DE102011056364C5

DE102011056364C5 - Antriebsvorrichtung

Info

Publication number: DE102011056364C5
Application number: DE102011056364.4A
Authority: DE
Inventors: Masashi Yamasaki; Hiroshi Imai
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2010-12-28
Filing date: 2011-12-13
Publication date: 2019-07-11
Anticipated expiration: 2031-12-14
Also published as: DE102011056364A1; US8957556B2; DE102011056364B8; JP2012143035A; CN102570723B; JP5692575B2; US20120161558A1; CN102570723A; DE102011056364B4

Abstract

Antriebsvorrichtung (1, 200) aufweisend:einen Motor (2) beinhaltend:ein Motorgehäuse (10), das eine zylindrische Form aufweist, die eine äußere Form des Motors definiert,einen Stator (20), der in dem Motorgehäuse in einer radialen Richtung angeordnet ist,einen Wicklungsdraht (22), der derart um den Stator gewickelt ist, dass dieser eine Mehrzahl von Phasen definiert,einen Rotor (25), der in dem Stator in der radialen Richtung angeordnet ist, wobei der Rotor relativ zu dem Stator drehbar ist, undeinen Schaft (27), der sich mit dem Rotor dreht;eine Steuereinheit (3) beinhaltend:ein Halbleitermodul (60), das ein Schaltelement (81 bis 86) aufweist, das die elektrische Versorgung zu dem Wicklungsdraht schaltet,ein Aufnahmeelement (50), das das Halbleitermodul aufnimmt, undeine Abdeckung (110, 210), die das Halbleitermodul und das Aufnahmeelement in der radialen Richtung aufnimmt, wobei die Steuereinheit an einer Seite des Motors in einer Achsenrichtung angeordnet ist; und einen Halter (30, 230), der zwischen dem Motor und der Steuereinheit angeordnet ist, wobei der Halter einen Wandabschnitt aufweist, der sich in Richtung der Steuereinheit erstreckt und an die Steuereinheit angepasst ist,ein Lochteil (33), durch das ein herausgenommenes Teil (23) des Wicklungsdrahts (22), das aus dem Motorgehäuse herausgenommen ist, durchtritt,undzwei Anpassteile (34), das mit einer vorbestimmten Dicke in Achsenrichtung an einer Position entsprechend des Lochteils (33) in Richtung des Motorgehäuses (10) hervorragen, wobeidie zwei Anpassteile (34) das herausgenommene Teil (23) des Wicklungsdrahts (22) halten, das aus dem Motorgehäuse herausgenommen ist, um sich in eine vorbestimmte Richtung zu erstrecken, unddie zwei Anpassteile (34) jeweils an eine Öffnung (17) angepasst sind, die in einer Wand (15) des Motorgehäuses gegenüberliegend der Steuereinheit definiert ist, unddie zwei Anpassteile (34) einander radial gegenüberliegen und jeweils ein Set von drei Löchern (33) aufweisen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung.
Ein Dreiphasenmotor ist bekannt und wird derart angetrieben, dass sich dieser dreht, wenn von einer Leistungsquelle ein Dreiphasenwechselstrom zugeführt wird. In dem Fall, dass die Leistungsquelle eine Gleichstrom-Leistungsquelle mit einer vorbestimmten Spannung ist, ist ein Controller zum Schalten einer Wicklungsspannung derart erforderlich, dass dieser dem Wicklungsdraht, der eine Mehrzahl (beispielsweise drei) Phasen aufweist, den Wicklungsstrom jeweils mit unterschiedlichen Phasen zuführt.
JP 2003-204 654 A ( US 2003/0 127 921 A1 ) beschreibt eine Steuereinheit, die parallel zu einem Schaft eines Motors angeordnet und mit einem Behältnis verbunden ist, das an einer Ausgangsseite des Motors platziert ist.
Allerdings wird eine Größe der ganzen Vorrichtung in einer radialen Richtung groß, wenn die Steuereinheit parallel zu dem Schaft des Motors angeordnet ist. Im dem Fall, dass der Motor und die Steuereinheit derart einstückig bzw. integral miteinander verbunden sind, dass die Größe der ganzen Vorrichtung verkleinert wird, kann ein fremder Gegenstand durch den Freiraum in die Vorrichtung eindringen, falls es einen Freiraum zwischen dem Motor und der Steuereinheit gibt.
Aus der DE 101 27 169 B4 ist eine elektrische Servolenkungsvorrichtung bekannt. Die elektrische Servolenkungsvorrichtung umfasst einen elektrischen Motor, einen Geschwindigkeitsreduziermechanismus, eine Leistungsschaltkreisplatte, eine Steuerschaltkreisplatte, einen Schaltkreisgehäusekörper, einen Kühlkörper und eine Steuereinrichtung. Der elektrische Motor umfasst eine Hauptwelle. Der Geschwindigkeitsreduziermechanismus dient zum Reduzieren der Drehgeschwindigkeit der Hauptwelle des Motors. Die Leistungsschaltkreisplatte umfasst darauf befestigte Leistungsschaltkreisplattenteile. Die Leistungsschaltkreisplattenteile umfassen Halbleiterschaltelemente zum Versorgen des elektrischen Motors mit elektrischer Energie. Die Steuerschaltkreisplatte umfasst allgemeine Schaltkreisteile, die geringe Wärme erzeugen, wobei die allgemeinen Schaltkreisteile einen Mikrocomputer zum Steuern der Halbleiterschaltelemente entsprechend einem Ausgabesignal von einem Drehmomentssensor zur Messung eines Lenkmoments und entsprechend einem Ausgabesignal von einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor zum Messen einer Fahrzeuggeschwindigkeit aufweisen. Der Schaltkreisgehäusekörper umfasst zumindest einen formgegossenen Leitungsdraht und einen ersten Verbinder, der von außen zugeführte, elektrische Energie aufnimmt, wobei der erste Verbinder integral mit dem Schaltkreisgehäusekörper geformt ist. Der Kühlkörper dient zum Dissipieren von Wärme von Leistungsschaltkreisteilen auf der Leistungsschaltkreisplatte. Die Steuereinrichtung wird durch die Leistungsschaltkreisplatte, die Steuerschaltkreisplatte und den Schaltkreisgehäusekörper gebildet.
Die WO 2007/142299 A1 offenbart einen bürstenlosen Motor. Bei einem solchen bürstenlosen Motor ist ein Schaltelement, das eine Erregung einer an einem Stator angebrachten Spule ein- und ausschaltet, mit Klebestoff an eine bodenäußere Bodenoberfläche eines zylindrischen Wärmeabgabegehäuses fixiert. Ein Rotor und ein Stator sind innerhalb des zylindrischen Wärmeabgabegehäuses untergebracht, und eine Fixiersektion zum Fixieren eines Lagers für den Rotor ist an der inneren Bodenoberfläche angebracht. An einem Endabschnitt der Seite des zylindrischen Wärmeabgabegehäuses einer Drehwelle des Rotors ist ein Kühlventilator zum Kühlen des Wärmeabstrahlungsgehäuses fixiert. Eine vertiefte Sektion zum Aufnehmen des Lagers ist in der Mitte des Kühlventilators ausgebildet.
Die DE 299 04 361 U1 offenbart einen Stator für einen Elektromotor, insbesondere für einen Außenläufermotor. Der Stator umfasst eine Verschaltungsanordnung zum Schalten von Wicklungsdrähten mit elektrischen Anschlussleitungen, wobei die Verschaltungsanordnung zum Anschluss der Anschlussleitungen ein Klemmelement aufweist. Das Klemmelement ist auf einem an einer Stator-Stirnseite gehalterten, scheibenförmigen, aus elektrisch isolierendem Material bestehenden Verschaltungsträger befestigt. Der Verschaltungsträger umfasst Aufnahmekammern für Schneidklemmkontakte und die Wicklungsdrähte sind an dem Klemmelement mittelbar über die Schneidklemmkontakte angeschlossen.
Aus der US 7 436 138 B2 sind Verfahren und Systeme zum Emulieren eines induzierenden Motors mit einem elektronisch kommutierten Motors bekannt.
Die DE 102 45 971 Al beschreibt einen Elektromotor mit schraubenloser Steckmontage. Der Elektromotor, insbesondere ein Außenläufermotor, umfasst einen Stator, der an einem Motorträger über einen Steckfügevorgang schraubenlos mittels Verrastungselementen befestigt ist. Dabei sind im Verbindungsbereich zwischen dem Stator und dem Motorträger Elastikelemente zur Schwingungsentkopplung derart integriert angeordnet, dass der Stator nur mittelbar über die Elastikelemente mit dem Motorträger in Verbindung steht. Bevorzugt weisen der Stator und der Motorträger zur Motorachse koaxiale, mit Radialabstand über- bzw. ineinander gesteckte Verbindungsabschnitte auf, wobei die Elastikelemente jeweils mit radialer und axialer Vorspannung in einem radial zwischen den Verbindungsabschnitten gebildeten Spaltbereich sitzen und insbesondere radial symmetrisch verteilt angeordnet sind.
Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf vorstehende Sachverhalte getätigt und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Antriebsvorrichtung vorzusehen, die das Eindringen des fremden Gegenstands in die Vorrichtung zwischen einem Motor und einer Steuereinheit einschränken kann.
Gemäß einem Beispiel der vorliegenden Erfindung beinhaltet eine Antriebsvorrichtung einen Motor, eine Steuereinheit und einen Halter. Der Motor weist ein Motorgehäuse mit einer zylindrischen Form auf; einen Stator, der in dem Motorgehäuse in einer radialen Richtung angeordnet ist; einen Wicklungsdraht, der derart um den Stator gewickelt ist, dass dieser eine Mehrzahl von Phasen definiert; einen Rotor, der in dem Stator in der radialen Richtung angeordnet ist und der relativ zu dem Stator drehbar ist, und einen Schaft, der sich mit dem Rotor dreht. Die Steuereinheit weist ein Halbleitermodul mit einem Schaltelement auf, das die Stromversorgung zu dem Wicklungsdraht schaltet; ein Aufnahmeelement, das das Halbleitermodul aufnimmt; und eine Abdeckung, die das Halbleitermodul und das Aufnahmeelement in der radialen Richtung unterbringt. Die Steuereinheit ist an einer Seite des Motors in Achsenrichtung angeordnet. Der Halter ist zwischen dem Motor und der Steuereinheit angeordnet und weist einen Wandabschnitt auf, der sich in Richtung der Steuereinheit erstreckt und an die Steuereinheit angepasst ist.
Entsprechend wird der fremde Gegenstand daran gehindert in die Vorrichtung einzudringen.
Die vorstehende und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung offensichtlich werden, die in Bezug auf die beiliegende Zeichnung erstellt wurde.
In der Zeichnung ist:

1 eine schematische Ansicht, die eine Servo-Lenkeinrichtung mit einer Antriebsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform darstellt;
2 eine Querschnittsansicht, die die Antriebsvorrichtung darstellt;
3 eine Querschnittsansicht, die die Antriebsvorrichtung darstellt;
4 eine Draufsicht, die die Antriebsvorrichtung darstellt;
5 eine Seitenansicht, betrachtet aus einer Richtung V von 4;
6 eine Seitenansicht, betrachtet aus einer Richtung VI von 4;
7 eine perspektivische Ansicht, die die Antriebsvorrichtung darstellt;
8 eine perspektivische Explosionsansicht, die die Antriebsvorrichtung darstellt;
9 eine perspektivische Explosionsansicht, die die Antriebsvorrichtung darstellt;
10 eine Seitenansicht, die einen Halter der Antriebsvorrichtung darstellt;
11 eine Draufsicht, betrachtet aus einer Richtung XI von 10;
12 eine perspektivische Ansicht, die den Halter der Antriebsvorrichtung darstellt;
13 eine Unteransicht, betrachtet aus einer Richtung XIII von 10;
14 eine perspektivische Ansicht, die den Halter der Antriebsvorrichtung darstellt;
15 eine Seitenansicht, die eine Antriebsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform darstellt;
16 eine Seitenansicht, die einen Motor und einen Halter der Antriebsvorrichtung der zweiten Ausführungsform darstellt; und
17 eine perspektivische Explosionsansicht, die die Antriebsvorrichtung der zweiten Ausführungsform darstellt.

(Erste Ausführungsform)
Eine Antriebvorrichtung 1 gemäß einer ersten Ausführungsform wird in Bezug auf die 1 bis 14 dargestellt werden. Die Antriebsvorrichtung 1 wird auf eine elektrische Servo-Lenkeinrichtung (nachfolgend als EPS bezeichnet) angewandt und weist einen Motor 2 und eine Steuereinheit 3 auf.
Bezug nehmend auf 1 wird der elektrische Aufbau des EPS erläutert, die die folgenden Ausführungsformen gemeinsam haben.
Wie in 1 gezeigt, weist ein Fahrzeug ein Lenkrad 5, einen Säulenschaft 6 bzw. eine Lenksäule 6 und ein Getriebe 7 auf. Die Antriebsvorrichtung 1 erzeugt über das Getriebe 7 ein Drehmoment für den Schaft 6 derart, dass das Lenkrad 5 unterstützt wird.
Genauer gesagt wird, wenn ein Fahrzeugfahrer das Lenkrad 5 bedient, ein Lenkdrehmoment, das durch die Bedienung in der Lenksäule 6 erzeugt wird, durch einen Drehmomentsensor 8 erfasst. Ferner wird eine Geschwindigkeitsinformation des Fahrzeugs von einem Controller-Bereichs-Netzwerk (CAN, nicht näher gezeigt) derart erfasst, dass das Lenkrad 5 unterstützt wird. Falls ein derartiger Mechanismus verwendet wird, ist nicht nur die Unterstützung des Lenkrads 5, sondern auch die automatische Steuerung des Lenkrads 5 möglich, wie z.B. das Spurhalten auf einer Autobahn oder das Parken in einem Fuhrpark, abhängig von der Steuertechnik.
Der Motor 2 ist ein bürstenloser Dreiphasen-Motor und das Getriebe 7 wird in beide Richtungen gedreht. Erregung und Antrieb des Motors 2 werden durch die Steuereinheit 3 gesteuert. Die Steuereinheit 3 weist einen Leistungsabschnitt 100 auf, dem der Antriebsstrom zugeführt wird, um den Motor 2 anzutreiben, und eine Steuerung 90, die den Antrieb des Motors 2 steuert.
Der Leistungsabschnitt 100 weist eine Drosselspule 76 auf, die in einer Leistungsquellenleitung von einer Leistungsquelle 75 platziert ist, einen Kondensator 77, einen ersten Inverter 80 und einen zweiten Inverter 89. Der erste Inverter 80 und der zweite Inverter 80 weisen den gleichen Aufbau auf, so dass hier nur der erste Inverter 80 erläutert wird.
Der Inverter 80 weist einen Metalloxid-Halbleiter Feldeffekttransistor (MOSFET, nachfolgend bezeichnet als MOS) 81 bis 86 auf, der ein Typ eines Feldeffekttransistors ist. In dem MOS 81 bis 86 sind eine Source und ein Drain durch ein Gate-Potential miteinander verbunden (AN) oder unterbrochen (AUS). Der MOS 81 bis 86 entspricht einem Schaltelement.
Der Drain des MOS 81 ist mit der Source-Leitung verbunden, und die Source des MOS 81 ist mit dem Drain des MOS 84 verbunden. Die Source des MOS 84 ist mit der Masse verbunden. Ein Verbindungspunkt zwischen dem MOS 81 und dem MOS 84 ist mit einer U-Phasenwicklung des Motors 2 verbunden.
Der Drain des MOS 82 ist mit der Source-Leitung verbunden, und die Source des MOS 82 ist mit dem Drain des MOS 85 verbunden. Die Source des MOS 85 ist mit der Masse verbunden. Ein Verbindungspunkt zwischen dem MOS 82 und dem MOS 85 ist mit einer V-Phasenwicklung des Motors 2 verbunden.
Der Drain des MOS 83 ist mit der Source-Leitung verbunden, und die Source des MOS 83 ist mit dem Drain des MOS 86 verbunden. Die Source des MOS 86 ist mit der Masse verbunden. Ein Verbindungspunkt zwischen dem MOS 83 und dem MOS 86 ist mit einer W-Phasenwicklung des Motors 2 verbunden.
Der Inverter 80 weist ein Leistungsrelais 87, 88 auf, das durch die gleichen MOSFET wie die MOS 81 bis 86 aufgebaut ist. Das Leistungsrelais 87, 88 ist zwischen den MOS 81 bis 83 und der Leistungsquelle 75 angeordnet und stoppt den elektrischen Strom bei dem Auftreten von Abnormalitäten.
Das Leistungsrelais 87 ist derart angeordnet, dass dieses den elektrischen Strom unterbricht, der in den Motor 2 fließt, wenn ein Unterbrechungsfehler oder ein Kurzschluss erzeugt wird. Das Leistungsrelais 88 ist derart angeordnet, dass dieser einen Rückstrom verhindert, der erzeugt wird, wenn eine elektrische Komponente, wie z.B. ein Kondensator 78, versehentlich in einer umgekehrten Richtung verbunden wird.
Ein Shunt-Widerstand 99 ist elektrisch zwischen dem MOS 84 bis 86 und der Masse verbunden. Elektrischer Strom, der der U-Phasenwicklung, der V-Phasenwicklung und der W-Phasenwicklung zugeführt wird, wird erfasst, indem die Spannung oder der Strom des Shunt-Widerstands 99 erfasst wird.
Die Drosselspule 76 und der Kondensator 77 sind elektrisch zwischen der Leistungsquelle 75 und dem Leistungsrelais 87 verbunden. Die Drosselspule 76 und der Kondensator 77 bauen einen Filterschaltkreis auf und reduzieren Rauschen, das von anderer Ausrüstung übertragen wird, das die Leistungsquelle 75 mitbenutzt. Außerdem wird Rauschen, das von der Antriebsvorrichtung 1 zu der anderen Ausrüstung übertragen wird, ebenso verringert.
Der Kondensator 78 ist elektrisch zwischen einer Leistungsquellenseite der MOS 81 bis 83 und einer Massenseite der MOS 84 bis 86 verbunden. Der Kondensator 78 speichert Ladung, wodurch die Leistungsversorgung für die MOS 81 bis 86 unterstützt wird oder wodurch Rauschanteile wie z.B. eine Überspannung gesteuert bzw. beherrscht werden.
Die Steuerung 90 weist einen Vor-Verstärker 91 bzw. einen Pre-Driver 91, einen kundenspezifischen IC 92, einen Drehwinkelsensor 93, der einem Bauteil zum Erfassen der Drehung entspricht, und einen Mikrocomputer 94. Der kundenspezifische IC 92 weist einen Regler 95, einen Verstärker 96, der einen Sensorsignalausgang von dem Sensor 93 verstärkt, und einen Verstärker 97, der eine Messspannung verstärkt, auf.
Der Regler 95 ist ein Stabilisierungsschaltkreis, der die Leistungsquelle stabilisiert, und die zu jedem Teil zugeführte Leistungsquelle stabilisiert. Beispielsweise wird der Mikrocomputer 94 aufgrund des Reglers 95 mit der stabilen, vorgeschriebenen Spannung (z.B., 5V) arbeiten.
Ein Signal wird von dem Sensor 93 in den Verstärker 96 eingegeben. Der Sensor 93 erfasst das Drehpositionssignal des Motors 2 und das erfasste Signal wird zu dem Verstärker 96 gesendet. Der Verstärker 96 verstärkt das Signal und gibt das verstärkte Signal zu dem Mikrocomputer 94 aus. Der Verstärker 97 erfasst die Spannung beider Enden des Shunt-Widerstands 99, verstärkt die Spannung und gibt die verstärkte Spannung zu dem Mikrocomputer 94 aus.
Das Drehpositionssignal des Motors 2 und die Spannung beider Enden des Shunt-Widerstands 99 werden in den Mikrocomputer 94 eingegeben. Außerdem wird ein Lenkdrehmomentsignal von dem Drehmomentsensor 8, der an der Lenksäule 6 angebracht ist, in den Mikrocomputer 94 eingegeben und die Geschwindigkeitsinformation wird in den Mikrocomputer 94 über das CAN eingegeben. Wenn das Lenkdrehmomentsignal und die Geschwindigkeitsinformation eingegeben sind, wird der Mikrocomputer 94 den ersten Inverter 80 über den Pre-Driver 91 basierend auf dem Drehpositionssignal steuern. Die Lenkung 5 kann entsprechend der Geschwindigkeit unterstützt werden.
Genauer gesagt steuert der Mikrocomputer 94 den Inverter 80, indem die MOS 81 bis 86 durch den Pre-Driver 91 geschaltet werden. Das Gate des MOS 81 bis 86 ist mit einem Ausgangsanschluss des Pre-Drivers 91 verbunden und der MOS 82 bis 86 wird durch das Ändern der Gatespannung durch den Pre-Driver 91 geschaltet.
Außerdem steuert der Mikrocomputer 94 den Inverter 80 basierend auf der Spannung beider Enden des Shunt-Widerstands 99, die von dem Verstärker 97 eingegeben wird, derart, dass die Form des Stroms, der dem Motor 2 zugeführt wird, einer Sinuswelle ähnlich wird. Der zweite Inverter 89 wird durch die Steuerung 90 ebenso wie der erste Inverter 80 gesteuert.
Ein Aufbau der Antriebsvorrichtung 1 wird in Bezug auf die 2 bis 9 erläutert. 2 ist eine Querschnittsansicht entlang einer Linie II-II von 4 und 3 ist eine Querschnittsansicht entlang einer Linie III-III von 4.
Wie in 2 gezeigt, ist die Steuereinheit 3 an einem Ende des Motors 2 in Achsenrichtung des Motors 2 angeordnet. Der Motor 2 und die Steuereinheit 3 weisen eine Stapel- (Layer-)Struktur auf.
Der Motor 2 wird basierend auf den 2 und 3 erläutert. Der Motor 2 weist ein Motorgehäuse 10, einen Stator 20, um den ein Wicklungsdraht 22 gewickelt ist, einen Rotor 25 und einen Schaft 27 auf. Das Motorgehäuse 10 bildet eine äußere Form des Motors 20 und weist eine Peripheriewand 11 und ein Wandteil 15 auf der Seite der Einheit bzw. ein einheitsseitiges Wandteil 15 gegenüberliegend der Steuereinheit 3 auf. Das Gehäuse 10 basiert auf einer Zylinderform und ist beispielsweise aus Eisen hergestellt. Ein Flansch 12 ist an einem Ende der peripheren Wand 11 gegenüberliegend dem einheitsseitigen Wandteil 15 angeordnet. Ein beispielsweise aus Aluminium hergestelltes Flammenende 13 wird an der Peripheriewand 11 durch den Flansch 12 mit einer Schraube 14 befestigt. Eine Säule 19 ist an dem Wandteil 15 angeordnet und der Motor 2 und die Steuereinheit 3 sind direkt miteinander durch die Säule 19 verbunden.
Wie in den 2 und 8 gezeigt, ist die Säule 19 an dem einheitsseitigen Wandteil 15 des Motorgehäuses 10 angeordnet. Die Säule 19 ist an einem Befestigungsloch 18, das in dem einheitsseitigen Wandteil 15 von der gegenüberliegenden Seite der Steuereinheit 3 definiert ist, verankert und angebracht. Die Säule 19 ist an einer inneren Seite der Peripheriewand 11 in der radialen Richtung platziert.
Die Säule 19 ist beispielsweise aus Aluminium hergestellt und weist eine zylindrische Form auf. Die Säule 19 weist einen internen Gewindeteil 191 und einen Blockteil 192 auf. Ein internes Gewinde ist an einer inneren Fläche des internen Gewindeteils 191 in der radialen Richtung definiert. Das interne Gewindeteil 191 wird in das Säulenbefestigungsloch 18 eingefügt, das in dem einheitsseitigen Wandteil 15 definiert ist und ragt von einem Einsteckloch 36 eines Halters 30, das später erwähnt wird, in Richtung der Steuereinheit 3 hervor. Ferner wird das interne Gewindeteil 191 in ein Durchgangsloch 52 eingefügt, das in einem Fuß 51 eines Kühlkörpers 50 definiert ist.
Ein Durchgangsbolzen 53 wird in das Durchgangsloch 52 von der entgegengesetzten Seite des Motorgehäuses 10 eingefügt und weist an dem Endabschnitt ein männliches Gewinde auf. Der Bolzen 53 wird an der Säule 19 innerhalb des Durchgangslochs 52 festgemacht. Dadurch sind der einheitsseitige Wandteil 15 des Motorgehäuses 10 und der Kühlkörper 50 der Steuereinheit 3 direkt an der inneren Seite der Peripheriewand 11 in der radialen Richtung verbunden. Der Blockteil 192 weist einen Durchmesser auf, der größer ist, als der des Säulenbefestigungslochs 18 und ist in dem Motorgehäuse 10 angeordnet. Der Blockteil 192 schließt das Loch 18 auf der entgegengesetzten Seite der Steuereinheit 3. Auch falls ein fremder Gegenstand, wie z.B. ein geschnittener Span, erzeugt wird, wenn der Durchgangsbolzen 53 und die Säule 19 miteinander verbunden werden, kann der fremde Gegenstand nicht in das Motorgehäuse 10 eindringen.
Der Stator 20 ist innerhalb des Motorgehäuses 10 angeordnet. Der Stator 20 weist 60 Pole auf, die radial nach innen hervorstehen. Der Pol weist einen geschichteten Eisenkern, der gefertigt wird, indem aus magnetischem Material hergestellte, dünne Platten geschichtet werden und einen Isolator, der an das Äußere des Eisenkerns in Achsenrichtung des Eisenkerns angepasst ist. auf. Der Wicklungsdraht 22 ist um den Isolator gewickelt und baut einen dreiphasigen Wicklungsdraht auf, der aus der U-Phasenwicklung, der V-Phasenwicklung, und der W-Phasenwicklung besteht.
Wie in 8 gezeigt, werden sechs Drähte 23 aus dem Wicklungsdraht 22 herausgenommen. Der herausgenommene Draht 23 erstreckt sich in Richtung der Steuereinheit 3 aus einem Loch 17, das in dem einheitsseitigen Wandteil 15 des Motorgehäuses 10 definiert ist, wie in 3 gezeigt. Der Draht 23, der in Richtung der Steuereinheit 3 herausgenommen ist, erstreckt sich an einer äußeren Seite einer Steuerplatine 40 und eines Leistungsmoduls 60 in der radialen Richtung und ist mit einer Leistungsplatine 70 verbunden. Das heißt, dass der herausgenommene Draht 23 an der äußeren Seite des Leistungsmoduls 60 in der radialen Richtung platziert ist, wenn dies in der Achsenrichtung des Motors 2 betrachtet wird. Außerdem erstreckt sich der herausgenommene Draht 23 zu der Leistungsplatine 70, indem dieser das Leistungsmodul 60 in dem äußeren Seitenbereich des Leistungsmoduls 60 in der radialen Richtung durchschreitet. Das Loch 17 entspricht einer Öffnung, die in dem einheitsseitigen Wandteil 15 des Motorgehäuses 10 definiert ist.
Der Rotor 25 ist in dem Stator 20 in der radialen Richtung angeordnet und ist in Bezug auf den Stator 20 drehbar. Der Rotor 25 weist eine zylindrische Form auf und ist aus einem magnetischen Material wie z.B. Eisen hergestellt. Der Rotor 25 weist einen Rotorkern 251 und einen Permanentmagneten 253 auf, der außerhalb des Rotorkerns 251 in der radialen Richtung angeordnet ist. Der Permanentmagnet 253 weist abwechselnd N-Pole und S-Pole auf.
Der Schaft 27 ist in einem Schaftloch 251 befestigt, das im axialen Zentrum des Rotorkerns 251 definiert ist. Der Schaft 27 ist mittels eines Lagers 271 des Motorgehäuses 10 und eines Lagers 272 des Flammenendes 13 drehbar gelagert. Dadurch kann sich der Schaft 27 mit dem Rotor 25 relativ zu dem Stator 20 drehen. Ein zu der Steuereinheit 3 angrenzender Endabschnitt des Schafts 27 tritt durch ein Schaftloch, das in dem axialen Zentrum des Wandteils 15 des Motorgehäuses 10 definiert ist. Dadurch ist der Endabschnitt des Schafts 27 von dem Motorgehäuse 10 in Richtung der Steuereinheit 3 freigelegt. Das Schaftloch weist einen Durchmesser auf, der größer ist als der äußere Durchmesser des Schafts 27 und das Motorgehäuse 10 bestimmt die Drehung des Schafts 27 nicht.
Der Endabschnitt des Schafts 27 weist einen Magneten 28 auf, der sich zusammen mit dem Schaft 27 dreht. Der Magnet 28 ist koaxial an einem Magnethalter befestigt, der an dem Endabschnitt des Schafts 27 angeordnet ist, und zur Steuereinheit 3 freigelegt. Der Schaft 27 durchdringt die Steuerplatine 40 nicht und der Magnet 28 ist in der Nähe einer Fläche der Steuerplatine 40 gegenüberliegend dem Motor 2 angeordnet.
Den Schaft 27 weist ein Ausgangsende 29 bei dem der Steuereinheit 3 gegenüberliegenden Ende auf. Eine nicht näher gezeigte Getriebebox mit dem Getriebe 7 darin, ist an dem Ende des Schafts 27 gegenüberliegend der Steuereinheit 3 angeordnet. Das Getriebe 7 ist mit dem Ausgangsende 29 verbunden und wird durch die Drehung des Schafts 27 gedreht.
Folgend wird die Steuereinheit 3 basierend auf den 2 bis 9 erläutert. Die Steuereinheit 3 weist die Steuerplatine 40, den Kühlkörper 50 entsprechend einem Aufnahmeelement, das Leistungsmodul 60 entsprechend einem Halbleitermodul, die Leistungsplatine 70, eine Abdeckung 110, und einen Verbindungshalter 120 auf.
Eine Motorgehäuseregion ist definiert, indem das Motorgehäuse 10 in die Achsenrichtung projiziert wird. Annähernd das Meiste des Aufbaus der Steuereinheit 3, ausgenommen einem Verbinder 45 und einem Verbinder 79 (5), die zum Verbinden mit externen elektronischen Komponenten verwendet werden, ist in der Motorgehäuseregion beinhaltet.
Wie in den 8 und 9 gezeigt, sind die Steuerplatine 40, der Kühlkörper 50 und das Leistungsmodul 60 und die Leistungsplatine 70 in dieser Reihenfolge von der Seite des Motors 2 in der Achsenrichtung angeordnet. Das heißt, das Motorgehäuse 10, die Steuerplatine 40, der Kühlkörper 50 und das Leistungsmodul 60 und die Leistungsplatine 70 sind in dieser Reihenfolge in der Achsenrichtung angeordnet.
Die Steuerplatine 40 ist eine vier-lagige Platine, die beispielsweise aus einer Glas-Epoxidharz-Platine hergestellt ist, und ist in der Motorgehäuseregion enthalten. Die Steuerplatine 40 weist drei Ausschnitte 42 an Positionen, entsprechend dem Fuß 51 des Kühlkörpers 50 für eine Montage auf, wenn der Kühlkörper 50 an dem Motorgehäuse 10 montiert wird. Die Steuerplatine 40 ist beispielsweise mit dem Kühlkörper 50 von der Seite des Motors 2 unter Verwendung einer Schraube 47 verbunden.
Verschiedene Arten von elektronischen Komponenten, die die Steuerung 90 aufbauen, sind an der Steuerplatine 40 befestigt. Der Pre-Driver 91, der kundenspezifische IC 92 und der Mikrocomputer 94 (welche in 1 gezeigt werden) werden auf einer Fläche der Steuerplatine 40 gegenüberliegend des Motors 2 befestigt. Der Drehwinkelsensor 93 wird auf einer Fläche der Steuerplatine 40 gegenüberliegend dem Motor 2 befestigt. Der Drehwinkelsensor 93 wird an einer Position gegenüberliegend dem Magneten 28 platziert. Der Magnet 28 und der Drehwinkelsensor 93 sind koaxial im Drehzentrum des Schafts 27 angeordnet. Der Drehwinkelsensor 93 erfasst eine Schwankung des magnetischen Felds, das durch die Drehung des Magnets 28 erzeugt wird, wobei dadurch der Drehwinkel des Schafts 27 erfasst wird.
Durchgangslöcher, die zur Verbindung mit einem Steueranschluss 64 des Leistungsmoduls 60 verwendet werden, sind entlang der äußeren Peripherie der Steuerplatine 40 definiert. Ein Steuerverbinder 45 ist mit der Steuerplatine 40 verbunden.
Der Steuerverbinder 45 ist an dem Verbinderhalter 120, der später erwähnt wird, angeordnet. Der Steuerverbinder 45 ist außerhalb des Motorgehäuses 10 in der radialen Richtung platziert und die Verdrahtung, die sich von dem Motor 2 erstreckt, ist in der Achsenrichtung mit dem Verbinder 45 verbindbar. Signale werden von dem Drehmomentsensor 8 oder dem CAN in den Verbinder 45 eingegeben.
Der Kühlkörper 50 ist aus einem Material mit einer hohen thermischen Leitfähigkeit, wie zum Beispiel Aluminium, hergestellt. Der Kühlkörper 50 weist den Fuß 51 in der Peripherie des Kühlkörpers 50 auf und berührt den einheitsseitigen Wandteil 15 des Motorgehäuses 10. Zum Beispiel ist der Fuß 51 bei drei Positionen entsprechend der Säule 19 angeordnet. Der Fuß 51 weist ein Durchgangsloch 52 auf, das sich in Achsenrichtung erstreckt.
Der Kühlkörper 50 weist eine Wärmeaufnahme 55 mit einer breiten Fläche auf, die dem herausgenommenen Draht 23 gegenüberliegt. Die Wärmeaufnahme 55 erstreckt sich aufwärts in eine Richtung des einheitsseitigen Wandteils 15 des Motorgehäuses 10 und ist annähernd senkrecht zu dem Wandteil 15. Die Wärmeaufnahme 55 weist einen Basisverbinder 58 auf. Der Kühlkörper 50 ist gemeinsam mit der Wärmeaufnahme 55 und dem Basisverbinder 58 derart gebildet, dass dieser einen U-förmigen Querschnitt als ganzes aufweist, wie in 3 gezeigt. Zwei der Wärmeaufnahmen 55 sind parallel zueinander angeordnet und das Leistungsmodul 60 ist entlang jeder der Wärmeaufnahmen 55 angeordnet.
Das Leistungsmodul 60 ist vertikal außerhalb des Kühlkörpers 50 in der radialen Richtung des Motors 2 angeordnet. Ein nicht näher gezeigtes Wärmeabstrahlungsblech ist zwischen dem Leistungsmodul 60 und dem Kühlkörper 50 vorgesehen. Das Leistungsmodul 60 und das Abstrahlungsblech sind an dem Kühlkörper 50 unter Verwendung einer Schraube 69, z.B., derart befestigt, dass der Kühlkörper 50 das Leistungsmodul 60 und das Abstrahlungsblech hält. Dadurch wird das Leistungsmodul 60 durch den Kühlkörper 50 mittels des Abstrahlungsblechs gehalten. Wärme, die durch die elektrische Versorgung erzeugt wird, wird zu dem Kühlkörper 50 durch das Abstrahlungsblech abgestrahlt.
Ein nicht näher gezeigtes Verdrahtungsmuster entsprechend einem Metallradiator ist auf einer Fläche des Leistungsmoduls 60 gegenüber der Wärmeaufnahme 55 angeordnet und ist teilweise von einem Formteil 61 des Leistungsmoduls 60 freigelegt. Der Metallradiator berührt die Wärmeaufnahme 55 des Kühlkörpers 50 durch das Abstrahlblech derart, dass die Wärme effizient abgestrahlt werden kann. Das Abstrahlblech überträgt Wärme von dem Leistungsmodul 60 zu der Wärmeaufnahme 55 und sichert die Isolation zwischen dem Leistungsmodul und der Wärmeaufnahme 55. Deshalb arbeitet das Abstrahlblech als Isolationselement anders als der Wärmeradiator.
Das Leistungsmodul 60 weist den MOS 81 bis 86 (Bezugnehmend auf 1) auf, der ein Schaltelement ist, das die Leistungsversorgung für den Wicklungsdraht schaltet. Das Leistungsmodul 60 weist ein aus Kupfer hergestelltes Verdrahtungsmuster auf und der MOS 81 bis 88 und der Shunt-Widerstand 99 sind auf dem Leistungsmodul 60 angeordnet. Das Verdrahtungsmuster ist mit dem MOS 81 bis 88 beispielsweise durch einen Draht elektrisch verbunden und ist durch ein Formteil 61 geformt.
Ein Zusammenhang zwischen dem in 1 gezeigten Schaltkreisaufbau und dem Leistungsmodul 60 wird nachstehend erläutert. Eines der Leistungsmodule 60 entspricht dem ersten Inverter 80 und weist den MOS 81 bis 86, das Leistungsrelais 87, 88, und den Shunt-Widerstand 99, wie in 1 gezeigt, auf. Eine Harzform wird integral für den MOS 81 bis 86, das Powerrelais 87, 88 und den Shunt-Widerstand 99 als ein Modul ausgeführt.
Außerdem entspricht das andere Leistungsmodul 60 dem zweiten Inverter 89 und weist den MOS, das Leistungsrelais und den Shunt-Widerstand auf, die den zweiten Inverter 89 aufbauen. Das heißt, ein Leistungsmodul entspricht einem Inverterschaltkreis in dieser Ausführungsform. In anderen Worten ist ein Leistungsmodul, das ein Antriebssystem aufbaut, derart angeordnet, dass dieses einer Wärmeaufnahme entspricht.
Das Leistungsmodul 60 weist einen Steueranschluss 64 und einen Leistungsanschluss 65 auf, die von dem Formteil 61 hervorstehen. Der Steueranschluss 64 ist auf einer Fläche des Moduls 60 gebildet, die annähernd vertikal zu der Longitudinalrichtung der breiten Fläche des Formteils 61 ist. Der Leistungsanschluss 65 ist auf einer Fläche gebildet, die parallel zu der Fläche mit dem Steueranschluss 64 ist.
Das Leistungsmodul 60 ist vertikal entlang der Wärmeaufnahme 55 des Kühlkörpers 50 derart angeordnet, dass der Steueranschluss 64 platziert ist, um der Steuerplatine 40 gegenüberzuliegen und dass der Leistungsanschluss 65 platziert ist, um der Leistungsplatine 70 gegenüberzuliegen. Deshalb ist der Steueranschluss 64 derart angeordnet, dass dieser zu der Steuerplatine 40 hervorsteht, und der Leistungsanschluss 65 ist derart angeordnet, dass dieser zu der Leistungsplatine 70 hervorsteht.
Der Steueranschluss 64 wird in ein Durchgangsloch eingefügt, das in der Steuerplatine 40 definiert ist und wird elektrisch mit der Steuerplatine 40 durch zum Beispiel Lötzinn verbunden. Dem Wicklungsdraht 22 zugeführter Wicklungsstrom wird über den Leistungsanschluss 65 zu dem Leistungsmodul 60 übertragen.
In der vorliegenden Ausführungsform wird der Steuerplatine nur ein kleiner elektrischer Strom (beispielsweise 200mA) zugeführt, der zur Antriebssteuerung des Motors 2 ausreichend ist. Im Gegensatz dazu wird der Leistungsplatine 70 ein großer Betrag elektrischen Stroms (beispielsweise 80A) zugeführt und dieser wird zum Antreiben des Motors 2 verwendet. Deswegen ist der Leistungsanschluss 65 dicker als der Steueranschluss 64.
Die Leistungsplatine 70 ist eine vier-lagige Platine, die mit Hilfe einer Glas-Epoxidharz-Platine hergestellt ist, und diese weist ein dickes Muster auf, das beispielsweise aus einer Kupferfolie hergestellt ist. Die Leistungsplatine 70 weist eine Platinenform auf, die in der Motorgehäuseregion angesiedelt ist, und ist beispielsweise an dem Kühlkörper 50 von der gegenüberliegenden Seite des Motors 2 unter Verwendung einer Schraube angebracht. Die Leistungsplatine 70 weist eine Verdrahtung auf, der der Wicklungsstrom zugeführt wird. Dem Wicklungsdraht 22 wird der Wicklungsstrom zugeführt.
Die Leistungsplatine 70 weist das Durchgangsloch 73 auf und der Leistungsanschluss 65 des Leistungsmoduls 60 tritt durch das Loch 73. Wie in 8 gezeigt, ist ein Durchgangsloch 74 an der äußeren Seite des Durchgangslochs 73 in der radialen Richtung gebildet und der herausgenommene Draht 23 tritt durch das Loch 74. Der Draht 23 wird in das Durchgangsloch 74 eingefügt und ist mit der Leistungsplatine 70 zum Beispiel durch Lötzinn elektronisch verbunden. Dadurch ist der Draht 23 über die Leistungsplatine 70 mit dem Leistungsmodul 60 verbunden.
Wie in 2 gezeigt, sind die Drosselspule 76 und der Kondensator 77, 78 auf einer Fläche der Leistungsplatine 70 gegenüberliegend dem Motor 2 befestigt. Die Drosselspule 76 und der Kondensator 77, 78 sind in einem Bereich angebracht, der innerhalb des Kühlkörpers 50 definiert ist. Die Drosselspule 76 und der Kondensator 77, 78 sind zwischen der Leistungsplatine 70 und der Steuerplatine 40 in Achsenrichtung platziert.
Die Drosselspule 76 weist eine zylindrische Form auf und die Länge der Spule 76 in Achsenrichtung ist kleiner als die Länge der Spule 76 in der radialen Richtung. Die Achse der Drosselspule 76 ist annähernd senkrecht zu der Mittenlinie des Schafts 27, deshalb ist die Wicklung 76 derart angeordnet, dass sich diese vertikal erstreckt. Der Kondensator 77, 78 ist ein Aluminium-Elektrolyt-Kondensator. Die Anzahl der Kondensatoren 78 ist vier und der Kondensator 78 weist eine Kapazität auf, die größer ist als die Kapazität des Kondensators 77. Der Kondensator 77, 78 kann in Abhängigkeit zu seiner Kapazität auch ein anderer Kondensator sein als der Aluminium-Elektrolyt-Kondensator.
Außerdem ist der Leistungsanschluss 79 mit der Leistungsplatine 70 verbunden und ist in dem Verbinderhalter 120 angeordnet, der später erwähnt wird. Beispielsweise ist der Leistungsanschluss 79 auf der gegenüberliegenden Seite des Steueranschlusses 45 in Bezug auf das Drehzentrum des Motors 2 platziert. Der Leistungsanschluss 79 ist derart angeordnet, dass dieser mit einer Verdrahtung von der gegenüberliegenden Seite des Motors 2 in Achsenrichtung verbindbar ist und mit der Leistungsquelle 75 verbunden ist. Der Leistungsplatine 70 wird von der Leistungsquelle 75 über den Leistungsanschluss 79 elektrische Leistung zugeführt. Außerdem wird dem Wicklungsdraht 22, der um den Stator 20 gewickelt ist, die elektrische Leistung, die von der Leistungsquelle 75 zugeführt wird, über den Leistungsanschluss 79, die Leistungsplatine 70, das Leistungsmodul 60 und den herausgenommenen Draht 23 zugeführt.
Die Abdeckung 110 weist eine Endabdeckung 111 und den Verbinderhalter 120 auf und bringt die Steuerplatine 40, den Kühlkörper 50, das Leistungsmodul 60 und die Leistungsplatine 70 in der radialen Richtung unter. Die Endabdeckung 111 ist gegenüberliegend dem Motor in Achsenrichtung angeordnet. Die Endabdeckung 111 weist einen Durchmesser auf, der annähernd der gleiche ist, wie der des Motorgehäuses 10 und ist aus einem magnetischen Material hergestellt, wie zum Beispiel Eisen. Die Endabdeckung 111 verhindert, dass das elektrische Feld und das magnetische Feld von der Steuereinheit 3 nach außen streuen, und verhindert, dass Staub in die Steuereinheit 3 eindringt. Die Endabdeckung 111 weist einen Verbinder 112 auf, der nach außen in der radialen Richtung hervorsteht.
Der Verbinderhalter 120 dient als ein Verbinder, um mit externen elektrischen Komponenten verbunden zu werden und bildet die äußere Form der Steuereinheit 3. Der Verbinderhalter 120 ist aus Harz hergestellt und ist integral durch einen zylindrischen Teil 121, den Steuerverbinder 45 und den Leistungsverbinder 79 definiert. Der Verbinderhalter 120 weist einen Verbinder 124 bei einer Position auf, die dem Verbinder 112 der Endabdeckung 111 entspricht. Der Verbinder 124 steht radial nach außen hervor und eine Einsetzmutter 125 ist in dem Verbinder 124 eingebaut. Eine Schraube 113 tritt durch den Verbinder 112 der Endabdeckung 111 und ist mit der Einsetzmutter 125 festgemacht, wobei dadurch die Endabdeckung 111 an dem Verbinderhalter 112 fixiert ist. Außerdem, wie in 3 gezeigt, weist ein Teil des zylindrischen Teils 121 gegenüberliegend dem Motor 2 einen dünnwandigen Teil 122 auf. Der dünnwandige Teil 122 ist dadurch definiert, dass eine Stufe innerhalb des zylindrischen Teils 121 in der radialen Richtung gebildet ist.
Der Halter 30 ist zwischen dem Motor 2 und der Steuereinheit 3 angeordnet und wird in Bezug auf die 10 bis 14 erläutert. 12 ist eine perspektivische Ansicht des Halters 30, betrachtet von der Seite der Steuereinheit 3 und 14 ist eine perspektivische Ansicht des Halters 30, betrachtet von der Seite des Motors 2. Der Halter 30 weist annähernd eine Scheibenform mit einem Durchmesser auf, der annähernd der gleiche ist, wie der des Motorgehäuses 10. Der Halter 30 ist beispielsweise aus Harz hergestellt.
Der Halter 30 weist ein Wandteil 31 auf, der sich in Richtung der Steuereinheit 3 erstreckt und der Wandteil 31 ist umlaufend der äußeren Peripherie des Halters 30 gebildet. Der Wandteil 31 weist eine erste Wand 311 und eine zweite Wand 312 auf. Die erste Wand 311 erstreckt sich entlang der äußeren Peripherie. Die zweite Wand 312 ist zwischen der ersten Wand 311 und der Steuereinheit 3 in Achsenrichtung platziert und ist auf der inneren Seite der ersten Wand 311 in der radialen Richtung platziert.
Wie in 3 gezeigt, ist die zweite Wand 312 an die innere Seite des dünnwandigen Teils 122 des Verbinderhalters 120 in der radialen Richtung eingefügt und der Halter 30 und der Verbinderhalter 120 sind aneinander angepasst. Der Halter 30 und der Verbinderhalter 120 berühren einander im vollen Umfang derart, dass das Eindringen eines fremden Gegenstands von außerhalb in die Antriebsvorrichtung l in der radialen Richtung eingeschränkt wird.
In dem Halter 30 ist an der inneren Seite des Wandteils 31 ein Loch 33 in der radialen Richtung definiert. Das Loch 33 ist an der äußeren Seite des Leistungsmoduls 60 der Steuereinheit 3 in der radialen Richtung platziert. Zum Beispiel, wie in 11 gezeigt, sind zwei Sets von drei Löchern 33 auf jeder Seite gegenüberliegend zueinander definiert. Das Lochteil 33 weist eine Form auf, die dem herausgenommenen Draht 23 entspricht, und weist einen äußeren Umfang auf, der etwas größer ist, als der des herausgenommenen Drahtes 23. Der herausgenommene Draht 23 wird in das Loch 33 einer nach dem anderen eingefügt. Außerdem, wie in den 13 und 14 gezeigt, ist ein Anpassteil 34 an dem Halter 30 bei einer Position definiert, die dem Lochteil 33 entspricht, wobei dieses in Richtung des Motors 2 hervorsteht.
Das Anpassteil 34 weist eine Form auf, die an das Loch 17, das in dem Wandteil 15 des Motorgehäuses 10 definiert ist, angepasst ist und weist eine vorbestimmte Dicke in der Achsenrichtung auf. Das Anpassteil 34 weist zum Beispiel eine annähernd trapezförmige Form auf, wenn man dies aus der Achsenrichtung betrachtet. Die Positionierung des Drahtes 23 wird bestimmt, indem dieser in das Loch 33, das in dem Anpassteil 34 definiert ist, eingefügt wird und der herausgenommene Draht 23 wird derart gehalten, dass sich dieser in einer vorbestimmten Richtung erstreckt. Deshalb entspricht das Loch 33 des Anpassteils 34 einem Führungsteil.
Da der Halter 30 aus Harz hergestellt ist, ist die Isolation zwischen den herausgenommenen Drähten 23 und die Isolation zwischen dem Draht 23 und dem Motorgehäuse 10 sichergestellt. Das Anpassteil 34 weist einen Ausgleichsbereich 35 auf der inneren Seite des Lochs 33 in der radialen Richtung auf. Ein Teil, das von dem Wicklungsdraht 22 hervorsteht, ist in dem Ausgleichsbereich 35 enthalten. Der Ausgleichsbereich 35 ist ein konkaver Abschnitt und erstreckt sich nicht in Richtung der Steuereinheit 3.
Ein Einfügeloch 36 ist in dem Halter 30 bei einer Position definiert, die der Säule 19 und dem Fuß 51 des Kühlkörpers 50 entspricht. Der Fuß 51 des Kühlkörpers 50 wird in das Loch 36 derart eingefügt, dass der Halter 30 die Verbindung zwischen der Säule 19 und dem Bolzen 53 beeinträchtigt. Außerdem ist ein Schaftloch 39 in dem Zentrum des Halters 30 definiert und der Endabschnitt des Schafts 27 gegenüberliegend der Steuereinheit 3 tritt durch das Schaftloch 39.
Der Betrieb der Antriebsvorrichtung 1 wird nachstehend erläutert. Der Mikrocomputer 94, der auf der Steuerplatine 40 angeordnet ist, erzeugt ein Pulssignal, das auf den Signalen basiert, die von dem Drehwinkelsensor 93, dem Drehmomentsensor 8 und dem Shunt-Widerstand 99 ausgegeben werden. Das Signal wird durch eine PWM-Steuerung mittels des Pre-Drivers 91 in einer Weise moduliert, dass die Lenkung 5 entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit unterstützt wird.
Das Pulssignal wird über den Steueranschluss 64 zu den zwei Invertern 80 und 89, die mit dem Leistungsmodul 60 gebildet werden, derart ausgegeben, dass das Schalten der MOS 81 bis 86 gesteuert wird. Sinusförmige Ströme mit unterschiedlichen Phasen werden jeder Phase des Wicklungsdrahts 22 derart zugeführt, dass ein drehendes magnetisches Feld erzeugt wird. Aufgrund des drehenden magnetischen Felds werden der Rotor 25 und die Schaft 27 gemeinsam gedreht. Wenn die Schaft 27 gedreht wird, wird von dem Ausgangsende 29 eine Antriebskraft zu dem Getriebe 7 der Lenksäule 6 derart ausgegeben, dass die Lenkung 5 unterstützt wird. Das heißt, dass der Motor 2 durch den Wicklungsstrom, der dem Wicklungsdraht 22 zugeführt wird, angetrieben wird. In diesem Sinn entspricht der Wicklungsstrom, der dem Wicklungsdraht 22 zugeführt wird, einem Antriebsstrom, der den Motor 2 antreibt.
Wärme wird erzeugt, wenn der MOS 81 bis 88 des Leistungsmoduls 60 geschaltet wird und die Wärme wird zu dem Kühlkörper 50 durch das Abstrahlblech abgestrahlt. Deswegen kann ein Ausfall und eine Fehlfunktion, die durch einen Anstieg der Temperatur des Leistungsmoduls 60 verursacht werden, verhindert werden. Zusätzlich kann die Größe des Stators 20 oder des Rotors 25 entsprechend der benötigten Ausgangsleistung geändert werden.
Entsprechend der ersten Ausführungsform beinhaltet die Antriebsvorrichtung 1 den Motor 2, die Steuereinheit 3 und den Halter 30. Der Motor 2 weist das Motorgehäuse 10, den Stator 20, den Rotor 25 und den Schaft 27 auf. Das Motorgehäuse 10 weist eine zylindrische Form auf und definiert eine äußere Form des Motors 2. Der Stator 20 ist in dem Motorgehäuse in einer radialen Richtung angeordnet und ein Wicklungsdraht 22 ist derart um den Stator 20 gewickelt, dass dieser eine Mehrzahl von Phasen definiert. Der Rotor 25 ist in dem Stator 20 in der radialen Richtung angeordnet und ist relativ zu dem Stator 20 drehbar. Die Schaft 27 wird mit dem Rotor 25 gedreht. Die Steuereinheit 3 beinhaltet das Leistungsmodul 60, den Kühlkörper 50 und die Abdeckung 110 und ist auf einer Seite des Motors 2 in Achsenrichtung angeordnet. Das Leistungsmodul 60 weist den MOS 61 bis 86 auf, der die elektrische Versorgung zu dem Wicklungsdraht 22 schaltet. Der Kühlkörper 50 nimmt das Leistungsmodul 60 auf. Die Abdeckung 110 bringt das Leistungsmodul 60 und den Kühlkörper 50 in der radialen Richtung unter. Der Halter 30 ist zwischen dem Motor 2 und der Steuereinheit 3 angeordnet und weist den Wandteil 31 um den äußeren Umfang des Halters 30 auf. Der Wandteil 31 ist an den Verbinderhalter 122 der Steuereinheit 3 angepasst.
Deshalb passen der Halter 30 derart zueinander, dass aufgrund der Passung verhindert werden kann, dass ein fremdes Objekt in einen Bereich zwischen dem Motor 2 und der Steuereinheit 3 von außen eindringt. Insbesondere wird ein Eindringen des fremden Objekts in die Steuereinheit 3 beschränkt.
Der Wandteil 31 des Halters 30 ist im vollen Umfang des Halters 30 gebildet. Deshalb kann das Eindringen des fremden Objekts effektiv vermindert werden.
Der Halter 30 weist das Loch 33 auf, durch das der herausgenommene Teil 23 des Wicklungsdrahts 22 eingefügt wird. Dadurch kann der Wicklungsdraht 22 mit der Steuereinheit 3 einfach verbunden werden.
Das Loch 33 des Halters 30 unterstützt den herausgenommenen Draht 23 derart, dass sich der Wicklungsdraht 23 in eine vorbestimmte Richtung erstrecken kann. Dadurch kann der Draht 23 in eine geeignete, vorbestimmte Richtung herausgenommen werden.
Der Halter 30 ist aus dem Isolationsmaterial hergestellt. Deshalb ist es nicht notwendig, eine eigene Komponente für eine Isolation zwischen dem Motorgehäuse 10 und dem herausgenommenen Teil 23 des Wicklungsdrahts 22 anzufertigen. Auf diese Weise kann die Anzahl der Komponenten vermindert werden.
Der Halter 30 weist das Anpassteil 34 auf, das in Richtung des Motorgehäuses 10 projiziert wird, und das Anpassteil 34 passt zu dem Loch 17, das in dem einheitsseitigen Wandteil 15 des Motorgehäuses 10 definiert ist. Dadurch kann das Eindringen des fremden Objekts in das Motorgehäuse 10 effektiv vermindert werden.
Der Wandteil 31 des Halters 30 ist an den Verbinderhalter 120 angepasst, indem dieses an der inneren Seite der Abdeckung 110 in der radialen Richtung eingefügt wird. Dadurch kann der innere Bereich der Abdeckung 110 so groß in der radialen Richtung sichergestellt werden und das Eindringen des fremden Objekts in die Steuereinheit 3 kann vermindert werden.
(Zweite Ausführungsform)
Eine Antriebsvorrichtung 200 gemäß einer zweiten Ausführungsform wird in Bezug auf die 15 bis 17 erläutert werden. Die Antriebsvorrichtung 200 beinhaltet den Verbindungshalter der ersten Ausführungsform nicht. Ferner sind der Steuerverbinder 45 und der Leistungsverbinder 79 zueinander benachbart auf der gleichen Seite platziert und derart angeordnet, dass diese mit einer externen elektrischen Komponente, wie z.B. der Leistungsquelle 75, von außen in der radialen Richtung verbindbar sind.
Eine Endabdeckung 210 weist grundsätzliche eine Zylinderform auf, die in Richtung des Motors 2 offen ist, und weist einen Durchmesser auf, der annähernd der gleiche ist wie der des Motorgehäuses 10. Eine Peripheriewand 211 der Abdeckung 210 weist einen Ausschnitt 212 bei einer Position auf, die dem Steuerverbinder 45 und dem Leistungsverbinder 79 entspricht. Der Ausschnitt 212 ist derart geformt, dass dieser den Formen des Steuerverbinders 45 und des Leistungsverbinders 79 entspricht. Der Steuerverbinder 45 ist an dem Motor 2 in der Achsenrichtung näher als der Leistungsverbinder 79 derart platziert, dass der Ausschnitt 212 eine Stufenform, wie in 17 gezeigt, aufweist. Der Steuerverbinder 45 und der Leistungsverbinder 79 sind von dem Ausschnitt 212 in der radialen Richtung freigelegt und sind mit externen elektrischen Komponenten außerhalb der Antriebsvorrichtung 200, wie beispielsweise die Leistungsquelle 75, verbunden.
Ein Halter 230 ist zwischen dem Motor 2 und der Steuereinheit 3 angeordnet. Der Halter 230 weist annähernd eine Scheibenform mit einem Durchmesser auf, der annähernd der gleiche ist, wie der des Motorgehäuses 10. Der Halter 230 ist beispielsweise aus Harz hergestellt.
Der Halter 230 weist einen Wandteil 231 auf, der sich in Richtung der Steuereinheit 3 erstreckt, und der Wandteil 231 ist im vollen Umfang der äußeren Peripherie des Halters 230 gebildet. Der Wandteil 231 weist eine erste Wand 321 und eine zweite Wand 322 auf. Die erste Wand 321 erstreckt sich entlang der äußeren Peripherie. Die zweite Wand 322 ist zwischen der ersten Wand 321 und der Steuereinheit 3 in Achsenrichtung platziert und ist an der inneren Seite der ersten Wand 321 in der radialen Richtung platziert.
Die zweite Wand 322 ist an der inneren Seite der Peripheriewand 211 der Endabdeckung 210 in der radialen Richtung eingefügt und der Halter 230 und die Endabdeckung 210 passen zueinander. Eine Stufe ist durch einen Niveauunterschied zwischen der ersten Wand 321 und der zweiten Wand 322 definiert und berührt ein Ende 213 der Peripheriewand 211 der Endabdeckung 210 gegenüberliegend dem Motor 2. Auf diese Weise wird das Eindringen eines fremden Gegenstands von außen in die Antriebsvorrichtung 200 in der radialen Richtung vermindert.
Der Leistungsverbinder 79 ist gegenüberliegend dem Motor 2 bezüglich des Steuerverbinders 45 in der Achsenrichtung platziert. Der Wandteil 231 des Halters 230 weist einen Vorsprung 232 auf, der in Richtung der Steuereinheit 3 hervorspringt. Der Vorsprung 232 weist eine Form auf, die einem Niveauunterschied zwischen dem Steuerverbinder 45 und dem Leistungsverbinder 79 in der Achsenrichtung entspricht.
Der Halter 230 weist einen Ausschnitt 236 bei einer Position entsprechend der Säule 19 und dem Fuß 51 des Kühlkörpers 50 derart auf, dass der Halter 230 die Verbindung zwischen der Säule 19 und dem Bolzen 53 nicht beeinträchtigt. Außerdem ist ein Schaftloch 239 in dem Zentrum des Halters 230 definiert und der Endabschnitt des Schafts 27 gegenüberliegend der Steuereinheit 3 tritt durch das Schaftloch 239.
Der Wandteil 231 des Halters 230 weist einen Vorsprung 232 auf, der in Richtung der Steuereinheit 3 vorspringt. Auch wenn ein Freiraum zwischen dem Leistungsverbinder 79 der Steuereinheit 3 und dem Halter 230 definiert ist, beschränkt der Vorsprung 232, der eine dem Freiraum entsprechende Form aufweist, ähnlich der ersten Ausführungsform das Eindringen eines fremden Objekts in die Steuereinheit 3.
(Andere Ausführungsformen)
Der Halter kann aus Metall oder einem anderen Material als Harz hergestellt sein. Der Halter kann ein Gewindeteil, das beispielsweise an der Steuereinheit festgemacht ist, in einer Weise aufweisen, dass der Gewindeteil direkt in Eingriff mit einem Endabschnitt der Peripheriewand der Abdeckung gegenüberliegend dem Motor steht. In diesem Fall ist eine Befestigungskomponente, die zum Befestigen des Halters an der Steuereinheit verwendet wird, nicht erforderlich, so dass die Anzahl der Komponenten reduziert werden kann. Zum jetzigen Zeitpunkt ist der Halter aus Metall im Hinblick auf die Stärke bzw. Festigkeit hergestellt. Im Falle eines aus Metall hergestellten Halters wird ein Isolationselement zusätzlich zwischen dem herausgenommenen Draht und dem Halter angeordnet, um die Isolation sicherzustellen.
In der vorstehenden Ausführungsform weist der Halter ein Anpassteil auf, das in Richtung des Motors hervorsteht und das Anpassteil weist das Loch auf, durch das der herausgenommene Draht hindurch tritt. Alternativ kann die Fläche des Halters gegenüberliegend dem Motor flach sein, ohne einen Vorsprung aufzuweisen. Der Wandteil des Halters kann in Abhängigkeit zu der Form der Steuereinheit nicht im vollen Umfang angeordnet sein.
Die Steuereinheit kann nur eine Platine aufweisen, d.h. entweder die Steuerplatine oder die Leistungsplatine. Der Wicklungsdraht und das Leistungsmodul können direkt miteinander ohne die Leistungsplatine verbunden sein.
In der obigen Ausführungsform weist das Leistungsmodul eine Mehrzahl von Schaltelementen auf. Alternativ kann das Halbleitermodul für jedes der Schaltelemente angeordnet sein. Die Platzierung des Leistungsmoduls ist nicht auf die voranstehende Beschreibung beschränkt. Das Leistungsmodul kann derart angeordnet sein, dass dieses einen rechten oder anderen Winkel relativ zu dem sich drehenden Schaft des Motors aufweist.
Solche Änderungen und Modifikationen sollten derart verstanden werden, dass diese sich im Schutzbereich der vorliegenden Erfindung, wie in den beiliegenden Ansprüchen definiert, befinden.

Claims

Antriebsvorrichtung (1, 200) aufweisend: einen Motor (2) beinhaltend: ein Motorgehäuse (10), das eine zylindrische Form aufweist, die eine äußere Form des Motors definiert, einen Stator (20), der in dem Motorgehäuse in einer radialen Richtung angeordnet ist, einen Wicklungsdraht (22), der derart um den Stator gewickelt ist, dass dieser eine Mehrzahl von Phasen definiert, einen Rotor (25), der in dem Stator in der radialen Richtung angeordnet ist, wobei der Rotor relativ zu dem Stator drehbar ist, und einen Schaft (27), der sich mit dem Rotor dreht; eine Steuereinheit (3) beinhaltend: ein Halbleitermodul (60), das ein Schaltelement (81 bis 86) aufweist, das die elektrische Versorgung zu dem Wicklungsdraht schaltet, ein Aufnahmeelement (50), das das Halbleitermodul aufnimmt, und eine Abdeckung (110, 210), die das Halbleitermodul und das Aufnahmeelement in der radialen Richtung aufnimmt, wobei die Steuereinheit an einer Seite des Motors in einer Achsenrichtung angeordnet ist; und einen Halter (30, 230), der zwischen dem Motor und der Steuereinheit angeordnet ist, wobei der Halter einen Wandabschnitt aufweist, der sich in Richtung der Steuereinheit erstreckt und an die Steuereinheit angepasst ist, ein Lochteil (33), durch das ein herausgenommenes Teil (23) des Wicklungsdrahts (22), das aus dem Motorgehäuse herausgenommen ist, durchtritt, und zwei Anpassteile (34), das mit einer vorbestimmten Dicke in Achsenrichtung an einer Position entsprechend des Lochteils (33) in Richtung des Motorgehäuses (10) hervorragen, wobei die zwei Anpassteile (34) das herausgenommene Teil (23) des Wicklungsdrahts (22) halten, das aus dem Motorgehäuse herausgenommen ist, um sich in eine vorbestimmte Richtung zu erstrecken, und die zwei Anpassteile (34) jeweils an eine Öffnung (17) angepasst sind, die in einer Wand (15) des Motorgehäuses gegenüberliegend der Steuereinheit definiert ist, und die zwei Anpassteile (34) einander radial gegenüberliegen und jeweils ein Set von drei Löchern (33) aufweisen.
Antriebsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei sich der Wandabschnitt des Halters im vollen Umfang des Halters erstreckt.
Antriebsvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der Halter aus Isolationsmaterial hergestellt ist.
Antriebsvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der Halter aus Metall hergestellt ist.
Antriebsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Wandabschnitt des Halters an die Abdeckung der Steuereinheit angepasst wird, indem dieses im Inneren der Abdeckung der Steuereinheit in der radialen Richtung eingefügt wird.
Antriebsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Wandabschnitt (231) einen Vorsprung (232) aufweist, der in Richtung der Steuereinheit hervorspringt.
Antriebsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Halter einen Gewindeteil aufweist, der an der Steuereinheit festgemacht ist.