CN106067711B

CN106067711B - 车辆用马达驱动控制装置

Info

Publication number: CN106067711B
Application number: CN201610239785.7A
Authority: CN
Inventors: 尾崎健太郎
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2015-04-24
Filing date: 2016-04-18
Publication date: 2020-04-07
Anticipated expiration: 2036-04-18
Also published as: US10008909B2; US20160315524A1; DE102016107079A1; CN106067711A

Abstract

本发明涉及一种车辆用马达驱动控制装置，包括：马达，具有旋转体、输出轴及轴承部件，上述旋转体在施加于绕组的电压所产生的磁场的作用下旋转，上述输出轴与上述旋转体构成为一体，上述轴承部件用于将上述输出轴保持为旋转自如；电路板，安装有用于生成施加于上述绕组的电压的电路，并具有接地区域；散热部件，用于将上述电路板的热量进行散热，并与上述电路板上的接地区域电连接；支撑部件，表面具有绝缘性，用于保持上述电路板及上述轴承部件；以及导电部件，设置于上述支撑部件的表面，将上述轴承部件与上述散热部件电连接，由此使上述旋转体、上述输出轴及上述轴承部件接地。

Description

车辆用马达驱动控制装置

技术领域

本申请涉及车辆用马达驱动控制装置。

背景技术

关于用于控制马达的旋转的马达驱动控制装置，例如，在霍尔传感器输出与随着马达的输出轴的旋转而改变的磁场相对应的正弦波状的信号的情况下，利用比较器等电路将正弦波状的信号转换为矩形波状的信号。马达驱动控制装置通过检测矩形波状的信号从高电平变为低电平或从低电平变为高电平的点，来计算输出轴的旋转位置。

用于将模拟信号转换为数字信号的比较器等的电路通过与具有规定的电压值的阈值进行比较，来将模拟信号转换为矩形波状的数字信号。

另外，在马达驱动控制装置的运算部中，在施加于马达的绕组上的电压的控制方面，也通过将电压以规定的节奏发生变化的计数值与控制电压进行比较来计算施加于马达的绕组上的电压的矩形波的占空比。

因此，会存在在马达驱动控制装置的动作上产生如下问题的担忧：若传感器及马达驱动控制装置的运算部的电位不同，则无法正常地将正弦波状的信号转换为矩形波状的信号，无法正常地计算施加于马达的电压的占空比等。

另外，马达驱动控制装置有时与马达本体设置成一体，这种情况下，优选地，除了马达的绕组等施加了电压的部位之外的马达的电位与马达驱动控制装置的运算部的电位相同。

在日本特开2001-251833号公报中公开了一种无刷马达，通过使构成马达的外部的磁轭、马达的输出轴及输出轴的轴承部与电路板的接地区域电连接，使除施加了电压的部位之外的马达的电位与马达驱动控制装置的电位均衡。

然而，在日本特开2001-251833号公报所记载的结构中，经由作为在上壳体的内壁面上设置的金属板的屏蔽板、夹子部件和配线用母线条来使磁轭及轴承部与电路板的接地区域电连接。需要屏蔽板、夹子部件及配线用母线条等多个结构，磁轭电连接至电路板的接地区域的路径复杂。

发明内容

本公开的目的在于，考虑上述情况而取得能够以简单的结构实现各部的电位的均衡的车辆用马达驱动控制装置。

第一技术方案的车辆用马达驱动控制装置包括：马达，具有旋转体、输出轴及轴承部件，上述旋转体在施加于绕组的电压所产生的磁场的作用下旋转，上述输出轴与上述旋转体构成为一体，上述轴承部件用于将上述输出轴保持为旋转自如；电路板，安装有用于生成施加于上述绕组的电压的电路，并具有接地区域；散热部件，用于将上述电路板的热量进行散热，并与上述电路板上的接地区域电连接；支撑部件，表面具有绝缘性，用于保持上述电路板及上述轴承部件；以及导电部件，设置于上述支撑部件的表面，将上述轴承部件与上述散热部件电连接，由此使上述旋转体、上述输出轴及上述轴承部件接地。

在第一技术方案中，在具有绝缘性的支撑部件的表面上设置有导电部件，上述导电部件用于将马达的轴承部件与接地了的散热部件电连接。

导电部件可通过在支撑部件的表面上设置薄的金属板、或在支撑部件的表面进行金属镀敷来构成，因而在本公开中，可获得能够以简单的结构而使各部的电位均衡的车辆用马达驱动控制装置。

第二技术方案的车辆用马达驱动控制装置为在第一技术方案的车辆用马达驱动控制装置中，上述支撑部件具有用于保持上述轴承部件的轴承部件保持部，上述导电部件的一端延伸至上述轴承部件保持部的内壁而与上述轴承部件的周方向侧面面接触，当安装有上述散热部件的上述电路板保持在上述支撑部件时，上述导电部件的另一端与上述散热部件相接触。

在第二技术方案中，导电部件的一端与轴承部件的周方向侧面面接触，据此可确实地将马达的旋转体、输出轴及轴承部件与导电部件电连接。

第三技术方案的车辆用马达驱动控制装置是在第二技术方案的车辆用马达驱动控制装置中，上述轴承部件保持部的内壁构成用于保持上述轴承部件的收容凹部，上述导电部件的一端收容于上述轴承部件保持部的上述收容凹部。

在第三技术方案中，导电部件的一端通过收容于轴承部件保持部的收容凹部而能够与轴承部件的周方向侧面进行面接触。

第四技术方案的车辆用马达驱动控制装置是在第二或第三技术方案的车辆用马达驱动控制装置中，上述散热部件具有当安装了上述散热部件的上述电路板保持在上述支撑部件时与上述支撑部件相对置的部位，当安装有上述散热部件的上述电路板保持在上述支撑部件时，由上述散热部件的与上述支撑部件相对置的部位和上述支撑部件夹着上述导电部件的上述另一端。

在第四技术方案中，由支撑部件和散热部件夹着导电部件的另一端，据此可确实地将马达的旋转体、输出轴、轴承部件及导电部件与接地了的散热部件电连接。最终，可使马达的旋转体、输出轴及轴承部件接地。

第五技术方案的车辆用马达驱动控制装置是在第一至第四技术方案的任一个中的车辆用马达驱动控制装置中，上述电路板的接地区域的电位经由与该接地区域电连接的连接器部件而接地。

在第五技术方案中，电路板的接地区域经由与该接地区域电连接的连接器部件而接地，据此，可使马达的旋转体、输出轴、轴承部件、导电部件、散热部件以及电路板的接地区域的电位向外部释放，实现各部的电位的均衡。

附图说明

图1为将实施方式的车辆用马达驱动控制装置分解而示出的分解立体图。

图2为示出实施方式的沿着马达的轴向将车辆用马达驱动控制装置切断的截面的剖视图。

图3为从用于安装电路板的一侧观察上壳体的图。

图4为示出实施方式的电路板中作为接地电位的区域的接地区域的一例的图。

图5为示出电路板与散热器的结合的示意图。

图6为示出用于安装于散热器的电路板的一侧的一例的示意图。

具体实施方式

下面，利用图1至图6对实施方式的车辆用马达驱动控制装置进行说明。如图1及图2所示，作为一例，本实施方式的车辆用马达驱动控制装置10为用于车辆用空调的送风的鼓风机马达的单元。具体地，车辆用马达驱动控制装置10具有：马达12，用于使输出轴14向其轴线方向旋转；和马达驱动控制装置34，上述马达驱动控制装置34包括：电路元件16，用于控制马达12的旋转；以及作为散热部件的散热器20，用于对电路板18及电路元件16进行散热。即，在车辆用马达驱动控制装置10中，马达12及用于控制马达12的旋转的马达驱动控制装置34构成为一体。

(马达12)

马达12包括输出轴14、转子22及定子24作为主要构件。

输出轴14通过对圆柱状的钢材进行渗碳处理等的表面处理来构成，并以旋转自如的方式枢轴支承于下侧轴承部件15A及上侧轴承部件15B。

另外，转子22形成为一端开放的有底圆筒状，并包括：圆盘状的底壁22A；以及周壁22B，从底壁22A的外周端向转子22的一端侧弯曲而延伸。进而，在底壁22A的中心部设置有用于插入输出轴14的插入孔22C，通过将输出轴14压入上述插入孔22C，转子22能够与输出轴14一体地旋转。另外，在周壁22B的内侧设置有转子磁铁23。

另外，定子24为在环状的定子铁芯28上卷绕导电性的绕组26而成。另外，定子24配置于转子22的周壁22B的径向内侧，转子22收到定子24所产生的磁场的作用而与输出轴14一同旋转。具体地，定子24为在构成定子铁芯28的铁芯部件30上卷绕有绕组26的电磁铁，定子24构成U相、V相、W相这三相。关于定子24的U相、V相、W相的每个，利用后述的马达驱动控制装置34的控制来切换电磁铁中所产生的磁场的极性，据此产生所谓的旋转磁场。另外，定子24经由作为壳体的上壳体32而安装于马达驱动控制装置34。

(电路板18及电路元件16)

电路板18形成为矩形板状，并与电路元件16及后文中详细说明的散热器(heatsink)20等一同构成马达驱动控制装置34(电路装置)。在电路板18上安装有供电子控制单元(ECU，Electronic Control Unit)等控制装置经由电线束及连接器而连接的连接器38。进而，在电路板18上安装有逆变器电路和微型计算机等，上述逆变器电路对电源电压进行切换(switching，开关)，来生成用于施加于马达的定子24的各相的绕组26的电压，上述微型计算机用于根据来自电子控制单元的指令信号来控制上述逆变器电路。

逆变器电路由作为开关元件的场效应晶体管(FET)构成。工作中的FET发热明显，因而在安装有电路板18的逆变器电路的位置附近安装有作为散热部件的散热器20。

如图2所示，通过将作为壳体的下壳体48安装于上壳体32，使电路板18收容于下壳体48与上壳体32之间。

(散热器20)

散热器20由热传导性良好的铝等金属制成，从电路板18的板厚方向观察时，散热器20呈大致矩形板状。另外，在散热器20的宽度方向的一端沿着散热器20的长度方向设置有多个突起52，上述突起52形成为朝向从电路板18离开的方向突出的圆柱状。通过具有多个突起52，散热器20的表面积增大，散热器20的散热性能得到提高。另外，如图2所示，在电路板18收容于下壳体48与上壳体32之间的状态下，突起52从上壳体32露出。

如图1所示，散热器20构成为，在安装于电路板18的状态下，与设置有突起52的一侧相反的一侧的端部相对于电路板18变高。散热器20的上述端部为在与电路板18一同保持在后述的上壳体32及下壳体48的情况下与上壳体32相对置的部位。散热器20的上述端部为有助于将电路板18保持于上壳体32及下壳体48而不与上壳体32的表面相接触的部位。另外，通过使散热器20与上壳体32相对置来保持电路板18，因而不需要借助于利用夹子部件等具有弹簧的弹力的部件来夹持并固定电路板18。最终，可抑制电路板18中产生无用的应力，防止电路板18的损伤。

如后文所述，散热器20与电路板18的接地区域电连接，将散热器20的电位保持为与电路板18的接地区域相同的水平。

(上壳体32、下壳体48及导电板32A)

上壳体32为用于在与下壳体48相组合而形成的空间中收容电路板18的部件。在本实施方式中，如图1及图2所示，在安装有散热器20的电路板18放置于下壳体48的状态下与上壳体32相组合，借助于图2所示的固定螺栓64来紧固上壳体32与下壳体48。

考虑到存在与电路板18相接触的担忧，上壳体32及下壳体48的表面由合成树脂等具有绝缘性的物质而一体地形成，或者，通过在由钢等铁类合金、轻合金或黄铜等铜类合金等金属形成的芯材上涂敷合成树脂等来形成。另外，上壳体32具有下侧轴承部件保持部40，上述下侧轴承部件保持部40用于在一侧面保持电路板18，并在中央部保持下侧轴承部件15A。下侧轴承部件保持部40为向用于安装上壳体32的马达12的一侧突出的、作为一例为圆筒状的部位，下侧轴承部件保持部40的内壁具有用于安装下侧轴承部件15A的圆形的开口部，据此，构成用于保持下侧轴承部件15A的收容凹部70。此外，下侧轴承部件保持部40只要能够保持下侧轴承部件15A，则开口部也可以为多角形的棱柱状，以代替开口部为圆形的圆筒状。

在本实施方式中，如图2及图3所示，在上壳体32的表面上，在从下侧轴承部件15A到散热器20与上壳体32相对置的部位，设置有由金属板或金属镀敷等构成的具有导电性的导电板32A。

如图2所示，导电板32A设置于上壳体32的下侧、即构成用于收容电路板18的空间的一侧，导电板32A的一端32A1收容在下侧轴承保持部件40的收容凹部70中，并延伸至下侧轴承部件保持部40的内壁40A，据此与下侧轴承部件15A的周方向侧面相接触。当上壳体32和下壳体48夹着带有散热器20的电路板18并利用固定螺栓64紧固时，导电板32A的另一端32A2夹在散热器20的端部20A与上壳体32之间，由此，下侧轴承部件15A与散热器20电连接。下侧轴承部件15A与输出轴14相接触，上述输出轴14与转子22构成为一体，因而在本实施方式中，转子22、输出轴14、下侧轴承部件15A、导电板32A及散热器20电连接。

下侧轴承部件15A例如为径向滚珠轴承等，但除了用于防止作为内封润滑剂的润滑脂的流出的密封件类之外，由铁类合金形成，从安装于输出轴14的中心部到周方向侧面具有导电性。

图3为从用于安装电路板18的一侧观察上壳体32的图(仰视图)。如图3所示，导电板32A将被散热器20夹着而接触的部位增大至容许上壳体32及散热器20的尺寸的限度，从而确实地与散热器20电连接。

此外，若图2所示的导电板32A与电路板18的除了接地区域之外的部位相接触，则电路板18上的电路会发生短路，因而需要以不与电路板18直接相接触的方式安装。在图2所示的情况下，导电板32A以具有可与电路板18确保绝缘性的空隙的方式安装。然而，在导电板32A与电路板18之间难以设置可确保图2所示的绝缘性的程度的空隙的情况下，在具有图3所示的与导电板32A的电路板18相接触的担忧的部位可采用具有绝缘性的树脂或涂料。

上侧轴承部件15B位于用于施加电压的定子24的绕组26的附近，因而上侧轴承部件15B可被由具有绝缘性和强度的工程塑料等形成的大致圆筒形状的套筒15C覆盖，以确保上侧轴承部件15B与绕组26的绝缘。

在图2中，将导电板32A设置于上壳体32的下侧、即构成用于收容电路板18的空间的一侧，但也可设置于上壳体32的上侧，分别地，使导电板32A的一端32A1与下侧轴承部件15A相接触，而使导电板32A的另一端32A2与散热器20相接触。这种情况下，通过以从上壳体32的上侧向下侧折回的方式延伸设置导电板32A的另一端，可在与上壳体32对置的散热器20的端部与上壳体32之间夹入上述另一端32A2。

(电路板18的接地区域54A及散热器20)

图4为示出本实施方式的电路板18中作为接地电位的区域的接地区域54A的一例的图。在图4中，接地区域54A设置于安装有发热明显的FET等的一侧的背面。接地区域54A经由端子连接部54N以及联络端子38N1而与连接器38所具有的接地端子38N电连接，连接器38的接地端子38N经由电线束而接地于车辆本体。端子连接部54N作为一例为通路孔(viahole)，但也可以为将接地区域54A和联络端子38N1电连接且机械连接的铆钉或螺栓等结合部件。

如图4所示，通过将接地区域54A设置为面状，可扩大使散热器20与电路板18面接触的部分的面积，并且，可将散热器20稳定地固定于电路板18。在电路板18的中央部附近设置有与输出轴14相连通的输出轴连通部14A，在输出轴连通部14A的周围设置有用于分别向定子24的U相、V相、W相的绕组26供给电力的电力供给端子36A、36B、36C。

图5为示出电路板18与散热器20的结合的示意图。散热器20具有安装于电路板18的一侧的一部分比其他部分隆起的突起部56、58。

突起部56、58与电路板18的接地区域54A相抵接而面接触。在突起部56、58与电路板18的接地区域54A相抵接的状态下，散热器20借助于固定螺栓50而安装于电路板18。优选地，突起部56、58的顶部、尤其是面积大的突起部56的顶部为平面状，以便与电路板18的接地区域54A平行地相抵接而面接触。

在除了突起部56、58抵接着的部分之外的电路板18与散热器20之间设置有绝缘用部件62。作为一例，绝缘用部件62可以为具有绝缘性的硅润滑脂、在常温条件下为凝胶状而在场效应晶体管等元件的发热的作用下固化的硅树脂、或具有柔软性的橡胶或树脂等的固体状的绝缘用部件。

在电路板18上，在安装有FET等的一侧的面、即设置有散热器20及接地区域54A的一侧的背面，设置有接地区域54B。如图5所示，接地区域54B经由金属制的固定螺栓50而与散热器20及接地区域54A电连接。另外，接地区域54B也可以经由如图4所示的端子连接部54N及联络端子38N1或者与它们类似的部件而与连接器38的接地端子38N电连接。接地区域54B经由散热器20及接地区域54A、或者与它们类似的部件而与接地端子38N电连接，进而从接地端子38N经由电线束而接地于车辆本体。

图6为示出安装于散热器20的电路板18的一侧的一例的示意图。在相当于大致呈长方形的面的四角的部分设置有突起部56、58，突起部56、58与电路板18的接地区域54A相抵接。

在图6中，由斜线表示的区域为用于设置绝缘用部件62的部分。图6的斜线部分在散热器20安装于电路板18的规定的位置的情况下，将在安装有构成逆变器电路的FET41A、41B等(图5)的一侧的背面中相当于安装有FET 41A、41B等的部位的部分覆盖。

在本实施方式中，为了兼顾电路板18与散热器20的绝缘和散热，在图5中，将用于填充绝缘用部件62的间隙的尺寸A、即绝缘用部件62的厚度最优化。

绝缘用部件62的厚度取决于突起部56、58的高度、电路板18的翘曲、电路板18的热变形及突起部56、58的平面度等要素。在本实施方式中，优选地，绝缘用部件62的厚度为确保所需的绝缘且可确实地散热的程度的厚度。

(本实施方式的作用及效果)

下面，对本实施方式的作用及效果进行说明。

如图2及图3所示，本实施方式的车辆用马达驱动控制装置10中，在上壳体32的表面设置具有导电性的导电板32A，并经由导电板32A将设置于输出轴14的下侧轴承部件15A与散热器20电连接。下侧轴承部件15A、输出轴14及转子22分别由金属制成，下侧轴承部件15A设置于输出轴14，输出轴14与转子22构成为一体。因此，在本实施方式中，转子22、输出轴14和下侧轴承部件15A相互电连接。

散热器20与电路板18上的接地区域54A及54B电连接，电路板18上的接地区域54A和54B经由电路板18上的电路图案、端子连接部54N以及联络端子38N1而与连接器38所具备的接地端子38N电连接。进而，连接器的接地端子38N经由电线束而接地于车辆本体。

最终，在本实施方式中，转子22、输出轴14、下侧轴承部件15A、导电板32A、散热器20、接地区域54A及54B、以及连接器38的接地端子38N可电连接，例如，可将积累于转子22的电位从连接器38的接地端子38N经由电线束而接地于车辆本体。最终，在本实施方式中，在转子22或输出轴14相对于电路板18发生电位差的情况下，可借助于图2中由箭头表示的电流60来消除上述电位差，使装置各部的电位均衡。

在本实施方式中，通过在表面的材质具有绝缘性的上壳体32的上述表面上设置由薄的金属板或金属镀敷形成的导电板32A，可实现从如上所述的转子22到连接器38的接地端子的电连接。

另外，当使上壳体32与下壳体48组合时，电路板18固定于形成在上壳体32及下壳体48的内部的空间内的规定位置。电路板18不借助于夹子部件等使电路板18产生应力的部件而固定，因而可防止电路板18的损伤。

用于确保下侧轴承部件15A与散热器20的电连接的导电板32A为沿着上壳体32的表面设置的薄的金属板或金属镀敷之类的简单的结构。当夹着带有散热器20的电路板18并利用固定螺栓64紧固上壳体32及下壳体48时，导电板32A由散热器20和上壳体32夹着而电连接，因而能够低成本气且容易地适用于本实施方式的车辆用马达驱动控制装置10。

如图2及图3所示，导电板32A将被散热器20夹着而接触的部位扩大至容许上壳体32及散热器20的尺寸的限度。另外，导电板32A按照上壳体32的表面形状，将与下侧轴承部件15A相接触的一端延伸至下侧轴承部件15A嵌合的孔状的下侧轴承部件保持部40的内壁。最终，可充分确保散热器20与导电板32A的接触面积及导电板32A与下侧轴承部件15A的接触面积，确实地实现从转子22经由输出轴14、下侧轴承部件15A及导电板32A而至散热器20的电连接。另外，可确实地实现从散热器20经由电路板18而至接地端子38N的电连接。

如上所述，根据本实施方式，可获得能够以简单的结构实现各部的电位的均衡的车辆用马达驱动控制装置。

此外，本实施方式的转子22相当于本说明书的发明内容中的第一至第五技术方案中的旋转体。另外，下侧轴承部件15A相当于轴承部件，散热器20相当于散热部件，上壳体32相当于支撑部件，导电板32A相当于导电部件，下侧轴承部件保持部40相当于轴承部件保持部。

Claims

1.一种车辆用马达驱动控制装置，包括：

马达，具有旋转体、输出轴及轴承部件，上述旋转体在施加于绕组的电压所产生的磁场的作用下旋转，上述输出轴与上述旋转体构成为一体，上述轴承部件用于将上述输出轴保持为旋转自如；

电路板，安装有用于生成施加于上述绕组的电压的电路，并具有接地区域；

散热部件，用于将上述电路板的热量进行散热，并与上述电路板上的接地区域电连接；

支撑部件，表面具有绝缘性，用于保持上述电路板及上述轴承部件；以及

导电部件，设置于上述支撑部件的表面，将上述轴承部件与上述散热部件电连接，以此使上述旋转体、上述输出轴及上述轴承部件接地。

2.根据权利要求1所述的车辆用马达驱动控制装置，其中，

上述支撑部件具有用于保持上述轴承部件的轴承部件保持部，

上述导电部件的一端延伸至上述轴承部件保持部的内壁而与上述轴承部件的周方向侧面面接触，当安装有上述散热部件的上述电路板保持在上述支撑部件时，上述导电部件的另一端与上述散热部件相接触。

3.根据权利要求2所述的车辆用马达驱动控制装置，其中，

上述轴承部件保持部的内壁构成用于保持上述轴承部件的收容凹部，

上述导电部件的一端收容于上述轴承部件保持部的上述收容凹部。

4.根据权利要求2或3所述的车辆用马达驱动控制装置，其中，

上述散热部件具有当安装了上述散热部件的上述电路板保持在上述支撑部件时与上述支撑部件相对置的部位，

当安装有上述散热部件的上述电路板保持在上述支撑部件时，由上述散热部件的与上述支撑部件相对置的部位和上述支撑部件夹着上述导电部件的上述另一端。

5.根据权利要求1至3的任一项所述的车辆用马达驱动控制装置，其中，

上述电路板的接地区域的电位经由与该接地区域电连接的连接器部件而接地。