DE102012104426A1

DE102012104426A1 - Steuereinheit und Antriebsvorrichtung, die diese verwendet

Info

Publication number: DE102012104426A1
Application number: DE102012104426A
Authority: DE
Inventors: Masashi Yamasaki; Takashi Masuzawa; Hiroshi Taki
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2011-05-30
Filing date: 2012-05-23
Publication date: 2012-12-06
Also published as: JP2012245915A; CN102811017A; US20120307476A1

Abstract

Leistungsanschlüsse (65) von Leistungsmodulen (60) sind mit Leistungsausgangsanschlüssen (23) und Leistungseingangsanschlüssen (791) magnetisch gekoppelt. Eine Wärmesenke hat parallele Oberflächen (54), die zu den Leistungsmodulen (60) und den Leistungsanschlüssen (65) parallel sind. Ein magnetisches Feld (B1), das durch einen elektrischen Strom (I), der durch Schalteinrichtungen und die Leistungsanschlüsse (65) fließt, erzeugt wird, wird durch ein magnetisches Feld (B2), das durch einen Wirbelstrom, der in der Wärmesenke (50) fließt, erzeugt wird, aufgehoben.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Steuereinheit und eine Antriebsvorrichtung, die dieselbe zum Antreiben und Steuern eines Betriebs eines elektrischen Motors verwendet.
Ein elektrischer Dreiphasenmotor ist in der Technik bekannt, gemäß derer der elektrische Motor angetrieben ist, um sich zu drehen, wenn derselbe mit einem Dreiphasenwechselstrom versorgt wird.
In einem Fall, dass eine Leistungsquelle für den elektrischen Dreiphasenmotor eine Gleichstromleistungsquelle ist, die eine vorbestimmte Spannung hat, ist es notwendig, eine Steuereinheit vorzusehen, die mehrere Schalteinrichtungen hat, gemäß denen eine Stromversorgung zu Statorspulen umgeschaltet wird, sodass jeweilige Statorspulen (beispielsweise Dreiphasenspulen) mit Statorspulenströmen unterschiedlicher Phasen versorgt werden. Schalteinrichtungen sind beispielsweise bei einer Wärmestrahlungsvorrichtung, wie sie in der japanischen Patentveröffentlichung Nr. H03-89837 offenbart ist, angeordnet.
Bei der vorhergehenden bekannten Technik kann ein magnetisches Feld, das durch einen elektrischen Strom, der durch die Schalteinrichtungen fließt, erzeugt wird, einen ungünstigen Einfluss auf andere elektrische Teile und/oder Komponenten, wie zum Beispiel Verbinder, bewirken.
Die vorliegende Offenbarung ist angesichts der vorhergehenden Nachteile gemacht. Eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung besteht darin, eine Steuereinheit und eine Antriebsvorrichtung, die dieselbe verwendet, zu schaffen, gemäß denen eine Ausbreitung eines Rauschens von Schalteinrichtungen unterdrückt wird.
Gemäß einem Merkmal der vorliegenden Offenbarung (wie es beispielsweise in Anspruch 1 definiert ist) hat eine Steuereinheit zum Steuern einer elektrischen Last, einen Leistungseingangsanschluss (791), einen Leistungsausgangsanschluss (23), mehrere Schalteinrichtungen (81–86), Verdrahtungsabschnitte (65) und einen Metallrahmen (50).
Der Leistungseingangsanschluss (791) ist mit einer Leistungsquelle (75) verbunden. Der Leistungsausgangsanschluss (23) ist mit der elektrischen Last (2) verbunden. Die mehreren Schalteinrichtungen (81–86) sind zwischen dem Leistungseingangsanschluss (791) und dem Leistungsausgangsanschluss (23) zum Einschalten oder Ausschalten einer Leistungsversorgung der elektrischen Last (2) vorgesehen. Die Verdrahtungsabschnitte (65) verbinden die Schalteinrichtungen (81–86) mit dem Leistungseingangsanschluss (791) und dem Leistungsausgangsanschluss (23) elektrisch. Der Metallrahmen (50) trägt die Schalteinrichtungen (81–86) und hat eine parallele Oberfläche (54), die parallel zu den Schalteinrichtungen (81–86) und den Verdrahtungsabschnitten (65) ist. Die Verdrahtungsabschnitte (65) sind mit mindestens entweder dem Leistungseingangsanschluss (791) oder dem Leistungsausgangsanschluss (23) magnetisch gekoppelt, wenn sich ein elektrischer Strom, der durch die Verdrahtungsabschnitte (65) fließt, ändert. Die Schalteinrichtungen (81–86) und die Verdrahtungsabschnitte (65) sind angeordnet, um zu der parallelen Oberfläche (54) des Metallrahmens (50) parallel zu sein, sodass ein magnetisches Feld, das durch einen elektrischen Strom, der durch die Schalteinrichtungen (81–86) und die Verdrahtungsabschnitte (65) fließt, erzeugt wird, durch ein magnetisches Feld, das durch einen Wirbelstrom, der in dem Metallrahmen (50) fließt, erzeugt wird, aufgehoben wird.
Gemäß dem vorhergehenden Merkmalen kann eine Ausbreitung des magnetischen Felds, das durch den elektrischen Strom, der durch die Schalteinrichtungen (81–86) und die Verdrahtungsabschnitte (65) fließt, erzeugt wird, unterdrückt werden. Es ist mit anderen Worten möglich, zu unterdrücken, dass das magnetische Feld (das durch den elektrischen Strom, der durch die Schalteinrichtungen und die Verdrahtungsabschnitte fließt, erzeugt wird) ungünstige Einflüsse auf andere Teile und/oder Komponenten bewirkt. Eine Ausbreitung von Rauschen der Schalteinrichtungen kann daher unterdrückt werden.
Die vorhergehenden und andere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung sind aus der folgenden detaillierten Beschreibung, die unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen vorgenommen ist, offensichtlicher. Es zeigen:
1 ein schematisches Diagramm, das eine Struktur einer Servolenkvorrichtung für ein Fahrzeug gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung zeigt;
2 eine schematische perspektivische Ansicht, die eine Antriebsvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung zeigt;
3 eine perspektivische Explosionsansicht, die die Antriebsvorrichtung des ersten Ausführungsbeispiels schematisch zeigt;
4 eine schematische Draufsicht gesehen in einer Richtung IV in 2;
5 eine schematische Querschnittsansicht entlang einer Linie V-V in 4;
6 eine schematische Querschnittsansicht entlang einer Linie VI-VI in 4;
7 eine vergrößerte Ansicht, die einen relevanten Abschnitt, der durch VII in 6 angegeben ist, schematisch zeigt; und
8 eine schematische Querschnittsansicht, die eine Antriebsvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung zeigt.
Die vorliegende Erfindung ist mittels mehrerer Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Gleiche Bezugsziffern sind durch die Ausführungsbeispiele hindurch zum Zweck eines Bezeichnens der gleichen oder ähnlichen Teile und Komponenten verwendet.
(ERSTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL)
Eine Antriebsvorrichtung 1 eines ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Offenbarung ist unter Bezugnahme auf 1 bis 7 erläutert. Die Antriebsvorrichtung 1 ist auf eine elektrische Servolenkeinrichtung (EPS; EPS = electrical power steering device) für ein Fahrzeug angewendet. Die Antriebsvorrichtung 1 ist aus einem elektrischen Motor 2 und einer Steuereinheit 3 zusammengesetzt.
Eine elektrische Konfiguration der EPS ist unter Bezugnahme auf 1 erläutert.
Wie in 1 gezeigt ist, erzeugt die Antriebsvorrichtung 1 an einer Säulenwelle 6, die eine Drehwelle für ein Lenkrad 5 eines Fahrzeugs ist, über ein Getriebe eines Getriebekastens 7, der in der Säulenwelle 6 vorgesehen ist, ein drehendes Drehmoment, um einen Lenkbetrieb durch das Lenkrad 5 zu unterstützen. Wenn detaillierter das Lenkrad 5 durch einen Fahrzeugfahrer betrieben wird, wird ein Lenkdrehmoment, das in der Säulenwelle 6 erzeugt wird, durch einen Drehmomentsensor 8 erfasst, und Informationen einer Fahrzeuggeschwindigkeit werden von einem CAN (= Controller Area Network = Steuerbereichsnetz: nicht gezeigt) erhalten, um den Lenkbetrieb des Lenkrads 5 durch den Fahrzeugfahrer zu unterstützen. Es ist ferner möglich, den Betrieb des Lenkrads 5 nicht nur zum Unterstützen des Lenkbetriebs, sondern ferner zum Beibehalten einer Fahrspur des Fahrzeugs auf einer Straße, zum Führen des Fahrzeugs zu einem Parkplatz in einem Autoparkraum und so weiter automatisch zu steuern, wenn die Steuerung des Fahrzeugs durch eine Verwendung der Antriebsvorrichtung 1 ordnungsgemäß durchgeführt wird.
Der elektrische Motor 2 ist ein Motor eines bürstenlosen Dreiphasentyps zum Antreiben des Getriebes (oder des Getriebekastens 7), um sich in einer Vorwärtsrichtung oder einer Rückwärtsrichtung zu drehen. Eine Leistungsversorgung des elektrischen Motors 2 ist durch die Steuereinheit 3 so gesteuert, dass der Betrieb des elektrischen Motors 2 gesteuert ist. Die Steuereinheit 3 ist aus einem Leistungsabschnitt 100, durch den ein Antriebsstrom für den elektrischen Motor 2 fließt, und einem Steuerabschnitt 90 zum Steuern des Betriebs des elektrischen Motors 2 zusammengesetzt.
Der Leistungsabschnitt 100 hat eine Drosselspule 76, die in einer Leistungsversorgungsleitung, die mit einer Leistungsquelle 75 verbunden ist, vorgesehen ist, einen Kondensator 77 und ein Paar von (ersten und zweiten) Wechselrichterschaltungen 80 und 89. Da die Struktur der Wechselrichterschaltung 89 identisch zu derselben der Wechselrichterschaltung 80 ist, ist lediglich für die erste Wechselrichterschaltung 80 eine Erläuterung vorgenommen.
Die erste Wechselrichterschaltung 80 hat mehrere Transistoren 81 bis 86 als MOSFET (einen Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor, auf den im Folgenden als ein MOS-Transistor Bezug genommen ist). Bei den MOS-Transistoren 81 bis 86 wird ein Source-Drain-Weg abhängig von einem Gate-Potenzial eingeschaltet oder ausgeschaltet. Auf die MOS-Transistoren 81 bis 86 ist ferner gemeinsam als Schalteinrichtungen Bezug genommen.
Eine Drain des MOS-Transistors 81 ist mit der Leistungsversorgungsleitung verbunden, während eine Source desselben mit einer Drain des MOS-Transistors 84 verbunden ist. Eine Source des MOS-Transistors 84 ist über einen Nebenschlusswiderstand 99 mit Masse verbunden. Ein Verbindungspunkt der MOS-Transistoren 81 und 84 ist mit einer U-Phasen-Spule des elektrischen Motors 2 verbunden.
Auf eine ähnliche Art und Weise ist eine Drain des MOS-Transistors 82 mit der Leistungsversorgungsleitung verbunden, während eine Source desselben mit einer Drain des MOS-Transistors 85 verbunden ist. Eine Source des MOS-Transistors 85 ist über den Nebenschlusswiderstand 99 mit Masse verbunden. Ein Verbindungspunkt der MOS-Transistoren 82 und 85 ist mit einer V-Phasen-Spule des elektrischen Motors 2 verbunden.
Eine Drain des MOS-Transistors 83 ist ähnlicherweise mit der Leistungsversorgungsleitung verbunden, während eine Source desselben mit einer Drain des MOS-Transistors 86 verbunden ist. Eine Source des MOS-Transistors 86 ist über den Nebenschlusswiderstand 99 mit Masse verbunden. Ein Verbindungspunkt der MOS-Transistoren 83 und 86 ist mit einer W-Phasen-Spule des elektrischen Motors 2 verbunden.
Die erste Wechselrichterschaltung 80 hat Leistungsquellenrelais 87 und 88, die auf eine zu den MOS-Transistoren 81 bis 86 ähnliche Art und Weise aus MOSFET hergestellt sind. Die Leistungsversorgungsrelais 87 und 88 sind zwischen der Leistungsquelle 75 und den MOS-Transistoren 81 bis 83 vorgesehen, um den Antriebsstrom, der von der ersten Wechselrichterschaltung 80 zu dem elektrischen Motor 2 fließt, in einem Fall einer Fehlfunktion zu sperren. Das Leistungsversorgungsrelais 87 ist für den Zweck eines Sperrens des Antriebsstroms zu dem elektrischen Motor 2 in einem Fall der Fehlfunktion, wie zum Beispiel einer Trennung, einem Kurzschluss und wo weiter, vorgesehen. Das Leistungsversorgungsrelais 88 ist für den Zweck eines Verhinderns davon vorgesehen, dass ein elektrischer Strom in einer umgekehrten Richtung fließt, wenn elektrische Teile (wie zum Beispiel Kondensatoren 78 und so weiter) unter einer umgekehrten Bedingung unbeabsichtigt verbunden sind, um dadurch solche elektrischen Teile zu schützen.
Die Nebenschlusswiderstände 99 sind zwischen jeden der MOS-Transistoren 84 bis 86 und Masse elektrisch geschaltet. Ein elektrisches Potenzial zwischen beiden Enden jedes Nebenschlusswiderstands 99 oder ein elektrischer Strom, der durch jeden der Nebenflusswiderstände 99 fließt, wird erfasst, um den Antriebsstrom, mit dem die jeweiligen U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasen-Spulen des elektrischen Motors 2 versorgt werden, zu erfassen.
Die Drosselspule 76 und der Kondensator 77 sind zwischen die Leistungsquelle 75 und das Leistungsquellenrelais 87 elektrisch geschaltet. Die Drosselspule 76 und der Kondensator 77 bilden eine Filterschaltung, um ein Rauschen zu reduzieren, das sich von anderen elektrischen Vorrichtungen und/oder Einrichtungen, die die Gleichstromquelle 75 haben, ausbreiten kann, und/oder Rauschen zu reduzieren, das sich von der Antriebsvorrichtung 1 zu den anderen Vorrichtungen und/oder Einrichtungen ausbreiten kann.
Jeder der Kondensatoren 78 ist an seiner einen Seite mit der Leistungsversorgungsleitung für die MOS-Transistoren 81 bis 83 verbunden, während die andere Seite desselben mit einer Masseleitung für die MOS-Transistoren 84 bis 86 verbunden ist. Die Kondensatoren 78 speichern eine elektrische Ladung, um eine Leistungsversorgung der MOS-Transistoren 81 bis 86 zu unterstützen und/oder Rauschkomponenten, wie zum Beispiel Stoßspannungen, zu entfernen.
Der Steuerabschnitt 90 ist aus Vortreiberschaltungen 91, einer kundenspezifischen IC 92, einem Drehwinkelsensor 93 zum Erfassen eines Drehwinkels einer Welle des elektrischen Motors 2 (was im Folgenden erläutert ist) und einem Mikrocomputer 94 zusammengesetzt. Die kundenspezifische IC 92 (ein Funktionsblock) weist einen Regler 95, einen Verstärkungsabschnitt 96 für ein Drehwinkelsensorsignal, einen Verstärkungsabschnitt 97 für eine erfasste Spannung und so weiter auf.
Der Regler 95 ist eine Stabilisierungsschaltung zum Stabilisieren der Leistungsversorgung der jeweiligen Abschnitte. Der Mikrocomputer 94 ist beispielsweise mit einer stabilisierten vorbestimmten Spannung (beispielsweise 5 Volt) von dem Regler 95 in Betrieb.
Ein Sensorsignal von dem Drehwinkelsensor 93 wird in den Verstärkungsabschnitt 96 eingegeben. Der Drehwinkelsensor 93 erfasst eine Drehposition des elektrischen Motors 2, und der Verstärkungsabschnitt 96 wird mit einem solchen erfassten Drehpositionssignal versorgt. Das Drehpositionssignal (das heißt ein Drehwinkelsensorsignal) wird durch den Verstärkungsabschnitt 96 verstärkt, und der Mikrocomputer 94 wird dann damit versorgt.
Der Verstärkungsabschnitt 97 erfasst die Spannung über den Nebenschlusswiderständen 99 und verstärkt die erfasste Spannung, um dieselbe zu dem Mikrocomputer 94 auszugeben.
Das Drehpositionssignal des elektrischen Motors 2 und die Spannung über den Nebenschlusswiderständen 99 werden in den Mikrocomputer 94 eingegeben. Das Lenkdrehmomentsignal des Drehmomentsensors 8, der in der Säulenwelle 6 vorgesehen ist, wird ferner in den Mikrocomputer 94 eingegeben. Die Information der Fahrzeuggeschwindigkeit wird ferner über das CAN in den Mikrocomputer 94 eingegeben. Wenn das Lenkdrehmomentsignal und die Information der Fahrzeuggeschwindigkeit in den Mikrocomputer 94 eingegeben werden, steuert der Mikrocomputer 94 über die Vortreiberschaltung 91 gemäß dem Drehpositionssignal die Wechselrichterschaltung 80, um abhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit den Lenkbetrieb des Lenkrads 5 zu unterstützen.
Detaillierter steuert der Mikrocomputer 94 durch Ändern von Ein-Aus-Bedingungen der MOS-Transistoren 81 bis 86 über die Vortreiberschaltung 91 die Wechselrichterschaltung 80. Da jedes der Gates der MOS-Transistoren 81 bis 86 mit den jeweiligen (sechs) Ausgangsanschlüssen der Vortreiberschaltung 91 verbunden ist, wird die Ein-Aus-Bedingung jedes MOS-Transistors 81 bis 86 umgeschaltet, wenn das Gate-Potenzial für die jeweiligen MOS-Transistoren 81 bis 86 durch die Vortreiberschaltung 91 gesteuert ist.
Der Mikrocomputer 94 steuert basierend auf der Spannung über den Nebenschlusswiderständen 99 von dem Verstärkungsabschnitt 97 einer erfassten Spannung die Wechselrichterschaltung 80, um den Dreiphasenwechselstrom eines im Wesentlichen sinusförmigen Signalverlaufs zu erzeugen, mit dem der elektrische Motor 2 als dem Antriebsstrom versorgt wird. Der Steuerabschnitt 90 steuert auf die gleiche Art und Weise zu der ersten Wechselrichterschaltung 80 die zweite Wechselrichterschaltung 89.
Eine Struktur der Antriebsvorrichtung 1 ist nun unter Bezugnahme auf 2 bis 7 erläutert.
Wie in 2 und 3 gezeigt ist, hat die Antriebsvorrichtung 1 eine geschichtete Struktur, bei der die Steuereinheit 3 an einem axialen Ende des elektrischen Motors 2 (in den Zeichnungen an einem oberen Ende des elektrischen Motors 2) vorgesehen ist.
Eine Struktur des elektrischen Motors 2 ist unter Bezugnahme auf 5 erläutert. Der elektrische Motor 2 ist aus einem Motorgehäuse 10, einem Stator 20, der eine Statorspule 22 hat, einem Rotor 25, einer Welle 27 und so weiter zusammengesetzt. Das Motorgehäuse 10 ist aus Eisen oder dergleichen hergestellt, das in einer Becherform, die eine zylindrische Wand 11 und eine axiale Endwand 15 (auf einer axialen Seite des elektrischen Motors 2, die benachbart zu der Steuereinheit 3 ist) hat, gebildet ist. Ein Flanschabschnitt 12 ist an einem axialen Ende der zylindrischen Wand 11 (an einer unteren Endseite in den Zeichnungen) gebildet. Ein Endrahmen 13, der beispielsweise aus Aluminium hergestellt ist, ist durch mehrere Bolzen 14 (wie in 2 gezeigt ist) an dem Flanschabschnitt 12 fixiert.
Der Stator 20 ist auf einer Innenseite des Motorgehäuses 10 angeordnet. Der Stator 20 hat mehrere vorspringende Pole, von denen jeder in einer radialen Innenrichtung des Motorgehäuses 10 vorspringt. Die vorspringenden Pole sind durch einen geschichteten Eisenkern, der aus mehreren magnetischen dünnen Platten hergestellt ist, gebildet. Der Stator 20 hat an beiden axialen Enden des geschichteten Eisenkerns Isolatoren (nicht gezeigt). Die Statorspule 22 ist auf die Isolatoren gewickelt. Eine Zahl von magnetischen dünnen Platten, die den geschichteten Eisenkern bilden, kann abhängig von einer erforderlichen Ausgangsleistung für den elektrischen Motor 2 geändert sein. Die Ausgangsleistung des elektrischen Motors 2 kann mit anderen Worten durch nicht Ändern einer radialen Abmessung, sondern einer axialen Länge (der Zahl der magnetischen dünnen Platten) des elektrischen Motors 2 geändert sein. Es ist daher vorteilhaft, wenn die Antriebsvorrichtung 1 in einem Raum, der eine begrenzte radiale Abmessung hat, angebracht ist.
Die Statorspule 22 ist aus einer Dreiphasenwicklungsstruktur, die die U-Phasen-Spule, die V-Phasen-Spule und die W-Phasen-Spule hat, zusammengesetzt. Sechs Statorspulenanschlüsse 23 (Leistungsausgangsanschlüsse) sind aus der Statorspule 22 (2) hinausgezogen. Die Statorspulenanschlüsse 23 gehen durch jeweilige Anschlusshinausziehöffnungen, die in dem Motorgehäuse 10 gebildet sind, und erstrecken sich in einer Richtung hin zu der Steuereinheit 3 (in einer Richtung in den Zeichnungen nach oben). Die Statorspulenanschlüsse 23 erstrecken sich ferner entlang äußerer peripherer Seiten einer Steuerleiterplatte 40 und von Leistungsmodulen 60 und sind dann mit einer Leistungsleiterplatte 70 elektrisch verbunden. Gesehen in einer axialen Richtung des elektrischen Motors (exakter gesehen in der Richtung IV in 2) befinden sich mit anderen Worten die Statorspulenanschlüsse 23 in einer radialen Richtung an den äußeren peripheren Seiten der jeweiligen Leistungsmodule 60, wie es in 4 gezeigt ist. Die Statorspulenanschlüsse 23 überspreizen mit anderen Worten in einem Bereich der äußeren peripheren Seite des Leistungsmoduls 60 in der radialen Richtung jedes der Leistungsmodule 60 und erstrecken sich zu der Leistungsleiterplatte 70.
Der Rotor 25 ist in einem radial Inneren des Stators 20 bewegbar angeordnet, sodass der Rotor 25 relativ zu dem Stator 20 drehbar ist. Der Rotor 25 ist aus einem magnetischen Material (wie zum Beispiel Eisen) hergestellt und in einer zylindrischen Form gebildet. Der Rotor 25 hat einen Rotorkern 251 und einen Permanentmagneten 253, der an einer äußeren Peripherie des Rotorkerns 251 vorgesehen ist, wobei der Magnet 253 auf eine solche Art und Weise magnetisiert ist, dass N-Pole und S-Pole in einer Umfangsrichtung abwechselnd angeordnet sind.
Die Welle 27 ist in einem Wellenloch 252, das in einer Mitte des Rotorkerns 251 gebildet ist, fixiert. Die Welle 27 ist durch ein Lager 271, das an dem Motorgehäuse 10 vorgesehen ist, und ein Lager 272, das an dem Endrahmen 13 vorgesehen ist, drehbar getragen. Die Welle 27 ist daher zusammen mit dem Rotor 25 relativ zu dem Stator 20 drehbar.
Wie in 5 gezeigt ist, ist an einem axialen Ende der Welle 27 (einem oberen Ende in der Zeichnung) ein Magnet 28 befestigt, das heißt an einer Seite zu der Steuereinheit 3. Der Magnet 28 bildet einen Teil eines Erfassungsabschnitts und wird zusammen mit der Welle 27 gedreht. Der Magnet 28 ist an einem Magnethalter 281, der an dem axialen Ende der Welle 27 befestigt ist, fixiert, sodass der Magnet 28 an der Welle 27 koaxial befestigt ist. Der Magnet 28 ist auf einer Seite zu der Steuereinheit 3 freigelegt, um zu der Steuerleiterplatte 40 gewandt zu sein. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel erstreckt sich die Welle 27 nicht durch die Steuerleiterplatte 40. Der Magnet 28 befindet sich daher bei einer Position nahe der Steuerleiterplatte 40.
Wie in 2, 3 und 5 gezeigt ist, hat die Welle 27 an dem anderen axialen Ende derselben auf einer Seite, die der Steuereinheit 3 gegenüberliegt, einen Ausgangsabschnitt 29. Der Getriebekasten 7, der darin das Getriebe hat, ist auf der Seite des Ausgangsabschnitts 29 der Welle 27 vorgesehen. Der Ausgangsabschnitt 29 ist mit dem Getriebe des Getriebekastens 7 in Eingriff. Eine Drehkraft der Welle 27 wird von dem Ausgangsabschnitt 29 zu dem Getriebe übertragen, sodass an die Säulenwelle 6 eine Betriebsleistung angelegt ist.
Die Steuereinheit 3 ist unter Bezugnahme auf 3 bis 7 erläutert. Die Steuereinheit 3 ist aus der Steuerleiterplatte 40, einer Wärmesenke 50 (das heißt einem Metallrahmen), den Leistungsmodulen 60, der Leistungsleiterplatte 70 und so weiter zusammengesetzt.
Fast alle Teile und Komponenten für die Steuereinheit (außer einem Steuerverbinder 45 und einem Leistungsverbinder 79) sind in einem dem Motorgehäuse entsprechenden Raum untergebracht, der ein Raum ist, der oberhalb des Motorgehäuses 10 gebildet ist und in der axialen Richtung vorspringt. Der Steuerverbinder 45 und der Leistungsverbinder 79 sind mit Außenvorrichtungen und/oder -einrichtungen verbunden. Wie in 3 gezeigt ist, sind die Steuerleiterplatte 40, die Wärmesenke 50, die Leistungsmodule 60 und die Leistungsleiterplatte 70 in dieser Reihenfolge von der Seite des elektrischen Motors 2 in der axialen (Aufwärts-)Richtung des elektrischen Motors 2 angeordnet. Das Motorgehäuse 10, die Steuerleiterplatte 40, die Wärmesenke 50, die Leistungsmodule 60 und die Leistungsleiterplatte 70 sind mit anderen Worten in dieser Reihenfolge in der axialen Richtung angeordnet.
Die Steuerleiterplatte 40 ist beispielsweise aus einer vierschichtigen Leiterplatte, die aus Glas-Epoxidharz-Leiterplatten gebildet ist, hergestellt. Die Steuerleiterplatte 40 ist in einer Plattenform gebildet, sodass die Steuerleiterplatte 40 in dem dem Motorgehäuse entsprechenden Raum untergebracht ist. Die Steuerleiterplatte 40 ist durch Schrauben 47 von der Seite des elektrischen Motors 2 an der Wärmesenke 50 fixiert.
Verschiedene Arten von elektrischen und/oder elektronischen Teilen für den Steuerabschnitt 90 sind an der Steuerleiterplatte 40 angebracht. Die Vortreiberschaltungen 91, die kundenspezifische IC 92, der Mikrocomputer 94 (der in 1 gezeigt ist) sind an einer von Oberflächen der Steuerleiterplatte 40 auf der zu dem elektrischen Motor 2 gegenüberliegenden Seite angebracht. Der Drehwinkelsensor 93 ist an der anderen Oberfläche der Steuerleiterplatte 40, die dem elektrischen Motor 2 zugewandt ist, angebracht. Der Drehwinkelsensor 93 befindet sich bei einer Position, die dem Magneten 28 gegenüberliegt. Der Magnet 28 und der Drehwinkelsensor 93 sind zu der Welle 27 koaxial angeordnet. Der Drehwinkelsensor 93 erfasst durch Erfassen einer Änderung eines magnetischen Felds gemäß der Drehung des Magneten 28, der zusammen mit der Welle 27 gedreht wird, einen Drehwinkel der Welle 27.
Mehrere Durchgangslöcher, mit denen Steueranschlüsse 94 der Leistungsmodule 60 jeweils verbunden sind, sind in der Steuerleiterplatte 40 entlang ihrer äußeren peripheren Seiten gebildet. Der Steuerverbinder 45 ist an der Steuerleiterplatte 40 auf eine solche Weise vorgesehen, dass ein der Außenseite entsprechender Verbinder oder Stecker (nicht gezeigt) in den Steuerverbinder 45 in einer radialen Innenrichtung des elektrischen Motors 2 eingeführt ist. Die Signale von dem Drehmomentsensor 8, dem CAN und so weiter werden über den Steuerverbinder 45 in die Steuereinheit 3 eingegeben.
Die Wärmesenke 50 (der Metallrahmen) ist aus einem Material, das eine hohe Wärmeleitfähigkeit hat, wie zum Beispiel Aluminium, hergestellt.
Die Wärmesenke 50 hat ein Paar von Wärmeaufnahmeabschnitten 55, von denen jeder eine parallele Oberfläche 54, die den Statorspulenanschlüssen 23, die aus dem Motorgehäuse 10 hinausgezogen sind, gegenüberliegt, und eine Berührungsoberfläche 53 hat, die an der Seite, die dem elektrischen Motor 2 (auf einer oberen Seite des jeweiligen Wärmeaufnahmeabschnitts 55) gegenüber liegt, gebildet ist. Jeder der Wärmeaufnahmeabschnitte 55 ist in einer Richtung angeordnet, die sich von der axialen Endwand 15 des Motorgehäuses 10 in der axialen Richtung erstreckt, die nämlich fast senkrecht zu der axialen Endwand 15 ist. Jede der parallelen Oberflächen 54 ist in einer Richtung gebildet, die parallel zu einer Drehachse O des elektrischen Motors 2 ist.
Jedes der Leistungsmodule 60 ist auf einer äußeren Seite jeder parallelen Oberfläche 54 der Wärmesenke 50 in der radialen Richtung des elektrischen Motors 2 parallel zu der Welle 27 vertikal angeordnet. Jedes der Leistungsmodule 60 ist in einer fast flachen rechtwinkligen Form gebildet. Eine flache Innenseitenoberfläche des Leistungsmoduls 60 ist angeordnet, um zu der parallelen Oberfläche 54 der Wärmesenke (nämlich parallel zu der parallelen Oberfläche) gewandt zu sein. Die flache Innenseitenoberfläche des Leistungsmoduls 60 ist mit anderen Worten senkrecht zu einer virtuellen Ebene, die zu der Drehachse O des elektrischen Motors 2 senkrecht ist.
Ein Wärmestrahlungsblatt 56 ist zwischen jedem Leistungsmodul 60 und der parallelen Oberfläche 54 der Wärmesenke 50 vorgesehen. Jedes der Leistungsmodule 60 ist über das Wärmestrahlungsblatt 56 durch Schrauben 96 an der Wärmesenke 50 fixiert. Die Leistungsmodule 60 werden über den Wärmestrahlungsblättern 56 bzw. Wärmestrahlungsblechen gehalten und dadurch wird Wärme, die in den Leistungsmodulen 60 nach einer Leistungsversorgung derselben erzeugt wird, über die Wärmestrahlungsblätter 56 zu der Wärmesenke 50 übertragen (gestrahlt).
Jedes der Leistungsmodule 60 hat die MOS-Transistoren 81 bis 86, die Schalteinrichtungen zum Steuern der Leistungsversorgung zu der Statorspule 22 sind. Bei jedem der Leistungsmodule 60 sind Halbleiterchips für die MOS-Transistoren 81 bis 88 (die den Schalteinrichtungen und den Leistungsquellenrelais entsprechen) sowie die Nebenschlusswiderstände 99 an Kupferverdrahtungsmustern angebracht, dieselben sind mit Drähten oder dergleichen elektrisch verbunden, und dieselben sind harzgeformt, um einen geformten Abschnitt 61 zu bilden. Die Schalteinrichtungen 81 bis 86 sind mit anderen Worten auf einer solchen Ebene (einer Schalteinrichtungsebene) angeordnet, die die virtuelle Ebene senkrecht zu der Drehachse O des elektrischen Motors 2 schneidet. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Schalteinrichtungsebene senkrecht zu der virtuellen Ebene.
Eine Beziehung zwischen den Leistungsmodulen 60 und der Schaltungskonfiguration von 1 ist erläutert. Eines der Leistungsmodule 60 entspricht der ersten Wechselrichterschaltung 80 und weist die MOS-Transistoren 81 bis 86, die Leistungsquellenrelais 87 und 88 und die Nebenschlusswiderstände 99 auf. Das andere der Leistungsmodule 60 entspricht der zweiten Wechselrichterschaltung 89 und weist ähnlicherweise die MOS-Transistoren, die Leistungsquellenrelais und die Nebenschlusswiderstände auf.
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel entspricht daher eines der Leistungsmodule 60 der Wechselrichterschaltung eines Leistungsversorgungs- und Steuersystems. Bei jedem der Leistungsmodule 60 sind die MOS-Transistoren 81 bis 86, die die Wechselrichterschaltung 80 (oder 89) bilden, parallel zu der parallelen Oberfläche 54 der Wärmesenke 50 angeordnet. Ein Leistungsmodul 60 eines Leistungsversorgungs- und Steuersystems ist an einem Wärmeaufnahmeabschnitt 55 angeordnet.
Jedes der Leistungsmodule 60 hat die Steueranschlüsse 64, die von dem geformten Abschnitt 61 in einer Richtung zu der Steuerleiterplatte 40 nach außen vorspringen, und Leistungsanschlüsse 65, die ebenfalls von dem geformten Abschnitt 61 zu der Leistungsleiterplatte 70 nach außen vorspringen und auf die ferner als Verdrahtungsabschnitte Bezug genommen ist.
Die Steueranschlüsse 64 sind an einer unteren Seite des geformten Abschnitts 61, das heißt der Seite des geformten Abschnitts 61, die senkrecht zu der parallelen Oberfläche 54 ist, gebildet. Die Leistungsanschlüsse 65 (die Verdrahtungsabschnitte) sind an einer oberen Seite (einer gegenüberliegenden Seite) des geformten Abschnitts 61 gebildet.
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Leistungsmodul 60 zu der parallelen Oberfläche 54 der Wärmesenke 50 (dem Wärmeaufnahmeabschnitt 55) vertikal angeordnet, sodass sich die Steueranschlüsse 64 zu der Steuerleiterplatte 40 erstrecken, während sich die Leistungsanschlüsse 65 zu der Leistungsleiterplatte 70 erstrecken. Wie im Vorhergehenden sind das Leistungsmodul 60, die Steueranschlüsse 64 und die Leistungsanschlüsse 65 (die Verdrahtungsabschnitte) parallel zu der parallelen Oberfläche 54 vorgesehen. Die MOS-Transistoren und die Leistungsanschlüsse 65 in dem Leistungsmodul 60 sind mit den Statorspulenanschlüssen 23 (den Leistungsausgangsanschlüssen) magnetisch gekoppelt.
Jeder der Steueranschlüsse 64 ist in jeweilige Durchgangslöcher, die in der Steuerleiterplatte 40 gebildet sind, eingeführt und durch Löten oder dergleichen mit der Steuerleiterplatte 40 elektrisch verbunden. Die Steuersignale werden von der Steuerleiterplatte 40 über die Steueranschlüsse 64 zu den Leistungsmodulen 60 ausgegeben.
Jeder der Leistungsanschlüsse 65 ist in jeweilige Durchgangslöcher 73, die in der Leistungsleiterplatte 70 gebildet sind, eingeführt und durch Löten oder dergleichen mit der Leistungsleiterplatte 70 elektrisch verbunden. Die Leistungsmodule 60 werden über die Leistungsanschlüsse 65 mit dem Antriebsstrom für die Statorspule 22 versorgt.
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel fließt ein kleiner elektrischer Strom (beispielsweise mit 200 mA) in der Steuerleiterplatte 40 zum Steuern eines Betriebs des elektrischen Motors 2, während ein großer elektrischer Strom (beispielsweise mit 80 A) in der Leistungsleiterplatte 70 zum Antreiben des elektrischen Motors 2 fließt. Die Leistungsanschlüsse 65 sind daher größer als die Steueranschlüsse 65 hergestellt.
Die Leistungsleiterplatte 70 ist beispielsweise aus einer vierschichtigen gedruckten Schaltungsleiterplatte aus Glas-Epoxidharz-Leiterplatten hergestellt, worin Kupferverdrahtungsmuster gebildet sind. Die Leistungsleiterplatte 70 (auf die ferner als die gedruckte Schaltungsleiterplatte Bezug genommen ist) ist in einer solchen flachen Plattenform gebildet, dass die Leistungsleiterplatte 70 in dem dem Motorgehäuse entsprechenden Raum untergebracht ist. Die Leistungsleiterplatte 70 ist von einer Seite, die dem elektrischen Motor 2 gegenüberliegt, durch Schrauben 72 an der Wärmesenke 50 (den Wärmeaufnahmeabschnitten 55) fixiert.
Die Leistungsleiterplatte 70 ist dadurch in eine Berührung mit den Berührungsoberflächen 53 der Wärmeaufnahmeabschnitte 55 (wie in 3 und 5 gezeigt ist) gebracht. Die Leistungsleiterplatte 70 ist mit den Wärmeaufnahmeabschnitten 55 durch die Schrauben 72 elektrisch verbunden.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Schrauben 72 mit einem Masseverdrahtungsmuster 200 (einem Masseabschnitt) elektrisch verbunden, durch das die Leistungsleiterplatte 70 mit Masse elektrisch verbunden ist. Die Wärmesenke 50 ist daher mit dem Masseverdrahtungsmuster 200 (dem Masseabschnitt) der Leistungsleiterplatte 70 elektrisch verbunden. Leistungsverdrahtungsmuster, durch die ein Antriebsstrom für die Statorspule 2 fließt, sind in der Leistungsleiterplatte 70 gebildet.
Die Durchgangslöcher 73, durch die die Leistungsanschlüsse 65 der Leistungsmodule 60 jeweils eingeführt sind, sind in der Leistungsleiterplatte 70 gebildet. Mehrere Durchgangslöcher 74, durch die die Statorspulenanschlüsse 23 jeweils eingeführt sind, sind ebenfalls in der Leistungsleiterplatte 70 an den äußeren Seiten der Durchgangslöcher 73 gebildet. Jeder der Statorspulenanschlüsse 23 ist in die jeweiligen Durchgangslöcher 74 eingeführt und durch Löten oder dergleichen mit der Leistungsleiterplatte 70 elektrisch verbunden, sodass die Statorspulenanschlüsse 23 über die Leistungsleiterplatte 70 mit den Leistungsmodulen 60 elektrisch verbunden sind.
Die Drosselspule 76 und die Kondensatoren 77 und 78 sind auf der Seite (der unteren Seite in der Zeichnung), die zu dem elektrischen Motor 2 gewandt ist, an der Leistungsleiterplatte 70 angebracht.
Die Drosselspule 76 und die Kondensatoren 77 und 78 sind in einem Raum, der in einem Inneren der Wärmesenke 50 gebildet ist, angeordnet. Die Drosselspule 76 und die Kondensatoren 77 und 78 sowie der Leistungsverbinder 79 befinden sich zusätzlich in der axialen Richtung zwischen der Leistungsleiterplatte 70 und der Steuerleiterplatte 40.
Der Leistungsverbinder 79 ist mit der Leistungsleiterplatte 70 verbunden. Der Leistungsverbinder 79 ist auf der Seite der Leistungsleiterplatte 70, auf der der Steueranschluss 45, der mit der Steuerleiterplatte 40 verbunden ist, angeordnet ist, unter einer Seite-an-Seite-Bedingung mit dem Steueranschluss 45 angeordnet. Der Leistungsverbinder 79 ist auf eine solche Weise mit der Leistungsleiterplatte 70 verbunden, dass ein der Außenseite entsprechender Verbinder, der mit der Leistungsquelle 75 verbunden ist, in einer radialen Innenrichtung des elektrischen Motors 2 in den Leistungsverbinder 79 eingeführt ist. Der Leistungsverbinder 79 hat Leistungseingangsanschlüsse 791, die mit der Leistungsleiterplatte 70 verbunden sind. Die Leistungsleiterplatte 70 wird über den Leistungsverbinder 79 mit einer elektrischen Leistung von der Leistungsquelle 75 versorgt. Die Statorspule 22 des Stators 20 wird ferner über den Leistungsverbinder 79, die Leistungsleiterplatte 70, die Leistungsmodule 60 und die Statorspulenanschlüsse 23 (die Leistungsausgangsanschlüsse) mit der elektrischen Leistung von der Leistungsquelle 75 versorgt.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel überlappen die Leistungsausgangsanschlüsse 23 und die Leistungsanschlüsse 65 in einer radialen Richtung einander. Die MOS-Transistoren in den Leistungsmodulen 60 und die Leistungsanschlüsse 65 sind mit den Leistungseingangsanschlüssen 791 magnetisch gekoppelt.
Ein Deckelglied 110 ist aus einem magnetischen Material, wie zum Beispiel Eisen, zum Verhindern dessen, dass ein elektrisches Feld und ein magnetisches Feld von der Steuereinheit 3 zu ihrer Außenseite lecken, und ferner zum Verhindern, dass Staub in das Innere derselben geht, hergestellt. Das Deckelglied 110 ist in einer zylindrischen Becherform gebildet, die einen Durchmesser hat, der fast gleich demselben des elektrischen Motors 2 ist, und die ein offenes Ende auf einer Seite (einer unteren Seite in der Zeichnung) zu dem elektrischen Motor 2 hat. Ein Abschnitt 112 einer offenen Seite ist in einer Seitenwand 111 des Deckelglieds 110 bei einer solchen Position gebildet, bei der sich der Steuerverbinder 45 und der Leistungsverbinder 79 befinden. Der Abschnitt 112 einer offenen Seite ist in einer solchen Form gebildet, die Formen des Steuerverbinders 45 und des Leistungsverbinders 79 entspricht.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist, da der Steuerverbinder 45 bei einer solchen Position vorgesehen ist, die näher zu dem elektrischen Motor 2 als eine Position des Leistungsverbinders 79 ist, in dem Abschnitt 112 einer offenen Seite, der solchen Positionen der Steuer- und Leistungsverbinder 45 und 79 entspricht, ein Stufenabschnitt vorgesehen. Der Steuerverbinder 45 und der Leistungsverbinder 79 erstrecken sich von dem Abschnitt 112 einer offenen Seite in der radialen Richtung nach außen und sind mit der Leistungsquelle 75 und anderen elektrischen und/oder elektronischen Vorrichtungen und Einrichtungen, die sich außerhalb der Antriebsvorrichtung 1 befinden, verbunden.
Ein Halteglied 30 ist zwischen dem elektrischen Motor 2 und der Steuereinheit 3 vorgesehen. Das Halteglied 30 ist in fast einer Scheibenform, die einen Durchmesser, der fast gleich demselben des Motorgehäuses 10 ist, hat, gebildet. Das Halteglied 30 ist aus Harz hergestellt.
Ein Betrieb der Antriebsvorrichtung 1 ist erläutert.
Der Mikrocomputer 94, der an der Steuerleiterplatte 40 angebracht ist, erzeugt Pulssignale, die durch eine PMW-Steuerung erzeugt werden und auf den Signalen von dem Drehwinkelsensor 93, dem Drehmomentsensor 8, den Nebenschlusswiderständen 99 und so weiter basieren, über die Vortreiberschaltungen 91, sodass der Lenkbetrieb des Lenkrads 5 anhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit unterstützt wird.
Die Pulssignale werden über die Steueranschlüsse 64 in die ersten und zweiten Wechselrichterschaltungen 80 und 89 der zwei Leistungsversorgungs- und Steuersysteme, die in den jeweiligen Leistungsmodulen 60 vorgesehen sind, eingegeben, um die Betriebsvorgänge der Einschaltung und Ausschaltung der MOS-Transistoren 81 bis 86 zu steuern. Als ein Resultat wird jede der Phasenspulen der Statorspule 22 mit einem Antriebsstrom eines sinusförmigen Signals einer unterschiedlichen Phase versorgt, sodass ein sich drehendes magnetisches Feld erzeugt wird. Der Rotor 25 und die Welle 27 werden durch das sich drehende magnetische Feld einstückig gedreht. Die Antriebskraft wird dann von dem Ausgangsabschnitt 29 zu dem Getriebekasten 7 der Säulenwelle 6 ausgegeben, um den Lenkbetrieb des Lenkrads 5 durch den Fahrzeugfahrer zu unterstützen.
Der elektrische Motor 2 ist mit anderen Worten angetrieben, um sich durch den Antriebsstrom zu der Statorspule 22 zu drehen. In dieser Bedeutung ist der Antriebsstrom ferner der Antriebsstrom zum Antreiben des elektrischen Motors 2.
Die Antriebsvorrichtung 1 des ersten Ausführungsbeispiels hat die folgenden Vorteile:

(1) Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die MOS-Transistoren 81 bis 86 (die Schalteinrichtungen) und die Leistungsanschlüsse 65 (die Verdrahtungsabschnitte) der Leistungsmodule 60 angeordnet, um parallel zu den parallelen Oberflächen 54 der Wärmesenke 50 zu sein. Wenn Ein-Aus-Bedingungen der MOS-Transistoren 81 bis 86 geändert werden, mit anderen Worten, wenn ein elektrischer Strom „I”, der durch die MOS-Transistoren 81 bis 86 fließt, eingeschaltet oder ausgeschaltet wird, wird ein Wirbelstrom erzeugt, um aufgrund einer elektromagnetischen Induktion in der Wärmesenke 50 zu fließen. Der Wirbelstrom, der in der Wärmesenke 50 fließt, erzeugt ein magnetisches Feld „B2”, das eine Änderung eines magnetischen Felds „B1”, das durch den Stromfluss durch die MOS-Transistoren 81 bis 86 erzeugt wird, behindern kann. Das magnetische Feld „B1”, das durch den elektrischen Strom „I”, der durch die MOS-Transistoren 81 bis 86 und die Leistungsanschlüsse 65 fließt, erzeugt wird, und das magnetische Feld „B2”, das durch den Wirbelstrom, der durch die Wärmesenke 50 fließt, erzeugt wird, heben einander nämlich auf, wie es in 7 gezeigt ist. Als ein Resultat ist es möglich, eine Ausbreitung des magnetischen Felds „B1”, das durch den elektrischen Strom „I”, der durch die MOS-Transistoren 81 bis 86 und die Leistungsanschlüsse 65 fließt, erzeugt wird, zu unterdrücken. Es ist mit anderen Worten möglich, einen ungünstigen Einfluss des magnetischen Felds „B1” (das durch den elektrischen Strom „I”, der durch die MOS-Transistoren 81 bis 86 und die Leistungsanschlüsse 65 fließt, erzeugt wird) auf den Steuerverbinder 45, den Leistungsverbinder 79, die elektronischen Teile und so weiter zu unterdrücken.
(2) Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Statorspulenanschlüsse 23 (die Leistungsausgangsanschlüsse) über die Leistungsleiterplatte 70 mit den Leistungsanschlüssen 65 (den Verdrahtungsabschnitten) der Leistungsmodule 60 elektrisch verbunden. Gemäß einer solchen Struktur ist es möglich, ein Verfahren einer elektrischen Verbindung zwischen den Leistungsanschlüssen 65 und der Leistungsleiterplatte 70 und zwischen den Statorspulenanschlüssen 23 und der Leistungsleiterplatte 70 in einem Schritt auszuführen. Ein Herstellungsverfahren kann dadurch vereinfacht werden.
(3) Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel steht die Leistungsleiterplatte 70 mit den Berührungsoberflächen 53 der Wärmeaufnahmeabschnitte 55 der Wärmesenke 50 in Berührung. Es ist möglich, die Ausbreitung des magnetischen Felds (das durch den elektrischen Strom, der durch die MOS-Transistoren 81 bis 86 und die Leistungsanschlüsse 65 fließt, erzeugt wird) zu dem Steuerverbinder 45 und dem Leistungsverbinder 79 über einen Raum zwischen der Leistungsleiterplatte 70 und der Wärmesenke 50 zu unterdrücken. Es ist dadurch möglich, einen Abschirmungseffekt der Wärmesenke 50 zu erhöhen. Der Effekt zum Unterdrücken des ungünstigen Einflusses des magnetischen Felds (das durch den elektrischen Strom, der durch die MOS-Transistoren 81 bis 86 und die Leistungsanschlüsse 65 fließt, erzeugt wird) auf den Steuerverbinder 45 und den Leistungsverbinder 79 kann mit anderen Worten erhöht werden.
(4) Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Wärmesenke 50 mit dem Masseverdrahtungsmuster 200 (dem Masseabschnitt), durch das die Leistungsleiterplatte 70 elektrisch mit Masse verbunden ist, elektrisch verbunden. Gemäß einer solchen Struktur kann eine Schleife eines Wegs, über den der elektrische Strom (der das magnetische Feld erzeugt) fließt, vergrößert werden. Da zusätzlich die Wärmesenke 50 mit dem Masseverdrahtungsmuster 200 (dem Masseabschnitt) für die Leistungsleiterplatte 70 verbunden ist, kann eine Impedanz für die Masse der Leistungsleiterplatte 70 reduziert werden. Als ein Resultat kann ein Verhalten der elektrischen Schaltung stabilisiert werden, und ein Rauschen, das durch die Schalteinrichtungen (die MOS-Transistoren 81 bis 86) erzeugt wird, kann reduziert werden.
(5) Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die MOS-Transistoren 81 bis 88 der Wechselrichterschaltung 80 eines Leistungsversorgungs- und Steuersystems in einen geformten Abschnitt 61 geformt. Eine Bearbeitungsfähigkeit für ein Zusammenbauverfahren kann dadurch verbessert werden.
(6) Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind der elektrische Motor 2, die Steuerleiterplatte 40, die Wärmesenke 50 und die Leistungsmodule 60 und die Leistungsleiterplatte 70 in dieser Reihenfolge in der axialen Richtung angeordnet. Die Leistungsmodule 60 sind angeordnet, um zu der Drehachse O des elektrischen Motors 2 parallel zu sein. Die Leistungsausgangsanschlüsse 23 (die Statorspulenanschlüsse) und die Leistungsanschlüsse 65 (die Verdrahtungsabschnitte) der Leistungsmodule 60 überlappen zusätzlich einander in der radialen Richtung. Als ein Resultat kann eine physische Größe der Antriebsvorrichtung 1 in der radialen Richtung verkleinert werden. Verbindungsabschnitte der Leistungsanschlüsse 65, der Leistungsausgangsanschlüsse 23 (der Statorspulenanschlüsse) und der Leistungseingangsanschlüsse 791 mit der Leistungsleiterplatte 70 befinden sich ferner in solchen Abschnitten, die nahe zu einem axialen Ende der Antriebsvorrichtung 1 sind. Es ist leichter, diese Anschlüsse 65, 23, 791 mit der Leistungsleiterplatte 70 elektrisch zu verbinden. Da sich zusätzlich jene Verbindungsabschnitte bei Positionen nahe dem axialen Ende der Antriebsvorrichtung 1 befinden, ist es leichter, die Antriebsvorrichtung 1 zu reparieren, selbst wenn die Antriebsvorrichtung 1 außer Betrieb gerät.

(ZWEITES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL)
Eine Antriebsvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung ist unter Bezugnahme auf 8 erläutert.
Wie in 8 gezeigt ist, sind eine geneigte Oberfläche 57 und eine vertikale Oberfläche 58 auf einer Oberfläche eines radial Inneren jedes Wärmeaufnahmeabschnitts 55 der Wärmesenke 50 gebildet. Die geneigte Oberfläche 57 ist hinsichtlich der Drehachse O des elektrischen Motors 2 geneigt und entspricht der parallelen Oberfläche 54 des ersten Ausführungsbeispiels. Die vertikale Oberfläche 58 ist angeordnet, um zu der Drehachse O des elektrischen Motors 2 parallel angeordnet zu sein. Jedes der Leistungsmodule 60 ist bei der geneigten Oberfläche 57 angeordnet, um parallel zu der geneigten Oberfläche 57 zu sein. Die Leistungsanschlüsse 65 sind angeordnet, um zu den vertikalen Oberflächen 58 parallel zu sein.
Das zweite Ausführungsbeispiel hat die gleichen Vorteile wie das erste Ausführungsbeispiel.
(WEITERE MODIFIKATIONEN)
sBei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen sind die Leistungsanschlüsse 65 (die Verdrahtungsabschnitte) der Schalteinrichtungen und die Leistungsausgangsanschlüsse 23 (die Statorspulenanschlüsse) vorgesehen, um in der radialen Richtung zu überlappen. Dieselben können jedoch so modifiziert sein, dass die Leistungsanschlüsse 65 (die Verdrahtungsabschnitte) der Schalteinrichtungen und die Leistungseingangsanschlüsse 791 vorgesehen sind, um in der radialen Richtung zu überlappen. Dieselben können alternativ so modifiziert sein, dass die Leistungsanschlüsse 65 (die Verdrahtungsabschnitte) der Schalteinrichtungen, die Leistungsausgangsanschlüsse 23 (die Statorspulenanschlüsse) und die Leistungseingangsanschlüsse 791 vorgesehen sind, um in der radialen Richtung zu überlappen.
Bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen sind die Leistungsleiterplatte 70 (die gedruckte Schaltungsleiterplatte) und die Wärmesenke (der Metallrahmen) miteinander in Berührung. Bei einer Modifikation können die Leistungsleiterplatte 70 und die Wärmesenke 50 durch einen kleinen Abstand (beispielsweise mehrere μm bis mehrere 10 μm) bis zu dem Ausmaß getrennt sein, dass sich das magnetische Feld nicht zu der Außenseite ausbreitet.
Bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen ist der elektrische Motor als eine elektrische Last verwendet. Irgendwelche anderen elektrischen oder elektronischen Vorrichtungen oder Einrichtungen können als die elektrische Last verwendet sein.
Bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen ist die Antriebsvorrichtung 1 auf eine elektrische Servolenkeinrichtung für ein Fahrzeug angewendet. Die Antriebsvorrichtung kann auf irgendwelche andere Vorrichtungen und/oder Einrichtungen angewendet sein.
Bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen ist die Steuerleiterplatte 40 aus Glas-Epoxidharz-Leiterplatten hergestellt, während die Leistungsleiterplatte 70 aus Glas-Epoxidharz-Leiterplatten hergestellt ist, die dicke Muster von gehämmertem Kupfer haben. Bei einer Modifikation können sowohl die Steuerleiterplatte als auch die Leistungsleiterplatte aus Sammelschienen und so weiter gebildet sein.
Die vorliegende Offenbarung sollte nicht auf die vorhergehenden Ausführungsbeispiele und/oder eine Modifikation begrenzt sein, kann jedoch auf verschiedene Arten und Weisen modifiziert sein, ohne von dem Geist der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 03-89837 [0003]

Claims

Steuereinheit zum Steuern einer elektrischen Last, mit: einem Leistungseingangsanschluss (791), um mit einer Leistungsquelle (75) verbunden zu sein; einem Leistungsausgangsanschluss (73), der mit der elektrischen Last (2) verbunden ist; mehreren Schalteinrichtungen (81–86), die zwischen dem Leistungseingangsanschluss (791) und dem Leistungsausgangsanschluss (23) vorgesehen sind, zum Einschalten oder Ausschalten einer Leistungsversorgung der elektrischen Last (2); Verdrahtungsabschnitten (65) zum elektrischen Verbinden der Schalteinrichtungen (81–86) mit dem Leistungseingangsanschluss (791) und dem Leistungsausgangsanschluss (23); und einem Metallrahmen (50) zum Tragen der Schalteinrichtungen (81–86) und mit einer parallelen Oberfläche (54), die parallel zu den Schalteinrichtungen (81, 86) und den Verdrahtungsabschnitten (65) ist, wobei die Verdrahtungsabschnitte (65) mit mindestens entweder dem Leistungseingangsanschluss (791) oder dem Leistungsausgangsanschluss (23) magnetisch gekoppelt sind, wenn sich ein elektrischer Strom, der durch die Verdrahtungsabschnitte (65) fließt, ändert, und wobei die Schalteinrichtungen (81–86) und die Verdrahtungsabschnitte (65) angeordnet sind, um zu der parallelen Oberfläche (54) des Metallrahmens (50) parallel zu sein, sodass ein magnetisches Feld, das durch einen elektrischen Strom, der durch die Schalteinrichtungen (81–86) und die Verdrahtungsabschnitte (65) fließt, erzeugt ist, durch ein magnetisches Feld, das durch einen Wirbelstrom, der in dem Metallrahmen (50) fließt, erzeugt ist, aufgehoben ist.
Steuereinheit nach Anspruch 1, bei der die Verdrahtungsabschnitte (65) und die Leistungsausgangsanschlüsse (23) mit einer gemeinsamen gedruckten Schaltungsleiterplatte (70) elektrisch verbunden sind.
Steuereinheit nach Anspruch 2, bei der der Metallrahmen (50) mit der gedruckten Schaltungsleiterplatte (70) in einer Berührung ist.
Steuereinheit nach Anspruch 2 oder 3, bei der der Metallrahmen (50) mit einem Masseabschnitt (200), durch den die gedruckte Schaltungsleiterplatte (70) mit Masse elektrisch verbunden ist, elektrisch verbunden ist.
Steuereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der die Schalteinrichtungen (81–86), die eine Wechselrichterschaltung (80) bilden, in einem geformten Abschnitt (61) einstückig geformt sind.
Antriebsvorrichtung mit: einem elektrischen Motor (2); und der Steuereinheit (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, die an einem axialen Ende des elektrischen Motors (2) vorgesehen ist, zum Steuern eines Betriebs des elektrischen Motors (2), wobei die Schalteinrichtungen (81–86) auf einer solchen Schalteinrichtungsebene, die eine virtuelle Ebene, die zu einer Drehachse (0) des elektrischen Motors (2) senkrecht ist, schneidet, angeordnet sind, und wobei die Verdrahtungsabschnitte (65) in einer radialen Richtung mindestens entweder den Leistungseingangsanschluss (791) oder den Leistungsausgangsanschluss (23) des elektrischen Motors (2) überlappen.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 6, bei der die Schalteinrichtungsebene senkrecht zu der virtuellen Ebene ist.