JP5518108B2 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents
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独立した複数個の固定子巻線を備えたモータと、前記複数個の固定子巻線を個別に駆動する複数個の駆動回路を備えた制御装置とを備え、前記制御装置により駆動される前記モータのトルクに基づいてドライバの操舵力をアシストするようにした電動パワーステアリング装置であって、
前記複数個の駆動回路は、対応する前記固定子巻線への供給電力を制御するスイッチング素子からなる複数個のパワー素子を夫々備え、
前記複数個のパワー素子は、複数個のパワーモジュールに収納されており、
前記各パワーモジュールは、少なくともその外形の外縁部に設けられた複数の接続端子と内縁部に設けられた複数の制御端子を有し、その主面が夫々ヒートシンクに対して対称的に装着されており、
前記制御装置は、前記ヒートシンクと、前記パワーモジュールと、前記パワーモジュールに収納された前記スイッチング素子を駆動する制御量を演算するマイクロコンピュータを搭載した制御基板と、前記パワーモジュールと前記制御基板を電気的に接続する中継部材とを有し、
前記ヒートシンクと前記パワーモジュールと前記中継部材と前記制御基板は、前記モータの軸線方向に並置され、且つそれ等の主面が前記モータの軸線方向に対して垂直となるように配置され、
前記複数個の固定子巻線の巻線端は、前記複数個の駆動回路のパワーモジュールに対応して複数の固定子巻線端グループに分離されて前記モータの周辺部で前記モータの軸線方向に延出すると共に、前記パワーモジュールの外縁部に設けられた前記接続端子と接続され、
前記制御基板からの制御信号を伝達する信号ラインは、前記パワーモジュールの前記内縁部に設けられた前記制御端子に接続されている、ことを特徴とするものである。
この発明に於いてパワーモジュールの主面とは、パワーモジュールの外表面のうち最も大なる表面積を備えて略平面的に広がる表面を意味し、所謂、側面以外の表面若しくは裏面がこれに相当する。
又、この発明に於いてヒートシンクとパワーモジュールと中継部材と制御基板の主面とは、それらの外表面のうち最も大なる表面積を備えて略平面的に広がる表面を意味し、所謂、側面以外の表面若しくは裏面がこれに相当する。
以下、この発明の実施の形態1による電動パワーステアリング装置を、図に基づいて説明する。図1は、この発明の実施の形態1による電動パワーステアリング装置を示す一部断面図である。図1に於いて、電動パワーステアリング装置1は、主にドライバの操舵力をアシストするためのモータ2と、後述するパワーモジュールを冷却するためのヒートシンク5と、モータ2を制御する制御装置6と、モータ2の出力を減速してステアリング軸(図示せず)に伝達するギア部8とから構成されている。モータ2と制御装置6とヒートシンク5とギア部8とは、モータ2の軸心の延びる方向(以下、軸線方向と称する)に順次並置されて一体化されている。
前述の実施の形態1は、モータの出力方向即ちモータのフロント側に制御装置を搭載した場合を示し、更に詳しく述べれば、モータのフロント側に、制御装置とヒートシンクとギア部とを、その順番にて順次モータの軸線方向に並置してこれ等を一体化した電動パワーステアリング装置を示したが、以下述べるこの発明の実施の形態2による電動パワーステアリング装置は、モータの反出力方向、即ちモータのリア側に制御装置を搭載したものであり、更に詳しく述べれば、モータのリア側にヒートシンクと制御装置とをその順番にて順次モータの軸線方向に並置してこれ等を一体に固定すると共に、モータのフロント側にモータの軸線方向にギア部を並置してこれ等を一体に固定するようにしたものである。
前述の実施の形態1及び実施の形態2では、第1及び第2の固定子巻線を夫々含む独立した2系統について、夫々、FETからなる大電流が流れるパワー素子としてのスイッチング素子を第1及び第2のパワーモジュールに内蔵し、これ等の第1及び第2のパワーモジュールを系統別にヒートシンクに均等に分割して対応する固定子巻線の巻線端の近傍に配置すると共に、それ等の近傍に各パワーモジュールに対応するシャント抵抗を配置するようにしていた。これ等の実施の形態の場合、電気的接続の観点からは、電気的接続自体を短くすることができるという長所がある。
2a 第1の固定子巻線 2b 第2の固定子巻線
21 固定子 22 回転子
25a 第1の巻線端 25b 第2の巻線端
3 制御基板 31 CPU
4 中継部材 11 センサ類
41a 第1の突起 41b 第2の突起
42 脚部 421 脚部の円筒部
43 ガイド部 44a 第1の衝立状ガイド
44b 第2の衝立状ガイド 45a 第1の矩形穴
45b 第2の矩形穴 46a 第1の導体端子
46b 第2の導体端子 47 導体ピン
48a 第1の導体 48b 第2の導体
49a 第1の小穴 49b 第2の小穴
5 ヒートシンク 51a 第1のパワーモジュール
51b 第2のパワーモジュール 512a、512b 外縁部
513a、513b 内縁部 514a、514b 側面部
501 中心穴 56a、56b 電源ライン接続端子
57a、57b 制御端子 58 鍔部
52a、52b 巻線接続端子
55ua、55va、55wa、55ub、55vb、55wb 抵抗接続端子
6 制御装置 7 ハウジング
61a、61b 入力側端子 62a、62b 出力側端子
63a、63b 制御端子 8 ギア部
81、82 ベアリング
T1a、T2a、T3a、T4a、T5a、T6a、T1b、T2b、T3b、T4b、T5b、T6b、T1、T2、T3、T4 スイッチング素子
Rua、Rva、Rwa、Rub、Rvb、Rwb、R シャント抵抗
C1a、C1b 平滑コンデンサ 12 バッテリ
Claims (12)
- 独立した複数個の固定子巻線を備えたモータと、前記複数個の固定子巻線を個別に駆動する複数個の駆動回路を備えた制御装置とを備え、前記制御装置により駆動される前記モータのトルクに基づいてドライバの操舵力をアシストするようにした電動パワーステアリング装置であって、
前記複数個の駆動回路は、対応する前記固定子巻線への供給電力を制御するスイッチング素子からなる複数個のパワー素子を夫々備え、
前記複数個のパワー素子は、複数個のパワーモジュールに収納されており、
前記各パワーモジュールは、少なくともその外形の外縁部に設けられた複数の接続端子と内縁部に設けられた複数の制御端子を有し、その主面が夫々ヒートシンクに対して対称的に装着されており、
前記制御装置は、前記ヒートシンクと、前記パワーモジュールと、前記パワーモジュールに収納された前記スイッチング素子を駆動する制御量を演算するマイクロコンピュータを搭載した制御基板と、前記パワーモジュールと前記制御基板を電気的に接続する中継部材とを有し、
前記ヒートシンクと前記パワーモジュールと前記中継部材と前記制御基板は、前記モータの軸線方向に並置され、且つそれ等の主面が前記モータの軸線方向に対して垂直となるように配置され、
前記複数個の固定子巻線の巻線端は、前記複数個の駆動回路のパワーモジュールに対応して複数の固定子巻線端グループに分離されて前記モータの周辺部で前記モータの軸線方向に延出すると共に、前記パワーモジュールの外縁部に設けられた前記接続端子と接続され、
前記制御基板からの制御信号を伝達する信号ラインは、前記パワーモジュールの前記内縁部に設けられた前記制御端子に接続されている、
ことを特徴とする電動パワーステアリング装置。 - 前記中継部材は、少なくとも電源ラインとグランドラインとなる複数個の導電体を保持しており、前記パワーモジュールから延出された電源ライン接続端子及びグランドライン接続端子と前記複数個の導電体とを接続し、また、複数箇所にガイド部を配設し、1つのガイド部は、前記巻線端と前記パワーモジュールの前記外縁部に設けられた接続端子との接続のために設けられ、他方のガイド部は、前記制御基板からの制御信号を伝達する前記信号ラインと前記パワーモジュールの前記内縁部に設けられた制御端子との接続のために設けられている、
ことを特徴とする請求項1に記載の電動パワーステアリング装置。 - 前記中継部材は、前記複数個のパワーモジュールを前記ヒートシンク側に押圧する突起を備えている、
ことを特徴とする請求項2に記載の電動パワーステアリング装置。 - 前記中継部材は、対向する両側の表面に、前記ヒートシンクと前記中継部材との間の間隔及び前記制御基板と前記中継部材との間の間隔を保持する脚部を備えている、
ことを特徴とする請求項2又は3に記載の電動パワーステアリング装置。 - 前記制御装置は、前記モータの軸線方向の端部に於いて前記モータのヨークに固定されたハウジングを備え、
前記複数個のパワーモジュールと前記中継部材と前記制御基板は、前記ハウジング内に収納されている、
ことを特徴とする請求項1から4のうちの何れか一項に記載の電動パワーステアリング装置。 - 前記ヒートシンクは、前記制御装置の前記ハウジングの軸心方向の端部に固定されると共に、前記モータの出力軸を回動自在に支持する軸受を備え、前記制御装置の仕切り壁を構成している、
ことを特徴とする請求項5に記載の電動パワーステアリング装置。 - 前記パワーモジュールは、少なくとも2個の前記パワー素子を含む複数個のパワーモジュールからなり、
前記複数個の駆動回路に於けるパワーモジュールは、前記複数個のパワーモジュールのうちの別々のパワーモジュールにより構成され、
前記複数個の固定子巻線の巻線端は、前記複数個の駆動回路のパワーモジュールに対応して各固定子巻線毎に分離し延出されている、
ことを特徴とする請求項1から6のうちの何れか一項に記載の電動パワーステアリング装置。 - 前記複数個の固定子巻線は、2個の3相固定子巻線からなり、
前記複数個の駆動回路は、前記2個の3相固定子巻線を個別に駆動する2個のインバータ回路からなり、
前記複数個のパワーモジュールは、6個のパワー素子を夫々収納し、前記2個のインバータ回路を個別に構成する2個のパワーモジュールからなり、
前記2個のパワーモジュールは、前記ヒートシンクに対称的に配置されている、
ことを特徴とする請求項7に記載の電動パワーステアリング装置。 - 前記パワーモジュールは、少なくとも2個の前記パワー素子を含む複数個のパワーモジュールからなり、
前記複数個の固定子巻線の巻線端の一部と、前記複数個の固定子巻線のうちの他の固定子巻線の巻線端の一部とが、互いに混在して構成された巻線端グループを複数個形成し、
前記複数個の巻線端グループは、その巻線端グループ毎に別の位置に夫々延出され、
前記複数個のパワーモジュールは、前記各巻線端グループに対応して分離して配置されている、
ことを特徴とする請求項2から7のうちの何れか一項に記載の電動パワーステアリング装置。 - 前記複数個の固定子巻線は、2個の3相固定子巻線からなり、
前記複数個の駆動回路は、前記2個の3相固定子巻線を個別に駆動する2個のインバータ回路からなり、
前記複数個のパワーモジュールは、夫々4個のパワー素子を夫々収納した2個のパワーモジュールと、夫々2個のパワー素子を収納した2個のパワーモジュールからなり、
前記複数個のパワーモジュールは、前記4個のパワー素子を収納した1個のパワーモジュールと前記2個のパワー素子を収納した1個のパワーモジュールとからなる2個のパワーモジュールグループに分離され、
前記複数個の固定子巻線の巻線端のうちの2個の巻線端と、前記複数個の固定子巻線のうちの他の固定子巻線の巻線端のうちの1個の巻線端とが、互いに混在して構成された巻線端グループを複数個形成し、
前記分離された各パワーモジュールグループは、前記各巻線端グループに夫々対応して配置されている、
ことを特徴とする請求項9に記載の電動パワーステアリング装置。 - 前記モータの出力を減速するギア部を備え、
前記制御装置は、前記モータの軸線方向に、前記モータと前記ギア部との間に配置されている、
ことを特徴とする請求項2から10のうちの何れか一項に記載の電動パワーステアリング装置。 - 前記モータの出力を減速するギア部を備え、
前記モータは、前記モータの軸線方向に、前記制御装置と前記ギア部との間に配置されている、
ことを特徴とする請求項2から10のうちの何れか一項に記載の電動パワーステアリング装置。
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