JP2016082815A - モータ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】駆動装置をモータハウジングと金属ベースプレートによって囲まれた収容空間に配置し、かつ、駆動装置の放熱性を確保することができるモータ装置とすること。
【解決手段】モータ装置１００は、モータハウジング４０とモータハウジング４０の開口を塞ぐベースプレート３０と、モータハウジング４０とベースプレート３０によって囲まれた収容空間Ｓ１に配置されたロータ５２とを有するモータと、ロータ５２を駆動する駆動回路が形成された駆動装置１０と、駆動装置１０とベースプレート３０とを熱的に接続している放熱部材２０と、を備えている。そして、駆動装置１０は、ベースプレート３０とモータハウジング４０によって囲まれた収容空間Ｓ１に配置され、且つ、放熱部材２０を介してベースプレート３０に実装されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、駆動装置を有したモータ装置に関する。

従来、特許文献１に開示されているように、回路基板と、回路基板に実装された電子部品とが樹脂部材で封止された駆動装置（特許文献１では制御回路）が、モータと同一空間内に配置されているものがある。

特開２００１−１０７８９３号公報

しかしながら、特許文献１に開示された構成では、駆動装置がモータと同一空間に配置された構成としているが、電子部品の放熱性に対する考慮がなく、駆動装置の放熱性が悪いという問題がある。

本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、駆動装置をモータハウジングと金属ベースプレートによって囲まれた収容空間に配置し、かつ、駆動装置の放熱性を確保することができるモータ装置とすることを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、
モータハウジング（４０）と、モータハウジングの開口を塞ぐ金属ベースプレート（３０，３０ａ〜３０ｃ）と、モータハウジングと金属ベースプレートによって囲まれた収容空間（Ｓ１）に配置されたロータ（５２）と、を有するモータと、
ロータを駆動する駆動回路が形成された駆動装置（１０，１０ａ，１０ｂ）と、
駆動装置と金属ベースプレートとを熱的に接続している放熱部材（２０）と、を備え、
駆動装置は、収容空間（Ｓ１）に配置され、且つ、放熱部材を介して金属ベースプレートに実装されていることを特徴とする。

このように、本発明は、モータハウジングと金属ベースプレートによって囲まれた収容空間に駆動装置が配置されている。更に、本発明は、放熱部材を介して駆動装置が金属ベースプレートに実装されている。このため、本発明は、駆動装置をモータハウジングと金属ベースプレートによって囲まれた収容空間に配置し、かつ、駆動装置の放熱性を確保することができる。

なお、特許請求の範囲、及びこの項に記載した括弧内の符号は、ひとつの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、発明の技術的範囲を限定するものではない。

実施形態におけるモータ装置の概略構成を示す断面図である。 変形例１におけるモータ装置の概略構成を示す断面図である。 変形例２におけるモータ装置の概略構成を示す断面図である。 変形例３におけるモータ装置の概略構成を示す断面図である。

以下において、図面を参照しながら、発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において、先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において、構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を参照し適用することができる。

図１に示すように、モータ装置１００は、モータと、モータを駆動する駆動回路が形成された駆動装置１０と、駆動装置１０を放熱するための放熱部材２０と、を備えて構成されている。モータ装置１００は、例えば車両に搭載されてなるものである。

まず、モータに関して説明する。モータは、モータ構成要素５１〜５６、モータハウジング４０と、モータハウジング４０の開口を塞ぐベースプレート３０とを有して構成されている。

ベースプレート３０は、特許請求の範囲における金属ベースプレートに相当する。ベースプレート３０は、後程説明する駆動装置１０が熱的に接続されている。よって、ベースプレート３０は、駆動装置１０から発せられた熱を放熱するために、例えば、熱伝導率が比較的高いアルミニウムなどの金属によって形成されている。

モータハウジング４０は、例えば、鉄などの金属によって形成されている。モータハウジング４０は、モータ構成要素５１〜５６が配置できるように凹形状を有しており、底面に対向する位置が開口している。

このベースプレート３０とモータハウジング４０とは、接合されることで、モータ構成要素５１〜５６を収容するための収容空間Ｓ１を形成している。詳述すると、ベースプレート３０は、モータハウジング４０の開口を塞ぎつつ、モータハウジング４０に接合されている。また、ベースプレート３０は、シール剤や接着剤などよって、モータハウジング４０に接合されている。モータ構成要素５１〜５６は、収容空間Ｓ１に配置されることで、ベースプレート３０とモータハウジング４０とによって保護されている。

なお、ベースプレート３０とモータハウジング４０とには、コネクタ７０が設けられている。コネクタ７０は、モータ装置１００と、モータ装置１００の外部機器とを電気的に接続するための接続部である。コネクタ７０は、複数の端子７１と、複数の端子７１を覆う樹脂ケース７２とを備えて構成されている。また、コネクタ７０は、各端子７１の一部が収容空間Ｓ１内に配置され、各端子７１におけるその他の部分が収容空間Ｓ１の外部に配置されるように構成されている。

モータ構成要素５１〜５６は、ステータ５１、ロータ５２、シャフト５３、第１ベアリング５４、第２ベアリング５５、センサマグネット５６を含むものである。なお、モータ装置１００は、これら以外の構成要素を備えたモータであっても採用できる。つまり、本実施形態では、一例としてモータ構成要素５１〜５６を採用している。

ステータ５１は、モータハウジング４０に固定されている部位である。ロータ５２は、磁性体からなるコア、銅などからなる巻線、樹脂などからなるインシュレータを含んでいる。ロータ５２は、回転可能にステータ５１に囲まれて配置されている。そして、ロータ５２は、駆動装置１０によって駆動されて回転する。シャフト５３は、ロータ５２が一体的に設けられており、ロータ５２が回転することで自身も回転する。

第１ベアリング５４は、ベースプレート３０に固定されている。また、第２ベアリング５５は、モータハウジング４０に固定されている。この第１ベアリング５４及び第２ベアリング５５は、シャフト５３を位置決めして、回転可能に支持している。

センサマグネット５６は、例えば、フェライトやネオジウムなどの磁石によって形成されている。センサマグネット５６は、ロータ５２に固定されており、ロータ５２と共に回転する。また、後程説明する回転センサ１２は、センサマグネット５６の回転態様を検出する。

次に、駆動装置１０に関して説明する。駆動装置１０は、モータを駆動する電子ユニットである。つまり、駆動装置１０は、モータにおけるロータ５２の回転を駆動制御するものである。また、駆動装置１０は、コネクタ７０を介して入力された信号に応じて、モータを駆動する。言い換えると、ロータ５２は、外部機器からモータ装置１００に要求される回転態様でロータ５２の回転を駆動制御するものである。

駆動装置１０は、回路基板１１と、回路基板１１の一面に実装された回路素子１３と、一面に設けられて回路素子１３を封止しているモールド樹脂１６と、を備えて構成されている。また、駆動装置１０は、回転センサ１２を備えている。回転センサ１２は、回路基板１１の一面に実装されている。更に、回転センサ１２は、回路素子１３と共にモールド樹脂１６で封止されている。しかしながら、本発明は、これに限定されない。モータ装置１００は、回転センサ１２を備えていなくても目的を達成できる。更に、本発明は、回転センサ１２がモールド樹脂１６で封止されていなくても目的を達成できる。

回路基板１１は、樹脂やセラミックスなどの絶縁基材に、銅などを主成分とする導体によって形成された配線などが設けられている。回路基板１１は、上記のように一面に回転センサ１２や回路素子１３が実装されており、一面の反対面に絶縁層が設けられている。つまり、回路基板１１は、片面実装用基板である。

回転センサ１２は、ロータ５２の回転を検出するものであり、ロータ５２の回転を電気信号に変換するためのセンサである。回転センサ１２は、はんだや導電性接着剤を介して、回路基板１１に実装されている。回転センサ１２は、検出精度を向上させるために、センサマグネット５６の近傍に配置されると好ましい。

回路素子１３は、ロータ５２を駆動する駆動回路の一部であり、例えばＭＯＳＦＥＴ、制御ＩＣ、セラミックコンデンサなどである。回路素子１３は、はんだや導電性接着剤を介して、回路基板１１に実装されている。なお、回路基板１１は、複数の回路素子１３が実装されている。また、駆動装置１０は、回路素子１３が動作することによって熱を発する。

回転センサ１２及び回路素子１３は、回路基板１１の一面に設けられたモールド樹脂１６によって封止されている。また、モールド樹脂１６は、回転センサ１２及び回路素子１３に加えて、回転センサ１２と回路基板１１との接続部、及び回路素子１３と回路基板１１との接続部を一体的に封止している。回転センサ１２及び回路素子１３は、モールド樹脂１６で封止されているため、モータからでる金属屑などから保護されている。また、回転センサ１２及び回路素子１３は、回路基板１１との接続部をモールド樹脂１６で封止されているため、接続寿命を向上できる。このため、駆動装置１０は、収容空間Ｓ１でも配置でき、且つ、高温や高振動となる環境であっても配置できる。

また、回路基板１１は、回転センサ１２や回路素子１３に加えて、雑防用の素子であるコイル１４や電解コンデンサ１５が実装されている。コイル１４及び電解コンデンサ１５は、はんだや導電性接着剤を介して、回路基板１１の一面に実装されている。また、コイル１４及び電解コンデンサ１５は、回転センサ１２や回路素子１３よりも背が高く、回転センサ１２と回路素子１３とを封止しているモールド樹脂１６よりも背が高い。そして、コイル１４及び電解コンデンサ１５は、モールド樹脂１６で封止されていない。しかしながら、本発明は、コイル１４や電解コンデンサ１５が設けられていない駆動装置１０であっても目的を達成できる。

更に、回路基板１１は、コネクタ７０の端子７１が接続されたパッド１７が設けられている。よって、回路基板１１は、端子７１の数に応じて、複数のパッド１７が設けられている。パッド１７は、銅や４２アロイなどの金属によって構成されている。また、パッド１７は、銅などからなるリボン６０で端子７１と接続されている。パッド１７とリボン６０は、例えば、レーザ溶接などにより接続することができる。なお、複数のパッド１７の夫々は、金属屑によるショートを抑制するために、所定の間隔をあけて設けると好ましい。

このように構成された駆動装置１０は、放熱部材２０を介してベースプレート３０に実装されている。この放熱部材２０は、駆動装置１０をベースプレート３０に固定しつつ、駆動装置１０から発せられた熱をベースプレート３０に伝達するものであり、例えば放熱用接着剤などを採用できる。よって、放熱部材２０は、駆動装置１０とベースプレート３０とを熱的に接続している、と言うことができる。なお、モータ装置１００は、駆動装置１０とベースプレート３０とがねじなどの固定部材で固定されている場合、放熱部材２０として放熱用グリスなども採用できる。

また、駆動装置１０は、ベースプレート３０におけるモータハウジング４０の底面と対向する部位に実装されている。また、駆動装置１０は、回路基板１１の反対面がベースプレート３０と対向した状態で、放熱部材２０によって機械的に接続されている。つまり、駆動装置１０は、回路基板１１の反対面がベースプレート３０と機械的に接続されている。よって、駆動装置１０は、ベースプレート３０とモータハウジング４０とが接合された状態で、回路基板１１の一面がモータハウジング４０の底面と対向するように配置される。更に、駆動装置１０は、回転センサ１２がセンサマグネット５６と対向するように配置されている。このようにして、駆動装置１０は、ベースプレート３０に実装されて、収容空間Ｓ１に配置されている。

以上のように、モータ装置１００は、ベースプレート３０とモータハウジング４０によって囲まれた収容空間Ｓ１に駆動装置１０が配置されている。また、モータ装置１００は、放熱部材２０を介して駆動装置１０がベースプレート３０に実装されている。このため、モータ装置１００は、駆動装置１０を収容空間Ｓに配置し、かつ、駆動装置１０の放熱性を確保することができる。

また、モータ装置１００は、駆動装置１０を収容空間Ｓ１に配置できるため、回転センサ１２をセンサマグネット５６の近傍に配置することができる。つまり、モータ装置１００は、駆動装置１０が収容空間Ｓ１の外部に配置されている場合より、回転センサ１２とセンサマグネット５６との距離を短くできる。よって、モータ装置１００は、駆動装置１０が収容空間Ｓ１の外部に配置されている場合より、回転センサ１２の検出精度を向上できる。

また、モータ装置１００は、駆動装置１０を収容空間Ｓ１に配置できるため、軸方向の体格を小型化できる。つまり、モータ装置１００は、駆動装置１０を第１ベアリング５４の上側ではなく、横側に配置できる。よって、モータ装置１００は、第１ベアリング５４の上側に駆動装置１０が配置されたものより小型化できる。軸方向とは、シャフト５３の中心軸、つまり、ロータ５２の回転軸に沿う方向である。また、シャフト５３の中心軸は、第１ベアリング５４の中心軸と同軸上に配置されている。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明した。しかしながら、本発明は、上述した実施形態に何ら制限されることはなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変形が可能である。以下に、本発明の変形例１〜３に関して説明する。上述の実施形態及び変形例１〜３は、夫々単独で実施することも可能であるが、適宜組み合わせて実施することも可能である。本発明は、実施形態において示された組み合わせに限定されることなく、種々の組み合わせによって実施可能である。

（変形例１）
図２を用いて、変形例１のモータ装置１００ａを説明する。モータ装置１００ａは、モータ装置１００と同様の個所が多い。ここでは、モータ装置１００ａにおけるモータ装置１００と異なる点を中心に説明する。モータ装置１００ａは、駆動装置１０ａの構造が駆動装置１０と異なり、ベースプレート３０ａの構造がベースプレート３０と異なる。

駆動装置１０ａは、回路基板１１ａ及びクリップ１３ａを備えている点が駆動装置１０と異なる。回路基板１１ａは、一面に回路素子１３が実装されており、反対面にコイル１４及び電解コンデンサ１５が実装されている。よって、コイル１４及び電解コンデンサ１５は、裏面回路素子と言うことができる。また、回路基板１１ａは、反対面に回転センサ１２が実装されている。このように、回路基板１１ａは、一面と反対面との両面に素子が実装可能な両面実装用基板である。

回路基板１１ａは、一面に設けられて回路素子１３がモールド樹脂１６によって封止されている。そして、駆動装置１０ａは、モールド樹脂１６が放熱部材２０を介してベースプレート３０ａと対向して実装されている。

クリップ１３ａは、特許請求の範囲における金属部材に相当する。クリップ１３ａは、回路素子１３と回路基板１１ａとを電気的に接続しており、且つ、一部がモールド樹脂１６から露出している。クリップ１３ａは、回路素子１３と回路基板１１ａとを電気的に接続するための端子としての機能と、回路素子１３から発せられた熱を放熱するための放熱材としての機能とを有している。

クリップ１３ａは、モールド樹脂１６におけるベースプレート３０ａと対向する面から露出しており、放熱部材２０を介してベースプレート３０ａに接続されている。つまり、クリップ１３ａは、ベースプレート３０ａと熱的に接続されている。このため、駆動装置１０ａは、回路素子１３から発せられた熱をクリップ１３ａ及び放熱部材２０を介してベースプレート３０ａに放熱できる。なお、クリップ１３ａと放熱部材２０との間には、絶縁シートなどの絶縁部材が設けられていてもよい。この絶縁部材によって、クリップ１３ａとベースプレート３０ａとを電気的に絶縁できる。

一方、ベースプレート３０ａは、駆動装置１０ａが配置される凹部３１ａが設けられている。凹部３１ａは、周辺よりも窪んだ部位である。また、ベースプレート３０ａは、駆動装置１０ａの体格と同等の窪みである凹部３１ａが設けられている、と言うことができる。

モータ装置１００ａは、モータ装置１００と同様の効果を奏することができる。更に、駆動装置１０ａは、両面実装用基板である回路基板１１ａを備えているため、駆動装置１０よりも軸方向に対する直交方向の体格を小型化できる。このため、モータ装置１００ａは、モータ装置１００よりも直交方向の体格を小型化できる。また、モータ装置１００ａは、クリップ１３ａがベースプレート３０ａと熱的に接続されているため、駆動装置１０ａのモールド樹脂１６側がベースプレート３０ａに実装されていても、放熱性の低下を抑制できる。

また、モータ装置１００ａは、回路基板１１ａの反対面に回転センサ１２が実装されているため、回転センサ１２とセンサマグネット５６との距離が遠くなることを抑制できる。よって、モータ装置１００ａは、回転センサ１２の検出精度が低下することを抑制しつつ、駆動装置１０よりも軸方向に対する直交方向の体格を小型化できる。更に、モータ装置１００ａは、ベースプレート３０ａの凹部３１ａに駆動装置１０ａが実装されているため、モータ装置１００よりも軸方向の体格を小型化できる。

（変形例２）
図３を用いて、変形例２のモータ装置１００ｂを説明する。モータ装置１００ｂは、モータ装置１００と同様の個所が多い。ここでは、モータ装置１００ｂにおけるモータ装置１００と異なる点を中心に説明する。モータ装置１００ｂは、駆動装置１０ｂの構造が駆動装置１０と異なり、ベースプレート３０ｂの構造がベースプレート３０と異なる。

駆動装置１０ｂは、回路基板１１ａを備えている点が駆動装置１０と異なる。回路基板１１ｂは、一面に回路素子１３が実装されており、反対面にコイル１４及び電解コンデンサ１５が実装されている。よって、コイル１４及び電解コンデンサ１５は、裏面回路素子と言うことができる。このように、回路基板１１ｂは、一面と反対面の両面に素子が実装可能な両面実装用基板である。

回路基板１１ｂは、自身の反対面がベースプレート３０ｂと対向した状態で、ベースプレート３０ｂに実装されている。よって、駆動装置１０ｂは、ベースプレート３０ｂとの対向面にコイル１４及び電解コンデンサ１５が実装されている、と言うことができる。また、駆動装置１０ｂは、対向面におけるコイル１４及び電解コンデンサ１５の周辺が放熱部材２０を介してベースプレート３０ｂに実装されている。

一方、ベースプレート３０ｂは、放熱部材２０を介して駆動装置１０ｂが実装された部位の周辺に、凹部３１ｂが設けられている。凹部３１ｂは、コイル１４及び電解コンデンサ１５が配置される領域である。凹部３１ｂは、周辺よりも窪んだ部位である。また、ベースプレート３０ｂは、コイル１４及び電解コンデンサ１５を配置可能な程度の窪みである凹部３１ｂが設けられている、と言うことができる。

なお、放熱部材２０は、凹部３１ｂを囲う位置に環状に設けられている。また、凹部３１ｂは、回路基板１１ｂと放熱部材２０で閉じられた密閉空間である。よって、コイル１４及び電解コンデンサ１５は、ベースプレート３０ｂと回路基板１１ｂと放熱部材２０で囲まれた密閉空間に配置されている、と言うことができる。

モータ装置１００ｂは、モータ装置１００と同様の効果を奏することができる。また、モータ装置１００ｂは、モールド樹脂１６よりも背が高いコイル１４及び電解コンデンサ１５をベースプレート３０ｂの凹部３１ｂに配置されているため、モータ装置１００よりも軸方向の体格を小型化できる。

（変形例３）
図４を用いて、変形例３のモータ装置１００ｃを説明する。モータ装置１００ｃは、モータ装置１００と同様の個所が多い。ここでは、モータ装置１００ｃにおけるモータ装置１００と異なる点を中心に説明する。モータ装置１００ｃは、ベースプレート３０ｃの構造がベースプレート３０と異なる。

ベースプレート３０ｃは、駆動装置１０が配置される凹部３１ｃが設けられている。
凹部３１ｃは、周辺よりも窪んだ部位である。また、ベースプレート３０ｃは、駆動装置１０の体格と同等の窪みである凹部３１ｃが設けられている、と言うことができる。モータ装置１００ｃは、ベースプレート３０ｃの凹部３１ｃに駆動装置１０が実装されているため、モータ装置１００よりも軸方向の体格を小型化できる。

１０，１０ａ，１０ｂ 駆動装置、１１，１１ａ，１１ｂ 回路基板、１６ モールド樹脂、２０ 放熱部材、３０，３０ａ〜３０ｃ 金属ベースプレート、４０ モータハウジング、１００，１００ａ〜１００ｃ モータ装置

Claims (7)

1. モータハウジング（４０）と、前記モータハウジングの開口を塞ぐ金属ベースプレート（３０，３０ａ〜３０ｃ）と、前記モータハウジングと前記金属ベースプレートによって囲まれた収容空間（Ｓ１）に配置されたロータ（５２）と、を有するモータと、
   前記ロータを駆動する駆動回路が形成された駆動装置（１０，１０ａ，１０ｂ）と、
   前記駆動装置と前記金属ベースプレートとを熱的に接続している放熱部材（２０）と、を備え、
   前記駆動装置は、前記収容空間（Ｓ１）に配置され、且つ、前記放熱部材を介して前記金属ベースプレートに実装されていることを特徴とするモータ装置。
2. 前記駆動装置（１０，１０ｂ）は、
   回路基板（１１，１１ｂ）と、
   前記回路基板の一面に実装された回路素子（１３）と、
   前記一面に設けられて前記回路素子を封止しているモールド樹脂（１６）と、を含み、
   前記回路基板の前記一面の反対面が前記金属ベースプレート（３０，３０ｂ）と対向して実装されていることを特徴とする請求項１に記載のモータ装置。
3. 前記駆動装置には、前記ロータの回転態様を検出するための回転センサ（１２）が前記回路基板の前記一面に実装されていることを特徴とする請求項２に記載のモータ装置。
4. 前記回転センサは、前記回路素子と共に前記モールド樹脂で封止されていることを特徴とする請求項３に記載のモータ装置。
5. 前記駆動装置（１０ｂ）は、前記回路基板の一面の反対面に裏面回路素子（１４，１５）が設けられ、前記反対面における前記裏面回路素子の周辺が前記放熱部材を介して前記金属ベースプレート（３０ｂ）に実装されており、
   前記金属ベースプレートは、前記放熱部材を介して前記駆動装置が実装された部位の周辺に、前記裏面回路素子が配置される凹部（３１ｂ）が設けられていることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか一項に記載のモータ装置。
6. 前記駆動装置（１０ａ）は、
   回路基板（１１ａ）と、
   前記回路基板の一面に実装された回路素子（１３）と、
   前記回路基板の前記一面の反対面に実装された裏面回路素子（１４，１５）と、
   前記一面に設けられて前記回路素子を封止しているモールド樹脂（１６）と、
   前記回路素子と前記回路基板とを電気的に接続しており、且つ前記モールド樹脂から露出した金属部材（１３）と、を含み、
   前記モールド樹脂が前記放熱部材を介して前記金属ベースプレート（３０ａ）と対向して実装されており、
   前記金属部材は、前記モールド樹脂における前記金属ベースプレートと対向する面から露出しており、前記放熱部材を介して前記金属ベースプレートに接続されていることを特徴とする請求項１に記載のモータ装置。
7. 前記駆動装置には、前記モータにおける前記ロータの回転態様を検出するための回転センサ（１２）が前記回路基板の前記反対面に実装されていることを特徴とする請求項６に記載のモータ装置。

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