CN117121352A - 控制装置、驱动装置以及电动助力转向装置 - Google Patents

Abstract

控制装置包括电路基板、伴随电动机的驱动而发热的多个发热元件、以及检测所述电动机的旋转角的旋转角传感器，所述电路基板具有提供所述电动机的驱动电流的电源输入部、安装所述多个发热元件的发热元件安装区域、安装所述旋转角传感器的控制部安装区域，所述电源输入部、所述发热元件安装区域及所述控制部安装区域按该顺序排列配置，从所述旋转轴的轴向观察，所述电路基板向包围所述电动机的电动机壳体的圆筒部的外周面所投影的投影区域的外侧突出，所述电源输入部位于所述电路基板中的位于所述投影区域外侧的部分。

Description

控制装置、驱动装置以及电动助力转向装置

技术领域

本公开涉及控制装置、驱动装置以及电动助力转向装置。

背景技术

专利文献1所示的电动助力转向装置包括将驱动电动机的逆变器电路和控制逆变器电路的控制电路安装在一块基板上的结构的控制装置。该控制装置与电动机一体化，在基板上还安装有检测电动机的旋转角的旋转角传感器。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第6509359号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

在专利文献1所公开的现有的控制装置中，由逆变器电路产生的开关噪声、通电大驱动电流而产生的磁噪声容易影响旋转角传感器的检测结果。其结果，存在利用旋转角传感器的检测精度降低的情况。

本公开是为了解决上述问题而提出的，其目的在于提供一种能够提高旋转角的检测精度的控制装置及电动助力转向装置。

用于解决技术问题的技术手段

本公开所涉及的控制装置是控制具有旋转轴的电动机的控制装置，包括电路基板、伴随所述电动机的驱动而发热的多个发热元件、以及检测所述电动机的旋转角的旋转角传感器，所述电路基板具有提供所述电动机的驱动电流的电源输入部、安装所述多个发热元件的发热元件安装区域、安装所述旋转角传感器的控制部安装区域，所述电源输入部、所述发热元件安装区域及所述控制部安装区域按该顺序排列配置，从所述旋转轴的轴向观察时，所述电路基板向包围所述电动机的电动机箱的圆筒部的外周面投影得到的投影区域的外侧突出，所述电源输入部位于所述电路基板中的位于所述投影区域的外侧的部分。

发明效果

根据本公开，能够提供一种能够提高旋转角的检测精度的控制装置及电动助力转向装置。

附图说明

图1是实施方式1所涉及的电动助力转向装置的整体结构电路图。

图2是实施方式1所涉及的电动助力转向装置的剖视图。

图3是实施方式1所涉及的电路基板的俯视图。

图4是表示实施方式1所涉及的电动助力转向装置中的发热元件的散热结构的剖视图。

图5是表示实施方式1的变形例所涉及的发热元件的散热结构的剖视图。

图6是表示实施方式1的其他变形例所涉及的发热元件的散热结构的剖视图。

图7是实施方式1的其他变形例所涉及的电路基板的俯视图。

图8是实施方式2所涉及的电动助力转向装置的整体结构电路图。

图9是实施方式2所涉及的电动助力转向装置的剖视图。

图10是实施方式2所涉及的电路基板的俯视图。

具体实施方式

实施方式1

图1是实施方式1所涉及的电动助力转向装置1的整体电路图。图1所示的电动助力转向装置1包括包含电动机2和控制电动机2的控制装置3的驱动装置。本实施方式所涉及的驱动装置也可以适用于电动助力转向装置以外的装置。在控制装置3上连接有电池20、点火开关21、传感器类22。电动助力转向装置1、电池20、点火开关21及传感器类22搭载在车辆上。作为传感器类22的具体例，可以举出检测车辆的速度的车速传感器、检测方向盘的转向转矩的转矩传感器等。

图2是表示实施方式1所涉及的电动助力转向装置1的剖视图。在以下的说明中，有时将电动机2中的旋转轴24的中心轴线O延伸的方向称为轴向。轴向也是控制装置3中的电路基板31的厚度方向。另外，在轴向上，有时将控制装置3所处的一侧称为上方，将电动机2所处的一侧称为下方。从轴向观察有时称为俯视。在俯视时，有时将与中心轴线O交叉的方向称为径向，将绕中心轴线O旋转的方向称为周向。

本实施方式的电动机2是三相无刷电动机。在本说明书中，使用U、V、W表示电动机2的三个相。旋转角传感器4电连接到控制装置3。旋转角传感器4用于检测电动机2的旋转角。由控制装置3的调节器电路10(参照图1)将调整为适当电压的功率提供给旋转角传感器4。

如图1所示，控制装置3包括控制电路5和由控制电路5控制的逆变器电路6。逆变器电路6由控制电路5控制，构成为向电动机2供给、切断电流。控制电路5耗电比逆变器电路6少。

控制电路5具有CPU 7、驱动电路8、输入电路9和调节器电路10等。控制电路5也可以包含上述以外的构成要素。CPU 7、驱动电路8、输入电路9、调节器电路10的各功能例如可以通过IC(集成电路)或ASIC(应用程序特定集成电路)等来实现。

逆变器电路6具有多个高侧开关元件11、多个低侧开关元件12、多个电动机继电器用开关元件13、多个电流检测元件14、多个纹波电容器15。高侧开关元件11和低侧开关元件12分别组装在连接电动机2的各相的绕组27a和电池20的多个桥式电路中。各桥式电路构成为向电动机2所具有的三相(U、V、W)的绕组27a分别提供电流。电动机继电器用开关元件13构成为能够切断流向电动机2的电流。电流检测元件14构成为检测电流的大小。电流检测元件14例如也可以是分流电阻。纹波电容器15构成为吸收流过电动机2的电流的纹波。

在本实施方式中，与各相(U，V，W)的绕组27a对应地还分别设置有三个高侧开关元件11、低侧开关元件12、电动机继电器用开关元件13、电流检测元件14以及纹波电容器15。即，逆变器电路6中的各相的电路结构彼此相同。在图1等中，在高侧开关元件11、低侧开关元件12、电动机继电器用开关元件13、电流检测元件14以及纹波电容器15上，分别附加了与绕组27a的相对应的“u、v、w”作为标号的下标。

例如，用于U相绕组27a的电路配置包含高侧开关元件11u、低侧开关元件12u、电动机继电器用开关元件13u、电流检测元件14u和纹波电容器15u。

这里，各相对应的元件彼此具有相同的功能。因此，在本说明书中关于各元件的功能的记载中，有时省略与各相对应的下标而作为全面的说明。

如图1所示，作为高侧开关元件11、低侧开关元件12以及电动机继电器用开关元件13的一个示例，可以采用FET(Field Effect Transistor：场效应晶体管)。

在控制装置3内设置有能够切断向电动机2提供电流的电源继电器16。电源继电器16具有保护元件16x和断路元件16y。保护元件16x构成为在向电动助力转向装置1供电的电池20以正负方向相反的方式安装的情况下，保护控制装置3的电路。断路元件16y构成为切断向电动机2的电源供给。断路元件16y还具有防止控制装置3的漏电流的作用。作为保护元件16x和断路元件16y，如图1所示，可以使用作为半导体开关元件的FET。

在控制装置3内设置有噪声滤波器17。噪声滤波器17具有层叠陶瓷电容器18x、18y、18z和扼流线圈19。噪声滤波器17与电池20相连接。

控制电路5的输入电路9接收各种输入信号。作为输入信号的具体例，可以举出来自传感器类22的信息、逆变器电路6内的各部分的电压、由电流检测元件14检测出的电动机2的驱动电流的大小、以及利用旋转角传感器4得到的旋转角的检测结果等。作为来自传感器类22的信息的具体例，可以举出车速传感器检测出的车辆的速度、转矩传感器检测出的方向盘的转向转矩等。

说明控制电路5的简要动作。CPU 7根据经由输入电路9获取到的输入信号，运算向电动机2的各绕组27a提供的驱动电流的大小等。根据运算结果，CPU 7经由驱动电路8对逆变器电路6进行开关控制。更具体地说，CPU 7对驱动电路8进行控制指示。驱动电路8根据来自CPU7的控制指示，控制高侧开关元件11、低侧开关元件12、电源继电器16以及电动机继电器用开关元件13。驱动电路8的控制对电动机2的各相(U、V、W)进行。即，通过驱动电路8驱动各相(U，V，W)的高侧开关元件11、低侧开关元件12、电动机继电器用开关元件13以及电源继电器16，规定的电流流向电动机2的各绕组27a。

提供给电动机2的各绕组27a的电流值的大小经由电流检测元件14作为实际电流值而被输入电路9检测出。CPU 7根据运算值(目标值)与实际电流值的偏差执行反馈控制。

另外，CPU 7将由旋转角传感器4得到的旋转角信息用于电动机2的旋转控制。具体而言，CPU 7使用由旋转角传感器4得到的旋转角信息，计算电动机2的旋转轴24的旋转角(相位)或旋转速度。

接着，基于图2说明具备控制装置3及电动机2的电动助力转向装置1的各部分的结构。

电动机2中的旋转轴24的下端部被用作输出端24a。在输出端24a上连接有驱动对象(例如车辆的转向系统)。减速器等也可以介于输出端24a和驱动对象之间。电动机2的输出经由输出端24a传递给驱动对象。旋转轴24的轴向也可以与铅垂方向不一致。

对电动机2的结构进行说明。如图2所示，电动机2包括电动机主体M以及电动机壳体23。电动机壳体23具有圆筒部23a、底部23b和突出部23c。圆筒部23a沿轴向延伸。底部23b设置在圆筒部23a的下端。突出部23c从圆筒部23a的上端部向径向外侧突出。电动机主体M收纳在电动机壳体23的圆筒部23a的内部。电动机壳体23为金属制。考虑到散热性和成形容易度，作为电动机壳体23的具体材质，例如优选铝。在电动机壳体23的底部23b的中央形成有旋转轴24穿过的贯通孔。在底部23b的贯通孔安装有第一轴承25。

电动机主体M包括转子26和定子27。转子26设置在旋转轴24的周围，并且固接在旋转轴24上。在转子26的外周面配置有多个永磁体(未图示)。多个永磁体以使转子26的外周面的极性(S极及N极)沿周向交替地配置。定子27隔着间隙配置在转子26的外周侧。定子27具有绕组27a。旋转轴24、转子26及定子27配置在同轴上。

在定子27的上方，与绕组27a接近地配置有环状的连接环28。连接环28具有电气布线用的汇流条嵌入绝缘性树脂成形的结构。各绕组27a的端部与连接环28的汇流条连接，由此构成三相绕组。然后，从连接环28突出的各相的电动机接线柱29向控制装置3侧延伸。虽然省略图示，但对应于各相(U、V、W)，在连接环28上设置有三个电动机接线柱29。各电动机接线柱29从连接环28向上方突出，以贯通控制装置3的电路基板31的方式配置。

在电动机壳体23的圆筒部23a的上端部内嵌合有电动机框架32。电动机框架32由金属(例如铝)形成。在电动机框架32的中央部安装有第二轴承33。另外，在电动机框架32的中央形成有旋转轴24穿过的贯通孔。此外，在电动机框架32上形成有各相(U、V、W)的电动机接线柱29穿过的三个贯通孔(未图示)。

定子27通过压入或冷缩配合等固定在电动机壳体23的圆筒部23a内。旋转轴24的两端部可旋转地由第一轴承25及第二轴承33支承。因此，固接在旋转轴24上的转子26也能够在定子27的内周侧旋转。传感器磁体34安装在与输出端24a相反一侧的旋转轴24的端部24b上。传感器磁体34的至少一部分由永磁体形成，产生磁场。传感器磁体34与旋转轴24一起旋转。随着旋转轴24旋转，传感器磁体34也旋转，因此磁场变化。

接着，对控制装置3的结构进行说明。控制装置3包括电路基板31和设置在电路基板31上的电子电路35。电路基板31例如是层叠有多个绝缘层和多个导体层的多层印刷基板。电子电路35的详细结构如图1所示。电路基板31上安装有高侧开关元件11、低侧开关元件12、电动机继电器用开关元件13、电流检测元件14、纹波电容器15、电源继电器16、CPU 7、驱动电路8、输入电路9、调节器电路10以及旋转角传感器4等部件。电子电路35由这些部件和形成在电路基板31上的电路图案构成。

电路基板31通过多个螺钉37固定在电动机壳体23和电动机框架32上。另外，电路基板31从上方被盖板36覆盖。

图3是表示电路基板31的简要形状以及安装在电路基板31上的部件的配置的俯视图。如图3所示，在电路基板31上形成有多个贯通孔38。在这些贯通孔38中分别插通螺钉37(参照图2)。在电路基板31的上表面的贯通孔38的外周形成有圆形的镀铜图案39。镀铜图案39的外径大于螺钉37的螺钉座面的外径。镀铜图案39与金属制的螺钉37接触。另外，螺钉37与金属制的电动机壳体23及电动机框架32接触。因此，镀铜图案39、电动机壳体23及电动机框架32电连接。

虽然省略图示，但镀铜图案39经由形成于电路基板31的电路图案而电连接于层叠陶瓷电容器18x、18y(参照图1)之间。在本说明书中，将电动机壳体23、电动机框架32及镀铜图案39的电位称为“壳体接地”，在图1中用标记40表示。如图1所示，电池20的电源侧端子和接地侧端子分别通过包含在噪声滤波器17中的层叠陶瓷电容器18x、18y与壳体接地40电容耦合。根据该结构，噪声滤波器17能够抑制共模噪声。

如图2所示，旋转角传感器4安装在电路基板31的下表面。旋转角传感器4配置在与设置在旋转轴24的一端的传感器磁体34在轴向上相对的位置。旋转角传感器4通过与旋转轴24一起旋转的传感器磁体34产生的磁场的变化，检测电动机2的旋转角。

如图3所示，在电路基板31上形成有三个通孔41u、41v、41w。在各通孔41u、41v、41w中插入与各相对应的电动机接线柱29，通过焊接而电连接。通孔41u、41v、41w是经由电动机接线柱29与绕组27a电连接的电动机连接部。通孔41u、41v、41w和各相的电动机接线柱29不限于焊接，例如也可以通过压入配合连接。

如图3所示，将电动机壳体23的圆筒部23a的外周形状投影到电路基板31上得到的假想区域称为“投影区域42”。电路基板31的一部分从轴向看时向投影区域42的外侧突出。电动机壳体23的突出部23c也从圆筒部23a向径向外侧突出，以支承电路基板31中从投影区域42突出的部分(参照图2)。如图2所示，在突出部23c的下表面设置有连接器30。连接器30用于将电动助力转向装置1与电池20、点火开关21、传感器类22连接。

如图2所示，在连接器30的上方设置有多个连接器接线柱43。连接器接线柱43与连接器30内的端子30a电连接。在电动机壳体23的突出部23c设置有用于使连接器接线柱43通过的开口(未图示)，在该开口的内侧插通连接器接线柱43。如图3所示，在电路基板31上形成有多个(在本实施方式中为10个)连接器通孔44。在各连接器通孔44中插入连接器接线柱43，通过焊接电连接。连接器通孔44与连接器接线柱43的连接方法不限于焊接，例如也可以采用压入配合。

在10个连接器通孔44中，4个是与电池20连接的电源输入部44a，其余6个是信号输入部44b。插入到电源输入部44a中的连接器接线柱43会被通电电动机2的驱动电流，因此为了抑制电阻优选较粗。因此，电源输入部44a的内径设定得比信号输入部44b的内径要大。电源输入部44a的内径较大，从而能够插入更粗的连接器端子43，抑制伴随驱动电流的通电而产生的发热。信号输入部44b例如与传感器类22连接。

如图2所示，盖板36构成为覆盖电路基板31。电路基板31被收纳在由盖板36及电动机壳体23包围的空间中。盖板36具有保护电路基板31免受外来的电磁噪声的功能、防止从电路基板31产生的电磁噪声泄漏到盖板36之外的功能等。为了发挥这些功能，优选盖板36为金属制。另外，如后所述，盖板36还具有作为用于吸收发热元件的热量并散热的散热器的功能。考虑到这一点，作为盖板36的具体材质，优选铝系的材料。盖板36具有向下方突出的突部36a。

这里，安装在电路基板31上的高侧开关元件11、低侧开关元件12、电动机继电器用开关元件13、电流检测元件14、纹波电容器15、电源继电器16以及扼流线圈19是通电大电流而发热的发热元件。这些发热元件产生的热量优选向电动助力转向装置1的外部放出。

在本实施方式中，高侧开关元件11、低侧开关元件12、电动机继电器用开关元件13、电源继电器16由FET构成。以下，将作为高侧开关元件11、低侧开关元件12、电动机继电器用开关元件13、电源继电器16发挥功能的FET的封装称为“FET封装47”。

如图4所示，实施方式1所涉及的电动助力转向装置1具有将各FET封装47产生的热量向盖板36散热的散热结构。更详细地说，以与FET封装47的上部接触的方式设置有上表面散热器48。虽然省略了图示，但从轴向看，上表面散热器48具有至少比FET封装47大的面积。上表面散热器48构成为以分散各FET封装47内的半导体元件产生的热量。

另外，盖板36的突部36a设置在轴向上与多个FET封装47相对的位置。在各FET封装47和突部36a之间形成有轴向的间隙，在该间隙设置有润滑油46。润滑油46也与上表面散热器48接触。润滑油46具有绝缘性，并且具有高的热传导性。经由这样的润滑油46，能够将各FET封装47产生的热量有效地传递到盖板36。盖板36具有比上表面散热器48更大的表面积，并且能够通过空气(风)等容易地冷却。

如图4中虚线所示，电流检测元件14也安装在轴向上与盖板36的突部36a相对的位置。在电流检测元件14和突部36a之间的间隙也涂布润滑油46。因此，电流检测元件14产生的热量也经由润滑油46传递到突部36a。由此，通过将突部36a设置在与各发热元件相对的部分，能够减小盖板36与发热元件之间的间隙。并且，由于设置在该间隙中的润滑油46的厚度变薄，因此能够有效地进行从发热元件向盖板36的散热。

这里，扼流线圈19和纹波电容器15也是发热元件。但是，由于扼流线圈19及纹波电容器15与FET封装47及电流检测元件14相比尺寸较大，因此安装在电路基板31的下表面。在扼流线圈19和电动机壳体23之间设置有轴向的间隙。在该间隙也涂布有润滑油46。润滑油46也与纹波电容器15接触。经由该润滑油46，扼流线圈19和纹波电容器15产生的热量传递到电动机壳体23。电动机壳体23也与盖板36同样地作为散热器发挥功能。

如上所述，作为尺寸较小的发热元件的FET封装47及电流检测元件14集中安装在电路基板31的上表面，经由润滑油46及盖板36的突部36a进行散热。并且，作为尺寸较大的发热元件的扼流线圈19及纹波电容器15集中安装在电路基板31的下表面，经由润滑油46及电动机壳体23进行散热。通过采用这样的结构，能够减小电动机壳体23与盖板36之间的轴向上的尺寸，并且能够有效地进行散热。但是，也可以采用将扼流线圈19及纹波电容器15安装在电路基板31的上表面，向盖板36散热的结构。另外，也可以采用将FET封装47及电流检测元件14安装在电路基板31的下表面，向电动机壳体23散热的结构。

或者，如图5及图6所示，FET封装47也可以采用向盖板36及电动机壳体23双方散热的结构。具体而言，以与各FET封装47的下部接触的方式配置下表面散热器49。下表面散热器49具有至少大于FET封装47的面积，类似于上表面散热器48。下表面散热器49通过焊接与形成在电路基板31上的FET布线图案47a连接。FET布线图案47a形成在电路基板31的上表面(安装FET封装47的面)。FET布线图案47a是用于将FET封装47电连接到电子电路35的部位。在电路基板31的下表面(与FET封装47的安装面相反侧的面)形成有散热图案52。在散热图案52与电动机壳体23之间的间隙涂布有润滑油46。

在图5的示例中，形成有沿轴向(电路基板31的厚度方向)贯通电路基板31的多个热通孔50。各热通孔50的上端与FET布线图案47a连接，下端与散热图案52连接。此外，在轴向上位于电路基板31中间的层上形成有多个热扩散图案51。各热扩散图案51与多个热通孔50连接。根据这样的结构，能够一边通过热扩散图案51使热量分散，一边通过热通孔50将FET封装47的热量传递给散热图案52。此外，从散热图案52经由润滑油46向电动机壳体23传递热量，能够从电动机壳体23向空气散热。

图6的示例中，在电路基板31中埋入有多个铜币53。铜币53沿轴向(电路基板31的厚度方向)贯通电路基板31。铜币53的上端与FET布线图案47a连接，铜币53的下端与散热图案52连接。根据这样的结构，使用热阻较小的铜币53，能够高效地将FET封装47的热量传递给散热图案52。此外，热量从散热图案52经由润滑油46向电动机壳体23传递。与此同时，FET封装47的热量可以通过铜币53直接传递到润滑油46。通过确保这些散热路径，能够从电动机壳体23向空气有效地散热。

接着，对安装在电路基板31上的电子部件的详细配置进行说明。图3是从上方观察电路基板31的图。在图3中，安装在电路基板31的上表面的电子部件用实线表示，安装在电路基板31的下表面的电子部件用虚线表示。

如图3所示，在电路基板31的上表面(与盖板36相对的安装面)安装有高侧开关元件11、低侧开关元件12、电动机继电器用开关元件13、电源继电器16、电流检测元件14。

CPU 7、驱动电路8、调节器电路10、纹波电容器15、扼流线圈19以及旋转角传感器4等安装在电路基板31的下表面(与电动机2相对的安装面)。但是，这些电子部件也可以安装在电路基板31的上表面。

如上所述，在图3中的各元件中记录了与各相(U，V，W)对应的标号(u，v，w)。

连接器接线柱43插入的连接器通孔44设置在电路基板31中比投影区域42更向外侧突出的部分。电动机接线柱29插入的通孔41设置在电路基板31中的投影区域42内侧的部分。更详细地说，与各相对应的三个通孔41u、41v、41w配置在同一圆周54上。圆周54是以旋转轴24的中心轴线O为中心的圆弧。从轴向看，通过使电动机接线柱29从连接环28的与上述圆周54重叠的部分向上方突出，能够使电动机接线柱29为直线形状。通过使电动机接线柱29为直线形状，与对电动机接线柱29进行弯曲加工的情况相比，能够降低成本。

如图3所示，在电路基板31的连接器通孔44和通孔41之间的部分设置有发热元件安装区域55。在发热元件安装区域55内安装有高侧开关元件11、低侧开关元件12、电动机继电器用开关元件13、电流检测元件14、纹波电容器15、电源继电器16、扼流线圈19等发热元件。由此，通过将流过大电流的多个发热元件集中配置在发热元件安装区域55中，用于将发热元件组装到电子电路35中的布线(以下称为大电流布线)也集中在发热元件安装区域55的内侧。因此，即使大电流布线随着通电而发热，也能够通过润滑油46等有效地释放该热量。

另一方面，在电路基板31的投影区域42的内侧部分设置有控制部安装区域56。在控制部安装区域56内安装有控制电路5的构成部件(CPU 7、驱动电路8等)。旋转角传感器4也安装在轴向上与传感器磁体34相对的位置，位于控制部安装区域56内。

如上所述，电动机2的驱动电流通过高侧开关元件11和低侧开关元件12进行开关动作而被提供给绕组27a。由于电动机2的驱动电流大，因此伴随开关动作产生开关噪声。另外，在电动机驱动时，从电池20向逆变器电路6提供较大的驱动电流。该驱动电流也向扼流线圈19、纹波电容器15、电源继电器16、电动机继电器用开关元件13通电。因此，连接这些部件的电路基板31的布线图案也通电较大的驱动电流。通电驱动电流时，相对于电流的通电方向在同心圆上产生较强的磁场噪声。如果这些开关噪声和磁场噪声影响旋转角传感器4及其布线，则有可能得不到期望的输出信号。特别地，由于旋转角传感器4根据传感器磁体34产生的磁场检测旋转轴24的旋转角，因此容易受到磁场噪声的影响，旋转角的准确检测变得困难。

对于这样的问题，在本实施方式中，从电路基板31的突出部(投影区域42的外侧)朝向中心轴线O，按照电源输入部44a、发热元件安装区域55、控制部安装区域56的顺序配置部件。在发热元件安装区域55安装有发热元件，从电源输入部44a向发热元件提供大电流。通过作为发热元件的各开关元件进行开关动作，驱动电动机2。另一方面，在控制部安装区域56中未配置通电大电流的部件及布线。即，旋转角传感器4、调节器电路10、CPU 7以及这些部件的周边电路配置在远离发热元件安装区域55的控制部安装区域56中。由此，用于检测旋转轴24的旋转角的构成要素远离噪声产生源(发热元件安装区域55)，由此能够降低噪声对旋转角的检测结果的影响。因此，能够高精度地检测旋转轴24的旋转角。

安装在控制部安装区域56中的旋转角传感器4、CPU 7、驱动电路8、输入电路9、调节器电路10等的数量可以适当变更.例如，在图7的示例中，在控制部安装区域56中安装有两个CPU 7、两个驱动电路8以及两个调节器电路10。在这种情况下，也能够降低噪声对旋转角的检测结果的影响。

如上所述，本实施方式所涉及的控制装置3控制具有旋转轴24的电动机2。控制装置3包括电路基板31、伴随电动机2的驱动而发热的多个发热元件、检测电动机2的旋转角的旋转角传感器4。电路基板31具有提供电动机2驱动电流的电源输入部44a、安装有多个发热元件的发热元件安装区域55、安装有旋转角传感器4的控制部安装区域56，电源输入部44a、发热元件安装区域55以及控制部安装区域56按该顺序排列配置。另外，从旋转轴24的轴向观察，电路基板31向包围电动机2的电动机壳体23的圆筒部23a的外周面所投影的投影区域42的外侧突出，电源输入部44a位于电路基板31中的位于投影区域42外侧的部分。

根据该结构，旋转角传感器4配置成远离电源输入部44a和发热元件。因此，当随着流过较大的驱动电流而从电源输入部44a的周边产生磁场噪声时，能够抑制该磁场噪声影响旋转角传感器4。另外，在发热元件产生例如开关噪声时，能够抑制该开关噪声对旋转角传感器4的影响。因此，能够提高电动机2的旋转角的检测精度。

另外，旋转轴24具有连接驱动对象的输出端24a，从旋转轴24看时，电路基板31位于与输出端24a相反的一侧，在电路基板31中与旋转轴24的中心轴线O交叉的位置安装有旋转角传感器4。根据该结构，能够高精度地控制与输出端24a连接的驱动对象。

另外，在电路基板31的控制部安装区域56安装有驱动多个发热元件的驱动电路8、运算处理驱动电流的CPU 7、调整电压的调节器电路10中的至少任一个。由此，用于检测旋转角的构成要素配置成远离作为噪声源的发热元件安装区域55。因此，能够降低噪声对旋转角的检测结果的影响，能够更高精度地检测旋转角。

另外，电路基板31具有与电动机2的绕组27a电连接的电动机连接部(通孔41u、41v、41w)，电动机连接部位于发热元件安装区域55与控制部安装区域56之间。根据该结构，能够缩短电动机连接部与绕组27a之间的距离，简化电动助力转向装置1的结构。另一方面，通过使流过大的驱动电流的电动机连接部尽量远离控制部安装区域56，能够降低噪声对旋转角的检测结果的影响。

另外，本实施方式所涉及的驱动装置包括由控制装置3控制的电动机2、收纳电动机2的电动机壳体23、以及与电动机壳体23一起形成收纳电路基板31的空间的盖板36，沿着旋转轴24的轴向依次配置电动机2、电路基板31及盖板36，多个发热元件的至少一部分安装在电路基板31中与盖板36相对的面上，在至少一部分发热元件与盖板36之间的间隙涂布绝缘性的润滑油46。根据该结构，能够将发热元件的热量经由润滑油46传递到盖板36。因此，能够从盖板36有效地释放热量，提高发热元件的冷却效率。

另外，驱动装置还包括覆盖电动机壳体23的圆筒部23a的电动机框架32，在电路基板31中安装在与盖板36相对的面上的发热元件与电动机框架32之间设置有贯通电路基板31的散热结构，所述散热结构构成为将发热元件的热量传递给电动机框架32。作为散热结构的具体例，可以举出包含图5所示的热通孔50等的结构、包含图6所示的铜币53等的结构。根据这样的结构，发热元件的热量能够从盖板36和电动机框架32双方释放。因此，能够进一步提高发热元件的冷却效率。

另外，驱动装置包括控制装置3、由控制装置3控制的电动机2、具有收纳电动机2的圆筒部23a的电动机壳体23、以及覆盖圆筒部23a的电动机框架32，沿着旋转轴24的轴向依次配置电动机2、电动机框架32及电路基板31，多个发热元件的至少一部分安装在电路基板31中与电动机框架32相对的面上，在至少一部分发热元件与电动机框架32之间的间隙涂布绝缘性的润滑油46。根据该结构，能够将发热元件的热量经由润滑油46传递到电动机框架32。因此，能够从电动机框架32有效地释放热量，提高发热元件的冷却效率。

另外，多个发热元件包含电动机继电器用开关元件13。电动机继电器用开关元件13在通常时为导通状态(通电状态)，在检测到异常时为断开状态(电流切断状态)。由于在导通状态下的电动机继电器用开关元件13中流过较大的驱动电流，因此成为磁噪声的产生源。通过将电动机继电器用开关元件13配置在远离旋转角传感器4的发热元件安装区域55，能够抑制磁噪声对旋转角传感器4的检测结果产生影响。

另外，多个发热元件包含电源继电器16(保护元件16x和断路元件16y)，该电源继电器16设置在电源输入部44a和电动机2之间的布线上，能够在驱动电流的通电和断路之间进行切换。对于电源继电器16，也与电动机继电器用开关元件13同样，由于流过较大的驱动电流而成为磁噪声的产生源。通过将电动机继电器16配置在远离旋转角传感器4的发热元件安装区域55，能够抑制电源继电器16产出的磁噪声对旋转角传感器4的检测结果产生影响。

另外，多个发热元件包含扼流线圈19和电流检测元件14。扼流线圈19是噪声滤波器17的构成部件。电流检测元件14对流至电动机2的电流进行检测。这些部件随着通电而发热，但通过采用上述那样的散热结构，能够有效地冷却。

实施方式2

图8是实施方式2所涉及的电动助力转向装置1的整体电路图。图9是表示实施方式2所涉及的电动助力转向装置1的剖视图。图10是实施方式2所涉及的电路基板31的俯视图。如图9所示，本实施方式的电动机2的结构与实施方式1所涉及的电动机2的结构相同。因此，对于电动机2中与实施方式1相同的构成要素，标注相同的符号并省略其说明，以不同点为中心进行说明。

如图8所示，本实施方式的控制装置3包括两个控制单元3A、3B。另外，本实施方式的电动机2的定子27具有两组三相绕组27aA、27aB。第一控制单元3A配置为控制第一三相绕组27aB，而第二控制单元3B配置为控制第二三相绕组27aB。

这里，控制单元3A、3B是彼此大致相同的电路结构。另外，各控制单元3A、3B分别是与实施方式1中说明的控制装置3大致相同的电路结构。因此，在本实施方式中，在第一控制单元3A的构成部件中，对与实施方式1中对应的构成部件相同的标号附加下标“A”。另外，在第二控制单元3B的构成部件中，对与实施方式1中对应的构成部件相同的标号附加下标“B”。

以下，对于与实施方式1相同的结构省略其说明，以不同点为中心进行说明。例如，控制单元3A包括控制电路5A和逆变器电路6A。控制电路5A及逆变器电路6A的结构与实施方式1中说明的控制电路5及逆变器电路6的结构相同。因此，省略详细说明。

电动机2是包括两组三相绕组27aA、27aB的无刷电动机。电动助力转向装置1包括用于检测电动机2的旋转角的旋转角传感器4A、4B。旋转角传感器4A、4B都内置于一个传感器封装P中。由第一旋转角传感器4A检测到的旋转角信号被输入到第一控制单元3A，并且由第二旋转角传感器4B检测到的旋转角信号被输入到第二控制单元3B。

控制单元3A、3B能够使用彼此独立的输入信息，分别独立地驱动电动机2。例如，第一控制单元3A基于来自第一传感器类22A和第一旋转角传感器4A等的输入信息，使第一控制电路5A和第一逆变器电路6A进行动作。由此，能够经由第一绕组27aA驱动旋转轴24。同样，第二控制单元3B根据来自第二传感器类22B和第二旋转角传感器4B等的输入信息，使第二控制电路5B和第二逆变器电路6B进行动作。由此，能够经由第二绕组27aB驱动旋转轴24。

由此，两个控制单元3A、3B构成为能够彼此独立地驱动电动机2，从而确保冗余性。另外，在第一控制单元3A和第二控制单元3B之间设置有通信电路57。通信电路57构成为能够在控制单元3A、3B之间收发数据。具体而言，通信电路57将第一CPU 7A和第二CPU 7B连接，CPU 7A、7B能够掌握彼此的处理状况。

本实施方式中的定子27具有两组三相绕组27aA、27aB(参照图8)。如图9所示，在定子27的上部配置有环状的连接环28。绕组27aA、27aB的各端部与连接环28的汇流条连接。6个电动机接线柱29从连接环28向电路基板31突出。虽然省略图示，但是三个电动机接线柱29uA、29vA、29wA对应于第一三相绕组27aA，剩下的三个电动机接线柱29uB、29vB、29wB对应于第二三相绕组27aB。

这6个电动机接线柱29设置在连接环28上，分别插入电路基板31的6个通孔41(参照图10)。即，电动机接线柱29uA、29vA、29wA分别插入通孔41uA、41vA、41wA，电动机接线柱29uB、29vB、29wB分别插入通孔41uB、41vB、41wB。另外，电动机接线柱29uA、29vA、29wA、29uB、29vB、29wB分别与通孔41uA、41vA、41wA、41uB、41vB、41wB电连接。与实施方式1同样，连接方法可以是焊接，也可以是压入配合。在电动机框架32上形成有各电动机接线柱29uA、29vA、29wA、29uB、29vB、29wB穿过的6个贯通孔(未图示)。

如图10所示，通孔41uA、41vA、41wA、41uB、41uB、41wB位于投影区域42的内侧，配置在以旋转轴24的中心轴线O为中心的圆周54上。在电路基板31上形成有10个第一连接器通孔44A和10个第二连接器通孔44B。在各连接器通孔44A、44B中插入连接器接线柱43，通过焊接电连接。连接器通孔44A、44B与连接器接线柱43的连接方法不限于焊接，例如也可以采用压入配合。与实施方式1同样，第一连接器通孔44A包含第一电源输入部44aA和第一信号输入部44bA。另外，第二连接器通孔44B包含第二电源输入部44aB和第二信号输入部44bB。

这些连接器通孔44A、44B设置在电路基板31中比投影区域42更向外侧突出的部分。在连接器通孔44A和通孔41ua、41vA、41wA之间的部分设置有第一发热元件安装区域55A。在连接器通孔44B和通孔41ub、41vB、41wB之间的部分设置有第二发热元件安装区域55B。在第一发热元件安装区域55A内安装有包含在第一控制单元3A中的多个第一发热元件。在第二发热元件安装区域55B内安装有包含在第二控制单元3B中的多个第二发热元件。

另一方面，在投影区域42的内侧部分设置有第一控制部安装区域56A和第二控制部安装区域56B。在第一控制部安装区域56A内安装有第一控制电路5A的构成部件(第一CPU7A、第一驱动电路8A等)。在第二控制部安装区域56B内安装有第二控制电路5B的构成部件(第二CPU 7B、第二驱动电路8B等)。内置旋转角传感器4A、4B的传感器封装P安装在轴向上与传感器磁体34相对的位置，跨越控制部安装区域56A、56B配置。

另外，控制单元3A及控制单元3B的各部件相对于图10所示的对称线58以彼此对称的方式配置。对称线58是从轴向观察时通过中心轴线O并且沿着电路基板31的长边方向(图10中的上下方向)延伸的直线。电路基板31的长边方向也是电路基板31从投影区域42突出的方向。将对称线58夹在中间，一侧为第一区域59，另一侧为第二区域60。在第一区域59中配置第一控制单元3A的构成部件，在第二区域60中配置第二控制单元3B的构成部件。

另外，第一控制单元3A侧的通孔41uA、41vA、41wA以及第二控制单元3B侧的通孔41uB、41vB、41wB也配置成相对于对称线58对称。虽然省略图示，但第一控制单元3A的布线及第二控制单元3B的布线也相对于对称线58对称地配置。逆变器电路6A、6B通电大电流，相对于通电方向在同心圆上产生向右的较强磁场。但是，根据本实施方式，控制单元3A、3B彼此对称地配置。因此，能够使第一逆变器电路6A和第二逆变器电路6B分别产生的磁场在电路基板31的至少一部分区域中以彼此抵消的方式起作用。由此，能够缓和磁噪声的影响，提高旋转角传感器4A、4B的旋转角的检测精度。

如上所述，本实施方式所涉及的电动机2具有第一绕组27aA及第二绕组27aB，电路基板具有：提供第一绕组27aA的驱动电流的第一电源输入部44aA；安装有随着向第一绕组27aA通电而发热的多个第一发热元件的第一发热元件安装区域55A；安装有运算向第一绕组27aA提供的驱动电流的第一CPU 7A的第一控制部安装区域56A；提供第二绕组27aB的驱动电流的第二电源输入部44aB；安装有随着向第二绕组27aB的通电而发热的多个第二发热元件的第二发热元件安装区域55B；安装有运算向第二绕组27aB提供的驱动电流的第二CPU7B的第二控制部安装区域56B，第一电源输入部44aA、第一发热元件安装区域55A、以及第一控制部安装区域56A按照该顺序排列配置，并且第二电源输入部44aB、第二发热元件安装区域55B、以及第二控制部安装区域56B按照该顺序排列配置。根据该结构，在第一控制单元3A和第二控制单元3B中分别获得实施方式1中说明的作用效果。

另外，第一绕组27aA及第二绕组分别具有三个相(U，V，W)，在电路基板31上具有对应于第一绕组27aA的三个相的三个第一通孔41uA、41vA、41wA、以及对应于第二绕组27aB的三个相的三个第二通孔41uB、41vB、41wB。并且，如图10所示，三个第一通孔41uA、41vA、41wA以及三个第二通孔41u B、41vB、41wB彼此对应的相以对称线58为界对称地配置。根据该结构，与各通孔41uA、41vA、41wA、41uB、41vB、41wB连接的布线也能够对称地配置。其结果，能够使各个布线产生的磁场在电路基板31的至少一部分区域中以彼此抵消的方式起作用。因此，能够缓和磁噪声的影响，提高旋转角的检测精度。

作为实施方式2的变形例，也可以将第一控制单元3A及第二控制单元3B的结构部分一体化。例如，也可以采用将第一CPU 7A和第二CPU 7B一体化，由一个共同的CPU运算分别向第一绕组27aA和第二绕组27aB提供的驱动电流的结构。在这种情况下，优选在将第一控制部安装区域56A和第二控制部安装区域56B合在一起的区域(以下简称为“控制部安装区域”)的内侧配置上述共同的CPU。即，电路基板31也可以具有安装有至少一个CPU的控制部安装区域，该控制部安装区域运算向第一绕组27aA提供的驱动电流和向第二绕组27aB提供的驱动电流中的至少一个。也可以依次排列配置第一电源输入部44aA、第一发热元件安装区域55A和控制部安装区域，并且，依次排列配置第二电源输入部44aB、第二发热元件安装区域55B和控制部安装区域。

可以将在各实施方式中说明的变形例彼此组合，或者适当地变形、省略各实施方式的结构。

标号说明

1…电动助力转向装置，2…电动机，3…控制装置，4…旋转角传感器，7…CPU，7A…第一CPU，7B…第二CPU，8…驱动电路，10…调节器电路，13…电动机继电器用开关元件，13u…电动机继电器用开关元件，16…电源继电器，19…扼流线圈，23…电动机壳体，23a…圆筒部，24…旋转轴，24a…输出端，27aA…第一绕组，27aB…第二绕组，31…电路基板，32…电动机框架，36…盖板，41u、41v、41w…通孔(电动机连接部)，42…投影区域，44a…电源输入部，44aA…第一电源输入部，44aB…第二电源输入部，46…润滑油，55…发热元件安装区域，55A…第一发热元件安装区域，55B…第二发热元件安装区域，56…控制部安装区域，56A…第一控制部安装区域，56B…第二控制部安装区域，58…对称线，O…中心轴线。

Claims (16)

1.一种控制装置，用于控制具有旋转轴的电动机，该控制装置的特征在于，包括：

电路基板；

伴随所述电动机的驱动而发热的多个发热元件；以及

检测所述电动机的旋转角的旋转角传感器，

所述电路基板具有提供所述电动机的驱动电流的电源输入部、安装所述多个发热元件的发热元件安装区域、安装所述旋转角传感器的控制部安装区域，

所述电源输入部、所述发热元件安装区域及所述控制部安装区域按该顺序排列配置，

从所述旋转轴的轴向观察，所述电路基板向包围所述电动机的电动机壳体的圆筒部的外周面所投影的投影区域的外侧突出，

所述电源输入部位于所述电路基板中位于所述投影区域的外侧的部分。

2.如权利要求1所述的控制装置，其特征在于，

所述旋转轴具有连接驱动对象的输出端，

从所述旋转轴观察，所述电路基板位于与所述输出端相反的一侧，

在所述电路基板中与所述旋转轴的中心轴线交叉的位置安装有所述旋转角传感器。

3.如权利要求1或2所述的控制装置，其特征在于，

在所述电路基板中的所述控制部安装区域，安装有驱动所述多个发热元件的驱动电路、运算处理所述驱动电流的CPU、调整电压的调节器电路中的至少任一个。

4.如权利要求3所述的控制装置，其特征在于，

在所述电路基板中的所述控制部安装区域安装有对所述驱动电流进行运算处理的多个CPU。

5.如权利要求1至4中任一项所述的控制装置，其特征在于，

所述电路基板具有与所述电动机的绕组电连接的电动机连接部，

所述电动机连接部位于所述发热元件安装区域和所述控制部安装区域之间。

6.如权利要求1至5中任一项所述的控制装置，其特征在于，

所述多个发热元件包含电动机继电器用开关元件。

7.如权利要求1至6中任一项所述的控制装置，其特征在于，

所述多个发热元件包含电源继电器，该电源继电器设置在所述电源输入部与所述电动机之间的布线中，能够切换所述驱动电流的通电及切断。

8.如权利要求1至7中任一项所述的控制装置，其特征在于，

所述多个发热元件包含检测流过所述电动机的电流的电流检测元件。

9.如权利要求1至8中任一项所述的控制装置，其特征在于，

所述多个发热元件包含扼流线圈。

10.如权利要求1至9中任一项所述的控制装置，其特征在于，所述电动机具有第一绕组和第二绕组，

所述电路基板具有：

提供所述第一绕组的驱动电流的第一电源输入部；

安装有随着向所述第一绕组通电而发热的多个第一发热元件的第一发热元件安装区域；

提供所述第二绕组的驱动电流的第二电源输入部；

安装有随着向所述第二绕组通电而发热的多个第二发热元件的第二发热元件安装区域；以及

所述控制部安装区域，该控制部安装区域安装有至少一个CPU，该至少一个CPU对向所述第一绕组提供的所述驱动电流及向所述第二绕组提供的所述驱动电流中的至少一方进行运算，

所述第一电源输入部、所述第一发热元件安装区域及所述控制部安装区域按该顺序排列配置，且所述第二电源输入部、所述第二发热元件安装区域及所述控制部安装区域按该顺序排列配置。

11.如权利要求1至10中任一项所述的控制装置，其特征在于，所述电动机具有第一绕组和第二绕组，

所述第一绕组和所述第二绕组分别具有三个相，

在所述电路基板上具有与所述第一绕组的所述三个相对应的三个第一通孔和与所述第二绕组的所述三个相对应的三个第二通孔，

所述三个第一通孔及所述三个第二通孔彼此对应的相以对称线为界对称地配置。

12.一种驱动装置，其特征在于，包括：

如权利要求1至11中任一项所述的控制装置；

由所述控制装置控制的所述电动机；

收纳所述电动机的电动机壳体；以及

与所述电动机壳体一起形成收纳所述电路基板的空间的盖板，

沿着所述旋转轴的轴向，所述电动机、所述电路基板及所述盖板按该顺序配置，

所述多个发热元件的至少一部分安装在所述电路基板中与所述盖板相对的面上，

在至少一部分所述发热元件与所述盖板之间的间隙涂布绝缘性的润滑油。

13.如权利要求12所述的驱动装置，其特征在于，

还包括覆盖所述电动机壳体的圆筒部的电动机框架，

在安装于所述电路基板中与所述盖板相对的面上的所述发热元件与所述电动机框架之间，设有贯通所述电路基板的散热结构，

所述散热结构构成为将所述发热元件的热量传递给所述电动机框架。

14.一种驱动装置，其特征在于，包括：

如权利要求1至11中任一项所述的控制装置；

由所述控制装置控制的所述电动机；

具有收纳所述电动机的圆筒部的电动机壳体；以及

覆盖所述圆筒部的电动机框架，

沿着所述旋转轴的轴向，所述电动机、所述电动机框架及所述电路基板按该顺序配置，

所述多个发热元件的至少一部分安装在所述电路基板中与所述电动机框架相对的面上，

在至少一部分所述发热元件与所述电动机框架之间的间隙涂布绝缘性的润滑油。

15.一种电动助力转向装置，其特征在于，包括：

如权利要求1至11中任一项所述的控制装置。

16.一种电动助力转向装置，其特征在于，包括：

如权利要求12至14中任一项所述的驱动装置。