JP2015154673A - 回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】小型で製造容易な回転電機を提供する。
【解決手段】ステータ２２は、筒状のモータケース２１の内側に設けられる。巻線２３は、ステータ２２に巻回される。ロータ２４は、ステータ２２の内側に回転可能に設けられる。シャフト２５は、ロータ２４の回転中心に設けられる。第１板部３０は、モータケース２１の一端を塞ぎ、シャフト２５の一端側を軸受けする。第２板部４０は、板厚方向に延びるよう形成される挿通穴部４４を有し、モータケース２１の他端を塞ぎ、シャフト２５の他端側を軸受けする。巻線延伸部１１は、一端が巻線２３に電気的に接続し、巻線２３から延びて挿通穴部４４を挿通するよう設けられる。制御部５０は、第２板部４０のモータケース２１とは反対側に設けられる。制御部５０は、基板６０を有し、基板６０に対し第２板部４０とは反対側において巻線延伸部１１の他端に電気的に接続し、巻線２３への通電を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、回転電機に関し、特にモータ部と制御部とを一体に設けた回転電機に関する。

従来、モータ部と、モータ部の巻線への通電を制御する制御部とを一体に設けた回転電機が知られている。例えば特許文献１には、筒状のモータケースの端部を塞ぐ板部のモータケースとは反対側に制御部を設けた回転電機が記載されている。特許文献１の回転電機では、巻線と制御部とは、巻線延伸部により電気的に接続されている。ここで、巻線延伸部は、モータケースの端部を塞ぐ板部に形成された挿通穴部に挿通されている。

特開２０１１−１０４０８号公報

特許文献１の回転電機では、巻線延伸部の巻線とは反対側の端部は、基板に対し板部側で制御部と電気的に接続されている。そのため、基板に対し板部側に、巻線延伸部と制御部とを電気的に接続するための作業用スペースを確保する必要がある。したがって、制御部を含む回転電機の体格が大型化するおそれがある。

また、特許文献１の回転電機では、巻線延伸部と制御部とを電気的に接続する際に生じ得るスパッタやはんだ玉等が回転電機内の基板に対し板部側の各部位に付着するおそれがある。そのため、スパッタやはんだ玉等の金属異物を除去するのが困難になるおそれがある。その結果、回転電機内での短絡故障を招くおそれがある。

また、特許文献１の回転電機では、巻線延伸部を挿通するための挿通穴部が板部に複数形成され、板部の周方向の複数箇所において巻線延伸部と制御部とが電気的に接続されている。そのため、上述の問題がより顕著になるとともに、板部に挿通穴部を形成するための工数、巻線延伸部と制御部とを電気的に接続するための工数、および、異物が挿通穴部を経由してモータケース内側へ侵入するリスクが増大するおそれがある。

本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、小型で製造容易な回転電機を提供することにある。

本発明は、モータ部と第１板部と第２板部と巻線延伸部と制御部とを備えた回転電機である。
モータ部は、モータケース、ステータ、巻線、ロータおよびシャフトを有している。ステータは、筒状のモータケースの内側に設けられる。巻線は、ステータに巻回される。ロータは、ステータの内側に回転可能に設けられる。シャフトは、ロータの回転中心に設けられる。

第１板部は、モータケースの一端を塞ぎ、シャフトの一端側を軸受けする。第２板部は、板厚方向に延びるよう形成される挿通穴部を有し、モータケースの他端を塞ぎ、シャフトの他端側を軸受けする。巻線延伸部は、一端が巻線に電気的に接続し、巻線から延びて挿通穴部を挿通するよう設けられる。

制御部は、第２板部のモータケースとは反対側に設けられる。制御部は、基板を有し、基板に対し第２板部とは反対側、または、基板において巻線延伸部の他端に電気的に接続している。制御部は、巻線への通電を制御する。

上述のように、本発明では、巻線に接続する巻線延伸部を第２板部の挿通穴部に挿通し、基板に対し第２板部とは反対側、または、基板において巻線延伸部の他端と制御部とを電気的に接続している。そのため、基板に対し第２板部側に、巻線延伸部の他端と制御部とを電気的に接続するための作業用スペースを確保する必要がない。これにより、モータ部と制御部とを一体に設けた回転電機の大型化を抑制することができる。

また、本発明は基板に対し第２板部とは反対側、または、基板において巻線延伸部の他端と制御部とを電気的に接続する構成のため、巻線延伸部の他端と制御部とを電気的に接続する際に生じ得るスパッタやはんだ玉等が回転電機内の基板に対し第２板部側の各部位に付着するのを抑制することができる。これにより、スパッタやはんだ玉等の金属異物を容易に除去することができる。その結果、回転電機内での短絡故障を抑制可能な回転電機を容易に製造することができる。

本発明の第１実施形態による回転電機を示す模式的断面図。 図１のＩＩ−ＩＩ線断面図。 本発明の第１実施形態による回転電機の回路構成および適用例を示す図。 本発明の第１実施形態による回転電機の製造工程の一部を示す図。 本発明の第１実施形態による回転電機の製造工程の一部を示す図。 本発明の第２実施形態による回転電機を示す模式的断面図。 本発明の第３実施形態による回転電機を示す模式的断面図。

以下、本発明の複数の実施形態による回転電機を図面に基づき説明する。なお、複数の実施形態において実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
（第１実施形態）

本発明の第１実施形態による回転電機を図１、２に示す。回転電機１０は、図３に示すように、車両に搭載される電動パワーステアリング装置１の駆動部として用いられる。回転電機１０は、後述するモータ部２０のシャフト２５の端部（出力端２６）が、コラム軸２に設けられたギアボックスのギア３に噛み合うようにして取り付けられている。回転電機１０は、ステアリング４の操舵トルクを検出するトルクセンサ５から出力されるトルク信号、および、図示しないＣＡＮ（Controller Area Network）から取得する車速信号等に基づきモータ部２０を正逆回転させることにより、操舵に関するアシスト力を発生する。このように、本実施形態では、電動パワーステアリング装置１は、コラムアシスト型の電動パワーステアリング装置である。

図１に示すように、回転電機１０は、モータ部２０、磁石２７、第１板部３０、第２板部４０、巻線延伸部１１、制御部５０、ターミナル１２、カバー７０、コネクタ部８０、コネクタ端子８１、キャップ９０等を備えている。
モータ部２０は、モータケース２１、ステータ２２、巻線２３、ロータ２４およびシャフト２５等を有している。

モータケース２１は、例えばアルミ等の金属により筒状に形成されている。
ステータ２２は、例えば積層鋼板等により略円環状に形成されている。ステータ２２は、モータケース２１の内側に固定されるようにして設けられる。
巻線２３は、例えば銅等の金属により線状に形成され、ステータ２２に巻回される。本実施形態では、巻線２３は、３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）に対応するよう設けられている。

ロータ２４は、ステータ２２と同様、例えば積層鋼板により略円柱状に形成されている。ロータ２４は、ステータ２２の内側に回転可能に設けられる。ロータ２４の外壁には、周方向に所定の間隔を空けて、Ｎ極とＳ極とが交互になるようにして複数の磁石が設けられている（図示せず）。
シャフト２５は、例えば金属により棒状に形成されている。シャフト２５は、ロータ２４の回転中心に設けられる。

シャフト２５の一方の端部に出力端２６が設けられている。当該出力端２６は、電動パワーステアリング装置１のギア３に噛み合い可能である。また、シャフト２５の他端に磁石２７が設けられている。磁石２７は、磁束を発生する。ここで、磁石２７は、特許請求の範囲における「磁束発生手段」に対応している。

第１板部３０は、例えばアルミ等の金属により板状に形成されている。第１板部３０は、モータケース２１の一端を塞ぐようモータケース２１と一体に形成されている。第１板部３０の中央には、シャフト穴部３１が形成されている。シャフト穴部３１には、軸受３２が設けられている。軸受３２は、シャフト２５の一端側を軸受けする。すなわち、シャフト２５は、一端側が軸受３２を介して第１板部３０に軸受けされている。

第２板部４０は、例えばアルミ等の金属により板状に形成されている。第２板部４０は、モータケース２１の他端を塞ぐようモータケース２１とは別体に形成されている。ここで、第２板部４０とモータケース２１とは、互いに周方向の全範囲にわたって接合している。第２板部４０の中央には、シャフト穴部４１が形成されている。シャフト穴部４１には、軸受４２が設けられている。軸受４２は、シャフト２５の他端側を軸受けする。すなわち、シャフト２５は、他端側が軸受４２を介して第２板部４０に軸受けされている。
このように、シャフト２５は、一端側が第１板部３０により軸受けされ、他端側が第２板部４０により軸受けされている。これにより、ロータ２４は、ステータ２２の内側でステータ２２に対し相対回転可能である。

第２板部４０は、モータケース２１の内壁に対向する外壁に、環状の溝部を有している。当該溝部には、ゴム製環状のシール部材４３が設けられている（図１参照）。第２板部４０がモータケース２１の他端を塞ぐとき、シール部材４３は、第２板部４０とモータケース２１との間で圧縮された状態となる。これにより、第２板部４０とモータケース２１との間は、気密または液密に保たれる。

第２板部４０のシール部材４３の内側には、第２板部４０を板厚方向に貫く挿通穴部４４および穴部４５が形成されている（図１、２参照）。挿通穴部４４および穴部４５は、第２板部４０がモータケース２１の他端を塞いだ状態において、モータケース２１の内側の空間と、第２板部４０に対しモータケース２１とは反対側の空間とを接続している。
また、第２板部４０は、モータケース２１とは反対側の面に、モータケース２１側へ凹むよう形成される凹部４６を有している。

巻線延伸部１１は、例えば銅等の金属により棒状に形成されている。巻線延伸部１１は、一端が巻線２３に電気的に接続し、巻線２３から延びて挿通穴部４４を挿通するよう設けられる。ここで、巻線延伸部１１の一端と巻線２３とは、溶接、または、はんだ付け等により電気的に接続している。巻線延伸部１１は、第２板部４０（挿通穴部４４）に当接しないよう設けられている。また、巻線延伸部１１は、外壁が絶縁被膜に覆われている。

また、図２に示すように、本実施形態では、巻線延伸部１１は、６つ設けられている。ここで、６つの巻線延伸部１１のうち２つずつが、巻線２３の各相に対応している。また、挿通穴部４４は第２板部４０に１つ形成され、挿通穴部４４に６つの巻線延伸部１１が挿通されている。

制御部５０は、第２板部４０のモータケース２１とは反対側に設けられる。図１、３に示すように、制御部５０は、第１コンデンサ５１、チョークコイル５２、インバータ回路１としてのパワーモジュール５３、インバータ回路２としてのパワーモジュール５４、第２コンデンサ５５、基板６０、カスタムＩＣ６１、回転角センサ６２、および、制御ＩＣ６３等を有している。

図３に示すように、制御部５０には、バッテリ６から電力が供給される。第１コンデンサ５１とチョークコイル５２とは、フィルタ回路を構成し、バッテリ６を共有する他の装置から回転電機１０に伝わるノイズを低減するとともに、回転電機１０からバッテリ６を共有する他の装置へ伝わるノイズを低減する。また、チョークコイル５２は、バッテリ６とパワーモジュール５３およびパワーモジュール５４との間に直列接続され、電源変動を減衰する。

パワーモジュール５３は、スイッチング素子５０１〜５０６、電源リレー５０７、５０８、および、シャント抵抗５０９等を樹脂等の封止体により覆うことで一体に形成した半導体モジュールである。
本実施形態では、スイッチング素子５０１〜５０６は、電界効果トランジスタの一種であるＭＯＳＦＥＴ（metal-oxide-semiconductor field-effect transistor）である。スイッチング素子５０１〜５０６は、ゲート電圧により、ソース−ドレイン間がオンオフ制御される。

上アーム側のスイッチング素子５０１〜５０３は、ドレインがバッテリ６側に接続され、ソースが対応する下アーム側のスイッチング素子５０４〜５０６のドレインに接続されている。下アーム側のスイッチング素子５０４〜５０６のソースは、グランド側に接続されている。上アーム側のスイッチング素子５０１〜５０３と対応する下アーム側のスイッチング素子５０４〜５０６との接続点は、モータ部２０に電気的に接続されている。

電源リレー５０７、５０８は、スイッチング素子５０１〜５０６と同様、ＭＯＳＦＥＴにより構成されている。電源リレー５０７、５０８は、スイッチング素子５０１〜５０６とチョークコイル５２との間に設けられ、異常時にスイッチング素子５０１〜５０６を経由してモータ部２０側へ電流が流れるのを遮断可能である。

シャント抵抗５０９は、スイッチング素子５０４〜５０６とグランドとの間に電気的に接続されている。シャント抵抗５０９に印加される電圧または電流を検出することにより、モータ部２０に流れる電流を検出可能である。
パワーモジュール５４は、上述のパワーモジュール５３と同様の構成のため、説明を省略する。ここで、パワーモジュール５３、５４は、特許請求の範囲における「半導体モジュール」に対応している。

第２コンデンサ５５は、上アーム側のスイッチング素子５０１〜５０３のバッテリ６側の配線とグランドとに接続されている。つまり、第２コンデンサ５５は、スイッチング素子５０１〜５０６と並列接続されている。第２コンデンサ５５は、電荷を蓄えることで、スイッチング素子５０１〜５０６への電力供給を補助し、また、電流の切り替えにより生じるリップル電流を吸収する。

カスタムＩＣ６１は、レギュレータ６４、回転角センサ信号増幅部６５および検出電圧増幅部６６等を含む半導体集積回路である。
レギュレータ６４は、バッテリ６からの電力を安定化する安定化回路である。レギュレータ６４は、各部へ供給される電力の安定化を行う。例えば後述するマイコン６７は、このレギュレータ６４により、安定した所定の電圧（例えば５Ｖ）で動作する。

回転角センサ信号増幅部６５には、回転角センサ６２からの信号が入力される。回転角センサ６２は、例えばホールＩＣ等の磁束検出素子であり、後述する基板６０においてモータ部２０のシャフト２５の磁石２７側の端部近傍、より具体的にはシャフト２５の軸線上に設けられ（図１参照）、磁石２７が発生する磁束、すなわち、周囲の磁束（磁界）の変化を検出し、当該検出値をモータ部２０（ロータ２４）の回転角度に関する信号として回転角センサ信号増幅部６５に伝送する。回転角センサ信号増幅部６５は、回転角センサ６２から伝送されたモータ部２０の回転角度に関する信号を増幅して、後述のマイコン６７へ出力する。ここで、回転角センサ６２は、特許請求の範囲における「磁束検出手段」に対応している。

検出電圧増幅部６６は、シャント抵抗５０９の両端電圧を検出し、当該検出した検出値を増幅して後述のマイコン６７へ出力する。
制御ＩＣ６３は、マイコン６７、プリドライバ６８、６９等を含む半導体集積回路である。
マイコン６７は、演算手段としてのＣＰＵ、記憶手段としてのＲＯＭおよびＲＡＭ等を有する小型のコンピュータである。マイコン６７は、ＲＯＭに格納された各種プログラムに従い、ＣＰＵによって種々の処理が実行される。

マイコン６７には、回転角センサ信号増幅部６５からモータ部２０の回転角度に関する信号、検出電圧増幅部６６からシャント抵抗５０９の両端電圧、トルクセンサ５から操舵トルク信号、および、ＣＡＮから車速情報等が入力される。マイコン６７は、これらの信号が入力されると、モータ部２０の回転角度に基づきプリドライバ６８を介してパワーモジュール５３を制御する。より具体的には、マイコン６７は、プリドライバ６８によりスイッチング素子５０１〜５０６のゲート電圧を変化させ、スイッチング素子５０１〜５０６のオンオフを切り替えることで、パワーモジュール５３を制御する。

また、マイコン６７は、検出電圧増幅部６６から入力されるシャント抵抗５０９の両端電圧に基づき、モータ部２０（巻線２３）へ供給する電流を正弦波に近づけるようパワーモジュール５３を制御する。なお、マイコン６７は、プリドライバ６８によりパワーモジュール５３を制御するのと同様、プリドライバ６９によりパワーモジュール５４を制御する。

マイコン６７は、回転角センサ６２、トルクセンサ５、シャント抵抗５０９、ＣＡＮからの車速情報等に基づき、車速に応じてステアリング４の操舵をアシストするように、プリドライバ６８、６９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、パワーモジュール５３およびパワーモジュール５４により構成される２系統のインバータ回路に出力され、パワーモジュール５３およびパワーモジュール５４のスイッチング素子５０１〜５０６のオンオフの切り替え動作を制御する。これにより、モータ部２０の巻線２３の各相には、位相の異なる正弦波電流が流れ、回転磁界が生じる。この回転磁界を受けてロータ２４およびシャフト２５が一体となって回転する。そして、シャフト２５の回転により、出力端２６からコラム軸２のギア３に駆動力が出力され、運転者のステアリング４による操舵がアシストされる。

このように、本実施形態では、制御部５０は、２系統のパワーモジュール（５３、５４）を有し、巻線２３への通電を制御する。ここで、各系統は、それぞれ、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相を含む。また、パワーモジュール５３、５４（スイッチング素子５０１〜５０６）は、作動（スイッチング）時、発熱する。

基板６０は、例えばガラス繊維とエポキシ樹脂からなるＦＲ−４等のプリント基板である。基板６０は、図１に示すように、面方向が第２板部４０の面方向と平行になるよう、第２板部４０に対しモータケース２１とは反対側に設けられている。本実施形態では、基板６０は、第２板部４０に当接するよう第２板部４０に固定されている。

基板６０の第２板部４０とは反対側の面に、第１コンデンサ５１、チョークコイル５２、第２コンデンサ５５、カスタムＩＣ６１、制御ＩＣ６３等が実装されている。基板６０の第２板部４０側の面に、回転角センサ６２、パワーモジュール５３、５４等が実装されている。回転角センサ６２は、シャフト２５の軸線上に位置するよう基板６０に実装されている。パワーモジュール５３、５４は、第２板部４０の凹部４６に収容されるようにして基板６０に実装されている。

本実施形態では、パワーモジュール５３、５４と凹部４６との間には、熱伝導部材４７が設けられている。熱伝導部材４７は、例えば絶縁放熱シートおよび放熱グリスから構成されている。絶縁放熱シートは、例えばシリコン等を含む熱抵抗の小さな絶縁シートである。放熱グリスは、例えばシリコンを基材とする熱抵抗の小さなゲル状のグリスである。この構成により、パワーモジュール５３、５４の作動時の熱は、熱伝導部材４７を経由して第２板部４０、モータケース２１に伝達し、放熱される。

ターミナル１２は、例えば銅等の金属により棒状に形成されている。ターミナル１２は、一端が制御部５０の基板６０のプリント配線に電気的に接続するよう設けられている。当該プリント配線は、パワーモジュール５３、５４の上アーム側のスイッチング素子５０１〜５０３と対応する下アーム側のスイッチング素子５０４〜５０６との接続点に電気的に接続している。

ターミナル１２は、６つの巻線延伸部１１に対応し、６つ設けられている。６つのターミナル１２は、それぞれ、対応する巻線延伸部１１に対し平行になるよう設けられている。各巻線延伸部１１の巻線２３とは反対側の端部（他端）とターミナル１２の基板６０とは反対側の端部（他端）とは、例えばはんだ付け、または、溶接等により、電気的に接続されている（図１参照）。このように、制御部５０は、基板６０に対し第２板部４０とは反対側において巻線延伸部１１の他端に電気的に接続している。

パワーモジュール５３、５４と巻線２３とがターミナル１２および巻線延伸部１１を介して電気的に接続されることにより、パワーモジュール５３、５４、ターミナル１２および巻線延伸部１１を経由して巻線２３に電力が供給される。

カバー７０は、例えば樹脂により皿状に形成されている。カバー７０は、底部の所定の位置に、内側と外側とを連通する開口部７１を有している。カバー７０は、内側で制御部５０を覆うよう、かつ、巻線延伸部１１の他端側、および、ターミナル１２の他端側、すなわち、巻線延伸部１１とターミナル１２との接合部が開口部７１の内側に位置するよう、第２板部４０の制御部５０側に設けられている。カバー７０は、外縁部が、複数のねじ７２により第２板部４０に固定されている。これにより、カバー７０は、第２板部４０に取り付けられている。カバー７０により、制御部５０を外部からの衝撃、埃や水等の液体から保護することができる。

コネクタ部８０は、例えば樹脂によりカバー７０と一体に形成されている。コネクタ部８０は、カバー７０の中央から制御部５０とは反対側へ筒状に延びるよう形成されている。コネクタ端子８１は、例えば銅等の金属により形成され、一端がコネクタ部８０の内側に位置し、他端が制御部５０の基板６０に電気的に接続するよう設けられている。なお、コネクタ端子８１の他端は、第２板部４０の穴部４５に対応する位置で基板６０に電気的に接続されている。

コネクタ部８０には、ハーネス７が接続される。これにより、ハーネス７は、コネクタ端子８１の一端に電気的に接続される。ハーネス７には、バッテリ６からの電流、ＣＡＮ信号、および、トルクセンサ５からの信号等が流れる。これにより、コネクタ部８０、コネクタ端子８１を経由して制御部５０にバッテリ６からの電流、ＣＡＮ信号、および、トルクセンサ５からの信号等が供給される。

キャップ９０は、カバー７０の開口部７１に設けられている。キャップ９０は、筒部９１、板部９２、通気手段９３等を有している。筒部９１は例えば樹脂により筒状に形成されている。板部９２は、筒部９１の一端を塞ぐよう、例えば樹脂により筒部９１と一体に形成されている。通気手段９３は、例えばポリテトラフルオロエチレンを延伸加工したフィルムとポリウレタンポリマーを複合化して多数の微細な孔を有するよう形成した防水透湿素材により形成されている。通気手段９３は、板部９２に設けられ、キャップ９０（筒部９１）の内側と外側との間の気体の流通を許容し液体の流通を規制する。

キャップ９０は、筒部９１の内側に、巻線延伸部１１の他端側、および、ターミナル１２の他端側、すなわち、巻線延伸部１１とターミナル１２との接合部が位置するよう、かつ、開口部７１を塞ぐようカバー７０に設けられている。そのため、巻線延伸部１１の他端側、および、ターミナル１２の他端側は、キャップ９０により覆われている。

次に、本実施形態による回転電機１０の製造方法について説明する。回転電機１０の製造方法は、下記の工程を含む。
（モータ部組み付け工程）
図４に示すように、ステータ２２に巻線２３を巻き回し、第１板部３０と一体のモータケース２１の内側にステータ２２を固定する。第１板部３０のシャフト穴部３１に軸受３２を取り付ける。ロータ２４と一体のシャフト２５の一端を軸受３２に通す。シャフト２５の一端に出力端２６を取り付ける。シャフト２５の他端側に軸受４２を通す。シャフト２５の他端に磁石２７を取り付ける。巻線２３に巻線延伸部１１の一端を電気的に接続する。

（制御部組み付け工程）
図４に示すように、各電子部品を実装した基板６０にターミナル１２の一端を電気的に接続する。第２板部４０の凹部４６に熱伝導部材４７を設ける。回転角センサ６２がシャフト穴部４１の中心に位置し、かつ、パワーモジュール５３、５４が凹部４６に収容された状態となるよう、基板６０を第２板部４０に固定する。ターミナル１２の他端が開口部７１の内側に位置し、かつ、コネクタ端子８１の他端が基板６０のスルーホール６０１に挿通した状態となるよう、カバー７０をねじ７２で第２板部４０に固定する。図示しないはんだ付け具を穴部４５に挿入し、コネクタ端子８１の他端と基板６０のプリント配線とをスルーホール６０１において電気的に接続する。第２板部４０の外壁の溝部にシール部材４３を設ける。

（接合工程）
図４、５に示すように、巻線延伸部１１が挿通穴部４４に挿通するよう、かつ、軸受４２がシャフト穴部４１に嵌まり込むよう、モータケース２１と第２板部４０とを接合する。これにより、６つのターミナル１２の他端と巻線延伸部１１の他端とが、カバー７０の開口部７１の内側において互いに隣接した状態となる。

（ターミナル接続工程）
カバー７０の外部から、はんだ付け具により、対応するターミナル１２の他端と巻線延伸部１１の他端とを電気的に接続する。
（キャップ取り付け工程）
図５、１に示すように、筒部９１の内側にターミナル１２の他端と巻線延伸部１１の他端との接合部が位置するようキャップ９０をカバー７０の開口部７１に嵌め込む。

以上説明したように、（１）本実施形態では、モータ部２０は、モータケース２１、ステータ２２、巻線２３、ロータ２４およびシャフト２５を有している。ステータ２２は、筒状のモータケース２１の内側に設けられる。巻線２３は、ステータ２２に巻回される。ロータ２４は、ステータ２２の内側に回転可能に設けられる。シャフト２５は、ロータ２４の回転中心に設けられる。

第１板部３０は、モータケース２１の一端を塞ぎ、シャフト２５の一端側を軸受けする。第２板部４０は、板厚方向に延びるよう形成される挿通穴部４４を有し、モータケース２１の他端を塞ぎ、シャフト２５の他端側を軸受けする。巻線延伸部１１は、一端が巻線２３に電気的に接続し、巻線２３から延びて挿通穴部４４を挿通するよう設けられる。

制御部５０は、第２板部４０のモータケース２１とは反対側に設けられる。制御部５０は、基板６０を有し、基板６０に対し第２板部４０とは反対側において巻線延伸部１１の他端に電気的に接続している。制御部５０は、巻線２３への通電を制御する。

上述のように、本実施形態では、巻線２３に接続する巻線延伸部１１を第２板部４０の挿通穴部４４に挿通し、基板６０に対し第２板部４０とは反対側において巻線延伸部１１の他端と制御部５０とを電気的に接続している。そのため、基板６０に対し第２板部４０側に、巻線延伸部１１の他端と制御部５０とを電気的に接続するための作業用スペースを確保する必要がない。これにより、モータ部２０と制御部５０とを一体に設けた回転電機１０の大型化を抑制することができる。

また、本実施形態は基板６０に対し第２板部４０とは反対側において巻線延伸部１１の他端と制御部５０とを電気的に接続する構成のため、巻線延伸部１１の他端と制御部５０とを電気的に接続する際に生じ得るスパッタやはんだ玉等が回転電機１０内の基板６０に対し第２板部４０側の各部位に付着するのを抑制することができる。これにより、スパッタやはんだ玉等の金属異物を容易に除去することができる。その結果、回転電機１０内での短絡故障を抑制可能な回転電機１０を容易に製造することができる。

また、（２）本実施形態では、挿通穴部４４は、第２板部４０に１つ形成されている。そのため、第２板部４０に挿通穴部４４を形成するための工数、巻線延伸部１１と制御部５０とを電気的に接続するための工数、および、異物が挿通穴部４４を経由してモータケース２１内側へ侵入するリスクを低減することができる。

また、（４）本実施形態では、制御部５０を覆うよう第２板部４０の制御部５０側に設けられるカバー７０をさらに備えている。これにより、制御部５０を外部からの衝撃、埃や水等の液体から保護することができる。

また、（５）本実施形態では、カバー７０と一体に形成され、巻線２３に電力を供給するためのハーネス７が接続されるコネクタ部８０と、一端がハーネス７に電気的に接続可能なようコネクタ部８０の内側に位置し、他端が制御部５０に電気的に接続するコネクタ端子８１と、をさらに備えている。第２板部４０は、コネクタ端子８１の他端に対応する位置に、コネクタ端子８１の他端と制御部５０とを電気的に接続する作業が可能な程度の穴である穴部４５を有している。これにより、例えば、第２板部４０に制御部５０およびカバー７０を取り付けた後に、穴部４５を利用して、コネクタ端子８１の他端と制御部５０とを電気的に接続する作業を行うことができる。

また、（６）本実施形態では、一端が制御部５０に電気的に接続し、制御部５０から第２板部４０とは反対側へ延び、他端が巻線延伸部１１の他端に電気的に接続するターミナル１２をさらに備えている。これにより、巻線延伸部１１の他端と制御部５０とを、第２板部４０からより離れた位置で電気的に接続することができる。

また、（７）本実施形態では、カバー７０は、巻線延伸部１１の他端側、および、ターミナル１２の他端側が内側に位置するよう形成される開口部７１を有している。これにより、例えば、モータケース２１、第２板部４０、制御部５０、カバー７０を組み付けた後で、巻線延伸部１１の他端とターミナル１２の他端とを、開口部７１において電気的に接続することができる。そのため、巻線延伸部１１の他端とターミナル１２の他端とを電気的に接続するための作業用スペースを回転電機１０内に確保する必要がない。また、巻線延伸部１１の他端とターミナル１２の他端とを電気的に接続する際に生じ得るスパッタやはんだ玉等が回転電機１０内に付着するのを抑制することができる。

また、（８）本実施形態では、巻線延伸部１１の他端側、および、ターミナル１２の他端側を覆うとともに開口部７１を塞ぐキャップ９０をさらに備えている。これにより、巻線延伸部１１の他端とターミナル１２の他端との電気的な接続部（接合部）を保護するとともに、開口部７１を経由して埃や水等の液体がカバー７０内に侵入するのを抑制することができる。

また、（９）本実施形態では、キャップ９０は、内側と外側との間の気体の流通を許容し液体の流通を規制する通気手段９３を有している。通気手段９３は、例えば防水透湿素材により形成されている。これにより、開口部７１を経由して水等の液体がカバー７０内に侵入するのを抑制しつつ、カバー７０内の湿度を適正に保つことができる。

また、（１０）本実施形態では、制御部５０は、基板６０に実装され巻線２３への通電を制御するパワーモジュール５３、５４を有している。すなわち、本実施形態は、２系統のインバータ回路を備えている。これにより、例えば、一方の系統に故障等の異常が生じても他方の系統により回転電機１０の作動を継続することができる。

なお、本実施形態では、２系統のインバータ回路を備えるため、回転電機１０の作動時の発熱は比較的大きい。また、本実施形態は、２系統のインバータ回路を備える３相駆動式の回転電機のため、巻線２３（巻線延伸部１１）と制御部５０との電気的な接続箇所が多い。しかしながら、本実施形態では、巻線延伸部１１を挿通するために第２板部４０に形成される挿通穴部４４は、１つである。これにより、複数系統のインバータ回路を備えつつ、巻線延伸部１１と制御部５０とを電気的に接続するための工数、および、異物が挿通穴部４４を経由してモータケース２１内側へ侵入するリスクを低減することができる。

また、（１１）本実施形態では、パワーモジュール５３、５４は、基板６０の第２板部４０側の面に実装されている。そのため、パワーモジュール５３、５４の作動時の発熱を、第２板部４０に効率よく伝達し、放熱することができる。

また、（１２）本実施形態では、シャフト２５の他端に設けられ、磁束を発生する磁石２７をさらに備えている。制御部５０は、基板６０に実装され磁石２７が発生する磁束を検出可能な回転角センサ６２を有している。基板６０は、第２板部４０に設けられている。すなわち、回転角センサ６２は、シャフト２５の他端側を軸受けする第２板部４０に設けられる基板６０に実装されている。そのため、シャフト２５の他端に設けられる磁石２７と回転角センサ６２とを精度よく位置決めすることができる。

また、（１３）本実施形態では、第２板部４０とモータケース２１とは、金属により別体に形成され、互いに周方向の全範囲にわたって接合している。そのため、パワーモジュール５３、５４の熱を、第２板部４０を経由してモータケース２１に効率よく伝達し、放熱することができる。

また、（１４）本実施形態では、第２板部４０とモータケース２１との間に設けられ、第２板部４０とモータケース２１との間を気密または液密に保持可能なシール部材４３をさらに備えている。これにより、第２板部４０とモータケース２１との間を経由して埃や水等の液体がモータケース２１の内側に侵入するのを抑制することができる。

また、（１５）本実施形態では、第１板部３０とモータケース２１とは、金属により一体に形成されている。これにより、部材点数を低減できるとともに、パワーモジュール５３、５４の熱を、第２板部４０およびモータケース２１を経由して第１板部３０に効率よく伝達し、放熱することができる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態による回転電機を図６に示す。第２実施形態は、巻線延伸部１１、カバー７０の形状等が第１実施形態と異なる。

第２実施形態では、巻線延伸部１１は、他端が基板６０のスルーホール６０２に位置するよう形成されている。巻線延伸部１１の他端と基板６０のプリント配線とは、スルーホール６０２においてプレスフィットにより電気的に接続している。すなわち、制御部５０は、基板６０において巻線延伸部１１の他端に電気的に接続している。

第２実施形態は、第１実施形態で示したターミナル１２を備えていない。また、カバー７０は、第１実施形態で示した開口部７１を有していない。また、第２実施形態は、第１実施形態で示したキャップ９０を備えていない。

次に、本実施形態による回転電機の製造方法について説明する。回転電機の製造方法は、下記の工程を含む。
（モータ部組み付け工程）
第１実施形態と同様のため、説明を省略する。

（制御部組み付け工程）
第２板部４０の凹部４６に熱伝導部材４７を設ける。回転角センサ６２がシャフト穴部４１の中心に位置し、かつ、パワーモジュール５３、５４が凹部４６に収容された状態となるよう、基板６０を第２板部４０に固定する。ターミナル１２の他端が開口部７１の内側に位置し、かつ、コネクタ端子８１の他端が基板６０のスルーホール６０１に挿通した状態となるよう、カバー７０をねじ７２で第２板部４０に固定する。図示しないはんだ付け具を穴部４５に挿入し、コネクタ端子８１の他端と基板６０のプリント配線とをスルーホール６０１において電気的に接続する。第２板部４０の外壁の溝部にシール部材４３を設ける。

（接合工程）
巻線延伸部１１が挿通穴部４４に挿通するよう、かつ、巻線延伸部１１の他端が基板６０のスルーホール６０２に挿通するよう、かつ、軸受４２がシャフト穴部４１に嵌まり込むよう、モータケース２１と第２板部４０とを接合する。これにより、６つの巻線延伸部１１の他端と基板６０のプリント配線とがスルーホール６０２においてプレスフィットにより電気的に接続した状態となる。

以上説明したように、（１）本実施形態では、巻線２３に接続する巻線延伸部１１を第２板部４０の挿通穴部４４に挿通し、基板６０において巻線延伸部１１の他端と制御部５０とを電気的に接続している。そのため、第１実施形態と同様、基板６０に対し第２板部４０側に、巻線延伸部１１の他端と制御部５０とを電気的に接続するための作業用スペースを確保する必要がない。これにより、モータ部２０と制御部５０とを一体に設けた回転電機１０の大型化を抑制することができる。

また、（３）本実施形態では、巻線延伸部１１の他端と制御部５０とは、プレスフィットにより電気的に接続している。そのため、第１実施形態と比べ、巻線延伸部１１と制御部５０との電気的な接続を容易に行うことができる。また、ターミナル１２およびキャップ９０を必要とする第１実施形態と比べ、部材点数を低減することができる。また、第１実施形態のようにカバー７０に開口部７１を形成する必要がなく、加工工数を低減できる。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態による回転電機を図７に示す。第３実施形態は、モータケース２１、第１板部３０および第２板部４０の形状等が第１実施形態と異なる。
第３実施形態では、第１板部３０は、モータケース２１の一端を塞ぐようモータケース２１と別体に形成されている。ここで、第１板部３０とモータケース２１とは、互いに周方向の全範囲にわたって接合している。

また、第１板部３０は、モータケース２１の内壁に対向する外壁に、環状の溝部を有している。当該溝部に、シール部材４３が設けられている（図７参照）。第１板部３０がモータケース２１の一端を塞ぐとき、シール部材４３は、第１板部３０とモータケース２１との間で圧縮された状態となる。これにより、第１板部３０とモータケース２１との間は、気密または液密に保たれる。
本実施形態では、第２板部４０は、モータケース２１の他端を塞ぐようモータケース２１と一体に形成されている。

以上説明したように、（１３）本実施形態では、第１板部３０とモータケース２１とは、金属により別体に形成され、互いに周方向の全範囲にわたって接合している。そのため、パワーモジュール５３、５４の熱を、モータケース２１を経由して第１板部３０に効率よく伝達し、放熱することができる。

また、（１４）本実施形態では、第１板部３０とモータケース２１との間に設けられ、第１板部３０とモータケース２１との間を気密または液密に保持可能なシール部材４３を備えている。これにより、第１板部３０とモータケース２１との間を経由して埃や水等の液体がモータケース２１の内側に侵入するのを抑制することができる。

また、（１５）本実施形態では、第２板部４０とモータケース２１とは、金属により一体に形成されている。これにより、部材点数を低減できるとともに、パワーモジュール５３、５４の熱を、第２板部４０を経由してモータケース２１に効率よく伝達し、放熱することができる。

（他の実施形態）
本発明の他の実施形態では、巻線延伸部を挿通する挿通穴部は、第２板部に複数形成されていてもよい。
また、本発明の他の実施形態では、カバーを備えないこととしてもよい。

また、本発明の他の実施形態では、コネクタ部およびコネクタ端子を備えないこととしてもよい。また、第２板部は、コネクタ端子の他端と制御部とを電気的に接続する作業が可能な程度の穴である穴部を有していなくてもよい。
また、本発明の他の実施形態では、通気手段は、例えばキャップに微細な孔を複数形成することにより構成してもよい。また、キャップは、通気手段を有していなくてもよい。

また、本発明の他の実施形態では、半導体モジュール（パワーモジュール）は、２つに限らず、１つ、または、３つ以上設けられていてもよい。すなわち、回転電機は、２系統に限らず、１系統、または、３系統以上のインバータ回路を備えることとしてもよい。よって、巻線延伸部またはターミナルは、それぞれ、６つに限らず、いくつ設けられていてもよい。

また、上述の実施形態では、１つのパワーモジュール（５３、５４）に複数のスイッチング素子（５０１〜５０６）および電源リレー（５０７、５０８）を含む例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、複数のスイッチング素子および電源リレーのそれぞれ、または、いくつかの組毎に封止体により覆うことでパワーモジュールを形成することとしてもよい。

また、本発明の他の実施形態では、半導体モジュール（パワーモジュール）は、基板の第２板部とは反対側の面に実装されていてもよい。また、第２板部は、半導体モジュールを収容可能な凹部を有していなくてもよい。また、当該凹部には、熱伝導部材は設けられていなくてもよい。

また、本発明の他の実施形態では、シャフトの他端に磁束発生手段を備えないこととしてもよい。また、制御部は、基板に磁束検出手段を有していなくてもよい。
また、本発明の他の実施形態では、モータケース、第１板部または第２板部の少なくともいずれかは、例えば樹脂等、金属以外の材料により形成されていてもよい。

また、本発明の他の実施形態では、第２板部または第１板部とモータケースとの間にシール部材を備えないこととしてもよい。
また、上述の実施形態では、巻線が３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の回転電機を例示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、巻線は、３相に限らず、いくつの相を構成することとしてもよい。

また、上述の実施形態では、回転電機をコラムアシスト型の電動パワーステアリング装置に適用する例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、例えばラック軸にアシストトルクを付与するラックアシスト型の電動パワーステアリング装置に回転電機を適用することとしてもよい。

また、本発明の他の実施形態では、電動パワーステアリング装置の駆動部に限らず、例えばハイブリッド車両の駆動輪を駆動するための駆動部や、車両以外に搭載されるその他機器類の駆動部として回転電機を用いてもよい。
このように、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で他の種々の実施形態に適用可能である。

１０ ・・・回転電機
１１ ・・・巻線延伸部
２０ ・・・モータ部
２１ ・・・モータケース
２２ ・・・ステータ
２３ ・・・巻線
２４ ・・・ロータ
２５ ・・・シャフト
３０ ・・・第１板部
４０ ・・・第２板部
４４ ・・・挿通穴部
５０ ・・・制御部
６０ ・・・基板

Claims (15)

1. 筒状のモータケース（２１）、
   前記モータケースの内側に設けられるステータ（２２）、
   前記ステータに巻回される巻線（２３）、
   前記ステータの内側に回転可能に設けられるロータ（２４）、および、
   前記ロータの回転中心に設けられるシャフト（２５）を有するモータ部（２０）と、
   前記モータケースの一端を塞ぎ、前記シャフトの一端側を軸受けする第１板部（３０）と、
   板厚方向に延びるよう形成される挿通穴部（４４）を有し、前記モータケースの他端を塞ぎ、前記シャフトの他端側を軸受けする第２板部（４０）と、
   一端が前記巻線に電気的に接続し、前記巻線から延びて前記挿通穴部を挿通するよう設けられる巻線延伸部（１１）と、
   前記第２板部の前記モータケースとは反対側に設けられ、基板（６０）を有し、前記基板に対し前記第２板部とは反対側、または、前記基板において前記巻線延伸部の他端に電気的に接続し、前記巻線への通電を制御する制御部（５０）と、
   を備える回転電機（１０）。
2. 前記挿通穴部は、前記第２板部に１つ形成されていることを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
3. 前記巻線延伸部の他端と前記制御部とは、プレスフィットにより電気的に接続していることを特徴とする請求項１または２に記載の回転電機。
4. 前記制御部を覆うよう前記第２板部の前記制御部側に設けられるカバー（７０）をさらに備え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回転電機。
5. 前記カバーと一体に形成され、前記巻線に電力を供給するためのハーネス（７）が接続されるコネクタ部（８０）と、
   一端が前記ハーネスに電気的に接続可能なよう前記コネクタ部の内側に位置し、他端が前記制御部に電気的に接続するコネクタ端子（８１）と、をさらに備え、
   前記第２板部は、前記コネクタ端子の他端に対応する位置に、前記コネクタ端子の他端と前記制御部とを電気的に接続する作業が可能な程度の穴である穴部（４５）を有していることを特徴とする請求項４に記載の回転電機。
6. 一端が前記制御部に電気的に接続し、前記制御部から前記第２板部とは反対側へ延び、他端が前記巻線延伸部の他端に電気的に接続するターミナル（１２）をさらに備えることを特徴とする請求項４または５に記載の回転電機。
7. 前記カバーは、前記巻線延伸部の他端側、および、前記ターミナルの他端側が内側に位置するよう形成される開口部（７１）を有することを特徴とする請求項６に記載の回転電機。
8. 前記巻線延伸部の他端側、および、前記ターミナルの他端側を覆うとともに前記開口部を塞ぐキャップ（９０）をさらに備える請求項７に記載の回転電機。
9. 前記キャップは、内側と外側との間の気体の流通を許容し液体の流通を規制する通気手段（９３）を有することを特徴とする請求項８に記載の回転電機。
10. 前記制御部は、前記基板に実装され前記巻線への通電を制御する複数の半導体モジュール（５３、５４）を有していることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の回転電機。
11. 前記半導体モジュールは、前記基板の前記第２板部側の面に実装されていることを特徴とする請求項１０に記載の回転電機。
12. 前記シャフトの他端に設けられ、磁束を発生する磁束発生手段（２７）をさらに備え、
    前記制御部は、前記基板に実装され前記磁束発生手段が発生する磁束を検出可能な磁束検出手段（６２）を有し、
    前記基板は、前記第２板部に設けられていることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の回転電機。
13. 前記第２板部または前記第１板部と前記モータケースとは、金属により別体に形成され、互いに周方向の全範囲にわたって接合していることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項に記載の回転電機。
14. 前記第２板部または前記第１板部と前記モータケースとの間に設けられ、前記第２板部または前記第１板部と前記モータケースとの間を気密または液密に保持可能なシール部材（４３）をさらに備えることを特徴とする請求項１３に記載の回転電機。
15. 前記第１板部または前記第２板部と前記モータケースとは、金属により一体に形成されていることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか一項に記載の回転電機。

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