JP2012200088A - Motor drive device and electrically driven power steering device using the same - Google Patents

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精二 森野
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a motor drive device which has a small body frame and improves heat radiation.SOLUTION: In a motor drive device 2, a first module part 10, a resin case 40, a second module part 20, and a cover 50 are assembled on a plate like heat sink 60. In the first module part 10, relatively low height type electronic components including a power element are mounted and molded. In the second module part 20, relatively high height type electronic components such as a capacitor are mounted on a substrate. The second module part 20 is disposed on the direction of a normal line N of a mold main surface 191 of the first module part 10. Since the first module part 10 does not include relatively high height type components, a non-effective space is prevented from being formed above the power element and the like. Further, molding the first module part 10 reduces thermal resistance. This structure reduces the body frame of the motor drive device 2 and improves heat radiation for heat generation of the power element.

Description

本発明は、モータ駆動装置、及びこれを用いた電動パワーステアリング装置に関する。   The present invention relates to a motor drive device and an electric power steering device using the same.

従来、モータの回転トルクにより車両等の操舵トルクをアシストする電動パワーステアリング装置において、モータを駆動するモータ駆動装置が知られている。例えば、特許文献１の図１４に記載されたモータの制御回路ユニットは、２枚の基板が基板面の法線方向（図の上下方向）に並んで配置されている。下側の基板にはパワー素子とコンデンサとが実装され、上側の基板には制御用マイコンが実装されている。また、下側の基板は、パワー素子が実装される面と反対側の面がヒートシンクに接している。   2. Description of the Related Art Conventionally, a motor drive device that drives a motor is known in an electric power steering device that assists the steering torque of a vehicle or the like by the rotational torque of the motor. For example, in the motor control circuit unit described in FIG. 14 of Patent Document 1, two substrates are arranged side by side in the normal direction (vertical direction in the drawing) of the substrate surface. A power element and a capacitor are mounted on the lower board, and a control microcomputer is mounted on the upper board. The lower substrate is in contact with the heat sink on the surface opposite to the surface on which the power element is mounted.

特開２００３−２０４６５４号公報JP 2003-204654 A

特許文献１の制御回路ユニットは、高さの異なるパワー素子とコンデンサとが同じ基板に搭載されているため、高さの低いパワー素子の上部に「有効に利用されない空間（以下、「非有効空間」という。）」が形成される。そのため、制御回路ユニットの体格が大きくなる。
また、パワー素子が実装される基板はヒートシンクに接して放熱されるものの、パワー素子自体には、放熱を促進するための構成が取られていない。 In the control circuit unit of Patent Document 1, a power element having a different height and a capacitor are mounted on the same substrate. Therefore, a space that is not effectively used (hereinafter referred to as “ineffective space” above the power element having a low height. ")") Is formed. Therefore, the size of the control circuit unit is increased.
Further, although the substrate on which the power element is mounted is in contact with the heat sink and dissipates heat, the power element itself is not configured to promote heat dissipation.

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的は、体格が小さく、放熱性を向上するモータ駆動装置を提供することにある。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a motor drive device that has a small physique and improves heat dissipation.

請求項１に記載のモータ駆動装置は、第１モジュール部、第２モジュー部およびヒートシンクを備える。
第１モジュール部は、モータの駆動に係る出力を発生するパワー素子、当該パワー素子のオンオフを制御するマイクロコンピュータ、並びに、パワー素子およびマイクロコンピュータを板状にモールドし一方の側にモールド主面が形成され他方の側にモールド底面が形成されるモールド部を有する。
第２モジュール部は、第１モジュール部のモールド主面側であってモールド主面の法線方向に設けられ、第１モジュール部のパワー素子およびマイクロコンピュータの高さよりも高い高さをもつ電子部品が基板上に設けられている。
ヒートシンクは、第１モジュール部のモールド底面に当接し、パワー素子が発生する熱を受容可能である。 The motor drive apparatus according to claim 1 includes a first module part, a second module part, and a heat sink.
The first module unit includes a power element that generates an output related to driving of the motor, a microcomputer that controls on / off of the power element, and the power element and the microcomputer are molded into a plate shape, and the mold main surface is on one side. The mold part is formed and the mold bottom is formed on the other side.
The second module part is an electronic component which is provided on the mold main surface side of the first module part and in the normal direction of the mold main surface and has a height higher than the power element and the microcomputer of the first module part. Is provided on the substrate.
The heat sink is in contact with the bottom surface of the mold of the first module part and can receive the heat generated by the power element.

このモータ駆動装置では、パワー素子、マイクロコンピュータ、制御ＩＣ等の比較的高さの低い電子部品や小型部品と、コイル、コンデンサ、リレー等の大型部品とを区分し、パワー素子を含む比較的高さの低い電子部品や小型部品は第１モジュール部に搭載し、大型部品は第２モジュール部に搭載する。そして、第１モジュール部をモールドする。
一方、第２モジュール部はモールドされない。仮に、大型部品を搭載し体積の大きい第２モジュール部をモールドしようとすると、モールド樹脂の剥離やコストアップという問題が生じるためである。言い換えれば、モールドに適さない大型部品が第２モジュール部に搭載される。 In this motor drive device, power components, microcomputers, control ICs and other electronic components and small components that are relatively low in height are separated from large components such as coils, capacitors, and relays. Electronic parts and small parts having a small length are mounted on the first module part, and large parts are mounted on the second module part. Then, the first module part is molded.
On the other hand, the second module part is not molded. This is because, if a large module is mounted and the second module part having a large volume is to be molded, problems such as peeling of the mold resin and an increase in cost occur. In other words, a large component that is not suitable for a mold is mounted on the second module portion.

そして、第１モジュール部と第２モジュール部とはモールド主面の法線方向に互いに離間して配置される。第１モジュール部は、比較的高さの高い電子部品を含まないため、パワー素子等の上部に非有効空間が形成されることを防止する。よって、モータ駆動装置の体格を小さくすることができる。   And the 1st module part and the 2nd module part are mutually spaced apart in the normal line direction of a mold principal surface. Since the first module part does not include an electronic component having a relatively high height, an ineffective space is prevented from being formed above the power element or the like. Therefore, the physique of a motor drive device can be made small.

また、モータ駆動装置の小型化に伴ってパワー素子が発生する熱が蓄熱しやすくなるため、放熱性がより要求されることとなる。そこで、本発明のモータ駆動装置は、パワー素子を含む第１モジュール部がモールドされることにより熱抵抗を低減することができる。また、第１モジュール部のモールド底面に当接するヒートシンクが、パワー素子の発熱を受容する。これにより、パワー素子の発熱に対する放熱性が向上し、パワー素子の温度上昇による故障や誤動作が防止することができる。よって、モータ駆動装置を小型化しつつ大電流化に有利となる。   In addition, since the heat generated by the power element is easily stored with the miniaturization of the motor drive device, heat dissipation is further required. Therefore, the motor drive device of the present invention can reduce the thermal resistance by molding the first module part including the power element. Further, the heat sink that contacts the mold bottom surface of the first module part receives the heat generated by the power element. Thereby, the heat dissipation with respect to the heat_generation | fever of a power element improves, and the failure and malfunction by the temperature rise of a power element can be prevented. Therefore, it is advantageous for increasing the current while reducing the size of the motor drive device.

請求項２に記載のモータ駆動装置は、第１モジュール部と第２モジュール部との間に、モータの入力端子と電気的に接続され駆動電圧をモータに供給可能な出力端子を有するモータコネクタ部を備える。
これにより、ワイヤハーネスを用いることなく、端子同士を直接接触させてモータ駆動装置からモータへ電圧供給することができる。したがって、ハーネスの部品コストを低減することができ、また、ハーネスによる電力ロスを低減することができる。 The motor drive unit according to claim 2, wherein the motor connector unit includes an output terminal that is electrically connected to an input terminal of the motor and can supply a drive voltage to the motor between the first module unit and the second module unit. Is provided.
Thereby, without using a wire harness, terminals can be directly brought into contact with each other and voltage can be supplied from the motor driving device to the motor. Therefore, the parts cost of the harness can be reduced, and the power loss due to the harness can be reduced.

請求項３に記載の発明によると、第２モジュール部の基板上に設けられる電子部品は、パワー素子に供給される電源電圧のノイズを除去するためのコンデンサを含む。
このモータ駆動装置に使用される電子部品の中で、コンデンサは、現実的に比較的高さの高い電子部品である。そこで、コンデンサを第１モジュール部ではなく第２モジュール部の基板に実装することで、第１モジュールの高さを比較的低くすることができる。したがって、第１モジュール部のパワー素子等の上部に「非有効空間」が形成されることを防止し、モータ駆動装置の体格を小さくすることができる。 According to the third aspect of the present invention, the electronic component provided on the substrate of the second module section includes a capacitor for removing noise of the power supply voltage supplied to the power element.
Among the electronic components used in the motor drive device, the capacitor is an electronic component that is actually relatively high. Therefore, the height of the first module can be made relatively low by mounting the capacitor on the substrate of the second module part instead of the first module part. Therefore, it is possible to prevent the “ineffective space” from being formed on the upper portion of the power element or the like of the first module unit, and to reduce the size of the motor drive device.

請求項４に記載の発明によると、ヒートシンクは、前記第１モジュール部と反対側の面がモータに当接するようにモータに取付可能な取付部を有する。
例えば、ヒートシンクに取付穴が形成される。また、モータの外郭を構成するモータハウジングにモータの軸と略平行な平坦部が設けられ、この平坦部にねじ穴が形成される。そして、取付穴を通してねじが締め付けられることで、モータ駆動装置がモータに取り付けられる。
このようにモータ駆動装置とモータとを「合体」させることで、モータを含めた全体の体格を小さくすることができる。また、モータ駆動装置をモータと別体で取り付ける場合に必要となるブラケットを廃止することができる。
さらに、ヒートシンクに放出された熱がより容量の大きいモータハウジングに伝達されるため、放熱性を一層向上することができる。 According to a fourth aspect of the present invention, the heat sink has an attachment portion that can be attached to the motor such that the surface opposite to the first module portion abuts the motor.
For example, a mounting hole is formed in the heat sink. In addition, a flat portion that is substantially parallel to the motor shaft is provided in the motor housing that forms the outer shell of the motor, and a screw hole is formed in the flat portion. And a motor drive device is attached to a motor by a screw being tightened through an attachment hole.
Thus, the whole physique including a motor can be made small by combining a motor drive device and a motor. Moreover, the bracket required when attaching a motor drive device separately from a motor can be abolished.
Further, since the heat released to the heat sink is transmitted to the motor housing having a larger capacity, the heat dissipation can be further improved.

請求項５に記載の発明は、電動パワーステアリング装置に係る発明である。この電動パワーステアリング装置は、請求項１〜４のいずれか一項に記載のモータ駆動装置と、当該モータ駆動装置によって駆動され、運転者のハンドル操作を補助するアシストトルクを発生するモータと、モータの駆動回転力をステアリングシャフトに伝達する動力伝達手段とを備える。
本発明のモータ駆動装置は、体格が小さく放熱性を向上することができるため、例えば、省スペース性や高い信頼性が要求される車両の電動パワーステアリング装置に適用されると特に有効である。 The invention according to claim 5 is an invention relating to the electric power steering apparatus. The electric power steering device includes a motor driving device according to any one of claims 1 to 4, a motor that is driven by the motor driving device and generates assist torque for assisting a driver's steering operation, and a motor. Power transmission means for transmitting the drive rotational force to the steering shaft.
Since the motor drive device of the present invention has a small physique and can improve heat dissipation, it is particularly effective when applied to, for example, an electric power steering device for a vehicle that requires space saving and high reliability.

本発明の一実施形態による電動パワーステアリング装置の概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of an electric power steering apparatus according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態による電動パワーステアリング装置の制御ブロック図である。It is a control block diagram of the electric power steering apparatus by one Embodiment of this invention. 図２の制御ブロック図のモータ電源回路Ｐ１およびモータ駆動回路Ｐ２部の詳細図である。FIG. 3 is a detailed diagram of a motor power supply circuit P1 and a motor drive circuit P2 portion of the control block diagram of FIG. 本発明の一実施形態によるモータ駆動装置をモータに取り付けた状態の（ａ）平面図、（ｂ）正面図である。It is the (a) top view in the state where the motor drive unit by one embodiment of the present invention was attached to the motor, and (b) the front view. 本発明の一実施形態によるモータ駆動装置の分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the motor drive device by one Embodiment of this invention. 図５のＶＩ方向の矢視図である。FIG. 6 is an arrow view in the VI direction of FIG. 5. 図５のＶＩＩ方向の矢視図である。It is an arrow view of the VII direction of FIG. 本発明の一実施形態によるモータ駆動装置の第１モジュールの（ａ）モールド内部の平面図、（ｂ）（ａ）のｂ−ｂ断面図である。It is the (a) top view inside a mold of the 1st module of the motor drive unit by one embodiment of the present invention, and (b) and bb sectional view of (a). 本発明の一実施形態によるモータ駆動装置の第２モジュールの（ａ）正面図、（ｂ）底面図である。It is the (a) front view and (b) bottom view of the 2nd module of the motor drive unit by one embodiment of the present invention.

以下、本発明によるモータ駆動装置を図面に基づいて説明する。
（一実施形態）
図１に示すように、「モータ駆動装置」としての電子制御装置（以下「ＥＣＵ」という。）２は、例えば車両のステアリング操作をアシストするための電動パワーステアリング装置に適用される。 Hereinafter, the motor drive device by this invention is demonstrated based on drawing.
(One embodiment)
As shown in FIG. 1, an electronic control device (hereinafter referred to as “ECU”) 2 as a “motor drive device” is applied to, for example, an electric power steering device for assisting a steering operation of a vehicle.

図１は、電動パワーステアリング装置１を備えたステアリングシステム９０の全体構成を示す。ハンドル９１に接続されたステアリングシャフト９２には、操舵トルクを検出するためのトルクセンサ７２が設置されている。ステアリングシャフト９２の先端にはピニオンギア９６が設けられており、ピニオンギア９６はラック軸９７に噛み合っている。ラック軸９７の両端には、タイロッド等を介して一対の車輪９８が回転可能に連結されている。ステアリングシャフト９２の回転運動は、ピニオンギア９６によってラック軸９７の直線運動に変換され、ラック軸９７の直線運動変位に応じた角度について一対の車輪９８が操舵される。   FIG. 1 shows an overall configuration of a steering system 90 including an electric power steering device 1. A steering shaft 92 connected to the handle 91 is provided with a torque sensor 72 for detecting steering torque. A pinion gear 96 is provided at the tip of the steering shaft 92, and the pinion gear 96 meshes with the rack shaft 97. A pair of wheels 98 are rotatably connected to both ends of the rack shaft 97 via tie rods or the like. The rotational motion of the steering shaft 92 is converted into linear motion of the rack shaft 97 by the pinion gear 96, and the pair of wheels 98 are steered at an angle corresponding to the linear motion displacement of the rack shaft 97.

電動パワーステアリング装置１は、操舵アシストトルクを発生するＥＣＵ２およびモータ８と、モータ８の正逆回転を減速してステアリングシャフト９２に伝達する減速ギア８９とを備える。電動パワーステアリング装置１は、ハンドル９１の操舵を補助するための操舵アシストトルクを発生し、ステアリングシャフト９２に伝達する。   The electric power steering apparatus 1 includes an ECU 2 and a motor 8 that generate a steering assist torque, and a reduction gear 89 that decelerates forward / reverse rotation of the motor 8 and transmits it to the steering shaft 92. The electric power steering apparatus 1 generates a steering assist torque for assisting the steering of the handle 91 and transmits the steering assist torque to the steering shaft 92.

次に、ＥＣＵ２について、図２〜図９を参照して説明する。
まず、ＥＣＵ２の電気回路の構成について、図２、図３を参照して説明する。図２に示すように、ＥＣＵ２は、主にモータ電源回路Ｐ１、モータ駆動回路Ｐ２および制御回路から構成される。 Next, the ECU 2 will be described with reference to FIGS.
First, the configuration of the electric circuit of the ECU 2 will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 2, the ECU 2 mainly includes a motor power supply circuit P1, a motor drive circuit P2, and a control circuit.

図３に示すように、モータ電源回路Ｐ１は、電源リレー２０３、コイル２０５、電解コンデンサ２０１、２０２、２０７およびツェナーダイオード２０６を含む。
電源リレー２０３は、バッテリ７とコイル２０５との間に接続され、モータ電源回路Ｐ１への電力を供給または遮断する。ツェナーダイオード２０６および電解コンデンサ２０７は、コイル２０５の電源側とグランドとの間に接続される。電解コンデンサ２０１、２０２は、コイル２０５の出力側とグランドとの間に接続される。この構成により、バッテリ７を共有する他の装置から伝わるノイズを低減するとともに、ＥＣＵ２から他の装置へ伝わるノイズを低減する。また、電解コンデンサ２０１、２０２に蓄えた電荷によりモータ駆動回路Ｐ２への電力供給を補助する。 As shown in FIG. 3, the motor power circuit P <b> 1 includes a power relay 203, a coil 205, electrolytic capacitors 201, 202, and 207 and a Zener diode 206.
The power supply relay 203 is connected between the battery 7 and the coil 205, and supplies or cuts off power to the motor power supply circuit P1. Zener diode 206 and electrolytic capacitor 207 are connected between the power supply side of coil 205 and the ground. The electrolytic capacitors 201 and 202 are connected between the output side of the coil 205 and the ground. With this configuration, noise transmitted from another device sharing the battery 7 is reduced, and noise transmitted from the ECU 2 to the other device is reduced. Further, the electric power stored in the electrolytic capacitors 201 and 202 is assisted to supply power to the motor drive circuit P2.

モータ駆動回路Ｐ２は、４個のパワー素子１０３ａ〜１０３ｄおよび電流検出素子１０４を含む。
パワー素子１０３ａ〜１０３ｄは、例えばＭＯＳ電解効果トランジスタである。パワー素子１０３ａ〜１０３ｄは、プレドライバ１２６から出力されるゲート電圧によりソース−ドレイン間がオン（導通）またはオフ（遮断）される。パワー素子１０３ａ、１０３ｂは、ドレインが電源ラインに接続され、ソースがそれぞれパワー素子１０３ｃ、１０３ｄのドレインに接続されている。パワー素子１０３ｃ、１０３ｄのソースは、電流検出抵抗１０４を介して接地されている。 The motor drive circuit P2 includes four power elements 103a to 103d and a current detection element 104.
The power elements 103a to 103d are, for example, MOS field effect transistors. The power elements 103 a to 103 d are turned on (conductive) or turned off (cut off) between the source and the drain by the gate voltage output from the pre-driver 126. The power elements 103a and 103b have drains connected to the power supply line and sources connected to the drains of the power elements 103c and 103d, respectively. The sources of the power elements 103 c and 103 d are grounded via the current detection resistor 104.

パワー素子１０３ａとパワー素子１０３ｃとの接続点はモータ８の入力端子８５１に接続され、パワー素子１０３ｂとパワー素子１０３ｄとの接続点は、モータリレー２０４を介してモータ８の入力端子８５２に接続されている。電流検出抵抗１０４を流れる電流を検出することにより、モータ８に通電される電流が検出される。   The connection point between the power element 103a and the power element 103c is connected to the input terminal 851 of the motor 8, and the connection point between the power element 103b and the power element 103d is connected to the input terminal 852 of the motor 8 via the motor relay 204. ing. By detecting the current flowing through the current detection resistor 104, the current supplied to the motor 8 is detected.

図２に戻り、制御回路は、主に、マイクロコンピュータ（以下、「マイコン」という。）１０１および制御ＩＣ１０２によって構成される。
マイコン１０１は、電流制御１１１、フェールセーフ１１２を含み、以下の信号が入出力される。入力信号については、トルクセンサ７２（図１参照）、車速７３、エンジン回転７４等から入力回路７１、及び制御ＩＣ１０２のセンサ入力１２３、入力バッファ１２４を経由して入力される。出力信号については、制御ＩＣ１０２の出力信号１２５、出力回路７６を経由してアイドルアップ７７へ出力される。
また、マイコン１０１には、固有周波数を発振するクロックとしての発振子１０５、温度センサとしてのサーミスタ抵抗１０８、及びコンデンサ１０６が接続される。 Returning to FIG. 2, the control circuit is mainly composed of a microcomputer (hereinafter referred to as “microcomputer”) 101 and a control IC 102.
The microcomputer 101 includes a current control 111 and a fail safe 112, and the following signals are input and output. The input signal is input from the torque sensor 72 (see FIG. 1), the vehicle speed 73, the engine rotation 74, and the like via the input circuit 71, the sensor input 123 of the control IC 102, and the input buffer 124. The output signal is output to the idle up 77 via the output signal 125 of the control IC 102 and the output circuit 76.
The microcomputer 101 is connected to an oscillator 105 as a clock for oscillating a natural frequency, a thermistor resistor 108 as a temperature sensor, and a capacitor 106.

制御ＩＣ１０２は、電源１２１、メインＣＰＵ監視１２２、センサ入力１２３、入力バッファ１２４、出力信号１２５、プレドライバ１２６および電流モニタ１２７を含む。
電源１２１は、バッテリ７および電解コンデンサ２０８に接続され、制御ＩＣ１０２自身およびマイコン１０１へ制御用電源を供給する。メインＣＰＵ監視１２２は、マイコン１０１を監視する。プレドライバ１２６は、マイコン１０１の電流制御１１１の制御に基づき、モータ駆動回路Ｐ２のパワー素子１０３ａ〜１０３ｄ（図３参照）のゲート電圧を変化させることにより、パワー素子１０３ａ〜１０３ｄのオンオフを切り替える。電流モニタ１２７は、電流検出抵抗１０４（図３参照）を流れる電流を検出し、メインＣＰＵ監視１２２へフィードバックする。
また、制御ＩＣ１０２には、コンデンサ１０７が接続される。 The control IC 102 includes a power supply 121, a main CPU monitor 122, a sensor input 123, an input buffer 124, an output signal 125, a pre-driver 126 and a current monitor 127.
The power source 121 is connected to the battery 7 and the electrolytic capacitor 208 and supplies control power to the control IC 102 itself and the microcomputer 101. The main CPU monitor 122 monitors the microcomputer 101. The pre-driver 126 switches the power elements 103a to 103d on and off by changing the gate voltage of the power elements 103a to 103d (see FIG. 3) of the motor drive circuit P2 based on the current control 111 of the microcomputer 101. The current monitor 127 detects the current flowing through the current detection resistor 104 (see FIG. 3) and feeds it back to the main CPU monitor 122.
Further, a capacitor 107 is connected to the control IC 102.

次に、ＥＣＵ２の構造について、図４〜図８を参照して説明する。
図４に示すように、ＥＣＵ２は、モータ８の軸方向に略平行に取り付けられる。モータ８は、ブラシ付モータであり、図示しない固定子、回転子等を収容するモータケース８１、駆動電力が供給されるモータハウジング８２、出力軸であるジョイント８４等を備えている。モータハウジング８２は、図４（ａ）の視方向すなわち図４（ｂ）の上方に平坦部８３を有しており、平坦部８３の中央寄りには２つの入力端子８５１、８５２が設けられている。 Next, the structure of the ECU 2 will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 4, the ECU 2 is attached substantially parallel to the axial direction of the motor 8. The motor 8 is a motor with a brush, and includes a motor case 81 that houses a stator, a rotor, and the like (not shown), a motor housing 82 to which driving power is supplied, a joint 84 that is an output shaft, and the like. The motor housing 82 has a flat portion 83 in the viewing direction of FIG. 4A, that is, above the FIG. 4B, and two input terminals 851 and 852 are provided near the center of the flat portion 83. Yes.

ＥＣＵ２の外観は、図４（ｂ）に破線で示すように、モータ８側からヒートシンク６０、樹脂ケース４０、カバー５０の３部分からなる略直方体である。ＥＣＵ２は、平板状のヒートシンク６０の下面である取付面６１２がモータハウジング８２の平坦部８３に当接するように、モータ８に取り付けられる。   The external appearance of the ECU 2 is a substantially rectangular parallelepiped composed of three parts, that is, a heat sink 60, a resin case 40, and a cover 50 from the motor 8 side, as indicated by a broken line in FIG. The ECU 2 is attached to the motor 8 such that the attachment surface 612 which is the lower surface of the flat heat sink 60 is in contact with the flat portion 83 of the motor housing 82.

図５、図６、図７に示すように、ＥＣＵ２は、ヒートシンク６０上に第１モジュール部１０、樹脂ケース４０、第２モジュール部２０、カバー５０が組み付けられる。
ヒートシンク６０は、例えばアルミニウム等の良熱伝導材料で形成され、主面６１１が略長方形の平板状である。主面６１１の長手方向の一方の端部には、モータハウジング８２の平坦部８３へ取り付けるための２箇所の取付穴６２が形成されている。取付穴６２は、特許請求の範囲に記載の「取付部」に相当する。 As shown in FIGS. 5, 6, and 7, the ECU 2 has the first module unit 10, the resin case 40, the second module unit 20, and the cover 50 assembled on the heat sink 60.
The heat sink 60 is formed of a good heat conductive material such as aluminum, for example, and the main surface 611 is a substantially rectangular flat plate shape. Two attachment holes 62 for attachment to the flat portion 83 of the motor housing 82 are formed at one end in the longitudinal direction of the main surface 611. The attachment hole 62 corresponds to an “attachment portion” described in the claims.

樹脂ケース４０は、略長方形の枠状であり、枠部４１の内側に第１モジュール部１０および第２モジュール部２０を収容する。樹脂ケース４０は、図６の視方向である「正面」側に制御コネクタ部４４が設けられ、図７の視方向である「側面」側にモータコネクタ部４５が設けられている。   The resin case 40 has a substantially rectangular frame shape, and houses the first module unit 10 and the second module unit 20 inside the frame unit 41. The resin case 40 is provided with a control connector portion 44 on the “front” side, which is the viewing direction of FIG. 6, and a motor connector portion 45 is provided on the “side” side, which is the viewing direction of FIG. 7.

第１モジュール部１０の外観は、板状のモールド部１８、リードフレーム３２、３３１、３３２およびリード端子３４からなる。
モールド部１８は、第２モジュール部２０に対向する側にモールド主面１９１を有し、ヒートシンク６０側にモールド底面１９２を有している。本実施形態では、モールド主面１９１、モールド底面１９２は、略長方形状である。 The external appearance of the first module unit 10 includes a plate-shaped mold unit 18, lead frames 32, 331, and 332, and lead terminals 34.
The mold part 18 has a mold main surface 191 on the side facing the second module part 20 and a mold bottom surface 192 on the heat sink 60 side. In the present embodiment, the mold main surface 191 and the mold bottom surface 192 are substantially rectangular.

リード端子３４は、モールド部１８の「正面」側からカバー５０側へ屈曲して延び、樹脂ケース４０の制御コネクタ部４４の内側に接続される。また、リードフレーム３２、３３１、３３２は、モールド部１８の「側面」側からカバー５０側へ屈曲して延び、樹脂ケース４０のモータコネクタ部４５の内側に接続される。   The lead terminal 34 bends and extends from the “front” side of the mold portion 18 to the cover 50 side, and is connected to the inside of the control connector portion 44 of the resin case 40. Further, the lead frames 32, 331, and 332 are bent and extended from the “side surface” side of the mold portion 18 to the cover 50 side, and are connected to the inside of the motor connector portion 45 of the resin case 40.

第２モジュール部２０は、樹脂ケース４０の枠部４１の内側に形成される支持部４２に支持される。第２モジュール部２０の取付穴２３および樹脂ケース４０の支持部４２の穴４３を貫通してねじ５３がヒートシンク６０のねじ穴６３に締め付けられることにより、第２モジュール部２０および樹脂ケース４０がヒートシンク６０に共締めされる。   The second module part 20 is supported by a support part 42 formed inside the frame part 41 of the resin case 40. The screw 53 is fastened to the screw hole 63 of the heat sink 60 through the mounting hole 23 of the second module portion 20 and the support portion 42 of the resin case 40, so that the second module portion 20 and the resin case 40 are heat sink. 60 is fastened together.

第２モジュール部２０は、第１モジュール部１０のモールド主面１９１の法線方向（図５のＮ方向）に配置される。また、第２モジュール部２０が支持部４２に支持されることで、第２モジュール部２０は、第１モジュール部１０と所定の距離だけ離間して配置される。さらに本実施形態では、第２モジュール部２０は、第１モジュール部１０と略平行に配置される。   The second module unit 20 is arranged in the normal direction (N direction in FIG. 5) of the mold main surface 191 of the first module unit 10. Further, since the second module unit 20 is supported by the support unit 42, the second module unit 20 is disposed apart from the first module unit 10 by a predetermined distance. Furthermore, in the present embodiment, the second module unit 20 is disposed substantially parallel to the first module unit 10.

カバー５０は、例えば板金をプレス加工して形成され、ヒートシンク６０と共に、ねじ５２でモータハウジング８２に取り付けられる。カバー５０は、樹脂ケース４０の枠部４１上方の開口を塞ぐ。   The cover 50 is formed by pressing a sheet metal, for example, and is attached to the motor housing 82 with screws 52 together with the heat sink 60. The cover 50 closes the opening above the frame portion 41 of the resin case 40.

次に図８に示すように、第１モジュール部１０は、主に、第１基板１００に搭載された各種電子部品と、４個のパワー素子１０３ａ〜１０３ｄを含むパワー素子部１３とが樹脂でモールドされている。
第１基板１００には、マイコン１０１、制御ＩＣ１０２、電気検出抵抗１０４、発振子１０５、コンデンサ１０６、１０７、サーミスタ抵抗１０８等が搭載されている。外部からの入力信号または外部への出力信号は、制御コネクタ部４４に接続された図示しない配線、及びリード端子３４を経由して制御ＩＣ１０２等に入出力される。また、第１基板１００の底面は、モールド底面１９２に露出しており、ヒートシンク６０の主面６１１に当接する。 Next, as shown in FIG. 8, the first module unit 10 is mainly composed of various electronic components mounted on the first substrate 100 and a power element unit 13 including four power elements 103a to 103d. Molded.
On the first substrate 100, a microcomputer 101, a control IC 102, an electric detection resistor 104, an oscillator 105, capacitors 106 and 107, a thermistor resistor 108, and the like are mounted. An input signal from the outside or an output signal to the outside is input / output to / from the control IC 102 or the like via a wiring (not shown) connected to the control connector unit 44 and the lead terminal 34. Further, the bottom surface of the first substrate 100 is exposed to the mold bottom surface 192 and contacts the main surface 611 of the heat sink 60.

パワー素子部１３を構成する４個のパワー素子１０３ａ〜１０３ｄは、ドレイン電極が電極板１３３ａｂ、１３３ｃ、１３３ｄにはんだ付けされている（図中の符号１３２がはんだを示す）。電極板１３３ａｂ等は、絶縁シート１３４を介して放熱板１３５に接合されている。放熱板１３５は、例えば銅板であり、モールド底面１９２に露出してヒートシンク６０の主面６１１に広い面積で当接する。これにより、パワー素子１０３ａ〜１０３ｄが発生した熱は、放熱板１３５を経由してヒートシンク６０に放出される。   The drain electrodes of the four power elements 103a to 103d constituting the power element unit 13 are soldered to the electrode plates 133ab, 133c, and 133d (reference numeral 132 in the drawing indicates solder). The electrode plate 133ab and the like are joined to the heat radiating plate 135 through an insulating sheet 134. The heat radiating plate 135 is, for example, a copper plate, and is exposed to the mold bottom surface 192 and contacts the main surface 611 of the heat sink 60 over a wide area. Thereby, the heat generated by the power elements 103 a to 103 d is released to the heat sink 60 via the heat radiating plate 135.

パワー素子１０３ａ〜１０３ｄは、第１基板１００とボンディングワイヤ１３１で接続されている。電源電圧側のパワー素子１０３ａ、１０３ｂ（図３参照）は、パワー素子部１３の中央側に配置され、グランド側のパワー素子１０３ｃ、１０３ｄは、パワー素子部１３の両端に配置される。   The power elements 103 a to 103 d are connected to the first substrate 100 with bonding wires 131. The power elements 103a and 103b on the power supply voltage side (see FIG. 3) are arranged on the center side of the power element unit 13, and the power elements 103c and 103d on the ground side are arranged on both ends of the power element unit 13.

パワー素子１０３ａ、１０３ｂのドレイン電極がはんだ付けされる電極板１３３ａｂは、リードフレーム３２と一体に形成される。リードフレーム３２は、図示しない配線を経由して電源電圧端子に接続される。
一方、パワー素子１０３ｃ、１０３ｄのドレイン電極がはんだ付けされる電極板１３３ｃ、１３３ｄは、それぞれリードフレーム３３１、３３２と一体に形成される。リードフレーム３３１、３３２は、モータコネクタ部４５の出力端子４５１、４５２（図４（ａ）参照）に接続される。
ＥＣＵ２をモータ８に取り付けたとき、出力端子４５１、４５２は、モータ８の入力端子８５１、８５２に接触する。これにより、パワー素子１０３ｃ、１０３ｄのドレインからモータ８へ駆動電圧が供給される。 The electrode plate 133ab to which the drain electrodes of the power elements 103a and 103b are soldered is formed integrally with the lead frame 32. The lead frame 32 is connected to a power supply voltage terminal via a wiring (not shown).
On the other hand, electrode plates 133c and 133d to which the drain electrodes of the power elements 103c and 103d are soldered are formed integrally with the lead frames 331 and 332, respectively. The lead frames 331 and 332 are connected to output terminals 451 and 452 (see FIG. 4A) of the motor connector 45.
When the ECU 2 is attached to the motor 8, the output terminals 451 and 452 are in contact with the input terminals 851 and 852 of the motor 8. As a result, the drive voltage is supplied to the motor 8 from the drains of the power elements 103 c and 103 d.

続いて図９に示すように、第２モジュール部２０は、比較的高さの高い大型電子部品が第２基板２００に実装されている。実装される電子部品のうち、電解コンデンサ２０１、２０２、２０７、２０８、電源リレー２０３、コイル２０５およびツェナーダイオード２０６は、バッテリ７からの電源入力側の部品である。また、モータリレー２０４は、モータ８への出力側の部品である。なお、第２基板２００は、例えばガラスエポキシ基板で形成される。   Subsequently, as shown in FIG. 9, in the second module unit 20, a large electronic component having a relatively high height is mounted on the second substrate 200. Among the electronic components to be mounted, electrolytic capacitors 201, 202, 207, 208, power relay 203, coil 205, and Zener diode 206 are components on the power input side from battery 7. The motor relay 204 is a component on the output side to the motor 8. Note that the second substrate 200 is formed of, for example, a glass epoxy substrate.

（作動）
次に、ＥＣＵ２の作動を説明する。
第１モジュール部１０に搭載されたマイコン１０１は、トルクセンサ７２、車速７３、エンジン回転７４等からの入力信号、及び電流モニタ１２７からの電流検出信号に基づき、制御ＩＣ１０２のプレドライバ１２６を介してパルス信号（ＰＷＭ信号）を生成し、パワー素子１０３ａ〜１０３ｄのオンオフを制御する。 (Operation)
Next, the operation of the ECU 2 will be described.
The microcomputer 101 mounted on the first module unit 10 is based on the input signals from the torque sensor 72, the vehicle speed 73, the engine rotation 74, and the like, and the current detection signal from the current monitor 127, via the pre-driver 126 of the control IC 102. A pulse signal (PWM signal) is generated to control on / off of the power elements 103a to 103d.

一方、第２モジュール部２０に実装された電源リレー２０３、コイル２０５等の電子部品を含むモータ電源回路Ｐ１から、パワー素子１０３ａ〜１０３ｄを含むモータ駆動回路Ｐ２に電源電圧が供給される。そして、パワー素子１０３ａ〜１０３ｄがオンオフ動作することにより、リードフレーム３３１、３３２から出力端子４５１、４５２を経由して、モータ８の入力端子８５１、８５２に電力が供給され、モータ８が回転する。
モータ８の出力は、減速ギア８９を経由してステアリングシャフト９２に伝達され、運転者の操舵をアシストする。 On the other hand, a power supply voltage is supplied from a motor power supply circuit P1 including electronic components such as a power supply relay 203 and a coil 205 mounted on the second module unit 20 to a motor drive circuit P2 including power elements 103a to 103d. When the power elements 103a to 103d are turned on and off, electric power is supplied from the lead frames 331 and 332 to the input terminals 851 and 852 of the motor 8 via the output terminals 451 and 452, and the motor 8 rotates.
The output of the motor 8 is transmitted to the steering shaft 92 via the reduction gear 89 to assist the driver's steering.

一実施形態のＥＣＵ２は、以下（１）〜（３）の効果を奏する。
（１）パワー素子１０３ａ〜１０３ｄを含む比較的高さの低い電子部品が搭載された第１モジュール部１０と、電解コンデンサ２０１、２０２等の比較的高さの高い大型部品が搭載された第２モジュール部２０とが、モールド主面１９１の法線Ｎ方向に互いに離間して配置される。第１モジュール部１０は、比較的高さの高い電子部品を含まないため、パワー素子１０３ａ〜１０３ｄ等の上部に非有効空間が形成されることを防止する。よって、ＥＣＵ２の体格を小さくすることができる。 The ECU 2 according to the embodiment has the following effects (1) to (3).
(1) A first module unit 10 on which electronic components having relatively low height including the power elements 103a to 103d are mounted, and a second on which large components having relatively high height such as electrolytic capacitors 201 and 202 are mounted. The module unit 20 is disposed apart from each other in the normal N direction of the mold main surface 191. Since the first module unit 10 does not include an electronic component having a relatively high height, the first module unit 10 prevents an ineffective space from being formed above the power elements 103a to 103d. Therefore, the physique of ECU2 can be made small.

（２）パワー素子１０３ａ〜１０３ｄを含む第１モジュール部１０がモールドされることで、熱抵抗を低減することができる。また、パワー素子１０３ａ〜１０３ｄの発熱は、放熱板１３５を経由してヒートシンク６０に放出される。さらに、ヒートシンク６０は、取付面６１２がモータハウジング８２の平坦部８３に当接して取り付けられるため、ヒートシンク６０からモータ８へ放熱される。
これにより、パワー素子１０３ａ〜１０３ｄの発熱に対する放熱性が向上し、パワー素子１０３ａ〜１０３ｄの温度上昇による故障や誤動作を防止することができる。よって、ＥＣＵ２を小型化しつつ大電流化に有利となる。 (2) Since the first module unit 10 including the power elements 103a to 103d is molded, the thermal resistance can be reduced. Further, the heat generated by the power elements 103 a to 103 d is released to the heat sink 60 via the heat radiating plate 135. Further, the heat sink 60 is mounted with the mounting surface 612 in contact with the flat portion 83 of the motor housing 82, so that heat is radiated from the heat sink 60 to the motor 8.
Thereby, the heat dissipation with respect to the heat_generation | fever of power element 103a-103d improves, and the failure by the temperature rise of power element 103a-103d and malfunction can be prevented. Therefore, it is advantageous for increasing the current while reducing the size of the ECU 2.

（３）ＥＣＵ２をモータ８に取り付けたとき、出力端子４５１、４５２がモータ８の入力端子８５１、８５２に接触し、出力電圧がモータ８へ供給される。これにより、ワイヤハーネスを用いることなく、端子同士を直接接触させてＥＣＵ２からモータ８へ電圧供給することができる。したがって、ハーネスの部品コストを低減することができ、また、ハーネスによる電力ロスを低減することができる。   (3) When the ECU 2 is attached to the motor 8, the output terminals 451 and 452 come into contact with the input terminals 851 and 852 of the motor 8, and the output voltage is supplied to the motor 8. Thus, the voltage can be supplied from the ECU 2 to the motor 8 by directly contacting the terminals without using a wire harness. Therefore, the parts cost of the harness can be reduced, and the power loss due to the harness can be reduced.

（４）ＥＣＵ２は、モータ８の軸と略平行に取り付けられる。このようにＥＣＵ２とモータ８とを「合体」させることで、モータ８を含めた全体の体格を小さくすることができる。また、ＥＣＵ２をモータ８と別体で取り付ける場合に必要となるブラケットを廃止することができる。   (4) The ECU 2 is attached substantially parallel to the shaft of the motor 8. Thus, the whole physique including the motor 8 can be made small by combining the ECU 2 and the motor 8 together. Moreover, the bracket required when attaching ECU2 separately with the motor 8 can be abolished.

（その他の実施形態）
（ア）上記実施形態では、第２モジュール部２０が第１モジュール部１０と略平行に配置されるが、第２モジュール部２０と第１モジュール部１０とは非平行であってもよい。
（イ）上記実施形態では、第１モジュール部１０のモールド部１８のモールド主面１９１およびモールド底面１９２は略長方形状であるが、これに限らない。
（ウ）上記実施形態では、ヒートシンク６０は、ねじ５２によりモータ８に取り付けられる。その他、ヒートシンク６０は、係合、接着、かしめ等の方法でモータに取り付けられてもよい。 (Other embodiments)
(A) In the above embodiment, the second module unit 20 is disposed substantially parallel to the first module unit 10, but the second module unit 20 and the first module unit 10 may be non-parallel.
(A) In the above embodiment, the mold main surface 191 and the mold bottom surface 192 of the mold portion 18 of the first module portion 10 are substantially rectangular, but the present invention is not limited thereto.
(C) In the above embodiment, the heat sink 60 is attached to the motor 8 by the screw 52. In addition, the heat sink 60 may be attached to the motor by a method such as engagement, adhesion, or caulking.

（エ）本発明のモータ駆動装置は、上記実施形態のようなブラシ付モータに限らず、ブラシレスモータに用いることもできる。ブラシレスモータに用いる場合、モータの回転角検出信号をモータ駆動装置に伝送するための信号線をコネクタ端子により接続してもよく、あるいは、ハーネスにより接続してもよい。
（オ）上記実施形態では、車両の電動パワーステアリング装置に適用されるＥＣＵについて説明したが、本発明のモータ駆動装置は、他の用途のモータに適用されてもよい。 (D) The motor drive device of the present invention can be used not only for a motor with a brush as in the above embodiment but also for a brushless motor. When used in a brushless motor, a signal line for transmitting a rotation angle detection signal of the motor to the motor drive device may be connected by a connector terminal, or may be connected by a harness.
(E) In the above embodiment, the ECU applied to the electric power steering device for a vehicle has been described. However, the motor driving device of the present invention may be applied to a motor for other purposes.

以上、本発明はこのような実施形態に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、種々の形態で実施することができる。   As mentioned above, this invention is not limited to such embodiment, In the range which does not deviate from the meaning of invention, it can implement with a various form.

１ ・・・電動パワーステアリング装置、
２ ・・・ＥＣＵ（モータ駆動装置）、
１０ ・・・第１モジュール部、
１０１ ・・・マイクロコンピュータ（マイコン）、
１０３ａ〜１０３ｄ・・・パワー素子、
１８ ・・・モールド部、
１９１ ・・・モールド主面、
１９２ ・・・モールド底面、
２０ ・・・第２モジュール部、
４５ ・・・モータコネクタ部、
４５１、４５２・・・出力端子、
６０ ・・・ヒートシンク、
６２ ・・・取付穴（取付部）、
８ ・・・モータ、
８５１、８５２・・・入力端子。 1 ... Electric power steering device,
2 ... ECU (motor drive device),
10 ... 1st module part,
101... Microcomputer (microcomputer),
103a to 103d ... power elements,
18 ... mold part,
191 ... mold main surface,
192 ... bottom of mold,
20 ... 2nd module part,
45 ・ ・ ・ Motor connector,
451, 452... Output terminals,
60 ・ ・ ・ Heat sink,
62 ・ ・ ・ Mounting hole (mounting part),
8 ・ ・ ・ Motor,
851, 852... Input terminals.

Claims (5)

モータの駆動に係る出力を発生するパワー素子、当該パワー素子のオンオフを制御するマイクロコンピュータ、並びに、前記パワー素子および前記マイクロコンピュータを板状にモールドし一方の側にモールド主面が形成され他方の側にモールド底面が形成されるモールド部を有する第１モジュール部と、
前記第１モジュール部の前記モールド主面側であって前記モールド主面の法線方向に設けられ、前記第１モジュール部の前記パワー素子および前記マイクロコンピュータの高さよりも高い高さをもつ電子部品が基板上に設けられた第２モジュール部と、
前記第１モジュール部の前記モールド底面に当接し、前記パワー素子が発生する熱を受容可能なヒートシンクと、
を備えることを特徴とするモータ駆動装置。 A power element that generates an output related to driving of the motor, a microcomputer that controls on / off of the power element, and the power element and the microcomputer are molded into a plate shape, and a mold main surface is formed on one side, and the other A first module part having a mold part on the side of which a mold bottom is formed;
An electronic component which is provided on the mold main surface side of the first module portion and in the normal direction of the mold main surface and has a height higher than the power element and the microcomputer of the first module portion. A second module part provided on the substrate;
A heat sink that is in contact with the bottom surface of the mold of the first module part and can receive the heat generated by the power element;
A motor drive device comprising: 前記第１モジュール部と前記第２モジュール部との間に、モータの入力端子と電気的に接続され駆動電圧をモータに供給可能な出力端子を有するモータコネクタ部を備えることを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動装置。   The motor connector unit having an output terminal electrically connected to an input terminal of the motor and capable of supplying a drive voltage to the motor between the first module unit and the second module unit. The motor drive device according to 1. 前記第２モジュール部の基板上に設けられる電子部品は、前記パワー素子に供給される電源電圧のノイズを除去するためのコンデンサを含むことを特徴とする請求項１または２に記載のモータ駆動装置。   3. The motor driving apparatus according to claim 1, wherein the electronic component provided on the substrate of the second module unit includes a capacitor for removing noise of a power supply voltage supplied to the power element. 4. . 前記ヒートシンクは、前記第１モジュール部と反対側の面がモータに当接するようにモータに取付可能な取付部を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のモータ駆動装置。   The motor drive according to any one of claims 1 to 3, wherein the heat sink has an attachment portion that can be attached to the motor such that a surface opposite to the first module portion contacts the motor. apparatus. 請求項１〜４のいずれか一項に記載のモータ駆動装置と、
当該モータ駆動装置によって駆動され、運転者のハンドル操作を補助するアシストトルクを発生するモータと、
前記モータの駆動回転力をステアリングシャフトに伝達する動力伝達手段と、
を備えた電動パワーステアリング装置。 The motor drive device according to any one of claims 1 to 4,
A motor that is driven by the motor driving device and generates an assist torque for assisting a driver's steering operation;
Power transmission means for transmitting the driving rotational force of the motor to a steering shaft;
Electric power steering device with
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