JP6338719B1 - 電動駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】制御ユニット部を金属もしくは樹脂製のカバーで覆う必要があり部品点数が多くなったり、制御ユニット部と電動モータの各端子を接続するために半田づけまたは溶接等が必要であり、組立工数が多くなる課題があった。【解決手段】電動モータ１と、この電動モータ１を制御するための制御ユニット部２を一体化した電動駆動装置において、制御ユニット部２は制御基板２２の端子部２４を除く全体を樹脂２６で封止し、電動モータ１に接続されたモータ端子１３と制御ユニット部２の端子部２４との接続を差し込みにした。【選択図】図２

Description

この発明は、電動モータとこの電動モータを制御するための制御ユニット部を一体化した電動駆動装置に関するものである。

電動モータを制御するための制御ユニット部と電動モータを一体化した制御ユニット一体型電動駆動装置は、電動パワーステアリング装置などに適用されている。
従来の電動パワーステアリング装置において、制御ユニットはモータの出力軸と同軸上にモータと一体化され、モータの出力側とは反対側に配置されている。また制御ユニットは電源系の大電流用コネクタや信号系の小電流用コネクタを有し、これらコネクタが取り付けられる絶縁樹脂製のコネクタ組付体が制御ユニットのカバーの役目を果たすようにモータに固定されている（特許文献１参照）。

また、電動パワーステアリング装置の制御ユニットは、ブリッジ回路を構成する複数のパワースイッチング素子と、パワースイッチング素子のそれぞれからモータに供給されるモータ電流をオン・オフ制御するモータリレー用スイッチング素子とからなるパワー回路部品を導電部材上に実装し、このパワー回路部品と導電部材とをモールド樹脂にて一体成形し、ヒートシンク上に当接配置したものが知られている（特許文献２参照）。

ＷＯ２０１６／０２４３５８号 再公表特許ＷＯ２０１６／０６０１２３号公報

従来では、制御ユニット部は金属もしくは樹脂製のカバーで覆われ、また電動モータの端子と制御ユニット部からの端子とは半田づけや溶接で接続する構造であった。
そのため、従来工法では制御ユニット部を金属もしくは樹脂製のカバーで覆う必要があり部品点数が多くなる課題があった。また、制御ユニット部と電動モータの各端子を接続するために半田づけまたは溶接等が必要であり、組立工数が多くなる課題があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、制御ユニット部用のカバーを省略し、またモータ端子と制御ユニット部の端子との接続に半田づけや溶接を不要にした電動駆動装置を提供することを目的とするものである。

この発明に係わる電動駆動装置は、電動モータと、この電動モータを制御するための制御ユニット部を一体化した電動駆動装置において、制御ユニット部は制御基板の端子部を除く全体を樹脂で封止し、電動モータに接続されたモータ端子部と制御ユニット部の端子部との接続を差し込みにすると共に、電動モータの筐体の一部に突起部を設け、制御ユニット部を封止する樹脂の一部に突起部に嵌合する穴を設け、電動モータと制御ユニット部を一体化したものである。

この発明に係る電動駆動装置によれば、制御ユニット部の全体が樹脂で封止されて、この樹脂がカバーの役目をするから組み付けを簡略化できる。また、電動モータに接続されたモータ端子と制御ユニット部の端子部との接続を差し込みにしたので、各端子を接続するための半田づけや溶接等が不要となり、組立工数を削減することができる。

この発明の実施の形態１に係る電動駆動装置の上面図である。 この発明の実施の形態１に係る電動駆動装置の側面図である。 この発明の実施の形態１に係る電動駆動装置に使用される制御ユニット部の下面図である。 この発明の実施の形態１に係る電動駆動装置の制御ユニット部の端子と電動モータの端子との接続部を示す断面図である。 この発明の実施の形態１に係る電動駆動装置の制御ユニット部の端子と電動モータの端子との接続部を示す上面図である。 この発明の実施の形態２に係る電動駆動装置の側面図である。 この発明の実施の形態２に係る電動駆動装置に使用される制御ユニット部の上面図である。 この発明の実施の形態３に係る電動駆動装置の側面図である。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１に係る電動駆動装置を図１から図５に基づいて説明する。
図１はこの発明の実施形態１の電動駆動装置の上面図、図２は側面図、図３は制御ユニット部の下面図である。
図１〜図３において、電動駆動装置は、電動モータ１と制御ユニット部２で構成され、制御ユニット部２は電動モータ１の出力軸１１と同軸上に電動モータ１と一体化され、電動モータ１の出力軸１１とは反対側に配置されている。

電動モータ１の内部には、電気回路を構成したコイルを巻いたステータと、ベアリングで支持され、マグネットが付いたロータが構成されており、ロータは出力軸１１と一体でありその先端にはギアにトルクを伝達するためのボスが構成されている。
ボスの反対側には制御回路やインバータ回路を含む制御ユニット部２が構成されている。制御ユニット部２には、電源と接続される電源コネクタ３とＣＡＮなどで車両側からの信号を伝達するための車両信号コネクタ４およびトルクセンサからの信号を伝達するためのトルクセンサコネクタ５が設けられている。

電源コネクタ３は大電流用コネクタに相当し、車両信号コネクタ４およびトルクセンサコネクタ５は小電流用コネクタに相当する。
図１〜図３ではコネクタ３、４、５は１系統としか図示していないが、２系統にして冗長性を持たせても良い。このような構成とすることで、冗長化が図れ、信頼性が向上する。

制御ユニット部２は、電源生成用のＩＣ、各種電圧の監視やモータ駆動を制御する機能を備えたマイコン、電動モータ１に電流を供給して駆動するインバータ部、インバータ部を駆動するプリドライバＩＣなどで構成されている。
上記したＩＣやマイコンなどの電子部品２１は制御基板２２の上部に実装され、インバータ部などの発熱部品２３は制御基板２２の下部に実装されている。
制御基板の２２の一辺には、電動モータ１のモータ端子などと電気的に接続するための印刷配線した銅パターンの端子部２４が設けられている。

制御基板２２に実装されている発熱部品２３の下部には、発熱部品２３から発生する熱を放熱するための金属プレート２５が発熱部品２３に当接して設けられ、この金属プレート２５の下面は電動モータ１の筐体と当接しており、発熱部品２３から発生した熱は金属
プレート２５を介して電動モータ１の筐体から放熱されるようになっている。

制御ユニット部２は、制御基板２２の端子部２４を除く全体が絶縁性の樹脂２６で封止されており、樹脂２６で制御ユニット部２は制御基板２２とほぼ相似形の四角形に形成されている。
即ち、図２に示すように、絶縁性の樹脂２６は、制御基板２２、それに搭載されている電子部品２１および発熱部品２３を覆うようにして、端子部２４および金属プレート２５の一面を除いて制御ユニット部２の全体を封止するようにして、従来の制御ユニット部２用のカバーは省略されている。

金属プレート２５の電動モータ１の筐体と当接している一面は、制御ユニット部２の樹脂２６の表面と同じ面となって露出しており、金属プレート２５を介して電動モータ１の筐体に放熱されなくなるのを防止するようになっている。
電源コネクタ３と車両信号コネクタ４およびトルクセンサコネクタ５は、絶縁性の樹脂２６から突出するように構成され、実施の形態１では図１、２のように制御ユニット部２の横方向に延びている。

次に制御ユニット部２の端子部２４と電動モータ１のモータ端子部１３との電気的な接続の仕方について説明する、
電動モータ１は、その筐体に図２に示すように制御ユニット部２の側面まで延びた突出部１２を有し、この突出部１２に電動モータ１のステータコイルなどに接続されたモータ端子部１３が収納されている。

図４は制御ユニット部２の端子部２４と電動モータ１の端子部１３との接続部を示す断面図、図５はその上面図である。
図４および図５に示すように、制御基板２２の一部を樹脂２６で封止せずに銅パターンを剥き出しにした端子部２４は、電動モータ１に接続されたモータ端子部１３に差し込みだけで、電動モータ１と導通がとれる構成となっている。このため、従来のように各端子を接続するための半田づけや溶接等が不要となり、組立工数を削減することができる。

次に電動モータ１に制御ユニット部２を固定して一体化する方法について説明する。
図１、２に示すように電動モータ１の突出部１２に四角形の突起部１４を２か所設け、一方、制御ユニット部２の樹脂２６の一部には、いわゆるコネクタのロック部と同じ形状で、電動モータ１の突起部１４に嵌合する穴部２７を設ける。
したがって、制御ユニット部２の端子部２４を電動モータ１に接続されたモータ端子部１３に差し込んで電気的な接続をした後に、制御ユニット部２の樹脂２６に設けられた穴部２７を電動モータ１の突起部１４に勘合することで、電動モータ１と制御ユニット部２を一体化することができる。
樹脂２６で構成された穴部２７は弾性変形することができるので、端子部２４と端子部１３の電気的な接続をした後でも、穴部２７を突起部１４に嵌合することができる。

また、電動モータ１と制御ユニット部２を一体化した電動駆動装置は、電動モータ１の出力軸１１の回転角を検出する回転センサが配置されている。この回転センサの出力は制御ユニット部２に入力される、したがって、制御基板２２の端子部２４には、モータ端子部１３と接続される端子以外に電動モータ１の位置検出機能を有した回転センサの出力を入力する接続部（端子部）を備えた構成にしてもよい。
また、制御基板２２の端子部２４は、モータ端子部１３および回転センサとの接続部をそれぞれ２系統備えた構成にしてもよい。

以上のように実施の形態１の発明によれば、制御ユニット部２のほぼ全体が樹脂２６で
封止されて、この樹脂２６が制御ユニット部２のカバーの役目をするから組み付けを簡略化できる。また、電動モータ１に接続されたモータ端子部１３と制御ユニット部２の端子部２４との接続を差し込みにしたので、各端子を接続するための半田づけや溶接等が不要となり、組立工数を削減することができる。

実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２に係る電動駆動装置を図６および図７に基づいて説明する。図６はこの発明の実施形態２の電動駆動装置の側面図、図７は制御ユニット部の上面図である。
図６および図７において、電動モータ１と制御ユニット部２の構成は実施の形態１と同じであるが、制御ユニット部２の金属プレート２５を削除し、制御ユニット部２を封止する樹脂２６は、電動モータ１の筐体に接する側の厚みを、他の面よりも薄くし、電動モータ１と当接させている。

このように構成することで、発熱部品２３の封止樹脂内部から外部への放熱性を向上することができ，かつ金属プレート２５などの放熱部材を削減することでコストを低減できる。
また、制御ユニット部２の印刷配線した銅パターンの端子部２４は、実施の形態１では制御基板２２の上面に形成していたが、実施の形態２では制御基板２２の下面に形成している。その他の構成は実施の形態と同じにつき、同じまたは相当部分には同じ符号を付して説明を省略する。

実施の形態３．
次に、この発明の実施の形態３に係る電動駆動装置を図８に基づいて説明する。図８はこの発明の実施形態３の電動駆動装置の側面図である。
図８に示すように、実施の形態３の発明は、制御ユニット部２の配設向きが異なる構成にしたものである。
実施の形態１および２では、制御ユニット部２の端子部２４を電動モータ１のモータ端子部１３に横方向に差し込んで、電気的な接続を行っていたが、実施の形態３の発明は、制御ユニット部２の端子部２４を電動モータ１のモータ端子部１３に縦方向に差し込んで接続するようにしたものである。

よって、電源コネクタ３と車両信号コネクタ４およびトルクセンサコネクタ５は、制御ユニット部２の上部に設けられている。その他の構成は実施の形態と同じにつき、同じまたは相当部分には同じ符号を付して説明を省略する。
実施の形態３の発明では、電動モータ１の筐体には、実施の形態１、２で説明した突出部１２が不要となり構成が簡単となる。

実施の形態４．
実施の形態１から３の発明における制御ユニット部２の端子部２４は、制御基板２２に印刷配線した銅パターンで構成したが、プレスフィット端子（プレスフィットピン）で構成してもよい。
プレスフィットとは、端子のプレスフィット部分と基板のスルホールとの嵌め合い関係が圧入となり、その締め代によって発生する復元力によって接触、通電するものである。従って、端子を固定するときには半田付けを必要とせず、環境負荷の低減とコストの低減に寄与する。

以上、この発明の実施の形態を記述したが、この発明は実施の形態に限定されるものではなく、種々の設計変更を行うことが可能であり、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

この発明の電動駆動装置は、主に電動パワーステアリング用の電子制御装置（制御ユニット）、電動モータおよび制御ユニットと電動モータを一体型にしたＭＣＵ（Motor Controller Unit）に適用され、上記課題を克服することにより、小型化、低コスト化、組立
工数の削減を可能とする。

１：電動モータ、 ２：制御ユニット部、 ３：電源コネクタ、 ４：車両信号コネクタ、 ５：トルクセンサコネクタ、 １１：出力軸、 １２：突出部、 １３：モータ端子部、 １４：突起部、 ２１：電子部品、 ２２：制御基板、 ２３：発熱部品、
２４：端子部、 ２５：金属プレート、 ２６：樹脂、 ２７：穴部

Claims (8)

1. 電動モータと、この電動モータを制御するための制御ユニット部を一体化した電動駆動装置において、前記制御ユニット部は制御基板の端子部を除く全体を樹脂で封止し、前記電動モータに接続されたモータ端子部と前記制御ユニット部の前記端子部との接続を差し込みにすると共に、前記電動モータの筐体の一部に突起部を設け、前記制御ユニット部を封止する前記樹脂の一部に前記突起部に嵌合する穴を設け、前記電動モータと前記制御ユニット部を一体化したことを特徴とする電動駆動装置。
2. 前記制御ユニット部は、電源コネクタ、車両側からの信号を伝達するための車両信号コネクタおよびトルクセンサからの信号を伝達するためのトルクセンサコネクタを備えたことを特徴とする請求項１に記載の電動駆動装置。
3. 前記電源コネクタ、前記車両信号コネクタおよび前記トルクセンサコネクタをそれぞれ２系統備えたことを特徴とする請求項２に記載の電動駆動装置。
4. 前記制御基板の端子部は、前記電動モータの位置検出機能を有した回転センサとの接続部を備えたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電動駆動装置。
5. 前記制御基板の端子部は、前記モータ端子部および前記回転センサとの接続部をそれぞれ２系統備えたことを特徴とする請求項４に記載の電動駆動装置。
6. 前記制御ユニット部は、前記制御基板に実装されている発熱部品から発生する熱を放熱するための金属プレートを備えたことを特徴とした請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の電動駆動装置。
7. 前記金属プレートの一面は、前記制御ユニット部の樹脂表面と同じ面となって露出しており、前記電動モータの筐体と当接していることを特徴とした請求項６に記載の電動駆動装置。
8. 前記制御ユニット部を封止する樹脂は、前記電動モータの筐体に接する側の厚みを、他の面よりも薄くしたことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の電動駆動装置。

Images