JP5601396B2

JP5601396B2 - 電動装置

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Publication number: JP5601396B2
Application number: JP2013082093A
Authority: JP
Inventors: 雅志山▲崎▼
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2013-04-10
Filing date: 2013-04-10
Publication date: 2014-10-08
Anticipated expiration: 2030-04-16
Also published as: JP2013138610A

Description

本発明は、電動機のシャフト軸の一方にコントローラを設けた電動装置に関する。

従来、運転者による操舵をアシストする電動式パワーステアリングが公知である。この電動式パワーステアリングに用いられるモータは、小型化、軽量化、高出力化が求められる。

特許文献１に記載のモータは、特許文献１の図１４及び図１５に記載されているように、モータケース、ステータ、ロータ及びシャフト等から構成される電動機のシャフトの軸方向と並行に電動機を駆動制御するコントローラを設けている。このコントローラは、ヒートシンク、金属基板及び制御基板等から構成されている。ヒートシンクは、電動機のモータケースの径方向の外壁に取り付けられている。このヒートシンクにパワートランジスタが実装された金属基板が取り付けられている。また、金属基板と所定の距離を有し、ヒートシンクの反対側に制御基板が取り付けられている。

電動機とコントローラとの配線の接続は、ステータに巻回されたコイルと電気的に接続するリード線がシャフトの軸に対して垂直方向に延び、金属基板の配線と接続している。また、ロータの回転角を検出可能な位置センサから取り出されたリード線は、シャフトの軸に対して垂直方向に延び、制御基板の配線と接続している。

また、特許文献２に記載のモータは、特許文献２の図１図３に記載されているように、電動機のシャフトの軸方向の一方の側にコントローラを設けている。このコントローラを構成するヒートシンクは、電動機の筒状のモータケースの開口を塞ぐように取り付けられている。このヒートシンクにパワートランジスタが実装された金属基板が取り付けられている。また、金属基板と所定の距離を有し、ヒートシンクの反対側に制御基板が取り付けられている。

電動機とコントローラとの配線の接続は、ステータに巻回されたコイルから取り出された巻線端子がシャフトの軸と平行に延び、金属基板から取り出された電動機端子と接続している。また、ロータの回転角を検出可能な位置センサに接続するセンサ端子は、樹脂から形成された磁気センサ保持部を通り制御基板の配線と接続している。

特開２００３２０４６５４号公報特開２００２３４５２１１号公報

ところで、電動パワーステアリングに用いられるモータは、モータの適用される車種の重量等に応じ、出力の異なる電動機が設定される。電動機の出力の設定に伴いパワートランジスタの発熱量が変わると、ヒートシンクに必要とされる熱容量が変わり、ヒートシンクの体積を変えることになる。

特許文献１のモータの構成では、電動機の出力の設定が変わると、ヒートシンクの体積の変更に伴ってモータケースの径方向の外壁と金属基板との距離、及びモータケースの径方向の外壁と制御基板との距離が変わる。このため、コイルと電気的に接続するリード線、及び位置センサから取り出されるリード線等の設計を変えることになる。

また、特許文献２のモータの構成では、電動機の出力の設定が変わると、ヒートシンクの体積の変更に伴ってモータケースの開口と金属基板との距離、及びモータケースの開口と制御基板との距離が変わる。このため、コイルから取り出される巻線端子、金属基板から取り出される電動機端子、位置センサに接続するセンサ端子、及び磁気センサ保持部等の設計を変えることになる。このように、電動機の出力の設定に応じてコントローラを構成する部材等の設計を変えると、モータの製造コストが高くなることが懸念される。

また、特許文献１に記載のモータは、電動機のシャフトの軸方向と並行にコントローラを設けているので、径方向の体格が大きくなることが懸念される。

特許文献２に記載のモータは、金属基板から取り出された電動機端子とコイルから取り出された巻線端子とを接続加工をするための空間が金属基板と制御基板との間に必要となる。また、位置センサのセンサ端子と制御基板とを接続加工をするための空間が金属基板と制御基板との間に必要となる。このため、軸方向の体格が大きくなることが懸念される。

本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、出力の異なる電動機に対し、コントローラの設計を共通化することの可能な電動装置を提供することにある。

また、体格を小さくすることの可能な電動装置を提供することにある。

請求項１の発明は、モータケースと、モータケース内に固定されるステータと、ステータに対して相対回転可能に設けられるロータと、ロータに固定され、モータケースに回転可能に支持されるシャフトと、ステータ又はロータに巻回されるコイルから取り出される取出線と電気的に接続し、コイルへ駆動電流を供給する複数のパワートランジスタを備えるパワーモジュールと、パワートランジスタのスイッチングを制御する制御基板と、シャフトの軸方向の一方であって、シャフトから離れた位置に設けられ、パワートランジスタの発する熱を吸収するヒートシンクと、を備え、ヒートシンクは、ヒートシンク（８０）は、中央部分の外側にあり軸方向に延びる柱状体（８４）を備えるとともに、柱状体（８４）の底部に受熱面（８５）を備え、取出線は軸方向に延び、パワーモジュールから径方向外側に突出する端子に設けられた孔を挿通し、取出線とパワーモジュールとが直接接続することを特徴とする。

請求項１の発明によれば、柱状体の底部に受熱面を備える為、パワーモジュールの熱を効率的にヒートシンクへ伝達することができる。また、柱状体の軸方向長さを長くする（高くする）ことによりヒートマスを調整することが出来る為、モータの外径を小型に維持することが出来る。また、パワーモジュールの設計を変更することなく、ヒートマスを調整することができる為、出力の異なるモータに対し、コントローラの設計を共通化することが容易となる。

請求項２の発明は、モータケースと、モータケース内に固定されるステータと、ステータに対して相対回転可能に設けられるロータと、ロータに固定され、モータケースに回転可能に支持されるシャフトと、シャフトの軸方向の一方の側で前記モータケース外に設けられ、ステータ又はロータに巻回されるコイルから取り出される取出線と電気的に接続し、コイルへ駆動電流を供給する複数のパワートランジスタを備えるパワーモジュールと、モータケース外でパワートランジスタのスイッチングを制御する制御基板と、モータケース外でパワートランジスタの発する熱を吸収するヒートシンクと、モータケース外でシャフトの軸方向の一方の端部に設けられる磁石と、モータケース外で磁石の生じる磁界の向きに応じた信号を出力する位置センサと、を備え、取出線は軸方向に延び、パワーモジュールから径方向外側に突出する端子に設けられた孔を挿通し、取出線とパワーモジュールとが直接接続することを特徴とする。

請求項２の発明によれば、モータケース外にシャフト端の磁石、位置センサ、を設ける為、モータケース内に比べてスペースの制約を少なくすることができ、モータケース内のスペース制約の下、シャフト端の磁石と位置センサを専用に設計する必要性がない。

よって、位置センサの搭載位置、又は、シャフト端の磁石の形状を変更するなどの設計自由度が向上し、出力の異なるモータに対し、コントローラの設計を共通化することが容易となる。

つまり、モータケース内に位置センサを設ける場合にはモータ内のスペースの制約から位置センサの搭載位置が調整し難く、また、シャフト端の磁石の形状を変更することも難しい。その為、モータケース内の位置センサをモータの種類に合わせて精密に設計、製造する必要が有り、出力の異なるモータに対し、コントローラの設計を共通化することが難しい。

そこで、請求項２の発明のように、モータケース外に磁石、位置センサ、を設けることによって、モータケース外ではスペースの制約がモータケース内に比べて少ない為、位置センサの位置調整の自由度を高くでき、位置センサをモータの種類に合わせて共通化することが容易となる。また、シャフト端の磁石の形状を大きくする場合、位置センサで磁界を検出できる範囲を大きくすることができ、磁石と位置センサとの位置ズレ等に起因する検出精度の低下が抑制される。よって、位置センサをモータの種類に合わせて共通化した場合でも、位置センサ検出精度を低下し難くすることができる。

以上のように、請求項２の発明によれば、出力の異なるモータに対し、位置センサを含むコントローラの設計を共通化することが容易となる。

請求項３の発明では、ヒートシンクは、中央部分の外側にあり軸方向に延びる柱状体を備えるとともに、柱状体の底部に受熱面を備える為、パワーモジュールの熱を効率的にヒートシンクへ伝達することができる。また、柱状体の軸方向長さを長くする（高くする）ことによりヒートマスを調整することが出来る為、モータの外径を小型に維持することが出来る。また、パワーモジュールの設計を変更することなく、ヒートマスを調整することができる為、出力の異なるモータに対し、コントローラの設計を共通化することが容易となる。
請求項４の発明では、制御基板に位置センサを設ける為、制御基板と位置センサとを一体とすることができ、電動装置の小型化が容易となる。

請求項５の発明では、磁石は、シャフトの軸径より大きい形状である為、位置センサで磁界を検出できる範囲を大きくすることができ、磁石と位置センサとの位置ズレ等に起因する検出精度の低下が抑制される。

本発明の第１実施形態による電動装置の断面図である。本発明の第１実施形態による電動装置の側面図である。図２のＩＩＩ方向の矢視図である。図２のＩＶ方向の矢視図である。図２のＶ方向の矢視図である。本発明の第１実施形態による電動装置の回路図である。本発明の第１実施形態による電動装置の分解斜視図である。本発明の第１実施形態による電動装置のパワーモジュール及び電子部品の平面図である。図８のＩＸ方向の矢視図である。図９のＸ方向の矢視図である。図９のＸＩ方向の矢視図である。図１１のＸＩＩの部分拡大図である。本発明の第１実施形態による電動装置のパワーモジュール及び電子部品の樹脂モールドを除いた斜視図である。本発明の第１実施形態による電動装置のヒートシンクの底面図である。本発明の第１実施形態による電動装置のヒートシンクの斜視図である。本発明の第１実施形態による電動装置のヒートシンクにパワーモジュールを取り付けた状態の底面図である。本発明の第１実施形態による電動装置のヒートシンクにパワーモジュールを取り付けた状態の斜視図である。本発明の第１実施形態による電動装置のヒートシンクにパワーモジュール及び制御基板を取り付けた状態の底面図である。本発明の第１実施形態による電動装置のヒートシンクにパワーモジュール及び制御基板を取り付けた状態の斜視図である。本発明の第２実施形態による電動装置の断面図である。図２０のＸＸＩの要部拡大図である。本発明の第３実施形態による電動装置の要部拡大図である。本発明の第４実施形態による電動装置の要部拡大図である。本発明の第５実施形態による電動装置の断面図である。

以下、本発明による複数の実施形態を図面に基づいて説明する。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による電動装置を図１〜図１９に示す。本実施形態の電動装置１０は、電動パワーステアリングに用いられるブラシレスモータである。電動装置１０は、図６に示すように、コラム軸１のギア２と噛み合い、ＣＡＮ等により伝送される車速信号及びステアリング３の操舵トルクを検出するトルクセンサ４から出力されるトルク信号に基づいて正逆回転することで、操舵のアシスト力を発生する。

図１に電動装置１０の断面図を示し、図２〜図５に電動装置１０の外観図を示す。図７に電動装置１０の分解斜視図を示す。

電動装置１０は、モータケース１１、ステータ１５、ロータ２１及びシャフト２５等から構成される電動機と、制御基板３０、パワーモジュール４０及びヒートシンク８０等から構成されるコントローラとを備えている。

先ず、電動機について説明する。

モータケース１１は、例えば鉄等から形成されている。モータケース１１は、有底筒状の第１モータケース１２と、この第１モータケース１２のコントローラ側の開口を塞ぐ第２モータケース１３とから構成されている。第１モータケース１２の底部の外壁にはアルミから形成されたフレームエンド１４が固定されている。

第１モータケース１２の径方向内側の内壁にステータ１５が収容されている。ステータ１５は、突極１６及び図示しないスロットを周方向に交互に有している。ステータ１５のスロットにインシュレータ１７を挟んでコイル１８が収容されている。このコイル１８は突極１６に巻回される。コイル１８は、２系統の三相巻線を形成している。コイル１８から取り出される取出線１９は、第２モータケース１３の板厚方向に形成された孔２０を通り、コントローラ側へ延びている。

ロータ２１は、ステータ１５の径内側に回転可能に設けられている。ロータ２１には、ロータコア２２の径外側に異種の磁極が周方向に交互に着磁された永久磁石２３が設けられている。ロータ２１の回転中心に形成された軸孔２４にシャフト２５が固定されている。シャフト２５は、軸方向の一端が第２モータケース１３に設けられた軸受２６に嵌合し、他端が第１モータケース１２の底部に設けられた軸受２７に嵌合している。

ステータ１５及びロータ２１の軸方向の体格は、電動機に要求される出力により設定される。

この構成により、コイル１８に通電されると回転磁界が形成され、ロータ２１及びシャフト２５はステータ１５及びモータケース１１に対し正逆回転する。そして、シャフト２５のフレームエンド１４側の出力端２８からコラム軸１のギア２に駆動力が出力される。

次に、コントローラについて説明する。

コントローラは、図７に示すように、モータのシャフト２５の軸方向の一方に、制御基板３０、パワーモジュール４０、ヒートシンク８０、カバー９１の順に設けられる。チョークコイル４４およびアルミ電解コンデンサ４３は、パワーモジュール４０の板厚方向にパワーモジュール４０の配線と電気的に接続される。制御基板３０及びパワーモジュール４０は、それぞれヒートシンク８０にねじ３１、４１により固定される。パワーモジュール４０のモールド樹脂４２から板厚方向に露出するパワートランジスタの放熱板５９は、絶縁放熱シート６９を挟んでヒートシンク８０に密着固定されている。

パワーモジュール４０の構成を図８〜図１３に示す。なお、図１３は、モールド樹脂４２を破線で示している。

パワーモジュール４０は、２組のインバータ回路を構成する１２個のパワートランジスタ５１〜５６、６１〜６６及び回路保護用の４個のパワートランジスタ５７、５８、６７、６８、これらのパワートランジスタ５１〜５８、６１〜６８を接続する配線７０〜７５、シャント抵抗７６並びにジャンパ配線７７等が略矩形の板状に樹脂モールドされている。

パワートランジスタ５１〜５８、６１〜６８及び配線７０〜７５は、同一平面状に配置されている。パワートランジスタ５１〜５８、６１〜６８は、２組のインバータ回路を形成する。一組のインバータ回路を形成する８個のパワートランジスタ５１〜５８は長手側の一方に一列に配置され、他の組のインバータ回路を構成する８個のパワートランジスタ６１〜６８は長手側の他方に一列に配置されている。図１２に示すように、パワートランジスタ５１〜５８、６１〜６８は、放熱板５９がモールド樹脂４２の板厚方向の外壁に露出している。

パワートランジスタ５１〜５８、６１〜６８に接続する端子７８及び信号配線７９がパワーモジュール４０の長手側の外壁から外側に突出している。端子７８は、コイル１８の取出線１９と電気的に接続する。信号配線７９は、制御基板３０の配線と電気的に接続する。

パワーモジュール４０の板厚方向に電子部品としてのアルミ電解コンデンサ４３及びチョークコイル４４が設けられている。アルミ電解コンデンサ４３は、配線７２〜７５に電気的に接続し、パワートランジスタ５１〜５８、６１〜６８のスイッチングにより生じるリップル電流を吸収する。チョークコイル４４は、配線７０、７１に電気的に接続し、パワートランジスタ５１〜５８、６１〜６８に供給される電源変動を減衰する。

パワーモジュール４０には、短手方向の端部に第１コネクタ４５が設けられている。第１コネクタ４５を経由し、バッテリー５からパワーモジュール４０に電流が供給される。

バッテリー５から第１コネクタ４５に供給される電流は、パワーモジュール４０の中央の配線７０からチョークコイル４４を経由し、第１コネクタ４５と反対の短手側の配線７１に流れる。その配線７１から長手側の両端に設けられた回路保護用のパワートランジスタ５７、５８、６７、６８を経由し、中央の配線７０の左右に設けられた配線７２、７３に流れる。その配線７２、７３からジャンパ配線７７を経由し、電源側のパワートランジスタ５１、５３、５５、６１、６３、６５から端子７８に接続される取出線１９を経由しコイル１８に流れる。コイル１８から戻る電流は端子７８からグランド側のパワートランジスタ５２、５４、５６、６２、６４、６６及びシャント抵抗７６を経由し、パワートランジスタ５１〜５６、６１〜６６の内側の配線７４、７５に流れる。その配線７４、７５から第１コネクタ４５を経由し、バッテリー５に流れる。

パワーモジュール４０に形成されるインバータ回路を図６に示す。図６では、６個のパワートランジスタ５１〜５６等により形成される１組のインバータ回路を示し、他の組のインバータ回路の回路図については省略している。２組のインバータ回路により、２系統の三相巻線を形成するコイル１８に供給する駆動電流としての三相交流が作られる。

図１４及び図１５に示すように、ヒートシンク８０は、熱伝導の良い例えばアルミから形成され、電動機の出力に応じてパワーモジュール４０の発する熱を吸収可能な熱容量を有する体積に形成されている。

ヒートシンク８０は、中央部分に凹部８２を有している。この凹部８２は、アルミ電解コンデンサ４３及びチョークコイル４４を収容可能な大きさに形成されている。また、ヒートシンク８０は、径外側のパワーモジュール４０の長手側と軸方向に略重なる位置に平面部８３を有している。これにより、パワーモジュール４０の長手側から外側に突出する端子７８とコイル１８の取出線１９との接続が可能となる。

ヒートシンク８０は、凹部８２と平面部８３とに挟まれた柱状体８４のパワーモジュール４０側に受熱面８５を有している。受熱面８５は、パワートランジスタ５１〜５８、６１〜６８の放熱板５９に絶縁放熱シート６９を挟んで当接する。これにより、パワーモジュール４０の発する熱がヒートシンク８０に伝熱する。

ヒートシンク８０は、パワーモジュール４０の第１コネクタ４５、及び後述する制御基板３０の第２コネクタ３９に対応する位置に開口部８６、８７を設けている。開口部８６、８７と平面部８３との間に軸方向の電動機側に延びる４本の支持体８８が設けられている。

制御基板３０は、図１〜図４、図１８及び図１９に示すように、パワーモジュール４０の第２モータケース１３側に、パワーモジュール４０と略平行に設けられている。制御基板３０は、例えばガラスエポキシ基板から形成され、パワーモジュール４０から突出する信号配線７９と電気的に接続している。

制御基板３０には、パワーモジュール４０の第１コネクタ４５と反対側に第２コネクタ３９が設けられている。また、制御基板３０には、パワーモジュール４０の端子７８の孔７８１と軸方向に重なる位置に取出線１９を通す孔３１１が設けられている。

制御基板３０には、マイクロコンピュータ３２、プリドライバ３３、カスタムＩＣ３４及び位置センサ３５等が実装されている。

位置センサ３５は、制御基板３０の第２モータケース１３側に実装されている。位置センサ３５は、シャフト２５の一方の端部に設けられた磁石２９の生じる磁界の向きに応じた信号を出力する。

図６に示すように、カスタムＩＣ３４は、位置センサ信号増幅部３６、レギュレータ３７及び検出電流増幅部３８を機能ブロックとして有している。位置センサ３５の出力した信号は、位置センサ信号増幅部３６により増幅され、マイクロコンピュータ３２に入力される。これにより、マイクロコンピュータ３２はシャフト２５に固定されたロータ２１の位置を検出する。

トルクセンサ４から出力されるトルク信号等が第２コネクタ３９を経由し、マイクロコンピュータ３２に入力される。また、シャント抵抗７６により検出したインバータ回路の電流が検出電流増幅部３８を経由し、マイクロコンピュータ３２に入力される。

マイクロコンピュータ３２は、位置センサ３５、トルクセンサ４、シャント抵抗７６等からの信号に基づき、車速に応じてステアリング３の操舵をアシストするように、プリドライバ３３を介してＰＷＭ制御により作られたパルス信号をパワートランジスタ５１〜５６、６１〜６６に出力する。これにより、パワートランジスタの形成する２組のインバータ回路は、バッテリー５からチョークコイル４４及び回路保護用のパワートランジスタ５７、５８、６７、６８を経由して供給される電流を三相交流に変換し、端子７８に接続する取出線１９からコイル１８に供給する。

続いて、電動機及びコントローラの組み付け方法を説明する。

先ず、図７〜図１１に示すように、パワートランジスタ５１〜５８、６１〜６８、配線７０〜７５などを樹脂モールドしたパワーモジュール４０の配線７０〜７５にアルミ電解コンデンサ４３、チョークコイル４４、第１コネクタ４５等を取り付ける。これらの電子部品と配線７０〜７５との接続は、パワーモジュール４０の底に設けられた穴４６から溶接又ははんだ付けによって行われる。

次に、図７及び図１４〜図１７に示すように、パワーモジュール４０をヒートシンク８０に取り付ける。パワーモジュール４０とヒートシンク８０との取り付けは、ヒートシンク８０の底に設けられたねじ穴８１にパワーモジュール４０をねじ４１によって固定する。このとき、パワートランジスタ５１〜５８、６１〜６８の放熱板５９とヒートシンク８０の受熱面８５との間に絶縁放熱シート６９を入れる。パワーモジュール４０とヒートシンク８０とが取り付けられると、アルミ電解コンデンサ４３及びチョークコイル４４は、ヒートシンク８０の凹部８２に挿入される。また、第１コネクタ４５は、ヒートシンク８０の開口部８６からヒートシンク８０の外側に突出する。

続いて、図１８及び図１９に示すように、制御基板３０をヒートシンク８０に取り付ける。制御基板３０とヒートシンク８０との取り付けは、ヒートシンク８０から軸方向に延びる柱９０に制御基板３０をねじ３１によって固定する。次に、パワーモジュール４０の信号配線７９と制御基板３０の配線とをはんだ又は溶接によって電気的に接続する。このとき、第２コネクタ３９は、ヒートシンク８０の開口部８７からヒートシンク８０の外側に突出する。

続いて、図２〜図５に示すように、ヒートシンク８０と電動機とを取り付ける。ヒートシンク８０と電動機との取り付けは、ヒートシンク８０の支持体８８の軸方向電動機側の端部と、第１モータケース１２の軸方向コントローラ側の端部とを当接する。第１モータケース１２の軸方向に延びる爪１２１を支持体の端部に設けられた突起８９と突起８９との間に挿入する。その爪１２１を周方向に折り曲げることで、ヒートシンク８０と第１モータケース１２とを固定する。なお、２本一組で並列に延びる爪１２１は、それぞれ周方向の反対向きに折り曲げる。このとき、第２モータケース１３の孔２０を通り軸方向に延びる取出線１９を制御基板３０の孔３１１とパワーモジュール４０の端子７８の孔７８１とに挿通する。そして、取出線１９とパワーモジュール４０の端子７８とを溶接又ははんだ付け等により電気的に接続する。

最後に、図１及び図７に示すように、略有底筒状に形成されたカバー９１でヒートシンク８０を覆い、カバー９１とヒートシンク８０とをねじ９２によって固定する。カバー９１は例えば鉄などの磁性体から形成され、パワートランジスタ５１〜５８、６１〜６８を流れる大電流によって生じる電界が外部に漏れることを抑制する。また、コントローラに埃等が入ることを抑制する。これにより、電動装置１０が完成する。

本実施形態では、電動機のコントローラを構成する制御基板３０、パワーモジュール４０及びヒートシンクは、モータケース側から制御基板３０、パワーモジュール４０、ヒートシンク８０の順に電動機のシャフト２５の軸方向に設けられる。

制御基板３０及びパワーモジュール４０のモータケース１１と反対側にヒートシンク８０を設けることで、電動機の出力の設定を変更した場合、電動機と制御基板３０との位置関係、及び電動機とパワーモジュール４０との位置関係を変えることなく、ヒートシンク８０の熱容量の設定のみを変えることができる。このため、出力の設定の異なる電動機に対し、コイル１８から取り出される取出線１９とパワーモジュール４０の端子との接続箇所、及びパワーモジュール４０と制御基板３０との接続箇所等の設計を共通化することができる。したがって、種々の出力の設定に対応した電動装置１０としてシリーズ化することが可能となり、電動装置１０の製造コストを低減することができる。

本実施形態では、位置センサ３５を実装した制御基板３０を第２モータケース１３側に設けることで、電動機の出力の設定を変更した場合、第２モータケース１３から制御基板３０側へ突出するシャフト２５の長さを変えることなく、制御基板３０に設けられる位置センサ３５の設計を共通化することができる。また、シャフト２５の長さを短くすることができるので、シャフト２５の軸ブレを抑制し、位置センサ３５の検出精度を向上することができる。

本実施形態では、パワーモジュール４０及び制御基板３０は、ヒートシンク８０に取り付けられ、ヒートシンク８０と第１モータケース１２とが接続される。これにより、電動機又はコントローラのいずれか一方に不具合が発生した場合、不具合の発生した側を容易に交換することができる。このため、製造上のコストを低減することができる。

本実施形態では、パワーモジュール４０の板厚方向にアルミ電解コンデンサ４３及びチョークコイル４４を設けている。このアルミ電解コンデンサ４３及びチョークコイル４４は、ヒートシンク８０に設けられた凹部８２に収容される。これにより、電動機の出力を変更した場合、アルミ電解コンデンサ４３及びチョークコイル４４とパワーモジュール４０とを接続する配線の設計を共通化することができる。また、アルミ電解コンデンサ４３及びチョークコイル４４をパワーモジュール４０の凹部８２に収容することで、電動装置１０の軸方向の体格を小さくすることができる。

本実施形態では、コイル１８から取り出される取出線１９は、制御基板３０の孔３１１を通り、パワーモジュール４０の端子７８と電気的に接続する。これにより、制御基板３０に設けられた孔３１１の内壁により取出線１９がガイドされ、取出線１９と端子７８とを容易に接続することができる。また、取出線１９と制御基板３０とを電気的に接続すれば、パワートランジスタ５１〜５６、６１〜６６からコイル１８に流れる電流を簡素な構成で検出することができる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態による電動装置を図２０及び図２１に示す。以下、複数の実施形態において、第１実施形態と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。

本実施形態の電動装置は、位置センサ３５とパワーモジュール４０との間にシールド部材９３を備えている。シールド部材９３は、例えば鉄などの高透磁率材料から形成される。

パワーモジュール４０の配線７０〜７５には、矢印Ａに示すように、バッテリ５から供給される大電流が流れる。このため、矢印Ｂに示すように、電界が発生する。この電界が位置センサ３５に作用すると、位置センサ３５から出力される信号に誤差が生じるおそれがある。

本実施形態では、パワーモジュール４０の配線７０〜７５に流れる大電流によって発生する電界は、シールド部材９３に沿って流れるので、位置センサ３５が電界からシールドされる。このため、パワーモジュール４０と制御基板３０との距離を近づけることができる。これにより電動装置の軸方向の体格を小さくすることができる。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態による電動装置を図２２に示す。本実施形態では、シールド部材９４は、平板状に形成されている。これにより、制御基板３０を広範囲でシールドすることができるとともに、シールド部材９４の加工コストを低減することができる。

（第４実施形態）
本発明の第４実施形態による電動装置を図２３に示す。本実施形態では、シールド部材９５は、パワートランジスタ５１〜５８及び配線７０〜７５等とともに一体に樹脂モールドされ、パワーモジュール４０を形成している。シールド部材９５は、パワートランジスタ５１〜５８及び配線７０〜７５の制御基板３０側に樹脂モールドされている。これにより、第２、第３実施形態と比較して、シールド部材９５と位置センサ３５との距離を遠くすることが可能となる。したがって、制御基板３０とパワーモジュール４０との間隔を短くすることができる。

（第５実施形態）
本発明の第５実施形態による電動装置を図２４に示す。本実施形態は、第３実施形態の変形例である。本実施形態では、シールド部材９６の縁に曲面部９７が形成されている。曲面部９７は、板厚方向の一方の側が制御基板３０に当接し、他方の側がパワーモジュール４０に当接している。このため、曲面部９７の弾性力により、ねじ４１を用いることなく、パワーモジュール４０とヒートシンク８０とを固定することができる。したがって、コントローラの組み付け工数を削減し、電動装置の製造コストを低減することができる。

（他の実施形態）
上述した複数の実施形態では、１２個のパワートランジスタにより２組のインバータ回路を形成し、２系統の駆動制御により電動機を駆動制御する電動装置について説明した。これに対し、本発明の電動装置は、１系統又は３系統以上の駆動制御により電動機を駆動制御しても良い。

上述した複数の実施形態では、電動パワーステアリングに用いられるブラシレスモータについて説明した。これに対し、本発明の電動装置は、電動パワーステアリング以外の種々の用途に用いても良い。また、ロータにコイルの巻回されるブラシ付きモータに適用しても良い。

上述した複数の実施形態では、複数のパワートランジスタと配線等を同一平面状に配置し、樹脂モールドすることでパワーモジュールを形成した。そしてこのパワーモジュールをヒートシンクの底部に平置きに配置した。これに対し、本発明は、パワートランジスタ及び配線等を個別に樹脂モールドし、ヒートシンクの側面に縦置きに配置しても良い。

上述した複数の実施形態では、制御基板は１枚としたが、本発明は２枚以上の制御基板を設けても良い。

上述した複数の実施形態では、ヒートシンクの全体をカバーで覆った。これに対し、本発明は、ヒートシンクの平面部の外側に形成される開口のみをカバーで覆うようにしても良い。

このように、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の形態で実施することができる。

１０・・・電動装置
１１・・・モータケース
１５・・・ステータ
１８・・・コイル
１９・・・取出線
２１・・・ロータ
３０・・・制御基板
２５・・・シャフト
４０・・・パワーモジュール
５１５８・・・パワートランジスタ
８０・・・ヒートシンク

Claims

モータケースと、
前記モータケース内に固定されるステータと、
前記ステータに対して相対回転可能に設けられるロータと、
前記ロータに固定され、前記モータケースに回転可能に支持されるシャフトと、
前記ステータ又は前記ロータに巻回されるコイルから取り出される取出線と電気的に接続し、前記コイルへ駆動電流を供給する複数のパワートランジスタを備えるパワーモジュールと、
前記パワートランジスタのスイッチングを制御する制御基板と、
前記シャフトの軸方向の一方であって、前記シャフトから離れた位置に設けられ、前記パワートランジスタの発する熱を吸収するヒートシンクと、を備え、
前記ヒートシンク（８０）は、中央部分の外側にあり軸方向に延びる柱状体（８４）を備えるとともに、柱状体（８４）の底部に受熱面（８５）を備え、
前記取出線は軸方向に延び、前記パワーモジュールから径方向外側に突出する端子に設けられた孔を挿通し、前記取出線と前記パワーモジュールとが直接接続することを特徴とする電動装置。
モータケースと、
前記モータケース内に固定されるステータと、
前記ステータに対して相対回転可能に設けられるロータと、
前記ロータに固定され、前記モータケースに回転可能に支持されるシャフトと、
前記シャフトの軸方向の一方の側で前記モータケース外に設けられ、前記ステータ又は前記ロータに巻回されるコイルから取り出される取出線と電気的に接続し、前記コイルへ駆動電流を供給する複数のパワートランジスタを備えるパワーモジュールと、
前記モータケース外で前記パワートランジスタのスイッチングを制御する制御基板と、
前記モータケース外で前記パワートランジスタの発する熱を吸収するヒートシンクと、
前記モータケース外でシャフトの軸方向の一方の端部に設けられる磁石（２９）と、
前記モータケース外で前記磁石の生じる磁界の向きに応じた信号を出力する位置センサ（３５）と、を備え、
前記取出線は軸方向に延び、前記パワーモジュールから径方向外側に突出する端子に設けられた孔を挿通し、前記取出線と前記パワーモジュールとが直接接続することを特徴とする電動装置。
前記ヒートシンクは、中央部分の外側にあり軸方向に延びる柱状体を備えるとともに、柱状体の底部に受熱面を備えることを特徴とする請求項２に記載の電動装置。
前記位置センサは、前記制御基板に設けられることを特徴とする請求項２又は３に記載の電動装置。
前記磁石は、前記シャフトの軸径より大きい形状であることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか一項に記載の電動装置。