CN103404005B - 电动机驱动装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种例如车辆用的电动助力转向装置所使用的兼顾了小型化和低振动、低噪音化的电动机驱动装置。电动机驱动控制装置（30）包括：散热器（50），该散热器（50）安装有进行电动机（10）的驱动控制的开关元件（73），并配置在电动机的前侧或后侧；以及外壳（40），该外壳（40）与散热器接合，并且使散热器与框架连结，或者覆盖安装在散热器上的开关元件，外壳与散热器的抵接面（110）位于与电动机的转轴方向交叉的单一平面上，并且用于将框架、散热器和外壳相互接合的螺钉孔（42、52）的位置设置为在周向上一致。

Description

电动机驱动装置

技术领域

本发明涉及对例如车辆用电动助力转向装置中使用的电动机进行驱动的电动机驱动装置。

背景技术

以往，提出了将电动助力转向装置用的电动机与电动机驱动控制装置一体化的电动机驱动装置（专利文献1、2）。

例如，在专利文献1所示的结构中，包括：电动机4；减速机构35；搭载发热部件的功率基板41；搭载不发热部件的控制基板60；将转矩传感器用连接器52、车速传感器用连接器53和电源用连接器51成型为一体、并***成型有布线用导电板的电路壳体50；以及对功率基板41等的热量进行散热的散热器70，与散热器70紧贴的功率基板41、覆盖功率基板41从而安装在散热器上的电路壳体50、以及安装在电路壳体上的控制基板60依次层叠来构成控制装置40，电动机4通过外壳21的支承构件21a安装在散热器70上，散热器70安装在减速机构35中。

这种使电动机与电动机驱动控制装置一体化的结构能够实现装置的小型化。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2002－120739号公报

专利文献2：日本专利特开2009－23418号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

然而，在专利文献1的结构中，外壳的支承构件呈现为在与电动机的转轴平行的方向上突出的形状。这种外壳形状很难加工，而且也存在材料成本较高的问题。而且，虽然在轴向上配置了两个以上的其它构件，但由于组装状态下的刚性较低，因此存在振动噪音较大的问题。

此外，在专利文献2的结构中，将电动机框架与外壳固定的螺钉的位置与数量并不合适，因而存在因电动机的电磁激振力而使振动变大的问题。

本发明是为解决上述问题而完成的，其目的在于提供一种适用于电动助力转向装置等的电动机驱动装置，能兼顾小型化和低振动、低噪音化。

解决技术问题所采用的技术方案

本发明的电动机驱动装置包括形成为一体的电动机和电动机驱动控制装置，该电动机收容在框架内，该电动机驱动控制装置配置在所述电动机的转轴方向上，并进行所述电动机的驱动控制，所述电动机驱动控制装置包括：散热器，该散热器上安装有进行所述电动机的驱动控制的开关元件，并配置在所述电动机的前侧或后侧；以及外壳，该外壳与所述散热器接合，所述外壳与所述散热器的抵接面位于与所述电动机的转轴方向交叉的单一平面上，并且用于使所述框架、散热器和外壳相互接合的螺钉孔的位置设置为在周向上一致。

发明效果

根据本发明的电动机驱动装置，由于用于使框架、散热器和外壳相互接合的螺钉孔的位置在周向上一致，因而具有以下效果：即，在安装到车辆上的状态下，或在组装时，能防止电动机以及电动机驱动控制装置与周边部件的机械干扰。此外，还具有提高刚性、降低振动、噪音的效果。

另外，由于外壳与散热器的抵接面位于与电动机的转轴方向交叉的单一的平面上，因此能获得以下效果：即，加工较为容易，材料成本也得到降低，密封性的确保也变得较为容易。

附图说明

图1是本发明的实施方式1的电动机驱动装置的简要剖视图。

图2是本发明的实施方式1的电动机驱动装置的侧视图。

图3是本发明的实施方式1的电动机驱动装置的外观立体图。

图4是本发明的实施方式1的电动机驱动装置的电路图。

图5是本发明的实施方式1的电动机驱动控制装置的控制基板的俯视图。

图6是本发明的实施方式1的电动机驱动控制装置的电连接部的俯视图。

图7是本发明的实施方式1的电动机驱动控制装置的散热器的俯视图。

图8是本发明的实施方式1的电动机驱动控制装置的外壳的俯视图。

图9是表示本发明的实施方式1的电动机驱动装置的其它示例的简要剖视图。

图10是本发明的实施方式2的电动机驱动装置的简要剖视图。

图11是表示本发明的实施方式2的电动机驱动装置的其它示例的简要剖视图。

图12是表示本发明的实施方式2的电动机驱动装置的其它示例的简要剖视图。

图13是表示本发明的实施方式2的电动机驱动装置的其它示例的简要剖视图。

图14是表示本发明的实施方式2的电动机驱动装置的其它示例的简要剖视图。

图15是本发明的实施方式2的电动机驱动装置的外观立体图。

图16是本发明的实施方式3的电动机的纵向剖视图。

图17是本发明的实施方式3的散热器的俯视图。

图18是表示本发明的实施方式3的电动机的其它示例的纵向剖视图。

图19是表示本发明的实施方式4的电动助力转向装置的主要部分的简要侧视图。

图20是表示本发明的实施方式4的电动助力转向装置的主要部分的简要俯视图。

图21是表示本发明的实施方式5的电动助力转向装置的简要侧视图。

图22是本发明的实施方式6的电动机驱动装置的简要俯视图以及侧视图。

图23是本发明的实施方式7的电动机驱动控制装置的散热器的俯视图。

具体实施方式

实施方式1

图1是本发明的实施方式1的电动机驱动装置的简要剖视图，包括电动机10以及电动机驱动控制装置30，该电动机驱动控制装置30配置在电动机10的前侧（电动机的输出轴侧），并与电动机10形成为一体。

在电动机驱动控制装置30中，连接器90接收电源和转向转矩、车速信息等规定信息作为电信号，并将其发送至电连接部70和控制基板60。设置在散热器50上的凹形的孔55中埋设有平滑电容器74和线圈75。散热器50与外壳40通过螺钉102连结，外壳40与电动机10的框架11通过螺钉101连结。这里，外壳40和散热器50由金属构成，例如铝压铸较为合适。

下面对电动机10的结构进行说明。电枢绕组13卷绕在定子铁心12上，转子与定子铁心12相对配置，该转子包括转子铁心14和永磁体15。转子铁心14的转轴中心压入有轴16，且轴16的一端压入有电动助力转向装置齿轮轴的联轴节、即轴套17。轴16由2个轴承18、19支撑，使得转子可以进行自由旋转。轴承18、19的其中一方固定在电动机驱动控制装置30的散热器50上，另一方固定在框架11上。散热器50的前侧设置有可变磁阻式旋转变压器80以作为对电动机10的旋转角度进行检测的传感器。定子铁心12通过压入或热装固定在框架11上，框架11固定在外壳40上。电枢绕组13经由终端13a电连接至汇流条（未图示），并经由汇流条与电动机驱动控制装置30电连接。汇流条由电动机驱动控制装置30的开关元件73提供电流，能对电动机10进行驱动。

图2是实施方式1的电动机驱动装置的侧视图，示出了配置在电动机10的前侧且形成为一体的电动机驱动控制装置30和电动机10的外观。电动机10的框架11通过螺钉101固定在电动机驱动控制装置30的外壳40上，而且，外壳40和散热器50也通过螺钉102进行固定。

图3是实施方式1的电动机驱动装置的外观立体图，示出了电动机10以及配置在电动机10的前侧并与电动机10形成为一体的电动机驱动控制装置30的立体图。另外，图3中为简便起见，省略了连接器90部分的详细结构等，此外还省略了对框架11、外壳40和散热器50进行固定的螺钉。连接器90部分设置有电源连接器和控制信号用的连接器（图中未详细表示）。

通过压入来对电动机10的定子铁心12进行固定的杯状的框架11呈现为在与外壳40的接触面附近向外径方向扩张的形状，该部分在周向上有三处螺钉孔11a，并通过三个螺钉（未图示）与外壳40固定。另外，外壳40与散热器50的抵接面110位于与电动机10的转轴方向交叉的单一平面上。用于使将电动机10的框架11、外壳40和散热器50进行固定的螺钉通过而设置的螺钉孔的位置在周向上一致。此外，在散热器50上设有用于与齿轮侧进行固定的螺钉孔53。图3中该螺钉孔53仅示出了一处，但在180度或者大致180度相对的位置还设有另一个。

另外，外壳40以及散热器50的结构的细节将在后文阐述。

图4示出了电动机驱动控制装置30的电路图。下面利用图4来说明图1中的各部分如何进行连接。电动机10的电枢绕组13进行Y联接。安装在开关元件73中且一端相互连接的FET73a、73b中，一方的FET73a构成三相桥式电路U相的正侧桥臂，另一方的FET73b构成U相的负侧桥臂。此外，FET73a的另一端连接至波动吸收用的平滑电容器74和噪声吸收用的线圈75，FET73b的另一端经由分流电阻73d连接至车辆的接地电位部。上述FET73a、73b的一端彼此相连的连接点成为三相桥式电路的U相交流侧端子。此外，安装在开关元件73中的另一个FET73c的一端连接至U相交流侧端子，另一端连接至电枢绕组13的U相端子。

W相、V相也采用相同的结构。

对于安装在电源继电器76中的两个FET76a、76b，其一端彼此相互连接，其一方的FET76a的另一端经由线圈75连接至三相桥式电路的正侧直流端子，另一方的FET76b的另一端经由电源连接器连接至装载在车辆上的电池100。另外，图4中示出了电源继电器76的位置配置在电池100与线圈75之间的示例，但也可以配置在线圈75与平滑电容器74之间。

安装在控制基板60上的FET驱动电路65的输出端连接至上述各FET的各个栅极，并分别以规定的时序向这些栅极提供栅极驱动信号。安装在控制基板60上的微机64基于来自所述旋转传感器即旋转变压器80的旋转检测信号，来对FET驱动电路65输出的栅极驱动信号的输出时序进行控制。

若在电动助力转向装置中使用上述结构的本发明实施方式1的电动机驱动装置，则当驾驶者操作方向盘来向转向轴施加转向转矩时，未图示的转矩检测装置检测出该转向转矩，并将其输入至微机64中。此外，与旋转传感器、即旋转变压器80所检测出的转向转速相对应的旋转检测信号被输入至微机64。微机64基于所输入的转向转矩、转向转速及车辆的速度信号等来计算辅助转矩，并对电动机驱动电路即三相桥式电路进行控制，使得电动机10产生用于经由减速机构将该辅助转矩施加在转向轴上的转矩。

即，FET驱动电路65基于微机64发出的指示，以规定的时序产生栅极驱动信号，并对三相桥式电路的各FET进行导通控制。由此，三相桥式电路产生规定的三相交流电流，并将三相交流电流提供给电动机10的电枢绕组13来驱动电动机10。电动机10所产生的转矩被作为辅助转矩经由减速机构施加到转向轴上。由此，减轻了驾驶者施加在方向盘上的转向力。另外，虽然示出了电动机10进行Y联接的示例，但当然也可以是Δ联接。

接着对电动机驱动控制装置30的结构的细节进行说明。

电动机驱动控制装置30通过在电动机10的转轴方向上堆叠图5的控制基板60、图6的电连接部70、平滑电容器74、线圈75、开关元件73、图7的散热器50、以及图8的外壳40而构成。

图5是实施方式1的电动机驱动控制装置的控制基板60的俯视图，是从后侧（电动机输出轴的相反侧）观察控制基板60的图。图5中省略了电路结构的细节，仅进行了简要表示。控制基板60上安装有微机64和FET驱动电路65，中央具有供电动机10的轴16通过的孔61，孔61的周围设置有规定数量的孔62，控制信号线通过孔62。在面向图的上部设置有规定数量的孔63，来自于连接器90的信号线即终端通过该孔63。

该控制基板60通过紧固螺丝和与控制信号线73h的焊接来保持在电连接部70上。

图6是实施方式1的电动机驱动控制装置的电连接部的俯视图，是从前侧观察电连接部70、平滑电容器74、线圈75以及开关元件73的图。电连接部70由正侧汇流条77、负侧汇流条78、以及由树脂等绝缘构件构成的框架72构成。框架72起到如下作用：即，对汇流条77、78、来自连接器90的信号线即终端79进行保持，并确保这些构件与其它构件电绝缘。汇流条77与电池100相连，电池100的正侧经由线束、连接器电极与正侧汇流条77电连接。该汇流条77连接至线圈75的一个端子，线圈75的另一个端子又连接至其它正侧汇流条。另外，汇流条77以绘制四边形的方式配置在轴插通用的孔71的周围。另一方面，负侧汇流条78以绘制四边形的方式配置在正侧汇流条77的内侧，并经由线束、连接器电极与电池100的负侧相连。

另外，电连接部70通过紧固螺丝等保持在散热器50上。

另外，平滑电容器74和开关元件73连接至正侧汇流条77和负侧汇流条78。此外，电源继电器76与线圈75的正侧串联连接。利用从电源继电器76延伸出来的控制信号线76c来对电源继电器76进行开关控制。图6中配置了三个平滑电容器74，且配置在呈四边形配置的汇流条77、78的角部并与其相连。开关元件73经由正侧端子73f、负侧端子73g与正侧汇流条77、负侧汇流条78相连。此外，电动机侧端子73e设置在各开关元件73上，向电动机10提供电流。控制信号线73h从开关元件73向控制基板60延伸。

开关元件73的结构可以认为是利用树脂对MOS-FET的裸芯片和分流电阻进行模塑后得到的组件。通过采用利用树脂对裸芯片进行模塑的结构，从而能够高效地使开关元件73所产生的热量传导至散热器50的开关元件配置部，从而能获得降低开关元件73的温度上升的效果。因此，也能抑制控制基板60、控制元件的温度上升。另外，开关元件73并不限于上述结构，当然也可以是在例如DBC（DirectBondedCopper：直接覆铜）基板那样的陶瓷基板上安装裸芯片的结构。

图7是实施方式1的电动机驱动控制装置的散热器的俯视图，是从后侧观察散热器50的图。在图7的散热器50中，从后侧观察时的外形大致为圆形，外周部上有两处设置有用于和齿轮侧进行连结的螺钉孔53，这些螺钉孔53设置在180度或大体180度相对的位置。在轴向上离开该螺钉孔53的位置上有三处设置有螺钉孔52。这是用于和后述的外壳40进行连结的螺钉孔，图7中设置在大约隔开120度的三个位置上。散热器50的中央设置有用于使电动机10的轴16贯穿的孔51。该孔51的周围有三处设置有长方形的开关元件配置部54。该开关元件配置部54与图1中的一致，为了保持与开关元件73均匀接触的状态，可以进行高精度的加工以使表面平坦。而且，与开关元件配置部54相邻的位置上设置有圆形的孔55。该孔55是用于埋设图1的平滑电容器74和线圈75的凹部。在图7的示例中，为了埋设三个平滑电容器74和一个线圈75，设置了一共四个孔。

图8是实施方式1的电动机驱动控制装置的外壳40的俯视图，是从后侧观察外壳40的图。在周向上有三处设有与框架10进行连结用的螺钉孔42，其位置与图7的散热器的螺钉孔52在周向上的位置相一致。通过使螺钉101通过该螺钉孔42来使电动机10的框架11与外壳40固定。外壳40的中央附近设置有供电动机10的轴16通过的孔41。另外，还在三处设置有孔43，将电动机10和开关元件73进行电连接的汇流条（未图示）通过该孔43。设置三处的理由是为了让电动机10的U相、V相、W相的各个汇流条通过而与开关元件73电连接。

上述结构的本发明的实施方式1具有如下效果。

在图1的电动机驱动控制装置30中，具有外壳40和散热器50，外壳40和散热器50作为两个独立的部件配置在电动机10的转轴方向上。在上述那样在电动机10的转轴方向上配置两个以上的独立部件的情况下，若采用现有的结构，则由于这些部件的固定方法不合适，刚性会下降，存在振动、噪音变大的问题。然而，在本发明中，用于供螺钉101、102通过而设置的螺钉孔42、52的位置在周向上一致，其中，该螺钉101、102用于对电动机10的框架11和由上述两个以上的独立部件构成的外壳40及散热器50进行固定。由于使螺钉孔52的位置在周向上一致，能获得以下效果：即，在安装到车辆上的状态下、或在组装时，能防止电动机10以及电动机驱动控制装置30与周边部件的机械干扰。此外，还具有刚性提高、从而能降低振动、噪音的效果。此外，电动机驱动控制装置30与齿轮进行固定用的螺钉孔53的配置自由度也得到了提高。

另外，在专利文献1的图8中，在外壳上突出设置有支承构件。在这种结构中存在以下问题：即，外壳的加工较为困难，材料成本也变高，在需要防水性的情况下，难以确保密封性。然而，若采用实施方式1的图2那样外壳40与散热器50的抵接面110位于与电动机10的转轴方向交叉的单一平面上的结构，则能获得以下效果：即，加工较为容易，也能降低材料成本，密封性的确保也变得较为容易。

此外，在实施方式1中，将电动机驱动控制装置30配置在电动机10的前侧、即靠近电动助力转向装置齿轮的一侧。这种结构与电动机驱动控制装置30和电动机10独立设置的结构相比，能实现小型化。然而，在现有例中，由于散热器50与外壳40的部件固定方法不合适，因此刚性降低，存在振动、噪音变大的问题，但若采用本发明的结构则能解决该问题，因此具有能兼顾低振动、低噪音和小型化的效果。

另外，在专利文献1中，覆盖电路元器件的壳体为***成形的绝缘树脂制的电路壳体。由于实施方式1中的外壳40和散热器50由铝压铸构成，因此刚性较高，与树脂制相比，能获得低振动、低噪音的效果。

此外，如图1所示，电动机10具有一个或者多个轴承18、19，轴承18、19中的至少一个配置成比作为至少两个以上的独立部件而配置的外壳40与散热器50的抵接面110更靠电动机10的输出轴一侧。通过上述结构，由于齿轮侧的轴承（未图示）与电动机10前侧的轴承19之间的距离变短，因此机械刚性得到提高，降低了轴16的振动，具有降低振动、噪音的效果。

此外，在实施方式1中示出了外壳40与散热器50构成为两个独立部件的示例，但本发明并不限于此，对于将三个或者四个以上的独立部件进行排列来构成的情况，只要固定部的螺钉孔的位置在周向上一致，当然也能获得相同的效果。然而，若使外壳40和散热器50为两个独立部件，并配置在电动机10的转轴方向上，则只需少量的构成部件即可，因此具有降低成本的效果。此外，由于电动机10的转轴方向上组装的部件较少，因此还具有提高组装精度的效果。

另外，在实施方式1中，在对外壳40与散热器50进行固定时，在固定部分，使用两个螺钉101、102来从与电动机转轴平行的方向的两侧进行固定。若采用这种结构，则在将各部件组装时，能够首先固定外壳40和散热器50，之后将电动机10的框架11固定在外壳40上，因此不需要一次就将散热器50、外壳40和电动机10的框架11组装起来，因此提高了组装性，具有提高制造工艺的自由度的效果。

在实施方式1中，在对外壳40与散热器50进行固定时使用了两个螺钉101、102，但如果像图9所示那样在各个固定部位使用一个公共的螺钉103，则能进一步获得降低部件数量的效果。

在实施方式1中，对散热器50和外壳40进行固定的螺钉102的支承面的位置配置在相比齿轮与散热器50的抵接面111更靠电动机10的后侧的位置。若采用该结构，则能获得以下效果：即，在将电动机驱动控制装置30和电动机10组装到齿轮上的状态下，能防止与齿轮周边的部件产生机械干扰。

此外，图6中，开关元件73、平滑电容器74和线圈75配置成包围由电动机10的轴16通过的孔71的周边（电动机10的转轴中心的周边）。另外，如图7所示，散热器50上也同样配置有开关元件配置部54，该开关元件配置部54包围由电动机10的轴16通过的孔51的周边（即电动机10的转轴中心的周边），还设置有容纳平滑电容器74和线圈75的孔55。通过采用这种结构，具有以下效果：即，在能实现装置的小型化的同时，发热部件不会集中在散热器50的某个部位，而是分散配置，因此能抑制温度上升，高效地使热量从散热器50释放到齿轮一侧。

实施方式2

图10是本发明的实施方式2的电动机驱动装置的简要剖视图，是将电动机驱动控制装置30配置在电动助力转向器的齿轮侧（减速机构侧）的相反侧（电动机10的后侧）并一体化的结构。

电动机驱动控制装置30具备安装有微机64的控制基板60，从控制基板60一侧进行观察时，在电动机10一侧具备将线圈75和平滑电容器74进行电连接的电连接部70，开关元件73配置在开关元件配置部54，另外还设置有与开关元件配置部54形成为一体（也可以是单独）的散热器50。散热器50上形成有孔，平滑电容器74和线圈75埋设在其中。电动机驱动控制装置30被金属或者树脂制的盖板57覆盖。盖板57的后方设置有连接器90，提供来自电池100的电源供电和转矩传感器、车速的信号等。

另外，通过粘接剂或螺钉、或者兼用粘接剂和螺钉，将盖板57固定在散热器50上。

另一方面，电动机10包括定子铁心12和卷绕在定子铁心12上的电枢绕组13，在定子铁心12的转轴方向的后侧以及前侧的端部上设置有盖板20。盖板20和定子铁心12通过热装等方法固定在框架11上。框架11例如由铝构成，利用螺钉101来与用于固定后侧的轴承18的外壳40进行固定。利用螺钉101、102来从前侧以及后侧对上述框架11、外壳40和散热器50进行固定。此外，虽然没有图示，但还是采用了实施方式1中所述那样使螺钉孔在周向上的位置在框架－外壳之间以及外壳－散热器之间相一致的结构。

具备转子铁心14和永磁体15的转子与电动机10的定子铁心12相对设置，且转子铁心14的转轴中心压入有轴16。轴16上设有两个轴承18、19，前侧的轴承19固定在盖板20上，后侧的轴承18固定在外壳40上，使得转子能够自由旋转。轴16的端部设置有轴套17，并和电动助力转向装置的齿轮连接。在该例中，如后述那样，设想传动带套在轴套17上，并由传动带对滚珠丝杠进行驱动。另外，轴16的另一个端部设置有旋转变压器80以作为旋转角度传感器。另外，旋转角度传感器也可以不是旋转变压器，而是由永磁体15和磁阻元件（GMR传感器、MR传感器）的组合来构成。

若采用上述结构，则在将电动机驱动控制装置30配置在电动助力转向器的齿轮侧（减速机构侧）的相反侧（电动机10的后侧）并一体化的情况下，也能获得与实施方式1所述的相同的效果，即，具有提高了框架11、外壳40、散热器50的刚性，在能实现低振动、低噪音化的同时还能使装置小型化的效果。此外，由于螺钉101、102从两端部进行固定，因此无需一次就将散热器50、外壳40和电动机10的框架11组装起来，因此提高了组装性，具有提高制造工艺的自由度的效果。

图11是表示实施方式2的电动机驱动装置的其它示例的简要剖视图，是将电动机驱动控制装置30配置在电动助力转向器的齿轮侧（减速机构侧）的相反侧（电动机10的后侧）并一体化的结构。与图10的不同点在于框架11、外壳40和散热器50的固定方法，图11中，在各固定部上利用一个螺钉103对框架11、外壳40和散热器50进行固定。此外，虽然没有图示，但还是采用了实施方式1中所述那样使螺钉孔103在周向上的位置在框架－外壳之间以及外壳－散热器之间相一致的结构。

若采用上述结构，则能获得如下效果：即，提高了框架11、外壳40和散热器50的刚性，在能实现低振动、低噪音化的同时还能使装置小型化。此外，若采用在各固定部位利用一个螺钉来进行固定的结构，与从两端使用两个螺钉的情况相比，具有能减少部件数量的效果。

图12是表示实施方式2的电动机驱动装置的其它示例的简要剖视图，示出了将电动机驱动控制装置30配置在电动助力转向器的齿轮侧（减速机构侧）的相反侧（电动机10的后侧）并一体化的结构的其它示例。框架11、外壳40和散热器50通过公共的螺钉103来固定。框架11的设置螺钉孔的突出部分设置在框架11的轴向整个长度上。这种形状可以通过对铝进行挤压成型加工来制作。虽然没有图示，但还是采用了实施方式1中所述那样使螺钉孔在周向上的位置在框架－外壳之间以及外壳－散热器之间相一致的结构。

若采用上述结构，则能获得如下效果：即，提高了框架11、外壳40和散热器50的刚性，在能实现低振动、低噪音化的同时还能使装置小型化。此外，若利用挤压成型来制作框架11，则会增加截面形状的自由度，因此具有以下效果：即，能容易地对截面形状考虑了与齿轮的布局的框架11进行成形。此外，图12中，在框架11的前侧示出了与齿轮侧的抵接面111，但该抵接面111位于对框架11、外壳40和散热器50进行固定的螺钉103在电动机转轴方向上延长的直线上。这一点与图10、图11不同。若采用上述结构，则电动机10与齿轮的抵接面111位于离开电动机转轴的位置，因此具有以下效果：即，即使在与电动机的转轴垂直的方向上施加激振力，与图10、图11的结构相比也能降低振动。

图13是表示实施方式2的电动机驱动装置的其它示例的简要剖视图，示出了将电动机驱动控制装置30配置在电动助力转向器的齿轮侧（减速机构侧）的相反侧（电动机10的后侧）并一体化的结构的另一个示例。图13与图10、图11、图12的不同点在于，后侧的轴承18与前侧同样地收容于盖板21内。并且，通过螺钉对覆盖电动机10的框架11、散热器50以及控制基板60等的外壳40进行固定，并使用两个螺钉101、102从轴向的两端部对各个固定部进行固定。

若采用上述结构，则能获得如下效果：即，提高了框架11、外壳40和散热器50的刚性，在能实现低振动、低噪音化的同时还能使装置小型化。此外，由于螺钉101、102从两端部进行固定，因此无需一次就将散热器50、外壳40和电动机10的框架11组装起来，因此提高了组装性，具有提高制造工艺的自由度的效果。

图14是表示实施方式2的电动机驱动装置的其它示例的简要剖视图，示出了将电动机驱动控制装置30配置在电动助力转向器的齿轮侧（减速机构侧）的相反侧（电动机10的后侧）并一体化的结构的另一个示例。与图13的结构大致相同，但使用一个螺钉103来对电动机10的框架11、散热器50和外壳40进行固定。与从两端使用两个螺钉的情况相比，能获得减少部件数量的效果。

为帮助对本实施方式2的结构进行理解，图15示出了电动机驱动装置的外观立体图。图15是与图13、图14的结构相对应的立体图。在电动机10的前侧设置有用于与齿轮侧进行机械连结的轴套17。轴套17上套有齿轮箱一侧的传动带，电动机10通过对该传动带和滚珠丝杠进行驱动来转换为齿条推力。此外，也可以根据齿轮侧的结构，使用联轴节来代替轴套17。电动机10的框架11大致呈圆筒形，在前侧设置有用于与齿轮侧进行固定的螺钉孔53。虽然只能看到一处螺钉孔53，但在180度相对的位置上还设置有另外一处。框架11的后侧设置有用于与散热器50进行固定的螺钉孔52。在散热器50一侧的相同部位也设有螺钉孔。另外，将散热器50与外壳40进行固定的齿轮孔52在周向上的位置、和用于对电动机10的框架11和外壳40之间进行固定的螺钉孔42的位置相同。此外，螺钉孔42、52在周向上配置有三处。另外，固定方法可以是图13那样以相对的方式利用两个螺钉101、102来进行固定，也可以如图14那样利用一个螺钉103来进行固定。

散热器50与外壳40的抵接面110与现有例不同，设置在没有凹凸的单一平面上。外壳40的后侧设有连接器90。连接器90包括电源连接器以及控制信号用的连接器，但在图15中省略其细节。通过上述结构，能获得上文所述的效果：即，提高了框架11、外壳40和散热器50的刚性，在能实现低振动、低噪音化的同时还能使装置小型化。

实施方式3

图16是本发明的实施方式3的电动机10的纵向剖视图。在该图中，永磁体15贴附在转子铁心14的表面，在该例中，极数为10。另外，永磁体15的截面形状呈拱形，降低了磁通的高次谐波分量，使感应电压为正弦波状，从而降低转矩波动。转子铁心14上设有突起部14a，起到了对永磁体15进行固定使其不会在周向上滑动的效果。

另一方面，在定子的定子铁心12上设置有用于卷绕电枢绕组13的槽12a。在图16的示例中，电枢绕组13集中卷绕在齿12b上，该齿12b在定子铁心12的径向上延伸，槽数为12，电枢绕组13卷绕在一共12个齿上。

另外，电枢绕组13的相数为3，若将它们设为U相、V相、W相，则如图16所示，绕组的配置为U1＋，U1－，V1－，V1＋，W1＋，W1－，U2－，U2＋，V2＋，V2－，W2－，W2＋。此处，＋和－表示卷绕方向，用＋和－来表示卷绕方向彼此为相反方向。另外，U1＋和U1－进行串联连接，U2－和U2＋也进行串联连接。这2个串联电路可进行并联连接，也可进行串联连接。对V相、W相也是同样的。另外，三相可以是Y联接，也可以是三角形联接。

对于上述那样的10极12槽的电动机10，当三相交流电流流过电枢绕组13时，以基本频率的两倍的频率进行振动，产生使定子铁心12变为椭圆形的电磁激振力（空间次数=2的电磁激振力）。在现有的电动机驱动装置的结构中，该电磁激振力经由电动机10的框架11传递到电动机驱动装置，并进一步传递给齿轮，因而存在振动、噪音增大的问题。然而，如图7、图8所示，由于对电动机10的框架11和外壳40进行固定的螺钉孔42、对外壳40和散热器50进行固定的螺钉孔52的数量为三个，并且大致以隔开120度的方式配置，因此外壳40和散热器50难以变形成椭圆形，即使施加了会变形为椭圆形的电磁激振力，也能降低振动、噪音。此外，螺钉孔42、52并不限于三处。

图17是实施方式3的散热器的俯视图，是从电动机10的后侧进行观察的图。图17中采用了与图7大致相同的结构，但设置了四个用于与外壳40进行固定的螺钉孔52。通过上述那样采用四个螺钉孔52，从而与三个时相比，外壳40和散热器50更难以变形为椭圆形，能提高降低振动、噪音的效果。

通常，在电枢绕组13集中卷绕的电动机10中，若将极数设为M，将槽数设为N，则当M和N的最大公约数为2时，产生使定子铁心12变形为椭圆形的电磁激振力（空间次数=2的电磁激振力）。例如，考虑图16那样M=10、N=12的情况；M=14、N=12的情况；M=16、N=18的情况等。另外，可知对于M和N，当0.75＜N/M＜1.5的关系式成立时，与N/M＝0.75、N/M=1.5的情况相比，绕组系数较高，能高效地利用永磁体15的磁通，因而能以较小的尺寸获得高转矩的永磁体型旋转电机。

此外，由于极数和槽数的最小公倍数较大，因此，与N/M＝0.75、N/M=1.5的情况相比，在转子旋转1圈时以与极数和槽数的最小公倍数一致的次数进行波动的齿槽转矩分量较小。因此，当极数为M，槽数为N时，

M和N的最大公约数为2，且，

0.75＜N/M＜1.5

而且，使电动机10的框架11与电动机驱动控制装置30的外壳40的固定部的螺钉孔42的数量、和上述外壳40与散热器50的固定部的螺钉孔52的数量为三个以上，因此能兼顾电动机10和电动机驱动控制装置30的小型化以及低齿槽转矩和低振动、低噪音化。

此外，若使极数为M，使槽数为N，则在M和N的最大公约数为2，且0.75＜N/M＜1.5的电动机中，

图16所示的10极12槽的电动机10为极数M最小的电动机。

作为对电动助力转向装置的电动机的转子的旋转角度进行检测的传感器，考虑到价格和环境承受能力，大多使用可变磁阻式旋转变压器或将磁阻元件（GMR传感器、MR传感器）与永磁体15组合而成的传感器等。然而，可变磁阻式旋转变压器、将磁阻元件与永磁体组合而成的传感器在检测角度时会产生误差，而且该误差的值会随旋转角度而变化。此外，由于角度误差的值大于光学编码器，因此该角度误差会引起电动机的转矩波动。这是因为，若偏离正确的旋转角度而产生误差，则应当流过电动机10的电枢绕组13的电流的相位会产生偏差，因此不会产生所期望的转矩。此外，由电动机10的电角度所表示的角度误差越大，则转矩波动越大。

因此，在极数较大的电动机10中，由电角度所表示的角度误差也会与极数成正比地增大，因而存在转矩波动变大的问题。因此，为了减小因角度误差而引起的转矩波动，优选使用较小的极数。图16所示的M=10、N=12的情况与M=14、N=12的情况、M=16、N=18的情况等相比，极数较少，因此具有如下显著的效果：即，能减小因旋转角度传感器的角度误差而引起的转矩波动。

图18是表示实施方式3的电动机的其它示例的纵向剖视图，示出了M=14、N=18的示例。在定子的定子铁心12上设置有用于卷绕电枢绕组13的槽。在图18的示例中，采用了在转子上将永磁体15埋入14个转子铁心14的结构，永磁体15的形状为径向上的长度大于周向上的厚度。虽然没有图示，但永磁体15是在与永磁体截面的长方形的短边平行的方向上磁化，相邻的永磁体15的磁性为相反方向。图18的永磁体15被磁化成N所表示的一侧为N极，S所表示的一侧为S极。

另一方面，电枢绕组13集中卷绕在齿12b上，该齿12b在定子铁心18的径向上延伸，槽数为18，电枢绕组13卷绕在所有18个齿上。另外，电枢绕组13的相数为3，若将它们设为U相、V相、W相，则如图18所示，绕组的配置为U1＋，W1＋，W1－，V1－，U1－，U1＋，W1＋，V1+，V1－，U2－，W2－，W2＋，V2+，U2＋，U2－，W2－，V2－，V2＋。此处，＋和－表示卷绕方向，用＋和－表示卷绕方向彼此为相反方向。另外，U1＋和U1－进行串联连接，U2－和U2＋也进行串联连接。这2个串联电路可进行并联连接，也可进行串联连接。对V相、W相也是同样的。另外，三相可以是Y联接，也可以是三角形联接。

这种14极18槽的电动机10会产生使定子铁心12变形为椭圆形的电磁激振力（空间次数=2的电磁激振力），但若采用上述结构，则能获得降低振动噪音的效果。此外，由于将永磁体15埋入转子铁心14，且永磁体15的径向的长度大于周向的厚度，因此能使磁通集中从而提高铁心的磁通密度，因而能获得以下效果：即，增大了电动机10的转矩，能使电动机10小型化。此外，由于图18这种转子结构使磁通集中，因此增大了定子铁心12的磁通密度，因而存在电磁激振力也变大的问题，但若采用上述结构，则能获得降低振动噪音的效果。

实施方式4

图19是表示本发明的实施方式4的电动助力转向装置的主要部分的简要侧视图，示出了电动机驱动控制装置30配置在电动机10的后侧，而且电动机10和电动机驱动控制装置30与齿条轴平行配置的齿条并联式电动助力转向装置。图19为了简便起见省略了细节，齿轮箱201上设有由传动带和滚珠丝杠构成的减速机构，对电动机10的旋转进行减速，并转换为齿条轴202的推力。从箭头方向观察图19的X-Y平面的截面附近的图即为图20。

图20中，由于是从后侧观察电动机驱动装置，因此能看到电源连接器90a和控制连接器90b。另外，对电动机驱动控制装置30的散热器50和外壳40进行固定的螺钉102在周向上设有四处。设置该螺钉孔的部分决定了电动机驱动控制装置30和电动机10的最大外径（图20中由虚线112表示）。另外，由于如实施方式2所述那样使框架－外壳之间与外壳－散热器之间的固定用螺钉孔在周向上的位置一致，因此能容易地避免与其它部件的机械干扰。

图20中，以齿条轴202的一部分进入由上述螺钉孔的部分所决定的表示最大外径的圆中的状态来进行组装，因此能获得使电动助力转向装置小型化的效果。另外，由于如实施方式1、实施方式2中已经阐述的那样使框架－外壳之间与外壳－散热器之间的固定用螺钉孔在周向上的位置一致，因此还具有提高刚性、从而能降低振动噪音的效果，另外还能获得提高组装精度的效果。

实施方式5

图21是表示本发明的实施方式5的电动助力转向装置的简要剖视图，是使用于对齿轮箱201一侧和散热器50进行固定的螺钉孔在周向上的位置与用于对散热器50、外壳40和电动机10的框架11之间进行固定的螺钉孔的位置相一致的示例。从电动机10的框架11一侧***的螺钉101对框架11、外壳40和散热器50进行固定，从而使电动机10和电动机驱动控制装置30一体化。另一方面，从齿轮箱201一侧***的螺钉102对齿轮箱201和散热器50进行固定。

通过上述结构，提高了齿轮箱201、电动机驱动控制装置30和电动机10的刚性，获得能降低振动、噪音的效果。另外，由于齿轮箱201、散热器50、外壳40以及框架11的螺钉孔部分的周向位置均一致，因此与不一致的情况相比，能获得防止与其它部件的机械干扰的效果。

实施方式6

图22是本发明的实施方式6的电动机驱动装置的简要俯视图以及侧视图，示出了将齿轮箱201一侧与散热器50的抵接面111的接触面积放大后的示例。图22的右侧是从侧面观察电动机10和电动机驱动控制装置30的图，图22的左侧是从前侧观察的图。与图2的不同之处在于，对散热器50和外壳40进行固定的螺钉102与图2相比，配置在靠径向内侧规定距离的位置，并且在散热器50上设有收容螺钉102的孔58。另外，虽然从侧面无法看到对散热器50和外壳40进行固定的螺钉102、以及对外壳40和框架11进行固定的螺钉101，但图21中，为帮助理解而作了图示。

观察图22左侧的图可知，齿轮箱201一侧与散热器50相接触的抵接面111的面积较大。通过上述结构，能高效地将来自散热器50的热量传递到齿轮箱一侧，因而具有能防止电动机驱动控制装置30的温度上升的效果。

另外，由于之前的实施方式中已经阐述的那样使框架－外壳之间与外壳－散热器50之间的固定用螺钉孔在周向上的位置一致，因此还具有提高刚性、从而能降低振动噪音的效果，另外还能获得提高组装精度的效果和能防止与其它部件的机械干扰的效果。

实施方式7

图23是本发明的实施方式7的电动机驱动控制装置的散热器的俯视图，是从前侧观察电动机驱动控制装置30的散热器50的图。图中也示出了轴套17和旋转传感器、即旋转变压器80。在180度相对的两个位置上设置有与齿轮箱201侧进行安装用的凸缘部56，每个凸缘部56上各设有一处螺钉孔53。此外，该凸缘部56上设有用于对散热器50和外壳40进行固定的螺钉孔52，在该螺钉孔52的周边设有在电动机转轴方向上凹陷的凹部52a，由此使螺钉下降一个台阶，以防止螺钉与齿轮箱接触。此外，每个凸缘部56上设有两处该螺钉孔52，共计四处。由于设置了四处，因此刚性得以提高，可获得降低振动、噪音的效果。

若采用上述结构，由于与齿轮侧的接触面积较大，因此提高了机械刚性，因而降低了振动、噪音。此外，由于在凸缘部56上设置了散热器50和外壳40的固定用螺钉的螺钉孔52，因此能实现小型化，具有在组装时能防止与其它部件的机械干扰的效果。此外，由于采用了齿轮箱一侧与散热器接触的抵接面111的面积较大的结构，因此具有以下效果：即，能高效地将来自散热器50的热量传递到齿轮箱一侧，因而能防止电动机驱动控制装置30的温度上升。

标号说明

10：电动机

11：框架

11a：螺钉孔

12：定子铁心

12a：槽

12b：齿

13：电枢绕组

13a：终端

14：转子铁心

14a：突起部

15：永磁体

16：轴

17：轴套

18、19：轴承

20、21：盖板

30：电动机驱动控制装置

40：外壳

41：轴插通用的孔

42：散热器连结用的螺钉孔

43：汇流条插通用的孔

50：散热器

51：轴插通用的孔

52：外壳连结用的螺钉孔

53：齿轮侧连结用的孔

54：开关元件配置部

55：平滑电容器、线圈收容用的孔

56：凸缘部

57：盖板

58：孔

60：控制基板

61：轴插通用的孔

62：控制信号线插通用的孔

63：终端插通用的孔

64：微机

65：FET驱动电路

70：电连接部

71：轴插通用孔

72：框架

73：开关元件

73a、73b、73c：ＦＥＴ

73d：分流电阻

73e：电动机侧端子

73f：正侧端子

73g：负侧端子

73h：控制信号线

74：平滑电容器

75：线圈

76：电源继电器

76a、76b：ＦＥＴ

76c：控制信号线

77：正侧汇流条

78：负侧汇流条

79：终端

80：旋转变压器

90：连接器

90a：电源连接器

90b：控制连接器

100：电池

101：框架-外壳连结用的螺钉

102：外壳-散热器连结用的螺钉

103：框架-外壳-散热器连结用的螺钉

110：外壳-散热器的抵接面

111：齿轮-散热器的抵接面

112：表示电动机最大直径的圆

201：齿轮箱

202：齿条轴

Claims (12)

1.一种电动机驱动装置，包括形成为一体的电动机和电动机驱动控制装置，该电动机收容在框架内，该电动机驱动控制装置配置在所述电动机的转轴方向上，并进行所述电动机的驱动控制，

所述电动机驱动控制装置包括：

散热器，该散热器上安装有进行所述电动机的驱动控制的开关元件，并配置在所述电动机的前侧或后侧；以及外壳，该外壳与所述散热器接合，

所述外壳与所述散热器的抵接面位于与所述电动机的转轴方向交叉的单一平面上，并且用于使所述框架、散热器和外壳相互接合的螺钉孔的位置设置为在周向上一致，并且

所述电动机与和所述电动机的输出轴接合的齿轮之间的抵接面位于***所述螺钉孔的螺钉沿所述电动机的转轴方向延长的直线上。

2.如权利要求1所述的电动机驱动装置，其特征在于，

所述电动机具有一个或多个轴承，所述轴承中的至少一个轴承配置在比所述外壳与散热器的抵接面更靠所述电动机的前侧。

3.如权利要求1或2所述的电动机驱动装置，其特征在于，

所述外壳和散热器配置成两个独立部件，并配置在所述电动机的转轴方向上。

4.如权利要求1或2所述的电动机驱动装置，其特征在于，

使用单独的螺钉分别从所述电动机的转轴方向的两侧来使所述散热器、外壳以及框架接合。

5.如权利要求1或2所述的电动机驱动装置，其特征在于，

使用公共的螺钉从所述电动机的转轴方向的一个方向来使所述散热器、外壳以及框架接合。

6.如权利要求1或2所述的电动机驱动装置，其特征在于，

使所述散热器和外壳接合的螺钉的支承面的位置配置在相比和所述电动机的输出轴接合的齿轮与所述散热器的接合部更靠所述电动机的后侧的位置。

7.如权利要求1或2所述的电动机驱动装置，其特征在于，

所述电动机驱动控制装置配置在所述电动机的后侧。

8.如权利要求1或2所述的电动机驱动装置，其特征在于，

在所述散热器中，配置有所述开关元件的多个开关元件配置部配置成包围所述电动机的转轴。

9.如权利要求1或2所述的电动机驱动装置，其特征在于，

对于所述电动机，当电枢的极数为M，槽数为N时，

满足M和N的最大公约数为2，且

0.75＜N/M＜1.5，

其中M为整数，N为整数；

而且，使所述框架、外壳以及散热器接合的螺钉孔的数量为在周向上设置三处。

10.如权利要求9所述的电动机驱动装置,其特征在于,

所述电动机的极数M为10,槽数N为12,

包括可变磁阻式旋转变压器或者具备磁阻元件和永磁体的传感器,以作为对电动机的转子的旋转角度进行检测的传感器。

11.如权利要求9所述的电动机驱动装置,其特征在于,

所述电动机的极数M为14,槽数N为18,

具有转子铁心上埋入有永磁体的结构,所述永磁体的径向上的长度大于周向上的厚度。

12.一种电动助力转向装置，包括权利要求1或2所述的电动机驱动装置，该电动助力转向装置的一部分在由用于使所述电动机的框架与所述电动机驱动控制装置的外壳相接合的螺钉的螺钉孔部所决定的最大外径的范围内进行组装。