JP4582182B2 - Electric power steering device - Google Patents

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Description

この発明は、車両のハンドルに対して補助トルクを出力する電動モータと、この電動モータの駆動を制御する制御装置とを備えた電動式パワーステアリング装置において、特に電動モータと制御装置と減速機構との一体化に関するものである。 The present invention relates to an electric power steering apparatus including an electric motor that outputs an auxiliary torque to a steering wheel of a vehicle and a control device that controls driving of the electric motor. In particular, the electric motor, the control device, and a speed reduction mechanism are provided. Is related to the integration of.

従来、車両のハンドルに対して補助トルクを出力する電動モータと、この電動モータを駆動制御する制御装置とを備え、制御装置が電動モータ部分に取り付けられている電動式パワーステアリング装置が知られている。この電動式パワーステアリング装置の制御装置は、電動モータの電流を切り換えるための複数の半導体スイッチング素子、電流リップルを吸収するためのコンデンサ等の大電流対応部品が主に搭載されたパワー基板と、半導体スイッチング素子の駆動を制御するための駆動信号を生成するマイクロコンピュータ等の小電流対応部品が主に搭載された制御基板と、配線パターンを構成する導電配線板及びモータ端子が絶縁性樹脂にインサート成形されたハウジングとを有している。そして、これらはパワー基板、ハウジング及び制御基板の順序で積み重ねられた3重層構造になっている。 2. Description of the Related Art Conventionally, there is known an electric power steering apparatus that includes an electric motor that outputs an auxiliary torque to a steering wheel of a vehicle and a control device that drives and controls the electric motor, and the control device is attached to the electric motor portion. Yes. The control device for the electric power steering device includes a power board on which a plurality of semiconductor switching elements for switching the current of the electric motor, a component for supporting a large current such as a capacitor for absorbing current ripple, and a semiconductor Control board on which small current components such as a microcomputer that generates drive signals to control the drive of switching elements are mounted, conductive wiring board and motor terminals that make up the wiring pattern are insert molded into insulating resin Housing. These have a triple layer structure in which a power board, a housing, and a control board are stacked in this order.

特開2005−212722号公報JP 2005-121722 A 特開2002−345211号公報JP 2002-345211 A

特許文献1の電動パワーステアリング装置では、電動モータの出力軸方向と平行に置かれたヒートシンク上に積み重ねたパワー基板、制御基板、ハウジング、ケース等からなる制御装置を配置し、電動モータにネジで制御装置を固定している。その後、電動モータの巻線端子と制御装置のモータ端子とをネジで固定し、電気的に接続されていた。また、パワー基板とハウジングはヒートシンクにネジ止めされ、制御基板はハウジンクに固定されていた。 In the electric power steering device disclosed in Patent Document 1, a control device including a power board, a control board, a housing, a case, and the like stacked on a heat sink placed in parallel with the output shaft direction of the electric motor is arranged, and the electric motor is screwed. The control device is fixed. Thereafter, the winding terminal of the electric motor and the motor terminal of the control device are fixed with screws and are electrically connected. The power board and the housing were screwed to the heat sink, and the control board was fixed to the housing.

また特許文献2の電動パワーステアリング装置では、電動モータの出力軸方向と垂直に、減速機構と反対側の電動モータの軸端にパワー基板、制御基板、回路ケース等からなる制御装置を配置している。またパワー基板には金属(アルミニウム)基板を用い、ヒートシンクに密着させている。さらに電動モータとの接続はモータから延出された端子はヒートシンクを貫通し、パワー基板に半田付けされた電動機端子とを接続し、パワー基板は回路ケースにネジ止めされ、回路ケースをモータに装着されているヒートシンク部にネジ止めされていた。 In the electric power steering device disclosed in Patent Document 2, a control device including a power board, a control board, a circuit case, and the like is disposed at the shaft end of the electric motor opposite to the speed reduction mechanism, perpendicular to the output shaft direction of the electric motor. Yes. In addition, a metal (aluminum) substrate is used as the power substrate and is in close contact with the heat sink. Furthermore, the connection with the electric motor is such that the terminal extending from the motor passes through the heat sink, connects to the motor terminal soldered to the power board, the power board is screwed to the circuit case, and the circuit case is attached to the motor It was screwed to the heat sink part.

上記電動式パワーステアリング装置の制御装置は、パワー基板、ハウジング(回路ケース)及び制御基板の3重層構造になっているので、制御装置の高さが高くなり、また、パワー基板、ハウジング及び制御基板をそれぞれ電気的に接続する接続部材が必要になるとともに、接続箇所が多くなる。また、各基板を取り付けるために多数のネジを用いており、装置の組立ての時間と設備を要してコストが高くなるという問題点があった。また、放熱性では、電動モータの一部を利用してパワー基板の放熱性を向上しようとしており、電動モータ自体も発熱体であるため、放熱性は改善の余地がある。 Since the control device of the electric power steering apparatus has a triple layer structure of a power board, a housing (circuit case) and a control board, the height of the control apparatus is increased, and the power board, housing and control board are also increased. Connecting members for electrically connecting the two are required, and the number of connection points increases. In addition, since a large number of screws are used to attach each substrate, there is a problem that the time and equipment for assembling the apparatus are required and the cost is increased. In addition, in terms of heat dissipation, there is room for improvement in heat dissipation since an attempt is made to improve heat dissipation of the power board by using a part of the electric motor, and the electric motor itself is also a heating element.

この発明は前記のような問題点を解決することを課題とするものであって、取付けネジを極力省くとともに、特にパワー基板の放熱性を向上しつつ、装置の小型化を図ることができる電動式パワーステアリング装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and it is possible to reduce the size of the apparatus while omitting mounting screws as much as possible and particularly improving the heat dissipation of the power board. An object is to provide a power steering apparatus.

この発明は、車両のハンドルに対して補助トルクを出力する電動モータと、この電動モータの回転を減速する減速機構、及び前記電動モータの駆動を制御する制御装置とを備えた電動式パワーステアリング装置において、電動モータの出力軸側に配設され、この出力軸の周囲に電動モータへ電流を供給する接続端子が貫通したカバーと、記制御装置は、電動モータ出力軸と減速機構の間に配置され、主に電動モータの電流を制御する複数の半導体スイッチング素子と、電動モータの電流のリップルを吸収するコンデンサが搭載されたパワー基板と、主に前記ハンドルの操舵トルクに基づいて、半導体スイッチング素子を駆動するための駆動信号を生成するマイクロコンピュータを搭載し、接続端子が接続される制御基板と、両基板を接続する導電板と、両基板間に弾性体とこの弾性体を支持する保持部材と、を備え、減速機構は、パワー基板と接触するヒートシンクを配し、電動モータの出力軸に沿って、制御装置及び減速機構のヒートシンクを装着したとき、弾性体がパワー基板をヒートシンクに密着される構造である。 The present invention relates to an electric power steering apparatus including an electric motor that outputs an auxiliary torque to a steering wheel of a vehicle, a reduction mechanism that decelerates the rotation of the electric motor, and a control device that controls driving of the electric motor. The cover is disposed on the output shaft side of the electric motor and has a connection terminal through which a current is supplied to the electric motor around the output shaft, and the control device is disposed between the electric motor output shaft and the speed reduction mechanism. A plurality of semiconductor switching elements that mainly control the current of the electric motor, a power board on which a capacitor that absorbs the ripple of the electric motor current is mounted, and a semiconductor switching element mainly based on the steering torque of the steering wheel Equipped with a microcomputer that generates a drive signal to drive the control board, the control board to which the connection terminal is connected, and both boards are connected An electric plate, an elastic body between the two substrates, and a holding member that supports the elastic body, and the speed reduction mechanism includes a heat sink that contacts the power substrate, along the output shaft of the electric motor, When the heat sink of the speed reduction mechanism is mounted, the elastic body has a structure in which the power substrate is in close contact with the heat sink.

この発明の電動式パワーステアリング装置によれば、パワー基板を弾性体で支持することによりギヤケースと一体化すると、ヒートシンクに押し付けられることでパワー基板とヒートシンクの密着性を確保し、放熱性が向上する。またパワー基板、制御基板ともネジ類を省き、組立て性が向上できる。さらに、装置全体を電気部分と機械部分とに分割できるので工作工程上、及び点検上利便性が向上する。 According to the electric power steering device of the present invention, when the power board is integrated with the gear case by supporting the power board with the elastic body, the power board is pressed against the heat sink to ensure the adhesion between the power board and the heat sink, and the heat dissipation is improved. . In addition, the power board and the control board can omit screws and improve the assembly. Furthermore, since the entire apparatus can be divided into an electric part and a machine part, convenience in terms of the machining process and inspection is improved.

実施の形態1.
以下、この発明の各実施の形態を図に基づいて説明するが、各図において同一、または相当部材、部位については同一符号を付して説明する。
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1に係る電動式パワーステアリング装置を示す断面図、図2は図1の電動式パワーステアリング装置の一部を示す分解斜視図、図3は図2の制御装置を示す分解斜視図、図4は図3を電動モータに組付けた斜視図、図5は電動式パワーステアリング装置全体を示す分解斜視図である。
図1において、この電動式パワーステアリング装置では、電動モータ1は、3相ブラシレスモータが用いられている。この電動モータ1は、出力軸2と、この出力軸2に8極の磁極を有する永久磁石3が固定された回転子4と、この回転子4の周囲に設けられた固定子5と、出力軸2の出力側に配設され、回転子4の回転位置を検出する回転位置センサ6を備えている。
Embodiment 1 FIG.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same or equivalent members and parts will be described with the same reference numerals.
Embodiment 1 FIG.
1 is a sectional view showing an electric power steering apparatus according to Embodiment 1 of the present invention, FIG. 2 is an exploded perspective view showing a part of the electric power steering apparatus of FIG. 1, and FIG. 3 is a control apparatus of FIG. FIG. 4 is a perspective view of FIG. 3 assembled to an electric motor, and FIG. 5 is an exploded perspective view of the entire electric power steering apparatus.
In FIG. 1, in this electric power steering apparatus, a three-phase brushless motor is used as the electric motor 1. The electric motor 1 includes an output shaft 2, a rotor 4 on which a permanent magnet 3 having an 8-pole magnetic pole is fixed to the output shaft 2, a stator 5 provided around the rotor 4, and an output. A rotational position sensor 6 is provided on the output side of the shaft 2 and detects the rotational position of the rotor 4.

上記固定子5は、永久磁石3の外周に相対した12個の突極7と、この突極7に装着されたインシュレータ8と、このインシュレータ8に巻回され、かつU、V及びWの3相に接続された電機子巻線9とを有している。電機子巻線9の3個の端部は、出力軸2の出力側軸線方向に延びた3個の接続部材である接続端子10に各々接続されている。回転位置センサ6は、レゾルバであり、レゾルバ用回転子コイル及びレゾルバ用固定子コイルを有しており、両コイルの端子6aが全部で6本延出している。 The stator 5 includes twelve salient poles 7 opposed to the outer periphery of the permanent magnet 3, an insulator 8 attached to the salient pole 7, and wound around the insulator 8, and U, V, and W 3 And an armature winding 9 connected to the phase. The three end portions of the armature winding 9 are respectively connected to connection terminals 10 that are three connection members extending in the output-side axial direction of the output shaft 2. The rotational position sensor 6 is a resolver, and has a resolver rotor coil and a resolver stator coil, and a total of six terminals 6a of both coils extend.

制御装置20は、電動モータと同軸上に配置された減速機構である減速ギヤ12と電動モータ1の間に配置されている。減速ギヤ12は、ギヤケース13内に設けられ電動モータ1の出力軸2の回転を減速するためのウォームギヤ14と、このウォームギヤ14に歯合したウォームホイール15とを有している。ウォームギヤ14の端部にはスプラインが形成されている。出力軸2の端部には内側にスプラインが形成されたカップリング16が圧入されている。このカップリング16とウォームギヤ14の端部とがスプライン結合されており、電動モータ1から減速ギヤ12にトルクが伝達される。 The control device 20 is disposed between the reduction gear 12, which is a reduction mechanism disposed coaxially with the electric motor, and the electric motor 1. The reduction gear 12 has a worm gear 14 provided in the gear case 13 for reducing the rotation of the output shaft 2 of the electric motor 1, and a worm wheel 15 meshed with the worm gear 14. A spline is formed at the end of the worm gear 14. A coupling 16 having a spline formed inside is press-fitted into the end of the output shaft 2. The coupling 16 and the end of the worm gear 14 are spline-coupled, and torque is transmitted from the electric motor 1 to the reduction gear 12.

制御装置20は、電動モータ1側から順にカバー11、制御基板20a、パワー基板20b、ヒートシンク21を電動モータ出力軸2に沿って配置して構成している。カバー11は、制御基板20a側が開口した箱型状であって、箱型の蓋部に電動モータ出力軸2が貫通する穴があいており、この穴の周囲には電動モータ用接続端子10(3箇所)と、回転センサ6用のコイル端子6a(6箇所)も貫通している。また、この穴の中央には電動モータ出力軸2の軸受け部11aが突出している。 The control device 20 is configured by arranging a cover 11, a control board 20 a, a power board 20 b, and a heat sink 21 along the electric motor output shaft 2 in order from the electric motor 1 side. The cover 11 has a box shape with an opening on the control board 20a side, and has a hole through which the electric motor output shaft 2 passes through the box-shaped lid portion, and the electric motor connection terminal 10 ( 3 places) and the coil terminal 6a (6 places) for the rotation sensor 6 also penetrates. Further, the bearing portion 11a of the electric motor output shaft 2 protrudes from the center of the hole.

制御装置20は、マイクロコンピュータ等が搭載された制御基板20aと、パワー基板としての金属基板20bとが、この金属基板上に設けられた複数の柔軟性を持った導電板24a、24b、24c(図3)が電気的接続部材として、金属基板と対向する位置に配置された絶縁プリント基板からなる制御基板20aに電気的な接続をしている。制御基板20aはマイクロコンピュータ(図示せず)のほか周辺回路素子、さらにはコネクタ25も実装されている。このコネクタ25は、車両のバッテリに接続されるためのパワー用コネクタ25a、車両の各種信号を授受するための信号用コネクタ25bからなり、それぞれのコネクタから端子25c、25dが多数制御基板20aに挿入されている。マイクロコンピュータは、電動モータ1に流れるモータ電流を検出するための電流検出回路(図示せず)と、トルクセンサ(図示せず)からの操舵トルク信号に基づいて補助トルクを演算するとともに、モータ電流及び回転位置センサで検出される回転子の回転位置をフィードバックして補助トルクに相当する電流を演算する。そして、このマイクロコンピュータは、ブリッジ回路の半導体スイッチング素子26を制御するための駆動信号を出力する。 The control device 20 includes a control board 20a on which a microcomputer or the like is mounted and a metal board 20b as a power board, and a plurality of flexible conductive plates 24a, 24b, 24c (on the metal board). FIG. 3) shows an electrical connection to the control board 20a made of an insulating printed board disposed at a position facing the metal board. In addition to a microcomputer (not shown), peripheral circuit elements and a connector 25 are also mounted on the control board 20a. The connector 25 includes a power connector 25a for connection to a vehicle battery and a signal connector 25b for transmitting and receiving various signals of the vehicle. A large number of terminals 25c and 25d are inserted into the control board 20a from the respective connectors. Has been. The microcomputer calculates a supplementary torque based on a steering torque signal from a current detection circuit (not shown) for detecting a motor current flowing through the electric motor 1 and a torque sensor (not shown), and the motor current. The rotational position of the rotor detected by the rotational position sensor is fed back to calculate a current corresponding to the auxiliary torque. The microcomputer outputs a drive signal for controlling the semiconductor switching element 26 of the bridge circuit.

一方、パワー基板20bには電流リップルを吸収するコンデンサ27、上記半導体スイッチング素子26等が搭載され、半導体スイッチング素子26の放熱は放熱板となる金属基板に伝達されている。
また、両基板には電動モータ出力軸2が貫通できる穴20c、20dがあいている。この穴には、組立て前には例えば制御基板側に配設された円筒形弾性体28と、この弾性体の内周側に弾性体の位置決めを補助する保持部材29が設置されている。保持部材29は絶縁性樹脂で構成され、貫通穴20c、20dに装着できる形状で、かつ穴の円周上に延出しており(図1の29a、29b)、パワー基板20b側はパワー基板20bがはめ込みできるように係着状になっている(29b)。
On the other hand, a capacitor 27 that absorbs current ripple, the semiconductor switching element 26, and the like are mounted on the power board 20b, and the heat radiation of the semiconductor switching element 26 is transmitted to a metal board that serves as a heat sink.
Further, holes 20c and 20d through which the electric motor output shaft 2 can pass are formed in both the boards. Before the assembly, for example, a cylindrical elastic body 28 disposed on the control board side and a holding member 29 for assisting the positioning of the elastic body are installed on the inner peripheral side of the elastic body. The holding member 29 is made of an insulating resin, has a shape that can be attached to the through holes 20c and 20d, and extends on the circumference of the hole (29a and 29b in FIG. 1). The power board 20b side is the power board 20b. It is in a fixed shape so that it can be fitted (29b).

一方、円筒状保持部材29の制御基板20a側はカバー軸受け部11aに当接し、カバー11と制御基板20aの位置決めができる構造となっている。さらに貫通穴20cの周囲で制御基板20a上に当接する脚部29cを有している。この脚部の一部は電動モータ接続端子10、回転センサコイル端子6aを包含する形状を有している。また、この保持部材29の外周には弾性体である例えばコイルバネ28が装着されている。図3において、両基板の貫通穴20c、20dを一致させると図2、または図4の状態になり、保持部材29がパワー基板20bの貫通穴20dの周囲を覆うように係着部29bに装着される。同時にコイルバネ28の制御基板20a側の端面は保持部材29に当接し、パワー基板20b側の端面はパワー基板を押圧している。図2の状態で両基板(20a、20b)の間隔は、コイルバネ28により、変化することができるが、コイルバネ28により図中左方向に伸びようと保持部材29及びパワー基板20bを押圧している。 On the other hand, the control board 20a side of the cylindrical holding member 29 is in contact with the cover bearing portion 11a so that the cover 11 and the control board 20a can be positioned. Furthermore, it has the leg part 29c contact | abutted on the control board 20a around the through-hole 20c. A part of the leg portion has a shape including the electric motor connection terminal 10 and the rotation sensor coil terminal 6a. Further, for example, a coil spring 28 which is an elastic body is mounted on the outer periphery of the holding member 29. In FIG. 3, when the through holes 20c and 20d of both the boards are aligned, the state shown in FIG. 2 or 4 is obtained, and the holding member 29 is attached to the engaging portion 29b so as to cover the periphery of the through hole 20d of the power board 20b. Is done. At the same time, the end face of the coil spring 28 on the control board 20a side is in contact with the holding member 29, and the end face of the power board 20b side presses the power board. In FIG. 2, the distance between the two substrates (20a, 20b) can be changed by the coil spring 28, but the holding member 29 and the power substrate 20b are pressed by the coil spring 28 so as to extend in the left direction in the figure. .

ヒートシンク21は、電動モータ出力軸2が貫通できる穴21aと、コネクタ25の一部が通過できる程度の穴21bとがあいたアルミニウム等の伝熱性のよい材料で構成されている。両基板の貫通穴20c、20dの同心円上に穴21bを配置すると、ヒートシンクの基板側内面がパワー基板20bと接触することができる。これによりパワー基板20bに搭載された半導体スイッチング素子の放熱性を向上させる。またヒートシンク21と電動モータ1に装着されたカバー11とで制御装置20を挟持して装着し、例えばネジ止めすると、ヒートシンク21内周面がパワー基板20bを押圧しヒートシンク21とパワー基板20bがさらに密着することになる。一方、コイルバネ28により押された保持部材29は、貫通穴20cの延出部29aがカバー軸受け部11aに当接することにより、両基板20a、20bの位置が規定される。本装置を使用しているときの温度変化、振動等により両基板はコイルバネ28に可動でき、また両基板を従来装置のように固着していないため、各基板部位のストレスを緩和できるように作用する。これにより、耐久性が増加し高寿命製品となる効果がある。 The heat sink 21 is made of a material having good heat conductivity such as aluminum having a hole 21a through which the electric motor output shaft 2 can pass and a hole 21b through which a part of the connector 25 can pass. When the holes 21b are arranged on the concentric circles of the through holes 20c and 20d of both substrates, the substrate-side inner surface of the heat sink can come into contact with the power substrate 20b. Thereby, the heat dissipation of the semiconductor switching element mounted on the power board 20b is improved. Further, when the control device 20 is sandwiched and attached by the heat sink 21 and the cover 11 attached to the electric motor 1, for example, by screwing, the inner peripheral surface of the heat sink 21 presses the power board 20b, and the heat sink 21 and the power board 20b further It will be in close contact. On the other hand, the holding member 29 pushed by the coil spring 28 defines the positions of the substrates 20a and 20b when the extending portion 29a of the through hole 20c contacts the cover bearing portion 11a. Both substrates can be moved by the coil spring 28 due to temperature changes, vibrations, etc. when using this apparatus, and both the boards are not fixed as in the conventional apparatus, so that the stress of each substrate part can be reduced. To do. This has the effect of increasing durability and providing a long-life product.

また、両基板間の保持機構は、コイルバネ28、保持部材29により成し遂げられることにより、両基板を固定するハウジング部材が省略でき、このハウジングに組付け部品、工程も省くことができた。さらに両基板の間隔は、減速機構側のヒートシンクにより放熱性も向上したことにより、基板上に搭載する部品の高さまで縮小することができ、小型化を図ることもできる。 Further, since the holding mechanism between the two substrates is achieved by the coil spring 28 and the holding member 29, the housing member for fixing the two substrates can be omitted, and the assembly parts and processes in the housing can be omitted. Furthermore, since the heat dissipation is improved by the heat sink on the speed reduction mechanism side, the distance between the two substrates can be reduced to the height of the components mounted on the substrate, and the size can be reduced.

次に、上記のように構成された電動式パワーステアリング装置の組立手順について説明する。
まず、電動モータ1を組立てる場合、出力軸2に永久磁石3を接着固定後、着磁器で8極に着磁し、軸受の内輪を圧入して回転子4を形成する。
次に、固定子5の12個の突極7にインシュレータ8を介してU、V、Wの各電機子巻線9を電気角で120度位置を移動して巻回し、U、V、W各相4個で計12個の巻線を形成する。U相各巻線の巻始め同士、巻終わり同士を接続し、U層の電機子巻線を形成する。同様にV層及びW層の電機子巻線を形成し、U、V及びW層の電機子巻線の巻終わりを互いに接続して中性点とする。 U、V及びW層の電機子巻線9の巻始めはそれぞれ巻線端子に接続される。その後、巻線された固定子をヨーク17に圧入する。
次にカバー11に軸受19の外輪を固定後、軸受の内輪に回転子の出力軸2を圧入し、回転位置センサ6の回転子及びカップリング16を出力軸に圧入する。さらに、このカバー11に回転位置センサの固定子を固定する。その後、カバーに固定子が組み込まれたヨーク(図示せず)を挿入し、その後ネジ(図示せず)でカバーにヨーク17を固定する。
Next, an assembly procedure for the electric power steering apparatus configured as described above will be described.
First, when assembling the electric motor 1, the permanent magnet 3 is bonded and fixed to the output shaft 2, magnetized to 8 poles by a magnetizer, and the inner ring of the bearing is press-fitted to form the rotor 4.
Next, the armature windings 9 of U, V, and W are wound around the 12 salient poles 7 of the stator 5 through the insulator 8 while moving the position by 120 degrees in electrical angle. A total of 12 windings are formed with 4 each phase. The U-phase armature windings are formed by connecting the winding start and winding ends of each U-phase winding. Similarly, the armature windings of the V layer and the W layer are formed, and the winding ends of the armature windings of the U, V, and W layers are connected to each other to be a neutral point. The winding start of the U, V and W armature windings 9 is connected to the winding terminals. Thereafter, the wound stator is press-fitted into the yoke 17.
Next, after fixing the outer ring of the bearing 19 to the cover 11, the output shaft 2 of the rotor is press-fitted into the inner ring of the bearing, and the rotor and the coupling 16 of the rotational position sensor 6 are press-fitted into the output shaft. Further, the rotational position sensor stator is fixed to the cover 11. Thereafter, a yoke (not shown) in which a stator is incorporated in the cover is inserted, and then the yoke 17 is fixed to the cover with screws (not shown).

次に、制御装置の組立手順について説明する。
まず、各電極にクリーム半田を塗布した制御基板20a上にマイクロコンピュータ及びその周辺回路素子等の部品を配置し、リフロー装置を用い、制御基板を熱し、クリーム半田を溶かして各上記部品を半田付けする。
同様に、各電極にクリーム半田を塗布した金属基板(パワー基板)20b上に半導体スイッチング素子26及びコンデンサ27等の部品を配置し、制御基板同様にリフロー装置を用いクリーム半田を溶かし、半田付けをする。そして、接続部材の導電板24a、24b、24cの端部を半田付けしておいたチップ上にレーザー溶接して制御基板20aと金属基板20bの電気的接続をする。もちろん、この部分は、半田付けで代用しても問題無い。このとき、図3に示すように、導電板24、25、26は、金属基板と制御基板を電気的に接続するとともに可撓性のある導電板で構成しており、金属基板の電動モータ軸上の穴に配置した保持部材29で弾性体28を挟み、保持部材29の先端部の外周より一段小さくされた部分を金属基板の穴20dに挿入後、金属基板20bが抜けない程度にかしめる。保持部材29を取り付けられた金属基板20bと制御基板20aは、対向するように並行に置かれ二層構造となる。
Next, the assembly procedure of the control device will be described.
First, components such as a microcomputer and its peripheral circuit elements are placed on the control board 20a with cream solder applied to each electrode, and the control board is heated using a reflow device to melt the cream solder and solder each of the above components. To do.
Similarly, components such as a semiconductor switching element 26 and a capacitor 27 are arranged on a metal substrate (power substrate) 20b in which cream solder is applied to each electrode, and the cream solder is melted using a reflow device in the same manner as the control substrate. To do. Then, the control board 20a and the metal board 20b are electrically connected by laser welding onto the chip on which the end portions of the conductive plates 24a, 24b, and 24c of the connection member are soldered. Of course, this part can be replaced by soldering without any problem. At this time, as shown in FIG. 3, the conductive plates 24, 25, and 26 electrically connect the metal substrate and the control substrate and are configured by a flexible conductive plate. The elastic body 28 is sandwiched by the holding member 29 disposed in the upper hole, and after inserting the portion that is one step smaller than the outer periphery of the front end portion of the holding member 29 into the hole 20d of the metal substrate, the metal substrate 20b is caulked so that it does not come off. . The metal substrate 20b to which the holding member 29 is attached and the control substrate 20a are placed in parallel so as to face each other and have a two-layer structure.

コネクタ25の端子部(25c、25d)は、プレスフィットで構成されており、制御基板20aの端部に金属基板20b側から圧入される。電動モータ1のU、V、W層から出された接続端子10と、レゾルバから出されたコイル端子6aもプレスフィットで構成しているので、制御基板20a側を電動モータ1側にして圧入する。この時、保持部材29は、圧入力を受ける。圧入により、電動モータ1と制御装置は図4のように一体化される。次に、金属基板20b側からヒートシンク21を組み付け固定する。この時、ヒートシンク21と金属基板20b間に熱伝導グリスを塗布して放熱効果を高めても良い。またヒートシンク21のコネクタ用穴21bの周囲がコネクタ25の周囲を当接し、コネクタ25と端子部との軸方向長さが規定される。これによりコネクタの挿抜時の応力を受け止めることもできる。また、コネクタ端子部25c、25dはプレスフィットである必要はなく、通常の半田付けであってもよい。コネクタ25から制御基板20aまで延出した支持部25eを有し、コネクタ端子の長さを規定してもよい。 The terminal portions (25c, 25d) of the connector 25 are configured by press-fit, and are press-fitted into the end portion of the control substrate 20a from the metal substrate 20b side. Since the connection terminal 10 extended from the U, V, and W layers of the electric motor 1 and the coil terminal 6a output from the resolver are also configured by press fit, the control board 20a side is press-fitted with the electric motor 1 side. . At this time, the holding member 29 receives pressure input. By press-fitting, the electric motor 1 and the control device are integrated as shown in FIG. Next, the heat sink 21 is assembled and fixed from the metal substrate 20b side. At this time, heat conduction grease may be applied between the heat sink 21 and the metal substrate 20b to enhance the heat dissipation effect. The periphery of the connector hole 21b of the heat sink 21 abuts the periphery of the connector 25, and the axial length between the connector 25 and the terminal portion is defined. Thereby, the stress at the time of insertion / extraction of a connector can also be received. Further, the connector terminal portions 25c and 25d do not need to be press fit, and may be ordinary soldering. A support portion 25e extending from the connector 25 to the control board 20a may be provided to define the length of the connector terminal.

またコネクタ25は金属基板20b側から装着したが、カバー11側から装着するものであってもよい。ヒートシンク21、両基板20a、20bを電動モータに装着する際、または一体化した後の制御基板にかかる圧力を受けるためにカバー11内部に制御基板20aの一部を支持できる突起11bを設けてもよい。
電動モータ1側の接続用プレスフィットとコネクタ25の接続プレスフィットは、プレスフィット構造である必要はなく、通常の導電性金属ピンを基板に半田付けしてもよい。制御基板はネジ他により固着されておらず、可動性を持って保持されており半田付け部に応力が架かりにくい構造となっている。
The connector 25 is attached from the metal substrate 20b side, but may be attached from the cover 11 side. Even when the heat sink 21 and both substrates 20a and 20b are attached to the electric motor, or in order to receive pressure applied to the control substrate after being integrated, a protrusion 11b that can support a part of the control substrate 20a is provided inside the cover 11. Good.
The press-fit for connection on the electric motor 1 side and the connection press-fit of the connector 25 do not need to have a press-fit structure, and normal conductive metal pins may be soldered to the substrate. The control board is not fixed by screws or the like, is held with mobility, and has a structure in which stress is not easily applied to the soldered portion.

電動モータのU、V、W層から出された接続端子とレゾルバコイルから出された端子のそれぞれの端部が、近傍に配置された制御装置の制御基板に電気的に接続されているので、電動モータと制御装置とを電気的に接続する外部配線およびコネクタが不要となり、装置のコストが低減でき、電力ロスも低減できるとともに、放射ノイズを抑制することができる。
電動モータ出力軸端にカップリング16を取り付けた後、制御装置の組付けを行ったが、カップリング16を制御装置組付け後に装着することも可能であり、この場合、貫通穴20c、20dが小径にでき両基板面積を有効に使用できる効果がある。また、弾性体28にコイルバネを用いたが、円筒状のゴムブッシュで構成することも可能である。
上記により、両基板20a、20bとヒートシンク21と装着する際にネジをなくすことが可能となり、組立て性が向上した。また保持部材29は、電動モータ出力軸2が貫通穴を覆う構造となり回転する部材による異物の制御装置への混入を防止できる効果を奏する。
Since the respective end portions of the connection terminal output from the U, V, W layer of the electric motor and the terminal output from the resolver coil are electrically connected to the control board of the control device arranged in the vicinity, External wiring and connectors for electrically connecting the electric motor and the control device are not required, so that the cost of the device can be reduced, power loss can be reduced, and radiation noise can be suppressed.
The controller is assembled after the coupling 16 is attached to the output shaft end of the electric motor. However, the coupling 16 can be mounted after the controller is assembled. In this case, the through holes 20c and 20d The diameter can be reduced, and the area of both substrates can be effectively used. Further, although the coil spring is used for the elastic body 28, it may be constituted by a cylindrical rubber bush.
As a result, the screws can be removed when the substrates 20a and 20b and the heat sink 21 are mounted, and the assemblability is improved. In addition, the holding member 29 has a structure in which the electric motor output shaft 2 covers the through hole, and has an effect of preventing foreign matters from being mixed into the control device by the rotating member.

また図5に示したように、電動モータ1、ケース11、制御基板20a、パワー基板20bを組付けたとき、本装置の電気的接続部はすべて組み付けられたことになる。一方、ヒートシンク21とギヤケース13は同一の材料、例えばアルミニウムで形成される場合、一体化することも可能である。つまり、ヒートシンクはコネクタ用の穴21bの構造が必要であるが、その他の部分はパワー基板20bとの接触部は単に平面でよく、ギヤケース13側はギヤケース13と嵌合できる形状であり、かつ中央に出力軸2の貫通穴があいているものである。従ってヒートシンク21とギヤケース13とを一体化することは容易であり、ギヤケースのヒートシンク部とパワー基板を出力軸貫通穴で同心円状に配置し、例えばネジ止めすることができる。このように電気的接続が必要な部分(電動モータ1、ケース11、制御基板20a、パワー基板20b)と、機械的な部分(図5中、減速機構12、ギヤケース13、ヒートシンク21)とを分離できることになり、工作工程上利便性が向上する。さらに、機能の違いで部品を分解できるので、故障他の点検にも便利となる。 Further, as shown in FIG. 5, when the electric motor 1, the case 11, the control board 20a, and the power board 20b are assembled, all the electrical connection portions of the present apparatus are assembled. On the other hand, when the heat sink 21 and the gear case 13 are formed of the same material, for example, aluminum, they can be integrated. In other words, the heat sink needs a structure of the connector hole 21b, but in other parts, the contact portion with the power board 20b may be simply a flat surface, the gear case 13 side has a shape that can be fitted to the gear case 13, and the center. Is a through hole of the output shaft 2. Therefore, it is easy to integrate the heat sink 21 and the gear case 13, and the heat sink portion of the gear case and the power board can be arranged concentrically with the output shaft through hole, and can be screwed, for example. Thus, the parts (electric motor 1, case 11, control board 20a, power board 20b) that require electrical connection and the mechanical parts (deceleration mechanism 12, gear case 13, heat sink 21 in FIG. 5) are separated. As a result, convenience in the machining process is improved. In addition, because parts can be disassembled with different functions, it is convenient for inspections such as failures.

パワー基板20bは、金属基板に限定されるものではなく、配線パターンが絶縁層を介してアルミニウム等の伝熱性のよい金属ベース上に形成されたものや、銅のような熱伝導性のよい他の金属基板であってもよく、セラミック基板であってもよい。
また、回転位置センサはレゾルバを用いているが、レゾルバに限定されるものではなく磁気抵抗器(MR)、巨大磁気抵抗器(GMR)やホール素子またはホールIC等他の磁気検出素子を用いたものであってもよい。
なお、上記の実施の形態では、永久磁石3の極数を8極、固定子5の突極数を12個としたが、この組み合わせに限定されるものではなく、他の極数と突極数の組み合わせであってもよい。
また、電動モータ1はブラシレスモータに限定されるものでなく、インダクションモータまたはスイッチトリラクタンスモータ(SRモータ)であってもよい。
The power substrate 20b is not limited to a metal substrate, and the wiring pattern is formed on a metal base having good heat conductivity such as aluminum via an insulating layer, or other heat conductive materials such as copper. It may be a metal substrate or a ceramic substrate.
The rotational position sensor uses a resolver, but is not limited to a resolver, and other magnetic detection elements such as a magnetoresistor (MR), a giant magnetoresistor (GMR), a Hall element, or a Hall IC are used. It may be a thing.
In the above embodiment, the number of poles of the permanent magnet 3 is 8 and the number of salient poles of the stator 5 is 12. However, the number of salient poles is not limited to this combination. It may be a combination of numbers.
The electric motor 1 is not limited to a brushless motor, and may be an induction motor or a switched reluctance motor (SR motor).

実施の形態2.
弾性体、保持部材の別の形態について、図6に基づいて説明する。実施の形態1では、弾性体、保持部材を基板の中央付近の貫通穴に1個配設したが、貫通穴に取り付けるのみでなく、両基板の各所に複数取り付けることもできる。図6は複数箇所に配置される保持部材・弾性体の1箇所を示したものである。図6(a)において、保持部材31は柱状であり、パワー基板20bには小穴をあけ、保持部材31の先端を挿入後圧縮して係着部31aを作る。しかし、パワー基板の位置が可動できるように遊嵌している。一方、制御基板側には脚部31bを有している。弾性体30は保持部材の外周に沿って取り付けられており、パワー基板20bがヒートシンク(図示せず)に押し付けられた状態を図示している。また、制御基板にも保持部材31の位置決めするための小穴があいており、脚部から延びた位置決め突出部31cが挿入される。
Embodiment 2. FIG.
Another form of the elastic body and the holding member will be described with reference to FIG. In the first embodiment, one elastic body and one holding member are disposed in the through hole near the center of the substrate, but a plurality of elastic bodies and holding members can be mounted not only in the through hole but also in various places on both substrates. FIG. 6 shows one place of the holding member / elastic body arranged at a plurality of places. In FIG. 6A, the holding member 31 has a columnar shape, a small hole is made in the power board 20b, the tip of the holding member 31 is inserted and then compressed, and the engaging portion 31a is formed. However, it is loosely fitted so that the position of the power board can be moved. On the other hand, the leg 31b is provided on the control board side. The elastic body 30 is attached along the outer periphery of the holding member, and shows a state where the power board 20b is pressed against a heat sink (not shown). The control board also has a small hole for positioning the holding member 31, and a positioning projection 31c extending from the leg is inserted.

また、図6(b)において、保持部材33は中空で、この中に弾性体32が内蔵されている。パワー基板20bには複数の小穴があいており、保持部材33を挿入した後遊嵌状態の係着部33aを形成する。同様に制御基板も複数の小穴があいており、保持部材の突出部33cを挿入し位置決めとなる。一方脚部としては制御基板に当接する33bが相当する。 Moreover, in FIG.6 (b), the holding member 33 is hollow and the elastic body 32 is incorporated in this. The power board 20b has a plurality of small holes, and after the holding member 33 is inserted, an engaging portion 33a in a loosely fitted state is formed. Similarly, the control board has a plurality of small holes, and the protrusion 33c of the holding member is inserted for positioning. On the other hand, 33b which contacts the control board corresponds to the leg portion.

上記の場合、圧力を複数箇所で受けるため基板全体により均等な力を受けることとなり、引いてはヒートシンクとの密着性も増加する。この分散タイプの場合は、弾性体、保持部材とも小径にでき、部品の搭載されていない場所に配置でき、配置の自由度があり、基板の面積を有効に利用できる効果を奏する。 In the above case, since the pressure is received at a plurality of locations, a uniform force is applied to the entire substrate, and the adhesion to the heat sink is also increased. In the case of this dispersion type, both the elastic body and the holding member can be made small in diameter, can be arranged in a place where no parts are mounted, have a degree of freedom in arrangement, and can effectively use the area of the board.

この発明の実施の形態1に係る電動式パワーステアリング装置を示す断面図である。1 is a cross-sectional view showing an electric power steering device according to Embodiment 1 of the present invention. 図1の電動式パワーステアリング装置の一部を示す分解斜視図である。FIG. 2 is an exploded perspective view showing a part of the electric power steering apparatus of FIG. 1. 制御装置の回路基板、パワー基板を示す展開図である。It is an expanded view which shows the circuit board and power board of a control apparatus. 電動モータと制御装置の組立て前の状態を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the state before an assembly of an electric motor and a control apparatus. 図1の電動式パワーステアリング装置全体を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows the whole electric power steering apparatus of FIG. 実施の形態2に係る弾性体と保持部材を示す斜視図である。6 is a perspective view showing an elastic body and a holding member according to Embodiment 2. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 電動モータ、2 出力軸、6 回転位置センサ、9 電機子巻線、10 接続端子、11 カバー、13 ギヤケース、20 制御装置、20a 制御基板、20b パワー基板、21 ヒートシンク、25 コネクタ、28、30、32 コイルバネ(弾性体)、29、31、33 保持部材。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electric motor, 2 Output shaft, 6 Rotation position sensor, 9 Armature winding, 10 Connection terminal, 11 Cover, 13 Gear case, 20 Control apparatus, 20a Control board, 20b Power board, 21 Heat sink, 25 Connector, 28, 30 , 32 Coil spring (elastic body), 29, 31, 33 Holding member.

Claims (8)

車両のハンドルに対して補助トルクを出力する電動モータと、この電動モータの回転を減速する減速機構、及び前記電動モータの駆動を制御する制御装置とを備えた電動式パワーステアリング装置において、
前記電動モータの出力軸側に配設され、この出力軸の周囲に前記電動モータへ電流を供給する接続端子が貫通したカバーと、
前記制御装置は、前記電動モータ出力軸と前記減速機構の間に配置され、主に前記電動モータの電流を制御する複数の半導体スイッチング素子と、前記電動モータの電流のリップルを吸収するコンデンサが搭載されたパワー基板と、主に前記ハンドルの操舵トルクに基づいて、前記半導体スイッチング素子を駆動するための駆動信号を生成するマイクロコンピュータを搭載し、前記接続端子が接続される制御基板と、両基板を接続する導電板と、両基板間に弾性体とこの弾性体を支持する保持部材と、を備え、
前記減速機構は、前記パワー基板と接触するヒートシンクを配し、前記電動モータの出力軸に沿って、前記制御装置及び減速機構の前記ヒートシンクを装着したとき、前記弾性体が前記パワー基板を前記ヒートシンクに密着される構造であることを特徴とする電動式パワーステアリング装置。
In an electric power steering apparatus comprising: an electric motor that outputs an auxiliary torque to a steering wheel of a vehicle; a reduction mechanism that decelerates rotation of the electric motor; and a control device that controls driving of the electric motor.
A cover disposed on the output shaft side of the electric motor, through which a connection terminal for supplying current to the electric motor passes around the output shaft;
The control device is disposed between the output shaft of the electric motor and the speed reduction mechanism, and includes a plurality of semiconductor switching elements that mainly control the current of the electric motor and a capacitor that absorbs a ripple of the current of the electric motor. A power board, a control board for generating a drive signal for driving the semiconductor switching element based mainly on the steering torque of the steering wheel, the control board to which the connection terminal is connected, and both boards A conductive plate connecting the two, and an elastic body and a holding member that supports the elastic body between both substrates,
The speed reduction mechanism has a heat sink in contact with the power board, and the elastic body attaches the power board to the heat sink when the control device and the heat sink of the speed reduction mechanism are mounted along the output shaft of the electric motor. An electric power steering device characterized by having a structure closely attached to a motor.
カバーは、電動モータ出力軸を回転保持する軸受け部を有し、電動モータの接続端子はこの軸受け部周囲に配置し、前記電動モータに装着され、前記接続端子は前記カバーを貫通し、制御装置の制御基板と組付けられることを特徴とする請求項1記載の電動式パワーステアリング装置。   The cover has a bearing portion for rotating and holding the output shaft of the electric motor, the connection terminal of the electric motor is arranged around the bearing portion, and is attached to the electric motor, and the connection terminal penetrates the cover, and the control device The electric power steering apparatus according to claim 1, wherein the electric power steering apparatus is assembled with the control board. 弾性体は保持部材の内周面または外周面に配置され、保持部材はパワー基板に装着されパワー基板を遊嵌する係着部を有し、他端は制御基板に当接する脚部を有し、前記弾性体の一端は前記パワー基板と当接する構成をなすことを特徴とする請求項1記載の電動式パワーステアリング装置。 The elastic body is disposed on the inner peripheral surface or the outer peripheral surface of the holding member, the holding member is attached to the power board and has a locking part for loosely fitting the power board, and the other end has a leg part that comes into contact with the control board. 2. The electric power steering apparatus according to claim 1, wherein one end of the elastic body is in contact with the power board. ヒートシンクは電動モータ出力軸が貫通する穴を配し、制御装置側の内面はパワー基板と接触する平面を有し、カバーとヒートシンクの間に制御装置を配置し、カバーとヒートシンクを固定することで制御装置を構成することを特徴とする請求項1記載の電動式パワーステアリング装置。 The heat sink has a hole through which the output shaft of the electric motor passes, the inner surface on the control device side has a flat surface that contacts the power board, the control device is placed between the cover and the heat sink, and the cover and the heat sink are fixed. 2. The electric power steering apparatus according to claim 1, wherein the electric power steering apparatus comprises a control device. 制御装置は、電動モータ出力軸の貫通穴の周囲に弾性体及び保持部材を配置し、弾性体は前記保持部材の外周面に沿って配置され、保持部材は両基板の両貫通穴に渡り隔壁をなす円筒形状であり、一端はカバーの軸受け部に当接することを特徴とする請求項3記載の電動式パワーステアリング装置。   The control device arranges an elastic body and a holding member around the through hole of the output shaft of the electric motor, the elastic body is arranged along the outer peripheral surface of the holding member, and the holding member spans both through holes of both substrates. 4. The electric power steering apparatus according to claim 3, wherein the electric power steering apparatus has a cylindrical shape and one end abuts against a bearing portion of the cover. 電動モータの接続端子は、一端にプレスフィット端子が形成されるとともに、制御基板の対応するスルーホールは内面にメッキがなされ、プレスフィット端子が圧入される際、円筒状保持部材により圧入応力を受けるように保持部材に脚部を有することを特徴とする請求項3または請求項5記載の電動式パワーステアリング装置。 The connection terminal of the electric motor is formed with a press-fit terminal at one end, and the corresponding through hole of the control board is plated on the inner surface. When the press-fit terminal is press-fitted, it receives press-fitting stress by the cylindrical holding member. 6. The electric power steering apparatus according to claim 3, wherein the holding member has legs. 電動モータの回転子の回転位置を検出する回転位置センサが、前記電動モータ出力軸の貫通穴の周囲に配置され、プレスフィット端子が形成され、制御基板のスルーホールにこのプレスフィット端子に圧入される際、円筒状保持部材により圧入応力を受けるように保持部材に脚部を有することを特徴とする請求項3、5、6のいずれかに記載の電動式パワーステアリング装置。   A rotational position sensor for detecting the rotational position of the rotor of the electric motor is disposed around the through hole of the output shaft of the electric motor, a press fit terminal is formed, and the press fit terminal is press-fitted into the through hole of the control board. 7. The electric power steering apparatus according to claim 3, wherein the holding member has a leg portion so as to receive press-fitting stress by the cylindrical holding member. 保持部材と弾性体は、複数個対が分離配置され、保持部材の一端はパワー基板と遊嵌された係着部を有し、他端は制御基板に挿入する突出部を有し、前記保持部材の周囲に弾性体が配置されたことを特徴とする請求項3記載の電動式パワーステアリング装置。 A plurality of pairs of the holding member and the elastic body are separately disposed, one end of the holding member has a locking portion loosely fitted to the power board, and the other end has a protruding portion to be inserted into the control board. 4. The electric power steering apparatus according to claim 3, wherein an elastic body is disposed around the member.
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