JP2022026387A - Motor control device and electric power steering device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、モータ制御装置、および電動パワーステアリング装置に関する。 The present invention relates to a motor control device and an electric power steering device.
モータと一体型のモータ制御装置において、モータのコイル巻線と回路基板との接続にはハンダ付けが用いられている。しかし、ハンダ接続では、生産工程におけるタクトタイムや歩留まりに影響がある。また、ハンダ接続部に応力がかかると、ハンダにクラックが入ってしまうというおそれもあった。特許文献1では、プレスフィット接続によってモータのコイル巻線と回路基板とを接続している。
In a motor control device integrated with a motor, soldering is used to connect the coil winding of the motor and the circuit board. However, solder connection affects the tact time and yield in the production process. Further, when stress is applied to the solder connection portion, there is a possibility that the solder may be cracked. In
しかし、プレスフィット接続の場合は、高精度な位置決めが必要なことと、強い力が必要であるため、プレスフィット接続の専用設備が生産工程に必要となり、製造コストが高くなってしまうという課題がある。 However, in the case of press-fit connection, high-precision positioning is required and strong force is required, so dedicated equipment for press-fit connection is required in the production process, and there is a problem that the manufacturing cost is high. be.
本発明に係るモータ制御装置の一つの態様は、モータの軸方向の反出力側のモータハウジングに固定される回路基板を備える。回路基板は、複数のクリップ端子を接続するための複数の接続部を有する。複数の接続部は、それぞれ複数のクリップ端子の接続面と接触する銅箔面を有する。銅箔面は、回路基板の端部に近接して、回路基板の少なくとも一方の面に形成され、複数のクリップ端子が、複数の接続部を挟み込むことで、電気的に接続される、モータ制御装置。 One aspect of the motor control device according to the present invention includes a circuit board fixed to a motor housing on the opposite output side in the axial direction of the motor. The circuit board has a plurality of connection portions for connecting a plurality of clip terminals. Each of the plurality of connection portions has a copper foil surface in contact with the connection surface of the plurality of clip terminals. The copper foil surface is formed on at least one surface of the circuit board in close proximity to the end of the circuit board, and a plurality of clip terminals are electrically connected by sandwiching the plurality of connection portions, and the motor control Device.
本発明に関わる電動パワーステアリング装置の一つの態様は、車両等の運転者のハンドル操作を補助する電動パワーステアリング装置であって、ハンドル操作によるトルクを検出するトルクセンサと、モータ制御装置と、トルクセンサで検出されたトルクをもとにモータ制御装置により駆動される電動モータと、を備える、電動パワーステアリング装置。 One aspect of the electric power steering device according to the present invention is an electric power steering device that assists a driver's steering wheel operation of a vehicle or the like, and is a torque sensor that detects torque due to the steering wheel operation, a motor control device, and torque. An electric power steering device including an electric motor driven by a motor control device based on a torque detected by a sensor.
本発明の例示的な実施形態によれば、モータ制御装置は、モータのコイル巻線と回路基板との接続において、ハンダを無くすことができるため、ハンダクラック等の不良がなくなる。また、プレスフィット等の組立て専用装置も不要となるため、製造コストも抑制できる。 According to an exemplary embodiment of the present invention, the motor control device can eliminate solder in the connection between the coil winding of the motor and the circuit board, so that defects such as solder cracks are eliminated. In addition, since a dedicated assembly device such as a press fit is not required, the manufacturing cost can be suppressed.
さらに、本発明の例示的な実施形態によれば、電動パワーステアリング装置において、モータ制御装置のモータコイル巻線と回路基板との接続にハンダを使用しないことから、ハンダクラック等の不良がなくなるため、電動パワーステアリング装置の故障率も低減される。 Further, according to the exemplary embodiment of the present invention, in the electric power steering device, since solder is not used for the connection between the motor coil winding of the motor control device and the circuit board, defects such as solder cracks are eliminated. , The failure rate of the electric power steering device is also reduced.
以下、図面を参照しながら、本開示のモータ制御装置、当該モータ制御装置を有する電動パワーステアリング装置を詳細に説明する。但し、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするため、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。なお、電動パワーステアリングをEPS(Electric Power Steering)と記載する場合もある。
<構造の説明>
Hereinafter, the motor control device of the present disclosure and the electric power steering device having the motor control device will be described in detail with reference to the drawings. However, in order to avoid unnecessary redundancy of the following explanations and to facilitate the understanding of those skilled in the art, more detailed explanations than necessary may be omitted. For example, detailed explanations of already well-known matters and duplicate explanations for substantially the same configuration may be omitted. The electric power steering may be referred to as EPS (Electric Power Steering).
<Explanation of structure>
図1は、本発明の一実施形態に係るモータ制御装置の外観を示す斜視図である。本モータ制御装置10は、例えば電動パワーステアリング用のモータ制御装置に適用され、モータ制御装置10と、モータ15、モータハウジング19、カバー11、クリップ端子コネクタ12とが、一体に形成されている。モータ15の軸方向の反出力側にあるモータハウジング19に、モータ制御装置10およびクリップ端子コネクタ12がそれぞれ固定されて、カバー11がモータ制御装置10を覆っている。
FIG. 1 is a perspective view showing the appearance of the motor control device according to the embodiment of the present invention. The
図2は、本発明の一実施形態に係るモータ制御装置の外観をカバー側からみた図である。カバー11は、モータ15のモータケース15cを軸方向に投影した円形状の部分と、円形状の部分に連なる方形状の部分とつながっている形状をして、回路基板13を覆っている。
FIG. 2 is a view of the appearance of the motor control device according to the embodiment of the present invention as viewed from the cover side. The
図3は、本発明の一実施形態に係るモータ制御装置の回路基板を示す図である。回路基板13は、モータ15のモータケース15cをモータの軸方向に投影した投影領域の内側となる円形状の部分と、投影領域の外側の方形状の部分とを有する形状の一枚の基板である。そして、少なくとも円形状の部分の端部に複数の接続部Aを有している。複数の接続部Aは、それぞれ少なくとも銅箔面14を有しており、複数のクリップ端子16が接続される。複数のクリップ端子16は、それぞれモータのコイル巻線15wに接続される。
FIG. 3 is a diagram showing a circuit board of a motor control device according to an embodiment of the present invention. The
また、後述するが、回路基板13の方形状の一端にも一列に整列された複数の銅箔面14を有している。
Further, as will be described later, a plurality of
回路基板13は、モータハウジング19に、例えばネジ(不図示)で固定され、カバー11で覆われる。なお、図6aにも示されるとおり、回路基板13とモータハウジング19との間には、例えば、電気的な絶縁性を有する放熱シートや放熱ジェルを備えるための隙間が設けられる。これは回路基板13に実装された電子部品(不図示)の熱をモータハウジング19に放熱することと、電子部品(不図示)とモータハウジング19とを電気的に絶縁するためである。モータハウジング19は、ヒートシンクを兼ねている。
The
回路基板13は、電子部品を多く搭載可能な一枚の回路基板となり、回路基板を複数構成にするよりも低コスト化できる。また、少なくとも投影領域の内側の円形状の部分の端部の接続部Aがあるので、複数の接続部Aのそれぞれと、クリップ端子16を介して接続されるモータのコイル巻線15wとが、投影領域の内側で接続することができる。
The
図4aから図4cは、図3における接続部Aを拡大した図であり、それぞれ異なる実施形態を示している。
図4aにおいて、回路基板13は、複数の接続部Aのそれぞれに、円形状の部分の端部にある切り込み部13kと、切り込み部の奥側に形成された銅箔面14とを有する。そして、銅箔面14と、切り込み部13kに挿入されたクリップ端子16とが電気的に接続される。クリップ端子16がモータのコイル巻線15wと接続されることで、銅箔面14とモータのコイル巻線15wとが電気的にも接続されることになる。
4a to 4c are enlarged views of the connection portion A in FIG. 3, showing different embodiments.
In FIG. 4a, the
回路基板13に切り込み部13kを設けることで、クリップ端子16の回路基板13の水平方向のズレを抑制することができるので、回路基板13とクリップ端子16との接続を安定化することが可能となる。また、クリップ端子16が切り込み部に挿入されることで、モータ径方向へクリップ端子16のはみ出しを抑制することが可能となる。
By providing the notch 13k in the
切り込み部13kの幅は、切り込み部13kの幅と並行する銅箔面14の幅より広くて良い。切り込み部13kの幅を銅箔面14の幅よりも広くすることで、銅箔面14より幅の広いクリップ端子16を接続することができるので、電気的な接触面を広くすることができる。
The width of the cut portion 13k may be wider than the width of the
また、回路基板13に切り込む、切り込み部13kの長さは、銅箔面14の奥行きの長さよりも短くて良い。切り込み部13kの長さを短くすることで、回路基板13の電子部品(不図示)の実装面積が狭くなってしまうのを抑制できる。
Further, the length of the cut portion 13k cut into the
図4bにおいて、回路基板13は、複数の接続部Aのそれぞれに、円形状の部分の端部にある切り込み部13mと、隣接する切り込み部13mとの間に形成された銅箔面14とを有する。そして、銅箔面14と、切り込み部13mと隣接する切り込み部13mとに挿入されたクリップ端子16とが、電気的に接続される。クリップ端子16がモータのコイル巻線15wと接続されることで、銅箔面14とモータのコイル巻線15wとが電気的にも接続されることになる。
In FIG. 4b, the
図4bの実施例においても、回路基板13に切り込み部13mを設けることで、クリップ端子16の回路基板13の水平方向にズレを抑制することができるので、回路基板13とクリップ端子16との接続を安定化することが可能となる。
Also in the embodiment of FIG. 4b, by providing the
切り込み部13mの幅は、切り込み部13mの幅と並行する銅箔面14の幅より狭くて良い。銅箔面14は、切り込み部13mと隣接する切り込み部13mとの間に形成されているので、クリップ端子16と銅箔面14との電気的な接触面は広く確保できる。さらに、接続部Aと隣接する接続部Aとの間の距離を広く確保できる。
The width of the
また、回路基板13に切り込む、切り込み部13mの長さは、銅箔面14の奥行きの長より長くて良い。切り込み部13mの長さを長くすることで、クリップ端子16と銅箔面14との電気的な接触面を広く確保できる。
Further, the length of the
図4cにおいて、図4bと同様に、回路基板13は、複数の接続部Aのそれぞれに、円形状の部分の端部にある切り込み部13mと、隣接する切り込み部13mとの間に形成された銅箔面14bとを有する。そして、銅箔面14bと、切り込み部13mと隣接する切り込み部13mとに挿入されたクリップ端子16とが、電気的に接続される。クリップ端子16がモータのコイル巻線15wと接続されることで、銅箔面14bとモータのコイル巻線15wとが電気的にも接続されることになる。
In FIG. 4c, similarly to FIG. 4b, the
図4bと図4cとにおいてその違いは銅箔面の形状である。図4aの銅箔面14を、図4cの銅箔面14bに変えても良い。
The difference between FIGS. 4b and 4c is the shape of the copper foil surface. The
また、切り込み部は、図4aの切り込み部13kと、図4bの切り込み部13mをそれぞれ組み合わせても良い。
Further, the cut portion may be a combination of the cut portion 13k of FIG. 4a and the
図5aから図5cは、接続部Aとクリップ端子16との接続を示す断面図であり、それぞれ異なる実施形態を示している。
5a to 5c are cross-sectional views showing the connection between the connection portion A and the
図5aにおいて、銅箔面14は、回路基板13の端部に近接して、回路基板13の少なくとも一方の面である上面側に形成されている。クリップ端子16は、クリップ端子の接続面16sで銅箔面14と接触して接続部Aを挟み込むことで、クリップ端子16と接続部Aとが、電気的に接続される。
In FIG. 5a, the
図5bにおいて、銅箔面14は、回路基板13の端部に近接して、回路基板13の少なくとも一方の面である下面側に形成されている。クリップ端子16は、クリップ端子の接続面16sで銅箔面14と接触して接続部Aを挟み込むことで、クリップ端子16と接続部Aとが、電気的に接続される。
In FIG. 5b, the
図5cにおいて、銅箔面14は、回路基板13の端部に近接して、回路基板13の上下両面側に形成されている。クリップ端子16は、クリップ端子の接続面16sで銅箔面14と接触して接続部Aを挟み込むことで、クリップ端子16と接続部Aとが、電気的に接続される。
In FIG. 5c, the
つまり、銅箔面14は、回路基板13の端部に近接して、回路基板13の少なくとも上下面のどちらかに形成されていれば良い。
That is, the
また、銅箔面14の形状は、例えば、銅箔面14bの形状であってもよく、それに限らず、クリップ端子の接続面16sと電気的に接続される形状であれば良い。
Further, the shape of the
図6aと図6bは、クリップ端子の固定とモータコイル巻線との接続を示す断面図であり、それぞれ異なる実施形態を示している。 6a and 6b are cross-sectional views showing the fixing of the clip terminal and the connection with the motor coil winding, and show different embodiments.
図6aにおいて、図5aから図5cに示したようにクリップ端子16の一端は、接続部Aと接続されている。クリップ端子16の他端は、モータ15の各相のコイル巻線15wと接続されている。そして、クリップ端子16は、モータケース15cをモータの軸方向に投影した投影領域の内側に収納されている。なおここで、軸方向とは、図6aの上下方向を示している。
In FIG. 6a, one end of the
モータ15の各相のコイル巻線15wは、モータ15側からモータハウジング19に設けられた孔部19hを通り、モータ制御装置10側へ抜けて、クリップ端子16と接続される。この接続は、例えば、嵌合、圧入等であって良く、コネクタ状タイプの差し込み式であっても良い。なお、孔部19hには、モータ15の各相のコイル巻線15wとモータハウジング19とを絶縁する樹脂部材(不図示)が設けられても良い。
The coil winding 15w of each phase of the
図6bにおいて、図6aとの違いは、クリップ端子16の外側が樹脂でモールドされていることである。クリップ端子16が、樹脂モールド16cされているので、モータハウジング19の孔部19hに絶縁する樹脂部材(不図示)を設けなくても良くなる。
In FIG. 6b, the difference from FIG. 6a is that the outside of the
図6a、図6bにおいて、回路基板13とモータ15の各相のコイル巻線15wをクリップ端子16によってハンダを用いずに接続することができるので、ハンダクラックを回避することができる。また、クリップ端子16が、モータケース15cをモータの軸方向に投影した投影領域の内側に収納されることで、モータ15の径方向へはみ出さずにモータ径方向の大型化を抑制することができる。
In FIGS. 6a and 6b, the coil windings 15w of each phase of the
図6aにおいて、モータ制御装置10は、回路基板13を覆うカバー11をさらに備えている。クリップ端子16は、カバー11の内側に備わった絶縁性樹脂からなる端子支持部11pにより、回路基板13に固定される。
In FIG. 6a, the
クリップ端子16が、絶縁性樹脂からなる端子支持部11pによって、モータケース15cと絶縁できるので、モータ15のコイル巻線15wとカバー11、モータハウジング19、モータケース15cとのショートを回避できる。また、クリップ端子16が回路基板13に固定されているので、接続信頼性を向上することができる。
Since the
図6bにおいても、モータ制御装置10は、回路基板13を覆うカバー11をさらに備えている。クリップ端子16の外側は樹脂モールド16cされ、カバー11の端子支持部11pにより、回路基板13に固定される。
Also in FIG. 6b, the
クリップ端子16が樹脂モールド16cされているので、モータ15のコイル巻線15wとカバー11、モータハウジング19、モータケース15cとのショートを回避できる。クリップ端子16が樹脂モールド16cされているので、カバー11は、金属製でも樹脂製でもよい。また、クリップ端子16が回路基板13に固定されているので、接続信頼性を向上できる。
Since the
回路基板13と、クリップ端子16と、モータ15のコイル巻線15wは、モータ15のコイル巻線15wとクリップ端子16とを組み付けた後に回路基板13をクリップして固定しても良い。さらにカバー11を被せて、モータ制御装置10は、モータ15、モータハウジング19と一体に形成される。
The
図3において、回路基板13の方形状の一端に一列に整列された複数の銅箔面14からなる銅箔面群14gを有している。
In FIG. 3, a copper foil surface group 14 g composed of a plurality of copper foil surfaces 14 arranged in a row is provided at one end of a square shape of the
回路基板13は、一枚の基板でありながら、投影領域の外側部分にも基板を備えているので、外部信号とも接続しやすい。また、銅箔面14が一列に整列されているので、より接続しやすい。
Although the
図7は、図3における銅箔面群14gとクリップ端子コネクタ12との接続および固定を示す断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing the connection and fixing of the copper foil surface group 14 g in FIG. 3 and the
モータ制御装置10は、外部電源BTと外部信号とを回路基板13に接続するための複数のクリップ端子を樹脂モールドした、クリップ端子コネクタ12をさらに備えている。クリップ端子コネクタ12は、投影領域の外側でモータハウジング19に固定されている。クリップ端子コネクタ12の端子の一端となる端子面12sのそれぞれは、銅箔面群14gの銅箔面14とそれぞれ接触し、クリップ端子コネクタ12の端子の他端となる端子部12tのそれぞれは、外部電源BTまたは外部信号とそれぞれ電気的に接続される。
The
クリップ端子コネクタ12とモータハウジング19は、モータケース15cをモータの軸方向に投影した投影領域の外側で、モータの軸方向に重なる領域で、例えばネジで固定される。
The
クリップ端子コネクタ12がモータハウジング19に固定されることで、外部電源BTや外部信号をクリップ端子コネクタ12に接続する場合にもクリップ端子コネクタ12がズレないので、複数のクリップ端子の接続安定性が向上できる。また、外部電源BTや複数の外部信号を回路基板13に電気的に一度にまとめて接続ができる。また、ハンダを使用せずにクリップ接続できるのでハンダクラックも回避できる。
Since the
外部信号は、トルクセンサ59より取得される操舵トルク信号や、車速センサより取得される車速信号や、車内ネットワーク信号(CAN信号)等である。
The external signal is a steering torque signal acquired from the
外部電源BTの電力と外部信号が、供給されたモータ制御装置10は、モータ制御信号を生成し、不図示のインバータ駆動回路から、クリップ端子16を介してモータ15のコイル巻線15wに電力を供給する。
The
図8は、本発明の一実施形態に係るモータ制御装置を含む電動パワーステアリング装置の概略構成を示す図である。図8において電動パワーステアリングシステム50は、モータ制御装置10、モータ15、操舵部材であるステアリングハンドル52、ステアリングハンドル52に接続された回転軸53、ピニオンギア56、ラック軸57等を備える。
FIG. 8 is a diagram showing a schematic configuration of an electric power steering device including a motor control device according to an embodiment of the present invention. In FIG. 8, the electric
回転軸53は、その先端に設けられたピニオンギア56に噛み合っている。ピニオンギア56により、回転軸53の回転運動がラック軸57の直線運動に変換され、ラック軸57の変位量に応じた角度に、そのラック軸57の両端に設けられた一対の車輪55a,55bが操舵される。
The
回転軸53には、ステアリングハンドル52が操作された際の操舵トルクを検出するトルクセンサ59が設けられており、検出された操舵トルクはモータ制御装置10へ送られる。モータ制御装置10は、トルクセンサ59より取得した操舵トルク、車速センサ(不図示)からの車速等の信号に基づくモータ駆動信号を生成し、その信号をモータ15に出力する。
The rotating
モータ駆動信号が入力されたモータ15からは、ステアリングハンドル52の操舵を補助するための補助トルクが出力され、その補助トルクが減速ギア54を介して回転軸53に伝達される。その結果、モータ15で発生したトルクによって回転軸53の回転がアシストされることで、運転者のハンドル操作を補助する。
An auxiliary torque for assisting the steering of the steering handle 52 is output from the
10 モータ制御装置
11 カバー
12 クリップ端子コネクタ
13 回路基板
14 銅箔面
15 電動モータ
15c モータケース
15w コイル巻線
16 クリップ端子
19 モータハウジング
50 電動パワーステアリングシステム
52 ステアリングハンドル
53 回転軸
57 ラック軸
59 トルクセンサ
BT 外部電源
10
Claims (10)
前記ハンドル操作によるトルクを検出するトルクセンサと、
請求項1~9のいずれか1項に記載のモータ制御装置と、
前記トルクセンサで検出されたトルクをもとに前記モータ制御装置により駆動される前記モータと、を備える、電動パワーステアリング装置。 An electric power steering device that assists the steering wheel operation of the driver of a vehicle, etc.
A torque sensor that detects the torque generated by operating the steering wheel and
The motor control device according to any one of claims 1 to 9,
An electric power steering device including the motor driven by the motor control device based on the torque detected by the torque sensor.
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