DE102015214465A1

DE102015214465A1 - Ansteuervorrichtung und die ansteuervorrichtung aufweisende elektrische servolenkungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102015214465A1
Application number: DE102015214465.8A
Authority: DE
Inventors: Hiroyuki Kawata; Masashi Yamasaki; Takeshi Sawada
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2014-07-31
Filing date: 2015-07-30
Publication date: 2016-02-04
Also published as: US20160036289A1; US9479025B2; CN105322722A; JP2016036244A; JP6582568B2; CN105322722B

Abstract

Eine Ansteuervorrichtung (1), die eine rotierende elektrische Maschine (10, 210), ein Substrat (41, 241, 341, 351, 355), ein erstes Ansteuerelement (51–56), ein zweites Ansteuerelement (61–66), eine erste Anschlussleitung (135) und eine zweite Anschlussleitung (145) aufweist. Die rotierende elektrische Maschine (10, 210) weist einen Stator (12, 212) mit einer ersten Wicklungsgruppe (13) und einer zweiten Wicklungsgruppe (14) auf, die in wenigstens drei Phasen auf den Stator gewickelt sind. Die erste Anschlussleitung und das erste Ansteuerelement sowie die zweite Anschlussleitung und das zweite Ansteuerelement weisen jeweils umgekehrte Phasenreihenfolgen in einer Anordnung der Phasenreihenfolgen von einem Ende nahe einer Referenzposition zu einem anderen Ende der Anordnung auf. Auf diese Weise wird eine Variation von Verdrahtungslängen aus einem Bereich (Rin) zur Bereitstellung elektrischer Energie unter den verschiedenen Phasen verringert.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen eine Ansteuervorrichtung und eine die Ansteuervorrichtung aufweisende elektrische Servolenkungsvorrichtung.
Bekannt ist, einen Motor und eine Inverterschaltung zur Ansteuerung des Motors dicht nebeneinander zu positionieren. So wird beispielsweise gemäß der JP 2003-153552 (Patentdokument 1) eine Leiterplatte mit einer darauf angeordneten Inverterschaltung in einem Gehäuse untergebracht, das anschließend an einer Außenhülle eines Kompressors befestigt wird.
4 im Patentdokument 1 zeigt sechs Leistungshalbleiter-Controller, die auf einer Leiterplatte angeordnet sind. Das Patentdokument 1 schweigt jedoch hinsichtlich einer Phasenanordnungsreihenfolge des Drehstrominverters.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Ansteuervorrichtung, die eine Variation der Verdrahtungslänge unter mehreren Phasen reduziert, und eine solch eine Ansteuervorrichtung verwendende elektrische Servolenkungsvorrichtung bereitzustellen.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die Ansteuervorrichtung eine rotierende elektrische Maschine (10, 210), ein Substrat (41, 241, 341, 351, 355), ein erstes Ansteuerelement (51–56), ein zweites Ansteuerelement (61–66), eine erste Anschlussleitung (135) und eine zweite Anschlussleitung (145) auf.
Die rotierende elektrische Maschine (10, 210) weist einen Stator (12, 212) mit einer ersten Wicklungsgruppe (13) und einer zweiten Wicklungsgruppe (14), die in wenigstens drei Phasen auf den Stator gewickelt sind, auf. Ein Rotor (15) ist bezüglich des Stators angeordnet, und eine Welle (16) rotiert zusammen mit dem Rotor.
Das Substrat (41, 241, 341, 351, 355) befindet sich an einem axialen Ende der rotierenden elektrischen Maschine. Das erste Ansteuerelement (51–56) ist auf einer Oberfläche (42, 242, 342) des Substrats (41) in einem ersten Bereich (R1) angeordnet und bildet einen ersten Inverter (50), der eine Energieversorgung zur ersten Wicklungsgruppe schaltet. Das zweite Ansteuerelement (61–66) ist auf derselben Oberfläche des Substrats wie das erste Ansteuerelement in einem zweiten Bereich (R2) angeordnet und bildet einen zweiten Inverter (60), der eine Energieversorgung zur zweiten Wicklungsgruppe schaltet.
Der zweite Bereich ist zum ersten Bereich bezüglich einer Welle der rotierenden elektrischen Maschine symmetrisch. Die erste Anschlussleitung (135) erstreckt sich von jeder der wenigstens drei Phasen der ersten Wicklungsgruppe, um mit dem Substrat verbunden zu sein. Die zweite Anschlussleitung (145) erstreckt sich von jeder der wenigstens drei Phasen der zweiten Wicklungsgruppe, um mit dem Substrat verbunden zu sein.
Die erste Anschlussleitung und das erste Ansteuerelement sowie die zweite Anschlussleitung und das zweite Ansteuerelement weisen jeweils umgekehrte Phasenreihenfolgen in einer Anordnung der Phasenreihenfolgen von einem Ende nahe einer Referenzposition in Richtung eines anderen Endes der Anordnung auf. Auf diese Weise wird eine Variation der Verdrahtungslängen unter den mehreren Phasen auf dem Substrat verringert.
Die 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:
1 ein Systemschema einer elektrischen Servolenkungsvorrichtung 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 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;
12 eine Schnittansicht der Ansteuervorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
13 eine Seitenansicht der Ansteuervorrichtung in der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
14 eine Seitenansicht der Ansteuervorrichtung, in der ein Teil eines Abdeckelements in der 13 entfernt ist;
15 eine Seitenansicht der Ansteuervorrichtung entlang des Pfeils XV in der 14, in der ein Teil des Abdeckelements entfernt ist;
16 eine Draufsicht einer Rahmenelementseitenoberfläche eines Substrats in der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
17 eine Draufsicht einer gegenüberliegenden Oberfläche des Substrats in der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
18 eine Schnittansicht der Ansteuervorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
19 eine Schnittansicht der Ansteuervorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
20 eine Schnittansicht der Ansteuervorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Nachstehend sind die Ansteuervorrichtung der vorliegenden Offenbarung und die elektrische Servolenkung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
(Erste Ausführungsform)
Die Ansteuervorrichtung der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung 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, das als ein Kraftübertragungsteil dient, und die Ansteuervorrichtung 1 auf. Die elektrische Servolenkungsvorrichtung 8 gibt das Hilfsdrehmoment vom Motor 10 auf der Grundlage der Signale vom Drehmomentsensor 103 und der Fahrzeuggeschwindigkeit von einem nicht gezeigten CAN (Control Area Network) 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 ist, zur Lesbarkeit der Figur, ein Teil der Steuerleitungen und dergleichen ausgelassen.
Der Motor 10 ist ein bürstenloser Drehstrommotor und weist eine erste Wicklungsgruppe 13 und eine zweite Wicklungsgruppe 14, die jeweils auf einen Stator 12 gewickelt sind, auf, die nachstehend noch beschrieben sind.
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.
Die ECU 40 weist einen ersten Inverterteil 50, einen zweiten Inverterteil 60, Leistungsrelais 71 und 72, gegenläufig verschaltete Schutzrelais 73 und 74, eine Steuereinheit 80, einen Drehwinkelsensor 85, Kondensatoren 86 und 87 und eine Drosselspule 89 auf, die jeweils an einem Substrat 41 befestigt sind, das nachstehend noch beschrieben ist. In der vorliegenden Ausführungsform sind die elektronischen Komponenten, die die ECU 40 bilden, auf einem (einzigen) Substrat 41 befestigt. In solch einer Konfiguration wird die Anzahl von Komponenten der ECU 40 verglichen mit einem Fall, in dem mehrere Substrate 41 verwendet werden, verringert, wodurch das Volumen der Ansteuervorrichtung 1 verringert wird.
Der erste Inverterteil 50 weist sechs Schaltelemente (SW-Elemente) 51–56, die in 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 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 (MOSFETs) sind, können ebenso andere Elemente, wie beispielsweise Bipolartransistoren mit isolierter Gate-Elektrode (IGBTs) und dergleichen, verwendet werden.
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 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 zwischen 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, 66 ist über Stromerfassungselemente 67, 68, 69 mit der negativen Elektrode der Batterie 109 verbunden. Die Knotenpunkte zwischen den SW-Elementen 61, 62, 63 auf der Seite hohen Potentials und den SW-Elementen 64, 65, 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.
In der vorliegenden Ausführungsform entsprechen die SW-Elemente 51–56 „den mehreren ersten Ansteuerelementen” oder „dem ersten Ansteuerelement” in den Ansprüchen und entsprechen die SW-Elemente 61–66 „den mehreren zweiten Ansteuerelementen” oder „dem zweiten Ansteuerelement”. Ferner entsprechen die SW-Elemente 51–53, 61–63 den „Elementen auf der Seite hohen Potentials” in den Ansprüchen und die SW-Elemente 53–56, 64–66 den „Elementen auf der Seite niedrigen Potentials”.
Die Stromerfassungselemente 57, 58, 59 sind auf der Seite niedrigen Potentials der SW-Elemente 54–56 jeweils den drei Phasen der ersten Wicklungsgruppe 13 entsprechend angeordnet, um den elektrischen Strom in jeder der drei Phasen der ersten Wicklungsgruppe 13 zu erfassen.
Die Stromerfassungselemente 67, 68, 69 sind auf der Seite niedrigen Potentials der SW-Elemente 64–66 jeweils den drei Phasen der zweiten Wicklungsgruppe 14 entsprechend angeordnet, 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 oder 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 oder 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 Schutz der ECU 40, dass der elektrische Strom in Sperrrichtung fließt, wie beispielsweise in einem Fall, in dem die Batterie 109 verkehrt herum angeschlossen wird, indem sie eine bezüglich der Leistungsrelais 71 und 72 in Sperrrichtung geschaltete 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 ebenso andere Halbleiterelemente, wie beispielsweise IGBTs und dergleichen, als diese Relais 71, 72 verwendet werden. In der vorliegenden Ausführungsform entsprechen die Leistungsrelais 71 und 72 einem „Relais”.
Die Steuereinheit 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) dient, zusammen mit weiteren Teilen auf, die IC-Komponenten sind.
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 oder dem Drehwinkelsensor 85 und dergleichen.
Die ASIC 82 weist eine Vorstufe, einen Signalverstärker, einen Regler und dergleichen auf. Die Vorstufe 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 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 Signalverstärker 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. Ferner ist der Regler eine Stabilisierungsschaltung, die die an den Mikrocomputer 81 und dergleichen gelegte Spannung stabilisiert.
Der Drehwinkelsensor 85 ist aus einem Magnetismuserfassungselement aufgebaut und erfasst einen Drehwinkel eines Rotors 15, indem er ein magnetisches Drehfeld eines Magneten 18 erfasst, der an einem anderen Ende 162 einer Welle 16 vorgesehen ist, die nachstehend noch beschrieben ist.
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 einer Position zwischen der Batterie 109 und den positiven Elektroden der Kondensatoren 86 und 87 verbunden. 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 eine Filterschaltung, die das Rauschen mindert, das von der Ansteuervorrichtung 1 zu den 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 zurück zur Ansteuervorrichtung 1, die die Batterie 109 gemeinsam nutzen, übertragen wird. Die Kondensatoren 86 und 87 speichern die elektrische Ladung und unterstützen die elektrische Energieversorgung des ersten Inverterteils 50 und des zweiten Inverterteils 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. Dabei können eine axiale Richtung, d. h. eine virtuelle Linie entlang der Welle des Motors 10, einfach als eine „axiale Richtung”, und eine radiale Richtung, d. h. eine virtuelle Linie, die sich von der Welle des Motors 10 nach außen erstreckt, 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, den Stator 12, die erste Wicklungsgruppe 13, die zweite Wicklungsgruppe 14, den Rotor 15, die 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 in der axialen Richtung 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 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 Schraubloch 117 auf. Die Befestigungsnase 116 der vorliegenden Ausführungsform ist zu gleichem Intervall an drei Positionen um den Zylinderteilt 114 herum angeordnet.
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 und ist starr innerhalb des Motorgehäuses 11 angeordnet. Die Anzahl von Blechen aus dem dünnen Metall 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).
In der vorliegenden Ausführungsform entspricht die erste Motorleitung 135 einer „ersten Anschlussleitung” und die zweite Motorleitung 145 einer „zweiten Anschlussleitung”.
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 radial außerhalb des Rotorkerns 151 angeordnet, wobei sich N- und S-Pole des Rotorkerns 151 einander abwechseln.
Die Welle 16 ist in einer Stabform beispielsweise mit Metall aufgebaut und an der mittleren Position, d. h. an einer Rotationsachse des Rotorkerns 151, eingepasst. 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. Hierdurch 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 Ausgangs- bzw. Abtriebsende, das mit dem Untersetzungsgetriebe 9 verbunden ist, zur Ausgabe des Drehmoments vom Motor 10 über das Untersetzungsgetriebe 9 auf die Lenksäule 102 (siehe 1), auch wenn eine Verbindung zwischen dem Ausgangsende und dem Untersetzungsgetriebe 9 nicht explizit gezeigt ist.
Das andere Ende 162 der Welle 16 weist einen Magnethalteelementteil 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 gebohrt. Das andere Ende 162 der Welle 16 ist in das Schaftloch 23 eingefügt. Hierdurch liegt der Magnet 18, der an dem anderen Ende 162 der Welle 16 angeordnet ist, zur ECU 40 frei, d. h. ist der Magnet 18 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 wird, und ein Motorleitungseinfügeloch 25, in das die Motorleitung 145 eingefügt wird, 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 Durchgangsloch 27 auf, das in diese gebohrt ist. Eine Rahmensicherungsschraube 38 ist in das Durchgangsloch 27 eingefügt und fest in das Schraubloch 117 geschraubt. Auf diese Weise wird das Rahmenelement 20 am 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 eingepasst ist, wobei der O-Ring 39, der durch die O-Ring-Nut 29 und den Zylinderteil 114 umgrenzt ist, eine wasserdichte Struktur bereitstellt. 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 Substratbefestigungsnase 32, Relaisräume 33 und 34, einen ASIC-Raum 35, eine Anschlussaufnahmenut 36 und eine Adhäsionsnut 37 auf.
Die ECU 40 ist, wie in den 3, 7–11 gezeigt, bezüglich des Rahmenelements 20 entfernt vom Motor 10 angeordnet, d. h. mit dem Rahmenelement 20 dazwischen liegend. Die ECU 40 ist im Wesentlichen innerhalb des Motorbereichs positioniert und im Wesentlichen koaxial mit dem Motor 10 angeordnet.
Die ECU 40 weist das Substrat 41 auf, an dem viele elektronische Komponenten befestigt sind.
Das Substrat 41 ist in einer Form ausgebildet, die in den Motorbereich passt. Praxisnaher beschrieben, in der vorliegenden Ausführungsform ist das Substrat 41 innerhalb des Nutbereichs, d. h. radial innerhalb der Adhäsionsnut 37 enthalten, die auf der ECU-seitigen Fläche 31 des Rahmenelements 20 vorgesehen ist. Genauer gesagt, die ECU-Komponenten auf dem Substrat 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 des Substrats 41 nahe dem Motor 10 als eine Wärmeerzeugungselement-Befestigungsoberfläche 42 bezeichnet und die andere Seite, eine vom Motor 10 abgewandte Seite, als eine Elektronische-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 an der Wärmeerzeugungselement-Befestigungsoberfläche 42 oberflächenmontiert. Der Drehwinkelsensor 85 ist in der 10 ausgelassen. In der 11 zeigt eine gestrichelte Linie einen Bereich, in dem ein Formgehäuse der ASIC 82 angeordnet ist.
Der Drehwinkelsensor 85 ist im Wesentlichen an einer mittleren 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).
Ein erster Bereich R1, in dem die SW-Elemente 51–56 und die Stromerfassungselemente 57–59 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.
Ferner sind, wenn ein Ansteuerelementbereich R3 als ein Bereich definiert wird, der den ersten Bereich R1 und den zweiten Bereich R2 und die Mittelachse O aufweist, (i) die Energieversorgungsrelais 71, 72 und die gegenläufig verschalteten Schutzrelais 73, 74 und (ii) die ASIC 82 außerhalb des Ansteuerelementbereichs R3 auf gegenüberliegenden Seiten bezüglich des Bereichs R3 positioniert. D. h., die Komponentengruppe (i), die vorstehend beschrieben ist, ist auf einer Seite des Bereichs R3 positioniert, und die Komponente (ii), die vorstehend beschrieben ist, ist auf der anderen Seite des Bereichs R3 positioniert.
Ein Motorleitungseinfügeabschnitt 44 ist radial außerhalb des ersten Bereichs R1 gebildet. Der Motorleitungseinfügeabschnitt 44 weist die Motorleitung 135 auf, die in diesen eingefügt ist. Ein Motorleitungseinfügeabschnitt 45 ist radial außerhalb des zweiten Bereichs R2 gebildet. Der Motorleitungseinfügeabschnitt 45 weist die Motorleitung 145 auf, die in diesen eingefügt ist.
In der vorliegenden Ausführungsform sind die Bereiche R1 bis R3 rechteckige Bereiche, können die Bereiche R1 bis R3 jedoch jede beliebige Form verschieden von der rechteckigen Formen aufweisen, in Abhängigkeit der Realisierungspositionen der SW-Elemente 51–56, 61–66 und der Stromerfassungselemente 57–59, 67–69, wie beispielsweise eine polygonale Form, die alle Elemente beinhaltet.
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 weiter außerhalb von diesen 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 weiter außerhalb von diesen angeordnet.
Auf einer Seite von jedem der SW-Elemente 51–56, 61–66, der Stromerfassungselemente 57–59, 67–69, der Leistungsrelais 71, 72, der gegenläufig verschalteten Schutzrelais 73, 74 und der ASIC 82, die an der Wärmeerzeugungselement-Befestigungsoberfläche 42, d. h. einer dem Rahmenelement 20 zugewandten Seite, befestigt sind, ist eine Wärmeableitungsform (Slug) aus einem wärmeleitenden Material, wie beispielsweise Kupfer, angeordnet.
Ferner kontaktieren die SW-Elemente 51–56, 61–66, die Stromerfassungselemente 57–59, 67–69, die Leistungsrelais 71, 72, die gegenläufig verschalteten Schutzrelais 73, 74 und die ASIC 82 jeweils die ECU-seitige Fläche 31 des Rahmenelements 20 in einer wärmeübertragbaren Weise über eine Wärmeleitpaste (nicht gezeigt). Auf diese Weise wird Wärme, die von den SW-Elementen 51–56, 61–66, den Stromerfassungselementen 57–59, 67–69, den Leistungsrelais 71, 72, den gegenläufig verschalteten Schutzrelais 73, 74 und der ASIC 82 erzeugt wird, über die Wärmeleitpaste zum Rahmenelement 20 abgeleitet. In der 3 oder weiteren Figuren erscheinen die ASIC 82 und das Rahmenelement 20 gegebenenfalls derart, dass sie in einem berührungslosen Zustand angeordnet sind, da die Wärmeleitpaste 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 bilden bzw. beschreiben ein Wärmeerzeugungselement 70 in der vorliegenden Ausführungsform.
Die Leistungsrelais 71 und 72, die, verglichen mit den SW-Elementen 51–56, 61–66 und den gegenläufig verschalteten Schutzrelais 73 und 74, große Elemente sind, sind in den Relaisräumen 33 und 34 untergebracht, die auf der ECU-seitigen Fläche 31 des Rahmenelements 20 vorgesehen sind.
Die ASIC 82, die, verglichen mit den SW-Elementen 51–56, 61–66 und den gegenläufig verschalteten Schutzrelais 73 und 74, ein großes Element ist, ist in dem ASIC-Raum 35 untergebracht, der auf der ECU-seitigen Fläche 31 des Rahmenelements 20 vorgesehen ist.
In der vorliegenden Ausführungsform definiert das Rahmenelement 20 einen Umriss des Motors 10, gibt das Rahmenelement 20 Halt für die ECU 40 und bildet das Rahmenelement 20 einen Wärmeableitungspfad zum Ableiten von Wärme aus dem Wärmeerzeugungselement 70. Auf diese Weise werden, verglichen mit einem Fall, in dem eine Wärmesenke separat vorgesehen ist, die Anzahl von Komponenten und das Volumen der Ansteuervorrichtung insgesamt verringert.
Nachstehend sind die Motorleitungen 135 und 145 und die Phasenreihenfolge der Inverterteile 50 und 60 beschrieben. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist, in der 10, ein Schaltungsmuster des Substrats 41, das mit dem Drain der Leistungsrelais 71, 72 verbunden ist, zur Veranschaulichung durch eine Strichpunktlinie gezeigt und als ein Elektrische-Energie-Versorgungsbereich Rin bezeichnet. Der Elektrische-Energie-Versorgungsbereich Rin liegt außerhalb des ersten Bereichs R1, des zweiten Bereichs R2 und des Ansteuerelementbereichs R3, einschließlich der Mittelachse O des Motors 10, und ist ein Bereich, der das Schaltungsmuster enthält, das die elektrische Energie von der Batterie 109 an den ersten Inverterteil 50 und an den zweiten Inverterteil 60 gibt.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform entspricht der Elektrische-Energie-Versorgungsbereich Rin einer „Referenzposition” in den Ansprüchen.
Die Motorleitung 135 ist, wie in den 7 und 10 gezeigt, aus einer ersten U-Phasen-Motorleitung 136, die mit einer U-Phasen-Spule 131 verbunden ist, einer ersten V-Phasen-Motorleitung 137, die mit einer V-Phasen-Spule 132 verbunden ist, und einer ersten W-Phasen-Motorleitung 138, die mit einer W-Phasen-Spule 133 verbunden ist, aufgebaut. In der vorliegenden Ausführungsform sind die erste U-Phasen-Motorleitung 136, die erste V-Phasen-Motorleitung 137 und die erste W-Phasen-Motorleitung 138 der Reihe nach von der Seite des Elektrische-Energie-Versorgungsbereichs Rin angeordnet, um in den Motorleitungseinfügeabschnitt 44 des Substrats 41 eingefügt zu werden. In der vorliegenden Ausführungsform sind die erste U-Phasen-Motorleitung 136, die erste V-Phasen-Motorleitung 137 und die erste W-Phasen-Motorleitung 138 entlang einer geraden Linie auf einer Außenseite der Stromerfassungselemente 57–59 auf dem Substrat 41 positioniert. Ferner ist das gleiche Intervall zwischen der ersten U-Phasen-Motorleitung 136 und der ersten V-Phasen-Motorleitung 137 und zwischen der ersten V-Phasen-Motorleitung 137 und der ersten W-Phasen-Motorleitung 138 vorgesehen. Genauer gesagt, die erste U-Phasen-Motorleitung 136 und die erste W-Phasen-Motorleitung 138 sind bezüglich der ersten V-Phasen-Motorleitung 137 symmetrisch positioniert.
Ferner ist die Motorleitung 145 aus einer zweiten U-Phasen-Motorleitung 146, die mit einer U-Phasen-Spule 141 verbunden ist, einer zweiten V-Phasen-Motorleitung 147, die mit einer V-Phasen-Spule 142 verbunden ist, und einer zweiten W-Phasen-Motorleitung 148, die mit einer W-Phasen-Spule 143 verbunden ist, aufgebaut. In der vorliegenden Ausführungsform sind die zweite W-Phasen-Motorleitung 148, die zweite V-Phasen-Motorleitung 147 und die zweite U-Phasen-Motorleitung 146 der Reihe nach von der Seite des Elektrische-Energie-Versorgungsbereichs Rin angeordnet, um in den Motorleitungseinfügeabschnitt 44 des Substrats 41 eingefügt zu werden. In der vorliegenden Ausführungsform sind die zweite U-Phasen-Motorleitung 146, die zweite V-Phasen-Motorleitung 147 und die zweite W-Phasen-Motorleitung 148 entlang einer geraden Linie auf einer Außenseite der Stromerfassungselemente 67–69 auf dem Substrat 41 positioniert. Ferner ist das gleiche Intervall zwischen der zweiten U-Phasen-Motorleitung 146 und der zweiten V-Phasen-Motorleitung 147 und zwischen der zweiten V-Phasen-Motorleitung 147 und der zweiten W-Phasen-Motorleitung 148 vorgesehen. Genauer gesagt, die zweite U-Phasen-Motorleitung 146 und die zweite W-Phasen-Motorleitung 148 sind bezüglich der zweiten V-Phasen-Motorleitung 147 symmetrisch positioniert.
In der vorliegenden Ausführungsform sind die erste U-Phasen-Motorleitung 136 und die zweite U-Phasen-Motorleitung 146 punktsymmetrisch zur Mittelachse O des Motors 10 angeordnet. In gleicher Weise sind die erste V-Phasen-Motorleitung 137 und die zweite V-Phasen-Motorleitung 147 punktsymmetrisch zur Mittelachse O des Motors 10 angeordnet und sind die erste W-Phasen-Motorleitung 138 und die zweite W-Phasen-Motorleitung 148 punktsymmetrisch zur Mittelachse O des Motors 10 angeordnet.
In solch einer Struktur heben sich der magnetische Streufluss von der ersten Motorleitung 135 und der magnetische Streufluss von der zweiten Motorleitung 145 gegenseitig auf, wodurch ein Einfluss des magnetischen Streuflusses auf den an der Mittelachse O des Motors 10 befestigten Drehwinkelsensor 85 verringert wird. „Symmetrie” beschreibt hier eine im Wesentlichen symmetrische Anordnung dieser Leitungen zur Aufhebung des magnetischen Streuflusses, was einen Maßfehler im eigentlichen Produkt erlaubt.
Ferner wird ein Abstand zwischen den zwei Motorleitungen, d. h. zwischen der ersten U-Phasen-Motorleitung 136 und der ersten V-Phasen-Motorleitung 137 oder zwischen der ersten V-Phasen-Motorleitung 137 und der ersten W-Phasen-Motorleitung 138, auf ein Minimum, d. h. auf einen Tiefstwert verringert, solange sich die Motorleitungen nicht gegenseitig kontaktieren, so dass der magnetische Streufluss minimiert wird. Selbiges gilt für die zweite Motorleitung 145.
Der erste Inverterteil 50 weist, gleich der ersten Motorleitung 135, die Phasenanordnung U-Phase, V-Phase und W-Phase von der Seite des Elektrische-Energie-Versorgungsbereichs Rin auf. Genauer gesagt, die SW-Elemente 51, 52, 53, die mit der Seite hohen Potentials verbunden sind, sind, von der Seite des Elektrische-Energie-Versorgungsbereichs Rin, in der Reihenfolge U-Phasen-SW-Element 51, V-Phasen-SW-Element 52 und W-Phasen-SW-Element 53 angeordnet. Ferner sind die SW-Elemente 54, 55, 56, die mit der Seite niedrigen Potentials verbunden sind, von der Seite des Elektrische-Energie-Versorgungsbereichs Rin, in der Reihenfolge U-Phasen-SW-Element 54, V-Phasen-SW-Element 55 und W-Phasen-SW-Element 56 angeordnet. In gleicher Weise sind die Stromerfassungselemente 57, 58, 59, von der Seite des Elektrische-Energie-Versorgungsbereichs Rin, in der Reihenfolge Stromerfassungselement 57, das den elektrischen Strom der U-Phasen-Spule 131 erfasst, Stromerfassungselement 58, das den elektrischen Strom der V-Phasen-Spule 132 erfasst, und Stromerfassungselement 58, das den elektrischen Strom der W-Phasen-Spule 133 erfasst, angeordnet.
Der zweiten Inverterteil 60 weist, gleich der zweiten Motorleitung 145, die Phasenanordnung W-Phase, V-Phase und U-Phase von der Seite des Elektrische-Energie-Versorgungsbereichs Rin auf. Genauer gesagt, die SW-Elemente 61, 62, 63, die mit der Seite hohen Potentials verbunden sind, sind, von der Seite des Elektrische-Energie-Versorgungsbereichs Rin, in der Reihenfolge W-Phasen-SW-Element 63, V-Phasen-SW-Element 62 und U-Phasen-SW-Element 61 angeordnet. Ferner sind die SW-Elemente 64, 65, 66, die mit der Seite niedrigen Potentials verbunden sind, von der Seite des Elektrische-Energie-Versorgungsbereichs Rin, in der Reihenfolge W-Phasen-SW-Element 66, V-Phasen-SW-Element 65 und U-Phasen-SW-Element 64 angeordnet. In gleicher Weise sind die Stromerfassungselemente 67, 68, 69, von der Seite des Elektrische-Energie-Versorgungsbereichs Rin, in der Reihenfolge Stromerfassungselement 69, das den elektrischen Strom der W-Phasen-Spule 143 erfasst, Stromerfassungselement 68, das den elektrischen Strom der V-Phasen-Spule 142 erfasst, und Stromerfassungselement 67, das den elektrischen Strom der U-Phasen-Spule 141 erfasst, angeordnet.
Hierin ist die Verdrahtungslänge der U-Phase als eine Summe der Verdrahtungslänge vom Elektrische-Energie-Versorgungsbereich Rin zur Motorleitung 136 und der Verdrahtungslänge vom Elektrische-Energie-Versorgungsbereich Rin zur Motorleitung 146 definiert. In gleicher Weise ist die Verdrahtungslänge der V-Phase als eine Summe der Verdrahtungslänge vom Elektrische-Energie-Versorgungsbereich Rin zur Motorleitung 137 und der Verdrahtungslänge vom Elektrische-Energie-Versorgungsbereich Rin zur Motorleitung 147 definiert. Ferner ist die Verdrahtungslänge der W-Phase als eine Summe der Verdrahtungslänge vom Elektrische-Energie-Versorgungsbereich Rin zur Motorleitung 138 und der Verdrahtungslänge vom Elektrische-Energie-Versorgungsbereich Rin zur Motorleitung 148 definiert.
In der vorliegenden Ausführungsform weist das erste System 201 eine Phasenreihenfolge U-, V-, W-Phase von der Seite des Elektrische-Energie-Versorgungsbereichs Rin auf und weist das zweite System 202 eine Phasenreihenfolge von W, V, U von der Seite des Elektrische-Energie-Versorgungsbereichs Rin auf. Genauer gesagt, das erste System 201 und das zweite System 202 weisen eine umgekehrte Phasenreihenfolge auf, was die Phasenanordnungsreihenfolge der Energieversorgung von der Seite des Elektrische-Energie-Versorgungsbereichs Rin betrifft. Ferner sind, in der vorliegenden Ausführungsform, ein Abstand von der Mitte des Elektrische-Energie-Versorgungsbereichs Rin zur Mitte des ersten Bereichs R1 und ein Abstand von der Mitte des Elektrische-Energie-Versorgungsbereichs Rin zur Mitte des zweiten Bereichs R2 im Wesentlichen gleich.
Folglich variieren die U-Phasen-Verdrahtungslänge, die V-Phasen-Verdrahtungslänge und die W-Phasen-Verdrahtungslänge sehr geringfügig. Insbesondere wird, indem (a) die SW-Elemente 51–56 und die Stromerfassungselemente 57–59 und (b) die SW-Elemente 61–66 und die Stromerfassungselemente 67–69 symmetrisch angeordnet werden, indem das Schaltungsmuster auf dem Substrat 41 symmetrisch gebildet wird und indem die erste Motorleitung 135 und die zweite Motorleitung 145 symmetrisch angeordnet werden, eine Variation der U-Phasen-Verdrahtungslänge, der V-Phasen-Verdrahtungslänge und der W-Phasen-Verdrahtungslänge weiter verringert. Die Verringerung der Verdrahtungslänge ermöglicht so eine Verringerung der Variation der Verdrahtungsimpedanzen unter den verschiedenen Phasen.
Ferner ist die Phasenreihenfolge sowohl im ersten Inverterteil 50 als auch in der ersten Motorleitung 135 gleich und sind, in jeder Phase, die SW-Elemente 51–53 auf der Seite hohen Potentials, die SW-Elemente 54–56 auf der Seite niedrigen Potentials, die Stromerfassungselemente 57–59 und die Motorleitungen 136–138 jeweils von der Seite der Mittelachse O nach radial außerhalb des Substrats 41 angeordnet. In jedem der SW-Elemente 51–56 ist das Drain auf der dem Substrat 41 zugewandten Seite gebildet und sind das Verdrahtungsmuster, das mit dem Drain der SW-Elemente 54–56 auf der Seite niedrigen Potentials verbunden ist, und die Motorleitung 135 verbunden. Folglich wird, verglichen mit einem Fall, in dem die SW-Elemente 51–53 auf der Seite hohen Potentials außerhalb angeordnet sind, die Verdrahtung auf dem Substrat 41 einfach, indem die SW-Elemente 54–56 auf der Seite niedrigen Potentials an der Position außerhalb der SW-Elemente 51–53 auf der Seite hohen Potentials angeordnet werden.
Gleiches gilt für den zweiten Inverterteil 60 und die zweite Motorleitung 145.
Der Mikrocomputer 81, die Kondensatoren 86, 87 und die Drosselspule 89 sind, wie in den 7 und 11 gezeigt, zusammen mit weiteren Teilen an der Elektronische-Komponente-Befestigungsoberfläche 43 befestigt. Der Mikrocomputer 81 ist an einer Position auf einer Rückseite des Substrats 41 befestigt, die sich wenigstens teilweise mit der ASIC 82 überlappt.
Der Kondensator 86 ist an einer Rückseite des Substrats 41, d. h. sich wenigstens teilweise mit dem ersten Bereich R1 überlappend befestigt, in dem die SW-Elemente 51–56 des ersten Inverterteils 50 befestigt sind. Der Kondensator 87 ist an einer Rückseite des Substrats 41, d. h. sich wenigstens teilweise mit dem zweiten Bereich R2 überlappend befestigt, in dem die SW-Elemente 61–66 des zweiten Inverterteils 60 befestigt sind. Der Rauschminderungseffekt nimmt durch die Anordnung der Kondensatoren 86, 87 auf der Rückseite der Inverterteile 50, 60 zu.
In der vorliegenden Ausführungsform wird, indem verhältnismäßig große elektronische Komponenten, wie beispielsweise die Kondensatoren 86, 87 und die Drosselspule 89, auf der Elektronische-Komponente-Befestigungsoberfläche 43 befestigt werden, das Substrat 41 in der Nähe des Rahmenelements 20 positioniert. Auf diese Weise wird vom Wärmeerzeugungselement 70 auf der Wärmeerzeugungselement-Befestigungsoberfläche 42 erzeugte Wärme von der „Rückseite” dieser Komponenten zum Rahmenelement 20 abgeleitet.
Auf der Elektronische-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, wobei der Presseinfügeteil, der die Motorleitungen 135 und 145 empfängt, eine elektrische Verbindung zwischen dem Substrat 41 und den Motorleitungen 135, 145 herstellt.
Ein Loch 48 ist an einer Position entsprechend der Substratbefestigungsnase 32 des Substrats 41 gebohrt. Eine Substratsicherungsschraube 49 (siehe 7 und 8) ist in das Loch 48 eingefügt und fest an die Substratbefestigungsnase 32 des Rahmenelements 20 geschraubt. Auf diese Weise wird das Substrat 41 auf dem Rahmenelement 20 befestigt.
Ein Abdeckelement 90 weist, wie in den 3–8 gezeigt, einen Abdeckkörper 91, einen Energieversorgungsverbinder 96 und einen Signalverbinder 97 auf und bedeckt die Seite der Elektronische-Komponente-Befestigungsoberfläche 43 des Substrats 41.
Ein Einfügeabschnitt 921 ist an einem Ende einer Umfangswand 92 des Abdeckkörpers 91 vorgesehen. Der Einfügeabschnitt 921 ist in die Adhäsionsnut 37 des Rahmenelements 20 eingefügt und durch das Klebemittel befestigt. Auf diese Weise wird verhindert, dass Wasser oder dergleichen über einen 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 wird durch ein daran befestigtes Filterelement 95 geschlossen. 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, 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 dem Substrat 41 verbunden ist. Der Energieversorgungsverbinderanschluss 962 ist in ein Anschlusseinfügeloch 965 eingefügt, das in das Substrat 41 gebohrt ist, und ist durch Lötmittel oder dergleichen mit dem Substrat 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 dem Substrat 41 verbunden wird. Der Signalverbinderanschluss 972 wird in ein Anschlusseinfügeloch 975 eingefügt, das auf dem Substrat 41 angeordnet ist, und durch Lötmittel oder dergleichen mit dem Substrat 41 verbunden. Auf diese Weise werden 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 der vorliegenden Ausführungsform weist, wie vorstehend näher beschrieben, den Motor 10, das Substrat 41, die SW-Elemente 51–56, die SW-Elemente 61–66, die erste Motorleitung 135 und die zweite Motorleitung 145 auf.
Der Motor 10 ist ein Drehstrommotor, in dem der Stator 12 mit der ersten Wicklungsgruppe 13 und der zweiten Wicklungsgruppe 14, die hierauf gewickelt sind, der bezüglich des Stators 12 drehbare Rotor 15 und die mit dem Rotor 15 rotierende Welle 12 vorgesehen sind.
Das Substrat 41 ist an einem Seitenende der Welle 16 des Motors 10 angeordnet.
Die SW-Elemente 51–56, die den ersten Inverterteil 50 bilden, der die Energieversorgung zur ersten Wicklungsgruppe 13 schaltet, sind auf der Wärmeerzeugungselement-Befestigungsoberfläche 42 angeordnet, die eine Oberfläche des Substrats 41 ist.
Die SW-Elemente 61–66, die den zweiten Inverterteil 60 bilden, der die Energieversorgung zur zweiten Wicklungsgruppe 14 schaltet, sind an der gleichen Oberfläche des Substrats 41 wie die SW-Elemente 51–56 befestigt und in dem zweiten Bereichs R2 angeordnet, der auf einer gegenüberliegenden Seite des ersten Bereichs R1 bezüglich der Mittelachse O des Motors 10 liegt, in dem die SW-Elemente 51–56 befestigt sind.
Die erste Motorleitung 135 ist aus jede der mehreren Phasen der ersten Wicklungsgruppe 13 herausgeführt und auf dem Substrat 41 angeordnet.
Die zweite Motorleitung 145 ist aus jeder der mehreren Phasen der zweiten Wicklungsgruppe 14 herausgeführt und auf dem Substrat 41 angeordnet.
Die Phasenreihenfolge von der Seite des Elektrische-Energie-Versorgungsbereichs Rin auf dem Substrat 41 ist umgekehrt, in einer ersten Gruppe der ersten Motorleitung 135 und der SW-Elemente 51–56 und in einer zweiten Gruppe der zweiten Motorleitung 145 und der SW-Elemente 61–66.
Genauer gesagt, wenn die Phasen U, V, W jeweils als die erste, die zweite und die dritte Phase bezeichnet werden, ist die Reihenfolge der Phasen in der ersten Gruppe der ersten Motorleitung 135 und der SW-Elemente 51–56, von der Seite des Elektrische-Energie-Versorgungsbereichs Rin, gleich die erste Phase (= U-Phase), die zweite Phase (= V-Phase) und die dritte Phase (= W-Phase), und ist die Reihenfolge der Phasen in der zweiten Gruppe der zweiten Motorleitung 145 und der SW-Elemente 61–66, von der Seite des Elektrische-Energie-Versorgungsbereichs Rin, gleich die dritte Phase (= W-Phase), die zweite Phase (= V-Phase) und die erste Phase (= U-Phase).
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist die Phasenreihenfolge von der Referenzpositionsseite (d. h. von der Seite des Elektrische-Energie-Versorgungsbereichs Rin in der vorliegenden Ausführungsform) (i) in der ersten Gruppe der ersten Motorleitung 135 und der SW-Elemente 51–56, die das erste System 201 beschreiben, und (ii) in der zweiten Gruppe der zweiten Motorleitung 145 und der SW-Elemente 61–66, die das zweite System 202 beschreiben, eine umgekehrte Reihenfolge. Auf diese Weise wird eine Variation der Verdrahtungslängen in den verschiedenen Phasen auf dem Substrat 41 verringert, wodurch eine Variation der Impedanz unter den verschiedenen Phasen verringert wird.
Die Referenzposition ist der Elektrische-Energie-Versorgungsbereich Rin, der eine Außenseite des ersten Bereichs R1, des zweiten Bereichs R2 und des Ansteuerelementbereichs R3, einschließlich der Mittelachse O des Motors 10, beschreibt, und ist ein Bereich, der das Schaltungsmuster enthält, das die elektrische Energie von der Batterie 109 an den ersten Inverterteil 50 und an den zweiten Inverterteil 60 gibt. D. h., in der vorliegenden Ausführungsform sind die Anordnung der ersten Motorleitung 135 und der SW-Elemente 51–56 und die Anordnung der zweiten Motorleitung 145 und der SW-Elemente 61–66 bezüglich der Phasenreihenfolge von der Rin-Seite umgekehrt zueinander. Folglich wird die Variation der Verdrahtungslängen für einen Abschnitt der Verdrahtung, der sich von dem Elektrische-Energie-Versorgungsbereich Rin zu den Motorleitungen 135, 145 erstreckt, verringert, wodurch die Variation der Impedanzen in jeder der mehreren Phasen verringert wird.
Die Ansteuervorrichtung 1 weist ferner die Leistungsrelais 71, 72 auf, die die Bereitstellung des elektrischen Stroms von der Batterie 109 zu dem ersten Inverterteil 50 oder dem zweiten Inverterteil 60 schalten können. Die Leistungsrelais 71, 72 sind im Elektrische-Energie-Versorgungsbereich Rin auf der Wärmeerzeugungselement-Befestigungsoberfläche 42 befestigt, die die Oberfläche mit den SW-Elementen 51–56, 61–66 ist. Indem die Leistungsrelais 71, 72 im Elektrische-Energie-Versorgungsbereich Rin angeordnet werden, wird die Verdrahtung auf dem Substrat 41 einfach und ein Befestigungsbereich des Substrats 41 effizient verwendet.
Die Ansteuervorrichtung 1 weist ferner das Rahmenelement 20 auf, das an einer Position zwischen dem Motor 10 und dem Substrat 41 angeordnet ist.
Die SW-Elemente 51–56, 61–66 sind an der Wärmeerzeugungselement-Befestigungsoberfläche 42 befestigt, die eine Oberfläche des Substrats 41 ist, die dem Rahmenelement 20 zugewandt ist, und zwar in einer wärmeableitbaren Weise, um Wärme zum Rahmenelement 20 abzuleiten. D. h., das Rahmenelement 20 dient als ein Umriss des Motors 10 und ebenso als eine Wärmesenke. Auf diese Weise wird, verglichen mit dem Fall, dass eine Wärmesenke separat vorgesehen ist, das Volumen der Ansteuervorrichtung 1, insbesondere in axialer Richtung, durch die Verringerung der Anzahl von Komponenten verringert.
Die erste Motorleitung 135 ist radial außerhalb des ersten Bereichs R1 mit dem Substrat 41 verbunden. Die zweite Motorleitung 145 ist radial außerhalb des zweiten Bereichs R2 mit dem Substrat 41 verbunden. Auf diese Weise wird der Befestigungsbereich des Substrats 41 effizient verwendet.
Die Ansteuervorrichtung 1 weist ferner die Stromerfassungselemente 57–59, 67–79 auf, die die Energieversorgung zu jeder der Phasen in der ersten Wicklungsgruppe 13 oder der zweiten Wicklungsgruppe 14 erfassen. Die Stromerfassungselemente 57–59, 67–79 sind an Positionen zwischen den SW-Elementen 51–56 und der ersten Motorleitung 135 oder Positionen zwischen den SW-Elementen 61–66 und der zweiten Motorleitung 145 an der gleichen Oberfläche des Substrats 41 wie die SW-Elemente 51–56, 61–66 befestigt.
Folglich erfolgt die Erfassung des elektrischen Stroms in der ersten Wicklungsgruppe 13 oder in der zweiten Wicklungsgruppe 14 in geeigneter Weise.
Was die SW-Elemente 51–56, 61–66 betrifft, so sind die SW-Elemente 51–53, 61–63 auf der Seite hohen Potentials nahe der Mittelachse O des Motors 10 angeordnet und sind die SW-Elemente 54–56, 64–66 auf der Seite niedrigen Potentials außerhalb der SW-Elemente 51–53, 61–63 auf der Seite hohen Potentials angeordnet. Indem die SW-Elemente auf diese Weise angeordnet werden, wird die Verdrahtung auf dem Substrat 41 verglichen mit einem Fall, in dem die SW-Elemente 51–53, 61–63 auf der Seite hohen Potentials auf der Außenseite angeordnet sind, einfach.
Die erste Motorleitung 135 und die zweite Motorleitung 145 sind punktsymmetrisch bezüglich der Mittelachse O des Motors 10 auf dem Substrat 41 angeordnet. Hierdurch sind die entsprechenden Phasen der ersten Motorleitung 135 und der zweiten Motorleitung 145 punktsymmetrisch angeordnet, wodurch sich die magnetischen Streuflüsse gegenseitig aufheben und der magnetische Streufluss insgesamt verringert wird. Ferner wird, wenn der Drehwinkelsensor 85 an der Mittelachse O des Motors 10 angeordnet wird, beispielsweise der Erfassungsfehler des Drehwinkelsensors 85 unter dem Einfluss des magnetischen Streuflusses verringert.
Für die erste Motorleitung 135 und die zweite Motorleitung 145 dient die mittlere Phase der drei Phasen als eine Referenzphase für die Phasen auf beiden Seiten. D. h., in der ersten Motorleitung 135 und der zweiten Motorleitung 145 dient die V-Phase als eine Standard- oder Richtphase für die symmetrische Anordnung der U-Phase und der W-Phase auf beiden Seiten. Hierdurch wird eine Variation der Verdrahtungslängen unter den verschiedenen Phasen verringert und eine Variation der Impedanz unter den verschiedenen Phasen weiter verringert.
Auf dem Substrat 41 sind die Motorleitungen 136, 137 und 138 entlang einer geraden Linie angeordnet.
Auf dem Substrat 41 sind die Motorleitungen 146, 147 und 148 entlang einer geraden Linie angeordnet.
Die Ansteuervorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform wird auf die elektrische Servolenkungsvorrichtung 8 angewandt. D. h., die elektrische Servolenkungsvorrichtung 8 weist die Ansteuervorrichtung 1 und das Untersetzungsgetriebe 9 zur Übertragung eines vom Motor 10 ausgegebenen Drehmoments auf die Lenksäule 102, Ansteuerung der Lenksäule 102 mit dem Drehmoment des Motors 10 und Unterstützung der Lenkbetätigung des Lenkrades 101 durch einen Fahrer auf.
Die Ansteuervorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform weist den Motor 10 und die ECU 40 auf, die im Wesentlichen koaxial angeordnet sind, weist ein verringertes Produktvolumen in der axialen Richtung auf und ist im Wesentlichen innerhalb des Motorbereichs enthalten. Hierdurch ist die Ansteuervorrichtung 1 auch in einem kleinen Raum installierbar. Ferner weist die Ansteuervorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform, da der O-Ring 39 an einer Position zwischen dem Motorgehäuse 11 und dem Substrat 20 angeordnet ist und das Substrat 20 und das Abdeckelement 90 mit dem Klebemittel befestigt sind, eine wasserdichte Struktur auf. Folglich kann die Ansteuervorrichtung 1 beispielsweise in einem Motorraum installiert werden. Genauer gesagt, die Ansteuervorrichtung 1 wird in geeigneter Weise für eine elektrische Servolenkungsvorrichtung vom Zahnstangenunterstützungstyp verwendet.
(Zweite Ausführungsform)
Die Ansteuervorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in den 12 bis 17 gezeigt. 12 zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie XII-XII in der 15. In den Figuren der vorliegenden Ausführungsform sind die Kondensatoren 86 und 87 in einigen Fällen nicht gezeigt.
Eine Ansteuervorrichtung 2 weist einen Motor 210 als eine rotierende elektrische Maschine, ein Frontrahmenende 215, ein Heckrahmenende 220, eine ECU 240 als einen Controller, einen Verbinder 280, ein Abdeckelement 290 und dergleichen auf. In der vorliegenden Ausführungsform entspricht das Heckrahmenende 220 einem „Substrat” in den Ansprüchen. Die elektrische Konfiguration der Ansteuervorrichtung 2 ist gleich derjenigen der vorstehend beschriebenen Ausführungsform und nachstehend nicht wiederholt beschrieben.
Der Motor 210 weist, wie in den 12 bis 15 gezeigt, einen Stator 212, den Rotor 15, die Welle 16 und dergleichen auf.
Der Stator 212 weist das Frontrahmenende 215 und das Heckrahmenende 220 auf, die daran befestigt sind. In der vorliegenden Ausführungsform ist ein Motorgehäuse ausgelassen 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 ist der Stator 212 „nackt” und weist der Stator 212 keine wasserdichte Struktur auf. Folglich kann die Ansteuervorrichtung 2 der vorliegenden Ausführungsform vorzugsweise in einem Fahrzeuginnenraum angeordnet und auf eine elektrische Servolenkungsvorrichtung vom Säulenunterstützungstyp angewandt werden.
In der vorliegenden Ausführungsform kann, da das Motorgehäuse ausgelassen ist, ein Projektionsbereich oder eine „Silhouette” des Stators 212 als ein „Motorbereich” 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, wobei ein Ende 161 der Welle 16 in dieses eingefügt wird. Das eine Ende 161 der Welle 16 liegt vom Frontrahmenende 215 frei. Das eine Ende 161 der Welle 16 ist als ein Ausgangs- bzw. Abtriebsende 165 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 auf die Lenksäule 102 gegeben.
Das Heckrahmenende 220 weist, wie in den 12 bis 15 gezeigt, beispielsweise einen Rahmenteil 222, einen Kühlkörper 230 und einen Verbinderempfangsteil 236 auf und ist aus einem wärmeleitfähigen 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 weist das Heckrahmenende 220 ein Motorleitungseinfügeloch (nicht gezeigt) auf, das in dieses gebohrt ist. Die Motorleitungen 135 und 145 sind in das Motorleitungseinfügeloch 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 ist an dem Rahmenteil 222 befestigt und steht auf dem Rahmenteil 222, um sich in Richtung der ECU 240 zu erstrecken.
Ein Schaftloch 231 ist an der Mittelachse O des Kühlkörpers 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 vorgesehene Magnet 18 zur ECU 240 frei.
Ein Substratbefestigungsteil 232 ist an einer Außenseite des Kühlkörpers 230 vorgesehen. Eine ECU-seitige Oberfläche des Kühlkörpers 230 ist als eine Abstrahlungsoberfläche 235 gebildet.
Der Verbinderempfangsteil 236 ragt von dem 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 über einen Zwischenraum getrennt voneinander angeordnet.
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 ein Substrat 241 auf, an dem verschiedene elektronische Komponenten befestigt sind.
Das Substrat 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, 69–67, die Kondensatoren 86 und 87 und die Drosselspule 89, die am Substrat 241 befestigt sind, innerhalb des Motorbereichs enthalten.
Hierin ist eine motorseitige Oberfläche des Substrats 241, die dem Motor 210 zugewandt ist, als eine Wärmeerzeugungselement-Befestigungsoberfläche 242 bezeichnet, und eine gegenüberliegende Oberfläche des Substrats 241, die vom Motor 210 abgewandt ist, als eine Elektronische-Komponente-Befestigungsoberfläche 243 bezeichnet. In der vorliegenden Ausführungsform entspricht die Wärmeerzeugungselement-Befestigungsoberfläche 242 einer „einen Oberfläche” in den Ansprüchen.
Die Wärmeerzeugungselement-Befestigungsoberfläche 242 weist, wie in 16 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. Ferner ist, an der Elektronische-Komponente-Befestigungsoberfläche 243, der Mikrocomputer 81 in einem Bereich befestigt, der sich wenigstens teilweise mit der ASIC 82 überlappt (siehe 12 und 17).
In der vorliegenden Ausführungsform sind die SW-Elemente 51–56, die den ersten Inverterteil 50 bilden, und die SW-Elemente 61–66, die den zweiten Inverterteil 60 bilden, symmetrisch um die Mittelachse O des Motors 210 herum (d. h. in der vorliegenden Ausführungsform ein Teil, in dem der Drehwinkelsensor 85 angeordnet ist) angeordnet. In der vorliegenden Ausführungsform sind die SW-Elemente 51–56 und die SW-Elemente 61–66 in einer punktsymmetrischen Weise um die Mittelachse O des Motors 210 herum angeordnet. Darüber hinaus ist die Phasenreihenfolge auf die gleiche Weise wie in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform angeordnet, d. h. U-, V-, W-Phase der Reihe nach von der Seite des Elektrische-Energie-Versorgungsbereichs Rin im ersten Inverterteil 50, und W-, V-, U-Phase der Reihe nach von der Seite des Elektrische-Energie-Versorgungsbereichs Rin im zweiten Inverterteil 60.
Die Anordnung und Übriges, was vorstehend nicht erwähnt ist, bezüglich der elektronischen Komponenten auf dem Substrat 241 entsprechen ebenso der vorstehend beschriebenen Ausführungsform.
Ein Motorleitungseinfügeabschnitt 244 ist an einer radial außen gelegenen Position an einem weiter außen liegenden Teil des Substrats 41 als der erste Bereich R1 gebohrt, in dem die den ersten Inverterteil 50 auf dem Substrat 241 bildenden Elemente befestigt sind, bezüglich der Mittelachse O. Die Motorleitung 135 ist in den Motorleitungseinfügeabschnitt 244 eingefügt und über Lötmittel oder dergleichen mit dem Abschnitt 244 verbunden.
Ein Motorleitungseinfügeabschnitt 245 ist an einer radial außen gelegenen Position an einem weiter außen liegenden Teil des Substrats 41 als der zweite Bereich R2 gebohrt, in dem die den zweiten Inverterteil 60 auf dem Substrat 241 bildenden Elemente befestigt sind, bezüglich der Mittelachse O. Die Motorleitung 135 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 positioniert, dessen Mittelpunkt auf der Mittelachse O liegt. D. h., die Motorleitungen 135 und 145 sind auf dem Substrat 241 auf dem Kreis C angeordnet. In der vorliegenden Ausführungsform sind die Motorleitungen 135 und 145 aus den Wicklungsgruppen 13 und 14 herausgeführt, deren Wicklungsdraht auf den Stator 212 gewickelt ist, der eine Ringform aufweist. Durch die Anordnung der Motorleitungseinfügeabschnitte 244 und 245 auf demselben Kreis erstrecken sich die Motorleitungen 135 und 145 vom Stator 212 gerade in Richtung des Substrats 241, so dass die Motorleitungen 135 und 145 auf einfache Weise mit dem Substrat 241 verbunden werden können.
Ein Loch 248 ist an einer Position entsprechenden dem Substratbefestigungsteil 232 des Substrats 241 gebohrt. Eine Substratsicherungsschraube 49 ist in das Loch 248 eingefügt und in den Substratbefestigungsteil 232 des Heckrahmenendes 220 geschraubt. Auf diese Weise wird das Substrat 241 auf dem Heckrahmenende 220 befestigt.
Das Substrat 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 wird.
Der Verbinderbefestigungsteil 252 ist außerhalb der Leistungsrelais 71 und 72 und der gegenläufig verschalteten Schutzrelais 73 und 74 auf der Wärmeerzeugungselement-Befestigungsoberfläche 242 des Substrats 241 positioniert, und der Verbinder 280 ist an dem Verbinderbefestigungsteil 252 positioniert.
Der Verbinder 280 ist, wie in den 12 bis 15 gezeigt, anhand der Verbindersicherungsschraube 289, die von der Seite der Elektronische-Komponente-Befestigungsoberfläche 243 des Substrats 241 eingefügt wird, am Substrat 241 befestigt.
Der Verbinder 280 ist aus Harz oder einem ähnlichen Material aufgebaut, angeordnet, um von dem Substrat 241 radial nach außen zu ragen, und auf der Seite der ECU 240 dem Heckrahmenende 220 zugewandt in der Nähe 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 des Substrats 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, einen Wärmeableitungsoberflächenbereich vergrößernd und eine davon abgeleitete Wärmemenge erhöhend. 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 dem Substrat 241 verbunden.
Der Verbinder 280 der vorliegenden Ausführungsform weist einen Energieversorgungsverbinder 283 und einen Signalverbinder 284 auf, die integral kombiniert sind, um einen Körper aufzuweisen. Der Außenumfang des Verbinders 280 ist als ein Flansch 285 ausgebildet.
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 oder 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, in 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 in die Ansteuervorrichtung 2 eindringt. Ferner wird Wasser, das eingedrungen ist, entlang des Flansches 285 nach außerhalb der Ansteuervorrichtung 2 transportiert.
In der vorliegenden Ausführungsform sind die erste Motorleitung 135 und die zweite Motorleitung 145 auf demselben Kreis auf dem Substrat 241 angeordnet. Folglich wird die Verbindung zwischen der ersten/zweiten Motorleitung 135, 145, die sich von der ersten/zweiten Wicklungsgruppe 13, 14 erstreckt, und dem Substrat 241 auf einfache Weise hergestellt. Ferner erzielt die Konfiguration der vorliegenden Ausführungsform die gleichen Effekte wie die vorstehend beschriebene Ausführungsform.
(Dritte Ausführungsform)
Die dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist unter Bezugnahme auf die 18 beschrieben. 18 zeigt eine veranschaulichende Querschnittsansicht einer Ansteuervorrichtung 3, aus der der Verbinder und dergleichen ausgelassen sind. Ferner ist eine Schraffierung der SW-Elemente ebenso ausgelassen. Selbiges gilt für die 19 und 20.
Eine ECU 340 der Ansteuervorrichtung 3 unterscheidet sich von der obigen Ausführungsform. Die ECU 340 weist ein Substrat 341, ein mittleres Element 350 und eine Wärmesenke 355 auf, die in dieser Reihenfolge von der Seite des Motors 10 angeordnet sind. Eine Wärmeerzeugungselement-Befestigungsoberfläche 342 des Substrats 341, die dem Motor 10 zugewandt ist, weist die SW-Elemente 51–56, 61–66 auf, die daran befestigt sind. Die Anordnung der SW-Elemente 51–56, 61–66 auf der Oberfläche 342 entspricht der 10. D. h., gleich den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen, sind die Anordnung der ersten Motorleitung 135 und der SW-Elemente 51–56 und die Anordnung der zweiten Motorleitung 145 und der SW-Elemente 61–66 bezüglich der Phasenanordnung von der Seite des Elektrische-Energie-Versorgungsbereichs Rin umgekehrt zueinander. In der vorliegenden Ausführungsform entspricht die Wärmeerzeugungselement-Befestigungsoberfläche 342 einer „einen Oberfläche”. Ferner kann die Rückseite des Substrats 341, d. h. eine Oberfläche 343, ebenso als eine „eine Oberfläche” betrachtet werden und können die SW-Elemente 51–56, 61–66 an der Oberfläche 343 befestigt sein.
Das mittlere Element 350 weist einen Plattenformteil 351 und einen Umfangswandteil 352 auf. Der Plattenformteil 351 ist im Wesentlichen in der Form einer kreisrunden Scheibe ausgebildet, wobei, auf einer Oberfläche des mittleren Elements 350, die dem Substrat 341 zugewandt ist, eine elektronische Komponente 181 befestigt ist. Der Umfangswandteil 352 steht auf dem Plattenformteil 351, um sich in Richtung der Wärmesenke 355 und in Richtung des Substrats 341 zu erstrecken, wenigstens einem Teil des Umfangs des Plattenformteils 351. Das Substrat 341 und das mittlere Element 350 sind über ein Verdrahtungsmuster oder dergleichen elektrisch verbunden. Ein Loch ist im Wesentlichen in der Mitte des Substrats 341 und des mittleren Elements 350 gebohrt, um eine Welle 160 einzufügen.
Ein Lager 168 ist im Wesentlichen in der Mitte der Wärmesenke 355 angeordnet, um die Welle 160 drehbar zu lagern. Eine elektronische Komponente 182 ist auf einer Oberfläche der Wärmesenke 355 dem Motor 10 zugewandt angeordnet. Die elektronische Komponente 182 ist über einen Anschluss oder dergleichen (nicht gezeigt) mit dem mittleren Element 350 verbunden. Die elektronischen Komponenten 181 und 182 umfassen beispielsweise ein Relais, einen Kondensator, eine Spule, einen Mikrocomputer, eine ASIC oder dergleichen. Die elektronischen Komponenten 181 und 182 können am Substrat 341 oder an einer Oberfläche des Plattenformteils 351 der Wärmesenke 355 zugewandt befestigt sein. Auch in solch einer Konfiguration werden die gleichen Effekte wie in den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen erzielt.
(Vierte und fünfte Ausführungsform)
Die vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist, wie in 19 gezeigt, eine Ansteuervorrichtung 4 mit einer von der dritten Ausführungsform verschiedenen ECU 440 auf. In der vierten Ausführungsform sind die SW-Elemente 51–56, 61–66 auf einer Oberfläche des Plattenformteils 351 angeordnet, die dem Motor 10 zugewandt ist. In der vorliegenden Ausführungsform wird das Plattenformteil 351 als ein „Substrat” betrachtet. Die SW-Elemente 51–56, 61–66 können ebenso auf der anderen Oberfläche des Plattenformteils 351 angeordnet sein, die der Wärmesenke 355 zugewandt ist.
Die fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist, wie in 20 gezeigt, eine Ansteuervorrichtung 5 mit einer von der dritten Ausführungsform verschiedenen ECU 550 auf. In der fünften Ausführungsform sind die SW-Elemente 51–56, 61–66 auf einer Oberfläche der Wärmesenke 355 angeordnet, die dem Motor 10 zugewandt ist. In der vorliegenden Ausführungsform wird die Wärmesenke 355 als ein „Substrat” betrachtet.
Die Wärmesenke 355 ist elektrisch nicht mit den SW-Elementen 51–56, 61–66 und den Motorleitungen 135, 145 verbunden. Die SW-Elemente 51–56, 61–66 können über einen Anschluss (nicht gezeigt) oder dergleichen elektrisch mit dem mittleren Element 350 oder dem Substrat 341 verbunden sein.
Ferner können, auch wenn die SW-Elemente 51–56, 61–66 und der Plattenformteil 351 in der 20 über einen Zwischenraum beabstandet angeordnet sind, die SW-Elemente 51–56, 61–66 mit der anderen Oberfläche des Plattenformteils 351, die vom Motor 10 abgewandt ist, elektrisch verbunden sein und angeordnet sein, um Wärme zur Wärmesenke 355 abzuleiten.
Die Phasenreihenfolgenanordnung der SW-Elemente 51–56, 61–66 und der Motorleitungen 135, 145 auf dem Plattenformteil 351 oder auf der Wärmesenke 355 entspricht der vorstehend beschriebenen Ausführungsform. Ferner kann, wenn der Elektrische-Energie-Versorgungsbereich Rin auf dem Substrat 341 angeordnet ist, ein Projektionsbereich des Elektrische-Energie-Versorgungsbereichs Rin entsprechend einer Projektion entlang der Welle der Ansteuervorrichtung 4 oder 5 ebenso als die „Referenzposition” betrachtet werden. Der Elektrische-Energie-Versorgungsbereich kann ebenso auf dem Plattenformteil 351 angeordnet sein.
In den 19 und 20 erstrecken sich die Motorleitungen, um den Plattenformteil 351 oder die Wärmesenke 355 zu erreichen. (i) Das Substrat 341 und (ii) der Plattenformteil 351 oder die Wärmesenke 355 können jedoch als ein „Substrat” betrachtet werden, und die Motorleitungen 135, 145 können mit dem Substrat 341 verbunden sein. D. h., die Motorleitungen 135, 145 müssen sich nicht erstrecken, um den Plattenformteil 351 oder die Wärmesenke 355 zu erreichen. Auch in solch einer Konfiguration werden die gleichen Effekte wie in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform erzielt.
Ferner weisen das Substrat 341 in den 19, 20 und das mittlere Element 350 in der 20 die elektronische Komponente nicht auf, können die elektronische Komponente, wie beispielsweise der Kondensator, die Spule, der Mikrocomputer, die ASIC und dergleichen jedoch auf dem Substrat 341 und dem mittleren Element 350 befestigt sein.
Ferner kann die auf dem mittleren Element 350 oder der Wärmesenke 355 in den 18 und 19 angeordnete elektronische Komponente ausgelassen sein.
(Weitere Ausführungsformen)
(a) Rahmenelement
Gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ist das Rahmenelement durch die Rahmensicherungsschraube am Motorgehäuse befestigt. Gemäß den weiteren Ausführungsformen kann das Rahmenelement unter Verwendung einer Komponente verschieden von einer Schraube am Motorgehäuse befestigt werden. Ferner kann das Rahmenelement durch Einpressen am Motorgehäuse befestigt werden. Auf diese Weise kann die Anzahl von Komponenten verringert werden. Ferner kann das Volumen entlang des Radius der Ansteuervorrichtung verringert werden.
In der dritten bis fünften Ausführungsform ist das Rahmenelement nicht vorhanden. In den weiteren Ausführungsformen kann die Ansteuervorrichtung mit dem mittleren Element das darin angeordnete Rahmenelement aufweisen, gleich der dritten bis fünften Ausführungsform.
(b) ECU
Gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen kann das Wärmeerzeugungselement das Rahmenelement über die Wärmeleitpaste kontaktieren. Gemäß den weiteren Ausführungsformen kann die Wärmeleitpaste durch ein Wärmeleitblech ersetzt werden oder kann das Wärmeerzeugungselement das Rahmenelement direkt kontaktieren.
Gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen weisen die SW-Elemente den Wärmeableitungsabschnitt auf, die vom Formteil freiliegt. Gemäß den weiteren Ausführungsformen muss der Wärmeableitungsabschnitt nicht zwangsläufig vom SW-Element freiliegen. Selbiges gilt für das Leistungsrelais, das gegenläufig verschaltete Schutzrelais und die ASIC.
Gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen entsprechen das Ansteuerelement, das Stromerfassungselement, das Leistungsrelais, das gegenläufig verschaltete Schutzrelais und die ASIC dem Wärmeerzeugungselement 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 an einer Oberfläche verschieden von derjenigen mit dem ersten/zweiten Ansteuerelement befestigt oder ausgelassen sein. Ferner können das erste/zweite Ansteuerelement an einer gegenüberliegenden Oberfläche des Rahmenelements bezüglich der rotierenden elektrischen Maschine, d. h. an der Elektronische-Komponente-Befestigungsoberfläche befestigt 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.
Ferner können elektronische Komponenten verschieden von den obigen ebenso als Wärmeerzeugungselemente an der Wärmeerzeugungselement-Befestigungsoberfläche des Substrats befestigt sein, um Wärme von ihren Rückseiten zum Rahmenelement ableiten zu können.
Ferner können alle oder ein Teil der elektronischen Komponenten, die an der Wärmeerzeugungselement-Befestigungsoberfläche befestigt sind, dazu ausgelegt sein, Wärme nicht zum Rahmenelement hin abzuleiten.
Gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen sind, von den elektronischen Komponenten, die die Steuereinheit bilden, die ASIC an der Wärmeerzeugungselement-Befestigungsoberfläche und der Mikrocomputer an der Elektronische-Komponente-Befestigungsoberfläche befestigt. Gemäß den weiteren Ausführungsformen kann jede elektronische Komponente, die die Steuereinheit bildet, d. h. die Komponenten verschieden von der ASIC und dem Mikrocomputer, beliebig kombiniert werden, um eine Baugruppe bzw. ein Package zu bilden.
Ferner können die ASIC beispielsweise an der Elektronische-Komponente-Befestigungsoberfläche und der Mikrocomputer an der Wärmeerzeugungselement-Befestigungsoberfläche befestigt sein. D. h., die elektronischen Komponenten bezüglich der Steuereinheit können in Abhängigkeit der Baugruppen- bzw. Package-Konfiguration und/oder der Wärmeerzeugungssituation an einer der beiden Oberflächen befestigt sein. Ferner kann der Mikrocomputer in einem Bereich befestigt sein, der sich nicht mit der ASIC überlappt. Die Wärmeerzeugungselement-Befestigungsoberfläche und die Elektronische-Komponente-Befestigungsoberfläche zeigen einfach, dass die Wärmeerzeugungselemente oder die elektronischen Komponenten an diesen Oberflächen befestigbar sind, was nicht zwangsläufig bedeutet, dass die Wärmeerzeugungselemente oder die elektronischen Komponenten an diesen Oberflächen befestigt sein sollten.
Gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen sind das SW-Element, das den ersten Inverterteil bildet, und das SW-Element, das den zweiten Inverterteil bildet, in der ersten Ausführungsform achsensymmetrisch angeordnet, und sind das SW-Element, das den ersten Inverterteil bildet, und das SW-Element, das den zweiten Inverterteil bildet, 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 nicht in einer symmetrischen Anordnung vorgesehen sein.
Ferner können die elektronischen Komponenten verschieden vom SW-Element ebenso beliebig angeordnet sein.
Gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ist die Phasenreihenfolge im ersten System gleich U, V, W von der nahen Seite des Elektrische-Energie-Versorgungsbereichs und ist die Phasenreihenfolge im zweiten System gleich W, V, U von der nahen Seite des Elektrische-Energie-Versorgungsbereichs. Gemäß den weiteren Ausführungsformen kann die Phasenreihenfolge im ersten System eine beliebige Reihenfolge, d. h. nicht unbedingt U, V, W von der Seite des Elektrische-Energie-Versorgungsbereichs sein. Genauer gesagt, die erste, zweite und dritte Phase können jeweils eine beliebige der Phasen U, V und W sein. Ferner kann die Phasenreihenfolge im zweiten System umgekehrt zur Phasensequenz im ersten System sein. Auf diese Weise kann der Einfluss des magnetischen Streuflusses auf den Drehwinkelsensor, wie in den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen, aufgrund der gegenseitigen Aufhebung der Streuung verringert werden. Ferner kann die Variation der Verdrahtungsimpedanz unter den verschiedenen Phasen verringert werden.
Darüber hinaus können die Phasenreihenfolgen in der ersten Anschlussleitung und dem ersten Ansteuerelement sowie der zweiten Anschlussleitung und dem zweiten Ansteuerelement bezüglich einer anderen Position verschieden von dem Elektrische-Energie-Versorgungsbereich umgekehrt sein.
Gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen sind die erste und die zweite Anschlussleitung in einer punktsymmetrischen Weise angeordnet. Gemäß den weiteren Ausführungsformen kann die Anordnung der ersten und der zweiten Anschlussleitung von punktsymmetrisch verschieden sein. Ferner kann wenigstens eine der ersten und der zweiten Anschlussleitung keine symmetrische Anordnung aufweisen, d. h. kann nur eine von beiden Seiten der Anordnung symmetrisch sein. Ferner kann die erste Anschlussleitung auf dem Substrat an einer Position verschieden von der Position radial außerhalb des ersten Bereichs angeordnet sein. In gleicher Weise kann die zweite Anschlussleitung an einer Position verschieden von der Position radial außerhalb des zweiten Bereichs angeordnet sein.
Gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen sind die Elemente, von der Seite der Mittelachse nach radial außerhalb, in der Reihenfolge Elemente auf der Seite hohen Potentials, Elemente auf der Seite niedrigen Potentials und Stromerfassungselemente angeordnet. Gemäß den weiteren Ausführungsformen kann die Elementanordnung andere Reihenfolgen verschieden von der obigen aufweisen, d. h. können die Elemente auf der Seite niedrigen Potentials von der Seite der Mittelachse zuerst vorgesehen sein, oder kann eine beliebige andere Reihenfolge vorgesehen sein. Darüber hinaus können die Stromerfassungselemente teilweise ausgelassen sein, d. h. können die Stromerfassungselemente nur für zwei von drei Phasen vorgesehen sein.
Gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen können der erste Abstand von der Mitte des Elektrische-Energie-Versorgungsbereichs zur Mitte des ersten Bereichs und der zweite Abstand von der Mitte des Elektrische-Energie-Versorgungsbereichs zur Mitte des zweiten Bereichs im Wesentlichen gleich sein. Gemäß den weiteren Ausführungsformen müssen der erste Abstand und der zweite Abstand nicht unbedingt gleich sein. Der Elektrische-Energie-Versorgungsbereich kann beispielsweise als ein Bereich nahe einer Befestigungsposition des gegenläufig verschalteten Schutzrelais 73 in der 11 definiert sein. In solch einem Fall kann der „Elektrische-Energie-Versorgungsbereich” flexibel als ein Inklusiv- oder Gesamtbereich definiert sein, der sich von einer Inverterseite zu einer vom Inverter abgewandten Seite erstreckt, einschließlich des Energieversorgungsverdrahtungsmusters, und kann die Phasenreihenfolge des ersten Systems und des zweiten Systems bezüglich des vorstehend beschriebenen Elektrische-Energie-Versorgungsbereichs erfolgen, d. h. von der Seite des Elektrische-Energie-Versorgungsbereichs zu der abgewandten Seite in der Reihenfolge erste, zweite und dritte Phase im ersten System und in der Reihenfolge dritte, zweite und erste Phase im zweiten System. Auch in solch einer Konfiguration wird die Variation der Impedanzen in den verschiedenen Phasen verglichen mit der anderen Anordnung der Phasenreihenfolge verringert.
Gemäß der ersten Ausführungsform ist das Metallstück, das für eine Verbindung mit der Motorleitung verwendet wird, am Substrat befestigt, wobei das Substrat und die Motorleitung durch Einpressen verbunden werden. Ferner werden, in der zweiten Ausführungsform, das Substrat und die Motorleitung durch Löten oder dergleichen verbunden.
Gemäß den weiteren Ausführungsformen können das Substrat und die Motorleitung in der Konfiguration der ersten Ausführungsform beispielsweise über Lötmittel oder in der Konfiguration der zweiten Ausführungsform beispielsweise durch Einpressen des auf dem Substrat angeordneten Metallstücks verbunden werden. Ferner kann die Verbindung zwischen dem Substrat und der Motorleitung anhand jedes beliebigen Verfahrens verschieden von dem Löten oder Einpressen hergestellt werden.
Gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen wird das Substrat unter Verwendung der Substratsicherungsschraube am Rahmenelement befestigt. Gemäß den weiteren Ausführungsformen kann das Substrat unter Anwendung eines beliebigen anderen Verfahrens verschieden vom Schrauben am Rahmenelement befestigt werden.
(c) Verbinder
Gemäß der ersten Ausführungsform weist der Verbinder einen Energieversorgungsverbinder und zwei Signalverbinder auf. Gemäß den weiteren Ausführungsformen kann einer oder können beide des Energieversorgungsverbinders und der Signalverbinder als zwei oder mehr als zwei Sätze vorgesehen sein. Diese Verbinder können, wie in der ersten Ausführungsform, separate Körper oder, wie in der zweiten Ausführungsform, einen integrierten Körper aufweisen.
Ferner kann, wenn kein Motorgehäuse vorgesehen ist, so wie es in der zweiten Ausführungsform gezeigt ist, der Stator als die „rotierende elektrische Maschine” dienen und der Verbinder innerhalb des Projektionsbereichs des Stators in der axialen Richtung positioniert sein. Ferner kann der Verbinder in der Annahme, dass der Verbinder und das Abdeckelement als separate Körper vorgesehen sind, der Verbinder auf der Große-Komponente-Befestigungsoberfläche des Substrats (d. h. auf einer gegenüberliegenden Seite bezüglich des Motors) befestigt sein.
Ferner können die Anzahl von Verbindern, die Ausrichtung der Öffnung des Verbinders und die Abdeckelementanordnung dahingehend, einteilig mit dem Verbinder ausgebildet zu sein oder nicht, alle in beliebigen Konfigurationen kombiniert sein.
(d) Abdeckelement
Gemäß der ersten Ausführungsform wird das Abdeckelement über Klebemittel auf dem Rahmenelement befestigt. Gemäß der zweiten Ausführungsform wird das Abdeckelement durch Verstemmen am Rahmenelement befestigt. Das Abdeckelement kann anhand eines beliebigen anderen Verfahrens, wie beispielsweise eine Befestigung unter Verwendung einer Schraube oder dergleichen, am 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, sondern eine beliebige Art von Motor mit drei oder mehr als drei Phasen 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.
Gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ist das mit dem Getriebe verbundene Abtriebsende auf einer gegenüberliegenden Seite der ECU bezüglich des Motors angeordnet. Genauer gesagt, bei der Ansteuervorrichtung in den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen sind das Abtriebsende, der Motor und die ECU in dieser (geschriebenen) Reihenfolge angeordnet.
Gemäß den weiteren Ausführungsformen kann das Abriebsende auf der gleichen Seite bezüglich des Motors angeordnet sein. Genauer gesagt, in den weiteren Ausführungsformen können das Abtriebsende, die ECU und der Motor in dieser Reihenfolge angeordnet sein.
Gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen wird die Ansteuervorrichtung auf eine elektrische Servolenkungsvorrichtung angewandt. Gemäß den weiteren Ausführungsformen kann die Ansteuervorrichtung auf eine Vorrichtung verschieden von der elektrischen Servolenkungsvorrichtung angewandt werden.
Solche Änderungen, Modifikationen und zusammengefassten Schemata sollen als mit im Schutzumfang der vorliegenden Erfindung, so wie er in den beigefügten Ansprüchen dargelegt ist, beinhaltet verstanden werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2003-153552 [0002]

Claims

Ansteuervorrichtung mit: – einer rotierenden elektrischen Maschine (10, 210) mit einem Stator (12, 212) mit einer ersten Wicklungsgruppe (13) und einer zweiten Wicklungsgruppe (14), die in wenigstens drei Phasen auf den Stator gewickelt sind, einem Rotor (15), der bezüglich des Stators drehbar angeordnet ist, und einer Welle (16), die zusammen mit dem Rotor rotiert; – einem Substrat (41, 241, 341, 351, 355), das an einem axialen Ende der rotierenden elektrischen Maschine angeordnet ist; – einem ersten Ansteuerelement (51–56), das (i) auf einer Oberfläche (42, 242, 342) des Substrats (41) in einem ersten Bereich (R1) angeordnet ist und (ii) einen ersten Inverter (50) bildet, der eine Energieversorgung zur ersten Wicklungsgruppe schaltet; – einem zweiten Ansteuerelement (61–66), das (i) auf derselben Oberfläche des Substrats wie das erste Ansteuerelement in einem zweiten Bereich (R2) angeordnet ist und (ii) einen zweiten Inverter (60) bildet, der eine Energieversorgung zur zweiten Wicklungsgruppe schaltet, wobei der zweite Bereich zum ersten Bereich bezüglich einer Welle der rotierenden elektrischen Maschine symmetrisch ist; – einer ersten Anschlussleitung (135), die sich von jeder der wenigstens drei Phasen der ersten Wicklungsgruppe erstreckt, um mit dem Substrat verbunden zu sein; und – einer zweiten Anschlussleitung (145), die sich von jeder der wenigstens drei Phasen der zweiten Wicklungsgruppe erstreckt, um mit dem Substrat verbunden zu sein, wobei – die erste Anschlussleitung und das erste Ansteuerelement sowie die zweite Anschlussleitung und das zweite Ansteuerelement jeweils umgekehrte Phasenreihenfolgen in einer Anordnung der Phasenreihenfolgen von einem Ende nahe einer Referenzposition zu einem anderen Ende der Anordnung aufweisen.
Ansteuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – die Referenzposition einen Elektrische-Energie-Versorgungsbereich aufweist, der (i) ein Bereich außerhalb des ersten Bereichs, des zweiten Bereichs und eines Ansteuerelementbereichs, der eine Mittelachse der rotierenden elektrischen Maschine aufweist, und (ii) ein Bereich mit einem Schaltungsmuster, das elektrische Energie von einer Batterie (109) an den ersten und den zweiten Inverter gibt, ist.
Ansteuervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner aufweist: – ein Relais (71, 72), das schaltbar ist, um einen elektrischen Strom von der Energiequelle zu dem ersten oder zweiten Inverter zu leiten und zu unterbrechen, wobei das Relais in dem Elektrische-Energie-Versorgungsbereich auf derselben Oberfläche des Substrats wie das erste und das zweite Ansteuerelement angeordnet ist.
Ansteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner aufweist: – ein Rahmenelement (20, 220), das an einer Position zwischen der rotierenden elektrischen Maschine und dem Substrat angeordnet ist, wobei – das erste Ansteuerelement und das zweite Ansteuerelement auf einer dem Rahmenelement zugewandten Oberfläche (42) des Substrats angeordnet sind, in einer wärmeableitbaren Weise zum Rahmenelement.
Ansteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass – die erste Anschlussleitung an einer Position radial außerhalb des ersten Bereichs mit dem Substrat verbunden ist; und – die zweite Anschlussleitung an einer Position radial außerhalb des zweiten Bereichs mit dem Substrat verbunden ist.
Ansteuervorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner aufweist: – ein Elektrischer-Strom-Erfassungselement (57~59, 67~69), das einen elektrischen Strom erfasst, der in jede der wenigstens drei Phasen der ersten und der zweiten Wicklungsgruppe gespeist wird, wobei das Elektrischer-Strom-Erfassungselement (i) auf derselben Oberfläche (42) des Substrats wie das erste und das zweite Ansteuerelement und (ii) an einer Position entweder zwischen dem ersten Ansteuerelement und der ersten Anschlussleitung oder zwischen dem zweiten Ansteuerelement und der zweiten Anschlussleitung angeordnet ist.
Ansteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass – das erste und das zweite Ansteuerelement um die Welle der rotierenden elektrischen Maschine herum angeordnet sind, wobei das erste und das zweite Ansteuerelement jeweils (i) Elemente hohen Potentials (51–53, 61–63), die sich nahe der Welle befinden, und (ii) Elemente niedrigen Potentials (54–56, 64–66), die sich, bezüglich der Welle der rotierenden elektrischen Maschine, außerhalb der Elemente hohen Potentials befinden, aufweisen.
Ansteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass – die erste und die zweite Anschlussleitung punktsymmetrisch bezüglich der Welle der rotierenden elektrischen Maschine angeordnet sind.
Ansteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass – die erste und die zweite Anschlussleitung jeweils eine symmetrische Phasenanordnung aufweisen, bei denen eine mittlere Phase andere Phasen auf beiden Seiten der mittleren Phase angeordnet aufweist.
Ansteuervorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass – die erste und die zweite Anschlussleitung entlang eines kreisrunden Bereichs auf dem Substrat angeordnet sind.
Ansteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass – die erste Anschlussleitung linear durch das Substrat verläuft; und – die zweite Anschlussleitung linear durch das Substrat verläuft.
Elektrische Servolenkungsvorrichtung, die aufweist: – eine Ansteuervorrichtung mit: – einer rotierenden elektrischen Maschine (10, 210) mit einem Stator (12, 212) mit einer ersten Wicklungsgruppe (13) und einer zweiten Wicklungsgruppe (14), die in wenigstens drei Phasen auf den Stator gewickelt sind, einem Rotor (15), der bezüglich des Stators drehbar angeordnet ist, und einer Welle (16), die zusammen mit dem Rotor rotiert; – einem Substrat (41, 241, 341, 351, 355), das an einem axialen Ende der rotierenden elektrischen Maschine angeordnet ist; – einem ersten Ansteuerelement (51–56), das (i) auf einer Oberfläche (42, 242, 342) des Substrats (41) in einem ersten Bereich (R1) angeordnet ist und (ii) einen ersten Inverter (50) bildet, der eine Energieversorgung zur ersten Wicklungsgruppe schaltet; – einem zweiten Ansteuerelement (61–66), das (i) auf derselben Oberfläche des Substrats wie das erste Ansteuerelement in einem zweiten Bereich (R2) angeordnet ist und (ii) einen zweiten Inverter (60) bildet, der eine Energieversorgung zur zweiten Wicklungsgruppe schaltet, wobei der zweite Bereich zum ersten Bereich bezüglich einer Welle der rotierenden elektrischen Maschine symmetrisch ist; – einer ersten Anschlussleitung (135), die sich von jeder der wenigstens drei Phasen der ersten Wicklungsgruppe erstreckt, um mit dem Substrat verbunden zu sein; und – einer zweiten Anschlussleitung (145), die sich von jeder der wenigstens drei Phasen der zweiten Wicklungsgruppe erstreckt, um mit dem Substrat verbunden zu sein, wobei – die erste Anschlussleitung und das erste Ansteuerelement sowie die zweite Anschlussleitung und das zweite Ansteuerelement jeweils umgekehrte Phasenreihenfolgen in einer Anordnung der Phasenreihenfolgen von einem Ende nahe einer Referenzposition zu einem anderen Ende der Anordnung aufweisen; und – ein Kraftübertragungsteil (9), das ein von der rotierenden elektrischen Maschine ausgegebenes Drehmoment zu einem Ansteuerobjekt (102) überträgt, wobei – eine Lenkbetätigung eines Lenkrades (101) durch einen Fahrer durch das Drehmoment von der rotierenden elektrischen Maschine unterstützt wird, wobei das Drehmoment zur Ansteuerung des Ansteuerobjekts verwendet wird.