JP6439572B2 - 電子制御装置および駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子制御装置、およびそれを用いた駆動装置に関する。

従来、電動パワーステアリングシステム等に用いられるモータの駆動を制御する電子制御装置が知られている。
特許文献１に記載の電子制御装置は、金属製のカバーを使用し、カバーの外側から内側へ電磁波が侵入することを防いでいる。これにより、カバーの内側に収容された電子回路が電磁波によって誤動作することが抑制される。

特許第４１１０８６７号公報

しかしながら、特許文献１に記載の電子制御装置は、カバーのコネクタ側の端部とコネクタの外壁との隙間、又は、コネクタを形成する樹脂を通過し、カバーの外側から内側へ電磁波が侵入することが考えられる。この場合、電磁波の周波数及び強度に応じて電子回路が誤動作するおそれがある。

本発明の発明者は、電子制御装置の電磁波に対する耐性（イミニュティ）に関する試験を行い、カバーのコネクタ側の端部とコネクタの外壁との隙間を通過する電磁波が電子回路に与える影響が大きいことを見出した。
本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであり、電磁波に対する耐性を高めることの可能な電子制御装置及び駆動装置を提供することを目的とする。

第１発明の電子制御装置は、筐体、基板、コネクタおよびカバーを備える。筐体には、電子回路が形成された基板が固定される。コネクタは、コネクタ本体、及び、基板の電子回路に電気的に接続される端子を有する。カバーは、基板に対し筐体の反対側から基板を覆うと共に、コネクタ側の端部がコネクタ本体の外壁に設けられた溝部に嵌合する。コネクタは、コネクタ本体の外気とは反対側の端面に設けられ、複数の端子のうちグランド電位の端子に接続される金属製のシールド板を有する。
これにより、カバーのコネクタ側の端部とコネクタ本体の外壁との隙間を小さくし、又はその隙間をなくすことが可能である。そのため、カバーの外側から内側への電磁波の侵入が抑制される。したがって、電子制御装置は、電磁波に対する耐性を高め、電子回路の誤動作を防ぐことができる。

第２発明は、駆動装置の発明である。駆動装置は、モータと電子制御装置を備える。モータは、ステータ及びステータの内側に回転可能に設けられたロータを有する。電子制御装置は、モータの駆動を制御する。
これにより、駆動装置は、電子制御装置が有する電子回路の誤動作を防ぎ、モータ駆動の信頼性を高めることが可能である。

本発明の第１実施形態による駆動装置の断面図である。 図１のＩＩ方向の矢視図である。 図１のＩＩＩ部分の拡大図である。 図３のＩＶ−ＩＶ線の断面図である。 本発明の第２実施形態による電子制御装置の部分断面図である。 第２実施形態によるコネクタの端子とシールド板の模式図である。 第２実施形態によるコネクタの模式図である。 本発明の第３実施形態による電子制御装置の部分断面図である。 図８のＩＸ−ＩＸ線の断面図である。 第４実施形態によるコネクタの端子とシールド板の模式図である。 第４実施形態によるコネクタの模式図である。

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。以下、複数の実施形態において、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。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態を図１から図４に示す。本実施形態では、例えば車両の電動パワーステアリングシステム等に用いられる駆動装置１について説明する。
図１及び図２に示すように、駆動装置１は、モータ２と、そのモータ２を駆動制御する電子制御装置１０が一体に構成されたものである。電子制御装置１０は、モータ２の出力端とは反対側に設けられている。

〔モータ２の構成〕
先ず、モータ２の構成について説明する。
モータ２は、例えばブラシレスモータであり、ステータ３及びロータ４を備えている。ステータ３は、磁性体から円筒状に形成されている。ステータ３は、軸方向の一端がフロントフレームエンド５に支持され、軸方向の他端が電子制御装置１０が備える筐体２０に支持されている。

ステータ３のスロットにはコイル６が巻かれている。ロータ４は、磁性体から円筒状に形成され、ステータ３の径方向内側に設けられている。ロータ４は、ステータ３に対し相対回転可能である。ロータ４の有するシャフト７は、出力端８側がフロントフレームエンド５に設けられた軸受９に回転可能に支持され、他端が筐体２０に設けられた軸受９１に回転可能に支持されている。
モータ２は、電子制御装置１０からコイル６に通電されると、ステータ３が回転磁界を発生し、ロータ４とシャフト７が軸周りに回転する。

〔電子制御装置１０の構成〕
次に、電子制御装置１０の構成について説明する。
電子制御装置１０は、筐体２０、基板３０、コネクタ４０およびカバー５０等を備えている。
筐体２０は、例えばアルミなどの金属から形成され、ステータ３の軸方向の他端に固定されている。筐体２０は、コネクタ４０が設けられる箇所に、基板３０側からモータ２側へ凹む凹部２１を有している。
また、筐体２０は、モータ２のシャフト７が挿通する孔２２を有する。モータ２のシャフト７の先端には、円盤状の磁石７１が設けられている。

筐体２０のステータ３とは反対側の面に、基板３０が固定されている。基板３０は、例えば多層プリント基板等である。基板３０には、モータ２を駆動制御する電子回路３１が形成されている。電子回路３１は、複数のスイッチング素子３２等から構成されたインバータ回路、位置センサ３３、カスタムＩＣ３４及びマイコン３５などにより構成されている。位置センサ３３は、モータ２のシャフト７の先端に設けられた磁石７１に向き合う位置に取り付けられ、ステータ３に対するロータ４の回転位置を検出する。カスタムＩＣ３４及びマイコン３５は、位置センサ３３の信号に応じてインバータ回路からモータ２のコイル６に供給する電流を制御することにより、モータ２の駆動を制御する。

コネクタ４０は、基板３０のモータ２側に取り付けられている。コネクタ４０は、コネクタ本体４１、複数の端子４２、及び、コネクタ本体４１の外壁に設けられた溝部４３を有する。
コネクタ本体４１は、例えば樹脂から形成され、カバー５０の内側から外側に亘り設けられる。また、コネクタ本体４１は、図示していない外部のコネクタが嵌合可能な嵌合穴４４を有する。

複数の端子４２は、コネクタ本体４１にモールドされると共に、両端がコネクタ本体４１から露出している。複数の端子４２は、一端がコネクタ本体４１の嵌合穴４４の内側に露出し、他端がコネクタ本体４１における嵌合穴４４とは反対側から突出して基板３０に接続している。
図２に示すように、複数の端子４２は、図示していないバッテリの正極に接続される電源端子４２１、バッテリの負極に電気的に接続されるグランド端子４２２、及び、車速情報等の信号等が入力される信号端子４２３などから構成されている。

図３及び図４に示すように、コネクタ本体４１の外壁には、溝部４３が設けられている。溝部４３は、筐体２０とは反対側の外壁に設けられた第１溝部４３１と、基板３０に対し垂直な左右の外壁に設けられた第２溝部４３２および第３溝部４３３と、コネクタ４０の筐体２０側の外壁に設けられた第４溝部４３４とから構成されている。第１−第４溝部４３１−４３４は、コネクタ本体４１の外壁の全周に設けられている。

カバー５０は、例えば金属から有底筒状に形成され、コネクタ４０に対応する位置に切欠部５１を有する（図２参照）。カバー５０は、基板３０に対し筐体２０の反対側から取り付けられ、基板３０と筐体２０を覆っている。カバー５０のモータ２側の端部は、筐体２０に設けられたフランジ２４に当接している。また、カバー５０のモータ２側の端部の内壁は、筐体２０の外側に当接している。
図３及び図４に示すように、カバー５０は、切欠部５１を形成する箇所においてコネクタ４０側の端部が、コネクタ本体４１の第１溝部４３１、第２溝部４３２および第３溝部４３３に嵌合している。これにより、コネクタ本体４１の外壁とカバー５０の端部との隙間を小さくすることが可能である。或いは、第１溝部４３１の内壁、第２溝部４３２の内壁および第３溝部４３３の内壁と、カバー５０のコネクタ４０側の端部とが当接した状態であれば、コネクタ本体４１の外壁とカバー５０との隙間をなくすことが可能である。

筐体２０は、コネクタ本体４１の第４溝部４３４に対応する位置に、コネクタ４０側へ突出する凸部２３を有する。筐体２０と凸部２３とは一体に成形されている。凸部２３は、第４溝部４３４に嵌合する。これにより、コネクタ本体４１の外壁と筐体２０との隙間を小さくすることが可能である。或いは、第４溝部４３４の内壁と凸部２３とが当接した状態であれば、コネクタ本体４１の外壁と凸部２３との隙間をなくすことが可能である。
なお、凸部２３が第４溝部４３４よりも外側（図２の左右方向）へ延びた両端は、カバー５０の内壁に当接することが可能である。

〔作用効果〕
第１実施形態は、次の作用効果を奏する。
（１）第１実施形態の電子制御装置１０は、カバー５０のコネクタ４０側の端部が、コネクタ本体４１の外壁に設けられた溝部４３に嵌合する。
これにより、カバー５０のコネクタ４０側の端部とコネクタ本体４１の外壁との隙間を小さくし、又はその隙間をなくすことが可能である。そのため、カバー５０の外側から内側への電磁波の侵入が抑制される。したがって、電子制御装置１０は、電磁波に対する耐性を高め、電子回路３１の誤動作を防ぐことができる。

（２）第１実施形態の電子制御装置１０は、カバー５０のコネクタ４０側の端部が、コネクタ本体４１の外壁に設けられた第１溝部４３１、第２溝部４３２及び第３溝部４３３に嵌合する。
これにより、コネクタ４０における筐体２０とは反対側の外壁と、カバー５０のコネクタ４０側の端部との隙間を小さくし、又はそれらの隙間をなくすことが可能である。
また、コネクタ４０における基板３０に対し垂直な左右の外壁と、カバー５０のコネクタ４０側の端部との隙間を小さくし、又はそれらの隙間をなくすことが可能である。

（３）第１実施形態の電子制御装置１０は、筐体２０からコネクタ４０側に突出する凸部２３が、コネクタ本体４１の筐体２０側の外壁に設けられた第４溝部４３４に嵌合する。
これにより、コネクタ本体４１の筐体２０側の外壁と筐体２０との隙間を小さくし、又はその隙間をなくすことが可能である。

（４）第１実施形態の駆動装置１は、モータ２と電子制御装置１０を備える。電子制御装置１０は、ステータ３に対するロータ４の回転位置を検出する位置センサ３３を有し、モータ２の駆動を制御する。
これにより、駆動装置１は、電子制御装置１０が有する位置センサ３３を含む電子回路３１の誤動作を防ぎ、モータ駆動の信頼性を高めることが可能である。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態を図５から図７に示す。第２実施形態では、コネクタ４０は、コネクタ本体４１の外気とは反対側の端面にシールド板４５を有する。シールド板４５は、例えば金属から形成され、複数の端子４２のうちグランド端子４２２と一体に形成されている。または、シールド板４５とグランド端子４２２とは、溶接などにより接続してもよい。
シールド板４５は、コネクタ本体４１の外縁よりも外側へ延びている。シールド板４５の基板３０側の端部４５１と基板３０とは当接してもよく、或いは、隙間があいていてもよい。
シールド板４５の筐体２０側の端部４５２と筐体２０とは当接してもよく、或いは、隙間があいていてもよい。

図６に模式的に示すように、シールド板４５は、電源端子４２１および信号端子４２３が設けられる位置に、切欠溝４６を有する。電源端子４２１および信号端子４２３は、シールド板４５の切欠溝４６を挿通している。電源端子４２１および信号端子４２３と、切欠溝４６を形成しているシールド板４５の壁面との間には隙間があいている。したがって、電源端子４２１および信号端子４２３と、シールド板４５との接触が防がれている。
図７に模式的に示すように、コネクタ本体４１は、シールド板４５、グランド端子４２２、電源端子４２１および信号端子４２３を樹脂モールドする。グランド端子４２２、電源端子４２１および信号端子４２３はいずれも、一端がコネクタ本体４１の嵌合穴４４の内側に露出し、中間部分がコネクタ本体４１にモールドされ、他端がコネクタ本体４１から突出して基板３０に接続可能である。これにより、シールド板４５と複数の端子４２とコネクタ本体４１とを一体としたコネクタ４０を形成することが可能である。

第２実施形態の電子制御装置１０は、次の作用効果を奏する。
（１）第２実施形態では、コネクタ４０が有するシールド板４５は、コネクタ本体４１の外気とは反対側の端面に設けられ、複数の端子４２のうちグランド電位の端子４２２に接続される。
これにより、コネクタ本体４１を通過する電磁波をシールド板４５により遮断することが可能である。また、シールド板４５をグランド電位とすることで、電磁波の遮断効果を高めることが可能である。

（２）第２実施形態では、シールド板４５と複数の端子４２とが、コネクタ本体４１を形成する樹脂によりモールドされ、一体に形成される。
これにより、仮にシールド板４５とコネクタ４０とを別部材にした構成と比較して、基板３０への組み付け工数の増加を防ぐことが可能である。

（３）第２実施形態では、シールド板４５は、コネクタ本体４１の外縁よりも外側へ延びている。
これにより、仮にカバー５０のコネクタ４０側の端部とコネクタ４０の外壁との隙間等からカバー５０の内側へ電磁波が侵入した場合でも、その電磁波が基板３０の電子回路３１へ到達することを遮断することが可能である。

（４）第２実施形態では、シールド板４５は、基板３０または筐体２０に当接してもよい。
その場合、シールド板４５と基板３０との隙間、または、シールド板４５と筐体２０との隙間からカバー５０の内側へ電磁波が侵入することを防ぐことができる。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態を図８および図９に示す。第３実施形態では、コネクタ４０に設けられるシールド板４５は、底シールド部４７および側シールド部４８を有する。
底シールド部４７は、コネクタ本体４１の外気とは反対側の端面に設けられている。側シールド部４８は、底シールド部４７の外縁から第１−第４溝部４３１−４３４側へ延び、コネクタ４０において基板３０に対し平行な面又は垂直な面に沿って設けられている。
コネクタ４０と基板３０とを固定するボルト３６は、側シールド部４８の板厚方向に通じる孔４９を挿通している。このボルト３６は、基板３０に設けられたグランド電位の配線に電気的に接続すると共に、側シールド部４８にも電気的に接続する。
また、側シールド部４８において底シールド部４７とは反対側の端部と、カバー５０の内壁とは当接してもよく、或いは、隙間があいていてもよい。
側シールド部４８において基板３０とは反対側の面と、筐体２０とは当接してもよく、或いは、隙間があいていてもよい。

第３実施形態の電子制御装置１０は、次の作用効果を奏する。
（１）第３実施形態では、シールド板４５は、底シールド部４７、及び、その底シールド部４７から溝部４３側に延びる側シールド部４８を有する。
これにより、コネクタ本体４１を形成する樹脂を通過する電磁波を底シールド部４７と側シールド部４８により遮断することが可能である。

（２）第３実施形態では、側シールド部４８は、カバー５０および筐体２０に当接してもよい。
その場合、側シールド部４８とカバー５０との隙間からカバー５０の内側へ電磁波が侵入することを防ぎ、または、側シールド部４８と筐体２０との隙間からカバー５０の内側へ電磁波が侵入することを防ぐことができる。

（３）第３実施形態では、コネクタ４０と基板３０とを固定するボルト３６は、基板３０に設けられたグランド電位の配線に電気的に接続すると共に、側シールド部４８にも電気的に接続する。
これにより、シールド板４５をグランド電位とすることで、電磁波の遮断効果を高めることができる。

（第４実施形態）
本発明の第４実施形態を図１０及び図１１に模式的に示す。第４実施形態では、シールド板４５は、電源端子４２１および信号端子４２３が設けられる位置に、切欠孔４６１を有している。電源端子４２１および信号端子４２３は、シールド板４５の切欠孔４６１を挿通している。電源端子４２１および信号端子４２３と、切欠孔４６１を形成するシールド板４５の壁面との間には隙間があいている。この隙間は、出来るだけ狭くすることが、電磁波および磁界の侵入の防止に好ましい。磁界が金属製のシールド板４５に当たると、その磁界を打ち消すようにシールド板４５に渦電流が流れるので、磁界の侵入が防がれるからである。

（他の実施形態）
（１）上述した実施形態では、電動パワーステアリングシステム等に用いられる駆動装置１、および、その駆動装置１が備える電子制御装置１０について説明した。これに対し、他の実施形態では、駆動装置１は、電動パワーステアリングシステムに限らず、他の様々な装置を駆動するものであってもよい。また、電子制御装置１０は、駆動装置１に限らず、他の様々な装置を制御するものであってもよい。

（２）上述した実施形態では、モータ２と電子制御装置１０とが一体に構成された駆動装置１について説明した。これに対し、他の実施形態では、駆動装置１は、モータ２と電子制御装置１０とが離れた位置に配置され、ハーネスによって電気的に接続されるものであってもよい。

（３）上述した実施形態では、電子制御装置１０は、基板３０の筐体２０側にコネクタ４０を設けた。これに対し、他の実施形態では、電子制御装置１０は、基板３０の筐体２０側とは反対側にコネクタ４０を設けてもよい。
このように、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、上述した複数の実施形態を組み合わせることに加え、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可能である。

１０・・・電子制御装置
２０・・・筐体
３０・・・基板
３１・・・電子回路
４０・・・コネクタ
４２・・・端子
４３・・・溝部
５０・・・カバー

Claims (8)

1. 筐体（２０）と、
   前記筐体に固定され、電子回路（３１）が形成された基板（３０）と、
   コネクタ本体（４１）、及び、前記電子回路（３１）に電気的に接続される端子（４２）を有するコネクタ（４０）と、
   前記基板に対し前記筐体の反対側から前記基板を覆うと共に、前記コネクタ側の端部が前記コネクタ本体の外壁に設けられた溝部（４３）に嵌合する金属製のカバー（５０）と、を備え、
   前記コネクタは、前記コネクタ本体の外気とは反対側の端面に設けられ、複数の前記端子のうちグランド電位の端子（４２２）に接続される金属製のシールド板（４５）を有することを特徴とする電子制御装置。
2. 前記コネクタ本体は、前記筐体とは反対側の外壁に設けられた第１溝部（４３１）と、前記基板に対し垂直な外壁に設けられた第２溝部（４３２）及び第３溝部（４３３）とを有し、
   前記カバーの前記コネクタ側の端部は、前記第１溝部、前記第２溝部及び前記第３溝部に嵌合することを特徴とする請求項１に記載の電子制御装置。
3. 前記コネクタ本体は、前記筐体側の外壁に設けられた第４溝部（４３４）を有し、
   前記筐体から前記コネクタ側に突出し、前記第４溝部（４３４）に嵌合する凸部（２３）をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載の電子制御装置。
4. 前記コネクタは、複数の前記端子または前記シールド板が前記コネクタ本体を形成する樹脂によりモールドされることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の電子制御装置。
5. 前記シールド板は、前記コネクタ本体の外縁よりも外側へ延びていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の電子制御装置。
6. 前記シールド板は、
   前記コネクタ本体の外気とは反対側の端面に設けられた底シールド部（４７）と、
   前記底シールド部から前記溝部側に延び、前記コネクタにおいて前記基板に対し平行な面又は垂直な面に沿って設けられた側シールド部（４８）と、を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の電子制御装置。
7. 前記シールド板は、複数の前記端子のうちグランド電位を除く端子（４２１，４２３）が挿通する切欠溝（４６）または切欠孔（４６１）を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項のいずれか一項に記載の電子制御装置。
8. ステータ（３）及び前記ステータの内側に回転可能に設けられたロータ（４）を有するモータ（２）と、
   前記モータの駆動を制御する請求項１から７のいずれか一項に記載の電子制御装置と、を備えることを特徴とする駆動装置。

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