DE102015214463B4

DE102015214463B4 - Ansteuervorrichtung und die ansteuervorrichtung aufweisende elektrische servolenkungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102015214463B4
Application number: DE102015214463.1A
Authority: DE
Inventors: Hideki Kabune
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2014-07-31
Filing date: 2015-07-30
Publication date: 2022-03-31
Anticipated expiration: 2035-07-31
Also published as: JP6160576B2; US20160036296A1; JP2016034205A; US20180287462A1; CN105322720A; US10424994B2; DE102015214463A1; CN105322720B; US10050493B2

Abstract

Ansteuervorrichtung (1, 2) mit:- einer rotierenden elektrischen Maschine (10, 210) mit einem Gehäuse (11), einem Stator (12, 212), der in dem Gehäuse (11) angeordnet ist und eine auf den Stator gewickelte Wicklung (13, 14) aufweist, einem Rotor (15), der drehbar bezüglich des Stators angeordnet ist, und einer Welle (16), die konfiguriert ist, zusammen mit dem Rotor zu rotieren;- einem Rahmenelement (20, 220), das an dem Gehäuse (11) befestigt ist, wobei das Rahmenelement an einem axialen Ende der rotierenden elektrischen Maschine (10, 210) positioniert ist und den Rotor (15) drehbar hält, wobei das eine axiale Ende auf einer gegenüberliegenden Seite der rotierenden elektrischen Maschine (10, 210) relativ zu einem Ausgangsende (165) befindlich ist, das mit der Welle (16) verbunden ist, um eine Antriebskraft der rotierenden elektrischen Maschine (10, 210) auszugeben;- einer Leiterplatte (41, 241), die an einer Seite des Rahmenelements (20, 220) befestigt ist, welche eine gegenüberliegende Seite des Rahmenelements relativ zu einer anderen Seite des Rahmenelements ist, an der die rotierenden elektrische Maschine (10, 210) befindlich ist, wobei eine erste Oberfläche der Leiterplatte auf einer Rahmenelementseite als eine Wärmeerzeugungselement-Befestigungsoberfläche (42, 242) dient;- einem Treiberelement (51~56, 61~66), das auf der ersten Oberfläche der Leiterplatte angeordnet ist und als eine Komponente eines Inverters (50, 60) dient, der ein- und ausschaltet, um einen elektrischen Strom in die Wicklung zu speisen; und- einer Controller-Komponente (80), die wenigstens einen von einer Rechenschaltung (81), die konfiguriert ist, einen Rechenprozess auszuführen, einer Vorstufe (821), die konfiguriert ist, ein Ansteuersignal an das Treiberelement auszugeben, einem Regler (823), der konfiguriert ist, eine Spannung einer Energiequelle (10) abzustimmen und die abgestimmte Spannung auszugeben, einem Signalprozessor (822), der konfiguriert ist, ein Eingangssignal zu verarbeiten, und einem Drehwinkelsensor (85), der konfiguriert ist, einen Drehwinkel des Rotors zu erfassen, aufweist, wobei die Controller-Komponente an derselben Leiterplatte wie das Treiberelement befestigt ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen eine Ansteuervorrichtung und eine die Ansteuervorrichtung aufweisende elektrische Servolenkungsvorrichtung.
Für gewöhnlich sind ein Motor und ein Inverter zur Ansteuerung des Motors an Positionen dicht nebeneinander angeordnet. Die JP 2003 - 153 552 A (Patentdokument 1) offenbart beispielsweise eine Struktur, in der eine Leiterplatte mit einem darauf befestigten Inverter in einem Gehäuse untergebracht ist, wobei das Gehäuse an einer Außenhülle eines Kompressors befestigt ist.
Die Struktur im Patentdokument 1 weist eine an einer Öffnung des Gehäuses angeordnete Wärmesenke zum Ableiten von Wärme auf. Folglich muss die Struktur im Patentdokument 1 eine Öffnung am Gehäuse aufweisen und muss die Wärmesenke in einem von dem anderen Teil separaten Teil vorgesehen sein, wodurch die Anzahl von Komponenten in der Ansteuervorrichtung erhöht wird.
Weiterer relevanter Stand der Technik ist bekannt aus der DE 11 2010 002 702 T5 , der US 2014/0 153 198 A1 , der DE 10 2011 002 027 A1 und der DE 10 2011 056 396 A1 .
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Ansteuervorrichtung und eine die Ansteuervorrichtung aufweisende elektrische Servolenkungsvorrichtung mit einer geringeren Anzahl von Komponenten als die herkömmlichen Ansteuervorrichtungen bereitzustellen.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch die Merkmale der Ansprüche 1 oder 16.
Die Ansteuervorrichtung der vorliegenden Erfindung weist eine rotierende elektrische Maschine mit einem Stator mit einer auf den Stator gewickelten Wicklung, einem Rotor, der drehbar bezüglich des Stators angeordnet ist, und einer Welle, die zusammen mit dem Rotor rotiert, auf. Die Ansteuervorrichtung weist ferner ein Rahmenelement auf, das an der rotierenden elektrischen Maschine befestigt ist. Die Ansteuervorrichtung weist ferner eine Leiterplatte auf, die am Rahmenelement befestigt ist, wobei eine erste Oberfläche der Leiterplatte auf einer Rahmenelementseite als eine Wärmeerzeugungselement-Befestigungsoberfläche dient.
Die Ansteuervorrichtung weist ferner ein Treiberelement auf, das in einer wärmeableitbaren Weise auf der ersten Oberfläche der Leiterplatte angeordnet ist und als eine Komponente eines Inverters dient, der ein- und ausschaltet, um einen elektrischen Strom in die Wicklung zu speisen. Die Ansteuervorrichtung weist ferner eine Controller-Komponente auf, die wenigstens einen von einer Rechenschaltung, die einen Rechenprozess ausführt, einer Vorstufe (Pre-Driver), die ein Ansteuersignal an das Treiberelement gibt, einem Regler, der eine Spannung einer Energiequelle abstimmt und die abgestimmte Spannung ausgibt, einem Signalprozessor, der ein Eingangssignal verarbeitet, und einem Drehwinkelsensor, der einen Drehwinkel des Rotors erfasst, aufweist, wobei die Controller-Komponente an derselben Leiterplatte wie das Treiberelement befestigt ist.
Erfindungsgemäß ist das Treiberelement an dem Rahmenelement angeordnet, an dem die Leiterplatte befestigt ist, und zwar in einer wärmeableitbaren Weise. Folglich wird die Anzahl von Komponenten verringert, verglichen mit einer Struktur, in der die Wärmesenke und die weiteren Vorrichtungen separat angeordnet sind, um Wärme vom Treiberelement abzuleiten.
Ferner nutzen, erfindungsgemäß, das Treiberelement und die Controller-Komponente dieselbe Leiterplatte, d.h. sind das Treiberelement und die Controller-Komponente auf derselben Platine angeordnet. Folglich wird die Befestigungsoberfläche der Leiterplatte effizient verwendet, um das Produktvolumen zu verringern. Insbesondere wird, indem alle Controller-Komponenten auf derselben Leiterplatte wie das Treiberelement befestigt sind, die Anzahl von Komponenten (d.h. die Anzahl der Leiterplatten) verringert, verglichen mit der Struktur, in der zwei oder mehr als zwei Leiterplatten verwendet werden, wodurch ein geringeres Produktvolumen erzielt wird.
Ferner wird die Ansteuervorrichtung in geeigneter Weise in einer elektrischen Servolenkungsvorrichtung verwendet. Die elektrische Servolenkungsvorrichtung weist die Ansteuervorrichtung und ein Getriebe, das ein Abtriebs- bzw. Ausgangsdrehmoment der rotierenden elektrischen Maschine auf ein Ansteuerobjekt, wie beispielsweise eine Zahnstange der Servolenkung, überträgt, um eine Lenkbetätigung eines Fahrers beim Lenken eines Lenkelements (d.h. eines Lenkrades) zu unterstützen.
Die Ansteuervorrichtung der vorliegenden Erfindung weist ein geringeres Produktvolumen auf, indem das Treiberelement und die Controller-Komponenten auf derselben Leiterplatte befestigt werden und Wärme hiervon zum Rahmenelement abgeleitet wird. Folglich ist die Ansteuervorrichtung in einem kleineren Einbauraum installierbar.
Aufgaben, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher ersichtlich. In den Zeichnungen zeigt/zeigen:

1 ein Systemschema einer elektrischen Servolenkung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 eine schematische Abbildung einer Schaltungsanordnung einer Ansteuervorrichtung in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
3 eine Schnittansicht der Ansteuervorrichtung in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
4 eine Seitenansicht der Ansteuervorrichtung in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
5 eine Draufsicht der Ansteuervorrichtung entlang des Pfeils V in der 4;
6 eine Unteransicht der Ansteuervorrichtung entlang des Pfeils VI in der 4;
7 eine perspektivische Explosionsansicht der Ansteuervorrichtung in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
8 eine weitere perspektivische Explosionsansicht der Ansteuervorrichtung in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
9 eine Seitenansicht einer Verbrennungsmotor-Steuereinheit (ECU) in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
10 eine Unteransicht der ECU entlang des Pfeils X in der 9;
11 eine Draufsicht der ECU entlang des Pfeils XI in der 9;
12A/12B Schnittansichten eines Rahmenelements und einer Leiterplatte bezüglich eines Verhältnisses zwischen einem Schalt-(SW)-Element und weiteren elektronischen Komponenten in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
13 eine Schnittansicht eines Rahmenelements und einer Leiterplatte bezüglich eines Verhältnisses zwischen dem SW-Element und einem Schaftloch in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
14 eine Schnittansicht der Ansteuervorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
15 eine Seitenansicht der Ansteuervorrichtung in der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
16 eine Seitenansicht der Ansteuervorrichtung, in der ein Abdeckelement in der 15 teilweise entfernt ist;
17 eine Seitenansicht der Ansteuervorrichtung entlang des Pfeils XVII, in der das Abdeckelement in der 15 teilweise entfernt ist;
18 eine Draufsicht einer Rahmenelementseite eines Substrats in der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
19 eine Draufsicht einer gegenüberliegenden Seite des Substrats in der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Nachstehend sind die erfindungsgemäße Ansteuervorrichtung und die elektrische Servolenkungsvorrichtung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
(Erste Ausführungsform)
Die Ansteuervorrichtung der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und die elektrische Servolenkungsvorrichtung sind in den 1 bis 11 gezeigt. Nachstehend sind, in allen Ausführungsformen, gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen, um Redundanz zu vermeiden.
Eine Ansteuervorrichtung 1 wird, wie in 1 gezeigt, auf eine elektrische Servolenkungsvorrichtung 8 zur Unterstützung einer Lenkbetätigung eines Fahrers angewandt. Die Ansteuervorrichtung 1 ist eine Ein-Körper-Kombination aus einem Motor 10, der als eine rotierende elektrische Maschine dient, und einer ECU 40, die als ein Controller zur Steuerung des Motors 10 dient.
1 zeigt ein Systemschema eines Lenksystems 100 mit der elektrischen Servolenkungsvorrichtung 8. Das Lenksystem 100 weist ein Lenkrad 101, eine Lenksäule 102, ein Zahnradgetriebe 104, eine Zahnstange 105, Räder 106, die elektrische Servolenkungsvorrichtung 8 und dergleichen auf, die jeweils als eine Komponente des Systems dienen.
Das Lenkrad 101 ist mit der Lenksäule 102 verbunden. Die Lenksäule 102 weist einen daran angeordneten Drehmomentsensor 103 auf, der zur Erfassung eines Lenkmoments verwendet wird, das hierauf gegeben wird, wenn der Fahrer das Lenkrad 101 betätigt. An einer Spitze der Lenksäule 102 ist das Zahnradgetriebe 104 angeordnet, das sich in Eingriff mit der Zahnstange 105 befindet. An beiden Enden der Zahnstange 105 ist ein Paar von Rädern 106 über eine Spurstange und dergleichen angeordnet.
Folglich rotiert die mit dem Lenkrad 101 verbundene Lenksäule 102, wenn der Fahrer das Lenkrad 101 betätigt. Die Drehbewegung der Lenksäule 102 wird vom Zahnradgetriebe 104 in eine translatorische Bewegung der Zahnstange 105 gewandelt, und das Paar von Rädern 106 wird in einem Winkel entsprechend einem Betrag der Verschiebung der Zahnstange 105 gelenkt.
Die elektrische Servolenkungsvorrichtung 8 weist ein Untersetzungsgetriebe 9 und die Ansteuervorrichtung 1 auf. Die elektrische Servolenkungsvorrichtung 8 gibt das Hilfsdrehmoment vom Motor 10 auf der Grundlage der Signale vom Drehmomentsensor 103 und die Fahrzeuggeschwindigkeit, die von einem nicht gezeigten CAN (Control Area Network) erhalten werden, aus und überträgt das Drehmoment über das Untersetzungsgetriebe 9 auf die Lenksäule 102, um die Lenkbetätigung des Lenkrads 101 zu unterstützen. D.h., die elektrische Servolenkungsvorrichtung 8 der vorliegenden Ausführungsform ist vom „Säulenunterstützungs“-Typ, der eine Rotation der Lenksäule 102 mit dem vom Motor 10 erzeugten Drehmoment unterstützt. Die Vorrichtung 8 kann jedoch ebenso als ein „Zahnstangenunterstützungs“-Typ verwendet werden, der die Ansteuerung der Zahnstange 105 unterstützt. Genauer gesagt, die Lenksäule 102, die in der vorliegenden Ausführungsform als ein „Ansteuerobjekt“ dient, kann durch andere Objekte, wie beispielsweise die Zahnstange 105, ersetzt werden.
Nachstehend ist die elektrische Konfiguration der elektrischen Servolenkungsvorrichtung 8 unter Bezugnahme auf die 2 beschrieben. In der 2 sind, um das Verständlichkeit für die Figur zu erleichtern, einige Steuerleitungen und dergleichen ausgelassen.
Der Motor 10 ist ein bürstenloser Drehstrommotor und weist eine erste Wicklungsgruppe 13 und eine zweite Wicklungsgruppe 14 auf, die jeweils auf den Stator 12 gewickelt sind, der nachstehend noch beschrieben ist.
Die erste Wicklungsgruppe 13 weist eine U-Phasen-Spule 131, eine V-Phasen-Spule 132 und eine W-Phasen-Spule 133 auf. Die zweite Wicklungsgruppe 14 weist eine U-Phasen-Spule 141, eine V-Phasen-Spule 142 und eine W-Phasen-Spule 143 auf.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform entsprechen die erste Wicklungsgruppe 13 und die zweite Wicklungsgruppe 14 jeweils einer „Wicklung“ oder einem „Wicklungsdraht“.
Die ECU 40 weist einen ersten Inverterteil 50, einen zweiten Inverterteil 60, Leistungsrelais 71 und 72, gegenläufig verschaltete Schutzrelais 73 und 74, eine Controller-Komponente 80, einen Drehwinkelsensor 85, Kondensatoren 86 und 87 und eine Drosselspule 89, die als ein Spulenelement dient, auf, die jeweils an einer Leiterplatte 41 befestigt sind, die nachstehend noch beschrieben ist. In der vorliegenden Ausführungsform sind die elektronischen Komponenten, die die ECU 40 bilden, an der Leiterplatte 41 befestigt. Bei solch einer Konfiguration wird die Anzahl von Leiterplatten in der ECU 40 verringert, verglichen mit einem Fall, in dem mehrere Leiterplatten 41 verwendet werden, wodurch das Volumen der ECU 40 verringert werden kann.
Der erste Inverterteil 50 weist sechs Schaltelemente (SW-Elemente) 51-56, die in der Form einer Brückenschaltung kombiniert sind, zum Schalten der Energieversorgung zur ersten Wicklungsgruppe 13 auf. Der zweite Inverterteil 60 weist sechs SW-Elemente 61-66 in der Form einer Brückenschaltung zum Schalten der Energieversorgung zur zweiten Wicklungsgruppe 14 auf.
Obgleich die SW-Elemente 51-56, 61-66 der vorliegenden Ausführungsform Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren (MOSFET) sind, können ebenso andere Elemente, wie beispielsweise Bipolartransistoren mit isolierter Gate-Elektrode (IGBT) und dergleichen, verwendet werden. In der vorliegenden Ausführungsform entsprechen die SW-Elemente 51-56, 61-66 einem „Treiberelement“.
Was die SW-Elemente 51, 52 und 53 betrifft, die auf der Seite hohen Potentials des ersten Inverterteils 50 angeordnet sind, so ist das Drain mit einer positiven Elektrode einer Batterie 109 verbunden, die als eine Energieversorgung bzw. Energiequelle dient, und ist die Source mit dem Drain der SW-Elemente 54, 55 und 56 verbunden, die auf der Seite niedrigen Potentials angeordnet sind.
Die Source der SW-Elemente 54, 55 und 56 ist über Stromerfassungselemente 57, 58 und 59 mit einer negativen Elektrode der Batterie 109 verbunden. Die Knotenpunkte unter den SW-Elementen 51, 52, 53 auf der Seite hohen Potentials und den SW-Elementen 54, 55, 56 auf der Seite niedrigen Potentials sind mit der U-Phasen-Spule 131 bzw. der V-Phasen-Spule 132 bzw. der W-Phasen-Spule 133 verbunden.
Was die SW-Elemente 61, 62 und 63 betrifft, die auf der Seite hohen Potentials des zweiten Inverterteils 60 angeordnet sind, so ist das Drain mit der positiven Elektrode der Batterie 109 verbunden und ist die Source mit dem Drain der SW-Elemente 64, 65 und 66 verbunden, die auf der Seite niedrigen Potentials angeordnet sind.
Die Source der SW-Elemente 64, 65 und 66 ist über Stromerfassungselemente 67, 68 und 69 mit der negativen Elektrode der Batterie 109 verbunden. Die Knotenpunkte unter den SW-Elementen 61, 62, 63 auf der Seite hohen Potentials und den SW-Elementen 64, 65 und 66 auf der Seite niedrigen Potentials sind mit der U-Phasen-Spule 141 bzw. der V-Phasen-Spule 142 bzw. der W-Phasen-Spule 143 verbunden.
Die Stromerfassungselemente 57, 58 und 59 sind jeweils auf der Seite niedrigen Potentials der SW-Elemente 54, 55, 56 angeordnet, den drei Phasen der ersten Wicklungsgruppe 13 entsprechend, um den elektrischen Strom in jeder der drei Phasen der ersten Wicklungsgruppe 13 zu erfassen.
Die Stromerfassungselemente 67, 68 und 69 sind jeweils auf der Seite niedrigen Potentials der SW-Elemente 64, 65 und 66 angeordnet, den drei Phasen der zweiten Wicklungsgruppe 14 entsprechend, um den elektrischen Strom in jeder der drei Phasen der zweiten Wicklungsgruppe 14 zu erfassen.
Die Stromerfassungselemente 57-59, 67-69 der vorliegenden Ausführungsform sind als Shunt-Widerstände realisiert.
Das Leistungsrelais 71 ist an einer Position zwischen der Batterie 109 und dem ersten Inverterteil 50 angeordnet und leitet und unterbricht den elektrischen Strom zwischen der Batterie 109 und dem ersten Inverterteil 50.
Das Leistungsrelais 72 ist an einer Position zwischen der Batterie 109 und dem zweiten Inverterteil 60 angeordnet und leitet und unterbricht den elektrischen Strom zwischen der Batterie 109 und dem zweiten Inverterteil 60.
Das gegenläufig verschaltete Schutzrelais 73 ist an einer Position zwischen dem Leistungsrelais 71 und dem ersten Inverterteil 50 angeordnet. Das gegenläufig verschaltete Schutzrelais 74 ist an einer Position zwischen dem Leistungsrelais 72 und dem zweiten Inverterteil 60 angeordnet.
Die gegenläufig verschalteten Schutzrelais 73 und 74 verhindern zum Schutze der ECU 40, dass der elektrische Strom in einer Sperrrichtung fließt (wenn die Batterie 109 beispielsweise umgekehrt verbunden wird), indem sie eine bezüglich der Leistungsrelais 71 und 72 in Sperrrichtung verbundene parasitäre Diode aufweisen.
In der vorliegenden Ausführungsform sind die Leistungsrelais 71 und 72 und die gegenläufig verschalteten Schutzrelais 73 und 74 alle MOSFETs. Es können jedoch andere Halbleiterelemente, wie beispielsweise ein IGBT und dergleichen, als diese Relais verwendet werden. In der vorliegenden Ausführungsform entsprechen die Leistungsrelais 71 und 72 und die gegenläufig verschalteten Schutzrelais 73 und 74 jeweils einem „Relais“.
Die Controller-Komponente 80 weist einen Mikrocomputer 81, der als eine elektronische Komponente und eine Rechenschaltung dient, und eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) 82, die als eine integrierte Schaltung (IC-Schaltung) dient, und einen Drehwinkelsensor 85 auf. Der Mikrocomputer 81 und die ASIC 82 entsprechen einer „IC-(integrierte Schaltung)-Komponente.
Der Mikrocomputer 81 berechnet einen Befehlswert bezüglich der Energieversorgung zur ersten Wicklungsgruppe 13 und zur zweiten Wicklungsgruppe 14 auf der Grundlage des Signals von dem Drehmomentsensor 103, dem Drehwinkelsensor 85 und dergleichen.
Die ASIC 82 weist eine Vorstufe 821, einen Signalprozessor 822, einen Regler 823 und dergleichen auf.
Die Vorstufe 821 erzeugt ein Ansteuersignal auf der Grundlage des Befehlswerts und gibt das erzeugte Ansteuersignal an den ersten Inverterteil 50 und an den zweiten Inverterteil 60. Genauer gesagt, die Vorstufe 821 gibt das erzeugte Ansteuersignal an das Gate der SW-Elemente 51-56, 61-66. Durch den Schaltbetrieb der SW-Elemente 51-56, 61-66 entsprechenden dem Ansteuersignal wird ein Wechselstrom in Übereinstimmung mit dem Befehlswert von dem ersten Inverterteil 50 und dem zweiten Inverterteil 60 an die erste Wicklungsgruppe 13 bzw. die zweite Wicklungsgruppe 14 gegeben. Auf diese Weise wird der Motor 10 betrieben.
Der Signalprozessor 822 verstärkt das Erfassungssignal (d.h. eine Spannung zwischen beiden Anschlüssen in der vorliegenden Ausführungsform) der Stromerfassungselemente 57-59, 67-69 und den Erfassungswert des Drehwinkelsensors 85 und gibt diese an den Mikrocomputer 81.
Der Regler 823 stimmt eine Spannung der Energiequelle (wie beispielsweise 12 [V]) auf eine vorbestimmte Spannung (wie beispielsweise 5 [V]) ab und gibt die abgestimmte Spannung an den Mikrocomputer 81 oder dergleichen. Genauer gesagt, der Regler 823 ist eine Stabilisierungsschaltung, die die an den Mikrocomputer 81 und dergleichen gelegte Spannung stabilisiert.
Der Drehwinkelsensor 85 ist als ein Magnetismuserfassungselement vorgesehen und erfasst einen Drehwinkel eines Rotors 15, indem er ein magnetisches Drehfeld von einem Magneten 18 erfasst, der an einem anderen Ende 162 einer Welle 16 vorgesehen ist, die nachstehend noch beschrieben ist. Der Drehwinkelsensor 85 kann einen elektrischen Winkel oder einen mechanischen Winkel erfassen.
Der Kondensator 86 ist zum ersten Inverterteil 50 parallel geschaltet. Der Kondensator 87 ist zum zweiten Inverterteil 60 parallel geschaltet. In der vorliegenden Ausführungsform sind die Kondensatoren 86 und 87 Aluminium-Elektrolyt-Kondensatoren und auf der Inverter-Seite (d.h. auf einer Seite nahe den Inverter-Teilen 50, 60) der Relais 71-74 angeordnet. Die Drosselspule 89 ist an eine Position zwischen die Batterie 109 und die positiven Elektroden der Kondensatoren 86 und 87 geschaltet. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Drosselspule 89 auf der Batterie-Seite (d.h. auf einer Seite nahe der Batterie 109) der Relais 71-74 angeordnet.
Die Kondensatoren 86 und 87 und die Drosselspule 89 dienen als Filterschaltung, die das Rauschen mindert, das von der Ansteuervorrichtung 1 an die anderen Vorrichtungen, die die Energieversorgung von der Batterie 109 mit der Ansteuervorrichtung 1 gemeinsam nutzen, übertragen wird, und ebenso das Rauschen mindert, das von den anderen Vorrichtungen, die die Batterie 109 gemeinsam nutzen, zurück an die Ansteuervorrichtung 1 übertragen wird. Die Kondensatoren 86 und 87 speichern die elektrische Ladung und unterstützen die elektrische Energieversorgung zum ersten Inverterteil 50 und zum zweiten Inverterteil 60.
In der vorliegenden Ausführungsform sind der erste Inverterteil 50, das Leistungsrelais 71, das gegenläufig verschaltete Schutzrelais 73 und der Kondensator 86 als ein erstes System 201 gruppiert, entsprechenden der ersten Wicklungsgruppe 13. Ferner sind der zweite Inverterteil 60, das Leistungsrelais 72, das gegenläufig verschaltete Schutzrelais 74 und der Kondensator 87 als ein zweites System 202 gruppiert, entsprechend der zweiten Wicklungsgruppe 14. D.h., eine Ansteuerung des Motors 10 erfolgt in mehreren Systemen (d.h. in zwei Systemen in der vorliegenden Ausführungsform).
Nachstehend ist ein Aufbau der Ansteuervorrichtung 1 unter Bezugnahme auf die 3 bis 11 beschrieben. Nachstehend können eine Achsrichtung des Motors 10 einfach als eine „Achsrichtung“ und eine radiale Richtung des Motors 10 einfach als eine „radiale Richtung“ bezeichnet sein. 3 zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie III-III in der 5.
Die Ansteuervorrichtung 1 weist, wie in den 3 bis 8 gezeigt, den Motor 10, ein Rahmenelement 20, die ECU 40 und ein Abdeckelement 90 zusammen mit weiteren Teilen auf.
Der Motor 10 weist, wie in der 3 gezeigt, ein Motorgehäuse 11, einen Stator 12, die erste Wicklungsgruppe 13, die zweite Wicklungsgruppe 14, einen Rotor 15, eine Welle 16 und weitere Teile auf.
Das Motorgehäuse 11 weist beispielsweise einen Bodenteil 111 und einen Zylinderteil 114 auf, ist in Form eines Zylinders ausgebildet, der an einem Ende geschlossen ist, d.h. der an einem Ende einen Boden aufweist, und ist aus Metall, wie beispielsweise Aluminium, aufgebaut. Das Motorgehäuse 11 der vorliegenden Ausführungsform ist aus Aluminium aufgebaut und, bezüglich der Oberfläche des Gehäuses 11, ist ein Eloxieren des Aluminiums erfolgt. Der Bodenteil 111 des Motorgehäuses 11 ist entfernt von der ECU 40, d.h. auf einer gegenüberliegenden Seite angeordnet, und eine Öffnung des Motorgehäuses 11 befindet sich nahe der ECU 40, d.h. auf der ECU-Seite. In der vorliegenden Ausführungsform entspricht der Zylinderteil 114 einem „Zylinderteil der rotierenden elektrischen Maschine“ und entspricht ein Projektionsbereich des Zylinderteils 114, der in der axialen Richtung hervorragt, einem „Motorbereich“.
Ein Schaftloch 112, in das ein Ende 161 der Welle 16 eingefügt ist, ist im Wesentlichen in der Mitte des Bodenteils 111 angeordnet. Ferner ist ein Lager 166 am Bodenteil 111 befestigt.
An der Öffnung oder um die Öffnung des Zylinderteils 114 herum ist eine Befestigungsnase 116 zum starren Anordnung des Rahmenelements 20 gebildet (d.h. von einer Außenwand des Zylinderteils 114 radial nach außen ragend). Die Befestigungsnase 116 weist ein hierein gebohrtes Schraubengewindebloch 117 auf. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Befestigungsnase 116 in gleichem Intervall an drei Positionen um den Zylinderteilt 114 herum vorgesehen.
Der Stator 12 weist einen geschichteten Teil (d.h. eine geschichtete Struktur) eines magnetisierbaren dünnen Metalls, wie beispielsweise Eisen, und einen Isolator, der radial außerhalb des geschichteten Teils angeordnet ist, auf, wobei der Stator 12 starr innerhalb des Motorgehäuses 11 angeordnet ist. Die Anzahl von Blechen des dünnen Metalls im geschichteten Teil des Stators 12 kann in Übereinstimmung mit der erforderlichen Ausgangsleistung des Motors 10 geändert werden. Folglich kann die Ausgangsleistung des Motors 10 geändert werden, indem die axiale Länge des Stators 12 geändert wird, ohne die radiale Länge des Motors 10 zu ändern.
Die erste Wicklungsgruppe 13 und die zweite Wicklungsgruppe 14 sind auf den Isolator des Stators 12 gewickelt. Für jede der drei Phasen ist eine erste Motorleitung 135 aus der ersten Wicklungsgruppe 13 herausgeführt, und für jede der drei Phasen ist eine zweite Motorleitung 145 aus der zweiten Wicklungsgruppe 14 herausgeführt. Die Motorleitungen 135 und 145 sind aus dem Motorgehäuse 11 in Richtung der ECU 40 herausgeführt, d.h. erstrecken sich aus dem Motorgehäuse 11 in Richtung der ECU 40 (siehe 7).
Die erste Motorleitung 135 weist eine erste U-Phasen-Motorleitung 136 und eine erste V-Phasen-Motorleitung 137 und eine erste W-Phasen-Motorleitung 138 auf, und die drei Leitungen 136, 137, 138 sind in einer numerisch aufsteigenden Reihenfolge von den Leistungsrelais 71 und 72 weg angeordnet.
Die zweite Motorleitung 145 weist eine zweite U-Phasen-Motorleitung 146 und eine zweite V-Phasen-Motorleitung 147 und eine zweite W-Phasen-Motorleitung 148 auf, und die drei Leitungen 146, 147, 148 sind in einer numerisch absteigenden Reihenfolge von den Leistungsrelais 71 und 72 weg positioniert.
Die erste U-Phasen-Motorleitung 136 und die zweite U-Phasen-Motorleitung 146, und die erste V-Phasen-Motorleitung 137 und die zweite V-Phasen-Motorleitung 147, und die erste W-Phasen-Motorleitung 138 und die zweite W-Phasen-Motorleitung 148 sind jeweils an punktsymmetrischen Positionen um die Mittelachse O des Motors 10 herum angeordnet, die eine virtuelle Verlängerungslinie der Welle 16 ist. Ferner sind die erste U-Phasen-Motorleitung 136 und die erste W-Phasen-Motorleitung 138 gegenüber der ersten V-Phasen-Motorleitung 137 symmetrisch positioniert. In gleicher Weise sind die zweite U-Phasen-Motorleitung 146 und die zweite W-Phasen-Motorleitung 148 gegenüber der zweiten V-Phasen-Motorleitung 147 symmetrisch positioniert.
Folglich heben sich der magnetische Streufluss von der ersten Motorleitung 135 und der magnetische Streufluss von der zweiten Motorleitung 145 gegenseitig auf. Ferner wird der Einfluss des magnetischen Streuflusses auf den Drehwinkelsensor 85, der an einer Position an der Mittelachse O des Motors 10 befestigt ist, in solch einer Konfiguration verringert, wodurch der Erfassungsfehler des Sensors 85 verringert wird.
Mit „Symmetrie“ ist hierin eine im Wesentlichen symmetrische Anordnung dieser Leitungen beschrieben, zur Aufhebung des magnetischen Streuflusses, was einen Maßfehler im eigentlichen Produkt erlaubt.
Der Rotor 15 weist einen Rotorkern 151 und einen Permanentmagneten 152 auf. Der Rotorkern 151 ist beispielsweise in einer annähernd zylindrischen Form ausgebildet und aus einem magnetischen Material (wie beispielsweise Eisen) aufgebaut und koaxial innerhalb des Stators 12 (d.h. radial innerhalb des Stators 12) angeordnet.
Der Permanentmagnet 152 ist auf einem Radius außerhalb des Rotorkerns 151 angeordnet, und die N-Pole und die S-Pole des Rotorkerns 151 wechseln sich einander ab.
Die Welle 16 ist in einer Stabform beispielsweise mit Metall aufgebaut und an der zentralen Position (d.h. an einer Rotationsachse des Rotorkerns 151) befestigt. Die Welle 16 wird durch das Lager 166, das am Bodenteil 111 des Motorgehäuses 11 befestigt ist, und durch ein Lager 167, das am Rahmenelement 20 befestigt ist, drehbar gehalten. Auf diese Weise ist die Welle 16 mit dem Rotor 15 drehbar. Ferner sind eine Außenwand des Rotors 15 und eine Innenwand des Stators 12 mit einem dazwischenliegenden Luftspalt angeordnet.
Das eine Ende 161 der Welle 16 ist in das Schaftloch 112 eingefügt, das in den Bodenteil 111 des Motorgehäuses 11 gebohrt ist, und ragt nach außerhalb des Motorgehäuses 11. Das eine Ende 161 der Welle 16 dient als ein Ausgangsende 165, das mit dem Untersetzungsgetriebe 9 verbunden ist, zur Ausgabe des Drehmoments vom Motor 10 über das Untersetzungsgetriebe 9 in Richtung der Lenksäule 102 (siehe 1).
Das andere Ende 162 der Welle 16 weist einen Magnethalteteil 17 auf, der den Magneten 18 hält.
Das Rahmenelement 20 aus einem hochwärmeleitfähigen Metall, wie beispielsweise Aluminium oder dergleichen, ist beispielsweise, wie in den 3 und 7 gezeigt, in einer Deckelform zum Schließen der Öffnung des Motorgehäuses 11 ausgebildet (d.h. in eine radiale Innenseite des Zylinderteils 114 eingefügt). Eine Seite des Rahmenelements 20 nahe dem Motor 10 ist hierin als eine motorseitige Fläche 21 bezeichnet, und die andere Seite des Rahmenelements 20 entfernt vom Motor 10 und nahe der ECU 40 ist hierin als eine ECU-seitige Fläche 31 bezeichnet.
Ein Schaftloch 23 ist im Wesentlichen in der Mitte des Rahmenelements 20 in der axialen Richtung gebohrt. Das andere Ende 162 der Welle 16 ist in das Schaftloch 23 eingefügt. Folglich ist der Magnet 18, der am anderen Ende 162 der Welle 16 angeordnet ist, zur ECU 40 freiliegend (d.h. der ECU 40 zugewandt). Das Lager 167 ist am Rahmenelement 20 befestigt.
Ferner weist das Rahmenelement 20 ein Motorleitungseinfügeloch 24, in das die Motorleitung 135 eingefügt ist, und ein Motorleitungseinfügeloch 25, in das die Motorleitung 145 eingefügt ist, auf. Folglich sind die Motorleitungen 135 und 145 aus diesen herausgeführt, um sich in Richtung der ECU 40 zu erstrecken.
Das Rahmenelement 20 weist eine Befestigungsnase 26 auf, die an entsprechenden Positionen (d.h. an drei Positionen in der vorliegenden Ausführungsform) entsprechenden der Befestigungsnase 116 des Motorgehäuses 11 in radialer Richtung nach außen ragt. Die Befestigungsnase 26 weist ein hierein gebohrtes Durchgangsloch 27 auf. Eine Rahmensicherungsschraube 38 ist in das Durchgangsloch 27 eingefügt und fest in das Schraubengewindebloch 117 geschraubt. Auf diese Weise wird das Rahmenelement 20 auf dem Motorgehäuse 11 befestigt.
An einem Außenumfang des Rahmenelements 20 und um die motorseitige Fläche 21 herum, die sich näher als die Befestigungsnase 26 zum Bodenteil 111 befindet, ist eine O-Ring-Nut 29 vorgesehen, in die ein O-Ring 39 eingefügt ist, und der O-Ring 39, der durch die O-Ring-Nut 29 und den Zylinderteil 114 umgrenzt ist, sieht eine wasserdichte Struktur vor. Auf diese Weise wird verhindert, dass Wasser und dergleichen über eine Position zwischen dem Motorgehäuse 11 und dem Rahmenelement 20 in den Motor 10 eindringen.
Die ECU-seitige Fläche 31 des Rahmenelements 20 weist eine Leiterplattenbefestigungsnase 32, Relaisräume 33 und 34, einen ASIC-Raum 35, eine Anschlussaufnahmenut 36 und eine Klebenut 37 auf.
Die ECU 40 ist, wie in den 3, 7-11 gezeigt, bezüglich des Rahmenelements 20 vom Motor 10 entfernt angeordnet (d.h. mit dem Rahmenelement 20 dazwischenliegend). Die ECU 40 im Wesentlichen innerhalb des Motorbereichs positioniert und im Wesentlichen koaxial mit dem Motor 10 angeordnet.
Die ECU 40 weist eine Leiterplatte 41 auf, auf der viele elektronische Komponenten befestigt sind.
Die Leiterplatte 41 ist in einer Form gebildet, die in den Motorbereich passt. Praxisnaher beschrieben, in der vorliegenden Ausführungsform ist die Leiterplatte 41 innerhalb des Nutbereichs (d.h. radial innerhalb der Klebenut 37) enthalten, der auf der ECU-seitigen Fläche 31 des Rahmenelements 20 vorgesehen ist. Genauer gesagt, die ECU-Komponenten auf der Leiterplatte 41, wie beispielsweise die SW-Elemente 51-56, 61-66, die Stromerfassungselemente 57-59, 67-69, die Kondensatoren 86 und 87 und die Drosselspule 89, sind innerhalb des Motorbereichs positioniert.
Hierin ist eine Seite der Leiterplatte 41 nahe dem Motor 10 als eine Wärmeerzeugungselement-Befestigungsoberfläche 42 bezeichnet und die andere Seite, eine vom Motor 10 abgewandte Seite, als eine Große-Komponente-Befestigungsoberfläche 43 bezeichnet.
Die SW-Elemente 51-56, 61-66 sowie die Stromerfassungselemente 57-59, 67-69, die Leistungsrelais 71 und 72, die gegenläufig verschalteten Schutzrelais 73 und 74, die ASIC 82 und der Drehwinkelsensor 85 sind, wie in den 8 und 10 gezeigt, zusammen mit weiteren Teilen auf der Wärmeerzeugungselement-Befestigungsoberfläche 42 oberflächenmontiert. Der Drehwinkelsensor 85 ist aus der Abbildung in der 10 ausgelassen. In der vorliegenden Ausführungsform sind alle auf der Wärmeerzeugungselement-Befestigungsoberfläche 42 befestigten Komponenten und der auf der Große-Komponente-Befestigungsoberfläche 43 befestigte Mikrocomputer 81 hieran oberflächenbefestigt. Genauer gesagt, die Controller-Komponenten sind an einer der beiden Oberflächen des Schaltungssubstrats 41 oberflächenbefestigt.
Der Drehwinkelsensor 85 ist im Wesentlichen an einer zentralen Position auf der Wärmeerzeugungselement-Befestigungsoberfläche 42 befestigt, die dem Magneten 18 zugewandt ist, der vom Rahmenelement 20 freiliegt. Hierin ist, wenn die Achslinie der Welle 16 und deren Verlängerung als die Mittelachse O des Motors 10 betrachtet werden, der Drehwinkelsensor 85 an der Mittelachse O der Wärmeerzeugungselement-Befestigungsoberfläche 42 befestigt (siehe 3). In der vorliegenden Ausführungsform definiert die Mittelachse O einen „Mittelpunkt“ der Leiterplatte 41.
Auf einer Oberfläche (d.h. einer Oberfläche, die dem Rahmenelement 20 zugewandt ist) von jedem der gegenläufig verschalteten Schutzrelais 73 und 74 und der ASIC 82, die auf der Wärmeerzeugungselement-Befestigungsoberfläche 42 befestigt sind, ist eine Wärmeableitungsform aus einem wärmeleitenden Material, wie beispielsweise Kupfer, angeordnet, gleich den SW-Elementen 51-56, 61-66. Ferner kontaktieren die SW-Elemente 51-56, 61-66, die Stromerfassungselemente 57-59, 67-69, die Leistungsrelais 71 und 72, die gegenläufig verschalteten Schutzrelais 73 und 74 und die ASIC 82 jeweils die ECU-seitige Fläche 31 des Rahmenelements 20 in einer wärmeübertragenden Weise über eine Wärmeleitpaste 75 (nicht gezeigt) (siehe 12A, 12B, 13). Auf diese Weise wird Wärme, die von den SW-Elementen 51-56, 61-66, den Stromerfassungselementen 57-59, 67-69, den Leistungsrelais 71 und 72, den gegenläufig verschalteten Schutzrelais 73 und 74 und der ASIC 82 erzeugt wird, über die Wärmeleitpaste 75 zum Rahmenelement 20 abgeleitet. In der 3 oder den anderen Figuren erscheinen die ASIC 82 und das Rahmenelement 20 gegebenenfalls derart, dass sie in einem berührungslosen Zustand angeordnet sind, da die Wärmeleitpaste 75 ausgelassen ist.
D.h., die SW-Elemente 51-56, 61-66, die Stromerfassungselemente 57-59, 67-69, die Leistungsrelais 71 und 72, die gegenläufig verschalteten Schutzrelais 73 und 74 und die ASIC 82, die die Komponenten sind, die auf der Wärmeerzeugungselement-Befestigungsoberfläche 42 befestigt sind und sich vom Drehwinkelsensor 85 unterscheiden, beschreiben jeweils ein Wärmeerzeugungselement 70 und sind in der Lage, Wärme zum Rahmenelement abzuleiten.
In der vorliegenden Ausführungsform definiert das Rahmenelement 20 einen Umriss des Motors 10, sieht das Rahmenelement 20 einen Halt für die ECU 40 vor und stellt das Rahmenelement 20 einen Wärmeableitungspfad zum Ableiten von Wärme aus dem Wärmeerzeugungselement 70 bereit. Auf diese Weise werden, verglichen mit einem Fall, in dem eine Wärmesenke separat als eine zusätzliche Komponente vorgesehen ist, die Anzahl von Komponenten und das Volumen der Ansteuervorrichtung verringert.
Das SW-Element 51 weist, wie in den 12A und 12B gezeigt, einen Chip 511, einen Drain-Anschluss 512, einen Source-Anschluss 513, eine Wärmeableitungsform (Slug) 514 und einen Formteil 515 auf. Die anderen SW-Elemente 52-56 und 61-66 weisen jeweils die gleiche Konfiguration auf. D.h., die dritte Ziffer der Zahl 1, 2, 3 oder 4 zeigt, dass dieser Teil in jedem der SW-Elemente dem gleichen Teil im SW-Element 51 entspricht.
Der Chip 511 ist auf einer Anschlussfläche angeordnet, die einteilig mit dem Drain-Anschluss 512 ausgebildet ist. Der Source-Anschluss 513 ragt von dem Formteil 515 an einem Ende hervor und weist die Wärmeableitungsform am anderen Ende auf. Auf diese Weise wird Wärme, die vom SW-Element 51 erzeugt wird, wenn das SW-Element 51 ein- und ausschaltet, um elektrischen Strom in die erste Wicklungsgruppe 13 zu speisen, über die Wärmeableitungsform 514 und die Wärmeableitungspaste 57 zum Rahmenelement 20 abgeleitet. Der freiliegende Teil der Wärmeableitungsform 514 ist als ein „Wärmeableitungsteil“ bezeichnet. Die Abbildungen in den 12A, 12B, 13 dienen lediglich zur Veranschaulichung, so dass sie bezüglich der Formen und Positionen der dargestellten Komponenten nicht unbedingt exakt sind, d.h. die Formen/Positionen können von denjenigen in den 3, 7, 10 und dergleichen abweichen.
Ein erster Bereich R1, in dem die SW-Elemente 51-56 des ersten Inverterteils 50 befestigt sind, und ein zweiter Bereich R2, in dem die SW-Elemente 61-66 und die Stromerfassungselemente 67-69 des zweiten Inverterteils 60 befestigt sind, sind symmetrisch auf den gegenüberliegenden Seiten der Mittelachse O des Motors 10 angeordnet.
In der vorliegenden Ausführungsform sind die SW-Elemente 51-56 und die SW-Elemente 61-66 achsensymmetrisch auf beiden Seiten einer geraden Linie angeordnet, die durch die Mittelachse O des Motors 10 verläuft.
Die drei Phasen U, V, W sind der Reihe nach von der Seite des Relais 71 im ersten Inverterteil 50 angeordnet, und die drei Phasen W, V, U sind der Reihe nach von der Seite des Relais 72 im zweiten Inverterteil 60 angeordnet, was ein punktsymmetrisches Verhältnis zwischen den zwei Invertern 50, 60 für die drei Phasen ergibt. In der vorliegenden Ausführungsform weist, wenn ein Bereich, in dem die Leistungsrelais 71 und 72 befestigt sind, als ein Energieversorgungsbereich zur Bereitstellung von elektrischem Strom von der Batterie 109 zur Leiterplatte 41 betrachtet wird, der erste Inverter 50 die erste, zweite und dritte Phase auf, die von der Energieversorgungsbereichsseite angeordnet sind, und der zweite Inverter 60 die dritte, zweite und erste Phase auf, die von der Energieversorgungsbereichsseite angeordnet sind. Selbiges gilt für die Motorleitungen 135, 145. D.h., die Phasensequenz des zweiten Systems 202 weist eine zur Phasensequenz des ersten Systems 201 umgekehrte Reihenfolge auf.
Folglich wird, während die Impedanz verringert wird, die Verdrahtungslänge in jeder der drei Phasen auf der Leiterplatte 41 im Wesentlichen ausgeglichen und die Änderung der Impedanz in jeder der drei Phasen verringert oder die Impedanz in allen drei Phasen ausgeglichen. Die vorstehend verwendete Bezeichnung „Symmetrie“ beschreibt eine im Wesentlichen symmetrische Anordnung der drei Phasen, die einen Maßfehler im eigentlichen Produkt erlaubt.
Ferner sind die SW-Elemente 54-56, die mit der Seite niedrigen Potentials verbunden sind, auf der Außenseite der SW-Elemente 51-53 angeordnet, die mit der Seite hohen Potentials verbunden sind, und sind die Stromerfassungselemente 57-59 ferner auf der Außenseite der SW-Elemente 54-56 angeordnet.
In gleicher Weise sind die SW-Elemente 64-66, die mit der Seite niedrigen Potentials verbunden sind, auf der Außenseite der SW-Elemente 61-63 angeordnet, die mit der Seite hohen Potentials verbunden sind, und sind die Stromerfassungselemente 67-69 ferner auf der Außenseite der SW-Elemente 64-66 angeordnet.
Jedes der SW-Elemente 51-56 weist ein Drain auf, das auf der Leiterplattenseitenoberfläche gebildet ist. Ferner ist die erste Motorleitung 135 mit einer Source von jedem der SW-Elemente 51-53, die auf einer Seite hohen Potentials verbunden sind, und mit einem Drain von jedem der SW-Elemente 54-56, die auf einer Seite niedrigen Potentials verbunden sind, verbunden (2). Folglich kann, indem die auf der Seite niedrigen Potentials vorhandenen SW-Elemente 54-56 auf dem Radius außerhalb der auf der Seite hohen Potentials vorhandenen SW-Elemente 51-53 positioniert werden, die Verdrahtung auf der Leiterplatte 41 erleichtert werden, da die SW-Elemente 54-56 auf der Seite niedrigen Potentials mit der ersten Motorleitung 135 verbunden werden, die außerhalb der Elemente 54-56 positioniert ist.
Selbiges gilt für die Konfiguration der SW-Elemente 61-66 und die zweite Motorleitung 145.
Wenn der erste Bereich R1 und der zweite Bereich R2 zusammen mit der Mittelachse O als ein Treiberelement-Befestigungsbereich R3 betrachtet werden, ist die ASIC 82 auf einer Außenseite des Treiberelement-Befestigungsbereichs R3 positioniert. Ferner sind die Leistungsrelais 71 und 72 und die gegenläufig verschalteten Schutzrelais 73 und 74 auf einer gegenüberliegenden Seite der ASIC 82 positioniert, und zwar bezüglich des Treiberelement-Befestigungsbereichs R3. In der vorliegenden Ausführungsform sind die Bereiche R1 bis R3 jeweils als rechteckige Bereiche gezeigt. Die Bereiche R1 bis R3 können jedoch andere Formen verschieden von den rechteckigen Formen aufweisen, in Abhängigkeit des Umrisses eines Bereichs, der definiert ist, um Befestigungspositionen von allen Elementen, d.h. die SW-Elemente 51-56, 61-66 und die Stromerfassungselemente 57-59, 67-69, aufzuweisen.
Das Positionsverhältnis unter den Komponenten, die auf der Wärmeerzeugungselement-Befestigungsoberfläche 42 befestigt sind, ist nachstehend näher beschrieben.
Die großen Komponenten (genauer gesagt, die verglichen mit den SW-Elementen 51-56, 61-66 bezüglich der Höhe von der Oberfläche 41 größeren Komponenten), die die Relais 71, 72 sind, sind im Relaisraum 33, 34 auf der ECU-seitigen Fläche 31 des Rahmenelements 20 untergebracht. Ferner ist die andere größere Komponente, d.h. die ASIC 82, im ASIC-Raum 35 auf der ECU-seitigen Fläche 31 des Rahmenelements 20 untergebracht. In der vorliegenden Ausführungsform sind die Leistungsrelais 71 und 72 und die ASIC 82 als eine „große Komponente“ bezeichnet und das Verhältnis zwischen dem SW-Element 51 und einer großen Komponente 180 (die die Leistungsrelais 71 und 72 und die ASIC 82 beschreibt) als ein Beispiel in den 12A und 12B beschrieben. In den 12A und 12B sind die Größe, die Höhe, der großen Komponente 180 in der axialen Richtung betont.
Wärme des SW-Elements 51 wird, wie in 12B gezeigt, zum Rahmenelement 20 übertragen, wie durch eine Strichzweipunktlinie gezeigt, Ein Abschnitt HS hoher Wärmeableitung ist innerhalb des Rahmenelements 20 definiert, innerhalb von zwei Diffusionslinien S1, die sich in einem Winkel von 45 Grad bezüglich einer axialen Richtung erstrecken oder in einer Richtung entlang der Rotationsachse des Rotors 15. Die zwei Diffusionslinien S1 erstrecken sich von jedem der Ränder, oder Enden, einer axialen Projektion (d.h. einer Silhouette der Wärmeableitungsform 514 in der axialen Richtung oder einer senkrechten Projektion bezüglich der Oberfläche der Leiterplatte 41) auf dem Rahmenelement 20 diagonal nach außen. Zusammen bilden die zwei Diffusionslinien S1 und die axiale Projektion der Wärmeableitungsform 514 auf dem Rahmenelement 20 den Abschnitt hoher Wärmeableitung, d.h. Ableitungsabschnitt hoher Wärme, der einen trapezförmigen Querschnitt aufweist, aus einer Richtung senkrecht zur Rotationsachse des Rotors 15 betrachtet, wie in 12A gezeigt. Die zwei Diffusionslinien S1 bilden die gegenüberliegenden nicht parallelen Seiten des Trapezoids, während die Projektion der Wärmeableitungsform 514 auf dem Rahmenelement 20, die ebenso einen Teil des Rahmenelements 20 bildet, ein oberes Element des Trapezoids bildet. In den Abschnitt HS gemäß obiger Definition darf ein Große-Komponente-Raum nicht eindringen, um eine Wärmeableiteffizienz aufrechtzuerhalten. Wenn der Raum A in der 12B beispielsweise in einen Große-Komponente-Raum 182 eindringt, der die Relaisräume 33, 34 und den ASIC-Raum 35 kollektiv beschreibt, verschlechtert sich die Wärmeableiteffizienz zum Ableiten von Wärme aus dem SW-Element 51.
Folglich ist, in der vorliegenden Ausführungsform, wenn die große Komponente 180 mit einer größeren axialen Größe (d.h. einer größeren Höhe) als das SW-Element 51 an der Wärmeerzeugungselement-Befestigungsoberfläche 42 befestigt ist, der Große-Komponente-Raum 182 (d.h. in der vorliegenden Ausführungsform den Relais-Räumen 33, 34 und dem ASIC-Raum 35 entsprechend), der eine Konkavität ist, die auf der ECU-seitigen Fläche 31 des Rahmenelements 20 gebildet ist, um die große Komponente 180 unterzubringen, weg vom SW-Element 51 positioniert, damit der Abschnitt HS hoher Wärmeableitung den Raum 182 nicht überlappt, in Übereinstimmung mit der Größe der großen Komponente 180.
Wenn beispielsweise eine hohe Komponente, wie beispielsweise ein Aluminium-Elektrolyt-Kondensator und dergleichen, an der Wärmeerzeugungselement-Befestigungsoberfläche 42 befestigt ist, ist der Raum 182 mit zunehmender Größe (d.h. Höhe) der Komponente weiter vom SW-Element 51 entfernt angeordnet.
Genauer gesagt, ein Abstand L1 ist, wie in 12A gezeigt, als eine Abmessung zwischen (i) einem komponenten-(180)-seitigen Rand der Wärmeableitungsform 514 auf einer Oberfläche, die parallel zur Oberfläche 42 verläuft, und (ii) einer SW-Element-(51)-Seite eines oberen Teils 181 der großen Komponente 180 definiert ist, wobei der Abstand L1 in einer Gleichung (1) gezeigt ist. $L 1 \geq T 2 + {2 - (\sqrt 2)} \times G2 - T1 - G1$
Die Terme in der Gleichung (1) sind wie folgt definiert:

T1: Höhe des SW-Elements 51
G1: Intervall des SW-Elements 51 und des Rahmenelements 20
T2: Höhe der großen Komponente 180
G2: Kürzestes Intervall zwischen der großen Komponente 180 und dem Rahmenelement 20 (d.h. in der vorliegenden Ausführungsform ein Intervall in der axialen Richtung)

Obgleich der Koeffizient { 2 - (√2)} von G2 in der Gleichung (1) annimmt, dass ein Verbindungsteil zwischen einer Seitenwand und einer Bodenwand des Große-Komponente-Raums 182 eine gekrümmte Form oder eine sich verjüngende Form aufweist, kann der Koeffizient von G2, wenn solch ein Teil nicht in der sich verjüngenden Form ausgebildet ist, einfach auf 2 gesetzt werden.
Wenn das SW-Element 51 und die große Komponente 180 in ausreichendem Abstand, d.h. den anhand der Gleichung (1) berechneten Abstand L2 voneinander entfernt, angeordnet sind, überlappen sich der Abschnitt HS hoher Wärmeableitung und der Große-Komponente-Raum 182 des SW-Elements 51 nicht gegenseitig und wird Wärme vom SW-Element 51 hocheffizient zum Rahmenelement 20 abgeleitet.
In der obigen Situation kann Wärme von der großen Komponente 180 zum Rahmenelement 20 abgeleitet werden, indem ein Zwischenraum zwischen der Komponente 180 und dem Rahmenelement 20 mit der Wärmeleitpaste 75 gefüllt wird, oder Wärme von der Komponente 180 nicht zum Rahmenelement 20 übertragen/abgeleitet werden, wenn der Zwischenraum ungefüllt gelassen wird.
Ferner ist eine kleine Komponente 185 mit einer geringeren Höhe als das SW-Element 51 an der Wärmeerzeugungselement-Befestigungsoberfläche 42 befestigbar, ohne eine Konkavität und dergleichen auf der ECU-seitigen Fläche 31 des Rahmenelements 20 zu bilden. Folglich ist es nicht erforderlich, dass das SW-Element 51 entfernt vom SW-Element 51 positioniert ist (die kleine Komponente 185 kann beispielsweise nahe dem SW-Element 51 positioniert sein). Was die kleine Komponente 185 betrifft, so werden die Stromerfassungselemente 57-59, 67-69, die gegenläufig verschalteten Schutzrelais 73 und 74 sowie ein Chip und ein Kondensator und dergleichen berücksichtigt.
Nachstehend ist das Positionsverhältnis zwischen den SW-Elementen 51-56, 61-66 und dem Schaftloch 23 unter Bezugnahme auf die 13 beschrieben. In der 13 sind, um die Beschreibung zu vereinfachen, Komponenten verschieden von den SW-Elementen 52, 55, 62 und 65, die eigentlich auf der Leiterplatte 41 befestigt sind, aus der Figur ausgelassen. Nachstehend ist die Beschreibung auf die Wärmeableitung von den SW-Elementen 52, 55, 62 und 65 ausgerichtet.
Die Diffusionslinie S1 ist als eine 45-Grad-Linie definiert, die sich zu einer Außenseite des ersten Bereichs R1 erstreckt, und zwar von jedem der beiden voneinander abgewandten Ränder von Projektionsbereichen von Wärmeableitungsformen 524, 554, die senkrecht auf die Leiterplatte 41 projiziert werden, und ebenso als eine 45-Grad-Linie definiert, die sich zu einer Außenseite des zweiten Bereichs R2 erstreckt, und zwar von jedem der beiden äußeren Ränder von Projektionsbereichen der Wärmeableitungsformen 624, 654, die senkrecht hierauf projiziert werden.
Ferner ist die axiale Länge des Rahmenelements 20, die für die Wärmeableitung von den SW-Elementen 51-56, 61-66 erforderlich ist, als eine erforderliche Dicke d definiert. In der vorliegenden Ausführungsform ist die erforderliche Dicke d gleich der Dicke zwischen der motorseitigen Fläche 21 und der ECU-seitigen Fläche 31 des Rahmenelements 20.
Ferner ist eine Trennlinie, die die erforderliche Dicke d halbiert, als eine virtuelle Trennlinie S2 definiert. Dementsprechend ist ein Abschnitt oberhalb der Trennlinie S2 und unterhalb der Diffusionslinie S1 als Abschnitt HS1, HS2 hoher Wärmeableitung definiert. Von HS1 und HS2 entspricht HS1 den SW-Elementen 51-56, die als der erste Inverterteil 50 dienen, und HS2 den SW-Elementen 61-66, die als der zweite Inverter 60 dienen.
Wärme von den SW-Elementen 52, 55, 62 und 65 verteilt sich in HS1 und HS2 radial nach außen, während sie axial, d.h. in Richtung des unteren Teils der Abbildung in den 12A und 12B übertragen wird. Ferner wird Wärme von den SW-Elementen 52, 55, 62 und 65 hauptsächlich in der axialen Richtung, weiter abwärts in den 12A/B übertragen, sobald die Wärme die virtuelle Trennlinie S2 in Richtung der Seite des Motors 10 passiert hat.
Wenn durch Graben (d.h. durch den Raum 182) in die Abschnitte HS1, HS2 hoher Wärmeableitung eingedrungen wird, wird, wie vorstehend bereits unter Bezugnahme auf die 12A/B erwähnt, die Wärmeableiteffizienz zum Ableiten von Wärme von den SW-Elementen 52, 55, 62 und 65 beeinträchtigt (d.h. verschlechtert).
Ferner sind, in der vorliegenden Ausführungsform, die SW-Elemente 51-55 und die SW-Elemente 61-66 auf der gegenüberliegenden Seite der Mittelachse O angeordnet und ist das Schaftloch 23 an einer Position zwischen zwei Teilen, d.h. zwischen einem zugewandten Teil des SW-Elements 52 und einem zugewandten Teil des SW-Element 62, in das Rahmenelement 20 gebohrt. Folglich sind das SW-Element 52 und das SW-Element 62 beabstandet voneinander angeordnet, so dass sich die Abschnitte HS1, HS2 hoher Wärmeableitung und das Schaftloch 23 nicht überlappen können.
Genauer gesagt, ein Abstand L2 ist wie folgt definiert. D.h., der Abstand L2 gemäß einer Gleichung (2) ist eine Abmessung zwischen (i) einem Seitenrand des SW-Elements 62 der Form 524 für das SW-Element 52 und (ii) einem Seitenrand des SW-Elements 52 der Form 624 für das SW-Element 62.
In der Gleichung (2) beschreibt der Term L3 einen Abstand zwischen Wandabschnitten im Schaftloch 23 auf der virtuellen Trennlinie S2. $L2 \geq d+L3$
Genauer gesagt, das SW-Element 52 ist derart auf der Wärmeerzeugungselement-Befestigungsoberfläche 42 positioniert, dass ein Abstand L4 zwischen (i) einem Rand der Form 524 für das SW-Element 52 auf einer Seite des Schaftlochs und (ii) einer Wand des Schaftlochs 23 einer Seite des SW-Elements 52 größer oder gleich ½ d, d.h. größer oder gleich einer Hälfte des erforderlichen Abstands d ist, wenn solch ein Abstand L4 auf der Wärmeerzeugungselement-Befestigungsoberfläche 42 gemessen wird.
In gleicher Weise ist ein Abstand L5 als eine Abmessung zwischen (i) einem Rand der Form 624 für das SW-Element 62 auf einer Seite des Schaftlochs 23 und (ii) einer Wand des Schaftlochs 23 auf einer Seite des SW-Elements 62 definiert, die größer oder gleich ½ d (d.h. größer oder gleich einer Hälfte des erforderlichen Abstands d) ist, wenn solch ein Abstand L5 auf der Wärmeerzeugungselement-Befestigungsoberfläche 42 gemessen wird.
Die obige Konfiguration garantiert, dass kein Graben des Schaftlochs 23 vorliegt, das in die Abschnitte HS1, HS2 hoher Wärmeableitung eindringt, wodurch eine hocheffiziente Wärmeableitung von den SW-Elementen 52, 62 ermöglicht wird. Ferner kann, wie in 13 gezeigt, zur Unterbringung des Magneten 18, ein Stufenteil 239 für das Schaftloch 23 innerhalb eines Bereichs oberhalb der Diffusionslinie S1 vorgesehen werden, so dass sich der Stufenteil 239 und die Abschnitte HS1, HS2 hoher Wärmeableitung und HS2 nicht gegenseitig überlappen.
Auf der Grundlage der obigen Konfiguration wird Wärme von den weiteren SW-Elementen (d.h. den SW-Elementen 51, 53-56, 61, 63-66), die jeweils weiter als die SW-Elemente 52, 62 von der Mittelachse O entfernt vorhanden sind (siehe beispielsweise 10), ebenso hocheffizient von diesen Elementen abgeleitet, da der Abstand von jeder der Wärmeableitungsformen für die SW-Elemente 51, 52-56, 61, 63-66 zum Schaftloch 23 größer als der Abstand von jedem der SW-Elemente 52, 62 zum Schaftloch 23 ist, d.h. es wird eine Nichtüberlappungspositionierung zwischen (i) den Abschnitten HS1, HS2 hoher Wärmeableitung von jedem der SW-Elemente 51, 52-56, 61, 63-66 und (ii) dem Schaftloch 23 erzielt.
Obgleich die Beschreibung der 13 auf das Positionsverhältnis zwischen den Abschnitten HS1, HS2 hoher Wärmeableitung und dem Schaftloch 23 ausgerichtet ist, kann Selbiges gegebenenfalls ebenso für das Positionsverhältnis zwischen den Abschnitten HS1, HS2 hoher Wärmeableitung und den Motorleitungseinfügelöchern 24 und 25 in der 13 gelten. D.h., gemäß der vorliegenden Ausführungsform entsprechen das Schaftloch 23 und die Motorleitungseinfügelöcher 24 und 25 jeweils einem „Loch“. Ferner entspricht der Abschnitt HS hoher Wärmeableitung einem „ersten Abschnitt hoher Wärmeableitung“ und entsprechen die Abschnitte HS1, HS2 hoher Wärmeableitung dem „zweiten Abschnitt hoher Wärmeableitung“.
Der Mikrocomputer 81, die Kondensatoren 86 und 87, die Drosselspule 89 und dergleichen sind, wie in den 7 und 11 sowie weiteren Figuren gezeigt, an der Große-Komponente-Befestigungsoberfläche 43 befestigt.
Der Mikrocomputer 81 ist an einer Rückseite der ASIC 82 an einer Position befestigt, die eine Befestigungsposition der ASIC 82 wenigstens teilweise überlappt. Ferner ist der Mikrocomputer 81 an einer Position befestigt, die außerhalb des Treiberelement-Befestigungsbereichs R3 liegt. In der 11 ist der Treiberelement-Befestigungsbereich R3 nicht gezeigt.
Wärme von der ASIC 82 wird in der vorliegenden Ausführungsform zum Rahmenelement 20 abgeleitet. Folglich ist es nicht erforderlich, ein Via (d.h. ein Loch) zum Ableiten von Wärme von der ASIC 82 zu einer Seite der Leiterplatte 41 zu bilden, wodurch die Rückseite eines Befestigungsabschnitts der ASIC 82 auf der Große-Komponente-Befestigungsoberfläche 43 verwendet werden kann, für eine Befestigung hoher Dichte der elektronischen Komponenten, wie beispielsweise des Mikrocomputers 81 und dergleichen, indem eine Verdrahtung auf der Rückseite der ASIC 82 angeordnet wird. D.h., dadurch, dass verhältnismäßig große Komponenten in überlappender Weise auf beiden Oberflächen der Leiterplatte 41 befestigt werden, d.h. der Mikrocomputer 81 auf einer Oberfläche befestigt wird und die ASIC 82 auf der Rückseite befestigt wird, und zwar in einer überlappenden Weise, wird der Befestigungsbereich der Leiterplatte 41 effizient verwendet, wodurch die Größenminderung der Leiterplatte 41 erleichtert wird. Ferner wird die Verdrahtungslänge zwischen dem Mikrocomputer 81 und der ASIC 82 verringert.
Der Kondensator 86 ist auf einer Rückseite der Leiterplatte 41, d.h. sich teilweise mit dem ersten Bereich R1 überlappend, in dem die SW-Elemente 51-56 des ersten Inverterteils 50 befestigt sind, befestigt. Der Kondensator 87 ist auf einer Rückseite der Leiterplatte 41 (d.h. sich teilweise mit dem zweiten Bereich R2 überlappend, in dem die SW-Elemente 61-66 des zweiten Inverterteils 60 befestigt sind) befestigt. Der Rauschminderungseffekt nimmt zu, wenn die Kondensatoren 86 und 87 auf der Rückseite der Inverterteile 50, 60 angeordnet werden.
In der vorliegenden Ausführungsform wird, indem verhältnismäßig große elektronische Komponenten, wie beispielsweise die Kondensatoren 86 und 87 und die Drosselspule 89, auf der Große-Komponente-Befestigungsoberfläche 43 befestigt werden, die Leiterplatte 41 in einem Nahbereich des Rahmenelements 20 positioniert. Hierdurch wird Wärme, die vom Wärmeerzeugungselement 70 auf der Wärmeerzeugungselement-Befestigungsoberfläche 42 erzeugt wird, von der „Rückseite“ dieser Komponenten zum Rahmenelement 20 abgeleitet.
Eine Radiusaußenposition des ersten Bereichs R1 (bezüglich der Mittelachse O) weist ein Motorleitungseinfügeloch 44 auf, das hierdurch gebohrt ist. Die erste Motorleitung 135 ist in das Motorleitungseinfügeloch 44 eingefügt. Eine Radiusaußenposition des zweiten Bereichs R2 weist ein Motorleitungseinfügeloch 45 auf, das hierdurch gebohrt ist. Die zweite Motorleitung 145 ist in das Motorleitungseinfügeloch 45 eingefügt.
Auf der Große-Komponente-Befestigungsoberfläche 43 ist ein Motorleitungsverbinder 46 aus einem leitfähigen Metall oder dergleichen an einer Position vorgesehen, an der die Motorleitungseinfügelöcher 44 und 45 gebohrt sind. Der Motorleitungsverbinder 46 weist einen Presseinfüge- bzw. Einpressteil auf, und der Einpressteil, der die Motorleitungen 135 und 145 empfängt, stellt eine elektrische Verbindung zwischen der Leiterplatte 41 und den Motorleitungen 135 und 145 her.
Ein Loch 48 ist an einer Position entsprechenden der Leiterplattenbefestigungsnase 32 der Leiterplatte 41 gebohrt. Eine Leiterplattensicherungsschraube 49 (siehe 7 und 8) ist in das Loch 48 eingefügt und fest in die Leiterplattenbefestigungsnase 32 des Rahmenelements 20 geschraubt. Die Leiterplatte 41 wird auf diese Weise am Rahmenelement 20 befestigt.
Ein Abdeckelement 90 weist, wie in den 3 bis 8 gezeigt, einen Abdeckkörper 91, einen Energieversorgungsverbinder 96 und einen Signalverbinder 97 auf und bedeckt die Seite der Große-Komponente-Befestigungsoberfläche 43 der Leiterplatte 41.
Ein Einfügeabschnitt 921 ist an einem Ende einer Umfangswand 92 des Abdeckkörpers 91 angeordnet. Der Einfügeabschnitt 921 ist in die Klebenut 37 des Rahmenelements 20 eingefügt und durch das Klebemittel befestigt. Auf diese Weise wird verhindert, dass Wasser oder dergleichen aus einem Verbindungsabschnitt zwischen dem Rahmenelement 20 und dem Abdeckelement 90 in den Motor 10 eindringt.
Ein Kondensatorraum 93 ist im Wesentlichen in der Mitte des Abdeckkörpers 91 gebildet. Der Kondensatorraum 93 ragt vom Abdeckkörper 91 hervor (d.h. vom Motor 10 weg), um die Kondensatoren 86 und 87 unterzubringen. Ein Luftloch 94 ist in den Kondensatorraum 93 gebohrt. Das Luftloch 94 weist ein daran befestigtes Filterelement 95 auf. Das Filterelement 95 ist aus einem Material aufgebaut, das für Luft, jedoch nicht für Wasser durchlässig ist. Durch das Filterelement 95 im Luftloch 94 verbleibt der Innendruck der Ansteuervorrichtung 1 auch bei Temperaturänderungen bei einem bestimmten Wert konstant.
Der Energieversorgungsverbinder 96 und der Signalverbinder 97 (nachstehend die „Verbinder 96 und 97“) ragen jeweils vom Abdeckkörper 91 hervor (d.h. vom Motor 10 weg). In der vorliegenden Ausführungsform sind die Verbinder 96 und 97 einteilig mit der Abdeckkörper 91 ausgebildet.
Der Energieversorgungsverbinder 96 weist eine Öffnung 961 auf, die an einem Ende angeordnet ist, das sich vom Motor 10 weg erstreckt, für eine Verbindung mit einem Kabelstrang (nicht gezeigt), der sich von der Batterie 109 aus erstreckt. Ferner weist der Energieversorgungsverbinder 96 einen Energieversorgungsverbinderanschluss 962 auf, der mit der Leiterplatte 41 verbunden ist. Der Energieversorgungsverbinderanschluss 962 ist in ein Anschlusseinfügeloch 965 eingefügt, das in die Leiterplatte 41 gebohrt ist, und ist durch Lötmittel oder dergleichen mit der Leiterplatte 41 verbunden. Auf diese Weise wird die ECU 40 mit der Batterie 109 verbunden.
Der Signalverbinder 97 weist eine Öffnung 971 auf, die an einem Ende angeordnet ist, das sich vom Motor 10 weg erstreckt, für eine Verbindung mit einem Kabelstrang (nicht gezeigt). In der vorliegenden Ausführungsform sind zwei Signalverbinder 97 vorgesehen, von denen einer mit einem Kabelstrang verbunden wird, der sich vom Drehmomentsensor 103 aus erstreckt, und der andere mit einem Kabelstrang verbunden wird, der sich vom CAN aus erstreckt. Ferner weist der Signalverbinder 97 einen Signalverbinderanschluss 972 auf, der mit der Leiterplatte 41 verbunden ist. Der Signalverbinderanschluss 972 wird in ein Anschlusseinfügeloch 975 eingefügt, das auf der Leiterplatte 41 angeordnet ist, und durch Lötmittel oder dergleichen mit der Leiterplatte 41 verbunden. Auf diese Weise wird Information vom Drehmomentsensor 103 und Information vom CAN an die ECU 40 gegeben.
Die Spitze von sowohl dem Energieversorgungsverbinderanschluss 962 als auch dem Signalverbinderanschluss 972 (nachstehend die „Anschlüsse 962 und 972“) wird in die Anschlussaufnahmenut 36 eingefügt, die auf der ECU-seitigen Fläche 31 des Rahmenelements 20 gebildet ist, so dass die Anschlüsse 962, 972 und das Rahmenelement 20 nicht gegenseitig kurzgeschlossen werden.
Die Ansteuervorrichtung 1 weist, wie vorstehend näher beschrieben, den Motor 10, das Rahmenelement 20, die Leiterplatte 41, die SW-Elemente 51-56, 61-66, die ASIC 82 und den Mikrocomputer 81 auf.
Der Motor 10 weist den Stator 12, auf den die erste und die zweite Wicklungsgruppe 13, 14 gewickelt sind, den Rotor, der bezüglich des Stators 12 drehbar ist, und die Welle 16, die zusammen mit dem Rotor 15 drehbar ist, auf.
Das Rahmenelement 20 ist auf einer Seite der axialen Richtung des Motors 10 angeordnet.
Die SW-Elemente 51-56, 61-66 zur Realisierung der Inverterteile 50 und 60, die jeweils den elektrischen Strom schalten, der in die Wicklungsgruppen 13 und 14 gespeist wird, sind an der Wärmeerzeugungselement-Befestigungsoberfläche 42 befestigt, die eine Oberfläche der Leiterplatte 41 ist, die dem Rahmenelement 20 zugewandt ist, und zwar in einer wärmeableitbaren Weise zu Ableiten von Wärme von diesen Elementen zum Rahmenelement 20.
Die Controller-Komponente 80 weist wenigstens einen von der Vorstufe 821, dem Regler 823 und dem Signalprozessor 822 und dem Drehwinkelsensor 85 auf und ist an der Leiterplatte 41 befestigt, an der ebenso die SW-Elemente 51-56, 61-66 befestigt sind. Der Mikrocomputer 81 führt einen Rechenprozess aus. Die Vorstufe 821 gibt ein Ansteuersignal an die SW-Elemente 51-56, 61-66 und weitere Vorrichtungen. Der Regler 823 stimmt eine Ausgangsspannung der Batterie 109 auf eine vorbestimmte Spannung ab und gibt die abgestimmte Spannung aus. Der Signalprozessor 822 verarbeitet ein Eingangssignal. Der Drehwinkelsensor 85 erfasst einen Drehwinkel des Rotors 15.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform sind die SW-Elemente 51-56, 61-66 zum Ableiten von Wärme zum Rahmenelement 20 in einer wärmeableitbaren Weise befestigt. Auf diese Weise kann, verglichen mit der Bereitstellung einer Wärmesenke separat zu diesen SW-Elementen, die Anzahl von Komponenten verringert werden.
Ferner ist das Rahmenelement 20 starr an einem axialen Ende des Motors 10 angeordnet. Auf diese Weise können das Volumen und/oder die Größe der Ansteuervorrichtung 1 in radialer Richtung verringert werden.
Darüber hinaus ist das Rahmenelement 20 an einem axialen Ende des Motors 10 angeordnet, das gegenüberliegend zu einem Ausgangsende 165 der Welle 16 des Motors 10 zum Ausgeben einer Antriebsleistung angeordnet ist. D.h., das Ausgangsende 165 der Welle 16 dringt nicht durch die Leiterplatte 41, so dass eine gesamte Oberfläche der Leiterplatte 41 zur Befestigung der Komponenten verwendbar ist, was die Grö-ßenreduktion der Leiterplatte 41 vereinfacht.
Die Leiterplatte 41 ist auf einer gegenüberliegenden Seite des Rahmenelements 20 bezüglich des Motors 10 starr angeordnet. Folglich wird das Rahmenelement 20, verglichen mit einer Leiterplatte, die auf der Motorseite des Rahmenelements 20 befestigt wird, auf einfache Weise am Motor 10 befestigt. Ferner wird das Rahmenelement 20, unabhängig von der Größe der elektronischen Komponenten, die an der Leiterplatte 41 befestigt sind, verkleinert.
Die Ansteuervorrichtung 1 weist die Stromerfassungselemente 57-59, 67-69 auf, die an der Wärmeerzeugungselement-Befestigungsoberfläche 42 der Leiterplatte 41 zur Erfassung des in die erste und in die zweite Wicklungsgruppe 13, 14 gespeisten Stroms befestigt sind. Auf diese Weise wird die Verdrahtungslänge für diese Elemente 57-59, 67-69 verringert, wodurch eine Verdrahtungsimpedanz und eine Dämpfung während einer Änderung des elektrischen Stroms verringert werden und eine geeignete Erfassung des elektrischen Stroms ermöglicht wird.
Die Stromerfassungselemente 57-59, 67-69 sind in einer wärmeableitbaren Weise zum Ableiten von Wärme zum Rahmenelement 20 befestigt. Folglich wird Wärme, die durch die Bereitstellung der elektrischen Energie für die Stromerfassungselemente 57-59, 67-69 erzeugt wird, zum Rahmenelement 20 abgeleitet, wodurch eine Verringerung des Volumens der Ansteuervorrichtung 1 ermöglicht wird und der Erfassungsfehler des elektrischen Stroms verringert wird.
In der vorliegenden Offenbarung ist, unter den elektronischen Komponenten, die als die Controller-Komponente 80 dienen, die ASIC 82, die eine Möglichkeit zum Ableiten von Wärme aufweisen muss, an der Wärmeerzeugungselement-Befestigungsoberfläche 42 befestigt, und ist Wärme von der ASIC 82 dazu ausgelegt, zum Rahmenelement 20 abgeleitet zu werden. Auf diese Weise wird Wärme von der ASIC 82 in geeigneter Weise zum Rahmenelement 20 abgeleitet. Ferner wird, indem Wärme von der ASIC 82 zum Rahmenelement 20 abgeleitet wird, auf ein Wärmeableitungs-Via zum Ableiten von Wärme in Richtung der Leiterplatte 41 verzichtet. Folglich kann ein Bereich der Leiterplatte 41 auf der Rückseite der ASIC 82 verwendet werden, um eine elektronische Komponente (d.h. den Mikrocomputer 81 in der vorliegenden Ausführungsform) zu befestigen, wodurch die Befestigungsoberfläche der Leiterplatte 41 effizienter verwendet werden kann und die Verringerung des Volumens des Produkts erleichtert wird.
Die Ansteuervorrichtung 1 ist an der Wärmeerzeugungselement-Befestigungsoberfläche 42 befestigt und weist eine großen Komponente 180 mit einer größeren Höhe als die SW-Elemente 51-56, 61-66 von der Wärmeerzeugungselement-Befestigungsoberfläche 42 auf.
Ferner weist das Rahmenelement 20 einen Große-Komponente-Raum 182 auf, in dem die große Komponente 180 untergebracht ist. Das Rahmenelement 20 weist den Abschnitt HS hoher Wärmeableitung auf, der als eine Innenseite einer Diffusionslinie S1 definiert ist, die sich in einem Winkel von 45 Grad diagonal nach außen erstreckt, und zwar von jedem der beiden Ränder einer Projektionsposition (d.h. einer Silhouette) des Wärmeableitungsabschnitts auf dem Rahmenelement 20 in der axialen Richtung (d.h. einer senkrechten Projektion bezüglich der ECU-seitigen Fläche 31 der Leiterplatte 41). Der Große-Komponente-Raum 182 ist gebildet, um sich nicht mit dem Abschnitt HS hoher Wärmeableitung zu überlappen.
Genauer gesagt, die große Komponente 180 ist in Übereinstimmung mit der Höhe der großen Komponente 180 von den SW-Elementen 51-56, 61-66 beabstandet angeordnet, so dass sich der Große-Komponente-Raum 182 und der Abschnitt HS hoher Wärmeableitung nicht gegenseitig überlappen.
Hierdurch wird der Raum A, der ein Eingriffsraum des Raums 182 in den Abschnitt HS hoher Wärmeableitung ist, nicht gebildet, wodurch Wärme hocheffizient von den SW-Elementen 51-56, 61-66 zum Rahmenelement 20 abgeleitet werden kann.
Das Rahmenelement 20 weist das Schaftloch 23 und die Motorleitungseinfügelöcher 24 und 25 auf, die das Rahmenelement 20 im Wesentlichen senkrecht zu ihren Oberflächen durchdringen. In der vorliegenden Ausführungsform ist eine Dicke des Rahmenelements 20, die für die Wärmeableitung der SW-Elemente 51-56, 61-66 erforderlich ist, als die erforderliche Wärmeableitungsdicke d bezeichnet, und sind die Abschnitte HS1, HS2 hoher Wärmeableitung des Rahmenelements 20 als eine Innenseite der Diffusionslinie S1 definiert, die sich in einem Winkel von 45 Grad diagonal nach außerhalb erstreckt, und zwar von jedem der beiden Ränder einer Projektionsposition des Wärmeableitungsabschnitts der SW-Elemente 51-55, 61-66 auf der ECU-seitigen Fläche 31 des Rahmenelements 20 und oberhalb der Hälfte der erforderlichen Wärmeableitungsdistanz d nahe der Leiterplatte 41.
Das Schaftloch 23 und die Motorleitungseinfügelöcher 24 und 25 sind an einem Abschnitt gebildet, der sich nicht mit den Abschnitten HS1, HS2 hoher Wärmeableitung überlappt.
Da sich der Abschnitt HS2 hoher Wärmeableitung, das Schaftloch 23 und die Motorleitungseinfügelöcher 24 und 25 nicht gegenseitig überlappen und der Raum (d.h. ein „leeres“ Loch) nicht in den Abschnitten HS1, HS2 hoher Wärmeableitung gebildet ist, wird die Wärme der SW-Elemente 51-56, 61-66 hocheffizient zum Rahmenelement 20 abgeleitet.
Ferner sind, wenn kein Durchgangsloch, wie beispielsweise das Schaftloch 23 oder dergleichen, vorhanden ist, die SW-Elemente 51-56 und die SW-Elemente 61-66 an geeigneten Positionen befestigt, um HS1 nicht mit HS2 zu überlappen, die jeweils den SW-Elementen 51-56 des ersten Inverterteils 50 und den SW-Elementen 61-66 des zweiten Inverterteils 60 entsprechen, so dass Wärme von den SW-Elementen 51-56, 61-66 hocheffizient zum Rahmenelement 20 ableitbar ist.
Dadurch, dass zwei Inverterteile 50 und 60 vorhanden sind und der elektrischen Strom zweigeteilt wird, werden die SW-Elemente 51-56, 61-66, die Stromerfassungselemente 57-59, 67-69 sowie die Kondensatoren 86 und 87 verkleinert und wird die hohe Stromtoleranzbreite der Verdrahtung ebenso halbiert, so dass die kompakte Befestigung der elektronischen Komponenten ermöglicht wird.
Der gleiche Effekt wird gleichzeitig erzielt, indem zwei Leistungsrelais 71 und 72 und zwei gegenläufig verschaltete Schutzrelais 73 und 74 in zwei Systemen verwendet werden.
Ferner ist der Motorleitungseinfügeabschnitt 44, in den die erste Motorleitung 135 eingefügt wird, die aus dem ersten Bereich R1 und der ersten Wicklungsgruppe 13 entsprechend hierzu herausgeführt wird, die als der erste Inverterteil 50 dienen, auf einer gegenüberliegenden Seite über die Mittelachse O der Leiterplatte 41 hinweg bezüglich des Motorleitungseinfügeabschnitts 45 angeordnet, in den die zweite Motorleitung 145 eingefügt wird, die aus dem zweiten Bereich R2 und der zweiten Wicklungsgruppe 14 herausgeführt wird, die als der zweite Inverterteil 60 dienen, wobei die zwei Verdrahtungsleitungen auf beiden Seiten der Mittelachse O effizient gebildet werden, während Wärmeerzeugungsabschnitt auf zwei Positionen verteilt werden, wodurch die Volumenreduktion des Produkt weiter erleichtert wird.
Die Ansteuervorrichtung 1 weist die Kondensatoren 86 und 87 auf. Die Kondensatoren 86 und 87 sind an der Große-Komponente-Befestigungsoberfläche 43 befestigt, die eine gegenüberliegende Seite der Leiterplatte 41 bezüglich des Rahmenelements 20 ist, und die Positionen der Kondensatoren 86 und 87 auf der Oberfläche 43 überlappen sich wenigstens teilweise mit den Bereichen R1, R2, in denen die SW-Elemente 51-56, 61-66 befestigt sind.
Da die Verdrahtungslänge durch die obige Konfiguration verringert wird und die Verdrahtungsimpedanz verglichen mit einem Fall, in dem die Kondensatoren 86 und 87 in anderen Teilen der Oberfläche 43 angeordnet sind, verringert wird, nimmt der Rauschminderungseffekt des ersten Inverterteils 50 und des zweiten Inverterteils 60 zu.
Wenn der Treiberelement-Befestigungsbereich R3 derart definiert ist, dass er die Mittelachse O der Leiterplatte 41 sowie die Bereiche R1, R2, in denen die SW-Elemente 51-57, 61-67 befestigt sind, aufweist, sind der Mikrocomputer 81 und die ASIC 82 außerhalb des Treiberelement-Befestigungsbereichs R3 angeordnet. Dadurch, dass verhältnismäßig große Komponenten, wie beispielsweise der Mikrocomputer 81 und die ASIC 82, auf der Außenseite des Treiberelement-Befestigungsbereichs R3 auf der Leiterplatte 41 angeordnet werden, werden ein Teil hohen elektrischen Stromes und ein Signalsteuerteil getrennt und wird ein Einfluss des Schaltrauschens hohen Stromes auf einen Steuerteil verringert.
Darüber hinaus weist der Teil hohen elektrischen Stromes eine kompakte Verdrahtungsanordnung in Übereinstimmung mit der obigen Konfiguration auf, wird der Befestigungsbereich der Leiterplatte 41 effizient genutzt und wird die Produktgröße verringert.
Die Ansteuervorrichtung 1 ist in einer wärmeableitbaren Weise zum Rahmenelement 20 an der Wärmeerzeugungselement-Befestigungsoberfläche 42 befestigt und weist die Leistungsrelais 71 und 72 und die gegenläufig verschalteten Schutzrelais 73 und 74 zum Schalten zwischen Leitung und Unterbrechung der Energieversorgung von der Batterie 109 zu den Inverterteilen 50 und 60 auf. Hierdurch wird Wärme, die durch die Energieversorgung der Leistungsrelais 71 und 72 und der gegenläufig verschalteten Schutzrelais 73 und 74 erzeugt wird, in geeigneter Weise zum Rahmenelement 20 abgeleitet.
Die Leistungsrelais 71 und 72 und die gegenläufig verschalteten Schutzrelais 73 und 74 sind auf einer gegenüberliegenden Seite des Mikrocomputers 81 und der ASIC 82 bezüglich des Treiberelement-Befestigungsbereichs R3 angeordnet. Hierdurch wird der Befestigungsbereich der Wärmeerzeugungselement-Befestigungsoberfläche 42 auf der Leiterplatte 41 effizient verwendet und jede dieser Komponenten in geeigneter Weise angeordnet.
Die Ansteuervorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform wird auf die elektrische Servolenkungsvorrichtung 8 angewandt. Genauer gesagt, die elektrische Servolenkungsvorrichtung 8 weist die Ansteuervorrichtung 1 und das Untersetzungsgetriebe 9 zur Übertragung des vom Motor 10 ausgegebenen Drehmoments auf die Lenksäule 102 auf und unterstützt eine Lenkbetätigung des Lenkrads 101 durch den Fahrer auf der Grundlage des Ausgangsdrehmoments des Motors 10, das verwendet wird, um die Lenksäule 102 anzusteuern bzw. anzutreiben.
In der Ansteuervorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform sind der Motor 10 und die ECU 40 auf der gleichen Achse vorgesehen und sind die SW-Elemente 51-56, 61-66 und die Controller-Komponente 80 auf derselben Leiterplatte 41 befestigt, um Wärme von den SW-Elementen 51-56, 61-66 zum Rahmenelement 20 abzuleiten, um das Produktvolumen zu verringern. Folglich ist die Ansteuervorrichtung in einem kleineren Einbauraum installierbar.
Darüber hinaus weist die Ansteuervorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform den O-Ring 39 auf, der an einer Position zwischen dem Motorgehäuse 11 und dem Rahmenelement 20 angeordnet ist, und sind das Rahmenelement 20 und das Abdeckelement 90 anhand von Klebemitteln befestigt. Auf diese Weise weist die Ansteuervorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform eine wasserdichte Konstruktion auf. Genauer gesagt, die Ansteuervorrichtung 1 kann beispielsweise in einem Motorraum montiert werden und ist in geeigneter Weise auf eine elektrische Servolenkungsvorrichtung vom Zahnstangenunterstützungstyp anwendbar.
(Zweite Ausführungsform)
Die Ansteuervorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in den 14 bis 19 gezeigt. 14 zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie XIV-XIV in der 17.
Eine Ansteuervorrichtung 2 weist einen Motor 210 als eine rotierende elektrische Maschine, ein Frontrahmenende 215, ein Heckrahmenende 220, eine ECU 240, die als ein Controller dient, einen Verbinder 280, ein Abdeckelement 290 und dergleichen auf. In der vorliegenden Ausführungsform entspricht das Heckrahmenende 220 einem „Rahmenelement“. Die elektrische Konfiguration der Ansteuervorrichtung 2 ist gleich derjenigen der vorstehend beschriebenen Ausführungsform und nachstehend nicht wiederholt beschrieben.
Der Motor 210 weist, wie in 14 gezeigt, einen Stator 212, den Rotor 15 und die Welle 16 zusammen mit anderen Teilen auf.
Der Stator 212 weist das Frontrahmenende 215 und das Heckrahmenende 220 auf, die daran befestigt sind. In der vorliegenden Ausführungsform ist kein Motorgehäuse vorgesehen und liegt der Stator 212 frei. Ansonsten entspricht der Stator 212 dem Stator 12 in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform. D.h., in der Ansteuervorrichtung 2 der vorliegenden Ausführungsform liegt der Stator 212 frei und weist der Stator 212 keine wasserdichte Struktur auf. Folglich ist die Ansteuervorrichtung 2 der vorliegenden Ausführungsform, eher als in einem Motorraum, vorzugsweise in einem Fahrzeuginnenraum angeordnet, und ist die Ansteuervorrichtung 2 der vorliegenden Ausführungsform vorzugsweise auf eine elektrische Servolenkungsvorrichtung vom Säulenunterstützungstyp anwendbar.
In der vorliegenden Ausführungsform kann, da das Motorgehäuse ausgelassen ist, der „Motorbereich“ als eine Projektionssilhouette des Stators 212 betrachtet werden.
Das Frontrahmenende 215 ist beispielsweise aus Metall, wie beispielsweise Aluminium oder dergleichen, aufgebaut und am gegenüberliegenden Ende des Motors 210 bezüglich der ECU 240 vorgesehen. Das Frontrahmenende 215 weist ein Schaftloch 216 auf, das im Wesentlichen in der Mitte hiervon gebohrt ist. Das Lager 166 ist am Frontrahmenende 215 befestigt, und ein Ende 161 der Welle 16 ist in dieses eingefügt. Das eine Ende 161 der Welle 16 liegt vom Frontrahmenende 215 frei. Ein Ausgangsende 165 ist an dem einen Ende 161 der Welle 16 vorgesehen. Das Ausgangsende 165 ist mit dem Untersetzungsgetriebe 9 verbunden. Auf diese Weise wird das durch die Rotation des Rotors 15 und der Welle 16 erzeugte Drehmoment über das Untersetzungsgetriebe 9 an die Lenksäule 102 gegeben.
Das Heckrahmenende 220 weist, wie in den 14 bis 17 gezeigt, beispielsweise einen Rahmenteil 222, einen Kühlkörper 230 und einen Verbinderempfangsteil 236 auf und ist aus einem hochwärmeleitfähigen Metall (wie beispielsweise Aluminium oder dergleichen) aufgebaut und auf der Seite der ECU 240 des Motors 210 angeordnet. Das Frontrahmenende 215 und das Heckrahmenende 220 sind unter Verwendung einer Durchsteckschraube (nicht gezeigt) kombiniert, wobei der Motor 210 zwischen beiden angeordnet ist. Ferner sind ein Motorleitungseinfügelöcher (nicht gezeigt) in das Heckrahmenende 220 gebohrt. Die Motorleitungen 135 und 145 sind in die Motorleitungseinfügelöcher eingefügt und herausgeführt, um sich in Richtung der ECU 240 zu erstrecken.
Der Rahmenteil 222 weist eine Ringform auf und ist am Stator 212 des Motors 210 befestigt.
Der Kühlkörper 230 steht auf dem Rahmenteil 222, um sich in Richtung der ECU 240 zu erstrecken. Der Kühlkörper 230 weist einen Leiterplattenbefestigungsteil 232 auf. Eine Oberfläche des Kühlkörpers 230, die der ECU 240 zugewandt ist, ist als eine Abstrahloberfläche 235 gebildet.
Ein Schaftloch 231 ist an einer Position der Mittelachse O am Kühlkörper 230 gebohrt. Das Schaftloch 231 weist ein darin angeordnetes Lager 167 auf, wobei ein anderes Ende 162 der Welle 16 in dieses eingefügt ist. Auf diese Weise liegt der am anderen Ende 162 der Welle 16 angeordnete Magnet 18 zur ECU 240 frei.
Der Verbinderempfangsteil 236 ragt vom Kühlkörper 230 radial nach außen. Neben dem Verbinderempfangsteil 236 ist ein Verbinder 280 auf der Seite der ECU 240 angeordnet. Der Verbinderempfangsteil 236 und der Verbinder 280 sind mit einem Zwischenraum zwischen beiden voneinander beabstandet angeordnet.
In der vorliegenden Ausführungsform wird die Dicke des Kühlkörpers 230 in der axialen Richtung an einer Position auf der Seite der ECU 240 des Verbinderempfangsteils 236 als die erforderliche Dicke d gemessen.
Die ECU 240 ist auf einer gegenüberliegenden Seite des Heckrahmenendes 220 bezüglich des Motors 210 und im Wesentlichen koaxial mit dem Motor 210 angeordnet.
Die ECU 240 weist eine Leiterplatte 241 auf, auf der verschiedene elektronische Komponenten befestigt sind.
Die Leiterplatte 241 nimmt eine Form an, die in den Projektionsbereich des Heckrahmenendes 220 passt. Ferner sind die Komponenten der ECU 240 (d.h. die SW-Elemente 51-56, 61-66, die Stromerfassungselemente 57-59, 67-69, die Kondensatoren 86 und 87 und die Drosselspule 89), die auf der Leiterplatte 241 befestigt sind, im Motorbereich angeordnet.
Hierin ist eine motorseitige Oberfläche der Leiterplatte 241, die dem Motor 210 zugewandt ist, als eine Wärmeerzeugungselement-Befestigungsoberfläche 242 bezeichnet, und eine gegenüberliegende Oberfläche der Leiterplatte 241, die vom Motor 210 abgewandt ist, als eine Große-Komponente-Befestigungsoberfläche 243 bezeichnet. In der vorliegenden Ausführungsform entspricht die Wärmeerzeugungselement-Befestigungsoberfläche 242 einer „ersten Oberfläche“ und entspricht die Große-Komponente-Befestigungsoberfläche 243 einer „zweiten Oberfläche“.
Die Wärmeerzeugungselement-Befestigungsoberfläche 242 weist, wie in 18 gezeigt, die SW-Elemente 51-56, 61-66, die Stromerfassungselemente 57-59, die Leistungsrelais 71 und 72, die gegenläufig verschalteten Schutzrelais 73 und 74, die ASIC 82, den Drehwinkelsensor 85 und dergleichen daran befestigt auf.
In der vorliegenden Ausführungsform kontaktieren die SW-Elemente 51-56, 61-66, die Stromerfassungselemente 57-59, 67-69, die Leistungsrelais 71 und 72, die gegenläufig verschalteten Schutzrelais 73 und 74 und die ASIC 82 jeweils die Abstrahlungsoberfläche 235 des Kühlkörpers 230 des Heckrahmenendes 220 über die Wärmeleitpaste in einer wärmeableitbaren Weise. Auf diese Weise wird Wärme, die von den SW-Elementen 51-56, 61-66, den Leistungsrelais 71 und 72, den gegenläufig verschalteten Schutzrelais 73 und 74 und der ASIC 82 erzeugt wird, über die Wärmeleitpaste zum Heckrahmenende 220 abgeleitet.
Da die ASIC 82 in einer wärmeableitbaren Weise an der Wärmeerzeugungselement-Befestigungsoberfläche 242 der Leiterplatte 241 befestigt ist, um Wärme zum Kühlkörper 230 abzuleiten, sind die elektronischen Komponenten in einem Überlappungsbereich auf der Große-Komponente-Befestigungsoberfläche 243 befestigbar, der den Befestigungsbereich der ASIC 82 überlappt. In der vorliegenden Ausführungsform ist, auf der Große-Komponente-Befestigungsoberfläche 243, der Mikrocomputer 81 in einem Bereich befestigt, der wenigstens teilweise die ASIC 82 überlappt (siehe 14 und 19), gleich der vorstehend beschriebenen Ausführungsform.
In der vorliegenden Ausführungsform sind die SW-Elemente 51-56, die als der erste Inverterteil 50 dienen, und die SW-Elemente 61-66, die als der zweite Inverterteil 60 dienen, symmetrisch zu der Mittelachse O des Motors 210 (d.h. in der vorliegenden Ausführungsform zu einer Position, an der der Drehwinkelsensor 85 angeordnet ist) angeordnet. In der vorliegenden Ausführungsform sind die SW-Elemente 51-56 und die SW-Elemente 61-66 punktsymmetrisch zur Mittelachse O des Motors 310 angeordnet. Ferner sind, auf der Leiterplatte 241, die platteneigene Verdrahtung im ersten Bereich R1 und die platteneigene Verdrahtung im zweiten Bereich R2 punktsymmetrisch zur Mittelachse O angeordnet.
Darüber hinaus ist die Phasensequenz auf die gleiche Weise wie in der obigen Ausführungsform angeordnet (d.h. U-, V-, W-Phase der Reihe nach von der Seite des Leistungsrelais 71 im ersten Inverterteil 50, und W-, V-, U-Phase der Reihe nach von der Seite des Relais 72 im zweiten Inverterteil 60).
Die Anordnung und anderen Gegenstände, die vorstehend nicht erwähnt sind, bezüglich der elektronischen Komponenten auf dem Substrat 241, entsprechen ebenso der vorstehend beschriebenen Ausführungsform.
Ein Motorleitungseinfügeabschnitt 244 ist an einer Position radial außerhalb des ersten Bereichs R1 gebohrt, in dem die Elemente, die als der erste Inverterteil 50 auf der Leiterplatte 241 dienen, befestigt sind. Die erste Motorleitung 135 ist in den Motorleitungseinfügeabschnitt 244 eingefügt und über Lötmittel oder dergleichen mit dem Abschnitt 244 verbunden.
Ein Motorleitungseinfügeabschnitt 245 ist an einer Position radial außerhalb des zweiten Bereichs R2 gebohrt, in dem die Elemente, die als der zweite Inverterteil 60 auf der Leiterplatte 241 dienen, befestigt sind. Die zweite Motorleitung 145 ist in den Motorleitungseinfügeabschnitt 245 eingefügt und über Lötmittel oder dergleichen mit dem Abschnitt 245 verbunden.
Die Motorleitungseinfügebschnitte 244 und 245 sind auf einem Kreis C angeordnet, dessen Mittelpunkt auf der Mittelachse O liegt. D.h., die Motorleitungen 135 und 145 sind auf dem Kreis C auf der Leiterplatte 241 angeordnet. In der vorliegenden Ausführungsform sind die Motorleitungen 135 und 145 jeweils als ein Wicklungsdraht der Wicklungsgruppen 13 und 14 herausgeführt, der auf den Stator 212 mit einer Ringform gewickelt ist. Dadurch, dass die Motorleitungseinfügeabschnitte 244 und 245 auf demselben Kreis angeordnet sind, erstrecken sich die Motorleitungen 135 und 145 vom Stator 312 gerade in Richtung der Leiterplatte 241, so dass die Motorleitungen 135 und 145 auf einfache Weise mit der Leiterplatte 241 verbunden werden können.
Ferner wird, gemäß der obigen Konfiguration, der Widerstand der Verdrahtung zu den Inverterteilen 50 und 60 verringert und die Balance zwischen den Verdrahtungen unter den zwei Inverterteilen 50 und 60 aufrechterhalten (d.h. die Differenz der Impedanzen zwischen den zwei Verdrahtungen derart gesteuert, dass sie gering ist), und zwar gezielt mit der einfachen Verbindung dieser Verdrahtungen mit der Leiterplatte 41, um eine reibungslose Motoransteuerung zu realisieren, die nur eine geringe Drehmomentwelligkeit aufweist.
Ein Loch 248 ist an einer Position entsprechenden dem Leiterplattenbefestigungsteil 232 der Leiterplatte gebohrt. Eine Leiterplattensicherungsschraube 49 ist in das Loch 248 eingefügt und in den Leiterplattenbefestigungsteil 232 des Heckrahmenendes 220 geschraubt. Auf diese Weise wird die Leiterplatte 241 am Heckrahmenende 220 befestigt.
Die Leiterplatte 241 weist einen Bogenteil 251 mit einer Bogenform und einen Verbinderbefestigungsteil 252, der radial außerhalb des Bogenteils 251 angeordnet ist, auf. Der Verbinderbefestigungsteil 252 weist ein Loch 253 auf, das in diesen gebohrt ist und in das eine Verbindersicherungsschraube 289 eingefügt ist.
Der Verbinderbefestigungsteil 252 ist außerhalb der Leistungsrelais 71 und 72 und der gegenläufig verschalteten Schutzrelais 73 und 74 auf der Wärmeerzeugungselement-Befestigungsoberfläche 242 der Leiterplatte 241 positioniert, und der Verbinder 280 ist auf dem Verbinderbefestigungsteil 252 positioniert.
Der Verbinder 280 ist, wie in den 14 bis 17 gezeigt, anhand der Verbindersicherungsschraube 289, die von der Seite der Große-Komponente-Befestigungsoberfläche 243 der Leiterplatte 241 eingefügt wird, auf der Leiterplatte 241 befestigt.
Der Verbinder 280 ist aus Harz oder einem ähnlichen Material aufgebaut, angeordnet, um von der Leiterplatte 241 radial nach außen zu ragen, und auf der Seite der ECU 240 dem Heckrahmenende 220 zugewandt innerhalb eines Nahbereichs des Verbinderempfangsteils 236 positioniert (d.h. der Verbinder 280 ist zwischen dem Heckrahmenende 220 und der ECU 240 positioniert). Genauer gesagt, der Verbinder 280 ist auf der Seite der ECU 240 des Rahmenteils 222 nahe dem Verbinderempfangsteil 236 des Heckrahmenendes 220 positioniert, wobei nachstehend näher beschrieben ist, wie der Verbinder 280 auf der Controller-Seite des Rahmenelements positioniert ist.
In der vorliegenden Ausführungsform ist der Verbinder 280 auf der Seite der Wärmeerzeugungselement-Befestigungsoberfläche 242 der Leiterplatte 241 positioniert, was für die Wärmeableitung von Vorteil ist, da sich der Kühlkörper 230 vom Heckrahmenende 220 in der Höhe des Verbinders 280 erheben kann, wobei eine erhöhte Größe für eine Wärmeableitungsoberfläche vorbehalten wird und eine hiervon abgeleitete Wärmemenge erhöht wird. D.h., die vom Wärmeerzeugungselement 70 erzeugte Wärme kann effizient vom Kühlkörper 230 abgeleitet werden.
Eine Öffnung 281 des Verbinders 280 ist nach außen gerichtet und mit einem Kabelstrang verbindbar, der von radial außerhalb der Ansteuervorrichtung 2 kommt. Ferner weist der Verbinder 280 einen Anschluss 282 auf. Der Anschluss 282 ist mit der Leiterplatte 241 verbunden.
Der Verbinder 280 der vorliegenden Ausführungsform weist einen Energieversorgungsverbinder 283 und einen Signalverbinder 284 auf, die einteilig ausgebildet sind, um einen Körper aufzuweisen. Der Außenumfang des Verbinders 280 weist einen darauf gebildeten Flansch 285 auf.
Ein Abdeckelement 290 ist aus einem metallischen Material aufgebaut und als ein vom Verbinder 280 separater Körper gebildet. Das Abdeckelement 290 weist einen oberen Teil 291 und eine Seitenwand 292, die entlang des Umfangs des oberen Teils 291 gebildet ist, auf und bedeckt die ECU 240 und ist durch Verstemmen und dergleichen am Heckrahmenende 220 befestigt.
Die Seitenwand 292 weist eine Aussparung 293 auf, die in geeigneter Weise gebildet ist, um den Verbinder 280 unterzubringen. Die Seite der Öffnung 281 des Verbinders 280 liegt so vom Abdeckelement 290 frei.
In der vorliegenden Ausführungsform weist der Flansch 285 eine motorseitige Fläche auf, die vom Abdeckelement 290 freiliegt, basierend auf der Annahme, dass der Motor 10, nach der Montage im Fahrzeug, auf einer vertikal unteren Seite in der Ansteuervorrichtung 2 positioniert ist. Dadurch, dass der Flansch 285 vorgesehen ist, wird verhindert, dass Wasser oder dergleichen über einen Verbindungsteil zwischen dem Abdeckelement 290 und dem Verbinder 280 nach innerhalb der Ansteuervorrichtung 2 eindringt. Ferner wird Wasser, das eingedrungen ist, entlang des Flansches 285 nach außerhalb der Ansteuervorrichtung 2 transportiert.
In der vorliegenden Ausführungsform ist, an einer Position der Mittelachse O der Leiterplatte 241, der Drehwinkelsensor 85 angeordnet. Die SW-Elemente 51-56, 61-66, die als der erste Inverterteil 50 dienen, und die SW-Elemente 61-66, die als der zweite Inverterteil 60 dienen, sind punktsymmetrisch zur Mittelachse O angeordnet. Genauer gesagt, durch die punktsymmetrische Anordnung der Phasensequenzen in diesen Inverterteilen, die den Austritt des magnetischen Flusses aus jedem der zwei Inverterteile aufhebt, wird der Erfassungsfehler des Drehwinkelsensors 85 verringert.
Ferner sind die platteneigene Verdrahtung im ersten Bereich R1 und die platteneigene Verdrahtung im zweiten Bereich R2 punktsymmetrisch zur Mittelachse O angeordnet. Auf diese Weise wird die Länge der Verdrahtung verringert, wodurch die Impedanz der Verdrahtung verringert wird. Genauer gesagt, durch die punktsymmetrische Anordnung der Phasensequenzen wird die Variation der Verdrahtungslängen unter den verschiedenen Phasen verringert und wird die Variation der Impedanz unter den verschiedenen Verdrahtungen verringert.
Die Konfiguration der vorliegenden Ausführungsform erzielt ferner die gleichen Effekte wie die vorstehend beschriebene Ausführungsform.
(Weitere Ausführungsformen)
(a) Rahmenelement
Gemäß den weiteren Ausführungsformen, die sich von der obigen Ausführungsform unterscheiden, kann das Rahmenelement auf dem Motorgehäuse befestigt werden oder kann das Rahmenelement unter Verwendung einer Komponente verschieden von einer Schraube auf dem Motorgehäuse befestigt werden. Ferner kann das Rahmenelement durch Einpressen bzw. Presseinfügen auf dem Motorgehäuse befestigt werden. Auf diese Weise kann die Anzahl von Komponenten verringert werden. Ferner kann das Volumen entlang des Radius der Ansteuervorrichtung verringert werden.
Gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ist das Rahmenelement an einem axialen Ende der rotierenden elektrischen Maschine angeordnet, das einer zum Abtriebsende gegenüberliegenden Seite entspricht. Gemäß den weiteren Ausführungsformen kann das Rahmenelement auf einer Abtriebsendseite angeordnet sein. Ferner kann das Rahmenelement an einer Position radial außen oder dergleichen, d.h. an einer Position verschieden von dem einen axialen Ende der rotierenden elektrischen Maschine, angeordnet sein.
Gemäß der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird, in der Annahme, dass die Leiterplatte im Wesentlichen koaxial mit der rotierenden elektrischen Maschine angeordnet ist, die Mittelachse O als ein Mittelpunkt der Ansteuervorrichtung betrachtet. Gemäß den weiteren Ausführungsformen kann, wenn die Leiterplatte nicht koaxial mit der rotierenden elektrischen Maschine angeordnet ist, oder wenn die Leiterplatte auf dem Rahmenelement befestigt ist, das an einer Position verschieden von dem einen axialen Ende der rotierenden elektrischen Maschine angeordnet ist, eine Position verschieden von der Mittelachse O (wie beispielsweise ein Mittelpunkt der Leiterplatte) als ein Mittelpunkt der Ansteuervorrichtung festgelegt sein.
Gemäß der vorstehend beschriebenen Ausführungsform dient das Rahmenelement als eine Außenhülle der rotierenden elektrischen Maschine. Gemäß den weiteren Ausführungsformen kann das Rahmenelement als ein separates Element von einem Außenhüllenelement zur Bereitstellung einer Außenhülle für die rotierende elektrische Maschine vorgesehen sein und kann das Rahmenelement auf dem Außenhüllenelement befestigt sein.
Gemäß der vorstehend beschriebenen Ausführungsform hält bzw. trägt das Rahmenelement die Leiterplatte befestigt auf einer von der rotierenden elektrischen Maschine abgewandten Seite. Gemäß den weiteren Ausführungsformen kann das Rahmenelement die Leiterplatte befestigt auf einer der rotierenden elektrischen Maschine zugewandten Seite hiervon aufweisen.
(b) ECU
Gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen sind der Inverterteil und das Relais jeweils in zwei Sätzen vorgesehen. Gemäß den weiteren Ausführungsformen können der Inverterteil und das Relais jeweils in drei oder mehr als drei Sätzen vorgesehen sein.
Gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen kann das Wärmeerzeugungselement das Rahmenelement über die Wärmeleitpaste in einer wärmeableitbaren Weise kontaktieren. Gemäß den weiteren Ausführungsformen kann die Wärmeleitpaste durch ein Wärmeableitungsblech ersetzt werden oder kann das Wärmeerzeugungselement das Rahmenelement direkt kontaktieren.
Gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen weisen die SW-Elemente die Wärmeableitungsform auf, der vom Formteil freiliegt. Gemäß den weiteren Ausführungsformen muss die Wärmeableitungsabschnitt nicht zwangsläufig vom SW-Element freiliegen.
Gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen wird der Freilegungsabschnitt der Wärmeableitungsform als ein „Wärmeableitungsabschnitt“ betrachtet. Für den Fall, dass die Wärmeableitungsform jedoch nicht freiliegt, kann beispielsweise der gesamte Formteil als ein „Wärmeableitungsabschnitt“ betrachtet werden.
Selbiges gilt für das Leistungsrelais, das gegenläufig verschaltete Schutzrelais und die ASIC.
Gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen können das Treiberelement, das Stromerfassungselement, das Leistungsrelais, das gegenläufig verschaltete Schutzrelais und die ASIC dem Wärmeerzeugungselement entsprechen und sind diese Wärmeerzeugungselemente angeordnet, um Wärme von ihren Rückseiten zum Rahmenelement abzuleiten. Gemäß den weiteren Ausführungsformen können das Stromerfassungselement, das Leistungsrelais und das gegenläufig verschaltete Schutzrelais auf der Große-Komponente-Befestigungsoberfläche befestigt oder ausgelassen sein.
Ferner kann das Stromerfassungselement nicht als Shunt-Widerstand, sondern als Hall-IC und dergleichen realisiert sein und kann das Stromerfassungselement nur für zwei oder weniger als zwei Phasen vorgesehen sein. D.h., das Stromerfassungselement kann teilweise ausgelassen sein. Das Leistungsrelais kann als ein mechanisches Relais realisiert sein. Wenn das Stromerfassungselement als ein Hall-IC oder dergleichen realisiert ist, das selbst keine Wärme ableiten muss, kann das Stromerfassungselement nicht in Kontakt mit dem Rahmenelement angeordnet sein, d.h. dazu ausgelegt sein, Wärme nicht zum Rahmenelement abzuleiten.
Ferner können elektronische Komponenten verschieden von den obigen ebenso auf der Wärmeerzeugungselement-Befestigungsoberfläche der Leiterplatte als Wärmeerzeugungselemente befestigt sein, um Wärme von ihren Rückseiten in Richtung des Rahmenelements ableiten zu können.
Gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen sind das SW-Element, das als der erste Inverterteil dient, und das SW-Element, das als der zweite Inverterteil dient, in der ersten Ausführungsform achsensymmetrisch angeordnet, und sind das SW-Element, das als der erste Inverterteil dient, und das SW-Element, das als der zweite Inverterteil dient, in der zweiten Ausführungsform punktsymmetrisch angeordnet.
Gemäß den weiteren Ausführungsformen können die SW-Elemente in der Konfiguration der ersten Ausführungsform eine punktsymmetrische Anordnung oder die SW-Elemente in der Konfiguration der zweiten Ausführungsform eine achsensymmetrische Anordnung aufweisen.
Ferner kann das SW-Element ebenso beliebig angeordnet sein (d.h. muss das SW-Element keine symmetrische Anordnung aufweisen).
Ferner können die elektronischen Komponenten verschieden vom SW-Element ebenso beliebig angeordnet werden.
Gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ist die Phasensequenz im ersten System gleich U, V, W von der nahen Seite des Leistungsrelais und ist die Phasensequenz im zweiten System gleich W, V, U von der nahen Seite des Leistungsrelais. Gemäß den weiteren Ausführungsformen kann die Phasensequenz im ersten System eine beliebige Reihenfolge (d.h. nicht unbedingt U, V, W von der Seite des Leistungsrelais) aufweisen. Ferner ist die Phasensequenz im zweiten System vorzugsweise eine zum ersten System umgekehrte Reihenfolge. Auf diese Weise wird der magnetische Streuflusses aus dem Drehwinkelsensor verringert, wie in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform. Ferner wird die Variation der Verdrahtungsimpedanz unter den verschiedenen Phasen gemindert. Darüber hinaus müssen die Phasensequenzen im ersten und im zweiten System nicht unbedingt eine umgekehrte Reihenfolge aufweisen.
Gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen weist die Controller-Komponente die Rechenschaltung, die Vorstufe, den Regler, den Signalprozessor und den Drehwinkelsensor auf. Gemäß den weiteren Ausführungsformen können einige der Controller-Komponenten auf einer anderen Leiterplatte angeordnet sein, die sich von der Leiterplatte mit dem darauf befestigten Treiberelement unterscheidet, oder können einige der Controller-Komponenten ausgelassen sein.
Gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ist die ASIC in einer wärmeableitbaren Weise an der Wärmeerzeugungselement-Befestigungsoberfläche befestigt, um Wärme zum Rahmenelement abzuleiten. Gemäß den weiteren Ausführungsformen kann die Controller-Komponente verschieden von der ASIC (wie beispielsweise ein Mikrocomputer) in einer wärmeableitbaren Weise an der Wärmeerzeugungselement-Befestigungsoberfläche angeordnet sein, um Wärme zum Rahmenelement abzuleiten. In solch einem Fall entspricht der Mikrocomputer einem „Wärmeerzeugungselement“.
Gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen weist die ASIC die Vorstufe, den Signalprozessor und den Regler auf. Gemäß den weiteren Ausführungsformen weist die ASIC wenigstens einen von der Vorstufe, dem Signalprozessor und dem Regler auf. Ferner kann einer oder können mehrere von der Vorstufe, dem Signalprozessor und dem Regler als eine separate Komponente vorgesehen sein. Darüber hinaus kann die ASIC eine Kommunikationsvorrichtung zum Ausführen einer Kommunikation mit einer weiteren Vorrichtung und eine weitere Vorrichtung neben wenigstens einem von der Vorstufe, dem Signalprozessor und dem Regler aufweisen.
Gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ist, in dem Überlappungsbereich auf der gegenüberliegenden Oberfläche, d.h. der Oberfläche, die von der rotierenden elektrischen Maschine abgewandt ist, der sich wenigstens teilweise mit dem IC-Komponenten-Befestigungsbereich überlappt, der Mikrocomputer befestigt. Gemäß den weiteren Ausführungsformen können, in dem Überlappungsbereich auf der gegenüberliegenden Oberfläche (d.h. der Oberfläche, die von der rotierenden elektrischen Maschine abgewandt ist), der sich wenigstens teilweise mit dem IC-Komponenten-Befestigungsbereich überlappt, elektronischen Komponenten verschieden vom Mikrocomputer befestigt sein. D.h., in solch einem Bereich können die Kondensatoren oder dergleichen befestigt sein.
Gemäß der ersten Ausführungsform ist das Metallstück, das für eine Verbindung mit der Motorleitung verwendet wird, auf der Leiterplatte befestigt, wobei die Leiterplatte und die Motorleitung durch Einpressen verbunden werden. Ferner sind, in der zweiten Ausführungsform, die Leiterplatte und die Motorleitung durch Lötmittel oder dergleichen verbunden.
Gemäß den weiteren Ausführungsformen können die Leiterplatte und die Motorleitung in der Konfiguration der ersten Ausführungsform beispielsweise durch Lötmittel oder die Leiterplatte und die Motorleitung in der Konfiguration der zweiten Ausführungsform beispielsweise durch Einpressen des auf der Leiterplatte angeordneten Metallstücks verbunden werden. Ferner kann die Verbindung zwischen der Leiterplatte und der Motorleitung nicht nur durch Einpressen oder Lötmittel hergestellt werden, sondern ebenso durch ein beliebiges anderes Verfahren.
Gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ist die Leiterplatte unter Verwendung der Leiterplattensicherungsschraube auf dem Rahmenelement befestigt. Gemäß den weiteren Ausführungsformen kann die Leiterplatte nicht nur unter Verwendung einer Schraube, sondern durch jedes beliebige andere Verfahren auf dem Rahmenelement befestigt werden.
(c) Verbinder
Gemäß der ersten Ausführungsform weist der Verbinder einen Energieversorgungsverbinder und zwei Signalverbinder auf. Gemäß den weiteren Ausführungsformen kann einer der obigen oder können beide Verbinder als zwei oder mehr als zwei Sätze vorgesehen sein. Diese Verbinder können, wie in der ersten Ausführungsform, separate Körper aufweisen, oder können, wie in der zweiten Ausführungsform, einen integrierten Körper aufweisen.
Ferner können die Anzahl von Verbindern, die Ausrichtung der Verbinderöffnung und die Abdeckelementanordnung dahingehend, einen Körper mit dem Verbinder aufzuweisen oder nicht, alle beliebig kombiniert werden.
(d) Abdeckelement
Gemäß der ersten Ausführungsform ist das Abdeckelement über Klebemittel auf dem Rahmenelement befestigt. In der zweiten Ausführungsform ist das Abdeckelement durch Verstemmen mit dem Rahmenelement verbunden. Das Abdeckelement kann anhand eines beliebigen anderen Verfahrens, wie beispielsweise eine Befestigung unter Verwendung einer Schraube oder dergleichen, auf dem Rahmenelement befestigt werden.
(e) Ansteuervorrichtung
Gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ist die rotierende elektrische Maschine ein bürstenloser Drehstrommotor. Gemäß den weiteren Ausführungsformen kann der Motor beliebiger Bauart (d.h. nicht zwangsläufig der bürstenlose Drehstrommotor) sein.
Ferner kann die rotierende elektrische Maschine nicht alleine ein Motor (d.h. ein Elektromotor) sein, sondern ebenso ein Generator oder ein Motor-Generator mit einer Motorfunktion und einer Generatorfunktion. Ferner kann die Wicklung nicht alleine in zwei System vorgesehen sein, sondern ebenso in drei Systemen.
Gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen wird die Ansteuervorrichtung auf die elektrische Servolenkungsvorrichtung angewandt. Gemäß den weiteren Ausführungsformen kann die Ansteuervorrichtung auf eine Vorrichtung verschieden von der elektrischen Servolenkungsvorrichtung angewandt werden.
Obgleich die vorliegende Erfindung vorstehend in Verbindung mit ihren bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben ist, sollte wahrgenommen werden, dass Fachleuten verschiedene Änderungen und Modifikationen ersichtlich sein werden, und sollen solche Änderungen, Modifikationen und zusammengefassten Schemata als mit im Schutzumfang der vorliegenden Erfindung, so wie er in den beigefügten Ansprüchen dargelegt ist, beinhaltet verstanden werden.

Claims

Ansteuervorrichtung (1, 2) mit: - einer rotierenden elektrischen Maschine (10, 210) mit einem Gehäuse (11), einem Stator (12, 212), der in dem Gehäuse (11) angeordnet ist und eine auf den Stator gewickelte Wicklung (13, 14) aufweist, einem Rotor (15), der drehbar bezüglich des Stators angeordnet ist, und einer Welle (16), die konfiguriert ist, zusammen mit dem Rotor zu rotieren; - einem Rahmenelement (20, 220), das an dem Gehäuse (11) befestigt ist, wobei das Rahmenelement an einem axialen Ende der rotierenden elektrischen Maschine (10, 210) positioniert ist und den Rotor (15) drehbar hält, wobei das eine axiale Ende auf einer gegenüberliegenden Seite der rotierenden elektrischen Maschine (10, 210) relativ zu einem Ausgangsende (165) befindlich ist, das mit der Welle (16) verbunden ist, um eine Antriebskraft der rotierenden elektrischen Maschine (10, 210) auszugeben; - einer Leiterplatte (41, 241), die an einer Seite des Rahmenelements (20, 220) befestigt ist, welche eine gegenüberliegende Seite des Rahmenelements relativ zu einer anderen Seite des Rahmenelements ist, an der die rotierenden elektrische Maschine (10, 210) befindlich ist, wobei eine erste Oberfläche der Leiterplatte auf einer Rahmenelementseite als eine Wärmeerzeugungselement-Befestigungsoberfläche (42, 242) dient; - einem Treiberelement (51~56, 61~66), das auf der ersten Oberfläche der Leiterplatte angeordnet ist und als eine Komponente eines Inverters (50, 60) dient, der ein- und ausschaltet, um einen elektrischen Strom in die Wicklung zu speisen; und - einer Controller-Komponente (80), die wenigstens einen von einer Rechenschaltung (81), die konfiguriert ist, einen Rechenprozess auszuführen, einer Vorstufe (821), die konfiguriert ist, ein Ansteuersignal an das Treiberelement auszugeben, einem Regler (823), der konfiguriert ist, eine Spannung einer Energiequelle (10) abzustimmen und die abgestimmte Spannung auszugeben, einem Signalprozessor (822), der konfiguriert ist, ein Eingangssignal zu verarbeiten, und einem Drehwinkelsensor (85), der konfiguriert ist, einen Drehwinkel des Rotors zu erfassen, aufweist, wobei die Controller-Komponente an derselben Leiterplatte wie das Treiberelement befestigt ist.
Ansteuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte am Rahmenelement befestigt ist, auf einer Seite des Rahmenelements, die eine gegenüberliegende Seite bezüglich einer anderen Seite des Rahmenelements ist, auf der sich die rotierende elektrische Maschine befindet.
Ansteuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner ein Stromerfassungselement (57, 58, 59, 67, 68, 69) aufweist, das an der Wärmeerzeugungselement-Befestigungsoberfläche der Leiterplatte befestigt ist und einen in die Wicklung gespeisten elektrischen Strom erfasst.
Ansteuervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Stromerfassungselement in einer wärmeableitbaren Weise angeordnet ist, um Wärme zum Rahmenelement abzuleiten.
Ansteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wärmeerzeugungselement (70, 82), das unter elektronischen Komponenten, die die Controller-Komponente bilden, Wärme ableiten muss, in einer wärmeableitbaren Weise an der Wärmeerzeugungselement-Befestigungsoberfläche befestigt ist, um Wärme zum Rahmenelement abzuleiten.
Ansteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner aufweist: - eine große Komponente (71, 72, 82, 180), die an der Wärmeerzeugungselement-Befestigungsoberfläche befestigt ist und eine Höhe aufweist, die, von der Wärmeerzeugungselement-Befestigungsoberfläche aus gemessen, größer als eine Höhe des Treiberelements ist, wobei - das Rahmenelement einen daran gebildeten Große-Komponente-Unterbringungsraum (33, 34, 35, 182) aufweist, - ein Abschnitt hoher Wärmeableitung innerhalb des Rahmenelements einen trapezförmigen Querschnitt aufweist, aus einer Richtung senkrecht zu einer Rotationsachse des Rotors betrachtet, wobei der Abschnitt hoher Wärmeableitung ein oberes Element, das gebildet ist, wo ein Wärmeableitungsabschnitt (514) des Treiberelements auf einer Leiterplattenseitenoberfläche (31) des Rahmenelements ragt, die das obere Element bildet, und Seitenelemente (S1), die sich von beiden Enden des oberen Elements zu 45 Grad von der Rotationsachse des Rotors erstrecken, aufweist, und - der Große-Komponente-Unterbringungsraum an einer Nicht-Überlappungs-Position bezüglich des ersten Abschnitts hoher Wärmeableitung im Rahmenelement gebildet ist.
Ansteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass - das Rahmenelement ein Loch (23, 24, 25, 231) aufweist, das in das Rahmenelement gebohrt ist, um das Rahmenelement in einer Dickenrichtung des Rahmenelements zu durchdringen; - eine Dickenabmessung des Rahmenelements, die für eine Wärmeableitung des Treiberelements erforderlich ist, als eine Wärmeableitungs-Soll-Dicke definiert ist; - das Rahmenelement einen Abschnitt hoher Wärmeableitung aufweist, der einen trapezförmigen Querschnitt aufweist, aus einer Richtung senkrecht zu einer Rotationsachse des Rotors betrachtet, wobei der Abschnitt hoher Wärmeableitung ein oberes Element, wo ein Wärmeableitungsabschnitt (514) des Treiberelements auf einer Leiterplattenseitenoberfläche (31) des Rahmenelements ragt, die das obere Element bildet, und Seitenelemente (S1), die sich von beiden Enden des oberen Elements zu 45 Grad von der Rotationsachse des Rotors erstrecken, und ein Bodenelement (S2), das im Rahmenelement in einem Abstand von der Leiterplattenseitenoberfläche positioniert ist, der geringer als die Hälfte der Wärmeableitungs-Soll-Dicke des Rahmenelements ist, aufweist; und - das Loch an einer Nicht-Überlappungs-Position bezüglich des Abschnitts hoher Wärmeableitung im Rahmenelement gebohrt ist.
Ansteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass - wenigstens zwei Inverter in der Ansteuervorrichtung vorgesehen sind; - das Rahmenelement ein Loch (23, 24, 25, 231) aufweist, das in das Rahmenelement gebohrt ist, um das Rahmenelement in einer Dickenrichtung des Rahmenelements zu durchdringen; - eine Dickenabmessung des Rahmenelements, die für eine Wärmeableitung des Treiberelements erforderlich ist, als eine Wärmeableitungs-Soll-Dicke definiert ist; - das Rahmenelement einen Abschnitt hoher Wärmeableitung aufweist, der einen trapezförmigen Querschnitt aufweist, aus einer Richtung senkrecht zu einer Rotationsachse des Rotors betrachtet, wobei der Abschnitt hoher Wärmeableitung ein oberes Element, wo ein Wärmeableitungsabschnitt (514) des Treiberelements auf einer Leiterplattenseitenoberfläche (31) des Rahmenelements ragt, die das obere Element bildet, und Seitenelemente (S1), die sich von beiden Enden des oberen Elements zu 45 Grad von der Rotationsachse des Rotors erstrecken, und ein Bodenelement (S2), das im Rahmenelement in einem Abstand von der Leiterplattenseitenoberfläche positioniert ist, der geringer als die Hälfte der Wärmeableitungs-Soll-Dicke des Rahmenelements ist, aufweist; und - der Abschnitt hoher Wärmeableitung des Rahmenelements entsprechend dem Treiberelement in einem ersten Inverter (50) der wenigstens zwei Inverter und der Abschnitt hoher Wärmeableitung des Rahmenelements entsprechenden dem Treiberelement in einem zweiten Inverter (60) der wenigstens zwei Inverter derart positioniert sind, dass sie sich nicht gegenseitig überlappen.
Ansteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass - wenigstens zwei Inverter in der Ansteuervorrichtung vorgesehen sind; und - ein erster Bereich mit dem Treiberelement (51-56), das als der erste Inverter (50) dient, der in dem ersten Bereich befestigt ist, und ein zweiter Bereich mit dem Treiberelement (61-66), das als der zweite Inverter (60) dient, bezüglich eines Mittelpunkts der Leiterplatte einander gegenüberliegend positioniert sind.
Ansteuervorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass - der Drehwinkelsensor an dem Mittelpunkt befestigt ist; und - das Treiberelement, das als der erste Inverter dient, und das Treiberelement, das als der zweite Inverter dient, an punktsymmetrischen Positionen bezüglich des Mittelpunkts angeordnet sind.
Ansteuervorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine platteneigene Verdrahtung im ersten Bereich und eine platteneigene Verdrahtung im zweiten Bereich punktsymmetrisch bezüglich des Mittelpunkts sind.
Ansteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner einen Kondensator (86, 87) aufweist, der an einer Überlappungsposition befestigt ist, die einen Treiberelementbefestigungsbereich auf einer Große-Komponente-Befestigungsoberfläche der Leiterplatte wenigstens teilweise überlappt, wobei sich die Große-Komponente-Befestigungsoberfläche auf einer gegenüberliegenden Seite bezüglich des Rahmenelements befindet.
Ansteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine IC-Komponente (81, 82), die wenigstens einen der Rechenschaltung, der Vorstufe, des Reglers und des Signalprozessors aufweist, außerhalb eines Treiberelementbefestigungsbereichs angeordnet ist, wobei der Treiberelementbefestigungsbereich als ein Bereich definiert ist, der einen Bereich, in dem das Treiberelement befestigt ist, und ein Mittelpunkt der Leiterplatte enthält.
Ansteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Relais (71-74) in einer wärmeableitbaren Weise an einer Wärmeerzeugungselement-Befestigungsoberfläche befestigt ist, um Wärme zum Rahmenelement abzuleiten, wobei das Relais zwischen Leitung und Unterbrechung eines von der Energiequelle in den Inverter gespeisten elektrischen Stroms schaltet.
Ansteuervorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner aufweist: - ein Relais (71-74), das in einer wärmeableitbaren Weise an einer Wärmeerzeugungselement-Befestigungsoberfläche befestigt ist, um Wärme zum Rahmenelement abzuleiten, wobei das Relais zwischen Leitung und Unterbrechung eines von der Energiequelle in den Inverter gespeisten elektrischen Stroms schaltet, wobei - das Relais auf einer Seite gegenüberliegend zu derjenigen angeordnet ist, wo die IC-Komponente angeordnet ist, bezüglich des TreiberelementBefestigungsbereichs, der zwischen dem Relais und der IC-Komponente angeordnet ist.
Elektrische Servolenkungsvorrichtung (8) mit: - einer Ansteuervorrichtung (1, 2), die aufweist: - eine rotierenden elektrischen Maschine (10, 210) mit einem Gehäuse (11), einem Stator (12, 212), der in dem Gehäuse (11) angeordnet ist und eine auf den Stator gewickelte Wicklung (13, 14) aufweist, einem Rotor (15), der drehbar bezüglich des Stators angeordnet ist, und einer Welle (16), die konfiguriert ist, zusammen mit dem Rotor zu rotieren; - ein Rahmenelement (20, 220), das an dem Gehäuse (11) befestigt ist, wobei das Rahmenelement an einem axialen Ende der rotierenden elektrischen Maschine (10, 210) positioniert ist und den Rotor (15) drehbar hält, wobei das eine axiale Ende auf einer gegenüberliegenden Seite der rotierenden elektrischen Maschine (10, 210) relativ zu einem Ausgangsende (165) befindlich ist, das mit der Welle (16) verbunden ist, um eine Antriebskraft der rotierenden elektrischen Maschine (10, 210) auszugeben; - eine Leiterplatte (41, 241), die an einer Seite des Rahmenelements (20, 220) befestigt ist, welche eine gegenüberliegende Seite des Rahmenelements relativ zu einer anderen Seite des Rahmenelements ist, an der die rotierenden elektrische Maschine (10, 210) befindlich ist, wobei eine erste Oberfläche der Leiterplatte auf einer Rahmenelementseite als eine Wärmeerzeugungselement-Befestigungsoberfläche (42, 242) dient; - ein Treiberelement (51-56, 61 ~66), das auf der ersten Oberfläche der Leiterplatte angeordnet ist und als eine Komponente eines Inverters (50, 60) dient, der ein- und ausschaltet, um einen elektrischen Strom in die Wicklung zu speisen; und - eine Controller-Komponente (80), die wenigstens einen von einer Rechenschaltung (81), die konfiguriert ist, einen Rechenprozess auszuführen, einer Vorstufe (821), die konfiguriert ist, ein Ansteuersignal an das Treiberelement auszugeben, einem Regler (823), der konfiguriert ist, eine Spannung einer Energiequelle (10) abzustimmen und die abgestimmte Spannung auszugeben, einem Signalprozessor (822), der konfiguriert ist, ein Eingangssignal zu verarbeiten, und einem Drehwinkelsensor (85), der konfiguriert ist, einen Drehwinkel des Rotors zu erfassen, aufweist, wobei die Controller-Komponente an derselben Leiterplatte wie das Treiberelement befestigt ist; und - einem Getriebe (9), das konfiguriert ist, ein Ausgangsdrehmoment der rotierenden elektrischen Maschine auf ein Ansteuerobjekt (102) zu übertragen, wobei das Ausgangsdrehmoment der rotierenden elektrischen Maschine verwendet wird, um das Ansteuerobjekt zur Unterstützung einer Lenkbetätigung eines Lenkelements (101) anzusteuern.