JP6362770B2 - 制御装置 - Google Patents

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Description

この発明は、制御装置に関し、特に、例えば電動モータを駆動するインバータ回路を構成する半導体モジュールを有した制御装置に関する。
従来の車両用の制御装置において、例えば、電動パワーステアリング装置を小型化するために、モータに制御ユニットを合体させる一体化が提案されてきた。装置全体を小型化するためには、使用部品も小型化する必要がある。そのため、モータへ電流を供給および遮断するためのインバータとして、半導体モジュールが用いられていた。半導体モジュールには、スイッチング素子が複数個内蔵されている。半導体モジュールの搭載性は、小型化および組立性に関して重要な要件となる。従って、半導体モジュールとしては、放熱性、制御量出力回路、及び、モータ巻線との接続性、等々、種々の点を考慮されたものでなければならなかった。
従来の電動パワーステアリング装置では、ロータとステータからなるモータを内蔵したモータケースを利用して、半導体モジュールを位置ずれしないように装着している。そのため、半導体モジュールから特別端子が延出されている。また、この特別端子が係合するための穴又は溝をモータケースに開けて、半導体モジュールとモータケースとを係合させていた（例えば、特許文献１参照）。
特許第５３１７８４６号公報
上記の特許文献１に記載の従来装置の構成では、モータケースという金属製部材に係合部を設けて半導体モジュールの位置精度の向上を図っている。金属部材に係合部を設ける場合は、機械加工が必要である場合が多い。このため、係合部を設けることによるコストアップ、および、管理工程の増加となっていた。
この発明は、かかる問題点を解決するためになされたものであり、モータ側の構成には影響を及ぼすことなく、半導体モジュールの取付工程を容易にすることで、コストアップを抑制しつつ、半導体モジュールを適切に位置決めすることができる制御装置を提供することを目的としている。
この発明は、筐体と、前記筐体内に設けられたモータと、前記筐体内に設けられ、前記モータを制御するための制御ユニットと、前記筐体内に配置され、前記モータと前記制御ユニットとの境界板を構成するフレームとを備え、前記制御ユニット内には、半導体モジュール、中間部材、および、制御基板が順に積層されており、前記半導体モジュールは、前記フレームと前記中間部材とに挟まれて、前記フレームおよび前記中間部材に当接するように配置され、前記半導体モジュール及び前記中間部材のいずれか一方に係止部が設けられるとともに、他方に被係合部が設けられ、前記係止部および前記被係合部の少なくとも一方は絶縁体で構成され、前記係止部を前記被係合部に係合することで、前記半導体モジュールと前記中間部材とを係合させ、前記係止部は、前記半導体モジュールに設けられ、前記被係合部は、前記中間部材に設けられ、前記係止部は、前記半導体モジュールに内蔵されたリードフレームの一部を延長させることで形成され、前記被係合部は、上部の穴径が下部の穴径よりも狭い円錐状の穴から構成されており、前記リードフレームの一部から構成された前記係止部の先端が前記被係合部の前記上部に嵌合されることで、前記係止部が前記被係合部に係止される、制御装置である。
この発明に係る制御装置は、前記半導体モジュール及び前記中間部材のいずれか一方に係止部を設け、他方に被係合部を設けて、前記係止部および前記被係合部の少なくとも一方を絶縁体で構成し、前記係止部を前記被係合部に係合することで、前記半導体モジュールと前記中間部材とを係合させるようにしたので、モータ側の構成には影響を及ぼすことなく、半導体モジュールの取付工程を容易にすることで、コストアップを抑制しつつ、半導体モジュールを適切に位置決めすることができる。
この発明の実施の形態１に係る制御装置の回路構成を示した回路図である。 この発明の実施の形態１に係る制御装置の構成を示す部分断面図である。 この発明の実施の形態１に係る制御装置に設けられた中間部材の構成を示した平面図である。 この発明の実施の形態１に係る制御装置に設けられた中間部材の構成を示した、図３の線ＡＡ−ＡＡにおける断面図である。 この発明の実施の形態１に係る制御装置に設けられた半導体モジュールの構成を示した斜視図である。 この発明の実施の形態１に係る制御装置に設けられた半導体モジュールの構成を示した内部透視図である。 この発明の実施の形態２に係る制御装置に設けられた中間部材の構成を示した、図３の線ＡＡ−ＡＡに相当する線における断面図である。 この発明の実施の形態２に係る制御装置に設けられた半導体モジュールの構成を示した内部透視図である。
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１に係る制御装置を、図に基づいて説明する。図１は、本実施の形態に係る制御装置全体の回路構成図である。図１に示すように、制御装置には、制御ユニット１とモータ２とが設けられている。制御ユニット１とモータ２とは、後述する図２に示すように、一体化されている。モータ２は、例えば車両（図示せず）に設けられたハンドル（図示せず）の操舵力をアシストするためのモータである。制御ユニット１には、回転センサ５とセンサ群８が接続されている。回転センサ５は、モータ２の回転角を検出する。センサ群８は、ハンドルの操舵力を検出するトルクセンサ及び車両の速度を検出する車速センサ等の複数のセンサ類を含む。センサ群８に含まれるこれらのセンサ類は、車両の各場所にそれぞれ搭載されている。
モータ２は、ブラシレスモータから構成されている。図１の例では、モータ２は３相の巻線から構成されている。モータ２の各相を、以下では、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相と呼ぶこととする。以下では、モータ２を、３相ブラシレスモータとして説明する。しかしながら、モータ２は、３相ブラシレスタイプに限定されるものではなく、ブラシ付きモータ、又は、３相以上の多相巻線モータであってもよい。
図１に示すように、制御ユニット１内には、制御基板３と、インバータ回路４と、ノイズ抑制コイル１４と、リレー素子１５とが設けられている。
インバータ回路４は、モータ２のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各モータ巻線に電流を供給する。インバータ回路４は、３つの半導体モジュール３５から構成されている。これらの半導体モジュール３５は、モータ２のＵ相、Ｖ相、Ｗ相にそれぞれ接続されている。各半導体モジュール３５は、同一の回路構成を有している。すなわち、各半導体モジュール３５は、スイッチング素子３１，３２，３３と、コンデンサ３０と、シャント抵抗３４とで、主に構成されている。スイッチング素子３１，３２、および、シャント抵抗３４は、直列に接続されている。シャント抵抗３４は、電流検出が可能な抵抗から構成されている。コンデンサ３０は、スイッチング素子３１，３２からなる直列に対して並列に接続されている。コンデンサ３０は、脈動等のノイズ抑制のために設けられている。スイッチング素子３３は、スイッチング素子３１とスイッチング素子３２との接続点と、モータ２との間に、接続されている。スイッチング素子３３は、電流供給を遮断できるリレー機能を有したスイッチング素子から構成されている。半導体モジュール３５は、これらの部品類（３０〜３４）を１つにまとめて、半導体モジュールとして構成されている。なお、図１の例においては、各半導体モジュール３５が、１相分の回路構成のみを内蔵したものが図示されているが、その場合に限らず、１つの半導体モジュールに２相または３相分の回路構成を内蔵してもよい。
制御基板３には、ＣＰＵ（マイクロコンピュータ）１０、インターフェース用駆動回路１１、電流検出回路１２、および、回転角検出回路１３が搭載されている。ＣＰＵ１０は、センサ群８からの情報を基に、モータ２を駆動する電流値を算出して出力する。インターフェース用駆動回路１１は、半導体モジュール３５とＣＰＵ１０との間のデータの送受信を行う。電流検出回路１２は、シャント抵抗３４で検出した電流を増幅し、ＣＰＵ１０に入力可能なように変換する。回転角検出回路１３は、モータ２の回転角を検出する回転センサ５からの情報を、ＣＰＵ１０に入力する。
さらに、制御ユニット１には、バッテリ６から電力が直接入力される電源系ライン３８が接続されている。電源系ライン３８には、電源端子（＋Ｂ）とグランドに接続されている。なお、本明細書では、このように、電源端子（＋Ｂ）に接続された電源ラインと、グランドに接続されたグランドラインとを、まとめて、「電源系ライン」と呼ぶこととする。制御ユニット１内のノイズ抑制コイル１４は、電源系ライン３８の電源端子（＋Ｂ）に直列接続されている。電源端子（＋Ｂ）には、イグニッションスイッチ７も接続されている。イグニッションスイッチ７は、一端が、電源端子（＋Ｂ）に接続され、他端が、制御基板３に接続されている。ノイズ抑制コイル１４には、リレー素子１５が、直列接続されている。リレー素子１５は、電源系ライン３８を遮断できる電源リレー機能を有している。インバータ回路４の各半導体モジュール３５の一端は、リレー素子１５に接続され、他端は、接地されている。こうして、バッテリ６から、ノイズ抑制コイル１４とリレー素子１５とインバータ回路４とを介して、モータ２のモータ巻線に対して、大電流が供給される。なお、半導体モジュール３５内に、リレー素子１５を内蔵することも可能である。さらに、リレー素子１５を１個の半導体モジュールとして形成することも可能である。
制御ユニット１とモータ２とを一体化した構成について、図２を用いて説明する。なお、図２における紙面下側が、モータ２の出力軸２３側であり、図２における紙面上側が、反出力側である。図２において、図１と同一の構成については、同一符号を付して示し、ここでは、その説明を省略する。ただし、図２では、半導体モジュール３５を、各相ごとに区別して、半導体モジュール３５Ｕ，３５Ｗと記載している。図２では、半導体モジュール３５Ｖは図示を省略している。制御ユニット１は、モータ２の出力軸２３に同軸状で、モータ２の反出力側に搭載されている。なお、この場合に限らず、制御ユニット１はモータ２の出力側に搭載されてもよく、あるいは、モータ２の側面に搭載されていてもよい。
モータ２は、中心に出力軸２３を有している。出力軸２３には、ロータ２１が設けられている。ロータ２１には、複数個の永久磁石（図示せず）が装着されている。ロータ２１の周囲には、ステータ２２が配置されている。ステータ２２には、３相のモータ巻線２４が巻装されている。出力軸２３、ロータ２１、および、ステータ２２は、ヨーク２７と下フレーム２８と上フレーム４０とで包み込まれている。すなわち、ヨーク２７が側壁を構成しており、上フレーム４０が上蓋を構成しており、下フレーム２８が底板を構成している。なお、下フレーム２８の下側は、出力軸２３の回転が伝達される減速機（図示せず）に接続されている。
モータ巻線端は、各モータ巻線２４の上部に配置されている。モータ巻線端に対して、３つのモータ巻線２４を例えば図１のようにデルタ（△）結線するための接続リング２５が配置されている。最終の３本のモータ巻線端は、巻線ターミナル２６として、計３本上方へ延出されている（図２では、Ｕ相とＷ相の２本のみ図示）。この巻線ターミナル２６に電流を供給することで、磁界が発生する。当該磁界が、ロータ２１外周に装着された磁石（図示せず）と反発または引き合いする作用により、ロータ２１が回転する。
上フレーム４０の中央部には、軸受２９ａが内蔵されている。同様に、下フレーム２８の中央部には、軸受２９ｂが内蔵されている。上フレーム４０より下側の部分が、モータ部であり、上フレーム４０より上側の部分が、制御ユニット１である。そのため、上フレーム４０は、モータ２と制御ユニット１との間の境界を形成する境界板となっている。制御ユニット１を構成する主な電子部品は、ハウジング１９内に内蔵されている。ハウジング１９の上面には、コネクタ類が配置されている。コネクタ類には、電源用コネクタ１６およびセンサ用コネクタ１７が含まれる。ハウジング１９の上面には、さらに、ノイズ抑制コイル１４を内蔵したカバー１８が装着されている。各コネクタ１６，１７のピンから伸びた電源系ライン（＋Ｂ、グランド）およびセンサ用ラインは、制御ユニット１の中に向かって延びている。制御ユニット１内の空間には、半導体モジュール３５Ｕ，３５Ｖ，３５Ｗ、中間部材５０、および、制御基板３が、下から順に積層されている。制御基板３には、ＣＰＵ１０及び駆動回路１１が搭載されている。中間部材５０と制御基板３との間には、空間がある。当該空間には、コンデンサ３０が、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各相毎に１個ずつ配置されている。各コンデンサ３０の直下には、中間部材１５を挟んで、半導体モジュール３５が、それぞれ、配置されている。半導体モジュール３５は、上フレーム４０と中間部材５０とに挟まれて、上フレーム４０と中間部材５０とに当接するように配置されている。
中間部材５０は、絶縁性樹脂で製造されている。中間部材５０には、多数の穴が開いている。中間部材５０のこれらの穴には、半導体モジュール３５Ｕ、３５Ｖ、３５Ｗの端子が貫通されている。また、中間部材５０の上面から、複数の柱５１が立っている。これらの柱５１で、制御基板３が支持されている。さらに、コンデンサ３０の位置決めを行うことができるように、中間部材５０の上面には、コンデンサ３０の外形に沿った凹部が設けられている。モータ２の巻線ターミナル２６が、上フレーム４０に設けられた穴、および、中間部材５０に設けられた穴を貫通して、上方向に延びている。巻線ターミナル２６の端子９は、半導体モジュール３５Ｕ，３５Ｖ，３５Ｗの端子に、例えば溶接により、接続されている。半導体モジュール３５Ｕ，３５Ｖ，３５Ｗから延びたその他の端子は、中間部材５０の穴を貫通して上方向に延びている。それらの端子は、さらに、制御基板３を貫通して、制御基板３に例えばハンダ付けにより、接続されている。
中間部材５０の構成を図３及び図４に示す。図３が、中間部材５０の平面図であり、図４は、図３の線ＡＡ−ＡＡにおける断面図である。図３及び図４において、図１及び図２と同一の構成については、同一符号を付して示し、ここでは、その説明を省略する。中間部材５０は、図２に示されるように、モータ２のヨーク２７及び上フレーム４０と同軸状に配置されているため、円形形状となっている。中間部材５０の下面には、半導体モジュール３５Ｕ、３５Ｖ、３５Ｗを配置するための凹部３５Ｕａ、３５Ｖａ、３５Ｗａが設けられている。凹部３５Ｕａ、３５Ｖａ、３５Ｗａは、軸を中心として、反時計回りに、９０°ごとに回転した位置に、順に配置されている。すなわち、凹部３５Ｕａは図３の紙面左側、凹部３５Ｗａは図３の紙面右側、凹部３５Ｖａは図３の紙面下側に配置されている。半導体モジュール３５Ｕ、３５Ｖ、３５Ｗは、図２に示すように、これらの凹部３５Ｕａ、３５Ｖａ、３５Ｗａ内に搭載される。また、凹部３５Ｕａ、３５Ｖａ、３５Ｗａの周囲には、端子用の穴５３，５４，５５，５６が形成されている。穴５３，５４，５５，５６は、中間部材５０を貫通する貫通穴である。また、中間部材５０の下面には、リレー素子１５を配置するための凹部１５ａが設けられている。凹部１５ａは、図３の紙面上側に配置されている。凹部１５ａの周囲には、端子用の穴が形成されている。また、中間部材５０の上面には、コンデンサ３０の位置決めするための凹部５２Ｕ、５２Ｖ、５２Ｗが設けられている。これらの凹部５２Ｕ、５２Ｖ、５２Ｗの配置位置は、中間部材５０を挟んで、それぞれ、半導体モジュール３５Ｕ、３５Ｖ、３５Ｗの配置位置のちょうど真上になっている。
中間部材５０は、上述したように、絶縁性樹脂で形成されている。中間部材５０の内部には、バッテリ６の電源系ライン３８の＋Ｂライン６ａおよびグランドライン６ｂの少なくとも２本のバスバーが配置されている。＋Ｂライン６ａのバスバーのみを図３に破線で示したが、グランドライン６ｂのバスバーも同様の形状をなしている。＋Ｂライン６ａは、ドーナツ状の形状を有している。このドーナツ状の＋Ｂライン６ａから、各半導体モジュール３５の＋Ｂ端子に対して、バスバーが伸びている。各バスバーの先端は、半導体モジュール３５の端子と電気的接続される端子になっている。当該端子は、上側に延びて、中間部材５０本体より上に突き出している。グランドライン６ｂも同様の構成となっており、グランドライン６ｂの端子も、半導体モジュール３５と接続されている。中間部材５０の外縁部には、中間部材５０を上フレーム４０と固定するための穴５８が４カ所あいている。中間部材５０は、穴５８を用いて、例えばネジにより、上フレーム４０と結合される。さらに、ドーナツ状の＋Ｂライン６ａの内側の３ケ所に、穴５７が形成されている。これらの穴５７は、半導体モジュール３５と中間部材５０とを係合させるために設けられている。半導体モジュール３５には、後述する係止部３５ｆ（図５参照）が設けられており、係止部３５ｆが、穴５７内に嵌合されることにより、半導体モジュール３５と中間部材５０とが係合される。従って、穴５７は、被係合部を構成している。
図２および図４に示されるように、制御基板３を支持するための柱５１が、中間部材５０の上面から、上方向に向かって伸びている。また、半導体モジュール３５の端子と接続するために、＋Ｂライン６ａおよびグランドライン６ｂのバスバー及び端子も、中間部材５０の上面から、上方向に延びている。多数の穴５４〜５７は、中間部材５０を貫通する穴で、モ−ルド成形で構成されている。なお、これらの穴５３〜５７は、端子類の挿入性を考慮して、図４に示したように、下部が広く、上部は狭い、円錐状の穴であることが望ましい。特に、被係合部を構成する穴５７は、円錐状であることが望ましい。その理由は、被係合部である穴５７は、半導体モジュール３５と中間部材５０との係合のために設けられているためである。一方、他の穴５３〜５６は、端子を貫通させるために設けられている。このように、被係合部を構成する穴５７は、その他の穴５３〜５６と比較して、その用途が異なる。そのため、特に、穴５７の上部の穴径は、半導体モジュ−ル３５に設けた係止部３５ｆの外径よりやや大きい程度の小さい穴径となっている。この小さい穴径の部分に、半導体モジュール３５から伸びた係止部３５ｆが嵌合することで、係止部３５ｆが穴５７に係止される。
次に、半導体モジュール３５の形状について、図５及び図６を用いて説明する。図５は斜視図であり、図６は内部透視図となっている。半導体モジュール３５は、直方体のモールド体３５ａから構成されている。また、半導体モジュール３５には、種々の複数の端子３５ｂ〜３５ｅが設けられている。モールド体３５ａには、図１で示した複数のスイッチング素子３１〜３３とシャント抵抗３４とが内蔵されている。モールド体３５ａの長手方向の一辺には、モータ制御端子３５ｂと他の制御端子３５ｃとが設けられている。モータ制御端子３５ｂは、モータ２のコイル巻線ターミナル（図２の２６）と接続しやすいように、他の制御端子３５ｃに比べて、比較的幅広に形成されている。制御端子３５ｃは、制御基板３からの制御指令信号線やモニタラインを構成している。モールド体３５ａの短手方向の一辺には、電源端子３５ｄおよびグランド端子３５ｅが設けられている。電源端子３５ｄおよびグランド端子３５ｅも、他の制御端子３５ｃに比べると、比較的幅広に構成されている。なお、本明細書では、電源端子およびグランド端子をまとめて、「電源系端子」と呼ぶこととする。
半導体モジュール３５の長手方向の他辺には、係止部３５ｆが設けられている。また、モールド体３５ａの底部には、内臓されたスイッチング素子３１〜３３の放熱のための窓部３５ｇが設けられている。窓部３５ｇからは、モールド体３５ａ内部に設けられたリードフレームが露出する。このリードフレームは、モールドされていない。窓部３５ｇは、絶縁性部材（図示せず）を介して、図２に示した上フレーム４０の上面と密着され、放熱性を向上している。すなわち、リードフレームからの熱が、窓部３５ｇおよび絶縁性部材（図示せず）を介して、上フレーム４０に伝熱され、上フレーム４０から外部に放熱される。
図６に、半導体モジュール３５の内部透視図を示す。図６に示すように、多数のリードフレーム３９がモールド体３５ａに内蔵されている。リードフレーム３９の上面には、スイッチング素子３１〜３３が装着されている。図１の回路図に基づき、各部の説明をする。まず、電源系ライン３８の電源端子（＋Ｂ）３５ｅから延びたリードフレーム３９ａには、上アームをなすスイッチング素子３１が装着されている。スイッチング素子３１をＭＯＳＦＥＴから構成した場合、スイッチング素子３１の下面がドレインで、上面がソース、ワイヤボンド３６に接続されている部分がゲートである。当該ソースには、幅広のビーム３７の一端が接続されている。ビーム３７の他端は、隣接した別のリードフレーム３９ｂと接続されている。リードフレーム３９ｂには、下アームのスイッチング素子３２が配置されている。リードフレーム３９ｂは、別のビーム３７により、さらに、その隣のリードフレーム３９ｃに接続されている。リードフレーム３９ｃには、スイッチング素子３３が配置されている。スイッチング素子３３のドレインが、そのまま、モータ制御端子３５ｂとして延出されている。下アームのスイッチング素子３２のソースに接続されたビーム３７は、別のリードフレーム３９ｄに接続されている。リードフレーム３９ｄには、シャント抵抗３４の一端が接続されている。シャント抵抗３４の他端は、別のリードフレーム３９ｅに接続されている。リードフレーム３９ｅの先端は、グランド端子３５ｄとして延長されて、モールド体３５ａから外部に突き出ている。なお、電源端子３５ｄおよびグランド端子３５ｅの先端には、図６に示すように、凹部が形成されている。これらの凹部は、コンデンサ３０の脚部との接続のための溝である。この溝にコンデンサ３０の端子を置くことで、コンデンサ３０を半導体モジュールの各部に電気的に接続することができる。
半導体モジュール３５には、さらに他の端子（図示せず）が各部位の電圧モニタのために並べられている。さらに、各スイッチング素子３１〜３３のゲート用のワイヤボンド３６に接続された６本の制御端子３５ｃも併設されている。以上の各部位を、モールド体３５ａで覆って、半導体モジュール３５を形成している。係止部３５ｆは、スイッチング素子３２と３３との接続部であるリードフレーム３９ｂの一部を延長させて端子状の形状にすることで、形成されている。この係止部３５ｆは、特に電気的位置を示す部位にこだわりはないが、図６に示すように、モータ制御端子３５ｂおよび制御端子３５ｃの対辺に配置する。また、その場合に限らず、例えば、図６の破線で示す係止部３５ｆａのように、電源端子３５ｄおよびグランド端子３５ｅの対辺に配置するようにしてもよい。このように、係止部３５ｆは、半導体モジュール３５の各端子が配置されていない辺に配置することが望ましい。係止部３５ｆまたは３５ｆａは、電気的接続に無関係のため、その他の端子と異なり、制御基板３およびその他の部材と接続する必要性は全くない。そのため、係止部３５ｆまたは３５ｆａは、モールド体３５ａからの延出距離が短く、中間部材５０を若干突き抜ける程度の長さとなっている。なお、１相分の電子部品を装着した半導体モジュール３５ではなく、２相または３相分を内蔵した半導体モジュールを用いる場合、その外形は大きくなるため、係止部３５ｆまたは３５ｆａは複数個配置してもよい。また、係止部３５ｆまたは３５ｆａの先端には、突起部３５ｈが設けられており、突起部３５ｈと図３の穴５７の内壁とが係止することによって、半導体モジュール３５と中間部材５０とが固定される。
半導体モジュール３５を中間部材５０に配置する際に、半導体モジュ−ル３５の端子３５ｂ〜３５ｅを中間部材５０の穴５３〜５６に挿入するとともに、係止部３５ｆまたは３５ｆａを中間部材５０の被係合部である穴５７に係止する。こうすることで、半導体モジュール３５と中間部材５０との位置決めを容易に行うことができる。さらに、中間部材５０から半導体モジュ−ル３５が脱落しようとした場合、係止部３５ｆまたは３５ｆａを中心に、半導体モジュ−ル３５が回転するように動く。そのため、係止部３５ｆまたは３５ｆａの対辺にある制御端子３５ｂ，３５ｃが中間部材５０の穴５３〜５６で突っ張ることになる。その結果、半導体モジュ−ル３５はわずかにしか動かない。これにより、組立作業中の位置ずれを抑制することができ、組立性を向上することができる。また、係止部３５ｆまたは３５ｆａは、既存のリードフレームの一部を延出したものであり、係止部３５ｆまたは３５ｆａのために、リードフレームを追加する必要もない。さらに、係止部３５ｆまたは３５ｆａを含めて、各端子３５ｂ〜３５ｆは、図５に示すように、すべて、上方向を向かうように、９０°折り曲げられている。このように、各端子３５ｂ〜３５ｆを同方向に向けることでも、接続作業が簡単になり、製造が容易となっている。中間部材５０の被係合部である穴５７は、モールド成形で構成しているため、機械加工が不要である。このように係止部３５ｆ，３５ｆａおよび穴５７をそれぞれ形成することで、位置決めに必要な精度を確保しつつ、製造コストを抑制することができる。
以上のように、本実施の形態においては、下フレーム２８、ヨーク２７、上フレーム４０、ハウジング１９、および、カバー１８は、制御装置の筐体を構成している。当該筐体の中にモータ２と制御ユニット１とが設けられており、モータ２と制御ユニット１とは一体化されている。また、上フレーム４０が、モータ２と制御ユニット１との間の境界を形成する境界板の役目を果たしている。上フレーム４０上には、半導体モジュール３５、中間部材５０、制御基板３が、順に積層されている。本実施の形態においては、半導体モジュール３５と中間部材５０とを係合させるために、係止部３５ｆを半導体モジュール３５側に設け、被係合部である穴５７を中間部材５０側に設けている。係止部３５ｆを穴５７に嵌合することにより、半導体モジュール３５と中間部材５０とが係合される。本実施の形態においては、半導体モジュール３５に内蔵されたリードフレームの一部を係止部３５ｆとして用いている。そのため、係止部３５ｆのために、特別な部品を用いる必要がないので、安価に製造でき、且つ、製造工程も容易になる。また、係止部３５ｆと穴５７とにより、半導体モジュール３５の位置決めを行うため、半導体モジュール３５の位置決め作業が容易である。以上のことから、本実施の形態に係る制御装置は、コストアップを抑制しつつ、半導体モジュールを適切に且つ容易に位置決めできるという効果を得ることができる。
なお、本実施の形態においては、係止部３５ｆを半導体モジュール３５側に設け、穴５７を中間部材５０側に設けると記載したが、その場合に限らず、その逆にしてもよい。但し、係止部３５ｆおよび穴５７の少なくともいずれか一方を、絶縁体で構成する必要がある。
実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２に係る制御装置について説明する。図７及び図８は、実施の形態１における図４及び図６に相当する図である。すなわち、図７は中間部材の構成を示し、図８は半導体モジュールの構成を示している。図７及び図８においては、図１〜図６と同一または対応する構成については、同一符号を付して示し、ここではその説明を省略する。ただし、中間部材については、実施の形態１の中間部材５０と区別して、中間部材５０ａと呼ぶことにする。なお、制御装置全体の構成は、実施の形態１で説明した図１、図２に示したものと基本的に同じである。従って、ここでは、当該構成については説明を省略し、以下では、実施の形態１と異なる点だけを主に説明する。
図７は、中間部材５０ａの断面図である。図４と図７の違いは、図７においては、図４の中間部材５０に設けられた穴５７の代わりに、係止部６０ａが中間部材５０ａに設けられている点である。係止部６０ａは、中間部材５０ａの下面から下方向に突き出ている。係止部６０ａは、中間部材５０ａと同一の材料で、且つ、中間部材５０ａと同一の工程で成形される。中間部材５０ａは、絶縁性樹脂から構成されているため、１つの金型を用いて、係止部６０ａと中間部材５０ａとを同時に一体成型することができ、容易に且つ安価に製造することができる。半導体モジュール３５の取り付け時には、係止部６０ａは、半導体モジュール３５の後述する穴３５ｉに挿入される。従って、穴３５ｉは、係止部６０ａと係合される被係合部を構成している。また、係止部６０ａの先端部には突起６１ａが設けられている。突起６１ａと半導体モジュ−ル３５の穴３５ｉの内壁とが係止して、半導体モジュール３５と中間部材５０とが固定される。
一方、別の実施形態としては、中間部材５０に内蔵された電源ライン６ａまたはグランドライン６ｂのバスバーの一部を係止部６０ｂとして用いてもよい。係止部６０ｂは、図７に示すように、中間部材５０の下面から下方向に延出している。係止部６０ｂの先端には、突起６１ｂが設けられている。突起６１ｂと半導体モジュ−ル３５の被係合部である穴３５ｉの内壁とが係止する。係止部６０ｂは、バスバー、例えばグランドライン６ｂの一部を延長したもので、半導体モジュール３５における端子３５ｂ，３５ｄ，３５ｅと同様な構成である。
図７に示した係止部６０ａまたは６０ｂが、半導体モジュール３５の穴３５ｉに挿入される。図８は、半導体モジュール３５の内部透視図を示している。図８と実施の形態１の図６との違いは、図８においては、図６の係止部３５ｆの代わりに、穴３５ｉが設けられている点である。この穴３５ｉは、中間部材５０ａに設けられた係止部６０ａまたは６０ｂが挿入される被係合部を構成している。この穴３５ｉは、半導体モジュール３５に内蔵された部品、例えばリードフレームから構成される。また、穴３５ｉは、スイッチング素子３１〜３３が配置されていない場所に設けられている。さらに、穴３５ｉは、半導体モジュール３５の各端子が設けられていない辺側に設けられている。すなわち、穴３５ｉは、モータ制御端子３５ｂおよび制御端子３５ｃの対辺側に配置される。あるいは、穴３５ｉを、電源系端子３５ｄ、３５ｅの対辺側に配置するようにしてもよい。
以上のように、本実施の形態においては、係止部とその被係合部である穴との配置を、実施の形態１と逆にした。すなわち、本実施の形態においては、係止部６０ａまたは６０ｂを、半導体モジュール３５側ではなく、中間部材５０ａ側に設け、且つ、被係合部である穴３５ｉを、中間部材５０側ではなく、半導体モジュール３５側に設けた。本実施の形態においては、中間部材５０ａと係止部６０ａとを絶縁性樹脂により一体成型するか、あるいは、中間部材５０に内蔵された電源系ライン６ａ，６ｂのバスバーの一部を係止部６０ｂとして用いることで、容易に且つ安価に製造できるようにした。これにより、実施の形態１と同様に、コストアップを抑制しつつ、半導体モジュールを適切に且つ容易に位置決めできるという、効果を得ることができる。
なお、上記の実施の形態１および２においては、モータ２として、車両に設けられたハンドル（図示せず）の操舵力をアシストするためのモータを例に挙げて説明したが、その場合に限らず、この発明は、半導体モジュールを搭載した制御ユニットと一体化されたモータであれば、モータ全般に適用できることは言うまでもない。

Claims (6)

  1. 筐体と、
    前記筐体内に設けられたモータと、
    前記筐体内に設けられ、前記モータを制御するための制御ユニットと、
    前記筐体内に配置され、前記モータと前記制御ユニットとの境界板を構成するフレームと
    を備え、
    前記制御ユニット内には、半導体モジュール、中間部材、および、制御基板が順に積層されており、
    前記半導体モジュールは、前記フレームと前記中間部材とに挟まれて、前記フレームおよび前記中間部材に当接するように配置され、
    前記半導体モジュール及び前記中間部材のいずれか一方に係止部が設けられるとともに、他方に被係合部が設けられ、前記係止部および前記被係合部の少なくとも一方は絶縁体で構成され、
    前記係止部を前記被係合部に係合することで、前記半導体モジュールと前記中間部材とを係合させ、
    前記係止部は、前記半導体モジュールに設けられ、
    前記被係合部は、前記中間部材に設けられ、
    前記係止部は、前記半導体モジュールに内蔵されたリードフレームの一部を延長させることで形成され、
    前記被係合部は、上部の穴径が下部の穴径よりも狭い円錐状の穴から構成されており、前記リードフレームの一部から構成された前記係止部の先端が前記被係合部の前記上部に嵌合されることで、前記係止部が前記被係合部に係止される、
    制御装置。
  2. 筐体と、
    前記筐体内に設けられたモータと、
    前記筐体内に設けられ、前記モータを制御するための制御ユニットと、
    前記筐体内に配置され、前記モータと前記制御ユニットとの境界板を構成するフレームと
    を備え、
    前記制御ユニット内には、半導体モジュール、中間部材、および、制御基板が順に積層されており、
    前記半導体モジュールは、前記フレームと前記中間部材とに挟まれて、前記フレームおよび前記中間部材に当接するように配置され、
    前記半導体モジュール及び前記中間部材のいずれか一方に係止部が設けられるとともに、他方に被係合部が設けられ、前記係止部および前記被係合部の少なくとも一方は絶縁体で構成され、
    前記係止部を前記被係合部に係合することで、前記半導体モジュールと前記中間部材とを係合させ、
    前記係止部は、前記中間部材に設けられ、
    前記被係合部は、前記半導体モジュールに設けられ、
    前記係止部は、先端に突起を有しており、
    前記被係合部は、穴から構成され、
    前記係止部の先端の前記突起が、前記被係合部を構成している前記穴の内壁に係止される、
    制御装置。
  3. 前記半導体モジュールの少なくとも一辺には、前記モータのコイル巻線ターミナルと接続するモータ制御端子と、前記制御基板からの制御指令信号が入力される制御端子と、電源系端子とが配置され、
    前記係止部および前記被係合部は、これらの端子が配置されていない辺の側に配置されている
    請求項２に記載の制御装置。
  4. 前記半導体モジュールの少なくとも一辺には、前記モータのコイル巻線ターミナルと接続するモータ制御端子と、前記制御基板からの制御指令信号が入力される制御端子と、電源系端子とが配置され、
    前記係止部および前記被係合部は、これらの端子が配置されていない辺の側に配置され、
    前記半導体モジュールに設けられた前記係止部と、前記モータ制御端子、前記制御端子、および、前記電源系端子とは、すべて同一方向に向かうように折曲されている
    請求項１に記載の制御装置。
  5. 前記中間部材と前記係止部とは絶縁性樹脂で構成され、
    前記中間部材と前記係止部とは、同一材料で且つ同一工程において一体成型される
    請求項２に記載の制御装置。
  6. 前記係止部は、前記中間部材に内蔵されたバスバーの一部を延長させることで形成されている
    請求項２に記載の制御装置。
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