JP6661414B2 - 電動モータ制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、電動モータの駆動を制御する電動モータ制御装置の構造に関する。

たとえば、車両に搭載される電動パワーステアリングシステムには、電動モータの駆動を制御する電動モータ制御装置が設けられている。この電動モータ制御装置には、たとえば特許文献１〜５に開示されているように、電動モータを駆動する駆動回路、該駆動回路を制御する制御回路、外部装置と電気的に接続するための入出力コネクタ、および少なくとも上記回路を収納する筐体や蓋体などが備わっている。

自動車などの車両には、エンジンなどの走行系の他に、様々な電子装置や電子部品が搭載されている。その車両の軽量化や小型化などの実現のため、電動パワーステアリングシステムに含まれる電動モータ制御装置などにも小型化が求められている。また、電動モータの駆動回路には発熱量の大きい発熱電子部品が含まれているため、該発熱電子部品で発生した熱を放熱する対策も求められている。

そのため、特許文献１では、駆動回路がパワーモジュールに内蔵され、制御回路が制御基板に実装され、入出力コネクタが入出力基板に実装されている。筐体は、導電性の金属材料で形成されたケースとカバーから成る。ケースとカバーを係合させることにより形成される収納空間に、パワーモジュール、制御基板、および入出力基板が収納されている。ケースの側壁部は、カバーに対して鋭角に傾斜している。その側壁部には、パワーモジュールの封止体が直接または間接的に連結されていて、側壁部から外方には、入出力コネクタが露出している。カバーのケースと反対側には、電動モータが取り付けられている。入出力基板と制御基板は、電動モータの回転軸に対して垂直な姿勢で、かつ所定の間隔で対向するように、カバーやケースに固定されている。

特許文献２では、駆動回路の一部が半導体モジュールに内蔵され、制御回路が制御基板に実装されている。モータケースの一方側には、電動モータが実装されている。電動モータの回転軸の軸方向に対して、モータケースの電動モータと反対の他方側には、凸状のヒートシンクが一体的に設けられている。そのモータケースの他方側にカバーが係合されることで、収納空間が形成され、該収納空間に半導体モジュールと制御基板とヒートシンクなどが収納されている。ヒートシンクは、電動モータの回転軸の周囲に立設された複数の側壁面を有している。各側壁面は、電動モータの回転軸と平行であり、かつ該回転軸と反対側を向いている。２つ以上の側壁面には、半導体モジュールがそれぞれ熱的に接続されている。制御基板は、電動モータの回転軸に対して垂直な姿勢で、ヒートシンクの電動モータと反対側に配置されている。

特許文献３では、駆動回路が第１の基板に実装され、制御回路が第２の基板に実装されている。モータカバーの一方側には、電動モータが実装されている。第１の基板は、電動モータの回転軸に対して垂直な姿勢で、中継部材の内側に配置されて、中継部材とともにユニットカバーの内面に固定されている。第１の基板の駆動回路が実装されていない一方の面は、ユニットカバーの内面に接している。第２の基板は、電動モータの回転軸に対して垂直な姿勢で、中継部材のユニットカバーと反対側に固定されている。モータカバーの他方側にユニットカバーを係合することにより、収納空間が形成され、該収納空間に上記２枚の基板と中継部材とが収納される。中継部材の周面には、入出力コネクタが一体的に突設されている。

特許文献４では、駆動回路がパワーモジュールに内蔵され、制御回路が制御基板に実装されている。パワーモジュールの制御基板と対向しない外面は、熱伝導部材を介してヒートシンクに熱的に接続されている。パワーモジュールと反対側にある制御基板の一方の面がモータカバーの上面に接するように、制御基板はモータカバーに固定されている。モータカバーとコネクタケースによりヒートシンクを挟持することで、モータカバーとヒートシンクの間に収納空間が形成され、該収納空間に制御基板とパワーモジュールなどが収納されている。コネクタケースのモータカバーと反対側の外面には、入出力コネクタが一体的に突設されている。

特許文献５では、駆動回路の一部が３枚のパワー基板に実装され、制御回路が制御基板に実装されている。各パワー基板は、片面に回路が形成された多層基板から成る。その多層基板は、ヒートシンクとしての厚肉部に対して面接触する高熱伝導板（アルミニウム板など）を含んでいる。ハウジングケースの一方側には、電動モータが実装されている。ハウジングケースの他方側に設けられた収納空間には、各パワー基板と制御基板などが収納されている。各パワー基板は、電動モータの回転軸の周囲に該回転軸と平行に配置されている。制御基板は、電動モータの回転軸に対して垂直な姿勢で配置されている。

電動モータ制御装置において、駆動回路に含まれる発熱電子部品としては、たとえばＦＥＴなどのスイッチング素子がある。このスイッチング素子は、一般に、制御回路に含まれるＣＰＵなどの半導体素子より、設置される数が多くて、実装占有面積が広い。このため、特許文献３および特許文献４のように、ヒートシンクとして兼用される蓋体またはヒートシンクの、電動モータの回転軸に対して垂直な壁面に、スイッチング素子を直接または基板などを介して熱的に接続させる場合、該壁面を広くしなければならない。このため、蓋体またはヒートシンクが電動モータの回転軸に対して垂直な方向（側方）に大きくなり、電動モータ制御装置の小型化を阻害するおそれがある。

また、電動モータは発熱量が多いため、特許文献２のように、筐体の電動モータの近傍に、駆動回路に含まれる発熱電子部品を熱的に接続すると、電動モータで発生した熱の影響を受けてしまい、発熱電子部品で発生した熱を効率良く放熱できないおそれがある。

特開２０１５−１１３０７１号公報 特開２０１４−５７５１４号公報 特開２０１４−１８９１６６号公報 特開２０１５−１３４５９８号公報 特開２０１２−２４５８４８号公報

本発明の課題は、小型化と放熱性の向上を実現することができる電動モータ制御装置を提供することである。

本発明による電動モータ制御装置は、電動モータを駆動する駆動回路と、駆動回路を制御する制御回路と、電動モータが実装された筐体と、ヒートシンクを兼用する蓋体と、駆動回路または制御回路に対して外部装置を電気的に接続する入出力コネクタとを備える。筐体の電動モータと反対側に蓋体が係合されることにより形成された収納空間に、駆動回路と制御回路が収納されている。蓋体は、当該蓋体の径方向に延びるとともに収納空間へ突出する、板状の内部フィンを有している。そして、この内部フィンは、駆動回路に含まれる発熱電子部品を熱的に接続する接続面を有し、該接続面は、電動モータの回転軸に対して平行な、内部フィンの側面である。

上記構成によると、駆動回路に含まれる発熱電子部品を熱的に接続する接続面が、電動モータの回転軸と平行に蓋体に設けられている。このため、発熱電子部品の数が多かったり、実装占有面積が広かったりしても、蓋体を電動モータの回転軸に対して垂直な方向（側方）へ拡げる必要はなく、電動モータ制御装置を小型化することができる。また、電動モータが実装された筐体ではなく、電動モータから離れた蓋体の接続面に発熱電子部品を熱的に接続している。このため、電動モータで発生した熱の影響を受けずに、発熱電子部品で発生した熱を、ヒートシンクを兼用する蓋体により外部へ効率良く放熱して、放熱性を向上させることができる。

本発明では、上記電動モータ制御装置において、駆動回路は、金属基板の一方の面に実装され、金属基板の他方の面は、金属面であり、金属面が接続面に接するように、金属基板は蓋体に固定されていてもよい。

また、本発明では、内部フィンは、蓋体の中心部を通って、蓋体の径方向に延びるように設けられていてもよい。

また、本発明では、上記電動モータ制御装置において、蓋体は、筐体と対向しない外面から突出する外部フィンをさらに有し、入出力コネクタは、外部フィンに対して平行でかつ所定の間隔をおいて、筐体の前記外面に突設されていてもよい。

または、本発明では、蓋体は、内部フィンを有さず、筐体と対向しない外面から突出する外部フィンと、外部フィンの内部に設けられ、収納空間を臨むように開口する凹状の嵌入部とをさらに有し、嵌入部の電動モータの回転軸に対して平行な内側面が接続面であってもよい。また、その外部フィンは、蓋体の中心部を通って、蓋体の径方向に延びるように設けられていてもよい。さらに、その外部フィンに対して平行に、かつ所定の間隔をおいて、入出力コネクタが筐体の外面に突設されていてもよい。

また、本発明では、上記電動モータ制御装置において、発熱電子部品はスイッチング素子を含み、そのスイッチング素子の封止部の外面を、熱が伝わるように内部フィンや外部フィンの接続面に接触させてもよい。

さらに、本発明では、上記電動モータ制御装置において、制御回路は、プリント基板から成る制御基板に実装され、制御基板は、電動モータの回転軸に対して垂直な姿勢で、駆動回路よりも電動モータ側に配置されてもよい。また、電動モータの回転軸と対向するように制御基板に実装され、該回転軸の回転を検出する回転センサをさらに備えてもよい。

本発明によれば、小型化と放熱性の向上を実現することができる電動モータ制御装置を提供することが可能となる。

本発明の第１実施形態による電動モータ制御装置の分解斜視図である。 図１の電動モータ制御装置の組立斜視図である。 図１の電動モータ制御装置の平面図である。 図３のＡ−Ａ断面図である。 図３のＢ−Ｂ断面図である。 本発明の第２実施形態による電動モータ制御装置の分解斜視図である。 図６の電動モータ制御装置の組立斜視図である。 図６の電動モータ制御装置の平面図である。 図８のＣ−Ｃ断面図である。 図８のＤ−Ｄ断面図である。 本発明の第３実施形態による電動モータ制御装置の断面図である。 本発明の第４実施形態による電動モータ制御装置の断面図である。

以下、本発明の実施形態につき、図面を参照しながら説明する。各図において、同一の部分または対応する部分には、同一符号を付してある。

まず、本発明の第１実施形態による電動モータ制御装置１０１の構造を、図１〜図５を参照しながら説明する。

図１は、電動モータ制御装置１０１の分解斜視図である。図２は、電動モータ制御装置１０１の組立斜視図である。図３は、電動モータ制御装置１０１の平面図である。図４は、図３のＡ−Ａ断面図である。図５は、図３のＢ−Ｂ断面図である。

電動モータ制御装置１０１は、電動パワーステアリングシステムに組み込まれ、車両の操舵を補助するために、電動モータＭ（図４）の駆動を制御する。後述する他の実施形態の電動モータ制御装置１０２〜１０４も同様である。

電動モータ制御装置１０１には、図１に示すように、筐体１、蓋体２、金属基板３、制御基板４、および入出力コネクタ７ａ、７ｂなどが備わっている。

筐体１は、熱伝導性の高い金属製であり、円筒状に形成されている。図４および図５に示すように、筐体１の一方側にある実装部１ｂには、電動モータＭが実装されている。電動モータＭの回転軸Ｊは、筐体１の中心軸と一致している。

電動モータＭの回転軸Ｊの軸方向に対して、筐体１の電動モータＭと反対側には、収納部１ａが設けられている。収納部１ａと実装部１ｂとを隔てる隔壁１ｄには、貫通孔１ｅ、１ｆが形成されている（図４、図１）。実装部１ｂの先端には、貫通孔１ｃが形成されている（図４）。電動モータＭの回転軸Ｊの一端部は、貫通孔１ｃを通って外部へ突出し、回転軸Ｊの他端部は、貫通孔１ｅを通って収納部１ａへ突出している。また、収納部１ａには、貫通孔１ｆを通ってモータ端子Ｍｔが突出している（図１）。

蓋体２は、熱伝導性の高い金属製であり、図３に示すように、本体部２ａが平面視でほぼ円形状に形成されている。図４および図５などに示すように、蓋体２は、収納部１ａを閉塞するように、筐体１の他端部に係合されて、蓋体２と筐体１の耳部２ｑ、１ｑ（図１〜図３）同士がねじなどにより固定される。この係合状態で、筐体１と蓋体２により閉塞された収納空間Ｋが形成される。収納空間Ｋには、金属基板３と制御基板４などが収納されている。筐体１と蓋体２の係合部分には、図示しないシール材が挟み込まれる。

蓋体２は、板状の内部フィン２ｂと外部フィン２ｃとを有している。図４および図５に示すように、内部フィン２ｂは、筐体１と対向する本体部２ａの内面から収納空間Ｋへ突出している。外部フィン２ｃは、筐体１と対向しない本体部２ａの外面から電動モータＭと反対側へ突出している。

内部フィン２ｂと外部フィン２ｃは、蓋体２の本体部２ａの中心部を通って、本体部２ａの径方向に延びるように設けられている。各フィン２ｂ、２ｃの径方向の幅は、本体部２ａの径以下の範囲内で設定されている。すなわち、各フィン２ｂ、２ｃは、本体部２ａから径方向（側方）へ食み出ないように、形成されている。

また、内部フィン２ｂと外部フィン２ｃは、電動モータＭの回転軸Ｊに対して平行に突出している。さらに、内部フィン２ｂと外部フィン２ｃは、本体部２ａを介して連続している。蓋体２は、ヒートシンクを兼用している。

金属基板３は、アルミニウムなどの金属製の板から成る。金属基板３の一方の面３ａは、絶縁処理されている。この一方の面３ａには、図１および図５に示すように、電動モータＭを駆動する駆動回路３１が実装されている。駆動回路３１には、通電時の発熱量が大きい発熱電子部品３２が含まれている。この発熱電子部品３２は、たとえばＦＥＴ（電界効果トランジスタ）などのスイッチング素子から成る。他にも、駆動回路３１には、コンデンサ、コイル、および抵抗などの電子部品が含まれている（詳細図示省略）。

金属基板３の他方の面３ｂ（図４）は、絶縁処理されていない金属面である。この金属面３ｂには、駆動回路３１が実装されていない。また、図４の例では、金属面３ｂには、電子部品が実装されず、電気回路が形成されていない。

蓋体２の内部フィン２ｂの表面積が最も大きい一側面２ｄ（図１）は、金属基板３上の発熱電子部品３２を熱的に接続する接続面である。この接続面２ｄは、図４に示すように、電動モータＭの回転軸Ｊと平行になっている。

金属基板３の金属面３ｂが接続面２ｄに接するように、金属基板３は蓋体２にねじなどにより固定されている。これにより、発熱電子部品３２が金属基板３を介して蓋体２の内部フィン２ｂに熱的に接続される。金属面３ｂと接続面２ｄの間には、絶縁性を有する熱伝導シートを介在させてもよい。

金属基板３の一方の面３ａには、モータ接続端子６の根元部が実装されている。モータ接続端子６の先端部は、収納空間Ｋ内でモータ端子Ｍｔと溶接などにより接続されている。これにより、金属基板３の駆動回路３１と電動モータＭとが電気的に接続されている。モータ接続端子６とモータ端子Ｍｔとの接続作業は、筐体１の周面に設けられた開口部１ｋ（図１）を通して行う。開口部１ｋは、キャップ１３により閉塞される。キャップ１３は、ねじなどにより筐体１の周面に固定される。

制御基板４は、プリント基板などから成る。制御基板４には、駆動回路３１を制御する制御回路４１が実装されている。制御回路４１には、ＣＰＵやメモリなどが含まれている（詳細図示省略）。駆動回路３１に含まれる電子部品の外形は、制御回路４１に含まれる電子部品の外形より大きい。

図４および図５に示すように、制御基板４は、電動モータＭの回転軸Ｊに対して垂直な姿勢で、駆動回路３１が実装された金属基板３よりも電動モータＭ側に位置するように、蓋体２に固定されている。詳しくは、制御基板４は、蓋体２の内部フィン２ｂの先端にねじなどにより固定されている。

制御基板４の蓋体２と対向しない面４ａには、電動モータＭの回転軸Ｊと対向するように回転センサ８が実装されている。回転センサ８は、磁気センサから成る。収納空間Ｋに突出した回転軸Ｊの他端部には、磁石１１が埋設されている。回転センサ８は、磁石１１の磁界の変化に基づいて、電動モータＭの回転軸Ｊの回転を検出する。

金属基板３の一方の面３ａには、基板接続端子５の根元部が実装されている。基板接続端子５の先端部は、図４に示すように、収納空間Ｋ内で制御基板４に接続されている。詳しくは、制御基板４に形成されたスルーホール４ｈ（図１）に基板接続端子５の先端部が挿入されて、はんだや銅などの金属により接続される。これにより、金属基板３の駆動回路３１と制御基板４の制御回路４１とが電気的に接続されている。収納空間Ｋにおいて、金属基板３は制御基板４に対して垂直になっている。

入出力コネクタ７ａ、７ｂは、駆動回路３１または制御回路４１に対して、図示しない外部装置を電気的に接続する。そのうち、一方の入出力コネクタ７ａは、図示しない車両のバッテリから電力を供給するための電源コネクタである。他方の入出力コネクタ７ｂは、図示しない車両側ＥＣＵ（電子制御装置）に対して信号を送受信するための信号コネクタである。

各入出力コネクタ７ａ、７ｂは、蓋体２の本体部２ａの外面に、外部フィン２ｃと平行に突設されている。詳しくは、外部フィン２ｃの一方側に、電源コネクタ７ａが外部フィン２ｃから所定の間隔をおいて設けられている。また、外部フィン２ｃの他方側に、信号コネクタ７ｂが外部フィン２ｃから所定の間隔をおいて設けられている。各入出力コネクタ７ａ、７ｂのハウジング７ｃ、７ｄは、筐体１と対向する内側から本体部２ａに形成された貫通孔２ｅ、２ｆにそれぞれ嵌合されて、該貫通孔２ｅ、２ｆの周縁部分にねじなどにより固定されている。

各入出力コネクタ７ａ、７ｂの嵌合部７ｇ、７ｈは、蓋体２の本体部２ａから電動モータＭと反対側へ突出している。図示しない外部装置と接続されたハーネスは、電動モータＭの回転軸Ｊと平行に、各入出力コネクタ７ａ、７ｂの嵌合部７ｇ、７ｈに対して挿抜される。

各入出力コネクタ７ａ、７ｂの端子７ｅ、７ｆの上端部は、嵌合部７ｇ、７ｈ内にそれぞれ突出している。端子７ｅ、７ｆの下端部は、ハウジング７ｃ、７ｄをそれぞれ貫通して、収納空間Ｋ内に突出している。

電源コネクタ７ａの端子７ｅの下端部は、金属基板３に実装された外部用接続端子９と溶接などにより接続されている。これにより、電源コネクタ７ａと金属基板３上の駆動回路３１とが電気的に接続されている。そして、電源コネクタ７ａの嵌合部７ｇに、図示しないバッテリと接続されたハーネスが嵌合されることで、バッテリと金属基板３の駆動回路３１とが電気的に接続され、バッテリから駆動回路３１に電力が供給可能となる。

信号コネクタ７ｂの端子７ｆの下端部は、制御基板４に接続されている。詳しくは、制御基板４に形成されたスルーホール４ｉ（図１）に端子７ｆの下端部が挿入されて、はんだや銅などの金属により接続されている。これにより、信号コネクタ７ｂと制御基板４上の制御回路４１とが電気的に接続されている。そして、信号コネクタ７ｂの嵌合部７ｈに、図示しない車両側ＥＣＵと接続されたハーネスが嵌合されることで、車両側ＥＣＵと制御基板４の制御回路４１とが電気的に接続され、車両側ＥＣＵと制御回路４１との間で信号が送受信可能となる。

筐体１と蓋体２により閉塞された収納空間Ｋには、上記の他にも、コイルやコンデンサから成るフィルタ回路のような、電気回路や電子部品が収納される。それら電気回路や電子部品は、直接または基板や中継部材などを介して間接的に、筐体１または蓋体２に固定される。

上記第１実施形態によると、ヒートシンクを兼用する蓋体２の接続面２ｄに、駆動回路３１に含まれる発熱電子部品３２が熱的に接続されていて、該接続面２ｄが電動モータＭの回転軸Ｊと平行になっている。このため、発熱電子部品３２の数が多かったり、実装占有面積が広かったりしても、蓋体２を電動モータＭの回転軸Ｊに対して垂直な方向（側方）へ拡げる必要はなく、電動モータ制御装置１０１を小型化することができる。また、電動モータＭが実装された筐体１ではなく、電動モータＭから離れた蓋体２の接続面２ｄに発熱電子部品３２を熱的に接続している。このため、電動モータＭで発生した熱の影響を受けずに、発熱電子部品３２で発生した熱を蓋体２により外部へ効率良く放熱して、放熱性を向上させることができる。

また、上記第１実施形態では、駆動回路３１が金属基板３の一方の面３ａに実装され、金属基板３の他方の金属面３ｂが蓋体２の接続面２ｄに接するように、金属基板３が蓋体２に固定されている。このため、駆動回路３１に含まれる発熱電子部品３２で発生した熱を、金属基板３を介して接続面２ｄから蓋体２に効率良く伝えて、該熱を蓋体２から外部へ効率良く放熱することができる。

また、上記第１実施形態では、発熱電子部品３２を熱的に接続した接続面２ｄが、収納空間Ｋへ突出する蓋体２の内部フィン２ｂの一側面である。このため、発熱電子部品３２で発生した熱を、金属基板３を介して蓋体２の内部フィン２ｂに伝えて、内部フィン２ｂの周囲へ放熱することができる。また、発熱電子部品３２から内部フィン２ｂに伝わった熱を、蓋体２の本体部２ａへ伝えて、該本体部２ａから外部へ放熱することができる。また、内部フィン２ｂを設けたことで、蓋体２の表面積が増大するので、蓋体２による放熱性をより向上させることができる。

また、上記第１実施形態では、内部フィン２ｂが、蓋体２の本体部２ａの中心部を通って、本体部２ａの径方向に延びるように設けられている。このため、内部フィン２ｂの径方向の幅を、本体部２ａの径以下の範囲内で大きくして、接続面２ｄの面積を広くすることができる。これにより、発熱電子部品３２またはこれを実装した金属基板３を接続面２ｄに熱的に接続し易くすることができ、蓋体２による放熱性を向上させることができる。

仮に、内部フィン２ｂが蓋体２の本体部２ａから径方向（側方）に食み出た場合、蓋体２および筐体１が径方向に大きくなって、電動モータ制御装置１０１が大型化してしまう。然るに、上記第１実施形態では、内部フィン２ｂを本体部２ａから径方向に食み出ないように形成しているので、蓋体２および筐体１が径方向に大きくならず、電動モータ制御装置１０１が大型化するのを抑止することができる。

また、上記第１実施形態では、蓋体２の本体部２ａの外面に電動モータＭと反対側へ突出する外部フィン２ｃを設けている。このため、発熱電子部品３２から内部フィン２ｂを介して本体部２ａに伝わった熱を、本体部２ａから外部フィン２ｃに伝えて、外部フィン２ｃから外部へ放熱することができる。また、外部フィン２ｃを設けたことで、蓋体２の表面積が増大するので、蓋体２による放熱性をより向上させることができる。然も、外部フィン２ｃが、蓋体２の本体部２ａの中心部を通って、本体部２ａの径方向に延びるように設けられているので、外部フィン２ｃの径方向の幅を、本体部２ａの径以下の範囲内で大きくして、蓋体２による放熱性を一層向上させることができる。また、蓋体２および筐体１が径方向に大きくならず、電動モータ制御装置１０１を小型化することができる。

また、上記第１実施形態では、筐体１と対向しない蓋体２の外面に、外部フィン２ｃから所定の間隔をおいて入出力コネクタ７ａ、７ｂを突設している。このため、たとえば特許文献１および特許文献３のように、入出力コネクタを筐体および蓋体の側方へ突出させる場合より、入出力コネクタ７ａ、７ｂを電動モータＭや電動モータ制御装置１０１の中心側に寄せて配置することができる。そして、その分、蓋体２や筐体１や制御基板４を小型化して、電動モータ制御装置１０１自体も小型化することができる。また、入出力コネクタ７ａ、７ｂの嵌合部７ｇ、７ｈを電動モータＭと反対側へ向けている。このため、嵌合部７ｇ、７ｈに外部装置と接続されたハーネスを嵌合または抜去する際に、電動モータＭや外部フィン２ｃが邪魔にならず、嵌合・抜去作業を容易に行うことができる。

さらに、上記第１実施形態では、制御回路４１を実装した制御基板４が、電動モータＭの回転軸Ｊに対して垂直な姿勢で、駆動回路３１を実装した金属基板３よりも電動モータＭ側に位置するように、蓋体２の内部フィン２ｂの先端に固定されている。そして、制御基板４の蓋体２と対向しない一方の面４ａに回転センサ８が実装されている。このため、回転センサ８を電動モータＭの回転軸Ｊと対向させて、回転軸Ｊの回転を検出することができる。また、１枚の制御基板４に制御回路４１と回転センサ８を実装しているので、制御回路４１と回転センサ８を別々の基板に分散させて実装した場合より、収納空間Ｋを縮小することができる。そして、その分、筐体１または蓋体２を小型化して、電動モータ制御装置１０１自体も小型化することが可能となる。

次に、本発明の第２実施形態による電動モータ制御装置１０２の構造を、図６〜図１０を参照しながら説明する。

図６は、電動モータ制御装置１０２の分解斜視図である。図７は、電動モータ制御装置１０２の組立斜視図である。図８は、電動モータ制御装置１０２の平面図である。図９は、図８のＣ−Ｃ断面図である。図１０は、図８のＤ−Ｄ断面図である。

図６〜図１０に示すように、電動モータ制御装置１０２の蓋体２は、内部フィンを有していないが、外部フィン２ｇを有している。外部フィン２ｇは、筐体１と対向しない本体部２ａの外面から、電動モータＭと反対側へ突出している。また、外部フィン２ｇは、電動モータＭの回転軸Ｊに対して平行で、かつ蓋体２の本体部２ａの中心部を通って、本体部２ａの径方向に延びるように設けられている。外部フィン２ｇの径方向の幅は、本体部２ａの径以下の範囲内で設定されている。すなわち、外部フィン２ｇは、本体部２ａから径方向（側方）へ食み出ないように形成されている。

図９および図１０に示すように、外部フィン２ｇの内部には、筐体１と蓋体２により閉塞された収納空間Ｋを臨むように開口した、凹状の嵌入部２ｈが設けられている。嵌入部２ｈの電動モータＭの回転軸Ｊに対して平行な内側面のうち、最も大きい一内側面２ｉは、金属基板３上の発熱電子部品３２を熱的に接続する接続面である。この接続面２ｉと対向する外部フィン２ｇの側壁には、図６および図７に示すように、貫通孔２ｊが複数形成されている。

図９および図１０に示すように、金属基板３を嵌入部２ｈに嵌入させて、金属面３ｂを接続面２ｉに接触させ、貫通孔２ｊ（図６）を貫通させたねじにより金属基板３を接続面２ｉに固定している。これにより、発熱電子部品３２が金属基板３を介して蓋体２の外部フィン２ｇの内部に熱的に接続される。金属面３ｂと接続面２ｉの間には、絶縁性を有する熱伝導シートを介在させてもよい。

なお、図９および図１０では、金属基板３の下端部を嵌入部２ｈから収納空間Ｋ側へ突出させているが、他の例として、金属基板３の全部を嵌入部２ｈに嵌入させてもよい。

蓋体２の本体部２ａの筐体１と対向する内面には、固定台座２ｋが複数設けられている。固定台座２ｋの先端には、制御基板４がねじにより固定されている。制御基板４は、電動モータＭの回転軸Ｊに対して垂直な姿勢で、金属基板３よりも電動モータＭ側に配置されている。制御基板４の蓋体２と対向しない面４ａには、電動モータＭの回転軸Ｊと対向するように回転センサ８が実装されている。

金属基板３の下端部には、基板接続端子５の根元部とモータ接続端子６の根元部とが実装されている。基板接続端子５の先端部は、収納空間Ｋ内で制御基板４のスルーホール４ｈ（図６）に接続されている。モータ接続端子６の先端部は、収納空間Ｋ内でモータ端子Ｍｔ（図９）と溶接などにより接続されている。

入出力コネクタ７は、図６に示すように、電源コネクタ７ａと信号コネクタ７ｂとが一体化された複合型コネクタである。入出力コネクタ７は、図８および図９に示すように、蓋体２の本体部２ａの外面における、外部フィン２ｇの一方側に外部フィン２ｇから所定の間隔をおいて立設されている。入出力コネクタ７のハウジング７ｊは、筐体１と対向する内側から本体部２ａに形成された貫通孔２ｍに嵌入されて、該貫通孔２ｍの周縁部分にねじなどにより固定されている。

入出力コネクタ７の端子７ｅ、７ｆの上端部は、嵌合部７ｇ、７ｈ内にそれぞれ突出している（図８など）。端子７ｅ、７ｆの下端部は、図９に示すように、ハウジング７ｊを貫通して、収納空間Ｋ内に突出している。そして、端子７ｅの下端部は、金属基板３に実装された外部用接続端子９と接続されている。端子７ｆの下端部は、制御基板４のスルーホール４ｉ（図６）に接続されている。

上記第２実施形態によると、蓋体２の外部フィン２ｇの内部に設けられた嵌入部２ｈに金属基板３が嵌入されて、嵌入部２ｈの内側面である接続面２ｉに金属基板３の金属面３ｂが固定され、金属基板３に実装された駆動回路３１の発熱電子部品３２が接続面２ｉに熱的に接続されている。このため、発熱電子部品３２で発生した熱を、金属基板３を介して外部フィン２ｇに伝えて、該熱を外部フィン２ｇから外部へ効率良く放熱することができる。また、外部フィン２ｇ、嵌入部２ｈ、および金属基板３が収納空間Ｋの電動モータＭと反対側に突出しているので、発熱電子部品３２で発生した熱を外部フィン２ｇの周囲の外方へ効率良く放熱することができる。また、外部フィン２ｇと嵌入部２ｈを設けたことで、蓋体２の表面積が増大するので、蓋体２による放熱性をより向上させることができる。

さらに、外部フィン２ｇと嵌入部２ｈに伴って、発熱電子部品３２と金属基板３が収納空間Ｋの電動モータＭと反対側に配置されるので、前述した第１実施形態より収納空間Ｋを縮小して、電動モータＭの回転軸Ｊと平行な方向（高さ方向）に筐体１を小型化することができる。

また、上記第２実施形態では、外部フィン２ｇが、蓋体２の本体部２ａの中心部を通って、本体部２ａの径方向に延びるように設けられている。このため、外部フィン２ｇの径方向の幅を、本体部２ａの径以下の範囲内で大きくして、接続面２ｉの面積を広くすることができる。これにより、発熱電子部品３２またはこれを実装した金属基板３を接続面２ｉに熱的に接続し易くすることができ、蓋体２による放熱性を向上させることができる。

さらに、上記第２実施形態では、外部フィン２ｇを本体部２ａから径方向に食み出ないように形成しているので、蓋体２が径方向に大きくならず、電動モータ制御装置１０２を小型化することができる。

本発明では、以上述べた以外にも種々の実施形態を採用することができる。たとえば、以上の実施形態では、駆動回路３１に含まれる発熱電子部品３２を、金属基板３を介して蓋体２の接続面２ｄ、２ｉに熱的に接続した例を示したが、本発明はこれのみに限定するものではない。これ以外に、たとえば図１１に示す第３実施形態や、図１２に示す第４実施形態のように、発熱電子部品３２を直接、蓋体２の接続面２ｄ、２ｉに熱的に接続してもよい。

図１１に示す第３実施形態の電動モータ制御装置１０３では、蓋体２の内部フィン２ｂの複数の側面２ｄ’を接続面としている。詳しくは、内部フィン２ｂの最も面積が広い二側面２ｄ’を接続面としている。そして、各接続面２ｄ’に、駆動回路３１の発熱電子部品であるスイッチング素子３３の封止部３３ａの外面を、熱が伝わるように接触させている。

図１２に示す第４実施形態の電動モータ制御装置１０４では、蓋体２の外部フィン２ｇの複数の内側面２ｉ’を接続面としている。詳しくは、外部フィン２ｇの最も面積が広い二側面２ｉ’を接続面としている。そして、各接続面２ｉ’に、スイッチング素子３３の封止部３３ａの外面を、熱が伝わるように接触させている。

スイッチング素子３３の封止部３３ａは、合成樹脂で形成されている。スイッチング素子３３の端子３３ｂは導体であり、封止部３３ａから突出している。端子３３ｂの先端部は、制御基板４に電気的に接続されている。

図示を省略しているが、スイッチング素子３３以外の駆動回路３１の構成部品は、基板やフレームなどの部材を介してまたは直接に、収納空間Ｋ内で蓋体２や筐体１に固定したり、制御基板４に実装したりすればよい。駆動回路３１や制御回路４１以外の電気回路や電子部品も、収納空間Ｋ内で蓋体２や筐体１に固定すればよい。

上記第３実施形態および第４実施形態のように、スイッチング素子３３の封止部３３ａの外面を蓋体２の接続面２ｄ’、２ｉ’に熱的に接続することで、スイッチング素子３３から発生した熱を、接続面２ｄ’、２ｉ’から蓋体２に効率良く伝えて、蓋体２から外部へ効率良く放熱することができる。

また、他の実施形態として、駆動回路に含まれる発熱電子部品をモジュール化して、該モジュールを直接または熱伝導部材を介して間接的に、蓋体の接続面に熱的に接続してもよい。また、熱伝導部材として、金属基板や熱伝導シート以外の部材を用いてもよい。

また、以上の実施形態では、制御基板４を蓋体２に固定した例を示したが、制御基板は筐体１に固定してもよい。また、収納空間Ｋ内で制御基板４を電動モータＭの回転軸Ｊと平行に配置してもよい。

また、以上の実施形態では、基板３、４を収納する部分と電動モータＭを実装する部分とが、筐体１に一体的に設けられた例を示したが、本発明はこれのみに限定するものではない。これ以外に、基板を収納する部分と電動モータを実装する部分とが別体で形成され、両部分がねじなどで固定されることで一体となる筐体を用いてもよい。

また、以上の実施形態では、筐体１が円筒状に形成され、蓋体２の本体部２ａが円盤状に形成された例を示したが、本発明はこれのみに限定するものではない。たとえば、筐体の収納部を矩形の箱体や、多角形の筒体に形成してもよい。その場合、収納部の形状に合わせて金属基板、制御基板、および入出力コネクタなどを製作すればよい。

さらに、以上の実施形態では、電動パワーステアリングシステムで使用される電動モータ制御装置１０１〜１０４に、本発明を適用した例を挙げたが、他の用途の電動モータ制御装置に対しても、本発明を適用することは可能である。

１ 筐体
２ 蓋体
２ｂ 内部フィン
２ｃ 外部フィン
２ｄ、２ｄ’ 接続面
２ｇ 外部フィン
２ｈ 嵌入部
２ｉ、２ｉ’ 接続面
３ 金属基板
３ａ 金属基板の一方の面
３ｂ 金属面
４ 制御基板
７、７ａ、７ｂ 入出力コネクタ
８ 回転センサ
３１ 駆動回路
３２ 発熱電子部品
３３ スイッチング素子（発熱電子部品）
３３ａ 封止部
４１ 制御回路
１０１、１０２、１０３、１０４ 電動モータ制御装置
Ｊ 回転軸
Ｋ 収納空間
Ｍ 電動モータ

Claims (9)

1. 電動モータを駆動する駆動回路と、
   前記駆動回路を制御する制御回路と、
   前記電動モータが実装された筐体と、
   ヒートシンクを兼用する蓋体と、
   前記駆動回路または前記制御回路に対して外部装置を電気的に接続する入出力コネクタと、を備え、
   前記筐体の前記電動モータと反対側に前記蓋体が係合されることにより形成された収納空間に、前記駆動回路と前記制御回路が収納された電動モータ制御装置において、
   前記蓋体は、当該蓋体の径方向に延びるとともに前記収納空間へ突出する、板状の内部フィンを有し、
   前記内部フィンは、前記駆動回路に含まれる発熱電子部品を熱的に接続する接続面を有し、
   前記接続面は、前記電動モータの回転軸に対して平行な、前記内部フィンの側面である、ことを特徴とする電動モータ制御装置。
2. 請求項１に記載の電動モータ制御装置において、
   前記駆動回路は、金属基板の一方の面に実装され、
   前記金属基板の他方の面は、金属面であり、
   前記金属面が前記接続面に接するように、前記金属基板は前記蓋体に固定されている、ことを特徴とする電動モータ制御装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の電動モータ制御装置において、
   前記内部フィンは、前記蓋体の中心部を通って、当該蓋体の径方向に延びるように設けられている、ことを特徴とする電動モータ制御装置。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の電動モータ制御装置において、
   前記蓋体は、前記筐体と対向しない外面から突出する外部フィンをさらに有し、
   前記入出力コネクタは、前記外部フィンに対して平行でかつ所定の間隔をおいて、前記筐体の外面に突設されている、ことを特徴とする電動モータ制御装置。
5. 電動モータを駆動する駆動回路と、
   前記駆動回路を制御する制御回路と、
   前記電動モータが実装された筐体と、
   ヒートシンクを兼用する蓋体と、
   前記駆動回路または前記制御回路に対して外部装置を電気的に接続する入出力コネクタと、を備え、
   前記筐体の前記電動モータと反対側に前記蓋体が係合されることにより形成された収納空間に、前記駆動回路と前記制御回路が収納され、
   前記蓋体は、前記駆動回路に含まれる発熱電子部品を熱的に接続する接続面を有し、
   前記接続面は、前記電動モータの回転軸と平行になっている、電動モータ制御装置において、
   前記蓋体は、
   前記筐体と対向しない外面から突出する外部フィンと、
   前記外部フィンの内部に設けられ、前記収納空間を臨むように開口する凹状の嵌入部と、をさらに有し、
   前記接続面は、前記嵌入部の前記電動モータの回転軸に対して平行な内側面である、ことを特徴とする電動モータ制御装置。
6. 請求項５に記載の電動モータ制御装置において、
   前記外部フィンは、前記蓋体の中心部を通って、当該蓋体の径方向に延びるように設けられている、ことを特徴とする電動モータ制御装置。
7. 請求項５または請求項６に記載の電動モータ制御装置において、
   前記入出力コネクタは、前記外部フィンに対して平行に、かつ所定の間隔をおいて、前記筐体の外面に突設されている、ことを特徴とする電動モータ制御装置。
8. 請求項１または請求項５に記載の電動モータ制御装置において、
   前記発熱電子部品は、スイッチング素子を含み、
   前記スイッチング素子の封止部の外面を、熱が伝わるように前記接続面に接触させた、ことを特徴とする電動モータ制御装置。
9. 請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の電動モータ制御装置において、
   前記制御回路は、プリント基板から成る制御基板に実装され、
   前記制御基板は、前記電動モータの回転軸に対して垂直な姿勢で、前記駆動回路よりも前記電動モータ側に配置され、
   前記電動モータの回転軸と対向するように前記制御基板に実装され、前記回転軸の回転を検出する回転センサをさらに備えた、ことを特徴とする電動モータ制御装置。

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