JP2021044984A - モータおよび電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板に実装された素子の放熱効果を高めたモータを提供する。【解決手段】上下方向に沿って延びる中心軸Ｊを中心として回転するロータ２０およびロータを囲むステータ２５を有するモータ本体２と、互いに反対側を向く第１面６１ｃ並びに第２面６１ｄを有する基板６１および基板に実装される複数の素子を有しモータ本体の軸方向一方側に位置する制御部６０と、制御部を冷却するヒートシンク８と、を備える。基板は、軸方向から見てモータ本体と重なる第１領域６１Ａと、第１領域の径方向外側に位置する第２領域６１Ｂと、を有する。複数の素子は、第１領域に実装される第１素子６４と、第２領域に実装される第２素子６５、６６と、に分類される。ヒートシンクは、第１素子を基板の第１面側から冷却する第１放熱部３１と、第２素子を基板の第１面側から冷却する第２放熱部３２と、第２素子を基板の第２面側から冷却する第３放熱部８０と、を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、モータおよび電動パワーステアリング装置に関する。

モータ本体を制御する制御基板を備えた機電一体型のモータにおいて、制御基板を冷却するヒートシンクを設けることが知られている。特許文献１には、制御基板の一面側にヒートシンクを配置することで制御基板を冷却するモータが開示されている。

特開２０１４−０９３８５４号公報

ヒートシンクによる冷却効率を高めるためには、ヒートシンクを大型化して熱容量を大きくすることが考えられるが、この場合モータが全体として大型化するという問題があった。また、近年、制御部に実装される各素子が小型化するにつれて発熱量も大きくなり、より広範な範囲において冷却が必要となることでモータの大型化を避けがたいという問題があった。

本発明の一つの態様は、上記問題点に鑑みて、基板に実装された素子の放熱効果を高めつつ大型化を抑制できるモータの提供を目的の一つとする。

本発明のモータの一つの態様は、上下方向に沿って延びる中心軸を中心として回転するロータおよび前記ロータを囲むステータを有するモータ本体と、互いに反対側を向く第１面並びに第２面を有する基板および前記基板に実装される複数の素子を有し前記モータ本体の軸方向一方側に位置する制御部と、前記制御部を冷却するヒートシンクと、を備える。前記基板は、軸方向から見て前記モータ本体と重なる第１領域と、前記第１領域の径方向外側に位置する第２領域と、を有する。複数の前記素子は、前記第１領域に実装される第１素子と、第２領域に実装される第２素子と、に分類される。前記ヒートシンクは、前記第１素子を前記基板の前記第１面側から冷却する第１放熱部と、前記第２素子を前記基板の前記第１面側から冷却する第２放熱部と、前記第２素子を前記基板の前記第２面側から冷却する第３放熱部と、を有する。

本発明の一つの態様によれば、基板に実装された素子の放熱効果を高めつつ大型化を抑制できるモータが提供される。

図１は、一実施形態のモータの断面図である。 図２は、一実施形態のモータの上面図である。 図３は、図２のIII−III線に沿うモータの断面図である。 図４は、図２のIV−IV線に沿うモータの断面図である。 図５は、変形例１のモータの断面図である。 図６は、変形例２のモータの断面図である。 図７は、一実施形態の電動パワーステアリング装置の模式図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係るモータ１について説明する。なお、本発明の範囲は、以下の実施の形態に限定されず、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等を異ならせる場合がある。

図面には、適宜３次元直交座標系としてＸＹＺ座標系を示す。ＸＹＺ座標系において、後段に説明する中心軸Ｊの軸方向と平行な方向とする。Ｘ軸方向は、Ｚ軸方向と直交する方向とする。Ｙ軸方向は、Ｘ軸方向とＺ軸方向との両方と直交する方向とする。

以下の説明において、中心軸Ｊに平行な方向（Ｚ軸方向）を単に「軸方向」と呼び、中心軸Ｊを中心とする径方向を単に「径方向」と呼び、中心軸Ｊを中心とする周方向、すなわち、中心軸Ｊの軸周りを単に「周方向」と呼ぶ。また、以下の説明において、Ｚ軸方向の正の側（＋Ｚ側）を「上側」又は「軸方向一方側」と呼び、Ｚ軸方向の負の側（−Ｚ側）を「下側」又は「軸方向他方側」と呼ぶ。なお、上側および下側とは、単に説明のために用いられる名称であって、実際の位置関係や方向を限定しない。

［モータ］
図１は、本実施形態のモータ１の断面図である。
モータ１は、モータ本体２と、上側ベアリング７Ａと、下側ベアリング７Ｂと、ベアリングホルダ３０と、制御部６０と、ハウジング５０と、伝熱部材８０と、蓋部４０と、を備える。本実施形態において、ベアリングホルダ３０と伝熱部材８０とは、制御部６０を冷却するヒートシンク８を構成する。したがって、モータ１は、ヒートシンク８を有する。

［モータ本体］
モータ本体２は、ロータ２０およびステータ２５を有する。
ロータ２０は、軸方向（上下方向）に沿って延びる中心軸Ｊを中心として回転する。ロータ２０は、シャフト２１と、ロータコア２２と、ロータマグネット２３と、を有する。

シャフト２１は、中心軸Ｊに沿って延びる。シャフト２１は、上側ベアリング（ベアリング）７Ａと下側ベアリング７Ｂとによって、中心軸Ｊの軸周りに回転可能に支持される。ロータコア２２は、シャフト２１に固定される。ロータコア２２は、シャフト２１を周方向に囲んでいる。ロータマグネット２３は、ロータコア２２に固定される。より詳細には、ロータマグネット２３は、ロータコア２２の周方向に沿った外側面に固定される。ロータコア２２およびロータマグネット２３は、シャフト２１とともに回転する。

シャフト２１の上端部には、固定部材２１ａによってセンサマグネット２４が取り付けられる。センサマグネット２４は、円環状である。センサマグネット２４は、ロータ２０とともに中心軸Ｊ周りを回転する。固定部材２１ａは、円柱状の部材である。固定部材２１ａの一端は、シャフト２１の上端面に設けられた孔に圧入される。固定部材２１ａの他端は、センサマグネット２４に嵌め合わされる。なお、シャフト２１に対するセンサマグネット２４の固定構造は、本実施形態に限定されない。

ステータ２５は、ロータ２０の径方向外側に位置する。ステータ２５は、ロータ２０と径方向に隙間を介して対向してロータ２０を径方向外側から囲む。ステータ２５は、ステータコア２７と、インシュレータ２８と、コイル２９と、を有する。

インシュレータ２８は、絶縁性を有する材料から構成される。インシュレータ２８は、ステータコア２７の少なくとも一部を覆う。モータ１の駆動時において、コイル２９は、ステータコア２７を励磁する。コイル２９は、コイル線（図示略）が巻き回されて構成される。コイル線は、インシュレータ２８を介してステータコア２７のティース部に巻き回される。コイル線の端部は、上側に引き出され、ベアリングホルダ３０に設けられた貫通孔を通過して制御部６０に接続される。また、モータ本体２とベアリングホルダ３０との間にバスバーが設けられる場合には、コイル線の端部がバスバーに接続され、バスバーが制御部６０に接続される。

［上側ベアリングおよび下側ベアリング］
上側ベアリング７Ａは、シャフト２１の上端部を回転可能に支持する。上側ベアリング７Ａは、ステータ２５の上側に位置する。上側ベアリング７Ａは、ベアリングホルダ３０に支持される。
下側ベアリング７Ｂは、シャフト２１の下端部を回転可能に支持する。下側ベアリング７Ｂは、ステータ２５の下側に位置する。下側ベアリング７Ｂは、ハウジング５０の下側ベアリング保持部５４ｃに支持される。

本実施形態において、上側ベアリング７Ａおよび下側ベアリング７Ｂは、ボールベアリングである。しかしながら、上側ベアリング７Ａおよび下側ベアリング７Ｂの種類は、特に限定されず、他の種類のベアリングであってもよい。

［ハウジング］
ハウジング５０は、モータ本体２を収容するモータ本体収容部５４を有する。モータ本体収容部５４は、上側（＋Ｚ側）に開口する筒状である。モータ本体収容部５４は、筒状部５４ａと、底部５４ｂと、下側ベアリング保持部５４ｃと、を有する。なお、モータ本体収容部５４は底部５４ｂを有していない筒状部材であってもよい。この場合、モータ本体収容部５４の下側の開口には、ベアリングを保持するベアリングホルダが別途取り付けられる。

筒状部５４ａは、ステータ２５を径方向外側から囲む。本実施形態において筒状部５４ａは、円筒状である。筒状部５４ａの内周面には、ステータコア２７およびベアリングホルダ３０が固定される。底部５４ｂは、筒状部５４ａの下端に位置する。底部５４ｂは、ステータ２５の下側に位置する。下側ベアリング保持部５４ｃは、底部５４ｂの平面視中央に位置する。下側ベアリング保持部５４ｃは、下側ベアリング７Ｂを保持する。下側ベアリング保持部５４ｃの平面視中央には、軸方向に貫通する孔部５４ｄが設けられる。孔部５４ｄには、シャフト２１の下端部が挿通される。

［制御部］
制御部６０は、モータ本体２およびベアリングホルダ３０の上側に位置する。制御部６０には、ステータ２５のコイル２９から延びるコイル線が接続される。制御部６０は、コイル２９に電流を流してロータ２０の回転を制御する。

制御部６０は、基板６１と、回転センサ６９と、複数の素子６４、６５、６６と、を有する。回転センサ６９、複数の素子６４、６５、６６は、基板６１に実装される。回転センサ６９は、センサマグネット２４の直上に位置しロータ２０の回転角を検出する。複数の素子６４、６５、６６は、ロータ２０の回転を制御するための電子部品である。

基板６１は、中心軸Ｊに直交する平面に沿って延びる。基板６１は、上側を向く上面６１ｄと、下側を向く下面６１ｃと、を有する。すなわち、基板６１は、互いに反対側を向く下面６１ｃ（第１面）並びに上面（第２面）６１ｄを有する。本実施形態において、下面６１ｃはモータ本体２側を向く面であり、上面６１ｄはモータ本体２の反対側を向く面である。また、基板６１は、軸方向から見てモータ本体２と重なる第１領域６１Ａと、第１領域６１Ａの径方向外側に位置する第２領域６１Ｂと、を有する。

複数の素子６４、６５、６６は、第１領域６１Ａに実装される第１素子６４と、第２領域６１Ｂに実装される第２素子６５、６６と、に分類される。本実施形態において、少なくとも１つの第１素子６４は、ステータ２５に電力を供給するインバータのスイッチング素子である。また、本実施形態において、少なくとも１つの第２素子６５は、コンデンサである。

第１素子６４は、基板６１の上面６１ｄに実装される。第２素子６５、６６のうち一部の素子６６は、基板６１の上面６１ｄに実装され、他の素子６５は、基板６１の下面６１ｃに実装される。他の素子（本実施形態において、コンデンサ）６５は、軸方向に沿って延びる円柱形状である。第２素子６５は、基板６１と反対側に位置し下側を向く天面６５ｂと、軸方向と直交する方向を向く側面６５ａと、を有する。第２素子６５は、制御部６０の実装部品のうち、最も軸方向の寸法が大きい。

［ベアリングホルダ（第１放熱部および第２放熱部）］
ベアリングホルダ３０は、モータ本体２の上側（＋Ｚ側）かつ制御部６０の下側（−Ｚ側）に位置する。すなわち、ベアリングホルダ３０は、軸方向においてモータ本体２と制御部６０との間に位置する。また、ベアリングホルダ３０は、モータ本体収容部５４の上側の開口を覆いに位置し、モータ本体収容部５４の内周面に固定される。

本実施形態のベアリングホルダ３０は、上側ベアリング７Ａを支持するとともに、ヒートシンク８の一部を構成する。すなわち、ベアリングホルダ３０は、上側ベアリング７Ａを介してロータ２０を回転可能に支持するとともに、制御部６０に直接的又は間接的に接触して制御部６０を冷却する。

ベアリングホルダ３０は、放熱特性が高く十分な剛性を有する金属材料から構成される。一例として、ハウジング５０は、アルミニウム合金から構成される。この場合、ハウジング５０は、プレス加工又はダイカスト成型によって概略形状を成形した後に、精度が必要な面を切削加工することで製造される。

ベアリングホルダ３０は、軸方向から見て円形のホルダ本体部（第１放熱部）３１と、ホルダ本体部３１の外縁から突出する突出部（第２放熱部）３２と、蓋部４０を支持する蓋支持部３９と、を有する。ホルダ本体部３１は、軸方向から見てモータ本体２と重なる。一方で、突出部３２は、軸方向から見て、モータ本体２より径方向外側に位置する。したがって、ホルダ本体部３１は、基板６１の第１領域６１Ａの直下に位置し、突出部３２は、基板６１の第２領域６１Ｂの直下に位置する。

蓋支持部３９は、ベアリングホルダ３０の外縁に一周に亘って設けられる。蓋支持部３９の上面には、凹溝部３９ａが設けられる。凹溝部３９ａは、下側に凹む。凹溝部３９ａは、一様な幅および一様な深さで中心軸Ｊと直交する平面内を延びる。凹溝部３９ａには、後段において説明する蓋部４０の凸条部４２が収容される。

ホルダ本体部３１は、円板状の円板部３１ｂと、円板部３１ｂの径方向内側に繋がる円錐状部３１ｃと、円錐状部３１ｃの径方向内側に繋がる上側ベアリング保持部３１ｄと、円板部３１ｂの径方向外側に繋がるホルダ固定部３１ａと、を有する。

上側ベアリング保持部３１ｄは、上側ベアリング７Ａを保持する。上側ベアリング保持部３１ｄは、ホルダ本体部３１の平面視中央に位置する。上側ベアリング保持部３１ｄの平面視中央には、軸方向に貫通する孔部３１ｅが設けられる。孔部３１ｅには、シャフト２１の上端部が挿通される。

円錐状部３１ｃは、下側に向かうに従い径方向内側に傾斜する円錐状である。円錐状部３１ｃの径方向内側には、センサマグネット２４が配置される。すなわち、円錐状部３１ｃは、センサマグネット２４を径方向外側から囲む。

ホルダ固定部３１ａは、円板部３１ｂの径方向外縁において軸方向に突出する筒形状である。ホルダ固定部３１ａは、モータ本体収容部５４の内周面に嵌合され固定される。

円板部３１ｂは、中心軸Ｊに直交する平面に沿って延びる板状である。円板部３１ｂの上面は、基板６１の下面６１ｃと軸方向に隙間を介して対向する。円板部３１ｂの直上には、第１素子６４が配置される。したがって、第１素子６４は、軸方向において、基板６１と円板部３１ｂとの間に位置する。第１素子６４の周囲には、放熱グリスＧが配置される。また、第１素子６４と円板部３１ｂとの間には、放熱グリスＧが充填される。

本実施形態において、第１素子６４は、スイッチング素子である。スイッチング素子は、制御部６０に実装される素子の中で、比較的熱を生じやすい発熱素子である。本実施形態によれば、第１素子６４において生じた熱が放熱グリスＧを介してホルダ本体部３１に伝わる。したがって、第１素子６４は、基板６１の下面６１ｃ側からホルダ本体部３１によって冷却される。これにより、第１素子６４の温度が高まりすぎることを抑制し、第１素子６４の動作の信頼性を高めることができる。

なお、本実施形態においては、ホルダ本体部３１によって冷却される第１素子６４が、スイッチング素子氏である場合について例示した。しかしながら、ホルダ本体部３１によって冷却される素子は、他の発熱素子であってもよい。本明細書において発熱素子とは、実装部品のうち、動作時に熱を発し高温となる素子を意味する。発熱素子としては、スイッチング素子、コンデンサの他に、電界効果トランジスタ、電界効果トランジスタ駆動用ドライバ集積回路、電源用集積回路などが例示される。

突出部３２は、ブリッジ部３４と、ブリッジ部３４に対して径方向外側に位置する素子収容部３５と、を有する。すなわち、ブリッジ部３４は、ホルダ本体部３１と素子収容部３５との間に位置しこれらを繋ぐ。

ブリッジ部３４は、中心軸Ｊに対して直交する平面に沿って延びる板状である。ブリッジ部３４の上面は、基板６１の下面６１ｃと接触する。ブリッジ部３４の直上には、第２素子６６が配置される。したがって、基板６１が、軸方向において第２素子６６とブリッジ部３４との間に挟まれて配置される。

本実施形態によれば、第２素子６６において生じて基板６１に伝わった熱は、さらにブリッジ部３４に伝わる。したがって、第２素子６６は、基板６１の下面６１ｃ側からブリッジ部３４によって冷却される。これにより、第２素子６６の温度が高まりすぎることを抑制し、第２素子６６の動作の信頼性を高めることができる。また、後述するように、第２素子６６は、伝熱部材８０によって基板６１の上面６１ｄ側からも冷却される。

なお、本実施形態では、ブリッジ部３４が、基板６１に直接的に接触して基板６１を介して第２素子６６を冷却する場合について説明した。しかしながら、ブリッジ部３４と基板６１との間に隙間が設けられ、当該隙間に放熱グリスが充填されていてもよい。

素子収容部３５は、上側（＋Ｚ側）に開口する。素子収容部３５は、第２素子６５を収容する。第２素子６５は、下側を向く天面６５ｂと、軸方向と直交する方向を向く側面６５ａと、を有する。一方で、素子収容部３５は、第２素子６５の側面６５ａを囲む側壁部３５ａと、第２素子６５の下側に位置し第２素子６５の天面６５ｂと軸方向に対向する収容底部３５ｂと、を有する。

本実施形態によれば、第２素子６５を収容する素子収容部３５を有する。第２素子６５は、制御部６０において、熱を生じやすい発熱素子である。このため、第２素子６５において生ずる熱を素子収容部３５において効果的に吸収することができる。したがって、第２素子６５は、基板６１の下面６１ｃ側から素子収容部３５によって冷却される。

なお、本実施形態において、素子収容部３５の側壁部３５ａと第２素子６５の側面６５ａとの間の一部には、放熱グリスＧなどの放熱材が収容される。これにより、第２素子６５の側面６５ａから素子収容部３５に向けて効率的に熱を移動させることができ、第２素子６５の動作の信頼性を高めることができる。

本実施形態によれば、複数の素子６４、６５、６６のうち、軸方向寸法が最も大きい第２素子６５が、基板６１の下面６１ｃかつ第２領域６１Ｂに実装される。このため、第２素子６５を、軸方向でモータ本体２と重なるように配置することができ、モータ１の軸方向寸法を小型化できる。

素子収容部３５の収容底部３５ｂと第２素子６５の天面６５ｂとの間にも放熱材を配置してもよい。しかしながら、一般的に第２素子６５の天面６５ｂには、防爆弁が設けられる場合がある。この場合、放熱材は、少なくとも防爆弁を避けるように配置される。

素子収容部３５は、収容底部３５ｂを有さずに下側に開放された構成としてもよい。また、素子収容部３５の側壁部３５ａの一部が水平方向に開口していてもよい。すなわち、収容底部３５ｂおよび側壁部３５ａは、必ずしも第２素子６５の天面６５ｂおよび側面６５ａを全体に亘って囲んでいなくてもよい。

［伝熱部材（第３放熱部）］
伝熱部材８０は、制御部６０の上側に位置する。伝熱部材８０は、制御部６０の一部を上側から覆う。本実施形態の伝熱部材８０は、制御部６０に直接的又は間接的に接触して制御部６０を冷却する。すなわち、伝熱部材８０は、ヒートシンク８の一部を構成する。

図２は、モータ１の上面図である。図３は、図２のIII−III線に沿うモータ１の断面図である。図４は、図２のIV−IV線に沿うモータ１の断面図である。なお、図２において、蓋部４０の図示を省略する。

図２に示すように、伝熱部材８０は、吸熱部８５と、複数（本実施形態では４つ）のネジ止め部８１と、伝熱部８２と、を有する。伝熱部材８０は、放熱特性が高い金属材料（例えば、アルミニウム合金又は銅合金）から構成される。

図１に示すように、吸熱部８５は、基板６１の第２領域６１Ｂの直上に位置する。吸熱部８５は、軸方向から見て、第２素子６５、６６に重なる。吸熱部８５は、下側を向く下面８５ｂを有する。下面８５ｂは、基板６１の上面６１ｄと軸方向に対向する。下面８５ｂには、凹部８６が設けられている。凹部８６内には、制御部６０の第２素子６６が配置されている。また、凹部８６内には、放熱グリスＧが充填されている。放熱グリスＧは、第２素子６６で生じた熱を吸熱部８５に効率的に移動させる。

本実施形態によれば、第２素子６６において生じた熱が、放熱グリスＧを介して伝熱部材８０に伝わる。したがって、第２素子６６は、基板６１の上面６１ｄ側から伝熱部材８０によって冷却される。これにより、第２素子６６の温度が高まりすぎることを抑制し、第２素子６６の動作の信頼性を高めることができる。また、本実施形態によれば、第２素子６６を収容する凹部８６に放熱グリスＧが充填されることで、第２素子６６を効果的に冷却できる。加えて、吸熱部８５の下面８５ｂに、凹部８６が設けられることで放熱グリスＧが吸熱部８５の下側から流出することを抑制できる。

また、本実施形態において、吸熱部８５の下面８５ｂであって、軸方向から見て第２素子６５と重なる領域の下側には、放熱グリスＧが充填される。このため、第２素子６５において生じて基板６１に伝わった熱は、さらに伝熱部材８０に伝わる。したがって、第２素子６５は、基板６１の上面６１ｄ側から伝熱部材８０によって冷却される。これにより、第２素子６５の温度が高まりすぎることを抑制し、第２素子６５の動作の信頼性を高めることができる。

図３に示すように、ネジ止め部８１は、下側を向く接触面８１ｂと、接触面８１ｂに開口するネジ挿入孔８１ｃと、を有する。ネジ挿入孔８１ｃには、固定ネジ８８が挿入される。固定ネジ８８は、ベアリングホルダ３０の突出部３２にネジ止めされる。これによって、接触面８１ｂが、突出部３２の上面に押し当てられた状態で、伝熱部材８０がベアリングホルダ３０に固定される。

本実施形態によれば、伝熱部材８０とベアリングホルダ３０とは、直接的に接触し互いに固定されている。すなわち、ベアリングホルダ３０は、伝熱部材８０に接触しかつ固定される固定部３６を有する。固定部３６は、上面６１ｄにおいてネジ止め部８１の接触面８１ｂと接触する。

本実施形態によれば、ヒートシンク８を構成する伝熱部材８０とベアリングホルダ３０とが、互いに固定されることで、全体としての熱容量を大きくすることができる。すなわち、伝熱部材８０およびベアリングホルダ３０のうち何れか一方が高温となった場合、他方側に熱を移動させて、他方側からも放熱することができる。これにより、放熱効率が高まり結果として制御部６０の冷却効果を高めることができる。

本実施形態の伝熱部材８０は、蓋部４０に囲まれた閉塞空間内に配置されている。このため、蓋部４０に開口を設けて伝熱部材８０を外部に露出がさせる場合と比較して、伝熱部材８０と蓋部４０との間に封止構造を設ける必要がない点などにおいて構造を簡素化できる。しかしながら、一方で、伝熱部材８０を閉塞空間に配置すると制御部６０から伝熱部材８０に移動した熱を外部に放出し難いという問題があった。これに対し、本実施形態では、伝熱部材８０は、接触面８１ｂにおいて、ベアリングホルダ３０の固定部３６に固定される。これにより、制御部６０から伝熱部材８０に移動した熱をベアリングホルダ３０に移動させることができる。ベアリングホルダ３０に移動した熱の一部は、ベアリングホルダ３０の表面から外部に放熱される。また、別の一部は、さらにハウジング５０に移動してハウジング５０の表面から外部に放熱される。このように、本実施形態によれば、伝熱部材８０から外部に対する放熱経路を確保することができ、ヒートシンク８全体としての放熱効率を高めることができる。

図４に示すように、伝熱部８２は、基板６１の外側に延び出る。伝熱部８２は、基板６１の下面６１ｃと同一平面上に位置する下面８２ａを有する。下面８２ａは、伝熱部材８０がベアリングホルダ３０に固定されることで、ベアリングホルダ３０の上面に接触する。本実施形態によれば、ベアリングホルダ３０は、固定部３６と異なる部分に、伝熱部材８０に接触する接触部３７を有する。接触部３７は、上面において伝熱部８２の下面８２ａと接触する。本実施形態によれば、伝熱部材８０とベアリングホルダ３０との接触面積を大きくすることができ、伝熱部材８０からベアリングホルダ３０の熱移動を促進できる。

接触部３７は、基板６１に対し径方向外側に位置する。したがって、接触部３７は、ベアリングホルダ３０の外部に露出する表面の近傍に位置する。このため、接触部３７を介してベアリングホルダ３０に伝わった熱をベアリングホルダ３０の表面から外部に効率的ン放出できる。

［蓋部］
図１に示すように、制御部６０および伝熱部材８０の上側に位置する。蓋部４０は、ベアリングホルダ３０の上面を覆う。蓋部４０は、制御部６０を上側から覆い制御部６０を保護する。

蓋部４０は、軸方向と直交する平面に沿って延びる平坦部４５と、平坦部４５の外縁に位置し平坦部４５に対して下側に突出する外縁部４６と、を有する。外縁部４６は、軸方向から見て平坦部４５を一周に亘って囲む。外縁部４６の下端部には、下側に突出する凸条部４２が設けられる。

また、蓋部４０は、図示略のコネクタ部を有する。コネクタ部の内部には、制御部６０から上側に延びる接続端子（図示略）が配置される。接続端子には、制御部６０に電力を供給する外部機器（図示略）に接続される。

凸条部４２は、一様な幅および一様な高さで中心軸Ｊと直交する平面内を延びる。凸条部４２は、外縁部４６の全体に亘って延びる。したがって、凸条部４２は、軸方向から見て、平坦部４５を一周に亘って囲む。凸条部４２は、ハウジング５０に設けられた凹溝部３９ａに収容される。凹溝部３９ａの内壁面と、凸条部４２との間には、隙間が設けられる。凹溝部３９ａには、接着剤Ｂが充填される。

［作用効果］
本実施形態のヒートシンク８は、ホルダ本体部３１および突出部３２を有するベアリングホルダ３０並びに伝熱部材８０から構成される。すなわち、ヒートシンク８は、ホルダ本体部３１、突出部３２および伝熱部材８０を有する。ホルダ本体部３１が第１素子６４を基板６１の下面６１ｃ側から冷却する。突出部３２が第２素子６５、６６を基板６１の下面６１ｃ側から冷却する。伝熱部材８０が第２素子６５、６６を基板６１の上面６１ｄ側から冷却する。

本実施形態によれば、基板６１の第２領域６１Ｂに実装された第２素子６５、６６は、基板６１の両面側から冷却される。複数の素子６４、６５、６６のうち発熱量が大きいものを第２素子６５、６６とすることで、発熱量の大きい第２素子６５、６６を効率的に冷却できる。さらに、第２素子６５、６６を基板６１の第２領域６１Ｂに配置することで、第２素子６５、６６の冷却に必要な構造を、平面視においてモータ本体２とずらして配置できる。このため、第２素子６５、６６を軸方向両側から挟み込むように配置する場合であっても、モータ１の軸方向の寸法の肥大化を抑制できる。

本実施形態によれば、第１領域６１Ａに実装された第１素子６４は、基板６１の片側の面から冷却される。したがって、第２素子６５と比較して比較的発熱量が小さい素子を第１素子６４として第１領域６１Ａに配置することで、モータ１の軸方向の寸法の肥大化を抑制できる。

ここで、ベアリングホルダ３０において、第１領域６１Ａを下側から冷却するホルダ本体部３１を第１放熱部３１と呼び、第２領域６１Ｂを下側から冷却する突出部３２を第２放熱部３２と呼ぶ。第１放熱部３１と第２放熱部３２とは、単一の部材であるベアリングホルダ３０を構成する。言い換えると、ベアリングホルダ３０は、第１放熱部３１および第２放熱部３２として機能する。

本実施形態によれば、第１放熱部３１および第２放熱部３２を構成するベアリングホルダ３０が単一の部材であることによって、制御部６０の各部から吸収した熱をベアリングホルダ３０全体から放熱することができる。また、第１放熱部３１と第２放熱部３２とが単一の部材から構成されるため、モータ１の組み立て工程を簡素化できる。

本実施形態において第１放熱部３１は、基板６１のモータ本体２側を向く面（下面６１ｃ）と対向する。すなわち、第１放熱部３１は、モータ本体２と制御部６０との間に配置される。シャフト２１の先端にセンサマグネット２４を固定する場合、センサマグネット２４の周囲においてモータ本体２と制御部６０との間には、デッドスペースが形成されやすい。本実施形態によれば、デッドスペースとなり得るモータ本体２と制御部６０との軸方向の隙間に、第１放熱部３１を配置することができ、デッドスペースを有効利用できる。また、第１放熱部３１によって、センサマグネット２４の周囲が囲まれるため、モータ本体２から生じる外乱磁場を遮断することができ、外乱磁場がセンサマグネット２４の検出結果に影響を与えることを抑制する。

本実施形態によれば、制御部６０は、軸方向と直交する平面に沿って延びる１枚の基板６１を有し、複数の素子６４、６５、６６は、１枚の基板６１に実装される。本実施形態によれば、複数の基板を有する場合と比較して、モータ１を小型化することができる。また、本実施形態によれば、上述したヒートシンク８の作用により制御部６０を効率的に冷却することができるため、１枚の基板６１に高密度に素子を配置さした場合であっても十分な放熱性を確保できる。

［変形例１］
図５は、上述の実施形態の変形例１のモータ１０１の断面図である。以下、図５を基に変形例１のモータ１０１について説明する。変形例１のモータ１０１は、上述の実施形態と比較して、主にヒートシンク１０８の構成が異なる。なお、上述の実施形態と同一態様の構成要素については、同一符号を付し、その説明を省略する。

図５に示すように、変形例１のモータ１０１は、上述の実施形態と同様に、モータ本体２と、制御部１６０と、ハウジング１５０と、伝熱部材１８０と、蓋部４０と、を備える。本変形例において、ハウジング１５０と伝熱部材１８０とは、制御部１６０を冷却するヒートシンク１０８を構成する。したがって、モータ１０１は、ヒートシンク１０８を有する。

制御部１６０は、基板６１と、第１素子１６４と、第２素子６５、６６とを有する。基板６１は、上面（第１面）１６１ｄおよび下面（第２面）１６１ｃを有する。本変形例において、上面１６１ｄは、モータ本体２の反対側を向く面である。第１素子１６４は、基板６１の第１領域６１Ａにおいて上面１６１ｄに実装される。第２素子６５、６６は、基板６１の第２領域６１Ｂにおいて上面１６１ｄおよび下面１６１ｃにそれぞれ実装される。

ハウジング１５０は、モータ本体収容部５４と、モータ本体収容部５４の開口部から突出する突出部（第３放熱部）１５２と、を有する。突出部１５２は、軸方向から見て、モータ本体２より径方向外側に位置する。したがって、突出部１５２は、基板６１の第２領域６１Ｂの直下に位置する。

突出部１５２は、ブリッジ部１５４と、ブリッジ部１５４に対して径方向外側に位置する素子収容部１５５と、を有する。すなわち、ブリッジ部１５４は、ホルダ本体部３１と素子収容部１５５との間に位置しこれらを繋ぐ。ブリッジ部１５４は、中心軸Ｊに対して直交する平面に沿って延びる板状である。ブリッジ部１５４の上面は、基板６１の下面１６１ｃと接触する。第２素子６６は、基板６１の下面１６１ｃ側からブリッジ部１５４によって冷却される。素子収容部１５５は、上側（＋Ｚ側）に開口する。素子収容部１５５は、第２素子６５を収容する。第２素子６５は、基板６１の下面１６１ｃ側から素子収容部１５５によって冷却される。

伝熱部材１８０は、制御部１６０の上側に位置する。すなわち、伝熱部材１８０は、軸方向において基板６１に対しモータ本体２と反対側に位置する。伝熱部材１８０は、制御部１６０の少なくとも一部を上側から覆う。伝熱部材１８０は、制御部１６０を冷却するヒートシンク１０８の一部を構成する。伝熱部材１８０は、吸熱部１８５と、図示略のネジ止め部（固定部）と、を有する。伝熱部材１８０は、ネジ止め部８１においてハウジング１５０に固定される。ネジ止め部の構成は、上述の実施形態と同様である。

吸熱部１８５の下面１８５ｂと基板６１の上面１６１ｄとの間には、放熱グリスＧが充填される。また、放熱グリスＧは、吸熱部１８５の下面１８５ｂと第１素子１６４および第２素子６６との間に介在する。

吸熱部１８５は、基板６１の第１領域６１Ａの直上に位置する第１放熱部１８５Ａと、基板６１の第２領域６１Ｂの直上に位置する第２放熱部１８５Ｂと、を有する。第１放熱部１８５Ａは、軸方向から見て第１素子１６４に重なる。また、第２放熱部１８５Ｂは、軸方向から見て、第２素子６５、６６に重なる。

第１素子１６４は、基板６１の上面１６１ｄ側から第１放熱部１８５Ａによって冷却される。第２素子６５は、基板６１の上面１６１ｄ側から基板６１を介して第２放熱部１８５Ｂによって冷却される。第２素子６６は、基板６１の上面１６１ｄ側から第２放熱部１８５Ｂによって冷却される。

本変形例のヒートシンク１０８は、第１素子１６４を基板６１の上側から冷却する第１放熱部１８５Ａを有する。また、本変形例のヒートシンク１０８は、第２素子６５、６６を基板６１の上下から冷却する第２放熱部１８５Ｂおよびハウジング１５０の突出部１５２を有する。このため、上述の実施形態と同様に、モータ１０１の軸方向寸法の肥大化を抑制しつつ、複数の素子１６４、６５、６６を効率的に冷却できる。

本変形例において第１放熱部１８５Ａおよび第２放熱部１８５Ｂは、基板６１のモータ本体２の反対側を向く面（上面１６１ｄ）と対向する。本変形例によれば、第１放熱部１８５Ａおよび第２放熱部１８５Ｂが、発熱体であるモータ本体２の反対側に位置するため、制御部１６０から移動した熱を外部に放出させやすい。また、本変形例によれば、軸方向においてモータ本体２と基板６１との間に配置される介在部品が少ないため、モータ本体２と基板６１との距離を短くなる。結果的に、モータ本体２から引き出されて基板６１に接続される引き出し線の長さを短縮することができ、引き出し線の接続工程が容易となる。

［変形例２］
図６は、上述の実施形態の変形例２のモータ２０１の断面図である。以下、図６を基に変形例２のモータ２０１について説明する。変形例２のモータ２０１は、上述の実施形態および変形例１と比較して、主にヒートシンク２０８の構成が異なる。なお、上述の実施形態および変形例１と同一態様の構成要素については、同一符号を付し、その説明を省略する。

図６に示すように、変形例２のモータ２０１は、上述の実施形態と同様に、モータ本体２と、制御部１６０と、ハウジング２５０と、第１伝熱部材２８０と、第２伝熱部材（第３放熱部）２１０と、を備える。本変形例において、第１伝熱部材２８０と第２伝熱部材２１０とは、制御部１６０を冷却するヒートシンク２０８を構成する。したがって、モータ２０１は、ヒートシンク２０８を有する。

本変形例の制御部１６０は、変形例１と同様の構成を有する。すなわち、制御部１６０は、基板６１と、基板６１の第１領域６１Ａにおいて上面１６１ｄに実装される第１素子１６４と、基板６１の第２領域６１Ｂにおいて上面１６１ｄおよび下面１６１ｃにそれぞれ実装される第２素子６５、６６と、を有する。

第２伝熱部材２１０は、ハウジング２５０のモータ本体収容部５４の開口に固定されるブリッジ部２１４と、ブリッジ部２１４に対して径方向外側に位置する素子収容部２１５と、を有する。すなわち、ブリッジ部２１４は、ホルダ本体部３１と素子収容部２１５との間に位置しこれらを繋ぐ。ブリッジ部２１４は、中心軸Ｊに対して直交する平面に沿って延びる板状である。ブリッジ部２１４の上面は、基板６１の下面１６１ｃと接触する。第２素子６６は、基板６１の下面１６１ｃ側からブリッジ部２１４によって冷却される。素子収容部２１５は、上側（＋Ｚ側）に開口する。素子収容部２１５は、第２素子６５を収容する。第２素子６５は、基板６１の下面１６１ｃ側から素子収容部２１５によって冷却される。

第１伝熱部材２８０は、制御部１６０の上側に位置する。すなわち、第１伝熱部材２８０は、軸方向において基板６１に対しモータ本体２と反対側に位置する。第１伝熱部材２８０は、制御部１６０全体を上側から覆い制御部１６０を保護する。これにより、第１伝熱部材２８０は、蓋部として機能する。第１伝熱部材２８０は、制御部１６０を冷却するヒートシンク２０８の一部を構成する。

第１伝熱部材２８０は、中心軸Ｊと直交する平面に沿って延びる吸熱部２８５と、吸熱部２８５の外縁に位置する外縁部２８１と、を有する。外縁部２８１は、第２伝熱部材２１０に接触して固定される。これにより、第１伝熱部材２８０は、第２伝熱部材２１０との間で相互に熱を移動させることができる。

吸熱部２８５の下面２８５ｂと基板６１の上面１６１ｄとの間には、放熱グリスＧが充填される。また、放熱グリスＧは、吸熱部２８５の下面２８５ｂと第１素子１６４および第２素子６６との間に介在する。

吸熱部２８５は、基板６１の第１領域６１Ａの直上に位置する第１放熱部２８５Ａと、基板６１の第２領域６１Ｂの直上に位置する第２放熱部２８５Ｂと、を有する。第１放熱部２８５Ａは、軸方向から見て第１素子１６４に重なる。また、第２放熱部２８５Ｂは、軸方向から見て、第２素子６５、６６に重なる。

第１素子１６４は、基板６１の上面１６１ｄ側から第１放熱部２８５Ａによって冷却される。第２素子６５は、基板６１の上面１６１ｄ側から基板６１を介して第２放熱部２８５Ｂによって冷却される。第２素子６６は、基板６１の上面１６１ｄ側から第２放熱部２８５Ｂによって冷却される。

本変形例のヒートシンク２０８は、第１素子１６４を基板６１の上側から冷却する第１放熱部２８５Ａを有する。また、本変形例のヒートシンク２０８は、第２素子６５、６６を基板６１の上下から冷却する第２放熱部２８５Ｂおよび第２伝熱部材２１０を有する。このため、上述の実施形態と同様に、モータ２０１の軸方向寸法の肥大化を抑制しつつ、複数の素子１６４、６５、６６を効率的に冷却できる。

本変形例において第１放熱部２８５Ａおよび第２放熱部２８５Ｂは、基板６１のモータ本体２の反対側を向く面（上面１６１ｄ）と対向する。また、第１放熱部２８５Ａおよび第２放熱部２８５Ｂを有する第１伝熱部材２８０は、蓋部としても機能するため上面側で外部に露出する。このため、第１伝熱部材２８０は、制御部１６０から移動した熱を外部に放出させやすい。また、本変形例によれば、軸方向においてモータ本体２と基板６１との間に配置される介在部品が少ないため、モータ本体２と基板６１との距離を短くなる。結果的に、モータ本体２から引き出されて基板６１に接続される引き出し線の長さを短縮することができ、引き出し線の接続工程が容易となる。

上述の実施形態および各変形例のモータ１、１０１、２０１の用途は、特に限定されない。上述した実施形態のモータは、例えば、ポンプ、ブレーキ、クラッチ、掃除機、ドライヤ、シーリングファン、洗濯機および冷蔵庫などの多様な機器に用いることができる。一例として、上述した実施形態のモータ１を電動パワーステアリング装置に搭載した例について説明する。

図７に示すように、電動パワーステアリング装置３００は、自動車の車輪３１２の操舵機構に搭載される。電動パワーステアリング装置３００は、操舵力を油圧により軽減する装置である。本実施形態の電動パワーステアリング装置３００は、モータ１と、操舵軸３１４と、オイルポンプ３１６と、コントロールバルブ３１７と、を備える。

操舵軸３１４は、ステアリング３１１からの入力を、車輪３１２を有する車軸３１３に伝える。オイルポンプ３１６は、車軸３１３に油圧による駆動力を伝えるパワーシリンダ３１５に油圧を発生させる。コントロールバルブ３１７は、オイルポンプ３１６のオイルを制御する。電動パワーステアリング装置３００において、モータ１は、オイルポンプ３１６の駆動源として搭載される。

以上に、本発明の様々な実施形態を説明したが、各実施形態における各構成およびそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換およびその他の変更が可能である。また、本発明は実施形態によって限定されることはない。

１，１０１，２０１…モータ、２…モータ本体、７Ａ…上側ベアリング（ベアリング）、８，１０８，２０８…ヒートシンク、２０…ロータ、２５…ステータ、３０…ベアリングホルダ、３１，１８５Ａ，２８５Ａ…第１放熱部、３２，１８５Ｂ，２８５Ｂ…第２放熱部、３６…固定部、３７…接触部、５０，１５０，２５０…ハウジング、５４…モータ本体収容部、６０，１６０…制御部、６１…基板、６１Ａ…第１領域、６１Ｂ…第２領域、６４，１６４…第１素子、６５，６６…第２素子、８０，１８０…伝熱部材、８２…伝熱部、１５２…突出部（第３放熱部）、２１０…第２伝熱部材（第３放熱部）、２８０…第１伝熱部材、３００…電動パワーステアリング装置、３１１…ステアリング、Ｊ…中心軸

Claims (12)

1. 上下方向に沿って延びる中心軸を中心として回転するロータおよび前記ロータを囲むステータを有するモータ本体と、
   互いに反対側を向く第１面並びに第２面を有する基板および前記基板に実装される複数の素子を有し前記モータ本体の軸方向一方側に位置する制御部と、
   前記制御部を冷却するヒートシンクと、を備え、
   前記基板は、軸方向から見て前記モータ本体と重なる第１領域と、前記第１領域の径方向外側に位置する第２領域と、を有し、
   複数の前記素子は、前記第１領域に実装される第１素子と、第２領域に実装される第２素子と、に分類され、
   前記ヒートシンクは、
   前記第１素子を前記基板の前記第１面側から冷却する第１放熱部と、
   前記第２素子を前記基板の前記第１面側から冷却する第２放熱部と、
   前記第２素子を前記基板の前記第２面側から冷却する第３放熱部と、を有する、
   モータ。
2. 前記制御部は、軸方向と直交する平面に沿って延びる１枚の前記基板を有する、
   複数の前記素子は、１枚の前記基板に実装される
   請求項１に記載のモータ。
3. 少なくとも１つの前記第１素子は、前記ステータに電力を供給するインバータのスイッチング素子であり、
   少なくとも１つの前記第２素子は、コンデンサである、
   請求項１又は２に記載のモータ。
4. 前記基板の前記第１面は、前記モータ本体側を向く面である、
   請求項１から３の何れか一項に記載のモータ。
5. 軸方向において前記モータ本体と前記制御部との間に位置しベアリングを介して前記ロータを回転可能に支持するベアリングホルダを備え、
   前記ベアリングホルダは、前記ヒートシンクの一部を構成し、前記第１放熱部および前記第２放熱部として機能する、
   請求項４に記載のモータ。
6. 前記基板の前記第１面は、前記モータ本体の反対側を向く面である、
   請求項１から３の何れか一項に記載のモータ。
7. 軸方向において前記基板に対し前記モータ本体と反対側に位置する伝熱部材と、
   前記モータ本体を収容するモータ本体収容部を有するハウジングと、を備え、
   前記伝熱部材は、前記ヒートシンクの一部を構成し、前記第１放熱部および前記第２放熱部として機能し、
   前記ハウジングは、前記ヒートシンクの一部を構成し、前記第３放熱部として機能する、
   請求項６に記載のモータ。
8. 軸方向において前記基板に対し前記モータ本体と反対側に位置する第１伝熱部材と、
   軸方向において前記基板に対し前記モータ本体側に位置する第２伝熱部材と、を備え、
   前記第１伝熱部材は、前記ヒートシンクの一部を構成し、前記第１放熱部および前記第２放熱部として機能し、
   前記第２伝熱部材は、前記ヒートシンクの一部を構成し、前記第３放熱部として機能する、
   請求項６に記載のモータ。
9. 前記第１放熱部および前記第２放熱部は、単一の部材から構成され、固定部において前記第３放熱部に接触しかつ固定される、
   請求項１から８の何れか一項に記載のモータ。
10. 前記第１放熱部および前記第２放熱部は、前記固定部と異なる部分に、前記第３放熱部に接触する接触部を有する、
    請求項９に記載のモータ。
11. 前記接触部は、前記基板に対し径方向外側に位置する、
    請求項１０に記載のモータ。
12. 請求項１から１１の何れか一項に記載のモータを備える、
    電動パワーステアリング装置。

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