JP7395924B2 - モータ装置 - Google Patents
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Description
図1及び図2に示すように、モータ装置1は、モータ2と、基板部3と、モータハウジング4と、ヒートシンク5と、放熱材7と、サブヒートシンク8と、サブ放熱材9と、コネクタ10と、カバー11とを備えている。基板部3には、モータ2の駆動を制御するための電子部品6が実装されている。電子部品6には、モータ2に駆動電流を供給するための素子であるスイッチング素子61が複数含まれている。モータハウジング4は、モータ2を収容している。ヒートシンク5は、モータハウジング4に固定されるとともに電子部品6からの放熱性能を高めるために設けられている。放熱材7は、スイッチング素子61からヒートシンク5への熱伝導性を高めるために設けられている。サブヒートシンク8は、電子部品6からの放熱性能をさらに高めるために設けられている。サブヒートシンク8は、ヒートシンク5に固定されている。サブ放熱材9は、スイッチング素子61からサブヒートシンク8への熱伝導性を高めるために設けられている。コネクタ10は、基板部3に固定されるとともに外部機器との間で情報を授受するために設けられている。カバー11は、基板部3及びコネクタ10を覆っている。なお、以下では、説明の便宜上、モータ2の軸方向Xを基準として、カバー11側を第1軸方向、モータ2側を第2軸方向という。軸方向Xは、モータ2の回転軸2aの延びる方向である。モータ装置1は、例えば車両の電動パワーステアリング装置に搭載されるステアリングモータである。
図3に示すように、モータ2は、モータハウジング4内に固定されたステータ21と、ステータ21の内周に回転可能に配置されたロータ22とを有している。
図2~図4に示すように、基板部3は、プリント基板である基板3aと、基板3aに実装されている複数の電子部品6とを有している。基板3aは、モータハウジング4の開口端部43に対応した略六角形の平板状に形成されている。複数のスイッチング素子61は、基板3aにおけるコネクタ10と反対側の面、すなわち基板3aにおけるヒートシンク5側の面に実装されている。電子部品6は、スイッチング素子61の他に、例えばモータ2に供給する駆動電力の目標値等の演算を行うための制御回路を構成する制御素子70、磁気センサ71、コイル72、及びシャント抵抗74等を含んでいる。制御素子70は、基板3aにおけるコネクタ10側の面に実装されている。磁気センサ71は、基板3aにおけるヒートシンク5側の面に実装されている。回転軸2aにおける基板部3と対向している端部、すなわち回転軸2aにおける第1軸方向側の端部には、磁石73が取り付けられている。磁気センサ71は、回転軸2aの軸方向Xにおいて、磁石73と隙間を介して対向している。磁気センサ71は、磁石73の回転に伴い変化する磁界に応じた電気信号を生成する。この電気信号は、モータ2の回転軸2aの回転角度の演算に用いられる。また、コイル72は、基板3aにおけるコネクタ10側の面に実装されている。コイル72は、電磁ノイズを低減するための電子部品である。コイル72は、楕円柱状をなしている。シャント抵抗74は、モータ2に供給される駆動電流を検出する素子である。
図2及び図3に示すように、カバー11は、モータハウジング4の開口端部43の形状に対応した有底角筒状に形成されている。カバー11は、金属材料から構成されている。カバー11は、筒状の側壁部111及び底壁部112を有している。側壁部111には、第2軸方向に突出した板状の取付部113が複数箇所に形成されている。各取付部113には、その板厚方向に貫通した係合孔114が形成されている。
モータ装置1を組み立てるための作業台であるパレットに、モータアッシー、制御装置アッシー、サブヒートシンク8、及びカバー11を載置する。モータアッシーは、モータ2を収容したモータハウジング4の開口をヒートシンク5によって覆うことで、モータ2、モータハウジング4、及びヒートシンク5を一つにまとめたものである。また、制御装置アッシーは、基板3aにコネクタ10を固定することによって、基板部3及びコネクタ10を一つにまとめたものである。
本実施形態の作用を説明する。
スイッチング素子61の第1放熱部63から放熱材7を介してヒートシンク5へ放熱されるとともに、スイッチング素子61の第2放熱部64から基板3aへ放熱される。第1放熱部63から放熱材7を介してヒートシンク5へ放熱された熱は、ヒートシンク5からモータハウジング4へと放熱される。また、第2放熱部64から基板3a及びサブ放熱材9を介してサブヒートシンク8へ放熱された熱は、サブヒートシンク8からヒートシンク5へと放熱され、ヒートシンク5からモータハウジング4へと放熱される。このように、スイッチング素子61は、ヒートシンク5側及び基板3a側の両方から効率よく放熱することができる。さらに、スイッチング素子61における素子本体部62からの放熱量の大きい第1放熱部63を基板3aよりも放熱性能の高いヒートシンク5側に配置していることから、スイッチング素子61からヒートシンク5へと効率的に放熱することができる。
(1)基板部3における第1放熱部63と反対側からの放熱量よりも放熱量の大きい基板部における第1放熱部63側には、ヒートシンク5が対向するように配置されていることから、スイッチング素子61からヒートシンク5へと効率的に放熱することができる。これにより、スイッチング素子61からの放熱性能を向上できる。
・制御素子70は、軸方向Xにおいて、コネクタ10と重なるように基板3aに実装されていたが、コネクタ10と重ならないように基板3aに実装されてもよい。また、制御素子70は、基板3aにおけるヒートシンク5側の面に実装されてもよい。
・スイッチング素子61は、軸方向Xにおいて、回転軸2a及び第2軸受29と重ならないように基板3aに実装されていたが、回転軸2a及び第2軸受29と重なるように基板3aに実装されてもよい。
・図6に示すように、基板3aにおけるヒートシンク5と反対側の面にサブヒートシンク8を配置しなくてもよい。この場合、サブ放熱材9についても、基板3aとサブヒートシンク8との間に介在させなくてよい。
Claims (4)
- モータと、
前記モータを収容する、有底筒状体をなすモータハウジングと、
前記モータに対する前記モータハウジングにおける開口側に固定された金属製のヒートシンクと、
基板と、前記基板に実装されているとともに前記モータの駆動を制御するためのスイッチング素子を含む電子部品とを有する、前記ヒートシンクに対する前記モータハウジングにおける開口側に配置されている基板部と、
前記スイッチング素子と前記ヒートシンクとの間に介在される放熱材とを備えたモータ装置であって、
前記スイッチング素子は、前記基板における前記ヒートシンク側の面に実装されており、
前記スイッチング素子は、素子本体部と、前記素子本体部の前記基板と対向する面に形成されている金属製の第2放熱部と、前記素子本体部の前記第2放熱部と反対側の面に形成されている金属製の第1放熱部とを有し、
前記基板部における前記第1放熱部側からの放熱量は、前記基板部における前記第1放熱部と反対側からの放熱量よりも大きく、
前記基板部における前記第1放熱部側には、前記ヒートシンクが対向するように配置されており、
前記モータ装置は、
前記モータの回転軸の回転に伴い変化する磁界に応じた電気信号を生成する、前記基板における前記ヒートシンク側の面に実装されている磁気センサと、
前記基板部における前記第1放熱部と反対側に対向するように配置されている金属製のサブヒートシンクと、
前記基板における前記スイッチング素子と反対側の部分と前記サブヒートシンクとの間に介在されるサブ放熱材と、をさらに備え、
前記基板部は、前記回転軸の軸方向において、前記基板部を投影した領域が前記モータハウジングの領域と重なるように配置され、
前記スイッチング素子は、前記回転軸の軸方向において、前記磁気センサと重ならないように前記基板に実装され、
前記サブヒートシンクは、前記回転軸の軸方向において、前記サブヒートシンクを投影した領域が前記モータハウジングの領域と重なるように配置されているとともに、前記磁気センサと重ならないように配置されているモータ装置。 - 前記基板における前記スイッチング素子と反対側に設けられるとともに外部機器との間で情報を授受するコネクタを備えており、
前記コネクタは、前記基板の板厚方向である前記回転軸の軸方向に延びるとともに、前記回転軸の軸方向において、前記コネクタを投影した領域が前記モータハウジングの領域と重なるように配置され、
前記スイッチング素子は、前記回転軸の軸方向において、前記コネクタと重ならないように前記基板に実装され、
前記サブヒートシンクは、前記回転軸の軸方向において、前記コネクタと重ならないように配置されている請求項1に記載のモータ装置。 - 前記モータの駆動を制御する制御素子を備えており、
前記制御素子は、前記回転軸の軸方向において、前記コネクタと重なるように前記基板に実装されている請求項2に記載のモータ装置。 - 前記ヒートシンクは、前記回転軸の軸方向から見たとき円形状に形成される凹部を有し、
前記凹部の内周面と前記回転軸の外周面との間には、前記凹部に対して前記回転軸を回転可能に支持する軸受が設けられ、
前記スイッチング素子は、前記回転軸の軸方向において、前記回転軸及び前記軸受と重ならないように前記基板に実装されている請求項1~3のうちいずれか一項に記載のモータ装置。
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