CN115298935A - 旋转电机装置及电动助力转向装置 - Google Patents

Abstract

本申请所涉及的旋转电机装置(100)采用如下构造：向绕组(30)供电的功率模块(4)和安装有其驱动电路(17)的控制基板(19)的延伸部通过电磁屏蔽(3)的外部连接用开口部(12)连接到连接器(1)、(9)。在控制基板(19)的延伸部安装滤波电路(11)来确保噪声去除能力。不需要现有的用于安装滤波电路(11)的专用的布线基板，因此能有助于小型化、成本降低。能够有助于具备本申请所涉及的旋转电机装置(100)的电动助力转向装置(150)的小型化、成本降低。

Description

旋转电机装置及电动助力转向装置

技术领域

本申请涉及旋转电机装置以及电动助力转向装置。

背景技术

在现有的与旋转电机的输出轴的轴向相邻地一体化有控制单元的旋转电机装置中，存在如下构造：在旋转电机的壳体内内置定子、转子等，控制单元与其轴向相邻地组装成层叠状。此外，考虑到冗余性，也公开了如下装置：旋转电机的绕组组为2组，驱动它们的所谓的逆变器电路也独立地具备2组(例如专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第5435284号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

在与旋转电机的输出轴的轴向相邻地一体化有旋转电机和控制单元的电动助力转向装置用的旋转电机装置中，从用于驱动旋转电机的逆变器、逆变器驱动电路等产生电压噪声。所产生的电压噪声通过旋转电机装置的电源、信号终端和基板传播，并从连接器传播到旋转电机装置的外部。或者，所产生的电压噪声通过散热器、旋转电机的外壳传播，并通过旋转电机的凸缘传播到旋转电机装置的外部。因此，为了不使噪声传播到旋转电机装置外部，需要使噪声衰减的滤波电路、电磁屏蔽件。

用于驱动旋转电机的逆变器等功率模块、以及用于驱动功率模块的驱动电路中，为了缩短其布线，优选配置在旋转电机的附近。因此，将功率模块和安装有驱动功率模块的驱动电路的控制基板相邻配置。此外，为了防止噪声再次叠加在使噪声衰减后的布线上，滤波电路需要配置在屏蔽件的开口部附近。因此，滤波电路需要在屏蔽件开口部附近配置专用的布线基板，该专用的布线基板安装与安装有逆变器驱动电路的控制基板分开的滤波电路。设置该专用的布线基板成为旋转电机装置的小型化和低成本化的障碍。因此，成为具备旋转电机装置的电动助力转向装置的小型化、低成本化的障碍。

因此，本申请所涉及的旋转电机装置的目的在于获得一种旋转电机装置以及具备该旋转电机装置的电动助力转向装置，不需要用于安装滤波电路的专用的布线基板，并且具备噪声去除能力较高的滤波电路。

用于解决技术问题的技术手段

本申请所涉及的旋转电机装置包括：

旋转电机，该旋转电机具有转轴和绕组；

功率模块，该功率模块相对于旋转电机配置在转轴的轴向的一侧，并固定于旋转电机，对旋转电机的绕组供电；

控制基板，该控制基板安装有驱动功率模块的驱动电路，并具有向转轴的轴向一侧延伸的延伸部；

电磁屏蔽件，该电磁屏蔽件包围功率模块和驱动电路，并具有供控制基板的延伸部通过的外部连接用开口部；

外部连接端子，该外部连接端子配置在电磁屏蔽件的外侧，与控制基板的延伸部相连接；以及

滤波电路，该滤波电路安装于控制基板的延伸部，使向外部连接端子传播的噪声分量衰减。

本申请所涉及的电动助力转向装置具备上述旋转电机装置。

发明效果

根据本申请所涉及的旋转电机装置和电动助力转向装置，不需要用于安装滤波电路的专用的布线基板，并且能在电磁屏蔽件的外部连接用开口部附近设置具有噪声去除能力的滤波电路。由此，可以废弃安装滤波电路的专用的布线基板，因此有助于小型化、成本降低。于是，能够有助于具备本申请所涉及的旋转电机装置的电动助力转向装置的小型化、成本降低。

附图说明

图1是实施方式1所涉及的旋转电机装置的整体结构图。

图2是实施方式1所涉及的旋转电机装置的电路图。

图3是实施方式2所涉及的旋转电机装置的整体结构图。

图4是实施方式2所涉及的旋转电机装置的电路图。

图5是实施方式3所涉及的电动助力转向装置的结构图。

图6是现有旋转电机装置的整体结构图。

具体实施方式

下面，参照附图对本申请的实施方式进行说明。

1.实施方式1

对实施方式1进行说明。图1是实施方式1中的旋转电机装置100的整体结构图。图2是实施方式1所涉及的旋转电机装置100的电路图。

＜整体结构＞

图1是用于说明旋转电机装置100的整体结构的剖视图。用于从车辆的电池向旋转电机装置100提供电源的电源连接器1中内置有电源终端2，并向功率模块4提供电流。此外，进行与车辆之间的信号交换的信号连接器9中内置有信号终端10，并连接到控制基板19。此外，电源终端2也连接到控制基板19，并对安装于控制基板的电源电路15提供电源电流。旋转电机装置100可以为Y结线或Δ结线的三相无刷电动机的控制电路一体型的装置，也可以具有通过负载的驱动来发电、并将再生电力用于电池充电的功能。旋转电机装置100不仅用于电动助力转向装置150，还用于包含车辆的车轮驱动用在内的各种用途。

这里，控制基板19是印刷布线基板，安装有电源电路15、输入输出电路14、CPU16、驱动电路17、滤波电路11。从连接到控制基板19的电源终端2提供电源电流，电源电路15将恒定电压的电流提供给安装于控制基板19的各电路。经由信号终端10从车辆传感器31提供例如转向角信息、转向转矩信息、车辆速度信息等车辆的信息。输入信号经由输入输出电路14传递到CPU16。CPU16根据输入信息来运算应输出的信息，并控制驱动电路17。驱动电路17的输出信号从连接到控制基板19的驱动信号终端18传递到功率模块4，功率模块4经由供电端子6向旋转电机20的绕组30供电。

在驱动旋转电机装置100的情况下，从功率模块4、驱动功率模块4的驱动电路17产生噪声。为了减少该噪声，设置了电磁屏蔽件3。有底筒形的电磁屏蔽件3中，筒状周缘部连接到旋转电机20，并包围功率模块4、驱动功率模块4的驱动电路17。电磁屏蔽件3的底部设有外部连接用开口部12。

控制基板19具有沿与旋转电机20的输出轴21相反侧延伸的延伸部。控制基板19的延伸部通过电磁屏蔽件3的外部连接用开口部12，与电源终端2、信号终端10相连接。控制基板19的与电源终端2、信号终端10之间的连接部之前安装有滤波电路11，以切断噪声向外部的传递。

此外，功率模块4由散热器7冷却，功率模块4与散热器7之间经由云母片等紧密接触，在电气上切断的同时确保了热传导。散热器7与旋转电机20电连接，成为同一电位。

主要由控制基板19、安装于控制基板19的各种电路和各种部件、功率模块4以及散热器7构成的旋转电机20的控制部被组装到旋转电机20的框架5所覆盖，并通过电源连接器1、信号连接器9与外部连接。旋转电机20设有凸缘8，旋转电机装置100通过该凸缘8组装到车辆。

＜现有示例＞

这里，涉及现有的噪声对策。图6是现有示例的旋转电机装置102的整体结构图。

以往通过图6那样的结构来实施噪声对策。为了降低从电源终端2经由电源连接器1传播到旋转电机装置102的外部的噪声，需要滤波电路安装基板22，该滤波电路安装基板22安装与控制基板19分开的滤波电路11。

此外，用于降低从信号终端10经由信号连接器9传播到旋转电机装置100外部的噪声的滤波电路11安装于控制基板19，难以配置在电磁屏蔽件3的外部连接用开口部12的附近。因此，磁噪声等重叠在由滤波电路11使噪声衰减后的信号终端10上，无法使噪声充分衰减。

＜噪声的传播机制＞

对于从旋转电机装置100产生的噪声的传播机制进行说明。旋转电机装置100的主要噪声源是用于驱动旋转电机20的功率模块4。

图1中，从旋转电机装置100的外部提供给电源连接器1的电源经由电源终端2提供给功率模块4。与经由信号连接器9从车辆传感器31传递的车辆的信息有关的信号经由输入输出电路14传递到CPU16。利用根据输入信息来计算输出的CPU16对驱动电路17进行控制，驱动电路17的驱动信号经由驱动信号终端18传递到功率模块4，功率模块4根据所述逆变器驱动信号来向旋转电机20提供电流。当驱动旋转电机20时，提供给功率模块4的电源电压变动、针对旋转电机20的供给电流变化所产生的电压、电流的变化分别成为电压噪声、磁噪声并向周边传播。

电压噪声经由电源终端2、信号终端10、控制基板19等从电源连接器1、信号连接器9传播到旋转电机装置100外部。此外，从供电端子6传播的电压噪声经由旋转电机20从旋转电机装置100的安装部的凸缘8向旋转电机装置100的外部传播。此外，功率模块4安装于散热器7以进行散热，因此，由于电容耦合而从功率模块4传播到散热器7的电压噪声经由旋转电机20从电动机安装部的凸缘8向旋转电机装置100的外部传播。

因旋转电机20的供给电流而产生的磁噪声释放到功率模块4周边。功率模块4以外的噪声源即驱动电路17、CPU16、电源电路15中所产生的噪声经由信号终端10、控制基板19从信号连接器9传播到旋转电机装置100外部。

＜噪声的降低＞

本申请所涉及的旋转电机装置100具备旋转电机20，该旋转电机20具有输出轴21和绕组30。此外，旋转电机装置100具备功率模块4，该功率模块4相对于旋转电机20配置在输出轴21的轴向的反输出侧，并固定于旋转电机20，向旋转电机20的绕组30供电。此外，旋转电机装置100具备控制基板19，该控制基板19安装有驱动功率模块4的驱动电路17，并具有向输出轴21的轴向的反输出侧延伸的延伸部。并且，旋转电机装置100具备电磁屏蔽件3，该电磁屏蔽件3包围功率模块4和驱动电路17，并具有供控制基板19的延伸部通过的外部连接用开口部12。然后，旋转电机装置100具备配置在电磁屏蔽件3的外侧、且与控制基板19的延伸部相连接的电源终端2和信号终端10。此外，旋转电机装置100具备滤波电路11，该滤波电路11安装于控制基板19的延伸部，使传播到电源终端2和信号终端10的噪声分量衰减。

安装滤波电路11，以使经由电源连接器1、信号连接器9、旋转电机20传播到旋转电机装置100外部的电压噪声衰减。能使所产生、传播的噪声向旋转电机装置100外部的释放减少。

由此，通过设置电磁屏蔽件3、控制基板19和滤波电路11，从而能有效地去除噪声，而不使用滤波电路用的其它基板。

此外，本申请所涉及的旋转电机装置100具备散热器7，该散热器7位于功率模块4和旋转电机20之间，在与功率模块4之间进行热传递，并与旋转电机20处于同电位。然后，电磁屏蔽件3呈有底筒状，筒状周缘部与旋转电机20连接，且底部具有外部连接用开口部12。

电磁屏蔽件3与旋转电机20相连接，因此，能减少来自电磁屏蔽件3的噪声辐射，能得到较高的屏蔽效果。

此外，本申请所涉及的旋转电机装置100中，电磁屏蔽件3的筒状周缘部在相对于散热器7和功率模块4之间的热传递部更靠输出轴21的输出方向的部分上连接到旋转电机20或散热器7。

电磁屏蔽件3相对于功率模块4和散热器7的安装位置在更接近旋转电机20的位置处连接到与旋转电机20同电位的散热器7或旋转电机20，从功率模块4传播到散热器7的噪声不流过电磁屏蔽件3，因此，能得到稳定的电位再生路径，能得到较高的滤波效果。

此外，本申请所涉及的旋转电机装置100中，电源终端2和信号终端10在相对于电磁屏蔽件3的外部连接用开口部12更靠外侧的位置处与控制基板19的所述延伸部相连接。

配置电磁屏蔽3，以使从功率模块4释放的磁噪声给相对于旋转电机装置100的内部的滤波电路11位于更接近电源连接器1、信号连接器9的位置的电源终端2、信号终端10以及控制基板19带来的影响减轻，并使给旋转电机装置100的外部带来的影响减轻。

由此，能有效地去除噪声。

2.实施方式2

对实施方式2进行说明。图3是实施方式2所涉及的旋转电机装置101的整体结构图。图4是实施方式2所涉及的旋转电机装置101的电路图。

实施方式2所涉及的旋转电机装置101的电路图的图4与实施方式1所涉及的旋转电机装置100的电路图的图2相比，不同点仅在于中继部件13的一端与电磁屏蔽件3相连接，另一端与控制基板19的接地部分相连接。

实施方式2所涉及的旋转电机装置101的结构图的图3与实施方式1所涉及的旋转电机装置100的结构图的图1相比，在以下3点上不同。

(1)中继部件13连接到电磁屏蔽件3的外部连接用开口部12和控制基板19的延伸部的滤波电路11附近。

(2)滤波电路11设置在控制基板19的延伸部的通过电磁屏蔽件3的外部连接用开口部12的位置。

(3)有底筒状的电磁屏蔽件3的筒状周缘部与散热器7相连接，而不与旋转电机20直接连接。

＜实施方式2中的噪声的降低＞

本申请所涉及的旋转电机装置101中，所述滤波电路安装在控制基板19的延伸部的、通过电磁屏蔽件3的外部连接用开口部12的位置。

安装滤波电路11，以使经由电源连接器1、信号连接器9、旋转电机20传播到旋转电机装置101的外部的电压噪声衰减。此外，将滤波电路11安装在与输出轴21平行地配置、且相对于外部连接用开口部12延长到更接近电源连接器1、信号连接器9的位置的控制基板19的外部连接用开口部12附近，由此，磁噪声不会重叠于相对于使噪声衰减后的滤波电路11配置在更靠电源连接器1、信号连接器9侧的控制基板19、电源终端2、信号终端10，能利用滤波电路11和电磁屏蔽件3将滤波电路11的前后和外部连接用开口部12的内外分离，因此，能得到较高的滤波效果。

本申请所涉及的旋转电机装置101中，滤波电路11经由中继部件13与电磁屏蔽件3相连接。

通过使用中继部件13将滤波电路11与电磁屏蔽件3电连接，从而中继部件13作为使从功率模块4经由散热器7、旋转电机20并从凸缘8向旋转电机装置101的外部传播的电压噪声、或从供电端子6经由旋转电机20并从凸缘8向旋转电机装置101的外部传播的电压噪声向滤波电路11再生的路径而动作。

由此，能抑制噪声向外部传递。

本申请所涉及的旋转电机装置101中，中继部件13连接到电磁屏蔽件3的外部连接用开口部12。

使用中继部件13以最短路径将滤波电路11和电磁屏蔽件3电连接，由此，中继部件13作为将传播到旋转电机装置101的外部的电压噪声向滤波电路11再生的最短的路径高效地进行动作。

由此，能有效地抑制噪声向外部传递。

本申请所涉及的旋转电机装置101中，电磁屏蔽件3的电位作为滤波电路11的接地电位来使用。

使用中继部件13将滤波电路11和电磁屏蔽件3电连接，由此能将电磁屏蔽件3作为滤波电路11的接地电位来使用。由此，中继部件13作为使从功率模块4经由散热器7、旋转电机20并从凸缘8向旋转电机装置101的外部传播的电压噪声、或从供电端子6经由旋转电机20并从凸缘8向旋转电机装置101的外部传播的电压噪声向滤波电路11再生的路径而动作。

由此，能更有效地抑制噪声向外部传递。

另外，即使在有底筒状的电磁屏蔽件3的筒状周缘部与散热器7相连接、而不与旋转电机20直接连接的情况下，由于散热器7与旋转电机20电连接并维持在同电位，因此，也能得到与电磁屏蔽件3的筒状周缘部直接连接到旋转电机20的情况同样的效果。

3.实施方式3

图5是实施方式3所涉及的电动助力转向装置150的结构图。对将旋转电机装置100应用于搭载在车辆上的电动助力转向装置150的示例进行说明。

图5是电动助力转向装置150的整体结构图，是齿条型电动助力转向装置150的示例。当驾驶员通过方向盘151使车辆的转向机构产生转向转矩时，转矩传感器152检测该转向转矩并输出到旋转电机装置100。此外，速度传感器153检测车辆的行驶速度并输出到旋转电机装置100。旋转电机装置100基于来自转矩传感器152和速度传感器153的输入，产生辅助转向转矩的辅助转矩，并将该辅助转矩提供给车辆的前轮154的转向机构。转矩传感器152和速度传感器153是图2中的车辆传感器31的一部分。旋转电机装置100也可以基于转矩传感器152和速度传感器153以外的输入来产生辅助转矩。

通过使应用于电动助力转向装置150的旋转电机装置100小型化，从而提高了对车辆的搭载性。旋转电机装置100的成本削减还有助于电动助力转向装置150整体的成本削减。使用旋转电机装置101代替旋转电机装置100的情况也是同样的。

虽然本申请记载了各种示例性的实施方式和实施例，但是在一个或多个实施方式中记载的各种特征、方式和功能不限于特定实施方式的应用，可以单独地或以各种组合来应用于实施方式。因此，可以认为未例示的无数变形例也包含在本申请说明书所公开的技术范围内。例如，设为包括对至少一个构成要素进行变形、添加或省略的情况，以及提取至少一个构成要素并与其他实施方式的构成要素进行组合的情况。

标号说明

2 电源终端

3 电磁屏蔽件

4 功率模块

7 散热器

10 信号终端

11 滤波电路

12 外部连接用开口部

13 中继部件

17 驱动电路

19 控制基板

20 旋转电机

21 输出轴

100、101 旋转电机装置

150 电动助力转向装置。

Claims (9)

1.一种旋转电机装置，其特征在于，包括：

旋转电机，该旋转电机具有转轴和绕组；

功率模块，该功率模块相对于所述旋转电机配置在所述转轴的轴向的一侧，并固定于所述旋转电机，对所述旋转电机的所述绕组供电；

控制基板，该控制基板安装有驱动所述功率模块的驱动电路，并具有向所述转轴的所述轴向一侧延伸的延伸部；

电磁屏蔽件，该电磁屏蔽件包围所述功率模块和所述驱动电路，并具有供所述控制基板的所述延伸部通过的外部连接用开口部；

外部连接端子，该外部连接端子配置在所述电磁屏蔽件的外侧，与所述控制基板的所述延伸部相连接；以及

滤波电路，该滤波电路安装于所述控制基板的所述延伸部，使向外部连接端子传播的噪声分量衰减。

2.如权利要求1所述的旋转电机装置，其特征在于，

所述滤波电路安装在所述控制基板的所述延伸部的、通过所述电磁屏蔽件的所述外部连接用开口部的位置。

3.如权利要求1或2所述的旋转电机装置，其特征在于，

具备散热器，该散热器位于所述功率模块与所述旋转电机之间，在与所述功率模块之间进行热传递，并与所述旋转电机为同电位，

所述电磁屏蔽件呈有底筒状，筒状周缘部与所述旋转电机或所述散热器连接，底部具有所述外部连接用开口部。

4.如权利要求3所述的旋转电机装置，其特征在于，

所述电磁屏蔽件的所述筒状周缘部相对于所述散热器和所述功率模块之间的热传递部在更靠所述转轴的所述轴向的另一侧的部分上连接到所述旋转电机或所述散热器。

5.如权利要求1至4中任一项所述的旋转电机装置，其特征在于，

所述滤波电路经由中继部件与所述电磁屏蔽件相连接。

6.如权利要求5所述的旋转电机装置，其特征在于，

所述中继部件与所述电磁屏蔽件的所述外部连接用开口部相连接。

7.如权利要求5或6所述的旋转电机装置，其特征在于，

所述电磁屏蔽件的电位作为所述滤波电路的接地电位来使用。

8.如权利要求1至7中任一项所述的旋转电机装置，其特征在于，

所述外部连接端子相对于所述电磁屏蔽件的所述外部连接用开口部在更靠外侧的位置处与所述控制基板的所述延伸部相连接。

9.一种电动助力转向装置，其特征在于，

包括如权利要求1至8中任一项所述的旋转电机装置。

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