本發(fā)明涉及以與電動機(jī)輸出軸在同軸上的方式與電動機(jī)一體化,且控制電動機(jī)的驅(qū)動的控制單元以及使用該控制單元的電動助力轉(zhuǎn)向裝置。
背景技術(shù):
在以與電動機(jī)輸出軸在同軸上的方式與電動機(jī)一體化的控制單元中,作為構(gòu)成控制單元的主要的元器件有搭載了cpu的控制基板、向電動機(jī)供電的逆變器電路、連接控制基板和逆變器電路的框架、連接器、以及收納這些元器件的殼體。
這里,框架將控制基板和逆變器電路電連接且機(jī)械連接,并且還搭載有其它元器件,因此電連接的部分以及機(jī)械連接的部分具有復(fù)雜的形狀。
另外,對于框架的電氣性布線,框架采用絕緣樹脂制并通過嵌入模塑來成形,使得例如構(gòu)成電源系統(tǒng)的+、-線路的導(dǎo)電板遍布于該框架的內(nèi)部。
這時,為了對電動機(jī)的繞組供電,需要在電源系統(tǒng)的導(dǎo)電板上流過大電流的高速開關(guān)電流,該導(dǎo)電板相對于配置在其附近、包含cpu的控制基板成為了噪聲發(fā)射源。
于是,為了解決上述問題,提出了一種控制單元(控制裝置),包括:構(gòu)成三相橋接電路的半導(dǎo)體開關(guān)元件,該三相橋接電路控制電動馬達(dá)的電流;對流過電動馬達(dá)的電流的波紋分量進(jìn)行抑制的電容器;使在半導(dǎo)體開關(guān)元件的開關(guān)動作時產(chǎn)生的噪聲降低的線圈;包含半導(dǎo)體開關(guān)元件、電容器以及線圈的電源電路部;搭載電源電路部,使從電源電路部產(chǎn)生的熱量進(jìn)行散熱的散熱器;以及搭載了微型計算機(jī)的控制基板,該微型計算機(jī)生成驅(qū)動半導(dǎo)體開關(guān)元件的驅(qū)動信號,半導(dǎo)體開關(guān)元件以及電容器在三相橋接電路的各個橋臂上成對并配置為同心圓狀,使電連接橋臂與電容器的連接構(gòu)件配置于同一平面上,并且使直流電源的正極側(cè)布線和負(fù)極側(cè)布線沿著各橋臂并排配置(例如參照專利文獻(xiàn)1)。
現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)1:日本專利特許第5039171號公報
技術(shù)實現(xiàn)要素:
發(fā)明所要解決的技術(shù)問題
然而,現(xiàn)有技術(shù)中,存在如下問題。
即,專利文獻(xiàn)1所記載的控制單元中,具有電源系統(tǒng)導(dǎo)電板的電路殼體中,具有如下結(jié)構(gòu):即,與連接器連接的兩塊導(dǎo)電板(+、-)大致并排,在配置于各部分的元器件的端子附近多個被彎折的端子部豎起。
另外,由于在這些導(dǎo)電板上流過大電流,因此需要使該導(dǎo)電板盡量縮短、且使到各逆變器電路的電源部為止的長度盡量均等。另外,在導(dǎo)電板并排的情況下,導(dǎo)電板的板寬有限制,因此成為內(nèi)部電阻值上升的主要原因。
另外,在電路殼體中,用于將控制基板和電源基板電連接的多個端子列集中于中央附近進(jìn)行延伸。因此,控制基板的元器件配置的自由度受到這些端子列的影響。
由此,專利文獻(xiàn)1所記載的控制單元中,對于到逆變器電路為止的電源系統(tǒng)的布線用的導(dǎo)電板、以及逆變器電路和控制基板的連接,存在如下問題:在實現(xiàn)控制基板面積的有效利用,導(dǎo)電板形狀的簡化、均等化方面仍有改善的余地。
本發(fā)明是為了解決上述問題而完成的,其目的在于得到一種能實現(xiàn)控制基板面積的有效利用、導(dǎo)電板的形狀簡化、均等化的控制單元。
用于解決技術(shù)問題的技術(shù)方案
本發(fā)明涉及的控制單元是控制電動機(jī)的驅(qū)動的控制單元,控制單元以與電動機(jī)的電動機(jī)輸出軸在同軸上的方式與電動機(jī)一體化,包括:控制基板,該控制基板被收納于成為控制單元的外包裝的外殼的內(nèi)部,計算并輸出對電動機(jī)的控制信號;逆變器電路,該逆變器電路根據(jù)控制信號,對電動機(jī)供電;以及框架,該框架是設(shè)置于控制基板和逆變器電路之間的中間構(gòu)件,框架具有相對于電動機(jī)輸出軸在垂直方向上擴(kuò)展的上下表面,在各個面上安裝圓環(huán)狀的導(dǎo)電板,導(dǎo)電板均在內(nèi)周側(cè)及外周側(cè)具有連接用的端子部,逆變器電路通過由多個開關(guān)元件構(gòu)成的功率模塊來構(gòu)成,在形成功率模塊的封裝的一條邊設(shè)置電源用端子,并且在相對的一條邊設(shè)置與繞組端子連接的輸出端子、以及與控制信號連接的控制用端子,該繞組端子用于向電動機(jī)供電,將導(dǎo)電板的內(nèi)周側(cè)的端子部和功率模塊的電源用端子連接,將控制基板和功率模塊的控制用端子連接。
發(fā)明效果
根據(jù)本發(fā)明涉及的控制單元,框架具有相對于電動機(jī)輸出軸在垂直方向上擴(kuò)展的上下表面,在各個面上安裝圓環(huán)狀的導(dǎo)電板,導(dǎo)電板均在內(nèi)周側(cè)及外周側(cè)具有連接用的端子部,逆變器電路通過由多個開關(guān)元件構(gòu)成的功率模塊來構(gòu)成,在形成功率模塊的封裝的一條邊設(shè)置電源用端子,并且在相對的一條邊設(shè)置與繞組端子連接的輸出端子、以及與控制信號連接的控制用端子,該繞組端子用于向電動機(jī)供電,將導(dǎo)電板的內(nèi)周側(cè)的端子部和功率模塊的電源用端子連接,將控制基板和功率模塊的控制用端子連接。
因此,能實現(xiàn)控制基板面積的有效利用、導(dǎo)電板形狀的簡化、均等化。
附圖說明
圖1是表示本發(fā)明的實施方式1涉及的控制單元所適用的電動助力轉(zhuǎn)向裝置的整體電路結(jié)構(gòu)的電路圖。
圖2是表示本發(fā)明的實施方式1涉及的電動助力轉(zhuǎn)向裝置的剖視圖。
圖3是表示本發(fā)明的實施方式1涉及的電動助力轉(zhuǎn)向裝置的框架的一個面的俯視圖。
圖4是表示本發(fā)明的實施方式1涉及的電動助力轉(zhuǎn)向裝置的框架的另一個面的俯視圖。
圖5是表示本發(fā)明的實施方式1涉及的電動助力轉(zhuǎn)向裝置的框架的側(cè)剖視圖。
圖6是表示本發(fā)明的實施方式1涉及的電動助力轉(zhuǎn)向裝置的功率模塊的立體圖。
圖7是表示本發(fā)明的實施方式1涉及的電動助力轉(zhuǎn)向裝置的電源用開關(guān)元件的立體圖。
圖8是表示本發(fā)明的實施方式2涉及的電動助力轉(zhuǎn)向裝置的剖視圖。
圖9是表示本發(fā)明的實施方式2涉及的電動助力轉(zhuǎn)向裝置的框架的一個面的俯視圖。
圖10是表示本發(fā)明的實施方式2涉及的電動助力轉(zhuǎn)向裝置的框架的側(cè)剖視圖。
具體實施方式
下面,使用附圖對本發(fā)明所涉及的控制單元的優(yōu)選實施方式進(jìn)行說明,對于各圖中相同、或相當(dāng)?shù)牟糠?,?biāo)注相同的標(biāo)號進(jìn)行說明。另外,本發(fā)明涉及的控制單元以與電動機(jī)輸出軸在同軸上的方式與電動機(jī)一體化。
另外,下文中,例舉了控制單元適用于電動助力轉(zhuǎn)向裝置的情況來進(jìn)行說明,但不限于此,控制單元只要對電動機(jī)的驅(qū)動進(jìn)行控制,則也可以是適用于電動助力轉(zhuǎn)向裝置以外的情況。
實施方式1.
圖1是表示本發(fā)明的實施方式1涉及的控制單元所適用的電動助力轉(zhuǎn)向裝置的整體電路結(jié)構(gòu)的電路圖。圖1中,該電動助力轉(zhuǎn)向裝置由控制單元1和電動機(jī)2構(gòu)成。
另外,該實施方式1中,對電動機(jī)2為三相無電刷電動機(jī)的情況進(jìn)行說明,但不限于此,也可以是附帶電刷或三相以上的多相繞組電動機(jī)。
控制單元1包含向電動機(jī)2提供電流的逆變器電路3、以及主要搭載了cpu10的控制基板4。另外,在電動機(jī)2的輸出軸附近設(shè)有檢測電動機(jī)2的旋轉(zhuǎn)角的旋轉(zhuǎn)傳感器5。另外,控制單元1經(jīng)由連接器與搭載于車輛的電池6、點火開關(guān)7及傳感器類8連接。
控制單元1內(nèi)的控制基板4具有:cpu10,該cpu10基于來自車速傳感器、檢測方向盤的轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)矩傳感器等傳感器類8的信息,運(yùn)算提供至電動機(jī)2的電力的控制量;驅(qū)動逆變器電路3的初級驅(qū)動電路11;檢測逆變器電路3內(nèi)的各部分的電壓或電流的監(jiān)控電路12;以及基于來自旋轉(zhuǎn)傳感器5的信息,檢測電動機(jī)2的旋轉(zhuǎn)角的旋轉(zhuǎn)角檢測電路13。
另外,在控制單元1的電源系統(tǒng)線路(+、-)中,設(shè)有用于抑制噪聲輻射的電容器c1以及線圈cl。這里,這些元器件比較大型。另外,在電源系統(tǒng)線路中插入有電源用開關(guān)元件14,該電源用開關(guān)元件14具有使+電源線路開閉的繼電功能。
該電源用開關(guān)元件14例如為fet,寄生二極管以相對于電流提供方向為正向和反向的兩種方式串聯(lián)連接。利用該電源用開關(guān)元件14,在電動機(jī)2、逆變器電路3中產(chǎn)生了故障的情況下,能強(qiáng)制切斷電力提供。另外,即使在利用寄生二極管進(jìn)行電池6的反接布線的情況下,切斷流過電流的線路,也能實現(xiàn)電池反接保護(hù)的功能。
逆變器電路3具有:相對于電動機(jī)2的三相繞組(u、v、w)的各相分別設(shè)置于上下臂的總計6個開關(guān)元件31u~31w、32u~32w;以及繼電用開關(guān)元件34u~34w,該繼電用開關(guān)元件34u~34w具有對電動機(jī)繞組和開關(guān)元件之間進(jìn)行開閉的繼電功能。另外,圖1中僅記載了u相的標(biāo)號,其它相也與u相相同。
另外,上下臂的開關(guān)元件31u~31w、32u~32w基于cpu10的指令被pwm驅(qū)動,因此出于噪聲抑制的目的,對逆變器電路3也連接有電容器30u~30w。另外,在逆變器電路3還連接有用于檢測在電動機(jī)2中流動的電流的分流電阻33u~33w。這里,各相的開關(guān)元件31、32、34總計配置有三個,作為在每一相集成的功率模塊35u~35w。
作為圖1示出的電動助力轉(zhuǎn)向裝置的簡要的動作,基于來自傳感器類8的輸入信息,cpu10對提供至電動機(jī)2的繞組的電流進(jìn)行運(yùn)算,經(jīng)由驅(qū)動電路11輸出至逆變器電路3。接著,各相的開關(guān)元件31、32、34被驅(qū)動,將電流提供至電動機(jī)2的繞組。
另外由監(jiān)控電路12檢測提供至電動機(jī)2的繞組的電流的電流值,根據(jù)cpu10的運(yùn)算值(目標(biāo)值)和實際電流值的偏差,執(zhí)行反饋控制。另外,驅(qū)動電路11對電源用開關(guān)元件14以及繼電用開關(guān)元件34也一并進(jìn)行控制。cpu10經(jīng)由旋轉(zhuǎn)傳感器5以及旋轉(zhuǎn)角檢測電路13計算電動機(jī)2的旋轉(zhuǎn)位置或速度來用于進(jìn)行控制。
相對于上述那樣的電路結(jié)構(gòu),圖2示出了電動助力轉(zhuǎn)向裝置的結(jié)構(gòu)。圖2是表示本發(fā)明的實施方式1涉及的電動助力轉(zhuǎn)向裝置的剖視圖。圖2中,圖中的下側(cè)為電動機(jī)2,在電動機(jī)2的上部配置控制單元1。另外,控制單元1被設(shè)在電動機(jī)2的輸出軸23的輸出方向上且與電動機(jī)輸出軸23在同軸上。
電動機(jī)2通過將轉(zhuǎn)子21、定子22配置于電動機(jī)殼體27的內(nèi)部而構(gòu)成,該轉(zhuǎn)子21在輸出軸23的周圍配置有多極對未圖示的永磁體,該定子22設(shè)于該轉(zhuǎn)子21的周圍,卷繞安裝有三相繞組24。另外,在三相繞組24的上方設(shè)有環(huán)形圈25,在該環(huán)形圈25內(nèi)繞組端被三角形連接(δ連接:deltaconnection),之后作為繞組端子26延伸至控制單元1。
控制單元1構(gòu)成為在外殼43的內(nèi)部分別配置搭載了cpu10、驅(qū)動電路11等的控制基板4、框架40、功率模塊35u(35v、35w未圖示)、電源用開關(guān)元件14、以及電容器30u、30v(30w未圖示)。另外,也可以沒有電源用開關(guān)元件14。
這里,外殼43具有與電動機(jī)殼體27大致為相同直徑的圓筒形狀,為了安裝連接器44而切除一部分,形成缺口部。另外,在該缺口部安裝連接器44,連接器端子45延伸至外殼43的內(nèi)部。
另外,外殼43例如利用未圖示的螺栓與電動機(jī)殼體27結(jié)合。并且,外殼43具有結(jié)合部43a,該結(jié)合部43a向圖中上方延伸,用于與未圖示的減速機(jī)構(gòu)相結(jié)合,該減速機(jī)構(gòu)傳輸電動機(jī)輸出軸23的旋轉(zhuǎn)。另外,外殼43對用于使輸出軸23自由旋轉(zhuǎn)的軸承28進(jìn)行保持。在該外殼43的內(nèi)部,控制基板4的一部分固定于電動機(jī)殼體27,一部分固定于外殼43。另外,在控制基板4的上方層疊框架40。
框架40是下文所述的中間構(gòu)件,為絕緣樹脂制,具有呈正反關(guān)系的表面部,分別在圖中上側(cè)的表面部和下側(cè)的表面部配置導(dǎo)電板41、42。另外,在框架40的上方安裝三個功率模塊35,功率模塊35的上表面與外殼43的表面43b緊密接觸。由此,提高了功率模塊35的散熱性。另外,功率模塊35和外殼43的表面43b也可隔著片材緊密接觸。
另外,功率模塊35的控制用端子35a、35b貫通框架40,一個與導(dǎo)電板41、42連接,另一個與控制基板4連接。另外,在框架40還搭載有三個電容器30u、30v(30w未圖示),以及電源用開關(guān)元件14。
另外,在連接器44的附近,連接器端子45貫通框架40,一部分與導(dǎo)電板41、42連接,其它部分延伸至控制基板4并與其連接。另外,圖1中記載的旋轉(zhuǎn)傳感器5可設(shè)于外殼43的內(nèi)部的軸承28附近,能利用旋轉(zhuǎn)變壓器結(jié)構(gòu)的傳感器、半導(dǎo)體傳感器等。
接著,參照圖3、4,對框架40和導(dǎo)電板41、42的詳細(xì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。圖3是表示本發(fā)明的實施方式1涉及的電動助力轉(zhuǎn)向裝置的框架的一個面的俯視圖。圖3中,框架40是絕緣樹脂模塑成形品,除連接器側(cè)突出部40m以外,與電動機(jī)殼體27同樣地大致形成為圓形。
在框架40的中央開孔使輸出軸23能貫通,在孔的周圍有筒狀部40b延伸。另外,在框架40中安裝有功率模塊35、電容器30以及線圈cl等,因此電容器30以及線圈cl用的保持或定位用的隔斷40e豎立于各元器件的周邊。另外,在框架40中還形成用于按住功率模塊35的突起40c。
并且,在框架40中設(shè)有多個用于供各元器件的腳部或端子部貫通的孔。這里,孔40d具有比較大的直徑,用于使框架40本身與外殼43固定,例如將四處進(jìn)行螺栓緊固。另外,孔40h、40i為電容器30以及線圈cl的腳部貫通用。
另外,圓孔40f、方孔40g一起配置于引導(dǎo)部40a內(nèi),這些孔用于供圖6中詳細(xì)敘述的功率模塊35的控制用端子35a、35b貫通。另外,圓孔40f從驅(qū)動電路11向功率模塊35傳輸控制信號,是將功率模塊35內(nèi)的監(jiān)控信號傳輸至cpu10的端子用的孔。
另外,方孔40g中的一個是從功率模塊35向電動機(jī)繞組供電的端子用的孔,另一個插入繞組端子26,雙方通過其他元器件被電連接。另外,圓孔40f也可以是橢圓孔或多邊形孔。
并且,開了四個孔的引導(dǎo)部42p為電源用開關(guān)元件14的控制信號用,該電源用開關(guān)元件14也至少收納兩個fet,與功率模塊35是同類型。另外,在連接器側(cè)突出部40m分別開設(shè)有多個+電源用端子孔40k、-電源(接地)用端子孔40j。還設(shè)有多個傳感器類的信號用的孔40l。
另外,在框架40的上下兩個表面分別安裝有例如銅制的導(dǎo)電板41、42。導(dǎo)電板41呈圓環(huán)狀,在內(nèi)周側(cè)形成四處端子部41a,在外周側(cè)也形成四處端子部41b來貫通框架,向圖中背面突出。
該導(dǎo)電板41的連接器側(cè)突出部40m中,從連接器的+電源用端子孔40k的附近與線圈cl的一個腳部連接,另一個腳部與電源用開關(guān)元件14連接。另外,之后,通過電源用開關(guān)元件14與導(dǎo)電板41連接。由此,導(dǎo)電板41構(gòu)成+用電源線路。
另外,導(dǎo)電板41被安裝于框架40的表面,例如可以考慮涂布粘接劑作為其安裝結(jié)構(gòu)。這時,多個端子部41a或41b被插入開設(shè)于框架40的方孔,因此通過采用將端子部壓入該方孔的結(jié)構(gòu),能兼用于安裝。使用該方法則無需用于安裝的元器件、操作。
由此,在框架40的中央部同心地配置圓環(huán)狀的導(dǎo)電板41,在內(nèi)周側(cè)以及外周側(cè)設(shè)有用于與其它構(gòu)件電連接的端子部41a、41b。尤其內(nèi)周側(cè)是為了與功率模塊35的兩電源(+、-)連接而配置。并且,該圓環(huán)狀的一部分經(jīng)由來自+電源用的連接器端子的電源線路以及各元器件來連接。這里,通過將所述導(dǎo)電板41設(shè)為圓環(huán)狀,從而無需遍布導(dǎo)電板,能以簡單的形狀制造導(dǎo)電板41,結(jié)果能使與框架40的安裝也得到簡化。
圖4是表示本發(fā)明的實施方式1涉及的電動助力轉(zhuǎn)向裝置的框架的另一個面的俯視圖。圖5是表示本發(fā)明的實施方式1涉及的電動助力轉(zhuǎn)向裝置的框架的側(cè)剖視圖。即,圖4示出了圖3的背面。
圖4、5中,導(dǎo)電板42為-電源(接地)用,與+電源用的導(dǎo)電板41同樣地,與框架40的中央孔同心地形成為大致圓環(huán)狀。另外,在框架40中,在內(nèi)周側(cè)的三處、外周側(cè)的四處設(shè)有用于與其它部位連接的端子部42a。
另外,多個+電源用的導(dǎo)電板41的端子部41a被設(shè)為在端子部42a的附近突出。外周側(cè)的端子部42b被配置于電容器30的腳部用的孔40h的附近,靠近地配置以使電容器30的腳部和端子部42b能連接。
另外,開設(shè)有功率模塊35的端子用的孔40f、40g的引導(dǎo)部40a為了實現(xiàn)對功率模塊35的端子進(jìn)行引導(dǎo)的作用而從框架40的表面突出。另外,在連接部附近配置突出部40n,使端子孔40k、40j集中并同樣地形成引導(dǎo)部。并且,使小導(dǎo)電板41c、42c的端子部從該突出部40n突出。同樣地,配置突出部40o,使傳感器類的信號用的孔401集中并形成引導(dǎo)部。
另外,導(dǎo)電板42與框架40的安裝中,沿著導(dǎo)電板42的內(nèi)周、外周或內(nèi)周及外周雙方的形狀在框架40中設(shè)有凹部,通過將所述導(dǎo)電板42壓入其中來進(jìn)行安裝。另外,也可以構(gòu)成為使凸部42d從框架40伸出,在導(dǎo)電板42上開孔,將凸部42d壓入孔中。
另外,導(dǎo)電板42具有較大的面積且成圓環(huán)狀,因此與框架40的連接能以各種方法在任何地點進(jìn)行。另外,在框架40的四處配置有柱40q,利用該柱40q使框架40與控制基板4保持一定的距離,并且固定控制基板4。
圖6是表示本發(fā)明的實施方式1涉及的電動助力轉(zhuǎn)向裝置的功率模塊的立體圖。圖6中,功率模塊35具有如下結(jié)構(gòu):俯視時大致呈長方形,在一個長邊具備+電源用的控制用端子35a以及-電源用的控制用端子35b,在另一個長邊的角部附近具備輸出端子35c,在其旁邊具備多個控制用端子35a。
將該功率模塊35分散配置于輸出軸23的周圍的框架40上。具體而言,-電源用的控制用端子35b配置于靠近輸出軸23的中央孔周邊,一個+電源用的控制用端子35a及輸出端子35c被插入設(shè)于周邊部的引導(dǎo)部40a的孔40f、40g。
圖7是表示本發(fā)明的實施方式1涉及的電動助力轉(zhuǎn)向裝置的電源用開關(guān)元件的立體圖。圖7中,電源用開關(guān)元件14也與功率模塊35同樣地,采用各種端子向大致為長方體的封裝延伸的結(jié)構(gòu)。
電源用開關(guān)元件14中,端子14a是來自線圈cl的輸入側(cè)端子,經(jīng)由收納于封裝的兩個fet,從端子14b輸出。因此,若端子14b被安裝于框架40,則與導(dǎo)電板41的內(nèi)周側(cè)端子部41a焊接。另外,比較細(xì)的四根端子14c是被插入圖3、4所示的引導(dǎo)部42p的控制信號用端子以及監(jiān)控用端子。
由此,在框架40的正反面設(shè)有平面部,分別配置有約為圓環(huán)狀的電源線路即導(dǎo)電板41、42,在內(nèi)周側(cè)及外周側(cè)設(shè)有用于與其它部位連接的端子部,且使該端子部以與輸出軸平行的方向,例如向-電源用的導(dǎo)電板42側(cè)突出,利用該端子部例如將元器件的腳部和端子進(jìn)行焊接從而電連接。另外,圓環(huán)狀的導(dǎo)電板的一部分經(jīng)由與連接器端子45連接的小導(dǎo)電板電連接。
通過這樣的結(jié)構(gòu),使其與控制基板4的連接位于外周側(cè),能有效地利用控制基板4的面積,進(jìn)而能實現(xiàn)控制單元1的小型化。另外,通過使用圓環(huán)狀的導(dǎo)電板,與以往的形狀相比能采用簡單的形狀。
另外,能在導(dǎo)電板41、42的外周與框架40的外周部之間設(shè)有空間,能在該空間配置電容器30以及線圈cl等元器件,并且與這些元器件的腳部的連接也設(shè)置從圓環(huán)狀導(dǎo)電板突出的端子部,可僅在一個表面?zhèn)刃纬呻娺B接的部分,因此能提高工作性。
并且,經(jīng)由導(dǎo)電板的電路為圓環(huán)狀,能使路徑最短,因此能使電感降低。另外,具有較大的表面積,并且+電源用的去路和-電源用的回路呈反向,電感被抵消,因此能抑制不需要的輻射噪聲。
如上文所述,根據(jù)實施方式1,框架具有相對于電動機(jī)輸出軸在垂直方向上擴(kuò)展的上下表面,在各個面上安裝圓環(huán)狀的導(dǎo)電板,導(dǎo)電板均在內(nèi)周側(cè)及外周側(cè)具有連接用的端子部,逆變器電路通過由多個開關(guān)元件構(gòu)成的功率模塊來構(gòu)成,在形成功率模塊的封裝的一條邊設(shè)置電源用端子,并且在相對的一條邊設(shè)置與繞組端子連接的輸出端子、以及與控制信號連接的控制用端子,該繞組端子用于向電動機(jī)供電,將導(dǎo)電板的內(nèi)周側(cè)的端子部和功率模塊的電源用端子連接,將控制基板和功率模塊的控制用端子連接。
因此,能實現(xiàn)控制基板面積的有效利用,導(dǎo)電板形狀的簡化、均等化。
即,利用電源系統(tǒng)導(dǎo)電板的形狀、配置的變更、導(dǎo)電板的雙重結(jié)構(gòu)化,還有逆變器電路和控制基板的連接位置的變更,能實現(xiàn)控制基板面積的有效利用,以及導(dǎo)電板形狀的簡化、均等化。另外,能擴(kuò)大板寬,能降低產(chǎn)品的內(nèi)部電阻值。并且,通過圓形導(dǎo)電板的形狀,也能有助于對噪聲產(chǎn)生的抑制。
另外,通過使功率模塊35b的極性反相,能使導(dǎo)電板41作為-電源用的導(dǎo)電板,使導(dǎo)電板42作為+電源用的導(dǎo)電板。
實施方式2.
圖8是表示本發(fā)明的實施方式2涉及的電動助力轉(zhuǎn)向裝置的剖視圖。另外,在與上述圖1~7同等的部位標(biāo)注相同的標(biāo)號。另外,圖8和實施方式1的圖2的不同點在于,控制單元1被安裝于輸出軸23的反輸出側(cè)。
圖8中,從三相繞組24延伸出的繞組端子26通過選擇繞組材料從而也能從繞組部分直接延伸,能省去實施方式1中使用的環(huán)形圈25。另外,板部50具有如下作用:與電動機(jī)殼體27嵌合,作為電動機(jī)2的蓋子,并且在中央保持軸承28a。
并且,雖然未圖示,但板部50也包括與控制單元1的外殼430結(jié)合的結(jié)合部分。另外,板部50的圖中上側(cè)面與功率模塊35u、35w(35v未圖示)緊密接觸,承擔(dān)散熱器的作用。具有上述多個目的的板部50考慮到散熱性以及作為殼體的牢固、防水性,例如由鋁等金屬形成。
另外,圖8中,控制單元1位于該板部50的上部,在外殼430所覆蓋的內(nèi)部安裝有電路部。另外,連接器44、44a、44b配置于外殼430的上表面。這里,連接器44為電源(+、-)用,連接器44a、44b為電源系統(tǒng)以外的傳感器類的信號用。
另外,連接器44a、44b的端子、或其延長部向控制基板4延伸并與其連接。另外,連接器44的電源系統(tǒng)端子特別被使用于逆變器電路3,因此端子向比控制基板4更靠下的方向延長。另外,為了與連接器嵌合或?qū)崿F(xiàn)一體化、輕量化等,外殼430通過絕緣性樹脂模塑來制造。
在控制單元1的內(nèi)部,從電動機(jī)2側(cè)開始,使發(fā)熱元器件與板部50緊密接觸進(jìn)行安裝,在其上部層疊中間構(gòu)件即框架400,進(jìn)一步在其上部層疊有搭載了cpu10及其它的控制基板4,該發(fā)熱元器件即所說的功率模塊35、未圖示的電源用開關(guān)元件14。
另外,在板部50以及框架400的中央部設(shè)有大直徑的孔,供插通了該孔的輸出軸23延伸。另外,在輸出軸23的端部安裝有旋轉(zhuǎn)傳感器用的轉(zhuǎn)子5a。這相當(dāng)于圖1中的旋轉(zhuǎn)傳感器5,在轉(zhuǎn)子5a上裝設(shè)有多個磁體。
另一方面,在控制基板4的下表面搭載有與轉(zhuǎn)子5a相對的旋轉(zhuǎn)角檢測電路13,在此檢測到的旋轉(zhuǎn)角信號經(jīng)由控制基板4傳輸至cpu10。另外,在框架400的上下兩面,安裝導(dǎo)電板410、420,在該框架400與控制基板4的空間中以橫向放置方式安裝有作為大型元器件的電容器30u、30w(30v未圖示)。
接著,參照圖9、10,對框架400以及導(dǎo)電板42等進(jìn)行說明。圖9是表示本發(fā)明的實施方式2涉及的電動助力轉(zhuǎn)向裝置的框架的一個面的俯視圖。圖10是表示本發(fā)明的實施方式2涉及的電動助力轉(zhuǎn)向裝置的框架的側(cè)剖視圖。另外,圖9中,去除了控制基板4,從圖8的上側(cè)觀察框架400。
圖9、10中,框架400為與電動機(jī)殼體27大致相同直徑的圓形,在中央設(shè)有供輸出軸23插通的大直徑的孔。另外,在該大直徑的孔的周圍,筒狀部400b進(jìn)行延伸。另外,在筒狀部400b的周圍安裝了圓環(huán)狀的導(dǎo)電板420。
此處,在框架400的外周附近的三處,大致均等地分散配置有開設(shè)有功率模塊35的端子用的孔400f的引導(dǎo)部400a。另外,在圖中上側(cè)配置引導(dǎo)部400n,該引導(dǎo)部400n分別開設(shè)有三個電源用端子孔400j、400k,在其右側(cè)配置引導(dǎo)部420p,該引導(dǎo)部420p中開設(shè)有用于電源用開關(guān)元件14的孔。
另外,在框架400中如單點劃線所記載的那樣配置有線圈cl以及電容器30u、30v、30w。尤其是,電容器30成為以包夾功率模塊35的框架400的方式安裝于正上方的結(jié)構(gòu)。這時,電容器30被橫向放置,因此與縱向設(shè)置相比能將輸出軸方向的高度抑制得較低。
導(dǎo)電板420呈圓環(huán)狀,在內(nèi)周側(cè)延伸并配置有三處端子部420a,在外周側(cè)延伸并配置有三處端子部420b。該導(dǎo)電板420中,各個端子420a成為各元器件的腳部或端子的-電源(接地)。
另外,內(nèi)周側(cè)的三處端子部420a與功率模塊35的各個-端子連接(焊接),外周側(cè)的三處端子部420b如虛線所述,與電容器的-腳部焊接。另外,雖然未圖示,但連接器用端子孔400j與導(dǎo)電板420分別連接。
另外,在框架400中,四處孔400d是將框架400固定于板部50的孔,柱400q用于安裝控制基板4。同樣地,端子部410a在圓環(huán)的內(nèi)周側(cè)設(shè)有四處,在外周側(cè)設(shè)有四處,在圖中背面,+電源用的導(dǎo)電板410安裝為圓環(huán)狀。
該端子部410a是從導(dǎo)電板410貫通框架400并延伸的端子部。此處,內(nèi)周側(cè)的三處端子部410a是功率模塊35的+端子用,內(nèi)周側(cè)的410c是電源用開關(guān)元件14的輸出端子用,該端子部與導(dǎo)電板410一體化。
與此相對,外周側(cè)的三處端子部410b是電容器30的+腳部用,外周側(cè)的410d是電源用開關(guān)元件14的輸入端子用。另外,連接器的+電源用端子孔400k和線圈cl的一端由未圖示的小導(dǎo)電板連接。
另外,在框架400設(shè)有多個用于對電容器30以及線圈cl進(jìn)行定位的隔斷400e。另外,在框架400的背面,設(shè)有用于使板部50與功率模塊35以及電源用開關(guān)元件14緊密接觸的突起400c。
由此,即便在反輸出軸方向上將控制單元1配置于同軸上的情況下,相對于控制基板4和逆變器電路3的中間構(gòu)件即框架400,將電源(+、-)用導(dǎo)電板同心地正反配置,分散地將功率模塊的電源用端子部配置于內(nèi)周側(cè),分散地將電容器用端子部配置于外周側(cè),從而能使導(dǎo)電板的形狀簡化,將電源系統(tǒng)配置于內(nèi)周側(cè),將控制信號用端子配置于外周側(cè),因此能有效地利用控制基板的面積,能得到雙面安裝產(chǎn)生的電感降低、噪聲抑制這樣的效果。