JP4580999B2 - モータのコントロールユニット - Google Patents

Description

本発明は、モータのコントロールユニットに関する。

従来、自動車等の車両に適用される電動パワーステアリングシステムにおいて、操舵補助トルクを生じさせるモータと、モータを駆動する駆動回路ならびに当該駆動回路を制御する制御回路を含む回路装置と、を含むものが知られている（特許文献１）。

特許文献１の回路装置では、ハウジングに形成した傾斜面上に、複数のスイッチング素子を載置し、一個ずつねじで固定してある。
特開２００３−３０９３８４号公報

しかしながら、上記特許文献１の構造では、複数のスイッチング素子を一個ずつねじでハウジングに固定するため、組み立てに手間がかかるという問題があった。

そこで、本発明は、組み立て作業をよりスムーズに行うことが可能なコントロールユニットを得ることを目的とする。

本発明にあっては、第１の基板部と当該第１の基板部に形成されて電源からモータに供給される電流の経路となるバスバーとを有する第１のサブアセンブリと、第２の基板部と当該第２の基板部に実装された前記スイッチング素子とを有する第２のサブアセンブリと、を備え、前記第２の基板部と対向する前記第１の基板部の対向面に、前記複数のスイッチング素子を収容する凹部を設け、前記スイッチング素子を前記凹部に収容しつつ前記凹部と前記スイッチング素子との間に空隙を設けた状態で前記第１のサブアセンブリと第２のサブアセンブリとを積重し、前記バスバーの端子部と前記スイッチング素子の端子部とを相互に接続したことを特徴としている。

本発明によれば、第１の基板部とバスバーとを組み立てた第１のサブアセンブリと、第２の基板部と複数のスイッチング素子とを組み立てた第２のサブアセンブリと、を組み立てる構成としたため、コントロールユニットをより容易に組み立てることが可能となる。また、本発明によれば、第１の基板部にスイッチング素子を収容する凹部を設けることで、第１の基板部とスイッチング素子とが直接接触するのを回避することができる。

以下、本発明の一実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。ここでは、電動パワーステアリングシステムに用いられるモータおよびそのコントロールユニットをアセンブリしてモータユニットを構成した場合について例示する。

図１は、モータユニットの回路構成を示す概略図である。まずは、この図１を参照しながら、モータユニット１の概略構成について説明する。

モータ２は、三相（Ｕ，Ｖ，Ｗ）のインバータモータとして構成されており、モータユニット１は、そのモータ２と、当該モータ２の駆動電流を生成する駆動回路３と、駆動回路３に含まれるスイッチング素子４を制御する制御信号を生成する制御回路５と、を含んで構成されている。

駆動回路３は、例えばＦＥＴ（Field Effect Transistor）として構成されるスイッチング素子４を複数（本実施形態では六個）備えており、これら複数のスイッチング素子４によって、インバータＩｖが形成されている。インバータＩｖは、ＰＷＭ制御等を行うことで、直流電源（電池等）６から供給される直流を交流に変換して、モータ２の各相のコイル２ａに供給する。

本実施形態では、この駆動回路３を、三種類（個数は四つ）のサブアセンブリ７，８，９に分割して構成している。三種類のサブアセンブリ７，８，９のうちの一つは、直流電源６からモータ２に供給される比較的大きな電流値の電流の経路となるバスバー１０を有する第１のサブアセンブリ７である。バスバー１０には、直流電源６の正極（＋）側に繋がるバスバー１０ｐ、直流電源６の負極（−）極側に繋がるバスバー１０ｍ、モータ２のＵ，Ｖ，Ｗの各相に繋がるバスバー１０ｕ，１０ｖ，１０ｗが含まれている。

バスバー１０（図３も参照）は、いずれも、鉄、銅、それらを含む合金等、導電性の良好な金属部材を適宜な形状に加工した棒状の部材であり、それぞれ屈曲部や分岐部等を有している。また、他の導体部と接合する部分には、突端としての端子部３０ａが形成される。

また、本実施形態では、第１のサブアセンブリ７とは別に、複数のスイッチング素子４を含む第２のサブアセンブリ８を複数設けてある。図１に示すように、一方の第２のサブアセンブリ８は、三相インバータモータとして構成されたモータ２の中立点２ｂと直流電源６の正極（＋）との間に配置される三つのスイッチング素子４を含み、もう一方の第２のサブアセンブリ８は、モータ２の中立点２ｂと直流電源６の負極（−）との間に配置される三つのスイッチング素子４を含む。第２のサブアセンブリ８のスイッチング素子４と第２のサブアセンブリ８は、同じものを使用することができるため、これら第１のサブアセンブリ７および第２のサブアセンブリ８は、モータユニット１に組み込む部品としては共用化することが可能となる。

そして、駆動回路３に含まれる電子部品のうち、これらスイッチング素子４以外のもの（コンデンサ１２，リレー１３，コイル１４，電流センサ１５等）は、第１のサブアセンブリ７に実装される。

制御回路５は、モータユニット１の制御を司るものである。すなわち、制御回路５は、外部信号や内部信号（電流センサ１５による検知信号）等に基づいて演算処理を行い、スイッチング素子４を制御することでモータ２に供給される電流の特性を変化させ、以て、モータ２の回転数やトルクを制御する。本実施形態では、制御回路５は、第３のサブアセンブリ９として構成される。具体的には、例えば、第３の基板部１６としてのプリント基板に各種電子部品（ＣＰＵ等、図示せず）をはんだ付け等で実装して構成される。

次に、図２〜図６を参照しながら、モータユニット１の各部のより詳細な構成について説明する。図２は、モータユニットの一部の分解斜視図、図３は、第１のサブアセンブリを第１の基板部の一方の表面側から見た斜視図、図４は、第１のサブアセンブリを第１の基板部の他方の表面側から見た斜視図、図５は、第２のサブアセンブリの斜視図、図６は、第２のサブアセンブリの分解斜視図である。

図２に示すように、モータユニット１は、筐体をなすハウジング１７を備えている。ハウジング１７の材質は、熱伝導性の比較的良好な金属部材（例えばアルミニウム合金等）であり、例えば鋳造（ダイキャスト等）によって形成される。このハウジング１７には、モータ２（図１参照、図２以降には示さず）を収容する略円筒状のモータ収容部１８と、このモータ収容部１８に隣接して形成される有底筒状の部品収容部１９と、が隔壁１７ｄを挟んで並んで形成されている。

部品収容部１９には、第１のサブアセンブリ７、第２のサブアセンブリ８、および第３のサブアセンブリ９が収容され、いずれもねじ２０等の締結具を用いてハウジング１７に固定される。また、本実施形態では、部品収容部１９の底部側（図２の左下側）から、第２のサブアセンブリ８、第１のサブアセンブリ７、および第３のサブアセンブリ９が、この順に積重され、各基板部間に適宜な空隙Ｓｐ（図１０〜図１２参照）をあけて配置される。かかる空隙Ｓｐは、ハウジング１７に対する固定位置を変化させたり、サブアセンブリ間にスペーサを設けたりすることで設定される。

第２のサブアセンブリ８の第２の基板部２１とハウジング１７に形成された第２の基板部２１の載置面１７ａ（ハウジング１７の内面）との間には、熱伝導性部材としての略長方形状の比較的薄いマット２２が介装される。

また、ハウジング１７の部品収容部１９に対応する部分には、モータユニット１の内外を電気的に接続するためのコネクタ２３，２４が設けられる。コネクタ２３は、外部のＥＣＵやセンサ等に繋がるハーネスを接続する信号用コネクタであり、コネクタ２４は、直流電源６に繋がるハーネスを接続する電源用コネクタである。

図３，図４に示すように、第１のサブアセンブリ７は、バスバー１０を内包する略板状の第１の基板部１１を備えている。第１の基板部１１は、例えば、バスバー１０を所定位置に配置した型内に、絶縁性を有する合成樹脂（例えばＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＡ（ポリアミド）等）を注入して略板状に固化させることで（すなわちインサート成形によって）成形することができる。このとき、バスバー１０の一部（例えば端子部が形成される部分）を第１の基板部１１の外に露出させ、この露出した部分とモータ２や各種部品の端子部等とを溶接あるいははんだ付け等で接合することで、電気的な接続を確保できるようにしてある。

第１の基板部１１には、表裏を貫く貫通孔２５が複数形成されており、一部の貫通孔２５の側面には、バスバー１０の端子部３０ａが露出して、第１の基板部１１の一方の表面（以下では単に裏面１１ｂと記す）と略垂直な方向に折曲されている。本実施形態では、これら端子部３０ａを、部品収容部１９の開放側（図２の右上側、図３，図４の上側）の表面（以下では単に裏面１１ｂと記す）に対して略垂直となる方向に突出させてある。また、この貫通孔２５には、第１の基板部１１に実装する電子部品（コンデンサ１２，リレー１３，コイル１４，電流センサ１５等）の端子部３０ｂや、コネクタ２３，２４の端子部３０ｇの他、第２のサブアセンブリ８から伸びる端子部３０ｃ，３０ｄ（図５，６参照）等を、部品収容部１９の底部側（図２の左下側、図３，図４の下側）から開放側に向けて貫通させ、各端子部３０ａ〜３０ｄ，３０ｇの先端を、第１の基板部１１に対して部品収容部１９の開放側に配置する。そして、端子部３０ｂ〜３０ｄ，３０ｇとバスバー１０の端子部３０ａとを、第１の基板部１１の開放側で相互に接合するようになっている。

また、図３に示すように、第１の基板部１１の裏面１１ｂには、バスバー１０を構成しない中継端子２６が設けられている。この中継端子２６は、裏面１１ｂに沿って伸びる固定部分２６ａと、固定部分の一端側で貫通孔２５の縁に臨んで裏面１１ｂと略垂直な方向に伸びる端子部３０ｅと、固定部分の他端側で裏面１１ｂと略垂直な方向に長く伸びる端子部３０ｆとを備えて、略Ｕ字状に形成されている。この中継端子２６は、一方の端子部３０ｅを第２のサブアセンブリ８から伸びる端子部３０ｃ（図５，図６参照）に接合し、他方の端子部３０ｆを第３のサブアセンブリ９の導電部（図示せず）に接合することで、第２のサブアセンブリ８と第３のサブアセンブリ９とを中継している。なお、中継端子２６は、バスバー１０と同時にインサート成形するのが好適である。

一方、図４に示すように、第１の基板部１１の表面１１ａ上には、電子部品（コンデンサ１２，リレー１３，コイル１４等）の本体部が配置される。これら電子部品の本体部は、図２にも示すように、部品収容部１９の凹部内に収容される。

図５，図６に示すように、第２のサブアセンブリ８は、略長方形の薄板状に形成される第２の基板部２１と、この第２の基板部２１上に実装される複数（本実施形態では三個）のスイッチング素子４と、延長端子部２７と、を備えている。

本実施形態では、三個のスイッチング素子４が細長い第２の基板部２１の長手方向に沿ってほぼ一列に並べて設けられており、相互に隣接するスイッチング素子４，４間に、略円形の貫通孔２１ａが形成されている。図２に示すように、第２の基板部２１は、これら貫通孔２１ａを貫通させたねじ２０（図２参照）によって、ハウジング１７に固定される。

図６に示すように、第２の基板部２１には導電部２８が埋め込まれており、スイッチング素子４および延長端子部２７は、それぞれ対応する導電部２８の露出部２８ａにはんだを用いて表面実装される。

延長端子部２７は、略平板状の台座部２７ａと、台座部２７ａから略垂直に伸びるピン２７ｂとを備えている。ピン２７ｂの中間部には、略Ｕ字状に迂曲して屈曲変形を容易化する湾曲部２７ｃが設定されている。また、このピン２７ｂの先端部は、第２のサブアセンブリ８から第１のサブアセンブリ７側に伸びて貫通孔２５を貫通する端子部３０ｄとなっている。

本実施形態にかかるスイッチング素子４では、ドレイン電極Ｄ（あるいはその放熱板、図１０参照）が第２の基板部２１との当接面４ａに露出しており、このドレイン電極Ｄと導電部２８のうちの少なくとも一つの露出部２８ａとがはんだ付けや、溶接、超音波溶着等によって電気的に接続される。この導電部２８は、第２の基板部２１内を介して延長端子部２７に対応する露出部２８ａに繋がっている。すなわち、本実施形態では、延長端子部２７の端子部３０ｄは、ドレイン電極Ｄの端子部となる。

スイッチング素子４の他の電極（ソース電極Ｓ、ゲート電極Ｇ）となる端子部３０ｃは、スイッチング素子４の一つの側面４ｂの両端部で側方（第２の基板部２１の表面２１ｂに沿う方向）に向けて突出し、当該側面４ｂの近傍で略直角に折曲されており、第２の基板部２１に実装された状態では、第２の基板部２１の表面２１ｂと略垂直な方向に突出している。

本実施形態では、かかる構成により、図５に示すように、延長端子部２７（の端子部３０ｄ）および二つの端子部３０ｃ，３０ｃを相互に略平行に配置するとともに、これら相互間の距離を適宜に確保してある。具体的には、これら三つの端子部３０ｃ，３０ｃ，３０ｄが、これら端子部３０ｃ，３０ｃ，３０ｄに沿う方向からの視線で、二等辺三角形あるいは正三角形の頂点となるように配置してある。

次に、モータユニット１の組み付け手順および組み立てられた構成について、図７〜図１３を参照しながら説明する。図７〜９，１２，１３は、モータユニットの組み付け手順を示す斜視図、図１０は、図９のX−X断面図、図１１は、図９のXI−XI断面図である。

図７に示すように、部品収容部１９を成す側壁１７ｂには、厚肉部１７ｃが形成されており、この厚肉部１７ｃの端部に、第２のサブアセンブリ８を載置する段差としての載置面１７ａが形成されている。本実施形態では、第２のサブアセンブリ８を二個装備するため、載置面１７ａ（および厚肉部１７ｃ）は二箇所形成されている。なお、これら二箇所の載置面１７ａ，１７ａの長手方向同士は略直交している。

二箇所の載置面１７ａは、モータ収容部１８と部品収容部１９との間の隔壁１７ｄ以外の、部品収容部１９の側壁１７ｂに形成するのが好適である。特に、本実施形態では、二箇所のうちの一箇所を、モータ収容部１８から隔離された、部品収容部１９に対して隔壁１７ｄの反対側となる側壁１７ｅ、すなわち、部品収容部１９を介して隔壁１７ｄと対向する側壁１７ｅに、形成してある。

そして、図８に示すように、ハウジング１７の載置面１７ａ上に、マット２２（図２参照）を挟んで第２のサブアセンブリ８を載置し、ねじ２０で固定する。また、部品収容部１９の底壁に形成された二つのコネクタ装着孔（図示せず）にコネクタ２３，２４をそれぞれ装着する。本実施形態では、第２のサブアセンブリ８の端子部３０ｃ，３０ｄ、ならびにコネクタ２３，２４の端子部３０ｂが、全て、部品収容部１９の開口方向（開放側）を指向するようにしてある。

上述したように、本実施形態では、第２のサブアセンブリ８の第２の基板部２１を細長く形成し、その長手方向に沿って一列にスイッチング素子４を複数（本実施形態では三個）配設してある。このため、図８に示すように、複数のスイッチング素子４を部品収容部１９の側壁１７ｂに沿って配置しやすい。

次に、図９に示すように、第１のサブアセンブリ７を取り付ける。このとき、電子部品（コンデンサ１２，リレー１３，コイル１４等）の本体部が部品収容部１９内に挿入され（図２参照）、かつ端子部３０ａ，３０ｅが当該部品収容部１９の開放側に向けて伸びる姿勢、すなわち、第１の基板部１１の表面１１ａ（図４参照）側を部品収容部１９の底面側とし、裏面１１ｂ側を開放側とする姿勢で、取り付けられる。

このとき、第１のサブアセンブリ７が所定の位置に配置されると、図１０に示すように、第２のサブアセンブリ８から突出される端子部３０ｃ，３０ｄ等が第１のサブアセンブリ７に設けられた貫通孔２５を貫通し、対応する第１のサブアセンブリ７の端子部３０ａ，３０ｅ（図３参照）と近接あるいは当接して配置される。そして、近接あるいは当接して配置された端子部同士が、相互に接合される。

本実施形態では、第１のサブアセンブリ７の端子部３０ａ，３０ｅと第２のサブアセンブリ８の端子部３０ｃ，３０ｄとの接合を、溶接（例えばＴＩＧ溶接等）によって行っている。図１０や図３等に示すように、これら端子部３０ａ，３０ｃ，３０ｄ，３０ｅは、いずれも第１のサブアセンブリ７の第１の基板部１１の裏面１１ｂから略垂直に突出した状態となっており、当該裏面１１ｂから離間した位置Ｗで溶接することができる。したがって、第１の基板部１１が遮蔽壁となり、第１のサブアセンブリ７や第２のサブアセンブリ８に実装される各種電子部品に対して、溶接による熱影響等を抑制することができる。

なお、第１のサブアセンブリ７の端子部３０ａと当該第１のサブアセンブリ７に含まれる電子部品（コンデンサ１２，リレー１３，コイル１４等）の端子部３０ｂとの接合は、第１のサブアセンブリ７をハウジング１７に組み付ける前に行っておくことができる。また、嵌合機構や係合機構を設けるなどしてこれら電子部品を第１の基板部１１に仮保持させておき、第１のサブアセンブリ７の端子部３０ａ，３０ｅと第２のサブアセンブリ８の端子部３０ｃ，３０ｄとを接合する工程で、第１のサブアセンブリ７の端子部３０ａと電子部品の端子部３０ｂとの接合を行ってもよい。この場合、これら端子部同士の接合は、同じ手法（例えばＴＩＧ溶接等）で行うのが好適である。

また、延長端子部２７のピン２７ｂの中間部に設けた湾曲部２７ｃにより、第１のサブアセンブリ７と第２のサブアセンブリ８との微小な取付位置のずれを吸収することができる上、接合箇所に加わる力を低減することができる。

そして、図１１に示すように、本実施形態では、第１のサブアセンブリ７によって第２のサブアセンブリ８をハウジング１７に押し付けている。具体的には、図４にも示すように、第１の基板部１１の表面１１ａに突起１１ｃを設け、この突起１１ｃを第２の基板部２１の表面２１ｂに当接または押圧した状態で、第１のサブアセンブリ７をハウジング１７に取り付け、第２のサブアセンブリ８のハウジング１７側への密着性を高めてある。なお、図２や図１０にも示すように、ハウジング１７の載置面１７ａと第２の基板部２１との間には、熱伝導性を有するマット２２を介在させてあり、このマット２２の弾性（圧縮性、可撓性）によって、基板部１１，２１の積層方向の組み付け誤差を吸収できるようにしてある。

ここで、仮に、スイッチング素子４の実装面と反対側の面を第１の基板部１１に当接させたり、当該第１の基板部１１によってスイッチング素子４を押圧したりすると、スイッチング素子４の高さのばらつきによって、第２のサブアセンブリ８のハウジング１７側への密着性が不十分になる虞がある。また、外部からの衝撃によってスイッチング素子４が損傷する虞もある。そこで、本実施形態では、第１の基板部１１の表面１１ａに、スイッチング素子４に対応して凹部１１ｄを設け、第２のサブアセンブリ８と第１のサブアセンブリ７とを積重したときに、スイッチング素子４をこの凹部１１ｄ内にクリアランスＳｐをもって配置するようにしてある。このように、スイッチング素子４を収容する凹部１１ｄを設けることで、第１の基板部１１とスイッチング素子４とが直接接触するのを回避し、当該スイッチング素子４の高さのばらつきを吸収しながら、上述した突起１１ｃによって第２の基板部２１を押圧してより確実にマット２２に押し付けることができ、密着性を高め、ひいては放熱性を向上することができる。

次に、図１２に示すように、第３のサブアセンブリ９を、第１のサブアセンブリ７に積重して取り付ける。第３のサブアセンブリ９は、第１のサブアセンブリ７に対して、第２のサブアセンブリ８の反対側に配置されることになる。また、第１の基板部１１と第３の基板部１６との間には、適宜な空隙Ｓｐが設定される。なお、第１のサブアセンブリ７の端子部３０ａ，３０ｆのうち一部は、第３の基板部１６に設けた貫通孔（図示せず）を貫通して、第３の基板部１６の表面１６ａから部品収容部１９の開放側に突出し、この突出した部分と第３の基板部１６上の導電部（導電体のプリントパターンやピン等、図示せず）とが相互に接合（例えばはんだ付け）される。なお、第３のサブアセンブリ９に含まれる電子部品（図示せず）は、第３の基板部１６の表面および裏面のうち少なくともいずれか一方に実装されている。

そして、図１３に示すように、ハウジング１７のモータ収容部１８ならびに部品収容部１９の開口部１８ａ，１９ａを塞ぐように、ねじ２０等によりハウジング１７の一部としての蓋体２９が取り付けられる。蓋体２９には、モータ２のシャフト２ｃを貫通させる貫通孔２９ａが形成されている。

以上、説明したように、本実施形態では、第１のサブアセンブリ７と第２のサブアセンブリ８とを、第１の基板部１１と第２の基板部２１との間に空隙Ｓｐを設けた状態で積重し、バスバー１０の端子部３０ａとスイッチング素子４の端子部３０ｃ，３０ｄとを相互に接続してある。よって、複数のスイッチング素子４を第２のサブアセンブリ８としてまとめて組み付けることができるため、組立作業をよりスムーズに行うことができる。また、第１の基板部１１と第２の基板部２１との間に空隙を設けた分、スイッチング素子４で生じた熱が第１の基板部１１側に影響を及ぼすのを抑制することができる。

また、本実施形態では、第１の基板部１１に貫通孔２５を形成し、当該貫通孔２５を貫通させたスイッチング素子４の端子部３０ｃ，３０ｄと、バスバー１０の端子部３０ａとを、第１のサブアセンブリ７に対して第２のサブアセンブリ８の反対側で相互に接続した。よって、接合時に印加される熱の影響がスイッチング素子４に及ぶのを抑制することができる。

さらに、本実施形態では、スイッチング素子４の端子部３０ｃ，３０ｄとバスバー１０の端子部３０ａとを、第１の基板部１１の裏面（裏側の表面）１１ｂから離間した位置で溶接した。よって、かかる溶接が第１の基板部１１やスイッチング素子４等に影響を及ぼすのを抑制することができる。

また、本実施形態では、第３の基板部１６とこの第３の基板部１６に実装された制御回路５とを有する第３のサブアセンブリ９を備え、第３の基板部１６を、第２の基板部２１に対して第１の基板部１１の反対側で、第２の基板部２１との間に空隙を設けて積重した。すなわち、第２のサブアセンブリ８に実装されたスイッチング素子４と第３のサブアセンブリ９の制御回路５との間に第１のサブアセンブリ７を介在させることができるため、スイッチング素子４で生じた熱が第３のサブアセンブリ９の制御回路５に影響を及ぼすのを抑制することができる。また、この場合、制御回路５を構成する電子部品（図示せず）を、第３の基板部１６の第１のサブアセンブリ７の反対側となる表面に実装すれば、当該第３の基板部１６によって、スイッチング素子４で生じた熱が電子部品に対して影響を及ぼすのをより一層抑制することができる。

また、本実施形態では、筐体としてのハウジング１７を備え、第２のサブアセンブリ８を、直接または熱伝導性部品としてのマット２２を介在させた状態で、ハウジング１７の内面としての載置面１７ａに当接させた。よって、スイッチング素子４で生じた熱を、直接あるいはマット２２を介してハウジング１７に伝達し、当該ハウジング１７から効率良く放熱することができ、その分、放熱性を高め易くなる。

また、本実施形態では、第２の基板部２１を、第１の基板部１１によってハウジング１７の内面としての載置面１７ａに押し付けた。このため、第２の基板部２１のハウジング１７への接触面積と密着性を高めて、放熱性をさらに高めることができる。また、この押し付けによって、第２の基板部２１のハウジング１７に対する位置決め構造を設けて第２の基板部２１をハウジング１７に取り付けるねじ等の締結具を省略することも可能となり、その場合、部品点数が減る分、軽量化ならびに製造コストの削減に資する。

また、本実施形態では、ハウジング１７に、第１のサブアセンブリ７および第２のサブアセンブリ８を収容する部品収容部１９を設け、ハウジング１７の部品収容部１９をなす部分の側壁１７ｂに形成した段差としての載置面１７ａ上に第２のサブアセンブリ８を載置した。よって、部品収容部１９の側壁１７ｂを、伝熱手段や、放熱手段、ヒートシンク等として用いることができ、放熱性を高め易くなる。

また、本実施形態では、載置面１７ａを厚肉部１７ｃの端部に設けたため、この厚肉部１７ｃの熱容量を利用して、第２のサブアセンブリ８の放熱性を高めることができる。なお、厚肉部１７ｃが形成される部分に、フィンを形成し、ハウジング１７の外表面の表面積を増大させることで、放熱性を高めることも可能である。

また、本実施形態では、ハウジング１７に、第１のサブアセンブリ７および第２のサブアセンブリ８を収容する部品収容部１９と、モータ２を収容するモータ収容部１８と、を並設し、部品収容部１９のモータ収容部１８から離れた側の側壁１７ｂに形成された載置面１７ａに、第２のサブアセンブリ８を当接させた。よって、モータ２の発熱によってスイッチング素子４の放熱性が損なわれるのを抑制することができる。

また、本実施形態では、第２のサブアセンブリ８では、複数のスイッチング素子４を一列に並べて配置した。また、第２の基板部２１を細長く形成し、複数のスイッチング素子４をその長手方向に沿って配置した。このため、複数のスイッチング素子４をハウジング１７の側壁１７ｂに沿って並べて配置しやすくなって、各スイッチング素子４で生じた熱を、ハウジング１７により効率良く伝達することができる。

また、本実施形態では、同一構成の第２のサブアセンブリ８を複数設けた。すなわち、複数箇所に同一スペックの第２のサブアセンブリ８を設けることができる分、部品のコストを削減できる上、組み付けの手間も省けて、製造コストの削減に資する。

また、本実施形態では、モータ２は三相インバータモータであり、三つのスイッチング素子４を有する同一構成の前記第２のサブアセンブリ８を二つ備え、一つの第２のサブアセンブリ８に実装されたスイッチング素子４を、三相インバータモータの中立点２ｂと直流電源６の正極（＋）との間に配置される三つのスイッチング素子４として用い、もう一つの第２のサブアセンブリ８に実装されたスイッチング素子４を、三相インバータモータの中立点２ｂと直流電源６の負極（−）との間に配置される三つのスイッチング素子４として用いた。よって、スイッチング素子４を三つ備える第２のサブアセンブリ８を二つ用いることができるため、部品共用化が促進されて、部品のコストを削減できる上、組み付けの手間も省けて、製造コストの削減に資する。

また、本実施形態では、各スイッチング素子４では、第２の基板部２１の表面２１ｂに露出する導電部２８に、三つの電極Ｄ，Ｓ，Ｇのうちの一つであるドレイン電極Ｄを接合し、当該電極Ｄとは別の二つの電極Ｓ，Ｇに相当する端子部３０ｃを第２の基板部２１の表面２１ｂと略垂直な方向に向けて立設し、導電部２８と電気的に接続される延長端子部２７の端子部３０ｄを第２の基板部２１の表面２１ｂにそれら二つの端子部３０ｃに対して略平行に立設した。したがって、三つの電極Ｄ，Ｓ，Ｇとなる端子部３０ｄ，３０ｃ，３０ｃ間の距離を離間させやすくなり、各端子部３０ｄ，３０ｃ，３０ｃを他の端子部３０ａ，３０ｅに接合する際の影響（熱影響等）が相互に及ぶのを抑制することができる。

また、本実施形態では、延長端子部２７の第２の基板部２１の表面２１ｂ上に立設される部分としてのピン２７ｂに、湾曲部２７ｃを形成した。このため、ピン２７ｂが湾曲部２７ｃで折曲あるいは屈曲しやすくなる分、ピン２７ｂの端子部３０ｄと他の端子部３０ａとが接合される部分のずれを吸収することができる上、当該ずれによって延長端子部２７を第２の基板部２１に取り付ける部分で生じる力が大きくなるのを抑制することができる。

また、本実施形態では、スイッチング素子４の端子部３０ｃ若しくは延長端子部２７の端子部３０ｄと、バスバー１０の端子部３０ａとを、溶接により接合した。よって、接合部分における電気抵抗を低く抑えることができる分、エネルギロスを抑えることができるとともに、耐久性を高めることができる。

また、本実施形態では、スイッチング素子４はＦＥＴである。したがって、本実施形態にかかる装置について、省駆動電力化、スイッチング高速化、実装容易化、等のＦＥＴの利点を享受することができる。そして、スイッチング素子４としてのＦＥＴのドレイン電極Ｄを第２の基板部２１の導電部２８に導通させた。このため、ドレイン電極Ｄに放熱板等の表面実装できる部分が形成されているタイプのＦＥＴを利用して、第２のサブアセンブリ８をより容易に得ることができる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態には限定されず、種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、三相インバータモータに対応する駆動回路および制御回路を収容するモータのコントロールユニットについて開示したが、本発明は、三相インバータモータ以外のモータに対応するものとしても実施可能である。また、電動パワーステアリングシステム以外（例えば、ブレーキコントロールユニットなど車両用制御ユニット全般）にも適用することも勿論可能である。

本発明の一実施形態にかかるコントロールユニットを含むモータユニットの回路構成を示す概略図である。 本発明の一実施形態にかかるコントロールユニットを含むモータユニットの一部の分解斜視図である。 本発明の一実施形態にかかるコントロールユニットに含まれる第１のサブアセンブリを第１の基板部の一方の表面側から見た斜視図である。 本発明の一実施形態にかかるコントロールユニットに含まれる第１のサブアセンブリを第１の基板部の他方の表面側から見た斜視図である。 本発明の一実施形態にかかるコントロールユニットに含まれる第２のサブアセンブリの斜視図である。 本発明の一実施形態にかかるコントロールユニットに含まれる第２のサブアセンブリの分解斜視図である。 本発明の一実施形態にかかるコントロールユニットに含まれるハウジングの斜視図である。 本発明の一実施形態にかかるコントロールユニットに含まれるハウジングに第２のサブアセンブリおよびコネクタを取り付けた状態を示す斜視図である。 本発明の一実施形態にかかるコントロールユニットに含まれるハウジングに図８の状態からさらに第１のサブアセンブリを取り付けた状態を示す斜視図である。 図９のX−X断面図である。 図９のXI−XI断面図である。 本発明の一実施形態にかかるコントロールユニットに含まれるハウジングに図９の状態からさらに第３のサブアセンブリを取り付けた状態を示す斜視図である。 本発明の一実施形態にかかるコントロールユニットに含まれるハウジングに図１２の状態からさらにハウジングの一部としての蓋体を取り付けた状態を示す斜視図である。

符号の説明

１ モータユニット
２ モータ
２ｂ 中立点
３ 駆動回路
４ スイッチング素子
５ 制御回路
６ 直流電源
７ 第１のサブアセンブリ
８ 第２のサブアセンブリ
９ 第３のサブアセンブリ
１０，１０ｐ，１０ｍ，１０ｕ，１０ｖ，１０ｗ バスバー
１１ 第１の基板部
１１ａ 表面
１１ｂ 裏面
１１ｃ 突起
１１ｄ 凹部
１６ 第３の基板部
１７ ハウジング
１７ａ 載置面
１７ｂ，１７ｅ 側壁
１７ｃ 厚肉部
１８ モータ収容部
１９ 部品収容部
２１ 第２の基板部
２１ｂ 表面
２２ マット（熱伝導性部品）
２５ 貫通孔
２７ 延長端子部
２７ｃ 湾曲部
２８ 導電部
２８ａ 露出部
３０ａ （バスバーの）端子部
３０ｃ，３０ｄ （スイッチング素子の）端子部
Ｄ ドレイン電極
Ｉｖ インバータ
Ｓｐ 空隙
Ｗ （溶接）位置

Claims (21)

1. 複数のスイッチング素子を含みモータの駆動電流を生成するモータ駆動回路と、それら複数のスイッチング素子を制御する制御信号を生成する制御回路と、を含むモータのコントロールユニットにおいて、
   第１の基板部と当該第１の基板部に形成されて電源からモータに供給される電流の経路となるバスバーとを有する第１のサブアセンブリと、
   第２の基板部と当該第２の基板部に実装された前記スイッチング素子とを有する第２のサブアセンブリと、を備え、
   前記第２の基板部と対向する前記第１の基板部の対向面に、前記複数のスイッチング素子を収容する凹部を設け、
   前記スイッチング素子を前記凹部に収容しつつ前記凹部と前記スイッチング素子との間に空隙を設けた状態で前記第１のサブアセンブリと第２のサブアセンブリとを積重し、
   前記バスバーの端子部と前記スイッチング素子の端子部とを相互に接続したことを特徴とするモータのコントロールユニット。
2. 前記第１の基板部に貫通孔を形成し、当該貫通孔を貫通させた前記スイッチング素子の端子部と、前記バスバーの端子部とを、前記第１のサブアセンブリに対して前記第２のサブアセンブリの反対側で相互に接続したことを特徴とする請求項１に記載のモータのコントロールユニット。
3. 第３の基板部と当該第３の基板部に実装された前記制御回路とを有する第３のサブアセンブリを備え、
   前記第３の基板部を、前記第２の基板部に対して前記第１の基板部の反対側で、当該第２の基板部との間に空隙を設けて積重したことを特徴とする請求項２に記載のモータのコントロールユニット。
4. 筐体としてのハウジングを備え、
   前記第２のサブアセンブリを、直接または熱伝導性部品を介在させた状態で、前記ハウジングの内面に当接させたことを特徴とする請求項２または３に記載のモータのコントロールユニット。
5. 前記第２のサブアセンブリを、前記第１のサブアセンブリによって前記ハウジングの内面に押し付けたことを特徴とする請求項４に記載のモータのコントロールユニット。
6. 前記ハウジングに、前記第１のサブアセンブリおよび第２のサブアセンブリを収容する部品収容部を設け、
   前記ハウジングの前記部品収容部をなす部分の側壁に段差を形成し、当該段差上に前記第２のサブアセンブリを載置したことを特徴とする請求項４または５に記載のモータのコントロールユニット。
7. 前記側壁に厚肉部を形成し、当該厚肉部の端部に前記段差面を形成したことを特徴とする請求項６に記載のモータのコントロールユニット。
8. 前記ハウジングに、前記第１のサブアセンブリおよび第２のサブアセンブリを収容する部品収容部と、モータを収容するモータ収容部と、を並設し、
   前記部品収容部の前記モータ収容部から離れた側の側壁の内面に、前記第２のサブアセンブリを当接させたことを特徴とする請求項４または５に記載のモータのコントロールユニット。
9. 前記第２のサブアセンブリでは、複数のスイッチング素子を一方向に略沿って配置したことを特徴とする請求項４〜８のうちいずれか一つに記載のモータのコントロールユニット。
10. 前記第２のサブアセンブリは、細長い第２の基板部を備え、当該第２の基板部の長手方向に沿って複数のスイッチング素子を並べて配置したことを特徴とする請求項４〜９のうちいずれか一つに記載のモータのコントロールユニット。
11. 同一構成の第２のサブアセンブリを複数備えることを特徴とする請求項１〜１０のうちいずれか一つに記載のモータのコントロールユニット。
12. モータは三相インバータモータであり、
    三つのスイッチング素子を有する同一構成の前記第２のサブアセンブリを二つ備え、
    一つの第２のサブアセンブリに実装されたスイッチング素子を、三相インバータモータの中立点と電源の正極との間に配置される三つのスイッチング素子として用い、もう一つの第２のサブアセンブリに実装されたスイッチング素子を、三相インバータモータの中立点と電源の負極との間に配置される三つのスイッチング素子として用いたことを特徴とする請求項１〜１１のうちいずれか一つに記載のモータのコントロールユニット。
13. 各スイッチング素子では、前記第２の基板部の表面に露出する導電部に三つの電極のうちの一つが接合され、当該電極とは別の二つの電極に相当する端子部が第２の基板部の表面と略垂直な方向に向けて立設され、前記導電部と電気的に接続される延長端子部が前記第２の基板部の表面にそれら二つの端子部に対して略平行に立設されることを特徴とする請求項１〜１２のうちいずれか一つに記載のモータのコントロールユニット。
14. 前記延長端子部の前記第２の基板部の表面と略垂直に立設される部分に湾曲部を形成したことを特徴とする請求項１３に記載のモータのコントロールユニット。
15. 前記スイッチング素子の端子部若しくは前記延長端子部と、前記バスバーの端子部とを、溶接により接合したことを特徴とする請求項１３または１４に記載のモータのコントロールユニット。
16. 前記スイッチング素子はＦＥＴであり、当該ＦＥＴのドレイン電極を前記第２の基板部の導電部に導通させたことを特徴とする請求項１５に記載のモータのコントロールユニット。
17. モータ収容部が形成された筐体としてのハウジングを備える請求項１〜１６のうちいずれか一つに記載のモータのコントロールユニットと、前記モータ収容部に収容されたモータと、を備えるモータユニット。
18. 複数のスイッチング素子を含むコントロールユニットにおいて、
    第１の基板部と当該第１の基板部に形成されてスイッチング素子がＯＮされたときの電流の経路となるバスバーとを有する第１のサブアセンブリと、
    第２の基板部と当該第２の基板部に実装された前記スイッチング素子とを含む第２のサブアセンブリと、を備え、
    前記第２の基板部と対向する前記第１の基板部の対向面に、前記複数のスイッチング素子を収容する凹部を設け、
    前記スイッチング素子を前記凹部に収容しつつ前記凹部と前記スイッチング素子との間に空隙を設けた状態で前記第１のサブアセンブリと第２のサブアセンブリとを積重し、
    前記バスバーの端子部と前記スイッチング素子の端子部とを相互に接続したことを特徴とするコントロールユニット。
19. 前記第１のサブアセンブリおよび前記第２のサブアセンブリの基板部同士を間隔をあけて積重し、
    前記第１のサブアセンブリに貫通孔を形成し、当該貫通孔を貫通させた前記スイッチング素子の端子部と、前記バスバーの端子部とを、前記第１のサブアセンブリに対して前記第２のサブアセンブリの反対側で相互に接続したことを特徴とする請求項１８に記載のコントロールユニット。
20. 筐体としてのハウジングを備え、
    前記第２のサブアセンブリを、直接または熱伝導性部品を介在させた状態で、前記ハウジングの内面に当接させたことを特徴とする請求項１９に記載のコントロールユニット。
21. 複数のスイッチング素子を含みモータの駆動電流を生成するモータ駆動回路と、それら複数のスイッチング素子を制御する制御信号を生成する制御回路と、を含み、ステアリング装置のモータに操舵補助トルクを発生させる電動パワーステアリングシステムのコントロールユニットにおいて、
    第１の基板部と当該第１の基板部に形成されて電源からモータに供給される電流の経路となるバスバーとを有する第１のサブアセンブリと、
    第２の基板部と当該第２の基板部に実装された前記スイッチング素子とを有する第２のサブアセンブリと、を備え、
    前記第２の基板部と対向する前記第１の基板部の対向面に、前記複数のスイッチング素子を収容する凹部を設け、
    前記スイッチング素子を前記凹部に収容しつつ前記凹部と前記スイッチング素子との間に空隙を設けた状態で前記第１のサブアセンブリと第２のサブアセンブリとを積重し、
    前記バスバーの端子部と前記スイッチング素子の端子部とを相互に接続したことを特徴とする電動パワーステアリングシステムのコントロールユニット。

Images