DE102015214470A1

DE102015214470A1 - Ansteuereinheit und die ansteuereinheit aufweisende elektrische servolenkungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102015214470A1
Application number: DE102015214470.4A
Authority: DE
Inventors: 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: JP2016036245A; CN105322724B; US20160036288A1; US9461522B2; CN105322724A; JP6123848B2

Abstract

Eine Ansteuereinheit, die eine rotierende elektrische Maschine (10, 210) mit einem Stator (12) mit einer auf den Stator gewickelten Wicklung (13, 14) und mit einer innerhalb des Stators rotierenden Welle (16) und einem bezüglich des Stators rotierenden Rotor (15) aufweist. Die Ansteuereinheit weist ferner ein an einem Ende der rotierenden elektrischen Maschine angeordnetes Controller-Halteelement (20, 220) und einen Controller (40) mit einem am Controller-Halteelement befestigten Substrat (41) und einem an einer Wärmeerzeugungselement-Befestigungsoberfläche (42) befestigten Wärmeerzeugungselement (70) auf. Die Ansteuereinheit weist ferner einen Energieversorgungsverbinder (96), der das Substrat und eine Energiequelle (109) verbindet, und eine Masseleitung (500), die mit einem Masseanschluss der Energiequelle verbunden ist, eine leitfähige Verbindung zum Controller-Halteelement über das Substrat und den Energieversorgungsverbinder herstellend, auf. Gemäß dieser Struktur kann ein Common-Mode-Rauschen der Ansteuereinheit verringert werden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen eine Ansteuereinheit und eine die Ansteuereinheit aufweisende elektrische Servolenkungsvorrichtung.
Eine herkömmliche Struktur eines in einem Fahrzeug verwendeten Elektromotors ist rauschanfällig, d. h. ein Zwischenraum zwischen einer Spule des Motors und einem Motorgehäuse wirkt als ein Rauschen erzeugender Kondensator. Solch ein Rauschen kann über die folgende Struktur unterdrückt werden. So wird beispielsweise in der JP H4-355602 A (Patentdokument 1) das erzeugte Rauschen über einen Common-Mode-Pfad, der als eine Verbindung der Motorteile und des Fahrzeugkörpers vorgesehen ist, d. h. eine Erdung des Motorgehäuses und einer Wärmesenke zu einer Fahrzeugkarosserie, entfernt.
Im Patentdokument 1 wird das den Controller beeinträchtigende Rauschen verringert, indem das Motorgehäuse und die Wärmesenke mit der Fahrzeugkarosserie verbunden werden, und nimmt, gemäß einem Trade-off, das aus dem Motor entweichende Rauschen zu. Ferner ist das aus dem Motorgehäuse und der Wärmesenke des Motors entweichende Rauschen ein Common-Mode- bzw. Gleichtaktrauschen und gibt es keine Kenntnis darüber, welchen Pfad solch ein Rauschen nach außerhalb des Motors nimmt. Folglich wird das aus dem Motorgehäuse und der Wärmesenke des Motors entweichende Rauschen zu einer Antenne eines Radios und zu einer Kommunikationsvorrichtung und dergleichen übertragen, wodurch gegebenenfalls ein Funkrauschen verursacht wird.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Motor oder eine Ansteuereinheit mit einem Rauschunterdrückungsvermögen und eine solch eine Ansteuereinheit verwendende elektrische Servolenkungsvorrichtung bereitzustellen.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die Ansteuereinheit eine rotierende elektrische Maschine mit einem Stator mit einer auf den Stator gewickelten Wicklung und mit einer innerhalb des Stators rotierenden Welle und einem bezüglich des Stators drehbaren Rotor auf. Die Ansteuereinheit weist ebenso ein Controller-Halteelement, das an einem Ende der rotierenden elektrischen Maschine angeordnet ist, und einen Controller auf.
Der Controller weist auf: ein Substrat, das am Controller-Halteelement befestigt ist, ein Wärmeerzeugungselement, das an einer Wärmeerzeugungselement-Befestigungsoberfläche befestigt ist, die eine Controller-Halteelement-seitige Oberfläche des Substrats ist, die eine Wärmeableitung vom Wärmeerzeugungselement zum Controller-Halteelement ermöglicht, und elektronische Komponenten, die an einer Elektronische-Komponente-Befestigungsoberfläche des Substrats befestigt sind, der Wärmeerzeugungselement-Befestigungsoberfläche gegenüberliegend.
Die Ansteuereinheit weist ferner auf: einen Energieversorgungsverbinder, der das Substrat und eine Energiequelle verbindet, und eine Masseleitung, die mit einem Masseanschluss der Energiequelle verbunden ist, eine leitfähige Verbindung zum Controller-Halteelement über das Substrat und den Energieversorgungsverbinder bereitstellend. Bei solch einer Konfiguration kehrt auch dann, wenn eine Streukapazität zwischen dem Controller-Halteelement und dem Substrat als ein Rauschausbreitungspfad dient, d. h. auch wenn sich das erzeugte Rauschen über solch einen Pfad ausbreitet, solch ein Rauschen über den Energieversorgungsverbinder zur Energieversorgungsmasseleitung zurück. Folglich wird das durch die Streukapazität verursachte Rauschen als ein Normal-Mode-Rauschen betrachtet. Genauer gesagt, die Konfiguration der vorliegenden Erfindung ermöglicht es, dass das Rauschen, das andernfalls das Common-Mode-Rauschen verursachen würde, gesammelt und als ein Normal-Mode-Rauschen zur Energiequelle zurückgeführt wird.
Folglich wird, indem das Common-Mode-Rauschen auf die vorstehend beschriebene Weise verringert wird, die Rauschunterdrückungskonfiguration zur Verringerung des Common-Mode-Rauschens vereinfacht. Ferner wird in einer Situation, in der eine Ansteuereinheit und ein fahrzeugeigenes Radio zusammen in einem Fahrzeug vorhanden sind, das Funkrauschen durch die Verringerung des Motorrauschens, d. h. die Verringerung des aus der Ansteuereinheit über das Controller-Halteelement entweichende Rauschens, 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 Servolenkung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 eine schematische Abbildung einer Schaltungsanordnung einer Ansteuereinheit in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
3 eine Schnittansicht der Ansteuereinheit in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
4 eine Seitenansicht der Ansteuereinheit in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
5 eine Draufsicht der Ansteuereinheit entlang des Pfeils V in der 4;
6 eine Unteransicht der Ansteuereinheit entlang des Pfeils VI in der 4;
7 eine perspektivische Explosionsansicht der Ansteuereinheit in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
8 eine weitere perspektivische Explosionsansicht der Ansteuereinheit in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
9 eine Seitenansicht einer Verbrennungsmotor-Steuereinheit (ECU) in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
10 eine Unteransicht der ECU entlang des Pfeils X in der 9;
11 eine Draufsicht der ECU entlang des Pfeils XI in der 9;
12 eine Abbildung eines Rauschausbreitungspfads in der Ansteuereinheit der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
13 eine Schnittansicht der Ansteuereinheit gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
14 eine Seitenansicht der Ansteuereinheit in der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
15 eine Draufsicht der Ansteuereinheit entlang des Pfeils XV in der 14; und
16 eine Bodenansicht der Ansteuereinheit entlang des Pfeils XVI in der 14.
Nachstehend sind die erfindungsgemäße Ansteuereinheit und elektrische Servolenkungsvorrichtung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
(Erste Ausführungsform)
Die Ansteuereinheit der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung und die elektrische Servolenkungsvorrichtung sind in den 1 bis 12 gezeigt. Nachstehend sind, in allen Ausführungsformen, gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen, um Redundanz zu vermeiden.
Eine Ansteuereinheit 1 wird, wie in 1 gezeigt, auf eine elektrische Servolenkungsvorrichtung 8 zur Unterstützung einer Lenkbetätigung eines Fahrers angewandt. Die Ansteuereinheit 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 Kraftübertragungsabschnitt dient, und die Ansteuereinheit 1 auf. Die elektrische Servolenkungsvorrichtung 8 gibt das Hilfsdrehmoment vom Motor 10 auf der Grundlage der Signale vom Drehmomentsensor 103 und die Fahrzeuggeschwindigkeit, die von einem nicht gezeigten CAN (Control Area Network) erhalten werden, aus und überträgt das Drehmoment über das Untersetzungsgetriebe 9 auf die Lenksäule 102, um die Lenkbetätigung des Lenkrads 101 zu unterstützen. D. h., die elektrische Servolenkungsvorrichtung 8 der vorliegenden Ausführungsform ist vom „Säulenunterstützungs”-Typ, der eine Rotation der Lenksäule 102 mit dem vom Motor 10 erzeugten Drehmoment unterstützt. Die Vorrichtung 8 kann jedoch ebenso als ein „Zahnstangenunterstützungs”-Typ verwendet werden, der die Ansteuerung der Zahnstange 105 unterstützt. Genauer gesagt, die Lenksäule 102, die in der vorliegenden Ausführungsform als ein „Ansteuerobjekt” dient, kann durch andere Objekte, wie beispielsweise die Zahnstange 105, ersetzt werden.
Nachstehend ist die elektrische Konfiguration der elektrischen Servolenkungsvorrichtung 8 unter Bezugnahme auf die 2 beschrieben. In der 2 sind, zur Lesbarkeit der Figur, einige Steuerleitungen und dergleichen ausgelassen.
Der Motor 10 ist ein bürstenloser Drehstrommotor und weist eine erste Wicklungsgruppe 13 und eine zweite Wicklungsgruppe 14 auf, die jeweils auf den Stator 12 gewickelt sind, der nachstehend noch beschrieben ist.
Die erste Wicklungsgruppe 13 weist eine U-Phasen-Spule 131, eine V-Phasen-Spule 132 und eine W-Phasen-Spule 133 auf. Die zweite Wicklungsgruppe 14 weist eine U-Phasen-Spule 141, eine V-Phasen-Spule 142 und eine W-Phasen-Spule 143 auf.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform entsprechen die erste Wicklungsgruppe 13 und die zweite Wicklungsgruppe 14 jeweils einer „Wicklung”.
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, die als ein Spulenelement dient, 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, an einem Substrat 41 befestigt. Bei solch einer Konfiguration wird die Anzahl von Komponenten in der ECU 40, verglichen mit einem Fall, in dem mehrere Leiterplatten 41 verwendet werden, verringert, wodurch das Volumen der ECU 40 verringert werden kann.
Der erste Inverterteil 50 weist sechs Schaltelemente (SW-Elemente) 51–56, die in der Form einer Brückenschaltung kombiniert sind, zum Schalten der Energieversorgung zur ersten Wicklungsgruppe 13 auf. Der zweite Inverterteil 60 weist sechs SW-Elemente 61–66 in der Form einer Brückenschaltung zum Schalten der Energieversorgung zur zweiten Wicklungsgruppe 14 auf.
Obgleich die SW-Elemente 51–56, 61–66 der vorliegenden Ausführungsform Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren (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 unter den SW-Elementen 51, 52, 53 auf der Seite hohen Potentials und den SW-Elementen 54, 55, 56 auf der Seite niedrigen Potentials sind mit der U-Phasen-Spule 131 bzw. der V-Phasen-Spule 132 bzw. der W-Phasen-Spule 133 verbunden.
Was die SW-Elemente 61, 62 und 63 betrifft, die auf der Seite hohen Potentials des zweiten Inverterteils 60 angeordnet sind, so ist das Drain mit der positiven Elektrode der Batterie 109 verbunden und ist die Source mit dem Drain der SW-Elemente 64, 65 und 66 verbunden, die auf der Seite niedrigen Potentials angeordnet sind.
Die Source der SW-Elemente 64, 65 und 66 ist über Stromerfassungselemente 67, 68 und 69 mit der negativen Elektrode der Batterie 109 verbunden. Die Knotenpunkte unter den SW-Elementen 61, 62, 63 auf der Seite hohen Potentials und den SW-Elementen 64, 65 und 66 auf der Seite niedrigen Potentials sind mit der U-Phasen-Spule 141 bzw. der V-Phasen-Spule 142 bzw. der W-Phasen-Spule 143 verbunden.
Die Stromerfassungselemente 57, 58 und 59 sind auf der Seite niedrigen Potentials der SW-Elemente 54, 55, 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 und 69 sind auf der Seite niedrigen Potentials der SW-Elemente 64, 65 und 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 und unterbricht den elektrischen Strom zwischen der Batterie 109 und dem ersten Inverterteil 50.
Das Leistungsrelais 72 ist an einer Position zwischen der Batterie 109 und dem zweiten Inverterteil 60 angeordnet und leitet und unterbricht den elektrischen Strom zwischen der Batterie 109 und dem zweiten Inverterteil 60.
Das gegenläufig verschaltete Schutzrelais 73 ist an einer Position zwischen dem Leistungsrelais 71 und dem ersten Inverterteil 50 angeordnet. Das gegenläufig verschaltete Schutzrelais 74 ist an einer Position zwischen dem Leistungsrelais 72 und dem zweiten Inverterteil 60 angeordnet.
Die gegenläufig verschalteten Schutzrelais 73 und 74 verhindern zum 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 verbundene parasitäre Diode aufweisen.
In der vorliegenden Ausführungsform sind die Leistungsrelais 71 und 72 und die gegenläufig verschalteten Schutzrelais 73 und 74 alle MOSFETs. Es können jedoch ebenso andere Halbleiterelemente, wie beispielsweise IGBTs und dergleichen, als diese Relais verwendet werden. In der vorliegenden Ausführungsform entsprechen die Leistungsrelais 71 und 72 und die gegenläufig verschalteten Schutzrelais 73 und 74 jeweils einem „Relais”.
Die 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 IC-(integrierte Schaltung)-Schaltung dient, zusammen mit anderen Teilen auf, die IC-Komponente 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, 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. an 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 weist ein Magnetismuserfassungselement auf und erfasst einen Drehwinkel eines Rotors 15, indem er ein magnetisches Drehfeld von einem Magneten 18 erfasst, der an einem anderen Ende 162 einer Welle 16 vorgesehen ist, die nachstehend noch beschrieben ist.
Der 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 Filterschaltung, die das Rauschen mindert, das von der Ansteuereinheit 1 zu den anderen Vorrichtungen, die die Energieversorgung von der Batterie 109 mit der Ansteuereinheit 1 gemeinsam nutzen, übertragen wird, und ebenso das Rauschen mindert, das von den anderen Vorrichtungen zurück zur Ansteuereinheit 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.
Der Masseanschluss der Batterie 109 ist mit der Masseleitung verbunden. Nachstehend ist die mit dem Masseanschluss der Batterie 109 verbundene Masseleitung als eine „Energieversorgungsmasseleitung 500” bezeichnet.
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 Ansteuereinheit 1 unter Bezugnahme auf die 3 bis 11 beschrieben. Nachstehend können eine axiale Richtung des Motors 10 einfach als eine „axiale Richtung” und eine radiale Richtung des Motors 10 einfach als eine „radiale Richtung” bezeichnet sein. 3 zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie III-III in der 5.
Die Ansteuereinheit 1 weist, wie in den 3 bis 8 gezeigt, den Motor 10, ein Rahmenelement 20, das als ein Controller-Halteelement dient, die ECU 40 und einen Energieversorgungsverbinder 96 zusammen mit weiteren Teilen auf.
Der Motor 10 weist, wie in der 3 gezeigt, ein Motorgehäuse 11, das als ein Gehäuse des Motors 10 dient, einen 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 nach außen ragend. Die Befestigungsnase 116 weist ein hierein gebohrtes Schraubengewindebloch 117 auf. Die Befestigungsnase 116 der vorliegenden Ausführungsform ist in 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 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).
Die erste Motorleitung 135 weist eine erste U-Phasen-Motorleitung 136 und eine erste V-Phasen-Motorleitung 137 und eine erste W-Phasen-Motorleitung 138 auf, und die drei Leitungen 136, 137, 138 sind in einer numerisch aufsteigenden Reihenfolge von den Leistungsrelais 71 und 72 weg positioniert.
Die zweite Motorleitung 145 weist eine zweite U-Phasen-Motorleitung 146 und eine zweite V-Phasen-Motorleitung 147 und eine zweite W-Phasen-Motorleitung 148 auf, und die drei Leitungen 146, 147, 148 sind in einer numerisch absteigenden Reihenfolge von den Leistungsrelais 71 und 72 weg positioniert.
Die erste U-Phasen-Motorleitung 136 und die zweite U-Phasen-Motorleitung 146, und die erste V-Phasen-Motorleitung 137 und die zweite V-Phasen-Motorleitung 147, und die erste W-Phasen-Motorleitung 138 und die zweite W-Phasen-Motorleitung 148 sind jeweils an punktsymmetrischen Positionen um eine Mittelachse O des Motors 10 herum angeordnet, die nachstehend noch beschrieben ist. Ferner sind die erste U-Phasen-Motorleitung 136 und die erste W-Phasen-Motorleitung 138 gegenüber der ersten V-Phasen-Motorleitung 137 symmetrisch positioniert. In gleicher Weise sind die zweite U-Phasen-Motorleitung 146 und die zweite W-Phasen-Motorleitung 148 gegenüber der zweiten V-Phasen-Motorleitung 147 symmetrisch positioniert.
Folglich heben sich der magnetische Streufluss von der ersten Motorleitung 135 und der magnetische Streufluss von der zweiten Motorleitung 145 gegenseitig auf. Ferner wird der Einfluss des magnetischen Streuflusses auf den Drehwinkelsensor 85, der an einer Position an der Mittelachse O des Motors 10 befestigt ist, in solch einer Konfiguration verringert, wodurch der Erfassungsfehler des Sensors 85 verringert wird.
„Symmetrisch” beschreibt hierin eine im Wesentlichen symmetrische Anordnung dieser Leitungen zur Aufhebung des magnetischen Streuflusses, was einen Maßfehler im eigentlichen Produkt erlaubt.
Der Rotor 15 weist einen Rotorkern 151 und einen Permanentmagneten 152 auf. Der Rotorkern 151 ist beispielsweise in einer annähernd zylindrischen Form ausgebildet und aus einem magnetischen Material, wie beispielsweise Eisen, aufgebaut und koaxial innerhalb des Stators 12, d. h. radial innerhalb des Stators 12, angeordnet.
Der Permanentmagnet 152 ist auf einem Radius außerhalb des Rotorkerns 151 angeordnet, und N-Pole und S-Pole des Rotorkerns 151 wechseln sich einander ab.
Die Welle 16 ist in einer Stabform beispielsweise aus Metall aufgebaut und an der zentralen 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 Ausgangsende 165, das mit dem Untersetzungsgetriebe 9 verbunden ist, zur Ausgabe des Drehmoments vom Motor 10 über das Untersetzungsgetriebe 9 in Richtung der Lenksäule 102 (siehe 1), 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 einen Innenraum 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. Folglich ist der Magnet 18, der am anderen Ende 162 der Welle 16 angeordnet ist, zur ECU 40 freiliegend, d. h. der ECU 40 zugewandt. Das Lager 167 ist am Rahmenelement 20 befestigt.
Ferner weist das Rahmenelement 20 ein Motorleitungseinfügeloch 24, in das die Motorleitung 135 eingefügt ist, und ein Motorleitungseinfügeloch 25, in das die Motorleitung 145 eingefügt ist, auf. Folglich sind die Motorleitungen 135 und 145 aus diesen herausgeführt, um sich in Richtung der ECU 40 zu erstrecken.
Das Rahmenelement 20 weist eine Befestigungsnase 26 auf, die an entsprechenden Positionen (d. h. an drei Positionen in der vorliegenden Ausführungsform) entsprechenden der Befestigungsnase 116 des Motorgehäuses 11 in radialer Richtung nach außen ragt. Die Befestigungsnase 26 weist ein hierein gebohrtes Durchgangsloch 27 auf. Eine Rahmensicherungsschraube 38, die als ein „Befestigungselement” dient, ist in das Durchgangsloch 27 eingefügt und fest in das Schraubloch 117 geschraubt. Auf diese Weise wird das Rahmenelement 20 am Motorgehäuse 11 befestigt.
Hierin ist eine Seite der Befestigungsnase 116 nahe der ECU 40 eine erste Kontaktoberfläche 118 und die andere Seite der Befestigungsnase 26 nahe dem Motor 10 eine zweite Kontaktoberfläche 268. In der vorliegenden Ausführungsform ist, obgleich das Eloxieren von Aluminium an der Oberfläche des Motorgehäuses 11 erfolgt, die erste Kontaktoberfläche 118 eben gemacht, d. h. geglättet, um solch eine Behandlung für die Leitfähigkeit zu entfernen. In der vorliegenden Ausführungsform dienen die erste Kontaktoberfläche 118 und die zweite Kontaktoberfläche 268 jeweils als ein „Leitungsteil zwischen dem Gehäuseelement und dem Controller-Halteelement”.
In der vorliegenden Ausführungsform sind die erste Kontaktoberfläche 118 und die zweite Kontaktoberfläche 268 über die Rahmensicherungsschraube 38 fest miteinander verbunden. Hierdurch werden das Motorgehäuse 11 und das Rahmenelement 20 elektrisch miteinander verbunden. Ferner wird, unter Verwendung einer leitfähigen Rahmensicherungsschraube 38, die elektrische Verbindung zwischen dem Motorgehäuse 11 und dem Rahmenelement 20 ebenso durch die Rahmensicherungsschraube 38 hergestellt.
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, und der O-Ring 39, der durch die O-Ring-Nut 29 und den Zylinderteil 114 umgrenzt ist, stellt eine wasserdichte Struktur bereit. 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 Klebenut 37 auf.
Die ECU 40 ist, wie in den 3, 7–11 gezeigt, bezüglich des Rahmenelements 20 vom Motor 10 entfernt angeordnet, d. h. mit dem Rahmenelement 20 dazwischenliegend. Die ECU 40 im Wesentlichen innerhalb des Motorbereichs positioniert, d. h. 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 gebildet, die in den Motorbereich passt. Praxisnaher beschrieben, in der vorliegenden Ausführungsform ist das Substrat 41 innerhalb des Nutbereichs, d. h. radial innerhalb der Klebenut 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 aus der Abbildung 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 zentralen Position auf der Wärmeerzeugungselement-Befestigungsoberfläche 42 befestigt, die dem Magneten 18 zugewandt ist, der vom Rahmenelement 20 freiliegt. Hierin ist, wenn die Achslinie der Welle 16 und deren Verlängerung als die Mittelachse O des Motors 10 betrachtet werden, der Drehwinkelsensor 85 an der Mittelachse O der Wärmeerzeugungselement-Befestigungsoberfläche 42 befestigt (siehe 3).
Ein erster Bereich R1, in dem die SW-Elemente 51–56 des ersten Inverterteils 50 befestigt sind, und ein zweiter Bereich R2, in dem die SW-Elemente 61–66 und die Stromerfassungselemente 67–69 des zweiten Inverterteils 60 befestigt sind, sind symmetrisch auf den gegenüberliegenden Seiten der Mittelachse O des Motors 10 angeordnet. In der vorliegenden Ausführungsform sind die SW-Elemente 51–56 und die SW-Elemente 61–66 achsensymmetrisch auf beiden Seiten einer geraden Linie angeordnet, die durch die Mittelachse O des Motors 10 verläuft.
Die drei Phasen U, V, W sind der Reihe nach von der Seite des Relais 71 im ersten Inverterteil 50 angeordnet, und die drei Phasen W, V, U sind der Reihe nach von der Seite des Relais 72 im zweiten Inverterteil 60 angeordnet, was ein punktsymmetrisches Verhältnis zwischen den zwei Invertern 50, 60 für die drei Phasen ergibt. In der vorliegenden Ausführungsform weist die Phasenanordnungssequenz des zweiten Systems 202 eine zur Phasenanordnungssequenz des ersten Systems 201 umgekehrte Reihenfolge auf.
Folglich wird, während die Impedanz verringert wird, die Verdrahtungslänge in jeder der drei Phasen auf dem Substrat 41 im Wesentlichen ausgeglichen und die Änderung der Impedanz in jeder der drei Phasen verringert oder ausgeglichen. Der obige Begriff „Symmetrie” beschreibt eine im Wesentlichen symmetrische Anordnung der drei Phasen, die einen Maßfehler im eigentlichen Produkt erlaubt.
Ferner sind die SW-Elemente 54–56, die mit der Seite niedrigen Potentials verbunden sind, auf der Außenseite der SW-Elemente 51–53 angeordnet, die mit der Seite hohen Potentials verbunden sind, und die Stromerfassungselemente 57–59 sind weiter außerhalb hiervon 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 die Stromerfassungselemente 67–69 sind weiter außerhalb hiervon angeordnet.
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, die auf der Wärmeerzeugungselement-Befestigungsoberfläche 42 angeordnet sind, kontaktieren jeweils die ECU-seitige Fläche 31 des Rahmenelements 20 in einer wärmeübertragenden 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 den anderen 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, 72, die gegenläufig verschalteten Schutzrelais 73, 74 und die ASIC 82 beschreiben in der vorliegenden Ausführungsform ein Wärmeerzeugungselement 70.
Die Leistungsrelais 71, 72, die, verglichen mit den SW-Elementen 51–56, 61–66 und den gegenläufig verschalteten Schutzrelais 73, 74, große Elemente sind, sind in den Relaisräumen 33, 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, 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, das in der axialen Richtung an einem Ende des Motors 10 angeordnet ist, einen Umriss des Motors 10, stellt das Rahmenelement 20 Halt für die ECU 40 bereit 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 Ansteuereinheit verringert.
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. In der vorliegenden Ausführungsform sind der Mikrocomputer 81, die Kondensatoren 86, 87 und die Drosselspule 89 gleichbedeutend mit „elektronischen Komponenten” in den Ansprüchen.
Der Mikrocomputer 81 ist, wie in 11 gezeigt, an einer Position auf einer Rückseite des Substrats 41, d. h. sich teilweise mit der ASIC 82 überlappend, befestigt.
Der Kondensator 86 ist auf einer Rückseite des Substrats 41, d. h. sich teilweise mit dem ersten Bereich R1 überlappend, in dem die SW-Elemente 51–56 des ersten Inverterteils 50 befestigt sind, befestigt. Der Kondensator 87 ist auf einer Rückseite des Substrats 41, d. h. sich teilweise mit dem zweiten Bereich R2 überlappend, in dem die SW-Elemente 61–66 des zweiten Inverterteils 60 befestigt sind, befestigt. Der Rauschminderungseffekt erhöht sich, indem die Kondensatoren 86, 87 auf der Rückseite der Inverterteile 50, 60 angeordnet werden.
In der vorliegenden Ausführungsform wird, indem verhältnismäßig große elektronische Komponenten, wie beispielsweise die Kondensatoren 86, 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 Wärme, die vom Wärmeerzeugungselement 70 auf der Wärmeerzeugungselement-Befestigungsoberfläche 42 erzeugt wird, von der „Rückseite” dieser Komponenten zum Rahmenelement 20 abgeleitet.
Eine Position radial außerhalb des ersten Bereichs R1 weist ein Motorleitungseinfügeloch 44 auf, das hierdurch gebohrt ist. Die Motorleitung 135 ist in das Motorleitungseinfügeloch 44 eingefügt. Eine Position radial außerhalb des zweiten Bereichs R2 weist ein Motorleitungseinfügeloch 45 auf, das hierdurch gebohrt ist. Die Motorleitung 145 ist in das Motorleitungseinfügeloch 45 eingefügt.
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, und der Presseinfügeteil, der die Motorleitungen 135 und 145 empfängt, stellt eine elektrische Verbindung zwischen dem Substrat 41 und den Motorleitungen 135, 145 her.
Ein Loch 48 ist an einer Position entsprechenden der Substratbefestigungsnase 32 des Substrats 41 gebohrt. Eine Substratsicherungsschraube 49 (siehe 7 und 8), die aus einem leitfähigen Material gebildet ist, das einen elektrischen Strom leitet, ist in das Loch 48 eingefügt und fest an die Substratbefestigungsnase 32 des Rahmenelements 20 geschraubt. Das Substrat 41 wird durch die axiale Kraft der Substratsicherungsschraube 49 fest am Rahmenelement 20 befestigt, wobei gleichzeitig eine elektrische Verbindung zwischen beiden hergestellt wird. Gleich der Rahmensicherungsschraube 38 wird, wenn die Sicherungsschraube 49 aus dem leitfähigen Material gebildet ist, die elektrische Verbindung ebenso über die Substratsicherungsschraube 49 hergestellt.
Das Loch 48 ist in einen Bereich des Substrats 41 gebohrt, in dem ein Massemuster gebildet ist. Das Massemuster auf dem Substrat 41 ist über den Energieversorgungsverbinder 96 elektrisch mit der Energieversorgungsmasseleitung 500 verbunden.
Das Motorgehäuse 11 und das Rahmenelement 20 sind, wie vorstehend beschriebenen, über die Rahmensicherungsschraube 38 elektrisch verbunden. Folglich sind das Motorgehäuse 11 und das Rahmenelement 20 über die Substratsicherungsschraube 49, das Substrat 41 und den Energieversorgungsverbinder 96 elektrisch mit der Energieversorgungsmasseleitung 500 verbunden.
Ein Abdeckelement 90 weist, wie in den 3–5, 7 und 8 gezeigt, einen Abdeckkörper 91, den 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 Klebenut 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 weist ein daran befestigtes Filterelement 95 auf. Das Filterelement 95 ist aus einem Material aufgebaut, das für Luft, jedoch nicht für Wasser durchlässig ist. Durch das Filterelement 95 im Luftloch 94 verbleibt der Innendruck der Ansteuereinheit 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 ist. 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 Verbinder 96, 97 erstrecken sich vom Motor 10 weg auf dem Abdeckkörper 91, wobei ihre Höhen die Kondensatorräume 93 überragen (d. h. der Kondensatorraum 93 bleibt im Wesentlichen unterhalb der Verbinderhöhe „verborgen”. Ferner sind, in der axialen Ansicht des Motors 10, die Verbinder 96 und 97 innerhalb des Motorbereichs positioniert, und zwar an Positionen radial außerhalb der Kondensatoren 86, 87, d. h. weiter als die Kondensatoren 86, 87 von der Mittelachse O des Motors 10 entfernt. Genauer gesagt, ein Verbinderanordnungsbereich und ein Kondensatoranordnungsbereich überlappen sich in der axialen Ansicht des Motors 10 nicht.
Folglich ist, verglichen mit einer herkömmlichen Konfiguration, bei der sich der Verbinderanordnungsbereich und der Kondensatoranordnungsbereich gegenseitig überlappen, die Größe entlang der Achse (d. h. die Höhe) der Ansteuereinheit 1 in der vorliegenden Erfindung geringer, wobei gleichzeitig die Zunahme des Durchmessers/Radius der Ansteuereinheit 1 verhindert wird.
Nachstehend ist ein Rauschausbreitungspfad in der Ansteuereinheit 1 unter Bezugnahme auf die 12 beschrieben.
12 zeigt eine kombinierte Abbildung, d. h. eine Kombination aus einer schematischen Abbildung und einer Schnittansicht bezüglich der Ansteuereinheit 1, aus der der zweite Inverterteil 60, die Stromerfassungselemente 57–59, die Leistungsrelais 71 und 72 und die gegenläufig verschalteten Schutzrelais 73 und 74 ausgelassen sind. Ferner sind, in der 12, die elektronischen Komponenten innerhalb eines Rechtecks, das das Substrat 41 beschreibt, am Substrat 41 befestigt. In dieser Annahme zeigt die gestrichelte Linie einen Rauschausbreitungspfad, der durch die Streukapazitäten C11 und C12, das Motorgehäuse 11, das Rahmenelement 20, die Rahmensicherungsschraube 38 und die Substratsicherungsschraube 49 gebildet wird.
Der Rotor 15 und die Welle 16 sind, des Verständnisses halber, wie in 12 gezeigt, als ein „Motorabschnitt” zusammengefasst, und das Motorgehäuse 11 und der Stator 12 sind als ein „Gehäuse” zusammengefasst. Der Luftspalt zwischen dem Masseabschnitt und dem Gehäuse bringt die Streukapazität C12 hervor.
Wenn die Streukapazitäten C11 und C12 im Luftspalt verursacht werden, breitet sich das Rauschen, das durch die Ansteuerung des Motorabschnitts, das Schalten der SW-Elemente 51–56, 61–66 und dergleichen erzeugt wird, über die Streukapazitäten C11 und C12 zum Motorgehäuse 11 aus. Sobald sich das Rauschen zum Motorgehäuse 11 fortgepflanzt hat, wandelt es sich in ein Common-Mode-Rauschen, wobei es sich über die Fahrzeugkörpermasse und dergleichen weiter zur Batterie 109 ausbreiten kann. Ferner kann sich das Rauschen, wenn es sich über das Motorgehäuse 11 nach außerhalb der Ansteuereinheit 1 ausbreitet (wie beispielsweise zum Fahrzeugkörper und dergleichen), weiter zur Antenne des fahrzeugeigenen Radios (nicht gezeigt) ausbreiten und das Funkrauschen verursachen.
Folglich sind, in der vorliegenden Ausführungsform, das Motorgehäuse 11 und das Rahmenelement 20 jeweils elektrisch mit der Energieversorgungsmasseleitung 500 verbunden, um die Streukapazitäten C11 und C12 elektrisch mit der Energieversorgungsmasseleitung 500 zu verbinden.
Auf diese Weise wird das durch die Streukapazitäten C11 und C12 verursachte Rauschen als das Normal-Mode-Rauschen betrachtet. Folglich ist eine Filterschaltung, die aus der Drosselspule 89, die eine Normal-Mode-Spule ist, und den Kondensatoren 87 und 88 gebildet wird, anwendbar, um das durch die Streukapazitäten induzierte Rauschen, das durch C11, C12 verursacht wird, zu verringern. Ferner kann eine Konfiguration zur Verringerung des Common-Mode-Rauschens und dergleichen ausgelassen werden. Darüber hinaus wird, durch die Verringerung des Common-Mode-Rauschens und die Verringerung des Rauschaustritts nach außerhalb der Ansteuereinheit 1 über das Motorgehäuse 11 und das Rahmenelement 20, ebenso das Funkrauschen verringert.
Insbesondere bedeckt, in der vorliegenden Ausführungsform, das Aluminiumeloxal zur Isolierung das gesamte Motorgehäuse 11, mit Ausnahme „des Leitungsteils zwischen dem Gehäuseelement und dem Controller-Halteelement (d. h. dem Rahmenelement 20)”. Folglich weist ein Pfad vom Motorgehäuse 11 zur Energieversorgungsmasseleitung 500 über das Rahmenelement 20, das Substrat 41 und den Energieversorgungsverbinder 96, verglichen mit einem Pfad vom Motorgehäuse 11 zu einer Fahrzeugkörpermasse, eine geringere Impedanz auf. Dementsprechend wird das Common-Mode-Rauschen, das über das Motorgehäuse 11 und das Rahmenelement 20 nach außerhalb der Ansteuereinheit 1 entweicht, weiter verringert.
Ferner werden, zur Minimierung der Impedanz des Pfades vom Motorgehäuse 11 zur Energieversorgungsmasseleitung 500, die Rahmensicherungsschraube 38 und die Substratsicherungsschraube 49 für den Rauschausbreitungspfad vorzugsweise derart positioniert, dass sie den kürzesten Abstand aufweisen.
Die Ansteuereinheit 1 weist, wie vorstehend näher beschrieben, den Motor 10, das Rahmenelement 20, die ECU 40 und den Energieversorgungsverbinder 96 auf. Der Motor 10 weist den Stator 12, den Rotor 15 und die Welle 16 auf. Der Stator 12 weist die hierauf gewickelte erste und zweite Wicklungsgruppe 13, 14 auf. Der Rotor 15 ist innerhalb des Stators 12 drehbar angeordnet. Die Welle 16 rotiert zusammen mit dem Rotor 15. Das Rahmenelement 20 ist an einem Ende des Motors 10 angeordnet.
Die ECU 40 weist das Substrat 41, das Wärmeerzeugungselement 70 und die elektronischen Komponenten auf.
Das Substrat 41 ist am Rahmenelement 20 befestigt. Das Wärmeerzeugungselement 70 ist an der Wärmeerzeugungselement-Befestigungsoberfläche 42 befestigt, die auf einer Seite des Substrats 41 liegt, die dem Rahmenelement 20 zugewandt ist, und ist dazu ausgelegt, Wärme zum Rahmenelement 20 abzuleiten. Die elektronischen Komponenten, einschließlich des Mikrocomputers 81, der Kondensatoren 86, 87 und der Drosselspule 89, sind auf der Elektronische-Komponente-Befestigungsoberfläche 43 befestigt, die eine andere Seite des Substrats 41 ist, die vom Rahmenelement 20 abgewandt ist.
Der Energieversorgungsverbinder 96 verbindet das Substrat 41 und die Batterie 109. Ferner sind die Energieversorgungsmasseleitung 500, die mit dem Masseanschluss der Batterie 109 verbunden ist, und das Rahmenelement 20 über das Substrat 41 und den Energieversorgungsverbinder 96 leitfähig verbunden.
In der vorliegenden Ausführungsform ist das Rahmenelement 20 über das Substrat 41 und den Energieversorgungsverbinder 96 mit der Energieversorgungsmasseleitung 500 verbunden. Folglich wird das Rauschen, das auf dem Pfad verursacht wird, der durch die Streukapazität C12 zwischen dem Rahmenelement 20 und dem Substrat 41 bereitgestellt wird, durch die Energieversorgungsmasseleitung 500 über den Energieversorgungsverbinder 96 gesammelt, wobei das durch die Streukapazität C12 verursachte Rauschen als das Normal-Mode-Rauschen betrachtet wird. Genauer gesagt, das Rauschen, das andernfalls das Common-Mode-Rauschen induzieren würde, wird in der vorliegenden Ausführungsform als das Normal-Mode-Rauschen zur Batterie 109 „eingefangen”.
Folglich wird, basierend auf der Abnahme des Common-Mode-Rauschens, das Common-Mode-Rauschreduzierungsschema bzw. die Common-Mode-Rauschreduzierungskonfiguration vereinfacht oder ausgelassen. Ferner wird das Funkrauschen verringert, das sich andernfalls von der Ansteuereinheit 1 über das Rahmenelement 20 zum fahrzeugeigenen Radio ausbreiten würde.
Die elektronischen Komponenten, die an der Elektronische-Komponente-Befestigungsoberfläche 43 befestigt sind, weisen die Kondensatoren 86 und 87 und die Drosselspule 89 auf, die eine Filterschaltung bilden. Die Drosselspule 89 ist eine Normal-Mode-Spule zur Verringerung des Normal-Mode-Rauschens. Folglich wird das Normal-Mode-Rauschen in der Ansteuereinheit 1 in geeigneter Weise verringert.
Der Motor 10 weist ferner ein Gehäuseelement mit dem Zylinderteil 114 auf, der radial außerhalb des Stators 12, d. h. radial weiter entfernt als von der Mittelachse O des Motors 10 zum Stator 12, angeordnet ist.
Der Zylinderteil 114 und die Energieversorgungsmasseleitung 500 sind, für eine elektrische Leitfähigkeit zwischen ihnen, über das Rahmenelement 20, das Substrat 41 und den Energieversorgungsverbinder 96 verbunden.
Durch solch eine Verbindung wird die Streukapazität C11, die im Luftspalt zwischen dem Motorabschnitt und dem Gehäuse verursacht wird, elektrisch mit der Energieversorgungsmasseleitung 500 verbunden, wobei das aus der Streukapazität C11 resultierende Rauschen als das Normal-Mode-Rauschen betrachtet wird. Genauer gesagt, das Rauschen aufgrund der Streukapazität C11, das andernfalls als das Common-Mode-Rauschen betrachtet würde, wird von der Batterie 109 als das Normal-Mode-Rauschen gesammelt. Hierdurch wird das Common-Mode-Rauschen weiter verringert.
In der vorliegenden Ausführungsform weisen das Motorgehäuse 11 und das Rahmenelement 20 separate Körper auf. Die erste Kontaktoberfläche 118, die eine Oberfläche im Motorgehäuse 11 zur Kontaktierung des Rahmenelements 20 ist, und die zweite Kontaktoberfläche 268, die eine Oberfläche im Rahmenelement 20 ist, die das Motorgehäuse 11 kontaktiert, sind über einen Oberflächenkontakt leitfähig miteinander verbunden.
Wenn das Motorgehäuse 11 und das Rahmenelement 20 als separate Körper vorgesehen sind, kann das Rahmenelement 20 leicht einen Wärmeableitungsprozess bzw. eine Wärmeableitungsbehandlung erfahren, zur einfacheren Wärmeableitung vom Wärmeerzeugungselement 70. Ferner kann, indem der Oberflächenkontakt für eine Verbindung zwischen dem Motorgehäuse 11 und dem Rahmenelement 20 vorgesehen wird, zwischen beiden eine „sichere” elektrische Verbindung hergestellt werden, wodurch das durch C11, C12 verursachte Rauschen sicher als das Normal-Mode-Rauschen gesammelt werden kann, das andernfalls als das Common-Mode-Rauschen betrachtet würde, und wodurch der Rauschaustritt nach außerhalb der Ansteuereinheit 1 weiter verringert werden kann. Ferner sind das Motorgehäuse 11, das ein Gehäuse der Ansteuereinheit 1 bereitstellt, und das Rahmenelement 20 derart konfiguriert, dass sie leitfähig miteinander verbunden werden, wobei das durch C11 und C12 verursachte Rauschen von der Batterie 109 gesammelt wird, um so die Verdrahtung zur Verbindung der Streukapazitäten C11 und C12 mit der Batterie 109 zu verringern. D. h., die Anzahl von Komponenten in der Ansteuereinheit 1 wird verringert.
Das Motorgehäuse 11 und das Rahmenelement 20 sind in einer elektrisch leitfähigen Weise durch die Rahmensicherungsschraube 38 starr befestigt. Dadurch, dass das Motorgehäuse 11 und das Rahmenelement 20 über die Rahmensicherungsschraube 38 befestigt bzw. fixiert werden, wird eine Leitung zwischen dem Motorgehäuse 11 und dem Rahmenelement 20 über die axiale Kraft, die durch die Rahmensicherungsschraube 38 ausgeübt wird, sicher hergestellt. Ferner erleichtert die aus einem leitfähigen Material aufgebaute Rahmensicherungsschraube 38 ferner die elektrische Verbindung zwischen beiden, d. h. bildet die aus dem leitfähigen Material aufgebaute Rahmensicherungsschraube 38 den Rauschsammelpfad zur Batterie 109 zum Sammeln des Rauschens von den Streukapazitäten C11 und C12 dicker aus, wodurch das aus der Ansteuereinheit 1 entweichende Rauschen weiter verringert werden kann.
Darüber hinaus sind mehrere Rahmensicherungsschrauben 38 in gleichem Intervall vorgesehen, um so die Impedanz zwischen dem Motorgehäuse 11 und dem Rahmenelement 20 gleichmäßig zu verringern.
Im Motorgehäuse 11 erfolgt der Isolierungsprozess bzw. die Isolierungsbehandlung für einen Abschnitt verschieden von dem Leitungsteil zwischen dem Gehäuse 11 und dem Rahmenelement 20. Bei solch einer Konfiguration weist der Pfad, der das Common-Mode-Rauschen führt, eine hohe Impedanz auf, um so das Rauschen, d. h. das Common-Mode-Rauschen, das aus der Ansteuereinheit 1 entweicht, zu verringern.
Die elektronischen Komponenten, wie beispielsweise das Wärmeerzeugungselement, der Mikrocomputer und dergleichen, sind in dem Projektionsbereich angeordnet, der eine Silhouette des Zylinderteils 114 des Motors 10, d. h. des Motorgehäuses 11, in axialer Richtung beschreibt. Hierdurch wird das Volumen der Ansteuereinheit 1 in radialer Richtung angemessen verringert.
Die Ansteuereinheit 1 der vorliegenden Ausführungsform wird auf die elektrische Servolenkungsvorrichtung 8 angewandt. Genauer gesagt, die elektrische Servolenkungsvorrichtung 8 ist mit der Ansteuereinheit 1 und dem Untersetzungsgetriebe 9 zur Übertragung des vom Motor 10 ausgegebenen Drehmoments auf die Lenksäule 102, zum Antreiben der Lenksäule 102 mit dem Drehmoment des Motors 10 und zur Unterstützung einer Lenkbetätigung des Lenkrads 101 durch den Fahrer ausgerüstet.
Die Ansteuereinheit 1 der vorliegenden Ausführungsform weist den Motor 10 und die ECU 40 auf, die zur Verringerung von Volumen/Größe entlang der Achse der Ansteuereinheit 1 koaxial angeordnet sind, und ist derart konfiguriert, dass sie eine schlanke Form aufweist, d. h. weist die gesamte Vorrichtung im Wesentlichen im Motorbereich auf, der eine Projektion/Silhouette des Zylinderteils 114 in axialer Richtung ist. Auf diese Weise ist die Ansteuereinheit 1 praktikabel, d. h. leicht in einem kleinen Raum unter der Motorhaube installierbar. Ferner wird das Entweichen des Rauschens aus der Ansteuereinheit 1 verringert, wodurch das Funkrauschen verringert wird, das eine fahrzeugeigene Radio- bzw. Funkeinheit beeinträchtigt.
Ferner weist die Ansteuereinheit 1 der vorliegenden Ausführungsform den O-Ring 39 auf, der an einer Position zwischen dem Motorgehäuse 11 und dem Rahmenelement 20 vorgesehen ist, und ferner das Rahmenelement 20 und das Abdeckelement 90, die unter Verwendung von Klebemittel kombiniert sind, um so eine wasserdichte Struktur zu realisieren. Folglich kann die Ansteuereinheit 1 beispielsweise in einem Motorraum angeordnet und in geeigneter Weise in einer elektrischen Servolenkung vom Zahnstangenunterstützungstyp verwendet werden.
(Zweite Ausführungsform)
Die Ansteuereinheit gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in den 13 bis 16 gezeigt. 13 zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie XIII-XIII in der 15.
Was die Ansteuereinheit 2 der vorliegenden Ausführungsform betrifft, so sind ein Motor 210 als eine rotierende elektrische Maschine und die ECU 40 als ein Controller in einem Körper angeordnet. Der Motor 210 weist ein Motorgehäuse 211 und ein Rahmenelement 230 auf, die sich von denjenigen in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform unterscheiden.
Das Motorgehäuse 211 weist beispielsweise einen Bodenteil 220 und einen Zylinderteil 214 auf und weist eine Zylinderform mit einem geschlossenen Boden aus Metall, wie beispielsweise Aluminium, zur Wärmeleitfähigkeit auf. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Bodenteil 220 der ECU 40 zugewandt und ist das andere Ende, oder eine gegenüberliegende Seite, eine Öffnung des Zylinderteils 214.
Eine Befestigungsnase 216 zur Befestigung des Rahmenelements 230 ist um die Öffnung des Zylinderteils 214 herum angeordnet, d. h. in radialer Richtung nach außen ragend. Ferner ist ein Schraubloch 217 in die Befestigungsnase 216 gebohrt. Die Befestigungsnase 216 ist an drei Positionen zu gleichen Intervallen angeordnet.
Ein Schaftloch 221, in das das andere Ende 162 der Welle 16 eingefügt wird, ist im Wesentlichen in der Mitte des Bodenteils 220 angeordnet. Das andere Ende 162 der Welle 16 ist in das Schaftloch 221 eingefügt. Hierdurch ist der Magnet 18, der am anderen Ende 162 der Welle 16 vorgesehen ist, freiliegend, um der ECU 40 zugewandt zu sein. Ferner ist das Lager 167 in den Bodenteil 220 eingepasst.
Darüber hinaus ist ein Motorleitungseinfügeloch, in das die Motorleitungen 135 und 145 eingefügt werden (nicht gezeigt), in den Bodenteil 220 gebohrt. Hierdurch werden die Motorleitungen 135 und 145 herausgeführt, um sich in Richtung der ECU 40 zu erstrecken.
Eine Substratbefestigungsnase (nicht gezeigt) ist an einer Bodenoberfläche 225 des Bodenteils 220 gebildet, wobei das Substrat 41 über die Substratsicherungsschraube 49 an der Oberfläche 225 befestigt ist. Das Massemuster auf dem Substrat 41 und das Motorgehäuse 211 werden durch die axiale Kraft der Substratsicherungsschraube 49 fest verbunden, um so elektrisch miteinander verbunden zu werden.
Hierdurch wird das Motorgehäuse 211 über die Substratsicherungsschraube 49, das Substrat 41 und den Energieversorgungsverbinder 96 elektrisch mit der Energieversorgungsmasseleitung 500 verbunden.
Ferner kann das auf der Wärmeerzeugungselement-Befestigungsoberfläche 42 des Substrats 41 befestigte Wärmeerzeugungselement 70 Wärme von einer Rückseite über die Wärmeleitpaste in Richtung der Bodenoberfläche 225 des Bodenteils 220 ableiten.
Eine Klebenut 226 ist radial außerhalb, d. h. an einem Rand, der Bodenoberfläche 225 vorgesehen, was einer Außenseite des Substrats 41 entspricht. Das Abdeckelement 90 ist durch den Einfügeabschnitt 921 des Abdeckelements 90, der in die Klebenut 226 eingefügt und mit dem Klebemittel befestigt wird, am Motorgehäuse 211 befestigt. Das Abdeckelement 90 ist einteilig mit den Verbindern 96 und 97 ausgebildet, gleich der vorstehend beschriebenen Ausführungsform.
Ferner ist, auf der Bodenoberfläche, eine Aufnahmenut (nicht gezeigt) vorgesehen, wobei die Nut eine Spitze des Energieversorgungsverbinderanschlusses 962 und eine Spitze des Signalverbinderanschlusses 972 aufnimmt, die in diese eingefügt werden, um einen Kurzschluss zwischen den Anschlüssen 962 und 972 und dem Motorgehäuse 211 zu verhindern.
Ein Rahmenelement 230 ist aus Metall, wie beispielsweise Aluminium, aufgebaut und in den Zylinderteil 214 eingefügt, um die Öffnung des Motorgehäuses 211 zu schließen.
Ein Schaftloch 231, in das das eine Ende 161 der Welle 16 eingefügt wird, ist im Wesentlichen in der Mitte des Rahmenelements 230 gebohrt. Ferner ist das Lager 166 in das Rahmenelement 230 eingepasst.
Das Rahmenelement 230 weist eine Befestigungsnase 233 auf, die in radialer Richtung nach außen ragt, an entsprechenden Positionen (d. h. an drei Positionen in der vorliegenden Ausführungsform) entsprechenden der Befestigungsnase 216. Die Befestigungsnase 233 weist ein hierein gebohrtes Durchgangsloch 234 auf. Eine Rahmensicherungsschraube 238 ist in das Durchgangsloch 234 eingefügt und in das Schraubloch 217 geschraubt. Hierdurch wird das Rahmenelement 230 am Motorgehäuse 211 befestigt.
An einem Außenumfang des Rahmenelements 230 näher zum Bodenteil 220 als die Befestigungsnase 233 ist eine O-Ring-Nut 235 vorgesehen, in der ein O-Ring 39 angeordnet ist, wobei der O-Ring 39 durch das Rahmenelement 230 und den Zylinderteil 214 umgrenzt wird. Solch eine Struktur verhindert, dass Wasser und dergleichen nach innerhalb des Motors 210 eindringen.
In der vorliegenden Ausführungsform ist der Bodenteil 220 des Motorgehäuses 211 derart angeordnet, dass er der ECU 40 zugewandt ist, und ist das Substrat 41 derart auf dem Bodenteil 220 befestigt, dass das Wärmeerzeugungselement 70 Wärme von der Rückseite ableiten kann. Genauer gesagt, gemäß der vorliegenden Ausführungsform entspricht der Bodenteil 220 dem „Controller-Halteelement” und stellt der Bodenteil 220 die folgenden Funktionen bereit, d. h. eine Umrissdefinierungsfunktion zum Definieren eines Umrisses des Motors 210, eine Haltefunktion zum Halten der ECU 40 und eine Wärmesenkenfunktion zum Ableiten von Wärme, d. h. als Wärmesenke dienend, vom Wärmeerzeugungselement 70. Hierdurch werden, verglichen mit einem Fall, in dem eine Wärmesenke separat vorgesehen ist, die Anzahl von Komponenten und das Volumen der Ansteuereinheit 2 verringert.
Ferner wird, wenn Wärme des Wärmeerzeugungselements 70 zum Bodenteil 220 abgeleitet wird, der einteilig mit dem Zylinderteil 214 ausgebildet wird, die abgeleitete Wärme leichter vom Bodenteil 220 zum Zylinderteil 214 geleitet, verglichen mit der Wärmeableitung zum Rahmenelement 20, das als eine vom Motorgehäuse 11 separate Komponente vorgesehen ist, was einen Widerstand in der Wärmeleitung verursacht, d. h. die Größe eines Wärmeableitungsbereichs ist in der vorliegenden Ausführungsform größer, wodurch die Wärme hocheffizient abgeleitet wird.
Das Motorgehäuse 211 ist über die Substratsicherungsschraube 49, das Substrat 41 und den Energieversorgungsverbinder 96 mit der Energieversorgungsmasseleitung 500 verbunden. Folglich werden die Streukapazität C21 zwischen dem Motorabschnitt und dem Zylinderteil 214 des Motorgehäuses 211 und die Streukapazität C22 zwischen dem Bodenteil 220 des Motorgehäuses 211 und dem Substrat 41 über das Substrat 41 mit der Energieversorgungsmasseleitung 500 verbunden. Auf diese Weise wird das durch die Streukapazitäten C21 und C22 verursachte Rauschen als das Normal-Mode-Rauschen betrachtet, wodurch der gleiche Effekt wie in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform erzielt werden kann.
Die Streukapazitäten C21 und C22 entsprechen den Streukapazitäten C11 und C12 in der 12 und sind in den Zeichnungen nicht gezeigt.
In der vorliegenden Ausführungsform sind der Zylinderteil 214 des Motorgehäuses 211 und der Bodenteil 220, der mit dem Substrat 41 verbunden ist, einteilig ausgebildet. Folglich wird, verglichen mit dem Fall, dass der Zylinderteil 214 und der Bodenteil 220 separat vorgesehen sind, die Impedanz des Pfades vom Zylinderteil 214 zur Energieversorgungsmasseleitung 500 verringert, um so das Rauschen zu verringern, das nach außerhalb der Ansteuereinheit 2 entweicht.
Ferner weist, indem das Rahmenelement 230 der Behandlung zum Eloxieren von Aluminium unterzogen wird, ein Pfad vom Motorgehäuse 211 über das Substrat 41 und den Energieversorgungsverbinder 96 zur Energieversorgungsmasseleitung 500, verglichen mit einem Pfad vom Motorgehäuse 211 zur Fahrzeugkörpermasse, eine geringere Impedanz auf. Folglich wird das Common-Mode-Rauschen, das nach außerhalb der Ansteuereinheit 2 entweicht, weiter verringert.
In der vorliegenden Ausführungsform ist der Bodenteil 220, der als das Controller-Halteelement dient, einteilig mit dem Zylinderteil 214 ausgebildet.
Folglich werden die Impedanz zwischen dem Zylinderteil 214 und dem Bodenteil 220 und das Rauschen, das nach außerhalb der Ansteuereinheit 2 entweicht, verringert. Ferner wird der Widerstand der Wärmeleitfähigkeit zwischen dem Bodenteil 220 und dem Zylinderteil 214 verringert und der Wärmeableitungsbereich bezüglich der Wärmeableitung vom Wärmeerzeugungselement 70 vergrößert, wodurch Wärme effizient vom Wärmeerzeugungselement 70 abgeleitet werden kann. Ferner können ebenso die gleichen Effekte wie in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform erzielt werden.
(Weitere Ausführungsformen)
Obgleich die vorliegende Erfindung vorstehend in Verbindung mit ihren bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben ist, sollte wahrgenommen werden, dass Fachleuten verschiedene Änderungen und Modifikationen ersichtlich sein werden.
(a) Controller-Halteelement
Gemäß der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform ist das Rahmenelement durch die Rahmensicherungs- oder Rahmenfeststellschraube am Motorgehäuse befestigt.
Gemäß den weiteren Ausführungsformen kann die Verbindung, solang das Rahmenelement und das Motorgehäuse leitfähig verbunden sind, nicht einzig über die Schraube hergestellt werden, sondern ebenso durch ein anderes Element.
Ferner ist die Anzahl der Befestigungsnasen nicht auf drei beschränkt, sondern kann bei mehr oder weniger als drei liegen, wobei eine symmetrische Anordnung nicht unbedingt erforderlich ist.
Ferner kann, in den weiteren Ausführungsformen, das Rahmenelement durch Einpressen am Motorgehäuse befestigt sein. In solch einem Fall können die innere Umfangswand des Motorgehäuses und die äußere Umfangswand des Rahmenelements passend verbunden sein und kann die Leitfähigkeit zwischen dem Motorgehäuse und dem Rahmenelement als ein Oberflächenkontakt zwischen beiden hergestellt sein. In solch einem Fall ist die innere Umfangsoberfläche des Motorgehäuses gleichbedeutend mit der „ersten Kontaktoberfläche” und ist die äußere Umfangsoberfläche des Rahmenelements gleichbedeutend mit der „zweiten Kontaktoberfläche”. Das Einpressen des Rahmenelements trägt zur Verringerung der Anzahl von Komponenten und der Produktgröße entlang eines Durchmessers hiervon bei.
Ferner ist es, wenn der Boden des Motorgehäuses das „Controller-Halteelement” bildet, so wie es in der zweiten Ausführungsform beschrieben ist, nicht erforderlich, die Leitfähigkeit zwischen dem Motorgehäuse und dem Rahmenelement herzustellen. Die Kombination und Befestigung zwischen dem Motorgehäuse und dem Rahmenelement können vielmehr in beliebiger Weise erfolgen.
Ferner weist die Ansteuereinheit in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform das Motorgehäuse auf, das einen Zylinderteil aufweist.
In den weiteren Ausführungsformen kann das Motorgehäuse jedoch ausgelassen sein. Genauer gesagt, ein Frontrahmenende, das auf einer Seite des Motors vorgesehen ist, und ein Heckrahmenende, das auf der anderen Seite des Motors vorgesehen ist, um den Stator zu halten, können über eine Durchsteckschraube aneinander befestigt sein. In solch einem Fall entspricht das Heckrahmenende dem „Controller-Halteelement” und entspricht der Stator „dem Zylinderteil der rotierenden elektrischen Maschine”. Wenn das Motorgehäuse ausgelassen ist, kann der Stator als ein „Zylinderteil der rotierenden elektrischen Maschine” betrachtet werden und kann eine Projektion entlang der Achse des Stators als ein „Motorbereich” betrachtet werden. Genauer gesagt, der Zylinderteil der rotierenden elektrischen Maschine kann der Zylinderteil des Motorgehäuses oder der Stator sein.
(b) Befestigung des Substrats
Gemäß der vorstehend beschriebenen Ausführungsform ist das Substrat anhand der Substratsicherungsschraube am Boden des Rahmenelements oder am Motorgehäuse befestigt.
Gemäß den weiteren Ausführungsformen muss, solange das Befestigungselement das Massemuster des Substrats am Rahmenelement oder am Motorgehäuse befestigen kann, und zwar in einer leitfähigen Weise, das Befestigungselement nicht unbedingt eine Schraube sein, sondern ist ein beliebiges anderes Element denkbar.
(c) ECU
Gemäß der vorstehend beschriebenen Ausführungsform weist die ECU die zwei Paare aus Inverters und Relais auf.
Gemäß den weiteren Ausführungsformen können der Inverter und das Leistungsrelais als drei oder mehr als drei Sätze vorgesehen sein. Ferner können das Leistungsrelais und das gegenläufig verschaltete Schutzrelais, die in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform aus der Halbleitervorrichtung aufgebaut sind, durch das mechanische Leistungsrelais ersetzt werden. In solch einem Fall kann das gegenläufig verschaltete Schutzrelais ausgelassen werden. Ferner kann, wenn das Leistungsrelais als das mechanische Relais vorgesehen ist, dieses Relais vorzugsweise an der Elektronische-Komponente-Befestigungsoberfläche des Substrats befestigt sein.
Gemäß den weiteren Ausführungsformen kann die Anordnung der elektronischen Komponenten auf dem Substrat in beliebiger Form verschieden von derjenigen in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform realisiert sein.
Gemäß der vorstehend beschriebenen Ausführungsform ist das Metallstück auf dem Substrat für eine Verbindung mit der Motorleitung befestigt und sind das Substrat und die Motorleitung durch Einpressen verbunden.
Gemäß den weiteren Ausführungsformen kann Löten oder ein beliebiges anderes Verfahren für die Verbindung zwischen dem Substrat und der Motorleitung, das sich von dem Einpressen unterscheidet, angewandt werden.
(d) Verbinderteil
In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform weist der Verbinderteil einen Energieversorgungsverbinder und zwei Signalverbinder auf.
Gemäß den weiteren Ausführungsformen kann einer von beiden oder können sowohl der Energieversorgungsverbinder als auch der Signalverbinder in mehrfacher Anzahl vorgesehen sein. Diese Verbinder können in separaten Körpern oder in einer Ein-Körper-Kombination vorgesehen sein.
Der Verbinder kann derart strukturiert sein, dass seine Öffnung mit der Achse der Ansteuereinheit gleichgerichtet ist, oder kann derart strukturiert sein, dass seine Öffnung mit der radialen Richtung gleichgerichtet ist. Ferner kann der Verbinder, der in der obigen Ausführungsform auf der abgewandten Seite des Substrats bezüglich des Motors angeordnet ist, in den weiteren Ausführungsformen ebenso auf der Motorseite des Substrats angeordnet sein.
Ferner kann der Verbinder, der in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform einteilig mit dem Abdeckelement ausgebildet ist, ebenso separat vom Abdeckelement ausgebildet sein.
(e) Abdeckelement
Gemäß der vorstehend beschriebenen Ausführungsform ist das Abdeckelement über Klebemittel am Rahmenelement befestigt.
Gemäß den weiteren Ausführungsformen kann das Ansteuereinheit auf beliebige andere Weise, wie beispielsweise unter Verwendung einer Schraube oder dergleichen, am Rahmenelement befestigt werden.
(f) Gehäuseelement
Gemäß der vorstehend beschriebenen Ausführungsform erfährt das Gehäuseelement die Behandlung zum Eloxieren von Aluminium an einem Abschnitt verschieden von der Kondensator zur Kontaktierung des Rahmenelements.
Gemäß den weiteren Ausführungsformen kann die Isolierung des Gehäuseelements in einer beliebigen Weise verschieden von der obigen realisiert werden oder ausgelassen sein.
Ferner kann das Rahmenelement eine Isolierungsbehandlung für einen Abschnitt verschieden von der Kontaktoberfläche zur Kontaktierung des Gehäuseelements erfahren haben.
(g) Ansteuereinheit
Gemäß der vorstehend beschriebenen Ausführungsform ist die rotierende elektrische Maschine ein bürstenloser Drehstrommotor.
Gemäß den weiteren Ausführungsformen kann die rotierende elektrische Maschine ein beliebiger Motor verschieden von dem bürstenlosen Drehstrommotor sein.
Ferner kann die rotierende elektrische Maschine nicht nur ein Motor (d. h. ein Elektromotor) sein, sondern ebenso ein Dynamo/Generator oder ein Motor-Generator, der als ein Motor und ein Generator dient. Ferner kann die Wicklung nicht nur in zwei Systemen vorgesehen sein, sondern ebenso in drei oder mehr als drei Systemen.
Gemäß der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird die Ansteuereinheit auf die elektrische Servolenkungsvorrichtung angewandt.
Gemäß den weiteren Ausführungsformen kann die Ansteuereinheit auf Vorrichtungen 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 4-355602 A [0002]

Claims

Ansteuereinheit (1, 2) mit: – einer rotierenden elektrischen Maschine (10, 210) mit einem Stator (12) mit einer auf den Stator gewickelten Wicklung (13, 14) und einer innerhalb des Stators rotierenden Welle (16) und mit einem bezüglich des Stators drehbaren Rotor (15); – einem Controller-Halteelement (20, 220), das an einem Ende der rotierenden elektrischen Maschine angeordnet ist; – einem Controller (40), der aufweist: – ein Substrat (41), das am Controller-Halteelement befestigt ist, – ein Wärmeerzeugungselement (70), das an einer Wärmeerzeugungselement-Befestigungsoberfläche (42) befestigt ist, die eine Controller-Halteelementseitige Oberfläche des Substrats ist, die eine Wärmeableitung vom Wärmeerzeugungselement zum Controller-Halteelement ermöglicht, und – elektronische Komponenten (81, 86, 87, 89), die an einer Elektronische-Komponente-Befestigungsoberfläche (43) des Substrats befestigt sind, der Wärmeerzeugungselement-Befestigungsoberfläche gegenüberliegend; – einem Energieversorgungsverbinder (96), der das Substrat und eine Energiequelle (109) verbindet; und – einer Masseleitung (500), die mit einem Masseanschluss der Energiequelle verbunden ist, eine leitfähige Verbindung zum Controller-Halteelement über das Substrat und den Energieversorgungsverbinder bereitstellend.
Ansteuereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – die elektronischen Komponenten einen als eine Filterschaltung dienenden Kondensator (86, 87) und ein Spulenelement (89) aufweisen; und – das Spulenelement eine Normal-Mode-Spule aufweist, die ein Normal-Mode-Rauschen mindert.
Ansteuereinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass – die rotierende elektrische Maschine ferner ein Gehäuseelement (11, 211) mit einem Zylinderteil (114, 214) aufweist, der radial außerhalb des Stators angeordnet ist; und – der Zylinderteil und die Masseleitung über das Controller-Halteelement, das Substrat und den Energieversorgungsverbinder leitfähig verbunden sind.
Ansteuereinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass – das Gehäuseelement (11) und das Controller-Halteelement (20) als separate Körper vorgesehen sind; und – das Gehäuseelement einen Oberflächenkontakt mit dem Controller-Halteelement aufweist, wobei es die Leitfähigkeit zwischen dem Gehäuseelement und dem Controller-Halteelement durch den Oberflächenkontakt zwischen einer Kontaktoberfläche (118) des Gehäuseelements und einer Kontaktoberfläche (268) des Controller-Halteelements herstellt.
Ansteuereinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuseelement und das Controller-Halteelement durch ein Befestigungselement (38) leitfähig aneinander befestigt sind.
Ansteuereinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungselement an mehreren Positionen in gleichem Intervall in mehreren Teilen vorgesehen ist.
Ansteuereinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Controller-Halteelement (220) einteilig mit dem Zylinderteil (214) ausgebildet ist.
Ansteuereinheit nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuseelement und/oder das Controller-Halteelement eine Isolierungsbehandlung an Positionen verschieden von einem Leitungsteil (118, 218) zwischen dem Gehäuseelement und dem Controller-Halteelement erfahren haben.
Ansteuereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeerzeugungselement und die elektronischen Komponenten innerhalb eines Projektionsbereichs des Zylinderteils (114, 214) der rotierenden elektrischen Maschine in einer axialen Richtung angeordnet sind.
Elektrische Servolenkungsvorrichtung (8) mit: – einer Ansteuereinheit, mit: – einer rotierenden elektrischen Maschine (10, 210) mit einem Stator (12) mit einer auf den Stator gewickelten Wicklung (13, 14) und einer innerhalb des Stators rotierenden Welle (16) und mit einem bezüglich des Stators drehbaren Rotor (15); – einem Controller-Halteelement (20, 220), das an einem Ende der rotierenden elektrischen Maschine angeordnet ist; – einem Controller (40), der aufweist: – ein Substrat (41), das am Controller-Halteelement befestigt ist, – ein Wärmeerzeugungselement (70), das an einer Wärmeerzeugungselement-Befestigungsoberfläche (42) befestigt ist, die eine Controller-Halteelement-seitige Oberfläche des Substrats ist, die eine Wärmeableitung vom Wärmeerzeugungselement zum Controller-Halteelement ermöglicht, und – elektronische Komponenten (81, 86, 87, 89), die an einer Elektronische-Komponente-Befestigungsoberfläche (43) des Substrats befestigt sind, der Wärmeerzeugungselement-Befestigungsoberfläche gegenüberliegend; – einem Energieversorgungsverbinder (96), der das Substrat und eine Energiequelle (109) verbindet; und – einer Masseleitung (500), die mit einem Masseanschluss der Energiequelle verbunden ist, eine leitfähige Verbindung zum Controller-Halteelement über das Substrat und den Energieversorgungsverbinder bereitstellend; und – einem Kraftübertragungsabschnitt (9), der ein Drehmoment von der rotierenden elektrischen Maschine auf ein Ansteuerobjekt (102) überträgt, so dass das Drehmoment von der rotierenden elektrischen Maschine das Ansteuerobjekt antreibt, um eine Lenkbetätigung eines Lenkrades (101) durch einen Fahrer zu unterstützen.