CN103287483A

CN103287483A - 电动马达的控制装置以及具备它的车辆用转向操作装置

Info

Publication number: CN103287483A
Application number: CN2013100520139A
Authority: CN
Inventors: 内田修弘
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2012-02-28
Filing date: 2013-02-17
Publication date: 2013-09-11
Anticipated expiration: 2033-02-17
Also published as: EP2635096B1; JP2013179762A; EP2635096A1; JP5962061B2; CN103287483B; US20130221811A1; US9178402B2

Abstract

本发明提供电动马达的控制装置以及具备它的车辆用转向操作装置。在电路基板（22）划分区域地设置有形成了控制电路图案（41）的控制图案部（43）、以及形成了驱动电路图案（42）的驱动图案部（44）。另外，在基座（23）形成凹部（45），以保持驱动电路相对于基座（23）的绝缘并且控制图案部（43）配置于凹部（45）的上方的方式将驱动图案部（44）固定于基座（23），由此在控制图案部（43）与凹部（45）之间形成了能够安装电路元件（47）的空间（S）。

Description

电动马达的控制装置以及具备它的车辆用转向操作装置

技术领域

本发明涉及电动马达的控制装置以及具备它的车辆用转向操作装置。

背景技术

以往，车辆用转向操作装置等所使用的电动马达的控制装置具备形成有控制电路以及驱动电路的电路基板，所述控制电路输出控制信号，所述驱动电路基于控制信号导通或断开FET等开关元件，来对电动马达供给驱动电流。并且，近年来，为了实现电路的小型、高密度化，采用在形成有电路图案的多个电路导电层（conductive layer）之间夹装绝缘层（non conductive layer）进行层叠的多层构造的电路基板。

作为这种电动马达的控制装置，在日本特开2011－83063号公报中公开了一种控制装置，该控制装置在一张电路基板上划分区域地设置了，形成有构成控制电路的配线的控制电路图案的控制图案部、和形成有构成驱动电路的配线的驱动电路图案，并且将控制电路以及驱动电路形成在同一基板上。在该控制装置中，与将控制电路和驱动电路分别形成于不同的基板上，用母线（bus bar）等来将日本特开2009－277726号公报所公开那样的各基板连接的结构相比，具有其小型化更为容易的优点。

此外，由于在驱动电路中流动着向电动马达供给的大的驱动电流，所以存在发热量易于增大、变得过热的可能性。为此，在日本特开2011－83063号公报的控制装置中，将电路基板经由传热片固定于基座，使该基座作为散热器（heat sink）发挥功能，来放出驱动电路产生的热，从而防止驱动电路变得过热。

然而，近年来，要求控制装置的更进一步的小型化。但是，在上述日本特开2011－83063号公报的结构中，由于电路基板上的壳体侧的侧面（背面）整体经由传热片与壳体接触，所以只能在电路基板的单面设置电路元件。因此，从确保电路元件的安装面积的观点来看，电路基板的小型化存在极限，控制装置的小型化变得极其困难。

发明内容

本发明提供能够实现小型化的电动马达的控制装置以及具备它的车辆用转向操作装置。

本发明的一方式所涉及的电动马达的控制装置，具备：在形成有电路图案的多个电路导电层之间夹装绝缘层进行层叠而成的多层构造的电路基板；以及供上述电路基板固定的基座，在上述电路基板划分区域地设置控制图案部和驱动图案部，其中，在上述控制图案部形成有构成输出控制信号的控制电路的配线的控制电路图案，在上述驱动图案部形成有构成基于上述控制信号向上述电动马达供给驱动电流的驱动电路的配线的驱动电路图案，在上述基座形成有凹部，对于上述电路基板，以保持上述驱动电路相对于上述基座绝缘并且上述控制图案部配置于上述凹部的上方的方式将上述驱动图案部固定于上述基座，在上述控制图案部与上述凹部之间形成有能够安装电路元件的空间。

附图说明

从以下的参照附图对具体实施方式进行的说明能够清楚本发明的上述的和进一步的目的、特征和优点，其中，对相同或相似的要素标注相同或相似的标号。

图1为车辆用转向操作装置的概略结构图。

图2为EPS致动器的立体图。

图3为控制装置的分解立体图。

图4为控制装置的剖视图。

图5为表示电路基板的剖面构造的示意图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

如图1所示，在车辆用转向操作装置1中，固定有方向盘2的转向轴3，经由齿条小齿轮机构4与齿条轴5连结。由此，转向轴3伴随转向操作所产生的旋转，通过齿条小齿轮机构4转换为齿条轴5的直线运动。其中，转向轴3通过连结管柱轴8、中间轴9以及小齿轮轴10而成。并且，伴随该转向轴3的旋转而进行的齿条轴5的直线运动，经由与齿条轴5的两端连结的横拉杆11传递至未图示的转向节，从而改变转向操作轮12的转向角、即车辆的行进方向。

此外，车辆用转向操作装置1具备用于对转向操作系统赋予用于辅助转向操作的辅助力的EPS致动器（转向操作力辅助装置）13。本实施方式的车辆用转向操作装置1，作为对管柱轴8进行旋转驱动的所谓的管柱式电动动力转向装置而构成，成为EPS致动器13的驱动源的电动马达14，经由由蜗杆以及蜗轮构成的减速机构15与管柱轴8驱动连结。并且，利用减速机构15对电动马达14的旋转进行减速而后传递至管柱轴8，将其马达转矩作为辅助力赋予转向操作系统。

如图2所示，在EPS致动器13中，对电动马达14的动作进行控制的控制装置21，设置在供电动马达14固定的第1壳体16与收纳减速机构15的第2壳体17之间。如图3以及图4所示，控制装置21具备：电路基板22，在该电路基板22上形成有控制电路以及驱动电路，上述控制电路输出控制信号，上述驱动电路基于控制信号来向电动马达14供给驱动电流；以及基座23，该基座23夹在第1壳体16与第2壳体17之间，供电路基板22固定。基座23由铝合金等导热率高的金属材料构成，形成为近似长方形板状。电路基板22固定在基座23的电动马达14侧。另外，在电路基板22以及基座23形成有供电动马达14的输出轴插通的贯通孔24、25。其中，在基座23的电动马达14侧，固定着具有用于连接外部的蓄电池与电路基板22的连接部的模块。

接下来，对电路基板及其周边结构进行说明。如图5所示，电路基板22具有在第1~第4电路导电层31a~31d之间分别夹装第1~第3绝缘层32a~32c进行层叠的多层构造。具体而言，电路基板22通过从与基座23的相反侧起依次层叠第1电路导电层31a、第1绝缘层32a、第2电路导电层31b、第2绝缘层32b、第3电路导电层31c、第3绝缘层32c以及第4电路导电层31d而成。

第1~第4电路导电层31a~31d分别具有通过去除铜箔等导体箔的一部分而形成的规定的电路图案33，构成第2以及第3电路导电层31b、31c的电路图案33的配线之间的间隙被绝缘性树脂材料填埋。另一方面，第1~第3绝缘层32a~32c由绝缘性树脂材料构成，对邻接的电路图案33之间进行绝缘。此外，在电路基板22上形成有贯通规定的电路导电层以及绝缘层而沿层叠方向（图5中的上下方向）延伸的通孔（层间连接孔）34。然后，由通孔（via hole）等导体材料构成的连接部件35插入其中，经由该连接部件35，不同层的电路图案33彼此相互被电连接。由此，控制电路以及驱动电路分别构成立体电路。另外，在本实施方式中，通过朝与基座23最接近地配置的第3绝缘层32c添加例如陶瓷等导热率比树脂材料高的材料，从而实现其导热性的提高。

电路图案33，将构成控制电路的配线的控制电路图案41以及构成驱动电路的配线的驱动电路图案42，在第1~第4电路导电层31a~31d内以在层叠方向上对置的方式划分区域地设置。由此，在电路基板22划分区域地设置有形成了控制电路图案41的控制图案部43、以及形成了驱动电路图案42的驱动图案部44。其中，第4电路导电层31d的驱动电路图案42，与包含第3电路导电层31c的驱动电路图案42在内的其他电路图案33绝缘。

另一方面，如图3~图5所示，在基座23的固定电路基板22的设置面23a形成有近似四方孔状的凹部45。另外，电路基板22以控制图案部43配置于凹部45的上方的方式，将驱动图案部44经由导热率高的散热油脂（thermal grease）固定于基座23。由此，在控制图案部43与凹部45的底面之间形成能够配置IC等电路元件47的空间S，在电路基板22的控制图案部43中，在电路基板22的表面22a以及背面22b这两面安装电路元件47。另外，在驱动图案部44中，只在表面22a安装FET（Field effect transistor：场效应晶体管）等电路元件48。另外，由于如上所述与基座23接触的第4电路导电层31d的驱动电路图案42相对于其他电路图案绝缘，所以保持驱动电路相对于基座23的绝缘。

另外，针对电路基板22的制造，首先在成为第1~第4电路导电层31a~31d的任意之一的导体箔之间夹入绝缘性树脂材料并成形为板状，通过蚀刻等去除导体箔的一部分，由此形成任意的电路图案33。接着，反复执行如下工序，即，在与该电路图案之间夹入绝缘性树脂材料，层叠新的导体箔，并在该导体箔上形成电路图案33。然后，形成通孔34，并且在通孔34的内周设置连接部件35，由此制造电路基板22。

如上所述，按照本实施方式，能够起到以下作用效果。

（1）以保持驱动电路相对于基座23的绝缘、且控制图案部43配置于凹部45的上方的方式将驱动图案部44固定于基座23，由此在控制图案部43与凹部45之间形成出能够安装电路元件47的空间S。因此，在电路基板22中的设有控制图案部43的区域的两面能够安装电路元件47，与只能在单面安装电路元件的情况相比，能够增大安装面积。由此，通过电路基板22的小型化能够实现控制装置21的更进一步的小型化，从而能够提供搭载性等优异的车辆用转向操作装置1。此外，由于电路基板22的驱动图案部44固定于基座23，所以能够经由基座23放出在驱动电路产生的热，从而能够防止驱动电路变得过热。

（2）由于在基座23与驱动图案部44之间夹装了散热油脂46，所以能够抑制空气进入由电路基板22的背面23b或基座23的设置面23a的微小凹凸等形成的间隙，从而能够有效地将驱动电路产生的热向基座23传递、放出。

另外，上述实施方式还可按照对其进行适当变更的以下方式实施。

在上述实施方式中，在驱动图案部44与基座23之间夹装了散热油脂46，但不限于此，只要具有高导热率、且能够填埋驱动图案部44与基座23之间的间隙，则还可以夹装例如散热片等传热部件。此外，也可以不在驱动图案部44与基座23之间夹装散热油脂46等传热部件。

在上述实施方式中，将第3绝缘层32c的导热率设定得高，但不限于此，还可以将例如第1~第3绝缘层32a~32c的所有层的导热率设定得高。此外，也可以不将第3绝缘层32c的导热率设定得高。

在上述实施方式中，残留了第4电路导电层31d的驱动电路图案42，但也可以去除该驱动图案部44的全部，将第3绝缘层32c经由散热油脂46固定于基座23。

此外，将第4电路导电层31d的驱动电路图案42相对于其他电路图案进行了绝缘，但只要能够保持驱动电路相对于基座23的绝缘，则也可以例如第4电路导电层31d的驱动电路图案42与第3电路导电层31c的驱动电路图案42的一部分经由通孔连接。

在上述实施方式中，只要层叠电路导电层的数量在两层以上，则还可以适当变更。

在上述实施方式中，将本发明适用于作为EPS致动器13的驱动源使用的电动马达14的控制装置21中，但还可以适用于例如作为电动泵装置等的其他装置的驱动源使用的电动马达的控制装置21中。

Claims

1.一种电动马达的控制装置，该电动马达的控制装置具备：在形成有电路图案的多个电路导电层之间夹装绝缘层进行层叠而成的多层构造的电路基板；以及供所述电路基板固定的基座，

该电动马达的控制装置的特征在于，

在所述电路基板划分区域地设置控制图案部和驱动图案部，其中，在所述控制图案部形成有构成输出控制信号的控制电路的配线的控制电路图案，在所述驱动图案部形成有构成基于所述控制信号向所述电动马达供给驱动电流的驱动电路的配线的驱动电路图案，

在所述基座形成有凹部，

对于所述电路基板，以保持所述驱动电路相对于所述基座绝缘并且所述控制图案部配置于所述凹部的上方的方式将所述驱动图案部固定于所述基座，

在所述控制图案部与所述凹部之间形成有能够安装电路元件的空间。

2.一种车辆用转向操作装置，其特征在于，

该车辆用转向操作装置具备权利要求1所述的电动马达的控制装置。