CN111146908A - 驱动装置以及使用该驱动装置的电动助力转向设备 - Google Patents

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Abstract

本公开内容涉及驱动装置以及使用该驱动装置的电动助力转向设备。开关元件(121至129，131，132，221至229，231，232)安装在基板(670)上并且对电动机绕组(180，280)的通电进行切换。引线集(170，270)将电动机绕组(180，280)的相线圈(181至183，281至283)连接至基板(670)。针对每个系统设置有开关元件、引线集、作为电源端子(141，241)和接地端子(142，242)的电力端子以及控制电路单元。开关元件、引线集(170，270)和电力端子共同地布置在每个系统的电力区域(R105，R205)中，并且引线集(170，270)以旋转对称的方式布置。

Description

驱动装置以及使用该驱动装置的电动助力转向设备
技术领域
本发明涉及驱动装置以及使用该驱动装置的电动助力转向设备。
背景技术
传统的驱动装置包括电动机和控制电动机的驱动的逆变器电路。例如，在JP2016-36244A中，每相的电动机线相对于轴向中心点对称地布置。
发明内容
本发明的目的是提供一种驱动装置以及使用该驱动装置的电动助力转向设备，为了磁检测元件的高检测精度，该驱动装置对各种部件和元件的布置进行了改善。
根据本发明，一种驱动装置包括旋转电机、基板、磁检测元件、开关元件、引线集、电源端子、接地端子以及控制电路单元。旋转电机包括“n”个系统(“n”是等于或大于2的整数)的电动机绕组。基板设置在旋转电机的轴向方向上的一个端部侧上。磁检测元件安装在基板上以用于检测与轴一体地旋转的检测目标的旋转磁场。开关元件安装在基板上以用于对电动机绕组的通电进行切换。引线集连接基板和电动机绕组的各相绕组。电源端子连接基板和电源。接地端子连接基板和地。控制电路单元用于控制开关元件的接通断开操作。
对于每个系统设置有开关元件、引线集、包括电源端子和接地端子的电力端子以及控制电路单元。开关元件、引线集和电力端子共同地布置在对于每个系统设置的电力区域中。引线集以旋转对称的方式布置。
附图说明
图1是示出根据第一实施方式的包括驱动装置的转向系统的示意性结构图；
图2是示出根据第一实施方式的驱动装置的剖视图；
图3是示出根据第一实施方式的驱动装置的电路图；
图4是示出第一实施方式中的基板的电动机表面侧的平面图；
图5是示出第一实施方式中的基板的盖表面侧的平面图；
图6是示出第一实施方式中的连接器和基板的示意性剖视图；
图7是用于说明在第一实施方式中的通过使引线集通电而生成的磁场的说明性视图；
图8是示出第二实施方式中的基板的电动机表面侧的平面图；
图9是示出第二实施方式中的基板的盖表面侧的平面图；
图10是示出第二实施方式中的连接器和基板的示意性剖视图；
图11是示出第三实施方式中的连接器和基板的示意性剖视图；
图12是示出第四实施方式中的连接器和基板的示意性搜索图；
图13是示出第五实施方式中的基板的电动机表面侧的平面图；
图14是示出第五实施方式中的引线集和电力端子的示意性侧视图；
图15是示出第五实施方式中的基板的布线图案的示意图；
图16是示出第六实施方式中的基板的电动机表面侧的平面图；
图17是示出第七实施方式中的基板的电动机表面侧的平面图；
图18是示出第八实施方式中的基板的电动机表面侧的平面图；
图19是示出第九实施方式中的基板的电动机表面侧的平面图；
图20是示出第十实施方式中的基板的电动机表面侧的平面图；
图21是示出第十一实施方式中的基板的电动机表面侧的平面图；以及
图22是用于说明在参照示例中的通过使引线集通电而生成的磁场的说明性视图。
具体实施方式
将参照附图中所示的多个实施方式来描述根据本发明的驱动装置以及使用该驱动装置的电动助力转向设备。在以下实施方式中，用相同的附图标记表示大致相同的结构配置，从而简化描述。
(第一实施方式)
如图1所示，根据第一实施方式的驱动装置1包括电动机80和电子控制单元(ECU)10，并且驱动装置1被应用于辅助车辆的转向操作的电动助力转向设备8。图1示出了包括电动助力转向设备8的转向系统90的整体配置。转向系统90包括作为转向构件的方向盘91、转向轴92、小齿轮96、齿条轴97、车轮98和电动助力转向设备8。
方向盘91连接至转向轴92。在转向轴92上设置有扭矩传感器94以检测转向扭矩。扭矩传感器94具有分别针对两个系统设置的两个扭矩检测单元194和294，如稍后所述。扭矩检测单元194和294的检测值被输出至如图3所示和稍后所述的ECU 10中的对应的微型计算机175和275。小齿轮96设置在转向轴92的轴向端部处。小齿轮96与齿条轴97啮合。一对车轮98经由例如拉杆耦接至齿条轴97的两个端部。
当车辆的驾驶员旋转方向盘91时，连接至方向盘91的转向轴92旋转。通过小齿轮96将转向轴92的旋转运动转换成齿条轴97的线性运动。一对车轮98被转向成与齿条轴97的位移量对应的角度。
电动助力转向设备8包括驱动装置1、作为减小电动机80的旋转并且将旋转传递至转向轴92的助力传递机构的减速齿轮89等。本实施方式的电动助力转向设备8是柱辅助型，并且转向轴92是驱动目标。可替选地，电动助力转向设备可以是将电动机80的旋转传递至齿条轴97的齿条辅助型。
如图2和图3所示，电动机80是三相无刷电动机。电动机80输出转向操作所需的全部或一部分辅助扭矩。利用从电池199和299(参见图3)提供的电力驱动电动机80以使减速齿轮89沿正向和反向旋转。
电动机80具有第一电动机绕组180和第二电动机绕组280，作为与稍后所述的两个系统对应的两个绕组集。电动机绕组180和280具有相同的电特性并且绕定子840缠绕，其中电动机绕组180和280的电角度彼此偏移30度。对应地，控制相电流以提供至电动机绕组180和280，使得相电流具有30度的相位差φ。通过优化电流源相位差，输出扭矩得到改善。这还可以减少六阶扭矩脉动。此外，由于电流通过具有相位差的电流源进行平均，因此可以使消除噪声和振动的优点最大化。热生成也被平均。因此，还可以减小每个传感器的检测值中的温度相关误差或系统之间的扭矩，并且可以平均能够通电的电流量。
在下文中，与第一电动机绕组180的通电控制有关的配置的组合将被称为两个系统中的第一系统，并且与第二电动机绕组280的通电控制有关的配置的组合将被称为两个系统中的第二系统。第一系统的配置通常以100s的附图标记编号，第二系统的配置通常以200s的附图标记编号，并且针对第一系统和第二系统的附图标记的低两位数字大致相同。利用附图标记的这种编号，将简化描述。索引“1”被添加至与第一系统有关的部件或值，并且索引“2”被添加至与第二系统有关的部件或值。另外，为了简单起见，省略了附加至结构构件名称等的指示各个系统的“第一”和“第二”。
如图2所示，在驱动装置1中，ECU 10被集成地设置在电动机80的轴向方向上的一侧上，并且是机电集成型。ECU 10与轴870的轴线Ax同轴地位于与电动机80的输出轴相对的一侧。可替选地，ECU 10可以设置在电动机80的输出轴侧上。通过采用机电集成型，可以有效地将ECU 10和电动机80放置在对安装空间有限制的车辆中。在下文中，术语“轴向方向”和“径向方向”将表示电动机80的轴向方向和径向方向。
电动机80包括定子840、转子860和壳体830，所述壳体830将有定子840和转子860容纳于其中。定子840固定至壳体830，并且电动机绕组180和280缠绕在定子840上。转子860径向地设置在定子840内部以能够相对于定子840旋转。
轴870装配在转子860中以与转子860一体地旋转。轴870由壳体830通过轴承835和836可旋转地支承。轴870的ECU 10侧上的轴向端部从壳体830朝向ECU 10突出。在轴870的ECU 10侧上的轴向端部处设置有磁体875。
壳体830具有圆柱形外壳834以及后端框架837和前端框架838。后端框架837被设置成封闭外壳834的ECU 10侧上的开口。前端框架838被设置成封闭外壳834的输出端部侧上的开口。例如，后端框架837和前端框架838通过螺栓(未示出)而被紧固，同时将外壳834夹在中间。
后端框架837形成有引线插入孔(未示出)，连接至电动机绕组180和280的各个相的引线集170和270(参见图4)插入其中。引线集170和270从引线插入孔被取出至ECU 10侧并且连接至ECU 10的基板670。
ECU 10包括盖660、连接器665、基板670以及安装在基板670上的各种电子部件。盖660形成为大致有底的圆柱形形状，并且装配在后端框架837的径向外周侧上。盖660被设置成覆盖基板670并且保护电子部件免受外部冲击影响或防止灰尘和水渗入ECU 10的内部。在盖660的底部处形成开口661。
连接器665具有基部666和连接器部667。基部666通过螺栓等(未示出)固定至后端框架837。连接器部667形成为从基部666突出并且从盖660的开口661沿轴向方向取出。连接器部667的前端部沿轴向方向开口，并且被设置成使得线束(未示出)能够从与电动机80相对的一侧插入和移除。连接器部667设置有连接器端子668。连接器端子668嵌入在连接器665中。端子668的一端暴露于基板670侧以连接至基板670。端子668的另一端暴露于连接器部667的内部空间。连接器端子668包括如稍后所述的如图4所示的电源端子141和241、接地端子142和242以及控制端子145和245。虽然图2示出了将连接器部667划分成两个的示例，但是连接器部667的数目、端子的数目等是任意确定的。此外，基部666和连接器部667可以分开形成。
例如，基板670是印刷电路板并且固定至后端框架837。基板670形成为大致圆形形状、被设置在电动机80的径向内部区域中，并且安装有两个系统的电子部件。在本实施方式中，在基板670的两个主表面中，电动机80侧上的一个表面被称为电动机表面671，并且电动机表面671的相对侧上的另一表面被称为盖表面672。
图3示出了驱动装置1的电路配置。ECU 10包括与第一电动机绕组180对应地设置的第一逆变器120、第一电动机继电器127至129、第一电源继电器131、第一反向连接保护继电器132、第一电容器134和第一电感器135。ECU 10还包括与第二电动机绕组280对应地设置的第二逆变器220、第二电动机继电器227至229、第二电源继电器231、第二反向连接保护继电器232、第二电容器234和第二电感器235。在本实施方式中，构成逆变器120、220的开关元件121至126、221至226、电动机继电器127至129、227至229、继电器131、132、231、232、电容器134、234以及电感器135、235安装在单个基板670上。
从第一电池199向第一系统提供电力，并且从第二电池299向第二系统提供电力。第一电动机绕组180的通电由第一微型计算机175控制，并且第二电动机绕组280的通电由第二微型计算机275控制。即，在本实施方式中，第一系统和第二系统被独立地设置并且配置成完整的冗余配置。
第一逆变器120是三相逆变器，并且包括以桥式电路配置形成的上臂元件(高电位侧元件)121至123和下臂元件(低电位侧元件)124至126。上臂元件121至123连接至高电位侧。下臂元件124至126分别连接至上臂元件121至123的低电位侧。U相的一对上臂元件121与下臂元件124之间的连接点连接至第一U相线圈181的一端。V相的一对上臂元件122与下臂元件125之间的连接点连接至第一V相线圈182的一端。W相的一对上臂元件123与下臂元件126之间的连接点连接至第一W相线圈183的另一端。线圈181至183的另一端相互连接。在下臂元件124至126的低电位侧上分别设置有分流电阻器137至139，所述分流电阻器137至139是用于检测在线圈181至183中流动的电流的电流检测元件。
第二逆变器220也是三相逆变器，并且包括以桥式电路配置形成的上臂元件221至223和下臂元件224至226。上臂元件221至223连接至高电位侧。下臂元件224至226分别连接至上臂元件221至223的低电位侧。U相的一对上臂元件221与下臂元件224之间的连接点连接至第二U相线圈281的一端。V相的一对上臂元件222与下臂元件225之间的连接点连接至第二V相线圈282的一端。W相的一对上臂元件223与下臂元件226之间的连接点连接至第二W相线圈283的另一端。线圈281至283的另一端相互连接。在下臂元件224至226的低电位侧上分别设置有分流电阻器237至239，所述分流电阻器237至239是用于检测在线圈281至283中流动的电流的电流检测元件。
第一电动机继电器127至129设置在第一逆变器120与第一电动机绕组180之间，并且被设置成能够连接和断开第一逆变器120和第一电动机绕组180。U相的电动机继电器127设置在开关元件121、124的连接点与U相线圈181之间。V相的电动机继电器128设置在开关元件122、125的连接点与V相线圈182之间。W相的电动机继电器129设置在开关元件123、126的连接点与W相线圈183之间。
第二电动机继电器227至229设置在第二逆变器220与第二电动机绕组280之间，并且被设置成能够连接和断开第二逆变器220和第二电动机绕组280。U相的电动机继电器227设置在开关元件221、224的连接点与U相线圈281之间。V相的电动机继电器228设置在开关元件222、225的连接点与V相线圈282之间。W相的电动机继电器229设置在开关元件223、226的连接点与W相线圈283之间。
第一电源继电器131和第一反向连接保护继电器132串联连接使得其寄生二极管在相对的方向上，并且第一电源继电器131和第一反向连接保护继电器132设置在第一电池199与第一逆变器120之间。第二电源继电器231和第二反向连接保护继电器232串联连接使得其寄生二极管在相对的方向上，并且第二电源继电器231和第二反向连接保护继电器232设置在第二电池299与第二逆变器220之间。通过在反向方向上连接寄生二极管，防止了反向电流在电池199和299被错误地沿反向方向连接时流动。因此，ECU 10得到保护。上臂元件121至123、221至223、下臂元件124至126、224至226、电动机继电器127至129、227至229、电源继电器131、231以及反向连接保护继电器132、232在下面简称为开关元件。
在本实施方式中，上臂元件121至123、221至223、下臂元件124至126、224至226、电动机继电器127至129、227至229、电源继电器131、231以及反向连接保护继电器132、232全部由MOSFET形成。然而，这些MOSFET可以用IGBT、晶闸管等代替。继电器131、132、231和232可以是机械继电器。
基于第一微型计算机175的控制信号，通过从第一预驱动器输出的第一驱动信号来控制每个开关元件121至129、131和132的接通/断开操作。基于第二微型计算机275的第二控制信号，通过从第二预驱动器输出的第二驱动信号来控制每个开关元件221至229、231和232的接通/断开操作。第一系统的第一预驱动器包括在第一集成电路176中，并且第二系统的第二预驱动器包括在第二集成电路276中。在本实施方式中，微型计算机175、275以及集成电路176、276形成控制电路单元。应注意的是，为了避免复杂化，未示出到电动机继电器和电源继电器的控制线。
第一电容器134并联连接至第一逆变器120。第二电容器234并联连接至第二逆变器220。例如，电容器134和234是铝电解电容器。第一电感器135设置在第一电池199与第一电源继电器131之间。第二电感器235设置在第二电池299与第二电源继电器231之间。
形成滤波器电路的第一电容器134和第一电感器135以及第二电容器234和第二电感器235减少了从共享电池199和299的其他装置传递的噪声以及从驱动装置1传递至共享电池199和299的其他装置的噪声。电容器134和234通过在其中存储电荷来辅助对逆变器120和220的电力供应。
在图4和图5中分别示出了基板670的电动机表面671侧和盖表面672侧。如图4所示，在电动机表面671上，开关元件121至126、221至226，电动机继电器127至129、227至229以及继电器131、132、231、232以能够散热的方式安装在后端框架837上。旋转角度传感器675以面对磁体875(参见图2)的方式安装在大致电动机表面671的中心处。
在本实施方式中，假设如由虚拟线VL所指示的，将基板670划分成两个区域。区域中的一个是第一系统区域R1，而另一个是第二系统区域R2。如图4和图5所示，每个图中的虚拟线VL的上侧是第一系统区域R1，而每个图中的下侧是第二系统区域R2。与第一系统有关的部件安装在第一系统区域R1的电动机表面671和盖表面672上。与第二系统有关的部件安装在第二系统区域R2的电动机表面671和盖表面672上。
开关元件121至129、131和132安装在第一系统区域R1中并且安装在配合电动机表面671的四分之一的第一电力区域R105中。开关元件121至129的九个元件通常呈3乘3栅格的形式，并且从虚拟线VL侧起以W相、V相和U相的顺序布置。
关于U相，引线171、电动机继电器127、下臂元件124、上臂元件121以及反向连接保护继电器132从基板670的外端部侧起以与虚拟线VL平行的关系按此顺序布置在同一直线上。电源继电器131位于反向连接保护继电器132的电源端子141和接地端子142侧上。关于V相，引线172、电动机继电器128、下臂元件125、上臂元件122从基板670的外端部侧起以与虚拟线VL平行的关系按此顺序布置在同一直线上。关于W相，引线173、电动机继电器129、下臂元件126、上臂元件123从基板670的外端部侧起以与虚拟线VL平行的关系按此顺序布置在同一直线上。
开关元件221至229、231和232安装在第二系统区域R2中并且安装在符合电动机表面671的四分之一的第二电力区域R205中。开关元件221至229的九个元件通常呈3乘3栅格的形式，并且从虚拟线VL侧起以W相、V相和U相的顺序布置。
关于U相，引线271、电动机继电器227、下臂元件224、上臂元件221以及反向连接保护继电器232从基板670的外端部侧起以与虚拟线VL平行的关系按此顺序布置在同一直线上。电源继电器231位于反向连接保护继电器232的电源端子241和接地端子242侧上。关于V相，引线272、电动机继电器228、下臂元件225、上臂元件222从基板670的外端部侧起以与虚拟线VL平行的关系按此顺序布置在同一直线上。关于W相，引线273、电动机继电器229、下臂元件226、上臂元件223从基板670的外端部侧起以与虚拟线VL平行的关系按此顺序布置在同一直线上。
电容器134、电感器135、微型计算机175以及包括预驱动器的集成电路176(例如，ASIC)安装在第一外围区域R101中并且安装在盖表面672的第一外围区域R102中，所述第一外围区域R101在电动机表面671的第一系统区域R1内并且在第一电力区域R105外侧。
电容器234、电感器235、微型计算机275以及包括预驱动器的集成电路276(例如，ASIC)安装在第二外围区域R201中并且安装在盖表面672的第二外围区域R202中，所述第二外围区域R201在电动机表面671的第二系统区域R2内并且在第二电力区域R205外侧。在下文中，将安装在外围区域中的组成部件称为外围部件。外围部件包括作为控制电路部件的微型计算机175和275。
第一电力区域R105和第二电力区域R205以相对于在基板670的中心处的旋转角度传感器675旋转对称的方式放置。另外，第一系统的开关元件121至129、131、132的对应元件以及第二系统的开关元件221至229、231、232的对应元件以相对于旋转角度传感器675旋转对称的方式布置。上述元件的布置不一定必须严格地以旋转对称的方式布置。
此外，在本实施方式中，用作开关元件的MOSFET尺寸减小，并且电力区域R105和R205等于或小于基板670的电动机表面671的四分之一。因此，电力区域R105和R205以及外围区域R101和R201在周向方向上交替布置。具体地，第一电力区域R105、第一外围区域R101、第二电力区域R205和第二外围区域R201沿顺时针方向布置。
电源端子141、241、接地端子142、242和控制端子145、245从盖表面672侧插入至形成在对应位置中的插入孔中，并且电连接至基板670。端子141、142、241和242的截面均为细长的矩形形状，并且沿基板670的外端部位于外周区域中，使得短侧端部通常沿径向方向延伸。在图4和图5中，为了避免复杂化，没有画阴影线等，但是示出了布置每个端子和引线集170、270的位置。
第一系统的电源端子141、接地端子142和控制端子145彼此相邻地放置。电源端子141和接地端子142在第一电力区域R105中位于虚拟线VL的相对侧上，在电源端子141和接地端子142与虚拟线VL之间夹着开关元件121至129。控制端子145位于与第一外围区域R101相同的四分之一区域中并且在虚拟线VL的相对侧上，控制端子145与虚拟线VL夹着第一外围区域R101。
第二系统的电源端子241、接地端子242和控制端子245彼此相邻地布置。电源端子241和接地端子242在第二电力区域R205中位于虚拟线VL的相对侧上，在电源端子241和接地端子242与虚拟线VL之间夹着开关元件221至229。控制端子245位于与第二外围区域R201相同的四分之一区域中并且在虚拟线VL的相对侧上，控制端子245与虚拟线VL夹着第二外围区域R201。虽然在图4和图5中的每一个中的控制端子145和245的数目是九，但是这种端子的数目不限于该数目。
如图6所示，第一电源端子141、第一接地端子142和第一控制端子145设置在一个连接器部667中。第二电源端子241、第二接地端子242和第二控制端子245设置在另一连接器部667中。图6是示意性剖视图，并且为了避免复杂化没有画阴影线。图10至图12也没有画阴影线。
如图4所示，引线集170和270从电动机表面671侧插入至形成在对应部分中的插入孔中，并且电连接至基板670。引线集170具有U相引线171、V相引线172和W相引线173，并且布置在与第一外围区域R101相对的第一电力区域R105中，与第一外围区域R101夹着开关元件121至129。引线集270具有U相引线271、V相引线272和W相引线273，并且布置在与第二外围区域R201相对的第二电力区域R205中，与第二外围区域R201夹着开关元件221至229。引线171至173、271至273的截面均为细长的矩形形状，并且沿基板670的外端部位于外部位置中，使得短侧端部通常沿径向方向延伸。
第一引线集170从虚拟线VL侧起以W相、V相和U相的顺序布置。开关元件121至129以类似于第一引线集170的相布置从虚拟线VL侧起以W相、V相和U相的顺序布置。第二引线集270在与第一引线集170相对的侧上从虚拟线VL侧起以W相、V相和U相的顺序布置，旋转角度传感器675在第一引线集170与第二引线集270之间。开关元件221至229以类似于第二引线集270的相布置从虚拟线VL侧起以W相、V相和U相的顺序布置。
在图22中作为参照示例示出的一个示例性布置中，第一电力区域R105和第二电力区域R205以线对称的方式并排镜像布置。在该配置中，当电流在引线集170中从图的前侧向后侧流动时形成磁场A1，并且当电流在引线集270中从图的前侧向后侧流动时形成磁场A2。此外，没有消除通过对第一系统的通电施加至旋转角度传感器675的磁场B1和通过对第二系统的通电施加至旋转角度传感器675的磁场B2，并且磁场B1和B2的合成矢量B5的磁场保持。因此，有可能在旋转角度传感器675中发生检测误差。
因此，在本实施方式中，如图4和图7所示，对应相的引线171至173和271至273点对称地布置。由于通过以相对于旋转角度传感器675旋转对称的方式布置引线集170和270消除了与旋转角度传感器675有关的磁场B1和B2，因此可以确保旋转角度传感器675的检测精度。引线集170和270被允许与旋转对称有一些偏差。该偏差可能导致残留一些磁场并且引起旋转角度传感器675的检测误差。然而，该偏差可以忽略。
如上所述，根据本实施方式的驱动装置1包括电动机80、基板670、旋转角度传感器675、开关元件121至129、131、132、221至229、231、232、引线集170、270、电源端子141、241、接地端子142、242以及控制电路单元。
电动机80设置有定子840、转子860和轴870。定子840包括多个(“n”)系统的电动机绕组。在本实施方式中，“n”是2(n＝2)，但是也可以是大于2的整数。转子860能够相对于定子840旋转地设置。轴870能够与转子860一起旋转。基板670设置在电动机80的轴向方向上的一个端部侧上。旋转角度传感器675安装在基板670上并且检测与轴870一体地旋转的磁体875的旋转磁场。
开关元件121至129、131、132、221至229、231和232安装在基板670上并且对电动机绕组180和280的通电进行切换。引线集170和270将形成电动机绕组180的各个相的线圈181至183以及形成电动机绕组280的各个相的线圈281至283连接至基板670。电源端子141和241连接基板670和电池199、299。接地端子142和242将基板670连接至地。作为控制电路单元的微型计算机175、275和集成电路176、276用于控制开关元件的接通/断开操作。
对于每个系统设置有开关元件、引线集170、270、作为电源端子141、241和接地端子142、242的电力端子以及控制电路单元。开关元件121至129、131、132、221至229、231、232、引线集170、270和电力端子共同地布置在每个系统的电力区域R105、R205中，并且引线集170和270以旋转对称的方式布置。
因此，消除了由流过每个系统的引线集170和270的电流形成的磁场，并且减小了旋转角度传感器675的检测误差。通过使用小型的开关元件121至129、131、132、221至229、231、232并且将引线集170和270以及电力端子共同地布置在每个系统的电力区域R105和R205中，确保了用于安装控制电路单元的大量外围区域。
对于两个系统设置有电动机绕组180和280。作为基板670的电动机80侧上的一个表面的电动机表面671被划分成多个区域，并且按作为第一系统的电力区域的第一电力区域R105、其中安装有第一系统的控制电路单元的至少一部分的第一外围区域R101、作为第二系统的电力区域的第二电力区域R205以及其中安装有第二系统的控制电路单元的至少一部分的第二外围区域R201顺序而周向地布置。每个系统的开关元件以与另一系统的开关元件旋转对称的方式布置。由此，有效地使用了基板670的电动机表面671的安装区域。
驱动装置1还包括用于在控制电路单元与外部装置或单元之间发送信号和接收信号的控制端子145和245。此处，外部装置或单元可以是车辆通信网络(例如，扭矩传感器94或CAN(控制器区域网络))。对于每个系统设置有控制端子145和245，并且控制端子145和245被放置成与相同系统的电力端子相邻。由此，当对于每个系统形成有设置有电源端子141、241、接地端子142、242和控制端子145、245的连接器部667时，可以使端子长度缩短。
开关元件包括形成逆变器120、220的上臂元件121至123、221至223、形成逆变器120、220并且连接至上臂元件121至123、221至223的低电位侧的下臂元件124至126、224至226以及设置在逆变器120、220与电动机绕组180、280之间的电动机继电器127至129、227至229。引线集170、270、电动机继电器127至129、227至229、下臂元件124至126、224至226以及上臂元件121至123、221至223从基板670的外端部侧起按此顺序布置。由此，可以简化基板670的布线图案。
对于每个系统开关元件还包括设置在电源电池与逆变器120、220之间的电源继电器元件。电源继电器元件还布置在上臂元件121至123、221至223内侧。由此，简化了基板670的布线图案。
电动助力转向设备8包括驱动装置1和减速齿轮89。减速齿轮89将电动机80的驱动力传递至转向轴92。电动机80输出车辆转向所需的扭矩。在本实施方式中，通过将引线集170和270以旋转对称的方式布置，可以消除由通电生成的磁场，从而可以基于旋转角度传感器675的检测值来精确地控制辅助扭矩。
在本实施方式中，电动机80是旋转电机、磁体875是检测目标、旋转角度传感器675是磁检测元件、线圈181至183和281至283是相绕组、电池199和299是电源以及电源继电器131、231和反向连接保护继电器132、232是电源继电器元件。
(第二实施方式)
图8至图10中示出了第二实施方式。如图8所示，第一外围区域R101和第二外围区域R201相对于第一实施方式中的布置互换。即，第一电力区域R105、第一外围区域R101、第二电力区域R205和第二外围区域R201沿逆时针方向按此顺序布置。如图8和图9所示，在本实施方式中，每个图中的虚拟线VL的左侧是第一系统区域R1，而每个图中的右侧是第二系统区域R2。
在本实施方式中，第一电源端子141和第一接地端子142被放置成与第二控制端子245相邻，并且第二电源端子241和第二接地端子242被放置成与第一控制端子145相邻。因此，如图10所示，在对于每个系统设置有连接器部667的情况下，第一控制端子145和第二控制端子245在连接器665的基部666的内部相交。
在本实施方式中，控制端子145和245被放置成与另一系统的电力端子相邻。第二实施方式也提供了与上述第一实施方式类似的效果。
(第三实施方式和第四实施方式)
图11和图12中分别示出了第三实施方式和第四实施方式。在上述实施方式中，连接器部667设置在驱动装置1的轴向端部处。在第三实施方式和第四实施方式中，连接器部669设置在基板670的径向向外的方向上。连接器部669的开口可以设置成在径向向外的方向上或在轴向方向上开口。在第三实施方式和第四实施方式中，分开设置了两个连接器部669。
在第三实施方式中，基板670上的元件的布置与第一实施方式的基板670上的元件的布置相同。如图11所示，第一电源端子141、第一接地端子142和第一控制端子145设置在一个连接器部669中，并且第二电源端子241、第二接地端子242和第二控制端子245设置在另一连接器部669中。
第四实施方式在基板670上的元件布置方面与第二实施方式相同。如
图12所示，第一电源端子141、第一接地端子142和第二控制端子245设置在一个连接器部669中，并且第二电源端子241、第二接地端子242和第一控制端子145设置在另一连接器部669中。第三实施方式和第四实施方式也提供了与上述实施方式类似的效果。
(第五实施方式)
图13至图15中示出了第五实施方式。在上述实施方式中，第一电源端子141和第一接地端子142被放置成被第一引线集170隔开，并且第二电源端子241和第二接地端子242被放置成被第二引线集270隔开。
如图13所示，如在第一实施方式中一样，第一电力区域R105、第一外围区域R101、第二电力区域R205和第二外围区域R201沿顺时针方向布置。然而，如在第二实施方式中一样，这些区域可以沿逆时针方向布置。这两种布置应用于稍后所述的实施方式。
第一电源端子141和第一接地端子142以夹着第一引线集170的方式位于第一引线集170的两侧上。即，第一引线集170布置在第一电源端子141与第一接地端子142之间。类似地，第二电源端子241和第二接地端子242以夹着第二引线集270的方式位于第二引线集270的两侧上。即，第二引线集270位于第二电源端子241与第二接地端子242之间。此外，第二电源端子241、第二接地端子242和引线集270与第一电源端子141、第一接地端子142和第一引线集170以在其中间夹着旋转角度传感器675的方式对角线地且以旋转对称的方式相对地布置。
电源端子141、241和接地端子142、242被布置成其长侧的端部面向径向方向。引线171至173和271至273被布置成其短侧的端部面向径向方向。
在本实施方式中，第一电源端子141、第一接地端子142和第一引线集170共同地布置在一起，并且第二电源端子241、第二接地端子242和第二引线集270共同地布置在一起。因此，如图14所示，当从侧面观察时，第一引线集170设置在电动机表面671侧上，并且第一电源端子141和第一接地端子142在大致相同的位置处设置在盖表面672侧上。当从侧面观察时，第二引线集270设置在电动机表面671侧上，并且第二电源端子241和第二接地端子242在大致相同的位置处设置在盖表面672侧上。
如图13和图15所示，第一电源继电器131和第一反向连接保护继电器132被放置成与第一电源端子141相邻。具体地，从基板670的外端部侧起，第一电源端子141、第一电源继电器131和第一反向连接保护继电器132按此顺序布置。第二电源继电器231和第二反向连接保护继电器232与第二电源端子241相邻地布置。具体地，从基板670的外端部侧起，第二电源端子241、第二电源继电器231和第二反向连接保护继电器232按此顺序布置。
在图15中，示出了第一系统的部件在基板670上的布置，其中，电源布线图案被示为P_p、接地布线图案被示为P_g、U相布线图案被示为P_u、V相布线图案被示为P_v以及W相布线图案被示为P_w。为了示出布线图案的差异，由实线指示电源布线图案P_p和接地布线图案P_g，并且由单点划线指示各个相的布线图案P_u、P_v和P_w。
如图15所示，U相引线171、电动机继电器127和开关元件121、124布置在同一直线上。因此，U相布线图案P_u形成为简单的形状，例如，大致直线形状。V相布线图案P_v和W相布线图案P_w也形成为简单的形状。
上臂元件121至123布置在同一直线上，并且电源端子141、电源继电器131和反向连接保护继电器132布置在同一直线上。因此，连接电源端子141、电源继电器131、反向连接保护继电器132和开关元件121至123的电源布线图案P_p可以形成为简单的形状。在图15的示例中，电源布线图案P_p大致形成为L形。
此外，由于下臂元件124至126布置在同一直线上，因此连接开关元件124至126和接地端子142的接地布线图案P_g可以形成为简单的形状。在图15的示例中，接地布线图案P_g大致形成为L形。第二系统与上述第一系统类似地配置。
在本实施方式中，引线集170位于电源端子141与接地端子142之间，并且引线集270位于电源端子241与接地端子242之间。由于由此可以将电力线共同地集成，因此可以简化基板670的布线图案。该配置也提供了与上述实施方式类似的效果。
(第六实施方式)
图16中示出了第六实施方式。在图16中，电源端子、接地端子和引线以与第一实施方式中相同的方式布置，但是也可以以与第五实施方式中相同的方式布置。这也应用于以下实施方式。
在本实施方式中，开关元件121至129和221至229的布置与上面的实施方式的布置不同。在U相中，上臂元件121和下臂元件124并排放置，并且电动机继电器127位于下臂元件124的与V相相对的一侧处。在V相中，上臂元件122和下臂元件125并排放置，并且电动机继电器128位于下臂元件125的U相侧处。在W相中，上臂元件123和下臂元件126并排放置，并且电动机继电器129位于下臂元件126的V相侧处。
总体上，引线集170、下臂元件124至126、电动机继电器127至129、上臂元件121至123、电源继电器131和反向连接保护继电器132从基板670的外端部侧起按此顺序布置。下臂元件124至126和电动机继电器127至129交替地布置。第二系统也以与第一系统类似的方式布置。该配置也提供了与上述实施方式类似的效果。
(第七实施方式)
图17中示出了第七实施方式。第七实施方式是第六实施方式的变型，并且形成上臂和下臂的两个开关元件在一个封装中。即，第一系统的U相的上臂元件121和下臂元件124设置在一个封装151中，V相的上臂元件122和下臂元件125设置在一个封装152中以及W相的上臂元件123和下臂元件126设置在一个封装153中。此外，第二系统的U相的上臂元件221和下臂元件224设置在一个封装253中，V相的上臂元件222和下臂元件225设置在一个封装252中并且第二系统的W相的上臂元件223和下臂元件226设置在一个封装251中。
此外，电动机继电器127至129和封装151至153在第一电力区域R105中交替地布置，并且电动机继电器227至229和封装251至253在第二电力区域R205中交替地布置。在上面的实施方式中，可以使用封装151至153和251至253来代替开关元件121至126和221至226。该配置也提供了与上述实施方式类似的效果。
(第八实施方式)
图18中示出了第八实施方式。在本实施方式中，第一系统的上臂元件121至123、下臂元件124至126、电动机继电器127至129、电源继电器131以及反向连接保护继电器132设置在一个第一模块160中。此外，第二系统的上臂元件221至223、下臂元件224至226、电动机继电器227至229、电源继电器231以及反向连接保护继电器232设置在一个第二模块260中。第一模块160和第二模块260被相似地配置且被点对称地布置。
在平面图中，第一模块160形成为大致矩形形状。在纵向方向上的一侧上形成有U相电动机连接端子161、V相电动机连接端子162和W相电动机连接端子163，并且另一侧上形成有电源连接端子164和接地连接端子165。第一模块160被安装成使得其上形成有电动机连接端子161至163的一侧面对引线集170。
在平面图中，第二模块260形成为大致矩形形状。在纵向方向的一侧上形成有U相电动机连接端子261、V相电动机连接端子262和W相电动机连接端子263，并且另一侧上形成有电源连接端子264和接地连接端子265。第二模块260被安装成使得其上形成有电动机连接端子261至263的一侧面对引线集270。在上面的实施方式中，可以使用模块160和260来代替开关元件121至126和221至226。该配置也提供了与上述实施方式类似的效果。
(第九实施方式)
图19中示出了第九实施方式。如图19所示，在基板表面区域中存在余量的情况下，每个系统的开关元件可以以与另一系统的开关元件线对称的方式布置。在本实施方式中，第一系统的开关元件121至129、131和132以及第二系统的开关元件221至229、231和232以相对于虚拟线VL线对称的方式布置。
从布线图案等的形成的观点出发，优选的是引线集170和270点对称地且线对称地布置，并且开关元件的相布置是根据引线集170和270的布置顺序的顺序。
另外，均为电力端子的一组电源端子141和接地端子142以及一组电源端子241和接地端子242以线对称的方式布置。第一电力区域R105和第二电力区域R205中包括的部件以线对称的方式布置。此外，外围区域R101和R201以及控制端子145和245也以线对称的方式布置。
在本实施方式中，第一系统和第二系统的电力端子彼此相邻地布置，并且控制端子145和245设置在与电力端子相对的侧上，同时在电力端子与控制端子145和245之间夹着电力区域R105、R205和外围区域R101、R201。因此，在电力连接器和控制连接器分开设置的情况下，可以容易地管理布线。当然，如在上面的实施方式中，可以对于每个系统设置有连接器单元。由此，可以提供与上面的实施方式相同的效果。
(第十实施方式和第十一实施方式)
图20和图21中分别示出了第十实施方式和第十一实施方式。在第十实施方式中，设置了三组电动机绕组和三组逆变器等以形成三个系统。在第十一实施方式中，设置了四组电动机绕组和四组逆变器等以形成四个系统。在下文中，除了上述实施方式中描述的第一系统和第二系统之外，与第三系统有关的配置由附图标记300s标识，并且与第四系统有关的配置由附图标记400s标识。相同的附图标记被分配给大致相同的配置使得低两位数字相同，从而将简化描述。
如图20所示，在三个逆变器的情况下，引线集170、270和370被布置成以120°旋转对称。类似地，第一系统的上臂元件121至123、下臂元件124至126、电动机继电器127至129、电源继电器131和反向连接保护继电器132、第二系统的上臂元件221至223、下臂元件224至226、电动机继电器227至229、电源继电器231和反向连接保护继电器232以及第三系统的上臂元件321至323、下臂元件324至326、电动机继电器327至329、电源继电器331和反向连接保护继电器332被布置成以120°旋转对称。
如图21所示，在四个逆变器的情况下，引线集170、270、370和470被布置成以90°旋转对称。类似地，第一系统的上臂元件121至123、下臂元件124至126、电动机继电器127至129、电源继电器131和反向连接保护继电器132、第二系统的上臂元件221至223、下臂元件224至226、电动机继电器227至229、电源继电器231和反向连接保护继电器232、第三系统的上臂元件321至323、下臂元件324至326、电动机继电器327至329、电源继电器331和反向连接保护继电器332以及第四系统的上臂元件421至423、下臂元件424至426、电动机继电器427至429、电源继电器431和反向连接保护继电器432被布置成旋转对称90°。
通常，在“n”个逆变器和电动机绕组的系统的情况下，每个部件被布置成以360°/n的角度旋转对称。即是，用于一个系统的电力元件被共同地布置在基板670被系统的数目划分的划分区域中，并且被布置成与其他区域旋转对称。只要所有系统正常，所有系统都用于驱动电动机80。在系统的数目“n”是偶数的情况下，可以使用相对于旋转角度传感器675旋转对称的系统的一部分来执行电动机80的驱动。由此，即使在三个或更多个系统的情况下，也可以减小旋转角度传感器的检测误差。当在某些系统中发生异常时，在不使用已发生异常的系统的情况下连续地驱动电动机80。该配置也提供了与上述实施方式类似的效果。
在图20和图21中。电源端子、接地端子和控制端子按系统共同地布置。此外，在图20和图21中，示出了电力区域R105、R205、R305和R405，而未示出外围区域。取决于基板670的空间，控制部件的一部分可以安装在电动机表面671上或者所有控制部件可以安装在盖表面672上。如图20所示，作为上臂元件的开关元件121至123可以对角线地位移。这同样适用于作为下臂元件的开关元件124至126、电动机继电器127至129以及其他系统。这同样适用于两个系统的每个实施方式以及四个系统的第十一实施方式。此外，同样在三个系统的第十实施方式中，也可以如第一实施方式等中的在不倾斜地偏移的情况下布置上臂元件、下臂元件和电动机继电器。
(其他实施方式)
在上面的实施方式中，系统的数目是二个至四个。作为另一其他实施方式，系统的数目可以是五个或更多个。在上面的实施方式中，对于每个系统设置有连接器。作为另一实施方式，连接器的数目以及一个连接器中包括的系统的数目可以是任意的，例如，一个连接器可以由多个系统共享。此外，设置有电力端子的电力连接器和设置有控制端子的控制连接器可以分开地设置。
在上面的实施方式中，开关元件包括上臂元件、下臂元件、电动机继电器、电源继电器和反向连接保护继电器。作为另一实施方式，可以省略形成开关元件的这些元件中的一些。
在上面的实施方式中，旋转电机是三相无刷电动机。作为另一实施方式，旋转电机不限于三相无刷电动机，并且可以使用任何电动机。此外，旋转电机还可以是发电机或者可以是具有电动机功能和发电机功能两者的电动机-发电机。
在上面的实施方式中，电子控制单元被应用于电动助力转向设备。作为另一实施方式，电子控制单元可以应用于不同于电动助力转向设备的其他设备。本公开内容不限于上面的实施方式，并且可以在不脱离本公开内容的主旨的情况下实现各种变型。

Claims (10)

1.一种驱动装置，包括：
旋转电机(80)，其包括：定子(840)，在所述定子(840)上缠绕有“n”个系统的电动机绕组(180，280)，“n”是等于或大于2的整数；能够相对于所述定子旋转地设置的转子(860)；以及能够与所述转子一起旋转的轴(870)；
基板(670)，其设置在所述旋转电机的轴向方向上的一个端部侧上；
安装在所述基板上的磁检测元件(675)，所述磁检测元件(675)用于检测与所述轴一体地旋转的检测目标(875)的旋转磁场；
安装在所述基板上的开关元件(121至129，131，132，221至229，231，232，321至329，331，332，421至429，431，432)，所述开关元件(121至129，131，132，221至229，231，232，321至329，331，332，421至429，431，432)用于对所述电动机绕组的通电进行切换；
引线集(170，270，370，470)，其连接所述基板和所述电动机绕组的各相绕组(181至183，281至283)；
电源端子(141，241，341，441)，其连接所述基板和电源(199，299)；
接地端子(142，242，342，442)，其连接所述基板和地；以及
控制电路单元(175，176，275，276)，其用于控制所述开关元件的接通断开操作，其中：
针对每个系统设置有所述开关元件、所述引线集、包括所述电源端子和所述接地端子的电力端子以及所述控制电路单元；
所述开关元件、所述引线集和所述电力端子共同地布置在针对每个系统设置的电力区域中；并且
以旋转对称的方式布置所述引线集。
2.根据权利要求1所述的驱动装置，其中：
针对第一系统和第二系统设置有所述电动机绕组；并且
所述基板在旋转电机侧上具有下述表面，在所述表面上，沿周向方向布置有作为所述第一系统的电力区域的第一电力区域、其上安装有所述第一系统的控制电路单元的至少一部分的第一外围区域、作为所述第二系统的电力区域的第二电力区域以及其上安装有所述第二系统的控制电路单元的至少一部分的第二外围区域。
3.根据权利要求1或2所述的驱动装置，还包括：
控制端子(145，245，345，445)，其被设置成在所述控制电路单元与外侧之间发送信号和接收信号，
其中，针对每个系统设置有所述控制端子，并且所述控制端子被布置成与同一系统的电力端子相邻。
4.根据权利要求1或2所述的驱动装置，还包括：
控制端子(145，245)，其被设置成在所述控制电路单元与外侧之间发送信号和接收信号，
其中，针对每个系统设置有所述控制端子，并且所述控制端子被布置成与不同于同一系统的另一系统的电力端子相邻。
5.根据权利要求1或2所述的驱动装置，其中：
所述引线集被设置在所述电源端子与所述接地端子之间。
6.根据权利要求1或2所述的驱动装置，其中：
所述开关元件包括逆变器(120，220)的上臂元件(121至123，221至223)、所述逆变器的连接至所述上臂元件的低电位侧的下臂元件(124至126，224至226)以及设置在所述逆变器与所述电动机绕组之间的电动机继电器(127至129，227至229)；并且
每个系统的所述引线集、所述电动机继电器、所述下臂元件、所述上臂元件从所述基板的外周侧起按顺序布置。
7.根据权利要求6所述的驱动装置，其中：
在每个系统中所述开关元件包括设置在所述电源与所述逆变器之间的电源继电器元件(131，132，231，232)；并且
所述电源继电器元件布置在所述上臂元件内侧。
8.根据权利要求1或2所述的驱动装置，其中：
每个系统的所述开关元件以与另一系统的所述开关元件旋转对称的方式布置。
9.根据权利要求1或2所述的驱动装置，其中：
每个系统的所述开关元件以与另一系统的所述开关元件线对称的方式布置。
10.一种电动助力转向系统，包括：
根据权利要求1所述的驱动装置(1)；以及
助力传递装置(89)，其用于将旋转电机的驱动力传递至驱动目标(92)，
其中，所述旋转电机输出车辆的转向所需的扭矩。
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