JP5414944B2 - 電動パワーステアリング装置用モータ駆動装置 - Google Patents

Description

この発明は、車両用の電動パワーステアリング装置に用いられるモータ駆動装置に関するもので、とりわけモータ駆動制御装置と一体型となったモータ駆動装置に関する。

従来から、例えば特許文献１のようにコラム方式の電動パワーステアリング装置があり、さらに、電動パワーステアリング装置用にモータとモータ駆動制御装置が一体型になった構造が考案されている（特許文献１、特許文献２、特許文献３）。
このようにモータとモータ駆動制御装置が一体型になった構造では装置の小型化が可能となる。

特開平11-11329号公報 特開2010-28925号公報 特開2002-120739号公報

しかしながら、特許文献１の構造ではモータの軸長が長い場合には、搭載性が困難であり、さらにウォームギヤなどの伝達機構の周辺の空間を有効活用できていないという課題があった。また、モータの軸長が長いモータではモータの重心がウォームギヤなどの伝達機構から離れた位置にあることとなり、振動・騒音の点で不利であるという課題があった。
一方、モータとモータ駆動制御装置が一体型となった構造の特許文献２、特許文献３では、駆動制御装置がモータの同軸上に配置されてはいるが、駆動制御装置の軸長が長く、かつギヤ側に配置されているために全長が長くなってしまう。そのため、モータの重心がウォームギヤなどの伝達機構からさらに離れた位置となり、振動・騒音の点で不利であるという課題があった。

この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、小型化と低振動・低騒音化を両立した、電動パワーステアリング装置用モータ駆動装置を提供することを目的としている。

この発明の電動パワーステアリング装置用モータ駆動装置は、固定子鉄心、前記固定子鉄心を固定するフレーム、及び回転自在に支持されたシャフトに固定された回転子鉄心を有するモータと、前記シャフトと同軸上に一体型となるように配置されたモータ駆動制御装置とを具備する電動パワーステアリング装置用モータ駆動装置において、前記モータ駆動制御装置あるいはモータのいずれか一方には、電動パワーステアリング装置のギヤ（減速機構）に固定するためのネジ穴が２つ以上設けられており、前記ネジ穴の中心点の間の距離の最大値をＬ１とし、前記固定子鉄心の前記ギヤから離れた側の軸方向端面と前記ギヤ側との取付け面との距離をＬ２としたとき、前記Ｌ１は前記Ｌ２以上の値となるようにしたものである。

この発明の電動パワーステアリング装置用モータ駆動装置によれば、モータ駆動制御装置が同軸上に配置され一体型となった構成にもかかわらず、従来装置に比べて、軸方向の長さを短く扁平な形状にできるため、ギヤ周辺の空間を有効活用できると同時に搭載性が容易となる効果が得られる。
さらに、モータ駆動制御装置が同軸上に配置され一体型となった構成にもかかわらず、重量の大きい、固定子鉄心と回転子鉄心の重心位置を電動パワーステアリング装置のギヤに近づけられることができるため振動や騒音を低減できるという効果もある。

この発明の実施の形態１におけるモータ駆動装置の概略断面図である。 この発明の実施の形態１におけるモータ駆動装置の側面図である。 この発明の実施の形態１におけるモータ駆動装置の外観斜視図である。 この発明の実施の形態１におけるモータ駆動装置の回路図である。 この発明の実施の形態１におけるモータ駆動制御装置の制御基板の平面図である。 この発明の実施の形態１におけるモータ駆動制御装置の電気的接続部の平面図である。 この発明の実施の形態１におけるモータ駆動制御装置のヒートシンクの平面図である。 この発明の実施の形態１におけるモータ駆動制御装置のハウジングの平面図である。 この発明の実施の形態１におけるモータ駆動制御装置のヒートシンクをモータのリア側から見た平面図である。 この発明の実施の形態１におけるモータの縦断面図である。 この発明の実施の形態２におけるモータ駆動装置の外観図である。 この発明の実施の形態３おけるモータ駆動装置の概略断面図である。 この発明の実施の形態４におけるモータ駆動装置の概略断面図である。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１におけるモータ駆動装置の概略断面図で、モータ10と、モータ10のフロント側（モータの出力軸側）に配置され、モータ10と一体型となったモータ駆動制御装置30を備えている。
モータ駆動制御装置30において、コネクタ90は電源と操舵トルクや車速情報など所定の情報を電気信号として受け取り、電気的接続部70と制御基板60に送られる。ヒートシンク50に設けられた凹状の穴55に平滑コンデンサ74とコイル75が埋設された構造となっている。ヒートシンク50とハウジング40とがネジ102で連結され、ハウジング40とモータ10のフレーム11がネジ101で連結される。ここで、ハウジング40とヒートシンク50は金属で構成されており、例えばアルミダイキャストが適している。

モータ10の構造を以下に説明する。固定子鉄心12に電機子巻線13が巻き回され、固定子鉄心12に対向して、回転子鉄心14と永久磁石15を備えた回転子が配置されている。回転子鉄心14の回転軸中心にはシャフト16が圧入され、シャフト16の一端には電動パワーステアリング装置のギヤ（減速機構）の軸とのカップリングであるボス17が圧入されている。シャフト16は２つの軸受18、19によって支持され回転子が回転自在となるような構造となっている。軸受18、19の一方はモータ駆動制御装置30のヒートシンク50に固定され、もう一方はフレーム11に固定されている。ヒートシンク50のフロント側には、モータ10の回転角度を検出するセンサとしてバリアブルリラクタンス型のレゾルバ(回転センサ)80が設けられている。固定子鉄心12はフレーム11に圧入や焼きばめで固定され、フレーム11はハウジング40に固定される。電機子巻線13はターミナル13aを介して、バスバー（図示しない）に電気的に接続されており、バスバーを介してモータ駆動制御装置30と電気的に接続される。バスバーはモータ駆動制御装置30のスイッチング素子73から、電流を供給されモータ10を駆動することができる。

図２は実施の形態１におけるモータ駆動装置の側面図で、モータ10のフロント側に配置され、一体型となったモータ駆動制御装置30とモータ10の外観を示すものである。モータ10のフレーム11がモータ駆動制御装置30のハウジング40にネジ101によって固定され、更にハウジング40とヒートシンク50もネジ102で固定されている。

図３は実施の形態１におけるモータ駆動装置の外観斜視図で、モータ10と、モータ10のフロント側に配置され、モータ10と一体型となったモータ駆動制御装置30の斜視図を示す。なお、図３では簡単のためコネクタ90部分の詳細な構造などは省略しており、また、フレーム11とハウジング40とヒートシンク50を締結するネジを省略している。コネクタ90部分は電源コネクタと制御信号用のコネクタが設けられる（図では詳細示さず）。

モータ10の固定子鉄心12を圧入によって固定しているカップ形状のフレーム11はハウジング40との接触面付近では外径方向に広がった形状をしており、その部分に周方向３ヶ所のネジ穴11aを具備し、ハウジング40と３個のネジ（図示せず）で締結される。更に、ハウジング40とヒートシンク50の当接面110がモータ10の回転軸方向と交差する単一の平面上にある構造となっている。モータ10のフレーム11とハウジング40とヒートシンク50を締結するためのネジを通すために設けられたネジ穴の位置は周方向において一致する構造としている。また、ヒートシンク50には電動パワーステアリング装置のギヤ側と締結するためのネジ穴53が設けられている。図３ではこのネジ穴53は、１８０度あるいはほぼ１８０度対向する位置にそれぞれ１つ設けられているが、必要に応じて２つ以上設けることもできる。
なお、ハウジング40及びヒートシンク50の構造の詳細については後述する。

図１〜３に示したように、モータ駆動制御装置30のヒートシンク50に電動パワーステアリング装置のギヤに固定するためのネジ穴53が２つ設けられている。ここで、ネジ穴53の中心点の間の距離をＬ１とする。図１では直線Ａは紙面上側に設けられたネジ穴53の中心点を通り、モータ10のシャフト16に平行な直線であり、直線Ｂは下側に設けられたネジ穴53の中心点を通り、モータ10のシャフト16に平行な直線であり、その直線間の距離をＬ１としている。図１の平面Ｃは電動パワーステアリング装置のギヤとヒートシンク50の当接面111に一致する平面であり、平面Ｄは固定子鉄心12のリヤ側の端面に一致する平面である。この平面Ｃと平面Ｄとの距離をＬ２としたとき、Ｌ１の値はＬ２以上の値となる構成となっている。
さらに、フレーム11とハウジング40の当接面に一致する平面Ｅとモータ10のリヤ側の平面Ｆを定義し、平面Ｃと平面Ｅの距離をＬ３、平面Ｅと平面Ｆとの距離をＬ４としたとき、Ｌ３の値はＬ４以上の値となる構成となっている。

図４はモータ駆動制御装置30の回路図を示す。以下図４を使って、図１の各部がどのように接続されているかについて説明する。モータ10の電機子巻線13はＹ結線されている。スイッチング素子73に実装され、一端同士が互いに接続されたＦＥＴ73a、73bのうち、一方のＦＥＴ73aは３相ブリッジ回路のU相の＋側アームを構成し、他方のＦＥＴ73bはU相の−側のアームを構成している。また、ＦＥＴ73aの他端は、リップル吸収用の平滑コンデンサ74とノイズ吸収用のコイル75に接続され、ＦＥＴ73bの他端は、シャント抵抗73dを介して車両の接地電位部に接続されている。前述のＦＥＴ73a、73bの一端同士が接続された接続点は、３相ブリッジ回路のU相交流側端子となる。また、スイッチング素子73に実装されたもう一つのＦＥＴ73cは、その一端がU相交流側端子に接続され、他端が電機子巻線13のU相端子に接続されている。
W相、V相も同様の構成となっている。

電源リレー76に実装された、２個のＦＥＴ76a、76bは、その一端同士が互いに接続されており、その一方のＦＥＴ76aの他端は、コイル75を介して３相ブリッジ回路の＋側直流端子に接続され、他方のＦＥＴ76bの他端は電源コネクタを介して、車両に搭載されたバッテリ100に接続されている。なお、図４では電源リレー76の位置はバッテリ100とコイル75の間に配置した例を示したが、コイル75と平滑コンデンサ74の間に配置してもよい。

制御基板60に実装されたＦＥＴ駆動回路65は、その出力端が、前述の各ＦＥＴの各ゲートに接続されており、これらのゲートに夫々所定のタイミングにてゲート駆動信号を与えるように構成されている。制御基板60に実装されているマイクロコンピュータ64は、前述の回転センサであるレゾルバ80からの回転検出信号に基づいてＦＥＴ駆動回路65が出力するゲート駆動信号の出力タイミングを制御する。

以上のように構成されたこの発明の実施の形態１によるモータ駆動装置を電動パワーステアリング装置に用いた場合において、運転者がハンドルを操作してステアリング軸に操舵トルクを加えると、図示していないトルク検出装置がその操舵トルクを検出し、マイクロコンピュータ64に入力する。また、回転センサであるレゾルバ80が検出した操舵回転数に対応する回転検出信号がマイクロコンピュータ64に入力される。マイクロコンピュータ64は入力された操舵トルク、操舵回転数、及び車両の速度信号等に基づいてアシストトルクを演算し、そのアシストトルクを減速機構を介してステアリング軸に加えるためのトルクをモータ10が発生するように、モータ駆動回路である３相ブリッジ回路を制御する。

すなわち、ＦＥＴ駆動回路65はマイクロコンピュータ64からの指示に基づいて所定のタイミングにてゲート駆動信号を発生し、３相ブリッジ回路の各ＦＥＴを導通制御する。これにより３相ブリッジ回路は所定の３相交流電流を発生し、モータ10の電機子巻線13に３相交流電流を供給し、モータ10を駆動する。モータ10の発生したトルクは、減速機構を介してステアリング軸にアシストトルクとして加えられる。これにより、運転者によるハンドルの操舵力は軽減される。なお、モータ10はＹ結線された例を示したがΔ結線でもいいことはいうまでもない。

次にモータ駆動制御装置30の構造について詳細を説明する。
モータ駆動制御装置30は、図５の制御基板60、図６の電気的接続部70と平滑コンデンサ74とコイル75とスイッチング素子73、図７のヒートシンク50、図８のハウジング40をモータ10の回転軸方向に積み上げて構成されている。

図５は実施の形態１におけるモータ駆動制御装置の制御基板60の平面図で、制御基板60をリヤ側（モータの出力軸と反対側）から見たものである。図５では、回路構造の詳細は省略し、概略のみ示している。制御基板60にはマイクロコンピュータ64とＦＥＴ駆動回路65が実装されていて、中央にはモータ10のシャフト16が通る穴61があり、穴61の周りには制御信号線が通る穴62が所定の数だけ設けられている。図に向って上部にはコネクタ90からの信号線であるターミナルを通す穴63が所定の数だけ設けられている。
この制御基板60は、ネジ止めや制御信号線73hとの半田付けにより電気的接続部70に保持される。

図６は実施の形態１におけるモータ駆動制御装置の電気的接続部の平面図で、電気的接続部70と平滑コンデンサ74とコイル75とスイッチング素子73をフロント側から見たものである。電気的接続部70は＋側バスバー77と−側バスバー78と樹脂など絶縁部材で構成されるフレーム72によって構成される。フレーム72はバスバー77、78やコネクタ90からの信号線であるターミナル79を保持する役割とこれら部材と他の部材との電気的絶縁を確保する役割を果たす。バスバー77はバッテリ100に接続されるが、バッテリ100の＋側がハーネスやコネクタ電極を介して＋側バスバー77に電気的に接続されることになる。このバスバー77はコイル75の一方の端子に接続され他方の端子から再び別の＋側バスバーに接続される。更に、バスバー77はシャフト挿通用の穴71の周りに四角形を描くように配置されている。一方、−側バスバー78は＋側バスバー77の内側に四角形を描くように配置され、はバッテリ100の−側にハーネスやコネクタ電極を介して接続される。
なお、電気的接続部70はヒートシンク50にネジ止め等で保持される。

更に、＋側バスバー77と−側バスバー78には平滑コンデンサ74とスイッチング素子73が接続される。また、コイル75の＋側に直列に電源リレー76が接続されている。電源リレー76から延びている制御信号線76cによって電源リレー76のON、OFFを制御する。図６では平滑コンデンサ74は３つ配置され、四角形状に配置されたバスバー77、78の角部に配置され接続されている。スイッチング素子73は＋側端子73f、−側端子73gを介して＋側バスバー77、−側バスバー78に接続されている。また、モータ側端子73eが各スイッチング素子73に設けられ、モータ10に電流を供給する。制御信号線73hがスイッチング素子73から制御基板60に向けて延びている。

スイッチング素子73の構造としてはＭＯＳ−ＦＥＴのベアチップとシャント抵抗を樹脂でモールドしたモジュールが考えられる。ベアチップを樹脂でモールドする構成にすることによって、スイッチング素子73の発熱をヒートシンク50のスイッチング素子配置部に効率よく伝えることができ、スイッチング素子73の温度上昇を低減する効果が得られる。したがって、制御基板60や制御素子の温度上昇も抑えることができる。なお、スイッチング素子73は上記に限らず、例えばDBC（Direct Bonded Copper）基板のようなセラミック基板上にベアチップを実装した構造でもよいことは言うまでもない。

図７は実施の形態１におけるモータ駆動制御装置のヒートシンクの平面図で、ヒートシンク50をリヤ側から見たものである。図７のヒートシンク50においては、リヤ側から見た外形はほぼ円形の形状となっており、外周部にギヤ側との連結のためのネジ穴53が2ヵ所設けられ、それらのネジ穴53は180度あるいは、ほぼ180度対向した位置に設けられている。このネジ穴53とは軸方向に離れた位置にネジ穴52が3ヶ所設けられている。これは後述するハウジング40との連結のためのネジ穴であり、図７では約１２０度離れた位置に３ヶ所設けられている。ヒートシンク50の中央にはモータ10のシャフト16が貫通するための穴51が設けられている。この穴51の周囲には長方形のスイッチング素子配置部54が計３ヶ所設けられている。このスイッチング素子配置部54は図１のそれに一致し、スイッチング素子73との均一な接触状態を保つため、表面が平らになるように精度よく加工しておくとよい。更に、スイッチング素子配置部54の隣には、丸形状の穴55が設けられている。この穴55は図１の平滑コンデンサ74とコイル75を埋設する凹部である。図７の例では３つの平滑コンデンサ74、１つのコイル75を埋設するために計４個の穴が設けられている。

図８は実施の形態１におけるモータ駆動制御装置のハウジング40の平面図で、ハウジング40をリヤ側から見たものである。フレーム11との連結用のネジ穴42は周方向に３ヶ所設けられ、その位置は図７のヒートシンク50のネジ穴52の周方向の位置と一致させている。モータ10のフレーム11とハウジング40はこのネジ穴42にネジ101を通すことで締結される。ハウジング40の中央付近にはモータ10のシャフト16が通る穴41が設けられている。更に、モータ10とスイッチング素子73を電気的に接続するバスバー（図示せず）が通る穴43が３ヶ所設けられている。３ヶ所設けられている理由はモータ10のU相、V相、W相の各々のバスバーを通して、スイッチング素子73と電気的に接続するためである。

図９は実施の形態１におけるモータ駆動制御装置のヒートシンクをモータのリア側から見た平面図で、ヒートシンク50のスイッチング素子配置部54にスイッチング素子を配置したセラミック基板を設けた例を示す。１つの電源リレー76を構成する２つのＦＥＴ76a、76bと３相ブリッジ回路を構成する各相の３つのＦＥＴ73a、73b、73ｃが略円周上に並ぶ配置とし、それらの間に１つのコイル75と３つの平滑コンデンサ74を配置する穴55（あるいは凹部でもよい）を設けている。電源リレー76はセラミック基板54bと２つのＦＥＴ76a、76bのベアチップを具備しており、３相の各スイッチング素子73はセラミック基板54aと３つのＦＥＴ73a、73b、73ｃと１つのシャント抵抗73ｄを具備している。なお、図ではベアチップやシャント抵抗を電気的に接続するワイヤボンディングは省略している。
ＦＥＴ73aは＋側アームに配置され、ＦＥＴ73bとシャント抵抗73dは−側アームに配置され、ＦＥＴ73cはモータ側に配置されている。ＦＥＴ73cは通常、常にON状態となり、必要なときはモータ10を電気的に切り離す役割すなわちモータリレーの役割を果たす。また、３相の各スイッチング素子は、共通の設計となっており低コスト化が可能となっている。セラミック基板54a、54bは例えばDBC基板（Direct Bonded Copper）やDBA基板（Direct Bonded Aluminum）を用いればよい。DBC基板を使えば、ＦＥＴやシャント抵抗の発熱を銅の薄板（DBA基板はアルミの薄板）とセラミックを使って効率よくヒートシンク50に逃がすことができるため、ＦＥＴやシャント抵抗の温度上昇を低減することができる。セラミック基板54a、54bはスイッチング素子配置部54に接着剤を介して接合させてもよいし、ばんだで固定してもよい。

以上のようにセラミック基板54a、54bによって、スイッチング素子の発熱をスイッチング素子配置部54に効率よく伝えることができ、スイッチング素子の温度上昇を低減する効果が得られる。制御基板や制御素子の温度上昇も抑えることができるということは、モータ駆動制御装置を小型化、軽量化できるということであり、モータ駆動制御装置の軸長を小さくすることができるため、モータの重心をギヤ側に近づけることが可能となる。結果として、振動・騒音を低減できるという効果が得られる。軸方向に長いモータとは異なり、ウォームギヤなどの伝達機構の周辺の空間を有効活用できるという効果もある。

図１０はモータ10を示す縦断面図である。この断面図において、永久磁石15は回転子鉄心14の表面に貼付られていて、この例では極数は１０となっている。さらに、永久磁石15の断面形状はかまぼこ形となっており、磁束の高調波成分を低減し、誘起電圧を正弦波状にすることでトルク脈動を低減している。回転子鉄心14には突起部14aが設けられていて、永久磁石15が周方向に滑らないように固定する役割を果たしている。一方、固定子鉄心12には電機子巻線13を巻き回すためのスロット12aが設けられている。図１０の例では電機子巻線13は固定子鉄心12の径方向に伸びたティース12bに集中的に巻き回されていて、スロット数は１２であり、１２個あるティース全てに電機子巻線が巻き回されている。
さらに、本永久磁石型回転電機の相数は３であり、それらをU相、V相、W相とすると巻線の配置は図１０に示すようにU1＋、U1−、V1−、V1＋、W1＋、W1−、U2−、U2＋、V2＋、V2−、W2−、W2＋のように配置されている。ここで＋と−は巻き方向を示していて、＋と−では巻き方向は互いに逆方向であることを示している。さらにU1＋とU1−は直列接続され、U2−とU2＋も直列接続されている。これらの２つの直列回路は並列接続されていてもよいし、直列接続されていてもよい。V相、W相も同様である。さらに、三相はY結線でもデルタ結線でもよい。この１０極１２スロットのモータは基本波の巻線係数が大きく、高調波の巻線係数が小さいため、高トルクで低トルク脈動のモータとなる。したがって、小型化が可能であり、モータ10の軸方向長さを低減できるため、モータ10の重心をギヤ側に近づけることができるため振動・騒音を低減できるという効果が得られる。
図１０では１０極１２スロットの例を示したが、これに限らない。極数をM、スロット数をNとしたときにMとNについて
0.75＜N/M＜1.5
なる関係式が成り立つときには、N/M＝0.75やN/M=1.5の場合に比べて巻線係数が高く永久磁石の磁束を効率的に利用し小型で高トルクの永久磁石型回転電機が得られる。
例えば、１４極１２スロット（M=14、N=12）、１４極１８スロット（M=14、N=18）でも同様の効果が得られる。

上記のようにこの発明の実施の形態１における電動パワーステアリング装置用モータ駆動装置は、固定子鉄心12、固定子鉄心を固定するフレーム11、及び回転自在に支持されたシャフト16に固定された回転子鉄心14を有するモータ10と、シャフトと同軸上に一体型となるように配置されたモータ駆動制御装置30とを具備する電動パワーステアリング装置用モータ駆動装置において、モータ駆動制御装置30あるいはモータ10のいずれか一方には、電動パワーステアリング装置のギヤ（減速機構）に固定するためのネジ穴53が２つ以上設けられており、ネジ穴53の中心点の間の距離の最大値をＬ１とし、固定子鉄心のギヤから離れた側の軸方向端面Ｄとギヤ側との取付け面Ｃとの距離をＬ２としたとき、Ｌ１はＬ２以上の値となるように構成されている。

上記のように構成されたこの発明の実施の形態１における電動パワーステアリング装置用モータ駆動装置においては、以下の効果がある。
モータ駆動制御装置30が同軸上に配置され一体型となった構成にもかかわらず、従来装置に比べて、軸方向の長さを短く扁平な形状にできるため、ギヤ周辺の空間を有効活用できると同時に搭載性が容易となる効果が得られる。さらに、モータ駆動制御装置30が同軸上に配置され一体型となった構成にもかかわらず、重量の大きい、固定子鉄心12と回転子鉄心14の重心位置をギヤに近づけられることができるため振動・騒音を低減できるという効果もある。図１〜３ではネジ穴53が２ヵ所の場合について示したが、これに限らずネジ穴53が周方向に３ヶ所あるいは３ヶ所以上設けられている場合にも、ネジ穴53の中心点間の距離で最も大きいものをＬ１と定義すると同様の効果が得られる。

さらに、モータ駆動制御装置30は、モータ10から見てギヤ側に配置されており、ヒートシンク50とハウジング40の軸方向長さの合計をＬ３とし、モータ10のフレーム11の長さをＬ４としたとき、Ｌ３はＬ４以上の値である構成となっている。
このような構成とすることによって、モータ10の固定子鉄心12と回転子鉄心14部分を扁平にすることで、重心をギヤに近い側に寄せることができ、振動・騒音の低減ができるという効果がある。

モータ駆動制御装置30は、モータ10から見てギヤ側に配置されており、ヒートシンク50はギヤ側に配置されている。
このような構成にすることによって、モータ駆動制御装置30の中で重量の多くを占めるヒートシンク50をギヤに近い側へ配置することにより、モータ10とモータ駆動制御装置30の重心をギヤに近い側へ寄せることができるので振動・騒音を低減できるという効果がある。

モータ駆動制御装置30は、スイッチング素子73を、ヒートシンク50と一体または別体として設けられたスイッチング素子配置部54に配置されている。また、ヒートシンク50はフロント側に配置される。
このような構成とすることで、重心をギヤに近い側へ寄せることができるので振動・騒音を低減できると同時に、スイッチング素子73の発熱を効率よく、ギヤ側へ放熱できるため、温度上昇を低減でき、電動パワーステアリング装置の連続操舵時間を長くできるという効果もある。

モータ駆動制御装置30は、平滑コンデンサ74とコイル75を有し、ヒートシンク50に設けた穴55に平滑コンデンサ74及びコイル75を埋め込んで配置されている
このような構成とすることで、平滑コンデンサ74とコイル75がヒートシンクの穴に埋め込まれるため軸方向長さを短縮でき、小型化できると同時に、重心をギヤに近い位置に近づけられることができるため振動・騒音を低減できるという効果がある。

さらに、モータ10の電機子の極数をM、スロット数をNとしたとき
MとNについて
０．７５＜N/M＜１．５
なる関係式が成り立つように構成されているので、N/M＝０．７５やN/M=１．５の場合に比べて巻線係数が高く永久磁石15の磁束を効率的に利用し小型で高トルクの永久磁石型回転電機が得られる．したがって、固定子鉄心12の軸長の短いモータを提供することができ、小型化できると同時に、重心をギヤに近い位置に近づけられることができるため振動騒音を低減できるという効果がある．

モータ駆動制御装置30のヒートシンク50にモータ10の回転位置を検出する回転センサ80が埋め込まれて配置されているので、軸方向長さを短縮でき、小型化できると同時に、重心をギヤに近い位置に近づけられることができるため振動・騒音を低減できるという効果がある。

モータ駆動制御装置30のハウジング40はアルミダイキャストが適していると述べたが、ハウジング40の全部あるいは部分的に樹脂で構成されてもよい。樹脂でハウジング40を構成した場合は、アルミダイキャストなどのように金属で構成した場合に比べて、軽量化による振動変位の抑制、樹脂による減衰での振動伝達抑制の効果が得られる。

実施の形態２．
図１１はこの発明の実施の形態２におけるモータ駆動装置の外観図で、モータのフロント側に配置され、一体型となったモータ駆動制御装置30とモータ10の外観を示している。モータ10のフレーム11がモータ駆動制御装置30のハウジング40にネジ101によって固定され、さらにハウジング40とヒートシンク50もネジ102で固定されている。
図２と異なるのはコネクタ90の向きである。図２では、コネクタ90はモータ10の後方に向けて延在していたが、図１１の例ではコネクタ90がモータ10の径方向に延在し、さらに指し込み方向は径方向とした場合を示している。モータ10の径方向周辺の空間を有効利用でき、搭載性が向上するという効果がある。

実施の形態３．
図１２は実施の形態３おけるモータ駆動装置の概略断面図で、モータ駆動制御装置を電動パワーステアリング装置のギヤ側（減速機構側）とは反対側（モータのリヤ側）に配置し一体型とした例を示している。固定子鉄心12に電機子巻線13が巻き回され、固定子鉄心12に対向して、回転子鉄心14と永久磁石15を備えた回転子が配置されている。回転子鉄心14の回転軸中心にはシャフト16が圧入され、シャフト16の一端には電動パワーステアリング装置のギヤの軸とのカップリングであるボス17が圧入されている。シャフト16は２つの軸受によって支持され回転子が回転自在となるような構造となっている。モータ10から見てギヤ側（フロント側）に配置されている軸受19は、固定子鉄心12のギヤ側（フロント側）に配置されたカバー20に固定されている。一方、リヤ側に配置された軸受18も、リヤ側に配置されたカバー21に固定されている。固定子鉄心12はフレーム11に圧入または焼きばめによって固定されているが、フレーム11にはネジ穴を設ける突出部11bがフレーム11の軸方向長さ全体にわたって設けられている。このような形状はアルミを押し出し成形で加工して作成することができる。シャフト16のリヤ側端部には、回転センサ80が設けられている。図１２ではバリアブルリラクタンス型レゾルバを配置している。しかしながら、回転センサ80はこれに限らず、永久磁石とGMRやMR素子を組み合わせた磁気センサでもよいことは言うまでもない。

モータ駆動制御装置30はマイクロコンピュータ64を実装した制御基板60を具備し、制御基板60からみてモータ10側にコイル75と平滑コンデンサ74を電気的に接続する電気的接続部70を具備し、スイッチング素子73がスイッチング素子配置部54に配置され、更に、スイッチング素子配置部54と一体（別体でもよい）となったヒートシンク50が設けられている。ヒートシンク50には穴が設けられ、平滑コンデンサ74とコイル75が埋設されている。モータ駆動制御装置30は金属製あるいは樹脂製のカバー57で覆われている。カバー57の後方にはコネクタ90を設け、バッテリ100からの電源の供給と、トルクセンサや車速の信号などを供給する。
なお、カバー57はヒートシンク50に接着剤やネジ、あるいは接着剤とネジを併用して固定される。

モータ10のフレーム11には径方向に突出部11bが設けられていて、ここにはモータ駆動制御装置固定用のネジ穴11ｃとギヤ固定用のネジ穴11ｄが設けられる。ギヤ固定用のネジ穴11ｄの中心位置の間の距離をすなわち直線ＡとＢ間の距離をＬ１とし、ギヤとの当接面をＣ、固定子鉄心12のリヤ側の端面をＤとし、平面Ｃと平面Ｄの距離をＬ２としたとき、Ｌ１の値はＬ２の値以上となる構造となっている。モータ10の固定子鉄心12はモータ構成部品の中では、重量の大部分を占めるため、モータ10の重心位置はこの固定子鉄心12の位置に大きく左右される。さらに、回転子鉄心14も同様に重量が大きいが、固定子鉄心12の軸方向の端面と回転子鉄心14の軸方向端面は一致またはほぼ一致するような構成としているため、Ｌ１の値はＬ２の値以上としておくことで、モータ10の重心位置をギヤ側に近づけることができる。

上記のような構造としておけば、モータ10の重心位置をギヤ側に近づけることができるため、低振動・低騒音化が実現できるのと同時に装置を小型化できるという効果がある。また、押し出し成形でフレーム11を作成すると、断面形状の自由度が増すため、ギヤとのレイアウトを考慮した断面形状のフレーム11を容易に成形できるという効果がある。さらに、モータ駆動制御装置30をギヤ側（フロント側）に配置したときよりも、重心を前に配置できるので、よりいっそう振動・騒音低減効果が得られる。
また、ヒートシンク50がモータ駆動制御装置30のフロント側に設けられているので、構成部品の中でも重量の大きいヒートシンク50がギヤに近い側に配置されることになり、重心をギヤに近い位置に近づけることができ、結果として振動・騒音を低減できるという効果がある。

実施の形態４．
図１３は実施の形態４におけるモータ駆動装置の概略断面図で、コラム式の電動パワーステアリング装置に装着した例を示している。ヒートシンク50がネジ（図示しない）によってギヤ（減速機構）200のハウジング201に当接して固定された状態となっている。ボス17はウォームギヤ軸に連結され、モータ10のトルクがウォームギヤ軸202に伝達され、ウォームギヤ軸202を回転させる。さらに、ウォームギヤ203がウォームホイール204とそれと機械的につながっているステアリング軸205を回転させる。
ギヤ200との取付け用のネジ穴53は２つ設けられており、それらの間の距離をＬ１、また、ギヤ200との当接面と固定子鉄心12のギヤ200から離れた側の軸方向端面との距離をＬ２としたとき、Ｌ１の値はＬ２の値以上としている。
このような構成にすることで、モータ10の重心をギヤに近い側に近づけることができるため、モータ10が径方向に加振されたとしても、変位が小さく抑えられるため、低振動・低騒音化が実現できるという効果がある。

10：モータ
11：フレーム 11a：ネジ穴 11b：突出部 11c、11d：ネジ穴
12：固定子鉄心 12a：スロット 12b：ティース
13：電機子巻線 13a：ターミナル
14：回転子鉄心 14a：突起部
15：永久磁石
16：シャフト
17：ボス
18、19：軸受
20、21：カバー
30：モータ駆動制御装置
40：ハウジング
41：シャフト挿通用の穴
42：ヒートシンク連結用のネジ穴
43：バスバー挿通用の穴
50：ヒートシンク
51：シャフト挿通用の穴
52：ハウジング連結用のネジ穴
53：ギヤ側連結用のネジ穴
54：スイッチング素子配置部 54a、54b：セラミック基板
55：平滑コンデンサ・コイル収容用の穴
57：カバー
58：穴
60：制御基板
61：シャフト挿通用の穴
62：制御信号線挿通用の穴
63：ターミナル挿通用の穴
64：マイクロコンピュータ
65：ＦＥＴ駆動回路
70：電気的接続部
71：シャフト挿通用穴
72：フレーム
73：スイッチング素子 73a、73b、73c：ＦＥＴ
73d：シャント抵抗 73e：モータ側端子 73f：＋側端子
73g：−側端子 73h：制御信号線
74：平滑コンデンサ
75：コイル
76：電源リレー 76a、76b：ＦＥＴ 76c：制御信号線
77：＋側バスバー
78：−側バスバー
79：ターミナル
80：レゾルバ（回転センサ）
90：コネクタ 90a: 電源コネクタ 90b：制御コネクタ
100：バッテリ
101：フレーム・ハウジング連結用のネジ
102：ハウジング・ヒートシンク連結用のネジ
110：ハウジング・ヒートシンクの当接面
111：ギヤ・ヒートシンクの当接面
200：ギア（減速機構）
201：ハウジング
202：ウォームギヤ軸
203：ウォームギヤ
204：ウォームホイール
205：ステアリング軸

Claims (13)

1. 固定子鉄心、前記固定子鉄心を固定するフレーム、及び回転自在に支持されたシャフトに固定された回転子鉄心を有するモータと、
   前記シャフトと同軸上に一体型となるように配置されたモータ駆動制御装置とを具備する電動パワーステアリング装置用モータ駆動装置において、
   前記モータ駆動制御装置あるいはモータのいずれか一方には、電動パワーステアリング装置のギヤ（減速機構）に固定するためのネジ穴が２つ以上設けられており、
   前記ネジ穴の中心点の間の距離の最大値をＬ１とし、
   前記固定子鉄心の前記ギヤから離れた側の軸方向端面と前記ギヤ側との取付け面との距離をＬ２としたとき、
   前記Ｌ１は前記Ｌ２以上の値となることを特徴とする
   電動パワーステアリング装置用モータ駆動装置。
2. 前記モータ駆動制御装置は、前記モータの駆動制御を行うスイッチング素子を実装されたヒートシンクと、前記スイッチング素子を覆うように前記ヒートシンクに結合されるハウジングとを含むことを特徴とする請求項１記載の電動パワーステアリング装置用モータ駆動装置。
3. 前記モータ駆動制御装置は、前記モータから見てギヤ側に配置されており、前記ヒートシンクと前記ハウジングの軸方向長さの合計をＬ３とし、前記モータのフレームの長さをＬ４としたとき、Ｌ３はＬ４以上の値であることを特徴とする請求項２記載の電動パワーステアリング装置用モータ駆動装置。
4. 前記モータ駆動制御装置は、前記モータから見てギヤ側に配置されており、前記ヒートシンクは前記ギヤ側に配置されていることを特徴とする請求項２または３記載の電動パワーステアリング装置用モータ駆動装置。
5. 前記モータ駆動制御装置は、前記スイッチング素子を、前記ヒートシンクと一体または別体として設けられたスイッチング素子配置部に配置されていることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか一つに記載の電動パワーステアリング装置用モータ駆動装置。
6. 前記モータ駆動制御装置は、
   リップル吸収用の平滑コンデンサとノイズ吸収用のコイルを有し、前記ヒートシンクに設けた穴に前記平滑コンデンサ及びコイルを埋め込んで配置されていることを特徴とする請求項２乃至５のいずれか一つに記載の電動パワーステアリング装置用モータ駆動装置。
7. 前記モータの電機子の極数をM、スロット数をNとしたとき
   MとNについて
   0.75＜N/M＜1.5
   なる関係式が成り立つことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一つに１記載の電動パワーステアリング装置用モータ駆動装置。
8. 前記ヒートシンクに前記モータの回転角度を検出する回転センサが埋め込まれて配置されていることを特徴とする請求項２乃至７のいずれか一つに記載の電動パワーステアリング装置用モータ駆動装置。
9. 前記ハウジングの全部あるいは一部が樹脂で構成されることを特徴とする請求項２乃至８のいずれか一つに記載の電動パワーステアリング装置用モータ駆動装置。
10. 前記モータ駆動制御装置は、前記モータ及び前記スイッチング素子との電気的接続を行うためのコネクタを有し、
    前記コネクタは前記モータの径方向に延在し、さらに指し込み方向は前記モータの径方向であることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一つに記載の電動パワーステアリング装置用モータ駆動装置。
11. 前記モータ駆動制御装置は、前記モータから見て前記ギヤから遠い側に配置されている請求項１または２記載の電動パワーステアリング装置用モータ駆動装置。
12. 前記モータ駆動制御装置において、前記ヒートシンクは前記ギヤ側に配置されたことを特徴とする請求項１１記載の電動パワーステアリング装置用モータ駆動装置。
13. 前記ネジ穴に前記ギアのハウジングを固定し、上記モータのシャフトに前記ギアを構成するウォームギア軸を連結したことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一つに記載の電動パワーステアリング装置用モータ駆動装置。

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