JP7357802B2 - 回転電機装置および電動パワーステアリング装置 - Google Patents
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Description
本願は、回転電機装置および電動パワーステアリング装置に関するものである。
従来、回転電機の回転軸の軸方向に隣接して制御ユニットが一体化された回転電機装置が存在する。回転電機のハウジング内にはステータ、ロータ等が内蔵される。回転電機の軸方向に隣接して制御ユニットが設けられ、制御ユニットはステータ巻線に電流を流すインバータと、インバータを制御する制御回路が実装された制御基板を有する。回転電機装置は、電流を流すバスバー、バスバーを保持するバスバーホルダを備える。
バスバーの固定のために、バスバーホルダに突起部を設けるとともに、バスバーに貫通孔を設け、貫通孔に突起部を圧入することにより、バスバーをホルダに保持した電動パワーステアリング装置が知られている。突起部は、柱状部と、柱状部の中心軸に平行に外周面に設けられた複数のリブとを有している。バスバーの貫通孔の内面には、複数のリブのそれぞれが接触している。(例えば特許文献1)
特許文献1に記載されたバスバーホルダの突起部は、バスバーホルダにバスバーを取り付けるための構造であり、その他の部品の固定について触れられていない。制御ユニットの内部においてバスバーを保持したバスバーホルダに他部品、例えば配線基板などを追加的に保持させる場合がある。このとき、バスバーホルダに新たな突起部を設け、配線基板にこの新たな突起部に対応する貫通孔を設ける必要がある。
新たな突起部を設けることでバスバーホルダは大型化する。また配線基板には、配線基板をバスバーホルダに保持させるための貫通孔のほかに、バスバーをバスバーホルダに保持させるための突起部をよけるための貫通孔を設ける必要がある。そのため、制御基板上で貫通孔の占める面積が大きくなり、制御基板上の配線部と電子部品の実装面積が小さくなる。必要な配線部と電子部品の実装面積を確保するためには、最終的には基板の総面積が大きくなる。この結果、回転電機の小型化、低コスト化を阻害する要因となる。
そこで、本願に係る回転電機装置は、バスバーを保持したバスバーホルダに配線基板を組み付ける際に、追加の突起部を設けることを不要とし、バスバーホルダおよび配線基板の小型化、低コスト化を図り、回転電機装置を小型化、低コスト化することを目的とする。
およびそのような回転電機装置を備えたパワーステアリング装置を小型化、低コスト化することを目的とする。
本願に係る回転電機装置は、
回転軸を有する回転電機、
回転電機に対して回転軸の軸方向の一方側に配置され、第一の貫通孔を有する配線基板、
一方の面が配線基板の一面に接して設けられ、第二の貫通孔を有するバスバー、
バスバーの他方の面に接して設けられ、第一の貫通孔と第二の貫通孔を貫通する突起部を有するバスバーホルダ、を備えた回転電機装置において、
突起部は、柱状部と、柱状部の外周面に柱状部の中心軸に平行にかつ周方向に互いに間隔をあけて設けられた複数の第一のリブと、柱状部の外周面に柱状部の中心軸に平行にかつ周方向に互いに間隔をあけて設けられた複数の第二のリブとを有し、
第一のリブは配線基板の第一の貫通孔の内周面に接触し、第二のリブはバスバーの第二の貫通孔の内周面に接触するものである。
回転軸を有する回転電機、
回転電機に対して回転軸の軸方向の一方側に配置され、第一の貫通孔を有する配線基板、
一方の面が配線基板の一面に接して設けられ、第二の貫通孔を有するバスバー、
バスバーの他方の面に接して設けられ、第一の貫通孔と第二の貫通孔を貫通する突起部を有するバスバーホルダ、を備えた回転電機装置において、
突起部は、柱状部と、柱状部の外周面に柱状部の中心軸に平行にかつ周方向に互いに間隔をあけて設けられた複数の第一のリブと、柱状部の外周面に柱状部の中心軸に平行にかつ周方向に互いに間隔をあけて設けられた複数の第二のリブとを有し、
第一のリブは配線基板の第一の貫通孔の内周面に接触し、第二のリブはバスバーの第二の貫通孔の内周面に接触するものである。
本願に係る電動パワーステアリング装置は、上記の回転電機装置を備えたものである。
本願に係る回転電機装置によれば、バスバーを保持したバスバーホルダに配線基板を組み付ける際に、追加の突起部を設けることを不要とすることができる。よってバスバーホルダおよび配線基板の小型化、低コスト化ができ、回転電機装置の小型化、低コスト化を達成することができる。
そして、本願に係る回転電機装置を備えた電動パワーステアリング装置の小型化、低コスト化を達成することができる。
以下、本願の実施の形態について図面を参照して説明する。
1.実施の形態1
<回路構成>
図1の回転電機装置100の回路図には、制御ユニット1と回転電機2が記載されている。回転電機装置100は、Y結線またはΔ結線の三相ブラシレスの回転電機2の制御回路一体型のものであってもよいし、負荷の駆動により発電して回生電力をバッテリ充電に利用する機能を有するものであってもよい。回転電機装置100は、電動パワーステアリング装置150だけでなく、車両の車輪駆動用を含めて様々な用途に用いられる。
<回路構成>
図1の回転電機装置100の回路図には、制御ユニット1と回転電機2が記載されている。回転電機装置100は、Y結線またはΔ結線の三相ブラシレスの回転電機2の制御回路一体型のものであってもよいし、負荷の駆動により発電して回生電力をバッテリ充電に利用する機能を有するものであってもよい。回転電機装置100は、電動パワーステアリング装置150だけでなく、車両の車輪駆動用を含めて様々な用途に用いられる。
制御ユニット1は、回転電機2へ電流を供給するインバータ回路3と、CPU(Central Processing Unit)10を搭載した制御回路部4と、電源リレー用スイッチング素子5と、フィルタ部17とで構成されている。フィルタ部17は、インバータ回路3によるノイズを抑制するために設けられている。
フィルタ部17には、車両に搭載されたバッテリ6から電源および接地端が接続されている。イグニッションスイッチ7により制御回路部4の電源回路13に電源が投入される。センサ類8が、制御回路部4の入力回路12に接続されている。センサ類は、例えば、ハンドルの近傍に搭載されて操舵角を検出する操舵角センサ、操舵トルクを検出するトルクセンサ、車両の走行速度を検出する速度センサである。電源回路13からの信号によってフィルタ部17及び電源リレー用スイッチング素子5を経由した電源は、インバータ回路3の電流源となる。フィルタ部17は、コイル17a、Xコンデンサ17b、Yコンデンサ17c、17dで構成されている。回転電機装置100が発生するノイズに応じて、図示しないコモンモードコイルを加えてもよく、コイル17aを削除可能であり、さらにコンデンサの数も増減可能である。
センサ類8からの情報は、制御回路部4の入力回路12を介してCPU10に伝達される。CPU10は、それらの情報から回転電機2を回転させるための電流に相当する制御量を演算して出力する。CPU10の出力信号は、出力回路を構成する駆動回路11を介してインバータ回路3へ伝達される。駆動回路11は小電流しか流れていないため、制御回路部4内に配置され、CPU10、電源回路13、入力回路12とともに、物理的には制御基板14上に実装される。しかし、駆動回路11はインバータ回路3とともに、パワーモジュール35内に配置することもできる。
インバータ回路3は主として、回転電機2の三相の巻線U、V、Wのための上側アーム用スイッチング素子31U、31V、31W、および下側アーム用スイッチング素子32U、32V、32Wと、回転電機2の巻線との配線を接続、遮断する回転電機リレー用スイッチング素子34U、34V、34Wを備える。さらに、インバータ回路3は、電流検出用のシャント抵抗33U、33V、33Wと、平滑コンデンサ30U、30V、30Wを備える。各相の巻線に対して同一の回路構成を有しており、各相巻線に独立に電流が供給できる。
また、図示していないが、シャント抵抗33U、33V、33Wの両端間の電位差、および回転電機2の巻線端子電圧等も入力回路12にフィードバックされている。これらの情報もCPU10に入力され、算出した電流値に対応する検出値との差異を演算してフィードバック制御を行うことで、所望の回転電機2用の電流を供給し、回転電機2を操作する。
さらに駆動回路11からは、バッテリ6とインバータ回路3の電源線とを接続、遮断するリレーとして作動する電源リレー用スイッチング素子5の駆動信号も出力されている。この電源リレー用スイッチング素子5により回転電機2自体への電流供給を遮断することができる。回転電機リレー用スイッチング素子34U、34V、34Wもインバータ回路3に配設され、各相をそれぞれ遮断することができる。なお、電源リレー用スイッチング素子5も大電流が流れ発熱を伴うので、制御基板14でなく、インバータ回路3が内包されるパワーモジュール35に配置することとしてもよい。制御基板14は、印刷配線板であり片面または両面に電子部品を実装している。
CPU10は、センサ類8、駆動回路11、インバータ回路3、回転電機2の巻線等の異常を検出する異常検出機能を有する。CPU10は、異常を検出した場合、その異常に応じて、例えば所定の相のみの電流供給を遮断するために当該相の、上側アーム用スイッチング素子31U、31V、31W、下側アーム用スイッチング素子32U、32V、32W、または回転電機リレー用スイッチング素子34U、34V、34Wをオフする。さらに全電流を遮断するために、電源自体を元から遮断するように電源リレー用スイッチング素子5をオフすることも可能である。
回転電機2は三相巻線がΔ結線されているブラシレス回転電機である。ブラシレス回転電機であるために、ロータの回転位置を検出するための回転センサ9が搭載されている。その回転情報も入力回路12にフィードバックされている。なお、三相Δ結線のブラシレス回転電機でなく、Y結線であってもよく、また2極2対のブラシ付き回転電機であってもよい。また、巻線仕様は従来装置と同様に、分布巻きまたは集中巻きが採用できる。
次にフィルタ部17の周辺について説明する。制御ユニット1のインバータ回路3のPWM(Pulse Width Modulation)制御によってスイッチングノイズが発生する。このスイッチングノイズが回転電機装置100から外部に伝わらないようにフィルタ部17が設けられている。コイル17aはノーマルモードノイズ用でノーマルモードコイルと呼ばれている。また図示しないが、コモンモードノイズ用でコモンモードコイルと呼ばれるコイルを加えてもよい。
またXコンデンサ17bは、アクロスザラインコンデンサまたはXコンデンサと呼ばれるものである。Yコンデンサ17c、17dは、ラインバイパスコンデンサまたはYコンデンサと呼ばれるものである。これらのフィルタ素子により伝導ノイズ及び放射ノイズを抑制しており、EMI(Electromagneteic Interface)フィルタと呼ばれている。なお、Yコンデンサ17c、17dのコンデンサ間の中点17eは、ボディーグランドであり、電気的には回転電機装置100の一部を介して車体に接続されて接地されている。
<物理的構成>
図2は、実施の形態1に係る回転電機装置100の物理的構成を説明するための側方の断面図であり、制御ユニット1が回転電機2の軸心を含む断面で切断されている。図2の下側に回転電機2が配置され、上側に制御ユニット1が配置され、両者は回転電機2の回転軸21の軸方向に隣接し一体化されている。回転電機2は、従来装置と同様に回転電機ケース25に内蔵され、回転軸21の周囲には図示しない永久磁石が複数極対配置されたロータ及び、このロータに隙間を有して巻線が巻装されたステータが配置されている。巻線は三相それぞれに巻装されており、各相の端部は、接続のために制御ユニット1へ伸びている(不図示)。
図2は、実施の形態1に係る回転電機装置100の物理的構成を説明するための側方の断面図であり、制御ユニット1が回転電機2の軸心を含む断面で切断されている。図2の下側に回転電機2が配置され、上側に制御ユニット1が配置され、両者は回転電機2の回転軸21の軸方向に隣接し一体化されている。回転電機2は、従来装置と同様に回転電機ケース25に内蔵され、回転軸21の周囲には図示しない永久磁石が複数極対配置されたロータ及び、このロータに隙間を有して巻線が巻装されたステータが配置されている。巻線は三相それぞれに巻装されており、各相の端部は、接続のために制御ユニット1へ伸びている(不図示)。
制御ユニット1の上部および外周はハウジング40で覆われ、このハウジングの上部には電源系の比較的大電流が流れる電源用コネクタ42と信号系の比較的小電流が流れる信号用コネクタ43が配置されている。この電源用コネクタ42と信号用コネクタ43とハウジング40は樹脂材料で一体成型されている。
図3は、実施の形態1に係る回転電機装置100の上面の断面図であり、制御ユニット1の電磁シールド37の天井面の下で切断した下面を電源コネクタ側から見た図である。制御ユニット1には、ハウジング40の内部の中央部にヒートシンク34が配置されている。
ヒートシンク34の中央には、断面が長方形の柱状に形成された柱部341が配置されている。制御基板14がヒートシンク34の柱部341の長辺側の一方の側面に沿って縦置き配置されている。バスバーユニット36がヒートシンク34の柱部341の長辺側の他方の側面に配置されている。
ヒートシンク34の柱部341の短辺側の一方の側面に沿ってパワーモジュール35が縦置き配置されている。パワーモジュール35は短辺に沿って一方の側に制御基板接続用の端子、他方の側にバスバーユニット接続用の端子を有している。制御基板接続用の端子は半田付け、バスバーユニット接続用の端子はTIG(Tungsten Insert Gas)溶接などにより接続される。なお図2においてパワーモジュール35はヒートシンクの裏側に設けられており二点鎖線で示す位置に配置されている。
ヒートシンク34は、前述の柱部341と、この柱部341の長さ方向の一方の端部に固定された環状の基部342から構成されている。ヒートシンク34の柱部341は、長さ方向が制御ユニット1のハウジング40の軸線に沿うように、ハウジング40の中央部に配置されている。ヒートシンク34の基部342は、その外周面が回転電機ケース25の内周面に内接して回転電機ケース25に支持されている。すなわち、ヒートシンク34は、その基部342が回転電機ケース25に固定され、基部342に片持ち支持された柱部341がハウジング40の内部空間に突出するように配置されている。
またヒートシンク34の基部342には、挿通穴が設けられている。回転電機2の三相の巻線の端部が、挿通穴を抜けて制御ユニット1のバスバーユニット36のバスバーに接続されている(不図示)。
ヒートシンク34の基部342は段付き形状となっている。基部342の径の大きい部分の外周部には回転電機ケース25が固定されている。基部342の径の小さい部分の外周部には、ノイズ放出を抑制するための金属製の円筒状の電磁シールド37が固定されている。
電磁シールド37は、ヒートシンク34の柱部341と制御基板14とバスバーユニット36とパワーモジュール35を覆うように配置され、制御基板14の一部は電磁シールドの上部の貫通孔371を通して、電磁シールド外に突出している。図2では制御基板14のみ電磁シールドの上部の貫通孔371から突出している。しかし、ヒートシンク34、バスバーユニット36の一部が貫通孔371より突出してもよい。
バスバーユニット36は、バスバー361を樹脂部材に埋設したバスバーホルダ362と、平滑コンデンサ30U、30V、30Wおよびコイル17aから構成される。バスバー361は、回転電機2の三相の巻線の端部、パワーモジュール35の接続端子、平滑コンデンサ30U、30V、30Wおよびコイル17aの端子、電源用コネクタ42から伸びた電源、接地端の端子と接続される。
<フィルタ回路>
制御基板14は、図1の制御回路部4、電源リレー用スイッチング素子5、フィルタ部17を実装している。制御基板14は、回転電機2へ電流を供給するためのインバータ回路3を制御するための回路部品を搭載している。制御基板14の電磁シールド37の上部の貫通孔371から突出した突出部141にはフィルタを構成するXコンデンサ17bと、Yコンデンサ17c、17dが配置されている。また、制御基板14の突出部141には、電源用コネクタ42から伸びた電源とグランドの外部接続端子が接続されており、これらの接続端子を通してノイズが外部へ漏出するのをフィルタ部17が防いでいる。なお図2ではXコンデンサ、Yコンデンサは突出部141の外周側に配置しているが、突出部141の内周側に配置してもよい。またコイル17aは上記ではバスバーユニット36に配置したが、突出部141に配置してもよい。フィルタ回路専用の基板を設ける必要がなく、もしくはフィルタ回路専用の回路支持構造を設ける必要がないため、小型化かつ低コストに制御ユニットを構成することができる。そして、これらの部品は、ハウジング40に収納され保護される。ハウジング40に収納されることで、部品が破損を免れることができ、回転電機装置100として取り扱いが容易となる。
制御基板14は、図1の制御回路部4、電源リレー用スイッチング素子5、フィルタ部17を実装している。制御基板14は、回転電機2へ電流を供給するためのインバータ回路3を制御するための回路部品を搭載している。制御基板14の電磁シールド37の上部の貫通孔371から突出した突出部141にはフィルタを構成するXコンデンサ17bと、Yコンデンサ17c、17dが配置されている。また、制御基板14の突出部141には、電源用コネクタ42から伸びた電源とグランドの外部接続端子が接続されており、これらの接続端子を通してノイズが外部へ漏出するのをフィルタ部17が防いでいる。なお図2ではXコンデンサ、Yコンデンサは突出部141の外周側に配置しているが、突出部141の内周側に配置してもよい。またコイル17aは上記ではバスバーユニット36に配置したが、突出部141に配置してもよい。フィルタ回路専用の基板を設ける必要がなく、もしくはフィルタ回路専用の回路支持構造を設ける必要がないため、小型化かつ低コストに制御ユニットを構成することができる。そして、これらの部品は、ハウジング40に収納され保護される。ハウジング40に収納されることで、部品が破損を免れることができ、回転電機装置100として取り扱いが容易となる。
この実施の形態1ではフィルタ回路のXコンデンサ17b、Yコンデンサ17c、17dを制御基板14上部に配置するので、フィルタ回路専用の基板を設ける必要がなく、もしくはフィルタ回路専用の回路支持構造を設ける必要がないため、小型化かつ低コストに制御ユニットを構成することができる。そして、電磁シールド37の貫通孔371の外側にノイズ除去能力のあるフィルタ部17を設けることで、効果的なノイズ対策を実施できる。フィルタ回路のXコンデンサとYコンデンサを、ノイズ源であるパワーモジュールと経路の近いヒートシンクではなく、電磁シールド37を経由して接地するのでノイズを抑制することができる。
また突出部141は、ハウジング40の上部に設けた凸部40aの内側の凹部に配置されており、回転電機装置100の大型化を抑制している。すなわち、回転電機装置100の制御ユニット1のハウジング40の、凸部40a、電源用コネクタ42、信号用コネクタ43といった凸部以外は制御ユニット1の天井面をコンパクトに維持することができ、小型化に成功している。
<接地用バスバー>
また制御基板14の外周側の面と、電磁シールド37の天井面の下側の位置にL字形状の接地用バスバー38が配置されている。
また制御基板14の外周側の面と、電磁シールド37の天井面の下側の位置にL字形状の接地用バスバー38が配置されている。
図4は、実施の形態1に係る回転電機装置100の軸心に沿った側方の断面の拡大図である。図4は、制御基板14と電磁シールド37の接続について示している。接地用バスバー38はL字形状をしており、水平な面は電磁シールド37の上面の内側と当接して電気的に接続されている。垂直な面は、制御基板14の接地パターン142と当接して電気的に接続されている。
接地用バスバー38の電磁シールド37と接する部分の下部には六角ナット39が配置され樹脂製のバスバーホルダ61によって支えられている。電磁シールド37の上面の上側からねじ60aがねじ締めされ、接地用バスバー38と電磁シールド37の下面が密着されることで電気的に接続される。六角ナット39は接地用バスバー38の下に配置したバスバーホルダ61により保持され、まわり止めがなされている。なお六角ナット39を保持したバスバーホルダ61は接地用バスバー38に圧入などにより組み付けられている。
上面から電磁シールド37、接地用バスバー38、六角ナット39の順に組み付けられ、最上面からねじ60aが締め付けられる。このように組み付けられることで、電磁シールド37と、接地用バスバー38の電気的接続を図るうえで、ねじ60aより上の空間に邪魔な構造物が突出することがない。制御ユニット1の電磁シールド37からハウジング40まで距離を確保する必要がなく、制御ユニット1の軸方向の小型化に寄与することとなる。
接地用バスバー38の垂直な面は、制御基板14の側の接地パターン142と電気的に接続する。接地パターン142は、制御基板上に配置されたXコンデンサ17b、Yコンデンサ17c、17dとともにフィルタ部17を構成している。接地用バスバー38の制御基板14に接する面は、外周側からねじ60bによってねじ締めされる。ねじ60bによって、バスバーホルダ61の垂直部と、接地用バスバー38の垂直部と、制御基板14とがヒートシンク34のねじ締め土台343に固定される。接地用バスバー38とフィルタ部17の接地パターン142はねじ60bの締めつけにより電気的に接続される。接地パターン142によって、フィルタ部17が構成されるので、信頼性が高く、かつ低コストの接続が可能となる。
ねじ60bはヒートシンク34にねじ締めにより電気的に接続される。しかし、バスバーホルダ61と制御基板14のヒートシンク34側はいずれも絶縁が図られているため、電磁シールド37と制御基板14の接地パターン142は、ねじ60bおよびヒートシンク34とは、電気的には接続されない。フィルタ回路のXコンデンサ17b、Yコンデンサ17c、17dを制御基板14上部に配置するので、フィルタ回路専用の基板を設ける必要がなく、もしくはフィルタ回路専用の回路支持構造を設ける必要がない。このため、制御ユニットを小型化かつ低コストに構成することができる。またフィルタ回路のXコンデンサとYコンデンサを、ノイズ源であるパワーモジュールと経路の近いヒートシンクではなく、電磁シールド37を経由して接地するのでノイズを抑制することができる。
ねじ60bにより、回転電機2の中心軸の外周側から締め付ける構造であり、制御基板14の外周側に接地用バスバー38の垂直面が配置されている。これにより、ヒートシンク34の上面に電磁シールド37と接地用バスバー38の接続のための構成部分が突出して、空間が無駄になることがなく、制御ユニット1の小型化に貢献できる。
<電磁シールド>
図5に、実施の形態1に係る回転電機装置100の電磁シールド37の上面図を示す。電磁シールド37の上面には制御基板14を突出させるための貫通孔371と、ねじ60aを通すためのねじ挿通穴372が設けられている。図示しないが組立時の位置決め用の穴が空いていてもよい。また貫通孔371を拡大させてヒートシンク34またはバスバーユニット36の上部の一部が電磁シールド37から突出していてもよい。
図5に、実施の形態1に係る回転電機装置100の電磁シールド37の上面図を示す。電磁シールド37の上面には制御基板14を突出させるための貫通孔371と、ねじ60aを通すためのねじ挿通穴372が設けられている。図示しないが組立時の位置決め用の穴が空いていてもよい。また貫通孔371を拡大させてヒートシンク34またはバスバーユニット36の上部の一部が電磁シールド37から突出していてもよい。
<比較例の説明>
次に比較例の方法でバスバーホルダ610に接地用バスバー380および制御基板140を組み付けた場合について説明する。図6は、比較例に係るバスバーホルダ610の斜視図である。図6はバスバーホルダ610を、接地用バスバー380と当接する当接面Xが見える方向から見た斜視図である。バスバーホルダ610には第一のホルダ突起部6101、第二のホルダ突起部6102、第三のホルダ突起部6103、第四のホルダ突起部6104とねじ締め用のホルダ貫通孔6105、六角ナット収納部6110が設けられている。
次に比較例の方法でバスバーホルダ610に接地用バスバー380および制御基板140を組み付けた場合について説明する。図6は、比較例に係るバスバーホルダ610の斜視図である。図6はバスバーホルダ610を、接地用バスバー380と当接する当接面Xが見える方向から見た斜視図である。バスバーホルダ610には第一のホルダ突起部6101、第二のホルダ突起部6102、第三のホルダ突起部6103、第四のホルダ突起部6104とねじ締め用のホルダ貫通孔6105、六角ナット収納部6110が設けられている。
図7に比較例に係るバスバーホルダ610の当接面Xを正面に見た正面図を示す。第一のホルダ突起部6101と第二のホルダ突起部6102は、バスバーホルダ610と接地用バスバー380との組み付けに用いられる。第一のホルダ突起部6101と第二のホルダ突起部6102は、同じ長さの第一のホルダ柱状部6101aと第二のホルダ柱状部6102a、を有している。柱状部の長さとは、柱状部の付け根から柱状部の先端に向かって伸びる柱状部の全長である。
また、第一のホルダ突起部6101と第二のホルダ突起部6102はそれぞれ第一のホルダ柱状部6101aと第二のホルダ柱状部6102aの外周面に設けられた同じ長さ、同じ外径の複数のリブを有している。リブの長さとは、柱状部の付け根から柱状部の先端に向かって伸びるリブの全長である。第一のホルダ突起部6101は等間隔に設けられた四つの第一のホルダリブ6101bを有している。第二のホルダ突起部6102は水平方向に二つの第二のホルダリブ6102bを有している。
第三のホルダ突起部6103と第四のホルダ突起部6104は制御基板140との組み付けに用いられる。第三のホルダ突起部6103と第四のホルダ突起部6104は同じ長さの第三のホルダ柱状部6103aと第四のホルダ柱状部6104aを有している。第三のホルダ突起部6103と第四のホルダ突起部6104は、それぞれ第三のホルダ柱状部6103aと第四のホルダ柱状部6104aの外周面に設けられた同じ長さ、同じ外径の複数のリブを有している。第三のホルダ突起部6103は等間隔に設けられた水平方向、垂直方向に四つの第三のホルダリブ6103bを有している。第四のホルダ突起部6104は水平方向に二つの第四のホルダリブ6104b有している。
第三のホルダ突起部6103と第四のホルダ突起部6104の柱状部とリブは、第一のホルダ突起部6101と第二のホルダ突起部6102の柱状部とリブよりも長さが長くなっている。また第一から第四の突起部の接地用バスバー当接面Xの周辺にはそれぞれ第一のホルダ凹部6106、第二のホルダ凹部6107、第三のホルダ凹部6108、第四のホルダ凹部6109を設けている。ここでは、第一から第四の突起部において柱状部の外径、リブの外径、凹部の外径は全て同じとするが、それらは対応する接地用バスバーの貫通孔への圧入に適しておればよく、同じでもよいし、異なっていてもよい。
図8に比較例に係る接地用バスバー380の斜視図を示す。図8は接地用バスバー380を、制御基板140と当接する当接面Y1が見える方向から見た斜視図である。接地用バスバー380はL字形状をしている。接地用バスバー380の制御基板140と当接する当接面Y1には、バスバーホルダ610の第一のホルダ突起部6101を挿通する第一のバスバー貫通孔3801、第二のホルダ突起部6102を挿通する第二のバスバー貫通孔3802、第三のホルダ突起部6103を挿通する第三のバスバー貫通孔3803、第四のホルダ突起部6104を挿通する第四のバスバー貫通孔3804、および、ねじを挿通する第五のバスバー貫通孔3805が設けられている。接地用バスバー380の電磁シールド37と当接する面には、ねじ60aを挿通し、六角ナット39とねじ締めするための第六のバスバー貫通孔3806が設けられている。
第一のバスバー貫通孔3801、第二のバスバー貫通孔3802はそれぞれ第一のホルダ突起部6101の第一のホルダリブ6101b、第二のホルダ突起部6102の第二のホルダリブ6102bを圧入するのに適した直径である。また第三のバスバー貫通孔3803と第四のバスバー貫通孔3804は、第三のホルダ突起部6103の第三のホルダリブ6103bと第四のホルダ突起部6104の第四のホルダリブ6104bと接触しないように、第三のホルダリブ6103bと第四のホルダリブ6104bのリブ外径よりも直径が大きくなっている。また第五のバスバー貫通孔3805はねじ60bとの導通を避けるために、バスバーホルダ610のねじ締め用のホルダ貫通孔6105より直径を大きく設定している。
図9は比較例に係るバスバーユニット620の当接面Y1を正面に見た正面図である。バスバーユニット620は、バスバーホルダ610に接地用バスバー380を組み付けた組み立て品である。図10はバスバーユニット620を制御基板140と当接する当接面Y1が見える方向から見た斜視図である。第一のホルダ突起部6101を第一のバスバー貫通孔3801に圧入する際に発生する第一のホルダリブ6101bの削れた部分は、第一のホルダ突起部6101の根元周辺に設けた第一のホルダ凹部6106に収納される。第二のホルダ突起部6102についても同様であり、第二のホルダリブ6102bの削れた部分は、第二のホルダ突起部6102の根元周辺に設けた第二のホルダ凹部6107に収納される。第三のバスバー貫通孔3803および第四のバスバー貫通孔3804の外径は、第三のホルダリブ6103b、第四のホルダリブ6104bと接触しないようリブよりも大きくなっている。
図11は、制御基板140を、制御基板140の接地用バスバー380との当接面Y2が見える方向から見た第一の斜視図である。制御基板140には銅箔で形成された接地パターン1402と第一のホルダ突起部6101に対応した制御基板140の第一の基板貫通孔1403、第二のホルダ突起部6102に対応した制御基板140の第二の基板貫通孔1404、第三のホルダ突起部6103に対応した制御基板140の第三の基板貫通孔1405、第四のホルダ突起部6104に対応した制御基板140の第四の基板貫通孔1406、ねじ挿通用の制御基板140の第五の基板貫通孔1407が設けられている。
図12は、バスバーユニット620に制御基板140を組み付けた状態の制御基板140をヒートシンク340側から見た第二の斜視図である(ヒートシンク340は不図示)。制御基板140の第一の基板貫通孔1403と第二の基板貫通孔1404は、第一のホルダ突起部6101の第一のホルダリブ6101b、第二のホルダ突起部6102の第二のホルダリブ6102bの外径よりも大きな内径を有している。これにより、第一の基板貫通孔1403と第二の基板貫通孔1404は、第一のホルダリブ6101bと第二のホルダリブ6102bに接触しない。制御基板140の第三の基板貫通孔1405と第四の基板貫通孔1406では第三のホルダ突起部6103と第四のホルダ突起部6104を圧入した状態で挿通する。また第一のホルダ突起部6101から第四のホルダ突起部6104は制御基板140のヒートシンク340の側に先端が突出した状態となっている。ここでは図示しないがヒートシンク340の受け部においては、制御基板140からヒートシンク340の側に突出した第一のホルダ突起部6101から第四のホルダ突起部6104を避ける必要があるため、突起部を避けるための退避穴を設けている。
このように比較例の方法では、バスバーユニット620を保持したバスバーホルダ610に制御基板140を組み付ける場合、接地用バスバー380の組み付け用の第一のホルダ突起部6101と第二のホルダ突起部6102、制御基板140の組み付け用の第三のホルダ突起部6103と第四のホルダ突起部6104を、それぞれ設ける必要がある。またそれに応じて接地用バスバー380、制御基板140、ヒートシンク340にそれぞれ貫通孔もしくは退避穴を設ける必要がある。このため、突起部の増設によりバスバーホルダ610が大型化する。加えて、制御基板140への貫通孔の増設により、制御基板の接続線と部品を配置することができる面積が減少するので、制御基板の大型化が必要となる。また、ヒートシンク340への退避穴の増設が必要となり、ヒートシンク340の形状自由度が低下する。これらの結果、回転電機装置100の大型化とコスト増加を招き、ひいては、この回転電機装置100を搭載した電動パワーステアリング装置150の大型化とコスト増加につながる。
<実施の形態1のバスバーユニット>
実施の形態1に係るバスバーホルダ61への接地用バスバー38、制御基板14の組み付けについて説明する。図13は、実施の形態1に係る回転電機装置100の正面図である。図13は、制御ユニットのハウジング40と、電磁シールド37を取り除いて、制御基板14を正面から見た図である。ここでは説明に不要な部品は図示しない。制御基板14と電磁シールド37を接続する接地用バスバー38とバスバーホルダ61が、制御基板14の中心線近傍に配置されており、ねじ60bによりヒートシンク34に固定されている。
実施の形態1に係るバスバーホルダ61への接地用バスバー38、制御基板14の組み付けについて説明する。図13は、実施の形態1に係る回転電機装置100の正面図である。図13は、制御ユニットのハウジング40と、電磁シールド37を取り除いて、制御基板14を正面から見た図である。ここでは説明に不要な部品は図示しない。制御基板14と電磁シールド37を接続する接地用バスバー38とバスバーホルダ61が、制御基板14の中心線近傍に配置されており、ねじ60bによりヒートシンク34に固定されている。
図14は、実施の形態1に係るバスバーホルダ61を接地用バスバーと当接する当接面Pが見える方向から見た斜視図である。図15は、バスバーホルダ61の当接面Pを正面とした正面図である。図16は、図15のバスバーホルダ61をXVI断面で切断した断面図である。
バスバーホルダ61には第一の突起部611と第二の突起部612、ねじ締め用の第七の貫通孔613、六角ナット収納部614が設けられている。第一の突起部611には柱状部611aと、柱状部611aの外周面に複数のリブが設けられている。第一の突起部611には直径と長さが異なる第一のリブ611cと第二のリブ611bがそれぞれ三つずつ設けられている。リブの長さとは、柱状部の付け根から柱状部の先端に向かって伸びるリブの全長である。
ここでは直径が大きく、長さが長いリブを第一のリブ611c、直径が小さく、長さが短いリブを第二のリブ611bとする。第一のリブ611cは制御基板14への圧入に、第二のリブ611bは接地用バスバー38への圧入に用いられる。
またバスバーホルダ61の接地用バスバー38との当接面Pの第一の突起部611の根元周辺には、外部を円形に囲まれた第一の凹部615が設けられている。また第二の突起部612は、水平方向に長いひし形断面の角柱形状をしている。接地用バスバー38との当接面Pの第二の突起部612の根元周辺には、ひし形の第二の突起部を取り囲む第二の凹部616が設けられている。
図17は、実施の形態1に用いる接地用バスバー38を、制御基板14と当接する当接面Q1が見える方向から見た斜視図である。図18は、実施の形態1に用いる接地用バスバー38の当接面Q1を正面にした正面図である。
接地用バスバー38はL字形状をしており、制御基板と当接する当接面Q1にはバスバーホルダ61の第一の突起部611を挿通する第二の貫通孔381と第二の突起部612を挿通する第四の貫通孔382とねじを挿通する第六の貫通孔383が設けられている。電磁シールドと当接する面には、ねじ60aを挿通し、六角ナット39とねじ締めするための第八の貫通孔384が設けられている。
第二の貫通孔381は第一の突起部611の第二のリブ611bの圧入に対応した直径を持つ円形部381aと、第一のリブ611cを避けるために設けた複数の切り欠き部381bを有している。これにより、第一のリブ611cの形状に影響を与えず、バスバーホルダ61と接地用バスバー38の圧入が達成できることとなる。また第四の貫通孔382は切り欠き孔となっている。切り欠き孔とすることで、部品の材料の節約となり、またバスバーホルダ61への接地用バスバー38の組み付けが容易となる。また第六の貫通孔383はねじ60bとの導通を避けるために、バスバーホルダ61のねじ締め用の第七の貫通孔613より直径を大きく設定している。なお実施の形態1ではバスバーの第四の貫通孔382を切り欠き孔形状にしているが、円形の孔形状としてもよい。円形の孔形状は加工が容易であり、第二の突起部612の移動を制約するためには、第四の貫通孔382の形状は切り欠き孔形状ではなく、切り欠きの無い貫通孔が望ましい。
図19は実施の形態1に係る、バスバーホルダ61に接地用バスバー38を組み付けた状態であるバスバーユニット62を示す正面図である。図19は、バスバーホルダ61と制御基板14とが当接する当接面Q1を正面にした図である。図20は、図19のバスバーユニット62のXX断面の断面図である。第一の突起部611を第二の貫通孔381に圧入する際、弾性変形する第二のリブ611bの一部が削れた部分がバスバーホルダ61の当接面Pに残留する場合がある。削れた部分がバスバーホルダ61の接地用バスバー38との当接面Pに付着すると、第一のリブ611cの削れた部分によって接地用バスバー38が浮き上がることとなる。それを防止するため、外周が円形の第一の凹部615が設けられている。リブの削れた部分は第一の凹部615内に収まり、接地用バスバー38の浮きを抑制できる。また第二の突起部612の根本には樹脂の成型上、R部ができてしまう。接地用バスバー38がこのR部にぶつかって当接面Pで浮き上がる場合がある。それを防止するため、第二の突起部612の根元周辺にも第二の凹部616を設けている。第二の突起部612は接地用バスバー38の第四の貫通孔382に圧入されないため、第二の凹部616の一部は当接面Pを構成する内壁に囲まれていなくてもよい。
図21は、実施の形態1に係る制御基板14を接地用バスバー38との当接面Q2が見える方向から見た斜視図である。制御基板14には銅箔で形成された接地パターン142と第一の突起部611に対応した第一の貫通孔143、第二の突起部612に対応した第三の貫通孔144、ねじ60b挿通用の第五の貫通孔145が設けられている。
図22は、実施の形態1係るにバスバーユニット62に制御基板14を組み付けた状態の制御基板14の正面図である。図23は、図22のXXIII断面の要部周辺の断面図である。
制御基板14の第一の貫通孔143での圧入において第一のリブ611cが第一の貫通孔143の内周部に接触する。第一のリブ611cを第一の貫通孔143に圧入する際、弾性変形する第一のリブ611cの一部が削れて制御基板14の接地用バスバー38側に削れた部分が残留する場合がある。制御基板14と接地用バスバー38の当接面Q1に削れた部分が付着すると、削れた部分によって接地用バスバー38が制御基板14に対し浮き上がることとなる。その場合は制御基板14の接地パターン142と接地用バスバー38の導通も阻害される。それを防止するため、接地用バスバー38の第二の貫通孔381に設けた切り欠き部381bは第一のリブ611cを避ける形状になっており、削れた部分は切り欠き部381bおよびバスバーホルダ61の第一の凹部615に収まるようになっており、接地用バスバー38の浮きを防止できる。
図24は、図13のXXIV断面の要部周辺の断面図である。ヒートシンク34の受け部343には、第一の突起部611を避けるための退避穴343a、第二の突起部612を避けるための退避穴343b、ねじ締め穴343cが設けられている。第一の突起部611は退避穴343aに、第二の突起部612は退避穴343bに収まるように組み付けられる。
図6から図12に示した比較例では、バスバーホルダ610が四つの突起部である第一のホルダ突起部6101、第二のホルダ突起部6102、第三のホルダ突起部6103、第四のホルダ突起部6104を必要とする。これに対して、実施の形態1では図13から図24で示したように、第一の突起部611と第二の突起部612の二つの突起部で接地用バスバー38と制御基板14を固定することができる。このため、制御基板14、接地用バスバー38に設ける貫通孔、ヒートシンク34に設ける退避穴はそれぞれ二つでよくなる。このため、各部品の複雑さ、体積、組み立て工数を減らすことができ小型化、低コスト化を推進できる。各部品の小型化は軽量化にもつながる。また、制御基板の貫通孔の占有面積が低下し、制御基板の小型化さらには制御ユニットの小型化に貢献できる。よって、実施の形態1に示した回転電機装置100、および回転電機装置100を備えたパワーステアリング装置の小型化を進めることができ、軽量化、コスト低減にも寄与することができる。
図13から図24で示した実施の形態1のバスバーホルダ61は、第一の突起部611と第二の突起部612の二つの突起部を有する例を示した。しかし、第二の突起部612を省略して、第一の突起部611のみで、バスバーホルダ61に接地用バスバー38と制御基板14を組み付けることもできる。そのようにすれば、第二の突起部612と制御基板の第三の貫通孔144、接地用バスバーの第四の貫通孔382を省略することができる。その結果、回転電機装置100および回転電機装置100を備えたパワーステアリング装置のさらなる小型化を進めることができ、軽量化、コスト低減にも寄与することができる。
図14に示したように、第一の突起部611には直径と長さが異なる第一のリブ611cと第二のリブ611bがそれぞれ三つずつ設けられている例について説明した。第一のリブ611cと第二のリブ611bの数は三つである必要はなく、複数であればよい。バスバーホルダ61に接地用バスバー38と制御基板14を圧入して固定することができればよいからである。
第一のリブ611cと第二のリブ611bは、三つ以上設けられていることが望ましい。三つ以上であれば、圧入による固定がより安定して行え、圧入による中心合わせが確実に行えるからである。
また、複数のリブが第一の突起部611の柱状部611aの周囲に等間隔に設けられていることが望ましい。圧入による固定がさらに安定して行え、圧入による中心合わせがより確実に行えるからである。
第一のリブ611cの長さを接地用バスバー38の厚さと制御基板14の厚さの和以上に設定し、第二のリブ611bの長さを接地用バスバー38の厚さ以下に設定し、第二のリブ611bの直径を第一のリブ611cの直径より大きく設定してもよい。その場合、制御基板14の第一の貫通孔143の直径を第一のリブ611cの直径に対し締まり嵌めに設定し、接地用バスバー38の第二の貫通孔381の直径を第二のリブ611bの直径に対し締まり嵌めに設定する。その結果、接地用バスバー38の第二の貫通孔381に切り欠き部381bを設けなくても、バスバーホルダ61に接地用バスバー38と制御基板14を圧入することができる。接地用バスバー38の第二の貫通孔381に切り欠き部381bを設ける必要がないので、コスト削減に貢献できる。
また、第一のリブ611cと第二のリブ611bの直径が異なる例について説明したが、同じ直径としてもよい。その場合、接地用バスバー38の第二の貫通孔381の直径を第一のリブ611c、第二のリブ611bの直径に対し緩い締まり嵌めに設定し、制御基板14の第一の貫通孔143の直径を強い締まり嵌めに設定することで、接地用バスバー38の第二の貫通孔381に切り欠き部381bを設けなくても、バスバーホルダ61に接地用バスバー38と制御基板14を圧入することができる。接地用バスバー38の第二の貫通孔381に切り欠き部381bを設ける必要がないので、コスト削減に貢献できる。
実施の形態1では、接地用バスバー38のバスバーホルダ61への固定の事例について説明した。しかし、バスバーは接地用に限定されない。実施の形態1で説明したバスバーホルダ61への固定の技術は、電源用バスバー、回転電機駆動電流伝達用のバスバー等、他の用途のバスバーにも適用可能である。また、この時、バスバーと圧接されて導通する制御基板14のパターンは、接地用の配線パターンでなく、高電圧側の電源パターン、回転電機駆動電流用のパターン等とすることができる。
実施の形態1では、制御基板14のバスバーホルダ61への固定の事例について説明した。しかし、バスバーホルダ61に固定する基板は制御基板14に限定されない。実施の形態1で説明したバスバーホルダ61への固定の技術は、回転電機駆動配線に用いる配線基板、回転センサ信号伝達用配線基板等、制御基板以外の配線基板にも適用可能である。
実施の形態1では、第二の突起部612は、図15における水平方向を長くしたひし形断面の角柱形状をしている場合について説明した。複数のリブが柱状部611aの周囲に等間隔に設けられた第一の突起部611に対して、第二の突起部612がひし形形状をしているので、バスバーホルダ61、接地用バスバー38、制御基板14の相対位置を誤って180度回転させてしまった場合、挿入不可となるよう寸法を設定して、圧入してしまうことを防止することが容易である。また、第二の突起部612をひし形形状の断面とすることで、接地用バスバー38の第四の貫通孔382と制御基板14の第三の貫通孔144の形状を同形状のひし形、長円とする等工夫することで、第二の突起部612について、誤って90度回転させてしまった場合の圧入防止にも有効である。
実施の形態1では、第二の突起部612を設けた場合について説明した。第一の突起部611に加えて第二の突起部612を設けることで、第一の突起部611を中心として、バスバーホルダ61、接地用バスバー38、制御基板14の相対位置が回転してしまわないよう、回転を止める機能を有する。ねじ60bで最終的な固定をする前に、第一の突起部611と第二の突起部612で位置合わせをすることで、組み立て性が向上しコスト削減に寄与する。さらに、バスバーホルダ61への接地用バスバー38、制御基板14の圧入後、部品間の相対的な回転によって、リブが削れて圧入固定力が劣化することも防止できる。また、第一の突起部611と第二の突起部612で位置合わせによって、製品の組み立て精度が向上することが期待できる。
実施の形態1では、バスバーホルダ61への接地用バスバー38、制御基板14を組み付けて、ヒートシンク34にねじ60bにより固定する構成が示されている。バスバーホルダ61の第一の突起部611によって、接地用バスバー38、制御基板14を圧入して組み付け、バスバーホルダ61のねじ締め用の第七の貫通孔613から、接地用バスバーの第六の貫通孔383、制御基板14の第五の貫通孔145を介してヒートシンク34にねじ60bで強固にねじ止めする。このように構成することで、小型で簡単に精度よく回転電機装置100の部品の強度の高い固定をすることができる。制御基板14のヒートシンク34による効率的な冷却を実現しつつ、制御基板14の接地パターン142と接地用バスバー38とが当接する当接面Q2により電気的導通を確保し、物理的強度の高い接合を確保できるので有意である。
実施の形態1では、第二の突起部612を設けた場合について説明した。第一の突起部611に加えて第二の突起部612を設けることで、バスバーホルダ61、接地用バスバー38、制御基板14の相対位置を精度よく決定する機能を有する。さらに、第一の突起部611と第二の突起部612の間にねじ締め用の第七の貫通孔613を設け、接地用バスバー38の第二の貫通孔381と第四の貫通孔382の間に第六の貫通孔383を設け、制御基板14の第一の貫通孔143と第三の貫通孔144の間に第五の貫通孔145を設けている。そして、ねじ締め用の第七の貫通孔613から、第四の貫通孔382、第五の貫通孔145を介してヒートシンク34のねじ締め穴343cにねじ60bでねじ止めしている。この構成によって、第一の突起部611と第二の突起部612で位置決めされた、バスバーホルダ61、接地用バスバー38、制御基板14をヒートシンク34にそのまま固定することができる。第一の突起部611と第二の突起部612の間の貫通孔でねじ止めすることができるので、ねじ止めによる応力によって歪が発生し部品の相対位置がずれることなく、正確な位置で部品を固定できるので有意である。
実施の形態1では、制御ユニット1を包囲する電磁シールド37を設け、制御ユニット1に組み込まれた制御基板14と、接地用バスバー38がバスバーホルダ61によって固定され、接地用バスバー38が電磁シールド37に接している。このような構成を取ることで、バスバーホルダ61によって、制御基板14と、接地用バスバー38がコンパクトに固定され、接地用バスバー38との接触が確保できる。よって、小型で効率的な固定が実施でき、回転電機装置100の小型化、軽量化、低コスト化に寄与することができる。さらに、この回転電機装置100を用いた電動パワーステアリング装置150の小型化、軽量化、低コスト化に寄与することができる。
実施の形態1では、図4に示すように、制御基板14は接地用バスバー38と接する当接面Q2に接地パターン142を有し、圧接されることにより電気的に接続している。そして、接地用バスバー38は、電磁シールド37と接触して電気的に接続している。これにより、制御基板14の接地パターン142と電磁シールド37が電気的に接続し、小型のバスバーホルダ61によって効果的な電磁シールドによるノイズの封止が可能となる。
実施の形態1では、図4に示すように、接地用バスバー38はL字形状をしており、水平な面は電磁シールド37の天井部の内側と当接して電気的に接続されている。垂直な面は、制御基板14の接地パターン142と当接して電気的に接続されている。この構成によって、電磁シールド37と、接地用バスバー38の電気的接続を図るうえで、制御ユニット1の周囲の電磁シールド37を効率的に小型に設置でき、制御ユニット1の軸方向の小型化に寄与することとなる。
実施の形態1では、図2、図4に示すように、制御基板14の突出部141は電磁シールドの上部の貫通孔371を通して、電磁シールド外に突出している。制御基板14の突出部141に外部接続端子が設けられており、外部へのノイズの伝搬と外部ノイズの侵入を防ぎつつ、コンパクトな外部接続を可能としている。
2.実施の形態2
実施の形態1では、バスバーホルダ61の第一の突起部611と第二の突起部612を、回転電機2の回転軸21に沿って並べて配置した。さらに、ねじ締め用の第七の貫通孔613を、第一の突起部611と第二の突起部612の間に設けた。これに対して、実施の形態2に記載したバスバーホルダ61は、第一の突起部611と第二の突起部612を、回転電機2の回転軸21の回転方向に沿って並べて配置した点が異なる。さらに、ねじ締め用の第七の貫通孔613を、第一の突起部611と第二の突起部612の間に設け、回転電機2の回転軸21の回転方向に沿って並べた。実施の形態2で、実施の形態1に対応する部品が存在する場合は同一の符号を付すこととする。
実施の形態1では、バスバーホルダ61の第一の突起部611と第二の突起部612を、回転電機2の回転軸21に沿って並べて配置した。さらに、ねじ締め用の第七の貫通孔613を、第一の突起部611と第二の突起部612の間に設けた。これに対して、実施の形態2に記載したバスバーホルダ61は、第一の突起部611と第二の突起部612を、回転電機2の回転軸21の回転方向に沿って並べて配置した点が異なる。さらに、ねじ締め用の第七の貫通孔613を、第一の突起部611と第二の突起部612の間に設け、回転電機2の回転軸21の回転方向に沿って並べた。実施の形態2で、実施の形態1に対応する部品が存在する場合は同一の符号を付すこととする。
図25は、実施の形態2に係る回転電機装置100の正面図である。図25は、制御ユニットのハウジング40と、電磁シールド37を取り除いて、制御基板14を正面から見た図である。ここでは説明に不要な部品は図示しない。制御基板14と電磁シールド37を接続する接地用バスバー38とバスバーホルダ61が、制御基板14の中心線をまたいで配置されており、ねじ60bにより固定されている。
実施の形態1ではバスバーホルダ61のねじ締め用の第七の貫通孔613は六角ナット収納部614の下に配置されていたのに対し、実施の形態2ではバスバーホルダ61のねじ締め用の第七の貫通孔613は六角ナット収納部614の横方向に配置されている。このようにねじ締め用の第七の貫通孔613の位置と六角ナット収納部614の位置を回転電機2の回転軸21の回転方向に並べて配置することで、バスバーユニット62の回転電機2の回転軸21の軸方向の寸法を小さくすることができる。これによって、回転電機装置100の設計の自由度が増大し、他の部品との当たりを回避することが容易になる。この結果、回転電機装置100の小型化、コスト低減に寄与することができる。
図26は、実施の形態2に係るバスバーホルダ61を接地用バスバー38と当接する当接面Pが見える方向から見た斜視図である。図27は、実施の形態2に係るバスバーホルダ61を当接面Pが正面となるようにした正面図である。
バスバーホルダ61には第一の突起部611と第二の突起部612、ねじ締め用の第七の貫通孔613、六角ナット収納部614が設けられている。第一の突起部は柱状部611aと、柱状部611aの外周面に設けられた複数のリブとを有している。第一の突起部611には直径と長さが異なる第一のリブ611cと第二のリブ611bをそれぞれ三つずつ設けている。ここでは、直径が大きく、長さが長いリブを第一のリブ611c、直径が小さく、長さが短いリブを第二のリブ611bとする。第一のリブ611cは制御基板14との圧入に、第二のリブ611bは接地用バスバー38との圧入に用いられる。
また第一の突起部611の接地用バスバー38との当接面の周辺には、外部を円形に囲まれた第一の凹部615を設けている。また第二の突起部612は、図26、図27の垂直方向に長いひし形形状をしている。第二の突起部612の接地用バスバー38との当接面の周辺には、ひし形の第二の突起部を取り囲む第二の凹部616が設けられている。
図28は、実施の形態2に係る接地用バスバー38の制御基板14と当接する当接面Q1が見える方向から見た斜視図である。図29は、実施の形態2に係る接地用バスバー38の当接面Q1を正面にした正面図である。
接地用バスバー38はL字形状をしている。接地用バスバー38の制御基板14と当接する面には、バスバーホルダ61の第一の突起部611を挿通する第二の貫通孔381と第二の突起部612を挿通する第四の貫通孔382とねじを挿通する第六の貫通孔383が設けられている。電磁シールド37と当接する面には、ねじ60aを挿通し、六角ナット39とねじ締めするための第八の貫通孔384が設けられている。
第二の貫通孔381は第一の突起部611の第二のリブ611bの圧入に対応した直径を持つ円形部381aと、第二のリブを避けるために設けた複数の切り欠き部381bを有している。また第四の貫通孔382は切り欠き穴となっている。また第六の貫通孔383はねじとの導通を避けるために、バスバーホルダ61のねじ締め用の第七の貫通孔613より直径を大きく設定している。なお実施の形態2で、接地用バスバー38の第四の貫通孔382を切り欠き孔形状にしているが、円形の孔形状でもよい。
図30は、実施の形態2に係るバスバーホルダ61と接地用バスバー38を組み付けた状態であるバスバーユニット62の斜視図である。図30は、バスバーユニット62の制御基板と当接する当接面Q1が見える方向から見た斜視図である。図31は、当接面Q1を正面にした、実施の形態2に係るバスバーユニット62の正面図である。
第一の突起部611を第二の貫通孔381に圧入する際、弾性変形する第二のリブ611bの一部が削れて、削れた部分がバスバーホルダ61の当接面に残る場合がある。第二のリブ611bの削れた部分がバスバーホルダ61の接地用バスバー38との当接面Pに付着していると、削れたリブの一部によって接地用バスバー38がバスバーホルダ61に対し浮き上がることとなる。それを防止するため、外周が円形の第一の凹部615がバスバーホルダ61に設けられている。削れたリブの一部は第一の凹部615内に収まり、接地用バスバー38の浮きを抑制できる。
また第二の突起部612の根本には樹脂の成型の制約からR部ができてしまう。このため、接地用バスバー38が当接面で浮き上がる場合がある。それを防止するため、第二の突起部612周辺にも第二の凹部616を設けている。第二の突起部では接地用バスバー38をバスバーホルダ61に圧入しないため、凹部の一部は内壁に囲まれていなくてもよい。
図32は、実施の形態2に係る制御基板14の第一の斜視図である。図32は、制御基板14の接地用バスバーと当接する当接面Q2が見える方向から見た斜視図である。制御基板14には銅箔で形成された接地パターン142と第一の突起部に対応した第一の貫通孔143、第二の突起部に対応した第三の貫通孔144、ねじ挿通用の第五の貫通孔145が設けられている。
図33は、実施の形態2に係る制御基板14にバスバーホルダ61を組み付けた状態で、ヒートシンク側から見た制御基板14の第二の斜視図である。実施の形態1と同様に第一の貫通孔143での圧入において第一のリブ611cが制御基板14の第一の貫通孔143の内周部に接触する。第一のリブ611cを第一の貫通孔143に圧入する際、弾性変形する第一のリブ611cの一部が削れて制御基板14の接地用バスバー38側にリブの削れた部分が残留する場合がある。制御基板14の接地用バスバー38と当接する当接面Q2にリブの削れた部分が付着すると、リブの削れた部分によって接地用バスバー38が制御基板14に対し浮き上がることとなる。その場合は制御基板14の接地パターン142と接地用バスバー38の導通も阻害される。それを防止するため、接地用バスバー38の第二の貫通孔381に設けた切り欠き部381bは第二のリブ611bを避ける形状になっており、リブの削れた部分は切り欠き部381bおよびバスバーホルダ61の第一の凹部615に収まるようになっており、接地用バスバー38の浮きを防止できる。
図示しないがヒートシンク34の受け部343には、第一の突起部611を避けるための退避穴343a、第二の突起部612を避けるための退避穴343b、ねじ締め穴343cが設けられている。第一の突起部611は退避穴343aに、第二の突起部612は退避穴343bに収まるように組み付けられる。
実施の形態2に記載された回転電機装置100においては、実施の形態1について説明した効果が、同様に達成できる。さらに、実施の形態2ではバスバーホルダ61の第一の突起部611、ねじ締め用の第七の貫通孔613、第二の突起部612を回転電機2の回転軸21の回転方向に並べて設けたので、バスバーユニット62の回転電機2の回転軸21の軸方向の寸法を小さくすることができる。これによって、回転電機装置の100のさらなる小型化に寄与することができる。
3.実施の形態3
図34は、実施の形態3に係る電動パワーステアリング装置150の構成図である。回転電機装置100を車両に搭載される電動パワーステアリング装置150に適用した例について説明する。
図34は、実施の形態3に係る電動パワーステアリング装置150の構成図である。回転電機装置100を車両に搭載される電動パワーステアリング装置150に適用した例について説明する。
図34は、ラック式の電動パワーステアリング装置150の例である。運転者がハンドル151によって、車両のステアリング機構に操舵トルクを発生させると、トルクセンサ152は、その操舵トルクを検出して回転電機装置100に出力する。また速度センサ153は車両の走行速度を検出して回転電機装置100に出力する。回転電機装置100は、トルクセンサ152および速度センサ153からの入力に基づいて操舵トルクを補助する補助トルクを発生し車両の前輪154のステアリング機構に供給する。トルクセンサ152および速度センサ153は、図1におけるセンサ類8の一部である。回転電機装置100は、トルクセンサ152および速度センサ153以外の入力に基づいて補助トルクを発生してもよい。
電動パワーステアリング装置150に適用する回転電機装置100を小型化することで、車両への搭載性が向上する。また、回転電機装置100を小型化することで、電動パワーステアリング装置150の小型化にもつながり、電動パワーステアリング装置150の軽量化にも貢献し、車両の燃費改善にもつながる。回転電機装置100をコスト削減することで、電動パワーステアリング装置150全体のコスト削減にもつながる。
本願は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、1つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも1つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも1つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。
1 制御ユニット、2 回転電機、14 制御基板、142 接地パターン、143 第一の貫通孔、144 第三の貫通孔、145 第五の貫通孔、17 フィルタ部、21 回転軸、34 ヒートシンク、37 電磁シールド、38 接地用バスバー、60b ねじ、61 バスバーホルダ、62 バスバーユニット、100 回転電機装置、150 電動パワーステアリング装置、381 第二の貫通孔、381a 円形部、381b 切り欠き部、382 第四の貫通孔、383 第六の貫通孔、611 第一の突起部、611a 柱状部、611b 第二のリブ、611c 第一のリブ、612 第二の突起部、613 第七の貫通孔
Claims (18)
- 回転軸を有する回転電機、
前記回転電機に対して前記回転軸の軸方向の一方側に配置され、第一の貫通孔を有する配線基板、
一方の面が前記配線基板の一面に接して設けられ、第二の貫通孔を有するバスバー、
および、前記バスバーの他方の面に接して設けられ、第一の貫通孔と第二の貫通孔を貫通する突起部を有するバスバーホルダ、を備えた回転電機装置において、
前記突起部は、柱状部と、前記柱状部の外周面に前記柱状部の中心軸に平行にかつ周方向に互いに間隔をあけて設けられた複数の第一のリブと、前記柱状部の外周面に前記柱状部の中心軸に平行にかつ周方向に互いに間隔をあけて設けられた複数の第二のリブとを有し、
前記第一のリブは前記配線基板の前記第一の貫通孔の内周面に接触し、前記第二のリブは前記バスバーの前記第二の貫通孔の内周面に接触することを特徴とした回転電機装置。 - 前記第二のリブは前記柱状部の付け根から前記柱状部の先端に向かって前記第一のリブと異なる長さで設けられた請求項1に記載の回転電機装置。
- 前記第二のリブは前記柱状部の外周面から径方向に前記第一のリブと異なる外径で突出する請求項1または2に記載の回転電機装置。
- 前記突起部は、三つ以上の前記第一のリブと、三つ以上の前記第二のリブを有する請求項1から3のいずれか一項に記載の回転電機装置。
- 前記突起部は、前記柱状部の外周面に周方向に等間隔に設けられた第一のリブと、前記柱状部の外周面に周方向に等間隔に設けられた第二のリブを有する請求項1から4のいずれか一項に記載の回転電機装置。
- 前記バスバーは、前記第二のリブと内周面で接触する円形部と、前記第一のリブを避ける切り欠き部が設けられた前記第二の貫通孔を有する請求項1から5のいずれか一項に記載の回転電機装置。
- 前記配線基板は第三の貫通孔を有し、
前記バスバーは第四の貫通孔を有し、
前記バスバーホルダは、前記第三の貫通孔と前記第四の貫通孔を貫通する第二の突起部を有する請求項1から6のいずれか一項に記載の回転電機装置。 - 前記回転軸の軸方向に平行な取り付け面が設けられたヒートシンクを備え、
前記配線基板は一方の面が前記バスバーに接して設けられ、他方の面が前記ヒートシンクの前記取り付け面に接して設けられ、第五の貫通孔を有し、
前記バスバーは第六の貫通孔を有し、
前記バスバーホルダは第七の貫通孔を有し、前記ヒートシンクに前記第五から前記第七の貫通孔を介してねじ止めされた請求項1から7のいずれか一項に記載の回転電機装置。 - 前記回転軸の軸方向の一方側に配置され、前記回転電機を制御する制御ユニットと、
前記制御ユニットを包囲する電磁シールドと、を備え、
前記配線基板は前記制御ユニットに組み込まれ、
前記バスバーは、前記電磁シールドに接する面を有する請求項1から8のいずれか一項に記載の回転電機装置。 - 前記配線基板は、前記バスバーと接する面に配線パターンを有し、
前記電磁シールドは前記バスバーを介して前記配線基板の前記配線パターンと電気的に接続された請求項9に記載の回転電機装置。 - 前記バスバーはL字型形状を有し、L字型の一面で前記配線基板と接し、前記一面に垂直な面で前記電磁シールドに接する請求項9または10に記載の回転電機装置。
- 前記配線基板は外部接続端子が設けられた突出部を有し、
前記電磁シールドは、前記配線基板の突出部が貫通する開口部を有する請求項9から11のいずれか一項に記載の回転電機装置。 - 前記回転軸の軸方向に平行な取り付け面が設けられたヒートシンクを備え、
前記配線基板は一方の面が前記バスバーに接して設けられ、他方の面が前記ヒートシンクの前記取り付け面に接して設けられ、前記第一の貫通孔と前記第三の貫通孔の間に第五の貫通孔を有し、
前記バスバーは、前記第二の貫通孔と前記第四の貫通孔の間に第六の貫通孔を有し、
前記バスバーホルダは前記突起部と前記第二の突起部の間に第七の貫通孔を有し、前記ヒートシンクに前記第五から前記第七の貫通孔を介してねじ止めされた請求項7に記載の回転電機装置。 - 前記バスバーホルダの前記突起部と前記第七の貫通孔と前記第二の突起部は、前記回転軸の回転方向に一列に配置された請求項13に記載の回転電機装置。
- 前記バスバーホルダの前記第二の突起部は断面がひし形形状である請求項7、13または14のいずれか一項に記載の回転電機装置。
- 前記バスバーの第四の貫通孔は切り欠き形状である請求項7、13、14または15のいずれか一項に記載の回転電機装置。
- 前記バスバーの第四の貫通孔は円形である請求項7、13、14または15のいずれか一項に記載の回転電機装置。
- 請求項1から17のいずれか一項に記載の回転電機装置を備えた電動パワーステアリング装置。
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