JP5719524B2 - 電動装置 - Google Patents

Description

本発明は、電動機のシャフト軸の一方にコントローラを設けた電動装置に関する。

従来、運転者による操舵をアシストする電動式パワーステアリングが公知である。この電動式パワーステアリングに用いられるモータには、小型化、軽量化、高出力化が求められる。
特許文献１に記載のモータは、特許文献１の図１４及び図１５に記載されているように、モータケース、ステータ、ロータ及びシャフト等から構成される電動機のシャフトの軸方向と並行に電動機を駆動制御するコントローラを設けている。コントローラは、ヒートシンク、金属基板及び制御基板等から構成されている。電動機とコントローラとは、電動機に形成された開口部とコントローラに形成された開口部とが対応するように接続されている。電動機の開口部とコントローラの開口部との間をリード線が通ることにより、電動機のステータに巻回されるコイルとコントローラの金属基板の配線とが電気的に接続されている。また、電動機の開口部とコントローラの開口部との間を別のリード線が通ることにより、電動機のロータの回転角を検出可能な位置センサと制御基板の配線とが電気的に接続されている。

一方、図３２及び図３３に示す従来のモータは、電動機１００のシャフトの軸方向の一方の側にコントローラ１０１を設けている。コントローラ１０１は、電動機１００のモータケース１０２の外径の範囲内に収まるように構成されている。このため、コントローラ１０１の径方向外側に突出したフランジ１０３と、モータケース１０２の径方向外側に突出した突出部１０４とをねじ１０５で止めることで、電動機１００とコントローラ１０１とは接続されている。

特開２００３−２０４６５４号公報

しかしながら、特許文献１のモータは、モータの径方向の体格が大きくなり、車両に搭載される際、搭載スペースが大きくなるという問題がある。
一方、図３２及び図３３に示すモータは、モータに要求される外径にフランジ１０３及び突出部１０４の外径を対応させると、電動機１００及びコントローラ１０１の外径が小さくなり、モータの出力が低下することが懸念される。
また、特許文献１のモータは、電動機の開口部からモータケース内に異物が入り、ステータ及びロータの動作に不具合が生じるおそれがある。
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、径方向の体格を大きくすることなく、出力を高めることの可能な電動装置を提供することにある。
また、コントローラと電動機とを取り付ける際に生じる異物により、ステータ及びロータの動作に不具合が生じることを抑制することの可能な電動装置を提供することにある。

請求項１に係る発明によると、ステータに対しロータは相対回転可能に設けられる。ステータ及びロータを収容するモータケースは、筒状の周部及びこの周部の軸方向の一方の側から径内側へ延びる壁部を有する。ステータ又はロータに巻回されるコイルへ駆動電流を供給するパワーモジュールは、ロータの回転軸の一方の側でモータケースの外側に設けられる。このパワーモジュールの発する熱を吸収するヒートシンクがモータケースの外側で密着固定される。中間部材は、モータケースの壁部に接続する接続部、及びこの接続部から壁部と反対側に延びてヒートシンクに当接する当接部を有し、周部の外径の範囲内でモータケースとヒートシンクとを接続する。
モータケースとヒートシンクとを中間部材を使って接続することで、ヒートシンク及びパワーモジュール等から構成されるコントローラをモータケースの一方の側にモータケースの径方向の範囲内で取り付けることが可能となる。このため、モータケースの周部の外径の範囲内の空間を有効に利用し、パワーモジュールを形成することが可能となるので、パワーモジュールの設計の自由度を高め、電動装置の出力を高めることができる。
また、一般に、電動機とコントローラとは別行程で組み立てられた後、一体に組み付けられる。このため、ステータ及びロータを収容したモータケースにヒートシンクを例えばねじ等で直接取り付けると、ねじ止めの際に生じる異物がモータケース内に混入し、ステータ及びロータの動作に不具合が生じるおそれがある。これに対し、請求項１に係る発明は、モータケース内にステータ及びロータを組み付ける前にモータケースと中間部材とを取り付け、その際に生じる異物を除去した後、モータケース内にステータ及びロータを組み付けることが可能となる。これにより、モータケース内に異物が混入し、ステータ及びロータの動作に不具合が生じることを抑制することができる。
さらに、請求項１に係る発明によると、中間部材とヒートシンクとを取り付けるときに発生する異物がステータ又はロータ側に侵入することを抑制するホルダがモータケースとステータとの間に設けられる。
請求項２に係る発明によると、モータケースとヒートシンクとを取付手段が取り付けるときに発生する異物がステータ又はロータ側に侵入することを抑制するホルダがモータケースとステータとの間に設けられる。これにより、異物がステータ及びロータの隙間に入ることで、ステータ及びロータの動作に不具合が生じることを抑制することができる。

請求項３に係る発明によると、モータケースの壁部に回転可能に支持されるシャフトのヒートシンク側の端部に磁石が設けられる。一方、ヒートシンクの磁石側に制御基板が取り付けられる。この制御基板に設けられる位置センサは、磁石の生じる磁界の向きに応じた信号を出力する。
モータケースの壁部は、ロータの回転軸方向に延びる第１筒部を有する。中間部材の接続部は、第１筒部に対応するように軸方向に延びる第２筒部を有する。中間部材の当接部の径方向の内壁とヒートシンクの径方向の外壁とは位置センサと磁石とが所定の位置になるように当接する。
モータケースの第１筒部と中間部材の第２筒部とが当接することで、モータケースと中間部材とが同軸に取り付けられる。さらに、中間部材の当接部の径方向の内壁とヒートシンクの径方向の外壁とが当接することで、中間部材とヒートシンクとが同軸に取り付けられる。これにより、ヒートシンクに取り付けられる制御基板に実装される位置センサと、モータケースに支持されるシャフトの端部に設けられた磁石との径方向の位置ずれを抑制することができる。

請求項４に係る発明によると、パワーモジュールには、外部から電流が供給される第１コネクタが設けられる。中間部材は、接続部から延びてモータケースとコネクタとの隙間を塞ぐ遮蔽部を有する。また、請求項５に係る発明によると、制御基板には、外部から信号が供給される第２コネクタが設けられる。中間部材は、接続部から延びてモータケースと第２コネクタとの隙間を塞ぐ第２遮蔽部を有する。これにより、第１、第２コネクタとモータケースとの隙間から埃等がコントローラ内に入ることを抑制することができる。

請求項６に係る発明によると、中間部材とモータケースとは、熱膨張率の近似する材料から形成されている。これにより、モータケースに中間部材を固定後に両者を加熱し熱膨張させてモータケースにステータを固定する、いわゆる焼き嵌め、をモータケースのみを加熱するのと同様の条件で、簡易に、両者の固定部に負荷をかけずに、行うことができる。

請求項７に係る発明によると、ヒートシンクには、径方向の外壁から径方向外側に突出し、当接部の軸方向の端部に当接する凸部が設けられる。当接部は、凸部に対応する位置で軸方向に延びる爪が設けられる。爪を周方向に折り曲げることで、中間部材とヒートシンクとが接続される。これにより、簡素な構成で中間部材とヒートシンクとを接続することができる。また、凸部と当接部とが、軸方向に当接することで、回転角センサと磁石との軸方向の位置ずれを抑制することができる。

請求項８に係る発明によると、中間部材の接続部には軸方向にねじ穴が設けられる。ヒートシンクには中間部材のねじ穴に対応する位置に軸方向に延びる通孔が設けられる。中間部材とヒートシンクとは、通孔を通るねじにより接続される。接続部とヒートシンクとを接続するねじをヒートシンク内に埋め込むことで、モータケースの外径の範囲内でパワーモジュールを収容可能な空間を大きくすることができる。

請求項９に係る発明によると、ヒートシンクは、中間部材の接続部と当接し、ヒートシンクと中間部材の軸方向の距離を決める受部を有する。これにより、位置センサと磁石との距離を一定に保つことができる。

請求項１０に係る発明によると、ヒートシンクは、径方向の外壁に径方向内側へ凹む凹陥部が設けられる。当接部は、凹陥部の径外側に重なる位置に径方向内側に突出する突起が設けられる。これにより、ヒートシンク凹陥部の径外側に重なる位置の当接部の外壁を径方向内側に押圧することで突起を形成することが可能となるので、ヒートシンクと中間部材とを簡素な構成で接続することができる。

請求項１１に係る発明によると、ヒートシンクは、コイルからパワーモジュール側へ取り出される取出線とパワーモジュールの端子とが接続される箇所の径方向内側に平面部を有する。中間部材は、当接部が平面部と当接する。当接部と平面部とを例えばボルト又はリベット等で固定することで、モータケースの外径の範囲内にボルト又はリベット等の頭を収めることができる

請求項１２に係る発明によると、取付手段は、モータケースの壁部からモータケース内に延びるねじ部と、ヒートシンク側からねじ部に取り付けられるねじとから構成される。ホルダは、ねじ部の径外側を覆う有底筒状の異物受け部を有する。これにより、ねじ部の外壁と異物受け部の内壁とにより迷路構造が形成され、モータケースとヒートシンクとを取り付けるときに発生する異物がステータ及びロータの隙間に入ることを確実に抑制することができる。

請求項１３に係る発明によると、異物受け部または支持部には、粘着物が塗布される。これにより、モータケースとヒートシンクとを取り付けるときに発生する異物を確実に捕獲することができる。

請求項１４に係る発明によると、取付手段は、モータケースの内側に設けられるナットと、ヒートシンク側からねじ部に取り付けられるねじとから構成される。ホルダは、ナットを支持する支持部を有する。これにより、モータケースにねじ部を形成することなく、モータケースとヒートシンクとを取り付けることが可能となり、製造コストを低減することができる。

請求項１５に係る発明によると、取付手段は、ヒートシンクのモータケース側に形成されるねじ穴と、モータケースの内側からねじ穴に取り付けられるねじとから構成される。ホルダは、ねじの軸方向のねじ穴と反対側に設けられる。これにより、ねじ、リベット等を取り付けるスペースをヒートシンク側に設けることなく、パワーモジュール及び制御基板を設置するスペースを確保することができる。したがって、パワーモジュール又は制御基板の設計の自由度を高め、電動装置の出力を高めることができる。

請求項１６に係る発明によると、ホルダは、コイルからパワーモジュール側へ取り出される取出線を案内する案内部を有する。これにより、取出線の位置決めがなされ、取出線とパワーモジュールの端子との接続が容易になる。

本発明の第１実施形態による電動装置の断面図である。 本発明の第１実施形態による電動装置の回路図である。 本発明の第１実施形態による電動装置のパワーモジュール及び電子部品の平面図である。 本発明の第１実施形態による電動装置のパワーモジュール及び電子部品の側面図である。 本発明の第１実施形態による電動装置のパワーモジュール及び電子部品の底面図である。 本発明の第１実施形態による電動装置のパワーモジュール及び電子部品の樹脂モールドを除いた斜視図である。 図１のＶＩＩ−ＶＩＩ線の断面図である。 本発明の第１実施形態による電動装置の中間部材の平面図である。 図８のＩＸ方向の矢視図である。 本発明の第１実施形態による電動装置の中間部材の斜視図である。 本発明の第１実施形態による電動装置の側面図である。 図１１のＸＩＩ方向の矢視図である。 図１１のＸＩＩＩ方向の矢視図である。 図１３のＸＩＶの部分拡大図である。 図１３のＸＶ−ＸＶ線の断面図である。 本発明の第２実施形態による電動装置の断面図である。 図１６のＸＶＩ−ＸＶＩＩ線の断面図である。 本発明の第２実施形態による電動装置の中間部材の平面図である。 図１８のＸＩＶ方向の矢視図である。 図１８のＸＸ方向の断面図である。 本発明の第２実施形態による電動装置の中間部材の斜視図である。 本発明の第２実施形態による電動装置の側面図である 図２２のＸＸＩＩＩ方向の矢視図である。 本発明の第３実施形態による電動装置の部分断面図である。 本発明の第４実施形態による電動装置の部分断面図である。 本発明の第５実施形態による電動装置の部分断面図である。 本発明の第６実施形態による電動装置の要部拡大図である。 本発明の第７実施形態による電動装置の分解斜視図である。 本発明の第８実施形態による電動装置の部分断面図である。 図２９のＸＸＸ部分の要部拡大図である。 本発明の第９実施形態による電動装置の部分断面図である。 従来のモータの側面図である。 従来のモータの平面図である。

以下、本発明による複数の実施形態を図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による電動装置を図１〜図１４に示す。本実施形態の電動装置１０は、電動パワーステアリングに用いられるブラシレスモータである。電動装置１０は、図２に示すように、コラム軸１のギア２と噛み合い、ＣＡＮ等により伝送される車速信号及びステアリング３の操舵トルクを検出するトルクセンサ４から出力されるトルク信号に基づいて正逆回転することで、操舵のアシスト力を発生する。

電動装置１０は、図１に示すように、モータケース１１、ステータ１５、ロータ２１及びシャフト２５等から構成される電動機と、制御基板３０、パワーモジュール４０及びヒートシンク８０等から構成されるコントローラとを備えている。電動機とコントローラとは、中間部材９０によって接続される。

先ず、電動機について説明する。
モータケース１１は、例えば鉄板をプレス加工して有底筒状に形成されている。モータケース１１は、筒状の周部１２と、この周部１２の軸方向の一方の側から径内側へ延びる壁部１３とを有している。モータケース１１の周部１２の他方の側の開口を皿状のフレームエンド１４が塞いでいる。このフレームエンド１４は、例えば鉄板をプレス加工して形成される。
モータケース１１の周部１２の内壁にステータ１５が固定されている。ステータ１５は、突極１６及び図示しないスロットを周方向に交互に有している。ステータ１５のスロットにインシュレータ１７を挟んでコイル１８が収容されている。このコイル１８は突極１６に巻回される。コイル１８は、２系統の三相巻線を形成している。コイル１８から取り出される取出線１９はコントローラ側へ延びている。

ロータ２１は、ステータ１５の径内側に回転可能に設けられている。ロータ２１には、ロータコア２２の径外側に異種の磁極が周方向に交互に着磁された永久磁石２３が設けられている。ロータ２１の回転中心に形成された軸孔２４にシャフト２５が固定されている。シャフト２５は、軸方向の一端がモータケース１１の壁部１３に設けられた軸受２６に取り付けられ、他端がフレームエンド１４に設けられた軸受２７に取り付けられている。これにより、シャフト２５は、モータケース１１及びフレームエンド１４に回転可能に支持される。
ステータ１５及びロータ２１の軸方向の体格は、電動機に要求される出力により設定される。
この構成により、コイル１８に通電されると回転磁界が形成され、ロータ２１及びシャフト２５はステータ１５及びモータケース１１に対し正逆回転する。そして、シャフト２５のフレームエンド１４側の出力端２８からコラム軸１のギア２に駆動力が出力される。

次に、コントローラについて説明する。
コントローラは、モータのシャフト２５の軸方向の一方に、制御基板３０、パワーモジュール４０、ヒートシンク８０の順に設けられる。チョークコイル４４およびアルミ電解コンデンサ４３は、パワーモジュール４０の板厚方向にパワーモジュール４０の配線と電気的に接続される。パワーモジュール４０は、ヒートシンク８０にねじ４１により固定される。制御基板３０はヒートシンク８０に図示しないねじにより固定されるとともに、パワーモジュール４０の信号配線７９にはんだ又は溶接により接続している。

パワーモジュール４０の構成を図３〜図６に示す。なお、図６は、モールド樹脂４２を破線で示している。
パワーモジュール４０は、２組のインバータ回路を構成する１２個のパワートランジスタ５１〜５６、６１〜６６及び回路保護用の４個のパワートランジスタ５７、５８、６７、６８、これらのパワートランジスタ５１〜５８、６１〜６８を接続する配線７０〜７５、シャント抵抗７６並びにジャンパ配線７７等が略矩形の板状に樹脂モールドされている。

パワートランジスタ５１〜５８、６１〜６８及び配線７０〜７５は、同一平面状に配置されている。パワートランジスタ５１〜５８、６１〜６８は、２組のインバータ回路を形成する。一組のインバータ回路を形成する８個のパワートランジスタ５１〜５８は長手側の一方に一列に配置され、他の組のインバータ回路を構成する８個のパワートランジスタ６１〜６８は長手側の他方に一列に配置されている。パワートランジスタ５１〜５８、６１〜６８は、放熱板５９がモールド樹脂４２の板厚方向の外壁に露出している。放熱板５９は、ヒートシンク８０と図示しない絶縁放熱シートを挟んで密着固定される。
パワートランジスタ５１〜５８、６１〜６８に接続する端子７８及び信号配線７９がパワーモジュール４０の長手側の外壁から外側に突出している。端子７８は、コイル１８の取出線１９と電気的に接続する。信号配線７９は、制御基板３０の配線と電気的に接続する。

パワーモジュール４０の板厚方向に電子部品としてのアルミ電解コンデンサ４３及びチョークコイル４４が設けられている。アルミ電解コンデンサ４３は、配線７２〜７５に電気的に接続し、パワートランジスタ５１〜５８、６１〜６８のスイッチングにより生じるリップル電流を吸収する。チョークコイル４４は、配線７０、７１に電気的に接続し、パワートランジスタ５１〜５８、６１〜６８に供給される電流変動を減衰する。
パワーモジュール４０には、短手側の端部に第１コネクタ４５が設けられている。第１コネクタ４５は、ヒートシンク８０に形成された開口部８６から外側に突出している。第１コネクタ４５を経由し、バッテリー５からパワーモジュール４０に電流が供給される。

バッテリー５から第１コネクタ４５に供給される電流は、パワーモジュール４０の中央の配線７０からチョークコイル４４を経由し、第１コネクタ４５と反対の短手側の端部に設けられた配線７１に流れる。その配線７１から長手側の両端に設けられた回路保護用のパワートランジスタ５７、５８、６７、６８を経由し、中央の配線７０の左右に設けられた配線７２、７３に流れる。その配線７２、７３からジャンパ配線７７を経由し、電源側のパワートランジスタ５１、５３、５５、６１、６３、６５から端子７８に接続される取出線１９を経由しコイル１８に流れる。コイル１８から戻る電流は端子７８からグランド側のパワートランジスタ５２、５４、５６、６２、６４、６６及びシャント抵抗７６を経由し、パワートランジスタ５１〜５６、６１〜６６の内側の配線７４、７５に流れる。その配線７４、７５から第１コネクタ４５を経由し、バッテリー５に流れる。

パワーモジュール４０に形成されるインバータ回路を図２に示す。図２では、６個のパワートランジスタ５１〜５６等により形成される１組のインバータ回路を示し、他の組のインバータ回路の回路図については省略している。２組のインバータ回路により、２系統の三相巻線を形成するコイル１８に供給する駆動電流としての三相交流が作られる。
上記のようにパワートランジスタ５１〜５８、６１〜６８及び配線７０〜７５を構成することで、配線７０〜７５の長さを短くし、パワーモジュール４０の体格を小さくすることができる。なお、パワーモジュール４０の長手方向の大きさは、モータケース１１の外径も中間部材９０の板厚分程度小さく形成されている。

ヒートシンク８０は、図１及び図１１〜図１５に示すように、熱伝導の良い例えばアルミから形成され、電動機の出力に応じてパワーモジュール４０の発する熱を吸収可能な熱容量を有する体積に形成されている。
ヒートシンク８０は、中央部分に凹部８２を有している。この凹部８２は、アルミ電解コンデンサ４３及びチョークコイル４４を収容可能な大きさに形成されている。また、ヒートシンク８０は、径外側のパワーモジュール４０の長手側と軸方向に略重なる位置に平面部８３を有している。これにより、パワーモジュール４０の長手側から外側に突出する端子７８とコイル１８の取出線１９との接続が可能となる。
ヒートシンク８０は、パワーモジュール４０の第１コネクタ４５、及び制御基板３０の第２コネクタ３９に対応する位置に開口部８６、８７を設けている。

図１５に示すように、ヒートシンク８０の径方向の外壁は、中間部材９０の当接部９２の外径より中間部材９０の板厚分程度小さく形成され、当接部９２の内壁と当接している。これにより、ヒートシンク８０と中間部材９０とが同軸になる。
また、ヒートシンク８０の径方向の外壁から径方向外側に突出する凸部８９が設けられている。凸部８９の軸方向のモータケース１１側の外壁は、当接部９２の軸方向の反モータケース１１側の外壁と当接している。これにより、モータケース１１とヒートシンク８０との軸方向の距離が一定になる。

制御基板３０は、図１に示すように、パワーモジュール４０のモータケース１１側に、パワーモジュール４０と略平行に設けられている。制御基板３０は、例えばガラスエポキシ基板から形成され、ヒートシンク８０に図示しないねじにより固定されている。また、制御基板３０はパワーモジュール４０から突出する信号配線７９と電気的に接続している。
制御基板３０には、パワーモジュール４０の第１コネクタ４５と反対側に第２コネクタ３９が設けられている。第２コネクタ３９は、ヒートシンク８０に形成された開口部８７から外側に突出している。

制御基板３０には、マイクロコンピュータ３２、プリドライバ３３、カスタムＩＣ３４及び位置センサ３５等が実装されている。
位置センサ３５は、制御基板３０のモータケース１１側に実装されている。位置センサ３５は、シャフト２５の一方の端部に設けられた磁石２９の生じる磁界の向きに応じた信号を出力する。

図２に示すように、カスタムＩＣ３４は、位置センサ信号増幅部３６、レギュレータ３７及び検出電流増幅部３８を機能ブロックとして有している。位置センサ３５の出力した信号は、位置センサ信号増幅部３６により増幅され、マイクロコンピュータ３２に入力される。これにより、マイクロコンピュータ３２はシャフト２５に固定されたロータ２１の位置を検出する。
トルクセンサ４から出力されるトルク信号等が第２コネクタ３９を経由し、マイクロコンピュータ３２に入力される。また、シャント抵抗７６により検出したインバータ回路の電流検出値が検出電流増幅部３８を経由し、マイクロコンピュータ３２に入力される。

マイクロコンピュータ３２は、位置センサ３５、トルクセンサ４、シャント抵抗７６等からの信号に基づき、車速に応じてステアリング３の操舵をアシストするように、プリドライバ３３を介してＰＷＭ制御により作られたパルス信号をパワートランジスタ５１〜５６、６１〜６６に出力する。これにより、パワートランジスタの形成する２組のインバータ回路は、バッテリー５からチョークコイル４４及び回路保護用のパワートランジスタ５７、５８、６７、６８を経由して供給される電流を三相交流に変換し、端子７８に接続する取出線１９からコイル１８に供給する。

図１及び図７〜図１０に示すように、中間部材９０は、例えば鉄板をプレス加工して有底筒状に形成されている。中間部材９０は、有底筒状の底の部分に相当する接続部９１と筒状の当接部９２と有している。中間部材９０の接続部９１はモータケース１１の壁部１３と接続し、中間部材９０の当接部９２はヒートシンク８０と接続する。
モータケース１１の壁部１３には、軸方向に延びる第１筒部１３１が形成されている。この第１筒部１３１に対応して中間部材９０の接続部９１の中央部には、軸方向に延びる第２筒部９３が形成されている。中間部材９０の第２筒部９３の径方向の外壁は、モータケース１１の第１筒部１３１の径方向の内壁と当接する。これにより、中間部材９０とモータケース１１とが同軸となる。
中間部材９０の接続部９１には、孔９４が３個設けられている。この孔９４にねじ９９が差し込まれ、中間部材９０とモータケース１１とが固定される。また、中間部材９０の接続部９１には、コイル１８の取出線１９が通る２本のスリット９５が設けられている。

中間部材９０の当接部９２には、パワーモジュール４０の第１コネクタ４５及び制御基板３０の第２コネクタ３９に対応する位置に切り欠き９２１、９２２が設けられている。中間部材９０の接続部９１から切り欠き９２１、９２２までの間が第１遮蔽部９６及び第２遮蔽部９７である。第１遮蔽部９６は、第１コネクタ４５とモータケース１１との隙間から埃等がコントローラ内に入ることを抑制する。また、第２遮蔽部９７は、第２コネクタ３９とモータケース１１との隙間から埃等がコントローラ内に入ることを抑制する。

中間部材９０の当接部９２には、軸方向に延びる爪９８が２本一組として４組設けられている。なお、図８〜図１０は、中間部材９０とヒートシンク８０とを接続するときに爪９８を周方向に曲げた状態を示している。
図１１〜図１４に示すように、中間部材９０の爪９８は、ヒートシンク８０の凸部８９と対応する位置に設けられている。軸方向に延びる爪９８を周方向に折り曲げることで、凸部８９と爪９８とが係合する。これにより、中間部材９０とヒートシンク８０とが接続される。

続いて、電動機、中間部材９０及びコントローラの組み付け方法を説明する。
先ず、モータケース１１の第１筒部１３１の内側に中間部材９０の第２筒部９３を挿入する。そして、モータケース１１の壁部１３と中間部材９０の接続部９１とをねじ９９により接続する。次に、ねじ９９の締め付けによりモータケース１１内に発生した金属の異物を取り除く。

続いて、モータケース１１及び中間部材９０を加熱し、熱膨張させた後、モータケース１１の周部１２の内壁にステータ１５を嵌め込む焼き嵌めにより、モータケース１１とステータ１５とを固定する。
次に、シャフト２５とロータ２１とを固定し、ステータ１５の径内側に挿入する。モータケース１１の第１筒部１３１の内壁に取り付けた軸受２６にシャフト２５の一方の端部を取り付ける。続いて、モータケース１１とフレームエンド１４とを固定すると共に、フレームエンド１４に取り付けた軸受２７にシャフト２５の他方の端部を取り付ける。

次に、パワーモジュール４０及び制御基板３０を取り付けたヒートシンク８０を中間部材９０に取り付ける。ヒートシンク８０と中間部材９０との取付けは、ヒートシンク８０の径方向の外壁と中間部材９０の当接部９２の径方向の内壁とを当接するとともに、ヒートシンク８０の凸部８９の軸方向モータケース１１側の外壁と中間部材９０の当接部９２の軸方向の外壁とを当接する。このとき、中間部材９０の爪９８をヒートシンク８０の凸部８９と凸部８９との間に挿入する。その爪９８を周方向に折り曲げ、ヒートシンク８０と中間部材９０とを固定する。

続いて、中間部材９０のスリット９５からヒートシンク８０側に延びるコイル１８の取出線１９とパワーモジュール４０の端子７８とをはんだ又は溶接で接続する。
最後に、図示しないカバーでヒートシンク８０を覆う。カバーは有底筒状に形成され、ヒートシンク８０に固定される。カバーの筒状部の開口側の端部は中間部材９０の当接部９２の軸方向の外壁と当接する。これにより、電動装置１０が完成する。

本実施形態では、モータケース１１とヒートシンク８０とを有底筒状の中間部材９０を用いて接続する。中間部材９０の当接部９２の外径は、モータケース１１の周部１２の外径と略同一に形成されている。これにより、ヒートシンク８０及びパワーモジュール４０等から構成されるコントローラをモータケース１１の軸方向の一方の側にモータケース１１の径方向の範囲内で取り付けることが可能となる。このため、モータケース１１の外径の範囲内の空間を有効に利用してパワーモジュール４０を形成することが可能となる。したがって、配線７０〜７５の面積拡大、放熱性の向上等、パワーモジュール４０の設計の自由度を高め、電動装置１０の出力を高めることができる。

本実施形態では、モータケース１１に設けられた第１筒部１３１の径方向の内壁と、中間部材９０に設けられた第２筒部９３の径方向の外壁とを当接している。また、ヒートシンク８０の径方向の外壁と、中間部材９０の当接部９２の径方向の内壁とを当接している。これにより、モータケース１１と中間部材９０とが同軸となり、さらに、中間部材９０とヒートシンク８０とが同軸となる。このため、ヒートシンク８０に取り付けられた制御基板３０に実装される位置センサ３５と、モータケース１１に支持されるシャフト２５の端部に設けられた磁石２９との径方向の位置ずれを抑制することができる。したがって、位置センサ３５の検出精度を高めることができる。

本実施形態では、モータケース１１内にステータ１５及びロータ２１を組み付ける前にモータケース１１と中間部材９０とねじ９９で取り付け、その際に生じる異物を除去した後、モータケース１１内にステータ１５及びロータ２１を組み付けている。これにより、モータケース１１内に異物が混入し、ステータ１５及びロータ２１の動作に不具合が生じることを抑制することができる。

本実施形態では、中間部材９０とモータケース１１とが同一の材料から形成されている。このため、モータケース１１とステータ１５とを焼き嵌めにより固定することができる。このため、製造工程を簡素にすることができる。なお、中間部材９０とモータケース１１とは、同一の材料から形成されることに限らず、熱膨張率の近似する材料から形成されていればよい。

本実施形態では、当接部９２の爪９８を周方向に折り曲げ、ヒートシンク８０の凸部８９と係合することで、中間部材９０とヒートシンク８０とが接続される。これにより、簡素な構成で中間部材９０とヒートシンク８０とを接続することができる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態の電動装置を図１６〜図２３に示す。以下、複数の実施形態において、第１実施形態と実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
なお、図１６において、電動機を構成するステータ及びロータ等、並びにコントローラを構成するパワーモジュール及び制御基板等は省略してある。

第２実施形態では中間部材１１０の接続部１１１にヒートシンク１２０側へ突出する肉厚部１１２が設けられている。肉厚部１１２には、軸方向にねじ穴１１３が設けられている。
一方、ヒートシンク１２０には、中間部材１１０の肉厚部１１２に当接するように受部１２１が形成されている。ヒートシンク１２０には中間部材１１０のねじ穴１１３に対応する位置に軸方向に延びる通孔１２２が設けられている。この通孔１２２は、受部１２１を軸方向に通っている。
中間部材１１０とヒートシンク１２０との組み付け方法は、先ず、ヒートシンク１２０の受部１２１と中間部材１１０の肉厚部１１２とを当接する。次に、通孔１２２にねじ１１４を通し、このねじ１１４をねじ穴１１３に締結する。これにより、中間部材１１０とヒートシンク１２０とが固定される。

本実施形態では、中間部材１１０とヒートシンク１２０とを固定するねじ１１４がヒートシンク１２０内に埋め込まれる。このため、コントローラ内にねじを締め付けるための空間を設けること無しに、パワーモジュール４０の収容可能な空間を大きくすることができる。これにより、配線７０〜７５の面積拡大、放熱性の向上等、パワーモジュール４０の設計の自由度を高め、電動装置の出力を高めることができる。

本実施形態では、ヒートシンク１２０の受部１２１と中間部材１１０の肉厚部１１２とが当接することで、ヒートシンク１２０に取付けられる制御基板３０に実装される位置センサ３５と、中間部材１１０の固定されるモータケース１１に支持されたシャフト２５の端部に設けられる磁石２９との軸方向の距離を一定にすることができる。このため、位置センサ３５の検出精度を向上することができる。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態の電動装置を図２４に示す。第３実施形態では、中間部材１３０の接続部９１に設けられた第２筒部１３２の径内側に第２筒部１３２よりも小径の第３筒部１３３が設けられている。また、モータケース１１の壁部１３には、第２筒部１３２に対応する第１筒部１３４、及び第３筒部１３３に対応する第４筒部１３５が設けられている。第３筒部１３３の径外側と、第４筒部１３５の径内側とはねじにより結合している。

本実施形態では、中間部材１３０の第２筒部１３２及び第３筒部１３３と、モータケース１１の第１筒部１３４と第４筒部１３５とがインロー構造により嵌め合わされている。このため、中間部材１３０とモータケース１１とが同軸に取り付けられる。また、第３筒部１３３と第４筒部１３５とのねじによる結合により、中間部材１３０とモータケース１１とを簡素な構成で固定することができる。

（第４実施形態）
本発明の第４実施形態の電動装置を図２５に示す。第４実施形態では、ヒートシンク８０の径方向の外壁に径方向内側へ凹む凹陥部８１が設けられる。中間部材９０の当接部９２には、凹陥部８１の径外側に重なる位置に径方向内側に突出する突起９２３が設けられる。
中間部材９０とヒートシンク８０との組み付け方法は、ヒートシンク８０の凹陥部８１の径外側に重なる場所に位置する中間部材９０の当接部９２の外壁を径方向内側に押圧することで、中間部材９０の径方向の内壁に突起９２３を形成する。これにより、ヒートシンク８０の凹陥部８１と中間部材９０の突起９２３とが嵌合し、ヒートシンク８０と中間部材９０とが固定される。
本実施形態では、ヒートシンク８０の凹陥部８１と中間部材９０の突起９２３とを嵌合することで、ヒートシンク８０と中間部材９０とを簡素な構成で固定することができる。

（第５実施形態）
本発明の第５実施形態の電動装置を図２６に示す。第５実施形態では、ヒートシンク８０の平面部８３に対応するように、中間部材９０の当接部９２が形成されている。
中間部材９０とヒートシンク８０との組み付け方法は、ヒートシンク８０の平面部８３の外壁と中間部材９０の当接部９２の内壁とを当接し、当接部９２の径外側からねじ８４により固定する。
本実施形態では、モータケース１１の周部１２の外径の範囲内にヒートシンク８０と中間部材９０とを固定するねじ８４の頭を収めることができる。

（第６実施形態）
本発明の第６実施形態の電動装置を図２７に示す。第６実施形態では、中間部材９０の当接部９２にスリット９２４が設けられている。中間部材９０とヒートシンク８０との組み付け方法は、中間部材９０の当接部９２の径外側からねじ８５により固定する。

（第７実施形態）
本発明の第７実施形態の電動装置を図２８に示す。図２８において、電動機を構成するステータの巻線、並びにコントローラを構成するパワーモジュール及び制御基板等は省略してある。
第７実施形態では、ヒートシンク１４０がモータケース１１の壁部１３に直接接続している。モータケース１１の壁部１３には、この壁部１３からモータケース１１内に延びるねじ部１３６が設けられている。ヒートシンク１４０には、ねじ部１３６と対応する位置に軸方向に通じる通孔１４１が設けられている。
ヒートシンク１４０の通孔１４１に反モータケース１１側からねじ１４２が差し込まれ、このねじ１４２がねじ部１３６に締結されることで、ヒートシンク１４０とモータケース１１とが固定される。

モータケース１１内には、モータケース１１の壁部１３とステータ１５との間にホルダ１５０が設けられている。ホルダ１５０は例えば樹脂から形成され、ステータ１５の外壁につめ１５１により固定されている。
ホルダ１５０には、有底筒状の異物受け部１５２が形成されている。異物受け部１５２は、モータケース１１とステータ１５とが取り付けられたとき、ねじ部１３６の径外側を覆うように形成される。このため、ねじ部１３６の外壁と異物受け部１５２の内壁とにより、迷路構造が形成される。また、異物受け部１５２には、粘着物１５３が塗布されている。
なお、ホルダ１５０は、コイル１８からヒートシンク１４０側へ取り出される取出線１９を案内する案内部１５４を有している。

本実施形態では、ヒートシンク１４０とモータケース１１とがねじ１４２により固定されるときに生じる異物がホルダ１５０の異物受け部１５２により捕獲される。異物受け部１５２により捕獲された異物は、粘着物１５３に貼り付き、さらに迷路構造により異物受け部１５２の外側へ放出されることが抑制される。このため、ステータ１５とロータ２１の隙間に異物が入ることが抑制され、ステータ１５及びロータ２１の動作に不具合が生じることを抑制することができる。
また、ホルダ１５０の案内部１５４により、取出線１９の位置決めがされるので、取出線１９とパワーモジュール４０の端子７８との接続を容易に行うことができる。

（第８実施形態）
本発明の第８実施形態の電動装置を図２９及び図３０に示す。第８実施形態では、モータケース１１にねじ部１３６が設けられていない。その代わり、ホルダ１５０に筒状の支持部１５５が設けられ、この支持部１５５の内側にナット１５６が設置されている。
ヒートシンク１４０の反モータケース１１側からねじ１４３が差し込まれ、このねじ１４３がナット１５６に締結されることで、ヒートシンク１４０とモータケース１１とが固定される。このとき、ナット１５６はモータケース１１の壁部１３に形成された爪１３７によって回転が規制される。

本実施形態では、モータケース１１にねじ部１３６を設けることがないので、加工コストを低減することができる。また、ナット１５６とねじ１４３とを締結するときに生じる異物は、支持部１５５によって捕獲される。このため、ステータ１５とロータ２１の隙間に異物が入ることが抑制され、ステータ１５及びロータ２１の動作に不具合が生じることを抑制することができる。

（第９実施形態）
本発明の第９実施形態の電動装置を図３１に示す。第９実施形態では、ヒートシンク１４０のモータケース１１側にねじ穴１４４が形成されている。モータケース１１の内側からヒートシンク１４０のねじ穴１４４にねじ１４５が取付けられることで、モータケース１１とヒートシンク１４０とが固定される。
ホルダ１６０は、ねじ１４５の軸方向のねじ穴１４４と反対側に設けられる。これにより、ホルダ１６０は、ねじ１４５がモータケース１１内に脱落することを抑制することが可能となる。

本実施形態では、ねじ１４５を締め付けるための空間をヒートシンク１４０側に設けること無しに、パワーモジュール４０を収容可能な空間を大きく確保することができる。したがって、パワーモジュール４０の設計の自由度を高め、電動装置の出力を高めることができる。

（他の実施形態）
上述した複数の実施形態では、電動パワーステアリングに用いられるブラシレスモータについて説明した。これに対し、本発明の電動装置は、電動パワーステアリング以外の種々の用途に用いても良い。また、ロータにコイルの巻回されるブラシ付きモータに適用しても良い。
上述した複数の実施形態では、１２個のパワートランジスタにより２組のインバータ回路を形成し、２系統の駆動制御により電動機を駆動制御する電動装置について説明した。これに対し、本発明の電動装置は、１系統又は３系統以上の駆動制御により電動機を駆動制御しても良い。
上述した複数の実施形態では、複数のパワートランジスタと配線等を同一平面状に配置し、樹脂モールドすることでパワーモジュールを形成した。そしてこのパワーモジュールをヒートシンクの底面に平置きに配置した。これに対し、本発明は、パワートランジスタ及び配線等を個別に樹脂モールドし、ヒートシンクの側面に縦置きに配置しても良い。
このように、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、上記複数の実施形態を組み合わせることに加え、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の形態で実施することができる。

１０ ・・・電動装置
１１ ・・・モータケース
１２ ・・・周部
１３ ・・・壁部
１５ ・・・ステータ
１８ ・・・コイル
２１ ・・・ロータ
４０ ・・・パワーモジュール
８０、１２０、１４０ ・・・ヒートシンク
９０、１１０、１３０ ・・・中間部材
９１ ・・・接続部
９２ ・・・当接部

Claims (16)

1. ステータと、
   前記ステータに対して相対回転可能に設けられるロータと、
   筒状の周部及びこの周部の軸方向の一方の側から径内側へ延びる壁部を有し、前記ステータ及び前記ロータを収容するモータケースと、
   前記ロータの回転軸の一方の側で前記モータケースの外側に設けられ、前記ステータ又は前記ロータに巻回されるコイルへ駆動電流を供給するパワーモジュールと、
   前記モータケースの外側で前記パワーモジュールが固定され、前記パワーモジュールの発する熱を吸収するヒートシンクと、
   前記モータケースの前記壁部に接続する接続部、及びこの接続部から前記壁部と反対側に延びて前記ヒートシンクに当接する当接部を有し、前記周部の外径の範囲内で前記モータケースと前記ヒートシンクとを接続する中間部材と、
   前記ステータ又は前記ロータと前記モータケースとの間に設けられ、前記中間部材と前記ヒートシンクとを取り付けるときに発生する異物が前記ステータ又は前記ロータ側に侵入することを抑制するホルダと、を備えることを特徴とする電動装置。
2. 筒状の周部及びこの周部の軸方向の一方の側から径内側へ延びる壁部を有するモータケースと、
   前記モータケースの前記周部の内壁に固定されるステータと、
   前記ステータに対して相対回転可能に設けられるロータと、
   前記ロータの回転軸の一方の側で前記モータケースの外側に設けられ、前記ステータ又は前記ロータに巻回されるコイルへ駆動電流を供給するパワーモジュールと、
   前記モータケースの外側で前記パワーモジュールが固定され、前記パワーモジュールの発する熱を吸収するヒートシンクと、
   前記モータケースの前記壁部と前記ヒートシンクとを取り付ける取付手段と、
   前記ステータ又は前記ロータと前記モータケースとの間に設けられ、前記壁部と前記ヒートシンクとを前記取付手段が取り付けるときに発生する異物が前記ステータ又は前記ロータ側に侵入することを抑制するホルダと、を備えることを特徴とする電動装置。
3. 前記ロータに固定され、前記モータケースの前記壁部に回転可能に支持されるシャフトと、
   前記シャフトの前記ヒートシンク側の端部に設けられる磁石と、
   前記ヒートシンクの前記磁石側に取り付けられる制御基板と、
   前記制御基板に設けられ、前記磁石の生じる磁界の向きに応じた信号を出力する位置センサと、を備え、
   前記モータケースの前記壁部は、前記ロータの回転軸方向に延びる第１筒部を有し、
   前記中間部材の前記接続部は、前記第１筒部に対応するように軸方向に延びる第２筒部を有し、
   前記中間部材の前記当接部の径方向の内壁と前記ヒートシンクの径方向の外壁とは前記位置センサと前記磁石とが所定の位置になるように当接することを特徴とする請求項１に記載の電動装置。
4. 前記パワーモジュールには、外部から電流が供給される第１コネクタが設けられ、
   前記中間部材は、前記接続部から延びて前記モータケースと前記第１コネクタとの隙間を塞ぐ第１遮蔽部を有することを特徴とする請求項１または３に記載の電動装置。
5. 前記制御基板には、外部から信号が供給される第２コネクタが設けられ、
   前記中間部材は、前記接続部から延びて前記モータケースと前記第２コネクタとの隙間を塞ぐ第２遮蔽部を有することを特徴とする請求項３に記載の電動装置。
6. 前記中間部材と前記モータケースとは、熱膨張率の近似する材料から形成されていることを特徴とする請求項１又は３〜５のいずれか一項に記載の電動装置。
7. 前記ヒートシンクには、径方向の外壁から径方向外側に突出し、前記当接部の軸方向の端部に当接する凸部が設けられ、
   前記当接部には、前記凸部に対応する位置で軸方向に延びる爪が設けられ、
   前記爪を周方向に折り曲げることで、前記中間部材と前記ヒートシンクとが接続されることを特徴とする請求項１又は３〜６のいずれか一項に記載の電動装置。
8. 前記中間部材の前記接続部には軸方向にねじ穴が設けられ、前記ヒートシンクには前記中間部材の前記ねじ穴に対応する位置に軸方向に延びる通孔が設けられ、前記中間部材と前記ヒートシンクとは、前記通孔を通るねじにより接続されることを特徴とする請求項１又は３〜６のいずれか一項に記載の電動装置。
9. 前記ヒートシンクは、前記中間部材の前記接続部と当接し、前記ヒートシンクと前記中間部材の軸方向の距離を決める受部を有することを特徴とする請求項８に記載の電動装置。
10. 前記ヒートシンクは、径方向の外壁に径方向内側へ凹む凹陥部が設けられ、
    前記当接部は、前記凹陥部の径外側に重なる位置に径方向内側に突出する突起が設けられることを特徴とする請求項１又は３〜６のいずれか一項に記載の電動装置。
11. 前記ヒートシンクは、前記コイルから前記パワーモジュール側へ取り出される取出線と前記パワーモジュールの端子とが接続される箇所の径方向内側に平面部を有し、
    前記中間部材は、前記当接部が前記平面部と当接することを特徴とする請求項１又は３〜６のいずれか一項に記載の電動装置。
12. 前記取付手段は、前記モータケースの前記壁部から前記モータケース内に延びるねじ部と、前記ヒートシンク側から前記ねじ部に取り付けられるねじとから構成され、
    前記ホルダは、前記ねじ部の径外側を覆う有底筒状の異物受け部を有することを特徴とする請求項２に記載の電動装置。
13. 前記異物受け部には、粘着物が塗布されることを特徴とする請求項１２に記載の電動装置。
14. 前記取付手段は、前記モータケースの内側に設けられるナットと、前記ヒートシンク側からねじ部に取り付けられるねじとから構成され、
    前記ホルダは、前記ナットを支持する支持部を有することを特徴とする請求項２に記載の電動装置。
15. 前記取付手段は、前記ヒートシンクの前記モータケース側に形成されるねじ穴と、前記モータケースの内側から前記ねじ穴に取り付けられるねじとから構成され、
    前記ホルダは、ねじの軸方向の前記ねじ穴と反対側に設けられることを特徴とする請求項２に記載の電動装置。
16. 前記ホルダは、前記コイルから前記パワーモジュール側へ取り出される取出線を案内する案内部を有することを特徴とする請求項２又は１２〜１５のいずれか一項に記載の電動装置。

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