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QUERVERWEISE AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
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Diese Anmeldung basiert auf der am 1. Juni 2016 eingereichten Japanischen Patentanmeldung Nr.
2016-109834 ; der gesamte Inhalt davon ist hierin durch Bezugnahme enthalten.
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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Energiewandlervorrichtung, die elektrische Energie bzw. Leistung wandelt, die von einer Gleichspannungs-Energiequelle bzw. einer DC-Energiequelle eingegeben wird, und die Energie an eine Last ausgibt, und eine elektrische Servolenkvorrichtung unter Verwendung der Energiewandlervorrichtung.
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HINTERGRUND
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Im Stand der Technik wandelt eine elektrische Energiewandlervorrichtung elektrische Energie, die von einer Gleichstrom-Energiequelle, wie beispielsweise einer Batterie, eingegeben wird, und gibt die Energie an eine Last, wie beispielsweise einen Motor, aus. Ein Energieabschnitt, dem ein großer Strom zugeführt wird, und ein Steuerabschnitt, der einen Mikrocomputer aufweist, und dergleichen sind beispielsweise Seite an Seite auf derselben Platine aufgrund einer Begrenzung einer Anbringungsfläche in einer elektrischen Energiewandlervorrichtung, die einen Lenkunterstützmotor einer elektrischen Servolenkvorrichtung antreibt, angebracht. Es ist folglich besonders wichtig, die Wärme, die durch Elemente auf einem Substrat erzeugt wird, geeignet bzw. angemessen abzustrahlen.
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Die Wärme, die beispielsweise durch ein auf der Platine angebrachtes Schaltelement in der in
JP 2015-126097 A offenbarten Vorrichtung generiert wird, wird zu einer Verbinderseite über ein Leitermuster und zu einer Wärmesenke über ein Wärmeabstrahlgel abgestrahlt.
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LITERATUR IM STAND DER TECHNIK
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Patentliteratur 1:
JP 2015-126097 A -
ZUSAMMENFASSUNG
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Ein Filterschaltkreis, der eine Spule und einen Kondensator aufweist, ist im Allgemeinen am Eingangsabschnitt bzw. Eingabeabschnitt der elektrischen Energiewandlervorrichtung bereitgestellt, um ein Störrrauschen, das in die Vorrichtung von einem elektrischen Energiequellenkabelbaum bzw. Energiequellenkabelstrang eintritt, und ein Schaltrauschen, das von der Vorrichtung nach außen dringt, zu entfernen. Zusätzlich wird in jüngster Zeit in der Regel eine oberflächenangebrachte bzw. eine auf einer Oberfläche angebrachte Spule, die eine Verkleinerung begünstigt, als eine Spule eines Filterschaltkreises anstelle einer konventionellen Wicklungsspule bzw. Drosselspule, in der eine Wicklung um einen zylindrischen Kern gewickelt ist, verwendet.
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Obwohl die Vorrichtung von
JP 2015-126097 A die Wärmeableiteigenschaft des Schaltelements verbessert, wird die Wärmeableitung der oberflächenangebrachten Spule nicht berücksichtigt. Folglich ist die Wärmeableitung des gesamten Elements, das auf der Platine angebracht ist, nicht ausreichend bzw. unzureichend.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine elektrische Energiewandlervorrichtung bereitzustellen, die die Wärmeableitung des oberflächenangebrachten Spulentyps verbessert.
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Die vorliegende Erfindung ist die elektrische Energiewandlervorrichtung, die die elektrische Energie, die von einer Gleichspannungs-Energiequelle über einen Energieversorgungs-Kabelbaum eingegeben wird, durch Betrieb eines elektrischen Energiewandlerschaltkreises wandelt und die elektrische Energie an eine Last ausgibt. Die elektrische Energiewandlervorrichtung weist eine Platine bzw. Leiterplatte, einen Verbinderabschnitt, ein Energieversorgungsmuster, ein Massemuster, ein Energieversorgungsrelais, eine Spule und einen oder mehrere Kondensatoren auf.
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Der Verbinderabschnitt weist einen Energieversorgungs-Spannungsanschluss und einen Masseanschluss, die einen rechteckigen Querschnitt aufweisen, auf, und der Energieversorgungs-Kabelbaum kann eingeführt bzw. eingefügt und an den Verbinderabschnitt befestigt werden.
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Das Energieversorgungsmuster ist auf einer Oberflächenschicht des Substrats gebildet und weist ein verlängertes erstes Anschlussloch auf, in das der Energieversorgungs-Spannungsanschluss eingeführt wird.
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Das Massemuster ist auf der Oberflächenschicht des Substrats gebildet und weist ein verlängertes zweites Anschlussloch auf, in das der Masseanschluss eingefügt wird.
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Das Energieversorgungsrelais ist an einem Eingangsabschnitt des Energiewandlerschaltkreises bereitgestellt und imstande, den Energiepfad zu unterbrechen.
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Die Spule ist auf der Oberfläche der Platine angebracht. Die Spule weist ein mit dem Energieversorgungsmuster verbundenes Eingangsende bzw. Eingabeende und ein mit dem Energieversorgungsrelais verbundenes Ausgangsende bzw. Ausgabeende auf, und das Eingangsende und das Ausgangsende weisen eine rechteckige Parallelepipedform auf, die einander gegenüberliegen. Ein „rechteckiges Parallelepiped“ ist dabei nicht auf ein exaktes rechteckiges Parallelepiped begrenzt, sondern bedeutet ein „im Wesentliches rechteckiges Parallelepiped“, das im Gesamten im Wesentlichen blockgeformt ist.
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Bei einem oder mehreren Kondensatoren sind ein Elektrodenanschluss mit dem Energieversorgungsmuster und der andere Elektrodenanschluss mit dem Massemuster verbunden, und der eine oder die mehreren Kondensatoren bilden zusammen mit der Spule einen Filterschaltkreis.
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Die Spule weist eine Wandfläche am Eingangsende auf, die zur longitudinalen Achsenrichtung des ersten Anschlusslochs parallel angeordnet ist. Und mindestens ein Teil der Breite des Eingangsendes und die gesamte Länge des ersten Anschlusslochs überlappen in der longitudinalen Achsenrichtung des ersten Anschlusslochs. Es ist vorzuziehen, dass die Spule dem ersten Anschlussloch so gegenüberliegt, dass sie die gesamte Länge des ersten Anschlusslochs innerhalb der Breite des Eingangsendes in der longitudinalen Achsenrichtung des ersten Anschlusslochs aufweist. Die Distanz vom ersten Anschlussloch zum Eingangsende der Spule ist aus Sicht einer Fertigung vorzugsweisen so kurz wie möglich festzulegen.
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Dies ermöglicht es, Wärme vom oberflächenangebrachten Spulentyp zum Energieversorgungs-Kabelbaum über den Energieversorgungs-Spannungsanschluss angemessen abzustrahlen.
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Der Kondensator ist ferner auf dem Substrat oberflächenangebracht, wobei die Richtung, die die zwei Elektrodenanschlüsse verbindet, zur Verbindungsrichtung, die das Eingangsende und das Ausgangsende der Spule verbindet, parallel ist, und es ist vorzuziehen, dass der Elektrodenanschluss, der mit dem Massemuster verbunden ist, auf der nahen Seite des zweiten Anschlusslochs angeordnet ist. Durch Festlegen der Distanz zwischen dem Kondensator und dem Masseanschluss so kurz wie möglich und Reduzieren des Schleifengebiets des Filterschaltkreises kann die Rauschwiderstandsperformance verbessert werden, da die Distanz zwischen dem Kondensator und dem Masseanschluss so kurz wie möglich festgelegt ist und das Schleifengebiet des Filterschaltkreises klein wird.
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Die Energiewandlervorrichtung der vorliegenden Erfindung wird beispielsweise als eine Vorrichtung zum Antreiben eines Lenkunterstützmotors in einer elektrischen Servolenkvorrichtung eines Fahrzeuges verwendet. Da der Lenkunterstützmotor der elektrischen Servolenkvorrichtung notwendig ist, um eine große Ausgabe plötzlich zu genieren, fließt ein großer Strom in der Spule und im Energiewandlerschaltkreis, und Wärme wird generiert. Da zusätzlich der Installationsraum der Energiewandlervorrichtung im Fahrzeug beschränkt ist, muss die Energiewandlervorrichtung kompakt gebildet sein, so dass eine natürliche Kühlung relativ unvorteilhaft wird. Der Effekt zum Verbessern der Wärmeableitung der Spule wird folglich gemäß der Konfiguration der vorliegenden Erfindung besonders wirksam hervorgebracht.
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Figurenliste
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Die obigen und andere Objekte, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch die folgende detaillierte Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren verdeutlicht. Es zeigen:
- 1 eine gesamte schematische Ansicht einer elektrischen Servolenkvorrichtung, für die eine ECU (Energiewandlervorrichtung) einer jeweiligen Ausführungsform angewandt wird;
- 2 ein Schaltkreiskonfigurationsdiagramm einer ECU gemäß einer jeden Ausführungsform;
- 3 eine Ebenenansicht der ECU-Platine einer ersten Ausführungsform;
- 4 ein schematisches Diagramm, das eine Platinenanbringungskonfiguration einer Filterschaltkreiseinheit einer ECU in der ersten Ausführungsform zeigt;
- 5 eine Seitenansicht, die eine Verbindung zwischen einem Energieversorgungs-Spannungsanschluss und einem oberflächenangebrachten Spulentyp zeigt;
- 6A eine Ebenenansicht eines oberflächenangebrachten Spulentyps;
- 6B eine Ansicht, die in der Richtung eines Pfeils VIB von 6A aufgenommen wurde;
- 6C eine Ansicht, die in der Richtung eines Pfeils VIC von 6A aufgenommen wurde;
- 7 ein schematisches Diagramm, das eine Platinenanbringungskonfiguration eines Filterschaltkreisabschnitts einer ECU gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt;
- 8 ein schematisches Diagramm, das eine Platinenanbringungskonfiguration einer Filterschaltkreiseinheit einer ECU gemäß einer dritten Ausführungsform zeigt; und
- 9 ein schematisches Diagramm, das eine Platinenanbringungskonfiguration einer Filterschaltkreiseinheit einer ECU gemäß einer vierten Ausführungsform zeigt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Nachfolgend wird eine Vielzahl von Ausführungsformen der Energiewandlervorrichtung mit Bezug auf die Figuren beschrieben. Die Energiewandlervorrichtung der vorliegenden Erfindung wird beispielsweise als eine Vorrichtung zum Antreiben eines Lenkunterstützmotors in einer elektrischen Servolenkvorrichtung eines Fahrzeuges angewandt. Die folgenden Ausführungsformen, erste bis vierte Ausführungsform, werden kollektiv als „vorliegende Ausführungsform“ bezeichnet.
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Als erstens wird eine schematische Konfiguration einer elektrischen Servolenkvorrichtung mit Bezug auf 1 beschrieben.
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Die elektrische Servolenkvorrichtung 90 weist einen Motor 80 als eine „Last“ zum Ausgeben eines Lenkunterstützdrehmoments und eine ECU 10 als eine „Energiewandlervorrichtung“ zum Zuführen von Energie zum Motor 80 auf.
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Die ECU 10 wandelt Gleichstromenergie der Batterie 15 als „Gleichstromenergieversorgung“ auf Grundlage des Drehmomentsignals trq von einem Drehmomentsensor 95, der an einer Lenkwelle 92 bereitgestellt ist, und führt dem Motor 80 die Gleichstromenergie zu. Gemäß der Lenkrichtung des Fahrers rotiert der Motor 80 beispielsweise normal, wenn ein Lenkrad 91 nach rechts gedreht wird, und der Motor 80 rotiert umgekehrt, wenn das Lenkrad 91 nach links gedreht wird.
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Obwohl die in 1 dargestellte elektrische Servolenkvorrichtung 90 eine Zahnstangenunterstützung ist, bei der der Motor 80 an einer Zahnstangenwelle 93 befestigt ist, ist die vorliegende Ausführungsform in gleicher bzw. ähnlicher Weise für eine elektrische Servolenkvorrichtung mit Säulenunterstützung anwendbar.
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Als nächstes wird die Schaltkreiskonfiguration der ECU 10 bezogen auf 2 dadurch beschrieben, dass der Fall angenommen wird, in dem der Lenkunterstützmotor 80 beispielsweise ein Gleichstrommotor ist. Die ECU 10 weist eine Energieeinheit 60, die einen Energiewandlerschaltkreis aufweist, und eine Steuereinheit 70, die die Energiezufuhr bzw. Speisung der Energieeinheit 60 steuert, auf.
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In dem Fall, in dem das Objekt, das angetrieben werden soll, der Gleichstrommotor 80 ist, weist die Energieeinheit 60 einen H-Brückenschaltkreis auf, in dem vier Schaltelemente 61 bis 64 als ein Energiewandlerschaltkreis als Brücke verbunden sind. Als die Schaltelemente 61 bis 64 werden beispielsweise MOSFETs (das heißt, Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistors) verwendet.
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Ein erster Knoten N1, der ein Zwischenpunkt einer Halbbrücke des H-Brückenschaltkreises ist, und ein zweiter Knoten N2, der ein Zwischenpunkt der anderen Halbbrücke ist, sind mit den Motoranschlüssen 37 bzw. 38 verbunden. Ein Motorrelais 65 ist in einem Energiepfad LP, der den ersten Knoten N1 und den zweiten Knoten N2 über den Motor 80 verbindet, zum Vermeiden einer Eingabe von induzierter Energie des Motors 80 bereitgestellt. Auf einer Masseseite der H-Brückenschaltkreis ist ferner beispielsweise ein Shunt-Widerstand 67 zur Stromerfassung bereitgestellt.
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Die Steuereinheit 70 erlangt eine Fahrzeuginformation, wie beispielsweise ein Drehmomentsignal trq und ein Fahrzeuggeschwindigkeitssignal. Die Strominformation und dergleichen, die durch die Energieeinheit 60 erfasst werden, werden zusätzlich zurück gespeist, und ein Schaltsignal wird zum Energiewandlerschaltkreis der Energieeinheit 60 auf Grundlage dieser Information ausgegeben. Wenn das Objekt, das angetrieben werden soll, der Gleichstrommotor 80 ist, steuert die Steuereinheit 70 die Energiezufuhr und eine Rotationrichtung des Motors 80.
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Ein Mikrocomputer 71, ein anwendungsspezifischer IC 72 bzw. custom IC und dergleichen werden als an einer Platine angebrachte Komponenten verwendet, die die Steuereinheit 70 bilden.
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Die Antriebsenergie, die der Energieeinheit 60 zugeführt wird, und die Steuerenergie für den Betrieb der Steuereinheit 70 werden von der gemeinsamen Batterie 15 zugeführt.
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Ein Energieversorgungs-Spannungsanschluss 33 der ECU 10 ist mit einer positiven Elektrode der Batterie 15 über die PIG-Leitung des Energieversorgungs-Kabelbaums 16 verbunden. Ein Masseanschluss 34 ist über die PGND-Leitung des Energieversorgungs-Kabelbaums 16 geerdet bzw. auf Masse gelegt. Eine Leitfähigkeit der IG-Leitung, in die die Steuerenergie eingegeben wird, wird durch einen Zündungsschalter 17 ein- und ausgeschaltet.
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Ein Energieversorgungsrelais 45, das imstande ist, eine Leitung der PIG-Leitung zu unterbrechen, ist zwischen dem Energieversorgungs-Spannungsanschluss 33 und der Energieeinheit 60 bereitgestellt. Das Energieversorgungsrelais 45 ist beispielsweise aus zwei MOSFET, in denen die Richtungen der parasitären Dioden in Serie in entgegengesetzte Richtungen verbunden sind, unter Berücksichtigung eines Schutzes gebildet, wenn die Polarität der Batterie 15 fehlerhaft umgekehrt verbunden wird. Das Energieversorgungsrelais 45 kann alternativ durch ein elektromagnetisches offen/geschlossen-artiges mechanisches Relais gebildet sein.
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Nachfolgend bedeutet „vor“ dem Energieversorgungsrelais 45 die Eingangsseite, das heißt, die Seite des Energieversorgungs-Spannungsanschlusses 33, und „nach“ dem Energieversorgungsrelais 45 bedeutet die Seite der Energieeinheit 60.
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In der vorliegenden Ausführungsform weist ein Filterschaltkreis eine Spule 40 auf, und ein Kondensator 50 ist vor dem Energieversorgungsrelais 45 bereitgestellt. An der PIG-Leitung ist ein Eingangsende 43 der Spule 40 mit dem Energieversorgungs-Spannungsanschluss 33 verbunden, und ein Ausgangsende 44 ist mit einem Energieversorgungsrelais 45 verbunden. Ein Elektrodenanschluss 53 des Kondensators 50 ist mit dem Eingangsende 43 der Spule 40 verbunden, und der andere Elektrodenanschluss 54 davon ist mit dem Masseanschluss 34 verbunden.
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Der Filterschaltkreis entfernt Störrrauschen, das in die ECU 10 vom externen Energieversorgungs-Kabelbaum 16 eintritt, und beseitigt Schaltrauschen, das zusammen mit dem Schaltbetrieb der Energieeinheit 60 generiert wird und von der ECU 10 nach außen tritt. Eine später beschriebene „Rauschschutz-Performance“ bedeutet eine Fähigkeit zum Entfernen dieser beiden Rauscharten.
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Ein Nach-Relais-Kondensator 55 zum Glätten der Eingangsleistung zur Energieeinheit 60 ist hinter dem Energieversorgungsrelais 45 bereitgestellt. Wenn die Begriffe strikt verwendet werden, ist der mit dem Eingangsende 43 der Spule 40 verbundene Kondensator 50, entsprechend dem „Nach-Relais-Kondensator 55“, ein „Vor-Relais-Kondensator 50“. In der folgenden Beschreibung wird sich jedoch nicht auf den Nach-Relais-Kondensator 55 fokussiert und es wird sich auf den Vor-Relais-Kondensator 50 bezogen. Aus diesem Grund wird „der Vor-Relais-Kondensator 50“ weggelassen und einfach als „Kondensator 50“ bezeichnet. Kondensator 50 vor dem Energieversorgungsrelais 45 entspricht dem „Kondensator“.
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Ein oberflächenangebrachter Spulentyp, und kein Wicklungsspulentyp, wird, wie unten beschrieben, in der Substratanbringungsstruktur der vorliegenden Ausführungsform als die Spule 40 verwendet.
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Zusätzlich kann eine Vielzahl von Kondensatorelementen bei tatsächlicher Substratanbringung mit Bezug auf den Kondensator 50 und den Nach-Relais-Kondensator 55, die in 2 durch ein elektrisches Symbol gezeigt werden, parallel verbunden sein. Das heißt, das elektrische Symbol eines Kondensators in 2 wird so interpretiert, dass es „ein oder mehrere Kondensatoren“ als eine Einheit bedeutet.
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Der in
JP Nr. 2015-126097 offenbarte Stand der Technik berücksichtigt derweil keine Abstrahlung der Spule.
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Es wird durch Beurteilen der Beschreibung von
3,
4 und dergleichen in
JP Nr. 2015-126097 auf Grundlage des technischen Allgemeinwissens des Fachmanns abgeleitet, dass ein oberflächenangebrachter Spulentyp und eine Vielzahl von Nach-Relais-Kondensatoren nach dem Energieversorgungsrelais bereitgestellt sind, obwohl dies nicht explizit in der Spezifikation von
JP Nr. 2015-126097 beschrieben ist. Es ist gemäß konventionellem technischem Allgemeinwissen auch gebräuchlich, ein Energieversorgungsrelais unmittelbar nach dem Energieversorgungs-Spannungsanschluss bereitzustellen, um ein Anlegen einer Spannung an die Spule oder den Kondensator zu vermeiden, wenn das Relais ausgeschaltet ist.
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In der vorliegenden Ausführungsform sind die Spule 40 und der Kondensator 50 vor dem Energieversorgungsrelais 45 in einer derartigen konventionellen Anordnung angeordnet, um die Wärmeableitung der Spule zu verbessern. Kurzum, die Konfiguration dieser Ausführungsform, in der der oberflächenangebrachte Spulentyp 40 und der Kondensator 50 vor dem Energieversorgungsrelais 45 verwendet werden, zeigt klar den Beitrag zum Stand der Technik.
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Zusätzlich dazu wird in der vorliegenden Ausführungsform eine spezifische Anordnung von Elementen hinsichtlich der Elementanbringungskonfiguration des Filterschaltkreisabschnitts der ECU 10 entwickelt, um die Wärmeableitung der Spule 40 zu verbessern. Die oben beschriebene Substratanbringungsstruktur dieser Ausführungsform, die darauf abzielt, die Wärmeableitung der Spule 40 zu verbessern, was im Stand der Technik nicht beachtet wird, entspricht nicht einer so genannten Entwurfsangelegenheit.
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Nachfolgend werden Details der Platinenanbringungskonfiguration für jede Ausführungsform beschrieben. Die Nummer der Ausführungsform wird als die dritte Ziffer, die auf „10“ folgt, als das Bezugszeichen der ECU 10 einer jeden Ausführungsform hinzugefügt.
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(Erste Ausführungsform)
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Nachfolgend wird die erste Ausführungsform mit Bezug auf die
3 bis
6 beschrieben.
3 zeigt eine Ebenenansicht des Substrats
20, auf dem der Schaltkreis der ECU
101 angebracht ist, und entspricht
3 aus
JP Nr. 2015-126097 und dergleichen. Die folgende Beschreibung der Anbringungskonfiguration wird hauptsächlich mit Bezug auf die Ebenenansicht, die die Blickrichtung von
3 ist, beschrieben.
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Das Substrat 20 besteht aus Isoliermaterial bzw. nicht leitendem Material, wie beispielsweise Glasepoxid oder Keramik und so weiter. Ein Leitermuster, wie beispielsweise ein Energieversorgungsmuster 21 ist auf die Oberflächenschicht des Substrats 20 aus leitendem Material, wie beispielsweise Kupfer oder dergleichen, gebildet. In 3 wird eine Darstellung von Leitermustern, die andere als das Energieversorgungsmuster 21 sind, weggelassen.
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In der vorliegenden Ausführungsform werden eine Darstellung der Anordnung des Nach-Relais-Kondensators 55, der Anordnung der Schaltelemente 61 bis 64 in der Energieeinheit 60, und der Anordnung des Mikrocomputers 71 und des anwendungsspezifischen IC 72 in der Steuereinheit 70 in den Figuren weggelassen.
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Zusätzlich werden eine Darstellung und eine Beschreibung einer Wärmesenke, eines Wärmeabstrahlgels und dergleichen, die im Detail in
JP Nr. 2015-126097 beschrieben werden und im Wesentlichen zur Wärmeableitung der Schaltelemente
61 bis
64 beitragen, weggelassen.
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Auf der einen Seite des im Wesentlichen rechteckigen Substrats 20 ist ein Verbinderabschnitt 30 bereitgestellt, in den ein Kabelbaum eingeführt werden kann, so dass elektrischer Energie und Signale von außen eingegeben oder nach außen ausgegeben werden können. Der Verbinderabschnitt 30 weist den Energieversorgungs-Spannungsanschluss 33, den Masseanschluss 34, Motoranschlüsse 37 und 38 und einen Steueranschluss 39 entsprechend dem Schaltkreisdiagramm von 2 auf. Der Steueranschluss 39 wird als ein Anschluss, in den die Steuerenergie von der IG-Leitung eingegeben wird, und als ein Anschluss, in den das Fahrzeuginformationssignal eingeben wird, betrieben. Ferner kann genau festgelegt werden, wie die Vielzahl von Kabelbäumen entsprechend der jeweiligen Anschlüsse gruppiert werden kann. Die Kabelbäume weisen mindestens die PIG-Leitung als den Energieversorgungs-Kabelbaum 16 auf.
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Der Energieversorgungs-Spannungsanschluss 33, der Masseanschluss 34 und die Motoranschlüsse 37, 38 werden jeweils in die Anschlusslöcher 23, 24, 27, 28, die im Substrat 20 gebildet sind, eingeführt und sind elektrisch mit den entsprechenden Leitermustern durch Löten oder dergleichen verbunden. Die Motoranschlüsse 37 und 38 in der Verbindungskonfiguration dieser Anschlüsse werden nicht weiter erwähnt.
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Der Energieversorgungs-Spannungsanschluss 33 und der Masseanschluss 34 sind in einem rechteckigen Querschnitt gebildet, so dass sie vorteilhaft für eine Energiezufuhr eines großen Stroms sind. Das erste Anschlussloch 23, in das der Energieversorgungs-Spannungsanschluss 33 eingeführt wird und ein zweites Anschlussloch 24, in das der Masseanschluss 34 eingeführt wird, sind entsprechend in einer verlängerten Lochform gebildet.
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Nachfolgend wird die Substratanbringungskonfiguration der Filterschaltkreiseinheit der ECU 101 in der ersten Ausführungsform mit Bezug auf die 4, 6A, 6B und 6C beschrieben.
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In 4 ist eine Region des Energieversorgungsmusters 21, das auf der Oberflächenschicht des Substrats 20 gebildet ist, matt gezeichnet.
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In einem Massemuster 22, das auf der Oberflächenschicht des Substrats 20 gebildet ist, ist ein Abschnitt, der den Elektrodenanschluss 54 des Kondensators 50 und den Masseanschluss 34 verbindet, gestrichelt umrandet.
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Das Massemuster 22 ist, wie in 2 gezeigt, für gewöhnlich mit dem Masseseitenkontakt des Nach-Relais-Kondensators 55, der Energieeinheit 60 und des Steuerabschnitts 70 verbunden. In tatsächlichen bzw. aktuellen Produkten kann beispielsweise die gesamte Oberflächenschichtregion, die eine andere als die Region des Energieversorgungsmusters 21 und die Region von anderen Leitermustern ist, als das Massemuster 22 verwendet werden. Die Verbindung zwischen dem Elektrodenanschluss 54 des Kondensators 50 und dem Masseanschluss 34 ist jedoch insbesondere in 4 und dergleichen gezeigt, so dass die Darstellung des Massemusters 22 in den anderen Abschnitten weggelassen wird.
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Im Energieversorgungsmuster 21 ist ein verlängertes erstes Anschlussloch 23, in das ein Energieversorgungs-Spannungsanschluss 33 einfügt ist, der einen rechteckigen Querschnitt aufweist, gebildet. In das Massemuster 22 ist in ähnlicher Weise ein verlängertes zweites Anschlussloch 24, in das der Masseanschluss 34 eingefügt wird, der einen rechteckigen Querschnitt aufweist, gebildet.
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Im Beispiel von 4 sind das erste Anschlussloch 23 und das zweite Anschlussloch 24 verlängerte Löcher und so konfiguriert, dass sie übereinstimmend parallel in eine Richtung verlaufen. Die Form des ersten Anschlusslochs 23 und des zweiten Anschlussloch 24 ist jedoch nicht auf diese Form begrenzt, sondern kann eine „verlängerte“ Form, wie beispielsweise ein Rechteck mit abgerundeten Ecken oder dergleichen sein, so dass der Energieversorgungs-Spannungsanschluss 33 und der Masseanschluss 34 ohne Beeinträchtigung bzw. Störung eingefügt werden können.
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Der Energieversorgungs-Spannungsanschluss 33 und der Masseanschluss 34, die in das erste Anschlussloch 23 bzw. das zweite Anschlussloch 24 eingefügt werden, sind elektrisch mit dem Energieversorgungsmuster 21 bzw. dem Massemuster 22 durch Löten oder dergleichen verbunden.
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Nachfolgend wird eine longitudinale Achsenrichtung des ersten Anschlusslochs 23 als „x-Richtung“ definiert. Im Beispiel von 4 sind die longitudinale Achse des ersten Anschlusslochs 23 und die longitudinale Achse des zweiten Anschlusslochs 24 auf derselben geraden Linie angeordnet. In der anderen Ausführungsform kann das zweite Anschlussloch 24 parallel und versetzt oder nicht parallel zum ersten Anschlussloch 23 angeordnet sein. Die gesamte Länge in der x-Richtung des ersten Anschlusslochs 23 wird dabei mit Wh bezeichnet.
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Das Eingangsende 43 der Spule 40 und ein Elektrodenanschluss 53 des Kondensators 50 sind mit dem Energieversorgungsmuster 21 verbunden. Der andere Elektrodenanschluss 54 des Kondensators 50 ist mit dem Massemuster 22 verbunden.
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In der vorliegenden Ausführungsform wird ein oberflächenangebrachter Spulentyp 40 als eine Spule verwendet, die einen Filterschaltkreis bildet.
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Die 6A, 6B und 6C zeigen drei Ansichten eines oberflächenangebrachten Spulentyps 40, der eine im Wesentlichen rechteckige Parallelepipedform aufweist. Eine in der Ebenenansicht von 6A beschriebene Spule 41 ist schematisch als ein elektrisches Symbol gezeigt und stellt nicht die tatsächliche Form dar. Die Spule 41 ist um den Kern des Hauptkörpers 42 gewickelt.
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Das Eingangsende 43 und das Ausgangsende 44 der Spule 41 sind zueinander im rechteckigen Parallelepiped gegenüberliegend. Die Wandflächen des Eingangsendes 43 und des Ausgangsendes 44 sind folglich orthogonal zur Verbindungsrichtung der Spule 41, die das Eingangsende 43 und das Ausgangsende 44 mit der kürzesten Distanz verbindet.
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Es ist kein Bedarf vorhanden, zu unterscheiden, welche Seite das Eingangsende 43 und welche Seite das Ausgangsende 44 ist. Zum Zweck einer einfacheren Beschreibung ist jedoch das Ende, das mit dem Energieversorgungsmuster 21 verbunden ist, das Eingangsende 43, und das Ende, das mit dem Leitermuster auf der Seite des Energieversorgungsrelais 45 verbunden ist, ist das Ausgangsende 44. Die Darstellung des Leitermusters auf der Seite des Energieversorgungsrelais 45 wird weggelassen.
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Die Breite des Eingangsendes 43 wird auch mit Wt bezeichnet. In 4 ist die Breite Wp des Energieversorgungsmusters 21 in dem Abschnitt, der das erste Anschlussloch 23 und das Eingangsende 43 verbindet, größer als die Breite Wt des Eingangsendes 43 gebildet.
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Der Kondensator 50 kann entweder ein Elektrolytkondensator, der eine Polarität aufweist, oder ein nichtpolarer Kondensator sein. Ohne Berücksichtigung des Vorhandenseins oder der Abwesenheit einer Polarität dient der Elektrodenanschluss, der mit dem Energieversorgungsmuster 21 verbunden ist, als der erste Elektrodenanschluss 53, und der Elektrodenanschluss, der mit dem Massemuster 2 verbunden ist, entspricht dem zweiten Elektrodenanschluss 54.
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Die ECU 101 der ersten Ausführungsform weist die folgenden Punkte bezogen auf die Platinenanbringungskonfiguration des Filterschaltkreises auf. (1) Im Parallelepiped des oberflächenangebrachten Spulentyps 40, der im Wesentlichen rechteckig ist, ist die Wandfläche des Eingangsendes 43 zur x-Richtung, die die longitudinale Achsenrichtung des ersten Anschlusslochs 23 ist, parallel angeordnet. Folglich ist die Verbindungsrichtung der Spule 41, die zur Wandfläche des Eingangsendes 43 orthogonal ist, als die „y-Richtung“, die zur x-Richtung orthogonal ist, definiert. In den Diagrammen der 4, 7 und 8 werden die xy-Koordinatenachsen als Referenz beschrieben.
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In der x-Richtung überlappen mindestens ein Teil der Breite Wt des Eingangsendes 43 und die gesamte Länge Wh des ersten Anschlusslochs 23.
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Die Wärme Q der Spule 40 wird, wie in 5 gezeigt, vom Eingangsende 43 zum Energieversorgungs-Spannungsanschluss 33, der in das erste Anschlussloch 23 eingefügt ist, über das Energieversorgungsmuster 21 auf der Oberflächenschicht des Substrats 20 übertragen und ferner vom Verbinderabschnitt 30 zum Energieversorgungs-Kabelbaum 16 übertragen.
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Folglich sind im Wärmeübertragungspfad des Energieversorgungsmusters 21, das das Eingangsende 43 und das Anschlussloch 23 verbindet, mindestens ein Teil des Eingangsendes 43 und das erste Anschlussloch 23 so angeordnet, das sie einander gegenüberliegen. Es ist möglich, den Wärmepfad effektiv sicherzustellen und die Wärmeabstrahleigenschaft der Spule 40 zu verbessern.
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Es ist ferner vorzuziehen, die Distanz D1 zwischen dem Eingangsende 43 und dem ersten Anschlussloch 23 so kurz wie möglich festzulegen, soweit dies bei der Herstellung möglich ist.
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Da der Lenkunterstützmotor 80 der elektrische Servolenkvorrichtung 90 notwendig ist, um plötzlich eine große Ausgabe zu generieren, fließt ein großer Strom in der Spule 40, der PIG-Leitung und der Energieeinheit 60, und Wärme wird generiert. Da zusätzlich der Installationsraum der Energiewandlervorrichtung im Fahrzeug begrenzt ist, muss die ECU 101 kompakt gebildet sein, so dass natürliche Kühlung relativ unvorteilhaft ist. Mit der obigen Konfiguration wird folglich der Effekt zum Verbessern der Wärmeableitung der Spule 40 besonders effektiv hervorgebracht.
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(2) In der ersten Ausführungsform liegt die Spule 40 insbesondere dem ersten Anschlussloch 23 so gegenüber, dass sie die gesamte Länge Wh des ersten Anschlusslochs 23 innerhalb des Bereichs der Breite Wt des Eingangsendes 43 in der x-Richtung aufweist. Das macht es möglich, den Wärmeübertragungspfad des Energieversorgungsmusters 21 auf der Oberflächenschicht des Substrats 20 besonders effektiv sicherzustellen.
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(3) Im Kondensator 50 ist die Richtung, die den ersten Elektrodenanschluss 53 und den zweiten Elektrodenanschluss 54 verbindet, die y-Richtung, die zur Verbindungsrichtung der Spule 40 parallel ist, und der zweite Elektrodenanschluss 54 ist auf der Seite, die nahe am zweiten Anschlussloch 24 ist, angeordnet. „Parallel zur Leitungsverbindungsrichtung“ ist hier nicht strikt auf parallel begrenzt, sondern umfasst einen Bereich, der als näherungsweise parallel interpretiert werden kann. Kurzum, die Konfiguration, bei der die Richtung, die den ersten Elektrodenanschluss 53 und den zweiten Elektrodenanschluss 54 verbindet, nicht mit der x-Richtung übereinstimmt, und bei der der erste Elektrodenanschluss 53 und der zweite Elektrodenanschluss 54 näher am zweiten Anschlussloch 24 angeordnet sind, kann als „parallel zur Verbindungsrichtung, das heißt, als die y-Richtung“ interpretiert werden.
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Mit dieser Konfiguration kann die Distanz zwischen dem zweiten Elektrodenanschluss 54 und dem Masseanschluss 34 so weit wie möglich verkleinert werden, und das Schleifengebiet des Filterschaltkreises kann reduziert werden, so dass eine Rauschwiderstandsperformance verbessert werden kann.
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(4) Die Zentrumsposition Cc des Kondensators 50 ist, wie durch einen Blockpfeil in 4 angezeigt, in der y-Richtung in Richtung der Seite des zweiten Anschlusslochs 24 von der Zentrumsposition CL der Spule 40 versetzt. Dies ist vorteilhaft zum Verkürzen der Distanz zwischen dem zweiten Elektrodenanschluss 54 und dem Masseanschluss 34, und es ist ferner möglich, einen Rauschwiderstand zu verbessern.
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Als nächstens werden die Konfigurationen der zweiten, dritten und vierten Ausführungsformen, in denen die Platinenanbringungskonfiguration des Filterschaltkreisabschnitts teilweise von der ersten Ausführungsform geändert ist, mit Bezug auf die 7, 8 und 9, die 4 der ersten Ausführungsform entsprechen, beschrieben. In der folgenden Beschreibung der Ausführungsformen werden denselben Konfigurationen im Wesentlichen dieselben Bezugszeichen wie in der ersten Ausführungsform zugewiesen, und eine Beschreibung davon wird weggelassen.
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(Zweite Ausführungsform)
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In der ECU 102 der zweiten Ausführungsform, die in 7 gezeigt ist, sind, verglichen mit der ersten Ausführungsform, zwei Kondensatoren 501 und 502 vor dem Energieversorgungsrelais 45 parallel verbunden. Beide Zentrumspositionen Cc 1 und Cc 2 der zwei Kondensatoren 501 und 502 sind in der y-Richtung auf der Seite des zweiten Anschlusslochs 24 mit Bezug auf die Zentrumsposition CL der Spule 40 angeordnet.
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Die zweiten Elektrodenanschlüsse 54 der Kondensatoren 501 und 502 sind zusätzlich auf der Seite angeordnet, die in der y-Richtung näher am zweiten Anschlussloch 24 ist.
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Die zweite Ausführungsform weist dieselben Vorteile auf, wie diejenigen der ersten Ausführungsform.
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Der Filterschaltkreis des Eingangsabschnitts kann durch drei oder mehr Nach-Relais-Kondensatoren, die zwischen dem Energieversorgungsmuster 21 und dem Massemuster 22 parallel verbunden sind, als eine Modifikation der zweiten Ausführungsform gebildet sein. In einer Konfiguration, in der eine Vielzahl von Nach-Relais-Kondensatoren parallel verbunden ist, ist es vorzuziehen, dass die Zentrumsposition mindestens eines Kondensators auf der Seite des zweiten Anschlusslochs 24 mit Bezug auf die Zentrumsposition CL der Spule 40 angeordnet ist.
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(Dritte Ausführungsform)
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In der ECU 103 der dritten Ausführungsform, die in 8 gezeigt ist, ist die Positionsbeziehung zwischen der Spule 40 und dem ersten Anschlussloch 23, verglichen mit der ersten Ausführungsform, unterschiedlich. Der Bereich Wt des Eingangsendes 43 der Spule 40 weist den Bereich Wh des ersten Anschlusslochs 23 in der x-Richtung nicht vollständig auf und überlappt diesen teilweise. Es ist, wie in der ersten Ausführungsform, vorzuziehen, dass die Distanz D1 zwischen dem Eingangsende 43 und dem ersten Anschlussloch 23 so kurz wie möglich festgelegt wird.
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Die dritte Ausführungsform weist dieselben Effekte wie die Effekte (1), (3) und (4) der ersten Ausführungsform auf.
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(Vierte Ausführungsform)
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Die ECU 104 der vierten Ausführungsform, die in 9 gezeigt ist, weist, verglichen zur ersten Ausführungsform, eine unterschiedliche Positionsbeziehung zwischen der Spule 40 und dem Kondensator 50 auf. Die Zentrumsposition Cc des Kondensators 50 ist in der y-Richtung im Wesentlichen an derselben Position wie die Zentrumsposition CL der Spule 40. Kurz gesagt, der Kondensator 50 ist in 9 gleich neben der Spule 40 angeordnet.
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Der zweite Elektrodenanschluss 54 des Kondensators 50 ist ferner auf der Seite angeordnet, die weiter vom zweiten Anschlussloch 24 in der y-Richtung entfernt ist. Ein Teil des Massemusters 22 dehnt sich folglich so aus, dass er um die Seite des Kondensators 50 des Energieversorgungsmusters 21 herum verläuft.
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Die vierte Ausführungsform weist dieselben Effekte wie die Effekte (1) und (2) der ersten Ausführungsform auf.
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(Andere Ausführungsformen)
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- (a) Die Anordnung, die eine andere als die Anordnung der Spule 40 und des Kondensators 50 und der Anschlusslöcher 23 und 24 des Energieversorgungsmusters 21 und des Massemusters 22 ist, ist mit Bezug auf die Anbringungskonfiguration des Substrats 20 in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nicht auf die in 3 gezeigte Konfiguration begrenzt. Die Anordnung des Gebiets der Energieeinheit 60 und des Gebiets der Steuereinheit 70 können beispielsweise in 3 geändert bzw. gewechselt werden. Alternativ können die Energieplatine und die Steuerplatine separat bereitgestellt sein, anstelle die Energieeinheit 60 und die Steuereinheit 70 auf derselben Platine anzubringen.
- (b) Die Form der Wärmesenke, die das Substrat 20 unterbringt und der Punkt zum Füllen des Wärmeabstrahlgels oder dergleichen zwischen den Schaltelementen 61 bis 64 der Energieeinheit 60 und der Wärmesenke sind in der vorliegenden Erfindung nicht spezifiziert. Es kann jedoch beim Kombinieren der vorliegenden Erfindung mit dem Gegenstand von JP Nr. 2015-126097 aus dem Stand der Technik angenommen werden, dass die Wärmeabstrahlperformance der gesamten ECU-Platine, die die Schaltelemente 61 bis 64 und die Spule 40 aufweist, verbessert wird.
- (c) In der obigen Ausführungsform, in der der Gleichstrommotor angetrieben wird, kann ein Drei-Phasen-Umrichter als ein Energiewandlerschaltkreis des Energieabschnitts bereitgestellt sein, und es kann eine Energiewandlervorrichtung, die einen Drei-Phasen-Wechselstrommotor als eine Last antreibt, verwendet werden.
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Die Energiewandlervorrichtung der vorliegenden Erfindung ist ferner nicht auf die Vorrichtung begrenzt, die den Lenkunterstützmotor der elektrischen Servolenkvorrichtung antreibt, sondern kann für irgendeine Energiewandlervorrichtung angewandt werden, die die Energie wandelt, die von der Gleichstromenergieversorgung eingegeben wird, und die sie an irgendeine Last ausgibt.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen begrenzt, und verschiedene Modifikationen sind innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung möglich, ohne vom Geist der Erfindung abzuweichen.
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Die vorliegende Erfindung wurde gemäß Ausführungsformen beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Ausführungsformen und diese Strukturen begrenzt. Diese Offenbarung umfasst auch verschiedene Modifikationen und Variationen innerhalb des Umfangs von äquivalenten Anordnungen. Des Weiteren können verschiedene Kombinationen und Formationen und andere Kombinationen und Formationen, die mehrere, weniger oder ein Element aufweisen, in der vorliegenden Erfindung gebildet werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2016109834 [0001]
- JP 2015126097 A [0004, 0005, 0007]
- JP 2015126097 [0040, 0041, 0045, 0048, 0086]
