JP2023116040A - 駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】回路基板が縦配置された構成で、インバータを構成するスイッチング素子からの放熱効果が高い駆動装置を提供する。【解決手段】駆動装置８００は、モータ８０、制御ユニット１０１及びヒートシンク６０１を備える。ヒートシンク６０１は、制御ユニット１０１を支持する柱部６１０を有する。柱部６１０は、回転軸Ｏを挟んで配置された一対の第１配置部６３１、６３２、及び、一つの第２配置部６４１が径外側を向いて設けられている。制御ユニット１０１のパワー回路基板３０１、３０２は、モータ８０へ給電するパワー回路においてインバータ３７０を構成する複数のスイッチング素子３７１－３７６が実装されている。制御回路基板４００は、インバータ３７０の駆動を制御する制御回路の部品が実装されている。パワー回路基板３０１、３０２は第１配置部６３１、６３２に固定されており、制御回路基板４００は第２配置部６４１に固定されている。【選択図】図４

Description

本発明は、駆動装置に関する。

従来、モータと制御ユニットとが一体に設けられた駆動装置において、制御ユニットのパワーモジュールや回路基板が回転軸方向に沿って配置された駆動装置が知られている。このように回路基板が「縦配置」された構成では、径方向の小型化が可能である。

例えば特許文献１に開示された電動パワーステアリング装置では、ヒートシンクは、回転軸の軸方向に延びる直方体の柱部を備える。柱部の相対する二面に対応する一対の配置部、及び、他の相対する二面に対応する配置部には、二系統のモータ駆動回路を構成する二組の制御基板及びパワーモジュールがそれぞれ配置されている。

国際公開第２０１９／０７３５９４号

特許文献１の装置では、インバータ回路を構成する複数のスイッチング素子が一体に樹脂封止されたパワーモジュールの形態で構成されている。パワーモジュールは、信号ライン（５０ｃ、５０ｄ）や出力端子（５１ａ、５１ｂ）を介してヒートシンクに密着状態で取り付けられている。外力による振動等でヒートシンクとの密着状態が外れると、パワーモジュールからの放熱効果が低下するおそれがあった。

本発明は上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、回路基板が縦配置された構成で、インバータを構成するスイッチング素子からの放熱効果が高い駆動装置を提供することにある。

本発明による駆動装置は、モータ（８０）と、制御ユニット（１０１、１０２）と、ヒートシンク（６０１、６０２）と、を備える。モータは、ステータ（８４）、及び、回転軸（Ｏ）上に設けられたシャフト（８７）を中心として回転するロータ（８６）を含む。制御ユニットは、回転軸の軸方向の一方側でモータと一体に設けられ、モータを駆動制御する。

ヒートシンクは、制御ユニットを支持する柱部（６１０、６２０）を有する。柱部は、回転軸を挟んで配置された一対の第１配置部（６３１、６３２）、及び、一対の第１配置部の間を接続する一つまたは一対の第２配置部（６４１、６４２）が径外側を向いて設けられている。

制御ユニットは、一枚または二枚のパワー回路基板（３０１、３０２）、及び、一枚または二枚の制御回路基板（４００、４０１、４０２）を有する。パワー回路基板は、モータへ給電するパワー回路においてインバータ（３７０）を構成する複数のスイッチング素子（３７１－３７６）が実装されている。制御回路基板は、入力信号に基づきインバータの駆動を制御する制御回路の部品が実装されている。

パワー回路基板は第１配置部に固定されており、制御回路基板は第２配置部に固定されている。

本発明では、特許文献１の従来技術のようなパワーモジュールを用いず、インバータを構成する複数のスイッチング素子が単体で直接実装されたパワー回路基板がヒートシンクの第１配置部に固定されている。そのため、外力による振動等に依らず、スイッチング素子からの放熱効果を高く維持することができる。また、パワーモジュールを用いないため、配線パターンを太くし、損失を低減することができる。

駆動装置が適用される電動パワーステアリング装置の概略構成図。 二系統モータ駆動システムの回路図。 第１実施形態による駆動装置の軸方向断面図。 図３の柱部のＩＶ方向矢視図。 図３のＶ方向矢視図。 図３のＶＩ－ＶＩ線での径方向断面図。 第１実施形態のヒートシンクの側面図。 図７のＶＩＩＩ方向矢視図。 図７のＩＸ方向矢視図に回転角センサ基板を付記した図。 コンデンサの配置に係る第１実施形態の変形例を示す図。 第２実施形態による駆動装置の軸方向断面図。 図１１のＸＩＩ－ＸＩＩ線での径方向断面図。 第２実施形態のヒートシンクの分解側面図。 図１３のＸＩＶ方向矢視図。 図１３のＸＶ方向矢視図に回転角センサ基板を付記した図。 比較例の駆動装置の径方向断面図。

本発明による駆動装置の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。複数の実施形態において実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。第１、第２実施形態を包括して「本実施形態」という。本実施形態の駆動装置は、例えば電動パワーステアリング装置の操舵アシストモータとして適用される。この駆動装置は、モータと、モータを駆動制御する制御ユニットとが一体に構成された、いわゆる「機電一体型」の駆動装置である。また、本実施形態の駆動装置は、制御ユニットの回路基板がモータの回転軸方向に沿って配置されている。このような回路基板の配置を「縦配置」という。

［電動パワーステアリング装置の構成］
図１を参照し、電動パワーステアリング装置９９の概略構成を説明する。図１にはラックアシスト式の電動パワーステアリング装置を図示するが、本実施形態の駆動装置８００は、コラムアシスト式の電動パワーステアリング装置にも同様に適用可能である。電動パワーステアリング装置９９を含むステアリングシステム９０は、ステアリングホイール９１、ステアリングシャフト９２、ピニオンギア９６、ラック軸９７、車輪９８、及び、電動パワーステアリング装置９９等を備える。

ステアリングホイール９１が接続されたステアリングシャフト９２には、操舵トルクを検出するトルクセンサ９３が設けられている。ステアリングシャフト９２の先端には、ラック軸９７に噛み合うピニオンギア９６が設けられている。運転者がステアリングホイール９１を回転させると、ステアリングシャフト９２の回転運動は、ピニオンギア９６によってラック軸９７の直線運動に変換される。ラック軸９７の両端に連結された一対の車輪９８は、ラック軸９７の変位量に応じた角度に操舵される。

電動パワーステアリング装置９９は、モータ８０及び制御ユニット１０が一体に構成された「機電一体型」の駆動装置８００、及び、モータ８０の回転を減速してラック軸９７に伝える減速ギア８９等を備える。モータ８０は、二組の三相巻線を有する二系統の三相ブラシレスモータであり、出力軸が回転軸Ｏを中心として回転する。

制御ユニット１０は、回転軸Ｏの軸方向の一方側でモータ８０と一体に設けられ、モータ８０を駆動制御する。制御ユニット１０内の二系統のインバータから二組の三相巻線に三相交流電力が供給されることで、モータ８０は操舵アシストトルクを出力する。制御ユニット１０の電源系コネクタ２３には車載のバッテリＢＴ１、ＢＴ２から直流電力が給電される。信号系コネクタ２４には、外部のトルクセンサ９３が検出したセンサ信号がハーネス９４を介して入力される。

図２に、二系統モータ駆動システムの回路構成を示す。モータ８０のステータは二組の巻線組８１０、８２０を有する。第１系統のパワー回路３１０は、制御回路４１０からの指令に従って、第１バッテリＢＴ１の電力を変換して第１巻線組８１０に給電する。第２系統のパワー回路３２０は、制御回路４２０からの指令に従って、第２バッテリＢＴ２の電力を変換して第２巻線組８２０に給電する。第１系統、第２系統のパワー回路３１０、３２０及び制御回路４１０、４２０の構成は同じであるため、各系統の構成要素の符号を区別せず、同じ符号を付す。

図２に示す二系統システムは、各系統のパワー回路３１０、３２０が個別のバッテリＢＴ１、ＢＴ２に接続される「完全二系統」の構成である。これに対し、各系統のパワー回路３１０、３２０が共通のバッテリに接続される「駆動二系統」の構成であってもよい。パワー回路３１０、３２０は、チョークコイル３３、電源リレー３５、逆接続保護リレー３６、コンデンサ３４、インバータ３７０、モータリレー３８１、３８２、３８３等を含む。以下の説明中、適宜、バッテリＢＴ１、ＢＴ２の符号の記載を省略する。

チョークコイル３３、電源リレー３５及び逆接続保護リレー３６は、バッテリの正極とインバータ３７０の高電位側とを接続する電源ラインに設けられる。コンデンサ３４は、例えばアルミ電解コンデンサであり、インバータ３７０の入力側に、インバータ３７０と並列に接続されている。図２では各系統のコンデンサ３４を一つの記号で示しているが、複数のコンデンサ３４を並列接続して容量が確保されるように実装してもよい。チョークコイル３３及びコンデンサ３４はＬＣフィルタを構成し、ノイズを低減する雑防素子として機能する。本明細書では、制御ユニット１０を構成する円柱状の部品であるチョークコイル３３及びコンデンサ３４を「大型部品」と定義する。

電源リレー３５及び逆接続保護リレー３６は、例えばＭＯＳＦＥＴで構成されている。電源リレー３５の寄生ダイオードは、インバータ３７０側からバッテリ側への電流を導通する。電源リレー３５は、バッテリが順接続されたとき、ＯＦＦ時にバッテリ側からインバータ３７０側への電流を遮断する。逆接続保護リレー３６の寄生ダイオードは、バッテリ側からインバータ３７０側への電流を導通する。逆接続保護リレー３６は、バッテリが逆接続されたとき、ＯＦＦ時にインバータ３７０側からバッテリ側への電流を遮断する。

インバータ３７０は、例えばＭＯＳＦＥＴで構成された、三相上下アームの複数のスイッチング素子３７１－３７６を含む。詳しくは、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の上アームのスイッチング素子３７１、３７２、３７３及び下アームのスイッチング素子３７４、３７５、３７６がブリッジ接続されている。インバータ３７０のスイッチング素子３７１－３７６（以下「インバータ素子３７１－３７６」とも記す。）は、モータ８０の通電により発熱する「発熱素子」である。

図２の構成例では、各相の下アームのスイッチング素子３７４、３７５、３７６のグランド側に相電流を検出する電流センサとしてシャント抵抗が設けられている。電流センサが検出した相電流はマイコン４３に入力され、電流フィードバック制御等に使用される。電流センサの配置や構成は図２の例に限らず、どのような周知技術が採用されてもよい。

モータリレー３８１、３８２、３８３は、例えばＭＯＳＦＥＴで構成されており、インバータ３７０の各相のアーム間接続点と巻線組８１０、８２０とを接続する電流経路に設けられている。モータリレー３８１、３８２、３８３がＯＦＦされると、モータ８０からインバータ３７０への逆入力が遮断される。

制御回路４１０、４２０は、マイコン４３及びドライバＩＣ４５を含み、入力信号に基づき、インバータ３７０の駆動を制御する。マイコン４３には、回転角センサ５３が検出したモータ８０の回転角、外部のトルクセンサ９３が検出したドライバの操舵トルク等の信号が入力される。マイコン４３は、入力信号に基づき制御演算を行い、指令信号をドライバＩＣ４５に出力する。ドライバＩＣ４５は、インバータ３７０のスイッチング素子３７１－３７６、電源リレー３５、逆接続保護リレー３６、モータリレー３８１、３８２、３８３に駆動信号を出力する。なお、二系統の制御回路４１０、４２０のマイコン４３は、各系統の制御情報や異常情報等をマイコン間通信により互いに通信し、協調制御を行ってもよい。

［駆動装置の構成］
続いて駆動装置８００の具体的な構成について説明する。本実施形態では、回転軸Ｏの軸方向に沿って回路基板が「縦配置」されている。従来、回路基板が縦配置された駆動装置として、特許文献１（国際公開第２０１９／０７３５９４号）に開示されたものが知られている。図１６に、特許文献１の図２、図３に基づく従来技術の構成を比較例として示す。特許文献１の符号をそのまま引用するが、末尾に「ａ」～「ｆ」のアルファベットが付されているため本実施形態の符号とは混同しない。

比較例の駆動装置では、柱部４１ｂの一対の配置部４１ｄ、４１ｅに制御基板４ａ、４ｂが配置されており、他の一対の配置部４１ｆ、４１ｇにパワーモジュール５０ａ、５０ｂが配置されている。パワーモジュール５０ａ、５０ｂは、インバータ回路を構成する複数のスイッチング素子が、配線に実装された状態で樹脂封止されて構成されている。平滑コンデンサ３０ａ、３０ｂは、支持部材４５ａ、４５ｂに固定されて、制御基板４ａ、４ｂの径方向外方に縦積み配置されている。このような比較例の駆動装置には、次の［Ａ］－［Ｃ］の課題がある。

［Ａ］比較例の装置では、ヒートシンクは、円盤状のベース部と、ベース部の中央部に直立する直方体の柱部４１ｂとを備える。ベース部は、モータの円筒部の内周壁面の内側に設けられている。柱部４１ｂの四側面に位置する一対の配置部４１ｄ、４１ｅ、及び、他の一対の配置部４１ｆ、４１ｇには制御基板４ａ、４ｂ及びパワーモジュール５０ａ、５０ｂが配置されており、柱部４１ｂの全体がユニットケース（特許文献１ではハウジング）で覆われている。つまりヒートシンクは、外部に露出する部分を全く有していない。そのため、インバータを構成するスイッチング素子等の、モータの通電により発熱する発熱素子からの放熱効果が不十分であった。

［Ｂ］比較例の装置では、パワーモジュール５０ａ、５０ｂは、信号ライン５０ｃ、５０ｄや出力端子５１ａ、５１ｂを介してヒートシンクに密着状態で取り付けられている。外力による振動等でヒートシンクとの密着状態が外れると、パワーモジュール５０ａ、５０ｂからの放熱効果が低下するおそれがあった。

［Ｃ］比較例の装置では、大型部品であるコンデンサ３０ａ、３０ｂの円柱の軸が回転軸の軸方向に直交するように配置されている。そのため、より大きなサイズのコンデンサを使用する場合、ユニットケース（特許文献１ではハウジング）の隙間空間に収容できないという課題があった。

そこで本実施形態では、回路基板が縦配置された構成で、これらの課題を解決する駆動装置を提供する。すなわち、課題Ａに対し、発熱素子からの放熱効果が高く、課題Ｂに対し、インバータを構成するスイッチング素子からの放熱効果が高く、課題Ｃに対し、より大きなサイズの大型部品を使用しても径方向の大型化を抑制可能な駆動装置を提供する。以下、本実施形態の構成による作用効果の説明において、対応する課題Ａ～Ｃの記号を括弧内に記す。

（第１実施形態）
図３～図９を参照し、第１実施形態の駆動装置の構成について説明する。図３～図６にはアッセンブリ状態の駆動装置を示す。図７～図９にはヒートシンク６０１の単体を示し、図９には回転角センサ基板５０１を付記する。ここで、第１実施形態のヒートシンクの符号を「６０１」、制御ユニットの符号を「１０１」とする。駆動装置８００は主に、モータ８０、ヒートシンク６０１、制御ユニット１０１及びユニットケース２０を備える。

図３の下側はモータ８０の出力軸が設けられるフロント側に相当し、図３の上側はコネクタが設けられるリア側に相当する。以下の説明中、適宜、図３の図視方向を基準として便宜的に「上、下」の語を用いる場合がある。モータ８０は、モータケース８３に収容されたステータ８４及びロータ８６を含む。モータケース８３は、底部８３１及び筒部８３２からなる略有底筒状に形成され、開口側に制御ユニット１０１が設けられている。筒部８３２の開口側外壁には、ヒートシンク６０１の隔壁部７０との締結に用いられる締結受部８３７が設けられている。

ステータ８４は、モータケース８３の筒部８３２の内側に固定された鉄製のステータコア８４５に二組の三相巻線組８１０、８２０が巻回されている。ステータコア８４５は積層鋼板等で構成されている。制御ユニット１０１からモータ線８５を介して巻線組８１０、８２０へ通電されることで、ステータ８４に回転磁界が形成される。

ロータ８６は、鉄製のロータコア８６５の外周に複数の永久磁石８６６が設けられている。ロータコア８６５は積層鋼板等で構成されている。ロータ８６は、ステータ８４に形成される回転磁界により、回転軸Ｏ上に設けられたシャフト８７を中心として回転する。ロータ８６に固定されたシャフト８７は、モータケース８３の底部８３１に保持されたフロント軸受８７３、及び、ヒートシンク６０１の隔壁部７０に保持されたリア軸受８７４により回転可能に支持されている。第１実施形態では、回転角検出用のセンサ磁石８８１がシャフト８７のリア側端面に取り付けられている。

ヒートシンク６０１はアルミニウム合金等で形成されている。図７～図９に示すように、ヒートシンク６０１は、回転軸Ｏを対称軸とする略直方体の柱部６１０、及び、板状の隔壁部７０を有する。第１実施形態のヒートシンク６０１の柱部６１０は、一方の面に凹部６４９が形成された中空形状を呈している。

柱部６１０が中空形状のヒートシンク６０１は、鋳造やダイカストにより、柱部６１０と隔壁部７０との一体成形物として製造するのに適している。一体成形物とすることで、伝熱が遮断され難くなり、効率的な放熱が可能となる（課題Ａ）。ただし、柱部６１０と隔壁部７０とが二部品として製造された後、溶接やロウ付けで接合されてもよい。

柱部６１０の三方の側面には、制御ユニット１０１を支持する一対の第１配置部６３１、６３２及び一つの第２配置部６４１が径外側を向いて設けられている。一対の第１配置部６３１、６３２は回転軸Ｏを挟んで平行に配置されている。一つの第２配置部６４１は、一対の第１配置部６３１、６３２に直交し、一対の第１配置部６３１、６３２の間を接続する。柱部６１０のモータ８０とは反対側の端面であるコネクタ側端面６５は、ユニットケース２０の天板部２１の内壁に対向する。

第１配置部６３１、６３２には、複数箇所、すなわち、回転軸Ｏの軸方向及び周方向の両端付近の四箇所に、パワー回路基板３０１、３０２が固定される支持部６７が突設されている。第２配置部６４１には、周方向の中心線上における軸方向両端の二箇所に、制御回路基板４００が固定される支持部６７が突設されている。各支持部６７の頂面は平坦な座面６８となっている。

第２配置部６４１の回転軸Ｏ側の面は、露出した放熱面６４３として機能する。後述するように、第２配置部６４の回転軸Ｏ側の面は、制御回路基板４００が固定される面とは反対側の面に相当する。第１実施形態では、柱部６１０に凹部６４９が形成されることで放熱面６４３が確保されるため、放熱効果が向上する（課題Ａ）。

隔壁部７０は、回転軸Ｏに直交する板状であり、モータ８０と制御ユニット１０１とを回転軸Ｏの軸方向に隔てる。隔壁部７０がモータ８０と制御ユニット１０１とを隔離することで、両方の熱を効率的に放熱可能である（課題Ａ）。隔壁部７０の本体部７１の上面７２は柱部６１０側に接続される。本体部７１の下面７３は、モータ８０のステータ８４及びロータ８６に対向する。

隔壁部７０の中央には、シャフト８７のリア側端部が挿入されるシャフト穴７５が形成されている。柱部６１０の凹部６４９の底におけるシャフト穴７５の直上には、回転角センサ５３が実装された回転角センサ基板５０１が設置される。回転角センサ５３は、シャフト８７のリア側端面に取り付けられたセンサ磁石８８１の磁束変化に基づきロータ８６の回転角を検出する。回転角センサ５３が検出した回転角信号は、回転角信号配線５４を経由してマイコン４３に伝送される。柱部６１０の外側には、三相二系統のモータ線８５が挿通するモータ線穴７６が形成されている。

本体部７１の外周の複数箇所（例えば三箇所）に、モータケース８３との締結のための締結部７７が設けられている。締結部７７のねじ穴７８を挿通したねじ１７がモータケース８３の締結受部８３７に螺合することで、ヒートシンク６０１とモータ８０とが固定される。

隔壁部７０の外周側面７４は外部に露出している。つまり、比較例ではヒートシンク全体が他の部品に覆われているのに対し、本実施形態では、ヒートシンク６０１の一部が外部に露出した状態でモータ８０に固定されている。これにより、インバータ素子３７１－３７６等の発熱素子の熱がヒートシンク６０１を介して効率的に外部に放出されるため、高い放熱効果が得られる（課題Ａ）。

次に制御ユニット１０１について説明する。全ての実施形態を包括して記載すると、制御ユニット１０は、「ヒートシンクの柱部の第１配置部又は第２配置部に固定された一枚以上の回路基板」を有する。第１実施形態では制御ユニット１０１が三枚の回路基板３０１、３０２、４００を有し、第２実施形態では制御ユニット１０２が四枚の回路基板３０１、３０２、４０１、４０２を有する。なお、「回路基板」に回転角センサ基板５０１は含まれない。第１実施形態における三枚の回路基板は、二枚のパワー回路基板３０１、３０２及び一枚の制御回路基板４００である。「少なくとも一枚の回路基板」として、少なくともパワー回路基板３０１、３０２には発熱素子が実装されている。

図４に第１系統のパワー回路基板３０１の実装レイアウトが示されている。第２系統のパワー回路基板３０２の実装レイアウトも同様であるため、第１系統のパワー回路基板３０１を例とし、図２を参照しつつ説明する。第１系統のパワー回路基板３０１は、モータ８０へ給電するパワー回路３１０においてインバータ３７０を構成する複数のスイッチング素子３７１－３７６等が実装されている。各相の上アーム素子３７１－３７３は、電源系コネクタ２３の電源端子２５ｐに電源ライン２７ｐを介して接続されている。各相の下アーム素子３７４－３７６は、電源系コネクタ２３のグランド端子２５ｇにグランドライン２７ｇを介して接続されている。

その他、電源ライン２７ｐ上には電源リレー３５及び逆接続保護リレー３６が実装されており、インバータ３７０のモータ８０側にはモータリレー３８１、３８２、３８３が実装されている。図４に破線（すなわち隠れ線）で示されるように、発熱素子であるインバータ素子３７１－３７６、及び各リレー３５、３６、３８１、３８２、３８３は、パワー回路基板３０１のヒートシンク６０１側の面に実装されている。パワー回路基板３０１とヒートシンク６０１との間には放熱ゲル１８が充填されている。これにより効率的に放熱できる（課題Ａ）。

大型部品であるチョークコイル３３及びコンデンサ３４は、パワー回路基板３０１に対してヒートシンク６０１とは反対側に配置されている。大型部品の配置構成については、ユニットケース２０について言及してから後述する。このように、二枚のパワー回路基板３０１、３０２は、モータ８０の対応する巻線組８１０、８２０へ給電する二系統のパワー回路３１０、３２０が系統毎に設けられている。同じ仕様の回路基板を共通に用いることで構成が簡素化する。

図３～図６に示すように、二枚のパワー回路基板３０１、３０２は、一対の第１配置部６３１、６３２に固定されている。本実施形態では、比較例のようなパワーモジュールを用いず、インバータ素子３７１－３７６が単体で直接実装されたパワー回路基板３０１、３０２がヒートシンク６０１の第１配置部６３１、６３２に固定されている。そのため、外力による振動等に依らず、インバータ素子３７１－３７６からの放熱効果を高く維持することができる（課題Ｂ）。また、パワーモジュールを用いないため、配線パターンを太くし、損失を低減することができる。

詳しくは、パワー回路基板３０１、３０２は、第１配置部６３１、６３２において回転軸Ｏの軸方向の複数箇所に突設された支持部６７の座面６８に当接した状態で基板用ねじ１６により締結されている。基板用ねじ１６の外周やねじ穴に緩み止め接着剤が塗布されてもよい。例えば支持部６７は、回転軸Ｏの軸方向におけるパワー回路基板３０１、３０２の一端及び他端に対応する位置に、すなわち軸方向の二箇所に設けられている。これにより、パワー回路基板３０１、３０２がヒートシンク６０１に安定して固定される。したがって、パワー回路基板３０１、３０２に実装されたインバータ素子３７１－３７６の発熱が効率的に放熱される（課題Ｂ）。

制御回路基板４００は、入力信号に基づきインバータ３７０の駆動を制御する制御回路４１０、４２０の部品が実装されている。第１実施形態では、一枚の制御回路基板４００は、二系統のインバータ３７０の駆動を制御する二系統の制御回路４１０、４２０が共に設けられている。したがって、部品点数が少なくて済む。

図３において、制御回路基板４００の中心線の右側には第１系統制御回路４１０のマイコン４３、ドライバＩＣ４５等が実装されており、中心線の左側には第２系統制御回路４２０のマイコン４３、ドライバＩＣ４５等が実装されている。各系統の制御回路４１０、４２０の部品は線対称に配置されている。これにより、各系統で導線距離が等しくなり、バランスが良くなる。パワー回路基板３０１、３０２と同様に、制御回路４１０、４２０の部品は制御回路基板４００のヒートシンク６０１側の面に実装されている。また、制御回路基板４００とヒートシンク６０１との間に放熱ゲル１８が充填されている。

マイコン４３には、制御系コネクタ２４の制御端子２６から外部信号配線２８を介して外部信号が入力される。また、回転角センサ基板５０１に実装された回転角センサ５３から回転角信号配線５４を介して回転角信号が入力される。マイコン４３とドライバＩＣ４５とは通信線４４で接続されている。ドライバＩＣ４５は駆動信号配線４６を介してパワー回路基板３０１、３０２のインバータ素子３７１－３７６及び各リレー３５、３６、３８１、３８２、３８３に駆動信号を出力する。

図３～図６に示すように、第１実施形態では一枚の制御回路基板４００が一つの第２配置部６４１に固定されている。パワー回路基板３０１、３０２と同様に、制御回路基板４００は、第２配置部６４１において回転軸Ｏの軸方向の複数箇所に突設された支持部６７の座面６８に当接した状態で基板用ねじ１６により締結されている。

ユニットケース２０は樹脂材料で形成され、天板部２１及び外筒部２２を有する有底の円筒状を呈している。ユニットケース２０は、柱部６１０に支持された制御ユニット１０１を覆う。例えば外筒部２２の下端は、隔壁部７０の本体部７１の上面７２に形成された環状溝に挿入されて接着されている。天板部２１には電源系コネクタ２３及び信号系コネクタ２４が設けられている。図５に示すように、完全二系統の構成では、電源系コネクタ２３及び信号系コネクタ２４が系統毎に冗長的に設けられる。これに対し、二系統共通のバッテリや外部信号が使用される駆動二系統の構成では、一組のコネクタ２３、２４が設けられてもよい。

図３、図６に示すように、円筒状のユニットケース２０とパワー回路基板３０１、３０２との間の隙間空間には、大型部品と定義された円柱状の電子部品であるチョークコイル３３及びコンデンサ３４が配置されている。チョークコイル３３及びコンデンサ３４は、それぞれ円柱の軸が回転軸Ｏの軸方向に沿ってユニットケース２０内に配置されている。

また、同じ系統のチョークコイル３３とコンデンサ３４とは、回転軸Ｏの軸方向に沿って直列に配置されている。さらに図１０に示す変形例では、各系統に複数のコンデンサ３４が含まれる構成において、一つ以上のチョークコイル３３と複数のコンデンサ３４とが回転軸Ｏの軸方向に沿って直列に配置されている。つまり、複数の大型部品のうち少なくとも一部は、回転軸Ｏの軸方向に沿って直列に配置されている。

ここで、「直列に配置されている」とは、直径が最大である大型部品の投影範囲内に他の大型部品が含まれることを意味する。各大型部品は厳密に同一軸上に配置される必要はなく、投影範囲内で偏心していてもよい。これにより、コンデンサの円柱の軸が回転軸の軸方向に直交するように配置された比較例に比べ、ユニットケース２０内の隙間空間に大型部品を効率良く配置することができる（課題Ｃ）。よって、より大きなサイズの大型部品を使用してもユニットケース２０内の隙間空間に効率良く収容することができる。

さらに図６に示すように、第１系統及び第２系統の大型部品３３、３４は、回転軸Ｏに対して点対称の位置に配置されている。これにより、回転軸Ｏの径方向の距離が最大となる隙間空間に大型部品３３、３４を効率的に配置することができる（課題Ｃ）。

加えて、大型部品３３、３４が実装されたパワー回路基板３０１、３０２は、第１配置部６３１、６３２の複数箇所に設けられた支持部６７に固定されている。各系統の大型部品３３、３４は、円柱の軸が、回転軸Ｏの周方向における複数の支持部６７の中間を通る平面Ｘ上に配置されている。これにより、安定して固定されたパワー回路基板３０１、３０２上に大型部品３３、３４がバランス良く配置される（課題Ｃ）。

（第２実施形態）
図１１～図１５を参照し、第２実施形態の駆動装置の構成のうち特に第１実施形態との相違箇所について説明する。図１１～図１２にはアッセンブリ状態の駆動装置を示す。図１３～図１５にはヒートシンク６０２の単体を示し、図９には回転角センサ基板５０２を付記する。ここで、第２実施形態のヒートシンクの符号を「６０２」、制御ユニットの符号を「１０２」とする。

駆動装置８００は主に、モータ８０、ヒートシンク６０２、制御ユニット１０２及びユニットケース２０を備える。モータ８０は、センサ磁石８８２の配置以外は第１実施形態と同じである。ユニットケース２０は第１実施形態と同じである。図１１におけるパワー回路基板３０１の右側面図は、第１実施形態の図４に準ずる。

図１３～図１５に示すように、第２実施形態のヒートシンク６０２は、凹部を有さない中実形状の柱部６２０、及び、板状の隔壁部７０を有する。例えばヒートシンク６０２は、柱部６２０と隔壁部７０との二部品が溶接やロウ付けにより接合されてなる。つまり、柱部６２０のモータ側端面６６が隔壁部７０の上面７２に接合される。特にモータ側端面６６の外周部が隔壁部７０の上面７２にしっかりと固着される。これにより製造が容易となる。ただし、柱部６２０と隔壁部７０とが一体成形物として製造されてもよい。

柱部６２０の四方の側面には、制御ユニット１０２を支持する一対の第１配置部６３１、６３２及び一対の第２配置部６４１、６４２が径外側を向いて設けられている。一対の第１配置部６３１、６３２は第１実施形態と同じである。一対の第２配置部６４１、６４２は、一対の第１配置部６３１、６３２に直交し、一対の第１配置部６３１、６３２の間を接続する。第２配置部６４１、６４２には、第１配置部６３１、６３２と同様に、回転軸Ｏの軸方向及び周方向の両端付近の四箇所に、制御回路基板４０１、４０２が固定される支持部６７が突設されている。

第２実施形態では、回転角検出用のセンサ磁石８８２がシャフト８７の外周に取り付けられている。センサ磁石８８２、及び、二つの回転角センサ５３が実装された回転角センサ基板５０２は、隔壁部７０に対しモータ８０側に配置されている。これにより、柱部６２０に凹部が無く、隔壁部７０の制御ユニット１０２側に回転角センサ基板を設置できない構成にも対応可能である。図１５に示すように、二つの回転角センサ５３がセンサ磁石８８２の磁束変化に基づきロータ８６の回転角を検出する。各回転角センサ５３が検出した回転角信号は、回転角信号配線５４を経由して各系統のマイコン４３に伝送される。

上述の通り、第２実施形態では制御ユニット１０２が四枚の回路基板３０１、３０２、４０１、４０２を有する。図１２に示すように、二枚のパワー回路基板３０１、３０２は、第１実施形態と同様に一対の第１配置部６３１、６３２に固定されている。二枚の制御回路基板４０１、４０２は、一対の第２配置部６４１、６４２に固定されている。制御回路基板４０１、４０２は、各第２配置部６４１、６４２において回転軸Ｏの軸方向の複数箇所に突設された支持部６７の座面６８に当接した状態で基板用ねじ１６により締結されている。

二枚の制御回路基板４０１、４０２は、二系統のインバータ３７０の駆動を制御する二系統の制御回路４１０、４２０が系統毎に設けられている。図１１に示すように、制御回路基板４０１には、第１系統制御回路４１０のマイコン４３、ドライバＩＣ４５等が実装されている。マイコン４３には、回転角センサ基板５０２に実装された回転角センサ５３から回転角信号配線５４を介して回転角信号が入力される。制御回路基板４０２には第２系統制御回路４２０が同様に設けられている。同じ仕様の回路基板を共通に用いることで構成が簡素化する。

第２実施形態のヒートシンク６０２や制御ユニット１０２に関するその他の構成は第１実施形態と同様である。共通する構成についての作用効果は上述の記載に準ずる。

以上のように第２実施形態は、第１実施形態に対し主に以下の点が異なる。
（１）制御ユニット１０２が二枚の制御回路基板４０１、４０２を含む計四枚の回路基板を有する。
（２）中実の柱部６２０が一対の第２配置部６４１、６４２を有する。
（３）センサ磁石８８２及び回転角センサ基板５０２が隔壁部７０に対しモータ８０側に配置されている。

ただし、これらの特徴は必ずしもセットで実現されるものではなく、（２）及び（３）の項目が単独で三枚基板構成の第１実施形態に組み合わされてもよい。例えば、第１実施形態において中実の柱部６２０を用い、一対の第２配置部６４１、６４２のうちの片側にのみ制御回路基板４００が固定されてもよい。また、第１実施形態において、センサ磁石及び回転角センサ基板の構成を第２実施形態のものに入れ替えることも可能である。

（他の実施形態）
（ａ）ヒートシンクの柱部は、回転軸に直交する断面が長方形とは限らず、平行四辺形や台形であってもよい。隔壁部の形状やモータケースとの締結構造は上記実施形態に限らず、上記実施形態と同様の作用効果が得られる形状や構造であればよい。

（ｂ）本発明の駆動装置は、二系統に限らず、一系統のモータ駆動システムに適用されてもい。その場合、一対の第１配置部のうち片方だけに一枚のパワー回路基板が固定されてもよい。或いは、一系統のパワー回路を構成する電子部品が二枚のパワー回路基板に分けて実装され、一対の第１配置部に固定されてもよい。また、二系統構成の場合、二系統のパワー回路を系統毎に二枚のパワー回路基板に分けるのでなく、二系統分の電子部品を電子部品の種類等によって二枚のパワー回路基板に分けて実装してもよい。

（ｃ）一枚の制御回路基板に二系統の制御回路が共に設けられる構成において、配線やレイアウトの都合上、非対称配置の方が有利な場合等には、各系統の部品が線対称に配置されなくてもよい。

（ｄ）パワー回路基板及び制御回路基板を柱部に固定する方法は、ねじによる締結に限らず、加締めや圧接等でもよい。また上述の通り、ねじ締結とねじ緩み止め接着剤の塗布とを併用してもよい。

（ｅ）大型部品の配置は、上記実施形態に限らず、一部又は全部の大型部品について、円柱の軸が回転軸の軸方向とは異なるように配置されてもよい。また、複数の大型部品が直列に配置されなくてもよい。

（ｆ）本発明の駆動装置８００は、電動パワーステアリング装置の操舵アシストモータに限らず、ステアバイワイヤシステムの反力モータもしくは転舵モータ、或いは、その他のどのようなモータの駆動装置として用いられてもよい。

以上、本発明は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。

１０１、１０２（１０） ・・・制御ユニット、
２０・・・ユニットケース、
３０１、３０２・・・パワー回路基板（回路基板）、
３３・・・チョークコイル（大型部品）、
３４・・・コンデンサ（大型部品）、
３７０・・・インバータ、 ３７１－３７６・・・スイッチング素子（発熱素子）、
４００、４０１、４０２・・・制御回路基板（回路基板）、
６０１、６０２・・・ヒートシンク、
６１０、６２０・・・柱部、
６３１、６３２・・・第１配置部、
６４１、６４２・・・第２配置部、
８０・・・モータ、
８４・・・ステータ、 ８６・・・ロータ、 ８７・・・シャフト。

Claims (7)

1. ステータ（８４）、及び、回転軸（Ｏ）上に設けられたシャフト（８７）を中心として回転するロータ（８６）を含むモータ（８０）と、
   前記回転軸の軸方向の一方側で前記モータと一体に設けられ、前記モータを駆動制御する制御ユニット（１０１、１０２）と、
   前記回転軸を挟んで配置された一対の第１配置部（６３１、６３２）、及び、一対の前記第１配置部の間を接続する一つまたは一対の第２配置部（６４１、６４２）が径外側を向いて設けられており、前記制御ユニットを支持する柱部（６１０、６２０）を有するヒートシンク（６０１、６０２）と、
   を備える駆動装置であって、
   前記制御ユニットは、
   前記モータへ給電するパワー回路においてインバータ（３７０）を構成する複数のスイッチング素子（３７１－３７６）が実装された一枚または二枚のパワー回路基板（３０１、３０２）、及び、入力信号に基づき前記インバータの駆動を制御する制御回路の部品が実装された一枚または二枚の制御回路基板（４００、４０１、４０２）を有し、
   前記パワー回路基板は前記第１配置部に固定されており、
   前記制御回路基板は前記第２配置部に固定されている駆動装置。
2. 前記モータの前記ステータは二組の巻線組（８１０、８２０）を有し、
   前記制御ユニットは、前記モータの対応する巻線組へ給電する二系統のパワー回路（３１０、３２０）が系統毎に設けられた二枚の前記パワー回路基板を有する請求項１に記載の駆動装置。
3. 前記制御ユニットは、二系統の前記インバータの駆動を制御する二系統の制御回路（４１０、４２０）が系統毎に設けられた二枚の前記制御回路基板（４０１、４０２）を有する請求項２に記載の駆動装置。
4. 前記制御ユニットは、二系統の前記インバータの駆動を制御する二系統の制御回路（４１０、４２０）が共に設けられた一枚の前記制御回路基板（４００）を有する請求項２に記載の駆動装置。
5. 前記制御回路基板は、各系統の制御回路の部品が線対称に配置されている請求項４に記載の駆動装置。
6. 少なくとも前記パワー回路基板は、前記第１配置部において前記回転軸の軸方向の複数箇所に突設された支持部（６７）の座面（６８）に当接した状態で固定されている請求項１～５のいずれか一項に記載の駆動装置。
7. 少なくとも前記第１配置部における複数の前記支持部は、前記回転軸の軸方向における前記パワー回路基板の一端及び他端に対応する位置に設けられている請求項６に記載の駆動装置。

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