JP7041546B2 - 電子制御装置、及び電動駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は電子制御装置、及びこれを使用した電動駆動装置に関するものである。

一般的な産業機械分野においては、電動モータによって機械系制御要素を駆動することが行われているが、最近では電動モータの回転速度や回転トルクを制御する半導体素子等からなる電子制御部を電動モータに一体的に組み込む、いわゆる機電一体型の電動駆動装置が採用され始めている。

機電一体型の電動駆動装置の例として、例えば自動車の電動パワーステアリング装置においては、運転者がステアリングホィールを操作することにより回動するステアリングシャフトの回動方向と回動トルクとを検出し、この検出値に基づいてステアリングシャフトの回動方向と同じ方向へ回動するように電動モータを駆動し、操舵アシストトルクを発生させるように構成されている。この電動モータを制御するため、電子制御部（ＥＣＵ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）がパワーステアリング装置に設けられている。

従来の電動パワーステアリング装置としては、例えば、特開２０１５－１３４５９８号公報（特許文献１）に記載のものが知られている。特許文献１には、電動モータと電子制御装置とにより構成された電動パワーステアリング装置が記載されている。そして、電動モータは、アルミ合金等から作られた筒部を有するモータハウジングに収納され、電子制御装置は、モータハウジングの軸方向の出力軸とは反対側に配置されたＥＣＵハウジングに収納されている。

ＥＣＵハウジングの内部に収納される電子制御装置は、電源回路部と、電動モータを駆動制御するＭＯＳＦＥＴのようなパワースイッチング素子を有するパワーモジュールと、パワースイッチング素子を制御する制御回路部とを備え、パワーモジュールの出力端子と電動モータの入力端子とは、一般的にはＴＩＧ溶接によって夫々の端子の先端部が溶接されて電気的に接続されている。

ところで、パワーモジュールの出力端子と電動モータの入力端子の接続は、例えば、特開２０１４-１６０７１７号公報（特許文献２）のような構成の接続端子を使用して行われている。図１４に示しているように、基板６０の上に合成樹脂で囲繞されたパワーモジュール６１を載置し、このパワーモジュール６１の接続端子６２に「Ｕ」字状の折り曲げ部６３を形成して弾性機能を与え、この折り曲げ部６３を境にして先端側端子６４を折り曲げ方向に沿って延設している。

一方、相手側接続端子（例えば、電動モータ側の入力端子）６５は、ガイド６６によって支持され、相手側接続端子６５は先端側端子６４の延設方向と同じ方向に延設されている。更に、パワーモジュール６１の先端側端子６４の先端部６４Ｔと相手側接続端子６５の先端部６５Ｔは重ね合されて、ＴＩＧ溶接によって接合されている。

尚、この他に電子制御装置を一体化した電動駆動装置としては、電動ブレーキや各種油圧制御用の電動油圧制御器等が知られている。

特開２０１５－１３４５９８号公報 特開２０１４－１６０７１７号公報

ところで、図１４に示された特許文献２に記載されているような接続構造の場合、相手側接続端子６５、またはスイッチング素子６１の接続端子６２の設置位置がばらつき、相手側接続端子６５がＸ方向にずれた場合、接続端子６２の折り曲げ部６３に相手側接続端子６５が接することになる。このため、相手側接続端子６５の先端部６５Ｔと、パワーモジュール６１の先端側端子６４の先端部６４Ｔが離間して空隙が生じてしまい、このままではＴＩＧ溶接による接合が困難になる。

これを防ぐために、ＴＩＧ溶接の場合は、挟み込み治具を用いて、相手側接続端子６５とパワーモジュール６１の先端側端子６４を外側から強制的に挟み込んで接触させてＴＩＧ溶接を行う工法を取っている。しかしながら、このような工法では、挟み込み治具、及び挟み込み治具の制御等が必要となり、製造単価が高騰するという課題が生じる。また、副次的であるが、挟み込み治具によって、パワーモジュール６１の接続端子６２を介して入力される荷重が過大となり、パワーモジュール６１の破損も懸念されるという課題も生じる。

本発明の目的は、挟みこみ治具等で挟み込むことなく、双方の接続端子の先端部同士が密着して接合することができる電子制御装置、及びこれを使用した電動駆動装置を提供することにある。

本発明の特徴は、パワーモジュールから延びる素子側接続端子が、相手側接続端子の延設方向に対して交わる方向に延びる第１接続端子片と、第１接続端子片が相手側接続端子に至る手前から相手側接続端子の延設方向に対して斜交する方向に弾性を付与されて折り曲げられ、相手側接続端子に所定の角度を有して弾性的に接触する第２接続端子片から構成されていると共に、この状態で相手側接続端子の先端側と第２接続端子片の先端側が電気的に接合されている、ところにある。

本発明によれば、パワーモジュールから延びる素子側接続端子が、相手側接続端子に所定の角度を有して弾性的に接触する第２接続端子片を備えているので、挟み込み治具等を使用することなく、相手側接続端子の先端側と第２接続端子片の先端側を接合することができる。

本発明が適用される一例としての操舵装置の全体斜視図である。 本発明の実施形態になる電動パワーステアリング装置の全体形状を示す斜視図である。 図２に示す電動パワーステアリング装置の分解斜視図である。 図３に示すモータハウジングの斜視図である。 図４に示すモータハウジングを軸方向に断面した断面図である。 図４に示すモータハウジングに電力変換回路部を載置、固定した状態を示す斜視図である。 図６に示すモータハウジングに電源回路部を載置、固定した状態を示す斜視図である。 図７に示すモータハウジングに制御回路部を載置、固定した状態を示す斜視図である。 図８に示すモータハウジングに樹脂製コネクタ組立体を載置、固定した状態を示す斜視図である。 本発明の実施形態になる電動パワーステアリング装置の電子制御部の付近を軸方向に断面した要部断面図である。 電力変換回路部の第１の形状の接続端子と電動モータのモータ巻線の接続端子を接合する前の状態を示す断面図である。 電力変換回路部の第１の形状の接続端子と電動モータのモータ巻線の接続端子をＴＩＧ溶接する時の状態を示す断面図である。 電力変換回路部の第２の形状の接続端子と電動モータのモータ巻線の接続端子をＴＩＧ溶接する時の状態を示す断面図である。 従来のパワーモジュールの接続端子と電動モータのモータ巻線の接続端子を接続した後の状態を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されることなく、本発明の技術的な概念の中で種々の変形例や応用例をもその範囲に含むものである。

本発明の実施形態を説明する前に、本発明が適用される一例としての操舵装置の構成について図１を用いて簡単に説明する。

まず、自動車の前輪を操舵するための操舵装置について説明する。操舵装置１は図１に示すように構成されている。図示しないステアリングホイールに連結されたステアリングシャフト２の下端には図示しないピニオンが設けられ、このピニオンは車体左右方向へ長い図示しないラックと噛み合っている。このラックの両端には前輪を左右方向へ操舵するためのタイロッド３が連結されており、ラックはラックハウジング４に覆われている。そして、ラックハウジング４とタイロッド３との間にはゴムブーツ５が設けられている。

ステアリングホイールを回動操作する際のトルクを補助するため、電動パワーステアリング装置６が設けられている。即ち、ステアリングシャフト２の回動方向と回動トルクとを検出するトルクセンサ７が設けられ、トルクセンサ７の検出値に基づいてラックにギヤ１０を介して操舵補助力を付与する電動モータ部８と、電動モータ部８に配置された電動モータを制御する電子制御部(ＥＣＵ)９とが設けられている。電動パワーステアリング装置６の電動モータ部８は、出力軸側の外周部の３箇所が図示しないねじを介してギヤ１０に接続され、電動モータ８部の出力軸とは反対側に電子制御部９が設けられている。

電動パワーステアリング装置６においては、ステアリングホイールが操作されることによりステアリングシャフト２がいずれかの方向へ回動操作されると、このステアリングシャフト２の回動方向と回動トルクとをトルクセンサ７が検出し、この検出値に基づいて制御回路部が電動モータの駆動操作量を演算する。この演算された駆動操作量に基づいて電力変換回路部のパワースイッチング素子により電動モータが駆動され、電動モータの出力軸はステアリングシャフト１を操作方向と同じ方向へ駆動するように回動される。出力軸の回動は、図示しないピニオンからギヤ１０を介して図示しないラックへ伝達され、自動車が操舵されるものである。これらの構成、作用は既によく知られているので、これ以上の説明は省略する。

次に、本発明の実施形態になる電動パワーステアリング装置の具体的な構成について、図２乃至図１３を用いて詳細に説明する。

図２は本実施形態になる電動パワーステアリング装置の全体的な構成を示した図面であり、図３は図２に示す電動パワーステアリング装置の構成部品を分解して斜め方向から見た図面であり、図４から図９は各構成部品の組み立て順序にしたがって各構成部品を組み付けていった状態を示す図面である。したがって、以下の説明では、各図面を適宜引用しながら説明を行うものとする。

図２に示すように、電動パワーステアリング装置を構成する電動モータ部８は、アルミニウム、或いはアルミ合金等のアルミ系金属から作られた筒部を有するモータハウジング１１及びこれに収納された図示しない電動モータとから構成され、電子制御部９は、モータハウジング１１の軸方向の出力軸とは反対側に配置された、アルミニウム、或いはアルミ合金等のアルミ系金属、或いは鉄系の金属で作られた金属カバー１２及びこれに収納された図示しない電子制御組立体から構成されている。

モータハウジング１１と金属カバー１２は、その対向端面に形成され外周方向の固定領域部において、加締め固定によって一体的に固定される。金属カバー１２の内部に収納された電子制御組立体は、必要な電源を生成する電源回路部や、電動モータ部８の電動モータを駆動制御するＭＯＳＦＥＴ或いはＩＧＢＴ等からなるパワースイッチング素子を有するパワーモジュール(以下、電力変換回路部と表記する)や、このパワースイッチング素子を制御する制御回路部からなり、パワースイッチング素子の出力端子と電動モータのモータ巻線入力端子とは電気的に接続されている。

モータハウジング１１とは反対側の金属カバー１２の端面には、金属カバー１２に形成した孔部から樹脂製コネクタ組立体１３が露出している。また、樹脂製コネクタ組立体１３は、モータハウジング１１に形成した固定部に固定ねじによって固定されている。樹脂製コネクタ組立体１３には電力供給用のコネクタ端子形成部１３Ａ、検出センサ用のコネクタ端子形成部１３Ｂ、制御状態を外部機器に送出する制御状態送出用のコネクタ端子形成部１３Ｃを備えている。

そして、金属カバー１２に収納された電子制御組立体は、合成樹脂から作られた電力供給用のコネクタ端子形成部１３Ａを介して電源から電力が供給され、また検出センサ類から運転状態等の検出信号が検出センサ用のコネクタ形成端子部１３Ｂを介して供給され、現在の電動パワーステアリング装置の制御状態信号が制御状態送出用のコネクタ端子形成部１３Ｃを介して送出されている。

図３に電動パワーステアリング装置６の分解斜視図を示している。モータハウジング１１には内部に円環状の鉄製のサイドヨーク（図示せず）が嵌合されており、このサイドヨーク内に電動モータ（図示せず）が収納されているものである。電動モータの出力部１４はギヤを介してラックに操舵補助力を付与している。尚、電動モータの具体的な構造は良く知られているので、ここでは説明を省略する。

モータハウジング１１はアルミ合金から作られており、電動モータで発生した熱や、後述する電源回路部や電力変換回路部で発生した熱を外部大気に放出するヒートシンク部材として機能している。電動モータとモータハウジング１１で電動モータ部８を構成している。

電動モータ部８の出力部１４の反対側のモータハウジング１１の端面部１５には電子制御部ＥＣが取り付けられている。電子制御部ＥＣは、電力変換回路部１６、電源回路部１７、制御回路部１８、樹脂製コネクタ組立体１３から構成されている。モータハウジング１１の端面部１５は、モータハウジング１１と一体的に形成されているが、この他に端面部１５だけを別体に形成し、ねじや溶接によってモータハウジング１１と一体化しても良いものである。

ここで、電力変換回路部１６、電力変換回路部１７、制御回路部１８は冗長系を構成するものであり、主電子制御部と副電子制御部の二重系を構成している。そして、通常は主電子制御部によって電動モータが制御、駆動されているが、主電子制御部に異常や故障が生じると、副電子制御部に切り換えられて電動モータが制御、駆動されるようになるものである。

したがって、後述するが、通常は主電子制御部からの熱がモータハウジング１１に伝えられ、主電子制御部に異常や故障が生じると、主電子制御部が停止して副電子制御部が作動し、モータハウジング１１には副電子制御部からの熱が伝えられるものである。

また、主電子制御部と副電子制御部を合せて正規の電子制御部として機能させ、一方の電子制御部に異常、故障が生じると、他方の電子制御部で半分の能力によって電動モータを制御、駆動することも可能である。この場合、電動モータの能力は半分となるが、いわゆる「パワーステアリング機能」は確保されるようになっている。したがって、通常の場合は、主電子制御部と副電子制御部の熱がモータハウジング１１に伝えられるものである。

電子制御部ＥＣは制御回路部１８、電源回路部１７、電力変換回路部１６、樹脂製コネクタ組立体１３から構成されており、端面部１５側から離れる方向に向かって、電力変換回路部１６、電源回路部１７、制御回路部１８、樹脂製コネクタ組立体１３の順序で配置されている。制御回路部１８は電力変換回路部１６のスイッチング素子を駆動する制御信号を生成するもので、マイクロコンピュータ、周辺回路等から構成されている。電源回路部１７は、制御回路部１８を駆動する電源及び電力変換回路部１６の電源を生成するもので、コンデンサ、コイル、スイッチング素子等から構成されている。電力変換回路部１６は、電動モータのモータ巻線に流れる電力を調整するもので、３相の上下アームを構成するスイッチング素子等から構成されている。

電子制御部ＥＣで発熱量が多いのは、主に電力変換回路部１６、電源回路部１７であり、電力変換回路部１６、電源回路部１７の熱は、アルミ合金からなるモータハウジング１１から放熱されるものである。この詳細な構成については、図４乃至図９を用いて後述する。

制御回路部１８と金属カバー１２の間には、合成樹脂からなる樹脂製コネクタ組立体１３が設けられており、車両バッテリ(電源)や外部の図示しない他の制御装置と接続されている。もちろん、この樹脂製コネクタ組立体１３は、電力変換回路部１６、電源回路部１７、制御回路部１８と接続されていることはいうまでもない。

金属カバー１２は、電力変換回路部１６、電源回路部１７、制御回路部１８を収納してこれらを液密的に封止する機能を備えているものであり、本実施形態では加締め固定によってモータハウジング１１に固定されている。

次に、図４から図９に基づき各構成部品の構成と組み立て方法について説明する。先ず、図４はモータハウジング１１の外観を示しており、図５はその軸方向断面を示している。

図４、図５において、モータハウジング１１は、筒状の形態に形成されて側周面部１１Ａと、側周面部１１Ａの一端を閉塞する端面部１５と、側周面部１１Ａの他端を閉塞する端面部１９とから構成されている。本実施形態では、モータハウジング１１は有底円筒状であり、側周面部１１Ａと端面部１５は一体的に形成されている。また、端面部１９は、蓋の機能を備えており、側周面部１１Ａに電動モータを収納した後に側周面部１１Ａの他端を閉塞するものである。

また、端面部１５の全周面には径方向外側に拡開して形成された環状溝部３５が設けられており、このモータハウジング側環状溝部３５に、図９に示す金属カバー１２の開口端３７が収納されるものである。そして、モータハウジングの環状溝部３５と金属カバー１２の開口端３７(図９参照)の間の部分は、いわゆる液状シール剤によって液密的に接合されている。

図５にあるように、モータハウジング１１の側周面部１１Ａの内部には、鉄心にモータ巻線２０が巻回されたステータ２１が嵌合されており、このステータ２１の内部に、永久磁石を埋設したロータ２２が回転可能に収納されている。ロータ２２には回転軸２３が固定されており、一端は出力部１４となり、他端は回転軸２３の回転位相や回転数を検出するための回転検出部２４となっている。回転検出部２４には永久磁石が設けてあり、端面部１５に設けた貫通孔２５を貫通して外部に突き出している。そして、図示しないＧＭＲ素子等からなる感磁部によって回転軸２３の回転位相や回転数を検出するようになっている。

図４に戻って、回転軸２３の出力部１４とは反対側に位置する端面部１５の面には電力変換回路部１６（図３参照）、電源回路部１７（図３参照）の放熱部１５Ａ、１５Ｂが形成されている。端面部１５の四隅には、基板／コネクタ固定凸部２６が一体的に植立されており、内部にねじ穴２６Ｓが形成されている。

基板／コネクタ固定凸部２６は後述する制御回路部１８の基板、及び樹脂製コネクタ組立体１３を固定するために設けられている。また、後述する電力変換用放熱領域１５Ａから植立した基板／コネクタ固定凸部２６には、これも後述する電源用放熱領域１５Ｂと軸方向で同じ高さの基板受け部２７が形成され、基板受け部２７には、ねじ孔２７Ｓが形成されている。この基板受け部２７は後述する電源回路部１７を構成する基板であるガラスエポキシ基板３１を載置、固定するためのものである。

端面部１５を形成する、回転軸２３と直交する径方向の平面領域は２分割されている。１つはＭＯＳＦＥＴ等のスイッチング素子よりなる電力変換回路部１６が取り付けられる電力変換用放熱領域１５Ａを形成し、もう１つは電源回路部１７が取り付けられる電源用放熱領域１５Ｂを形成している。本実施形態では、電力変換用放熱領域１５Ａの方が電源用放熱領域１５Ｂより面積が大きく形成されている。これは、上述したように二重系を採用しているため、電力変換回路部１６の設置面積を確保するためである。

そして、電力変換用放熱領域１５Ａと電源用放熱領域１５Ｂは、軸方向（回転軸２３が延びる方向）に向けて高さが異なる段差を有している。つまり、電源用放熱領域１５Ｂは、電動モータの回転軸２３の方向で見て、電力変換用放熱領域１５Ａに対して離れる方向に段差を有して形成されている。この段差は、電力変換回路部１６を設置した後に電源回路部１７を設置した場合に、電力変換回路部１６と電源回路部１７が夫々干渉しない長さに設定されている。

電力変換用放熱領域１５Ａには、３個の細長い矩形の突状放熱部２８が形成されている。この突状放熱部２８は後述する二重系の電力変換回路部１６が設置されるものである。また、突状放熱部２８は、電動モータの回転軸２３の方向で見て電動モータから離れる方向に突出して延びているものである。

また、電源用放熱領域１５Ｂは平面状であって、後述する電源回路部１７が設置されるものである。したがって、突状放熱部２８は電力変換回路部１６で発生した熱を端面部１５に伝熱する放熱部として機能し、電源用放熱領域１５Ｂは電源回路部１７で発生した熱を端面部１５に伝熱する放熱部として機能するものである。

尚、突状放熱部２８は省略することができ、この場合は電力変換用放熱領域１５Ａが電力変換回路部１６で発生した熱を端面部１５に伝熱する放熱部として機能する。ただ、本実施形態では、突状放熱部２８に電力変換回路部１６の金属基板を摩擦撹拌接合によって溶着して確実な固定を図っている。

このように、本実施形態になるモータハウジング１１の端面部１５においては、ヒートシンク部材を省略して軸方向の長さを短くできるようになるものである。また、モータハウジング１１は十分な熱容量を有しているので、電源回路部１７や電力変換回路部１６の熱を効率よく外部に放熱することができるようになるものである。

次に、図６は電力変換回路部１６を突条放熱部２８（図４参照）に設置した状態を示している。図６にある通り、電力変換用放熱領域１５Ａに形成された突状放熱部２８（図４参照）の上部には二重系よりなる電力変換回路部１６が設置されている。電力変換回路部１６を構成するスイッチング素子は金属基板（ここではアルミ系の金属を使用している）に載置され、放熱されやすく構成されている。そして、金属基板は突状放熱部２８に摩擦撹拌接合によって溶着されている。

したがって、金属基板は突状放熱部２８（図４参照）に強固に固定され、またスイッチング素子で発生した熱を効率良く突状放熱部２８（図４参照）に伝熱させることができる。突状放熱部２８（図４参照）に伝えられた熱は電力変換用放熱領域１５Ａに拡散され、更にモータハウジング１１の側周面部１１Ａに伝熱されて外部に放熱されるものである。ここで、上述した通り、電力変換回路部１６の軸方向の高さは、電源用放熱領域１５Ｂの高さより低くなっているので、後述する電源回路部１７と干渉することはないものである。

このように、電力変換用放熱領域１５Ａに形成された突状放熱部２８の上部に電力変換回路部１６が設置されている。したがって、電力変換回路部１６のスイッチング素子で発生した熱を効率良く突状放熱部２８に伝熱させることができる。更に、突状放熱部２８に伝えられた熱は電力変換用放熱領域１５Ａに拡散され、モータハウジング１１の側周面部１１Ａに伝熱されて外部に放熱されるようになる。

次に、図７は電力変換回路部１６の上から電源回路部１７を設置した状態を示している。図７にある通り、電源用放熱領域１５Ｂの上部には電源回路部１７が設置されている。電源回路部１７を構成するコンデンサ２９やコイル３０等は、電源回路基板であるガラスエポキシ基板３１に載置されている。電源回路部１７も二重系が採用されており、図からわかるように、夫々対称にコンデンサ２９やコイル３０等からなる電源回路が形成されている。尚、ガラスエポキシ基板３１には、電力変換回路部１６のスイッチング素子以外のコンデンサ等の電気素子が載置されている。

このガラスエポキシ基板３１の電源用放熱領域１５Ｂ（図６参照）側の面は、電源用放熱領域１５Ｂと接触するようにして端面部１５に固定されている。固定方法は、図７にあるように、基板／コネクタ固定凸部２６の基板受け部２７に設けられたねじ穴２７Ｓに図示しない固定ねじによって固定されている。また、電源用放熱領域１５Ｂ（図６参照）に設けられたねじ穴２７Ｓにも図示しない固定ねじによって固定されている。

尚、電源回路部１７がガラスエポキシ基板３１で形成されているため、両面実装が可能となっている。そして、ガラスエポキシ基板３１の電源用放熱領域１５Ｂ（図６参照）側の面には、図示しないＧＭＲ素子やこれの検出回路等からなる回転位相、回転数検出部が実装され、回転軸２３（図５参照）に設けた回転検出部２４（図５参照）と協働して、回転の回転位相や回転数を検出するようになっている。

このように、ガラスエポキシ基板３１は電源用放熱領域１５Ｂ（図６参照）に接触するようにして固定されているので、電源回路部１７で発生した熱を効率良く電源用放熱領域１５Ｂ（図６参照）に伝熱させることができる。電源用放熱領域１５Ｂ（図６参照）に伝えられた熱は、モータハウジング１１の側周面部１１Ａに拡散して伝熱されて外部に放熱されるものである。ここで、ガラスエポキシ基板３１と電源用放熱領域１５Ｂ（図６参照）の間は、熱伝達性の良い接着剤、放熱グリース、放熱シートのいずれか１つを介在させることで、更に熱伝達性能を向上させることができる。

このように、電源用放熱領域１５Ｂの上部には電源回路部１７が設置されている。電源回路部１７の回路素子が載置されたガラスエポキシ基板３１の電源用放熱領域１５Ｂ側の面は、電源用放熱領域１５Ｂと接触するようにして端面部１５に固定されている。したがって、電源回路部１７で発生した熱を効率良く電源用放熱領域１５Ｂに伝熱させることができる。電源用放熱領域１５Ｂに伝えられた熱は、モータハウジング１１の側周面部１１Ａに拡散して伝熱されて外部に放熱されるようになる。

次に、図８は電源回路部１７の上から制御回路部１８を設置した状態を示している。図８にある通り、電源回路部１７の上部には制御回路部１８が設置されている。制御回路部１８を構成するマイクロコンピュータ３２や周辺回路３３は、制御回路基板であるガラスエポキシ基板３４に載置されている。制御回路部１８も二重系が採用されており、図からわかるように、夫々対象にマイクロコンピュータ３２や周辺回路３３からなる制御回路が形成されている。尚、マイクロコンピュータ３２や周辺回路３３は、ガラスエポキシ基板３４の電源回路１７（図７参照）側の面に設けられていても良いものである。

このガラスエポキシ基板３４は、図８にあるように、基板／コネクタ固定凸部２６（図７参照）の頂部に設けられたねじ穴２６Ｓに樹脂製コネクタ組立体１３によって挟まれる形態で図示しない固定ねじによって固定されており、電源回路部１７（図７参照）のガラスエポキシ基板３１と制御回路部１８のガラスエポキシ基板３４の間は、図７に示す電源回路部１７のコンデンサ２９やコイル３０等が配置される空間となっている。

次に、図９は制御回路部１８の上から樹脂製コネクタ組立体１３を設置した状態を示している。図９にある通り、制御源回路部１８の上部には樹脂製コネクタ組立体１３が設置されている。そして、樹脂製コネクタ組立体１３は基板／コネクタ固定凸部２６の頂部に設けられたねじ穴に制御回路部１８を挟み込むようにして固定ねじ３６によって固定されている。

この状態で、図３に示すように樹脂製コネクタ組立体１３が電力変換回路部１６、電源回路部１７、制御回路部１８と接続されている。そして、樹脂製コネクタ組立体１３側から金属カバー１２が、制御回路部１８、電源回路部１７、電力変換回路部１６を覆うようにして、モータハウジング１１の端面部１５に固定されるように構成されている。

上述したように、この種の電子制御装置においては、パワーモジュールから延びる側接続端子と相手側接続端子とを挟みこみ治具等で挟み込むことなく、双方の接続端子の先端部同士が密着して接合することができる構成が求められている。このような課題に対応するべく、本実施形態では次のような構成を提案するものである。

すなわち、本実施形態においては、電力変換回路部から延びる素子側接続端子が、相手側接続端子の延設方向に対して交わる方向に延びる第１接続端子片と、第１接続端子片が相手側接続端子に至る手前から相手側接続端子の延設方向に対して斜交する方向に弾性を付与されて折り曲げられ、相手側接続端子に所定の角度を有して弾性的に接触する第２接続端子片から構成されていると共に、この状態で相手側接続端子の先端側と第２接続端子片の先端側が電気的に接合されている構成とした。

これによれば、電力変換回路部から延びる素子側接続端子が、相手側接続端子に所定の角度を有して弾性的に接触する第２接続端子片を備えているので、挟み込み治具等を使用することなく、相手側接続端子の先端側と第２接続端子片の先端側を接合することができる。

次に、本実施形態の具体的な構成について説明する。まず、図１０は本実施形態によって接続された電動モータのモータ巻線のモータ側接続端子（相手側接続端子）と電力変換回路部１６の素子側接続端子が位置する付近の構成を示している。

電動モータのステータ２１に巻回されたモータ巻線２０の入力となるモータ側接続端子３８は、合成樹脂製の巻線ガイド３９内を挿通されて端面部１５Ａから、電力変換回路部１６側に引き出されている。巻線ガイド３９は端面部１５Ａに形成された収納孔に配置されており、これによってモータ側接続端子３８の位置決め、固定が行われている。

電力変換回路部１６は複数のパワースイッチング素子を備えており、これらは合成樹脂によってモールド成形されている。このため、合成樹脂で囲繞された電力変換回路部１６からは、素子側接続端子４０が引き出されている。この素子側接続端子４０の先端側とモータ側接続端子３８の先端側は電気的に接合されており、電力変換回路部１６で制御された電力が、素子側接続端子４０からモータ側接続端子３８に供給されて電動モータが駆動されるものである。ここで、本実施形態では、素子側接続端子４０の先端側とモータ側接続端子３８の先端側は、ＴＩＧ溶接によって電気的に接合されている。尚、ハンダによっても、素子側接続端子４０の先端側とモータ側接続端子３８の先端側を接合することができる。

次に、図１１、及び図１２に基づき、電動モータのモータ巻線のモータ側接続端子３８と電力変換回路部１６のパワースイッチング素子の素子側接続端子４０の構成を説明する。図１１は、素子側接続端子４０の先端側とモータ側接続端子３８の先端側をＴＩＧ溶接で接合する前の状態を示し、図１２は、素子側接続端子４０の先端側とモータ側接続端子３８の先端側をＴＩＧ溶接で接合する状態を示している。

図１１において、モータ側接続端子３８は、回転軸２３(図１０参照)の軸線方向でモータハウジング１１の端面部１５Ａから遠ざかる方向に延びるように延設されている。尚、この「延設」という意味は、接続端子の全部、或いは一部が所定方向に延びている状態を意味している。また、モータ側接続端子３８の軸線に直交する断面形状は円形状に形成されており、モータ巻線自体から構成されている。

一方、パワースイッチング素子が内蔵された電力変換回路部１６から外側に延びる素子側接続端子４０の軸線に直交する断面形状は矩形状に形成されており、モータ巻線からなるモータ側接続端子３８とは線接触の状態となる。そして、素子側接続端子４０は、ＴＩＧ溶接する前の素子側接続端子４０がモータ側接続端子３８に接触していない状態では、以下のような形状となっている。

つまり、素子側接続端子４０は、モータ側接続端子３８の延設方向に対して、直交して交わる方向に延びる第１接続端子片４０Ａと、この第１接続端子片４０Ａがモータ側接続端子３８に至る所定距離Ｄより手前からモータ側接続端子３８の延設方向(端面部１５Ａから遠ざかる方向)に対して、所定の角度θ１(第１接続端子片４０Ａと第２接続端子片４０Ｂの折り曲げ側のなす角度)を有して斜交(斜めの角度をもってに交わる)する方向に弾性力を付与されて折り曲げられる第２接続端子片４０Ｂから構成されている。

ここで、所定距離Ｄは、モータ側接続端子３８と素子側接続端子４０の設置位置のばらつきより長い長さに設定されている。これによって、モータ側接続端子３８と素子側接続端子４０とが干渉することを避けることができる。尚、第１接続端子片４０Ａがモータ側接続端子３８の延設方向と交わる方向は、厳密に直交する必要はなく、或る程度のばらつきは許容できるものである。したがって、以下では、直交することも含めて「交わる」という表記を使用することもある。

ここで、第１接続端子片４０Ａと第２接続端子片４０Ｂの間には、折り曲げ部４０Ｃが形成されており、この折り曲げ部４０Ｃを介して、第１接続端子片４０Ａと第２接続端子片４０Ｂが連続して形成されている。したがって、第２接続端子片４０Ｂの先端側４０Ｔが自由状態なので、折り曲げ部４０Ｃによって第２接続端子片４０Ｂには弾性力が付与されることになる。

次に、パワースイッチング素子が内蔵された電力変換回路部１６から外側に延びる素子側接続端子４０は、ＴＩＧ溶接する時に素子側接続端子４０がモータ側接続端子３８に接触している状態では、以下のような形状となっている。

つまり、素子側接続端子４０の第２接続端子片４０Ｂは、折り曲げ部４０Ｃを起点としてモータ側接続端子３８から離れる方向に変位するが、第２接続端子片４０Ｂは折り曲げ部４０Ｃによって弾性力を付与されているため、第２接続端子片４０Ｂの先端側４０Ｔは、所定の弾性力によってモータ側接続端子３８に、所定の角度θ２(第１接続端子片４０Ａと第２接続端子片４０Ｂの折り曲げ側のなす角度)を有して接触するようになる。ここで、所定の角度は、θ１＞θ２の関係を有している。また、この場合、本実施形態では、第２接続端子片４０Ｂの先端側４０Ｔとモータ側接続端子３８の接触部より端面部１５Ａ側は空間が形成されることになる。

そして、ＴＩＧ溶接する直前の状態では、素子側接続端子４０の第２接続端子片４０Ｂの先端側４０Ｔは、モータ側接続端子３８の先端側３８Ｔとは常に所定の弾性力で接触している状態となる。この状態で、ＴＩＧ溶接機の電極を第２接続端子片４０Ｂの先端側４０Ｔとモータ側接続端子３８の先端側３８Ｔの接触部に接近させて、ＴＩＧ溶接することで、第２接続端子片４０Ｂの先端側４０Ｔとモータ側接続端子３８の先端側３８Ｔを接合することができる。

このように、電力変換回路部１６から延びる素子側接続端子４０が、モータ側接続端子３８に所定の角度θ２を有して弾性的に接触する第２接続端子片を備えているので、挟み込み治具等を使用することなく、第２接続端子片４０Ｂの先端側４０Ｔとモータ側接続端子３８の先端側３８Ｔを確実に接合することができる。

また、このような構成を採用することによって、素子側接続端子４０とモータ側接続端子３８の設置位置のばらつきをさほど考慮する必要がないので、巻線の引き出し位置の精度を確保するために使用している巻線ガイド３９を省略することもでき、製造単価を低減できる効果を奏することができる。

次に、素子側接続端子の変形例を図１３に基づき説明する。図１２に示す素子側接続端子４０は１回だけ折り曲げたものであるが、図１３に示す素子側接続端子４１は、先端側に近づく手前でモータ側接続端子３８に向けて再度折り曲げた点で異なっている。

図１３において、モータ側接続端子３８は、回転軸２３(図１０参照)の軸線方向でモータハウジング１１の端面部１５Ａから遠ざかる方向に延びるように延設されている。一方、素子側接続端子４１は、モータ側接続端子３８の延設方向に対して、直交して交わる方向に延びる第１接続端子片４１Ａと、この第１接続端子片４１Ａがモータ側接続端子３８に至る所定距離Ｄより手前からモータ側接続端子３８の延設方向(端面部１５Ａから遠ざかる方向)に対して、所定の角度を有して斜交する方向に弾性力を付与されて折り曲げられる第２接続端子片４１Ｂから構成されている。

ここで、第１接続端子片４１Ａと第２接続端子片４１Ｂの間には、第１折り曲げ部４１Ｃが形成されており、この第１折り曲げ部４０Ｃを介して、第１接続端子片４１Ａと第２接続端子片４１Ｂが連続して形成されている。これは図１２の構成と同様である。一方、変形例においては、更に、第２接続端子片４１Ｂには、先端側４１Ｔに至る前に、第２折り曲げ部４１Ｄによってモータ側接続端子３８の延設方向に向かって、所定の角度を有して折り曲げられた第３接続端子片４１Ｅが形成されている。

したがって、第２接続端子片４１Ｂ、及び第３接続端子片４１Ｅが自由状態なので、第１折り曲げ部４１Ｃ、第２折り曲げ部４１Ｄによって、第２接続端子片４１Ｂ、第３接続端子片４１Ｅには弾性力が付与されることになる。このため、第３接続端子片４１Ｅの先端側４１Ｔは、所定の弾性力によってモータ側接続端子３８に、所定の角度を有して接触するようになる。この変形例でも、第３接続端子片４１Ｅの先端側４１Ｔとモータ側接続端子３８の接触部より端面部１５Ａ側は空間が形成されることになる。

この状態で、ＴＩＧ溶接機の電極を第３接続端子片４１Ｅの先端側４１Ｔとモータ側接続端子３８の先端側３８Ｔの接触部に接近させて、ＴＩＧ溶接することで、第３接続端子片４１Ｅの先端側４１Ｔとモータ側接続端子３８の先端側３８Ｔを確実に接合することができる。

このように、電力変換回路部１６から延びる素子側接続端子４１が、モータ側接続端子３８に所定の角度を有して弾性的に接触する第２接続端子片４１Ｂ、及び第３接続端子片４１Ｅを備えているので、挟み込み治具等を使用することなく、第３接続端子片４１Ｅの先端側４１Ｔとモータ側接続端子３８の先端側３８Ｔを確実に接合することができる。

また、電力変換回路部１６から引き出されている素子側接続端子４１をモータ側接続端子３８に接触するまでの間で２回(２回以上でも良い)に亘って折り曲げることで、素子側接続端子４１から電力変換回路部１６に入る荷重(応力)の影響を小さく抑えることができる。

次に、ＴＩＧ溶接する前の素子側接続端子４１の長さの設定について説明する。図１３において、第１接続端子片４１Ａの長さをＬａとし、モータ側接続端子３８の延設方向で見て、第２接続端子片４１Ｂの長さをＬｂとし、第３接続端子片４１Ｅの長さをＬｅとした時、これらは、「Ｌｂ＞Ｌｅ＞Ｌａ」の関係を有している。特に、第２接続端子片４１Ｂの長さＬｂを長くしたので、第３接続端子片４１Ｅからの荷重が第１接続端子片４１Ａに作用する時の荷重を緩衝することができるようになる。

以上述べた通り、本発明は、パワーモジュールから延びる素子側接続端子が、相手側接続端子の延設方向に対して交わる方向に延びる第１接続端子片と、第１接続端子片が相手側接続端子に至る手前から相手側接続端子の延設方向に対して交わる方向に弾性を付与されて折り曲げられ、相手側接続端子に角度を有して弾性的に接触する第２接続端子片から構成されていると共に、この状態で相手側接続端子の先端側と第２接続端子片の先端側が電気的に接合されている構成とした。

これによれば、パワーモジュールから延びる素子側接続端子が、相手側接続端子に角度を有して弾性的に接触する第２接続端子片を備えているので、挟み込み治具等を使用することなく、相手側接続端子の先端側と第２接続端子片の先端側を接合することができる。

尚、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

６…電動パワーステアリング装置、８…電動モータ部、９…電子制御部、１１…モータハウジング、１２…金属カバー、１３…樹脂製コネクタ組立体、１４…出力部、１５…端面部、１５Ａ…電力変換用放熱領域、１５Ｂ…電源用放熱領域、１６…電力変換回路部、１７…電源回路部、１８…制御回路部、１９…端面部、２０…コイル、２１…ステータ、２２…ロータ、２３…回転軸、２４…回転検出部、２５…貫通孔、２６…基板／コネクタ固定凸部、２７…基板受け部、２８…突状放熱部、２９…コンデンサ、３０…コイル、３１…ガラスエポキシ基板、３２…マイクコンピュータ、３３…周辺回路、３４…ガラスエポキシ基板、３８…モータ側接続端子、３８Ｔ…モータ側接続端子の先端側、３９…巻線ガイド、４０…素子側接続端子、４０Ａ…第１接続端子片、４０Ｂ…第２接続端子片、４０Ｃ…折り曲げ部、４０Ｔ…素子側接続端子の先端側、４１…素子側接続端子、４１Ａ…第１接続端子片、４１Ｂ…第２接続端子片、４１Ｃ…第１折り曲げ部、４１Ｄ…第２折り曲げ部、４１Ｅ…第３接続端子片、４１Ｔ…素子側接続端子の先端側。

Claims (8)

1. 制御回路基板と、複数のパワースイッチング素子が合成樹脂に囲繞され素子側接続端子が引き出されたパワーモジュールを有し、前記素子側接続端子は前記パワーモジュールから延設されており、前記素子側接続端子が電動モータのモータ側接続端子と電気的に接続される電子制御装置において、
   前記素子側接続端子は、
   前記パワーモジュールから前記モータ側接続端子の延設方向に対して交わる方向に延びる第１接続端子片と、
   前記第１接続端子片が前記モータ側接続端子に至る手前から前記モータ側接続端子の延設方向に対して斜交する方向に弾性力を付与されて、前記モータ側接続端子との間に空間を有して折り曲げられ、前記モータ側接続端子に所定の角度を有して弾性的に接触する第２接続端子片から構成されており、
   前記第２接続端子片は、前記第1接続端子片よりも長く形成されており、前記第２接続端子片は、前記モータ側接続端子と接触することによって弾性変形され、
   この状態で前記モータ側接続端子の先端側と前記第２接続端子片の先端側が接合されている
   ことを特徴とする電子制御装置。
2. 請求項１に記載の電子制御装置において、
   前記第２接続端子片は、
   前記第２接続端子片の先端側に至る前に前記モータ側接続端子に向けて折り曲げられ、前記モータ側接続端子に所定の角度を有して弾性的に接触する第３接続端子片を備え、前記モータ側接続端子の先端側と前記第３接続端子片の先端側が電気的に接合されている
   ことを特徴とする電子制御装置。
3. 請求項２に記載の電子制御装置において、
   前記第１接続端子片４１Ａの長さをＬａとし、前記モータ側接続端子の延設方向で見て、前記第２接続端子片４１Ｂの長さをＬｂとし、前記第３接続端子片４１Ｅの長さをＬｅとした時、これらは、「Ｌｂ＞Ｌｅ＞Ｌａ」の関係を有している
   ことを特徴とする電子制御装置。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の電子制御装置において、
   前記モータ側接続端子の先端側と前記素子側接続端子の先端側は、ＴＩＧ溶接されている
   ことを特徴とする電子制御装置。
5. 機械系制御要素を駆動する電動モータと、前記電動モータが収納されたモータハウジングと、前記電動モータの回転軸の出力部とは反対側の前記モータハウジングの端面部の側に配置された、前記電動モータを駆動するための電子制御部とを備えた電動駆動装置であって、
   前記電子制御部が、電源の生成を主たる機能とする電源回路部と、前記電動モータの駆動を主たる機能とする複数のパワースイッチング素子が合成樹脂に囲繞された電力変換回路部と、前記電力変換回路部の制御を主たる機能とする制御回路部とから構成され、前記電力変換回路部の素子側接続端子から前記電動モータのモータ側接続端子に電力が供給されると共に、
   前記素子側接続端子は、
   前記電力変換回路部から前記モータ側接続端子の延設方向に対して交わる方向に延びる第１接続端子片と、
   前記第１接続端子片が前記モータ側接続端子に至る手前から前記モータ側接続端子の延設方向に対して斜交する方向に弾性力を付与されて、前記モータ側接続端子との間に空間を有して折り曲げられ、前記モータ側接続端子に所定の角度を有して弾性的に接触する第２接続端子片から構成されていると共に、
   前記第２接続端子片は、前記第1接続端子片よりも長く形成されており、前記第２接続端子片は、前記モータ側接続端子と接触することによって弾性変形され、
   この状態で前記モータ側接続端子の先端側と前記第２接続端子片の先端側が接合されている
   ことを特徴とする電動駆動装置。
6. 請求項５に記載の電動駆動装置において、
   前記第２接続端子片は、
   前記第２接続端子片の先端側に至る前に前記モータ側接続端子に向けて折り曲げられ、前記モータ側接続端子に所定の角度を有して弾性的に接触する第３接続端子片を備え、前記モータ側接続端子の先端側と前記第３接続端子片の先端側が電気的に接合されている
   ことを特徴とする電動駆動装置。
7. 請求項６に記載の電動駆動装置において、
   前記第１接続端子片４１Ａの長さをＬａとし、前記モータ側接続端子の延設方向で見て、前記第２接続端子片４１Ｂの長さをＬｂとし、前記第３接続端子片４１Ｅの長さをＬｅとした時、これらは、「Ｌｂ＞Ｌｅ＞Ｌａ」の関係を有している
   ことを特徴とする電動駆動装置。
8. 請求項５乃至請求項７のいずれか１項に記載の電動駆動装置において、
   前記モータ側接続端子の先端側と前記素子側接続端子の先端側は、ＴＩＧ溶接されている
   ことを特徴とする電動駆動装置。

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