JP2011116326A - 電動パワーステアリングの駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 パワー素子（パワー回路）がステータから発せられる磁界の影響を受けず、安価に製造可能な電動パワーステアリングの駆動装置を提供する。
【解決手段】 本発明の電動パワーステアリングの駆動装置は、複数の貫通孔４１を有し、内側をステアリングシャフトが挿通するように形成された金属板４がモータ部の近傍に設けられるとともに、スイッチング素子５１が搭載された複数の配線基板５が金属板４のステータ２２に面する側とは反対側の主面に設けられ、かつ金属板４とは絶縁され、前記反対側でスイッチング素子５１と電気的に接続され、前記ステータ２２に面する側でステータ２２と電気的に接続された金属体６３が貫通孔４１に設けられている。
【選択図】 図４

Description

本発明は、ステアリングシャフトを収容するハウジング内にスイッチング素子を備えた電動パワーステアリングの駆動装置に関する。

従来、自動車の電動パワーステアリングを制御するためのパワー回路は、電気的な制御を総合的に行うＥＣＵ（Engine Control Unit）に設けられていた。このパワー回路には
複数のスイッチング素子が含まれており、それぞれのスイッチング素子に接続された大電流用の配線（ｕ、ｖ、ｗ）がパワー回路から電動パワーステアリングに延びていた。

ところが、それぞれのスイッチング素子から電動パワーステアリングまで延びている大電流用の配線が長すぎることは、電圧降下によるロスの点から望ましくない。

そこで、電動パワーステアリングのステアリングシャフトを収容する円筒状のハウジングの内壁に、スイッチング素子（パワー素子）を含むパワー回路を搭載した複数の基板をちょうど円を描くように一回り固着してなる電動パワーステアリングの駆動装置が提案されている（特許文献１を参照）。この構成によれば、電源用の配線および接地用の配線を電動パワーステアリングの駆動装置に接続することで、スイッチング素子から電動パワーステアリングまでの配線（ｕ、ｖ、ｗ）の長さを短くすることを可能としている。

特開平６−２５５５０２号公報

しかしながら、特許文献１に記載された電動パワーステアリングの駆動装置では、スイッチング素子（パワー素子）が電動パワーステアリングを構成する電磁石からなるステータから発せられる磁界の影響を受け、誤作動を生じるおそれがある。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、スイッチング素子（パワー素子）がステータから発せられる磁界の影響を受け難い電動パワーステアリングの駆動装置を提供することを目的とする。

本発明は、ステアリングシャフトと、該ステアリングシャフトの一部に取り付けられた、永久磁石を有するロータおよび該ロータを取り囲むように設けられた電磁石からなる複数のステータで構成されたモータ部と、前記ステアリングシャフトの一部および前記モータ部を収容する円筒状のハウジングとを含む電動パワーステアリングの駆動装置において、複数の貫通孔を有し、内側を前記ステアリングシャフトが挿通するように形成された金属板が前記モータ部の近傍に設けられるとともに、スイッチング素子が搭載された複数の配線基板が前記金属板の前記ステータに面する側とは反対側の主面に設けられており、かつ前記ステータに面する側とは反対側で前記配線基板とそれぞれ電気的に接続され、前記ステータに面する側で前記ステータと電気的に接続された金属体が前記貫通孔に前記金属板と絶縁された状態で設けられていることを特徴とする。

また、本発明では、前記ステータに面する側に電源用バスバーを備えるとともに、前記
ステータに面する側とは反対側で前記配線基板と電気的に接続され、前記ステータに面する側で前記電源用バスバーと電気的に接続された第２の金属体が前記貫通孔に前記金属板と絶縁された状態で設けられていることが好ましい。

また、本発明では、前記金属板の前記貫通孔と前記金属体および前記第２の金属体との間に絶縁性を有する樹脂からなる絶縁体が設けられていることが好ましい。

また、本発明では、接地用バスバーを備えるとともに、該接地用バスバーは前記配線基板と電気的に接続されており、前記電源用バスバーおよび前記接地用バスバーは、前記金属板の主面に直交する方向から見た場合に、いずれも前記ステアリングシャフトが挿通する部分を中心とする円弧形状であるとともに、前記ステアリングシャフトから前記電源用バスバーおよび前記接地用バスバーの円弧形状の一方の端部に向かう方向が略同一方向であるとともに、前記ステアリングシャフトから前記電源用バスバーおよび前記接地用バスバーの円弧形状の他方の端部に向かう方向が略同一方向であり、かつ前記ステアリングシャフトから前記電源用バスバーの外部への接続部へ向かう方向と、前記ステアリングシャフトから前記接地用バスバーの外部への接続部へ向かう方向とが略同一方向であることが好ましい。

また、本発明では、接地用バスバーを備えるとともに、該接地用バスバーは前記配線基板と電気的に接続されており、前記電源用バスバーおよび前記接地用バスバーは、前記金属板の主面に直交する方向から見た場合に、いずれも前記ステアリングシャフトを中心とする円環形状であり、かつ前記ステアリングシャフトから前記電源用バスバーの外部への接続部へ向かう方向と、前記ステアリングシャフトから前記接地用バスバーの外部への接続部へ向かう方向とが略同一方向であることが好ましい。

また、本発明では、前記ステータに面する側とは反対側に電源用バスバーおよび接地用バスバーを備えるとともに、前記電源用バスバーおよび前記接地用バスバーはそれぞれ前記配線基板と電気的に接続されていることが好ましい。

また、本発明では、前記ステータに面する側の前記金属板の主面に直交する方向から見た場合に、前記接地用バスバーは、前記電源用バスバーよりも面積が広く、前記電源用バスバーと前記配線基板との間に設けられていることが好ましい。

また、本発明では、前記金属板の前記貫通孔と前記金属体との間に絶縁性を有する樹脂からなる絶縁体が設けられていることが好ましい。

また、本発明では、前記電源用バスバーおよび前記接地用バスバーは、前記金属板の主面に直交する方向から見た場合に、いずれも前記ステアリングシャフトが挿通する部分を中心とする円弧形状であるとともに、前記ステアリングシャフトから前記電源用バスバーおよび前記接地用バスバーの円弧形状の一方の端部に向かう方向が略同一方向であるとともに、前記ステアリングシャフトから前記電源用バスバーおよび前記接地用バスバーの円弧形状の他方の端部に向かう方向が略同一方向であり、かつ前記ステアリングシャフトから前記電源用バスバーの外部への接続部へ向かう方向と、前記ステアリングシャフトから前記接地用バスバーの外部への接続部へ向かう方向とが略同一方向であることが好ましい。

また、本発明では、前記電源用バスバーおよび前記接地用バスバーは、前記金属板の主面に直交する方向から見た場合に、いずれも前記ステアリングシャフトを中心とする円環形状であり、かつ前記ステアリングシャフトから前記電源用バスバーの外部への接続部へ向かう方向と、前記ステアリングシャフトから前記接地用バスバーの外部への接続部へ向
かう方向とが略同一方向であることが好ましい。

さらに、本発明では、前記ステータに面する側にステータと接続された複数のステータバスバーを備え、前記金属体が前記ステータバスバーに直接接続されていることが好ましい。

本発明によれば、複数の貫通孔を有し、内側をステアリングシャフトが挿通するように形成された金属板がモータ部の近傍に設けられるとともに、スイッチング素子が搭載された複数の配線基板が金属板のステータに面する側とは反対側の主面に設けられ、かつ金属板とは絶縁され、前記反対側で配線基板と電気的に接続され、前記ステータに面する側でステータと電気的に接続された金属体が前記貫通孔に設けられているので、スイッチング素子（パワー素子）がステータから発せられる磁界の影響を受け難い。

本発明の電動パワーステアリングの駆動装置の一実施形態の説明図である。 図１に示すモータ部の説明図である。 本発明の電動パワーステアリングの駆動装置におけるステータバスバーの説明図である。 本発明の電動パワーステアリングの駆動装置の一実施形態の説明図である。 図３に示す金属板のステータに面する側とは反対側の主面を見た正面図である。 図５に示すＡ−Ａ線矢視断面図である。 図３に示すステータバスバーを取り外した状態の説明図である。 本発明の電動パワーステアリングの駆動装置におけるスイッチング素子の説明図である。 本発明の電動パワーステアリングの駆動装置の他の実施形態の説明図である。 本発明の電動パワーステアリングの駆動装置の他の実施形態の説明図である。 （ａ）は図１０に示す金属板のステータに面する側とは反対側の主面を見た正面図であり、（ｂ）は、（ａ）から電源用バスバーを外した状態の正面図である。 本発明の電動パワーステアリングの駆動装置の他の実施形態の説明図である。 本発明の電動パワーステアリングの駆動装置の他の実施形態の説明図である。

本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は本発明の電動パワーステアリングの駆動装置の一実施形態の説明図であり、本発明の電動パワーステアリングの駆動装置は、ステアリングシャフト１と、ステアリングシャフト１の一部に取り付けられた永久磁石を有するロータ２１およびロータ２１を取り囲むように設けられた電磁石からなる複数のステータ２２で構成されたモータ部２と、ステアリングシャフト１の一部およびモータ部２を収容する円筒状のハウジング３とを含んでいる。

ステアリングシャフト１は、左右に移動することによってタイヤの向きを調整するためのものである。ステアリングシャフト１の一部にはラックギヤ１１が形成されており、このラックギヤ１１がハンドル（図示せず）から延びるシャフト１０に形成されたピニオン
ギヤ（図示せず）と噛み合って、ハンドルの回転がステアリングシャフト１に伝達されるようになっている。また、ステアリングシャフト１の他の一部には、ねじ軸１２が形成されており、このねじ軸１２と後述するモータ部２のロータ２１に固着されたナット（図示せず）とで構成されるボールねじによって、後述するモータ部２による動力がステアリングシャフト１に伝達されるようになっている。

モータ部２は、ロータ２１と複数のステータ２２とを含んでいる。ロータ２１は、図２に示すように、永久磁石で円筒状に形成されたもので、ステアリングシャフト１の一部に取り付けられ、横断面で見ると周方向にＮ極とＳ極とが交互に配置された構成になっている。また、ステータ２２は電磁石からなり、ハウジングの内壁に横断面で見て周方向にｕ相、ｖ相、ｗ相、ｕ相、ｖ相、ｗ相、ｕ相、ｖ相、ｗ相、ｕ相、ｖ相、ｗ相といった配置で一回り、ｕ相のステータ２２１、ｖ相のステータ２２２およびｗ相のステータ２２３が合計で１２個設けられている。

４個のｕ相のステータ２２１を構成するコイルの一端は互いに電気的に接続され、同様に４個のｖ相のステータ２２２を構成するコイルの一端および４個のｗ相のステータ２２３を構成するコイルの一端はそれぞれ互いに電気的に接続されており、全てのステータ２２（ｕ相のステータ２２１、ｖ相のステータ２２２およびｗ相のステータ２２３）を構成するコイルの他端がコモンバスバー２３４を通じて互いに電気的に接続されている。

具体的には、それぞれ円環形状に形成され互いに電気的に接触しないように同軸上に配置された、図３および図４に示すｕ相のステータ２２１に接続されるステータバスバー２３１と、ｖ相のステータ２２２に接続されるステータバスバー２３２と、ｗ相のステータ２２３に接続されるステータバスバー２３３とを備えている。なお、図３ではステータバスバー２３２およびステータバスバー２３３は省略している。ここで、バスバーとは細長い金属板状の配線のことを意味し、銅などの低抵抗材料で形成されたものである。

また、図３に示すようにステータバスバー２３１の外周から突出するように４個の端子２３１１が設けられており、図４に示すように、この端子２３１１が対応するｕ相のステータ２２１を構成するコイルの一端に溶接などの方法で接続されている。また、図３に示していないが、ステータバスバー２３２およびステータバスバー２３３の外周からも突出するように端子が設けられており、対応するｖ相のステータ２２２を構成するコイルの一端および対応するｕ相のステータ２２３を構成するコイルの一端にそれぞれ溶接などの方法で接続されている。さらに、図４に示すように、ステータバスバー２３１、２３２、２３３と同様に円環形状に形成され互いに電気的に接触しないように同軸上に配置されたコモンバスバー２３４を備えており、このコモンバスバー２３４の外周からも突出するように端子が設けられ（図示せず）、全てのステータ２２を構成するコイルの他端に溶接などの方法で接続されている。

ハウジング３は、ステアリングシャフト１の一部およびモータ部２を収容する円筒状のもので、アルミニウムやステンレスなどの金属からなる。

そして、図３乃至図６にそれぞれ示すように、本発明の電動パワーステアリングの駆動装置は、複数の貫通孔４１を有し、内側をステアリングシャフト１が挿通するように形成された金属板４を備えており、この金属板４はモータ部２の近傍に設けられている。

金属板４は、アルミニウムなどの金属で、例えば厚さ４．５〜５．５ｍｍ程度、好ましくは４．９〜５．１ｍｍに形成され、中央はステアリングシャフト１が挿通できる程度にくり貫かれている。外径はハウジング３の金属板４が配置される部分の内径とほぼ同一に形成されたものである。また、図３に示すように、外部制御部から供給される電源用配線
および接地用配線の入り口となるコネクター部３１に対応して、一部切り欠かれた円板状に形成してもよい。

また、図５に示すように、スイッチング素子５１が搭載された複数の配線基板５が金属板４のステータ２２に面する側とは反対側の主面に設けられている。

さらに、図６に示すように、金属板４に形成された複数の貫通孔４１には、この貫通孔４１を挿通するように金属体６１、６２、６３（金属体６１、６２は第２の金属体と呼ぶ場合がある）が設けられている。金属体６１、６２、６３は、ステータ２２に面する側とは反対側でスイッチング素子５１を搭載する配線基板５と電気的に接続されている。また、金属体６３はステータ２２に面する側でステータ２２と電気的に接続されている。金属体６１、６３は金属板４とは絶縁されている。接地用の配線である第２の金属体６２については、金属板４と電気的に接続されており、金属板４そのものを接地用の導体として使用している。このような構成により、外部制御部から供給される電流がスイッチング素子５１および金属体６３を経てステータ２２に供給される。

なお、接地用の配線である第２の金属体６２については、金属板４と絶縁されていてもいなくれもどちらでもかまわない。上述のように第２の金属体６２を金属板４と電気的に接続し、金属板４そのものを接地用の導体する場合は、外部制御部からの電気的影響を受けないように、金属板４をハウジング３から絶縁した方がよい。また、第２の金属体６２を金属板４と絶縁し、金属板４以外に接地用の電気的配線を行なってもよい。例えば、図１３では、電源用バスバー８７１と接地用バスバー８７２が設けられているが、接地用バスバー８７２に接続されている第２の金属体は金属板とは絶縁されている。

具体的には、図７に示すように、金属板４のステータ２２に面する側（金属板よりもステータ２２に近い側）には、外部制御部から延びる電源用の配線に接続される電源用バスバー７１と外部制御部から延びる接地用の配線に接続される接地用バスバー７２とが金属板４とは絶縁されて設けられている。そして、図６に示すように、電源用バスバー７１は金属板４に形成された貫通孔４１を挿通するように配置された第２の金属体６１によって、金属板４のステータ２２に面する側とは反対側で配線基板５に形成されている配線導体５３を介して、配線基板５に搭載されているスイッチング素子５１と電気的に接続されている。接地用バスバー７２は金属板４に形成された貫通孔４１を挿通するように配置された第２の金属体６２によって、金属板４のステータ２２に面する側とは反対側で配線基板５に搭載されたスイッチング素子５１と電気的に接続されているとともに金属板４と電気的電気的に接続されている。さらに、スイッチング素子５１は金属板４に形成された貫通孔４１を挿通するように配置された金属体６３によって、金属板４のステータ２２に面する側でステータバスバー２３１、２３２、２３３と電気的に接続されている。

配線基板５は窒化ケイ素や窒化アルミニウムなどのセラミックスからなり、金属板４には接着剤で固着されている。また、配線基板５にも金属体６１、６２、６３が挿通する貫通孔４１が形成されている。ここで、金属体６１、６２、６３はボルト状に形成されたもので、配線基板５に設けられた配線とは、例えばワッシャーを用いて電気的に接続されている。

金属体６１や６３は、車体の振動等により金属板４と接触して短絡することを防止するために金属板４とは絶縁を保つ必要があり、また高温の熱に晒されることから、金属体６１、６２、６３と貫通孔４１との間には、耐熱温度が１７０℃以上である絶縁性の樹脂、例えばポリエーテルエーテルケトンなどからなる絶縁体４２が介在されている。そのため、金属体６１、６２、６３は絶縁体４２を介して貫通孔４１内の保持されることになるため、振動等が生じても金属板４と接触して短絡することがない。また、ハウジング３内は
スイッチング素子５１等の発熱により高温になるが、耐熱温度が１７０℃以上である樹脂を用いることで、貫通孔４１内に絶縁を保ちながら各金属体６１、６２、６３を保持することができる。

また、第２の金属体６１と電源用バスバー７１、第２の金属体６２と接地用バスバー７２、金属体６３とステータバスバー２３１、２３２、２３３との接続方法は、電源用バスバー７１、接地用バスバー７２およびステータバスバー２３１、２３２、２３３にねじ山が形成されていることによる螺合である。

なお、図示しないが、ハウジング３への金属板４の取り付けは、金属板４の形状をハウジング３の内径と同じかそれよりもわずかに小さい程度にし、金属板４はハウジング３の内壁に接しているのみならず、ハウジング３の内壁に突出部を設けてこの突出部と金属板４とをボルトで固定したり、ハウジング３に孔をあけてハウジング３の外側からボルトで締め付けるなどしてもよい。また、ハウジング３を金属板４を設ける部分で円筒状の第１のハウジングと円筒状の第２のハウジングとを繋げたものにし、金属板４の形状を第１のハウジングと第２のハウジングとが繋がる部分よりも大きくし、金属板４を第１のハウジングと第２のハウジングとの間に挟むようにしてもよい。

また、図４に示すように、ステータバスバー２３１、２３２、２３３、コモンバスバー２３４、電源用バスバー７１および接地用バスバー７２は、耐熱性樹脂８に埋設されているのが好ましい。なお、図４では、耐熱性樹脂８に埋設されているステータバスバー２３１、２３２、２３３、コモンバスバー２３４、電源用バスバー７１および接地用バスバー７２を点線で示している。

そして、本例では、図５に示すように、金属板４のステータ２２に面する側とは反対側の主面に配線基板５が３個取り付けられ、それぞれの配線基板５に２個ずつのスイッチング素子５１、合計６個のスイッチング素子５１が搭載されていて、ｕ相、ｖ相、ｗ相に対応するようにそれぞれ２個ずつのスイッチング素子５１が割り当てられている。

図８に示すように、スイッチング素子５１は電界効果トランジスタからなり、２個のスイッチング素子５１の組合せで、電源用バスバー７１、接地用バスバー７２およびステータバスバー２３１、２３２、２３３に接続されるとともに、制御信号が供給されるようになっている。ここで、この制御信号は、図示しないトルクセンサによってハンドルの回転を検知し、その回転に応じて発せられた信号であり、図４および図５に示すリード線９を介してそれぞれのスイッチング素子５１のゲートに入力される。

そして、複数のスイッチング素子５１で選択された所望のステータ２２に電流を供給することで、所望のステータ２２をＮ極またはＳ極に変化させる。具体的には、例えば複数のスイッチング素子５１によってステータバスバー２３１からｕ相のステータ２２１を構成するコイルの一端に電流が供給されると、ｕ相のステータ２２１を構成するコイルの他端からコモンバスバー２３４を経てｖ相のステータ２２２を構成するコイルの他端に電流が供給され、ｖ相のステータ２２２を構成するコイルの一端からステータバスバー２３２を経てグランドに流れるという仕組みになっている。このとき、ｕ相のステータ２２１がＮ極になったとすると、ｖ相のステータ２２２がＳ極になる。ステータ２２においてロータ２１に回転力を与えるようにＮ極とＳ極切り替わることで、モータとして機能するようになっている。

以上の構成によれば、スイッチング素子５１がステータ２２から発せられる磁界の影響を受け難い電動パワーステアリングの駆動装置が得られる。また、本発明の電動パワーステアリングの駆動装置は、簡易に製造可能である。

なお、これまで述べた形態では、ステータバスバー２３１、２３２、２３３とスイッチング素子５１とは金属体６３を介して接続される構成となっていたが、この形態に限定されるものではない。例えば、図９に示すように、ｕ相用バスバー７３、ｖ相用バスバー７４およびｗ相用バスバー７５を用いて、それぞれのバスバーの端部を１カ所に集約させてから各ステータバスバー２３１、２３２、２３３に接続するようにしてもよい。

ただし、ｕ相用バスバー７３、ｖ相用バスバー７４およびｗ相用バスバー７５を介して各ステータバスバー２３１、２３２、２３３と接続するようにした場合、ｕ相用バスバー７３、ｖ相用バスバー７４およびｗ相用バスバー７５の長さが異なることになり、配線基板５と各ステータバスバー２３１、２３２、２３３との間の電圧降下がばらついてモータ２の回転にムラを生じるおそれがあるが、図３および図４に示すように、金属体６３を各ステータバスバー２３１、２３２、２３３と直接接続するようにした場合、配線基板５と各ステータバスバー２３１、２３２、２３３との間の距離をほぼ同じにすることができ、電圧降下もほぼ同じにすることができる。そのため、モータ２の回転をなめらかにすることができ、ハンドル操作をした際の操作感のムラをなくすことができる。

また、図１３は、図９に示したものの変形例であり、図９では、接地用配線は、金属板を導体として用いているが、図１３では、接地用バスバー８７２は、金属板と絶縁されている。

続いて、本発明の他の実施形態について、図１０および１１を用いて説明する。本発明の電動パワーステアリングの駆動装置の他の実施形態の説明図である。図１１（ａ）は図１０に示す金属板のステータに面する側とは反対側の主面を見た正面図であり、（ｂ）は、（ａ）から電源用バスバー５７１を外した状態の正面図である。

図１０に示すように、スイッチング素子５５１が搭載された複数の配線基板５０５が金属板５０４のステータ２２に面する側とは反対側の主面に設けられている。さらに、金属板５０４に形成された複数の貫通孔５４１には、この貫通孔５４１を挿通するように金属体５６３が設けられている。金属体５６３は、ステータ２２に面する側とは反対側でスイッチング素子５５１を搭載する配線基板５０５と電気的に接続されている。また、金属体５６３はステータ２２に面する側でステータ２２と電気的に接続されている。このような構成により、外部制御部から供給される電流がスイッチング素子５５１、金属体５６３およびステータバスバー７３１、７３２、７３４を経てステータ２２に供給される。

スイッチング素子５５１から外部制御部への電気的接続は、金属板５０４のステータ２２に面する側とは反対側の面で行なわれる。具体的には、外部制御部から延びる電源用の配線に接続される電源用バスバー５７１と外部制御部から延びる接地用の配線に接続される接地用バスバー５７２とが金属板４とは絶縁されて設けられている。電源用バスバー５７１は、接続金属体５８１を介して配線基板５０５と電気的に接続されており、接地用バスバー５７２は、接続金属体５８２を介して配線基板５０５と電気的に接続されている。図では接続金属体５８１、５８２は配線基板５０５および金属板５０４を貫通しており、それぞれ電源用バスバー５７１と接地用バスバー５７２とに接続されており、これは、接続金属体５８１、５８２の両端にねじ山が形成されており、これをナットで固定している。しかし、接続金属体５８１、５８２は、配線基板５０５と電源用バスバー５７１および接地用バスバー５７２とを電気的に接続すればよく、配線基板５０５および金属板５０４を貫通している必要はないが、上述のようにすれば、電源用バスバー５７１および接地用バスバー５７２の取り付けが簡単になる。接続金属体５８１、５８２は、例えば、単なる円柱状の金属で、半田や導電性接着剤などによって、配線基板５０５、電源用バスバー５７１および接地用バスバー５７２と接続してもよい。

このように電源用バスバー５７１および接地用バスバー５７２をステータ２２に面する側とは反対側に設けることにより、ステータ２２により発生する磁界などの変動が金属板５０４により減衰されるので、スイッチング素子５５１に供給される電源が安定し、ひいては、モータの回転に生じる外乱を少なくすることができる。電源の変動をより安定させるためには、金属板５０４とハウジング３との間に隙間が無いことが好ましい。

金属体２６３や接続金属体５８１は、車体の振動等により金属板５０４と接触して短絡することを防止するために金属板５０４とは絶縁を保つ必要があり、また高温の熱に晒されることから、金属体５６６３および接続金属体５８１と貫通孔５４１との間には、耐熱温度が１７０℃上である絶縁性の樹脂、例えばポリエーテルエーテルケトンなどからなる絶縁体５４２が介在されている。

また、図１０に示すように、ステータバスバー７３１、７３２、７３３、コモンバスバー７３４、電源用バスバー５７１および接地用バスバー５７２は、耐熱性樹脂５０８に埋設されているのが好ましい。なお、図１０では、耐熱性樹脂５０８に埋設されているステータバスバー７３１、７３２、７３３、コモンバスバー７３４、電源用バスバー５７１および接地用バスバー５７２を点線で示している。

以上の構成によれば、スイッチング素子５１がステータ２２から発せられる磁界の直接的な影響を受け難いとともに、その電源を供給する電源用バスバー５７１および接地用バスバー５７２がステータ２２から発せられる磁界の影響を受けることにより、電圧が変動することにより生じる間接的な影響も受け難い電動パワーステアリングの駆動装置が得られる。

また、ステータ２２に面する側の金属板５０４の主面に直交する方向から見た場合に、接地用バスバー５７２は、電源用バスバー５７１よりも面積が広く、電源用バスバー５７１と配線基板５０５との間をさえぎるように設けられているので、配線基板５０５上、特にスイッチング素子５５１から発生するノイズが電源用バスバー５７１から供給される電圧に乗ることが抑制できる。図１１（ａ）では、接地用バスバー５７２は、電源用バスバー５７１よりも幅が広くなっている。幅は、１．２倍以上、さらに１．５倍以上、特に２倍以上であることが好ましい。図１１（ｂ）は図１１（ａ）から電源用バスバー５７１を外した状態であり、接続金属体５８１は接地用バスバー５７２に設けられた開口５７２１を通って配線基板５０５と電源用バスバー５７１を接続している。開口５７２１と接続金属体５８１との間は、接触しない範囲で極力小さくすることにより、電源用バスバー５７１が受ける影響を少なくできる。

さらに、電源用バスバー５７１および接地用バスバー５７２は、金属板５０４の主面に直交する方向から見た場合に、いずれもステアリングシャフト１を中心とする円弧形状であるとともに、ステアリングシャフト１から電源用バスバー５７１および接地用バスバー５７２の円弧形状の一方の端部に向かう方向が略同一方向であるとともに、ステアリングシャフト１から電源用バスバー５７１および接地用バスバー５７２の円弧形状の他方の端部に向かう方向が略同一方向であり、電源用バスバー５７１および接地用バスバー５７２がテアリングシャフト１に対して同じ側にあり、かつステアリングシャフト１から電源用バスバーの外部への接続部５７１２へ向かう方向ＯＢと、ステアリングシャフト１から接地用バスバーの外部への接続部５７２２へ向かう方向ＯＣとが略同一方向である場合、ステータ２２などにより生じる磁界の変化により起こる電源用バスバー５７１および接地用バスバー５７２内での電流が相殺される方向になるため、電源用バスバー５７１と接地用バスバー５７２との間の電流の変動が少なくなるので、電源の安定性がさらに増す。なお、この効果は、電源用バスバー５７１と接地用バスバー５７２とがステータ２２に面する
側とは反対側の主面に設けられている場合に限らず、電源用バスバー５７１と接地用バスバー５７２とがともにステータ２２に面する側に設けられている場合にもあり、そのような電動パワーステアリングの駆動装置を作製することができる。

なお、電源用バスバー５７１および接地用バスバー５７２がテアリングシャフト１に対して同じ側にあるとは、ステアリングシャフト１に対して両端の方向が同じ方向となる円弧形状としては、ステアリングシャフト１対する角度が大きい円弧形状と小さい円弧形状の２種類あるが、その同じ種類であるということである。別の言い方をすれば、金属板４の主面からの高さが電源用バスバー５７１および接地用バスバー５７２とほぼ同じ高さの位置で、ステアリングシャフト１から見た場合、電源用バスバー５７１および接地用バスバー５７２は、金属板４の主面と平行な方向については、ほぼ同じ範囲に見えるということである。

電流の相殺についてさらに説明する。外部制御部から電源用バスバー５７１を通って配線基板５０５に向かう電流は、図においてステアリングシャフト１に対して右回転になっており、配線基板５０５にから接地用バスバー５７２を通って外部制御部に向かう電流は左回転になっている。ステアリングシャフト１が通っている部分付近の磁界が変動する際には、電源用バスバー５７１内および接地用バスバー５７２内で、ステアリングシャフト１に対して同じ方向に回転するように電流が誘導される。例えば、電源用バスバー５７１内にステアリングシャフト１に対して右回転する方向の電流、すなわち配線基板５０５に向かう電流が誘導される場合は、接地用バスバー５７２内にステアリングシャフト１に対して右回転する方向の電流、すなわち配線基板５０５に向かう電流が誘導されるので、それらは相殺され、配線基板５０５上のスイッチング素子５５１に加わる電源変動は少なくなる。図１１では電源用バスバー５７１と接地用バスバー５７２とが重なるように設けられているが、そうする必要はなく、図１２に示すように電源用バスバー９７１と接地用バスバー９７２とがステアリングシャフト１を相似の中心とするように配置され、一方が他方の内側になるように並べて設けてもよい。

さらに、電源用バスバー５７１および接地用バスバー５７２は、金属板５０４の主面に直交する方向から見た場合に、いずれもステアリングシャフト１を中心とする略相似な円弧形状であるとともに、ステアリングシャフト１を相似の中心とする位置に配置されている場合、主にステアリングシャフト１を中心に変動する電磁界の変動が電源用バスバー５７１および接地用バスバー５７２に与える影響の程度がより近くなるので好ましい。さらに、電源用バスバー５７１および接地用バスバー５７２はほぼ同じ形状で、重なるように設けるのが好ましい。

これに対して、例えば、図１３では電源用バスバー８７１と接地用バスバー８７２とは、ステアリングシャフト１が通っている部分を同一方向に回転するように設けられている。このような場合、電源用バスバー８７１内にステアリングシャフト１に対して右回転する方向の電流、すなわち配線基板に向かう電流が誘導される場合は、接地用バスバー８７２内にステアリングシャフト１に対して右回転する方向の電流、すなわち配線基板からでてくる方向の電流が誘導されるので、配線基板上のスイッチング素子に加わる電圧が大きくなってしまう。

なお、ここでいう円弧形状とは、電流がステアリングシャフト１の周囲を回るような形状のことであり、必ずしも真円の円弧と同形状でなくてよく、例えば図７に示した電源用バスバー７１のような形状も含む。また同様に、必ずしもステアリングシャフト１の中心と円弧形状の中心が完全に一致しなくてもよい。また、電源用バスバー５７１と接地用バスバー５７２の円弧の両端が略同一方向であるとは、ステアリングシャフト１から見る角度がそれぞれ６０度以内、好ましくは３０度以内であることである。さらに、ステアリン
グシャフト１から接地用バスバーの外部への接続部５７２２へ向かう方向ＯＣとが略同一方向であるとは、金属板５０４の主面に直交する方向から見た場合に、角度ＢＯＣが６０度以内、好ましくは３０度以内であることである。

なお、図１１では、接続部５７１２および接続部５７２２は、電源用バスバー５７１および接地用バスバー５７２のそれぞれ端に形成されているが、他の部分に形成されていてもよい。電源用バスバー５７１および接地用バスバー５７２の中央付近に設ければ、電源用バスバー５７１の両端までの電圧降下がほぼ等しくなるので、両端付近に接続されているスイッチング素子５５１の動作に差が少なくなり好ましい。

また、電源用バスバー５７１および接地用バスバー５７２は、金属板５０４の主面に直交する方向から見た場合に、いずれもステアリングシャフト１を中心とする円環形状の形状であり、かつステアリングシャフト１から電源用バスバーの外部への接続部５７１２へ向かう方向ＯＢと、ステアリングシャフト１から接地用バスバーの外部への接続部５７２２へ向かう方向ＯＣとが略同一方向である場合、ステータ２２などにより生じる磁界の変化により起こる電源用バスバー５７１および接地用バスバー５７２内での電流が相殺される方向になるため、電源用バスバー５７１と接地用バスバー５７２との間の電流の変動が少なくなるので、電源の安定性がさらに増す。なお、この効果は、電源用バスバー５７１と接地用バスバー５７２とがステータ２２に面する側とは反対側の主面に設けられている場合に限らず、電源用バスバー５７１と接地用バスバー５７２とがともにステータ２２に面する側に設けられている場合にもあり、そのような電動パワーステアリングの駆動装置を作製することができる。

ただし、電源用バスバー５７１と接地用バスバー５７２とを円環形状の形状にすると、そのループ内に生じる磁界の変動をより直接的に受けるので、円環形状にするよりも、上述のような円弧形状にするのが好ましく、ステアリングシャフト１から見た円弧形状の存在する範囲の角度は小さく方がよい。電源用バスバー５７１は電源接続用金属体５８１を接続できる範囲内でステアリングシャフト１から見た円弧形状の範囲の角度を小さくしたほうがよい。接地用バスバー５７２は接地接続用金属体５８２を接続できる範囲内でステアリングシャフト１から見た円弧形状の範囲の角度を小さくしたほうがよい。ただし、上述のように、電源用バスバー５７１と配線基板５０５との間に接地用バスバー５７２を設ける場合は、電源用バスバー５７１へのノイズの影響を減らすため、接地用バスバー５７２の存在する範囲を電源用バスバー５７１の存在する範囲と同じにしてもよい。

１・・・ステアリングシャフト
１０・・・シャフト
１１・・・ラックギヤ
１２・・・ねじ軸
２・・・モータ部
２１・・・ロータ
２２・・・ステータ
２２１・・・ｕ相のステータ
２２２・・・ｖ相のステータ
２２３・・・ｗ相のステータ
２３１、２３２、２３３、７３１、７３２、７３３・・・ステータバスバー
２３４、７３４・・・コモンバスバー
２３１１・・・ステータバスバーの端子
３・・・ハウジング
３１、５３１・・・コネクター部
４、５０４、９０４・・・金属板
４１、５４１・・貫通孔
４２、５４２・・・絶縁体
５、５０５・・・配線基板
５１、５５１・・・スイッチング素子
５３・・・配線導体
６１、６２・・・金属体（第２の金属体）
６３、５６３・・・金属体
７１、５７１、８７１、９７１・・・電源用バスバー
７２、５７２、８７２、９７２・・・接地用バスバー
５７２１・・・接地用バスバーの開口
７３、８７３・・・ｕ相用バスバー
７４、８７３・・・ｖ相用バスバー
７５、８７４・・・ｗ相用バスバー
８、５０８・・・耐熱性樹脂
９、５０９・・・リード線
５８１・・・電源接続用金属体
５８２・・・接地接続用金属体

Claims (11)

1. ステアリングシャフトと、該ステアリングシャフトの一部に取り付けられた、永久磁石を有するロータおよび該ロータを取り囲むように設けられた電磁石からなる複数のステータで構成されたモータ部と、前記ステアリングシャフトの一部および前記モータ部を収容する円筒状のハウジングとを含む電動パワーステアリングの駆動装置において、複数の貫通孔を有し、内側を前記ステアリングシャフトが挿通するように形成された金属板が前記モータ部の近傍に設けられるとともに、スイッチング素子が搭載された複数の配線基板が前記金属板の前記ステータに面する側とは反対側の主面に設けられており、かつ前記ステータに面する側とは反対側で前記配線基板とそれぞれ電気的に接続され、前記ステータに前記ステータ側で電気的に接続された金属体が前記貫通孔に前記金属板と絶縁された状態で設けられていることを特徴とする電動パワーステアリングの駆動装置。
2. 前記ステータに面する側に電源用バスバーを備えるとともに、前記ステータに面する側とは反対側で前記配線基板と電気的に接続され、前記ステータに面する側で前記電源用バスバーと電気的に接続された第２の金属体が前記貫通孔に前記金属板と絶縁された状態で設けられていることを特徴とする請求項１に記載の電動パワーステアリングの駆動装置。
3. 前記金属板の前記貫通孔と前記金属体および前記第２の金属体との間に絶縁性を有する樹脂からなる絶縁体が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の電動パワーステアリングの駆動装置。
4. 接地用バスバーを備えるとともに、該接地用バスバーは前記配線基板と電気的に接続されており、前記電源用バスバーおよび前記接地用バスバーは、前記金属板の主面に直交する方向から見た場合に、いずれも前記ステアリングシャフトが挿通する部分を中心とする円弧形状であるとともに、前記ステアリングシャフトから前記電源用バスバーおよび前記接地用バスバーの円弧形状の一方の端部に向かう方向が略同一方向であるとともに、前記ステアリングシャフトから前記電源用バスバーおよび前記接地用バスバーの円弧形状の他方の端部に向かう方向が略同一方向であり、かつ前記ステアリングシャフトから前記電源用バスバーの外部への接続部へ向かう方向と、前記ステアリングシャフトから前記接地用バスバーの外部への接続部へ向かう方向とが略同一方向であることを特徴とする請求項２または３に記載の電動パワーステアリングの駆動装置。
5. 接地用バスバーを備えるとともに、該接地用バスバーは前記配線基板と電気的に接続されており、前記電源用バスバーおよび前記接地用バスバーは、前記金属板の主面に直交する方向から見た場合に、いずれも前記ステアリングシャフトを中心とする円環形状であり、かつ前記ステアリングシャフトから前記電源用バスバーの外部への接続部へ向かう方向と、前記ステアリングシャフトから前記接地用バスバーの外部への接続部へ向かう方向とが略同一方向であることを特徴とする請求項２ままた３に記載の電動パワーステアリングの駆動装置。
6. 前記ステータに面する側とは反対側に電源用バスバーおよび接地用バスバーを備えるとともに、前記電源用バスバーおよび前記接地用バスバーはそれぞれ前記配線基板と電気的に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の電動パワーステアリングの駆動装置。
7. 前記ステータに面する側の前記金属板の主面に直交する方向から見た場合に、前記接地用バスバーは、前記電源用バスバーよりも面積が広く、前記電源用バスバーと前記配線基板との間に設けられていることを特徴とする請求項６に記載の電動パワーステアリングの駆動装置。
8. 前記金属板の前記貫通孔と前記金属体との間に絶縁性を有する樹脂からなる絶縁体が設けられていることを特徴とする請求項１、６および７のいずれかに記載の電動パワーステアリングの駆動装置。
9. 前記電源用バスバーおよび前記接地用バスバーは、前記金属板の主面に直交する方向から見た場合に、いずれも前記ステアリングシャフトが挿通する部分を中心とする円弧形状であるとともに、前記ステアリングシャフトから前記電源用バスバーおよび前記接地用バスバーの円弧形状の一方の端部に向かう方向が略同一方向であるとともに、前記ステアリングシャフトから前記電源用バスバーおよび前記接地用バスバーの円弧形状の他方の端部に向かう方向が略同一方向であり、かつ前記ステアリングシャフトから前記電源用バスバーの外部への接続部へ向かう方向と、前記ステアリングシャフトから前記接地用バスバーの外部への接続部へ向かう方向とが略同一方向であることを特徴とする請求項６乃至８のいずれかに記載の電動パワーステアリングの駆動装置。
10. 前記電源用バスバーおよび前記接地用バスバーは、前記金属板の主面に直交する方向から見た場合に、いずれも前記ステアリングシャフトを中心とする円環形状であり、かつ前記ステアリングシャフトから前記電源用バスバーの外部への接続部へ向かう方向と、前記ステアリングシャフトから前記接地用バスバーの外部への接続部へ向かう方向とが略同一方向であることを特徴とする請求項６乃至８のいずれかに記載の電動パワーステアリングの駆動装置。
11. 前記ステータに面する側にステータと接続された複数のステータバスバーを備え、前記金属体が前記ステータバスバーに直接接続されていることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の電動パワーステアリングの駆動装置。

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