JP6627404B2 - モータユニット - Google Patents

Description

本発明は、モータユニットに関する。

モータの回転動作の制御に供されるモジュールや制御基板等の部品をユニット化したモータユニットとして、例えば、特許文献１に記載のものがある。特許文献１では、制御基板やモジュールはヒートシンクにねじを用いて固定されている。制御基板の外縁には、当該外縁に沿って複数の孔が設けられており、これら複数の孔にはモジュールの制御端子が挿通されている。こうしたモジュールの制御端子は、半田により制御基板に対して固定されることで制御基板とモジュールとが接合されている。

特開２０１４−１３１４６３号公報

ところで、制御基板やモジュールにおいては、冷熱による温度変化があると、膨張、収縮を伴うことにより応力が発生する。上記構成では、制御基板やモジュールがねじでヒートシンクに固定されていることから、こうした固定部位と比較して変形し易い制御基板とモジュールとが半田によって接合される部位に応力が集中してしまい、最悪の場合には制御基板とモジュールとの接合が維持できなくなる可能性がある。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、半田によって接合される部位に発生する応力を緩和することができるモータユニットを提供することにある。

上記課題を解決するモータユニットは、モータと、モータの回転動作を制御する制御基板と、制御基板に対して制御端子が半田を用いて接合されることで当該制御基板により動作が制御されるモジュールとを含む複数の部品とをユニット化したものである。このモータユニットは、複数の部品を固定するためのベース面を有するベース部材と、複数の部品のうち制御基板を当該ベース面との間に挟み込む態様で固定する固定部材とを備えている。そして、このモータユニットにおいて、固定部材は、半田と比較して変形し易い材料又は形状からなり、ベース面に対向する側において前記制御基板に係合されるようにしている。

上記構成によれば、制御基板やモジュールにおいては、冷熱による温度変化があると、膨張、収縮を伴うことによる応力によって、半田と比較して変形し易い材料又は変形し易い形状からなる固定部材が弾性変形する。こうした固定部材の弾性変形によっては、半田、すなわち制御基板とモジュールとが接合される部位に作用する上記応力の一部が吸収されることとなる。

したがって、上記応力を半田、すなわち制御基板とモジュールとが接合される部位にのみ集中させるのではなく、当該応力の一部を当該半田と比較して変形し易い材料又は形状からなる固定部材に分散させることができる。これにより、半田によって接合される部位に発生する応力を緩和することができる。

こうした固定部材を実現する場合、設計や製造の容易性の観点からすると、具体的には樹脂材料であることが望ましい。この構成によれば、固定部材は、冷熱による温度変化に基づく膨張、収縮を伴うことによる応力として、より多くの応力を吸収することができる。これにより、半田によって接合される部位に発生する応力をより好適に緩和することができる。

また、上記モータユニットにおいて、固定部材には、制御基板をベース部材に固定する際にベース部材側から当該制御基板が固定されるベース面に対向する側に延び、その先端に凸部を有する板ばね部が設けられ、制御基板には、凸部と係合可能な凹部が設けられ、固定部材は、板ばね部が延びる方向に直交する方向への弾性変形を通じて凸部を制御基板の凹部に嵌め込まれていることが望ましい。

上記構成によれば、固定部材と制御基板とは、固定部材の凸部と制御基板の凹部との係合、所謂、スナップフィットにより係合される。こうしたスナップフィットは、固定部材の凸部を制御基板の凹部に嵌め込むだけで制御基板をベース部材に固定することができる。すなわち、上記［背景技術］における従来例のように、制御基板をベース部材に固定する際にねじを用いる必要がなくなる。これにより、ねじを用いる必要がないことによる部品点数の減少、さらにはスナップフィットによる工程の簡素化を実現することができる。したがって、部品及びモータユニットの組み立てに係るコストを低減することができる。

また、上記モータユニットにおいて、複数の部品は、モータへの電源供給路を形成する配線部を更に含み、固定部材は、配線部が取り付けられた状態で、制御基板が固定されるベース面とは反対側のベース面に固定されていることが望ましい。

上記構成によれば、固定部材は、制御基板をベース部材に固定するための機能と、配線部をベース部材に固定するための機能とを有している。これにより、それぞれの機能を別々の部材によって構成する場合と比較して、部品点数を減少させ構造を簡素化することができる。したがって、モータユニットの製造に係るコストをさらに低減することができる。

また、上記モータユニットにおいて、固定部材には、矩形状の制御基板と複数個所で係合可能なように複数の板ばね部が設けられ、複数の板ばね部は、矩形状の制御基板において対向する一対の外縁に対してそれぞれ少なくとも一つ対応付けて設けられていることが望ましい。

上記構成によれば、制御基板がベース部材に固定される場合、ねじを用いて固定される場合と比較して、当該固定の際に発生させる荷重を低くすることができ、半田によって接合される部位に発生する応力自体を緩和することができる。

上記構成の他、上記モータユニットは、ベース部材から制御基板が固定されるベース面に対向する側に延び、制御基板を支持する支持部材をさらに備え、矩形状の制御基板において対向する一対の外縁のうち、一方の外縁には板ばね部の凸部と係合可能な凹部が設けられるとともに他方の外縁には支持部材の先端部を嵌め込み可能な嵌込部が設けられ、支持部材は、嵌込部に先端部が嵌め込まれた状態で当該制御基板の他方の外縁側を支持するようにしてもよい。

上記構成によれば、制御基板は、上記他方の外縁側から支持部材により支持されるとともに、支持部材と板ばね部との間で両側の外縁から挟み込まれるようにしてベース面に固定される。すなわち、制御基板がベース面に固定される場合、支持部材の先端部が嵌込部に嵌め込まれた状態となる。そのため、制御基板は、ベース面に固定されると、支持部材により当該制御基板の外縁に沿った方向への移動が規制されるようになる。これにより、制御基板を固定した後の当該制御基板の位置ずれを抑制することができる。また、制御基板は、ベース面に固定される際の位置が支持部材により調整される。したがって、制御基板を固定する際の当該制御基板の位置決めもすることができる。

本発明によれば、半田によって接合される部位に発生する応力を緩和することができる。

モータユニットの概略を示す斜視図。 同じくモータユニットの概略を示す斜視図。 モータユニットについてそのヒートシンクとモジュールを示す斜視図。 図３のIV−IV線断面図。 固定クリップを示す斜視図。 第１実施形態におけるモータユニットについてそのヒートシンクと配線部と制御基板を示す斜視図。 同じく第１実施形態におけるモータユニットについてそのヒートシンクと配線部と制御基板を示す斜視図。 第１実施形態における固定ベースを示す斜視図。 （ａ）〜（ｃ）はヒートシンクにモジュールを取り付ける際の流れを示す断面図。 （ａ）〜（ｃ）は第１実施形態においてヒートシンクに制御基板を取り付ける際の流れを示す斜視図。 第２実施形態におけるモータユニットについてそのヒートシンクと配線部と制御基板を示す斜視図。 第２実施形態における固定ベースを示す斜視図。 （ａ）〜（ｃ）は第２実施形態においてヒートシンクに制御基板を取り付ける際の流れを示す斜視図。

（第１実施形態）
以下、モータユニットの第１実施形態を説明する。
図１に示すように、モータユニットは、モータ軸１１を有するモータ１２と、モータ１２の回転動作を制御するモータコントローラ１３とをユニット化したものである。なお、本実施形態のモータユニットは、例えば、車両における電動パワーステアリング装置に搭載される。電動パワーステアリング装置は、車両の運転者がステアリングホイールを操作するときの操舵トルクに応じたアシストトルクが生じる（運転者のステアリング操作を補助する）ようにモータユニットを制御する。モータ１２及びモータコントローラ１３は、円筒状のモータハウジング１４に収容されている。なお、モータハウジング１４には、外部電源とモータコントローラ１３とを電気的に接続するための電源コネクタ１４ａと、外部制御部とモータコントローラ１３とを電気的に接続するための複数（本実施形態では２つ）の制御コネクタ１４ｂとが設けられている。

以下の説明において、「軸方向」はモータ軸１１の軸長方向を意味し、「径方向」は「軸方向」に直交する方向（モータ軸１１を含む面に垂直な方向）を意味し、「周方向」は「軸方向」を中心に回転する方向を意味する。

モータ１２は、複数のティースが設けられた円筒状のステータを有している。なお、ステータは、モータハウジング１４の内周に固定されている。ステータの各ティースには、対応する各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３相）のモータ側バスバーにそれぞれ接続されるモータコイルがそれぞれ巻装されている。ステータの内周側にはモータ軸１１が配置され、モータ軸１１には当該モータ軸１１と一体回転する円筒状のロータが外嵌されている。ロータの外周には、当該ロータの周方向に異なる極性（Ｎ極、Ｓ極）が交互に並んで配置される複数の永久磁石が固定されている。

モータ軸１１について、モータコントローラ１３側の軸端部１１ａには、強磁性体等の検出用磁石１５が設けられている。検出用磁石１５は、取付具によってモータ軸１１と一体回転するように固定されている。なお、検出用磁石１５は、モータ１２（ロータ）の回転角を演算するために用いられる物理量である磁力の発生源となる。検出用磁石１５が発生させる磁力は、その変化が該検出用磁石１５に対向して設けられる磁気センサ１６で検出される。

モータ１２では、磁気センサ１６における検出結果を用いて演算される回転角に応じた三相の駆動電力が各モータコイルに供給されることにより回転磁界が発生される。そして、ロータは、モータ１２において発生される回転磁界と各永久磁石との関係に基づき回転する。

図１及び図２に示すように、モータコントローラ１３は、モータユニットを構成する各種部品の放熱を促す機能を有する凸状のベース部材としてのヒートシンク２０を備えている。ヒートシンク２０は、円板状の土台部２１と、当該土台部２１から軸方向に沿って延びる直方体状の設置部２２とを有している。土台部２１は、モータハウジング１４に圧入されている。

設置部２２は、土台部２１を境界としてモータ１２に対して反対側に配置される。設置部２２の径方向及び軸方向の外面には、モータコントローラ１３を構成する各種部品を設置可能な複数（本実施形態では、４つ）のベース面２３〜２６が設けられている。

なお、土台部２１には、当該土台部２１を境界としたモータ１２側とモータコントローラ１３側とを軸方向に連通させる連通口２１ａが設けられている。連通口２１ａは、設置部２２のベース面２３に対向して配置されている。

ヒートシンク２０には、土台部２１と設置部２２とを軸方向に貫通する貫通孔２８が設けられている。貫通孔２８は、土台部２１のモータ１２側からベース面２３〜２６のうちの土台部２１に対して平行な平面として設けられるベース面２６に至る。貫通孔２８には、モータ軸１１が挿通される。こうしたモータ軸１１は、その軸端部１１ａに固定される検出用磁石１５がベース面２６から軸方向に突出する可能な長さに設定されている。

土台部２１に対して垂直に交差する平面として設けられるベース面２３には、モータ１２への電源供給（例えば、３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の駆動電力の供給）を制御するモジュール３０が設けられている。また、ベース面２３と周方向で隣り合い、当該ベース面２３と同様の平面として設けられるベース面２４には、モジュール３０の動作を制御する制御基板４０が設けられている。ベース面２３と周方向に隣り合い、ベース面２４に対向し、当該ベース面２３と同様の平面として設けられるベース面２５には、モータ１２等への電源供給の電源供給路となる配線部５０が設けられている。また、土台部２１に対して平行な平面として設けられる上述のベース面２６には、制御基板４０によるモジュール３０の動作の制御に必要な情報としてモータ１２の回転角を演算するセンサ基板６０が設けられている。

このように、モジュール３０、制御基板４０、及び配線部５０は、モータユニット（ヒートシンク２０）に対してモータ軸１１の径方向外側であって、モータ軸１１の軸方向に沿って配置されている。また、モジュール３０は、制御基板４０及び配線部５０とそれぞれ隣接する。また、センサ基板６０は、モータユニット（ヒートシンク２０）に対してモータ軸１１の軸方向の軸端部１１ａ側の延長上に配置されている。また、センサ基板６０は、モジュール３０、制御基板４０、及び配線部５０とそれぞれ隣接する。

以下、モータコントローラ１３の構成について、詳しく説明する。
まずモジュール３０について説明する。
モジュール３０は、長辺及び短辺を有する長方形状（矩形状）をなしている。モジュール３０は、半導体素子としてＦＥＴ等の複数のスイッチング素子が集積されたインバータ等からなる駆動回路である。モジュール３０は、ベース面２３に対向する側、すなわち径方向の外側であってベース面２３から離間する側からヒートシンク２０に取り付けられる固定クリップ７０により固定されている。固定クリップ７０は、ヒートシンク２０との係合を通じてモジュール３０をベース面２３との間に挟み込む態様で固定する。なお、固定クリップ７０の構成については後で詳しく説明する。

モジュール３０の長辺の制御基板４０側には、制御基板４０に電気的に接続される複数の制御端子３１が設けられている。制御端子３１は、モジュール３０の長辺からその短手方向（径方向）に延びている。

また、モジュール３０の長辺の配線部５０側には、配線部５０に電気的に接続される複数の入力端子３２と、モータ１２に電気的に接続される複数の出力端子３３とが設けられている。入力端子３２及び出力端子３３は、モジュール３０の長辺からその短手方向（径方向）に延びている。なお、出力端子３３は、上述のモータ側バスバーとの電気的な接続をなすモジュールバスバー３４に溶接によって接合されている。モジュールバスバー３４は、土台部２１の連通口２１ａを通ってヒートシンク２０の軸方向に延びることによって出力端子３３と上述のモータ側バスバーとを電気的に接続する。

次に制御基板４０について説明する。
制御基板４０は、長辺及び短辺を有する長方形状（矩形状）をなしている。制御基板４０は、マイクロプロセッサやＲＯＭ等の電子部品からなるモジュール３０の動作を制御する制御回路である。制御基板４０は、ベース面２４に対してヒートシンク２０側、すなわちベース面２５側からヒートシンク２０に取り付けられる固定部材としての固定ベース８０により固定されている。固定ベース８０は、制御基板４０との係合を通じて当該制御基板４０をベース面２４との間に挟み込む態様で固定する。なお、固定ベース８０の構成については後で詳しく説明する。

制御基板４０の長辺のモジュール３０側には、モジュール３０の制御端子３１が挿通される端子孔４１が設けられている。制御端子３１は、端子孔４１に半田によって接合されている。これにより、モジュール３０及び制御基板４０は、駆動回路のスイッチング素子の動作（切り替え）を指示する制御信号や駆動回路で監視する電流値を示す信号等を授受する。

また、制御基板４０の短辺のセンサ基板６０側には、センサ基板６０との電気的な接続をなす接続端子９０が挿通される端子孔４２が設けられている。接続端子９０は、端子孔４２に半田によって接合されている。

次に配線部５０について説明する。
配線部５０は、バスバー５１等が長辺及び短辺を有する長方形状（矩形状）の樹脂材料からなる固定ベース８０にモールドされてなる。なお、固定ベース８０を構成する樹脂材料としては、モジュール３０の制御端子３１等の接合に用いられるろう合金等の半田に対して軟らかい物、すなわち弾性変形し易い物を成形可能な材料が選択される。固定ベース８０は、ベース面２５にねじ２５ａによって固定されている。固定ベース８０の両側の長辺には、それぞれの端部からベース面２４側に向かって延びて、ベース面２４に対向する側、すなわち径方向の外側であってベース面２４から離間する側において制御基板４０と係合する板ばね部８１が２つずつ設けられている。

バスバー５１は、その一端が電源コネクタ１４ａを介して外部電源に接続されている。一方、バスバー５１の他端の一部は、モジュール３０に設けられる入力端子３２に溶接によって接合されている。これにより、モジュール３０には、配線部５０を介して電源（駆動電力）が供給される。また、バスバー５１の他端において、入力端子３２に接合される以外の他端は、センサ基板６０に電気的に接続されている。

次にセンサ基板６０について説明する。
センサ基板６０は、長辺及び短辺を有する長方形状（矩形状）をなしている。センサ基板６０は、マイクロプロセッサやＲＯＭ等の電子部品からなるモータ１２の回転角を演算する演算回路である。こうした電子部品には、磁気抵抗素子等の磁気センサ１６が含まれている。磁気センサ１６は、モータ軸１１の軸端部１１ａに固定された検出用磁石１５に対向して配置される。これにより、磁気センサ１６は、検出用磁石１５が発生させる磁力の変化を検出する。センサ基板６０は、ベース面２６にねじ２６ａによって固定されている。

センサ基板６０の長辺の制御基板４０側には、制御基板４０との電気的な接続をなす接続端子９０が挿通される端子孔６１が設けられている。接続端子９０は、端子孔６１に半田によって接合されている。これにより、制御基板４０及びセンサ基板６０は、外部制御部からの制御信号やモータ１２の回転角を示す信号等を授受する。

また、センサ基板６０の長辺の配線部５０側には、当該配線部５０のバスバー５１の外部電源に接続される他端が挿通される端子孔６２が設けられている。バスバー５１の他端は、端子孔６２に半田によって接合されている。これにより、センサ基板６０には、配線部５０を介して電源（駆動電力）が供給される。なお、センサ基板６０に供給される電源は、さらに制御基板４０にも供給される。

また、センサ基板６０の両側の短辺のそれぞれには、制御コネクタ１４ｂを介して外部制御部に接続される外部接続端子部６３が設けられている。これにより、センサ基板６０及び外部制御部は、各種制御信号等を授受する。

次に、固定クリップ７０の構成について詳しく説明する。
図３及び図４に示すように、モジュール３０は、ベース面２３と固定クリップ７０との間に挟み込まれた状態でヒートシンク２０に固定されることによってモータユニットの一部を構成する。この場合、固定クリップ７０は、ヒートシンク２０、より詳しくは設置部２２に係合している。なお、図４は、ベース面２３に直交する断面のうち、固定クリップ７０の幅方向の中心を含む断面を現している。

図５に示すように、固定クリップ７０は、長辺及び短辺を有する矩形状の金属板をＵ字に湾曲させて形成されている。すなわち、固定クリップ７０は、その長手方向の両側がそれぞれ対向するように略９０°（直角）に折り曲げられた折り曲げ部７１を有する。折り曲げ部７１は、その延びる方向がさらに略１８０°折り返されるように湾曲された規制部としての折り返し部７１ａを有する。折り返し部７１ａは、その先端面が折り曲げ部７１の根元の方向を向いている。

各折り曲げ部７１は、板部７２によって連結されている。各折り曲げ部７１を含み、各折り曲げ部７１と板部７２とが連結される近傍の部位は、その一部がＵ字に切り抜かれており、その残った部位によってばね体７３がそれぞれ構成されている。ばね体７３としての折り曲げ部７１の部位は、折り曲げ部７１と板部７２とが連結される部位を中心として、折り曲げ部７１の厚み方向に弾性変形可能に構成されている。また、ばね体７３としての板部７２の部位は、板部７２の厚み方向に弾性変形可能に構成される押さえ部７４を有している。押さえ部７４は、折り曲げ部７１が折り曲げられている方向に荷重を作用させることができるように湾曲されている。このように固定クリップ７０は、その長手方向の両側に構成される２つのばね体７３が一体化されてなる。

また、固定クリップ７０の板部７２の幅方向（短手方向）の両側の端部には、当該板部７２に対して折り曲げ部７１が折り曲げられるのと反対側に突出する位置決め部７５が設けられている。なお、位置決め部７５は、固定クリップ７０に一体化されている。位置決め部７５は、板部７２の幅方向の両側の端部に沿って、少なくとも一方の押さえ部７４（ばね体７３）から他方の押さえ部７４（ばね体７３）に至るまでの範囲を含むように延びている。位置決め部７５は、モジュール３０の設置部２２に対する位置決めと、固定クリップ７０の設置部２２に対する位置決めとを行うための治具１００を取り付けるためのものである。

図３及び図４に示すように、固定クリップ７０は、ヒートシンク２０の設置部２２の軸方向の両側において、各折り曲げ部７１の折り返し部７１ａがそれぞれ嵌め込まれることによってヒートシンク２０に係合されている。

設置部２２のベース面２６には、貫通孔２８に連通するように矩形状の係合凹部２２ａが凹設されている。また、設置部２２のベース面２６の反対側、すなわち土台部２１側には、連通口２１ａ及び貫通孔２８に連通するように矩形状の係合凹部２２ｂが凹設されている。係合凹部２２ａ，２２ｂは、固定クリップ７０のばね体７３のうち、折り曲げ部７１の折り返し部７１ａが嵌め込み可能な大きさ及び形状をなしている。

そして、固定クリップ７０の折り返し部７１ａは、設置部２２のベース面２６側において、軸方向から係合凹部２２ａに嵌め込まれている。また、固定クリップ７０の折り返し部７１ａは、設置部２２の土台部２１側において、軸方向から係合凹部２２ｂに嵌め込まれている。

この場合、固定クリップ７０における各ばね体７３の押さえ部７４は、モジュール３０の径方向の外側で当接している。すなわち、各押さえ部７４は、モジュール３０をベース面２３側に押し付けている。また、各折り曲げ部７１は、設置部２２の軸方向でそれぞれ当接している。また、固定クリップ７０における各ばね体７３の折り返し部７１ａの先端面は、係合凹部２２ａ，２２ｂを画成する壁部のうち、ベース面２３側の壁面に当接している。すなわち、各折り返し部７１ａは、ベース面２３の径方向の外側への押さえ部７４の移動を規制している。また、位置決め部７５は、モジュール３０のベース面２３から離間する側に突出している。こうした位置決め部７５は、固定クリップ７０に当接するモジュール３０の放熱を促す機能も有している。

次に、固定ベース８０の構成について詳しく説明する。
図６及び図７に示すように、制御基板４０は、固定ベース８０との間にヒートシンク２０を挟み込んだ状態でヒートシンク２０に固定されることによってモータユニットの一部を構成する。この場合、固定ベース８０は、制御基板４０に係合している。また、この場合、固定ベース８０は、ベース面２５にねじ２５ａによって固定されている。

図８に示すように、固定ベース８０は、その外郭が長辺及び短辺を有する矩形状に形成されている。固定ベース８０は、その両側の長辺の端部８０ａの隅（角）近傍から配線部５０が取り付けられる側とは反対側に延びる板状の板ばね部８１を有している。板ばね部８１は、板ばね部８１が延びる方向に直交する方向、すなわち板ばね部８１の厚み方向や幅方向に弾性変形可能に構成されている。各板ばね部８１の先端には、固定ベース８０の短手方向において対向する板ばね部８１側に突出する爪状の凸部８２がそれぞれ設けられている。凸部８２は、板ばね部８１の厚み方向に略平行な平面８２ａと、平面８２ａに対して傾斜する傾斜面８２ｂとを有している。固定ベース８０の短手方向に対向する一対の板ばね部８１の間隔は、各凸部８２の間に物（本実施形態では、制御基板４０）を挟持することができる間隔に設定されている。また、各板ばね部８１の長さは、それぞれの平面８２ａ側に荷重を作用させることができる長さに設定されている。

図６及び図７に示すように、固定ベース８０は、制御基板４０の外縁のうち、両側の長辺において、各板ばね部８１の凸部８２がそれぞれ嵌め込まれる、所謂、スナップフィットによって制御基板４０に係合されている。

制御基板４０の両側の長辺の隅（角）近傍には、矩形状に切り欠かれた凹部４３が設けられている。各凹部４３は、固定ベース８０のうち、各板ばね部８１の凸部８２が嵌め込み可能な大きさ及び形状をなしている。

そして、固定ベース８０の各凸部８２は、制御基板４０の短手方向からそれぞれに対応する各凹部４３に嵌め込まれている。
この場合、固定ベース８０における各凸部８２の平面８２ａは、制御基板４０の径方向の外側の面に当接している。すなわち、各凸部８２は、制御基板４０をベース面２４側に押し付けているとともに、ベース面２４の径方向の外側への制御基板４０の移動を規制している。

次に、モータユニットについて、モータ１２と、モータコントローラ１３とをユニット化する際にモータコントローラ１３をユニット化する流れについて説明する。
モータコントローラ１３のユニット化においては、まずヒートシンク２０のベース面２３にモジュール３０が固定される。

図９（ａ）〜（ｃ）に示すように、モジュール３０は、ベース面２３と固定クリップ７０との間に配置された状態で、ベース面２３の径方向の外側から固定クリップ７０がヒートシンク２０に係合するように取り付けられる挟み込み工程を経てベース面２３に固定される。

具体的に、図９（ａ）に示すように、固定クリップ７０には、各折り曲げ部７１が折り曲げられている側から各押さえ部７４に当接するようにモジュール３０が、位置決め部７５に取り付けられる治具１００を利用して組み付けられて一体化するように保持されている。この場合、モジュール３０の長手方向、すなわち制御端子３１や入力端子３２及び出力端子３３の配列方向が、固定クリップ７０の板部７２の延びる方向と一致するように組み付けられる。こうした固定クリップ７０は、ヒートシンク２０のベース面２３に対向する側において、モジュール３０がベース面２３に対向するように配置される。

そして、図９（ｂ）に示すように、固定クリップ７０がベース面２３に近付けられると、折り曲げ部７１の折り返し部７１ａがベース面２３に当接する。固定クリップ７０がベース面２３にさらに近付けられると、折り返し部７１ａがベース面２６に乗り上げ、図中矢印で示すように折り曲げ部７１がその厚み方向に弾性変形する。なお、こうした固定クリップ７０の動きは、土台部２１側においても同様に現れる。

続いて、図９（ｃ）に示すように、固定クリップ７０がベース面２３にさらに近付けられると、モジュール３０が当該ベース面２３に当接する。その後、さらに固定クリップ７０がベース面２３側に押し込まれると、図中矢印で示すように折り曲げ部７１の弾性変形が復元し、これまでベース面２６に乗り上げていた折り返し部７１ａが係合凹部２２ａに嵌り込む。この場合、折り返し部７１ａの先端面が係合凹部２２ａのベース面２３側の壁面に当接する。これにより、固定クリップ７０は、押さえ部７４を通じてモジュール３０をベース面２３に押し付ける荷重Ｆ１を発生させる。なお、こうした固定クリップ７０の動き、固定クリップ７０が発生させる荷重Ｆ１は、土台部２１側においても同様に現れる。

このように、固定クリップ７０は、上述した挟み込み工程を経て、各ばね体７３の折り返し部７１ａと押さえ部７４との間で、ベース面２３との間にモジュール３０を挟み込んでヒートシンク２０に固定する。すなわち、本実施形態では、モジュール３０をヒートシンク２０に固定する際にねじを用いる必要がなくなる。

ヒートシンク２０にモジュール３０が固定されることに続き、モータコントローラ１３のユニット化においては、ヒートシンク２０のベース面２５に固定ベース８０が固定されるとともに、ヒートシンク２０のベース面２４に制御基板４０が固定される。

図１０（ａ）〜（ｃ）に示すように、制御基板４０は、ベース面２４に対向する側に配置された状態で、ベース面２４の径方向の外側から固定ベース８０の各凸部８２が各凹部４３に係合するように取り付けられるスナップフィット工程を経てベース面２４に固定される。

具体的に、図１０（ａ）に示すように、固定ベース８０の各板ばね部８１の凸部８２は、ベース面２５側からベース面２４を通過してベース面２４の径方向の外側にまで至る。この場合、ベース面２３側において、各板ばね部８１は、モジュール３０及び固定クリップ７０の径方向の外側を通過する。これにより、モータコントローラ１３がユニット化された状態において、ベース面２３側の各板ばね部８１は、モジュール３０及び固定クリップ７０がヒートシンク２０の径方向の外側へ脱落等しようとする際に引っ掛かる等の押さえとしても機能する。こうした固定ベース８０に対し、制御基板４０は、ヒートシンク２０のベース面２４に対向する側において、ベース面２４側に端子孔４１が配置されるとともにベース面２６側に端子孔４２が配列された状態でベース面２４に対向するように配置される。

そして、図１０（ｂ）に示すように、制御基板４０がヒートシンク２０のベース面２４に近付けられると、各凹部４３が固定ベース８０の各凸部８２の傾斜面８２ｂに当接する。制御基板４０がベース面２４にさらに近付けられると、各凹部４３に固定ベース８０の各凸部８２の傾斜面８２ｂが乗り上げ、図中矢印や拡大図で示すように各板ばね部８１がその厚み方向に弾性変形する。この場合、制御基板４０の端子孔４１には、モジュール３０の制御端子３１が挿通される。

続いて、図１０（ｃ）に示すように、制御基板４０がベース面２４側にさらに押し込まれると、図中矢印や拡大図で示すように各板ばね部８１の弾性変形が復元し、これまで各凹部４３に乗り上げていた各凸部８２が各凹部４３に嵌り込む。この場合、各凸部８２の平面８２ａが制御基板４０のベース面２４の径方向の外側の面に当接する。これにより、固定ベース８０は、制御基板４０の四隅に位置する各凸部８２を通じて制御基板４０をベース面２４に押し付ける荷重Ｆ２とともに、制御基板４０を短手方向から挟持する荷重Ｆ３を発生させる。

このように、固定ベース８０は、上述したスナップフィット工程を経て、各板ばね部８１（各凸部８２）がベース面２４との間に制御基板４０を挟み込んでヒートシンク２０に固定する。すなわち、本実施形態では、制御基板４０をヒートシンク２０に固定する際にねじを用いる必要がなくなる。

その後、ヒートシンク２０のベース面２６にセンサ基板６０が固定され、センサ基板６０の端子孔６２に配線部５０のバスバー５１の他端が挿通される。そして、モジュール３０の制御端子３１が制御基板４０の端子孔４１に半田によって接合されるとともに、接続端子９０が制御基板４０の端子孔４２及びセンサ基板６０の端子孔６１にそれぞれ半田によって接合される。また、配線部５０のバスバー５１の他端がセンサ基板６０の端子孔６２に半田によって接合される。また、モジュール３０の入力端子３２が配線部５０のバスバー５１の他端に溶接によって接合されるとともに、モジュール３０の出力端子３３がモジュールバスバー３４に溶接によって接合される。これにより、モータコントローラ１３がユニット化される。

以上に説明した本実施形態のモータユニットによれば、以下に示す作用及び効果を奏する。
（１）制御基板４０やモジュール３０においては、冷熱による温度変化があると、膨張、収縮を伴うことによる応力によって、半田と比較して変形し易い材料からなる固定ベース８０の各板ばね部８１が、その厚み方向や幅方向へと弾性変形する。こうした固定ベース８０の弾性変形によっては、半田、すなわち制御基板４０の端子孔４１とモジュール３０の制御端子３１とが接合される部位に作用する上記応力の一部が吸収されることとなる。

したがって、制御基板４０やモジュール３０においては、上記応力を半田、すなわち制御基板４０の端子孔４１とモジュール３０の制御端子３１とが接合される部位にのみ集中させるのではなく、当該応力の一部を当該半田と比較して変形し易い材料からなる固定ベース８０に分散させることができる。これにより、端子孔４１と制御端子３１とが半田によって接合される部位に発生する応力を緩和することができる。

（２）本実施形態では、固定ベース８０の弾性変形によっては、制御基板４０の端子孔４２と接続端子９０とが接合される部位、すなわちセンサ基板６０の端子孔６１と接続端子９０とが接合される部位に作用する上記応力の一部も吸収されるようになる。同じくモジュール３０の入力端子３２と配線部５０のバスバー５１の他端とが接合される部位、モジュール３０の出力端子３３とモジュールバスバー３４とが接合される部位、配線部５０のバスバー５１の他端とセンサ基板６０の端子孔６２とが接合される部位に作用する上記応力の一部も吸収されるようになる。これにより、モータコントローラ１３において半田によって接合される部位に発生する応力を緩和することができる。

（３）固定ベース８０の実現にあたっては、設計や製造の容易性の観点から具体的には樹脂材料であって、特に上述の制御端子３１等の接合に用いられるろう合金等の半田に対して軟らかい物、すなわち弾性変形し易い物を成形可能な材料を選択することとした。

これにより、固定ベース８０は、冷熱による温度変化に基づく膨張、収縮を伴うことによる応力として、より多くの応力を吸収することができる。これにより、半田によって接合される部位に発生する応力をより好適に緩和することができる。

（４）図１０（ｂ）及び図１０（ｃ）に示すように、固定ベース８０と制御基板４０とは、固定ベース８０の各凸部８２と制御基板４０の各凹部４３との係合、所謂、スナップフィットにより係合されることとした。こうしたスナップフィットは、固定ベース８０の各凸部８２を制御基板４０の凹部４３に嵌め込むだけで制御基板４０をヒートシンク２０に固定することができる。すなわち、上記［背景技術］における従来例のように、制御基板４０をヒートシンク２０に固定する際にねじを用いる必要がなくなる。これにより、ねじを用いる必要がないことによる部品点数の減少、さらにはスナップフィットによる工程の簡素化を実現することができる。したがって、部品及びモータユニットの組み立て（特にモータコントローラ１３のユニット化）に係るコストを低減することができる。

（５）本実施形態において、固定ベース８０は、制御基板４０をヒートシンク２０に固定するための機能と、配線部５０をヒートシンク２０に固定するための機能とを有することとした。これにより、それぞれの機能を別々の部材によって構成する場合と比較して、部品点数を減少させ構造を簡素化することができる。したがって、モータユニットの製造に係るコストをさらに低減することができる。

（６）本実施形態において、制御基板４０がヒートシンク２０に固定される場合、ねじを用いて固定される場合と比較して、当該固定の際に発生させる荷重（ここでは、荷重Ｆ２や荷重Ｆ３）を低くすることができ、半田によって接合される部位に発生する応力自体を緩和することができる。

（第２実施形態）
次に、モータユニットの第２実施形態について説明する。なお、既に説明した実施形態と同一構成などは、同一の符号を付すなどして、その重複する説明を省略する。本実施形態において、第１実施形態と異なる主な点は、制御基板の固定に関わる構成である。

図１１に示すように、本実施形態のヒートシンク２０は、その設置部２２の各ベース面２４，２５と周方向で隣り合う側（いずれの部品も設けられていない側）において、当該ヒートシンク２０から制御基板４０が固定されるベース面２４側に向かって延びる略円柱状の支持部材２７を有している。支持部材２７は、ヒートシンク２０と一体に設けられており、ヒートシンク２０における土台部２１側とベース面２６側とに一つずつ設けられている。

土台部２１側に設けられる支持部材２７は、その先端部２７ａが土台部２１において制御基板４０を固定する際の台座となる部位からベース面２４を超えて制御基板４０にまで至る。また、ベース面２６側に設けられる支持部材２７は、その先端部２７ａがベース面２６においてセンサ基板６０を固定する際の台座であって、ねじ２６ａが挿通される部位からベース面２４を超えて制御基板４０にまで至る。各支持部材２７は、ヒートシンク２０と同一材料からなり、各支持部材２７が延びる方向に直交する方向以外に弾性変形し難くなるようにその太さ等が構成されている。

そして、制御基板４０の両側の長辺のうち、一方（図１１中、左側）の長辺には各凹部４３が設けられているとともに他方（図１１中、右側）の長辺には半円状に切り欠かれた嵌込部４４が設けられている。なお、嵌込部４４は、長辺の隅（角）近傍に一つずつ設けられている。各嵌込部４４は、ヒートシンク２０のうち、各支持部材２７の先端部２７ａが嵌め込み可能な大きさ及び形状をなしている。

また、図１１及び図１２に示すように、本実施形態の固定ベース８０は、その両側の長辺のうち、各支持部材２７が配されていない側（図１１中、左側、または図１２中、右側）の長辺にのみ板ばね部８１を有している。

また、図１１に示すように、制御基板４０には、各嵌込部４４が設けられている長辺において、当該各嵌込部４４に各支持部材２７の先端部２７ａがそれぞれ嵌め込まれている。各支持部材２７は、各嵌込部４４に先端部２７ａがそれぞれ嵌め込まれた状態で制御基板４０の一方の長辺側を支持する。

また、固定ベース８０は、各凹部４３が設けられている長辺、すなわち制御基板４０が各支持部材２７により支持される反対側の長辺において、当該各凹部４３に各板ばね部８１の凸部８２がそれぞれ嵌め込まれることによって制御基板４０に係合されている。

そして、ヒートシンク２０にモジュール３０が固定されることに続き、モータコントローラ１３のユニット化においては、ヒートシンク２０のベース面２５に固定ベース８０が固定されるとともに、以下のようにしてヒートシンク２０のベース面２４に制御基板４０が固定される。

具体的に、図１３（ａ）に示すように、制御基板４０は、各嵌込部４４に各支持部材２７の先端部２７ａが嵌り込むように位置調整され、ベース面２４に近付けられる。すなわち、各支持部材２７は、ベース面２４（設置部２２）に対して制御基板４０を固定する位置を位置決めする。

そして、図１３（ｂ）に示すように、制御基板４０がベース面２４に近付けられると、各支持部材２７の先端部２７ａが各嵌込部４４に嵌り込む。この場合、各凹部４３が固定ベース８０の各凸部８２の傾斜面８２ｂに当接し、図中矢印や拡大図で示すように各板ばね部８１がその厚み方向に弾性変形する。

続いて、図１３（ｃ）に示すように、制御基板４０がベース面２４側にさらに押し込まれると、図中矢印や拡大図で示すように各板ばね部８１の弾性変形が復元する。この場合、固定ベース８０は、各凸部８２を通じて制御基板４０をベース面２４に押し付ける荷重Ｆ２とともに、制御基板４０を各支持部材２７側に押し付ける荷重Ｆ３を発生させる。

以上に説明した本実施形態によれば、上記第１実施形態の（１）〜（６）の作用及び効果に加えて、以下の作用及び効果を得ることができる。
（７）図１３（ｃ）に示すように、制御基板４０は、その一方の長辺側から各支持部材２７により支持されるとともに、各支持部材２７と各板ばね部８１との間で両側の長辺から挟み込まれるようにしてベース面２４に固定される。すなわち、制御基板４０がベース面２４に固定される場合、各支持部材２７の先端部２７ａが各嵌込部４４に嵌め込まれた状態となる。そのため、制御基板４０は、ベース面２４に固定されると、各支持部材２７により当該制御基板４０の各辺に沿った方向、すなわち軸方向及び周方向への移動が規制されるようになる。これにより、制御基板４０を固定した後の当該制御基板４０の位置ずれを抑制することができる。また、制御基板４０は、ベース面２４に固定される際の位置が各支持部材２７により調整される。したがって、制御基板４０を固定する際の当該制御基板４０の位置決めもすることができる。

なお、上記各実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもできる。
・第１実施形態において、固定ベース８０には、複数の板ばね部８１が設けられていればよく、２つや３つに減らしたり、５つ以上に増やしたりしてもよい。これにより、制御基板の大きさや形状に応じて板ばね部８１を設ける数を変更することができる。

・第１実施形態において、制御基板４０の両側の長辺には、少なくとも一の板ばね部８１が対応付けられていればよい。例えば、長辺のそれぞれで異なる数の板ばね部８１が対応付けられていてもよく、この場合には板ばね部８１の配置についても変更してもよい。これにより、制御基板の大きさや形状に応じて板ばね部８１の配置を変更することができる。

・第１実施形態において、板ばね部８１は、固定ベース８０の端部８０ａに設けていたが、固定ベース８０の大きさや形状によっては設ける位置を変更してもよい。例えば、板ばね部８１は、端部８０ａから奥まった位置に設けてもよい。

・各実施形態では、固定ベース８０に配線部５０を取り付けていたが、モジュール３０やその他の部品を取り付けるようにしてもよい。また、固定ベース８０は、制御基板４０をヒートシンク２０に固定するのみのために設けるようにしてもよい。

・第１実施形態において、固定ベース８０は、制御基板４０に係合される構成を有していればよく、その係合の態様は適宜変更可能である。例えば、制御基板４０との係合は、板ばね部８１の幅方向の弾性変形を通じてなされるようにしてもよい。また、板ばね部８１は、固定ベース８０の両側の長辺の端部８０ａから延びる一方で、制御基板４０との係合については制御基板４０の長手方向で実現されるものであってもよい。また、制御基板４０に設けられた貫通孔に板ばね部８１の凸部８２を嵌め込むようなものであってもよい。この場合には制御基板４０には凹部４３を設けないように構成し、制御基板４０の両側の長辺に板ばね部８１の凸部８２を引っ掛けるように構成してもよい。また、固定ベース８０と制御基板４０との間において、凸部８２の構成と凹部４３の構成とを入れ替えて構成してもよいし、入れ替えてない部位と入れ替えて構成した部位とが混在していてもよい。これにより、応力の分布に応じて係合の態様を変更することができる。

・各実施形態において、固定ベース８０は、ベース面２４に固定される制御基板４０に対して、隣り合うベース面２３やベース面２６等に取り付けられるものとして実現することもできる。

・各実施形態では、固定ベース８０によって固定する対象を制御基板４０としたが、制御基板４０に加えてその他のモータコントローラ１３の構成要素も固定の対象としてもよい。

・各実施形態において、固定ベース８０は、その全体が樹脂材料で構成されていなくてもよく、板ばね部８１や凸部８２の少なくとも一部が樹脂材料で構成されていればよい。また、固定ベース８０は、モジュール３０の制御端子３１等の接合に用いられるろう合金等の半田に対して硬い材料で構成されていたとしても、モジュール３０の制御端子３１等の接合される部位と比較して弾性変形し易い形状を有していればよい。この場合には、樹脂材料ではなく比較的に柔らかい金属で固定ベース８０を構成してもよい。

・第２実施形態において、ヒートシンク２０には、支持部材２７が少なくとも一つ設けられていればよく、１つに減らしたり、３つ以上に増やしたりしてもよい。これにより、制御基板の大きさや形状に応じて支持部材２７を設ける数を変更することができる。

・第２実施形態において、支持部材２７の形状は、変更してもよく、例えば、角柱状をなしていてもよい。このように支持部材２７の形状を変更する場合、変更した支持部材２７（先端部２７ａ）を嵌め込み可能なように嵌込部４４の形状も変更すればよい。

・第２実施形態において、支持部材２７は、制御基板４０を一方の長辺側で支持可能であればよく、設置部２２に沿って延びる壁状に設けられていてもよい。
・第２実施形態において、支持部材２７は、板ばね部８１に対して制御基板４０の反対側の長辺に少なくとも設けられていればよく、他の長辺や短辺に追加して設けられていてもよい。

・第２実施形態では、ヒートシンク２０（設置部２２）においていずれの部品も設けられていない側に支持部材２７を設けていたが、設置部２２の大きさや形状、部品の設置態様によっては支持部材２７を設ける位置を変更してもよい。例えば、支持部材２７は、各ベース面２３，２４，２５のいずれかに設けられていてもよい。

・第２実施形態では、ヒートシンク２０に支持部材２７を設けるようにしたが、ヒートシンク２０にねじ等によって固定される別部材として支持部材２７を構成してもよい。本変形例では、例えば、支持部材２７を樹脂材料で構成することができる。この場合、支持部材２７は、冷熱による温度変化に基づく膨張、収縮を伴うことによる応力を吸収することができる。これにより、半田によって接合される部位に発生する応力をより好適に緩和することができる。

・第２実施形態において、支持部材２７は、制御基板４０に係合される構成を有していればよく、その係合の態様は適宜変更可能である。例えば、制御基板４０に設けられた貫通孔（嵌込部）に支持部材２７の先端部２７ａを嵌め込むようなものであってもよい。

・各実施形態のモータユニットでは、ヒートシンクの構成（形状）、モジュール、制御基板、配線部、センサ基板の配置の仕方、さらにはモータの回転角の検出の仕方等を適宜変更したものに適用することもできる。例えば、ヒートシンク２０の設置部２２は、円柱状であってもよいし、モータ軸１１の径方向の断面が、例えば、三角形や五角形等の多角形であってもよい。また、ヒートシンク２０の設置部２２には、球面状の設置面が混在していてもよい。また、モータ１２の回転角の検出には、レゾルバを用いるようにしてもよい。また、磁気センサ１６は、ホールＩＣ等を用いたセンサであってもよい。また、モータユニットでは、ヒートシンク２０に替えて、例えば、送風機（ファン）による空冷等の冷却構造を用いてもよい。すなわち、設置部２２は、放熱機能を有していなくてもよい。また、モータコントローラ１３を構成する部品（ヒートシンク２０、モジュール３０、制御基板４０、配線部５０、センサ基板６０等）の少なくとも一部は、モータ軸１１の軸方向に積層して構成されていてもよい。

１２…モータ、２０…ヒートシンク（ベース部材）、２２…設置部、２３〜２６…ベース面、２７…支持部材、２７ａ…先端部、３０…モジュール、３１…制御端子、４０…制御基板、４１…端子孔、４３…凹部、４４…嵌込部、５０…配線部、６０…センサ基板、８０…固定ベース（固定部材）、８０ａ…端部（固定ベース８０の両側の長辺）、８１…板ばね部、８２…凸部。

Claims (4)

1. モータと、前記モータの回転動作を制御する制御基板と、前記制御基板に対して制御端子が半田を用いて接合されることで当該制御基板により動作が制御されるモジュールとを含む複数の部品とをユニット化したモータユニットにおいて、
   前記複数の部品を固定するための複数のベース面を有するベース部材と、
   前記複数の部品のうち前記制御基板を当該ベース面のうち第１のベース面との間に挟み込む態様で固定する固定部材と、を備え、
   前記固定部材は、前記半田と比較して変形し易い樹脂材料にて前記複数の部品のうち前記モータへの電源供給路を形成する配線部をモールドしてなり、
   さらに前記固定部材は、前記第１のベース面に前記制御基板が固定され、前記第１のベース面とは反対側の第２のベース面に前記配線部が固定されるように、前記第１のベース面に対向する側において前記制御基板に係合されてなる
   ことを特徴とするモータユニット。
2. 前記固定部材には、前記制御基板を前記ベース部材に固定する際に前記ベース部材側から前記第１のベース面に対向する側に延び、その先端に凸部を有する板ばね部が設けられ、
   前記制御基板には、前記凸部と係合可能な凹部が設けられ、
   前記固定部材は、前記板ばね部が延びる方向に直交する方向への弾性変形を通じて前記凸部が前記制御基板の前記凹部に嵌め込まれてなる請求項１に記載のモータユニット。
3. 前記固定部材には、矩形状の前記制御基板と複数個所で係合可能なように複数の前記板ばね部が設けられ、
   前記複数の板ばね部は、矩形状の前記制御基板において対向する一対の外縁に対してそれぞれ少なくとも一つ対応付けて設けられている請求項２に記載のモータユニット。
4. 前記ベース部材から前記第１のベース面に対向する側に延び、前記制御基板を支持する支持部材をさらに備え、
   矩形状の前記制御基板において対向する一対の外縁のうち、一方の外縁には前記凹部が設けられるとともに他方の外縁には前記支持部材の先端部を嵌め込み可能な嵌込部が設けられ、
   前記支持部材は、前記嵌込部に前記先端部が嵌め込まれた状態で当該制御基板の前記他方の外縁側を支持する請求項２に記載のモータユニット。
   

Images