CN108778897B - 电动助力转向装置 - Google Patents

Abstract

提供一种在具有滤波器部且将电动机和控制单元一体化后得到的电动助力转向装置中以滤波器部的噪声抑制功能的提高、可加工性的提高为目标的装置。电动助力转向装置具有滤波器部(17)且将电动机(2)、控制单元(1)一体化，其中，控制单元具有形成滤波器部(17)的滤波器模块，所述滤波器部(17)连接在配置于最外部的电源用连接器的附近，该滤波器模块由导电用布线(50)、线圈(17b、17d)、安装有电容器(17a、17c、17e)的滤波器基板构成。

Description

电动助力转向装置

技术领域

本发明涉及对车辆用的转向机构进行驱动力的辅助的电动助力转向装置，特别涉及在将电动机和控制单元一体化后的装置中改良滤波器装置的配置构造的方案。

背景技术

现有的电动转向装置中，已知有一种电动助力转向装置，其具有在电动机的转轴的输出相反侧将具有定子绕组的电动机和具有驱动上述定子绕组的逆变器电路部的控制单元一体形成在同一轴上的构造(专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开WO2015/049791A1

发明内容

发明所要解决的技术问题

专利文献1公开的装置为如下装置：在电动机的转轴的输出相反侧配置控制单元，在覆盖上述控制单元的连接器壳体的外侧搭载有多个连接器、电源电路部(滤波器电路部)的各部件，将较大型部件即电源电路部不配置在控制单元内，而进行分离配置，实现了小型化。然而，电源电路部的电容器、线圈等各部件由从电源用连接器延伸到控制用单元内的电源用导电条进行连接，在连接器壳体必须预先形成多个贯通孔等方面，这部分的可加工性还有改善的余地。

此外，例如电容器的形状一般具有与导电条进行连接(焊接)的脚部，但现实中，也存在像陶瓷电容器那样没有脚部的形状的部件，在使用这种没有脚部的部件的情况下，如何连接到导电条，在工艺上较为麻烦。此外，与电容器间的连接距离会影响到噪声抑制，最好使其尽量短，且其连接路径也会影响到噪声抑制，因此，要设计的改良点不少。

本发明提供一种电动助力转向装置，通过对电源电路部(滤波器电路部)的结构进行设计，来进一步改良噪声抑制效果并改善可加工性。

解决技术问题的技术方案

电动助力转向装置包括使车辆用的转向机构旋转的电动机及配置在所述电动机的转轴的输出相反侧的控制单元，在所述控制单元的一部分配置电源用连接器，所述电动助力转向装置的特征在于，在所述控制单元内，在所述电源用连接器附近，收纳有将至少由导电用母线、线圈、电容器构成的滤波器部件一体化后得到的滤波器模块。

发明效果

根据本发明，如上所述，通过在电源用连接器附近，将由导电用母线、线圈、电容器构成的滤波器部件一体化后得到的滤波器模块收纳在控制单元内，从而滤波器部的配置、组装性得以提高，可缩短电容器等的布线，因此，与以往的装置相比可进一步实现噪声的抑制及小型化。

附图说明

图1是作为本发明的对象的电动助力转向装置的整体电路图。

图2是表示本发明实施方式1中的电动助力转向装置的整体结构的剖视图。

图3是表示本发明实施方式1的滤波器模块部周边的内部结构的俯视图。

图4是本发明实施方式2中的电动助力转向装置的整体结构剖视图。

图5是表示本发明实施方式2中的滤波器模块部周边的内部结构的俯视图。

图6是本发明实施方式3中的滤波器模块部周边的内部结构图。

具体实施方式

实施方式1.

以下，基于附图对本发明的实施方式1进行说明。图1是电动助力转向装置整体的电路结构图，1为控制单元，2为三相电动机。控制单元1主要由搭载有CPU10的控制电路部4、向电动机2提供电流的逆变器电路部3、电源用继电器5及滤波器部17构成。从搭载于车辆的电池6连接有电源+B(电池电源线)、GND(接地线)，利用点火开关7经由控制电路部4的电源电路13接入电源。

此外，例如搭载于车辆的转向机构(方向盘)附近的对转向转矩进行检测的转矩传感器、对车辆的行驶速度进行检测的速度传感器等的信息从传感器部8输入。由共模线圈17b、常模线圈17d、电容器(17a、17c、17e1、17e2)等构成、且通过滤波器17后的电源成为逆变器电路部3的电流源，但根据装置中产生的噪声，可以仅需两线圈17b、17d中的任一方，还能降低电容器的数量。

来自传感器部8的信息经由控制电路部4的输入电路12传送到运算处理装置CPU10。CPU10根据这些信息，计算并输出用于使电动机2旋转的控制量即电流值。该输出信号传送到构成输出电路的驱动电路11、及逆变器电路部3。输出电路中，驱动电路11接收CPU10的指令信号，输出驱动逆变器电路部3的各开关元件31、32的驱动信号。驱动电路11中仅流过小电流，因此，虽然将其配置于控制电路部4，但也可将其配置于逆变器电路部3。逆变器电路部3主要由用于电动机2的三相绕组(U、V、W)的上下臂用开关元件31、32、连接、切断与电动机绕组间的布线的电动机继电器用开关元件34、电流检测用的分流电阻33以及噪声抑制用电容器30构成。对于各相的绕组，具有相同的电路结构，可向各相绕组独立地进行电流供给。

此外，虽未图示，分流电阻33的两端间的电位差及例如电动机绕组端子的电压等也传送到输入电路12。这些信息也输入到CPU10，对与计算出的电流值所对应的检测值间的差异进行运算，进行所谓的反馈控制，由此提供所期望的电动机电流，并辅助转向力。此外，上述驱动电路11还输出电源继电器用开关元件5的驱动信号，电源继电器用开关元件5作为连接/切断电池+B和逆变器电路部3的电源的继电器来进行动作，利用该开关元件5，可切断向电动机本身的电流供给。电动机继电器用开关元件34也配置于逆变器电路部3，在各相异常时，可分别切断各相。另外，电源继电器用开关元件5也有大电流流过而伴随有发热，因此也可包含在逆变器电路部3中。

CPU10具有异常检测功能，该异常检测功能根据输入的各信息，除检测传感器部8的异常以外，还检测驱动电路11、逆变器电路部3、电动机绕组等的异常，在检测出异常的情况下，为了根据该异常仅切断例如规定的相的电流供给，将该相的上下开关元件31、32、电动机继电器用开关元件34关断。或者，也可为了从源头切断电源本身，将电源继电器用开关元件5关断。

电动机2为将三相绕组进行三角接线的无刷电动机。由于是无刷电动机，因此搭载有用于检测转子的旋转位置的旋转传感器9，其旋转信息传送到控制电路部4的输入电路12。另外，电动机2可以不是三相三角接线的无刷电动机，可以是星形接线的无刷电动机，也可以是2极2对的有刷电动机。此外，绕线方式与现有装置同样，也可采用分布式卷绕、集中式卷绕。

接着，说明滤波器部17的详细情况。插入该滤波器部17，以防止控制单元1的特别是逆变器电路部3的电流的PWM控制所产生的噪声从本装置辐射到外部。线圈17b用于+B与GND这两条线路间的噪声，被称为共模线圈，线圈17d用于+B线路的噪声，被称为常模线圈。电容器中，17a、17c称为跨线(across the line)或X电容器，电容器族17e1、17e2称为线路旁路(line bypass)或Y电容器。滤波器部17利用这些滤波元件来抑制放射噪声，被称为EMI(Electromagnetic Interference：电磁干扰)滤波器。

然而，若例如电容器有脚部，则由于该脚部的长度，与具有电感的情况等效，有时会因残留电感、等效串联电阻的影响而导致滤波器的效果劣化。因此，其连接、配置需要设计，通常要尽量缩短与各元件进行连接的线路。特别是尽量缩短到电容器17a、17c、17e1、17e2的主体为止的布线长度，因此，不希望延长从+B、GND线路到电容器为止的导电线，而是希望将导电线本身走线到电容器连接位置来进行迎接。另外，Y电容器17e1、17e2的电容器间的中点17f为车体接地(body ground)，经由电动机2的主体的一部分电性连接到车体(GND)。

利用图2、图3说明具有以上电路的装置的将电动机2和控制单元1一体化后得到的构造。从电池6经由连接器、滤波器部17到形成控制电路部4的控制基板4a为止，较大型部件较多，且其形状也是不利于紧密集中的形状，成为小型化的障碍。本发明改善连接器、滤波器部17周边的配置结构，以下详细进行说明。

图2是本发明实施方式1中的电动助力转向装置整体的剖视图，结构为：图中下侧为电动机2，在中间插入有框架28的情况下其上部与控制单元1一体化，使得控制单元1与电动机转轴21同轴。电动机2内置于电动机壳体25，在该电动机壳体25中，与现有装置相同，配置有转子23及与该转子23隔开间隙且卷绕有绕组24的定子22，该转子23在转轴21的周围配置有多极对的永磁体。绕组24分别卷绕三相，各相的端部为了进行连接而使环状的连接环27配置在绕组上部附近，三相的绕组端中，延伸出的绕组端部26(3根中仅显示1根)延伸至控制单元1。此外，在控制单元1与电动机2的边界具备框架28，在其中央设置有保持轴承29供电动机输出轴21贯通、且可供绕组端部26贯通的孔30a、30b。

控制单元1的外周由与上述电动机壳体25结合的外壳40覆盖，在外壳40的约中央部，设有在其内部收纳有构成图1的滤波器部17的部件的凸状的滤波器室41，此外还内置有搭载后面说明的控制电路部4等的控制基板4a。在该控制单元1中，在滤波器室41附近的外壳40的周边部还配置有电源用连接器42。该电源用连接器42和外壳40(包含滤波器室41的上部45)为一体化的树脂制。

控制基板4a搭载图1的控制电路部4、逆变器电路部3等电路部件，图2中，在上表面搭载有CPU10，在下表面搭载有开关元件31、34等。向电动机2的线圈绕组提供电流的开关元件31、32、34等因控制而伴随有发热，因此，构成为以能向框架28传热的方式与其进行抵接，因此，框架28也具有散热器的作用。线圈绕组端部26与控制基板4a的布线图案或端子(均未图示)连接，再与逆变器电路部3的开关元件连接。

该实施方式1的特征点之一在于，内置于滤波器室41的滤波器部17构成为将图1所示的各部件、即形成导电线的多个母线50、绝缘性的树脂构件51、滤波器基板52、线圈17b、17d及电容器17a、17c、17e1、17e2等形成为一体来作为滤波器模块。具体而言，在滤波器室41的正下方，由树脂构件51一体化后的母线50进行延伸，其一端电连接到从电源用连接器42的端子44(+B，GND)延伸出的端部，另一端被螺钉紧固到框架28的突起部28a。这些母线50如上述那样分别搭载线圈17b、17d，且彼此间也进行电连接。

此外，在上述母线50及树脂构件51的下方连接有滤波器基板52，如后面详细说明的那样，该滤波器基板52在其表面配置有布线图案，搭载有电容器17a、17c、17e1、17e2且使其与上述布线图案进行电连接。例如，多根母线片(未图示)从上述母线50朝上述布线图案延伸，进行规定的电连接。滤波器基板52与母线50、树脂构件51例如利用追加的母线片(未图示)来将两者连接，或利用从树脂构件51突出的支承柱(未图示)与树脂构件51进行连接，由此进行一体化。

图3(a)为从最外侧观察控制单元1得到的图，是局部透视图。图3(b)为仅取出滤波器基板52来示出的俯视图。在外壳40的最外部，电源用连接器42配置于一边的外周侧，且竖立设置有2根端子+B44a、GND44b。这两端子分别连接到成为导电线的彼此并行配置的母线50a、50b。如图1的电路图所示，在该母线50a、50b之间配置有线圈17b、17d，且进行电连接。线圈17b、17d的脚部与母线50a、50b的一部分抵接，例如通过熔接将两者连接(第1连接部)。

图3(b)的滤波器基板52例如设置有多组2个一组并排的孔51a，此处，插入有从母线50a、50b延伸出的母线片(未图示)，例如通过焊接与滤波器基板52的布线图案进行连接(第2连接部)。布线图案从该连接部朝电容器17a、17c、17e1、17e2延伸，与上述电容器进行焊接。电容器17a、17c的位置在线圈17b的正下方，且上述母线片形成与上述线圈的连接部，形成为不需要从母线的主干较长地进行延伸。这样，配置在上述母线50上的线圈17b和配置在滤波器基板52上的电容器17a、17c以尽可能直线距离最短的方式连接，从而可尽量降低残留电感、等效串联电阻。

接着，说明上述电容器17e1、17e2与车体接地的连接方法。如图3(a)所示，将母线50的一部分延长(参照图3的50b1、50b2)，在其端部分别设置有螺钉53的紧固部。然后，通过将上述螺钉53、上述母线50b1、50b2的端部与设置于图2的框架28的突起部28a上的螺钉孔紧固，从而可将上述电容器17e1、17e2的端部(中间连接点)分别经由图2的框架28连接到17f(GND)。框架28压入或铆接固定于电动机壳体25，电动机壳体25安装于车体。因此，电容器17e1、17e2通过各部位连接到车体接地。

作为其他部位，用于传感器部8的传感器连接器43为2个，它们也配置在周边部。

如以上那样，在实施方式1中，将滤波器部17构成为将成为导电线的多个母线50、绝缘性的树脂构件51、滤波器基板52、线圈17b、17d及电容器17a、17c、17e1、17e2形成为一体的滤波器模块，并将其收纳、配置在控制单元1的上部，因此，组装性显著提高，此外，通过使用了滤波器基板52，能进一步缩短从母线50导出的布线长度，因此，可充分发挥滤波器本来具有的噪声抑制功能。

实施方式2.

接着，利用图4、图5来说明实施方式2。对与实施方式1相同的部分标注相同标号。图4是电动助力转向装置的整体结构剖视图，图5是表示滤波器模块部周边的内部结构的俯视图。关于电动机2、控制单元1的控制电路4(控制基板4a)及外壳40的滤波器室41的结构，由于与实施方式1相同，因此，省略说明。本实施方式2在形成滤波器部17的滤波器模块的结构上与实施方式1不同，因此，以下对该部分进行说明。省略实施方式1中具有的构成导电线的母线50及绝缘性的树脂构件51，取而代之，利用配置于滤波器基板52的表面的布线图案来代替。该滤波器基板52的一端支承于框架28，另一端用螺钉紧固于凸缘28的突起部28a。

此外，形成于该滤波器基板52的表面的布线图案供电源用连接器42的端子44的延长部贯通，例如通过焊接来连接。另外，线圈17b、17d及各电容器搭载在滤波器基板52上，彼此间也进行电连接。

进一步参照图5(a)、图5(b)，说明滤波器模块的详细结构。电源用连接器42的端子44a、44b朝控制单元1内延伸并贯通到滤波器基板52(图5(a))，例如通过焊接连接到滤波器基板52表面上的布线图案(50c、50d)，这与前述相同。从图5(b)显而易见，布线图案50c、50d分别具有多个大致V字形状图案，以彼此对称地延伸且能连接到电容器17a、线圈17b的方式进行布线。之后还与电容器17c、线圈17d、电容器17e1、17e2连接，最后与端子50e、50f连接。虽未图示，这些端子50e、50f用于向图4的控制基板4a提供电源。

如以上那样，利用滤波器基板52和配置于该滤波器基板52的布线图案50c、50d，形成滤波器部17的基座，在其上配置、连接各种电气部件，从而构成滤波器模块，实现了组装性的进一步提高。此外，布线图案50c、50d上，从连接器端子44a、44b开始在大致V字形状图案的一边即弯曲部处首先连接到电容器17a，之后接着在另一边的端部处连接到线圈17b，因此，采用了并非在布线图案的主干(全长)而是仅在V字形状图案的弯曲部连接电容器17a的结构，从而可缩短到电容器为止的导电路径，进一步削减残留电感。另外，从端子44a、44b到线圈17b为止的距离长度上的电感不太有考虑的必要。其理由在于，由于串联插入有具有电感的线圈，因此，即使在布线图案增加少许电感，也不成为问题。此外，两图案50c、50d基本对称配置，考虑使到+B线路与GND线路的连接距离为相同长度。

另外，滤波器基板52的布线图案50c、50d在基板的一面如图5(b)那样配置，但也可在滤波器基板52的另一面配置其他图案，可使该另一面的其他图案通过连接构件例如螺钉53与车体接地相接触。通过利用滤波器基板52的两面，在一面配置电源系统布线图案，在另一面配置车体接地图案，还可切断来自控制基板4a的辐射噪声。此外，关于线圈17b、17d这样的大型部件的保持也可采用如下结构：不仅将保持构件安装在滤波器基板52上，还在部件的外径部具备脚部，在滤波器基板52开设可插入该脚部的孔，进行定位、保持。

如以上那样，在滤波器基板52将布线图案用作为导电线，并进行滤波器模块化，因此，起到提高组装性、进一步削减母线部件并可轻量化的效果。

实施方式3.

接下来，说明实施方式3。图6是控制单元1的外壳40的俯视图，与实施方式1、2的不同点在于，配置有2个电源用连接器，随之也独立配置有2个滤波器部。设想图1的电路中存在2组电动机2的绕组组、因此也分别具有2组逆变器电路的结构的装置。对于这样的具有2组电动机绕组、逆变器电路的装置，为了提供大电流，也分别具备2组输入的电源用电容器、滤波器部。如图6所示，电源用连接器42a、42b并行配置，各自的+B、GND端子44a、44b、44c、44d分别延伸到共模线圈17b1、17b2、电容器17a1、17c1、17a2、17c2进行连接。

常模线圈17d1、17d2使用完全相同的元件，因此，如图6那样进行配置、连接的结果是，形成其输出端子的母线50g1、50h1、50g2、50h2成为+、-、+、-的配置顺序。即使是这样具备2组连接器、滤波器部的装置，也将两部位并行配置，滤波器部进行一体化，将各元件同样地对称配置、连接。另外，若变更常模线圈17d1、17d2的线圈绕组，改变其引出线的位置，则输出端子的母线的顺序配置成为+(50g1)、-(50h1)、-(50h2)、+(50g2)。对于使用两者中的哪一方，可以考虑部件的通用化、控制基板4a与逆变器电路3间的布线等来决定。

2组+、-系统的端子也利用1个绝缘树脂构件来一体化，且搭载电容器的滤波器基板由1块构成，从而可实现模块化。此外，传感器用连接器43配置在不妨碍电源用连接器42、滤波器部17的外周位置。由此，不仅实现外壳40的上表面的有效配置，对于引向控制单元内的布线而言，传感器部是从图6的左侧开始，电源系统是从右侧开始，也具有可彼此分离地进行配置的优点。此外，车体接地的获取方式是使用螺钉53来连接。由于Y电容器17e2、17e4的配置在附近，因此，两者公共地进行连接。

如以上那样，即使是电源用连接器和滤波器部均具备2个的装置，通过在外壳40的上表面基本并行地配置、连接，可提高小型化、可加工性，滤波器部17通过进行具有2组各元件的模块化，可实现其搭载性、配置的提高。

标号说明

1控制单元、2电动机、3逆变器电路部、4控制电路部、4a控制基板、5电源用继电器、6电池、8传感器部、9旋转传感器、10CPU、11驱动电路、12输入电路、13电源电路、17滤波器部、17a、17c、17e电容器、17b、17d线圈、21电动机轴、22电动机、24绕组、25电动机壳体、26绕组端部、27连接环、28框架、28a突起部、40外壳、41滤波器室、42电源连接器、44电源端子、50a、50b、50e、50f、50g、50h母线(导电线)、50c、50d布线图案(导电线)、51树脂构件、52滤波器基板、53螺钉。

Claims (6)

1.一种电动助力转向装置，该电动助力转向装置包括使车辆用的转向机构旋转的电动机及配置在所述电动机的转轴的输出相反侧的控制单元，在所述控制单元的一部分配置电源用连接器，在所述控制单元内，在所述电源用连接器附近，收纳有将至少由导电用布线、线圈、电容器构成的滤波器部件一体化后得到的滤波器模块，所述导电用布线并行配置有电源用的+线路和-线路，所述线圈配置有共模线圈及常模线圈中的至少一方，所述电容器配置在所述线圈附近，所述导电用布线的主干部与所述线圈的连接部位、所述导电用布线的主干部与所述电容器的连接部位以最短距离进行布线，所述电动助力转向装置的特征在于，

所述滤波器模块由以下部分构成：由绝缘性树脂构件保持且在一表面搭载有所述线圈的板状的母线；及搭载有所述电容器且与所述母线及所述绝缘性树脂构件一体化的滤波器基板，所述母线具有与所述线圈连接的第1连接部及与搭载于所述滤波器基板的所述电容器连接的第2连接部。

2.一种电动助力转向装置，该电动助力转向装置包括使车辆用的转向机构旋转的电动机及配置在所述电动机的转轴的输出相反侧的控制单元，在所述控制单元的一部分配置电源用连接器，在所述控制单元内，在所述电源用连接器附近，收纳有将至少由导电用布线、线圈、电容器构成的滤波器部件一体化后得到的滤波器模块，所述导电用布线并行配置有电源用的+线路和-线路，所述线圈配置有共模线圈及常模线圈中的至少一方，所述电容器配置在所述线圈附近，所述导电用布线的主干部与所述线圈的连接部位、所述导电用布线的主干部与所述电容器的连接部位以最短距离进行布线，所述电动助力转向装置的特征在于，

所述滤波器模块由在一面搭载有所述线圈、在另一面搭载有电容器的滤波器基板构成，在所述滤波器基板的表面对布线用图案进行布线，所述布线用图案具有与所述线圈及所述电容器进行电连接的连接部，所述布线用图案呈V字形，在所述V字形的弯曲部连接有所述电容器。

3.如权利要求1或2所述的电动助力转向装置，其特征在于，

所述电容器配置在所述线圈的正下方。

4.如权利要求1或2所述的电动助力转向装置，其特征在于，

在彼此并行配置有多组所述电源用连接器及滤波器部的结构中，利用1个绝缘树脂构件将各所述电源用连接器一体化，并将各所述滤波器部搭载在1块滤波器基板上来构成。

5.如权利要求1或2所述的电动助力转向装置，其特征在于，

在所述导电用布线的一部分设置有与所述电动机的壳体进行电连接的车体接地图案。

6.如权利要求5所述的电动助力转向装置，其特征在于，

所述电动机具有形成与所述控制单元间的边界的框架，该框架与所述电动机的壳体进行电接触，所述车体接地图案与所述框架的一部分进行电连接及机械连接。

Images