(57)【要約】【課題】電動機の取り付け方向の変更が容易な電動機制御装置を提供する。【解決手段】電動機制御装置１００は、正方形状の金属基板３と、金属基板３に実装されたスイッチング素子６と、金属基板３の上方に設けられたプリント基板５と、両基板３、５を収納するケース１と、電動機とスイッチング素子６とを接続するための接続部４と、金属基板３の直上にあるプリント基板５の正方形状の領域５０内に実装された半導体素子８、９と、領域５０外に実装された電源部品１２、１３およびコネクタ１４と、金属基板３とプリント基板５とを板面間で接続する端子７とを備える。電動機の取り付け方向を変更する場合は、ケース１に対する接続部４と金属基板３と端子７と固定部１５の設置位置を、金属基板３と平行に回転させ、プリント基板５の正方形状の領域５０内の半導体素子８、９と実装レイアウトを、プリント基板５と平行に回転させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
正方形状の金属基板と、
前記金属基板に実装された電動機駆動用のスイッチング素子と、
前記金属基板の上方に設けられたプリント基板と、
前記両基板を収納するケースと、
前記両基板に対して垂直な前記ケースの側面に設けられた、電動機と前記スイッチング素子とを接続するための接続部と、
前記金属基板の直上にある前記プリント基板の正方形状の領域内に実装された電動機制御用の半導体素子と、
前記プリント基板の前記正方形状の領域外に実装された電源部品およびコネクタと、
前記金属基板と前記プリント基板とを板面間で接続する端子と、を備えたことを特徴とする電動機制御装置。
【請求項２】
正方形状の金属基板と、
前記金属基板に実装された電動機駆動用のスイッチング素子と、
前記金属基板の上方に設けられたプリント基板と、
前記両基板を収納するケースと、
前記両基板に対して垂直な前記ケースの側面に設けられた、電動機と前記スイッチング素子とを接続するための接続部と、
前記金属基板の直上にある前記プリント基板の正方形状の領域内に実装された電動機制御用の半導体素子と、
前記プリント基板の前記正方形状の領域外に実装されたコネクタと、
前記金属基板と前記プリント基板とを板面間で接続する端子と、
前記金属基板と前記プリント基板との間に設けられた樹脂枠と、
前記樹脂枠内に設けられた電源部品と、を備えたことを特徴とする電動機制御装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の電動機制御装置において、
前記電動機制御用の半導体素子は、少なくともマイクロコンピュータを含む、ことを特徴とする電動機制御装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の電動機制御装置において、
前記電源部品は、少なくともコイルを含む、ことを特徴とする電動機制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動機制御装置の部品実装構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動機制御装置として、たとえば、特許文献１〜４に開示されているような、自動車の電動式パワーステアリングシステムで使用されるＥＣＵ（電子制御装置）がある。
【０００３】
ＥＣＵは、電動機の一例である電動モータの駆動を制御する。ＥＣＵには、電動モータ駆動用のスイッチング素子、電動モータ制御用の半導体素子、電源部品、コネクタ、および電動モータの接続部などが備わっている。
【０００４】
スイッチング素子は、金属基板、ケース、またはプリント基板に実装されている。電動モータ制御用の半導体素子は、少なくともマイクロコンピュータやメモリなどから成る。この半導体素子とコネクタは、プリント基板に実装されている。電源部品は、プリント基板または樹脂枠に実装されている。
【０００５】
金属基板、プリント基板、および樹脂枠は、ケースとカバーを組み合わせて形成される内部空間に収納される。接続部は、電動モータ側に設けられた端子をネジなどで接着させる端子などから成る。接続部は、ケースの側面に設けられている。上記各部は、電気的に接続されている。
【０００６】
ＥＣＵと電動モータとは、特許文献１および特許文献３に開示されているように、ネジにより取り付けられて、電気的に接続される。
【０００７】
ＥＣＵでは、搭載される自動車の仕様や、設置される位置や周囲の構造などに依存して、電動モータの取り付け方向が変わることがある。その場合、ＥＣＵの接続部の設置位置を変更する必要がある。しかし、それに伴って、ＥＣＵの内部の部品や構造を変更しなければならず、新たな設計と機能の評価が必要となり、開発工数の増大とコストアップを招いていた。すなわち、機能が同じにもかかわらず、新規のＥＣＵを開発するようなものであった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１０−１８８９３２号公報
【特許文献２】特開２００３−３０９３８４号公報
【特許文献３】特開２００５−２１２７２２号公報
【特許文献４】特開２０１０−２４５１７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の課題は、電動機の取り付け方向の変更が容易な電動機制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る電動機制御装置は、正方形状の金属基板と、金属基板に実装された電動機駆動用のスイッチング素子と、金属基板の上方に設けられたプリント基板と、両基板を収納するケースと、両基板に対して垂直なケースの側面に設けられた、電動機とスイッチング素子とを接続するための接続部と、プリント基板の金属基板と対面する正方形状の領域内に実装された電動機制御用の半導体素子と、プリント基板の正方形状の領域外に実装された電源部品およびコネクタと、金属基板とプリント基板とを板面間で接続する端子とを備える。
【００１１】
また、本発明に係る他の電動機制御装置は、正方形状の金属基板と、金属基板に実装された電動機駆動用のスイッチング素子と、金属基板の上方に設けられたプリント基板と、両基板を収納するケースと、両基板に対して垂直なケースの側面に設けられた、電動機とスイッチング素子とを接続するための接続部と、プリント基板の金属基板と対面する正方形状の領域内に実装された電動機制御用の半導体素子と、プリント基板の正方形状の領域外に実装されたコネクタと、金属基板とプリント基板とを板面間で接続する端子と、金属基板とプリント基板との間に設けられた樹脂枠と、樹脂枠内に設けられた電源部品とを備える。
【００１２】
上記構成によると、電動機の取り付け方向を変更する際には、それに応じて、ケースに対する接続部と金属基板と端子の設置位置を、金属基板と平行に回転させて変更すればよい。また、プリント基板の正方形状の領域内の半導体素子と実装レイアウトを、プリント基板と平行に回転させて変更すればよい。これにより、電動機の取り付け方向の変更を容易に行うことができる。
【００１３】
また、本発明では、上記電動機制御装置において、電動機制御用の半導体素子は、少なくともマイクロコンピュータを含んでいてもよい。
【００１４】
さらに、本発明では、上記電動機制御装置において、電源部品は、少なくともコイルを含んでいてもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、電動機の取り付け方向の変更が容易な電動機制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態による電動機制御装置の分解斜視図である。
【図２】図１の電動機制御装置の別角度の分解斜視図である。
【図３】図１の電動機制御装置の正面図である。
【図４】図１の電動機制御装置の側面図である。
【図５】図１の電動機制御装置の底面図である。
【図６】図１の電動機制御装置の断面図である。
【図７】図１の電動機制御装置内の金属基板を示した図である。
【図８】図１の電動機制御装置内のプリント基板を示した図である。
【図９】図１の電動機制御装置と電動機の取り付け状態を示した図である。
【図１０】電動機の取り付け方向を反時計回りに９０°変更した場合の、電動機制御装置内の金属基板を示した図である。
【図１１】同上の場合の、電動機制御装置内のプリント基板を示した図である。
【図１２】同上の場合の、電動機制御装置と電動機の取り付け状態を示した図である。
【図１３】電動機の取り付け方向を時計回りに９０°変更した場合の、電動機制御装置内の金属基板を示した図である。
【図１４】同上の場合の、電動機制御装置内のプリント基板を示した図である。
【図１５】同上の場合の、電動機制御装置と電動機の取り付け状態を示した図である。
【図１６】他の実施形態による電動機制御装置内の分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態につき、図面を参照しながら説明する。各図において、同一の部分または対応する部分には、同一符号を付してある。
【００１８】
図１〜図９は、本発明の一実施形態による電動機制御装置１００を示している。電動機制御装置１００は、自動車の電動式パワーステアリングシステムで使用されるＥＣＵ（電子制御装置）である。電動機制御装置１００は、電動モータから成る電動機６０（図９）の駆動を制御する。
【００１９】
図１および図２に示すように、電動機制御装置１００は、ケース１、カバー２、金属基板３、接続部４、プリント基板５を備えている。ケース１は、図６〜図８に示すように、金属基板３とプリント基板５を収納する。カバー２は、図３および図４に示すように、ケース１の上側を覆う。ケース１とカバー２は、図示しない公知のロック構造により嵌め合わされる。
【００２０】
金属基板３は、図７に示すように、ほぼ正方形状に形成されている。金属基板３の中央付近には、電動機６０を駆動するためのスイッチング素子６が複数実装されている。スイッチング素子６は、たとえば、ＦＥＴ（Field Effect Transistor）などから成る。金属基板３は、図６および図７に示すように、ケース１内にネジ止めされる。
【００２１】
図１、図２、および図７に示すように、金属基板３の端部には、複数の端子７が実装されている。端子７の先端は、はんだ付けにより、プリント基板５に実装される。これにより、端子７は、図６に示すように、金属基板３とプリント基板５とを両者の板面間で接続する。プリント基板５は、金属基板３の上方に金属基板３と平行に設けられる。また、プリント基板５は、図６および図８に示すように、ケース１内にネジ止めされる。
【００２２】
両基板３、５に対して垂直なケース１の一方の側面には、接続部４が設けられている。詳しくは、接続部４は、ケース１の短手方向の一方の側面にネジ止めされている。接続部４には、図３に示すように、３つの端子１１が設けられている。端子１１には、図９に示すように、電動機６０に設けられた端子６１の先端がネジ止めされる。
【００２３】
端子１１の先端は、図１に示すように、接続部４の上端から突出している。端子１１の先端は、図６に示すように、はんだ付けにより、プリント基板５に実装される。これにより、接続部４は、基板３、５と端子７、１１、６１を介して、電動機６０とスイッチング素子６とを接続する。電動機６０は、図９に示すように、ケース１の底面に設けられた固定部１５にネジ止めされる。
【００２４】
図１および図８に示すように、金属基板３の直上にあるプリント基板５の正方形状の領域５０内には、電動機６０の駆動を制御するための半導体素子８、９が実装されている。また、端子７、１１とコンデンサ１０、および図示しない他の電子部品も領域５０内に実装されている。
【００２５】
半導体素子８、９は、少なくともマイクロコンピュータを含む。本実施形態では、一方の半導体素子８は、主制御用のマイクロコンピュータである。他方の半導体素子９は、スイッチング素子６のＯＮ・ＯＦＦ切り替え用のドライバである。他に、メモリやＡＳＩＣなどの半導体素子を正方形状の領域５０内に設けるようにしてもよい。
【００２６】
プリント基板５の正方形状の領域５０外には、電源部品１２、１３とコネクタ１４とが実装されている。電源部品１２、１３は、少なくともコイルを含む。本実施形態では、一方の電源部品１２は、コイルである。他方の電源部品１３は、リレーである。電源部品１２、１３の実装高さは、他の電子部品に比べて高い。
【００２７】
コネクタ１４には、図２および図５に示すように、給電用の挿し込み口１４ａと通信用の挿し込み口１４ｂとが設けられている。コネクタ１４の挿し込み口１４ａ、１４ｂは、ケース１の底面に設けられた開口部１６から臨める。コネクタ１４は、図１、図２、および図６に示すように、プリント基板５にネジ止めされている。
【００２８】
次に、上述した電動機制御装置１００における、電動機６０の取り付け方向の変更について説明する。
【００２９】
図１０〜図１２は、電動機６０の取り付け方向を変更した電動機制御装置の例を示している。電動機制御装置１００’では、上述の電動機制御装置１００と比較して（図７〜図９参照）、ケース１に対する接続部４と金属基板３と固定部１５の設置位置が、金属基板３と平行に反時計回りに９０°回転している。また、これに伴って、端子７とコンデンサ１０の位置も、金属基板３と平行に反時計回りに９０°回転している。
【００３０】
さらに、プリント基板５の正方形状の領域５０内の半導体素子８、９と実装レイアウトが、プリント基板５と平行に反時計回りに９０°回転している。これらにより、電動機６０が基板３、５に対して平行に反時計回りに９０°回転した向きで、電動機制御装置１００’に取り付けられている（図９と図１２参照）。
【００３１】
図１３〜図１５は、電動機６０の取り付け方向を変更した電動機制御装置の他の例を示している。電動機制御装置１００”では、上述の電動機制御装置１００と比較して（図７〜図９参照）、ケース１に対する接続部４と金属基板３と固定部１５の設置位置が、金属基板３と平行に時計回りに９０°回転している。また、これに伴って、端子７とコンデンサ１０の位置も、金属基板３と平行に時計回りに９０°回転している。
【００３２】
さらに、プリント基板５の正方形状の領域５０内の半導体素子８、９と実装レイアウトが、プリント基板５と平行に時計回りに９０°回転している。これらにより、電動機６０が基板３、５に対して平行に時計回りに９０°回転した向きで、電動機制御装置１００”に取り付けられている（図９と図１５参照）。
【００３３】
このように、上記実施形態によると、電動機６０の取り付け方向を変更する際には、それに応じて、ケース１に対する接続部４と金属基板３と端子７と固定部１５の設置位置を、金属基板３と平行に回転させて変更すればよい。また、プリント基板５の正方形状の領域５０内の半導体素子８、９と実装レイアウトを、プリント基板５と平行に回転させて変更すればよい。これにより、電動機６０の取り付け方向の変更を容易に行うことができる。
【００３４】
本発明は、上述した以外にも種々の実施形態を採用することができる。たとえば、上記実施形態では、電源部品１２、１３をプリント基板５に設けた例を示したが、本発明はこれに限るものではない。これ以外に、たとえば図１６に示すように、金属基板３とプリント基板５との間に樹脂枠１７を設けて、この樹脂枠１７内に電源部品１２、１３を設けるようにしてもよい。図１６の電動機制御装置２００の場合、たとえば、電源部品１２、１３と接続した端子１８を樹脂枠１７に設けて、該端子１８をプリント基板５に接続するようにすればよい。
【００３５】
また、上記実施形態では、接続部４の端子１１をプリント基板５に接続した例を示したが、本発明はこれに限るものではない。これ以外に、たとえば、接続部４の端子１１を金属基板３に接続するようにしてもよい。このようにしても、電動機６０とスイッチング素子６とが電気的に接続される。
【００３６】
さらに、上記実施形態では、電動式パワーステアリングシステムで使用される電動機制御装置１００に本発明を適用した例を挙げたが、これ以外の電動機制御装置に対しても本発明を適用することは可能である。
【符号の説明】
【００３７】
１    ケース
２    カバー
３    金属基板
４    接続部
５    プリント基板
６    スイッチング素子
７    端子
８、９    半導体素子
１２、１３    電源部品
１４    コネクタ
１７    樹脂枠
５０    プリント基板の正方形の領域
６０    電動機
１００、１００’、１００”、２００    電動機制御装置
【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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