JP2020188638A - 駆動装置、および電動パワーステアリング装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】小型化が可能で、高い放熱性能を備えた駆動装置を提供する。【解決手段】電源バスバーと、接地バスバーと、電源バスバーと接地バスバーと、延長ターミナルとを保持するバスバーホルダとを備えたバスバーユニットを有し、電源バスバーと接地バスバーは、パワーモジュールの出力端子に接続される端子部と、バスバーホルダの第１の面に対して垂直方向に折り曲げられた折り曲げ部とを有し、折り曲げ部は、平滑コンデンサとパワーモジュールとの間に配置され、電源バスバーと接地バスバーは、対向して配置されている駆動装置および電動パワーステアリング装置。【選択図】図２

Description

本願は、被駆動体を駆動する駆動装置、および電動パワーステアリング装置に関する。
従来、モータユニットと制御ユニットとが、モータの出力軸に同軸状に軸方向に結合されて一体化された駆動装置があった。このような一体型の駆動装置は、例えば電動パワーステアリング装置の駆動装置として車両に搭載される場合、駆動装置の軸方向の長さは比較的裕度が高いが、車両への取り付け上の規制などにより外径の大きさは制限されることが多く、駆動装置の外径が大きくなると、車両への搭載が困難となることがある。従って、特に、モータに独立した２つの電機子巻線を備えるとともに、制御ユニットにも独立した２つの制御系を備えた電動パワーステアリング装置の場合、パワーモジュール、平滑コンデンサなどの大型部品を制御ユニットの外径を拡大せずに収納するためには、それらを接続するバスバーの形状と配置に工夫を加える必要がある。
特許文献１に開示された従来の駆動装置は、パワーモジュールと制御基板とをモータの軸方向に平行に直立して配置した、いわゆる主要構成部材の縦置き配置方式を採用し、パワーモジュールと外部コネクタとを電気的に接続するためのバスバーを保持したバスバーユニットを、ヒートシンクの面に隣接して設置するように構成している。このように構成された従来の駆動装置によれば、レイアウト設計の自由度が高められるのでバスバーと端子などをより短くすることができ、複数の半導体素子の発熱を好適に抑えることができる。その結果、制御ユニットの外径を車両への取付け上の規制の範囲内に収めることができるとされる。
特開２０１６−１６３４１６号公報
特許文献１には、バスバーの構造については言及されていない。制御ユニットの小型化、ひいては駆動装置の小型化のためにバスバーの表面積を小さくした場合、モータへの電力の供給路におけるインダクタンスが増大し、パワーモジュールの複数の半導体素子におけるサージ電流若しくはサージ電圧などのノイズの発生を高める原因となり、且つパワーモジュールの複数の半導体素子の発熱が大きくなる懸念がある。一方で、制御ユニットの外径を変えずにバスバーの表面積を大きくした場合、配線経路を確保するために、ヒートシンクの容積を小さくせざるを得ず、パワーモジュールの放熱性能が悪化する懸念がある。
本願は、前述のような課題を解決するための技術を開示するものであり、小型化が可能で、高い放熱性能を備えた駆動装置を提供することを目的とする。
また、本願は、小型化が可能で、高い放熱性能を備えた駆動装置を有する電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。
本願に開示される駆動装置は、
被駆動体を駆動するための駆動力を発生するモータユニットと、
軸心の延びる方向が前記モータユニットの軸心の延びる方向と一致するように配置され、前記モータユニットの反出力側の軸方向端部に固定される制御ユニットと、
を備えた駆動装置であって、
前記制御ユニットは、
前記モータユニットへ電流を供給する複数のスイッチング素子を有するパワーモジュールと、
前記電流を平滑化する平滑コンデンサと、
前記パワーモジュールへの制御信号を出力する演算回路と、
前記演算回路を搭載する制御基板と、
前記パワーモジュールと外部コネクタとを電気的に接続する端子を有するバスバーユニットと、
少なくとも前記バスバーユニットを冷却するヒートシンクと、
を備え、
前記バスバーユニットは、
電源の正極側に接続される電源バスバーと、
前記電源の負極側に接続される接地バスバーと、
前記パワーモジュールの出力端子に接続される延長ターミナルと、
前記電源バスバーと前記接地バスバーと前記延長ターミナルを保持するバスバーホルダと、
を備え、
前記電源バスバーと、前記接地バスバーは、それぞれ、
前記パワーモジュールの出力端子に接続される端子部と、
前記バスバーホルダの第１の面に対して垂直方向に折り曲げられた折り曲げ部と、
を有し、
前記折り曲げ部は、前記平滑コンデンサと前記パワーモジュールとの間に配置され、
前記電源バスバーと、前記接地バスバーは、対向して配置されている、
ことを特徴とするものである。
また、本願に開示される駆動装置は、
互いに独立した第１の電機子巻線と第２の電機子巻線を備え、被駆動体を駆動するための駆動力を発生するモータユニットと、
軸心の延びる方向が前記モータユニットの軸心の延びる方向と一致するように配置され、前記モータユニットの反出力側の軸方向端部に固定された制御ユニットと、
を備えた駆動装置であって、
前記制御ユニットは、
前記第１の電機子巻線に流れる電流を制御する第１の制御ユニットと、
前記第２の電機子巻線に流れる電流を制御する第２の制御ユニットと、
を備え、
前記第１の制御ユニットは、
前記第１の電機子巻線へ電流を供給する複数のスイッチング素子を有する第１のパワーモジュールと、
前記第１の電機子巻線の電流を平滑化する第１の平滑コンデンサと、
前記第１のパワーモジュールへの制御信号を出力する第１の演算回路と、
前記第１の演算回路を搭載する第１の制御基板と、
前記第１のパワーモジュールと外部コネクタとを電気的に接続する端子を有する第１のバスバーユニットと、
を備え、
前記第１のバスバーユニットは、
電源の正極側に接続される第１の電源バスバーと、
前記電源の負極側に接続される第１の接地バスバーと、
前記第１のパワーモジュールの出力端子に接続される第１の延長ターミナルと、
前記第１の電源バスバーと、前記第１の接地バスバーと、前記第１の延長ターミナルを保持する第１のバスバーホルダと、
を備え、
前記第１の電源バスバーと、前記第１の接地バスバーは、それぞれ、
前記第１のパワーモジュールの出力端子に接続される第１の端子部と、
前記第１のバスバーホルダの第１の面に対して垂直方向に折り曲げられた折り曲げ部と、を有し、
前記折り曲げ部は、前記第１の平滑コンデンサと前記第１のパワーモジュールとの間に配置され、
前記第１の電源バスバーと前記第１の接地バスバーは、対向して配置され、
前記第２の制御ユニットは、
前記第２の電機子巻線へ電流を供給する複数のスイッチング素子を有する第２のパワーモジュールと、
前記第２の電機子巻線の電流を平滑化する第２の平滑コンデンサと、
前記第２のパワーモジュールへの制御信号を出力する第２の演算回路と、
前記第２の演算回路を搭載する第２の制御基板と、
前記第２のパワーモジュールと外部コネクタとを電気的に接続する端子を有する第２のバスバーユニットと、
を備え、
前記第２のバスバーユニットは、
電源の正極側に接続される第２の電源バスバーと、
前記電源の負極側に接続される第２の接地バスバーと、
前記第２のパワーモジュールの出力端子に接続される第２の延長ターミナルと、
前記第２の電源バスバーと前記第２の接地バスバーと前記第２の延長ターミナルを保持する第２のバスバーホルダと、
を備え、
前記第２の電源バスバーと、前記第２の接地バスバーは、それぞれ、
前記第２のパワーモジュールの出力端子に接続される第２の端子部と、
前記第２のバスバーホルダの第１の面に対して垂直方向に折り曲げられた折り曲げ部と、を有し、
前記折り曲げ部は、前記第２の平滑コンデンサと前記第２のパワーモジュールとの間に配置され、
前記第２の電源バスバーと前記第２の接地バスバーは、対向して配置され、
少なくとも前記第１のバスバーユニットと前記第２のバスバーユニットを冷却するヒートシンクを備えている、
ことを特徴とするものである。
さらに、本願に開示される電動パワーステアリング装置は、
前記駆動装置のうちの何れかの駆動装置を備え、
車両の運転者がステアリングシャフトに加えるステアリングトルクに対応するアシストトルクを前記駆動装置により発生し、
前記発生したアシストトルクを前記ステアリングシャフトに加えるように構成されている、
ことを特徴とするものである。
本願に開示される駆動装置によれば、小型化が可能で、高い放熱性能を備えた駆動装置を得ることができる。
また、本願に開示される電動パワーステアリング装置によれば、小型化が可能で、高い放熱性能を備えた駆動装置を有する電動パワーステアリング装置を得ることができる。
実施の形態１による駆動装置、および電動パワーステアリング装置の全体回路図である。 実施の形態１による駆動装置、および電動パワーステアリング装置の断面図である。 実施の形態１による駆動装置、および電動パワーステアリング装置を電源コネクタ側から見た要部透視図である。 実施の形態１による駆動装置、および電動パワーステアリング装置における、バスバーユニットの斜視図である。 実施の形態１による駆動装置、および電動パワーステアリング装置における、電源バスバーの斜視図である。 実施の形態１による駆動装置、および電動パワーステアリング装置における、接地バスバーの斜視図である。 実施の形態２による駆動装置、および電動パワーステアリング装置の全体回路図である。 実施の形態２による駆動装置、および電動パワーステアリング装置の断面図である。 実施の形態２による駆動装置、および電動パワーステアリング装置の電源コネクタ側から見た要部透視図である。 実施の形態３による駆動装置、および電動パワーステアリング装置における、バスバーユニットの斜視図である。
以下、本願の実施の形態１および実施の形態２による駆動装置、および電動パワーステアリング装置について、図を参照にして説明する。尚、各図において同一または同様の構成部分については同じ符号を付している。
実施の形態１．
図１は、実施の形態１による駆動装置、および電動パワーステアリング装置の全体回路図である。図１において、実施の形態１による駆動装置１００１は、電動パワーステアリング装置１００に設けられており、被駆動体としてのステアリングシャフト（図示せず）を駆動するように構成されている。電動パワーステアリング装置１００は、駆動装置１００１と、運転者がステアリングシャフトに加える操舵トルクを検出するトルクセンサなどのセンサ類１１とを備えている。電動パワーステアリング装置１００は、車両の運転者がステアリングシャフトに加える操舵トルクをセンサ類１１におけるトルクセンサにより検出し、検出した操舵トルクに対応するアシストトルクを駆動装置１００１により発生し、発生したアシストトルクをステアリングシャフトに加えることで、運転者の操舵をアシストするように構成されている。
駆動装置１００１は、制御ユニット１と、被駆動体としてのステアリングシャフトに加える駆動力としてのアシストトルクを発生するモータユニット２と、第１の回転センサ２０ａと第２の回転センサ２０ｂを備えている。モータユニット２は、互いに独立した第１の電機子巻線２ａと第２の電機子巻線２ｂを備えている。制御ユニット１は、第１の電機子巻線２ａの電流を制御する第１の制御ユニット１ａと、第２の電機子巻線２ｂの電流を制御する第２の制御ユニット１ｂとにより構成されている。なお図中○印は、第１の制御ユニット１ａと、第２の制御ユニット１ｂに設けられた接続端子を示す。
第１の制御ユニット１ａは、第１の制御回路としての第１の制御基板４ａと、モータユニット２の第１の電機子巻線２ａへ電流を供給する第１のインバータ回路を構成する第１のパワーモジュール５ａと、第１の電源リレー用スイッチング素子６ａと、第１のフィルタ７ａを備えている。
第１のパワーモジュール５ａは、直列接続されたＵ相上アームスイッチング素子１４ＵａとＵ相下アームスイッチング素子１５Ｕａ、直列接続されたＶ相上アームスイッチング素子１４ＶａとＶ相下アームスイッチング素子１５Ｖａ、および直列接続されたＷ相上アームスイッチング素子１４ＷａとＷ相下アームスイッチング素子１５Ｗａ、からなる三相ブリッジ回路を備えている。
また、第１のパワーモジュール５ａは、Ｕ相モータリレー用スイッチング素子１６Ｕａと、Ｖ相モータリレー用スイッチング素子１６Ｖａと、Ｗ相モータリレー用スイッチング素子１６Ｗａと、Ｕ相シャント抵抗１５Ｕａと、Ｖ相シャント抵抗１５Ｖａと、Ｗ相シャント抵抗１５Ｗａと、Ｕ相平滑コンデンサ１８Ｕａと、Ｖ相平滑コンデンサ１８Ｖａと、Ｗ相平滑コンデンサ１８Ｗａと、を備えている。第１のパワーモジュール５ａは、全体が樹脂によりモールディングされていてもよく、或いは複数個に分割されてそれぞれが樹脂によりモールディングされていてもよい。
第１の電機子巻線２ａのＵ相巻線Ｕ１とＶ相巻線Ｖ１とＷ相巻線Ｗ１とのうちの何れかに短絡故障若しくは断線故障などの故障が生じた場合、又は第１のパワーモジュール５ａに何らかの故障が発生した場合には、後述する第１のＣＰＵ３ａからの指令により、Ｕ相モータリレー用スイッチング素子１６Ｕａと、Ｖ相モータリレー用スイッチング素子１６Ｖａと、Ｗ相モータリレー用スイッチング素子１６Ｗａと、のうちの少なくとも何れかをオフとし、第１のパワーモジュール５ａと第１の電機子巻線２ａとの接続が切り離なされる。
第１の制御基板としての第１の制御回路４ａは、第１の演算回路としての第１のＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）３ａと、第１の回転センサ２０ａとセンサ類１１とから入力されたアナログ信号をデジタル信号に変換して第１のＣＰＵ３ａに入力する第１の入力回路１２ａと、外部のバッテリ８から入力されたバッテリ電圧から第１の制御基板４ａ内の電源電圧を生成する第１の電源回路１０ａと、第１の駆動回路１３ａを備える。
第１の駆動回路１３ａは、第１のＣＰＵ３ａからの指令に基づいて駆動信号を生成し、Ｕ相上アームスイッチング素子１４Ｕａと、Ｕ相下アームスイッチング素子１５Ｕａと、Ｖ相上アームスイッチング素子１４Ｖａと、Ｖ相下アームスイッチング素子１５Ｖａと、Ｗ相上アームスイッチング素子１４Ｗａと、Ｗ相下アームスイッチング素子１５Ｗａとに、生成した駆動信号を与え、これなどのスイッチング素子を開閉制御し、第１のパワーモジュール５ａを、例えばＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御することで、モータユニット２の第１の電機子巻線２ａに供給する電流を制御する。
第１のフィルタ７ａは、第１のパワーモジュール５ａの各スイッチング素子のスイッチング時に発生するノイズを吸収する。第１の電源リレー用スイッチング素子６ａは、第１のパワーモジュール５ａの故障時、若しくはモータユニット２における第１の電機子巻線２ａの故障時、或いはバッテリ８の故障時に、第１のＣＰＵ３ａからの指令によりオフとなり、バッテリ８と第１のパワーモジュール５ａとの接続を遮断する。
第２の制御ユニット１ｂは、第２の制御基板としての第２の制御基板４ｂと、モータユニット２の第２の電機子巻線２ｂへ電流を供給する第２のインバータ回路を構成する第２のパワーモジュール５ｂと、第２の電源リレー用スイッチング素子６ｂと、第２のフィルタ７ｂを備えている。
第２のパワーモジュール５ｂは、直列接続されたＵ相上アームスイッチング素子１４ＵｂとＵ相下アームスイッチング素子１５Ｕｂ、直列接続されたＶ相上アームスイッチング素子１４ＶｂとＶ相下アームスイッチング素子１５Ｖｂ、および直列接続されたＷ相上アームスイッチング素子１４ＷｂとＷ相下アームスイッチング素子１５Ｗｂ、からなる三相ブリッジ回路を備えている。
また、第２のパワーモジュール５ｂは、Ｕ相モータリレー用スイッチング素子１６Ｕｂと、Ｖ相モータリレー用スイッチング素子１６Ｖｂと、Ｗ相モータリレー用スイッチング素子１６Ｗｂと、Ｕ相シャント抵抗１５Ｕｂと、Ｖ相シャント抵抗１５Ｖｂと、Ｗ相シャント抵抗１５Ｗｂと、Ｕ相平滑コンデンサ１８Ｕｂと、Ｖ相平滑コンデンサ１８Ｖｂと、Ｗ相平滑コンデンサ１８Ｗｂと、を備えている。第２のパワーモジュール５ｂは、全体が樹脂によりモールディングされていてもよく、或いは複数個に分割されてそれぞれが樹脂によりモールディングされていてもよい。
第２の電機子巻線２ｂのＵ相巻線Ｕ２とＶ相巻線Ｖ２とＷ相巻線Ｗ２とのうちの何れかに短絡故障若しくは断線故障などの故障が生じた場合、又は第２のパワーモジュール５ｂに何らかの故障が発生した場合には、後述する第２のＣＰＵ３ｂからの指令により、Ｕ相モータリレー用スイッチング素子１６Ｕｂと、Ｖ相モータリレー用スイッチング素子１６Ｖｂと、Ｗ相モータリレー用スイッチング素子１６Ｗｂと、のうちの少なくとも何れかをオフとし、第２のパワーモジュール５ｂと第２の電機子巻線２ｂとの接続が切り離なされる。
第２の制御基板としての第２の制御基板４ｂは、第２の演算回路としての第２のＣＰＵ３ｂと、第２の回転センサ２０ｂとセンサ類１１とから入力されたアナログ信号をデジタル信号に変換して第２のＣＰＵ３ｂに入力する第２の入力回路１２ｂと、外部のバッテリ８から入力されたバッテリ電圧から第２の制御基板４ｂ内の電源電圧を生成する第２の電源回路１０ｂと、第２の駆動回路１３ｂを備える。
第２の駆動回路１３ｂは、第２のＣＰＵ３ｂからの指令に基づいて駆動信号を生成し、Ｕ相上アームスイッチング素子１４Ｕｂと、Ｕ相下アームスイッチング素子１５Ｕｂと、Ｖ相上アームスイッチング素子１４Ｖｂと、Ｖ相下アームスイッチング素子１５Ｖｂと、Ｗ相上アームスイッチング素子１４Ｗｂと、Ｗ相下アームスイッチング素子１５Ｗｂとに、生成した駆動信号を与え、これなどのスイッチング素子を開閉制御し、第２のパワーモジュール５ｂを、例えばＰＷＭ制御することで、モータユニット２の第２の電機子巻線２ｂに供給する電流を制御する。
第２のフィルタ７ｂは、第２のパワーモジュール５ｂの各スイッチング素子のスイッチング時に発生するノイズを吸収する。第２の電源リレー用スイッチング素子６ｂは、第２のパワーモジュール５ｂの故障時、若しくはモータユニット２における第２の電機子巻線２ｂの故障時、或いはバッテリ８の故障時に、第２のＣＰＵ３ｂからの指令によりオフとなり、バッテリ８と第２のパワーモジュール５ｂとの接続を遮断する。
以上のように構成された実施の形態１による駆動装置１００１を備えた電動パワーステアリング装置１００において、車両に搭載されたバッテリ８からの電源＋Ｂと、車両の接地電位に相当する接地部位に接続される。イグニッションスイッチ９を閉じることにより、第１の制御基板４ａの第１の電源回路１０ａを介して第１の制御ユニット１ａに電源が投入され、同時に、第２の制御回路４ｂの第２の電源基板１０ｂを介して第２の制御ユニット１ｂに電源が投入される。
さらに、例えばハンドルの近傍に搭載された操舵トルクを検出するトルクセンサ、車両の走行速度を検出する速度センサなどの情報がセンサ類１１から、第１の制御ユニット１ａの第１の入力回路１２ａと第２の制御ユニット１ｂの第２の入力回路１２ｂに、それぞれ入力される。
センサ類１１からの情報は、第１の制御基板４ａの第１の入力回路１２ａを介して第１のＣＰＵ３ａに伝達される。第１のＣＰＵ３ａは、それらの情報からモータユニット２を回転させるための制御量である電流値を演算して出力する。第１のＣＰＵ３ａからの出力信号は出力回路を構成する第１の駆動回路１３ａを介し第１のインバータ回路としての第１のパワーモジュール５ａへ伝達される。すなわち、出力回路としての第１の駆動回路１３ａは、第１のＣＰＵ３ａの指令信号を受け、第１のパワーモジュール５ａの各スイッチング素子を駆動する駆動信号を各スイッチング素子へ出力する。第１のパワーモジュール５ａは、モータユニット２の第１の電機子巻線２ａの３相のＵ相巻線Ｕ１、Ｖ相巻線Ｖ１、Ｗ相巻線Ｗ１に対して同一の回路構成を有しており、各相巻線に独立に電流供給を行なうことができる。
第１の駆動回路１３ａは小電流しか流れないため第１の制御基板４ａに装着されているが、第１のインバータ回路としての第１のパワーモジュール５ａに配置することもできる。
また、Ｕ相シャント抵抗１５Ｕａと、Ｖ相シャント抵抗１５Ｖａと、Ｗ相シャント抵抗１５Ｗａの両端間の電位差、及び、例えばモータ巻線端子の電圧なども第１の入力回路１２ａに伝達され、これらの情報も第１のＣＰＵ３ａに入力される。第１のＣＰＵ３ａは、入力されたこれらの情報に基づいて演算した電流値と検出値との差異を演算し、いわゆるフィードバック制御を行うことで、所望のモータ電流を第１の電機子巻線２ａに供給し、操舵力をアシストする。さらに、第１のＣＰＵ３ａは、バッテリ８からの電源＋Ｂと第１のパワーモジュール５ａとの接続又は遮断を行なうリレーとして作動する第１の電源リレー用スイッチング素子６ａの駆動信号も出力しており、この第１の電源リレー用スイッチング素子６ａによりモータ自体への電流供給を遮断することができる。
さらに、前述したようにＵ相モータリレー用スイッチング素子１６Ｕａと、Ｖ相モータリレー用スイッチング素子１６Ｖａと、Ｗ相モータリレー用スイッチング素子１６Ｗａが第１のパワーモジュール５ａに配設されており、これなどのモータリレー用スイッチング素子により各相をそれぞれ遮断することができる。
なお、第１の電源リレー用スイッチング素子６ａは、大電流が流れるため発熱を伴うので、第１のパワーモジュール５ａに包含させて、全体としてパワーモジュールとして構成することもできる。第１のパワーモジュール５ａのＰＷＭ制御により放出されるノイズは、バッテリ８からの電源＋Ｂと接地端子の近傍に配置されたコンデンサとコイルからなる第１のフィルタ７ａにより抑制することができる。
第１のＣＰＵ３ａは、入力された各情報から、センサ類１１のほか、第１の駆動回路１３ａ、第１のパワーモジュール５ａ、第１の電機子巻線２ａなどの異常を検出する異常検出機能を有し、これなどの異常を検出した場合、その異常に応じて、例えば所定の相のみの電流供給を遮断するために、当該相の上アームスイッチング素子及び下アームスイッチング素子とモータリレー用スイッチング素子をオフにする。あるいは、電源自体を元から遮断するために第１の電源リレー用スイッチング素子６ａをオフすることも可能である。
一方、センサ類１１からの情報は、第２の制御回路４ｂの第２の入力回路１２ｂを介して第２のＣＰＵ３ｂに伝達される。第２のＣＰＵ３ｂは、それらの情報からモータユニット２を回転させるための制御量である電流値を演算して出力する。この出力信号は出力回路を構成する第２の駆動回路１３ｂを介し第２のインバータ回路としての第２のパワーモジュール５ｂへ伝達される。すなわち、出力回路としての第２の駆動回路１３ｂは、第２のＣＰＵ３ｂの指令信号を受け、第２のパワーモジュール５ｂの各スイッチング素子を駆動する駆動信号を各スイッチング素子へ出力する。第２のパワーモジュール５ｂは、モータユニット２の３相のＵ相巻線Ｕ１、Ｖ相巻線Ｖ１、Ｗ相巻線Ｗ１に対して同一の回路構成を有しており、各相巻線に独立に電流供給を行なうことができる。
第２の駆動回路１３ｂは小電流しか流れないため、第２の制御回路４ｂに装着されているが、第２のインバータ回路としての第２のパワーモジュール５ｂに配置することもできる。
また、Ｕ相シャント抵抗１５Ｕｂと、Ｖ相シャント抵抗１５Ｖｂと、Ｗ相シャント抵抗１５Ｗｂの両端間の電位差、及び、例えばモータ巻線端子の電圧なども第２の入力回路１２ｂに伝達され、これらの情報も第２のＣＰＵ３ｂに入力される。第２のＣＰＵ３ｂは、入力されたこれらの情報に基づいて演算した電流値と検出値との差異を演算し、いわゆるフィードバック制御を行うことで、所望のモータ電流を第２の電機子巻線２ｂに供給し、操舵力をアシストする。さらに、第２のＣＰＵ３ｂは、バッテリ８からの電源＋Ｂと第２のパワーモジュール５ｂとの接続又は遮断を行なうリレーとして作動する第２の電源リレー用スイッチング素子６ｂの駆動信号も出力しており、この第２の電源リレー用スイッチング素子６ｂによりモータ自体への電流供給を遮断することができる。
さらに、前述したようにＵ相モータリレー用スイッチング素子１６Ｕｂと、Ｖ相モータリレー用スイッチング素子１６Ｖｂと、Ｗ相モータリレー用スイッチング素子１６Ｗｂが第２のパワーモジュール５ｂに配設されており、これなどのモータリレー用スイッチング素子により各相をそれぞれ遮断することができる。
なお、第２の電源リレー用スイッチング素子６ｂは、大電流が流れるため発熱を伴うので、第２のパワーモジュール５ｂに包含させて、全体としてパワーモジュールとして構成することもできる。第２のパワーモジュール５ｂのＰＷＭ制御により放出されるノイズは、バッテリ８からの電源＋Ｂと接地端子の近傍に配置されたコンデンサとコイルからなる第２のフィルタ７ｂにより抑制することができる。
第２のＣＰＵ３ｂは、入力された各情報から、センサ類１１のほか、第２の駆動回路１３ｂ、第２のパワーモジュール５ｂ、第２の電機子巻線２ｂなどの異常を検出する異常検出機能を有し、これなどの異常を検出した場合、その異常に応じて、例えば所定の相のみの電流供給を遮断するために、当該相の上アームスイッチング素子及び下アームスイッチング素子とモータリレー用スイッチング素子をオフにする。あるいは、電源自体を元から遮断するために第２の電源リレー用スイッチング素子６ｂをオフすることも可能である。
第１のＣＰＵ３ａと第２のＣＰＵ３ｂは，互いに情報を授受できるように通信ライン１９により接続されており、異常検出した場合、その異常の内容も含めて相手方に送信するように構成されている。
モータユニット２は、３相の２つの独立した第１の電機子巻線２ａと第２の電機子巻線２ｂがそれぞれデルタ結線されたブラシレスモータである。モータユニット２が、このようにブラシレスモータであるため、ロータの回転位置を検出するための第１の回転センサ２０ａと第２の回転センサ２０ｂが駆動装置１００１に搭載されている。冗長系を確保するために、前述したように、第１の回転センサ２０ａと第２の回転センサ２０ｂの２つのセンサがそれぞれ搭載されており、第１の回転センサ２０ａからの回転情報は、第１の制御基板４ａの第１の入力回路１２ａに伝達され、第２の回転センサ２０ｂからの回転情報は、第２の制御基板４ｂの第２の入力回路１２ｂに伝達される。
なお、モータユニット２は、３相デルタ結線のブラシレスモータでなくても、スター結線であってもよく、あるいは２極２対のブラシ付きモータであってもよい。また、巻線仕様は従来の装置と同様に、分布巻き、集中巻きも採用することができる。さらに、いわゆる２個のステータを有するタンデムモータであってもよい。ただし、１つの電機子巻線のみであっても、２つ電機子巻線の協働であっても、所望のモータ回転数、トルクを出力できる構成であればよい。
以上述べたように、実施の形態１による駆動装置、および電動パワーステアリング装置は、回路網、コネクタ、センサなどがすべて独立した２つの制御系を有する構成であり、冗長性を確保するように構成されている。
図２は、実施の形態１による駆動装置、および電動パワーステアリング装置の断面図である。図２において、実施の形態１による駆動装置１００１、および電動パワーステアリング装置１００は、大別すると、制御ユニット１と、モータユニット２とから構成されている。モータユニット２は、前述のように、３相の２つの独立した第１の電機子巻線２ａと第２の電機子巻線２ｂがそれぞれデルタ結線されたブラシレスモータであり、多相巻線モータである。制御ユニット１は、その軸心の延びる方向がモータユニット１の軸心の延びる方向と一致するように配置され、モータユニット２の反出力側の軸方向端部に固定されている。より具体的には、モータユニット２と制御ユニット１は、同一の外径寸法を有し、且つ同一の軸線上に整列するように配置されて相互に結合されて一体化されている。
このようにモータユニット２と制御ユニット１とを一体化した駆動装置１００１では、制御ユニット２の最大外形は、モータユニット２の最大外径と同などか、又は小さく形成されている必要がある。そこで、実施の形態１では、制御ユニット１の主要な構成部材を、軸心の延びる方向、すなわちモータユニット１の出力軸の延びる方向と平行に直立させた、いわゆる縦置き配置の構造を採用している。
まず、モータユニット２の構成について図２を用いて説明する。モータユニット２は、円筒形状のモータケース２１に内蔵された出力軸２２と、出力軸２２に固定されたロータ２３と、ロータ２３の外周面に対してエアギャップを介して対向する内周面を有するステータ２４とから主に構成されている。
ステータ２４には、前述の第１の電機子巻線２ａと第２の電機子巻線２ｂが巻装されて配置される。第１の電機子巻線２ａと第２の電機子巻線２ｂに対して図の上部の近傍に配置された環状配線部２６は、第１の電機子巻線２ａと第２の電機子巻線２ｂの端部に接続されている。第１の巻線端部２７ａと第２の巻線端部２７ｂは、環状配線部２６からモータユニット１および制御ユニット１の軸線の延びる方向に、後述のフレーム２８と後述のヒートシンク３４を貫通して延びている。ここで、第１の巻線端部２７ａは、環状配線部２６を介して第１の電機子巻線２ａの巻線端部に接続され、第２の巻線端部２７ｂは、環状配線部２６を介して第２の電機子巻線２ｂの巻線端部に接続されている。
第１の巻線端部２７ａは、第１の電機子巻線２ａのＵ相巻線Ｕ１の巻線端部と、Ｖ相巻線Ｖ１の巻線端部と、Ｗ相巻線Ｗ１の巻線端部とに夫々接続された３本の導体がまとめられて構成されている。第２の巻線端部２７ｂは、第２の電機子巻線２ｂのＵ相巻線Ｕ２の巻線端部と、Ｖ相巻線Ｖ２の巻線端部と、Ｗ相巻線Ｗ２の巻線端部とに夫々接続された３本の導体がまとめられて構成されている。第１の巻線端部２７ａと第２の巻線端部２７ｂは、制御ユニット１のハウジング３１の内部の外周付近へ延伸されている。
ロータ２３は、その周面に界磁極を構成する永久磁石（図示せず）が複数対配置されている。また、出力軸２２を回転自在に支持する一対の第１の軸受２９ａと第２の軸受２９ｂが、ロータ２３に対して図の上方部と下方部にそれぞれ配置されている。第１の軸受２９ａは制御ユニット１の近傍でフレーム２８の中央部に配置されている。フレーム２８は、モータユニット２と制御ユニット１との境界壁をなし、モータユニット２の内部を閉塞する蓋の役目をなしている。第２の軸受２９ｂは、モータユニット２の出力側の構造体５０に固定されている。
出力軸２２の反出力側の端部には、後述するセンサロータ３０が固定されている。センサロータ３０の軸方向の端面にギャップを介して第１の回転センサ２０ａと第２の回転センサ２０ｂがモータユニット２のモータケース２１の内部に固定されている。
次に、制御ユニット１の構成について説明する。制御ユニット１は、外側を円筒形のハウジング３１で覆われている。ハウジング３１は、軸方向の一端がモータケース２１の反出力側の軸方向の一端に結合され、軸方向の他端が円板状のハウジング端壁３１１により閉塞されている。ハウジング端壁３１１の内側端面と外側端面は、モータユニット２の出力軸２２の軸心を通る軸線に対して垂直に配置されており、その外側端面には、外部電源としてのバッテリ８に接続される第１の電源コネクタ３２ａおよび第２の電源コネクタ３２ｂと、センサ類１１に接続される第１の信号コネクタ３３ａおよび第２の信号コネクタ３３ｂが設けられている。
また、ハウジング端壁３１１の外側端面には、比較的大型部品である第１のフィルタ７ａと、第２のフィルタ７ｂが搭載されている。第１の電源コネクタ３２ａと、第２の電源コネクタ３２ｂは、電源系の比較的大電流が流れるコネクタであり、第１の信号コネクタ３３ａと第２の信号コネクタ３３ｂは、信号系の比較的小電流が流れるコネクタである。なお、電源系の第１の電源コネクタ３２ａと第２の電源コネクタ３２ｂ、および信号系の第１の信号コネクタ３３ａと第２の信号コネクタ３３ｂを、１つにまとめてハウジング端壁３１１の外側端面に配置し、ハウジング３１の内部で電源系と信号系を分岐するようにしてもよい。
図３は、実施の形態１による駆動装置、および電動パワーステアリング装置を電源コネクタ側から見た要部透視図であって、図２に対して軸心を中心として反時計方向に９０度回転させた状態で示している。図２及び図３に示すように、ハウジング３１の内部の中央部に、ヒートシンク３４における断面が長方形の柱状に形成された柱部３４１が配置され、柱部３４１の周辺部に、後述するように第１の制御基板４ａ、第２の制御基板４ｂ、第１のインバータ回路をなす第１のパワーモジュール５ａ、第２のインバータ回路をなす第２のパワーモジュール５ｂなどが配置されている。
ヒートシンク３４は、前述の柱部３４１と、この柱部３４１の長さ方向の一方の端部に固定された環状の基部３４２とから構成されている。ヒートシンク３４の柱部３４１は、長さ方向が制御ユニット１のハウジング３１の軸線に沿うように、ハウジング３１の中央部に配置されている。ヒートシンク３４の基部３４２は、その外周面がモータケース２１の内周面に内接してモータケース２１に支持されている。すなわち、ヒートシンク３４は、その基部３４２がモータケース２１に固定され、基部３４２に片持ち支持された柱部３４１がハウジング３１の内部空間に突出するように配置されている。
環状に形成されたヒートシンク３４の基部３４２の内側空間部には、前述の出力軸２２の反出力側の軸方向の端部に固定されたセンサロータ３０が配置されている。回路基板３５に搭載された第１の回転センサ２０ａと第２の回転センサ２０ｂは、センサロータ３０の表面に間隙を介して対向して配置され、ヒートシンク３４の基部３４２の内側の空間部に配置されている。
センサロータ３０は、１対、又は複数対の永久磁石を備えている。分離して配置された第１の回転センサ２０ａと第２の回転センサ２０ｂは、出力軸２２の回転とともに回転するセンサロータ３０の永久磁石からの磁界の変化をそれぞれ独立に検出して電気信号に変換する。なお、第１の回転センサ２０ａと第２の回転センサ２０ｂは、１つのパッケージに内蔵されていてもよい。図２は、第１の回転センサ２０ａと第２の回転センサ２０ｂが、１つのパッケージに内蔵された構成を示している。
第１の回転センサ２０ａと第２の回転センサ２０ｂのそれぞれの電源ラインおよび信号ラインは、回路基板３５の配線パターンを介して、第１の制御基板４ａと第２の制御基板４ｂにそれぞれ分かれて接続される。回路基板３５は、ヒートシンク３４の基部３４２に形成された中空部の内周面に包み込まれるように配置されて、ヒートシンク３４の基部３４２に固定される。そのため、回路基板３５の表面積は、第１の制御基板４ａと第２の制御基板４ｂの表面積と比較して小さく形成されている。
なお、センサロータ３０と、第１の回転センサ２０ａと、第２の回転センサ２０ｂは、磁気センサタイプであるとして説明したが、磁気センサタイプ以外であってもよく、例えばレゾルバであってもよく、あるいはホールセンサであってもよい。
第１の制御基板４ａは、ヒートシンク３４の柱部３４１の長辺側の一方の側面に沿って縦置き配置されている。第２の制御基板４ｂは、ヒートシンク３４の柱部３４１の長辺側の他方の側面に沿って縦置き配置されている。このように、第１の制御基板４ａと第２の制御基板４ｂは、ヒートシンク３４の柱部３４１を介して対向するように縦置き配置されている。なお、図２と図３には図示されていないが、第１の制御基板４ａには前述したように、第１のＣＰＵ３ａと、第１の入力回路１２ａと、第１の電源回路１０ａと、第１の駆動回路１３ａが搭載され、第２の制御基板４ｂには、第２のＣＰＵ３ｂと、第２の入力回路１２ｂと、第２の電源回路１０ｂと、第２の駆動回路１３ｂが搭載されている。
第１のパワーモジュール５ａにおける、Ｕ相平滑コンデンサ１８Ｕａと、Ｖ相平滑コンデンサ１８Ｖａと、Ｗ相平滑コンデンサ１８Ｗａは、第１の制御基板４ａに対して制御ユニット１の径方向外側で且つ第１の制御基板４ａと平行に縦置き配置されている。Ｗ相平滑コンデンサ１８Ｗａと、Ｖ相平滑コンデンサ１８Ｖａと、Ｕ相平滑コンデンサ１８Ｕａは、制御ユニット１の軸方向に間隔を介してモータユニット２側から順次縦積み配置され、第１の電源コネクタ３２ａと第１の信号コネクタ３３ａに順次近づくように配置されている。
第２のパワーモジュール５ｂにおける、Ｕ相平滑コンデンサ１８Ｕｂと、Ｖ相平滑コンデンサ１８Ｖｂと、Ｗ相平滑コンデンサ１８Ｗｂは、第２の制御基板４ｂに対して制御ユニット１の径方向外側で且つ第２の制御基板４ｂと平行に縦置き配置されている。Ｗ相平滑コンデンサ１８Ｗｂと、Ｖ相平滑コンデンサ１８Ｖｂと、Ｕ相平滑コンデンサ１８Ｕｂは、制御ユニット１の軸方向に間隔を介してモータユニット２側から順次縦積み配置され、第２の電源コネクタ３２ｂと第２の信号コネクタ３３ｂに順次近づくように配置されている。
図３に示すように、制御ユニット１のハウジング３１の径方向の中央部に、ヒートシンク３４の柱部３４１が配置され、前述のように第１の制御基板４ａがヒートシンク３４の柱部３４１の長辺側の一方の側面に沿って縦置き配置され、第２の制御基板４ｂがヒートシンク３４の柱部３４１の長辺側の他方の側面に沿って縦置き配置されている。そして、ヒートシンク３４の柱部３４１の短辺側の一方の側面に沿って第１のパワーモジュール５ａが縦置き配置され、ヒートシンク３４の柱部３４１の短辺側の他方の側面に沿って第２のパワーモジュール５ｂが縦置き配置されている。したがって、第１のパワーモジュール５ａと第２のパワーモジュール５ｂは、ヒートシンク３４の柱部３４１を介して対向するように配置されている。
第１の制御基板４ａと第２の制御基板４ｂは、前述のように配置されているので互いに分離独立され、また第１のパワーモジュール５ａと第２のパワーモジュール５ｂは、前述のように配置されているので互いに分離独立されている。
第１の制御基板４ａは、対向するヒートシンク３４の柱部３４１の一方の側面から制御ユニット１の径方向側に延びた形状を有している。その理由は、第１のパワーモジュール５ａの信号端子３６ａと第１の制御基板４ａとを接続するためである。同様に、第２のパワーモジュール５ｂの信号端子３６ｂと第２の制御基板４ｂとを接続するために、第２の制御基板４ｂは、対向するヒートシンク３４の柱部３４１の他方の側面から制御ユニット１の径方向側に、第１の制御基板４ａとは逆方向に延びた形状を有している。
制御ユニット１の径方向の中心に対して、第１の制御基板４ａと第２の制御基板４ｂは点対称に配置され、また、制御ユニット１の径方向の中心に対して、第１のパワーモジュール５ａと第２のパワーモジュール５ｂは点対称に配置されている。したがって、モータユニット２の第１の巻線端部２７ａと第２の巻線端部２７ｂは、第１の制御基板４ａと第１のパワーモジュール５ａの組と、第２の制御基板４ｂと第２のパワーモジュール５ｂの組との、何れの組にも選択的に接続することが可能である。ただし、実施の形態１では、第１の巻線端部２７ａは第１の制御基板４ａと第１のパワーモジュール５ａの組側に接続され、第２の巻線端部２７ｂは、第２の制御基板４ｂと第２のパワーモジュール５ｂの組側に接続されている。
第１のバスバーユニット３９ａは、第１の制御基板４ａが取り付けられたヒートシンク３４の柱部３４１の一方の側面に縦置き配置されて取り付けられている。第１のバスバーユニット３９ａは、第１の制御基板４ａの反ヒートシンク側の表面に対向して配置されている。また、第２のバスバーユニット３９ｂは、第２の制御基板４ｂが取り付けられたヒートシンク３４の柱部の他方の側面に縦置き配置されて取り付けられている。第２のバスバーユニット３９ｂは、第２の制御基板４ｂの反ヒートシンク側の表面に対向して配置されている。
図４は、実施の形態１による駆動装置、および電動パワーステアリング装置における、バスバーユニットの斜視図である。第１のバスバーユニット３９ａと第２のバスバーユニット３９ｂは、同一形状に形成されており、第１の制御基板４ａが取り付けられたヒートシンク３４の柱部３４１の一方の側面に縦置き配置されて取り付けられることで第１のバスバーユニット３９ａとなり、第２の制御基板４ｂが取り付けられたヒートシンク３４の柱部３４１の他方の側面に縦置き配置されて取り付けられることで第２のバスバーユニット３９ｂとなる。
図４において、第１のバスバーユニット３９ａは、第１の電源バスバー４０ａと、第１の接地バスバー４１ａと、第１の延長ターミナル３７ａと、第１の電源バスバー４０ａと第１の接地バスバー４１ａと第１の延長ターミナル３７ａの一部の部位を埋設してこれらを保持する第１のバスバーホルダ４２ａとから構成されている。
図５Ａは、実施の形態１による駆動装置、および電動パワーステアリング装置における、電源バスバーの斜視図である。図４および図５Ａにおいて、第１の電源バスバー４０ａは、一部の部位４００が第１のバスバーホルダ４２ａに埋設され、この埋設された部位４００から直角に反ヒートシンク側、即ち第１のバスバーホルダ４２ａの反ヒートシンク側の面である第１の面４５に対して垂直に折り曲げられた第１の折り曲げ部４０１と、この第１の折り曲げ部４０１から直角に反バスバーホルダ側に折り曲げられた第２の折り曲げ部４０２と、この第２の折り曲げ部４０２から直角に反ヒートシンク側に折り曲げられた端子部４７１を有する。
図５Ｂは、実施の形態１による駆動装置、および電動パワーステアリング装置における、接地バスバーの斜視図である。図４および図５Ｂにおいて、第１の接地バスバー４１ａは、一部の部位４１０が第１のバスバーホルダ４２ａに埋設され、この埋設された部位４１０から直角に反ヒートシンク側、即ちバスバーホルダ４２ａの反ヒートシンク側に面である第１の面４５に対して垂直に折り曲げられた第１の折り曲げ部４１１と、この第１の折り曲げ部４１１から直角に反バスバーホルダ側に折り曲げられた第２の折り曲げ部４１２と、この第２の折り曲げ部４１２から直角に反ヒートシンク側に折り曲げられた端子部４７２を有する。
第１の電源バスバー４０ａの第２の折り曲げ部４０２は、第１の接地バスバー４１ａの第２の折り曲げ部４１２に形成されたスペース内に配置され、第１の接地バスバー４１ａの第２の折り曲げ部４１２の側面が、第１の電源バスバー４０ａの第２の折り曲げ部４０２の側面と対向している。また、第１の電源バスバー４０ａの端子部４７１は、第１の接地バスバー４１ａの端子部４７２に形成されたスペース内に配置され、第１の接地バスバー４１ａの端子部４７２の側面が、第１の電源バスバー４０ａの端子部４７１の側面と対向している。
第１の延長ターミナル３７ａは、３本の独立した導体からなり、これなどの３本の導体はそれぞれ中央部で直角にエッジワイズ方向に折り曲げられてバスバーホルダ４２ａに埋設されている。第１の延長ターミナル３７ａの３本の導体は、埋設された中央部からバスバーホルダ４２ａの短辺側の一方の側面から反ヒートシンク側、即ち第１のバスバーホルダ４２ａの第１の面４５に対して垂直に折り曲げられた第１の折り曲げ部３７１と、この第１の折り曲げ部３７１から第１のバスバーホルダ４２ａ側に直角に折り曲げられた第２の折り曲げ部３７２と、埋設された中央部から第１のバスバーホルダ４２ａの長辺側の一方の側面から延出された後に、反ヒートシンク側に直角に折り曲げられた延長ターミナル端子部３７３とを有する。第１の延長ターミナル３７ａの延長ターミナル端子部３７３は、第１の電源バスバー４０ａの端子部４７１に形成されたスペース内に配置され、延長ターミナル端子部３７３の側面は、第１の電源バスバー４０ａの端子部４７１の側面と対向している。
絶縁樹脂により形成された第１のバスバーホルダ４２ａは、反ヒートシンク側の表面である第１の面４５に、第１のパワーモジュール５ａのＷ相平滑コンデンサ１８Ｗｂと、Ｖ相平滑コンデンサ１８Ｖｂと、Ｕ相平滑コンデンサ１８Ｕｂとを夫々配置させるための３個の収納凹部４６を備えている。
第２のバスバーユニット３９ｂは、前述の第１のバスバーユニット３９ａと同一構成であり、図４に示すように、第２の電源バスバー４０ｂと、第２の接地バスバー４１ｂと、第２の延長ターミナル３７ｂと、第２の電源バスバー４０ｂと第１の接地バスバー４１ｂと第１の延長ターミナル３７ｂの一部の部位を埋設してこれらを保持する第２のバスバーホルダ４２ｂとから構成されている。
以上のように構成された第１のバスバーユニット３９ａは、図２及び図３に示すように、第１の制御基板４ａの反ヒートシンク側に縦置き配置されてヒートシンク３４の柱部３４１に固定される。第１の電源コネクタ３２ａからの第１の電源ライン４３ａの正極側ラインは、第１のフィルタ７ａ（図１参照）の正極側に接続され後、第１のバスバーユニット３９ａにおける第１の電源バスバー４０ａに接続される。第１の電源バスバー４０ａの端子部４７１は、第１のパワーモジュール５ａの複数の出力端子３８ａのうちの正極端子に接続される。第１のバスバーユニット３９ａにおける第１の接地バスバー４１ａの端子部４７２は、第１のパワーモジュール５ａの複数の出力端子３８ａのうちの接地端子に接続される。第１の信号コネクタ３３ａからの第１の信号ライン４４ａは、第１の制御基板４ａの第１の入力回路１２ａに直接接続される。
第１のバスバーユニット３９ａにおける３本の第１の延長ターミナル３７ａは、第１のパワーモジュール５ａの複数の出力端子３８ａのうちのＵ相端子とＶ相端子とＷ相端子にそれぞれ接続される。３本の延長ターミナル３７ａの第２の折り曲げ部３７２は、ヒートシンク３４の基部３４２を貫通して延出された第１の巻線端部２７aにおけるＵ相巻線端子とＶ相巻線端子とＷ相巻線端子に夫々接続される。Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の端子からなる第１の巻線端部２７ａと第２の巻線端部２７ｂは、それぞれ第１の制御基板４ａと第２の制御基板４ｂに対して制御ユニット１の径方向の外側に配置されており、それぞれ第１の延長ターミナル３７ａと第２の延長ターミナル３７ｂを介して、第１のパワーモジュール５ａと第２のパワーモジュール５ｂの出力端子３８ａ、３８ｂと接続される。
第１のパワーモジュール５ａにおける、Ｕ相平滑コンデンサ１８Ｕａと、Ｖ相平滑コンデンサ１８Ｖａと、Ｗ相平滑コンデンサ１８Ｗａは、第１のバスバーホルダ４２ａの３つの収納凹部６にそれぞれ搭載されて固定される。
ここで、第１の電源バスバー４０ａと第２の電源バスバー４０ｂとにそれぞれ設けられた第１の折り曲げ部４０１の幅は、第１の電源バスバー４０ａと第２の電源バスバー４０ｂとにそれぞれ設けられた端子部４７１の幅よりも大きく形成されている。また、第１の接地バスバー４１ａと第２の接地バスバー４１ｂとにそれぞれ設けられた第１の折り曲げ部４１１の幅は、第１の接地バスバー４１ａと第２の接地バスバー４１ｂとにそれぞれ設けられた端子部４７２の幅よりも大きく形成されている。
また、第１の電源バスバー４０ａにおける第１の折り曲げ部４０１と第１の接地バスバー４１ａの第１の折り曲げ部４１１は、Ｕ相平滑コンデンサ１８ＵａとＶ相平滑コンデンサ１８ＶａとＷ相平滑コンデンサ１８Ｗａと、第１のパワーモジュール５ａとの間に配置され、且つ、図４に良く示されているように、第１の電源バスバー４０ａにおける第１の折り曲げ部４０１の面と、第１の接地バスバー４１ａの第１の折り曲げ部４１１の面は、対向するように配置されている。
同様に、第２の電源バスバー４０ｂにおける第１の折り曲げ部４０１と第２の接地バスバー４１ｂの第１の折り曲げ部４１１は、Ｕ相平滑コンデンサ１８ＵｂとＶ相平滑コンデンサ１８ＶｂとＷ相平滑コンデンサ１８Ｗｂと、第２のパワーモジュール５ｂとの間に配置され、且つ、第２の電源バスバー４０ｂにおける第１の折り曲げ部４０１の面と、第２の接地バスバー４１ｂの第１の折り曲げ部４１１の面は、対向するように配置されている。
なお、第１の電源バスバー４０ａと第１の接地バスバー４１ａのうち、何れが第１のパワーモジュール５ａ側に配置されても良く、図４では第１の電源バスバー４０ａが第１のパワーモジュール５ａ側に配置されている場合を示している。同様に、第２の電源バスバー４０ｂと第２の接地バスバー４１ｂのうち、どちらが第２のパワーモジュール５ｂ側に配置されても良く、図４では第２の電源バスバー４０ｂが第２のパワーモジュール５ｂ側に配置されている場合を示している。
また、第１の電源バスバー４０ａと第１の接地バスバー４１ａと第１のバスバーホルダ４２ａとからなる第１のバスバーユニット３９ａの作成、および、第２の電源バスバー４０ｂと第２の接地バスバー４１ｂと第２のバスバーホルダ４２ｂとからなる第２のバスバーユニット３９ｂの作成は、一体成形、圧入、スナップフィットなどを用いて行うことができる。図４は、第１のバスバーホルダ４２ａ、および第２のバスバーホルダ４２ｂに、各鋼製部材を一体成形で固定して作成した場合を示す。
以上、冗長系システムにおける、第１の電機子巻線２ａと第１の制御ユニット１ａとからなる第１の制御系の構成部材の配置と接続関係について述べたが、第２の電機子巻線２ｂと第２の制御ユニット１ｂとからなる第２の制御系の構成部材の配置と接続関係は、第１の制御系と同様である。
次に、以上のように構成された実施の形態１による駆動装置１００１、および電動パワーステアリング装置１００により得られる効果を説明する。第１の制御系において、第１のバスバーユニット３９ａと、第１の電源バスバー４０ａと、第１の接地バスバー４１ａの、モータユニット２への駆動電力の供給路におけるインダクタンスが増大すると、第１のパワーモジュール５ａの複数の半導体素子におけるサージ電流若しくはサージ電圧などのノイズの発生が高まり、発熱が大きくなる懸念がある。そのため、第１の電源バスバー４０ａと、第１の接地バスバー４１ａの表面積は大きく、かつ第１の電源バスバー４０ａ、および第１の接地バスバー４１ａと、第１のパワーモジュール５ａの出力端子３８ａ間の距離は短く配線する必要がある。第２の制御系においても同様である。
この実施の形態１では、第１の制御系において、第１の電源バスバー４０ａに第１の折り曲げ部４０１を設け、且つ第１の接地バスバー４１ａに第１の折り曲げ部４１１を設け、これなどの第１の折り曲げ部４０１、４１１を対向して配置するとともに、第１の延長ターミナル３７ａの一部分を第１のバスバーホルダ４２ａに埋設することで、第１のバスバーホルダ４２ａの第１の面４５上にスペースを設けることが可能となる。第２の制御系においても同様である。
第１のバスバーホルダ４２ａの第１の面４５、および第２のバスバーホルダ４２ｂの第１の面４５における前述のスペースを有効に活用して、第１のパワーモジュールのＵ相平滑コンデンサ１８ＵａとＶ相平滑コンデンサ１８ＶａとＷ相平滑コンデンサ１８Ｗａ、および第２のパワーモジュールのＵ相平滑コンデンサ１８ＵｂとＶ相平滑コンデンサ１８ＶｂとＷ相平滑コンデンサ１８Ｗｂを、ハウジング３１の内部における外周側に配置することで、製品の小型化、特に制御ユニットの径方向面積を小型化することが可能となる。
また、第１の電源バスバー４０ａの端子部４７１の幅よりも大きい幅を持つ第１の折り曲げ部４０１を設け、第１の接地バスバー４１ａの端子部４７２の幅よりも大きい幅を持つ第１の折り曲げ部４１１を設けることで、第１の電源バスバー４０ａと第２の電源バスバー４０ｂ、および第１の接地バスバー４１ａと第２の接地バスバー４１ｂの表面積を大きくとり、これなどのバスバーのインダクタンスを下げることが可能となる。
また、第１の制御系において、第１のパワーモジュール５ａの出力端子３８ａの近傍に、第１の電源バスバー４０ａと第１の接地バスバー４１ａを配置することで、Ｕ相平滑コンデンサ１８ＵａとＶ相平滑コンデンサ１８ＶａとＷ相平滑コンデンサ１８Ｗａを、ハウジング３１の内部における外周側に配置し、第２の制御系も同様に配置することで、ヒートシンク３４の厚みを大きくとることが可能となり、放熱性能が向上する。
さらに、第１の制御系において、第１の電源バスバー４０ａの第１の折り曲げ部４０１と第１の接地バスバー４１ａの第１の折り曲げ部４１１を、第１の制御基板４ａと第１のパワーモジュール５ａの間に配置して第１の制御基板４ａの上方に空間を確保し、第２の制御系の同様の構成とすることで、第１の制御基板４ａと第２の制御基板４ｂに実装される部品の実装可能な領域を拡大することが可能となる。
さらに、第１の制御系において、第１の折り曲げ部４０１、４１１の曲げ方向を反ヒートシンク３４側とすることで、制御ユニット１の径方向の面積を小型化するとともに、第１のパワーモジュール５ａの出力端子３８ａと第１のバスバーユニット３９ａの端子部４７１、４７２、３７３とを溶接する際に必要なツール、例えばアーク溶接のチャックツールを構成するスペースを確保することが可能となる。第２の制御系に於いても同様である。
このように、モータの電機子巻線と制御ユニットなどの制御系をともに独立して２つずつ備えた電動パワーステアリング装置の場合において、制御ユニットの径方向の面積を小型化し、かつ放熱性能の高い装置を提供することが可能となる。
実施の形態２．
次に、実施の形態２による駆動装置と電動パワーステアリング装置を、図に基づいて説明する。実施の形態１では、モータの電機子巻線と制御ユニットなどの制御系をともに独立して２つ備えた電動パワーステアリング装置の場合であったが、実施の形態２では、モータの電機子巻線と制御ユニットなどの制御系を１系統のみとしたものである。
図６は、実施の形態２による駆動装置、および電動パワーステアリング装置の全体回路図である。図６に於いて、モータユニット２は、３相の電機子巻線２ａがデルタ結線されたブラシレスモータである。制御ユニット１は、１系統の制御系のみを備えており、実施の形態１における図１の第１の制御ユニット１ａ又は第２の制御ユニット１ｂと同一の構成であり、その動作も図１の第１の制御ユニット１ａ又は第２の制御ユニット１ｂの動作とほぼ同一である。図６では、図１の第１の制御系統に対応する構成要素に、図１と同様に符号「ａ」を付している。
図７は、実施の形態２による駆動装置、および電動パワーステアリング装置の断面図である。図６では、図２の第１の系統に対応する構成要素に、図２と同様に符号「ａ」を付している。又、その他の構成要素で図２に対応する部分には図２と同一の符号を付してある。図７において、モータユニット２は、電機子巻線２ａを備えている。制御ユニット１は、外周部をハウジング３１で覆い、反出力側の軸方向の端面には、外部電源としてのバッテリ８と接続する電源コネクタ３２ａ及びセンサ類１１と接続する複数の信号コネクタ３３ａが配置されている。また、電源コネクタ３２ａ及び信号コネクタ３３ａが配置された面と同一の出力軸２２と垂直方向の面には、比較的大型部品であるフィルタ７ａなどが搭載されている。
ハウジング３１の内部には、中央にヒートシンク３４の柱部３４１が配置され、その周辺に制御基板４ａ、インバータ回路をなすパワーモジュール５ａなどが配置されている。ヒートシンク３４の基部３４２は、モータケース２１に内接する円形をなす。この基部３４２の中央部の中空部には出力軸２２の反出力側端に固定されたセンサロータ３０が図２と同様に装着されている。また、電源ライン４３ａ、及び各種信号ライン４４ａについても図２と同様にバスバー及び平滑コンデンサ１８Ｕａ、１８Ｖａ、１８Ｗａに電気的に接続されている。
図８は、実施の形態２による駆動装置、および電動パワーステアリング装置の電源コネクタ側から見た要部透視図である。図８では、図３の第１の系統に対応する構成要素に、図３と同様に符号「ａ」を付している。又、その他の構成要素で図３に対応する部分には図３と同一の符号を付してある。図８において、径方向の中央には、ヒートシンク３４の略直方体をなす柱部３４１が配置され、その周辺部に沿って制御基板４ａが縦置き配置され、さらにそれと隣り合う柱部３４１の１辺に密着してパワーモジュール５ａが配置されている。柱部３４１を介して制御基板４ａに対向する面にバスバーユニット３９ａが配置されている。
バスバーユニット３９ａの構成は、前述の図４に示す構成と同様である。巻線端部２７の各端子Ｕ、Ｖ、Ｗは、制御基板４ａに対して径方向の外周部に配置されており、バスバーユニット３９ａを介してパワーモジュール５ａの出力端子３８ａと接続される。また回路基板３５はヒートシンク３４の基部３４２を貫通した中空部に配置されている。
以上のように実施の形態２による駆動装置、および電動パワーステアリング装置により得られる効果を説明する。実施の形態１の場合と同様に、電源バスバー４０ａに第１の折り曲げ部４０１を設け、接地バスバー４１ａに第１の折り曲げ部４１１を設け、それらの折り曲げ部４０１、４１１を対向して配置することで、バスバーホルダ４２ａの第１の面４５上の空いた空間を有効に活用して平滑コンデンサ１８Ｕａなどの平滑コンデンサを配置することにより、製品の小型化、特に制御ユニットの径方向面積を小型化することが可能となる。
また、電源バスバー４０ａの端子部４７１の幅よりも大きい幅を持つ第１の折り曲げ部４０１を設け、接地バスバー４１ａの端子部４７２の幅よりも大きい幅を持つ第１の折り曲げ部４１１を設けることで、電源バスバー４０ａと接地バスバー４１ａの表面積を大きくとり、バスバーのインダクタンスを下げるとともに、パワーモジュール５ａの出力端子３８ａ側に電源バスバー４０ａと接地バスバー４１ａを寄せて配置することで、平滑コンデンサ１８の下のヒートシンク３４の厚みを大きくとることが可能となり、放熱性能が向上する。
また、電源バスバー４０ａの第１の折り曲げ部４０１と、接地バスバー４１ａの第１の折り曲げ部４１１の折り曲げ方向を、反ヒートシンク側とすることで、制御ユニット１の径方向の面積を小型化するとともに、パワーモジュール５ａの出力端子３８ａとバスバーユニット３９ａの端子部４７１、４７２、３７３とを溶接する際に必要なツールを構成するスペースを確保することが可能となる。
このように、モータユニットの電機子巻線と制御ユニットなどの制御系を１つのみ備えた駆動装置、および電動パワーステアリング装置の場合においても、制御ユニット１の径方向の面積を小型化し、かつ放熱性能の高い装置を提供することが可能となる。
実施の形態３．
実施の形態３は、実施の形態１及び実施の形態２の変形例であり、パワーモジュール５ａの放熱性能をさらに向上させるものである。図９は、実施の形態３による駆動装置、および電動パワーステアリング装置における、バスバーユニットの斜視図である。実施の形態３では、図９に示すように、バスバーユニット３９ｃの延長ターミナル３７ｃの折り曲げ部４９が、電源バスバー４０ａの第１の折り曲げ部４０１と、接地バスバー４１ａの第１の折り曲げ部４１１に対向して配置されていることを特徴とする。延長ターミナル３７ｃはバスバーホルダ４２ｃに埋設されていない。実施の形態３によるバスバーユニットは、実施の形態１又は実施の形態２によるバスバーユニットに代えて使用することができる。
なお、電源バスバー４０ａ、接地バスバー４１ａ、延長ターミナル３７ｃの並び順は、図９に限られるものではなく、任意に構成することが可能である。
以上のように構成されたバスバーユニットを備えた駆動装置、及び電動パワーステアリング装置により得られる効果は次の通りである。即ち、実施の形態３では、バスバーホルダ４２ｃに延長ターミナル３７ｃが埋設されていないため、バスバーホルダ４２ｃの厚みを小さくし、その分、ヒートシンク３４の厚みを大きくとることが可能となり、放熱性能が向上する。また、大電流が流れる延長ターミナル３７ｃとバスバーホルダ４２ｃの接触面積が小さくなることから、通電時のバスバーホルダ４２ｃの溶融を抑制することが可能となる。
本願は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。
１ 制御ユニット、１ａ 第１の制御ユニット、１ｂ 第２の制御ユニット、
２ モータユニット、２ａ 第１の電機子巻線、２ｂ 第２の電機子巻線、
３ａ 第１のＣＰＵ、３ｂ 第２のＣＰＵ、４ａ 第１の制御基板、
４ｂ 第２の制御基板、５ａ 第１のパワーモジュール、５ｂ 第２のパワーモジュール、６ａ 第１の電源リレー用スイッチング素子、
６ｂ 第２の電源リレー用スイッチング素子、７ａ 第１のフィルタ、
７ｂ 第２のフィルタ、８ バッテリ、９ イグニッションスイッチ、
１０ａ 第１の電源回路、１０ｂ 第２の電源回路、１１ センサ類、
１２ａ 第１の入力回路、１２ｂ 第２の入力回路、１３ａ 第１の駆動回路、
１３ｂ 第２の駆動回路、１９ 通信ライン、２０ａ 第１の回転センサ、
２０ｂ 第２の回転センサ、２１ モータケース、２２ 出力軸、２３ ロータ、
２４ ステータ、２６ 環状配線部、２７ａ 第１の巻線端部、２７ｂ 第２の巻線端部、２８ フレーム、２９ａ 第１の軸受、２９ｂ 第２の軸受、３０ センサロータ、
３１ ハウジング、３２ａ 第１の電源コネクタ、３２ｂ 第２の電源コネクタ、
３３ａ 第１の信号コネクタ、３３ｂ 第２の信号コネクタ、３４ ヒートシンク、
３４１ 柱部、３４２ 基部、 ３５ 回路基板、
４２ａ、４２ｂ、４２ｃ バスバーホルダ、４０１、４１１、４９ 折り曲げ部、
１００ 電動パワーステアリング装置、１００１ 駆動装置

Claims (13)

  1. 被駆動体を駆動するための駆動力を発生するモータユニットと、
    軸心の延びる方向が前記モータユニットの軸心の延びる方向と一致するように配置され、前記モータユニットの反出力側の軸方向端部に固定される制御ユニットと、
    を備えた駆動装置であって、
    前記制御ユニットは、
    前記モータユニットへ電流を供給する複数のスイッチング素子を有するパワーモジュールと、
    前記電流を平滑化する平滑コンデンサと、
    前記パワーモジュールへの制御信号を出力する演算回路と、
    前記演算回路を搭載する制御基板と、
    前記パワーモジュールと外部コネクタとを電気的に接続する端子を有するバスバーユニットと、
    少なくとも前記バスバーユニットを冷却するヒートシンクと、
    を備え、
    前記バスバーユニットは、
    電源の正極側に接続される電源バスバーと、
    前記電源の負極側に接続される接地バスバーと、
    前記パワーモジュールの出力端子に接続される延長ターミナルと、
    前記電源バスバーと前記接地バスバーと前記延長ターミナルを保持するバスバーホルダと、
    を備え、
    前記電源バスバーと、前記接地バスバーは、それぞれ、
    前記パワーモジュールの出力端子に接続される端子部と、
    前記バスバーホルダの第１の面に対して垂直方向に折り曲げられた折り曲げ部と、
    を有し、
    前記折り曲げ部は、前記平滑コンデンサと前記パワーモジュールとの間に配置され、
    前記電源バスバーと、前記接地バスバーは、対向して配置されている、
    ことを特徴とする駆動装置。
  2. 前記延長ターミナルは、前記バスバーホルダに少なくとも一部分が埋設されている、
    ことを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
  3. 前記電源バスバーと前記接地バスバーの折り曲げ部は、反ヒートシンク側に折り曲げられている、
    ことを特徴とする請求項１又は２に記載の駆動装置。
  4. 前記電源バスバーと前記接地バスバーの折り曲げ部は、前記パワーモジュールと前記制御基板との間に配置されている、
    ことを特徴とする請求項１から３のうちの何れか一項に記載の駆動装置。
  5. 前記電源バスバーの折り曲げ部の幅は、前記電源バスバーの端子部の幅よりも大きく設定されている、
    ことを特徴とする請求項１から４のうちの何れか一項に記載の駆動装置。
  6. 前記延長ターミナルは、折り曲げ部を有し、
    前記折り曲げ部は、前記電源バスバーと前記接地バスバーの折り曲げ部に対向して配置されている、
    ことを特徴とする請求項１から５のうちの何れか一項に記載の駆動装置。
  7. 互いに独立した第１の電機子巻線と第２の電機子巻線を備え、被駆動体を駆動するための駆動力を発生するモータユニットと、
    軸心の延びる方向が前記モータユニットの軸心の延びる方向と一致するように配置され、前記モータユニットの反出力側の軸方向端部に固定された制御ユニットと、
    を備えた駆動装置であって、
    前記制御ユニットは、
    前記第１の電機子巻線に流れる電流を制御する第１の制御ユニットと、
    前記第２の電機子巻線に流れる電流を制御する第２の制御ユニットと、
    を備え、
    前記第１の制御ユニットは、
    前記第１の電機子巻線へ電流を供給する複数のスイッチング素子を有する第１のパワーモジュールと、
    前記第１の電機子巻線の電流を平滑化する第１の平滑コンデンサと、
    前記第１のパワーモジュールへの制御信号を出力する第１の演算回路と、
    前記第１の演算回路を搭載する第１の制御基板と、
    前記第１のパワーモジュールと外部コネクタとを電気的に接続する端子を有する第１のバスバーユニットと、
    を備え、
    前記第１のバスバーユニットは、
    電源の正極側に接続される第１の電源バスバーと、
    前記電源の負極側に接続される第１の接地バスバーと、
    前記第１のパワーモジュールの出力端子に接続される第１の延長ターミナルと、
    前記第１の電源バスバーと、前記第１の接地バスバーと、前記第１の延長ターミナルを保持する第１のバスバーホルダと、
    を備え、
    前記第１の電源バスバーと、前記第１の接地バスバーは、それぞれ、
    前記第１のパワーモジュールの出力端子に接続される第１の端子部と、
    前記第１のバスバーホルダの第１の面に対して垂直方向に折り曲げられた折り曲げ部と、を有し、
    前記折り曲げ部は、前記第１の平滑コンデンサと前記第１のパワーモジュールとの間に配置され、
    前記第１の電源バスバーと前記第１の接地バスバーは、対向して配置され、
    前記第２の制御ユニットは、
    前記第２の電機子巻線へ電流を供給する複数のスイッチング素子を有する第２のパワーモジュールと、
    前記第２の電機子巻線の電流を平滑化する第２の平滑コンデンサと、
    前記第２のパワーモジュールへの制御信号を出力する第２の演算回路と、
    前記第２の演算回路を搭載する第２の制御基板と、
    前記第２のパワーモジュールと外部コネクタとを電気的に接続する端子を有する第２のバスバーユニットと、
    を備え、
    前記第２のバスバーユニットは、
    電源の正極側に接続される第２の電源バスバーと、
    前記電源の負極側に接続される第２の接地バスバーと、
    前記第２のパワーモジュールの出力端子に接続される第２の延長ターミナルと、
    前記第２の電源バスバーと前記第２の接地バスバーと前記第２の延長ターミナルを保持する第２のバスバーホルダと、
    を備え、
    前記第２の電源バスバーと、前記第２の接地バスバーは、それぞれ、
    前記第２のパワーモジュールの出力端子に接続される第２の端子部と、
    前記第２のバスバーホルダの第１の面に対して垂直方向に折り曲げられた折り曲げ部と、を有し、
    前記折り曲げ部は、前記第２の平滑コンデンサと前記第２のパワーモジュールとの間に配置され、
    前記第２の電源バスバーと前記第２の接地バスバーは、対向して配置され、
    少なくとも前記第１のバスバーユニットと前記第２のバスバーユニットを冷却するヒートシンクを備えている、
    ことを特徴とする駆動装置。
  8. 前記第１の延長ターミナルは、前記第１のバスバーホルダに少なくとも一部分が埋設され、
    前記第２の延長ターミナルは、前記第２のバスバーホルダに少なくとも一部分が埋設されている、
    ことを特徴とする請求項７に記載の駆動装置。
  9. 前記第２の電源バスバーと前記第２の接地バスバーの前記折り曲げ部は、反ヒートシンク側に折り曲げられている、
    ことを特徴とする請求項７又は８に記載の駆動装置。
  10. 前記第１の電源バスバーと前記第１の接地バスバーの前記折り曲げ部は、前記第１のパワーモジュールと前記第１の制御基板との間に配置され、
    前記第２の電源バスバーと前記第２の接地バスバーの前記折り曲げ部は、前記第２のパワーモジュールと前記第２の制御基板との間に配置されている、
    ことを特徴とする請求項７から９のうちの何れか一項に記載の駆動装置。
  11. 前記第１の電源バスバーの前記折り曲げ部の幅は、前記第１の電源バスバーの端子部の幅よりも大きく構成され、
    前記第１の接地バスバーの前記折り曲げ部の幅は、前記第１の接地バスバーの端子部の幅よりも大きく構成され、
    前記第２の電源バスバーの前記折り曲げ部の幅は、前記第２の電源バスバーの端子部の幅よりも大きく構成され、
    前記第２の接地バスバーの前記折り曲げ部の幅は、前記第２の接地バスバーの端子部の幅よりも大きく構成されている、
    ことを特徴とする請求項７から１０のうちの何れか一項に記載の駆動装置。
  12. 前記第１の延長ターミナルと前記第２の延長ターミナルは、それぞれ折り曲げ部を有し、
    前記折り曲げ部は、前記第１の電源バスバーと前記第１の接地バスバーの前記折り曲げ部に対向して配置され、
    前記折り曲げ部は、前記第２の電源バスバーと前記第２の接地バスバーの前記折り曲げ部に対向して配置されている、
    ことを特徴とする請求項７から１１のうちの何れか一項に記載の駆動装置。
  13. 請求項１から１２のうちの何れか一項に記載の駆動装置を備え、
    車両の運転者がステアリングシャフトに加えるステアリングトルクに対応するアシストトルクを前記駆動装置により発生し、
    前記発生したアシストトルクを前記ステアリングシャフトに加えるように構成されている、
    ことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
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