JP2022002459A - 駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電流経路に配慮しつつ小型化可能な駆動装置を提供する。【解決手段】駆動装置１は、モータ８０と、ヒートシンク６３と、第１パワーモジュール１６０と、第２パワーモジュール２６０と、制御基板５１と、パワー基板５５と、コネクタ６５と、を備える。制御基板５１は、ヒートシンク６３のモータ８０側に設けられ、第１制御部品および第２制御部品が、領域を分けて実装されている。パワー基板５５は、ヒートシンク６３のモータ８０と反対側に設けられ、第１電子部品および第２電子部品が、領域を分けて実装されている。モータ８０の軸方向に投影したとき、制御基板５１において第１系統領域Ｃ１と第２系統領域Ｃ２とを区画する制御系統区画線Ｃｘと、パワー基板５５において第１系統領域Ｐ１と第２系統領域Ｐ２とを区画するパワー系統区画線Ｐｘとが交差する。【選択図】 図４

Description

本発明は、駆動装置に関する。

従来、モータおよびこれを制御する制御ユニットが一体に設けられた駆動装置が知られている。例えば特許文献１では、２系統の巻線組と、それぞれに対応する第１系統制御部および第２系統制御部とを有しており、コネクタ部において、正極端子と負極端子とを軸方向視で重なるように配置することで、径方向体格の大型化およびノイズ増大を抑制している。

特開２０１９−１８７０７７号公報

特許文献１では、正極端子および負極端子の配置ついて考慮されているものの、制御ユニット内部の部品配置には言及されていない。本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、電流経路に配慮しつつ小型化可能な駆動装置を提供することにある。

本発明の駆動装置は、モータ（８０）と、筐体（６３）と、第１パワーモジュール（１６０）と、第２パワーモジュール（２６０）と、制御基板（５１）と、パワー基板（５５）と、コネクタ（６５）と、を備える。

モータは、第１モータ巻線（１８０）および第２モータ巻線（２８０）を有する。筐体は、モータの軸方向の一方側に設けられる。第１パワーモジュールは、第１モータ巻線の通電切替に係る第１スイッチング素子（１２１〜１２６、１３１、１３２）を有し、筐体の側面に固定されている。第２パワーモジュールは、第２モータ巻線の通電切替に係る第２スイッチング素子（２２１〜２２６、２３１、２３２）を有し、筐体の第１パワーモジュールと反対側の側面に固定されている。

制御基板は、筐体のモータ側に設けられ、第１モータ巻線の通電制御に係る第１制御部品（１７０、１７５）と、第２モータ巻線の通電制御に係る第２制御部品（２７０、２７５）とが、領域を分けて実装されている。パワー基板は、筐体のモータと反対側に設けられ、第１モータ巻線と接続される第１電子部品（１３３〜１３５）と、第２モータ巻線と接続される第２電子部品（２３３〜２３５）とが、領域を分けて実装されている。

コネクタは、第１コネクタ部（１６５）、および、第２コネクタ部（２６５）を有する。第１コネクタ部には、パワー基板と接続される第１給電端子（１６７、１６８）、および、制御基板と接続される第１信号端子（１６９）が設けられる。第２コネクタ部には、パワー基板と接続される第２給電端子（２６７、２６８）、および、制御基板と接続される第２信号端子（２６９）が設けられる。

モータの軸方向に投影したとき、制御基板において第１制御部品が実装される領域と第２制御部品が実装される領域とを区画する制御系統区画線と、パワー基板において第１電子部品が実装される領域と第２電子部品が実装される領域とを区画するパワー系統区画線とが交差する。

このように構成することで、軸方向においては系統を分けずに混在配置としながら、効率のよい電流経路を確保することができる。また、装置全体を小型化可能である。

一実施形態によるステアリングシステムを示す概略構成図である。 一実施形態による駆動装置を示す回路図である。 一実施形態による駆動装置を示す断面図である。 一実施形態による駆動装置を示す分解斜視図である。 一実施形態による制御基板を示す平面図である。 一実施形態による第１パワーモジュール、第２パワーモジュールおよびヒートシンクを示す平面図である。 一実施形態によるパワー基板を示す平面図である。 一実施形態によるコネクタを示す平面図である。 一実施形態による通電経路を示す説明図である。 一実施形態の変形例による制御基板を示す平面図である。

（一実施形態）
以下、本発明による駆動装置を図面に基づいて説明する。一実施形態による駆動装置を図１〜図１０に示す。図１に示すように、駆動装置１は、制御ユニットとしてのＥＣＵ１０およびモータ８０を有し、車両のステアリング操作を補助する電動パワーステアリング装置８に適用される。図１は、電動パワーステアリング装置８を備えるステアリングシステム９０の全体構成を示すものである。

ステアリングシステム９０は、操舵部材であるステアリングホイール９１、ステアリングシャフト９２、ピニオンギア９６、ラック軸９７、車輪９８、および、電動パワーステアリング装置８等を備える。

ステアリングホイール９１は、ステアリングシャフト９２と接続される。ステアリングシャフト９２には、操舵トルクｔｒｑを検出するトルクセンサ９３が設けられる。トルクセンサ９３は、内部にて２系統化されており、第１トルクセンサ１９３および第２トルクセンサ２９３を有する。トルクセンサ１９３、２９３の検出値ｔｒｑ１、ｔｒｑ２は、対応するマイコン１７０、２７０に出力される。トルクセンサが冗長的に設けられない場合、１つの操舵トルクｔｒｑの検出値が２系統共通に用いられてもよい。

ステアリングシャフト９２の先端には、ピニオンギア９６が設けられる。ピニオンギア９６は、ラック軸９７に噛み合っている。ラック軸９７の両端には、タイロッド等を介して一対の車輪９８が連結される。運転者がステアリングホイール９１を回転させると、ステアリングホイール９１に接続されたステアリングシャフト９２が回転する。ステアリングシャフト９２の回転運動は、ピニオンギア９６によってラック軸９７の直線運動に変換される。一対の車輪９８は、ラック軸９７の変位量に応じた角度に操舵される。

電動パワーステアリング装置８は、駆動装置１、および、モータ８０の回転を減速してラック軸９７に伝える動力伝達部としての減速ギア８９等を備える。本実施形態の電動パワーステアリング装置８は、所謂「ラックアシストタイプ」であるが、モータ８０の回転をステアリングシャフト９２に伝える所謂「コラムアシストタイプ」等としてもよい。

図１〜図３に示すように、モータ８０は、３相ブラシレスモータである。モータ８０は、操舵に要するトルクの一部または全部を出力するものであって、バッテリ１９９、２９９から電力が供給されることにより駆動され、減速ギア８９を正逆回転させる。

モータ８０は、第１モータ巻線１８０および第２モータ巻線２８０を有する。モータ巻線１８０、２８０は電気的特性が同等であり、共通のステータ８４０に、互いに電気角３０［ｄｅｇ］ずらしてキャンセル巻きされる。これに応じて、モータ巻線１８０、２８０には、位相φが３０［ｄｅｇ］ずれた相電流が通電されるように制御される。通電位相差を最適化することで、出力トルクが向上する。また、６次のトルクリプルを低減することができ、騒音、振動の低減することができる。また、電流も分散されることで発熱が分散、平準化されるため、各センサの検出値やトルク等、温度依存の系統間誤差を低減可能であるとともに、通電可能な電流量を増やすことができる。なお、モータ巻線１８０、２８０は、キャンセル巻きされていなくてもよく、電気的特性が異なっていてもよい。

以下、第１モータ巻線１８０の通電制御に係る構成の組み合わせを第１系統Ｌ１、第２モータ巻線２８０の通電制御に係る構成の組み合わせを第２系統Ｌ２とする。第１系統Ｌ１の構成を主に１００番台で付番し、第２系統Ｌ２の構成を主に２００番台で付番し、系統Ｌ１、Ｌ２にて実質的に同様の構成には下２桁が同じとなるように付番し、適宜説明を省略する。また、図中等適宜、第１系統Ｌ１に係る構成に添え字の「１」、第２系統Ｌ２に係る構成に添え字の「２」を付す。

駆動装置１の回路構成を図２に示す。ＥＣＵ１０は、第１モータ巻線１８０に対応して設けられる第１インバータ１２０、第１モータリレー１２７〜１２９、第１電源リレー１３１、１３２、第１コイル１３３、コンデンサ１３４、１３５、ならびに、第２モータ巻線２８０に対応して設けられる第２インバータ２２０、第２モータリレー２２７〜２２９、第２電源リレー２３１、２３２、第２コイル２３３、コンデンサ２３４、２３５を有する。第１インバータ１２０は第１インバータ素子１２１〜１２６から構成され、第２インバータ２２０は第２インバータ素子２２１〜２２６から構成される。

第１インバータ素子１２１〜１２６、第１モータリレー１２７〜１２９および第１電源リレー１３１、１３２は、第１マイコン１７０からの制御信号に基づいてプリドライバ１７６から出力される駆動信号により、オンオフ作動が制御される。第２インバータ素子２２１〜２２６、第２モータリレー２２７〜２２９および第２電源リレー２３１、２３２は、第２マイコン２７０からの制御信号に基づいてプリドライバ２７６から出力される駆動信号により、オンオフ作動が制御される。これにより、マイコン１７０、２７０により、モータ８０の駆動が制御される。また、マイコン１７０、２７０は、通信線４５を経由して通信可能に設けられる。なお、煩雑になることを避けるため、図２中において、一部の制御線を省略した。

電流検出素子である第１シャント抵抗１３７〜１３９は、第１モータ巻線１８０の各相の電流を検出する。電流検出素子である第２シャント抵抗２３７〜２３９は、第２モータ巻線２８０の各相の電流を検出する。第１インバータ素子１２１〜１２６、第１モータリレー１２７〜１２９、第１電源リレー１３１、１３２、および、シャント抵抗１３７〜１３９は、第１パワーモジュール１６０に設けられる。第２インバータ素子２２１〜２２６、第２モータリレー２２７〜２２９第２電源リレー２３１、２３２、および、シャント抵抗２３７〜２３９は、第２パワーモジュール２６０に設けられる。

第１コイル１３３は第１バッテリ１９９と第１電源リレー１３１との間に設けられ、第２コイル２３３は第２バッテリ２９９と第２電源リレー２３１との間に設けられる。コイル１３３、２３３のバッテリ１９９、２９９側には、コンデンサ１３４、２３４が接続される。また、コイル１３３、２３３のインバータ１２０、２２０側には、コンデンサ１３５、２３５がインバータ１２０、２２０と並列に接続される。コンデンサ１３４、１３５、２３４、２３５は、例えばアルミ電解コンデンサである。

図３および図４に示すように、駆動装置１は、モータ８０の軸方向の一方側にＥＣＵ１０が一体的に設けられており、いわゆる「機電一体型」である。ＥＣＵ１０は、モータ８０の出力軸とは反対側において、シャフト８７０の軸線Ａｘに対して同軸に配置されている。ＥＣＵ１０は、モータ８０の出力軸側に設けられていてもよい。機電一体型とすることで、搭載スペースに制約のある車両において、ＥＣＵ１０とモータ８０とを効率的に配置することができる。以下適宜、軸線Ａｘを延長した仮想線、軸線Ａｘに垂直な断面における軸線Ａｘの位置についても、単に「軸線Ａｘ」という。

モータ８０は、ステータ８４０、ロータ８６０、および、これらを収容するハウジング８３０等を備える。ステータ８４０は、ハウジング８３０に固定されており、モータ巻線１８０、２８０が巻回される。ロータ８６０は、ステータ８４０の径方向内側に設けられ、ステータ８４０に対して相対回転可能に設けられる。

シャフト８７０は、ロータ８６０に嵌入され、ロータ８６０と一体に回転する。シャフト８７０は、軸受８３５、８３６により、ハウジング８３０に回転可能に支持される。シャフト８７０のＥＣＵ１０側の端部は、ハウジング８３０からＥＣＵ１０側に突出する。シャフト８７０のＥＣＵ１０側の端部には、マグネット８７５が設けられる。

ハウジング８３０は、筒状のケース８３４、ケース８３４の一端に設けられるリアフレームエンド８３７、および、ケース８３４の他端に設けられるフロントフレームエンド８３８を有する。リアフレームエンド８３７には、リード線挿通孔８３９が形成される。リード線挿通孔８３９には、モータ巻線１８０、２８０の各相と接続されるリード線１８５、２８５が挿通される。リード線１８５、２８５は、リード線挿通孔８３９からＥＣＵ１０側に取り出される。

ＥＣＵ１０は、制御基板５１、パワー基板５５、ヒートシンク６３、および、パワーモジュール１６０、２６０等を備える。カバー４６５は、略有底筒状に形成され、リアフレームエンド８３７の径方向外側に嵌まり合う。カバー４６５は、基板５１、５５、および、パワーモジュール１６０、２６０を覆うように設けられ、ボルト３１１によりコネクタ６５のベース部６６に固定される。カバー４６５の底部には、開口４６６が形成される。また、カバー４６５の底部とベース部６６との間にはＯリング３１２が設けられ、カバー４６５の側面とリアフレームエンド８３７との間にはＯリング３１３が設けられる。これにより、ＥＣＵ１０の内部の防水性が確保される。

制御基板５１は、略矩形に形成され、ボルト３１５にて、ヒートシンク６３のモータ８０側の面に固定される。パワー基板５５は、略矩形に形成され、ボルト３１６にて、ヒートシンク６３のモータ８０と反対側の面に固定される。制御基板５１のグランドパターンは、ボルト３１５を経由して、ヒートシンク６３と電気的に接続される。同様に、パワー基板５５のグランドパターンは、ボルト３１６を経由して、ヒートシンク６３と電気的に接続される。なお、基板５５のグランドパターンとヒートシンク６３は電気的に分離されていてもよい。

ヒートシンク６３は、ボルト３１８によりリアフレームエンド８３７に固定される。ヒートシンク６３とリアフレームエンド８３７とは、一体であってもよいし、別体であってもよい。ヒートシンク６３は、例えばアルミ等の熱伝導性のよい金属にて形成され、放熱面にパワーモジュール１６０、２６０が放熱可能に固定されている。パワーモジュール１６０、２６０とヒートシンク６３との間には放熱シートが設けられ、パワーモジュール１６０、２６０とヒートシンク６３との絶縁が確保される。本実施形態では、パワーモジュール１６０、２６０は、モータ８０の軸方向に沿って、縦配置されている。パワーモジュール１６０、２６０は、ヒートシンク６３の形状等に応じ、基板５１、５５の実装面積を確保可能な程度に傾斜して設けられていても「縦配置」の概念に含まれるものとする。

パワーモジュール１６０、２６０の制御基板５１側には、制御端子１６１、２６１が設けられる。制御端子１６１、２６１は、パワーモジュール１６０、２６０から概ね真っ直ぐ延びて制御基板５１に接続される。パワーモジュール１６０、２６０のパワー基板５５側には、パワー端子１６２、２６２、および、モータ端子１６３、２６３が設けられる。パワー端子１６２、２６２は、折り曲げられてヒートシンク６３の投影領域内にてパワー基板５５と接続される。モータ端子１６３、２６３は、ヒートシンク６３から離れる側に折り曲げられる。モータ端子１６３、２６３の先端には、一部が開口するリード線接続部が形成されており、対応する相のリード線１８５、２８５が挿通され、溶接等により接続される。

樹脂等で形成されるコネクタ６５は、ベース部６６、および、コネクタ部１６５、２６５を有し、ヒートシンク６３に固定される。ベース部６６は、ボルト３１９によりヒートシンク６３に固定される。コネクタ部１６５、２６５は、カバー４６５の開口４６６から軸方向側に取り出される。コネクタ部１６５、２６５の間口は、軸方向側に開口し、モータ８０とは反対側から図示しないハーネスを挿抜可能に設けられる。

第１コネクタ部１６５には第１系統Ｌ１に接続される第１コネクタ端子１６６が設けられ、第２コネクタ部２６５には第２系統Ｌ２に接続される第２コネクタ端子２６６が設けられる。第１コネクタ端子１６６には、第１電源端子１６７、第１グランド端子１６８（図８参照）および第１信号端子１６９が含まれ、第２コネクタ端子２６６には、第２電源端子２６７、第２グランド端子２６８および第２信号端子２６９が含まれる。ベース部６６には、信号端子１６９、２６９を保持する端子保持部６９が、モータ８０側に延びて形成される。

本実施形態では、軸線Ａｘに沿って２分割したとき、一方の側（図３の紙面左側）に第１パワーモジュール１６０および第２コネクタ部２６５が設けられ、他方の側（図３の紙面右側）に第２パワーモジュール２６０および第１コネクタ部１６５が設けられている。

制御基板５１を図５、ヒートシンク６３およびパワーモジュール１６０、２６０を図６、パワー基板５５を図７、コネクタ６５を図８に示す。各図において、（ａ）がモータ８０側から見た図であり、（ｂ）が反モータ８０側から見た図である。

図５（ａ）に示すように、制御基板５１は、略矩形に形成される。制御基板５１のモータ８０側の面には、マイコン１７０、２７０が軸線Ａｘを中心に点対称配置される。また、軸線Ａｘ上には、回転角センサ７８が実装される。回転角センサ７８は、内部で２系統が軸線Ａｘを中心に点対称配置されている。また、図１０のように、系統ごとにパッケージを分け、２つのセンサ１７８、２７８を、軸線Ａｘを中心に点対称配置するようにしてもよい。

図５（ｂ）に示すように、制御基板５１の反モータ８０側の面には、それぞれプリドライバ１７６、２７６を含む集積回路部１７５、２７５が、軸線Ａｘを中心に点対称配置される。なお、対称の中心となる点は、軸線Ａｘからずれていてもよい。また、製造誤差程度の配置ずれは許容され、点対称配置されているとみなす。パワー基板５５等、他の階層についても同様である。

制御基板５１には、一方の長辺側の外縁に沿って第１パワーモジュール１６０の制御端子１６１が挿通される第１制御端子孔１５１が形成され、他方の長辺側の外縁に沿って第２パワーモジュール２６０の第２制御端子２６１が挿通される制御端子孔２５１が形成される。端子孔に挿通された端子は、はんだ等により基板と電気的に接続される。

制御基板５１の一方の短辺側であって、第２制御端子孔２５１が形成される側には、第１信号端子接続部１５２が突出して形成される。第１信号端子接続部１５２には、第１信号端子１６９が挿通される第１信号端子孔１５３が形成される。制御基板５１の他方の短辺側であって、第１制御端子孔１５１が形成される側には、第２信号端子接続部２５２が突出して形成される。第２信号端子接続部２５２には、第２信号端子２６９が挿通される第２信号端子孔２５３が形成される。

制御基板５１の制御系統区画線Ｃｘは、隣接する第１制御端子孔１５１と第２信号端子孔２５３との間と、隣接する第２制御端子孔２５１と第１信号端子孔１５３の間とを、軸線Ａｘを通って結んで、制御基板５１を第１系統領域Ｃ１と第２系統領域Ｃ２とに区画する。制御系統区画線Ｃｘを、第１制御端子孔１５１に沿う直線部と第２制御端子孔２５１に沿う直線部とを、軸線Ａｘを通り短辺に略平行な直線で結んで構成することで、第１系統領域Ｃ１および第２系統領域Ｃ２を概ね矩形の領域とすることができ、制御基板５１の実装面積を高効率に利用可能である。

図６（ａ）に示すように、ヒートシンク６３のモータ８０側の面には、集積回路部１７５、２７５を放熱可能に収容する凹部６３７が形成される。図６（ｂ）に示すように、ヒートシンク６３の反モータ８０側には、パワー基板５５側に開口する収容室６３５が形成される。また、図６（ａ）および図６（ｂ）に示すように、ヒートシンク６３の短辺側には、端子保持部６９との干渉を防ぐための切欠部６３８が形成される。

図７に示すように、パワー基板５５は平面視略矩形に形成される。第１パワーモジュール１６０が設けられる側の長辺に沿って第１パワー端子孔１５５が形成され、第２パワーモジュール２６０が設けられる側の長辺に沿って第２パワー端子孔２５５が形成される。パワー端子孔１５５、２５５は、モータ８０の軸方向に投影したとき、制御端子孔１５１、２５１よりも内側に形成されている。

第１給電端子接続部１５６は、第２パワーモジュール２６０側の一方の角部に突出して設けられる。第２給電端子接続部２５６は、第１パワーモジュール１６０側に設けられる側であって、第１給電端子接続部１５６とは軸線Ａｘを挟んで反対側となる角部に突出して設けられる。第１給電端子接続部１５６には第１電源端子１６７および第１グランド端子１６８が挿通される第１給電端子孔１５７が形成され、第２給電端子接続部２５６には第２電源端子２６７および第２グランド端子２６８が挿通される第２給電端子孔２５７が形成される。

パワー基板５５のモータ８０側の面には、配列されるパワー端子孔１５５に概ね沿って、第２給電端子接続部２５６側から、コンデンサ２３４、コンデンサ１３５およびコイル１３３が実装される。また、パワー基板５５には、配列されるパワー端子孔２５５に概ね沿って、第１給電端子接続部１５６側から、コンデンサ１３４、コンデンサ２３５およびコイル２３３が実装される。比較的大型の部品であるコイル１３３、２３３、および、コンデンサ１３４、１３５、２３５、２３５は、ヒートシンク６３の収容室６３５に収容される。

パワー基板５５のパワー系統区画線Ｐｘは、第１給電端子孔１５７と第２パワー端子孔２５５との間、コンデンサ１３４、２３５の間、コンデンサ１３５、２３４の間、第１パワー端子孔１５５と第２給電端子孔２５７との間を通るように、階段状となる。

第１系統Ｌ１において、電源端子１６７から流れ込んだ電流が、コンデンサ１３４およびコイル１３３を経由して、一旦パワーモジュール１６０に流れ込み、電源リレー１３１、１３２を経由してパワー基板５５に戻り、コンデンサ１３５を経由してグランドパターンに流れるように、配線パターンが形成される。

第２系統Ｌ２において、電源端子２６７から流れ込んだ電流が、コンデンサ２３４およびコイル２３３を経由した、一旦パワーモジュール２６０に流れ込み、電源リレー２３１、２３２を経由してパワー基板５５に戻り、コンデンサ２３５を経由してグランドパターンに流れるように、配線パターンが形成される。

このように、コイル１３３およびコンデンサ１３４、１３５を略Ｌ字状に配置することで、比較的効率のよい通電経路とすることができる。同様に、コイル２３３およびコンデンサ２３４、２３５を略Ｌ字状に配置することで、比較的効率のよい通電経路とすることができる。

図４および図８に示すように、コネクタ６５は、平面視略楕円形状に形成される。第１コネクタ部１６５および第２コネクタ部２６５は、長辺が短軸に略平行となるように、平面視略矩形に形成される。第１電源端子１６７および第１グランド端子１６８は、第１コネクタ部１６５の一方の短辺側から突出し、モータ８０側に折り曲げられて、パワー基板５５と接続される。第１信号端子１６９は、第１コネクタ部１６５の他方の短辺側において、制御基板５１まで延びて形成される。

第２信号端子２６９は、第２コネクタ部２６５の一方の短辺側において、制御基板５１まで延びて形成される。第２電源端子２６７および第２グランド端子２６８は、第２コネクタ部２６５の他方の短辺側から突出し、モータ８０側に折り曲げられて、パワー基板５５と接続される。

第１電源端子１６７および第１グランド端子１６８と、第２電源端子２６７および第２グランド端子２６８とは、軸線Ａｘに対して対称に形成される。また第１信号端子１６９と第２信号端子２６９とは、軸線Ａｘに対して対称に形成される。

図９は、パワー電流経路および制御電流経路を示すものであって、説明のため、第２系統Ｌ２に係る箇所にハッチングを施した。図９は図４に対応する図であるが、煩雑になることを避けるべく、一部の符号を省略した。図９に示すように、第１階層を制御基板５１、第２階層をパワーモジュール１６０、２６０、第３階層をパワー基板５５、第４階層をコネクタ６５とすると、駆動装置１では、第１階層〜第４階層が軸方向に積層されていると捉えられる。

制御基板５１およびパワー基板５５は、長辺側にてパワーモジュール１６０、２６０と接続される。そのため、長辺側においては、同一系統が積層された状態となっている。一方、短辺側においては、異なる系統が積層された状態となる。詳細には、制御基板５１における第１系統領域Ｃ１に含まれる短辺と、パワー基板５５における第２系統領域Ｐ２に含まれる短辺とが、同一側に配置される。また、制御基板５１における第２系統領域Ｃ２に含まれる短辺と、パワー基板５５における第１系統領域Ｐ１に含まれる短辺とが、同一側に配置される。そのため、各階層を積層し、軸方向から投影したとき、制御基板５１における制御系統区画線Ｃｘと、パワー基板５５におけるパワー系統区画線Ｐｘとが交差する。

各階層において、第１系統Ｌ１に係る部品と第２系統Ｌ２に係る部品とが点対称に配置される。また、各階層を積層したとき、各系統は軸方向に沿って配列されておらず、各系統の電流経路がツイストするように混在配置されている。

パワー電流経路および制御電流経路について説明する。本実施形態では、モータ巻線１８０、２８０に流れる電流をパワー電流、制御信号やセンサ信号の伝達に係る電流を制御電流とする。図９では、第１系統Ｌ１のパワー電流をＩｐ１、第２系統Ｌ２のパワー電流をＩｐ２、第１系統Ｌ１の制御電流をＩｃ１、第２系統Ｌ２の制御電流経路をＩｃ２とし、電流経路を模式的に矢印で示した。

第１系統Ｌ１におけるパワー電流Ｉｐ１は、第１バッテリ１９９から第１コネクタ部１６５の電源端子１６７を経由し、パワー基板５５に流れる。パワー電流Ｉｐ１は、パワー基板５５の第１系統領域Ｐ１に実装されたコンデンサ１３４およびコイル１３３、第１パワーモジュール１６０内の電源リレー１３１、１３２を経由し、パワー基板５５上のコンデンサ１３５および第１パワーモジュール１６０内の第１インバータ１２０を流れ、第１インバータ１２０から、モータ端子１６３およびリード線１８５を経由して第１モータ巻線１８０に流れる。そして、パワー電流Ｉｐ１は、モータ巻線１８０からリード線１８５、第１インバータ１２０、および、パワー基板５５の第１系統領域Ｐ１に形成されるグランドパターンを経由し、第１コネクタ部１６５のグランド端子１６８に流れる。

第２系統Ｌ２におけるパワー電流Ｉｐ２は、第２バッテリ２９９から第２コネクタ部２６５の電源端子２６７を経由し、パワー基板５５に流れる。パワー電流Ｉｐ２は、パワー基板５５の第２系統領域Ｐ２に実装されたコンデンサ２３４およびコイル２３３、第２パワーモジュール２６０内の電源リレー２３１、２３２を経由し、パワー基板５５上のコンデンサ２３５および第２パワーモジュール２６０内の第２インバータ２２０を流れ、第２インバータ２２０から、モータ端子２６３およびリード線２８５を経由して第２モータ巻線２８０に流れる。そして、パワー電流Ｉｐ２は、モータ巻線２８０からリード線２８５、第２インバータ２２０、および、パワー基板５５の第２系統領域Ｐ２に形成されるグランドパターンを経由し、第２コネクタ部２６５のグランド端子２６８に流れる。

第１系統Ｌ１における制御電流Ｉｃ１は、第１コネクタ部１６５の信号端子１６９から制御基板５１の第１マイコン１７０および第１集積回路部１７５に流れ、第１マイコン１７０からの指令等がプリドライバ１７６および制御端子１６１を経由して第１インバータ１２０に入力される。

第２系統Ｌ２における制御電流Ｉｃ２は、第２コネクタ部２６５の信号端子２６９から制御基板５１の第２マイコン２７０および第２集積回路部２７５に流れ、第２マイコン２７０からの指令がプリドライバ２７６および制御端子２６１を経由して第２インバータ２２０に入力される。

本実施形態では、階層ごとに見たとき、各系統は領域を分けて配置されている。一方、軸方向に見たとき、各系統は混在配置となっており、パワー電流Ｉｐ１、Ｉｐ２の電流経路は、軸線Ａｘに対してツイストしている。同様に、制御電流Ｉｃ１、Ｉｃ２の電流経路は、軸線Ａｘに対してツイストしている。また、パワー電流経路と制御電流経路とは、ツイスト方向が逆であって互いに交差しており、ツイストの捩りを戻しただけでは分解できない、電流経路が絡み合った構造となっている。これにより、コンポーネント配置によらず、外来ノイズに対する系統間の差が出にくくなり、同一設計にて、異なる装置への適用が容易となる。また、電流経路を最適化することで、各階層での部品配置が単純になり、装置全体の小型化に寄与する。

以上説明したように、駆動装置１は、モータ８０と、ヒートシンク６３と、第１パワーモジュール１６０と、第２パワーモジュール２６０と、制御基板５１と、パワー基板５５と、コネクタ６５と、を備える。モータ８０は、第１モータ巻線１８０および第２モータ巻線２８０を有する。ヒートシンク６３は、モータ８０の軸方向の一方側に設けられる。

第１パワーモジュール１６０は、第１モータ巻線１８０の通電切替に係る第１スイッチング素子を有し、ヒートシンク６３の側面に固定されている。第２パワーモジュール２６０は、第２モータ巻線２８０の通電切替に係る第２スイッチング素子を有し、ヒートシンク６３の第１パワーモジュール１６０と反対側の側面に固定されている。第１スイッチング素子には、第１インバータ素子１２１〜１２６、第１モータリレー１２７〜１２９、電源リレー１３１、１３２が含まれる。第２スイッチング素子には、第２インバータ素子２２１〜２２６、第２モータリレー２２７〜２２９、電源リレー２３１、２３１が含まれる。

制御基板５１は、ヒートシンク６３のモータ８０側に設けられ、第１モータ巻線１８０の通電制御に係る第１制御部品、および、第２モータ巻線２８０の通電制御に係る第２制御部品が、領域を分けてモータ８０の軸線Ａｘに対して点対称に実装されている。第１制御部品には第１マイコン１７０および第１集積回路部１７５が含まれ、第２制御部品には第２マイコン２７０および第２集積回路部２７５が含まれる。

パワー基板５５は、ヒートシンク６３のモータ８０と反対側に設けられ、第１モータ巻線１８０と接続される第１電子部品、および、第２モータ巻線２８０と接続される第２電子部品が、領域を分けて軸線Ａｘに対して点対称に実装されている。第１電子部品にはコイル１３３およびコンデンサ１３４、１３５が含まれ、第２電子部品にはコイル２３３およびコンデンサ２３４、２３５が含まれる。

コネクタ６５には、第１コネクタ部１６５および第２コネクタ部２６５が設けられる。第１コネクタ部１６５は、パワー基板５５と接続される第１給電端子、および、制御基板５１と接続される第１信号端子１６９を有する。第２コネクタ部２６５は、パワー基板５５と接続される第２給電端子、および、制御基板５１と接続される第２信号端子２６９を有する。第１給電端子には第１電源端子１６７および第１グランド端子１６８が含まれ、第２給電端子には第２電源端子２６７および第２グランド端子２６８が含まれる。

制御基板５１、第１パワーモジュール１６０および第２パワーモジュール２６０、パワー基板５５、ならびに、コネクタ６５は、モータ８０の軸方向に積層されている。制御基板５１およびパワー基板５５をモータ８０の軸方向に投影したとき、制御系統区画線Ｃｘと、パワー系統区画線Ｐｘとが交差する。制御系統区画線Ｃｘは、制御基板５１において、第１制御部品が実装される第１系統領域Ｃ１と、第２制御部品が実装される第２系統領域Ｃ２とを区画する。パワー系統区画線Ｐｘは、パワー基板５５において、第１電子部品が実装される第１系統領域Ｐ１と、第２電子部品が実装される第２系統領域Ｐ２とを区画する。

パワー電流経路および制御電流経路が軸線Ａｘに対して捻られるように部品を配置することで、各階層における系統の対称性を確保しつつ、効率のよい電流経路を確保することができる。また、装置全体を小型化可能である。

駆動装置１は、軸方向に２分割したとき、一方側に第１パワーモジュール１６０および第２コネクタ部２６５が設けられ、他方側に第２パワーモジュール２６０および第１コネクタ部１６５が設けられる。これにより、電流経路を適切に構成することができる。

パワー基板５５には、第２パワーモジュール２６０の側方に突出し、第１給電端子と接続される第１給電端子接続部１５６、および、第１パワーモジュール１６０の側方にて第１給電端子接続部１５６と軸線Ａｘに対して点対称に突出し、第２給電端子と接続される第２給電端子接続部２５６が形成される。これにより、給電端子とパワー基板５５とを適切に接続することができる。

パワー基板５５において、第１給電端子接続部１５６側から第２パワーモジュール２６０の長手方向に沿って、コンデンサ１３４、コンデンサ２３５、コイル２３３の順に配列され、第２給電端子接続部２５６側から第１パワーモジュール１６０の長手方向に沿って、コンデンサ２３４、コンデンサ１３５、コイル１３３の順に配列される。これにより、パワー基板５５における配線パターンを簡素化することができる。

制御基板５１において、第１信号端子１６９と接続される第１信号端子接続部１５２は、第２パワーモジュール２６０を挟んでパワー基板５５の第１給電端子接続部１５６と反対側に形成され、第２信号端子２６９と接続される第２信号端子接続部２５２は、第１パワーモジュール１６０を挟んでパワー基板５５の第２給電端子接続部２５６と反対側に形成される。これにより、コネクタ部１６５、２６５において、それぞれ給電端子と信号端子とを反対側から取り出すことで、給電端子とパワー基板、信号端子と制御基板を適切に接続することができる。

実施形態において、ヒートシンク６３が「筐体」、コイル１３３が「第１電源リレーより第１電源側に設けられる第１コイル」、コンデンサ１３４が「第１電源リレーより第１電源側に設けられる第１電源側コンデンサ」、コンデンサ１３５が「第１電源リレーより第１インバータ側に設けられる第１インバータ側コンデンサ」、コイル２３３が「第２電源リレーより第２電源側に設けられる第２コイル」、コンデンサ２３４が「第２電源リレーより第２電源側に設けられる第２電源側コンデンサ」、コンデンサ２３５が「第２電源リレーより第２インバータ側に設けられる第２インバータ側コンデンサ」に対応する。また、第１バッテリ１９９が「第１電源」、第２バッテリ２９９が「第２電源」に対応する。なお、第１電源と第２電源とは、共通の電源であってもよい。

（他の実施形態）
他の実施形態では、第１系統に係る部品と第２系統に係る部品とが各階層にて対称性が確保されており、積層したときに第１系統に係る部品と第２系統に係る部品とが軸方向にて系統を分けずに混在配置されていればよく、部品配置や部品形状が上記実施形態と異なっていてもよい。

上記実施形態では、モータは三相ブラシレスモータである。他の実施形態では、モータ部は、三相ブラシレスモータに限らず、どのようなモータであってもよい。また、モータ部は、モータ（電動機）に限らず、発電機であってもよいし、電動機および発電機の機能を併せ持つ所謂モータジェネレータであってもよい。

上記実施形態では、駆動装置は、電動パワーステアリング装置に適用される。他の実施形態では、駆動装置を電動パワーステアリング装置以外の装置に適用してもよい。以上、本発明は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。以上、本発明は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。

１・・・駆動装置
５１・・・制御基板 ５５・・・パワー基板
６３・・・ヒートシンク（筐体）
６５・・・コネクタ ８０・・・モータ
１２１〜１２９、１３１、１３２・・・第１スイッチング素子
２２１〜２２９、２３１、２３２・・・第２スイッチング素子
１６０・・・第１パワーモジュール
２６０・・・第２パワーモジュール
１６５・・・第１コネクタ部 ２６５・・・第２コネクタ部
１８０・・・第１モータ巻線 ２８０・・・第２モータ巻線

Claims (5)

1. 第１モータ巻線（１８０）および第２モータ巻線（２８０）を有するモータ（８０）と、
   前記モータの軸方向の一方側に設けられる筐体（６３）と、
   前記第１モータ巻線の通電切替に係る第１スイッチング素子（１２１〜１２９、１３１、１３２）を有し、前記筐体の側面に固定されている第１パワーモジュール（１６０）と、
   前記第２モータ巻線の通電切替に係る第２スイッチング素子（２２１〜２２９、２３１、２３２）を有し、前記筐体の前記第１パワーモジュールと反対側の側面に固定されている第２パワーモジュール（２６０）と、
   前記筐体の前記モータ側に設けられ、前記第１モータ巻線の通電制御に係る第１制御部品（１７０、１７５）と前記第２モータ巻線の通電制御に係る第２制御部品（２７０、２７５）とが、領域を分けて実装されている制御基板（５１）と、
   前記筐体の前記モータと反対側に設けられ、前記第１モータ巻線と接続される第１電子部品（１３３〜１３５）と前記第２モータ巻線と接続される第２電子部品（２３３〜２３５）とが、領域を分けて実装されているパワー基板（５５）と、
   前記パワー基板と接続される第１給電端子（１６７、１６８）および前記制御基板と接続される第１信号端子（１６９）が設けられる第１コネクタ部（１６５）、ならびに、前記パワー基板と接続される第２給電端子（２６７、２６８）および前記制御基板と接続される第２信号端子（２６９）が設けられる第２コネクタ部（２６５）を有するコネクタ（６５）と、
   を備え、
   前記モータの軸方向に投影したとき、前記制御基板において前記第１制御部品が実装される領域と前記第２制御部品が実装される領域とを区画する制御系統区画線と、前記パワー基板において前記第１電子部品が実装される領域と前記第２電子部品が実装される領域とを区画するパワー系統区画線とが交差する駆動装置。
2. 軸方向に２分割したとき、前記第１パワーモジュール、および、前記第２モータ巻線に対応する前記第２コネクタ部が一方側に設けられ、前記第２パワーモジュール、および、前記第１モータ巻線に対応する前記第１コネクタ部が他方側に設けられる請求項１に記載の駆動装置。
3. 前記パワー基板には、前記第２パワーモジュールの側方に突出し、前記第１給電端子と接続される第１給電端子接続部（１５６）、および、前記第１パワーモジュールの側方にて前記第１給電端子接続部と点対称に突出し、前記第２給電端子と接続される第２給電端子接続部（２５６）が形成される請求項２に記載の駆動装置。
4. 前記第１スイッチング素子には、第１インバータ（１２０）を構成する第１インバータ素子（１２１〜１２６）、および、前記第１インバータより第１電源（１９９）側に設けられる第１電源リレー（１３１、１３２）が含まれ、
   前記第２スイッチング素子には、第２インバータ（２２０）を構成する第２インバータ素子（２２１〜２２６）、および、前記第２インバータより第２電源（２９９）側に設けられる第２電源リレー（２３１、２３２）が含まれ、
   前記第１電子部品には、前記第１電源リレーより前記第１電源側に設けられる第１コイル（１３３）、前記第１電源リレーより前記第１電源側に設けられる第１電源側コンデンサ（１３４）、および、前記第１電源リレーより前記第１インバータ側に設けられる第１インバータ側コンデンサ（１３５）が含まれ、
   前記第２電子部品には、前記第２電源リレーより前記第２電源側に設けられる第２コイル（２３３）、前記第２電源リレーより前記第２電源側に設けられる第２電源側コンデンサ（２３４）、および、前記第２電源リレーより前記第２インバータ側に設けられる第２インバータ側コンデンサ（２３５）が含まれ、
   前記パワー基板において、
   前記第１給電端子接続部側から前記第２パワーモジュールの長手方向に沿って、前記第１電源側コンデンサ、前記第２インバータ側コンデンサ、前記第２コイルの順に配列され、
   前記第２給電端子接続部側から前記第１パワーモジュールの長手方向に沿って、前記第２電源側コンデンサ、前記第１インバータ側コンデンサ、前記第１コイルの順に配列される請求項３に記載の駆動装置。
5. 前記制御基板において、
   前記第１信号端子と接続される第１信号端子接続部（１５２）は、前記第２パワーモジュールを挟んで前記第１給電端子接続部と反対側に形成され、
   前記第２信号端子と接続される第２信号端子接続部（２５２）は、前記第１パワーモジュールを挟んで前記第２給電端子接続部と反対側に形成される請求項３または４に記載の駆動装置。

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