CN116134709A - 马达驱动装置 - Google Patents

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CN116134709A CN202180057695.5A CN202180057695A CN116134709A CN 116134709 A CN116134709 A CN 116134709A CN 202180057695 A CN202180057695 A CN 202180057695A CN 116134709 A CN116134709 A CN 116134709A
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Abstract

定子(1B)具有第一系统的定子线圈(U1、V1、W1)和第二系统的定子线圈(U2、V2、W2)，分别从逆变器模块(21)接受电力供给。熔丝模块(22)与各个系统对应地具有两个熔丝电路元件(32)。在各熔丝电路元件(32)中，U、V、W的相线路与中性点(40)接线，熔丝(38)分别介于中性点(40)与线圈之间。通过从控制用端子(34)向收纳于熔丝电路元件(32)的加热器(39)供给电力，熔丝(38)熔断。

Description

马达驱动装置
技术领域
本发明涉及马达驱动装置，该马达驱动装置与针对每个相具有线圈的电动马达一体地构成，对该电动马达进行驱动控制。
背景技术
在专利文献1中，公开了将电动马达和对该电动马达进行驱动控制的马达驱动装置一体化的所谓机电一体型的致动器。作为电动马达，使用将三个线圈进行Y字接线而成的三相马达，公开了为了失效保护而在各相的线圈与中性点之间分别设置由开关元件构成的中性点继电器的结构。
另外，在专利文献2中公开了如下结构的马达驱动装置：在驱动三相马达的逆变器电路的上下臂之间配置熔丝图案，在上下臂中的任一个产生短路时，通过该过电流进行电流切断。
在如专利文献1那样具备由开关元件构成的中性点继电器的结构中，在使用开关元件所带来的成本、开关元件成为电阻所带来的效率降低等方面还有改善的余地。
另外，专利文献2的熔丝图案与构成上下臂的开关元件接近地配置，因此，熔丝的切断温度容易受到开关元件的工作温度的影响，切断动作的可靠性低。而且，在单纯的熔丝图案中，无法通过来自外部的切断信号来切断电路。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2019-022414号公报
专利文献2：日本特开2019-062686号公报
发明内容
本发明的马达驱动装置在其一个方式中，具有熔丝电路，该熔丝电路配置在相线路的从线圈到中性点之间，能够响应来自控制电路的切断信号而切断向上述中性点通电的电力。
根据本发明，通过使用熔丝电路来代替由开关元件构成的中性点继电器，能够低成本地实现失效保护，并且实现由低电阻化带来的效率提高。
附图说明
图1是具备本发明的马达驱动装置的动力转向装置用电动致动器装置的剖视图。
图2是具备第一实施例的熔丝模块的电动致动器装置的立体图。
图3是以拆下按压部件以及逆变器模块的状态表示的电动致动器装置的立体图。
图4是表示第一实施例的熔丝模块的立体图。
图5是表示熔丝电路的结构的电路图。
图6是表示隔热结构的一例的主要部分的剖视图。
图7是表示隔热结构的另一例的主要部分的剖视图。
图8是表示隔热结构的又一例的主要部分的剖视图。
图9是具备第二实施例的熔丝模块的电动致动器装置的立体图。
图10是表示第二实施例的熔丝模块的立体图。
图11是具备第三实施例的熔丝模块的电动致动器装置的立体图。
图12是表示第三实施例的熔丝模块的立体图。
具体实施方式
以下，基于附图对将本发明应用于例如汽车的电动动力转向装置的电动致动器装置的一实施例进行详细说明。
图1是在电动动力转向装置中对未图示的转向机构施加转向辅助力的电动致动器装置的剖视图。该电动致动器装置具备：圆筒形状的马达部1；逆变器/功率模块部2；由能够折弯的多层配线基板构成的电路基板3；使多个连接器一体地集合而成的连接器部件4；以及以覆盖这些逆变器/功率模块部2、电路基板3、连接器部件4的方式安装在上述马达部1的一端部的马达罩5。权利要求中的马达驱动装置主要由逆变器/功率模块部2和电路基板3构成。
马达部1是将由定子1B以及转子1C构成的马达1A收纳在圆筒状的外壳7的内部的结构，在从外壳7的前端面突出的旋转轴6的前端具有齿轮或花键等连结部8，经由该连结部8与未图示的转向机构连结。马达1A是三相的永磁铁型无刷马达，定子1B具备U相、V相、W相的三相的线圈，在转子1C的外周面配置有永磁铁。
在此，为了赋予冗余性，马达1A具备两个系统的线圈以及对应的永磁铁的组。即，具备第一系统的U相、V相、W相的线圈及对应的永磁铁的组、以及第二系统的U相、V相、W相的线圈及对应的永磁铁的组。
成为与连结部8相反的一侧的外壳7的一端部构成为覆盖定子1B以及转子1C的端面的呈马蹄形的底壁部9，以覆盖该底壁部9的方式安装有具有与该底壁部9对应的马蹄形的轮廓的马达罩5。而且，在构成于底壁部9与马达罩5之间的空间内，逆变器/功率模块部2、电路基板3以及连接器部件4在旋转轴6的轴向上重叠地收纳。
连接器部件4具备指向沿着旋转轴6的轴向的相同方向的三个连接器。详细而言，具备：位于中央的电源用连接器4a；被输入来自配置在转向机构侧的传感器类部件(例如转向角传感器、转矩传感器等)的信号的传感器输入用连接器4b；以及用于在与车内的其他控制设备之间进行通信(例如CAN通信)的通信用连接器4c。这些连接器4a、4b、4c通过马达罩5的开口部向外部突出。
电路基板3以折弯成大致U字形的形状配置在底壁部9与连接器部件4之间。即，电路基板3具备：成为安装有为了经由逆变器/功率模块部2驱动马达1A而流过相对较大的电流的电子部件组的功率系统基板的第一刚性部11；成为安装有流过相对较小的电流的控制系统电子部件的控制系统基板的第二刚性部12；以及两者之间的柔性部13。而且，电路基板3以柔性部13挠曲变形的状态收纳在成为壳体的外壳7与马达罩5之间，以使这些第一刚性部11和第二刚性部12成为在旋转轴6的轴向上相互重叠的形状。成为折弯状态的第一刚性部11和第二刚性部12以各自所安装的电子部件以互不接触的程度的距离分离并且各自保持平面状态且相互平行的状态被支承。
图2是从上述电动致动器装置除去马达罩5、连接器部件4以及电路基板3而示出逆变器/功率模块部2的结构的立体图。如图2所示，逆变器/功率模块部2包括与两个系统的线圈分别对应的两个逆变器模块21；以及熔丝模块22。这三个部件分别呈细长的长方形，三者以呈包围旋转轴6的大致U字形的方式配置。详细而言，一对逆变器模块21以相当于U字的脚部的方式相向地配置，熔丝模块22配置在相当于U字的顶部的位置。
在底壁部9的马达罩5侧的面上，与逆变器/功率模块部2即两个逆变器模块21以及熔丝模块22对应的部分相对凹陷地形成，在该凹陷的部分收纳有逆变器模块21以及熔丝模块22。而且，以将这些逆变器模块21以及熔丝模块22保持在底壁部9上的方式，由金属板的冲压成形件构成的矩形的按压部件23配置在马达部1的中心。按压部件23经由覆盖旋转轴6的端部的有底圆筒状的盖24安装于底壁部9。
一对逆变器模块21与上述马达1A的两个系统分别对应。即，一方的逆变器模块21向第一系统的线圈供给电力，另一方的逆变器模块21向第二系统的线圈供给电力。各个逆变器模块21将构成针对U、V、W的各相的上臂以及下臂的多个开关元件收纳于长方形的封装而构成为一个模块，具备与各相的线圈的一端连接的三个主端子21a和多个控制用端子21b。主端子21a分别焊接于从底壁部9突出的线圈一端的端子部25。另外，控制用端子21b与上述电路基板3连接。需要说明的是，逆变器模块21通过将主端子21a焊接于端子部25而被固定。
图3是从图2所示的结构进一步除去逆变器模块21、按压部件23以及盖24而示出的图。如图3所示，对于马达1A的第一系统以及第二系统的每一个，U、V、W的各相的线圈的一端的端子部25排成一列地配置。各系统的三个端子部25通过设置于底壁部9的开口部26贯通底壁部9。另外，如图3所示，在旋转轴6的端部安装有具备与电路基板3侧的旋转传感器(未图示)对应的永磁铁的圆盘状的被检测部27。盖24以覆盖该被检测部27的方式安装于底壁部9的圆筒部9a。
图4以部件单体示出第一实施例的熔丝模块22。该熔丝模块22具备：由玻璃环氧基板等印刷配线基板构成的长方形的熔丝电路基板31；安装在该熔丝电路基板31的面上的一对熔丝电路元件32；在熔丝电路基板31的一方的长边排列设置的6个主端子33；以及在熔丝电路基板31的长边方向的各端部各设置一对的共计4个控制用端子34。熔丝电路元件32具有扁平的长方形的封装，两个熔丝电路元件32在熔丝电路基板31的长边方向上排列配置。
这两个熔丝电路元件32与马达1A的两个系统分别对应。即，一方的熔丝电路元件32与第一系统的U、V、W的各相对应，另一方的熔丝电路元件32与第二系统的U、V、W的各相对应。6个主端子33每3个分别与各熔丝电路元件32对应。同样地，位于熔丝电路基板31的一端部的一对控制用端子34与一方的熔丝电路元件32对应，位于熔丝电路基板31的另一端部的一对控制用端子34与另一方的熔丝电路元件32对应。
如图3所示，熔丝模块22的主端子33分别焊接于从底壁部9突出的线圈另一端的端子部36。另外，控制用端子34与上述电路基板3连接。熔丝模块22通过将主端子33焊接于端子部36而被固定。
在底壁部9，6个端子部36排成一列地配置。这些端子部36与上述逆变器模块21用的端子部25同样地通过底壁部9的开口部26贯通底壁部9。6个端子部36中的3个与第一系统的U、V、W的各相的线圈对应，剩下的3个与第二系统的U、V、W的各相的线圈对应。
图5是将由熔丝模块22构成的熔丝电路与逆变器模块21以及马达1A的电路结构一起表示的电路图。如图5所示，马达1A具有构成第一系统的三相的线圈U1、V1、W1和构成第二系统的三相的线圈U2、V2、W2。第一系统的线圈U1、V1、W1的一端分别构成为端子部25，分别与由一方的逆变器模块21构成的逆变器电路(在图中记为逆变器A)的输出端子(逆变器模块21的主端子21a)连接。同样地，第二系统的线圈U2、V2、W2的一端分别构成为端子部25，分别与由另一方的逆变器模块21构成的逆变器电路(在图中记为逆变器B)的输出端子(逆变器模块21的主端子21a)连接。
第一系统的线圈U1、V1、W1的另一端分别构成为端子部36，分别与熔丝模块22的三个主端子33连接。这三个主端子33与第一熔丝电路元件32(标注附图标记32A)对应。第一熔丝电路元件32(32A)具备介于U、V、W的各相的相线路的熔丝38(38u、38v、38w)和用于使这些熔丝38熔断的加热器39，这三个熔丝38和加热器39被封入封装内。在此，具备熔丝38的U、V、W的各相的相线路在第一熔丝电路元件32(32A)的内部的中性点40相互连接。
即，包括第一系统的线圈U1、V1、W1在内的U、V、W的各相的相线路在第一熔丝电路元件32(32A)的内部的中性点40作为所谓的Y字接线而接线。而且，熔丝38(38u、38v、38w)在各相线路中位于各个线圈U1、V1、W1与中性点40之间。
另外，加热器39连接于与第一熔丝电路元件32(32A)相邻的一对控制用端子34。在由于某种异常而需要为了失效保护而切断相线路时，从由电路基板3构成的控制电路向加热器39供给规定的电力作为切断信号，熔丝38因加热器39产生的热而熔断。
对于第二系统也是同样的，第二系统的线圈U2、V2、W2的另一端分别构成为端子部36，分别与熔丝模块22的三个主端子33连接。这三个主端子33与第二熔丝电路元件32(标注附图标记32B)对应。第二熔丝电路元件32(32B)具备介于U、V、W的各相的相线路的熔丝38(38u、38v、38w)和用于使这些熔丝38熔断的加热器39，这三个熔丝38和加热器39被封入封装内。而且，具备熔丝38的U、V、W的各相的相线路在第二熔丝电路元件32(32B)的内部的中性点40相互连接。
即，包括第二系统的线圈U2、V2、W2在内的U、V、W的各相的相线路在第二熔丝电路元件32(32B)的内部的中性点40作为所谓的Y字接线而接线。而且，熔丝38(38u、38v、38w)在各相线路中位于各个线圈U2、V2、W2与中性点40之间。
另外，加热器39连接于与第二熔丝电路元件32(32B)相邻的一对控制用端子34。在由于某种异常而需要为了失效保护而切断相线路时，从由电路基板3构成的控制电路向加热器39供给规定的电力作为切断信号，熔丝38因加热器39产生的热而熔断。
因此，由图5可知，根据状况，能够仅切断第一系统以及第二系统中的任一方，或者也能够切断第一系统以及第二系统双方。需要说明的是，马达1A能够仅通过第一系统以及第二系统中的任一方进行电动动力转向装置的驱动。
这样，在上述实施例中，使用熔丝电路来代替为了失效保护而设置于各相线路的以往的由开关元件构成的中性点继电器，因此，能够实现部件成本的降低，并且通过相线路的低电阻化来提高马达驱动的效率。
另外，熔丝电路被封装为包括熔丝38、加热器39以及中性点40在内的熔丝电路元件32，因此，结构简单。另外，由于加热器39收纳在同一封装内，因此，能够以可靠且稳定的特性进行相线路的切断。
并且，在上述实施例中，由于作为具备与电路基板3不同的熔丝电路基板31的熔丝模块22而构成熔丝电路，因此，电动致动器装置在壳体内的安装变得容易。另外，能够与具备多个发热部件的电路基板3独立地配置，来自电路基板3的热影响变少。
接着，参照图6～图8，对用于抑制来自外部的热对收纳有熔丝38的熔丝模块22的热影响的结构进行说明。如上所述，熔丝38由于加热器39产生的热而熔断，因此，例如当加热器39的热向外部散失、或者相反地从外部向熔丝38施加热时，切断特性有可能受到影响。因此，优选熔丝电路元件32尽可能相对于外部隔热。
在图6所示的例子中，在熔丝电路基板31上露出的熔丝电路元件32的上表面侧从周围的其他部件离开而开放，并且与熔丝电路元件32所处的熔丝电路基板31的背面侧相向地在底壁部9形成有凹部41。通过该凹部41的形成，设置有作为针对熔丝电路元件32的隔热层而发挥作用的空间。这样，通过在熔丝电路元件32的两面与周围部件隔热，来自外部的热影响变少。
并且，在该例中，为了抑制通过熔丝电路基板31的热的授受，在熔丝电路元件32所处的区域中，在熔丝电路基板31形成有至少一个贯通孔42。
在图7所示的例子中，在熔丝电路基板31与底壁部9表面之间设置有片状的隔热部件43。作为隔热部件43，例如可以使用聚氨酯片、聚酯片、硅酮材料片、凝胶状隔热材料等。
在图8所示的例子中，在熔丝电路基板31与底壁部9表面之间设置有片状的隔热部件44，并且该隔热部件44在中央部具有开口部45。通过该开口部45，在熔丝电路基板31与底壁部9之间形成有空气层。
接着，基于图9以及图10对熔丝模块22的第二实施例进行说明。图9是具备第二实施例的熔丝模块22的电动致动器装置的立体图，图10是以单体表示第二实施例的熔丝模块22的立体图。
在该第二实施例中，在熔丝电路基板31的中央(即两个熔丝电路元件32之间)形成有贯通孔51，通过穿过该贯通孔51的螺钉52将熔丝模块22固定于底壁部9。因此，能够更牢固地支承熔丝模块22。
接着，基于图11以及图12对熔丝模块22的第三实施例进行说明。图11是具备第三实施例的熔丝模块22的电动致动器装置的立体图，图12是以单体表示第三实施例的熔丝模块22的立体图。
在该第三实施例中，熔丝电路基板31与一对熔丝电路元件32对应地被一分为二为两个熔丝电路基板31A、31B。熔丝电路基板31A与第一系统的U、V、W的各相对应，熔丝电路基板31B与第二系统的U、V、W的各相对应。
在这样将熔丝模块22分割为两个部件的结构中，具有两个熔丝电路元件32相互不容易受到热影响的优点。例如，在对一方的熔丝电路元件32的加热器39通电时，能够抑制该加热器39的热传递到另一方的熔丝电路元件32。
以上，对本发明的一实施例进行了详细说明，但本发明并不限定于上述实施例，能够进行各种变更。例如，在上述实施例中，与两个系统的定子线圈对应地具备两个系统的熔丝电路，但如果是仅具备一个系统的定子线圈的电动马达，则也可以是一个系统的熔丝电路。另外，熔丝电路的具体结构及配置等并不限定于上述实施例。
另外，本发明并不限定于上述动力转向装置用电动致动器的马达驱动装置，能够应用于各种用途的电动马达。
如上所述，本发明的马达驱动装置与针对每个相具有线圈的电动马达一体地构成，对该电动马达进行驱动控制，包括上述线圈的各相的相线路在中性点处接线，其中，
上述马达驱动装置具有熔丝电路，该熔丝电路配置在上述相线路的从上述线圈到上述中性点之间，能够响应来自控制电路的切断信号而切断向上述中性点通电的电力。
在优选的一个方式中，
上述熔丝电路安装于与安装上述控制电路的控制电路基板独立的熔丝电路基板。
例如，上述熔丝电路作为包括与多个相线路对应的多个熔丝和使这些熔丝熔断的加热器在内的熔丝电路元件而收纳于封装，该熔丝电路元件安装于上述熔丝电路基板。
更优选的是，在壳体内，在上述熔丝电路基板上露出的上述熔丝电路元件的上表面侧、以及熔丝电路元件所处的熔丝电路基板的背面侧与周围部件之间具有空间地配置。
另外，上述熔丝电路基板也可以在上述熔丝电路基板中的上述熔丝电路元件所处的区域形成有至少一个贯通孔。
或者，也可以在安装上述熔丝电路基板的部件与该熔丝电路基板之间配置有隔热部件。

Claims (6)

1.一种马达驱动装置，所述马达驱动装置与针对每个相具有线圈的电动马达一体地构成，对该电动马达进行驱动控制，包括所述线圈的各相的相线路在中性点处接线，其中，
所述马达驱动装置具有熔丝电路，所述熔丝电路配置在所述相线路的从所述线圈到所述中性点之间，能够响应来自控制电路的切断信号而切断向所述中性点通电的电力。
2.如权利要求1所述的马达驱动装置，其中，
所述熔丝电路安装于与安装所述控制电路的控制电路基板独立的熔丝电路基板。
3.如权利要求2所述的马达驱动装置，其中，
所述熔丝电路作为包括与多个相线路对应的多个熔丝和使这些熔丝熔断的加热器在内的熔丝电路元件而收纳于封装，该熔丝电路元件安装于所述熔丝电路基板。
4.如权利要求3所述的马达驱动装置，其中，
在壳体内，在所述熔丝电路基板上露出的所述熔丝电路元件的上表面侧以及熔丝电路元件所处的熔丝电路基板的背面侧与周围部件之间具有空间地配置。
5.如权利要求4所述的马达驱动装置，其中，
所述熔丝电路基板在所述熔丝电路基板中的所述熔丝电路元件所处的区域形成有至少一个贯通孔。
6.如权利要求3所述的马达驱动装置，其中，
在安装所述熔丝电路基板的部件与该熔丝电路基板之间配置有隔热部件。
CN202180057695.5A 2020-11-06 2021-05-27 马达驱动装置 Pending CN116134709A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

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