JP2011250490A - 半導体モジュール、および、それを用いた駆動装置 - Google Patents

半導体モジュール、および、それを用いた駆動装置 Download PDF

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Abstract

【課題】装置の小型化が可能な半導体モジュール、および、それを用いた駆動装置を提供する。
【解決手段】パワーモジュール６０のモールド部６１は、下ＭＯＳ８４〜８６、上ＭＯＳ８１〜８３、インバータ入力端子１２２、１２６、巻線端子１２３、１２５、１２７、インバータグランド端子１２４、１２８、制御端子６４、制御電力入力端子６７、および制御グランド端子６６を一体にモールドする。これにより、制御基板４０とパワー基板７０とを別々に設けた場合、制御基板４０とパワー基板７０との接続は、パワーモジュール６０に一体にモールドされた端子によりなされるので、ジャンパ線等の部材を別途用いる必要がない。また、インバータ入力端子同士を接続する配線およびインバータグランド端子同士を接続する配線をパワーモジュール６０に内蔵する必要がなく、パワーモジュール６０自体を小型化することができる。
【選択図】 図２０

Description

本発明は、半導体モジュール、および、それを用いた駆動装置に関する。
従来、トランジスタ等の半導体素子のオンおよびオフを切り替えることにより直流電力から交流電力を作出するインバータ装置が知られている。例えば特許文献１のように、三相交流電力を作出する半導体素子、正極直流端子、負極直流端子、出力端子等を一体化した半導体装置が公知である。
特許第３６３３４３２号公報
しかしながら特許文献１では、各インバータ部の正極側を連結する正極端子、および、各インバータ部の負極側を連結する負極端子が半導体装置内に内蔵されているため、モジュールサイズを小さくすることが困難であった。また、半導体素子を制御する制御信号を入力するため、制御基板と半導体装置とを接続する部材が別途必要であり、部品点数が増大するという問題点があった。
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、装置の小型化が可能な半導体モジュール、および、それを用いた駆動装置を提供することにある。
請求項１に記載の半導体モジュールは、巻線に通電される巻線電流が通電されるパワー配線部と、巻線への通電を制御する制御部を有する制御配線部とパワー配線部との間に配置される。半導体モジュールは、低電位側スイッチング素子と、高電位側スイッチング素子と、インバータ入力端子と、巻線端子と、インバータグランド端子と、制御端子と、制御電力入力端子と、制御グランド端子と、モールド部と、を備える。
低電位側スイッチング素子は、巻線への通電を切り替えるインバータを構成し、グランド側に設けられる。高電位側スイッチング素子は、巻線への通電を切り替えるインバータ回路構成し、低電位側スイッチング素子よりも高電位側に設けられる。
インバータ入力端子は、パワー配線部側に設けられ、高電位側スイッチング素子と電力貯留部とを接続する。例えば、本発明の半導体モジュールを電動機に適用した場合、電力貯留部に貯留された電力が高電位側スイッチング素子へ供給される。この場合、電力貯留部は、バッテリ等で構成される電源に限らず、例えばコンデンサ等であってもよい。また例えば、本発明の半導体モジュールを発電機に適用した場合、高電位側スイッチング素子を経由して電力貯留部に発電により発生した電力が貯留される。この場合、電力貯留部は、蓄電池やコンデンサ等によって構成される。なお以下では、電力貯留部から高電位側スイッチング素子へ電力が供給される場合を中心に説明する。
巻線端子は、パワー配線部側に設けられ、高電位側スイッチング素子および低電位側スイッチング素子と巻線とを接続する。インバータグランド端子は、パワー配線部側に設けられ、低電位側スイッチング素子とグランドとを接続する。
制御端子は、制御配線部側に設けられ、高電位側スイッチング素子および低電位側スイッチング素子のオンおよびオフの切り替えに係る制御信号が入出力される。「制御信号」とは、高電位側スイッチング素子および低電位側スイッチング素子を駆動するための信号に限らず、例えば高電位側スイッチング素子および低電位側スイッチング素子のオン／オフの制御を行うためにマイコン等に出力される電圧信号等のセンサ信号等も含む。
制御電力入力端子は、パワー配線部側から制御基板側へ電力を供給する。制御グランド端子は、パワー配線部のグランドと制御配線部とを接続する。
モールド部は、低電位側スイッチング素子、高電位側スイッチング素子、インバータ入力端子、巻線端子、インバータグランド端子、制御端子、制御電力入力端子、および制御グランド端子を一体にモールドする。これにより、本発明のように制御配線部とパワー配線部とを別々に設けた場合、制御配線部とパワー配線部との接続は、半導体モジュールに一体にモールドされた端子によりなされるので、ジャンパ線等の部材を別途用いる必要がない。これにより、部品点数を低減することができる。また、組み付け工数を低減することができる。
特に、本発明では、パワー配線部側から制御配線部側へ電力を供給する制御電力入力端子、および、制御配線部側とパワー配線部のグランドとを接続する制御グランド端子が一体にモールドされているので、パワー配線部のみを電源と接続すればよく、制御配線部と電源とを直接接続するための部材を省くことが可能であり、構成を簡素化することができる。
また、本発明では、インバータ入力端子同士の接続、或いは、インバータグランド端子同士の接続をパワー配線部にて行うことができるので、インバータ入力端子同士を接続する配線およびインバータグランド端子同士を接続する配線を半導体モジュールに内蔵する必要がなく、半導体モジュール自体を小型化することができる。
さらに、本発明では、大電流が通電されるパワー配線部と、大電流を通電する必要のない制御配線部とが分離されており、パワー配線部側に設けられるインバータ入力端子、巻線端子、およびインバータグランド端子（以下、パワー配線部側に設けられるインバータ入力端子、巻線端子、およびインバータグランド端子を「パワー端子」という。）には大電流が通電されるが、制御配線部側に設けられる制御端子には大電流を通電する必要がない。そこで、パワー端子および制御端子のそれぞれに通電される電流に応じて適切なサイズに設計することができる。
なお、本発明における「接続」とは、主に電気的な接続を意味し、直接的に接続されている場合に限らず、他の部材を介して間接的に接続されている場合を含むものとする。
請求項２に記載の発明では、制御電力入力端子は、インバータ入力端子と一体に形成される。これにより、端子数を減らすことができるので、半導体モジュール自体を小型化することができる。
請求項３に記載の発明では、制御グランド端子は、インバータグランド端子と一体に形成される。これにより、端子数を減らすことができるので、半導体モジュール自体を小型化することができる。なお、パワー配線部側においてインバータグランド端子と一体化せずに制御グランド端子を別途設けた場合、制御配線部側において、パワー配線部側に大電流が通電されることにより生じるノイズの影響を低減することができる。
請求項４に記載の発明では、インバータ入力端子、巻線端子、インバータグランド端子は、この順で隣り合って配列されて端子群をなす。
例えば高電位側スイッチング素子がオンされたとき、電流は、インバータ入力端子から高電位側スイッチング素子を経由して巻線端子へ流れる。インバータ入力端子と巻線端子とは、いずれもパワー配線部側において隣り合って配置されるので、インバータ入力端子に流れる電流の向きと巻線端子に流れる電流の向きとが反対となる。これにより、インバータ回路におけるインダクタンスを低減することができる。
また例えば低電位側スイッチング素子がオンされたとき、電流は、巻線端子から低電位側スイッチング素子を経由してインバータグランド端子へ流れる。巻線端子とインバータグランド端子とは、いずれもパワー配線部側において隣り合って配置されるので、巻線端子に流れる電流の向きとインバータグランド端子に流れる電流の向きが反対となる。これにより、インバータ回路におけるインダクタンスを低減することができる。
請求項５に記載の発明では、巻線は複数相で構成される。また端子群は、巻線の各相に対応して設けられる。第１の端子群は、一方の側から、インバータ入力端子、巻線端子、インバータグランド端子の順で配列される。また、第１の端子群と隣り合う第２の端子群は、一方の側から、インバータグランド端子、巻線端子、インバータ入力端子の順で配列される。すなわち、第１の端子群と第２の端子群とでは、端子の配列が逆になっている。
巻線が３相以上である場合、以下の構成を採用することが好ましい。
請求項６に記載の発明では、第１の端子群と第２の端子群とは、交互に配置される。
請求項７に記載の発明では、第１の端子群のインバータグランド端子と、第２の端子群のインバータグランド端子とは、一体に形成される。第１の端子群と第２の端子群とでは、端子の配列が逆になっているので、第１の端子群のインバータグランド端子側に第２の端子群が配置された場合、インバータグランド端子同士が隣り合うことになる。第１の端子群のインバータグランド端子と第２の端子群のインバータグランド端子とは、同じ機能を有するので、一体とすることができる。これにより、半導体モジュール自体を小型化することができる。
請求項８に記載の発明では、第１の端子群のインバータ入力端子と、第２の端子群のインバータ入力端子とは、一体に形成される、第１の端子群と第２の端子群とでは、端子の配列が逆になっているので、第１の端子群のインバータ入力端子側に第２の端子群が配列された場合、インバータ入力端子同士が隣り合うことになる。第１の端子群のインバータ入力端子と第２の端子群のインバータグランド端子とは、同じ機能を有するので、一体とすることができる。これにより、半導体モジュール自体を小型化することができる。
請求項９に記載の発明では、巻線に通電される電流を検出する電流検出手段をさらに備える。本発明では、パワー配線部側に巻線端子が設けられ、制御配線部側に制御端子が設けられ、半導体モジュールの内部で電気的に接続されている。そのため、巻線端子と制御配線部との間に電流検出手段を配置することにより、巻線に流れる電流を適切に検出し、検出値を制御配線部側に容易に出力することができる。また、電流検出手段が半導体モジュールに内蔵されるので、部品点数を低減することができ、組み付け工数が低減される。また、装置全体の小型化に寄与する。
請求項１０に記載の発明では、電流検出手段と制御配線部とを接続する電流検出配線は、巻線電流が通電される領域よりも制御配線部側に設けられる。これにより、大電流が通電される領域よりも制御配線部側に電流検出配線が設けられるので、大電流が通電されることにより生じるノイズの影響を低減することができる。
請求項１１に記載の発明では、インバータへの電力の供給を遮断する遮断手段をさらに備える。これにより、遮断手段が半導体モジュールに内蔵されるので、部品点数を低減することができ、組み付け工数を低減することができる。また、遮断手段を半導体モジュールとは別途に設ける場合と比較して、装置全体の小型化に寄与する。
上記半導体モジュールは、モータとモータの駆動を制御するコントローラとを備える駆動装置に適用することができる。
請求項１２に記載の駆動装置は、モータと、ヒートシンクと、半導体モジュールと、制御配線部と、パワー配線部と、を備える。モータは、モータケース、ステータ、ロータ、およびシャフトを有する。筒状のモータケースは、外郭を形成する。ステータは、モータケースの径方向内側に配置され、複数相を構成するように巻線が巻回される。ロータは、ステータの径方向内側に配置され、ステータに対して相対回転可能に設けられる。シャフトは、ロータとともに回転する。
ヒートシンクは、モータケースの軸方向における端部から立ち上がる方向に形成される受熱面を有する。半導体モジュールは、ヒートシンクの受熱面に沿って配置される。制御配線部は、モータの駆動を制御する制御部を有し、パワーモジュールと電気的に接続される。パワー配線部は、巻線に通電される巻線電流が通電され、パワーモジュールと電気的に接続される。本発明の駆動装置では、軸方向において、モータケース、制御配線部またはパワー配線部の一方、ヒートシンクおよび半導体モジュール、制御配線部またはパワー配線部の他方が、この順で配列される。
半導体モジュールは、低電位側スイッチング素子と、高電位側スイッチング素子と、インバータ入力端子と、巻線端子と、インバータグランド端子と、制御端子と、制御電力入力端子と、制御グランド端子と、モールド部と、を有する。
低電位側スイッチング素子は、巻線への通電を切り替えるインバータを構成し、グランド側に設けられる。高電位側スイッチング素子は、巻線への通電を切り替えるインバータを構成し、低電位側スイッチング素子よりも高電位側に設けられる。
インバータ入力端子は、パワー配線部側に設けられ、高電位側スイッチング素子と電力貯留部とを接続する。これにより、電力貯留部に貯留された電力が高電位側スイッチング素子へ供給される。この場合、電力貯留部は、バッテリ等で構成される電源に限らず、例えばコンデンサ等であってもよい。
巻線端子は、パワー配線部側に設けられ、高電位側スイッチング素子および低電位側スイッチング素子と巻線とを接続する。インバータグランド端子は、パワー配線部側に設けられ、低電位側スイッチング素子とグランドとを接続する。
制御端子は、制御配線部側に設けられ、高電位側スイッチング素子および低電位側スイッチング素子のオンおよびオフの切り替えに係る制御信号が入出力される。「制御信号」とは、高電位側スイッチング素子および低電位側スイッチング素子を駆動するための信号に限らず、例えば高電位側スイッチング素子および低電位側スイッチング素子のオン／オフの制御を行うためにマイコン等に出力される電圧信号等のセンサ信号等も含む。
制御電力入力端子は、パワー配線部側から制御基板側へ電力を供給する。制御グランド端子は、パワー配線部のグランドと制御配線部とを接続する。
モールド部は、低電位側スイッチング素子、高電位側スイッチング素子、インバータ入力端子、巻線端子、インバータ出力端子、制御端子、制御電力入力端子、および、制御グランド端子を一体にモールドする。
本発明では、パワーモジュールは、ヒートシンクのモータケースの軸方向における端面から立ち上がる受熱面に沿って配置される。換言すると、パワーモジュールは、モータケースの軸方向における端面に対して水平に配置されているのではなく、モータケースの軸方向における端面に対して「縦配置」されている、ということである。これにより、モータを軸方向に投影したモータシルエット内の領域を有効に利用することができ、径方向における体格を小型化することができる。
また、制御配線部、パワーモジュール、ヒートシンク、およびパワー配線部をコントローラとすると、本発明の駆動装置では、コントローラをモータの軸方向に配置しているので、径方向における体格を小型化することができる。また、モータとコントローラとを軸方向において分けて配置しているので、モータとコントローラとの分離が比較的容易であり、例えばモータの出力が変わった場合、ヒートシンクの熱マスを変えるだけで対応可能であるため、部品を共通化して様々なスペックの駆動装置を製造することができる。また例えば、モータまたはコントローラの一方が故障した場合、故障したモータまたはコントローラのみを容易に交換することができる。
さらに、大電流が通電されるパワー配線部と、大電流を通電する必要のない制御配線部とを分離している。これにより、例えば制御配線部として基板を用いた場合、銅箔を薄くする等、比較的小さな電流を通電可能に構成すればよい。
本発明では、モールド部が、低電位側スイッチング素子、高電位側スイッチング素子、インバータ入力端子、巻線端子、インバータグランド端子、制御端子、制御電力入力端子、制御グランド端子を一体にモールドする。これにより、本発明のように制御配線部とパワー配線部とを別々に設けた場合、制御配線部、パワー配線部、半導体モジュールとの接続は、半導体モジュールに一体にモールドされた端子によりなされるので、ジャンパ線等の部材を別途用いる必要がない。これにより、部品点数を低減することができる。また、組み付け工数を低減することができる。
特に、本発明では、パワー配線部側から制御配線部側へ電力を供給する制御電力入力端子、および、制御配線部側からパワー配線部側へ電力を出力する制御グランド端子が一体にモールドされているので、パワー配線部のみを電源と接続すればよく、制御配線部と電源とを直接接続するための部材が不要となり、構成を簡素化することができる。
また、本発明では、インバータ入力端子同士の接続、或いは、インバータグランド端子同士の接続をパワー配線部にて行うことができるので、インバータ入力端子同士を接続する配線およびインバータグランド端子同士を接続する配線を半導体モジュール内に内蔵する必要がなく、半導体モジュール自体を小型化することができる。
さらに、本発明では、大電流が通電されるパワー配線部と、大電流を通電する必要のない制御配線部とが分離されており、パワー配線部側に設けられるパワー端子には大電流が通電されるが、制御配線部側に設けられる制御端子には大電流を通電する必要がない。そこで、パワー端子および制御端子のそれぞれに通電される電流に応じて適切なサイズに設計することができる。
なお、本発明における「接続」とは、主に電気的な接続を意味し、直接的に接続されている場合に限らず、他の部材を介して間接的に接続されている場合を含むものとする。
請求項１３に記載の発明では、軸方向において、モータ、制御配線部、ヒートシンクおよび半導体モジュール、パワー配線部が、この順で配列される。このとき、モータの回転を外部へ出力する出力端をモータの反コントローラ側に設ければ、シャフトが制御配線部を貫通しないように構成することができる。シャフトが制御配線部を貫通しないように構成すれば、シャフトを短くすることができるので、ロータの回転に伴う軸ブレを抑制することができる。また、制御配線部の領域を有効に利用することができるので、装置全体を小型化することができる。
また、本発明では、制御配線部とパワー配線部とを分離し、間にヒートシンクを挟むことにより、制御配線部とパワー配線部との軸方向における位置を離している。ここで、例えば制御配線部のシャフトと対向する位置にシャフトの回転を検出する回転検出手段を設けた場合、回転検出手段は、大電流が通電されるパワー配線部と空間的に離れて設けられるので、パワー配線部への通電により生じる磁界の影響を受けにくく、シャフトの回転を精度よく検出することができる。
請求項１４に記載の発明では、モータ線は、軸方向において、モールド部の前記モータと反対側において半導体モジュールと接続される。これにより、モータ線とパワーモジュールとの接続部は、軸方向における端部近傍に位置するので、モータ線とパワーモジュールとを接続しやすくなる。また、モータ線とパワーモジュールとの接続部が軸方向における端部近傍に位置するので、駆動装置が故障した場合において、修理がしやすくなる。
請求項１５に記載の発明では、ヒートシンクは、相互に離間する複数の柱状部を有し、半導体モジュールは、複数のインバータに対応するよう複数設けられ、一つの柱状部に対し一つのインバータが対応するように柱状部に配置される。半導体モジュールから発生する熱がインバータ毎に同等であれば、一つの柱状部に対し一つのインバータが対応するように半導体モジュールを配置することにより、バランスよく放熱することができる。
本発明の第１実施形態のパワーステアリング装置の構成を説明する概略構成図である。 本発明の第１実施形態による駆動装置の断面図である。 本発明の第１実施形態による駆動装置の平面図である。 カバーを取り外した状態の図３のＩＶ方向矢視図である。 本発明の第１実施形態による駆動装置の分解斜視図である。 本発明の第１実施形態による駆動装置の分解斜視図である。 本発明の第１実施形態によるコントローラの平面図である。 図７のＶＩＩＩ方向矢視図である。 図７のＩＸ方向矢視図である。 図７のＸ方向矢視図である。 本発明の第１実施形態によるコントローラの斜視図である。 本発明の第１実施形態によるヒートシンクにパワーモジュールを組み付けた状態の平面図である。 図１２のＸＩＩＩ方向矢視図である。 図１２のＸＩＶ方向矢視図である。 本発明の第１実施形態によるヒートシンクにパワーモジュールを組み付けた状態の斜視図である。 本発明の第１実施形態によるパワーユニットの平面図である。 図１６のＸＶＩＩ方向矢視図である。 本発明の第１実施形態によるパワーユニットの斜視図である。 本発明の第1実施形態による制御配線部およびパワー配線部を説明する説明図である。 本発明の第１実施形態による半導体モジュールの内部構造を示す模式図である。 本発明の第２実施形態による半導体モジュールの内部構造を示す模式図である。 本発明の第３実施形態による半導体モジュールの内部構造を示す模式図である。 本発明の第４実施形態による半導体モジュールの内部構造を示す模式図である。
以下、本発明による半導体モジュール、および、それを用いた駆動装置を図面に基づいて説明する。
なお、以下、複数の実施形態において、実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による駆動装置を図１〜図２０に示す。本実施形態の駆動装置１は、電動パワーステアリング装置（以下、「ＥＰＳ」という。）に適用される。駆動装置１は、モータ２およびコントローラ３を備える。コントローラ３は、制御配線部としての制御基板４０、ヒートシンク５０、半導体モジュールとしてのパワーモジュール６０、パワー配線部としてのパワー基板７０等から構成されている。
最初に、ＥＰＳの電気的構成を図１に基づいて説明する。ここで説明する電気的構成は、以下の実施形態にも共通する。
図１に示すように、駆動装置１は、車両のステアリング５の回転軸たるコラム軸６に取り付けられたギア７を介しコラム軸６に回転トルクを発生させ、ステアリング５による操舵をアシストする。具体的には、ステアリング５が運転者によって操作されると、当該操作によってコラム軸６に生じる操舵トルクをトルクセンサ８によって検出し、また、車速情報を図示しないＣＡＮ（Controller Area Network）から取得して、運転者のステアリング５による操舵をアシストする。もちろん、このような機構を利用すれば、制御手法によっては、操舵のアシストのみでなく、高速道路における車線キープ、駐車場における駐車スペースへの誘導など、ステアリング５の操作を自動制御することも可能である。
モータ２は、ギア７を正逆回転させるブラシレスモータである。モータ２は、コントローラ３により電流の供給および駆動が制御される。コントローラ３は、モータ２を駆動する駆動電流が通電されるパワー部１００、および、モータ２の駆動を制御する制御部９０から構成される。
パワー部１００は、電源７５から電源ラインに介在するチョークコイル７６、コンデンサ７７、および、二組のインバータ８０、８９を有している。インバータ８０とインバータ８９とは、同様の構成であるので、ここではインバータ８０について説明する。
一方のインバータ８０は、電界効果トランジスタの一種であるＭＯＳＦＥＴ（metal-oxide-semiconductor field-effect transistor、以下、「ＭＯＳ」という。）８１〜８６を有している。ＭＯＳ８１〜８６は、ゲート電位により、ソース−ドレイン間がＯＮ（導通）またはＯＦＦ（遮断）される。
ＭＯＳ８１は、ドレインが電源ライン側に接続され、ソースがＭＯＳ８４のドレインに接続されている。ＭＯＳ８４のソースは、グランドに接続されている。ＭＯＳ８１とＭＯＳ８４との接続点は、モータ２のＵ相コイルに接続されている。
ＭＯＳ８２は、ドレインが電源ライン側に接続され、ソースがＭＯＳ８５のドレインに接続されている。ＭＯＳ８５のソースは、グランドに接続されている。ＭＯＳ８２とＭＯＳ８５との接続点は、モータ２のＶ相コイルに接続されている。
ＭＯＳ８３は、ドレインが電源ラインに接続され、ソースがＭＯＳ８６のドレインに接続されている。ＭＯＳ８６のソースは、グランドに接続されている。ＭＯＳ８３とＭＯＳ８６との接続点は、モータ２のＷ相コイルに接続されている。
なお、電源ライン側に設けられるＭＯＳ８１〜８３が「高電位側スイッチング素子」に対応し、グランド側に設けられるＭＯＳ８４〜８６が「低電位側スイッチング素子」に対応している。必要に応じてＭＯＳ８１〜８３を「上ＭＯＳ」といい、ＭＯＳ８４〜８６を「下ＭＯＳ」という。また必要に応じて「Ｕ上ＭＯＳ８１」といった具合に対応する相を併せて記載する。
また、インバータ８０は、遮断手段としての電源リレー８７、８８を有している。電源リレー８７、８８は、ＭＯＳ８１〜８６と同様のＭＯＳＦＥＴにより構成される。電源リレー８７、８８は、ＭＯＳ８１〜８３と電源７５との間に設けられ、異常時に電流が流れるのを遮断可能である。なお、電源リレー８７は、断線故障やショート故障等が生じた場合にモータ２側へ電流が流れるのを遮断するために設けられる。また、電源リレー８８は、コンデンサ７８等の電子部品が誤って逆向きに接続された場合に逆向きの電流が流れないように、逆接保護のために設けられる。
電流検出手段としてのシャント抵抗１０７〜１０９は、ＭＯＳ８４〜８６とグランドとの間に電気的に接続される。シャント抵抗１０７〜１０９に印加される電圧または電流を検出することにより、Ｕ相コイル、Ｖ相コイル、Ｗ相コイルに通電される電流を検出する。具体的には、シャント抵抗１０７は、Ｕ下ＭＯＳ８４とグランドとの間に設けられ、Ｕ相コイルに通電される電流を検出する。シャント抵抗１０８は、Ｖ下ＭＯＳ８５とグランドとの間に設けられ、Ｖ相コイルに通電される電流を検出する。シャント抵抗１０９は、Ｗ下ＭＯＳ８６とグランドとの間に設けられ、Ｗ相コイルに通電される電流を検出する。
チョークコイル７６およびコンデンサ７７は、電源７５と電源リレー８７との間に電気的に接続されている。チョークコイル７６およびコンデンサ７７は、フィルタ回路を構成し、電源７５を共有する他の装置から伝わるノイズを低減する。また、駆動装置１から電源７５を共有する他の装置へ伝わるノイズを低減する。
コンデンサ７８は、電源ライン側に設けられるＭＯＳ８１〜８３の電源側と、グランド側に設けられるＭＯＳ８４〜８６のグランド側と、の間に電気的に接続されている。コンデンサ７８は、電荷を蓄えることで、ＭＯＳ８１〜８６への電力供給を補助したり、サージ電圧などのノイズ成分を抑制したりする。
制御部９０は、プリドライバ９１、カスタムＩＣ９２、位置センサ９３、および、マイコン９４を備えている。カスタムＩＣ９２は、機能ブロックとして、レギュレータ部９５、位置センサ信号増幅部９６、および、検出電圧増幅部９７を含む。
レギュレータ部９５は、電源を安定化する安定化回路である。レギュレータ部９５は、各部へ供給される電源の安定化を行う。例えばマイコン９４は、このレギュレータ部９５により、安定した所定電圧（例えば５Ｖ）で動作することになる。
位置センサ信号増幅部９６には、位置センサ９３からの信号が入力される。位置センサ９３は、モータ２の回転位置信号を検出し、検出された回転位置信号は、位置センサ信号増幅部９６に送られる。位置センサ信号増幅部９６は、回転位置信号を増幅してマイコン９４へ出力する。
検出電圧増幅部９７は、シャント抵抗１０７〜１０９の両端電圧を検出し、当該両端電圧を増幅してマイコン９４へ出力する。
マイコン９４には、モータ２の回転位置信号、および、シャント抵抗１０７〜１０９の両端電圧が入力される。また、マイコン９４には、コラム軸６に取り付けられたトルクセンサ８から操舵トルク信号が入力される。さらにまた、マイコン９４には、ＣＡＮを経由して車速情報が入力される。マイコン９４は、操舵トルク信号および車速情報が入力されると、ステアリング５による操舵を車速に応じてアシストするように、回転位置信号に合わせてプリドライバ９１を介してインバータ８０を制御する。具体的には、マイコン９４は、プリドライバ９１を介してＭＯＳ８１〜８６のＯＮ／ＯＦＦを切り替えることにより、インバータ８０を制御する。つまり、６つのＭＯＳ８１〜８６のゲートがプリドライバ９１の６つの出力端子に接続されているため、プリドライバ９１によりゲート電圧を変化させることにより、ＭＯＳ８１〜８６のＯＮ／ＯＦＦを切り替える。
また、マイコン９４は、検出電圧増幅部９７から入力されるシャント抵抗１０７〜１０９の両端電圧に基づき、モータ２へ供給する電流を正弦波に近づけるべくインバータ８０を制御する。なお、制御部９０は、インバータ８９についてもインバータ８０と同様に制御する。
次に、駆動装置１の構造について、図２〜図１９に基づいて説明する。図２〜図６は、駆動装置１の全体を示した図であり、図７〜１１は、コントローラ３を示した図であり、図１２〜１５は、ヒートシンク５０およびパワーモジュール６０を示した図であり、図１６〜図１８は、パワーユニット１０５を示した図である。また、図１９は、図１と対応する図であって、制御基板４０およびパワー基板７０の回路構成を説明する図である。
本実施形態の駆動装置１は、モータ２の軸方向の一方の端部にコントローラ３が設けられており、モータ２とコントローラ３とが積層構造になっている。
まず、図２に基づいて、モータ２について説明する。モータ２は、モータケース１０、ステータ２０、ロータ３０、シャフト３５等を備えている。
モータケース１０は、鉄等により筒状に形成される。モータケース１０のコントローラ３と反対側の端部には、アルミにより形成されるフレームエンド１４がねじ等により固定される。モータケース１０のコントローラ３側の端部の軸中心には、開口１１が設けられている。開口１１には、シャフト３５が挿通される。
モータケース１０のコントローラ３側の端部には、樹脂ガイド１６が設けられる。樹脂ガイド１６は、略環状に形成され、中心部が開口している。
モータケース１０の径方向内側には、ステータ２０が配置される。ステータ２０は、モータケース１０の径方向内側に突出する１２個の突極２１を有している。突極２１は、モータケース１０の周方向に所定間隔で設けられている。突極２１は、磁性材料の薄板を積層してなる積層鉄心２３、および積層鉄心２３の軸方向外側に嵌合する図示しないインシュレータを有している。インシュレータには、巻線２６が巻回されている。巻線２６は、Ｕ相コイル、Ｖ相コイル、およびＷ相コイルからなる三層巻線を構成している。
ステータ２０の径方向内側には、ロータ３０がステータ２０に対して相対回転可能に設けられる。ロータ３０は、例えば鉄等の磁性体から筒状に形成される。ロータ３０は、ロータコア３１と、ロータコア３１の径方向外側に設けられる永久磁石３２を有している。永久磁石３２は、Ｎ極とＳ極とが周方向に交互に配列されている。
シャフト３５は、ロータコア３１の軸中心に形成された軸穴３３に固定されている。シャフト３５は、モータケース１０に設けられる軸受１２およびフレームエンドに設けられる軸受１５によって回転可能に支持される。これにより、シャフト３５は、ステータ２０に対し、ロータ３０とともに回転可能となっている。
シャフト３５は、コントローラ３側の端部にマグネット３６を有している。シャフト３５のコントローラ３側は、モータケース１０の開口１１に挿通されているので、シャフト３５のコントローラ３側の端部に設けられるマグネット３６は、コントローラ３側に露出している。また、本実施形態では、シャフト３５は、制御基板４０を貫通しておらず、マグネット３６は、制御基板４０のモータ２側の端面４１の近傍であって、端面４１と対向する位置に配置される。
また、シャフト３５は、コントローラ３の反対側の端部に出力端３７を有している。シャフト３５の反コントローラ３側には、内部にギア７を有する図示しないギアボックスが設けられる。ギア７は、出力端３７と連結され、シャフト３５の駆動力によって回転駆動される。
図５および図６に示すように、モータ線２７は、巻線２６の６箇所から引き出されている。モータ線２７は、樹脂ガイド１６に設けられる６つの孔に挿通される。これにより、モータ線２７は、樹脂ガイド１６によって位置決めされるとともに、モータケース１０との絶縁が確保される。また、モータ線２７は、コントローラ３側へ引き出され、制御基板４０、パワーモジュール６０の径方向外側を通ってパワー基板７０に接続される。すなわち、モータ２の軸方向から見たとき、モータ線２７は、パワーモジュール６０よりも径方向外側に配置される。また、モータ線２７は、パワーモジュール６０の径方向外側の領域にてパワーモジュール６０を跨いでパワー基板７０側まで延びて形成される。
次に、図５〜図１８に基づいて、コントローラ３について説明する。
コントローラ３は、モータケース１０を軸方向に投影した領域であるモータケース領域に収まるように設けられている。コントローラ３は、軸方向において、モータ２側から、制御基板４０、ヒートシンク５０およびパワーモジュール６０、パワー基板７０がこの順で配列されている。すなわち、軸方向において、モータケース１０、制御基板４０、ヒートシンク５０およびパワーモジュール６０、パワー基板７０が、この順で配列されている。
制御基板４０は、例えばガラスエポキシ基板により形成される４層基板であって、モータケース領域に収まる略長方形の板状に形成される。制御基板４０の四隅は、ヒートシンク５０をモータケース１０に組み付けるための逃がしとして、切欠４２が形成されている。また、制御基板４０は、モータ２側からねじ４７によってヒートシンク５０に螺着される。
制御基板４０には、制御部９０を構成する各種電子部品が実装されている。制御基板４０のモータ２側の端面には、プリドライバ９１、カスタムＩＣ９２、位置センサ９３、マイコン９４が実装されている。制御基板４０と回路構成との対応を説明すると、図１９に一点鎖線で示す配線と、一点鎖線で囲まれた部品が制御基板４０に設けられている。
位置センサ９３は、制御基板４０の略中心に設けられ、シャフト３５のマグネット３６と対向している。これにより、シャフト３５とともに回転するマグネット３６による磁界の変化を検出することにより、シャフト３５の回転を検出する。すなわち、位置センサ９３は、シャフト３５の回転を検出する「回転検出手段」である、といえる。また、制御基板４０には、長手側の外縁に沿って、パワーモジュール６０の制御端子６４と接続するためのスルーホール４３が形成されている。また、制御基板４０のモータ２と反対側であって、短手側の一側に、制御コネクタ４５が接続されている。制御コネクタ４５は、モータ２の径方向外側から配線を接続可能に設けられ、各種センサからのセンサ情報が入力される。
ヒートシンク５０は、互いに離間して設けられる２つの柱状部としての放熱ブロック５１を有する。２つの放熱ブロック５１の間には、連結部５２が設けられる。２つの放熱ブロック５１および連結部５２は、熱伝導性のよい材料、例えばアルミ、により一体に形成されている。本実施形態では、放熱ブロック５１は、シャフト３５の軸線を延長した仮想線である中心線よりもモータ２の径方向外側に設けられる。
ヒートシンク５０は、図１４に示すように、側面、すなわち図１２のＸＩＶ方向からみたとき、全体としてＨ字状に形成されている。また、ヒートシンク５０は、モータ２の軸方向から見たとき、図１２に示すように、コ字状に形成されている。放熱ブロック５１の径方向内側の面と連結部５２とで形成される凹部５３には、図１０等に示すように、制御コネクタ４５が嵌り込む。
放熱ブロック５１は、幅広の柱状に形成される。放熱ブロック５１の両端には、接続部５４、５５を有している。接続部５４、５５は、モータ２の軸方向に貫通する孔が形成される。一方の接続部５４には、ねじ５６が挿通され、モータケース１０に螺着される。また、他方の接続部５５には、ねじ５７が挿通され、後述するカバー１１０とともにモータケース１０に螺着される。一方の放熱ブロック５１の接続部５４と他方の放熱ブロック５１の接続部５４とは、シャフト３５の中心線に対して対称となるように配置される。また同様に、一方の放熱ブロック５１の接続部５５と他方の放熱ブロック５１の接続部５５とは、シャフト３５の中心線に対して対称となるように配置される。
また、放熱ブロック５１は、モータケース１０の径方向外側となる幅広の面である受熱面５９を有している。受熱面５９は、モータケース１０の軸方向の端面から立ち上がる方向に形成されている。本実施形態では、受熱面５９は、モータケース１０の軸方向における端面１３と略垂直に形成されている。
ヒートシンク５０のモータ２における径方向外側には、受熱面５９に沿ってパワーモジュール６０が配置される。すなわち、パワーモジュール６０は、モータ２の径方向においてヒートシンク５０の外側に縦配置される。パワーモジュール６０は、２つの放熱ブロック５１に対して１つずつ配置される。
パワーモジュール６０は、モールド部６１から突出する制御端子６４およびパワー端子６５を有する。
制御端子６４は、モールド部６１の幅広面の長手方向に垂直な面である第１の面６２に形成される。また、パワー端子６５は、モールド部６１の幅広面の長手方向に垂直な面であって、第１の面６２と対向する第２の面６３に形成される。本実施形態では、パワーモジュール６０は、制御端子６４が形成される第１の面６２が制御基板４０側、パワー端子６５が形成される第２の面６３がパワー基板７０側となるようにヒートシンク５０の受熱面５９に沿って縦配置される。すなわち、制御端子６４が制御基板４０側に突設され、パワー端子６５がパワー基板７０側に突設される。
制御端子６４は、制御基板４０のスルーホール４３に挿通され、はんだ等により制御基板４０と電気的に接続される。この制御端子６４を介して、制御基板４０からの制御信号がパワーモジュール６０へ出力される。また、パワー端子６５は、パワー基板７０に形成される後述するスルーホール７３に挿通され、はんだ等によりパワー基板７０と電気的に接続される。このパワー端子６５を経由して巻線２６に通電される巻線電流がパワーモジュール６０に通電される。本実施形態では、制御基板４０側には、モータ２の駆動制御に係る程度の小さい電流（例えば、２Ａ）しか通電されない。一方、パワー基板７０側には、モータ２を駆動するための大電流（例えば、８０Ａ）が通電される。そのため、パワー端子６５は、制御端子６４よりも太く形成されている。
制御グランド端子６６は、制御端子６４と同等の太さに形成される。制御グランド端子６６は、モールド部６１を貫通して設けられ、パワー基板７０のグランドと制御基板４０とを接続している。
また、パワーモジュール６０は、巻線への通電を切り替えるスイッチング素子であるＭＯＳ８１〜８６を有する。パワーモジュール６０は、銅もしくは銅合金の板材で形成された配線パターンに、スイッチング素子または電源リレーであるＭＯＳ８１〜８８およびシャント抵抗１０７〜１０９が載置され、配線部材等で電気的に接続され、モールド部６１によりモールドされている。本実施形態では、２つのパワーモジュール６０を備えており、図１に示すインバータ８０、８９を構成している。
ここでパワーモジュール６０と図１に示す回路構成との関係を言及すると、一方のパワーモジュール６０がインバータ８０に対応し、図１に示すＭＯＳ８１〜８６、電源リレー８７、８８、およびシャント抵抗１０７〜１０９を有している。すなわち本実施形態では、ＭＯＳ８１〜８６、電源リレー８７、８８、およびシャント抵抗１０７〜１０９が１つのモジュールとして一体に樹脂モールドされている。また、他方のパワーモジュール６０がインバータ８９に対応し、インバータ８９を構成するＭＯＳ、電源リレー、およびシャント抵抗を有している。すなわち本実施形態では、１つのパワーモジュール６０が１系統のインバータ回路に対応している。すなわち本実施形態では、１つの放熱ブロック５１に対して、１つの駆動系統を構成する１つのパワーモジュール６０が配置されている、といえる。なお、パワーモジュール６０の内部構造については、後述する。
パワーモジュール６０とヒートシンク５０との間には、図示しない放熱シートが設けられる。パワーモジュール６０は、放熱シートとともに、ねじ６９によりヒートシンク５０に螺着される。これにより、パワーモジュール６０は、放熱シートを挟んでヒートシンク５０に固定され、通電により発生する熱が放熱シートを介してヒートシンク５０に放熱される。なお、図示はしていないが、パワーモジュール６０のヒートシンク５０側の面には、配線パターンの一部が金属放熱部としてモールド部６１から一部露出しており、この金属放熱部が放熱シートを介してヒートシンク５０に接触することにより、効率よく放熱することができる。放熱シートは、パワーモジュール６０からの熱をヒートシンク５０に伝えるとともに、パワーモジュール６０とヒートシンク５０との絶縁を確保している。すなわち、放熱シートは、放熱部材であるとともに、絶縁部材である、といえる。
パワー基板７０は、例えばガラスエポキシ基板で形成されるパターン銅箔が厚い４層基板であって、モータケース領域内に収まる略正方形の板状に形成される。パワー基板７０の四隅は、ヒートシンク５０の接続部５５のスペースを確保すべく、切欠７１が形成されている。また、パワー基板７０は、モータ２の反対側からねじ７２によってヒートシンク５０に螺着されている。
パワー基板７０には、巻線２６に通電される巻線電流が通電されるパワー配線が形成される。本実施形態では、図１９に２点鎖線で示す配線が、パワー基板７０に設けられている。
パワー基板７０には、パワーモジュール６０のパワー端子６５を挿通するスルーホール７３が形成される。また、パワー基板７０のスルーホール７３の外側には、モータ線２７が挿通されるスルーホール７４が形成される。モータ線２７は、スルーホール７４に挿通され、はんだ等により、パワー基板７０と電気的に接続される。これにより、モータ線２７は、パワー基板７０を介してパワーモジュール６０と接続される。
パワー基板７０のモータ２側の面には、チョークコイル７６、コンデンサ７７、７８、およびパワーコネクタ７９が実装されており、パワーユニット１０５を構成している。本実施形態では、パワーユニット１０５およびパワーモジュール６０が、パワー部１００を構成している。
ここで、パワーユニット１０５の配置を図１６〜図１８に基づいて説明する。
パワーユニット１０５を構成するチョークコイル７６、コンデンサ７７、７８、パワーコネクタ７９は、２つの放熱ブロックの間に形成される空間に配置される。また、軸方向において、チョークコイル７６、コンデンサ７７、７８、パワーコネクタ７９は、ヒートシンク５０の連結部５２とパワー基板７０との間に設けられる。これらの電子部品は、制御基板４０に接続される制御コネクタ４５側から、チョークコイル７６、コンデンサ７７およびコンデンサ７８、パワーコネクタ７９がこの順で直線的に配列される。
チョークコイル７６は、軸方向の長さが径方向の長さよりも短い円筒状に形成される。チョークコイル７６は、モータ２の軸方向から見たとき、シャフト３５と重ならない位置に配置される。また、チョークコイル７６は、その軸線が、シャフト３５の中心線と略垂直となるように縦配置される。
コンデンサ７７は、４つのコンデンサ７８の略中心に配置される。４つのコンデンサ７８は、コンデンサ７７を取り囲むように近接して配置される。本実施形態では、コンデンサ７７、７８は、いずれもアルミ電解コンデンサが用いられている。なお、コンデンサ７８は、コンデンサ７７よりも電気的な容量が大きいものが用いられる。なお、コンデンサ７７、７８は、アルミ電解コンデンサに限らず、容量等に応じて適宜選択可能である。
パワーコネクタ７９は、制御基板４０と接続される制御コネクタ４５と反対側に設けられている。パワーコネクタ７９は、モータ２の径方向外側から配線を接続可能に設けられ、電源７５と接続される。これにより、パワー基板７０には、パワーコネクタ７９を経由して電源７５から電力が供給される。また、電源７５からの電力は、パワーコネクタ７９、パワー基板７０、パワーモジュール６０、およびモータ線２７を経由して、ステータ２０に巻回された巻線２６へ供給される。
コントローラ３は、カバー１１０の内部に収容される（図５および図６参照）。カバー１１０は、鉄等の磁性材料によって形成され、コントローラ３側から外部へ電界および磁界が漏れるのを防ぐとともに、コントローラ３側へ埃等が入り込むのを防止する。カバー１１０は、モータケース１０と略同等の径であって、モータ２側に開口する有底円筒状に形成される。カバー１１０は、ねじ５７によりヒートシンク５０とともにモータケース１０に螺着される。カバー１１０には、制御コネクタ４５およびパワーコネクタ７９と対応する位置に切欠１１１が設けられている。この切欠１１１から制御コネクタ４５、パワーコネクタ７９が、径方向外側に向いて露出する。また、樹脂ガイド１６のパワーコネクタ７９側の切欠１１１と対応する位置には、凸部１８が形成されている。なお、樹脂ガイド１６には、段差部１９が形成されており、カバー１１０と嵌り合うようになっている。
ここで、駆動装置１の作動を説明する。
制御基板４０上のマイコン９４は、位置センサ９３、トルクセンサ８、シャント抵抗１０７〜１０９等からの信号に基づき、車速に応じてステアリング５の操舵をアシストするように、プリドライバ９１を介してＰＷＭ制御により作出されたパルス信号を生成する。
このパルス信号は、制御端子６４を経由して、パワーモジュール６０により構成される２系統のインバータ８０、８９に出力され、ＭＯＳ８１〜８６のオン／オフの切り替え動作を制御する。これにより、巻線２６の各相には、位相のずれた正弦波電流が通電され、回転磁界が生じる。この回転磁界を受けてロータ３０およびシャフト３５が一体となって回転する。そして、シャフト３５の回転により、出力端３７からコラム軸６のギア７に駆動力が出力され、運転者のステアリング５による操舵をアシストする。
すなわち、巻線２６に通電される巻線電流により、モータ２を駆動している。この意味で、巻線２６に通電される巻線電流は、モータ２を駆動する駆動電流である、といえる。
パワーモジュール６０のＭＯＳ８１〜８８をスイッチングする際に発生する熱は、放熱シートを介してヒートシンク５０へ放熱され、パワーモジュール６０の温度上昇による故障や誤動作が防止される。
なお、ステータ２０、ロータ３０等のサイズは、要求される出力に応じて設定可能である。
次に、パワーモジュール６０の内部構造を図２０に基づいて説明する。図２０においては、紙面上側がパワー基板７０側であり、紙面下側が制御基板４０側である。本実施形態では、２つのパワーモジュール６０の内部構造は同様であるので、ここではインバータ８０に対応するパワーモジュール６０の内部構造について説明する。
図２０に示すように、パワーモジュール６０は、銅もしくは銅合金の板材で配線パターンが形成され、スイッチング素子または電源リレーであるＭＯＳ８１〜８８が搭載される。ＭＯＳ８１を例にＭＯＳを構成する半導体チップを説明すると、８１１がゲートであり、８１２がソースである。また、ドレインは、半導体チップの裏側に形成されている。なお、ＭＯＳ８２〜８８も同様である。
また、パワーモジュール６０は、モールド部６１の長手方向の両側に突出する複数の端子を有している。制御基板４０側に配置される第１の面６２からは、制御グランド端子６６、制御電力入力端子６７、および制御端子１３１〜１４９が突出して設けられる。なお、制御端子１３１〜１４９が、上述の制御端子６４を構成している。
また、パワー基板７０側に配置される第２の面６３からは、電源入力端子１２１、インバータ入力端子１２２、Ｕ相巻線端子１２３、インバータグランド端子１２４、Ｖ相巻線端子１２５、インバータ入力端子１２６、Ｗ相巻線端子１２７、インバータグランド端子１２８、制御グランド端子６６が、この順で配列されて、モールド部６１から突出して設けられる。なお、電源入力端子１２１、インバータ入力端子１２２、１２６、巻線端子１２３、１２５、１２７、およびインバータグランド端子１２４、１２８が、上述のパワー端子６５を構成している。
ここで、制御端子６４、パワー端子６５、制御グランド端子６６、制御電力入力端子６７、およびＭＯＳ８１〜８８の接続関係について説明する。
電源入力端子１２１は、ランド１６１と一体に形成される。ランド１６１には、電源リレー８７が載置される。電源リレー８７のゲートは、制御端子１３１と接続される。制御端子１３１を介して電源リレー８７のゲート電圧を切り替えることにより、電源リレー８７のオン／オフの切り替えが制御される。また、電源リレー８７のソースは、配線部材１９１により電源リレー８８のソースと接続される。配線部材１９１は、制御端子１３２と接続され、電源リレー８７と電源リレー８８との間に印加される電圧に係る電圧信号を制御基板４０側に出力する。この電圧信号は、駆動装置１における故障検出に用いられる。
また、ランド１６１には、孔１７１が形成される。孔１７１は、モールド部６１に形成される孔１７２よりも直径の大きい円形に形成される。孔１７１、１７２には、ねじ６９（図１３等参照）が挿通される。
インバータ入力端子１２２は、ランド１６２および制御電力入力端子６７と一体に形成される。制御電力入力端子６７は、電源入力端子１２１から入力され、電源リレー８７、８８を経由して供給された電力を制御基板４０へ供給する。ランド１６２には、電源リレー８８およびＵ上ＭＯＳ８１が載置される。電源リレー８８のゲートは、制御端子１３３と接続される。制御端子１３３を介して電源リレー８８のゲート電圧を切り替えることにより、電源リレー８８のオン／オフの切り替えが制御される。
Ｕ上ＭＯＳ８１は、電源リレー８８よりもパワー基板７０側であってＵ相巻線端子１２３側、すなわち電源リレー８８に対して紙面右上に配置される。Ｕ上ＭＯＳ８１のゲートは、制御端子１３４と接続される。制御端子１３４を介してＵ上ＭＯＳ８１のゲート電圧を切り替えることにより、Ｕ上ＭＯＳ８１のオン／オフの切り替えが制御される。また、Ｕ上ＭＯＳ８１のソースは、配線部材１９２によりＵ相巻線端子１２３と一体に形成されるランド１６３と接続される。
Ｕ相巻線端子１２３は、ランド１６３および制御端子１３６と一体に形成される。制御端子１３６は、Ｕ上ＭＯＳ８１およびＵ下ＭＯＳ８４の接続点に印加される端子電圧に係る電圧信号を制御基板４０側に出力する。
ランド１６３には、Ｕ下ＭＯＳ８４が載置される。Ｕ下ＭＯＳ８４は、Ｕ上ＭＯＳ８１のソースとランド１６３とを接続する配線部材１９２よりも制御基板４０側に配置される。すなわち、Ｕ下ＭＯＳ８４は、Ｕ上ＭＯＳ８１よりも制御基板４０側に配置されている。Ｕ下ＭＯＳ８４のゲートは、制御端子１３５と接続される。制御端子１３５を介してＵ下ＭＯＳ８４のゲート電圧を切り替えることにより、Ｕ下ＭＯＳ８４のオン／オフの切り替えが制御される。
インバータグランド端子１２４は、ランド１６４と一体に形成される。ランド１６４は、シャント抵抗１０７によりＵ下ＭＯＳ８４のソースと接続される。シャント抵抗１０７は、Ｕ下ＭＯＳ８４側にて制御端子１３７と接続し、ランド１６４側にて制御端子１３８と接続する。これにより、シャント抵抗１０７に印加される電圧信号が制御基板４０側に出力され、この電圧信号に基づいてＵ相コイルに通電される電流の大きさが検出される。
また、ランド１６４は、シャント抵抗１０８によりＶ下ＭＯＳ８５のソースと接続される。シャント抵抗１０８は、ランド１６４側にて制御端子１３９と接続し、Ｖ下ＭＯＳ８５側にて制御端子１４０と接続する。これにより、シャント抵抗１０８に印加される電圧信号が制御基板４０側に出力され、この電圧信号に基づいてＶ相コイルに通電される電流の大きさが検出される。
Ｖ相巻線端子１２５は、ランド１６５および制御端子１４１と一体に形成される。制御端子１４１は、Ｖ上ＭＯＳ８２とＶ下ＭＯＳ８５との接続点に印加される端子電圧に係る電圧信号を制御基板４０側に出力する。
ランド１６５には、Ｖ下ＭＯＳ８５が載置される。Ｖ下ＭＯＳ８５は、Ｖ上ＭＯＳ８２とランド１６５とを接続する配線部材１９３よりも制御基板４０側に配置される。すなわち、Ｖ下ＭＯＳ８５は、Ｖ上ＭＯＳ８２よりも制御基板４０側に配置されている。Ｖ下ＭＯＳ８５のゲートは、制御端子１４２と接続される。制御端子１４２を介してＶ下ＭＯＳ８５のゲート電圧を切り替えることにより、Ｖ下ＭＯＳ８５のオン／オフの切り替えが制御される。
インバータ入力端子１２６は、ランド１６６および制御端子１４４と一体に形成される。制御端子１４４は、電源リレー８７、８８の下流側に印加されるリレー後電圧に係る電圧信号を制御基板４０側に出力する。
ランド１６６には、Ｖ上ＭＯＳ８２が載置される。Ｖ上ＭＯＳ８２のソースは、配線部材１９３によりランド１６５と接続される。また、Ｖ上ＭＯＳ８２のゲートは、制御端子１４３と接続される。制御端子１４３を介してＶ上ＭＯＳ８２のゲート電圧を切り替えることにより、Ｖ上ＭＯＳ８２のオン／オフの切り替えが制御される。
また、ランド１６６には、Ｗ上ＭＯＳ８３が載置される。ランド１６６におけるＶ上ＭＯＳ８２とＷ上ＭＯＳ８３の位置関係について言及すると、Ｖ上ＭＯＳ８２がＶ相巻線端子１２５と一体に形成されるランド１６５側に配置され、Ｗ上ＭＯＳ８３がＷ相巻線端子１２７と一体に形成されるランド１６７側に配置される。また本実施形態では、Ｗ上ＭＯＳ８３は、Ｖ上ＭＯＳ８２よりも制御基板４０側に配置されている。Ｗ上ＭＯＳ８３のゲートは、制御端子１４５と接続される。制御端子１４５を介してＷ上ＭＯＳ８３のゲート電圧を切り替えることにより、Ｗ上ＭＯＳ８３のオン／オフの切り替えが制御される。また、Ｗ上ＭＯＳ８３のソースは、配線部材１９４によりＷ相巻線端子１２７と一体に形成されるランド１６７と接続される。
Ｗ相巻線端子１２７は、ランド１６７および制御端子１４７と一体に形成される。制御端子１４７は、Ｗ上ＭＯＳ８３およびＷ下ＭＯＳ８６の接続点に印加される端子電圧に係る電圧信号を制御基板４０側に出力する。
ランド１６７には、Ｗ下ＭＯＳ８６が載置される。Ｗ下ＭＯＳ８６は、Ｗ上ＭＯＳ８３のソースとランド１６７とを接続する配線部材１９４よりも制御基板４０側に配置される。すなわち、Ｗ下ＭＯＳ８６は、Ｗ上ＭＯＳ８３よりも制御基板４０側に配置されている。Ｗ下ＭＯＳ８６のゲートは、制御端子１４６と接続される。制御端子１４６を介してＷ下ＭＯＳ８６のゲート電圧を切り替えることにより、Ｗ下ＭＯＳ８６のオン／オフの切り替えが制御される。
インバータグランド端子１２８は、ランド１６８と一体に形成される。ランド１６８は、シャント抵抗１０９によりＷ下ＭＯＳ８６のソースと接続される。シャント抵抗１０９は、Ｗ下ＭＯＳ８６側にて制御端子１４８と接続し、ランド１６８側にて制御端子１４９と接続する。これにより、シャント抵抗１０９に印加される電圧信号が制御基板４０側に出力され、この電圧信号に基づいてＷ相コイルに通電される電流の大きさが検出される。
ランド１６８には、Ｕ字孔１７６が設けられる。Ｕ字孔１７６は、制御グランド端子６６側に開口するＵ字形状に形成される。また、モールド部６１には、Ｕ字孔１７６と対応する位置に孔１７７が形成される。孔１７７は、反制御グランド端子６６側に開口する小円弧部７７１、制御グランド端子６６側に開口するＣ字状に形成される大円弧部７７２、および小円弧部７７１と大円弧部７７２とを直線状に接続する直線部７７３を有する。Ｕ字孔１７６の底部と小円弧部７７１とは、略同一半径であって、ねじ６９が挿通されるねじ孔を形成する。なお、Ｕ字孔１７６および孔１７７に挿通されるねじ６９により、ランド１６８とヒートシンク５０とを電気的に接続することによって接地するように構成してもよい。この意味で、Ｕ字孔１７６および孔１７７に挿通されるねじ６９を接地部材としてもよい。
制御グランド端子６６は、インバータグランド端子１２４、１２８とは別に設けられている。制御グランド端子６６は、モールド部６１を貫通して電源入力端子１２１とは反対側の端部に設けられ、パワー基板７０のグランドと、制御基板４０とを接続する。これにより、制御基板４０は、制御グランド端子６６を介して接地される。
本実施形態では、ＵＭＯＳ８１〜８３は、相対的にパワー基板７０側に配置され、下ＭＯＳ８４〜８６および電源リレー８７、８８は、相対的に制御基板４０側に配置されている。特に、全ての下ＭＯＳ８４〜８６および、下ＭＯＳ８４〜８６とグランドとの間に設けられるシャント抵抗１０７〜１０９は、相対的に制御基板４０側に設けられている。また、シャント抵抗１０７〜１０９により検出された検出値を出力する制御端子１３７〜１４０、１４８、１４９、および制御端子１３７〜１４０、１４８、１４９とシャント抵抗１０７〜１０９とを接続する配線は、いずれも相対的に制御基板４０側に配置されている。なお、制御端子１３７〜１４０、１４８、１４９、および制御端子１３７〜１４０、１４８、１４９とシャント抵抗１０７〜１０９とを接続する配線が、「電流検出配線」に対応している。
また、本実施形態では、例えば、ランド１６１ではパワー基板７０側が幅広に形成され制御基板４０側が幅狭に形成され、ランド１６１と隣り合うランド１６２ではパワー基板７０側が幅狭に形成され制御基板４０側が幅広に形成されるといった具合に、互い違いとなる形状に形成されている。これにより、紙面横方向のスペースを有効に利用し、パワーモジュール６０を小型化している。
ここで、パワー端子６５の接続関係について説明する。
電源入力端子１２１は、パワー基板７０およびパワーコネクタ７９を介して電源７５と接続する。また、電源入力端子１２１は、ランド１６１、電源リレー８７、配線部材１９１、電源リレー８８、およびランド１６２を経由してインバータ入力端子１２２と接続している。これにより、電源リレー８７、８８がオンされると、電源７５からの電力は、電源入力端子１２１に入力され、インバータ入力端子１２２から出力される。
インバータ入力端子１２２は、パワー基板７０を経由してインバータ入力端子１２６と接続する。これにより、インバータ入力端子１２２に供給された電源７５からの電力は、パワー基板７０を経由してインバータ入力端子１２６へ供給される。また、インバータ入力端子１２２およびインバータ入力端子１２６は、パワー基板７０を経由してコンデンサ７８と接続する。これにより、インバータ入力端子１２２、１２６には、パワー基板７０を経由してコンデンサ７８に蓄えられた電力が供給される。すなわち、本実施形態では、電源７５およびコンデンサ７８が「電力貯留部」に対応している。
インバータグランド端子１２４とインバータグランド端子１２８とは、パワー基板７０を経由して接続される。また、インバータグランド端子１２４、１２８は、パワー基板７０のグランドと接続される。
Ｕ相巻線端子１２３は、パワー基板７０を経由してＵ相コイルと接続される。Ｕ相巻線端子１２３の両側には、インバータ入力端子１２２およびインバータグランド端子１２４が設けられる。また、Ｕ相巻線端子１２３とインバータ入力端子１２２とは配線部材１９２を経由して接続され、Ｕ相巻線端子１２３とインバータグランド端子１２４とはシャント抵抗１０７を経由して接続される。これにより、インバータ入力端子１２２、Ｕ相巻線端子１２３、およびインバータグランド端子１２４が、Ｕ相コイルの通電に係る端子群（以下、「Ｕ相端子群」という。）をなす。
Ｖ相巻線端子１２５は、パワー基板７０を経由してＶ相コイルと接続される。Ｖ相巻線端子１２５の両側には、インバータグランド端子１２４およびインバータ入力端子１２６が設けられる。また、Ｖ相巻線端子１２５とインバータグランド端子１２４とはシャント抵抗１０８を経由して接続され、Ｖ相巻線端子１２５とインバータ入力端子１２６とは配線部材１９３を経由して接続される。これにより、インバータグランド端子１２４、Ｖ相巻線端子１２５、およびインバータ入力端子１２６が、Ｖ相コイルの通電に係る端子群（以下、「Ｖ相端子群」という。）をなす。
Ｗ相巻線端子１２７は、パワー基板７０を経由してＷ相コイルと接続される。Ｗ相巻線端子１２７の両側には、インバータ入力端子１２６およびインバータグランド端子１２８が設けられる。また、Ｗ相巻線端子１２７っとインバータ入力端子１２６とは配線部材１９４を経由して接続され、Ｗ相巻線端子１２７とインバータグランド端子１２８とはシャント抵抗１０９を経由して接続される。これにより、インバータ入力端子１２６、Ｗ相巻線端子１２７、およびインバータグランド端子１２８が、Ｗ相コイルの通電に係る端子群（以下、「Ｗ相端子群」という。）をなす。
Ｕ相端子群は、電源入力端子１２１側から、インバータ入力端子１２２、Ｕ相巻線端子１２３、インバータグランド端子１２４の順に配列されている。また同様に、Ｗ相端子群は、電源入力端子１２１側から、インバータ入力端子１２６、Ｗ相巻線端子１２７、インバータグランド端子１２８の順に配列されている。一方、Ｖ相端子群は、電源入力端子１２１側から、インバータグランド端子１２４、Ｖ相巻線端子１２５、インバータ入力端子１２６の順に配列されている。すなわち、Ｖ相端子群の配列は、Ｕ相端子群およびＷ相端子群の配列と逆になっている、
また、インバータグランド端子１２４は、Ｕ相端子群のインバータグランド端子であり、Ｖ相端子群のインバータグランド端子でもある。すなわち、Ｕ相端子群のインバータグランド端子とＶ相端子群のインバータグランド端子とは、インバータグランド端子１２４として一体に形成されている。また、Ｕ相とＶ相とでインバータグランド端子１２４を共用している、といえる。
また、インバータ入力端子１２６は、Ｖ相端子群のインバータ入力端子であり、Ｗ相端子群のインバータ入力端子でもある。すなわち、Ｖ相端子群のインバータ入力端子とＷ相端子群のインバータ入力端子とは、インバータ入力端子１２６として一体に形成されている。また、Ｖ相とＷ相でインバータ入力端子１２６を共用している、といえる。
なお、本実施形態では、インバータ入力端子１２２、Ｕ相巻線端子１２３、およびインバータグランド端子１２４からなるＵ相端子群が「第１の端子群」に対応する。インバータグランド端子１２４、Ｖ相巻線端子１２５、およびインバータ入力端子１２６からなるＶ相端子群が「第２の端子群」に対応する。インバータ入力端子１２６、Ｗ相巻線端子１２７、およびインバータグランド端子１２８からなるＷ相端子群が「第１の端子群」に対応している。また、電源入力端子１２１の側が「一方の側」に対応している。
ここで、パワーモジュール６０における通電経路について説明する。
電流遮断用の電源リレー８７および逆接防止用の電源リレー８８は、駆動装置１全体の配線に異常がない場合、通電可能となるように制御されている。以下、電源リレー８７、８８はオンされているものとする。
電源リレー８７、８８がオンされているとき、電源入力端子１２１から入力された電力は、ランド１６１、電源リレー８７、配線部材１９１、電源リレー８８、およびランド１６２を経由してインバータ入力端子１２２側へ供給される。インバータ入力端子１２２側へ出力された電力は、パワー基板７０を経由して、インバータ入力端子１２６、およびコンデンサ７８等に供給される。このとき、電源入力端子１２１に流れる電流の向きと、インバータ入力端子１２２に流れる電流の向きとは、反対となる。
また、電源入力端子１２１から入力された電力は、ランド１６１、電源リレー８７、配線部材１９１、電源リレー８８、およびランド１６２を経由して、制御電力入力端子６７側へ供給される。そのため、制御電力入力端子６７は、電源入力端子１２１から入力された電力の一部を制御基板４０側へ分岐する分岐端子である、ということもできる。
ここで、モータ２が駆動されているときの通電経路を説明する。モータ２が駆動されているとき、対になる上ＭＯＳおよび下ＭＯＳでは、一方がオンされているとき、他方がオフされているものとする。
まず、Ｕ上ＭＯＳ８１がオンされる場合を説明する。このとき、Ｖ下ＭＯＳ８５およびＷ下ＭＯＳ８６の少なくとも一方がオンされるように制御される。
Ｕ上ＭＯＳ８１のドレインには、電源入力端子１２１側から供給される電力と、コンデンサ７８からインバータ入力端子１２２を経由して供給される電力とが供給されている。Ｕ上ＭＯＳ８１がオンされると、Ｕ上ＭＯＳ８１のドレインに供給されていた電力は、配線部材１９２、ランド１６３、およびＵ相巻線端子１２３を経由してＵ相コイルへ供給される。
Ｖ下ＭＯＳ８５がオンされている場合、Ｕ相コイルへ供給された電力は、Ｖ相コイルを経由してＶ相巻線端子１２５に供給され、ランド１６７、Ｖ下ＭＯＳ８５、シャント抵抗１０８、ランド１６４、およびインバータグランド端子１２４を経由し、パワー基板７０のグランドに落とされる。
また、Ｗ下ＭＯＳ８６がオンされている場合、Ｕ相コイルへ供給された電力は、Ｗ相コイルを経由してＷ相巻線端子１２７に供給され、ランド１６７、Ｗ下ＭＯＳ８６、シャント抵抗１０９、ランド１６８、およびインバータグランド端子１２８を経由し、パワー基板７０のグランドに落とされる。
このとき、インバータ入力端子１２２に流れる電流の向きと、Ｕ相巻線端子１２３に流れる電流の向きとは、反対となる。また、Ｖ相巻線端子１２５に流れる電流の向きと、インバータグランド端子１２４に流れる電流の向きとは、反対となる。さらにまた、Ｗ相巻線端子１２７に流れる電流の向きと、インバータグランド端子１２８とに流れる電流の向きとは、反対となる。
次に、Ｖ上ＭＯＳ８２がオンされる場合を説明する。このとき、Ｕ下ＭＯＳ８４およびＷ下ＭＯＳ８６の少なくともいずれか一方がオンされるように制御する。
Ｖ上ＭＯＳ８２のドレインには、電源入力端子１２１およびコンデンサ７８からインバータ入力端子１２６およびランド１６６を経由して電力が供給されている。Ｖ上ＭＯＳ８２がオンされると、Ｖ上ＭＯＳ８２のドレインに供給されていた電力は、配線部材１９３、ランド１６５、およびＶ相巻線端子１２５を経由してＶ相コイルへ供給される。
Ｕ下ＭＯＳ８４がオンされている場合、Ｖ相コイルへ供給された電力は、Ｕ相コイルを経由してＵ相巻線端子１２３へ供給され、ランド１６３、Ｕ下ＭＯＳ８４、シャント抵抗１０７、ランド１６４、およびインバータグランド端子１２４を経由し、パワー基板７０のグランドに落とされる。
また、Ｗ相下ＭＯＳ８６がオンされている場合、Ｖ相コイルへ供給された電力は、Ｗ相コイルを経由してＷ相巻線端子１２７に供給され、ランド１６７、Ｗ下ＭＯＳ８６、シャント抵抗１０９、ランド１６８、およびインバータグランド端子１２８を経由し、パワー基板７０のグランドに落とされる。
このとき、インバータ入力端子１２６に流れる電流の向きと、Ｖ相巻線端子１２５に流れる電流の向きとは、反対となる。また、Ｕ相巻線端子１２３に流れる電流の向きと、インバータグランド端子１２４に流れる電流の向きとは、反対となる。さらにまた、Ｗ相巻線端子１２７に流れる電流の向きと、インバータグランド端子１２８とに流れる電流の向きとは、反対となる。
続いて、Ｗ相上ＭＯＳ８３がオンされる場合を説明する。このとき、Ｕ相下ＭＯＳ８４およびＶ相下ＭＯＳ８５の少なくともいずれか一方がオンされるように制御する。
Ｗ相上ＭＯＳ８３のドレインには、電源入力端子１２１およびコンデンサ７８からインバータ入力端子１２６およびランド１６６を経由して電力が供給されている。Ｗ上ＭＯＳ８３がオンされると、Ｗ上ＭＯＳ８３のドレインに供給されていた電力は、配線部材１９４、ランド１６７、およびＷ相巻線端子１２７を経由してＷ相コイルへ供給される。
Ｕ下ＭＯＳ８４がオンされている場合、Ｗ相コイルへ供給された電力は、Ｕ相コイルを経由してＵ相巻線端子１２３へ供給され、ランド１６３、Ｕ下ＭＯＳ８４、シャント抵抗１０７、ランド１６４、およびインバータグランド端子１２４を経由し、パワー基板７０のグランドに落とされる。
Ｖ下ＭＯＳ８５がオンされている場合、Ｗ相コイルへ供給された電力は、Ｖ相コイルを経由してＶ相巻線端子１２５に供給され、ランド１６７、Ｖ下ＭＯＳ８５、シャント抵抗１０８、ランド１６４、およびインバータグランド端子１２４を経由し、パワー基板７０のグランドに落とされる。
このとき、インバータ入力端子１２６に流れる電流の向きと、Ｗ相巻線端子１２７に流れる電流の向きとは、反対となる。また、Ｕ相巻線端子１２３に流れる電流の向きと、インバータグランド端子１２４に流れる電流の向きとは、反対となる。さらにまた、Ｖ相巻線端子１２５に流れる電流の向きと、インバータグランド端子１２８に流れる電流の向きとは、反対となる。
このように、隣り合う端子に流れる電流の向きが反対となるので、寄生インダクタンスを低減することができる。
なお、上述の通り、シャント抵抗１０７〜１０９は、相対的に制御基板４０側に配置されている。ここで、巻線電流が通電される領域とシャント抵抗１０７〜１０９の位置について言及すると、シャント抵抗１０７〜１０９は、各相において、巻線電流が通電される領域であって、最も制御基板４０側に配置されている。したがって、電流検出配線である制御端子１３７〜１４０、１４８、１４９、および制御端子１３７〜１４０、１４８、１４９とシャント抵抗１０７〜１０９とを接続する配線である電流検出配線は、巻線電流が通電される領域よりも制御基板４０側に設けられている、といえる。これにより、シャント抵抗１０７〜１０９に通電される電流を検出する際、巻線２６に通電される大電流の影響を受けにくくなる。
ここで、パワーモジュール６０が発揮する効果について説明する。
（１）パワーモジュール６０のモールド部６１は、ＭＯＳ８１〜８６、インバータ入力端子１２２、１２６、巻線端子１２３、１２５、１２７、インバータグランド端子１２４、１２８、制御電力入力端子６７、および制御グランド端子６６を一体にモールドする。本実施形態では、制御基板４０とパワー基板７０とを別々に設けており、制御基板４０とパワー基板７０との接続は、パワーモジュール６０に一体にモールドされた端子によりなされるので、ジャンパ線等の部材を別途用いる必要がない。これにより、部品点数を低減することができる。また、組み付け工数を低減することができる。
（２）また、パワー基板７０側から制御基板４０側へ電力を供給する制御電力入力端子６７、および、制御基板４０とパワー基板７０のグランドとを接続する制御グランド端子６６が一体にモールドされているので、パワー基板７０のみを電源７５と接続すればよく、制御基板４０と電源７５とを直接接続するための部材を省くことが可能であり、構成を簡素化することができる。
（３）本実施形態では、パワー基板７０を備えているので、インバータ入力端子１２２とインバータ入力端子１２６との接続、或いは、インバータグランド端子１２４とインバータグランド端子１２８との接続をパワー基板７０にて行うことができるので、インバータ入力端子同士を接続するための配線およびインバータグランド端子同士と接続するための配線をパワーモジュール６０に内蔵する必要がなく、パワーモジュール６０自体を小型化することができる。
（４）また、大電流が通電されるパワー基板７０と、大電流を通電する必要のない制御基板４０とが分離されており、パワー基板７０側に設けられるパワー端子６５には大電流が通電されるが、制御基板４０側に設けられる制御端子６４には大電流を通電する必要がない。そのため、パワー端子６５および制御端子６４のそれぞれに通電される電流に応じて適切なサイズに設計することができる。
（５）制御グランド端子６６は、インバータグランド端子１２４、１２８とは別体として設けられている。これにより、制御基板４０側において、パワー基板７０側に大電流が通電されることにより生じるノイズの影響を低減することができる。
（６）パワーモジュール６０では、電源入力端子１２１側から、インバータ入力端子１２２、Ｕ相巻線端子１２３、インバータグランド端子１２４の順に配列されてＵ相端子群をなす。また、制御グランド端子６６側から、インバータ入力端子１２６、Ｖ相巻線端子１２５、インバータグランド端子１２４の順に配列されてＶ相端子群をなす。さらにまた、電源入力端子１２１側から、インバータ入力端子１２６、Ｗ相巻線端子１２７、インバータグランド端子１２８の順に配列されてＷ相端子群をなす。
例えば、Ｕ上ＭＯＳ８１がオンされると、電流は、インバータ入力端子１２２からＵ上ＭＯＳ８１を経由してＵ相巻線端子１２３へ流れる。インバータ入力端子１２２とＵ相巻線端子１２３とはパワー基板７０側において隣り合って配置されるので、インバータ入力端子１２２に流れる電流の向きと、Ｕ相巻線端子１２３に流れる電流の向きとが反対となる。同様に、隣り合って配置されるインバータ入力端子１２６とＶ相巻線端子１２５とでは、電流の向きが反対となる。また同様に、隣り合って配置されるインバータ入力端子１２６とＷ相巻線端子１２７とでは、電流の向きが反対となる。これにより、インバータ回路におけるインダクタンスを低減することができる。
また例えば、Ｕ下ＭＯＳ８４がオンされると、電流は、Ｕ相巻線端子１２３からＵ下ＭＯＳ８４を経由してインバータグランド端子１２４へ流れる。Ｕ相巻線端子１２３とインバータグランド端子１２４とはパワー基板７０側において隣り合って配置されるので、Ｕ相巻線端子１２３に流れる電流の向きとインバータグランド端子１２４に流れる電流の向きとが反対となる。同様に、隣り合って配置されるＶ相巻線端子１２５とインバータグランド端子１２４とでは、電流の向きが反対となる。また同様に、隣り合って配置されるＷ相巻線端子１２７とインバータグランド端子１２８とでは、電流の向きが反対となる。これにより。インバータ回路におけるインダクタンスを低減することができる。
（７）本実施形態では、巻線２６は３相で構成され、端子群は巻線２６の各相に対応して設けられる。Ｕ相端子群は、電源入力端子１２１側から、インバータ入力端子１２２、Ｕ相巻線端子１２３、インバータグランド端子１２４の順で配列される。また、Ｗ相端子群は、電源入力端子１２１側から、インバータ入力端子１２６、Ｗ相巻線端子１２７、インバータグランド端子１２８の順で配列される。一方、Ｕ相端子群およびＷ相端子群と隣り合うＶ相端子群は、電源入力端子１２１側から、インバータグランド端子１２４、Ｖ相巻線端子１２５、インバータ入力端子１２６の順で配列される。すなわち、Ｕ相端子群とＶ相端子群とでは、端子の配列が逆になっている。また、Ｗ相端子群とＶ相端子群とでは、端子の配列が逆になっている。また、同じ端子配列であるＵ相端子群およびＷ相端子群である第１の端子群と、第１の端子群と逆の配列である第２の端子群とが交互に配置されている。
（８）本実施形態では、Ｕ相端子群のインバータグランド端子と、Ｖ相端子群のインバータグランド端子とは、インバータグランド端子１２４として一体に形成される。これにより、パワーモジュール６０を小型化することができる。また、Ｗ相端子群のインバータ入力端子と、Ｖ相端子群のインバータ入力端子とは、インバータ入力端子１２６として一体に形成される。これにより、パワーモジュール６０を小型化することができる。
（９）パワーモジュール６０は、巻線２６に通電される電流を検出するためのシャント抵抗１０７〜１０９を備える。本実施形態では、パワー基板７０側に巻線端子１２３、１２５、１２７が設けられ、制御基板４０側に制御端子１３１〜１４９が設けられ、パワーモジュール６０の内部で電気的に接続されている。そのため、巻線端子１２３、１２５、１２７と、電流検出に係る制御端子１３７〜１４０、１４８、１４９との間にシャント抵抗を配置することにより、巻線２６に流れる電流を適切に検出し、検出値を制御基板４０側に容易に出力することができる。また、シャント抵抗１０７〜１０９がパワーモジュール６０に内蔵されているので、部品点数を低減することができ、組み付け工数が低減される。また、装置全体の小型化に寄与する。
（１０）また、シャント抵抗１０７〜１０９と制御基板４０とを接続する電流検出配線である制御端子１３７〜１４０、１４８、１４９、および制御端子１３７〜１４０、１４８、１４９とシャント抵抗１０７〜１０９とを接続する配線は、巻線２６へ通電される巻線電流が通電される領域よりも制御基板４０側に設けられる。これにより、大電流が通電される領域よりも制御基板４０側に電流検出配線が設けられるので、大電流が通電されることにより生じるノイズの影響を低減することができる。
（１１）また、パワーモジュール６０は、インバータ回路への電力の供給を遮断する電源リレー８７、８８をさらに備える。これにより、電源リレー８７、８８が半導体モジュールに内蔵されるので、部品点数を低減することができ、組み付け工数を低減することができる。また、電源リレー８７、８８を別途に設ける場合と比較して、駆動装置１全体の小型化に寄与する。
また、本実施形態では、パワーモジュール６０は、モータ２とモータ２の駆動を制御するコントローラ３とを備える駆動装置１に用いられる。
そこで、駆動装置１が発揮する効果について説明する。
（１２）本実施形態では、パワーモジュール６０は、モータケース１０の軸方向における端面１３から立ち上がる方向に配置される。すなわち、パワーモジュール６０は、モータケース１０の軸方向における端面１３に対して水平に配置されているのではなく、モータケース１０の軸方向における端面１３に対して「縦配置」されている、ということである。これにより、モータケース１０を軸方向に投影したモータシルエット内の領域を有効に利用することができ、径方向における体格を小型化することができる。
（１３）また、コントローラ３をモータ２の軸方向に配置しているので、径方向における体格を小型化することができる。また、モータ２とコントローラ３とを軸方向において分けて配置しているので、モータ２とコントローラ３との分離が比較的容易であり、例えばモータ２の出力が変わった場合、ヒートシンク５０の熱マスを変えるだけで対応可能であるため、部品を共通化して様々なスペックの駆動装置を製造することができる。また例えば、モータ２またはコントローラ３の一方が故障した場合、故障したモータ２またはコントローラ３のみを容易に交換することができる。
（１４）さらに、本実施形態では、モータ２の駆動に係る大電流が通電されるパワー基板７０と、モータの駆動制御に係り大電流を通電する必要のない制御基板４０とを分離している。これにより、制御基板４０の銅箔を薄くすることができる。
（１５）駆動装置１は、軸方向において、モータケース１０、制御基板４０、ヒートシンク５０およびパワーモジュール６０、パワー基板７０が、この順で配列されており、シャフト３５の出力端３７は、制御基板４０の反対側に設けられている。そのため、シャフト３５が制御基板４０を貫通しないように構成することができる。シャフト３５は、制御基板４０を貫通せず短く形成されているので、ロータ３０の回転に伴う軸ブレを抑制することができる。また、制御基板４０をシャフト３５が貫通していないので、制御基板４０の領域を有効に利用することができ、装置全体を小型化することができる。
（１６）また、本実施形態では、パワーモジュール６０とモータ線２７とは、パワー基板７０を介して接続される。とすれば、本実施形態におけるパワーモジュール６０とモータ線２７との接続部は、パワー基板７０である、といえる。したがって、モータ線２７は、軸方向において、パワーモジュール６０のモールド部６１よりも反モータケース１０側においてパワーモジュール６０と接続されている。本実施形態では、軸方向において、モータ２、制御基板４０、ヒートシンク５０およびパワーモジュール６０、パワー基板７０が、この順で配列されているので、軸方向において、モータ線２７とパワーモジュール６０との接続部は、駆動装置１全体の軸方向における端部近傍に位置することになる。これにより、モータ線２７とパワーモジュール６０とを接続しやすくなる。また、モータ線２７とパワーモジュール６０との接続部が駆動装置１全体の軸方向における端部近傍に位置するので、駆動装置１が故障した場合において、修理がしやすくなる。
（１７）なお、本実施形態では、巻線端子１２３、１２５、１２７とモータ線２７とがパワー基板７０を介して接続している。したがって、巻線端子１２３、１２５、１２７とモータ線２７との接続、および、他のパワー端子６５とパワー基板７０との接続を一工程にて行うことができるので、製造工程を簡略化することができる。
（１８）ヒートシンク５０は、相互に離間する２つの放熱ブロック５１を有する。これにより、パワーモジュールからの放熱を分散することができる。
また、２つのパワーモジュール６０が、それぞれインバータ８０、８９を構成し、パワーモジュール６０は、２つのインバータに対応するように２つ設けられ、１つの放熱ブロック５１に対して１つのインバータが対応するように放熱ブロック５１ごとに配置される。本実施形態では、それぞれのパワーモジュール６０から発生する熱が同等であるので、放熱ブロック５１に対して１つのインバータを構成するパワーモジュール６０を１つずつ配置することにより、バランスよく放熱することができる。
本発明の第２実施形態〜第４実施形態によるパワーモジュールを図２１〜図２３に基づいて説明する。なお、第２実施形態〜第４実施形態においては、パワーモジュールの構造のみが異なり、駆動装置１の全体構成は第１実施形態と同様であるので、パワーモジュールについてのみ説明し、駆動装置１に関する説明は省略する。
（第２実施形態）
図２１に示すように、本発明の第２実施形態によるパワーモジュール５００では、制御グランド端子５６６は、インバータグランド端子１２８およびランド１６８と一体に形成されている。また、制御グランド端子５６６は、パワー基板７０のグランドと制御基板４０とを接続している。すなわち、制御グランド端子５６６は、インバータグランド端子１２８の一部が制御基板４０側へ分岐する分岐端子である、ということもできる。
これにより、上記（１）〜（４）、（６）〜（１８）と同様の効果を奏する。
また、制御グランド端子５６６は、インバータグランド端子１２８と一体に形成されているので、パワー基板７０側の端子数を減らすことができ、パワーモジュール５００自体の体格を小型化することができる。
（第３実施形態）
図２２に示すように、本発明の第３実施形態によるパワーモジュール５１０では、電源リレー８７、８８が内蔵されていない。
本実施形態では、インバータ入力端子１２２が、パワー基板７０およびパワーコネクタ７９を経由して電源７５に接続している。また、インバータ入力端子１２２は、第１施形態と同様、パワー基板７０を経由してコンデンサ７８とも接続している。
制御電力入力端子５６７は、インバータ入力端子１２２およびランド１６２と一体に形成されている。これにより、制御電力入力端子５６７は、パワー基板７０側から制御基板４０側へ電力を供給する。すなわち、制御電力入力端子５６７は、インバータ入力端子１２２から入力された電力の一部を制御基板４０側へ分岐する分岐端子である、ということもできる。
これにより、上記（１）〜（１０）、（１２）〜（１８）と同様の効果を奏する。
また、制御電力入力端子５６７は、インバータ入力端子１２２と一体に形成されているので、パワー基板７０側の端子数を減らすことができ、パワーモジュール５１０自体の体格を小型化することができる。
また、電源リレー８７、８８がパワーモジュール６０に内蔵されていないので、パワーモジュール６０自体の体格を小型化することができる。
（第４実施形態）
図２３に示すように、本発明の第３実施形態によるパワーモジュール５２０では、第２実施形態と同様、制御グランド端子５６６は、インバータグランド端子１２８およびランド１６８と一体に形成されている。制御グランド端子５６６は、パワー基板７０のグランドと制御基板４０とを接続している。すなわち、制御グランド端子５６６は、インバータグランド端子１２８の一部が制御基板４０側へ分岐する分岐端子である、ということもできる。
また、パワーモジュール５２０は、第３実施形態と同様、電源リレー８７、８８が内蔵されていない。そして、インバータ入力端子１２２が、パワー基板７０およびパワーコネクタ７９を経由して電源７５に接続している。また、インバータ入力端子１２２は、パワー基板７０を経由してコンデンサ７８とも接続している。また、制御電力入力端子５６７は、インバータ入力端子１２２と一体に形成されている。これにより、制御電力入力端子５６７は、パワー基板７０側から制御基板４０側へ電力を供給する。すなわち、制御電力入力端子５６７は、インバータ入力端子１２２から入力された電力の一部を制御基板４０側へ分岐する分岐端子である、ということもできる。
これにより、上記（１）〜（４）、（６）〜（１０）、（１２）〜（１８）と同様の効果を奏する。
また、制御グランド端子５６６は、インバータグランド端子１２８と一体に形成されているので、パワー基板７０側の端子数を減らすことができ、パワーモジュール５００自体の体格を小型化することができる。
さらに、制御電力入力端子５６７は、インバータ入力端子１２２と一体に形成されているので、パワー基板７０側の端子数を減らすことができ、パワーモジュール５１０自体の体格を小型化することができる。
また、電源リレー８７、８８がパワーモジュール６０に内蔵されていないので、パワーモジュール６０自体の体格を小型化することができる。
（他の実施形態）
上記実施形態では、ヒートシンクの受熱面は、モータケースの軸方向における端面に対して略垂直に形成され、この受熱面に沿ってパワーモジュールが配置されていた。したがって、パワーモジュールは、モータケースの軸方向の端面に対して略垂直に配置されていた。他の実施形態では、モータケースの軸方向の端面に対して、斜めに配置してもよい。詳しく言うと、モータケースの軸方向の端面に対してパワーモジュールが水平に配置されている場合においてモータケースの軸方向の端面とパワーモジュールの幅広面とのなす角度を０°とし、モータケースの軸方向の端面に対してパワーモジュールが垂直に水平に配置されている場合においてモータケースの端面とパワーモジュールとのなす角度を９０°とすると、モータケースの軸方向の端面とパワーモジュールとのなす角度θ１が０°＜θ１≦９０°である場合、「パワーモジュールは、モータケースの軸方向の端面に対して縦配置されている」としてもよい。すなわち、ヒートシンクの受熱面とモータケースの軸方向の端面とのなす角度θ２が０°＜θ２≦９０°の範囲で形成され、この受熱面に沿ってパワーモジュールが配置されている場合、「受熱面は、モータケースの軸方向における端部から立ち上がる方向に形成されている」とし、「パワーモジュールは、モータケースの軸方向の端面に対して縦配置されている」としてもよい。このように構成しても、モータケースの軸方向における端面に水平にパワーモジュールを配置した場合と比較して、径方向における体格を小型化することができる。
チョークコイルについても同様に、斜めに配置されている場合も「チョークコイルの軸線がシャフトの中心線と非平行となるように縦配置されている」に含まれる。
上記実施形態では、ヒートシンクの放熱ブロックは、連結部によって一体に形成されていたが、放熱ブロックを連結部で連結せずに、別々に形成してもよい。
また、上記実施形態では、インバータが２系統の例を説明したが、インバータは３系統以上であってもよい。放熱ブロックは、インバータの系統数に応じて設けられることが好ましいが、インバータの系統数と異なる数であってもよい。例えば１系統のインバータを構成するパワーモジュールを複数の放熱ブロックに分散させて配置してもよい。また例えば、複数のインバータを構成するパワーモジュールを、１つの放熱ブロックに配置してもよい。
さらにまた、上記実施形態では、１系統のインバータは、高電位側スイッチング素子および低電位側スイッチング素子からなる３組のスイッチング素子対から構成されていた。他の実施形態では、スイッチング素子対の数は、３組に限らず、１組であってもよいし、２組であってもよいし、４組以上であってもよい。
また、上記実施形態では、スイッチング素子としてＭＯＳを用いたが、これに限らず、スイッチング機能を有するものであれば、どのようなものを用いてもよい。
また、上記実施形態のパワーモジュールは、電流検出手段としてシャント抵抗を有していた。他の実施形態では、電流検出手段は、巻線電流を検出可能であれば、例えばホール素子等、どのようなものであってもよい。また、上記実施形態では、パワーモジュールに電流検出手段としてのシャント抵抗が設けられていたが、電流検出手段は、パワーモジュールの外部に設けられていてもよいし、電流検出手段を設けなくてもよい。
また、上記実施形態のパワーモジュールでは、Ｕ相端子群のインバータグランド端子とＶ相端子群のインバータグランド端子とが一体に形成されていたが、別体としてもよい。同様に、Ｖ相端子群のインバータ入力端子とＷ相端子群のインバータ入力端子とが一体に形成されていたが、別体としてもよい。さらにまた、上記実施形態では、Ｕ相端子群およびＷ相端子群と、Ｖ相端子群とでは端子の配列が逆となっていたが、各端子群における配列は、一方の側からインバータ入力端子、巻線端子、インバータグランド端子の順であっても、インバータグランド端子、巻線端子、インバータ入力端子の順であってもよい。
また、上記実施形態では、コントローラは、モータの反ギアボックス側に設けられていた。他の実施形態では、コントローラは、モータとギアボックスとの間に設けてもよい。この場合、シャフトは、対峙するヒートシンクの間に形成される空間を通過しつつ、制御基板およびパワー基板を貫通し、ギアボックス側まで延設される。
また、上記実施形態では、制御基板４０には一例としてガラスエポキシ基板を用い、パワー基板７０には一例として厚銅箔のガラスエポキシを用いたが、制御基板４０およびパワー基板７０には、どのような種類の基板を用いてもよい。また、上記実施形態では、制御配線部が制御基板４０により構成され、パワー配線部がパワー基板７０により構成されていたが、制御配線部およびパワー配線部は、基板を用いずに、例えばバスバー等によって構成されていてもよい。また、巻線端子１２３、１２５、１２７とモータ線２７とをパワー基板７０を介さずに直接接続してもよい。巻線端子１２３、１２５、１２７とモータ線２７とを直接接続することにより、インピーダンスを低減することができる。なお、上記実施形態では、制御基板４０には、パワー基板７０側から電力が供給されるように構成されていたが、制御基板４０に電源、例えばイグニッション電源、から電力が供給されるように構成してもよい。
さらにまた、上記実施形態では、軸方向において、モータケース、制御配線部、ヒートシンクおよびパワーモジュール、パワー配線部が、この順で配列されていた。他の実施形態では、モータケース、パワー配線部、ヒートシンクおよびパワーモジュール、制御配線部の順で配列してもよい。
上記実施形態では、駆動装置は、ＥＰＳに採用されるものとして説明したが、同様の構成の駆動装置を、他の分野へ適用することはもちろん可能である。また、上記実施形態では、半導体モジュールを電動機の駆動を制御するコントローラに用いた。他の実施形態では、半導体モジュールを発電機の駆動を制御するコントローラに用いてもよい。また、スイッチングを行う他の装置に適用してもよい。
以上、本発明は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。
１・・・駆動装置
２・・・モータ
３・・・コントローラ
１０・・・モータケース
２０・・・ステータ
２６・・・巻線
２７・・・モータ線
３０・・・ロータ
３５・・・シャフト
３６・・・マグネット
４０・・・制御基板（制御配線部）
５０・・・ヒートシンク
５１・・・放熱ブロック（柱状部）
５９・・・受熱面
６０・・・パワーモジュール（半導体モジュール）
６１・・・モールド部
６４・・・制御端子
６５・・・パワー端子
６６・・・制御グランド端子
６７・・・制御電力入力端子
７０・・・パワー基板（パワー配線部）
７５・・・電源
７６・・・チョークコイル
８０・・・インバータ
８１〜８３・・・上ＭＯＳ（高電位側スイッチング素子）
８４〜８６・・・下ＭＯＳ（低電位側スイッチング素子）
８７、８８・・・電源リレー（遮断手段）
８９・・・インバータ
９０・・・制御部
１００・・・パワー部
１０５・・・パワーユニット
１０７〜１０９：シャント抵抗（電流検出手段）
１２１・・・電源入力端子
１２２、１２６・・・インバータ入力端子
１２３、１２５、１２７・・・巻線端子
１２４、１２８・・・インバータグランド端子
５００・・・パワーモジュール（半導体モジュール）
５１０・・・パワーモジュール（半導体モジュール）
５２０・・・パワーモジュール（半導体モジュール）

Claims (15)

  1. 巻線に通電される巻線電流が通電されるパワー配線部と、前記巻線への通電を制御する制御部を有する制御配線部との間に配置される半導体モジュールであって、
    前記巻線への通電を切り替えるインバータを構成し、グランド側に設けられる低電位側スイッチング素子と、
    前記巻線への通電を切り替える前記インバータを構成し、前記低電位側スイッチング素子よりも高電位側に設けられる高電位側スイッチング素子と、
    前記パワー配線部側に設けられ、前記高電位側スイッチング素子と電力貯留部と接続するインバータ入力端子と、
    前記パワー配線部側に設けられ、前記高電位側スイッチング素子および前記低電位側スイッチング素子と前記巻線と接続する巻線端子と、
    前記パワー配線部側に設けられ、前記低電位側スイッチング素子とグランドとを接続するインバータグランド端子と、
    前記制御配線部側に設けられ、前記高電位側スイッチング素子および前記低電位側スイッチング素子のオンおよびオフの切り替えに係る制御信号が入出力される制御端子と、
    前記パワー配線部側から前記制御配線部側へ電力を供給する制御電力入力端子と、
    前記パワー配線部のグランドと前記制御配線部とを接続する制御グランド端子と、
    前記低電位側スイッチング素子、前記高電位側スイッチング素子、前記インバータ入力端子、前記巻線端子、前記インバータグランド端子、前記制御端子、前記制御電力入力端子および前記制御グランド端子を一体にモールドするモールド部と、
    を備えることを特徴とする半導体モジュール。
  2. 前記制御電力入力端子は、前記インバータ入力端子と一体に形成されることを特徴とする請求項１に記載の半導体モジュール。
  3. 前記制御グランド端子は、前記インバータグランド端子と一体に形成されることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体モジュール。
  4. 前記インバータ入力端子、前記巻線端子、前記インバータグランド端子は、この順で隣り合って配列されて端子群をなすことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の半導体モジュール。
  5. 前記巻線が複数相で構成され、前記端子群が前記巻線の各相に対応して設けられ、
    第１の前記端子群は、一方の側から、前記インバータ入力端子、前記巻線端子、前記インバータグランド端子の順で配列され、
    前記第１の端子群と隣り合う第２の前記端子群は、前記一方の側から、前記インバータグランド端子、前記巻線端子、前記インバータグランド端子の順で配列されることを特徴とする請求項４に記載の半導体モジュール。
  6. 前記第１の端子群と前記第２の端子群とは、交互に配置されることを特徴とする請求項５に記載の半導体モジュール。
  7. 前記第１の端子群の前記インバータグランド端子と、前記第２の端子群の前記インバータグランド端子とは、一体に形成されることを特徴とする請求項５または６に記載の半導体モジュール。
  8. 前記第１の端子群の前記インバータ入力端子と、前記第２の端子群の前記インバータ入力端子とは、一体に形成されることを特徴とする請求項５〜７のいずれか一項に記載の半導体モジュール。
  9. 前記巻線に通電される電流を検出する電流検出手段をさらに備えることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の半導体モジュール。
  10. 前記電流検出手段と前記制御配線部とを接続する電流検出配線は、前記巻線電流が通電される領域よりも前記制御配線部側に設けられることを特徴とする請求項９に記載の半導体モジュール。
  11. 前記インバータへの電力の供給を遮断する遮断手段をさらに備えることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の半導体モジュール。
  12. 外郭を形成する筒状のモータケース、前記モータケースの径方向内側に配置され複数相を構成するよう巻線が巻回されたステータ、前記ステータの径方向内側に配置され前記ステータに対して相対回転可能に設けられるロータ、および前記ロータと共に回転するシャフトを有するモータと、
    前記モータケースの軸方向における端部から立ち上がる方向に形成される受熱面を有するヒートシンクと、
    前記ヒートシンクの前記受熱面に沿って配置される半導体モジュールと、
    前記モータの駆動を制御する制御部を有し、前記半導体モジュールと電気的に接続される制御配線部と、
    前記巻線に通電される巻線電流が通電され、前記半導体モジュールと電気的に接続されるパワー配線部と、
    を備え、
    軸方向において、前記モータケース、前記制御配線部または前記パワー配線部の一方、前記ヒートシンクおよび前記半導体モジュール、前記制御配線部または前記パワー配線部の他方が、この順で配列され、
    前記半導体モジュールは、
    前記巻線への通電を切り替えるインバータを構成し、グランド側に設けられる低電位側スイッチング素子と、
    前記巻線への通電を切り替える前記インバータを構成し、前記低電位側スイッチング素子よりも高電位側に設けられる高電位側スイッチング素子と、
    前記パワー配線部側に設けられ、前記高電位側スイッチング素子と電力貯留部と接続するインバータ入力端子と、
    前記パワー配線部側に設けられ、前記高電位側スイッチング素子および前記低電位側スイッチング素子と前記巻線と接続する巻線端子と、
    前記パワー配線部側に設けられ、前記低電位側スイッチング素子とグランドとを接続するインバータグランド端子と、
    前記制御配線部側に設けられ、前記高電位側スイッチング素子および前記低電位側スイッチング素子のオンおよびオフの切り替えに係る制御信号が入出力される制御端子と、
    前記パワー配線部側から前記制御配線部側へ電力を供給する制御電力入力端子と、
    前記パワー配線部のグランドと前記制御配線部とを接続する制御グランド端子と、
    前記低電位側スイッチング素子、前記高電位側スイッチング素子、前記インバータ入力端子、前記巻線端子、前記インバータグランド端子、前記制御端子、前記制御電力入力端子および前記制御グランド端子を一体にモールドするモールド部と、
    を有することを特徴とする駆動装置。
  13. 軸方向において、前記モータケース、前記制御配線部、前記ヒートシンクおよび前記半導体モジュール、前記パワー配線部が、この順で配列されることを特徴とする請求項１２に記載の駆動装置。
  14. 前記モータ線は、軸方向において、前記モールド部の前記モータと反対側において前記半導体モジュールと接続されることを特徴とする請求項１３に記載の駆動装置。
  15. 前記ヒートシンクは、相互に離間する複数の柱状部を有し、
    前記半導体モジュールは、複数の前記インバータに対応するよう複数設けられ、前記一つの柱状部に対し一つの前記インバータが対応するように前記柱状部に配置されることを特徴とする請求項１２〜１４のいずれか一項に記載の駆動装置。
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