DE112021005823T5

DE112021005823T5 - Motorantriebsgerät

Info

Publication number: DE112021005823T5
Application number: DE112021005823.1T
Authority: DE
Inventors: Masao Fujimoto; Yuuichi Yanagisawa; Akira Ishii
Original assignee: Hitachi Astemo Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2020-11-06
Filing date: 2021-05-27
Publication date: 2023-08-17
Also published as: JP7414373B2; WO2022097319A1; US20230299647A1; CN116134709A; JPWO2022097319A1

Abstract

Ein Stator (1B) hat erste System-Statorspulen (U1, V1 und W1) und zweite System-Statorspulen (U2, V2 und W2), die jeweils von einem Wechselrichtermodul (21) mit Strom versorgt werden. Ein Sicherungsmodul (22) hat zwei Sicherungsschaltungselemente (32), die den jeweiligen Systemen entsprechen. In jedem der Sicherungsschaltungselemente (32) sind die Phasenleitungen von U, V und W mit einem Neutralpunkt (40) verbunden, und eine Sicherung (38) liegt zwischen dem Neutralpunkt (40) und den Spulen. Die Sicherung (38) wird durch die Stromzufuhr von einem Steueranschluss (34) zu einer Heizung (39), die im Sicherungsschaltungselement (32) untergebracht ist, ausgelöst.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Motorantriebsvorrichtung, die einstückig mit einem Elektromotor mit einer Spule für jede Phase aufgebaut ist und den Elektromotor antreibt und steuert.
Stand der Technik
Patentschrift 1 offenbart einen sogenannten elektromechanisch integrierten Aktuator, bei dem der Elektromotor und die den Elektromotor antreibende und steuernde Motorantriebsvorrichtung integral miteinander aufgebaut sind. In Patentschrift 1 wird als Elektromotor ein Drehstrommotor verwendet, bei dem drei Spulen in Y-Schaltung geschaltet sind, und es wird eine Anordnung offenbart, bei der zwischen der Spule jeder Phase und einem Sternpunkt zur Ausfallsicherung durch entsprechende Schaltelemente konfigurierte Sternpunktrelais angeordnet sind.
Des Weiteren offenbart Patentdokument 2 eine Motorantriebsvorrichtung mit einer Konfiguration, bei der Sicherungsmuster zwischen dem oberen und dem unteren Arm einer Wechselrichterschaltung angeordnet sind, die einen Dreiphasenmotor antreibt, und wenn ein Kurzschluss entweder am oberen oder am unteren Arm auftritt, wird der Strom durch seinen Überstrom unterbrochen.
Im Falle der konventionellen Konfiguration der Sternpunktrelais durch die jeweiligen Schaltelemente wie in Patentdokument 1 gibt es noch Raum für Verbesserungen in Bezug auf die Kosten aufgrund der Verwendung des Schaltelements und eine Verringerung des Wirkungsgrads aufgrund des Schaltelements, das als Widerstand wirkt (ein Widerstand).
Da die Sicherungsmuster in der Nähe von Schaltelementen angeordnet sind, die jeweils einen oberen und einen unteren Arm bilden, ist die Abschalttemperatur der Sicherung zudem anfällig für die Betriebstemperatur des Schaltelements, wodurch die Zuverlässigkeit des Abschaltvorgangs verringert wird. Darüber hinaus kann der Stromkreis im Falle des reinen Sicherungsmusters nicht durch ein externes Abschaltsignal abgeschaltet werden.
Zitierliste
Patentdokument

Patentdokument 1: Japanische ungeprüfte Patentanmeldung Veröffentlichung Nr. 2019-022414
Patentdokument 2: Japanische unangefochtene Patentanmeldung Veröffentlichung Nr. 2019-062686

Zusammenfassung der Erfindung
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Motorantriebsvorrichtung, die integral mit einem Elektromotor mit einer Spule für jede Phase aufgebaut ist und den Elektromotor antreibt und steuert, und die konfiguriert ist, dass eine Phasenleitung jeder Phase, die die Spule für jede Phase enthält, an einem neutralen Punkt angeschlossen ist, wobei die Motorantriebsvorrichtung umfasst: eine Sicherungsschaltung, die zwischen der Spule der Phasenleitung und dem neutralen Punkt angeordnet ist und konfiguriert ist in der Lage zu sein, die an den neutralen Punkt gelieferte Leistung in Reaktion auf ein Abschaltsignal von einer Steuerschaltung abzuschalten.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann durch die Verwendung der Sicherungsschaltung anstelle des durch das Schaltelement konfigurierten Neutralpunktrelais die Ausfallsicherheit zu geringen Kosten erreicht und der Wirkungsgrad durch Verringerung eines Widerstandes verbessert werden.
Figurenliste

1 ist eine Schnittdarstellung einer elektrischen Stellvorrichtung für eine Servolenkung mit einer Motorantriebsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine perspektivische Ansicht der elektrischen Stellvorrichtung mit einem Sicherungsmodul gemäß einer ersten Ausführungsform.
3 ist eine perspektivische Ansicht der elektrischen Stellvorrichtung, in der ein Druckelement und Wechselrichtermodule entfernt sind.
4 ist eine perspektivische Ansicht des Sicherungsmoduls der ersten Ausführungsform.
5 ist ein Schaltplan, der eine Konfiguration einer Sicherungsschaltung zeigt.
6 ist eine Schnittdarstellung eines Hauptteils, die ein Beispiel für eine thermische Isolationsstruktur zeigt.
7 ist eine Schnittansicht eines Hauptteils, die ein weiteres Beispiel für eine Wärmedämmstruktur zeigt.
8 ist eine Schnittansicht eines Hauptteils, die das andere Beispiel der thermischen Isolationsstruktur zeigt.
9 ist eine perspektivische Ansicht einer elektrischen Stellvorrichtung mit einem Sicherungsmodul gemäß einer zweiten Ausführungsform.
10 ist eine perspektivische Ansicht des Sicherungsmoduls der zweiten Ausführungsform.
11 ist eine perspektivische Ansicht einer elektrischen Stellvorrichtung mit einem Sicherungsmodul gemäß einer dritten Ausführungsform.
12 ist eine perspektivische Ansicht des Sicherungsmoduls der dritten Ausführungsform.

Ausführungsformen der Erfindung
Ausführungsformen, bei denen die vorliegende Erfindung beispielsweise auf eine elektrische Stellvorrichtung einer elektrischen Servolenkung eines Fahrzeugs angewendet wird, werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen detailliert beschrieben.
1 ist eine Schnittdarstellung der elektrischen Stellvorrichtung, die eine Lenkunterstützungskraft für einen Lenkmechanismus (nicht dargestellt) der elektrischen Servolenkung bereitstellt. Diese elektrische Stellvorrichtung hat eine zylindrische Motoreinheit 1, eine Wechselrichter-/Leistungsmoduleinheit 2, eine Leiterplatte 3, die durch eine faltbare mehrschichtige Verdrahtungsplatte gebildet wird, ein Verbindungselement 4, in das eine Vielzahl von Verbindern integriert ist, und eine Motorabdeckung 5, die an einem Endabschnitt der Motoreinheit 1 befestigt ist, um darin die Wechselrichter-/Leistungsmoduleinheit 2, die Leiterplatte 3 und das Verbindungselement 4 abzudecken oder unterzubringen. Eine Motorantriebsvorrichtung nach den Ansprüchen wird hauptsächlich durch die Wechselrichter-/Leistungsmoduleinheit 2 und die Leiterplatte 3 gebildet.
Die Motoreinheit 1 ist eine Einheit, die konfiguriert ist, dass ein Motor 1A mit einem Stator 1 B und einem Rotor 1C in einem zylindrischen Gehäuse 7 untergebracht ist. Die Motoreinheit 1 hat einen Verbindungsabschnitt 8, wie z.B. ein Zahnrad oder eine Keilnut an einem oberen Ende einer Drehwelle 6, die aus einer oberen Endfläche des Gehäuses 7 herausragt, und ist durch diesen Verbindungsabschnitt 8 mit dem Lenkmechanismus (nicht dargestellt) verbunden. Der Motor 1A ist ein dreiphasiger bürstenloser Motor mit Permanentmagneten. Der Stator 1B hat dreiphasige Spulen der U-Phase, V-Phase und W-Phase, und Permanentmagnete sind auf einer äußeren Umfangsfläche des Rotors 1C angeordnet.
Um Redundanz zu gewährleisten, hat der Motor 1A hier eine Doppelspule und entsprechende Permanentmagnete. Das heißt, der Motor 1A hat einen Satz von Spulen der U-Phase, V-Phase und W-Phase und entsprechende Permanentmagnete für ein erstes System und einen Satz von Spulen der U-Phase, V-Phase und W-Phase und entsprechende Permanentmagnete für ein zweites System.
Ein Endabschnitt des Gehäuses 7, der dem Verbindungsabschnitt 8 gegenüberliegt, ist als unterer Wandabschnitt 9 ausgebildet, der eine Hufeisenform hat und die Endflächen des Stators 1B und des Rotors 1C abdeckt. Die Motorabdeckung 5 mit einem hufeisenförmigen Umriss, der dem unteren Wandabschnitt 9 entspricht, ist so am Gehäuse 7 befestigt, dass sie diesen unteren Wandabschnitt 9 abdeckt. Dann werden die Wechselrichter-/Leistungsmoduleinheit 2, die Leiterplatte 3 und das Verbindungselement 4 in einem Raum untergebracht, der zwischen dem unteren Wandabschnitt 9 und der Motorabdeckung 5 gebildet wird, wobei diese Wechselrichter-/Leistungsmoduleinheit 2, die Leiterplatte 3 und das Verbindungselement 4 in einer axialen Richtung der Drehwelle 6 gestapelt sind.
Das Verbindungselement 4 hat drei Anschlüsse, die sich in der gleichen Richtung entlang der axialen Richtung der Drehwelle 6 erstrecken. Genauer gesagt hat das Verbindungselement 4 einen Stromanschluss 4a, der sich in der Mitte des Verbindungselements 4 befindet, einen Sensoreingangsanschluss 4b, über den Signale von Sensoren (z. B. einem Lenkwinkelsensor und einem Drehmomentsensor) eingegeben werden, die sich auf einer Seite des Lenkmechanismus befinden, und einen Kommunikationsanschluss 4c zur Kommunikation mit den anderen Steuergeräten im Fahrzeug (z. B. über CAN-Kommunikation). Diese Stecker 4a, 4b und 4c ragen durch eine Öffnung in der Motorabdeckung 5 nach außen.
Die Leiterplatte 3 ist in einem im Wesentlichen U-förmig gefalteten Zustand zwischen dem unteren Wandabschnitt 9 und dem Verbindungselement 4 angeordnet. Das heißt, die Leiterplatte 3 hat einen ersten starren Abschnitt 11 als leistungsbezogene Platte, auf der eine Gruppe elektronischer Komponenten, durch die ein relativ großer Strom für den Antrieb des Motors 1A durch die Wechselrichter-/Leistungsmoduleinheit 2 fließt, montiert ist, einen zweiten starren Abschnitt 12 als steuerbezogene Platte, auf der steuerbezogene elektronische Komponenten, durch die ein relativ kleiner Strom fließt, montiert sind, und einen flexiblen Abschnitt 13, der zwischen dem ersten und zweiten starren Abschnitt 11 und 12 angeordnet ist. Die Leiterplatte 3 wird dann zwischen dem Gehäuse 7 und der Motorabdeckung 5 untergebracht, die als Gehäuse oder Einfassung dienen, wobei der flexible Abschnitt 13 so gebogen (oder verformt) ist, dass sich der erste und der zweite starre Abschnitt 11 und 12 in axialer Richtung der Drehwelle 6 überlappen oder stapeln. Der erste starre Abschnitt 11 und der zweite starre Abschnitt 12 sind im gefalteten Zustand so gelagert, dass jeder flache Oberflächenzustand des ersten starren Abschnitts 11 und des zweiten starren Abschnitts 12 beibehalten wird und diese flachen Oberflächen parallel zueinander angeordnet sind, während ein Abstand zwischen dem ersten starren Abschnitt 11 und dem zweiten starren Abschnitt 12 in dem Ausmaß sichergestellt wird, dass die elektronischen Komponenten, die auf dem ersten und zweiten starren Abschnitt 11 und 12 montiert sind, sich nicht gegenseitig stören.
2 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Konfiguration der Wechselrichter-/Leistungsmoduleinheit 2 zeigt, bei der die Motorabdeckung 5, das Verbindungselement 4 und die Leiterplatte 3 von der elektrischen Antriebsvorrichtung entfernt wurden. Wie in 2 dargestellt, umfasst die Wechselrichter-/Leistungsmoduleinheit 2 zwei Wechselrichtermodule 21, die den Spulen der beiden Systeme entsprechen, und ein Sicherungsmodul 22. Diese drei Module haben jeweils eine langgestreckte rechteckige Form und sind so angeordnet, dass sie die Drehwelle 6 im Wesentlichen U-förmig umschließen. Genauer gesagt sind die beiden Wechselrichtermodule 21 so angeordnet, dass sie den Schenkeln des Buchstabens U entsprechen, wobei diese Wechselrichtermodule 21 einander zugewandt sind, und das Sicherungsmodul 22 befindet sich an einer Position, die einer Spitze des Buchstabens U entspricht.
Eine Oberfläche auf der Seite der Motorabdeckung 5 des unteren Wandabschnitts 9 ist so geformt, dass Bereiche, die der Wechselrichter-/Leistungsmoduleinheit 2 entsprechen, d. h. die beiden Wechselrichtermodule 21 und das Sicherungsmodul 22, relativ ausgespart sind. Die Wechselrichtermodule 21 und das Sicherungsmodul 22 werden dann in diesen Aussparungen untergebracht. Damit die Wechselrichtermodule 21 und das Sicherungsmodul 22 auf dem unteren Wandabschnitt 9 abgestützt werden können, ist in der Mitte der Motoreinheit 1 ein rechteckiges Druckelement 23 aus einer pressgeformten Metallplatte angeordnet. Das Druckelement 23 ist durch eine zylindrische Bodenkappe 24, die einen Endabschnitt der Drehwelle 6 abdeckt, an dem unteren Wandabschnitt 9 befestigt.
Die beiden Wechselrichtermodule 21 entsprechen jeweils den beiden oben beschriebenen Systemen des Motors 1A. Das heißt, eines der Wechselrichtermodule 21 versorgt die Spulen des ersten Systems mit Strom, und das andere der Wechselrichtermodule 21 versorgt die Spulen des zweiten Systems mit Strom. Jedes Wechselrichtermodul 21 ist als ein Modul konfiguriert, in dem eine Vielzahl von Schaltelementen, die obere und untere Arme für die U-Phase, V-Phase und W-Phase bilden, in einem rechteckigen Gehäuse untergebracht sind. Jedes Wechselrichtermodul 21 hat drei Hauptanschlüsse 21a, die mit einem Ende der Spulen der jeweiligen Phasen verbunden sind, und eine Vielzahl von Steueranschlüssen 21b. Der Hauptanschluss 21a ist mit einem Anschlussabschnitt 25 verschweißt, der ein Ende der Spule bildet und aus dem unteren Wandabschnitt 9 herausragt. Jeder Steueranschluss 21b ist mit der Leiterplatte 3 verbunden. Es wird darauf hingewiesen, dass das Wechselrichtermodul 21 durch Verschweißen der Hauptanschlüsse 21a mit den jeweiligen Anschlussabschnitten 25 befestigt wird.
3 ist eine Zeichnung, die die Konfiguration mit den Wechselrichtermodulen 21, dem Druckelement 23 und der Kappe 24 zeigt, die aus der Konfiguration von 2 entfernt wurden. Wie in 3 gezeigt, sind für das erste System und das zweite System des Motors 1A die Anschlussabschnitte 25 der einen Enden der Spulen der U-Phase, V-Phase und W-Phase in einer Reihe (oder in einer Linie) angeordnet. Die drei Anschlussabschnitte 25 jedes Systems durchdringen den unteren Wandabschnitt 9 durch eine Öffnung 26, die an dem unteren Wandabschnitt 9 angeordnet ist. Wie in 3 dargestellt, ist ein scheibenförmiger Erfassungsabschnitt 27 mit einem Permanentmagneten, der einem Rotationssensor (nicht dargestellt) entspricht, der auf der Seite der Leiterplatte 3 angeordnet ist, am Endabschnitt der Rotationswelle 6 befestigt. Die Kappe 24 ist an einem zylindrischen Abschnitt 9a des unteren Wandabschnitts 9 so angebracht, dass sie diesen Erfassungsabschnitt 27 abdeckt.
In 4 ist das Sicherungsmodul 22 der ersten Ausführungsform als einzelnes Bauteil dargestellt. Dieses Sicherungsmodul 22 hat eine rechteckige Sicherungsplatte 31, die aus einer gedruckten Leiterplatte, z. B. einer Glas-Epoxid-Platine, hergestellt ist, ein Paar von Sicherungsschaltungselementen 32, die auf einer Oberfläche der Sicherungsplatte 31 angebracht sind, sechs Hauptanschlüsse 33, die an einer Längsseite der Sicherungsplatte 31 angeordnet sind, und vier Steueranschlüsse 34, von denen zwei Paare an jeweiligen Endabschnitten angeordnet sind, die sich in einer Längsrichtung der Sicherungsplatte 31 befinden. Die Sicherungsschaltungselemente 32 haben jeweils ein flaches rechteckiges Gehäuse, und diese beiden Sicherungsschaltungselemente 32 sind in Längsrichtung der Sicherungsleiterplatte 31 zueinander ausgerichtet.
Diese beiden Sicherungsschaltungselemente 32 entsprechen den beiden Systemen des Motors 1A. Das heißt, eines der Sicherungsschaltungselemente 32 entspricht jeder Phase von U, V und W des ersten Systems, und das andere der Sicherungsschaltungselemente 32 entspricht jeder Phase von U, V und W des zweiten Systems. Jeweils drei der sechs Hauptanschlüsse 33 entsprechen einem Sicherungselement 32. In ähnlicher Weise entspricht das Paar von Steueranschlüssen 34, das sich an einem Endabschnitt der Sicherungsplatte 31 befindet, dem einen Sicherungsschaltungselement 32, und das andere Paar von Steueranschlüssen 34, das sich am anderen Endabschnitt der Sicherungsplatine 31 befindet, entspricht dem anderen Sicherungsschaltungselement 32.
Wie in 3 dargestellt, sind die Hauptanschlüsse 33 des Sicherungsmoduls 22 mit den Anschlussabschnitten 36 der anderen Enden der Spulen verschweißt, die jeweils aus dem unteren Wandabschnitt 9 herausragen. Die Steueranschlüsse 34 sind mit der vorgenannten Leiterplatte 3 verbunden. Das Sicherungsmodul 22 wird durch Verschweißen der Hauptanschlüsse 33 mit den jeweiligen Anschlussabschnitten 36 befestigt.
Die sechs Anschlussabschnitte 36 sind in einer Reihe (oder in einer Zeile) auf dem unteren Wandabschnitt 9 angeordnet. In der gleichen Weise wie die oben beschriebenen Anschlussabschnitte 25 der Wechselrichtermodule 21 durchdringen diese Anschlussabschnitte 36 den unteren Wandabschnitt 9 durch eine Öffnung 26 des unteren Wandabschnitts 9. Drei der sechs Anschlussabschnitte 36 entsprechen den Spulen der U-Phase, der V-Phase und der W-Phase des ersten Systems, und die übrigen drei entsprechen den Spulen der U-Phase, der V-Phase und der W-Phase des zweiten Systems.
5 ist ein Schaltplan, der eine durch das Sicherungsmodul 22 konfigurierten Sicherungsschaltung zusammen mit Schaltungskonfigurationen der Wechselrichtermodule 21 und des Motors 1A zeigt. Wie in 5 dargestellt, hat der Motor 1A Spulen U1, V1 und W1 der drei Phasen, die das erste System bilden, und Spulen U2, V2 und W2 der drei Phasen, die das zweite System bilden. Die einen Enden der Spulen U1, V1 und W1 des ersten Systems sind als die jeweiligen Anschlussabschnitte 25 ausgebildet und mit den Ausgangsanschlüssen (den Hauptanschlüssen 21a des Wechselrichtermoduls 21) einer Wechselrichterschaltung (in der Zeichnung als „Wechselrichter A“ bezeichnet) verbunden, die jeweils durch das eine Wechselrichtermodul 21 konfiguriert ist. Ebenso sind die einen Enden der Spulen U2, V2 und W2 des zweiten Systems als die jeweiligen Anschlussabschnitte 25 ausgebildet und mit den Ausgangsanschlüssen (den Hauptanschlüssen 21a des Wechselrichtermoduls 21) einer Wechselrichterschaltung (in der Zeichnung als „Wechselrichter B“ bezeichnet) verbunden, die jeweils durch das andere Wechselrichtermodul 21 konfiguriert ist.
Die anderen Enden der Spulen U1, V1 und W1 des ersten Systems sind als entsprechende Anschlussabschnitte 36 ausgebildet und jeweils mit den drei Hauptanschlüssen 33 des Sicherungsmoduls 22 verbunden. Diese drei Hauptanschlüsse 33 entsprechen dem ersten Sicherungsschaltungselement 32 (mit dem Bezugszeichen 32A gekennzeichnet). Das erste Sicherungsschaltungselement 32 (32A) verfügt über Sicherungen 38 (38u, 38v und 38w), die in Phasenkreisen (oder Phasenleitungen) der Phasen U, V bzw. W angeordnet sind, sowie über eine Heizung 39 zum Ausblasen dieser Sicherungen 38. Diese drei Sicherungen 38 und das Heizelement 39 sind in einem Gehäuse versiegelt oder eingeschlossen. Dabei sind die Phasenleitungen der Phasen U, V und W mit den jeweiligen Sicherungen 38 an einem Neutralpunkt 40 innerhalb des ersten Sicherungsschaltungselements 32 (32A) miteinander verbunden.
Das heißt, die Phasenleitungen der Phasen U, V und W einschließlich der Spulen U1, V1 und W1 des ersten Systems werden als sogenannte Y-Verbindung am Neutralpunkt 40 innerhalb des ersten Sicherungsschaltelements 32 (32A) angeschlossen. Die Sicherungen 38 (38u, 38v und 38w) sind dann in den jeweiligen Phasenleitungen zwischen den jeweiligen Spulen U1, V1 und W1 und dem Neutralpunkt 40 angeordnet.
Die Heizung 39 ist mit dem Paar von Steueranschlüssen 34 verbunden, die an das erste Sicherungsschaltungselement 32 (32A) angrenzen. Wenn es notwendig ist, die Phasenleitung zur Ausfallsicherung aufgrund einer Anomalie abzuschalten, wird dem Heizer 39 eine vorbestimmte Leistung als Abschaltsignal von einer durch die Leiterplatte 3 konfigurierten Steuerschaltung zugeführt, und die Sicherung 38 wird durch die vom Heizer 39 erzeugte Wärme durchgebrannt.
Das zweite System ist ebenfalls in der gleichen Weise konfiguriert wie das erste System. Die anderen Enden der Spulen U2, V2 und W2 des zweiten Systems sind als die jeweiligen Anschlussabschnitte 36 ausgebildet und jeweils mit den drei Hauptanschlüssen 33 des Sicherungsmoduls 22 verbunden. Diese drei Hauptanschlüsse 33 entsprechen dem zweiten Sicherungsschaltungselement 32 (mit dem Bezugszeichen 32B gekennzeichnet). Das zweite Sicherungsschaltungselement 32 (32B) verfügt über Sicherungen 38 (38u, 38v und 38w), die in Phasenkreisen (oder Phasenleitungen) der Phasen U, V bzw. W angeordnet sind, sowie über eine Heizung 39 zum Abschalten dieser Sicherungen 38. Diese drei Sicherungen 38 und das Heizelement 39 sind versiegelt oder in einem Gehäuse eingeschlossen. Die Phasenleitungen der Phasen U, V und W mit den jeweiligen Sicherungen 38 sind an einem Neutralpunkt 40 innerhalb des zweiten Sicherungsschaltungselements 32 (32B) miteinander verbunden.
Das heißt, die Phasenleitungen der Phasen U, V und W einschließlich der Spulen U2, V2 und W2 des zweiten Systems werden als so genannte Y-Verbindung am Neutralpunkt 40 innerhalb des zweiten Sicherungsschaltelements 32 (32B) angeschlossen. Die Sicherungen 38 (38u, 38v und 38w) sind dann in den jeweiligen Phasenleitungen zwischen den jeweiligen Spulen U2, V2 und W2 und dem Neutralpunkt 40 angeordnet.
Die Heizung 39 ist mit dem Paar von Steueranschlüssen 34 verbunden, die an das zweite Sicherungsschaltungselement 32 (32B) angrenzen. Wenn es notwendig ist, die Phasenleitung aufgrund einer Anomalie zur Ausfallsicherung abzuschalten, wird dem Heizer 39 eine vorbestimmte Leistung als Abschaltsignal von einer durch die Leiterplatte 3 konfigurierten Steuerschaltung zugeführt, und die Sicherung 38 wird durch die vom Heizer 39 erzeugte Wärme durchgebrannt.
Daher kann, wie aus 5 ersichtlich, nur eines der ersten und zweiten Systeme je nach den Bedingungen abgeschaltet werden, oder beide der ersten und zweiten Systeme können je nach den Bedingungen abgeschaltet werden. Es wird darauf hingewiesen, dass der Motor 1A die elektrische Servolenkung nur durch eines der beiden Systeme, das erste oder das zweite, antreiben kann.
Wie oben beschrieben, wird in der Ausführungsform anstelle des herkömmlichen Neutralpunktrelais, das durch das in jeder Phasenleitung zur Ausfallsicherung vorgesehene Schaltelement konfiguriert ist, die Sicherungsschaltung verwendet. Dadurch können die Kosten für Teile reduziert und der Wirkungsgrad des Motorantriebs durch Verringerung des Widerstands der Phasenleitung verbessert werden.
Da die Sicherungsschaltung als Sicherungsschaltungselement 32 mit den Sicherungen 38, dem Heizelement 39 und dem Neutralpunkt 40 untergebracht ist, kann seine Konfiguration vereinfacht werden. Da das Heizelement 39 im selben Gehäuse untergebracht ist, ist es außerdem möglich, die Phasenleitung mit zuverlässigen und stabilen Eigenschaften abzuschalten.
Da die Sicherungsschaltung in der obigen Ausführungsform als Sicherungsmodul 22 mit der Sicherungsplatte 31 ausgebildet ist, die getrennt von der Platte 3 vorgesehen ist, kann die Montage der Sicherungsschaltung (des Sicherungsmoduls 22) im Gehäuse der elektrischen Stellvorrichtung erleichtert werden. Außerdem kann die Sicherungsschaltung (das Sicherungsmodul 22) getrennt von oder unabhängig von der Leiterplatte 3 mit einer Anzahl wärmeproduzierender Komponenten angeordnet werden, wodurch ein thermischer Einfluss der Leiterplatte 3 reduziert wird.
Als nächstes werden Strukturen zur Unterdrückung eines externen thermischen Einflusses auf das Sicherungsmodul 22, in dem die Sicherungen 38 untergebracht sind, unter Bezugnahme auf die 6 bis 8 beschrieben. Da, wie oben beschrieben, die Sicherung 38 durch die von der Heizung 39 erzeugte Wärme durchbrennt, besteht beispielsweise die Sorge, dass die Abschaltcharakteristik beeinträchtigt wird, wenn die Wärme der Heizung 39 nach außen entweicht oder umgekehrt, wenn der Sicherung 38 von außen Wärme zugeführt wird. Daher ist es vorzuziehen, dass das Schaltungselement 32 der Sicherung so weit wie möglich von außen thermisch isoliert ist.
In einem in 6 gezeigten Beispiel ist eine obere Oberflächenseite des Sicherungsschaltungselements 32, die auf der Sicherungsleiterplatte 31 freiliegt, von anderen umgebenden Elementen getrennt und offen. Darüber hinaus ist an dem unteren Wandabschnitt 9 ein vertiefter Abschnitt 41 so ausgebildet, dass er einer Rückseite der Sicherungsplatte 31 zugewandt ist, an der sich das Sicherungsschaltungselement 32 befindet. Ein Raum, der als wärmeisolierende Schicht (eine thermische Unterbrechung oder eine thermische Barriere) für das Sicherungsschaltungselement 32 dient, wird dann durch die Bildung dieses vertieften Abschnitts 41 bereitgestellt. Beide Oberflächen des Sicherungsschaltungselements 32 sind auf diese Weise von den umgebenden Bauteilen thermisch isoliert, wodurch der äußere Wärmeeinfluss verringert wird.
Um den Wärmeaustausch durch die Sicherungsplatte 31 zu unterdrücken, ist in diesem Beispiel außerdem mindestens ein Durchgangsloch 42 in der Sicherungsplatte 31 in einem Bereich ausgebildet, in dem sich das Sicherungsschaltungselement 32 befindet.
In einem in 7 gezeigten Beispiel ist zwischen der Sicherungsplatte 31 und einer Oberfläche des unteren Wandabschnitts 9 ein blattförmiges Hitzeschildelement 43 angeordnet. Als Hitzeschildelement 43 kann beispielsweise eine Urethanfolie, eine Polyesterfolie, eine Silikonmaterialfolie, ein wärmeisolierendes Gelmaterial usw. verwendet werden.
In einem in 8 gezeigten Beispiel ist zwischen der Sicherungsplatte 31 und der Oberfläche des unteren Wandabschnitts 9 ein blattförmiges Hitzeschildelement 44 angeordnet, das in der Mitte eine Öffnung 45 aufweist. Durch diese Öffnung 45 wird dann eine Luftschicht zwischen der Sicherungsplatte 31 und dem unteren Wandabschnitt 9 gebildet.
Als nächstes wird eine zweite Ausführungsform des Sicherungsmoduls 22 unter Bezugnahme auf die 9 und 10 beschrieben. 9 ist eine perspektivische Ansicht der elektrischen Stellvorrichtung mit dem Sicherungsmodul 22 der zweiten Ausführungsform. 10 ist eine perspektivische Ansicht, die das Sicherungsmodul 22 der zweiten Ausführungsform als ein einziges Bauteil zeigt.
In dieser zweiten Ausführungsform ist in der Mitte der Sicherungsplatte 31 (d.h. zwischen den beiden Sicherungselementen 32) ein Durchgangsloch 51 ausgebildet, und das Sicherungsmodul 22 ist mit einer Schraube 52, die in das Durchgangsloch 51 eingeführt wird, am unteren Wandabschnitt 9 befestigt. Dadurch kann das Sicherungsmodul 22 fester gehalten werden.
Als nächstes wird eine dritte Ausführungsform des Sicherungsmoduls 22 unter Bezugnahme auf die 11 und 12 beschrieben. 11 ist eine perspektivische Ansicht der elektrischen Stellvorrichtung mit dem Sicherungsmodul 22 der dritten Ausführungsform. 12 ist eine perspektivische Ansicht, die das Sicherungsmodul 22 der dritten Ausführungsform als ein einzelnes Bauteil zeigt.
In dieser dritten Ausführungsform ist die Sicherungsplatte 31 in zwei Sicherungsplatten 31A und 31B unterteilt, die dem Paar von Sicherungsschaltelementen 32 entsprechen. Die Sicherungsplatte 31A entspricht jeder Phase von U, V und W des ersten Systems, und die Sicherungsplatte 31B entspricht jeder Phase von U, V und W des zweiten Systems.
Eine solche Konfiguration, bei der das Sicherungsmodul 22 in zwei Komponenten aufgeteilt ist, hat den Vorteil, dass die beiden Sicherungsschaltungselemente 32 weniger anfällig für gegenseitige thermische Einflüsse sind. Wenn beispielsweise die Heizung 39 des einen Sicherungsschaltungselements 32 eingeschaltet wird, wird die Wärmeübertragung (oder Wärmeleitung) von dieser Heizung 39 auf das andere Sicherungsschaltungselement 32 unterdrückt.
Obwohl die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung oben im Detail beschrieben sind, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die oben genannten Ausführungsformen beschränkt, sondern umfasst verschiedene Modifikationen. Zum Beispiel sind in den obigen Ausführungsformen die beiden Sicherungsschaltungen der beiden Systeme für die beiden Statorspulen der beiden Systeme vorgesehen. Handelt es sich bei dem Elektromotor jedoch um einen Motor mit nur einer Statorspule eines Systems, ist ein einziger Sicherungskreis des einen Systems möglich. Darüber hinaus sind die spezifische Konfiguration und die Anordnung usw. des Sicherungsstromkreises nicht auf die oben genannten Ausführungsformen beschränkt.
Darüber hinaus ist die vorliegende Erfindung nicht auf die oben genannte Motorantriebsvorrichtung der elektrischen Stellvorrichtung für die Servolenkung beschränkt, sondern kann auf verschiedene Arten von Elektromotoren angewendet werden.
Wie oben beschrieben, ist in der vorliegenden Erfindung eine Motorantriebsvorrichtung, die integral mit einem Elektromotor mit einer Spule für jede Phase aufgebaut ist und den Elektromotor antreibt und steuert, und die konfiguriert ist, dass eine Phasenleitung jeder Phase einschließlich der Spule für jede Phase an einem neutralen Punkt angeschlossen ist, wobei die Motorantriebsvorrichtung umfasst: eine Sicherungsschaltung, die zwischen der Spule der Phasenleitung und dem neutralen Punkt angeordnet ist und so konfiguriert ist, dass sie in der Lage ist, die an den neutralen Punkt gelieferte Leistung in Reaktion auf ein Abschaltsignal von einer Steuerschaltung abzuschalten.
Bei einer bevorzugten Motorantriebsvorrichtung ist die Sicherungsschaltung auf einer Sicherungsplatte montiert, die unabhängig von einer Steuerplatte ist, auf der die Steuerschaltung montiert ist.
Beispielsweise ist die Sicherungsschaltung als Sicherungsschaltungselement mit einer Vielzahl von Sicherungen, die einer Vielzahl von Phasenleitungen entsprechen, und einer Heizung, die die Sicherungen auslöst, in einem Gehäuse untergebracht, und das Sicherungsschaltungselement ist auf der Sicherungsplatte montiert.
Bei einer weitaus bevorzugten Motorantriebsvorrichtung sind eine Oberseite des Sicherungsschaltungselements, die auf der Sicherungsplatte freiliegt, und eine Rückseite der Sicherungsplatte, auf der sich das Sicherungsschaltungselement befindet, so angeordnet, dass zwischen der Oberseite des Sicherungsschaltungselements und einem umgebenden Element bzw. zwischen der Rückseite der Sicherungsplatte und einem anderen umgebenden Element in einem Gehäuse Zwischenräume gebildet werden.
Darüber hinaus ist in der Sicherungsplatte in einem Bereich, in dem sich das Sicherungsschaltungselement befindet, mindestens ein Durchgangsloch ausgebildet.
Außerdem ist ein Hitzeschildelement zwischen einem Element, an dem die Sicherungsplatte befestigt ist, und der Sicherungsplatte angeordnet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2019022414 [0005]
JP 2019062686 [0005]

Claims

Eine Motorantriebsvorrichtung, die integral mit einem Elektromotor (1A) mit einer Spule für jede Phase aufgebaut ist und den Elektromotor (1A) antreibt und steuert, und die konfiguriert ist, dass eine Phasenleitung jeder Phase, die die Spule für jede Phase enthält, an einem neutralen Punkt (40) angeschlossen ist, wobei die Motorantriebsvorrichtung umfasst: eine Sicherungsschaltung, die zwischen der Spule der Phasenleitung und dem Neutralpunkt (40) angeordnet und konfiguriert ist in der Lage zu sein, die dem Neutralpunkt (40) zugeführte Leistung in Reaktion auf ein Abschaltsignal von einer Steuerschaltung abzuschalten.
Die Motorantriebsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Sicherungsschaltung ist auf einer Sicherungsplatte (31) montiert, die unabhängig von einer darauf montierten Steuerplatte (3) ist.
Die Motorantriebsvorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei die Sicherungsschaltung als Sicherungsschaltungselement (32) mit einer Vielzahl von Sicherungen (38u, 38v, 38w), die einer Vielzahl von Phasenleitungen entsprechen, und einer Heizung (39), die die Sicherungen (38u, 38v, 38w) abschaltet, in einem Gehäuse untergebracht ist, und das Sicherungsschaltungselement (32) auf der Sicherungsplatte (31) montiert ist.
Die Motorantriebsvorrichtung gemäß Anspruch 3, wobei eine obere Oberflächenseite des Sicherungsschaltungselements (32), die auf der Sicherungsplatte (31) freiliegt, und eine hintere Oberflächenseite der Sicherungsplatte (31), auf der sich das Sicherungsschaltungselement (32) befindet, mit Räumen angeordnet sind, die zwischen der oberen Oberflächenseite des Sicherungsschaltungselements (32) und einem umgebenden Element beziehungsweise zwischen der hinteren Oberflächenseite der Sicherungsplatte (31) und einem anderen umgebenden Element in einem Gehäuse ausgebildet sind.
Die Motorantriebsvorrichtung gemäß Anspruch 4, wobei mindestens ein Durchgangsloch (42) auf der Sicherungsplatte (31) in einem Bereich, in dem sich das Sicherungsschaltungselement (32) befindet, ausgebildet ist.
Die Motorantriebsvorrichtung gemäß Anspruch 3, wobei ein Hitzeschildelement (43, 44) zwischen einem Element (9), an dem die Sicherungsplatte (31) befestigt ist, und der Sicherungsplatte (31) angeordnet ist.