JP2019062588A - 電動駆動装置及び電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】良好な放熱特性を備えた新規な電動駆動装置及び電動パワーステアリング装置を提供することにある。【解決手段】電動モータが収納されたモータハウジング１１と、電動モータの回転軸の出力部１４とは反対側のモータハウジングの端面部の側に配置された、電動モータを駆動するための制御回路部１８、電源回路部１７、電力変換回路部１６からなる電子制御部とを備え、モータハウジング１１の端面部には、電力変換回路部１６と電源回路部１７が設置され、制御回路部１８、及び電源回路部１７、電力変換回路部１６は、電動モータの回転軸の方向に積層されて配置され、制御回路部１８、及び電源回路部１７、電力変換回路部１６は、金属カバー１２に覆われており、しかも金属カバー１２の外周面の放熱領域部３７には、制御回路部１８や電源回路部１７の熱を放熱する放熱端子部材３８、放熱部材３９が熱的に接続されている。【選択図】図１１

Description

本発明は電動駆動装置及び電動パワーステアリング装置に係り、特に電子制御装置を内蔵した電動駆動装置及び電動パワーステアリング装置に関するものである。

一般的な産業機械分野においては、電動モータによって機械系制御要素を駆動することが行われているが、最近では電動モータの回転速度や回転トルクを制御する半導体素子等からなる電子制御部を電動モータに一体的に組み込む、いわゆる機電一体型の電動駆動装置が採用され始めている。

機電一体型の電動駆動装置の例として、例えば自動車の電動パワーステアリング装置においては、運転者がステアリングホィールを操作することにより回動するステアリングシャフトの回動方向と回動トルクとを検出し、この検出値に基づいてステアリングシャフトの回動方向と同じ方向へ回動するように電動モータを駆動し、操舵アシストトルクを発生させるように構成されている。この電動モータを制御するため、電子制御部（ＥＣＵ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）がパワーステアリング装置に設けられている。

従来の電動パワーステアリング装置としては、例えば、特開２０１５−１３４５９８号公報（特許文献１）に記載のものが知られている。特許文献１には、電動モータ部と電子制御部とにより構成された電動パワーステアリング装置が記載されている。そして、電動モータ部の電動モータは、アルミ合金等から作られた筒部を有するモータハウジングに収納され、電子制御部の電子部品が実装された基板は、モータハウジングの軸方向の出力軸とは反対側に配置されたヒートシンクに取り付けられている。

ヒートシンクに取り付けられる基板は、電源回路部、電動モータを駆動制御するＭＯＳＦＥＴ、或いはＩＧＢＴ等のようなパワースイッチング素子を有する電力変換回路部、及びパワースイッチング素子を制御する制御回路部を備え、パワースイッチング素子の出力端子と電動モータの入力端子とはバスバーを介して電気的に接続されている。

そして、ヒートシンクに取り付けられた電子制御部には、合成樹脂から作られたコネクタケースを介して電源から電力が供給され、また検出センサ類から運転状態等の検出信号が供給されている。コネクタケースは蓋体として機能しており、ヒートシンクを密閉して塞ぐように固定され、また固定ねじによってヒートシンクの外周表面に固定されている。

尚、この他に電子制御装置を一体化した電動駆動装置としては、電動ブレーキや各種油圧制御用の電動油圧制御器等が知られているが、以下の説明では代表して電動パワーステアリング装置について説明する。

特開２０１５−１３４５９８号公報

ところで、特許文献１にあるような構成の電動パワーステアリング装置においては、特に電源回路部、電力変換回路部の熱を外部に放熱するためのヒートシンク部材が、モータハウジングとコネクタケースの間に配置されている。このため、ヒートシンク部材の分だけ余分に軸方向の長さが長くなる傾向になる。また、電源回路部や電力変換回路部を構成する電気部品は発熱量が大きく、小型化する場合はこの熱を効率よく外部に放熱してやる必要がある。したがって、軸方向の長さをできるだけ短くすると共に、電源回路部や電力変換回路部の熱を効率よく外部に放熱することも求められている。更に、合成樹脂製のコネクタケースによって電子制御部を密閉しているのでコネクタケースが放熱に充分寄与しておらず放熱特性が良くないという課題も生じる。したがって、これらの課題を解決した電動駆動装置及び電動パワーステアリング装置が要請されている。

本発明の主たる目的は、良好な放熱特性を備えた新規な電動駆動装置及び電動パワーステアリング装置を提供することにある。

本発明の特徴は、機械系制御要素を駆動する電動モータが収納されたモータハウジングと、電動モータの回転軸の出力部とは反対側のモータハウジングの端面部の側に配置された、電動モータを駆動するための制御回路部、電源回路部、電力変換回路部からなる電子制御部とを備え、モータハウジングの端面部には、電力変換回路部と電源回路部が設置され、制御回路部、電源回路部、及び電力変換回路部は、電動モータの回転軸の方向に積層されて配置され、制御回路部、電源回路部、及び電力変換回路部は、金属カバーによって覆われており、しかも金属カバーの外周面の一部に形成された放熱領域には、制御回路部、或いは電源回路部、或いは制御回路部、及び電源回路部の熱を放熱する放熱部組立体が熱的に接続されている、ところにある。

本発明によれば、電源回路部及び電力変換回路部で発生した熱をモータハウジングのハウジング端面部に伝熱させることで、ヒートシンク部材を省略して軸方向の長さを短くできるようになる。また、モータハウジングは十分な熱容量を有しているので、電源回路部や電力変換回路部の熱を効率よく外部に放熱することができる。更に、金属カバーを介しても制御回路部、或いは電源回路部、或いは両回路部の熱を効率よく外部に放熱することができる。

本発明が適用される一例としての操舵装置の全体斜視図である。 本発明の実施形態になる電動パワーステアリング装置の全体形状を示す全体斜視図である。 図２に示す電動パワーステアリング装置の分解斜視図である。 図３に示すモータハウジングの斜視図である。 図４に示すモータハウジングを軸方向に断面した断面図である。 図４に示すモータハウジングに電力変換回路部を載置、固定した状態を示す斜視図である。 図６に示すモータハウジングに電源回路部を載置、固定した状態を示す斜視図である。 図７に示すモータハウジングに制御回路部を載置、固定した状態を示す斜視図である。 図８に示すモータハウジングにコネクタ端子組立体を載置、固定した状態を示す斜視図である。 本発明の実施形態になる電動パワーステアリング装置の正面外観図である。 図１０に示す電動パワーステアリング装置を軸方向に断面した断面図である。 金属カバーの周方向に形成した制御回路部の熱を放熱する第１の例としての放熱領域を示した拡大断面図である。 金属カバーの周方向に形成した制御回路部の熱を放熱する第２の例としての放熱領域を示した拡大断面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されることなく、本発明の技術的な概念の中で種々の変形例や応用例をもその範囲に含むものである。

本発明の実施形態を説明する前に本発明が適用される一例としての操舵装置の構成について図１を用いて簡単に説明する。

まず、自動車の前輪を操舵するための操舵装置について説明する。操舵装置１は図１に示すように構成されている。図示しないステアリングホイールに連結されたステアリングシャフト２の下端には図示しないピニオンが設けられ、このピニオンは車体左右方向へ長い図示しないラックと噛み合っている。このラックの両端には前輪を左右方向へ操舵するためのタイロッド３が連結されており、ラックはラックハウジング４に覆われている。そして、ラックハウジング４とタイロッド３との間にはゴムブーツ５が設けられている。

ステアリングホイールを回動操作する際のトルクを補助するため、電動パワーステアリング装置６が設けられている。即ち、ステアリングシャフト２の回動方向と回動トルクとを検出するトルクセンサ７が設けられ、トルクセンサ７の検出値に基づいてラックにギヤ１０を介して操舵補助力を付与する電動モータ部８と、電動モータ部８に配置された電動モータを制御する電子制御装置（ＥＣＵ）部９とが設けられている。電動パワーステアリング装置６の電動モータ部８は、出力軸側の外周部の３箇所が図示しないねじを介してギヤ１０に接続され、電動モータ８部の出力軸とは反対側に電子制御部９が設けられている。

電動パワーステアリング装置６においては、ステアリングホイールが操作されることによりステアリングシャフト２がいずれかの方向へ回動操作されると、このステアリングシャフト２の回動方向と回動トルクとをトルクセンサ７が検出し、この検出値に基づいて制御回路部が電動モータの駆動操作量を演算する。この演算された駆動操作量に基づいて電力変換回路部のパワースイッチング素子により電動モータが駆動され、電動モータの出力軸はステアリングシャフト１を操作方向と同じ方向へ駆動するように回動される。出力軸の回動は、図示しないピニオンからギヤ１０を介して図示しないラックへ伝達され、自動車が操舵されるものである。これらの構成、作用は既によく知られているので、これ以上の説明は省略する。

上述したように、特許文献１にあるような構成の電動パワーステアリング装置においては、電源回路部、電力変換回路部の熱を外部に放熱するためのヒートシンク部材が、モータハウジングとコネクタケースの間に配置されている。このため、ヒートシンク部材の分だけ余分に軸方向の長さが長くなる傾向になる。また、電源回路部や電力変換回路部を構成する電気部品は発熱量が大きく、小型化する場合はこの熱を効率よく外部に放熱してやる必要がある。したがって、軸方向の長さをできるだけ短くすると共に、電源回路部や電力変換回路部の熱を効率よく外部に放熱することも求められている。更に、合成樹脂製のコネクタケースによって電子制御部を密閉しているのでコネクタケースが放熱に寄与しておらず放熱特性が良くないという課題が生じる。

このような背景から、本実施形態では次のような構成の電動パワーステアリング装置を提案するものである。つまり、本実施形態においては、機械系制御要素を駆動する電動モータが収納されたモータハウジングと、電動モータの回転軸の出力部とは反対側のモータハウジングの端面部の側に配置された、電動モータを駆動するための制御回路部、電源回路部、電力変換回路部からなる電子制御部とを備え、モータハウジングの端面部には、電力変換回路部と電源回路部が設置され、制御回路部、及び電源回路部、電力変換回路部は、電動モータの回転軸の方向に積層されて配置され、制御回路部、電源回路部、及び電力変換回路部は、金属カバーに覆われており、しかも金属カバーの外周面の一部に形成された放熱領域には、制御回路部、或いは電源回路部、或いは制御回路部、及び電源回路部の熱を放熱する放熱部組立体が熱的に接続されている、ものである。

これによれば、電源回路部及び電力変換回路部で発生した熱をモータハウジングのハウジング端面部に伝熱させることで、ヒートシンク部材を省略して軸方向の長さを短くできるようになる。また、モータハウジングは十分な熱容量を有しているので、電源回路部や電力変換回路部の熱を効率よく外部に放熱することができる。更に、金属カバーを介しても、制御回路部、或いは電源回路部、或いは両回路部の熱を効率よく外部に放熱することができるようになる。

以下、本発明の一実施形態になる電動パワーステアリング装置の具体的な構成について、図２乃至図１３を用いて詳細に説明する。尚、図２は本実施形態になる電動パワーステアリング装置の全体的な構成を示した図面であり、図３は図２に示す電動パワーステアリング装置の構成部品を分解して斜め方向から見た図面であり、図４から図９は各構成部品の組み立て順序にしたがって各構成部品を組み付けていった状態を示す図面である。

また、図１０は電動パワーステアリング装置の全体の外観を示す図面であり、図１１は電動パワーステアリング装置の断面を示す図面であり、図１２は電源回路部の熱を放熱する放熱領域の拡大断面を示す図面であり、図１３は電源回路部の熱を放熱する図１２とは異なる放熱領域の拡大断面を示す図面である。したがって、以下の説明では、各図面を適宜引用しながら説明を行うものとする。

図２に示すように、電動パワーステアリング装置を構成する電動モータ部８は、アルミニウム、或いはアルミ合金等のアルミ系金属から作られた筒部を有するモータハウジング１１及びこれに収納された図示しない電動モータとから構成され、電子制御部９は、モータハウジング１１の軸方向の出力軸とは反対側に配置された、アルミニウム、或いはアルミ合金等のアルミ系金属、或いは鉄系の金属で作られた金属カバー１２及びこれに収納された図示しない電子制御組立体から構成されている。

モータハウジング１１と金属カバー１２は、その対向端面に形成され外周方向の固定領域ＡＤにおいて、接着剤や溶接によって一体的に固着される。金属カバー１２の内部に収納された電子制御組立体は、必要な電源を生成する電源回路部や、電動モータ部８の電動モータを駆動制御するＭＯＳＦＥＴ或いはＩＧＢＴ等からなるパワースイッチング素子を有する電力変換回路や、このパワースイッチング素子を制御する制御回路部からなり、パワースイッチング素子の出力端子と電動モータのコイル入力端子とはバスバーを介して電気的に接続されている。

モータハウジング１１とは反対側の金属カバー１２の端面には、金属カバー１２に形成した孔部からコネクタ端子組立体１３が露出している。また、コネクタ端子組立体１３は、モータハウジング１１に形成した固定部に固定ねじによって固定されている。コネクタ端子組立体１３には電力供給用のコネクタ端子形成部１３Ａ、検出センサ用のコネクタ端子形成部１３Ｂ、制御状態を外部機器に送出する制御状態送出用のコネクタ端子形成部１３Ｃを備えている。

金属カバー１２の外周面には、内側に突出した放熱領域部３７が形成されており、この放熱領域部３７は、金属カバー１２の内部において制御回路部や電源回路部からの熱を金属カバー１２に放熱する放熱部材と熱的に接続されている。この詳細については図１０〜図１３において説明する。

そして、金属カバー１２に収納された電子制御組立体は、合成樹脂から作られた電力供給用のコネクタ端子形成部１３Ａを介して電源から電力が供給され、また検出センサ類から運転状態等の検出信号が検出センサ用のコネクタ形成端子部１３Ｂを介して供給され、現在の電動パワーステアリング装置の制御状態信号が制御状態送出用のコネクタ端子形成部１３Ｃを介して送出されている。

図３に電動パワーステアリング装置６の分解斜視図を示している。モータハウジング１１には内部に円環状の鉄製のサイドヨーク（図示せず）が嵌合されており、このサイドヨーク内に電動モータ（図示せず）が収納されているものである。電動モータの出力部１４はギヤを介してラックに操舵補助力を付与している。尚、電動モータの具体的な構造は良く知られているので、ここでは説明を省略する。

モータハウジング１１はアルミ合金から作られており、電動モータで発生した熱や、後述する電源回路部や電力変換回路部で発生した熱を外部大気に放出するヒートシンク部材として機能している。電動モータとモータハウジング１１で電動モータ部８を構成している。

電動モータ部８の出力部１４の反対側のモータハウジング１１の端面部１５には電子制御部ＥＣが取り付けられている。電子制御部ＥＣは、電力変換回路部１６、電源回路部１７、制御回路部１８、コネクタ端子組立体１３から構成されている。モータハウジング１１の端面部１５は、モータハウジング１１と一体的に形成されているが、この他に端面部１５だけを別体に形成し、ねじや溶接によってモータハウジング１１と一体化しても良いものである。

ここで、電力変換回路部１６、電力変換回路部１７、制御回路部１８は冗長系を構成するものであり、主電子制御部と副電子制御部の二重系を構成している。そして、通常は主電子制御部によって電動モータが制御、駆動されているが、主電子制御部に異常や故障が生じると、副電子制御部に切り換えられて電動モータが制御、駆動されるようになるものである。

したがって、後述するが、通常は主電子制御部からの熱がモータハウジング１１に伝えられ、主電子制御部に異常や故障が生じると、主電子制御部が停止して副電子制御部が作動し、モータハウジング１１には副電子制御部からの熱が伝えられるものである。

ただ、本実施形態では採用していないが、主電子制御部と副電子制御部を合せて正規の電子制御部として機能させ、一方の電子制御部に異常、故障が生じると、他方の電子制御部で半分の能力によって電動モータを制御、駆動することも可能である。この場合、電動モータの能力は半分となるが、いわゆる「パワーステアリング機能」は確保されるようになっている。したがって、通常の場合は、主電子制御部と副電子制御部の熱がモータハウジング１１に伝えられるものである。

電子制御部ＥＣは制御回路部１８、電源回路部１７、電力変換回路部１６、コネクタ端子組立体１３から構成されており、端面部１５側から離れる方向に向かって、電力変換回路部１６、電源回路部１７、制御回路部１８、コネクタ端子組立体１３の順序で配置されている。制御回路部１８は電力変換回路部１６のスイッチング素子を駆動する制御信号を生成するもので、マイクロコンピュータ、周辺回路等から構成されている。電源回路部１７は、制御回路部１８を駆動する電源及び電力変換回路部１６の電源を生成するもので、コンデンサ、コイル、スイッチング素子等から構成されている。電力変換回路部１６は、電動モータのコイルに流れる電力を調整するもので、３相の上下アームを構成するスイッチング素子等から構成されている。

電子制御部ＥＣで発熱量が多いのは、電力変換回路部１６、電源回路部１７であり、電力変換回路部１６、電源回路部１７の熱は、アルミ合金からなるモータハウジング１１から放熱されるものである。もちろん、制御回路部１８の熱も放熱させた方が良いことはいうまでもない。これらの構成については、後述する。

制御回路部１８と金属カバー１２の間には、合成樹脂からなるコネクタ端子組立体１３が設けられており、車両バッテリ(電源)や外部の図示しない他の制御装置と接続されている。もちろん、このコネクタ端子組立体１３は、電力変換回路部１６、電源回路部１７、制御回路部１８と接続されている。

金属カバー１２は、電力変換回路部１６、電源回路部１７、制御回路部１８を収納してこれらを液密的に封止する機能を備えているものであり、本実施形態では接着剤によってモータハウジング１１に固着されている。すなわち、径方向内側に縮径するモータハウジング側環状係合部と、金属カバーの開口端に形成され、モータハウジング側環状係合部の縮径された部分に係合する金属カバー側環状係合部とを形成し、モータハウジング側環状係合部に金属カバー側環状係合部を係合した状態で、モータハウジング側環状係合部と金属カバー側環状係合部の係合部分を接着剤で固定するものである。このようにすると、固定ねじを使用しないで済むので、外観形状を小さくできると共に、重量を軽減することができる。

次に、図４から図９に基づき各構成部品の構成と組み立て方法について説明する。先ず、図４はモータハウジング１１の外観を示しており、図５はその軸方向断面を示している。図４、図５において、モータハウジング１１は、筒状の形態に形成されて側周面部１１Ａと、側周面部１１Ａの一端を閉塞する端面部１５と、側周面部１１Ａの他端を閉塞する端面部１９とから構成されている。本実施形態では、モータハウジング１１は有底円筒状であり、側周面部１１Ａと端面部１５は一体的に形成されている。また、端面部１９は、蓋の機能を備えており、側周面部１１Ａに電動モータを収納した後に側周面部１１Ａの他端を閉塞するものである。

また、端面部１５の端面周面には径方向内側に縮径した環状の段部(＝モータハウジング側環状係合部)３５が形成されており、この段部３５に金属カバー１２の開口端が係合するものである。段部３５と金属カバー１２の開口端の係合形態は、いわゆる「印籠係合」或いは「印籠嵌め」と呼ばれる形態である。

図５にあるように、モータハウジング１１の側周面部１１Ａの内部には、鉄心にコイル２０が巻回されたステータ２１が嵌合されており、このステータ２１の内部に、永久磁石を埋設したロータ２２が回転可能に収納されている。ロータ２２には回転軸２３が固定されており、一端は出力部１４となり、他端は回転軸２３の回転位相や回転数を検出するための回転検出部２４となっている。回転検出部２４には永久磁石が設けてあり、端面部１５に設けた貫通孔２５を貫通して外部に突き出している。そして、図示しないＧＭＲ素子等からなる感磁部によって回転軸２３の回転位相や回転数を検出するようになっている。

図４に戻って、回転軸２３の出力部１４とは反対側に位置する端面部１５の面には電力変換回路部１６（図３参照）、電源回路部１７（図３参照）の放熱部１５Ａ、１５Ｂが形成されている。端面部１５の四隅には、基板／コネクタ固定凸部２６が一体的に植立されており、内部にねじ穴が形成されている。基板／コネクタ固定凸部２６は後述する制御回路部１８の基板、及びコネクタ端子組立体１３を固定するために設けられている。また、後述する電力変換用放熱領域１５Ａから植立した基板固定凸部２６には、これも後述する電源用放熱領域１５Ｂと軸方向で同じ高さの基板受け部２７が形成されている。この基板受け部２７は後述する電源回路部１７のガラスエポキシ基板３１を載置、固定するためのものである。

端面部１５を形成する、回転軸２３と直交する径方向の平面領域は２分割されている。１つはＭＯＳＦＥＴ等のスイッチング素子よりなる電力変換回路部１６が取り付けられる電力変換用放熱領域１５Ａを形成し、もう１つは電源回路部１７が取り付けられる電源用放熱領域１５Ｂを形成している。本実施形態では、電力変換用放熱領域１５Ａの方が電源用放熱領域１５Ｂより面積が大きく形成されている。これは、上述したように二重系を採用しているため、電力変換回路部１６の設置面積を確保するためである。

そして、電力変換用放熱領域１５Ａと電源用放熱領域１５Ｂは、軸方向（回転軸２３が延びる方向）に向けて高さが異なる段差を有している。つまり、電源用放熱領域１５Ｂは、電動モータの回転軸２３の方向で見て、電力変換用放熱領域１５Ａに対して離れる方向に段差を有して形成されている。この段差は、電力変換回路部１６を設置した後に電源回路部１７を設置した場合に、電力変換回路部１６と電源回路部１７が夫々干渉しない長さに設定されている。

電力変換用放熱領域１５Ａには、３個の細長い矩形の突状放熱部２８が形成されている。この突状放熱部２８は後述する二重系の電力変換回路部１６が設置されるものである。また、突状放熱部２８は、電動モータの回転軸２３の方向で見て電動モータから離れる方向に突出して延びているものである。

また、電源用放熱領域１５Ｂは平面状であって、後述する電源回路部１７が設置されるものである。したがって、突状放熱部２８は電力変換回路部１６で発生した熱を端面部１５に伝熱する放熱部として機能し、電源用放熱領域１５Ｂは電源回路部１７で発生した熱を端面部１５に伝熱する放熱部として機能するものである。

尚、突状放熱部２８は省略することができ、この場合は電力変換用放熱領域１５Ａが電力変換回路部１６で発生した熱を端面部１５に伝熱する放熱部として機能する。ただ、本実施形態では、突状放熱部２８に電力変換回路部１６の金属基板を摩擦撹拌接合によって溶着して確実な固定を図っている。

このように、本実施形態になるモータハウジング１１の端面部１５においては、ヒートシンク部材を省略して軸方向の長さを短くできるようになるものである。また、モータハウジング１１は十分な熱容量を有しているので、電源回路部１７や電力変換回路部１６の熱を効率よく外部に放熱することができるようになるものである。

次に、図６は電力変換回路部１６を突条放熱部２８（図４参照）に設置した状態を示している。図６にある通り、電力変換用放熱領域１５Ａに形成された突状放熱部２８（図４参照）の上部には二重系よりなる電力変換回路部１６が設置されている。電力変換回路部１６を構成するスイッチング素子は金属基板（ここではアルミ系の金属を使用している）に載置され、放熱されやすく構成されている。そして、金属基板は突状放熱部２８に摩擦撹拌接合によって溶着されている。

したがって、金属基板は突状放熱部２８（図４参照）に強固に固定され、またスイッチング素子で発生した熱を効率良く突状放熱部２８（図４参照）に伝熱させることができる。突状放熱部２８（図４参照）に伝えられた熱は電力変換用放熱領域１５Ａに拡散され、更にモータハウジング１１の側周面部１１Ａに伝熱されて外部に放熱されるものである。ここで、上述した通り、電力変換回路部１６の軸方向の高さは、電源用放熱領域１５Ｂの高さより低くなっているので、後述する電源回路部１７と干渉することはないものである。

このように、電力変換用放熱領域１５Ａに形成された突状放熱部２８の上部に電力変換回路部１６が設置されている。したがって、電力変換回路部１６のスイッチング素子で発生した熱を効率良く突状放熱部２８に伝熱させることができる。更に、突状放熱部２８に伝えられた熱は電力変換用放熱領域１５Ａに拡散され、モータハウジング１１の側周面部１１Ａに伝熱されて外部に放熱されるようになる。

次に、図７は電力変換回路部１６の上から電源回路部１７を設置した状態を示している。図７にある通り、電源用放熱領域１５Ｂの上部には電源回路部１７が設置されている。電源回路部１７を構成するコンデンサ２９やコイル３０等はガラスエポキシ基板３１に載置されている。電源回路部１７も二重系が採用されており、図からわかるように、夫々対称にコンデンサ２９やコイル３０等からなる電源回路が形成されている。尚、ガラスエポキシ基板３１には、電力変換回路１６のスイッチング素子以外のコンデンサ等の電気素子が載置されている。

このガラスエポキシ基板３１の電源用放熱領域１５Ｂ（図６参照）側の面は、電源用放熱領域１５Ｂと接触するようにして端面部１５に固定されている。固定方法は、図７にあるように、基板固定凸部２６の基板受け部２７に設けられたねじ穴に図示しない固定ねじによって固定されている。また、電源用放熱領域１５Ｂ（図６参照）に設けられたねじ穴にも図示しない固定ねじによって固定されている。

尚、電源回路部１７がガラスエポキシ基板(回路基板)３１で形成されているため、両面実装が可能となっている。そして、ガラスエポキシ基板３１の電源用放熱領域１５Ｂ（図６参照）側の面には、図示しないＧＭＲ素子やこれの検出回路等からなる回転位相、回転数検出部が実装され、回転軸２３（図５参照）に設けた回転検出部２４（図５参照）と協働して、回転の回転位相や回転数を検出するようになっている。

このように、ガラスエポキシ基板３１は電源用放熱領域１５Ｂ（図６参照）に接触するようにして固定されているので、電源回路部１７で発生した熱を効率良く電源用放熱領域１５Ｂ（図６参照）に伝熱させることができる。電源用放熱領域１５Ｂ（図６参照）に伝えられた熱は、モータハウジング１１の側周面部１１Ａに拡散して伝熱されて外部に放熱されるものである。ここで、ガラスエポキシ基板３１と電源用放熱領域１５Ｂ（図６参照）の間は、熱伝達性の良い接着剤、放熱グリース、放熱シートのいずれか１つを介在させることで、更に熱伝達性能を向上させることができる。

このように、電源用放熱領域１５Ｂの上部には電源回路部１７が設置されている。電源回路部１７の回路素子が載置されたガラスエポキシ基板３１の電源用放熱領域１５Ｂ側の面は、電源用放熱領域１５Ｂと接触するようにして端面部１５に固定されている。したがって、電源回路部１７で発生した熱を効率良く電源用放熱領域１５Ｂに伝熱させることができる。電源用放熱領域１５Ｂに伝えられた熱は、モータハウジング１１の側周面部１１Ａに拡散して伝熱されて外部に放熱されるようになる。

次に、図８は電源回路部１７の上から制御回路部１８を設置した状態を示している。図８にある通り、電源回路部１７の上部には制御回路部１８が設置されている。制御回路部１８を構成するマイクロコンピュータ３２や周辺回路３３はガラスエポキシ基板(回路基板)３４に載置されている。制御回路部１８も二重系が採用されており、図からわかるように、夫々対象にマイクロコンピュータ３２や周辺回路３３からなる制御回路が形成されている。尚、マイクロコンピュータ３２や周辺回路３３は、ガラスエポキシ基板３４の電源回路１７側の面に設けられていても良いものである。

このガラスエポキシ基板３４は、図８にあるように、基板固定凸部２６（図７参照）の頂部に設けられたねじ穴にコネクタ端子組立体１３によって挟まれる形態で図示しない固定ねじによって固定されており、電源回路部１７（図７参照）のガラスエポキシ基板３１と制御回路部１８のガラスエポキシ基板３４の間は、図７に示す電源回路部１７のコンデンサ２９やコイル３０等が配置される空間となっている。

次に、図９は制御回路部１８の上からコネクタ端子組立体１３を設置した状態を示している。図９にある通り、制御源回路部１８の上部にはコネクタ端子組立体１３が設置されている。そして、コネクタ端子組立体１３は基板固定凸部２６の頂部に設けられたねじ穴に制御回路部１８を挟み込むようにして固定ねじ３６によって固定されている。この状態で、図３に示すようにコネクタ端子組立体１３が電力変換回路部１６、電源回路部１７、制御回路部１８と接続されている。

更に、この後に金属カバー１２の開口端が、モータハウジング１１の段部３５に印籠嵌め等によって係合され、外周方向に設けられた固定領域ＡＤにおいて接着剤で固定されるものである。

次に、金属カバー１２に形成された放熱領域部３７について説明する。図１０において、金属カバー１２の外周面には、軸方向でみて中央付近に放熱領域部３７が形成されている。本実施形態では電子制御部ＥＣが二重系に構成されているため、図１１に示すように反対側の対称位置にも同じ形状の放熱領域部３７が形成されている。放熱領域部３７は、内側に向けて突出(言い換えれば、内側に凹んでいる)した凹部からなり、突出部分には平面部３７Ｆが形成されている。

この平面部３７Ｆの形状や面積は、内部に設けられた放熱部組立体の形状によって任意に設定することができるが、本実施形態では円形状の凹形状とされている。そして、平面部３７Ｆを形成した理由は、放熱部材との接触状態を良好に保つためである。

図１１は、図１０の縦断面を示しており、制御回路部１８から延びた放熱端子部材３８は、金属カバー１２に形成された放熱領域部３７の平面部３７Ｆ付近まで達するように形成されている。放熱端子部材３８の端子端部と放熱領域部３７の平面部３７Ｆの間には、熱伝導性の良い放熱部材３９が配置され、放熱部材３９の一方の表面は放熱端子部材３８と熱的に接続され、放熱部材３９の他方の表面は放熱領域部３７の平面部３７Ｆと熱的に接続されている。このように、放熱端子部材３８と放熱部材３９によって、放熱部組立体が形成されている。

放熱端子部材３８と放熱部材３９は、制御回路部１８、或いは電源回路部１７、或いは制御回路部１８と電源回路部１７の熱を金属カバー１２に放熱する機能を備えており、制御回路部１８や電源回路部１７の回路基板３１、３４と熱的に接続されていれば良いものである。後述している給電端子や接地端子とは別に、放熱機能だけの端子としても良いものである。

ここで、本実施形態では、放熱端子部材３８は、制御回路部１８の給電端子が使用されており、この給電端子は制御回路部１８の基板を貫通して、放熱領域部３７の平面部３７Ｆ付近まで達するように延びている。これによって、新たな放熱構造物を設ける必要がなく、部品コストの増加や、占有面積の増加を抑制することができる。尚、この場合、給電端子を利用するので金属カバー１２との電気的な絶縁性が必要となる。そこで、本実施形態では図１２に示すような構成を採用している。

図１２において、給電端子である放熱端子部材３８は制御回路部１８の回路基板３４を貫通して電源回路部１７の回路基板３１側に延び、途中で方向転換されて金属カバー１２の放熱領域３７に向かって延び、更に途中で方向転換されて制御回路部１８の回路基板３４側に向かって延びている。そして、折り曲げられて制御回路部１８の回路基板３４側に向かって延びた放熱端子部材３８の端子端部（給電端子端部）３８Ｃは、金属カバー１２の放熱領域３７に対向して位置されている。放熱端子部材３８の端部３８Ｃと金属カバー１２の放熱領域３７の間には、電気的絶縁性を有し、しかも高熱伝導性を有する放熱部材３９が配置されている。

放熱部材３９の材料としては、シリコン樹脂、アクリル樹脂等にアルミナ等の熱伝導性フィラーを混練した放熱材を使用することができる。更に、放熱部材３９と放熱端子部材３８の間、及び放熱部材３９と金属カバー１２の放熱領域３７の間には、放熱グリース等を塗布して、熱伝導性を向上することも可能である。尚、給電端子を使用しない場合は電気的絶縁性を考慮する必要がないので、銅やアルミニウム等の高熱伝導性の金属材料を使用することも可能である。

次に、他の変形例について図１３に基づき説明する。図１２では給電端子を放熱端子部材３８として使用した例を示したが、図１３の例は、接地端子を放熱端子部材として使用した例を示している。

図１３において、接地端子である放熱端子部材４０は制御回路部１８の回路基板３４を貫通して電源回路部１７の回路基板３１側に延び、途中で方向転換されて金属カバー１２の放熱領域３７に向かって延び、更に途中で方向転換されて制御回路部１７の回路基板３４側に向かって延びている。そして、折り曲げられて制御回路部１８の回路基板３４側に向かって延びた放熱端子部材４０の端部４０Ｃは、金属カバー１２の放熱領域３７に対向して位置されている。放熱端子部材４０の端子端部（接地端子端部）４０Ｃと金属カバー１２の放熱領域３７の間には、電気的導通性を有し、しかも高熱伝導性を有する放熱部材４１が配置されている。

放熱部材４１の材料としては、銅やアルミニウム等の電気的導通性を有し、高熱伝導性の金属材料を使用することができる。更に、放熱部材４１と放熱端子部材４０の間、及び放熱部材４１と金属カバー１２の放熱領域３７の間には、放熱グリース等を塗布して、熱伝導性を向上することも可能である。

以上の実施形態では、制御回路部１８の放熱構造について説明したが、本実施形態では電力変換回路部１６、電源回路部１７、制御回路部１８が積層されて配置されているので、金属カバー１２に収納される電源回路部１７においても同様の構成とすることができる。更には、制御回路部１８、及び電源回路部１７の両方の回路においても同様の構成とすることができる。ただ、電力変換回路部１６はモータハウジング１１の端面部１５に固定されているので、本実施形態のように金属カバー１２を放熱機能部として利用していないものである。

以上述べた通り、本発明によれば、機械系制御要素を駆動する電動モータが収納されたモータハウジングと、電動モータの回転軸の出力部とは反対側の前記モータハウジングの端面部の側に配置された、電動モータを駆動するための制御回路部、電源回路部、電力変換回路部からなる電子制御部とを備え、モータハウジングの端面部には、電力変換回路部と電源回路部が設置され、制御回路部、及び電源回路部、電力変換回路部は、電動モータの回転軸の方向に積層されて配置され、制御回路部、電源回路部、及び電力変換回路部は、金属カバーに覆われており、しかも金属カバーの外周面の一部に形成された放熱領域には、制御回路部、或いは電源回路部、或いは制御回路部、及び電源回路部の熱を放熱する放熱部組立体が熱的に接続されている、構成とした。

これによれば、電源回路部及び電力変換回路部で発生した熱をモータハウジングのハウジング端面部に伝熱させることで、ヒートシンク部材を省略して軸方向の長さを短くできるようになる。また、モータハウジングは十分な熱容量を有しているので、電源回路部や電力変換回路部の熱を効率よく外部に放熱することができる。更に、金属カバーを介しても、制御回路部、或いは電源回路部、或いは両回路部の熱を効率よく外部に放熱することができるようになる。

尚、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

６…電動パワーステアリング装置、８…電動モータ部、９…電子制御部、１１…モータハウジング、１２…金属カバー、１３…コネクタ端子組立体、１４…出力部、１５…端面部、１５Ａ…電力変換用放熱領域、１５Ｂ…電源用放熱領域、１６…電力変換回路部、１７…電源回路部、１８…制御回路部、１９…端面部、２０…コイル、２１…ステータ、２２…ロータ、２３…回転軸、２４…回転検出部、２５…貫通孔、２６…基板固定凸部、２７…基板受け部、２８…突状放熱部、２９…コンデンサ、３０…コイル、３１…ガラスエポキシ基板、３２…マイクコンピュータ、３３…周辺回路、３４…ガラスエポキシ基板、３５…段部、３５Ｂ…壁部、３５Ｆ…外周壁、３６…固定ねじ、３７…放熱領域部、３８…放熱端子部材（給電端子）、３９…電気的絶縁性を有する放熱部材、４０…放熱端子部材（接地端子）、４１…電気的導通性を有する放熱部材。

Claims (14)

1. 機械系制御要素を駆動する電動モータが収納されたモータハウジングと、前記電動モータの回転軸の出力部とは反対側の前記モータハウジングの端面部の側に配置された、前記電動モータを駆動するための制御回路部、電源回路部、電力変換回路部からなる電子制御部と、前記電子制御部を覆う金属製の金属カバーと、を備え、
   前記モータハウジングの前記端面部には、前記電力変換回路部と前記電源回路部が設置されると共に、前記電力変換回路部、前記電源回路部、及び前記制御回路部は、前記電動モータの前記端面部からに離れる方向に向けて前記電力変換回路部、前記電源回路部、及び前記制御回路部の順に積層されて配置され、
   前記電力変換回路部、前記電源回路部、及び前記制御回路部は、前記金属カバーによって覆われており、しかも前記金属カバーの外周面の一部に形成された放熱領域部には、前記制御回路部、或いは前記電源回路部、或いは前記制御回路部、及び前記電源回路部の熱を放熱する放熱部組立体が熱的に接続されている
   ことを特徴とする電動駆動装置。
2. 請求項１に記載の電動駆動装置において、
   前記放熱部組立体は、放熱端子部材と放熱部材とから構成され、
   前記放熱端子部材の一端は、前記制御回路部の制御回路基板、或いは前記電源回路部の電源回路基板、或いは前記制御回路基板、及び前記電源回路基板に熱的に接続されており、
   前記放熱端子部材の他端は、前記金属カバーの前記放熱領域部に前記放熱部材を介して熱的に接続されている
   ことを特徴とする電動駆動装置。
3. 請求項２に記載の電動駆動装置において、
   前記放熱端子部材は、前記制御回路部の前記制御回路基板に電力を供給する給電端子であり、
   前記給電端子は、前記金属カバーの前記放熱領域部に延びる給電端子端部を有し、前記給電端子端部は前記放熱部材を介して前記金属カバーの前記放熱領域部と熱的に接続されている
   ことを特徴とする電動駆動装置。
4. 請求項３に記載の電動駆動装置において、
   前記放熱部材は、電気的絶縁性を有し、しかも高熱伝導性の材料から作られている
   ことを特徴とする電動駆動装置。
5. 請求項２に記載の電動駆動装置において、
   前記放熱端子部材は、前記制御回路部の前記制御回路基板の接地端子であり、
   前記接地端子は、前記金属カバーの前記放熱領域部に延びる接地端子端部を有し、前記接地端子端部は前記放熱部材を介して前記金属カバーの前記放熱領域部と熱的に接続されている
   ことを特徴とする電動駆動装置。
6. 請求項５に記載の電動駆動装置において、
   前記放熱部材は、電気的導通性を有し、しかも高熱伝導性の材料から作られている
   ことを特徴とする電動駆動装置。
7. 請求項３或いは請求項５に記載の電動駆動装置において、
   前記金属カバーの前記放熱領域部は、前記金属カバーの内側に向けて突出し、平面部を有する凹部である
   ことを特徴とする電動駆動装置。
8. ステアリングシャフトの回動方向と回動トルクとを検出するトルクセンサからの出力に基づきステアリングシャフトに操舵補助力を付与する電動モータと、前記電動モータが収納されたモータハウジングと、前記電動モータの回転軸の出力部とは反対側の前記モータハウジングの端面部の側に配置された、前記電動モータを駆動するための制御回路部、電源回路部、電力変換回路部からなる電子制御部と、前記電子制御部を覆う金属製の金属カバーと、を備え、
   前記モータハウジングの前記端面部には、前記電力変換回路部と前記電源回路部が設置されると共に、前記電力変換回路部、前記電源回路部、及び前記制御回路部は、前記電動モータの前記端面部からに離れる方向に向けて前記電力変換回路部、前記電源回路部、及び前記制御回路部の順に積層されて配置され、
   前記電力変換回路部、前記電源回路部、及び前記制御回路部は、前記金属カバーによって覆われており、しかも前記金属カバーの外周面の一部に形成された放熱領域部には、前記制御回路部、或いは前記電源回路部、或いは前記制御回路部、及び前記電源回路部の熱を放熱する放熱部組立体が熱的に接続されている
   ことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
9. 請求項８に記載の電動パワーステアリング装置において、
   前記放熱部組立体は、放熱端子部材と放熱部材とから構成され、
   前記放熱端子部材の一端は、前記制御回路部の制御回路基板、或いは前記電源回路部の電源回路基板、或いは前記制御回路基板、及び前記電源回路基板に熱的に接続されており、
   前記放熱端子部材の他端は、前記金属カバーの前記放熱領域部に前記放熱部材を介して熱的に接続されている
   ことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
10. 請求項９に記載の電動パワーステアリング装置において、
    前記放熱端子部材は、前記制御回路部の前記制御回路基板に電力を供給する給電端子であり、
    前記給電端子は、前記金属カバーの前記放熱領域部に延びる給電端子端部を有し、前記給電端子端部は前記放熱部材を介して前記金属カバーの前記放熱領域部と熱的に接続されている
    ことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
11. 請求項１０に記載の電動パワーステアリング装置において、
    前記放熱部材は、電気的絶縁性を有し、しかも高熱伝導性の材料から作られている
    ことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
12. 請求項９に記載の電動パワーステアリング装置において、
    前記放熱端子部材は、前記制御回路部の前記制御回路基板の接地端子であり、
    前記接地端子は、前記金属カバーの前記放熱領域部に延びる接地端子端部を有し、前記接地端子端部は前記放熱部材を介して前記金属カバーの前記放熱領域部と熱的に接続されている
    ことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
13. 請求項１２に記載の電動パワーステアリング装置において、
    前記放熱部材は、電気的導通性を有し、しかも高熱伝導性の材料から作られている
    ことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
14. 請求項１０或いは請求項１２に記載の電動パワーステアリング装置において、
    前記金属カバーの前記放熱領域部は、前記金属カバーの内側に向けて突出し、平面部を有する凹部である
    ことを特徴とする電動パワーステアリング装置。

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