらの実施形態もリレー部での発熱によるリレー部の抵抗値の上昇を防ぐようにしたもので、結果的にはモータの出力トルクの低下を防ぐように効果を得ることができる。
【００２７】
なお、本発明は上記した実施形態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、上記した実施形態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、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態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】
【００２８】
１  機電一体ＥＰＳモータ
２  シャフト
３  ギア
４  ステータコア
５  ロータコア
６  磁石
７  磁石カバー
８  Ｒベアリング
９  Ｆベアリング
１０  ベアリングカバー
１０ａ  冷却促進部
１０ａｖ  Ｖ相冷却促進部
１０ａｗ  Ｗ相冷却促進部
１０ｂ  伝熱シート
１１ｖ  Ｖ相リレー
１１ｗ  Ｗ相リレー
１２  レゾルバロータ
１３ｕ  Ｕ相端子
１３ｖ  Ｖ相端子
１３ｗ  Ｗ相端子
１４ｕ  Ｕ相制御端子
１５ｕ  Ｕ相リレー端子
１５ｖ  Ｖ相リレー端子
１６  リレー用電源ターミナル
１７  アルミハウジング
１８  端子基板
２０ｗｔ  Ｗ相端部
２６ｖ  Ｖ相中性点端子
３０ｕ  Ｕ相ターミナル
３０ｖ  Ｖ相ターミナル
３０ｗ  Ｗ相ターミナル
１００  モータ部
２００  制御部
２０１  コネクタ
【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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