JP6583027B2 - 電動モータとその制御装置に収納される基板との接続構造 - Google Patents

Description

本開示は、電動モータとその制御装置に収納される基板との接続構造に関するものであり、更に詳細には、冗長性を考慮した電動モータからの複数の配線を、溶接やボルト止めによらずに上記電動モータの制御装置に収納される基板へ、確実かつ簡便に接続することを可能とした、電動モータとその制御装置に収納される基板との接続構造に関するものである。

近年、自動ブレーキシステムなどの先進運転支援システム（ＡＤＡＳ：Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｄｒｉｖｅｒ Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ Ｓｙｓｔｅｍｓ）が普及期に入り、また将来の自動車の姿として自動運転が国家レベルで議論されるようになってきている。そして、上記のような先進運転システムでは、例えば、自動緊急ブレーキ（ＡＥＢ：Ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓ Ｅｍｅｒｇｅｎｃｙ Ｂｒａｋｉｎｇ）、車間距離制御（ＡＣＣ：Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｃｒｕｉｓｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）、車線逸脱警報（ＬＤＷ：Ｌａｎｅ Ｄｅｐａｒｔｕｒｅ Ｗａｒｎｉｎｇ）、車線維持補助（ＬＫＡＳ：Ｌａｎｅ Ｋｅｅｐｉｎｇ Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ Ｓｙｓｔｅｍ）などが現在実用化されている。

また、上記のような先進運転支援システムにおいて、電動モータとその制御装置を用いる電動パワーステアリング装置は、自動操舵を行うには、必須かつ益々重要な要素技術となってきている。そして、このような自動操舵や操舵アシストを継続して行うにおいて、上記電動パワーステアリング装置では、各種センサ（トルク検出、舵角検出）の多重化は勿論のこと、駆動系においても電動モータの冗長化が検討されており、具体的にはモータ巻線の２重化やモータ回転検出器（レゾルバや磁気センサ）の２重化が行われ、１系統の故障が発生しても、ある制限内で運転者の負担を軽減できるように操舵アシストの継続が可能なシステムが要求されている。そのため、こうした冗長化に伴い、上記電動モータと制御装置との配線接続本数も従来のものよりも増加し、配線接続の高密度化も進んでいることから、確実な配線接続と組付けの簡便化が求められている。

一方、こうした電動パワーステアリング装置に用いられる電動モータと制御装置の接続構造については、従来、特開２００８−２２６５３号公報（特許文献１）や特開２００８−２２００６１号公報（特許文献２）に記載されたような技術が開示されている。

このうち、上記特許文献１に記載された技術は、「電動モータへの組み付け及び電動モータからの取り外しが容易な電動モータの制御装置を提供する」ことを課題とするものである。そして、上記課題を解決するために、「電動モータへの駆動電流の供給を制御する駆動回路が形成された制御用基板と、前記制御用基板を保持すると共に前記電動モータに対して所定位置に取り外し可能に固定される基板保持体と、互いに電気的に接続されて前記制御用基板から前記電動モータへの電流供給経路を形成する基板側導電部材及びモータ側導電部材と、前記基板側導電部材及びモータ側導電部材が一体的に設けられた電気絶縁性樹脂製の基板側支持体及びモータ側支持体とを有し、前記基板側及びモータ側支持体は、互いの嵌合により、前記基板側導電部材及びモータ側導電部材を互いに電気的に接続させると共に前記基板保持体を前記電動モータに対して所定位置に位置決めする基板側嵌合部及びモータ側嵌合部を有する、ことを特徴とする電動モータの制御装置」を開示している。

また、上記特許文献２に記載された技術は、「制御装置の取り付け及び交換が容易であり、コネクタ端子に制御装置の荷重又は取付荷重が加わらないモータ装置を提供すること」を課題としている。そして、上記課題を解決するために、「制御回路と該制御回路を収容するケースと該ケースから外部に露出する回路端子を備えた制御装置を、ステータ又は回転センサを固定するハウジングと該ハウジングから外部に露出するモータ端子を備えたモータに、一体に固定したモータ装置であって、前記ケース及び前記ハウジングには、両者が互いに所定の方向に挿入案内されるとともに当該案内方向以外で係合する案内係合部又は被案内係合部がそれぞれ形成されており、前記ケース及び前記ハウジングが、前記案内係合部及び被案内係合部により案内されて前記回路端子とモータ端子を接合位置に至らしめ、前記回路端子と前記モータ端子を電気接合して前記制御回路と前記モータを一体固定したことを特徴とするモータ装置」を開示している。

特開２００８−２２６５３号公報 特開２００８−２２００６１号公報

上記特許文献１に開示された技術は、電動モータへの組み付け及び上記電動モータからの取り外しを容易とする事を目的とした電動モータの制御装置（ＥＣＵ）等であり、上記電動モータの端子とＥＣＵの接続方法に関して、上記電動モータ側の巻線からのバスバーをＥＣＵ側のコネクタへ嵌合して挿入する方式を採用している。

しかし、上記特許文献１に記載された発明では、上記嵌合に当たり、上記電動モータ側の導電板と基板側導電板とを正確に嵌合させるための機構が設けられておらず、上記導電板が相互に衝突して上記嵌合ができなくなる恐れがある。また、上記電動モータからの巻線の配線は１系統であり、冗長系を考慮して、多系統の配線の接続を考慮したものとはなっていない他、上記電動モータのモータ角度検出器の接続を考慮して構成されておらず、当然ながら、上記モータ角度検出器を多系統設けることも考慮されていない。

したがって上記特許文献１に開示された技術では、上記嵌合による接続に障害が生ずる可能性があり、冗長系を構成する多系統の配線の接続を簡易かつ確実に行うことが困難であるという課題があった。

また、上記特許文献２に開示された技術は、上記特許文献１と同様に、電動モータへの組み付け及び上記電動モータからの取り外しが容易な電動モータの制御装置を提供すること等を目的とするものであり、上記電動モータ端子とＥＣＵの接続方法に関して、上記電動モータ側の巻線からのバスバーをＥＣＵ側へ接続する方式を採用している。

しかし、上記特許文献２に記載された発明では、上記特許文献１に記載されたものと同様に、冗長系を考慮して、他系統の配線の接続を考慮したものとはなっていない。また、上記特許文献２に記載された発明では、上記電動モータからの巻線の接続に上記電動モータの軸方向から配線を行った上で、ネジを螺入することにより各モータ側モータ巻線用端子と各回路側モータ巻線用端子とを接続する構成を採用するため、モータの側面に上記制御装置を組付けることができず、端子ごとにネジによる接続作業も必要となることから、上記電動モータの巻線系統の増加に対応した組付けの簡便化が図れないという課題があった。

そこで本発明は上記課題を解決することを目的としたものであり、電動モータとその制御装置とを組み付け乃至接続するに当たり、上記電動モータと上記制御装置に備えられる基板の接続を直接行うと共に、冗長系の採用による配線の増加に対応して、組み付け乃至接続の信頼性を十分に確保しつつ、上記組み付け乃至接続、又は、取り外し作業の利便性を向上させると共に、上記組み付け等に要するボルトなどの部品点数の削減（端子台レス、ボルトレス等）と環境保護（半田フリー）をも配慮して、上記制御装置の小型化を図ることも可能な、電動モータとその制御装置に収納される基板との接続構造を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために本発明は、電動モータとその制御装置に収納される基板との接続構造であって、前記電動モータの側面からは前記電動モータに給電するための複数の給電端子が前記側面から突出するように設けられ、前記制御装置に収納される基板には、前記電動モータの複数の給電端子に係合するコネクタが設けられていて、前記電動モータの複数の給電端子の前記電動モータの側面から突出した部分は、平面状に形成された金属の端子体からなり、前記複数の給電端子は、前記端子体を構成する平面が略同一の面を構成するように平行に配列されており、前記端子体の前記電動モータの側面とは反対側の端部寄りには、前記電動モータの側面から離間して、前記端子体を等間隔に保持する保持体が設けられ、前記端子体の前記保持体から前記端部側は前記基板のコネクタに嵌合する嵌合部となり、前記端子体の前記保持体から前記電動モータの側面側は前記コネクタとの接続に当たり応力を吸収する応力緩和形状を有する延伸部となっており、前記保持体と前記コネクタには相互に係合する位置決め機構が設けられ、前記制御装置を前記電動モータに組み付けることにより、前記電動モータの給電端子とその制御装置に収納される基板のコネクタとが接続されることを特徴とする電動モータとその制御装置に収納される基板との接続構造を提供する。

また、上記課題の解決は、前記電動モータには、モータ角度検出器が備えられており、前記モータ角度検出器に接続する複数のモータ角度検出器端子は前記電動モータの前記側面から突出するように設けられると共に、前記制御装置に収納される基板には前記モータ角度検出器端子に係合するモータ角度検出器端子コネクタが設けられ、前記モータ角度検出器端子コネクタは、前記電動モータの給電端子に係合するコネクタ部分からは前記基板上の前記電動モータのモータ軸に沿って離間した位置に設けられ、前記制御装置を前記電動モータに組み付けることにより、前記モータ角度検出器に接続する複数のモータ角度検出器端子と前記モータ角度検出器端子に係合するモータ角度検出器端子コネクタとが接続されることにより、或いは、前記電動モータの給電端子は、前記電動モータの冗長系を構成する複数の巻線の端子であることにより、或いは、前記モータ角度検出器端子は、前記電動モータのモータ角度検出器の冗長系を構成する配線の端子であることにより、或いは、前記位置決め機構は、位置決めピンと位置決め孔とからなり、前記位置決めピンは前記保持体の両端部寄りに前記端子体の嵌合部と平行に立設され、前記位置決め孔は、前記コネクタの前記保持体上の前記位置決めピンと対向する位置に、前記コネクタの内側に向かって設けられた穴であることにより、或いは、前記電動モータは電動パワーステアリング装置に用いられるブラシレスモータであり、前記制御装置は、前記電動パワーステアリング装置の制御装置であって、前記基板は、前記制御装置に収納される制御基板とパワー基板とを一体化した１枚構成の基板であることにより、或いは、前記ブラシレスモータはＵ、Ｖ、Ｗ相からなる３相ブラシレスモータであり、前記電動モータの冗長系を構成する複数の巻線は、前記３相の各相をそれぞれ構成する２系統の巻線であることにより、更に効果的に達成される。

また、上記課題の達成は、上記電動モータとその制御装置に収納される基板との接続構造を備える電動パワーステアリング装置により、更に効果的に達成される。

本発明による開示では、例えば、冗長系として、２系統のブラシレスモータ巻線と２系統のモータ角度検出器配線を、１枚構成としたＥＣＵ基板上の上記電動モータの軸方向に沿った両端部寄りにそれぞれ配置したコネクタへ、モータ軸の法線方向から位置決めをしながら同時圧入して組み立てが可能である。また、上記電動モータとその制御装置に実装される基板との接続のための位置決め機構には位置決めピンと位置決め孔とを採用し、位置ズレにて発生する端子部の応力は、端子の延伸部を応力緩和形状とすることで、応力を逃がす構成とする事が可能である。

そのため、本発明による開示によれば、電動モータとその制御装置とを組み付け乃至接続するに当たり、上記電動モータと上記制御装置に備えられる基板の接続を直接行うと共に、冗長系の採用による配線の増加に対応して、組み付け乃至接続の信頼性を十分に確保しつつ、上記組み付け乃至接続、又は、取り外し作業の利便性を向上させると共に、上記組み付け等に要するボルトなどの部品点数の削減（端子台レス、ボルトレス等）と環境保護（半田フリー）をも配慮して、上記制御装置の小型化を図ることも可能な、電動モータとその制御装置に収納される基板との接続構造を提供することが可能である。

電動パワーステアリング装置の一般的な構成を示した構成図である。 電動パワーステアリング装置の制御装置のコントロールユニット（ＥＣＵ）の一般的な構成例を示すブロック図である。 ＰＷＭ制御部の概要とインバータ回路の構成例を示した図である。 インバータ回路とモータ開放スイッチ回路とを冗長化した例を示す回路図である。 本発明による接続構造を含む、電動モータとその制御装置に収納される基板等の各構成要素について、一部を透視して示した斜視図である。 図５に示した各構成要素を制御装置の蓋体と制御コネクタを除いて組み合わせた例を示す斜視図である。 （Ａ）は図５に示す斜視図のうち、電動モータの給電端子部分と制御装置に収納される基板の給電端子コネクタ部分を拡大し、一部を透視して示した斜視図であり、（Ｂ）は上記給電端子部分と給電端子コネクタ部分とを取り出して示した、一部透視図を含む斜視図である。 （Ａ）は図７（Ａ）のＸ−Ｘ線から見た、給電端子部分と給電端子コネクタ部分の接合関係を示す一部透視図を含む断面図であり、（Ｂ）は端子体の延伸部の応力緩和形状の例を示す側面図である。

以下に、本発明の実施形態を、車両に搭載される電動パワーステアリング装置の電動モータとその制御装置に用いた場合を例として説明する。

ここで、上記電動パワーステアリング装置は、車両のステアリング機構に電動モータの回転力で操舵補助力（アシスト力）を付与するものであり、モータの駆動力を減速機構を介してギア又はベルト等の伝達機構により、ステアリングシャフト或いはラック軸に操舵補助力を付与するようになっている。

そして、このような電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）は、操舵補助力のトルクを正確に発生させるため、モータ電流のフィードバック制御を行っている。

かかるフィードバック制御は、操舵補助指令値（電流指令値）と電動モータ電流検出値との差が小さくなるように電動モータ印加電圧を調整するものであり、電動モータ印加電圧の調整は、一般的にＰＷＭ（パルス幅変調）制御のデューティ（Ｄｕｔｙ）の調整で行っている。

上記の電動パワーステアリング装置の一般的な構成を図１に示して説明すると、ハンドル１のコラム軸（ステアリングシャフト、ハンドル軸）２は減速機構３の減速ギア、ユニバーサルジョイント４ａ及び４ｂ、ピニオンラック機構５、タイロッド６ａ，６ｂを経て、更にハブユニット７ａ，７ｂを介して操向車輪８Ｌ，８Ｒに連結されている。

また、コラム軸２には、ハンドル１の操舵トルクを検出するトルクセンサ１０及び操舵角θを検出する舵角センサ１４が設けられており、ハンドル１の操舵力を補助するモータ２００が減速機構３の減速ギア（ギア比ｎ）を介してコラム軸２に連結されている。

そして、上記の電動パワーステアリング装置を制御する制御装置３００であるコントロールユニット（ＥＣＵ）は、マイクロコントロールユニット（ＭＣＵ）を基幹部品として構成され、バッテリ１３から電力が供給されると共に、イグニションキー１１を経てイグニションキー信号が入力される。

このように構成される制御装置３００では、トルクセンサ１０で検出された操舵トルクＴｈと車速センサ１２で検出された車速Ｖｅｌとに基づいてアシスト（操舵補助）指令の電流指令値の演算を行い、電流指令値に補償等を施した電圧制御指令値Ｖｒｅｆによって電動モータ２００に供給する電流を制御する。

なお、舵角センサ１４は必須のものではなく、配設されていなくても良く、電動モータに連結されたレゾルバ等の回転位置センサから操舵角を取得することも可能である。

また、上記制御装置３００には、車両の各種情報を授受するＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）５０が接続されており、車速ＶｅｌはＣＡＮ５０から受信することも可能である。

また、制御装置３００には、ＣＡＮ５０以外の通信、アナログ／ディジタル信号、電波等を授受する非ＣＡＮ５１も接続されている。

そして、上記のような制御装置３００の上記ＭＣＵ内部においてプログラムで実行される一般的な機能を示すと、例えば図２に示されるような構成となっている。

図２を参照して制御装置３００のコントロールユニットの機能及び動作を説明すると、トルクセンサ１０からの操舵トルクＴｈ及び車速センサ１２からの車速Ｖｅｌは電流指令値演算部３１に入力され、当該電流指令値演算部３１は操舵トルクＴｈ及び車速Ｖｅｌに基づいてアシストマップ等を用いて電流指令値Ｉｒｅｆ１を演算する。演算された電流指令値Ｉｒｅｆ１は加算部３２Ａで、特性を改善するための補償部３４からの補償信号ＣＭと加算され、加算された電流指令値Ｉｒｅｆ２が電流制限部３３で最大値を制限され、最大値を制限された電流指令値Ｉｒｅｆｍが減算部３２Ｂに入力され、モータ電流検出値Ｉｍと減算される。

減算部３２Ｂでの減算結果Ｉ（＝Ｉｒｅｆｍ−Ｉｍ）はＰＩ制御部３５でＰＩ（比例積分）制御され、ＰＩ制御された電圧制御値Ｖｒｅｆが変調信号（キャリア）ＣＦと共にＰＷＭ制御部３６に入力されてデューティを演算され、デューティを演算されたＰＷＭ信号でインバータ３７を介してモータ２００をＰＷＭ駆動する。モータ２００のモータ電流値Ｉｍはモータ電流検出手段３８で検出され、減算部３２Ｂに入力されてフィードバックされる。

補償部３４は、検出若しくは推定されたセルフアライニングトルク（ＳＡＴ）を加算部３４４で慣性補償値３４２と加算し、その加算結果に更に加算部３４５で収れん性制御値３４１を加算し、その加算結果を補償信号ＣＭとして加算部３２Ａに入力し、特性改善する。

また、上記モータ２００が３相ブラシレスモータの場合、ＰＷＭ制御部３６及びインバータ３７の詳細は、例えば図３に示すような構成となっており、上記ＰＷＭ制御部３６は、電圧制御値Ｖｒｅｆを所定式に従って３相分のＰＷＭデューティ値Ｄ１〜Ｄ６を演算するデューティ演算部３６Ａと、ＰＷＭデューティ値Ｄ１〜Ｄ６で駆動素子としてのＦＥＴのゲートを駆動すると共に、デッドタイムの補償をしてＯＮ／ＯＦＦするゲート駆動部３６Ｂとで構成されている。デューティ演算部３６Ａには変調信号（キャリア）ＣＦが入力されており、デューティ演算部３６Ａは変調信号ＣＦに同期してＰＷＭデューティ値Ｄ１〜Ｄ６を演算する。

また、インバータ３７は、Ｕ相の上段ＦＥＴ１及び下段ＦＥＴ４で成る上下アームと、Ｖ相の上段ＦＥＴ２及び下段ＦＥＴ５で成る上下アームと、Ｗ相の上段ＦＥＴ３及び下段ＦＥＴ６で成る上下アームとで成る３相ブリッジで構成されており、上記各ＦＥＴがＰＷＭデューティ値Ｄ１〜Ｄ６でＯＮ／ＯＦＦされることによってモータ２００を駆動する。

なお、インバータ３７とモータ２００との間には、アシスト制御停止時等に電流の供給を遮断するためのモータ開放スイッチ２３が介挿されている。そして、上記モータ開放スイッチ２３は、各相に介挿された寄生ダイオード付きのＦＥＴ７〜９で構成されている。

また、上記図３に示したインバータ回路とモータ解放スイッチ回路は、例えば、図４に示すように、冗長回路として形成することも可能である。ここで、上記図４は、図３に示したような電動パワーステアリング装置における３相ブラシレスモータに用いる上記インバータ回路３７とモータ開放スイッチ２３とを冗長化した例の回路図を示したものである。

上記図４に示した回路では、図３に示した回路でＵ，Ｖ，Ｗの各相のそれぞれを構成していた上段ＦＥＴ及び下段ＦＥＴで成る上下アームとこれに接続されるモータ開放スイッチ２３との各相に対応するＦＥＴの組みが、冗長回路として、それぞれ２系統設けられている。そのため、例えば、図３のＵ相を例にとって比較すると、ゲート駆動部３６Ｂからの出力線が図４ではＵ−ＨｉとＵ−Ｌｏとして上記２系統の上下アームのそれぞれに接続されており、また、図３のモータ２００への出力線は、図４では上記２系統の上下アームのそれぞれからＵ―１とＵ―２との２系統が設けられていて、同様の構成がＶ相、Ｗ相についても採用されている。なお、図４中のシャント抵抗Ｓｈは、モータ電流検出手段３８に接続されている。

したがって、本発明の上記実施形態では、このように上記電動パワーステアリング装置の電源とプリドライバとを１系統にまとめた上で、上記のようにインバータのＨブリッジ回路とモータ配線とを２系統として部分的な冗長系を構成している。そのため、通常時には上記２系統に電流を分散して上記電動モータの駆動を行うことが可能であり、一方、故障が発生した場合には、故障事象に応じて、上記２系統を構成する回路のうち故障が生じていない部分を適宜活用することによって、部分的に上記電動パワーステアリング装置のモータによるアシストを継続することが可能である。また、上記のように配線系統を２系統設けることによって、１系統におけるパワーデバイス（ＦＥＴ）の最大電流定格を５０％程度削減できるため、上記パワーデバイスをより小型化することが可能である。

そして、例えば、上記のように構成される電動パワーステアリング装置において、上記電動パワーステアリング装置に用いられる電動モータとその制御装置内に設けられる基板とは、本発明により、図５に示すような接続構造を採用することが可能である。

なお、以下の説明では、同一の構成要素については、他の形態を採り得るものについても同一の記号を用い、重複する説明や構成については、一部省略する場合がある。また、本発明の理解を容易にするために、図面中に記載した各構成要素の大きさ又はその比率や図面の縮尺等は、実際のものとは適宜変更して表現する場合が有る。

上記図５は、本発明による接続構造を含む電動モータとその制御装置に収納される基板等の構成要素について、一部を透視して示した斜視図である。

本発明の接続構造は、上記図５中では、電動モータ２００と制御装置３００の制御装置本体３２０に収納される基板３４０とに形成されるが、上記電動モータ２００と制御装置３００の全体構成は、上記図５に示したようになっている。

そして、上記図５中、上記電動モータ２００は、フランジ２２０と給電端子２５０及びモータ角度検出器端子２９０を含んでおり、また、上記制御装置３００は、制御装置本体３２０と基板３４０と蓋体３６０とからなり、上記基板３４０に設けられる給電端子コネクタ３５０とモータ角度検出器端子コネクタ３９０及び制御コネクタ３８０を含んでいて、これらは、図６に記載されたように組み合わせて一体化されるようになっている。なお、上記図６は、図５に示した各構成要素のうち制御装置３００の蓋体３６０と制御コネクタ３８０を除いて組み合わせた例を示す斜視図である。

次に、上記図５に示した電動モータとその制御装置等の各構成要素について、更に説明する。

上記構成要素中、電動モータ２００は、上述したように３相ブラシレスモータであり、２系統の冗長系を含んでいる。そしてその形態は、概ね円筒形状であり、その中心軸上にある回転軸Ｃは、上記円筒形状の一方の端面に形成されたフランジ２２０から突出して、出力軸を形成している。

上記フランジ２２０には、上記電動モータ２００の円筒形状の側面から垂直方向に、上記電動モータ２００に給電するための複数の給電端子２５０が前記側面から立設されるように設けられている。そして、上記複数の給電端子２５０は、上述したように、上記３相ブラシレス電動モータ２００の冗長系を構成する２系統の巻線に接続されているため、ここでは６個の給電端子が設けられている。

また、上記複数の給電端子２５０は、図７に示すように、前記電動モータ２００の側面から突出して形成される端子体２５０Ｓからなっている。そして、前記端子体２５０Ｓは、平面状に形成された長方形状の良導体からなる金属で構成されており、上記フランジ２２０の側面に形成された基底部２５０Ｂ上に、上記平面が略同一の平面を形成するように、上記平面の方向を揃えたようにして、一列に配列されている。

なお、ここで上記図７（Ａ）は図５に示す斜視図のうち、電動モータ２００の給電端子２５０部分と制御装置３００に収納される基板３４０の給電端子コネクタ３５０部分を拡大し、一部を透視して示した斜視図であり、上記給電端子コネクタ３５０は、図６や後述する図８でも示したように、上記制御装置本体３２０の筐体の内側に配置されるものであるところ、上記図７（Ａ）では、当該制御装置本体３２０の筐体の外装部分を省略して表示している、また、図７（Ｂ）は上記給電端子２５０部分と給電端子コネクタ３５０部分とを取り出して示した、一部透視図を含む斜視図である。

また、上記給電端子２５０を構成する端子体２５０Ｓの、前記電動モータ２００の側面とは反対側、すなわち前記フランジ２２０の側面に形成された基底部２５０Ｂとは反対側の端部寄りには、前記端子体２５０Ｓを等間隔に保持する保持体２７０が設けられている。

上記保持体２７０はポリフェノール樹脂等の絶縁性と耐熱性に優れた素材により形成されており、上記端子体２５０Ｓを一定間隔に安定して保持する機能を有する他、上記給電端子２５０を制御装置３００に備えられる基板３４０に接続する際には、後述する基板３４０に設けられる給電端子コネクタ３５０と位置決め機構を介して当接される。

また、上記端子体２５０Ｓは、上記保持体２７０の上側、すなわち上記保持体２７０から上記端子体２５０Ｓの端部側に向かう方向には、嵌合部２５０ＳＣを形成している。上記嵌合部２５０ＳＣは基板３４０側に構成される給電端子コネクタ３５０の嵌合孔部３５０Ｈに嵌合して圧入され機械的及び電気的に結合する部分である。そのため、上記嵌合が容易に行われるように、上記嵌合部２５０ＳＣは上記端部側に向けて先細りになるようにテーパが設けられているが、これと併せて上記端部側に向けて上記端子体２５０Ｓの厚みを減少させて形成することも可能である。

また、上記端子体２５０Ｓは、上記保持体２７０の下側、すなわち上記保持体２７０から前記電動モータ２００の側面側、すなわち前記フランジ２２０の側面に形成された基底部２５０Ｂに向かう方向には延伸部２５０ＳＥを形成している。

上記延伸部２５０ＳＥは、上記端子体２５０Ｓが、上記フランジ２２０の側面に形成された基底部２５０Ｂから上記基板３４０に設けられる給電端子コネクタ３５０に接続するために適度な長さを確保するために設けられた部分であり、また、上記接続の際に、上記給電端子コネクタ３５０との間に生ずる応力を緩和するための形状（応力緩和形状）を設けた部分である。

そしてここで、上記応力緩和形状については、特に限定を設けるものではないが、機能的には、上記端子体２５０Ｓに多少の応力が掛かっても上記端子体２５０Ｓの嵌合部２５０Ｃの方向が維持され、位置ずれが生じた場合であっても上記端子体２５０Ｓに係る応力を逃がすものであれば良い。また、その形態は、例えば、上記図７及び後述する図８（Ａ）に示したように、上記端子体２５０Ｓが立設する方向の途中において、上記延伸部２５０ＳＥを側面視（ここでは上記端子体の平面部分を正面としてその側面側から見た方向）で略コの字状に屈曲させたり、或いは、例えば、図８（Ｂ）に示したように、側面視でＳ字状に屈曲させたり、Ｚ字状に屈折させたりしたものであっても構わない。なお、ここで、上記図８（Ａ）は、図７（Ａ）のＸ−Ｘ線から見た、給電端子２５０部分と給電端子コネクタ３５０部分の接合関係を示す一部透視図を含む断面図であり、図８（Ｂ）は端子体２５０Ｓの延伸部２５０ＳＥの応力緩和形状の例を示す側面図である。

また、上記保持体２７０の両端部寄りには、位置決めピン２７０Ｐが設けられており、前記位置決めピン２７０Ｐは、上記保持体２７０から、上記端子体２５０Ｓの嵌合部２５０ＳＣが上記保持体２７０から形成されている方向と平行に立設されている。

そして、上記位置決めピン２７０Ｐは、後述するように、上記基板３４０に設けられる給電端子コネクタ３５０に形成される位置決め孔３７０Ｈと共に位置決め機構を構成している。

そのため、上記位置決めピン２７０Ｐは、上記保持体２７０に底面を有する円筒形状に形成されており、その先端部は幾分先細りになるようにテーパが設けてあって、上記位置決め孔３７０Ｈ内部に上記位置決めピン２７０Ｐを挿入して嵌合させる際に、上記位置決め孔３７０Ｈの開口部と多少の位置ずれがあっても正しい位置に導いて、上記給電端子２５０と給電端子コネクタ３５０とが正確に嵌合して接続されるように形成されている。

また、上記位置決めピン２７０Ｐは、上記給電端子２５０を基板３４０側の給電端子コネクタ３５０の正しい位置に導くものであるため、上記保持体２７０から上記端子体２５０Ｓに形成される嵌合部２５０ＳＣの端部よりも、上記保持体２７０から上記位置決めピン２７０Ｐの先端までの距離が幾分長く形成されており、その長さは、少なくとも前記位置決めピン２７０Ｐの先端部分に形成されたテーパ部分の軸方向の長さ分よりも長いことが望ましい。

そのため、以上のように構成することにより、上記電動モータ２００の給電端子２５０と制御装置３００に収納される基板３４０の接続を行う際には、上記電動モータ２００側の上記位置決めピン２７０Ｐが、上記基板３４０の給電端子コネクタ３５０の位置決め孔の３７０Ｈの所定位置に嵌合して、圧入されることによって、上記端子体２５０Ｓに形成される嵌合部２５０ＳＣが、上記基板３４０の給電端子コネクタ３５０の嵌合孔部３５０Ｈの奥へ誘導されるようになっている。

また、上記図５に戻って説明を続けると、上記電動モータ２００の側面には、更にモータ角度検出器端子２９０が設けられている。上記モータ角度検出器端子２９０は、上記電動モータ２００に設けられるレゾルバやホール素子などの磁気センサ等を用いたモータ角度検出器の回線が接続された端子であり、ここでは上記モータ角度検出器は冗長系を含むものであるため、これら冗長系を含む複数の配線が接続されている。また、本実施形態では、上記モータ角度検出器端子２９０は、上記電動モータ２００を構成する略円筒形の端面のうち、上記電動モータ２００の出力軸Ｃが突出するフランジ２２０とは反対側の端面側に、上記電動モータ２００の側面に取付けられる後述する制御装置に対向するように設けられており、後述する基板３４０に設けられたモータ角度検出器端子コネクタ３９０と嵌合するように形成されている。

次に上記構成要素中、制御装置３００は、上述したように、制御装置本体３２０と基板３４０と蓋体３６０からなり、上記基板３４０に設けられる給電端子コネクタ３５０とモータ角度検出器端子コネクタ３７０及び制御コネクタ３８０を含んでいる。

上記のうち、制御装置本体３２０は、制御装置３００に用いられる基板３４０や制御コネクタ３８０等を収納・保持して、上記電動モータ２００に安定的に保持するものであり、図示しないヒートシンクにより放熱機能も有している。また、上記のうち制御コネクタ３８０は、上記基板３４０やこれを介して電動モータ２００に電源を供給したり、ＣＡＮなどの制御系の信号の入出力を行ったりするコネクタである。

そして、上記制御装置本体３２０に基板３４０をネジなどにより固定して収納し、上記制御コネクタ３８０や給電端子コネクタ３５０並びにモータ角度検出器端子コネクタ３７０を同様にネジなどにより接続固定した後には、蓋体３６０により、上記基板３４０を含む上記制御装置本体３２０の上面側を覆うようにカシメ固定して保護するように構成されている。

また、上記制御装置本体３２０の上記電動モータ２００への取付けは、上記制御装置本体３２０の下面側（電動モータ側）に設けられたボルト穴３２２を使用して、ボルト・ナットにより行われる。なお、上記電動モータ２００のフランジ２２０に設けられた、ボルト穴２２２は、上記制御装置本体３２０との取り付けの他に、上述の減速機構３等とボルト・ナットによる接続・取り付けのためにも用いられる。

また、上記制御装置３００に収納される基板３４０は、上述したように、電動パワーステアリング装置の制御及び駆動を行うものであり、ここでは略長方形状の形態を有している。そして、従来、上記電動パワーステアリング装置に用いられる基板は、もっぱら制御系の信号処理を行う制御基板と、上記電動モータを駆動するためのインバータ回路等が形成されたパワー基板とを別々に構成する例が多いが、本実施形態の場合には、上記制御基板とパワー基板とを一体化した一枚化基板を用いている。但し、本発明は、電動モータとその制御装置に収納される基板との接続構造であるため、上記一枚化基板に限らず、従来の２枚構成の基板を制御装置に収納する場合であっても、本発明を用いることは当然に可能である。

また、上記基板３４０では、上記基板３４０の下面側（電動モータ側）に、給電端子コネクタ３５０とモータ角度検出器端子コネクタ３９０が設けられていて、本実施形態では、上記給電端子コネクタ３５０は、上記基板３４０上の一辺に沿って設けられ、上記モータ角度検出器端子コネクタ３９０は、その対辺に沿ってそれぞれ設けられている。

上記給電端子コネクタ３５０は、上記電動モータ２００の給電端子２５０と上記基板３４０に形成された回路を電気的・機械的に接続するものである。そのため、上述した図７に示したように、上記給電端子コネクタ３５０は、上記基板３４０を制御装置本体３１０に収納固定して、上記電動モータ２００に組み付けた際には、上記電動モータ２００に設けられた複数の給電端子２５０に対向するように設けられている。

そして、上記給電端子コネクタ３５０には、上記給電端子２５０の端子体２５０Ｓの嵌合部２５０ＳＣに嵌合するように、上記嵌合部２５０ＳＣをはめ込むための孔である嵌合孔部３５０Ｈが設けられており、上記嵌合孔部３５０Ｈは、上記給電端子コネクタ３５０の上記給電端子２５０に対向する面から基板３４０方向に向かって設けられる孔として形成されている。そして、上記給電端子コネクタ３５０は全体としては熱伝導性のある不導体により構成されているが、上記嵌合孔部３５０Ｈの内面は導体によって形成されており、上記導体へは図示しない導線が接続されて、上記基板３４０に形成された回路へ接続されている。

また、上記給電端子コネクタ３５０の両端部寄りには、位置決め孔３７０Ｈが設けられている。上記位置決め孔３７０Ｈは、上記給電端子コネクタ３５０の、上記電動モータ２００側の給電端子２５０に対向する面から、基板３４０方向に向かって設けられる孔として形成されており、上記位置決め孔３７０Ｈは、上述した給電端子２５０の保持体２７０に形成された位置決めピン２７０Ｐと共に位置決め機構を構成している。

そのため、上記位置決め孔３７０Ｈは、上記保持体２７０から立設される円筒形状の位置決めピン２７０Ｐをはめ込むことが可能なように、円筒形状の孔部を有している。

また、上記円筒形状の孔部の開口部分は上記円筒形状の孔の内径よりも開口部分にかけて拡大して形成することも可能である。そのため、上記のように開口部を拡大した場合には、上記拡大した開口部を用いて、上記位置決め孔３７０Ｈ内部に上記位置決めピン２７０Ｐを挿入して嵌合させる際に、上記位置決め孔３７０Ｈの開口部と多少の位置ずれがあっても正しい位置に導いて、上記給電端子２５０と給電端子コネクタ３５０とが正確に嵌合して接続されるように形成することも可能である。

また、上記モータ角度検出器端子コネクタ３９０は、上記電動モータに設けられる上記モータ角度検出器端子２９０と基板上に形成された回路とを電気的・機械的に接続するためのものである。そして、ここでは上述した通り、上記モータ角度検出器は冗長系を含むものであるため、これら冗長系を含む複数の端子に対応したものとなっている。また、本実施形態では、上記モータ角度検出器端子コネクタ３９０は、上記電動モータ２００に設けられたモータ角度検出器端子の位置に合わせて、上記基板３４０上の給電端子コネクタ３５０が設けられた基板の位置から対辺の位置、すなわち、上記基板３４０上の給電端子コネクタ３５０が設けられた位置から、上記電動モータ２００の回転軸Ｃに沿った方向の反対側の位置に、上記モータ角度検出器端子２９０に対向するように設けられる。

また、上記モータ角度検出器端子コネクタ３９０の形状については特に限定を設けるものではないが、上記電動モータ２００に上記制御装置３００を取り付けることにより、電気的及び機械的接続が達成されるように、上記モータ角度検出器端子２９０に合わせて相互に嵌合するように形成されることが望ましい。そこで、上記モータ角度検出器端子２９０と共に、上述した給電端子２５０と給電端子コネクタ３５０と同様若しくは類似の、雄型の端子とこれに嵌合する雌型のコネクタとをそれぞれ形成し、両者の嵌合により接続を行うものであっても良い。

以上のように構成される本発明の電動モータとその制御装置に収納される基板との接続構造によれば、上記電動モータ２００に制御装置３００を組み付けることにより、図８に示した様に、上記電動モータ２００のフランジ２２０に上記電動モータの側面に立設されるように構成した給電端子２５０の端子体２５０Ｓの嵌合部２５０ＳＣが、保持体２７０に設けられた位置決めピン２７０Ｐと基板３４０に設けられた給電端子コネクタ３５０の位置決め孔３７０Ｈに誘導されて、嵌合孔部３５０Ｈに嵌合して圧入され、電気的及び機械的に接続される。そして、これに併せて、上述したように、モータ角度検出器端子２９０と、モータ角度検出器端子コネクタ３９０との接続も達成される。

そのため、本発明によれば、電動モータとその制御装置とを組み付け乃至接続するに当たり、上記電動モータと上記制御装置に備えられる基板の接続を直接行うと共に、冗長系の採用による配線の増加に対応して、組み付け乃至接続の信頼性を十分に確保しつつ、上記組み付け乃至接続、又は、取り外し作業の利便性を向上させると共に、上記組み付け等に要するボルトなどの部品点数の削減（端子台レス、ボルトレス等）と環境保護（半田フリー）をも配慮し、上記制御装置の小型化を図ることも可能な、電動モータとその制御装置に収納される基板との接続構造を提供することが可能である。

なお、上述した本発明の実施形態は、本発明の一例を示したものであり、本発明の趣旨の範囲で種々の変形例を採用することが可能である。そのため、例えば、上述の冗長系は電動モータやモータ角度検出器等について、２系統のものに限らず更に多系統のものに適用することも可能である。また、上述した位置決め機構も位置決めピンと位置決め孔を設けることに限られず、例えば、上記位置決めピンを制御装置本体に設けた位置決め溝などに沿って移動させて、上記給電端子を給電端子コネクタに嵌め込むガイドを行う構成を採るものであっても構わない。

１ ハンドル
２ コラム軸（ステアリングシャフト、ハンドル軸）
３ 減速機構
４ａ ４ｂ ユニバーサルジョイント
５ ピニオンラック機構
６ａ ６ｂ タイロッド
７ａ ７ｂ ハブユニット
８Ｌ ８Ｒ 操向車輪
１０ トルクセンサ
１１ イグニションキー
１２ 車速センサ
１３ バッテリ
１４ 舵角センサ
２０ 電動モータ
２３ モータ解放スイッチ
３０ 制御装置（コントロールユニット、ＥＣＵ）
３１ 電流指令値演算部
３３ 電流制限部
３５ ＰＩ制御部
３６ ＰＷＭ制御部
３７ インバータ
３８ モータ電流検出手段
５０ ＣＡＮ
５１ 非ＣＡＮ
２００ 電動モータ
２２０ フランジ
２２２ ３２２ ボルト穴
２５０ 給電端子
２５０Ｂ 基底部
２５０Ｓ 端子体
２５０ＳＣ 端子体の嵌合部
２５０ＳＥ 端子体の延伸部
２７０ 保持体
２７０Ｐ 位置決めピン
２９０ モータ角度検出器端子
３００ 制御装置
３２０ 制御装置本体
３４０ 基板
３５０ 給電端子コネクタ
３５０Ｈ 嵌合孔部
３７０Ｈ 位置決め孔
３６０ 蓋体
３８０ 制御コネクタ
３９０ モータ角度検出器端子コネクタ

Claims (8)

1. 電動モータとその制御装置に収納される基板との接続構造であって、
   前記電動モータの側面からは前記電動モータに給電するための複数の給電端子が前記側面から突出するように設けられ、
   前記制御装置に収納される基板には、前記電動モータの複数の給電端子に係合するコネクタが設けられていて、
   前記電動モータの複数の給電端子の前記電動モータの側面から突出した部分は、平面状に形成された金属の端子体からなり、
   前記複数の給電端子は、前記端子体を構成する平面が略同一の面を構成するように平行に配列されており、
   前記端子体の前記電動モータの側面とは反対側の端部寄りには、前記電動モータの側面から離間して、前記端子体を等間隔に保持する保持体が設けられ、
   前記端子体の前記保持体から前記端部側は前記基板のコネクタに嵌合する嵌合部となり、
   前記端子体の前記保持体から前記電動モータの側面側は前記コネクタとの接続に当たり応力を吸収する応力緩和形状を有する延伸部となっており、
   前記保持体と前記コネクタには相互に係合する位置決め機構が設けられ、
   前記制御装置を前記電動モータに組み付けることにより、
   前記電動モータの給電端子とその制御装置に収納される基板のコネクタとが接続されることを特徴とする電動モータとその制御装置に収納される基板との接続構造。
2. 前記電動モータには、モータ角度検出器が備えられており、
   前記モータ角度検出器に接続する複数のモータ角度検出器端子は前記電動モータの前記側面から突出するように設けられると共に、
   前記制御装置に収納される基板には前記モータ角度検出器端子に係合するモータ角度検出器端子コネクタが設けられ、
   前記モータ角度検出器端子コネクタは、前記電動モータの給電端子に係合するコネクタ部分からは前記基板上の前記電動モータのモータ軸に沿って離間した位置に設けられ、
   前記制御装置を前記電動モータに組み付けることにより、前記モータ角度検出器に接続する複数のモータ角度検出器端子と前記モータ角度検出器端子に係合するモータ角度検出器端子コネクタとが接続される請求項１に記載の電動モータとその制御装置に収納される基板との接続構造。
3. 前記電動モータの給電端子は、前記電動モータの冗長系を構成する複数の巻線の端子である請求項１又は２に記載の電動モータとその制御装置に収納される基板との接続構造。
4. 前記モータ角度検出器端子は、前記電動モータのモータ角度検出器の冗長系を構成する配線の端子である請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電動モータとその制御装置に収納される基板との接続構造。
5. 前記位置決め機構は、位置決めピンと位置決め孔とからなり、
   前記位置決めピンは前記保持体の両端部寄りに前記端子体の嵌合部と平行に立設され、
   前記位置決め孔は、前記コネクタの前記保持体上の前記位置決めピンと対向する位置に、前記コネクタの内側に向かって設けられた穴である請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電動モータとその制御装置に収納される基板との接続構造。
6. 前記電動モータは電動パワーステアリング装置に用いられるブラシレスモータであり、前記制御装置は、前記電動パワーステアリング装置の制御装置であって、
   前記基板は、前記制御装置に収納される制御基板とパワー基板とを一体化した１枚構成の基板である請求項１乃至５のいずれか１項に記載の電動モータとその制御装置に収納される基板との接続構造。
7. 前記ブラシレスモータはＵ、Ｖ、Ｗ相からなる３相ブラシレスモータであり、前記電動モータの冗長系を構成する複数の巻線は、前記３相の各相をそれぞれ構成する２系統の巻線である請求項６に記載の電動モータとその制御装置に収納される基板との接続構造。
8. 請求項１乃至７のいずれか１項に記載の電動モータとその制御装置に収納される基板との接続構造を備える電動パワーステアリング装置。