JP2022087201A - 電動駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】機械的及び電気的な信頼性を高めると共に、外観形状を小さくして重量を低減する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】モータハウジングの端面部の外周面に形成されたモータハウジング側環状溝部３５と、電子制御部を覆う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溝部の環状の溝の内部に収納される金属カバー側環状先端部３７とを備え、モータハウジング側環状溝部３５と金属カバー側環状先端部３７との間に液状シール剤４１が充填されていると共に、モータハウジング側環状溝部の外周側面壁３５ｏｕｔと金属カバー側環状先端部の外周面との間に存在する液状シール剤４１が、モータハウジング側環状溝部の開口端Ｏｓｆより外側にはみ出るようにして充填されている。【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ＥＣＵハウジングとして機能する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、モータハウジングとヒートシンク及びコネクタケースは外周側に突出して形成された固定部を挿通した固定ねじによって共締めされる構成である。

そして、モータハウジングとヒートシンクの間、或いはヒートシンクとコネクタケースの間は液密のためにＯリング等のシール部材が使用されている。更に、モータハウジングとヒートシンクの間、或いはヒートシンクとコネクタケースの固定には固定ねじによって固定されている。尚、ヒートシンクを使用しない場合は、モータハウジングとコネクタケースの間にＯリングを介装して固定ねじで固定する構成となっている。

しかしながら、自動車においては塩害が著しい地域で使用される場合が往々にしてあり、Ｏリングだけの液密シール構造の場合、Ｏリングが配置されている領域までの間は、実質的に嵌合隙間が形成されることになる。このため、この嵌合隙間に塩水が入り込み、Ｏリング収納部が腐食されて、最悪の場合は液密不良を惹起して塩水が内部に浸入して電気的な信頼性を損なう恐れがある。

そこで、このような課題を解決するために、本出願人は例えば図１３に示す通り、モータハウジングの端面部に電子制御部を配置し、これを覆う金属カバーの開口端をモータハウジングの端面に液状シール剤を介して接合する構成を提案している。

図１３において、モータハウジング５０の端面の外周部に、軸方向に延びる環状溝５１よりなるモータハウジング側環状溝部５２を形成し、このモータハウジング側環状溝部５２の環状溝５１には液状シール剤５３が充填されている。この液状シール剤５３内には、金属カバー５４の開口端である金属カバー側環状先端部５５が収納されて液状シール剤５３に浸漬されており、液状シール剤５３が乾燥、硬化工程で硬化されることで、モータハウジング側環状溝部５２と金属カバー側環状先端部５５とが、液状シール剤５３によって液密的に接合されるものである。

ところで、液状シール剤５３によってシールした場合において、金属カバー５４の外周面５４Ａやモータハウジング側環状溝部５２の外周側面壁５２Ａと液状シール剤５３の間に、隙間やへこみ等の水分滞留部Ｐが形成されることがある。そして、上述した通り、自動車においては塩害が著しい地域で使用される場合が往々にしてあり、この隙間やへこみ等の水分滞留部Ｐに塩水等の水分が滞留する現象が発生する。

特に、モータハウジング側環状溝部５２の溝５１の開口面より底面側の、金属カバー５４の外周面５４Ａとモータハウジング側環状溝部５２の外周側面壁５２Ａとの間に形成された隙間やへこみ等の水分滞留部Ｐに滞留した塩水等の水分は、外部に流れ出にくく、長期にわたって滞留する傾向にある。このように、隙間やへこみの水分滞留部Ｐに塩水等の水分が長期にわたって滞留すると、長い時間をかけて水分が、金属カバー５４の外表面や溝５１の内表面を伝って、金属カバー５４内に浸入して電子制御部を腐食させる、更にこの腐食によって電気的な短絡を発生するといった悪影響を与える恐れがある。

したがって、このような課題に対応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、機械的及び電気的な信頼性を高め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、電動モータの回転軸の出力部とは反対側の金属製のモータハウジングの端面部の外周面に形成された環状の溝からなるモータハウジング側環状溝部と、電動モータを制御する電子制御部を覆う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溝部の環状の溝の内部に収納される金属カバー側環状先端部とを備え、モータハウジング側環状溝部に金属カバー側環状先端部が収納された状態で、モータハウジング側環状溝部と金属カバー側環状先端部との間に液状シール剤が充填されていると共に、モータハウジング側環状溝部の外周側面壁と金属カバー側環状先端部の外周面との間に存在する液状シール剤が、モータハウジング側環状溝の開口端より外側にはみ出るようにして充填されている、ところにある。

本発明によれば、液状シール剤がモータハウジング側環状溝の開口面より外側にはみ出るように充填されているので、金属カバーの外周面とモータハウジング側環状溝部の外周側面壁との間に水分が滞留する隙間やへこみが形成されるのが抑制され、機械的及び電気的な信頼性を高めることができる。

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、金属カバーをモータハウジングに加締め固定を行った後の電動パワーステアリング装置の外観図である。 図１１に示す電動パワーステアリング装置の断面図である。 図１０のＱ部の拡大断面図である。 本発明の課題を説明するための、モータハウジングと金属カバーの液状シール剤による接合部の拡大断面を示す断面図である。

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。

繰り返しなるが、図１３において、液状シール剤５３によってシールした場合において、金属カバー５４の外周面５４Ａやモータハウジング側環状溝部５２の外周側面壁５２Ａと液状シール剤５３の間に、隙間やへこみ等の水分滞留部Ｐが形成されることがある。そして、上述した通り、自動車においては塩害が著しい地域で使用される場合が往々にしてあり、この隙間やへこみ等の水分滞留部Ｐに塩水が滞留する現象が発生する。

このように、隙間やへこみ等の水分滞留部Ｐに塩水が滞留すると、長い時間をかけて塩水が金属カバー５４の外表面や環状溝５１の内表面を伝って、金属カバー５４内に浸入して電子制御部を腐食させる、更にこの腐食によって電気的な短絡を発生するといった悪影響を与える恐れがある。

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。

本実施形態においては、電動モータの回転軸の出力部とは反対側の金属製のモータハウジングの端面部の外周面に形成された環状の溝からなるモータハウジング側環状溝部と、電動モータを制御する電子制御部を覆う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溝部の環状の溝の内部に収納される金属カバー側環状先端部とを備え、モータハウジング側環状溝部に金属カバー側環状先端部が収納された状態で、モータハウジング側環状溝と金属カバー側環状先端部との間に液状シール剤が充填されていると共に、モータハウジング側環状溝の外周側面壁と金属カバー側環状先端部の外周面との間に存在する液状シール剤が、モータハウジング側環状溝の開口面より外側にはみ出るようにして充填されている構成とした。

これによれば、液状シール剤がモータハウジング側環状溝の開口面より外側にはみ出るように充填されているので、金属カバーの外周面とモータハウジング側環状溝部の外周側面壁との間に水分が滞留する隙間やへこみが形成されるのが抑制され、機械的及び電気的な信頼性を高めることができる。

以下、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具体的な構成について、図２乃至図１２を用いて詳細に説明する。

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。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或いは鉄系の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部において、後述する「加締め固定」によって一体的に固定される。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直接また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。

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、主に電力変換回路部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。この詳細な構成については、図４乃至図９を用いて後述する。

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と接続されていることはいうまでもない。

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、本実施形態では加締め固定によってモータハウジング１１に固定されている。

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の全周面には径方向外側に拡開して形成された環状溝部(以下、モータハウジング側環状溝部と表記する)３５が設けられており、このモータハウジング側環状溝部３５に、図９に示す金属カバー１２の開口端(以下、金属カバー側環状先端部と表記する)３７が収納されるものである。モータハウジング側環状溝部３５と金属カバー１２の金属カバー側環状先端部３７の間の部分は、いわゆる液状シール剤によって液密的に接合されている。この接合形態については後述する。

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２６Ｓ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／コネクタ固定凸部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、基板受け部２７には、ねじ孔２７Ｓ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／コネクタ固定凸部２６の基板受け部２７に設けられたねじ穴２７Ｓ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２７Ｓ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／コネクタ固定凸部２６（図７参照）の頂部に設けられたねじ穴２６Ｓ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／コネクタ固定凸部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の金属カバー側環状先端部３７が、モータハウジング１１のモータハウジング側環状溝部３５に収納され、金属カバー１２の外周方向に沿って設けられた加締め固定部によって固定されるものである。図１０に示す通り、この加締め固定部３８は、金属カバー１２の外周において、回転軸２３の軸線を中心にして、ほぼ１２０°間隔に形成されている。

次に、加締め固定部３８と、金属カバー１２及びモータハウジング１１の端面部１５の接合部分の詳細を図１０乃至図１２を用いて説明する。

図１０は、モータハウジング１１と金属カバー１２が加締め固定によって固定された状態の電動パワーステアリング装置６の外観を示し、図１１は、図１０の軸方向の断面を示している。

金属カバー１２の外周面には、複数(３個)の加締め固定部３８が形成されている。この加締め固定部３８は、モータハウジング１１の端面部１５の全周面に形成したモータハウジング側環状溝部３５からコネクタ端子組立体１３側に向けて軸方向に延びた、電力変換用放熱領域１５Ａ、電源用放熱領域１５Ｂを形成する固定壁３９に設けられた加締め溝、或いは加締め孔等からなる加締め凹部４０に、金属カバー１２の壁面が押し込み工具によって押し込まれて塑性変形して加締められることで形成されている。金属カバー１２の軸方向の位置決めは、コネクタ組立体１３を利用して行われており、金属カバー１２の軸方向位置が決まった状態で、金属カバー１２の壁面が押し込み工具によって加締め凹部４０に押し込まれて加締められるようになっている。

また、金属カバー１２の金属カバー側環状先端部３７が収納される、モータハウジング側環状溝部３５によって形成される空間には、液密用の液状シール剤４１が隙間なく充填されている。したがって、加締め固定部３８と金属カバー１２の金属カバー側環状先端部３７の間には液密用のシール領域が形成されるので、塩水等はシール領域で浸入が阻止される。このため、加締め固定部３８には塩水等が浸入しないので、加締め固定部３８が腐食するのが抑制されて、機械的な信頼性を向上することが可能となる。更には、電子制御部９への塩水等の浸入が抑制されるので電気的な信頼性を併せて向上することが可能となる。

次に、図１１に示したＱ部の更に詳細な構成について図１２を用いて説明する。

図１２において、モータハウジング１１の端面部１５の外周面に形成されたモータハウジング側環状溝部３５は、固定壁３９に繋がる環状の内周側面壁３５ｉｎと、環状の底面壁３５ｂｔｍと、環状の外周側面壁３５ｏｕｔからなる環状溝である。この環状溝の環状の開口３５ｏｐｎには、金属カバー１２の金属カバー側環状先端部３７が挿通されており、この金属カバー側環状先端部３７は、環状の内周側面壁３５ｉｎと環状の外周側面壁３５ｏｕｔの間に収納されている。そして、モータハウジング側環状溝部３５内には液状シール剤４１が充填されている。

この液状シール部材４１は、流動可能なように所要の粘度を付与された状態にされており、先ず液状シール剤４１をモータハウジング側環状溝部３５内に流し込んでおき、この状態で金属カバー１２の金属カバー側環状先端部３７がモータハウジング側環状溝部３５内に進入して収納されるものである。そして、金属カバー側環状先端部３７の進入にあわせて、液状シール剤４１が、金属カバー側環状先端部３７と環状の外周側面壁３５ｏｕｔの間の隙間と、金属カバー側環状先端部３７と環状の内周側面壁３５ｉｎの間の隙間を埋めるように流動していくものである。

ここで、金属カバー側環状先端部３７の外周面と環状の外周側面壁３５ｏｕｔの間の距離Ｇｏｕｔは、金属カバー側環状先端部３７の内周面と環状の内周側面壁３５ｉｎの間の距離Ｇｉｎより大きく設定されている。したがって、金属カバー側環状先端部３７と環状の内周側面壁３５ｉｎの間の隙間の方の流動抵抗が大きくなり、液状シール剤４１は、金属カバー側環状先端部３７と環状の外周側面壁３５ｏｕｔの間の隙間の方に多く流動するようになる。これによって、モータハウジング側環状溝３５の外周側面壁３５ｏｕｔと金属カバー側環状先端部３７の外周面との間に存在する液状シール剤４１が、モータハウジング側環状溝３５の開口３５ｏｐｎの開口端Ｏｓｆより外側にはみ出るようにして充填されるようになる。

このように、液状シール剤４１がモータハウジング側環状溝３５の開口３５ｏｐｎの開口端Ｏｓｆより外側にはみ出るように充填されているので、金属カバー１２の外周面とモータハウジング側環状溝部３５の外周側面壁３５ｏｕｔとの間に水分が滞留する隙間やへこみが形成されるのが抑制され、機械的及び電気的な信頼性を高めることができる。また、図１２に示す状態で液状シール剤４１を充填すれば、液状シール剤４１は自身の粘性、重力等の作用で、下方向に傾斜した露出部４１ｓを形成することができる。

更に、モータハウジング側環状溝３５の内周側面壁３５ｉｎは、回転軸２３の軸線とほぼ平行に延びている(図１０参照)のに対して、モータハウジング側環状溝３５の外周側面壁３５ｏｕｔは、回転軸２３の軸線に対して、外側に向けて角度θだけ傾斜しながら拡開する傾斜面として形成されている。このため、金属カバー側環状先端部３７の進入にあわせて、液状シール剤４１は金属カバー側環状先端部３７と環状の外周側面壁３５ｏｕｔの間の隙間を埋めるように流動していくものであるが、金属カバー側環状先端部３７と環状の外周側面壁３５ｏｕｔの間の隙間が傾斜しながら拡開されているので、更に多くの液状シール剤４１が、モータハウジング側環状溝部３５の開口３５ｏｐｎの開口面Ｏｓｆより外側にはみ出るようにして充填されるようになる。

このように、金属カバー側環状先端部３７と環状の外周側面壁３５ｏｕｔの間の隙間を大きくしたことによる液状シール剤４１の流動作用、モータハウジング側環状溝３５の外周側面壁３５ｏｕｔを外側に向けて角度θだけ拡開したことによる液状シール剤４１の流動作用のどちらか一方、或いは両方の作用によって、液状シール剤４１がモータハウジング側環状溝３５の開口３５ｏｐｎの開口面Ｏｓｆより外側にはみ出て露出部４１ｓが形成される。このため、金属カバー１２の外周面とモータハウジング側環状溝部３５の外周側面壁３５ｏｕｔとの間に水分が滞留する隙間やへこみが形成されるのが抑制されて、機械的及び電気的な信頼性を高めることができる。

又、上述の構成の他に、金属カバー側環状先端部３７の外周端面に面取り部３７ｃを形成すると、金属カバー側環状先端部３７と環状の外周側面壁３５ｏｕｔの間の隙間に向けて更に多くの液状シール剤４１を流動させることができ、これによって液状シール剤４１の露出部４１ｓを更に形成し易くなるものである。

更に、モータハウジング側環状溝部３５を構成する外周側面壁３５ｏｕｔの開口３５ｏｐｎの開口縁の形状は、円弧状に形成されており、開口端Ｏｓｆからはみ出した液状シール部材４１の接着性を高めている。これによって、露出部４１ｓの形状を維持する作用を高めることができる。

ここで、金属カバー１２の金属カバー側環状先端部３７がモータハウジング側環状溝部３５に収納されて、液状シール剤４１が図１２に示す状態になった後に、金属カバー１２の壁面が押し込み工具によって加締め凹部４０に押し込まれて加締められるようになっている。更にこの後に、硬化工程を実施して液状シール剤４１を硬化させてやれば、金属カバー１２の金属カバー側環状先端部３とモータハウジング側環状溝部３５とが、液密的に接合されることになる。

尚、液密用の液状シール剤４１は、接着性を有する合成樹脂を使用しており、本実施形態ではシリコンゴム系の弾性接着剤を使用している。シリコンゴム系の弾性接着剤は、外的な振動、衝撃等の応力を吸収し、接着界面に応力が集中しにくい性質を有している。このため、電動パワーステアリング装置のように振動、衝撃等が作用するものでは、接着界面が剥がれて液密機能が喪失する恐れがあるが、シリコンゴム系の弾性接着剤を使用することで、液密機能が喪失する恐れを少なくすることができる。また、本実施形態では、接着性を有する液状シール剤４１で封止を行うため、従来から使用されてきた液密用のＯリングを省略することができる。このため、Ｏリングを収納する収納溝を固定壁３９に形成する必要がなく、製造コストの高騰を抑制することができる。

このシリコン系の弾性接着剤（液状シール剤）４１は、接着機能を備える液状ガスケット（ＦＩＰＧ：FORMED IN PLACE GASKET）であっても良いものであり、常温硬化や加熱硬化する材料で作られているものを使用することができる。

本実施形態によれば、液状シール剤がモータハウジング側環状溝部３５の開口３５ｏｐｎの開口端Ｏｓｆより外側にはみ出るようにして充填されているので、金属カバー１２の外周面とモータハウジング側環状溝部３５の外周側面壁３５ｏｕｔとの間に水分が滞留する隙間やへこみが形成されるのが抑制され、機械的及び電気的な信頼性を高めることができる。

また、固定ねじを使用しないで金属カバー１２とモータハウジング１１を加締め固定によって固定するので、外観形状を小さく、しかも重量を低減することができる。更に、Ｏリングを用いる場合は、Ｏリングを収納する収納溝を形成する必要があるが、本実施形態の場合はＯリングを使用しないので収納溝等の加工が必要なく、製造コストの高騰を抑制することができる。

尚、液状シール剤４１をアルミナ等の伝熱性の良い材料を混練した高放熱性の液状シール剤４１とすることで、接着面積が大きいことと併せて、電力変換用放熱領域１５Ａや電源用放熱領域１５Ｂの熱を金属カバー１２に効率的に放熱させることが可能となる。これによって、電源回路部や電力変換回路部を構成する電気部品からの熱を効率よく外部に放熱してやることができ、小型化が可能となる。

上述した実施形態では、固定ねじを使用しないで金属カバー１１とモータハウジング１１を固定する固定手段として、３ヶ所に加締め固定部３８を形成したが、全周に亘って加締め固定部を形成することも可能である。

以上述べた通り、本発明によれば、電動モータの回転軸の出力部とは反対側の金属製のモータハウジングの端面部の外周面に形成された環状の溝からなるモータハウジング側環状溝部と、電動モータを制御する電子制御部を覆う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溝部の溝の内部に収納される金属カバー側環状先端部とを備え、モータハウジング側環状溝部に金属カバー側環状先端部が収納された状態で、モータハウジング側環状溝部と金属カバー側環状先端部との間に液状シール剤が充填されていると共に、モータハウジング側環状溝部の外周側面壁と金属カバー側環状先端部の外周面との間に存在する液状シール剤が、モータハウジング側環状溝部の開口の開口端より外側にはみ出るようにして充填されている、構成とした。

これによれば、液状シール剤がモータハウジング側環状溝部の開口面より外側にはみ出るように充填されているので、金属カバーの外周面とモータハウジング側環状溝部の外周側面壁との間に水分が滞留する隙間やへこみが形成されるのが抑制され、機械的及び電気的な信頼性を高めることができる。

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／コネクタ固定凸部、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…モータハウジング側環状溝部、３５ｉｎ…内周側面壁、３５ｏｕｔ…外周側面壁、３５ｏｐｎ…開口、３６…固定ねじ、３７…金属カバー側環状先端部、３８…加締め固定部、３９…固定壁、４０…加締め凹部、４１…液状シール剤、４１ｓ…露出部。

この他に、電動モータを制御、駆動する電子回路を機能毎に分割してモータハウジングの端面に配置する場合は、分割された電子回路が形状的に干渉しないことが求められる。本発明の主たる目的は、この分割された電子回路が形状的に干渉しない新規な電動駆動装置を提供することにある。

本発明の特徴は、ステータ及び回転軸が固定されたロータを有し、機械系制御要素を駆動する電動モータが収容されたモータハウジングと、電動モータの回転軸の軸端に設けられた永久磁石と、永久磁石が設けられた軸端側に配置され、電子部品と、永久磁石と協働して回転軸の回転を検出する感磁部とを実装した基板を有し、モータハウジングの端部側に位置する端面部が、電動モータの回転軸の方向に高さが異なるように段差を有して形成されており、基板が段差の高い側に配置され、基板に実装される電子部品とは別に配置される他の電子部品を有し、他の電子部品は、段差の高い側の端面部よりも電動モータの側に位置するように、段差の低い側に配置され、電動モータの側となる段差の低い側から基板に向けて永久磁石の先端が突き出して位置している、ところにある。

本発明によれば、電動モータを制御、駆動する電子回路を機能毎に分割してモータハウジングの端面に配置する場合でも、分割された電子回路が形状的に干渉しない電動駆動装置を提供できるようになる。

Claims (12)

1. 機械系制御要素を駆動する電動モータが収納された金属製の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、を備えた電動駆動装置であって、
   前記電動モータの前記回転軸の前記出力部とは反対側の前記モータハウジングの前記端面部の外周面に形成された環状溝からなるモータハウジング側環状溝部と、前記金属カバーの開口端に形成され、前記モータハウジング側環状溝部の前記環状溝の内部に収納される金属カバー側環状先端部とを備え、
   前記モータハウジング側環状溝部に前記金属カバー側環状先端部が収納された状態で、前記モータハウジング側環状溝部と前記金属カバー側環状先端部との間に液状シール剤が充填されていると共に、
   前記モータハウジング側環状溝部の外周側面壁と前記金属カバー側環状先端部の外周面との間に存在する前記液状シール剤が、前記モータハウジング側環状溝部の開口端より外側にはみ出るようにして充填されている
   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、
   前記モータハウジング側環状溝部の前記外周側面壁は、前記回転軸の軸線に対して外側に拡開して延びる傾斜面に形成されている
   ことを特徴とする電動駆動装置。
3. 請求項１に記載の電動駆動装置において、
   前記金属カバー側環状先端部の外周面と前記モータハウジング側環状溝部の前記外周側面壁の間の距離は、前記金属カバー側環状先端部の内周面と前記モータハウジング側環状溝部の内周側面壁の間の距離より大きく設定されている
   ことを特徴とする電動駆動装置。
4. 請求項１に記載の電動駆動装置において、
   前記モータハウジング側環状溝部の前記外周側面壁は、前記回転軸の軸線に対して外側に拡開して延びる傾斜面に形成されており、
   更に、前記金属カバー側環状先端部の外周面と前記モータハウジング側環状溝部の前記外周側面壁の間の距離は、前記金属カバー側環状先端部の内周面と前記モータハウジング側環状溝部の内周側面壁の間の距離より大きく設定されている
   ことを特徴とする電動駆動装置。
5. 請求項２乃至請求項４のいずれか１項に記載の電動駆動装置において、
   前記金属カバー側環状先端部の外周端面は面とりされた形状に形成されている
   ことを特徴とする電動駆動装置。
6. 請求項２乃至請求項４のいずれか１項に記載の電動駆動装置において、
   前記金属カバー１２の外周面には、複数の加締め固定部が形成されており、
   前記加締め固定部は、前記モータハウジングの前記端面部に設けられた加締め凹部に、前記金属カバーの壁面が押し込まれて塑性変形することで形成されている
   ことを特徴とする電動駆動装置。
7. 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アルミ系金属製の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、を備えた電動パワーステアリング装置であって、
   前記電動モータの前記回転軸の前記出力部とは反対側の前記モータハウジングの前記端面部の外周面に形成された環状溝からなるモータハウジング側環状溝部と、前記金属カバーの開口端に形成され、前記モータハウジング側環状溝部の前記環状溝の内部に収納される金属カバー側環状先端部とを備え、
   前記モータハウジング側環状溝部に前記金属カバー側環状先端部が収納された状態で、前記モータハウジング側環状溝部と前記金属カバー側環状先端部との間に液状シール剤が充填されていると共に、
   前記モータハウジング側環状溝部の外周側面壁と前記金属カバー側環状先端部の外周面との間に存在する前記液状シール剤が、前記モータハウジング側環状溝部の開口端より外側にはみ出るようにして充填されている
   ことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
8. 請求項７に記載の電動パワーステアリング装置において、
   前記モータハウジング側環状溝部の前記外周側面壁は、前記回転軸の軸線に対して外側に拡開して延びる傾斜面に形成されている
   ことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
9. 請求項７に記載の電動パワーステアリング装置において、
   前記金属カバー側環状先端部の外周面と前記モータハウジング側環状溝部の前記外周側面壁の間の距離は、前記金属カバー側環状先端部の内周面と前記モータハウジング側環状溝部の内周側面壁の間の距離より大きく設定されている
   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７に記載の電動パワーステアリング装置において、
    前記モータハウジング側環状溝部の前記外周側面壁は、前記回転軸の軸線に対して外側に拡開して延びる傾斜面に形成されており、
    更に、前記金属カバー側環状先端部の外周面と前記モータハウジング側環状溝部の前記外周側面壁の間の距離は、前記金属カバー側環状先端部の内周面と前記モータハウジング側環状溝部の内周側面壁の間の距離より大きく設定されている
    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８乃至請求項１０のいずれか１項に記載の電動パワーステアリング装置において、
    前記金属カバー側環状先端部の外周端面は面とりされた形状に形成されている
    ことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
12. 請求項８乃至請求項１０のいずれか１項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１２の外周面には、複数の加締め固定部が形成されており、
    前記加締め固定部は、前記モータハウジングの前記端面部に設けられた加締め凹部に、前記金属カバーの壁面が押し込まれて塑性変形することで形成されている
    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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