駆動装置
【課題】電子回路を露出することなく、モータ部とコントロールユニットとの分解および組み付けが可能な駆動装置を提供する。
【解決手段】モータ部２を駆動制御するコントロールユニット３は、電子回路を有するパワー基板４２、およびそのパワー基板４２を覆う外カバー６０を有する。基板用端子５１は、パワー基板４２に電気的に接続している。ステータ９１に巻回された巻線９５に電気的に接続されたモータ端子７３は、基板用端子側へ延びている。ボルト５７は、外カバー６０がパワー基板４２等を覆った状態で、基板用端子５１とモータ端子７３とを、外カバー６０およびコンポーネントキャリア７０の内側で接続または離脱することが可能である。これにより、基板用端子５１とモータ端子７３とを接続または離脱する際、外カバー６０からパワー基板４２の電子回路等が露出することが防がれる。
【解決手段】モータ部２を駆動制御するコントロールユニット３は、電子回路を有するパワー基板４２、およびそのパワー基板４２を覆う外カバー６０を有する。基板用端子５１は、パワー基板４２に電気的に接続している。ステータ９１に巻回された巻線９５に電気的に接続されたモータ端子７３は、基板用端子側へ延びている。ボルト５７は、外カバー６０がパワー基板４２等を覆った状態で、基板用端子５１とモータ端子７３とを、外カバー６０およびコンポーネントキャリア７０の内側で接続または離脱することが可能である。これにより、基板用端子５１とモータ端子７３とを接続または離脱する際、外カバー６０からパワー基板４２の電子回路等が露出することが防がれる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータとその駆動を制御するコントロールユニットとを一体にした駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、運転者の操舵をモータの駆動力によってアシストする電動パワーステアリングシステム（以下「ＥＰＳ」という。）に用いられる駆動装置において、モータとそのモータの駆動を制御するコントロールユニットとを一体にした機電一体型の駆動装置が知られている。
特許文献１に記載の駆動装置は、モータの巻線に電気的に接続されたモータ端子（特許文献１では「モータ側ターミナル７４Ｕ〜７４Ｗ」）と、コントロールユニットの回路基板に接続する基板用端子（特許文献１では「インサート導体５２」）とが接合されている（特許文献１の明細書の段落「００３４」、図２及び図３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−３７３２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、駆動装置は、モータまたはコントロールユニットのいずれか一方が故障した場合、モータとコントロールユニットとを分解し、その後に故障した一方のみを交換し再度組み付けることが修理費用の低減に望ましい。
しかしながら、特許文献１に記載の駆動装置は、モータとコントロールユニットとの分解および組み付けをする場合にモータ端子と基板用端子とを離脱および接続する際、コントロールユニットの回路基板が露出する。このため、回路基板に形成された電子回路に異物が混入するおそれがある。また、基板用端子とモータ端子とを着脱する工具によって電子回路が破損することが懸念される。また、作業者の手から静電気が流れることによって電子回路が破損するおそれがある。
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、電子回路を露出することなく、モータ部とコントロールユニットとの分解および組み付けが可能な駆動装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に係る発明によると、駆動装置は、モータ部、コントロールユニット、基板用端子、モータ端子および接続手段を備える。
モータ部は、外郭を形成する筒状のモータケース、このモータケースの径内側に設けられ複数相を構成する巻線が巻回されたステータ、およびステータの径内側でステータに対して相対回転可能に設けられたロータを有する。
コントロールユニットは、ステータの巻線に電力を供給する駆動素子、この駆動素子と電気的に接続する電子回路を有する回路基板、および回路基板を覆うことで電子回路を保護するハウジングを有し、モータケースの軸方向の一方に着脱可能に設けられる。
基板用端子は、回路基板の電子回路に電気的に接続する。モータ端子は、ステータに巻回された巻線に電気的に接続され、基板用端子側へ延びる。
接続手段は、ハウジングが回路基板を覆った状態で基板用端子とモータ端子とをハウジングの外側または内側で接続または離脱することが可能である。
これにより、モータ部とコントロールユニットとの分解および組み付け時に、基板用端子とモータ端子とを接続または離脱する際、ハウジングから回路基板が露出することが防がれる。したがって、電子回路に異物が混入することを防ぐことができる。また、基板用端子とモータ端子とを着脱する工具によって電子回路が破損することを防ぐことができる。
【０００６】
請求項２に係る発明によると、駆動装置は、モータ端子を保持するホルダを備える。
接続手段は、ボルトおよびナットの一方からなる第１接続手段と、ボルトおよびナットの他方からなる第２接続手段とから構成される。
第１接続手段は、モータ端子とともにホルダに保持される。
第２接続手段が、基板用端子およびモータ端子を挟んで第１接続手段に螺合することで、基板用端子とモータ端子とが接続される。
これにより、モータ端子と第１接続手段とがホルダによって位置決めされた状態で、第２接続手段を第１接続手段に容易に接続または離脱することができる。
【０００７】
請求項３に係る発明によると、ハウジングは、回路基板、駆動素子、基板用端子、モータ端子およびホルダを覆うものである。
第２接続手段は、ハウジングが回路基板、駆動素子、基板用端子、モータ端子およびホルダを覆った状態で、ハウジングの外側から挿入され、ハウジングの内側でホルダに保持された第１接続手段に螺合する。
これにより、モータ部とコントロールユニットとの分解および組み付け時に、基板用端子とモータ端子とを接続または離脱する際、ハウジングから回路基板、駆動素子、基板用端子、モータ端子およびホルダが露出することを防ぐことができる。したがって、基板用端子とモータ端子とを接続または離脱する作業者の手から静電気が流れることによって電子回路が破損することを防ぐことができる。
【０００８】
請求項４に係る発明によると、ハウジングは、ホルダを保持するホルダ保持部を有するコンポーネントキャリアと、コンポーネントキャリアの外側を覆う外カバーとから構成される。
これにより、ホルダを保持する機能を有するコンポーネントキャリアと、回路基板等の外側を覆う機能を有する外カバーとを分けることで、外カバーの構成を簡素にすることができる。また、コンポーネントキャリアと外カバーとを異なる材質から形成することが可能になる。
【０００９】
請求項５に係る発明によると、コンポーネントキャリアは、外気側からホルダ側に凹む凹部を有する。凹部の底にはコンポーネントキャリアの内側と外側を通じる孔が設けられる。
第２接続手段は、凹部の底の孔から挿入され、コンポーネントキャリアの内側で第１接続手段に螺合する。
これにより、基板用端子およびモータ端子に電気的に接続する第２接続手段が凹部に収容される。したがって、第２接続手段から基板用端子を経由して電子回路に電流が流れることを防ぐことができる。
【００１０】
請求項６に係る発明によると、駆動装置は、コンポーネントキャリアの凹部に対応する位置に設けられた外カバーの開口を塞ぐ蓋部材を有する。
これにより、凹部内に異物が混入することが防がれるので、第２接続手段から基板用端子を経由して電子回路に電流が流れることを確実に防ぐことができる。
【００１１】
請求項７に係る発明によると、コンポーネントキャリアは、凹部の底の孔に対応する位置で基板用端子を固定することの可能な固定部を有する。固定部とホルダ保持部とは一体に形成される。
これにより、基板用端子がコンポーネントキャリアの固定部によって固定され、さらに基板用端子とホルダとの位置関係が定まる。このため、第２接続手段を第１接続手段に容易に接続または離脱することができる。
【００１２】
請求項８に係る発明によると、ハウジングは、基板用端子、モータ端子およびホルダを覆うことなく、回路基板および駆動素子を覆うものである。
第２接続手段は、ハウジングが回路基板および駆動素子を覆った状態で、ハウジングの外側で第１接続手段に螺合する。
これにより、モータ部とコントロールユニットとの分解および組み付け時に、基板用端子とモータ端子とを接続または離脱する際、ハウジングから回路基板および駆動素子が露出することを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施形態による駆動装置の構成図および回路図。
【図２】本発明の第１実施形態による駆動装置の側面図。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線の断面図。
【図４】本発明の第１実施形態による駆動装置のコントロールユニットの要部拡大図。
【図５】本発明の第１実施形態による駆動装置のコントロールユニットの分解斜視図。
【図６】本発明の第１実施形態による駆動装置のコンポーネントキャリアの部分断面図。
【図７】本発明の第１実施形態によるコンポーネントキャリア、ホルダ及びモータ端子の分解斜視図。
【図８】本発明の第１実施形態による駆動装置のコントロールユニットとモータの分解斜視図。
【図９】本発明の第２実施形態による駆動装置の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の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実施形態による駆動装置を図１〜図８に基づいて説明する。駆動装置１は、車両などに搭載される電動パワーステアリング装置（以下、「ＥＰＳ」という。）に適用される。
図１および図２に示すように、駆動装置１は、モータ部２およびコントロールユニット３を備えている。モータ部２は、車両のステアリングホイール４に連結されたステアリングシャフト５を回転させる減速ギヤ６にその出力端１００が噛合うように設けられている。
運転者によってステアリングホイール４が操舵されると、その操舵によってステアリングシャフト５に生じるトルクがトルクセンサ７により検出される。駆動装置１は、トルクセンサ７から出力される信号、および図示しないＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）から伝送される車速信号などに基づき、ステアリングホイール４の操舵をアシストするためのトルクを発生する。このトルクは、減速ギヤ６を経由してステアリングシャフト５に伝達される。
【００１５】
まず、コントロールユニット３の電気的構成について、図１を参照して説明する。
コントロールユニット３は、モータ部２を駆動する電流が流れるパワー部１１と、そのパワー部１１の動作を制御する制御部３０とから構成され、モータ部２を駆動制御する。
パワー部１１は、第１コンデンサ１２、チョークコイル１３、複数のインバータ回路１４、１５を形成する複数のスイッチング素子１６〜２１および第２コンデンサ２２などから構成される。スイッチング素子１６〜２１は、特許請求の範囲に記載の「駆動素子」に相当する。
【００１６】
パワー部１１には、駆動装置１の外部に設けられる電源８から電力が供給される。パワー部１１の備える第１コンデンサ１２およびチョークコイル１３は、フィルタ回路を構成し、電源８を共有する他の装置からパワー部１１に伝わるノイズを低減するとともに、パワー部１１から電源８を共有する他の装置へ伝わるノイズを低減する。また、チョークコイル１３は、電源８と電源リレー２３、２４との間に直列接続され、電圧変動を減衰する。
【００１７】
パワー部１１は、２個のインバータ回路１４、１５を備えている。一方のインバータ回路１４と他方のインバータ回路１５とは、実質的に同一の構成であるので、ここでは、一方のインバータ回路１４の構成のみを説明する。
電源リレー２３、２４およびスイッチング素子１６〜２１は、ＭＯＳＦＥＴであり、ゲート電圧により、ソース−ドレイン間がオンオフ制御される。電源リレー２３、２４は、スイッチング素子１６〜２１とチョークコイル１３との間に設けられ、異常時にスイッチング素子１６〜２１を経由してモータ部２へ流れる電流を遮断可能である。
【００１８】
電源側の３個のスイッチング素子１６〜１８は、ドレインが電源側に接続され、ソースが電源側の３個のスイッチング素子１６〜１８のそれぞれに対応するグランド側の３個のスイッチング素子１９〜２１のドレインに接続されている。グランド側の３個のスイッチング素子１９〜２１のソースは、シャント抵抗２５を経由してグランドに接続されている。電源側のスイッチング素子１６〜１８と、それに対応するグランド側のスイッチング素子１９〜２１との接続点は、それぞれモータ部２の三相巻線に接続されている。
シャント抵抗２５は、スイッチング素子１９〜２１とグランドとの間に接続されている。シャント抵抗２５に印加される電圧または電流を検出することにより、モータ部２に流れる電流を検出可能である。
【００１９】
第２コンデンサ２２は、スイッチング素子１６〜２１の電源側の配線とグランド側の配線とに接続されている。つまり、第２コンデンサ２２は、スイッチング素子１６〜２１と並列接続されている。第２コンデンサ２２は、電荷を蓄えることでスイッチング素子１６〜２１への電力供給を補助し、また、電流の切り替えにより生じるリップル電流を吸収する。
【００２０】
制御部３０は、カスタムＩＣ３１、回転角センサ３２、マイコン３３およびプリドライバ３４、３５等から構成される。
カスタムＩＣ３１は、レギュレータ３６、回転角センサ信号増幅部３７および検出電圧増幅部３８等を含む半導体集積回路である。
レギュレータ３６は、電源８から供給される電力を安定化する安定化回路である。レギュレータ３６により、マイコン３３は、安定した所定の電圧（例えば５Ｖ）で動作する。
回転角センサ信号増幅部３７には、回転角センサ３２から出力された信号が入力される。回転角センサ３２は、モータ部２のシャフトに設けられた磁石の磁界内に設けられ、周囲の磁界の変化を検出する。回転角センサ３２の出力する信号は、モータ部２のロータの回転角度に関する信号として回転角センサ信号増幅部３７に伝送される。回転角センサ信号増幅部３７は、回転角センサ３２から伝送された信号を増幅し、マイコン３３へ出力する。
検出電圧増幅部３８は、シャント抵抗２５の両端電圧を検出し、その検出した検出値を増幅し、マイコン３３へ出力する。
【００２１】
マイコン３３は、演算手段としてのＣＰＵ、記憶手段としてのＲＯＭおよびＲＡＭ等を有する小型のコンピュータである。マイコン３３には、回転角センサ信号増幅部３７からロータの回転角度に関する信号、検出電圧増幅部３８からシャント抵抗２５の両端電圧、トルクセンサ７から操舵トルク信号、およびＣＡＮから車速情報等が入力される。
マイコン３３は、これらの信号が入力されると、ロータの回転角度に基づき、車速に応じてステアリング４の操舵をアシストするように、プリドライバ３４、３５を介してＰＷＭ制御により作り出されたパルス信号を生成する。このパルス信号は、２系統のインバータ回路１４、１５のスイッチング素子１６〜２１のオンオフの切り替え動作を制御する。また、マイコン３３は、検出電圧増幅部３８から入力されるシャント抵抗２５の両端電圧に基づき、モータ部２へ供給する電流を正弦波に近づけるようインバータ回路１４、１５を制御する。これにより、モータ部２には、位相の異なる正弦波の駆動電流が供給され、モータ部２のステータの巻線に回転磁界が生じる。この回転磁界によりモータ部２はトルクを発生し、運転者のステアリング４による操舵がアシストされる。
【００２２】
次にコントロールユニット３の構成について説明する。コントロールユニット３は、図２に示すように、モータ部２の軸方向の一方に設けられている。
図３〜図５に示すように、コントロールユニット３は、２個のパワーモジュール４０、４１、パワー基板４２、制御基板４３、ヒートシンク４４、コンポーネントキャリア５０および外カバー６０などを有する。
一方のパワーモジュール４０は、一方のインバータ回路１４を形成する電源リレー２３、２４、スイッチング素子１６〜２１、シャント抵抗２５およびそれらを接続する配線などを樹脂等の封止体で覆うことで構成される。
他方のパワーモジュール４１は、他方のインバータ回路１５を形成するスイッチング素子などを樹脂等の封止体で覆うことで構成される。一方のパワーモジュール４０と他方のパワーモジュール４１とは、実質的に同一の構成である。
【００２３】
パワー基板４２には、上述したパワー部１１を構成する第１コンデンサ１２、チョークコイル１３および第２コンデンサ２２等が実装される。また、パワー基板４２には、電源８から供給された電流が２個のパワーモジュール４０、４１のスイッチング素子１６〜２１を経由し、モータ部２の三相巻線に流れる配線が形成される。これにより、パワー基板４２は、電源８からモータ部２へ大電流の流れる電子回路を有する。
一方、制御基板４３には、制御部３０を構成するカスタムＩＣ３１、回転角センサ３２、マイコン３３およびプリドライバ３４、３５等が実装される。制御基板４３には、２個のパワーモジュール４０、４１のスイッチング素子１６〜２１のオンオフの切り替え動作を制御する信号を送信する配線が形成される。これにより、パワー基板４２は、スイッチング素子１６〜２１の動作を制御する電子回路を有する。
パワー基板４２および制御基板４３は、特許請求の範囲に記載の「回路基板」に相当する。
【００２４】
ヒートシンク４４は、例えばアルミなどの熱伝導性の高い金属から形成され、２個のパワーモジュール４０、４１の発する熱を吸収可能である。ヒートシンク４４は、モータケースの中心軸を挟んで向き合うように設けられた２個のブロック４６、４７を有する。一方のブロック４６の外壁に一方のパワーモジュール４０が取り付けられ、他方のブロック４７の外壁に他方のパワーモジュール４１が取り付けられる。
ヒートシンク４４のモータ部２と反対側にパワー基板４２が取り付けられ、ヒートシンク４４のモータ部側に制御基板４３が取り付けられる。また、２個のブロック４６、４７の間に第２コンデンサ２２が設けられる。
【００２５】
図５に示すように、ヒートシンク４４と一体にコネクタ保持部４８が設けられている。コネクタ保持部４８は、ヒートシンク４４からモータケースの径外方向に突出し、モータケースの軸方向に通じるコネクタ挿入孔４８１を有する。
コネクタ４９は、コネクタ挿入孔４８１に挿通され、コネクタ保持部４８にねじ４８２により取り付けられる。コネクタ４９は、パワー端子４９１および制御端子４９２を有する。パワー端子４９１は、一端がコネクタ４９の内側に延びており、他端がパワー基板４２の配線に接続される。一方、制御端子４９２は、一端がコネクタ４９の内側に延びており、他端が制御基板４３の配線に接続される。
【００２６】
図３及び図４に示すように、モータ部２のステータ９１に巻回された巻線９５から取り出される取出線９５１は、モータケース９０の孔からコントロールユニット側に延びている。そのモータケース９０の孔にホルダ７０が取り付けられている。ホルダ７０は、樹脂から形成され、ナット７１が嵌め込まれるナット受部７２、およびモータ端子７３を保持することの可能な溝７４を有している。また、図７に示すように、ホルダ７０は、その外壁にモータケース９０の軸方向に延びる凸条部７５を有している。
ホルダ７０の溝７４にモータ端子７３が嵌め込まれている。モータ端子７３は、取出線９５１を挟むことの可能な挟部７６、基板用端子５１と当接する当接部７７、および挟部７６と当接部７７との間で曲折する曲折部７８とを有する。挟部７６が取出線９５１を挟むことで、モータ端子７３と取出線９５１とが電気的および機械的に接続される。当接部７７は、ナット受部７２に設けられたナット７１の基板用端子側に位置する。
【００２７】
図３〜図７に示すように、コンポーネントキャリア５０は樹脂から形成され、ヒートシンク４４の外側に設けられる。コンポーネントキャリア５０は、ヒートシンク４４にねじ５０１によって取り付けられる。
コンポーネントキャリア５０は、ホルダ保持部５２、凹部５３、固定部５４などを一体に有する。
ホルダ保持部５２は、ホルダ７０の径外側を覆っている。また、ホルダ保持部５２は、その内壁にモータケース９０の軸方向に延びる凹条部５５を有している。このホルダ保持部５２の凹条部５５に、ホルダの凸条部７５が嵌め込まれることで、ホルダ７０が位置決めされる。
凹部５３は、モータ部２と反対側からモータ部側に凹むように形成される。凹部５３は、コントロールユニット３を軸方向から見て、外カバー６０の外周に沿った形状に形成される。凹部５３の底には、コンポーネントキャリア５０の内側と外側とを通じる孔５６が設けられている。１個の凹部５３に対し、３個の孔５６が設けられている。
固定部５４は、基板用端子５１をモールドしている。基板用端子５１は、一端がパワー基板４２に接続され、他端が凹部５３の孔５６に露出している。その基板用端子５１の他端は、凹部５３と反対側の端面がモータ端子７３の当接部７７に当接している。
【００２８】
コンポーネントキャリア５０の凹部５３の孔５６にボルト５７が挿入される。ボルト５７とナット７１との間に基板用端子５１とモータ端子７３とが挟まれた状態で、ボルト５７はホルダ７０のナット受部７２に保持されたナット７１と螺合する。これにより、基板用端子５１とモータ端子７３とが電気的および機械的に接続し、スイッチング素子１６〜２１からモータ部２の巻線９５へ電流が供給される。
本実施形態において、ナット７１が特許請求の範囲に記載の「第１接続手段」に相当し、ボルト５７が特許請求の範囲に記載の「第２接続手段」に相当する。
【００２９】
外カバー６０は、樹脂又は金属から有底筒状に形成され、コンポーネントキャリア５０などをモータ部２と反対側から覆っている。図８に示すように、外カバー６０に設けられた孔６１からスルーボルト６２が挿入される。スルーボルト６２は、ヒートシンク４４の円筒部４４１を挿通し、モータケース９０に設けられためねじ６３に螺合する。
本実施形態において、コンポーネントキャリア５０と外カバー６０とが特許請求の範囲に記載の「ハウジング」に相当する。
下カバー８０は、制御基板４３のモータ部側に設けられている。下カバー８０は、下カバー本体８１から垂直に立ちあがる爪部８２によってヒートシンク４４に取り付けられる。
【００３０】
続いてモータ部２について、図３を参照して説明する。
モータ部２は、モータケース９０、ステータ９１、ロータ９２およびシャフト９３を有している。
モータケース９０は、例えば鉄板をプレス加工して有底筒状に形成され、モータ部２の外郭を形成する。モータケース９０は、筒状の周部９０１と、この周部９０１の軸方向の一方から径内方向へ延びる底部９０２とを有している。モータケース９０の周部９０１の他方の側の開口をフレームエンド９４が塞いでいる。
モータケース９０の周部９０１の内壁にステータ９１が固定されている。ステータ９１は、積層鋼板から形成され、突極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９１のスロットに巻線９５が収容されている。巻線９５は突極に巻回される。巻線９５は、２系統の三相巻線を形成している。巻線９５から取り出された取出線９５１はコントロールユニット側へ延び、モータ端子７３と接続している。
【００３１】
ロータ９２は、積層鋼板から形成され、ステータ９１の径内側でステータ９１に対し相対回転可能に設けられている。ロータ９２には、ロータコアの径外側に異種の磁極が周方向に交互に形成されている。ロータ９２の回転中心に形成された軸孔にシャフト９３が固定されている。シャフト９３は、軸方向の一端がモータケース９０の底部９０２に設けられた軸受９７に取り付けられ、他端がフレームエンド９４に設けられた軸受９８に取り付けられている。これにより、シャフト９３は、モータケース９０及びフレームエンド９４に回転可能に支持される。シャフト９３の制御基板４３側の端部には、ロータ９２の回転角を検出するための磁石９９が設けられている。
スイッチング素子１６〜２１からステータ９１の巻線９５に通電されると、回転磁界が形成され、ロータ９２及びシャフト９３はステータ９１及びモータケース９０に対して正逆回転する。そして、シャフト９３のフレームエンド側の出力端１００からステアリングシャフト５の減速ギヤ６に駆動力が出力される。
【００３２】
次に、駆動装置１の製造方法について、図５〜図８を参照して説明する
まず、ヒートシンク４４に、パワーモジュール４０、４１、電子部品の実装されたパワー基板４２、制御基板４３、コンポーネントキャリア５０、コネクタ４９および下カバー８０を取り付ける。このとき、コンポーネントキャリア５０にモールドされた基板用端子５１とパワー基板４２の配線とを溶接または半田により接続する。
次に、ヒートシンク４４にパワー基板４２、制御基板４３、コンポーネントキャリア５０、コネクタ４９および下カバー８０が組み付けられたものに、外カバー６０を被せる。
【００３３】
一方、モータ端子７３とナット７１を取り付けたホルダ７０をモータケース９０に設置する。そして、ステータ９１の巻線９５から取り出された取出線９５１とモータ端子７３の挟部７６とを接続する。
続いて、図８に示すように、コントロールユニット３とモータ部２とを接続する。このとき、モータケース９０に設置されたホルダ７０をコンポーネントキャリア５０のホルダ保持部５２の内側に挿入する。具体的に、ホルダ７０の凸条部７５をホルダ保持部５２の凹条部５５にスライドさせる。これにより、基板用端子５１とモータ端子７３の当接部７７とが当接する。
次に、コンポーネントキャリア５０の凹部５３の孔５６からボルト５７を差し込み、そのボルト５７をホルダ７０に取り付けられたナット７１に螺合する。ボルト５７を回転させることでナット７１が凹部５３側へ移動し、基板用端子５１とモータ端子７３とが機械的および電気的に接続される。
次に、コンポーネントキャリア５０の凹部５３に対応する位置に設けられた外カバー６０の開口６６に蓋部材６４を取り付ける。蓋部材６４は例えばゴムキャップである。
【００３４】
続いて、外カバー６０に設けられた孔６１からスルーボルト６２を挿入し、外カバー６０とヒートシンク４４とをモータケース９０に固定する。スルーボルト６２は、ヒートシンク４４の円筒部４４１を通り、モータケース９０に設けられためねじ６３に固定される。
これにより、駆動装置１が完成する。
【００３５】
次に、コントロールユニット３とモータ部２との分解方法を説明する。
まず、外カバー６０から蓋部材６４を取り外す。
次に、コンポーネントキャリア５０の凹部５３にドライバなどの工具を差し込み、ボルト５７を取り外す。これにより、基板用端子５１とモータ端子７３との接続が外れる。
続いて、スルーボルト６２を取り外す。これにより、コントロールユニット３とモータ部２とを分離することが可能になる。
【００３６】
本実施形態では、以下の作用効果を奏する。
本実施形態では、コンポーネントキャリア５０の凹部５３の内側に設けられたボルト５７の着脱により、基板用端子５１とモータ端子７３とを接続または離脱することが可能である。このとき、外カバー６０からパワー基板４２、制御基板４３、基板用端子５１およびモータ端子７３が露出することが防がれる。したがって、モータ部２とコントロールユニット３との分解および組み付け時に、基板用端子５１とモータ端子７３とを接続または離脱する際、パワー基板４２および制御基板４３に設けられた電子回路に異物が混入することを防ぐことができる。また、基板用端子５１とモータ端子７３とを着脱する工具によって電子回路が破損することを防ぐことができる。また、作業者の手から基板用端子５１またはモータ端子７３を通じて電子回路に静電気が流れることによって電子回路が破損することを防ぐことができる。
【００３７】
本実施形態では、基板用端子５１とモータ端子７３とを接続するボルト５７が凹部５３に収容される。そして凹部５３に対応する位置に設けられた外カバー６０の開口６６を蓋部材６４が塞ぐ。これにより、ボルト５７から基板用端子５１を経由して電子回路に電流が流れることを防ぐことができる。
本実施形態では、基板用端子５１がコンポーネントキャリア５０に固定され、かつ、モータ端子７３とナット７１とがホルダ７０に位置決めされる。これにより、凹部５３からコンポーネントキャリア５０の内側にボルト５７を挿し込み、コンポーネントキャリア５０の内側でボルト５７とナット７１を容易に接続または離脱することができる。
【００３８】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態による駆動装置を図９に示す。第２実施形態において、上述した第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。第２実施形態では、コンポーネントキャリア５０および外カバー６０は、基板用端子５１、モータ端子７３およびホルダ７０を覆うことなく、パワー基板４２、制御基板４３およびパワーモジュール４０、４１などを覆っている。なお、コンポーネントキャリア５０の外側に側部カバー６０が取り付けられている。
第２実施形態においても、コンポーネントキャリア５０と外カバー６０とが特許請求の範囲に記載の「ハウジング」に相当する。
ボルト５７は、コンポーネントキャリア５０の外側でナット７１に螺合し、基板用端子５１およびモータ端子７３を電気的および機械的に接続している。
第２実施形態では、モータ部２とコントロールユニット３との分解および組み付け時に、側部カバー６７のみを取り外した状態で、基板用端子５１とモータ端子７３とを接続または離脱することが可能である。この場合、コンポーネントキャリア５０および外カバー６０から、パワー基板４２の電子回路、制御基板４３の電子回路、及びパワーモジュール４０、４１が露出することを防ぐことができる。
【００３９】
（他の実施形態）
上述した実施形態では、コンポーネントキャリアと外カバーとを別体で形成した。これに対し、他の実施形態では、コンポーネントキャリアと外カバーとは一体で形成してもよい。
上述した実施形態では、ホルダにナットを埋め込み、コンポーネントキャリアの凹部からボルトを取り付けた。これに対し、他の実施形態では、ホルダにボルトを埋め込み、コンポーネントキャリアの凹部にナットを取り付けてもよい。この場合、ボルトが特許請求の範囲に記載の「第１接続手段」に相当し、ナットが特許請求の範囲に記載の「第２接続手段」に相当する。
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、その要旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。
【符号の説明】
【００４０】
１ ・・・駆動装置
２ ・・・モータ部
３ ・・・コントロールユニット
１６〜２１・・・スイッチング素子（駆動素子）
４２ ・・・パワー基板（回路基板）
４３ ・・・制御基板（回路基板）
４４ ・・・ヒートシンク
５０ ・・・コンポーネントキャリア（ハウジング）
５１ ・・・基板用端子
５２ ・・・ホルダ保持部
５３ ・・・凹部
５４ ・・・固定部
５６ ・・・孔
５７ ・・・ボルト（第２接続手段）
６０ ・・・外カバー（ハウジング）
６４ ・・・蓋部材
７０ ・・・ホルダ
７１ ・・・ナット（第１接続手段）
７３ ・・・モータ端子
９０ ・・・モータケース
９１ ・・・ステータ
９２ ・・・ロータ
９５ ・・・巻線
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータとその駆動を制御するコントロールユニットとを一体にした駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、運転者の操舵をモータの駆動力によってアシストする電動パワーステアリングシステム（以下「ＥＰＳ」という。）に用いられる駆動装置において、モータとそのモータの駆動を制御するコントロールユニットとを一体にした機電一体型の駆動装置が知られている。
特許文献１に記載の駆動装置は、モータの巻線に電気的に接続されたモータ端子（特許文献１では「モータ側ターミナル７４Ｕ〜７４Ｗ」）と、コントロールユニットの回路基板に接続する基板用端子（特許文献１では「インサート導体５２」）とが接合されている（特許文献１の明細書の段落「００３４」、図２及び図３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−３７３２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、駆動装置は、モータまたはコントロールユニットのいずれか一方が故障した場合、モータとコントロールユニットとを分解し、その後に故障した一方のみを交換し再度組み付けることが修理費用の低減に望ましい。
しかしながら、特許文献１に記載の駆動装置は、モータとコントロールユニットとの分解および組み付けをする場合にモータ端子と基板用端子とを離脱および接続する際、コントロールユニットの回路基板が露出する。このため、回路基板に形成された電子回路に異物が混入するおそれがある。また、基板用端子とモータ端子とを着脱する工具によって電子回路が破損することが懸念される。また、作業者の手から静電気が流れることによって電子回路が破損するおそれがある。
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、電子回路を露出することなく、モータ部とコントロールユニットとの分解および組み付けが可能な駆動装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に係る発明によると、駆動装置は、モータ部、コントロールユニット、基板用端子、モータ端子および接続手段を備える。
モータ部は、外郭を形成する筒状のモータケース、このモータケースの径内側に設けられ複数相を構成する巻線が巻回されたステータ、およびステータの径内側でステータに対して相対回転可能に設けられたロータを有する。
コントロールユニットは、ステータの巻線に電力を供給する駆動素子、この駆動素子と電気的に接続する電子回路を有する回路基板、および回路基板を覆うことで電子回路を保護するハウジングを有し、モータケースの軸方向の一方に着脱可能に設けられる。
基板用端子は、回路基板の電子回路に電気的に接続する。モータ端子は、ステータに巻回された巻線に電気的に接続され、基板用端子側へ延びる。
接続手段は、ハウジングが回路基板を覆った状態で基板用端子とモータ端子とをハウジングの外側または内側で接続または離脱することが可能である。
これにより、モータ部とコントロールユニットとの分解および組み付け時に、基板用端子とモータ端子とを接続または離脱する際、ハウジングから回路基板が露出することが防がれる。したがって、電子回路に異物が混入することを防ぐことができる。また、基板用端子とモータ端子とを着脱する工具によって電子回路が破損することを防ぐことができる。
【０００６】
請求項２に係る発明によると、駆動装置は、モータ端子を保持するホルダを備える。
接続手段は、ボルトおよびナットの一方からなる第１接続手段と、ボルトおよびナットの他方からなる第２接続手段とから構成される。
第１接続手段は、モータ端子とともにホルダに保持される。
第２接続手段が、基板用端子およびモータ端子を挟んで第１接続手段に螺合することで、基板用端子とモータ端子とが接続される。
これにより、モータ端子と第１接続手段とがホルダによって位置決めされた状態で、第２接続手段を第１接続手段に容易に接続または離脱することができる。
【０００７】
請求項３に係る発明によると、ハウジングは、回路基板、駆動素子、基板用端子、モータ端子およびホルダを覆うものである。
第２接続手段は、ハウジングが回路基板、駆動素子、基板用端子、モータ端子およびホルダを覆った状態で、ハウジングの外側から挿入され、ハウジングの内側でホルダに保持された第１接続手段に螺合する。
これにより、モータ部とコントロールユニットとの分解および組み付け時に、基板用端子とモータ端子とを接続または離脱する際、ハウジングから回路基板、駆動素子、基板用端子、モータ端子およびホルダが露出することを防ぐことができる。したがって、基板用端子とモータ端子とを接続または離脱する作業者の手から静電気が流れることによって電子回路が破損することを防ぐことができる。
【０００８】
請求項４に係る発明によると、ハウジングは、ホルダを保持するホルダ保持部を有するコンポーネントキャリアと、コンポーネントキャリアの外側を覆う外カバーとから構成される。
これにより、ホルダを保持する機能を有するコンポーネントキャリアと、回路基板等の外側を覆う機能を有する外カバーとを分けることで、外カバーの構成を簡素にすることができる。また、コンポーネントキャリアと外カバーとを異なる材質から形成することが可能になる。
【０００９】
請求項５に係る発明によると、コンポーネントキャリアは、外気側からホルダ側に凹む凹部を有する。凹部の底にはコンポーネントキャリアの内側と外側を通じる孔が設けられる。
第２接続手段は、凹部の底の孔から挿入され、コンポーネントキャリアの内側で第１接続手段に螺合する。
これにより、基板用端子およびモータ端子に電気的に接続する第２接続手段が凹部に収容される。したがって、第２接続手段から基板用端子を経由して電子回路に電流が流れることを防ぐことができる。
【００１０】
請求項６に係る発明によると、駆動装置は、コンポーネントキャリアの凹部に対応する位置に設けられた外カバーの開口を塞ぐ蓋部材を有する。
これにより、凹部内に異物が混入することが防がれるので、第２接続手段から基板用端子を経由して電子回路に電流が流れることを確実に防ぐことができる。
【００１１】
請求項７に係る発明によると、コンポーネントキャリアは、凹部の底の孔に対応する位置で基板用端子を固定することの可能な固定部を有する。固定部とホルダ保持部とは一体に形成される。
これにより、基板用端子がコンポーネントキャリアの固定部によって固定され、さらに基板用端子とホルダとの位置関係が定まる。このため、第２接続手段を第１接続手段に容易に接続または離脱することができる。
【００１２】
請求項８に係る発明によると、ハウジングは、基板用端子、モータ端子およびホルダを覆うことなく、回路基板および駆動素子を覆うものである。
第２接続手段は、ハウジングが回路基板および駆動素子を覆った状態で、ハウジングの外側で第１接続手段に螺合する。
これにより、モータ部とコントロールユニットとの分解および組み付け時に、基板用端子とモータ端子とを接続または離脱する際、ハウジングから回路基板および駆動素子が露出することを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施形態による駆動装置の構成図および回路図。
【図２】本発明の第１実施形態による駆動装置の側面図。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線の断面図。
【図４】本発明の第１実施形態による駆動装置のコントロールユニットの要部拡大図。
【図５】本発明の第１実施形態による駆動装置のコントロールユニットの分解斜視図。
【図６】本発明の第１実施形態による駆動装置のコンポーネントキャリアの部分断面図。
【図７】本発明の第１実施形態によるコンポーネントキャリア、ホルダ及びモータ端子の分解斜視図。
【図８】本発明の第１実施形態による駆動装置のコントロールユニットとモータの分解斜視図。
【図９】本発明の第２実施形態による駆動装置の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の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実施形態による駆動装置を図１〜図８に基づいて説明する。駆動装置１は、車両などに搭載される電動パワーステアリング装置（以下、「ＥＰＳ」という。）に適用される。
図１および図２に示すように、駆動装置１は、モータ部２およびコントロールユニット３を備えている。モータ部２は、車両のステアリングホイール４に連結されたステアリングシャフト５を回転させる減速ギヤ６にその出力端１００が噛合うように設けられている。
運転者によってステアリングホイール４が操舵されると、その操舵によってステアリングシャフト５に生じるトルクがトルクセンサ７により検出される。駆動装置１は、トルクセンサ７から出力される信号、および図示しないＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）から伝送される車速信号などに基づき、ステアリングホイール４の操舵をアシストするためのトルクを発生する。このトルクは、減速ギヤ６を経由してステアリングシャフト５に伝達される。
【００１５】
まず、コントロールユニット３の電気的構成について、図１を参照して説明する。
コントロールユニット３は、モータ部２を駆動する電流が流れるパワー部１１と、そのパワー部１１の動作を制御する制御部３０とから構成され、モータ部２を駆動制御する。
パワー部１１は、第１コンデンサ１２、チョークコイル１３、複数のインバータ回路１４、１５を形成する複数のスイッチング素子１６〜２１および第２コンデンサ２２などから構成される。スイッチング素子１６〜２１は、特許請求の範囲に記載の「駆動素子」に相当する。
【００１６】
パワー部１１には、駆動装置１の外部に設けられる電源８から電力が供給される。パワー部１１の備える第１コンデンサ１２およびチョークコイル１３は、フィルタ回路を構成し、電源８を共有する他の装置からパワー部１１に伝わるノイズを低減するとともに、パワー部１１から電源８を共有する他の装置へ伝わるノイズを低減する。また、チョークコイル１３は、電源８と電源リレー２３、２４との間に直列接続され、電圧変動を減衰する。
【００１７】
パワー部１１は、２個のインバータ回路１４、１５を備えている。一方のインバータ回路１４と他方のインバータ回路１５とは、実質的に同一の構成であるので、ここでは、一方のインバータ回路１４の構成のみを説明する。
電源リレー２３、２４およびスイッチング素子１６〜２１は、ＭＯＳＦＥＴであり、ゲート電圧により、ソース−ドレイン間がオンオフ制御される。電源リレー２３、２４は、スイッチング素子１６〜２１とチョークコイル１３との間に設けられ、異常時にスイッチング素子１６〜２１を経由してモータ部２へ流れる電流を遮断可能である。
【００１８】
電源側の３個のスイッチング素子１６〜１８は、ドレインが電源側に接続され、ソースが電源側の３個のスイッチング素子１６〜１８のそれぞれに対応するグランド側の３個のスイッチング素子１９〜２１のドレインに接続されている。グランド側の３個のスイッチング素子１９〜２１のソースは、シャント抵抗２５を経由してグランドに接続されている。電源側のスイッチング素子１６〜１８と、それに対応するグランド側のスイッチング素子１９〜２１との接続点は、それぞれモータ部２の三相巻線に接続されている。
シャント抵抗２５は、スイッチング素子１９〜２１とグランドとの間に接続されている。シャント抵抗２５に印加される電圧または電流を検出することにより、モータ部２に流れる電流を検出可能である。
【００１９】
第２コンデンサ２２は、スイッチング素子１６〜２１の電源側の配線とグランド側の配線とに接続されている。つまり、第２コンデンサ２２は、スイッチング素子１６〜２１と並列接続されている。第２コンデンサ２２は、電荷を蓄えることでスイッチング素子１６〜２１への電力供給を補助し、また、電流の切り替えにより生じるリップル電流を吸収する。
【００２０】
制御部３０は、カスタムＩＣ３１、回転角センサ３２、マイコン３３およびプリドライバ３４、３５等から構成される。
カスタムＩＣ３１は、レギュレータ３６、回転角センサ信号増幅部３７および検出電圧増幅部３８等を含む半導体集積回路である。
レギュレータ３６は、電源８から供給される電力を安定化する安定化回路である。レギュレータ３６により、マイコン３３は、安定した所定の電圧（例えば５Ｖ）で動作する。
回転角センサ信号増幅部３７には、回転角センサ３２から出力された信号が入力される。回転角センサ３２は、モータ部２のシャフトに設けられた磁石の磁界内に設けられ、周囲の磁界の変化を検出する。回転角センサ３２の出力する信号は、モータ部２のロータの回転角度に関する信号として回転角センサ信号増幅部３７に伝送される。回転角センサ信号増幅部３７は、回転角センサ３２から伝送された信号を増幅し、マイコン３３へ出力する。
検出電圧増幅部３８は、シャント抵抗２５の両端電圧を検出し、その検出した検出値を増幅し、マイコン３３へ出力する。
【００２１】
マイコン３３は、演算手段としてのＣＰＵ、記憶手段としてのＲＯＭおよびＲＡＭ等を有する小型のコンピュータである。マイコン３３には、回転角センサ信号増幅部３７からロータの回転角度に関する信号、検出電圧増幅部３８からシャント抵抗２５の両端電圧、トルクセンサ７から操舵トルク信号、およびＣＡＮから車速情報等が入力される。
マイコン３３は、これらの信号が入力されると、ロータの回転角度に基づき、車速に応じてステアリング４の操舵をアシストするように、プリドライバ３４、３５を介してＰＷＭ制御により作り出されたパルス信号を生成する。このパルス信号は、２系統のインバータ回路１４、１５のスイッチング素子１６〜２１のオンオフの切り替え動作を制御する。また、マイコン３３は、検出電圧増幅部３８から入力されるシャント抵抗２５の両端電圧に基づき、モータ部２へ供給する電流を正弦波に近づけるようインバータ回路１４、１５を制御する。これにより、モータ部２には、位相の異なる正弦波の駆動電流が供給され、モータ部２のステータの巻線に回転磁界が生じる。この回転磁界によりモータ部２はトルクを発生し、運転者のステアリング４による操舵がアシストされる。
【００２２】
次にコントロールユニット３の構成について説明する。コントロールユニット３は、図２に示すように、モータ部２の軸方向の一方に設けられている。
図３〜図５に示すように、コントロールユニット３は、２個のパワーモジュール４０、４１、パワー基板４２、制御基板４３、ヒートシンク４４、コンポーネントキャリア５０および外カバー６０などを有する。
一方のパワーモジュール４０は、一方のインバータ回路１４を形成する電源リレー２３、２４、スイッチング素子１６〜２１、シャント抵抗２５およびそれらを接続する配線などを樹脂等の封止体で覆うことで構成される。
他方のパワーモジュール４１は、他方のインバータ回路１５を形成するスイッチング素子などを樹脂等の封止体で覆うことで構成される。一方のパワーモジュール４０と他方のパワーモジュール４１とは、実質的に同一の構成である。
【００２３】
パワー基板４２には、上述したパワー部１１を構成する第１コンデンサ１２、チョークコイル１３および第２コンデンサ２２等が実装される。また、パワー基板４２には、電源８から供給された電流が２個のパワーモジュール４０、４１のスイッチング素子１６〜２１を経由し、モータ部２の三相巻線に流れる配線が形成される。これにより、パワー基板４２は、電源８からモータ部２へ大電流の流れる電子回路を有する。
一方、制御基板４３には、制御部３０を構成するカスタムＩＣ３１、回転角センサ３２、マイコン３３およびプリドライバ３４、３５等が実装される。制御基板４３には、２個のパワーモジュール４０、４１のスイッチング素子１６〜２１のオンオフの切り替え動作を制御する信号を送信する配線が形成される。これにより、パワー基板４２は、スイッチング素子１６〜２１の動作を制御する電子回路を有する。
パワー基板４２および制御基板４３は、特許請求の範囲に記載の「回路基板」に相当する。
【００２４】
ヒートシンク４４は、例えばアルミなどの熱伝導性の高い金属から形成され、２個のパワーモジュール４０、４１の発する熱を吸収可能である。ヒートシンク４４は、モータケースの中心軸を挟んで向き合うように設けられた２個のブロック４６、４７を有する。一方のブロック４６の外壁に一方のパワーモジュール４０が取り付けられ、他方のブロック４７の外壁に他方のパワーモジュール４１が取り付けられる。
ヒートシンク４４のモータ部２と反対側にパワー基板４２が取り付けられ、ヒートシンク４４のモータ部側に制御基板４３が取り付けられる。また、２個のブロック４６、４７の間に第２コンデンサ２２が設けられる。
【００２５】
図５に示すように、ヒートシンク４４と一体にコネクタ保持部４８が設けられている。コネクタ保持部４８は、ヒートシンク４４からモータケースの径外方向に突出し、モータケースの軸方向に通じるコネクタ挿入孔４８１を有する。
コネクタ４９は、コネクタ挿入孔４８１に挿通され、コネクタ保持部４８にねじ４８２により取り付けられる。コネクタ４９は、パワー端子４９１および制御端子４９２を有する。パワー端子４９１は、一端がコネクタ４９の内側に延びており、他端がパワー基板４２の配線に接続される。一方、制御端子４９２は、一端がコネクタ４９の内側に延びており、他端が制御基板４３の配線に接続される。
【００２６】
図３及び図４に示すように、モータ部２のステータ９１に巻回された巻線９５から取り出される取出線９５１は、モータケース９０の孔からコントロールユニット側に延びている。そのモータケース９０の孔にホルダ７０が取り付けられている。ホルダ７０は、樹脂から形成され、ナット７１が嵌め込まれるナット受部７２、およびモータ端子７３を保持することの可能な溝７４を有している。また、図７に示すように、ホルダ７０は、その外壁にモータケース９０の軸方向に延びる凸条部７５を有している。
ホルダ７０の溝７４にモータ端子７３が嵌め込まれている。モータ端子７３は、取出線９５１を挟むことの可能な挟部７６、基板用端子５１と当接する当接部７７、および挟部７６と当接部７７との間で曲折する曲折部７８とを有する。挟部７６が取出線９５１を挟むことで、モータ端子７３と取出線９５１とが電気的および機械的に接続される。当接部７７は、ナット受部７２に設けられたナット７１の基板用端子側に位置する。
【００２７】
図３〜図７に示すように、コンポーネントキャリア５０は樹脂から形成され、ヒートシンク４４の外側に設けられる。コンポーネントキャリア５０は、ヒートシンク４４にねじ５０１によって取り付けられる。
コンポーネントキャリア５０は、ホルダ保持部５２、凹部５３、固定部５４などを一体に有する。
ホルダ保持部５２は、ホルダ７０の径外側を覆っている。また、ホルダ保持部５２は、その内壁にモータケース９０の軸方向に延びる凹条部５５を有している。このホルダ保持部５２の凹条部５５に、ホルダの凸条部７５が嵌め込まれることで、ホルダ７０が位置決めされる。
凹部５３は、モータ部２と反対側からモータ部側に凹むように形成される。凹部５３は、コントロールユニット３を軸方向から見て、外カバー６０の外周に沿った形状に形成される。凹部５３の底には、コンポーネントキャリア５０の内側と外側とを通じる孔５６が設けられている。１個の凹部５３に対し、３個の孔５６が設けられている。
固定部５４は、基板用端子５１をモールドしている。基板用端子５１は、一端がパワー基板４２に接続され、他端が凹部５３の孔５６に露出している。その基板用端子５１の他端は、凹部５３と反対側の端面がモータ端子７３の当接部７７に当接している。
【００２８】
コンポーネントキャリア５０の凹部５３の孔５６にボルト５７が挿入される。ボルト５７とナット７１との間に基板用端子５１とモータ端子７３とが挟まれた状態で、ボルト５７はホルダ７０のナット受部７２に保持されたナット７１と螺合する。これにより、基板用端子５１とモータ端子７３とが電気的および機械的に接続し、スイッチング素子１６〜２１からモータ部２の巻線９５へ電流が供給される。
本実施形態において、ナット７１が特許請求の範囲に記載の「第１接続手段」に相当し、ボルト５７が特許請求の範囲に記載の「第２接続手段」に相当する。
【００２９】
外カバー６０は、樹脂又は金属から有底筒状に形成され、コンポーネントキャリア５０などをモータ部２と反対側から覆っている。図８に示すように、外カバー６０に設けられた孔６１からスルーボルト６２が挿入される。スルーボルト６２は、ヒートシンク４４の円筒部４４１を挿通し、モータケース９０に設けられためねじ６３に螺合する。
本実施形態において、コンポーネントキャリア５０と外カバー６０とが特許請求の範囲に記載の「ハウジング」に相当する。
下カバー８０は、制御基板４３のモータ部側に設けられている。下カバー８０は、下カバー本体８１から垂直に立ちあがる爪部８２によってヒートシンク４４に取り付けられる。
【００３０】
続いてモータ部２について、図３を参照して説明する。
モータ部２は、モータケース９０、ステータ９１、ロータ９２およびシャフト９３を有している。
モータケース９０は、例えば鉄板をプレス加工して有底筒状に形成され、モータ部２の外郭を形成する。モータケース９０は、筒状の周部９０１と、この周部９０１の軸方向の一方から径内方向へ延びる底部９０２とを有している。モータケース９０の周部９０１の他方の側の開口をフレームエンド９４が塞いでいる。
モータケース９０の周部９０１の内壁にステータ９１が固定されている。ステータ９１は、積層鋼板から形成され、突極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９１のスロットに巻線９５が収容されている。巻線９５は突極に巻回される。巻線９５は、２系統の三相巻線を形成している。巻線９５から取り出された取出線９５１はコントロールユニット側へ延び、モータ端子７３と接続している。
【００３１】
ロータ９２は、積層鋼板から形成され、ステータ９１の径内側でステータ９１に対し相対回転可能に設けられている。ロータ９２には、ロータコアの径外側に異種の磁極が周方向に交互に形成されている。ロータ９２の回転中心に形成された軸孔にシャフト９３が固定されている。シャフト９３は、軸方向の一端がモータケース９０の底部９０２に設けられた軸受９７に取り付けられ、他端がフレームエンド９４に設けられた軸受９８に取り付けられている。これにより、シャフト９３は、モータケース９０及びフレームエンド９４に回転可能に支持される。シャフト９３の制御基板４３側の端部には、ロータ９２の回転角を検出するための磁石９９が設けられている。
スイッチング素子１６〜２１からステータ９１の巻線９５に通電されると、回転磁界が形成され、ロータ９２及びシャフト９３はステータ９１及びモータケース９０に対して正逆回転する。そして、シャフト９３のフレームエンド側の出力端１００からステアリングシャフト５の減速ギヤ６に駆動力が出力される。
【００３２】
次に、駆動装置１の製造方法について、図５〜図８を参照して説明する
まず、ヒートシンク４４に、パワーモジュール４０、４１、電子部品の実装されたパワー基板４２、制御基板４３、コンポーネントキャリア５０、コネクタ４９および下カバー８０を取り付ける。このとき、コンポーネントキャリア５０にモールドされた基板用端子５１とパワー基板４２の配線とを溶接または半田により接続する。
次に、ヒートシンク４４にパワー基板４２、制御基板４３、コンポーネントキャリア５０、コネクタ４９および下カバー８０が組み付けられたものに、外カバー６０を被せる。
【００３３】
一方、モータ端子７３とナット７１を取り付けたホルダ７０をモータケース９０に設置する。そして、ステータ９１の巻線９５から取り出された取出線９５１とモータ端子７３の挟部７６とを接続する。
続いて、図８に示すように、コントロールユニット３とモータ部２とを接続する。このとき、モータケース９０に設置されたホルダ７０をコンポーネントキャリア５０のホルダ保持部５２の内側に挿入する。具体的に、ホルダ７０の凸条部７５をホルダ保持部５２の凹条部５５にスライドさせる。これにより、基板用端子５１とモータ端子７３の当接部７７とが当接する。
次に、コンポーネントキャリア５０の凹部５３の孔５６からボルト５７を差し込み、そのボルト５７をホルダ７０に取り付けられたナット７１に螺合する。ボルト５７を回転させることでナット７１が凹部５３側へ移動し、基板用端子５１とモータ端子７３とが機械的および電気的に接続される。
次に、コンポーネントキャリア５０の凹部５３に対応する位置に設けられた外カバー６０の開口６６に蓋部材６４を取り付ける。蓋部材６４は例えばゴムキャップである。
【００３４】
続いて、外カバー６０に設けられた孔６１からスルーボルト６２を挿入し、外カバー６０とヒートシンク４４とをモータケース９０に固定する。スルーボルト６２は、ヒートシンク４４の円筒部４４１を通り、モータケース９０に設けられためねじ６３に固定される。
これにより、駆動装置１が完成する。
【００３５】
次に、コントロールユニット３とモータ部２との分解方法を説明する。
まず、外カバー６０から蓋部材６４を取り外す。
次に、コンポーネントキャリア５０の凹部５３にドライバなどの工具を差し込み、ボルト５７を取り外す。これにより、基板用端子５１とモータ端子７３との接続が外れる。
続いて、スルーボルト６２を取り外す。これにより、コントロールユニット３とモータ部２とを分離することが可能になる。
【００３６】
本実施形態では、以下の作用効果を奏する。
本実施形態では、コンポーネントキャリア５０の凹部５３の内側に設けられたボルト５７の着脱により、基板用端子５１とモータ端子７３とを接続または離脱することが可能である。このとき、外カバー６０からパワー基板４２、制御基板４３、基板用端子５１およびモータ端子７３が露出することが防がれる。したがって、モータ部２とコントロールユニット３との分解および組み付け時に、基板用端子５１とモータ端子７３とを接続または離脱する際、パワー基板４２および制御基板４３に設けられた電子回路に異物が混入することを防ぐことができる。また、基板用端子５１とモータ端子７３とを着脱する工具によって電子回路が破損することを防ぐことができる。また、作業者の手から基板用端子５１またはモータ端子７３を通じて電子回路に静電気が流れることによって電子回路が破損することを防ぐことができる。
【００３７】
本実施形態では、基板用端子５１とモータ端子７３とを接続するボルト５７が凹部５３に収容される。そして凹部５３に対応する位置に設けられた外カバー６０の開口６６を蓋部材６４が塞ぐ。これにより、ボルト５７から基板用端子５１を経由して電子回路に電流が流れることを防ぐことができる。
本実施形態では、基板用端子５１がコンポーネントキャリア５０に固定され、かつ、モータ端子７３とナット７１とがホルダ７０に位置決めされる。これにより、凹部５３からコンポーネントキャリア５０の内側にボルト５７を挿し込み、コンポーネントキャリア５０の内側でボルト５７とナット７１を容易に接続または離脱することができる。
【００３８】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態による駆動装置を図９に示す。第２実施形態において、上述した第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。第２実施形態では、コンポーネントキャリア５０および外カバー６０は、基板用端子５１、モータ端子７３およびホルダ７０を覆うことなく、パワー基板４２、制御基板４３およびパワーモジュール４０、４１などを覆っている。なお、コンポーネントキャリア５０の外側に側部カバー６０が取り付けられている。
第２実施形態においても、コンポーネントキャリア５０と外カバー６０とが特許請求の範囲に記載の「ハウジング」に相当する。
ボルト５７は、コンポーネントキャリア５０の外側でナット７１に螺合し、基板用端子５１およびモータ端子７３を電気的および機械的に接続している。
第２実施形態では、モータ部２とコントロールユニット３との分解および組み付け時に、側部カバー６７のみを取り外した状態で、基板用端子５１とモータ端子７３とを接続または離脱することが可能である。この場合、コンポーネントキャリア５０および外カバー６０から、パワー基板４２の電子回路、制御基板４３の電子回路、及びパワーモジュール４０、４１が露出することを防ぐことができる。
【００３９】
（他の実施形態）
上述した実施形態では、コンポーネントキャリアと外カバーとを別体で形成した。これに対し、他の実施形態では、コンポーネントキャリアと外カバーとは一体で形成してもよい。
上述した実施形態では、ホルダにナットを埋め込み、コンポーネントキャリアの凹部からボルトを取り付けた。これに対し、他の実施形態では、ホルダにボルトを埋め込み、コンポーネントキャリアの凹部にナットを取り付けてもよい。この場合、ボルトが特許請求の範囲に記載の「第１接続手段」に相当し、ナットが特許請求の範囲に記載の「第２接続手段」に相当する。
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、その要旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。
【符号の説明】
【００４０】
１ ・・・駆動装置
２ ・・・モータ部
３ ・・・コントロールユニット
１６〜２１・・・スイッチング素子（駆動素子）
４２ ・・・パワー基板（回路基板）
４３ ・・・制御基板（回路基板）
４４ ・・・ヒートシンク
５０ ・・・コンポーネントキャリア（ハウジング）
５１ ・・・基板用端子
５２ ・・・ホルダ保持部
５３ ・・・凹部
５４ ・・・固定部
５６ ・・・孔
５７ ・・・ボルト（第２接続手段）
６０ ・・・外カバー（ハウジング）
６４ ・・・蓋部材
７０ ・・・ホルダ
７１ ・・・ナット（第１接続手段）
７３ ・・・モータ端子
９０ ・・・モータケース
９１ ・・・ステータ
９２ ・・・ロータ
９５ ・・・巻線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外郭を形成する筒状のモータケース、このモータケースの径内側に設けられ複数相を構成する巻線が巻回されたステータ、および前記ステータの径内側で前記ステータに対し相対回転可能に設けられたロータを有するモータ部と、
前記ステータの巻線に電力を供給する駆動素子、この駆動素子と電気的に接続する電子回路を有する回路基板、および前記回路基板を覆うことで前記電子回路を保護するハウジングを有し、前記モータケースの軸方向の一方に着脱可能に設けられたコントロールユニットと、
前記回路基板の前記電子回路に電気的に接続する基板用端子と、
前記ステータに巻回された前記巻線に電気的に接続され、前記基板用端子側へ延びるモータ端子と、
前記ハウジングが前記回路基板を覆った状態で前記基板用端子と前記モータ端子とを前記ハウジングの外側または内側で接続または離脱することの可能な接続手段と、を備えることを特徴とする駆動装置。
【請求項２】
請求項１に記載の駆動装置において、前記モータ端子を保持するホルダを備え、
前記接続手段は、ボルトおよびナットの一方からなる第１接続手段と、前記ボルトおよび前記ナットの他方からなる第２接続手段とから構成され、
前記第１接続手段は、前記モータ端子とともに前記ホルダに保持され、
前記第２接続手段が、前記基板用端子および前記モータ端子を挟んで前記第１接続手段に螺合することで、前記基板用端子と前記モータ端子とが接続されることを特徴とする駆動装置。
【請求項３】
前記ハウジングは、前記回路基板、前記駆動素子、前記基板用端子、前記モータ端子および前記ホルダを覆うものであり、
前記第２接続手段は、前記ハウジング前記が回路基板、前記駆動素子、前記基板用端子、前記モータ端子および前記ホルダを覆った状態で、前記ハウジングの外側から挿入され、前記ハウジングの内側で前記ホルダに保持された前記第１接続手段に螺合することを特徴とする請求項１または２に記載の駆動装置。
【請求項４】
前記ハウジングは、前記ホルダを保持するホルダ保持部を有するコンポーネントキャリアと、そのコンポーネントキャリアの外側を覆う外カバーとから構成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の駆動装置。
【請求項５】
前記コンポーネントキャリアは、外気側から前記ホルダ側に凹む凹部を有し、
前記コンポーネントキャリアの前記凹部の底には前記コンポーネントキャリアの内側と外側を通じる孔が設けられ、
前記第２接続手段は、前記凹部の底の前記孔から挿入され、前記コンポーネントキャリアの内側で前記第１接続手段に螺合することを特徴とする請求項４に記載の駆動装置。
【請求項６】
請求項５に記載の駆動装置において、
前記コンポーネントキャリアの前記凹部に対応する位置に設けられた前記外カバーの開口を塞ぐ蓋部材を備えることを特徴とする駆動装置。
【請求項７】
前記コンポーネントキャリアは、前記基板用端子を固定する固定部を有し、
前記固定部と前記ホルダ保持部とは一体に形成されることを特徴とする請求項４〜６のいずれか一項に記載の駆動装置。
【請求項８】
前記ハウジングは、前記基板用端子、前記モータ端子および前記ホルダを覆うことなく、前記回路基板および前記駆動素子を覆うものであり、
前記第２接続手段は、前記ハウジングが前記回路基板および前記駆動素子を覆った状態で、前記ハウジングの外側で前記第１接続手段に螺合することを特徴とする請求項１または２に記載の駆動装置。
【請求項１】
外郭を形成する筒状のモータケース、このモータケースの径内側に設けられ複数相を構成する巻線が巻回されたステータ、および前記ステータの径内側で前記ステータに対し相対回転可能に設けられたロータを有するモータ部と、
前記ステータの巻線に電力を供給する駆動素子、この駆動素子と電気的に接続する電子回路を有する回路基板、および前記回路基板を覆うことで前記電子回路を保護するハウジングを有し、前記モータケースの軸方向の一方に着脱可能に設けられたコントロールユニットと、
前記回路基板の前記電子回路に電気的に接続する基板用端子と、
前記ステータに巻回された前記巻線に電気的に接続され、前記基板用端子側へ延びるモータ端子と、
前記ハウジングが前記回路基板を覆った状態で前記基板用端子と前記モータ端子とを前記ハウジングの外側または内側で接続または離脱することの可能な接続手段と、を備えることを特徴とする駆動装置。
【請求項２】
請求項１に記載の駆動装置において、前記モータ端子を保持するホルダを備え、
前記接続手段は、ボルトおよびナットの一方からなる第１接続手段と、前記ボルトおよび前記ナットの他方からなる第２接続手段とから構成され、
前記第１接続手段は、前記モータ端子とともに前記ホルダに保持され、
前記第２接続手段が、前記基板用端子および前記モータ端子を挟んで前記第１接続手段に螺合することで、前記基板用端子と前記モータ端子とが接続されることを特徴とする駆動装置。
【請求項３】
前記ハウジングは、前記回路基板、前記駆動素子、前記基板用端子、前記モータ端子および前記ホルダを覆うものであり、
前記第２接続手段は、前記ハウジング前記が回路基板、前記駆動素子、前記基板用端子、前記モータ端子および前記ホルダを覆った状態で、前記ハウジングの外側から挿入され、前記ハウジングの内側で前記ホルダに保持された前記第１接続手段に螺合することを特徴とする請求項１または２に記載の駆動装置。
【請求項４】
前記ハウジングは、前記ホルダを保持するホルダ保持部を有するコンポーネントキャリアと、そのコンポーネントキャリアの外側を覆う外カバーとから構成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の駆動装置。
【請求項５】
前記コンポーネントキャリアは、外気側から前記ホルダ側に凹む凹部を有し、
前記コンポーネントキャリアの前記凹部の底には前記コンポーネントキャリアの内側と外側を通じる孔が設けられ、
前記第２接続手段は、前記凹部の底の前記孔から挿入され、前記コンポーネントキャリアの内側で前記第１接続手段に螺合することを特徴とする請求項４に記載の駆動装置。
【請求項６】
請求項５に記載の駆動装置において、
前記コンポーネントキャリアの前記凹部に対応する位置に設けられた前記外カバーの開口を塞ぐ蓋部材を備えることを特徴とする駆動装置。
【請求項７】
前記コンポーネントキャリアは、前記基板用端子を固定する固定部を有し、
前記固定部と前記ホルダ保持部とは一体に形成されることを特徴とする請求項４〜６のいずれか一項に記載の駆動装置。
【請求項８】
前記ハウジングは、前記基板用端子、前記モータ端子および前記ホルダを覆うことなく、前記回路基板および前記駆動素子を覆うものであり、
前記第２接続手段は、前記ハウジングが前記回路基板および前記駆動素子を覆った状態で、前記ハウジングの外側で前記第１接続手段に螺合することを特徴とする請求項１または２に記載の駆動装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−９０４７２（Ｐ２０１３−９０４７２Ａ）
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２９６５１（Ｐ２０１１−２２９６５１）
【出願日】平成２３年１０月１９日（２０１１．１０．１９）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【出願人】（０００１０１３５２）アスモ株式会社 (1,622)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月１９日（２０１１．１０．１９）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【出願人】（０００１０１３５２）アスモ株式会社 (1,622)
【Ｆターム（参考）】
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