JPWO2015122069A1 - 制御装置付き回転電機および電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

制御装置付きの回転電機において装置を小型化することを目的とする。センサ用永久磁石が回転軸のリア側に取り付けられている回転子と、回転軸のフロント側を支持する第１ベアリングが固定されているフロント側ハウジングと、回転子と固定子を収容するモータフレームと、回転軸のリア側を支持する第２ベアリングが固定されているヒートシンクと、回転センサとマイクロコンピュータと駆動回路が実装されている制御基板と、を備えている制御装置付き回転電機。マイクロコンピュータは回転センサからの信号に基いて駆動回路を制御して複数のスイッチング素子を駆動し、スイッチング素子に接続されている平滑コンデンサとノイズ低減用コイルの少なくとも一方が制御基板よりもリア側に配設されている。

Description

この発明は、制御装置付き回転電機、電動パワーステアリング装置および制御装置付き回転電機の製造方法に関し、特に、制御装置付き回転電機の小型化に関するものである。

車両用の電動パワーステアリング装置は制御装置と一体となった回転電機を備えている（例えば特許文献１〜１５）。通常、制御装置は回転電機の反出力軸側に配置されている（例えば特許文献１）。制御装置には、駆動電流を供給するパワーモジュールと、パワーモジュールの発する熱を吸収するヒートシンクが、回転電機のケースの外側に設けられている。ヒートシンクは、中間部材を介して回転電機のケースの周部に外径の範囲内で接続されている。モータフレームには回転電機の反出力軸側を支承するベアリングが搭載されている。

制御装置と一体となった回転電機において、制御装置には制御基板とヒートシンクが配置されている（例えば特許文献２）。回転子の回転角度を読み取る回転センサはセンサ用永久磁石と軸方向に対向して設けられている。センサ用永久磁石は回転電機の回転軸の反出力軸側の端部に保持されている。ヒートシンクは回転電機駆動回路のスイッチング素子と接触している。ヒートシンクには反出力軸側のベアリングが配置され、軸長の小型化と部品点数の削減が図られている。

この構成では、ヒートシンクに反出力軸側のベアリングが配置され、軸長の短縮と部品点数の削減が図られている。ヒートシンクと制御基板の間にはノイズ低減用コイルやコンデンサが配置されているので、反出力軸側のベアリングと制御基板との距離が大きい。回転電機のシャフト長が大きいと回転電機のサイズや重量が大きくなる。また、ノイズ低減用コイルやコンデンサがヒートシンクの内部に埋め込まれるように配置されているので、ヒートシンクの体積が減少し、ヒートシンクの熱容量が低下する。また、制御基板のスイッチング素子をヒートシンクに接触させて熱を吸収させる場合、ヒートシンクと制御基板の距離が大きくなるため、突起部の長さが大きくなり、回転電機のサイズや重量が大きくなる。

特開2011-229227号公報 特開2011-200022号公報 特開2002-345211号公報 特開2008-174097号公報 特表2004-512462号公報 国際公開2013/132584号 国際公開2013/111365号 特開2013-153580号公報 特開2008-219994号公報 特開2003-199295号公報 特開平07-312493号公報 特開2003-299317号公報 特開2003-324914号公報 特開2014-043122号公報 特開2014-075866号公報

この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、制御装置付きの回転電機において装置を小型化することを目的とする。

本願に係る制御装置付き回転電機は、センサ用永久磁石が回転軸のリア側に取り付けられている回転子と、固定子鉄心と電機子巻線を有する固定子と、回転軸のフロント側を支持する第１ベアリングが固定されているフロント側ハウジングと、フロント側ハウジングと結合されていて、回転子と固定子を収容するモータフレームと、回転軸のリア側を支持する第２ベアリングが固定されていて、複数のスイッチング素子を搭載しているヒートシンクと、ヒートシンクよりもリア側に配設されていて、回転センサとマイクロコンピュータと駆動回路が実装されている制御基板と、複数のスイッチング素子に接続されている平滑コンデンサと、複数のスイッチング素子に接続されているノイズ低減用コイルと、を備え、回転センサはセンサ用永久磁石と対向しており、マイクロコンピュータは回転センサからの信号に基いて駆動回路を制御して複数のスイッチング素子を駆動し、平滑コンデンサとノイズ低減用コイルの少なくとも何れか一方は制御基板よりもリア側に配設されていることを特徴とする。

この発明によれば、ヒートシンクがリア側のハウジングを兼用するため、部品点数の削減、コストの低減、軸方向のサイズの低減ができる。

電動パワーステアリング装置の説明図である。 実施の形態１に係る回転電機の説明図である。 シャフト保持部の第１実施例を示す説明図（図３Ａ）と、シャフト保持部の第２実施例を示す説明図（図３Ｂ）と、シャフト保持部の第３実施例を示す説明図（図３Ｃ）である。 制御装置の回路図を示した説明図である。 ヒートシンクを示す断面図（図５Ａ）と、ヒートシンクを示す平面図（図５Ｂ）である。 スイッチング素子の構成を説明する断面図（図６Ａ）と、スイッチング素子の第１の構成を説明する平面図（図６Ｂ）と、スイッチング素子の第２の構成を説明する平面図（図６Ｃ）である。 図７Ａはパワーモジュールの構成を説明する第１断面図である。図７Ｂは、パワーモジュールの第１の構成を説明する平面図である。図７Ｃは、パワーモジュールの第２の構成を説明する平面図である。図７Ｄは、パワーモジュールの構成を説明する第２断面図である。図７Ｅはパワーモジュールの第３の構成を説明する平面図である。図７Ｆはパワーモジュールの第４の構成を説明する平面図である。 第１の回路配線部材を示す断面図（図８Ａ）と、第１の回路配線部材を示す平面図（図８Ｂ）である。 制御基板を示す断面図（図９Ａ）と、制御基板を示す平面図（図９Ｂ）である。 第２の回路配線部材の説明図である。 ヒートシンクの組み立て方法の説明図である。 モータフレームとヒートシンクを固定する工程の説明図である。 回転軸（シャフト）に回転子鉄心を圧入する工程の説明図である。 回転子鉄心に永久磁石を接着固定する工程の説明図である。 フロント側のベアリングの外輪をハウジングのシャフト貫通穴に固定する工程の説明図である。 回転子へヒートシンクを挿入する工程の説明図である。 プーリを固定する工程の説明図である。 センサ用永久磁石をシャフトへ固定する工程の説明図である。 第１の回路配線部材と制御基板を実装する工程の説明図である。 第２の回路配線部材と制御装置ケースを固定する工程の説明図である。 実施の形態２に係るヒートシンクを示す断面図（図２１Ａ）と、実施の形態２に係るヒートシンクを示す平面図（図２１Ｂ）である。 実施の形態３に係る回転電機の説明図である。 実施の形態４に係る第１の回路配線部材を示す断面図（図２３Ａ）と、実施の形態４に係る第１の回路配線部材を示す平面図（図２３Ｂ）である。 実施の形態５に係る回転電機の説明図である。 実施の形態６に係る回転電機の説明図である。 実施の形態７に係る回転電機の説明図である。 実施の形態８に係る回転電機の説明図である。 実施の形態９に係る回転電機の説明図である。 実施の形態１０に係る回転電機の説明図である。 実施の形態１１に係るヒートシンクを示す断面図（図３０Ａ）と、実施の形態１１に係るヒートシンクを示す平面図（図３０Ｂ）である。 実施の形態１２に係る回転電機を示す断面図（図３１Ａ）と、実施の形態１２に係る回転電機を示す平面図（図３１Ｂ）である。 実施の形態１３に係る回転電機を示す断面図（図３２Ａ）と、実施の形態１３に係る回転電機を示す平面図（図３２Ｂ）である。 実施の形態１４に係る回転電機を示す断面図（図３３Ａ）と、実施の形態１４に係る回転電機を示す平面図（図３３Ｂ）である。 実施の形態１５に係る回転電機の説明図である。 実施の形態１６に係る回転電機の説明図である。 第１の回路配線部材を示す断面図（図３６Ａ）と、第１の回路配線部材を示す平面図（図３６Ｂ）である。 制御基板を示す断面図（図３７Ａ）と、制御基板を示す平面図（図３７Ｂ）である。 実施の形態１７に係る回転電機の説明図である。 実施の形態１８に係る回転電機の説明図である。 実施の形態１９に係る回転電機の説明図である。 実施の形態２０に係る回転電機の説明図である。 実施の形態２１に係る回転電機の説明図である。 実施の形態２２に係る回転電機の説明図である。 実施の形態２３に係る回転電機の説明図である。 実施の形態２４に係る回転電機の説明図である。 実施の形態２５に係る回転電機の説明図である。

以下に本発明にかかる制御装置付き回転電機および電動パワーステアリング装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は以下の既述に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。図において、同一符号が付与されている構成要素は、同一の、または、相当する構成要素を表している。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態に係る自動車の電動パワーステアリング装置１００の説明図である。制御装置４とモータ部５は連結されて一体化し、回転電機１０をなしている。回転電機１０の制御装置４にはバッテリーやオルタネータからコネクタ３ａを介して電源が供給されている。回転電機１０のモータ部５は固定子１５と回転子１６を備えている。運転者はステアリングホイール１ａを操舵すると、そのトルクがステアリングシャフト１ｂを介してシャフト１ｃに伝達される。このときトルクセンサ２が検出したトルク（トルク信号）は電気信号に変換されコネクタ３ｂを介して回転電機１０の制御装置４に伝達される。一方、車速などの自動車情報は電気信号に変換され、コネクタ３ｃを介して回転電機１０の制御装置４に伝達される。

回転電機１０はラック軸の移動方向に平行な向きに配置されている（矢印の向きを参照）。制御装置４はトルク信号と自動車情報から、必要なアシストトルクを演算し、モータ部５に電流を供給する。回転電機１０が発生したトルクは、ベルトとボールネジが内蔵されたギヤボックス６によって減速され、ラックハウジング７の内部にあるラック軸７ａを矢印の方向に動かす推力を発生させる。これにより、タイロッド８が動き、タイヤが転舵して車両を旋回させることができる。タイロッドとは、操舵輪（主に前輪）をハンドル操作に合わせて左右に動かせるために、ステアリングギアボックスから車輪のナックルアームまでを結ぶロッド（棒）のことである。回転電機１０のトルクによって操舵力をアシストされる運転者は少ない操舵力で車両を旋回させることができる。ラックブーツ９は異物が装置内に侵入しないように設けられている。

図２に基いてこの発明の実施の形態１に係る回転電機の構造を詳しく説明する。回転電機１０は制御装置４とモータ部５が連結されて一体となった構造を有している。回転電機１０の回転軸１６ｂにはプーリ１４とセンサ用永久磁石２３が取り付けられている。ここでは回転電機１０の回転軸１６ｂについて、プーリ１４が取り付けてある方をフロント側（あるいは出力軸側）と呼ぶことにする。また、センサ用永久磁石２３が取り付けてある方をリア側（あるいは反出力軸側）と呼ぶことにする。制御装置４は回転電機１０のリア側（あるいは反出力軸側）に配置されている。回転電機１０および制御装置４は軸方向から見たときほぼ円形状となっている。

回転電機１０の固定子１５は、電磁鋼板を積層して構成される固定子鉄心１５ａと、固定子鉄心１５ａに納められた電機子巻線１５ｂとから構成されている。固定子鉄心１５ａはモータフレーム２２ａに固定されている。フロント側ハウジング２２ｂは回転電機１０の前面部に設けられている。モータフレーム２２ａとフロント側ハウジング２２ｂはボルト１７ｅで固定されている。フロント側ハウジング２２ｂにはフロント側のベアリング１７ａ（第１ベアリング）が設けられている。フロント側のベアリング１７ａはリア側のベアリング１７ｂ（第２ベアリング）とともに回転軸１６ｂを回転自在に支持している。

固定子鉄心１５ａのティースにはインシュレータを介して３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の電機子巻線１５ｂが巻回されている。各電機子巻線は互いに接続され３相結線を構成している。３相結線の各端子はそれぞれ計３本のモータ端子２１に接続されている。ここで、モータ端子は、モータの電機子巻線に電気的に接続された導体で構成される場合や、電機子巻線に電気的に接続された結線板の端子で構成される場合などがある。電機子巻線１５ｂは回転電機１０を駆動するための電流が流れるので発熱する。そこで、モータフレーム２２ａなどを介して放熱および冷却する構造となっている。回転電機１０は回転子鉄心１６ａの中に永久磁石が埋め込まれた構造や、永久磁石を用いないリラクタンスモータや誘導機としてもよい。

回転電機１０の回転子１６は、回転子鉄心１６ａ、回転軸１６ｂ、永久磁石１６ｃなどから構成されている。回転子鉄心１６ａは回転軸１６ｂに圧入されている。永久磁石１６ｃは回転子鉄心１６ａの表面に固定されている。回転軸１６ｂのリア側の先端部にはセンサ用永久磁石２３が直接取り付けられている。センサ用永久磁石２３はヒートシンク２０からリア側に突出している。回転軸１６ｂの軸方向の長さが短縮されているため回転センサ２４に対するセンサ用永久磁石２３の偏心量を小さくすることができる。センサ用永久磁石２３はリア側に磁束を発生する。センサ用永久磁石のリア側に発生させる磁束が漏れるのを低減するためには、回転軸１６ｂとセンサ用永久磁石２３の間に非磁性のホルダが取り付けておくとよい。

制御装置４には回転電機１０を駆動するために、スイッチング素子１２を有する回転電機駆動回路が搭載されている。スイッチング素子１２はＭＯＳ−ＦＥＴ（Metal-Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）等を備えている。制御装置４には、電源供給用のコネクタ３ａと、トルクセンサ２からの信号（トルク信号）を受け取るコネクタ３ｂと、車速などの自動車情報を受け取るコネクタ３ｃとが設けられている。制御装置４は制御基板１３、制御装置ケース１８、回路配線部材２６ａ（第１回路配線部材または第１の回路配線部材）および回路配線部材２６ｂ（第２回路配線部材または第２の回路配線部材）を備えている。回路配線部材２６ａはヒートシンク２０よりもリア側かつ制御基板１３よりもフロント側に配置されている。回路配線部材２６ｂは制御基板１３よりよりもリア側に配置されている。小電流用部品を有する制御基板１３の配置は回転電機１０の回転軸１６ｂに垂直な面に沿う配置としている。

制御装置４にはスイッチング素子１２の他に、平滑コンデンサ１９、コモンモードコイル１１ａ、ノーマルモードコイル１１ｂなどが配置されている。コモンモードコイル１１ａとノーマルモードコイル１１ｂは、ノイズを低減するために設置されていて、制御基板１３よりもリア側に配置されている。同様に、電流を平滑するために設置されている平滑コンデンサ１９は、制御基板１３よりもリア側に配置されている。制御装置４は制御装置ケース１８によって覆われている。制御装置ケース１８は樹脂であってもよいし、アルミニウムニウム等の金属であっても、樹脂とアルミニウムニウム等の金属を組み合わせた構成でもよい。制御装置ケース１８は平滑コンデンサ１９と接触することで放熱および冷却する構造となっている。平滑コンデンサ１９、コモンモードコイル１１ａおよびノーマルモードコイル１１ｂは、バスバーによって電気的に接続されている。ノイズ低減用コイル１１および平滑コンデンサ１９が制御基板１３よりもリア側に配置されているものとしている。制御基板１３よりもリア側にノイズ低減用コイル１１と平滑コンデンサ１９の少なくともいずれか１つが配置されていても同様の効果が得られる。

このように、平滑コンデンサとノイズ低減用コイルの少なくともいずれか１つが制御基板よりもリア側に配設されているので、ヒートシンクの内部にノイズ低減用コイル１１と平滑コンデンサ１９の少なくともいずれか１つの配置を避けることが出来る。軸長あたりのヒートシンク２０の体積を確保できるうえに、ヒートシンク２０の軸方向のサイズを小型化しながらも熱容量が向上する。さらにリア側のベアリング１７ｂと制御基板１３の間にノイズ低減用コイル１１と平滑コンデンサ１９の少なくともいずれか１つが配置されないため、リア側のベアリング１７ｂと制御基板１３の間の距離が小さくなる。結果、回転電機１０のサイズが小型化し、さらに回転電機１０を軽量化できる。

平滑コンデンサ１９は周囲を制御装置ケース１８と、直接または樹脂などを介して間接的に、接触させることで放熱および冷却している。よって、平滑コンデンサ１９の温度上昇が抑制され、平滑コンデンサ１９の信頼性が向上する。なお、平滑コンデンサ１９の端面と制御装置ケース１８の間には隙間を設けている。よって、平滑コンデンサ１９の内圧が上昇しても、制御装置ケース１８が邪魔にならず、平滑コンデンサ１９の筐体が膨らむことができ、内圧を下げることができる効果がある。ただし、平滑コンデンサ１９と制御装置ケース１８は接触してなくてもよい。

図３Ａから図３Ｃを用いて回転電機１０の回転軸１６ｂの構造を説明する。回転軸１６ｂは両端にシャフト保持部１６ｄを設けており、回転軸１６ｂを両端から固定できる構造となっている。例えば、シャフト保持部１６ｄは、図３Ａに示すように、シャフトの中央部に設けられたシャフトと同心円状の窪み部である。このような構造とすることで、組み付け時にシャフトを両端から固定でき、固定子と回転子組付け時の回転子と固定子の当接を防ぐことが可能となる。また、シャフト保持部は、図３Ｂに示すように、シャフト中央部に設けられたシャフトと同心円状のシャフト突出部である。また、シャフト保持部は、図３Ｃに示すように、シャフト端部の一部に設けられた切欠部である。いずれの場合でも同様の効果が得られる。回転軸１６ｂの一方の先端部すなわちフロント側にはプーリ１４が圧入されている。プーリ１４は電動パワーステアリング装置のベルトに駆動力を伝達する。

図４に制御装置の回路図の一例を示す。制御装置４には、電源供給用のコネクタ３ａと、トルクセンサ２からのトルク信号を受け取るコネクタ３ｂと、車速などの自動車情報を受け取るコネクタ３ｃとが設けられている。固定子１５の電機子巻線１５ｂはＹ結線されている。３相の各相に対応するために３個のスイッチング素子１２が設けられている。それぞれのスイッチング素子１２に、ＭＯＳ−ＦＥＴ１２ａ、ＭＯＳ−ＦＥＴ１２ｂ、ＭＯＳ−ＦＥＴ１２ｃおよびシャント抵抗１２ｄが実装されている。３相ブリッジ回路のＵ相において、ＭＯＳ−ＦＥＴ１２ａはＵ相＋側アームを構成し、ＭＯＳ−ＦＥＴ１２ｂはＵ相−側アームを構成している。ＭＯＳ−ＦＥＴ１２ａの一端は、電流平滑用の平滑コンデンサ１９とノイズ低減用コイル（特にノーマルモードコイル）１１に接続されている。
ＭＯＳ−ＦＥＴ１２ｂの一端は、シャント抵抗１２ｄを介して車両の接地電位部に接続されている。ＭＯＳ−ＦＥＴ１２ａとＭＯＳ−ＦＥＴ１２ｂの接続点は、３相ブリッジ回路のＵ相交流側端子となる。ＭＯＳ−ＦＥＴ１２ｃは、一端がＵ相交流側端子に接続され、他端が電機子巻線１５ｂのＵ相端子に接続されている。Ｗ相のスイッチング素子１２とＶ相のスイッチング素子１２も同様の構成となっている。

電源リレー３０に実装されているＭＯＳ−ＦＥＴ３０ａとＭＯＳ−ＦＥＴ３０ｂは、一端同士が互いに接続されている。ＭＯＳ−ＦＥＴ３０ａの他端は、ノイズ低減用コイル１１を介して３相ブリッジ回路の＋側直流端子に接続されている。ＭＯＳ−ＦＥＴ３０ｂの他端はコネクタ３ａを介して、車両に搭載されたバッテリー３１に接続されている。制御基板１３に実装されているＦＥＴ駆動回路１３ｂは、その出力端がＭＯＳ−ＦＥＴ１２ａ〜１２ｃのゲートに接続されている。ＦＥＴ駆動回路１３ｂは、これらのゲートに夫々所定のタイミングにてゲート駆動信号を与える。制御基板１３に実装されているマイクロコンピュータ１３ａには、トルク信号と自動車情報がそれぞれコネクタ３ｂとコネクタ３ｃから入力される。マイクロコンピュータ１３ａは、回転センサ２４からの回転検出信号に基づいてＦＥＴ駆動回路１３ｂが出力するゲート駆動信号の出力タイミングを制御する。制御装置には様々なコンデンサとコイルが実装されている。コイルの中で、コモンモードコイル１１ａ、ノーマルモードコイル１１ｂはそれぞれ１番目、あるいは２番目に大きい。また、コンデンサの中で、平滑コンデンサが１番目に大きい。また、電流を平滑するために設置されている平滑コンデンサ１９は最大の容量を有する。平滑コンデンサは複数個（たとえば３個）配置されていてもよいことはいうまでもない。

図５Ａと図５Ｂを用いてヒートシンクについて説明する。図５Ａに示すようにヒートシンク２０にはモータフレーム２２ａと嵌合するヒートシンク凸部２０ａが設けられている。ヒートシンク２０にヒートシンク凸部２０ａを設けることで、ヒートシンク２０とモータフレーム２２ａの間の熱抵抗が低下する。ヒートシンク２０の熱をより多くモータフレーム２２ａに伝えることができ、ヒートシンク２０の熱容量を向上できるためスイッチング素子１２の冷却性が向上する。また、ヒートシンク２０とモータフレーム２２ａに同じ金属材料を用いることで、両者の熱膨張係数が等しくなり、モータ部５の温度が変化したときのモータフレーム２２ａとヒートシンク２０の固定強度が向上する。また、ヒートシンク２０とモータフレーム２２ａにアルミニウムまたはアルミニウム合金を用いることで、モータフレーム２２ａとヒートシンク２０の軽量化と熱伝導率の向上が実現できる。

ヒートシンク２０はヒートシンク凸部２０ａを用いてモータフレーム２２ａに焼き嵌め、圧入、あるいはネジ止めされる。ここでは、ヒートシンク２０は焼き嵌めによって回転電機１０のモータフレーム２２ａに固定されている。このようにヒートシンク２０をモータフレーム２２ａに固定することによってヒートシンク２０の熱はモータフレーム２２ａに効率的に伝達される。特に焼き嵌め或いは圧入を行うことでヒートシンク２０とモータフレーム２２ａの間の熱抵抗が大幅に低下し、ヒートシンク２０における発熱をより大量にモータフレーム２２ａに伝えることができる。ヒートシンク２０の熱容量が向上するため、スイッチング素子１２の冷却性を向上できる。

ヒートシンク２０は体積を増加するため軸方向から見たときほぼ円形状となっている。図５Ｂに示すようにヒートシンク２０のリア側の面には、３個のスイッチング素子配置部２０ｃと、１個のスイッチング素子配置部２０ｈが設けられている。またヒートシンク２０を貫通する３個の電気配線貫通穴２０ｄが設けられている。スイッチング素子配置部２０ｃは、３相のスイッチング素子にそれぞれが対応する。スイッチング素子配置部２０ｈは電源リレー３０に対応する。３個のモータ端子２１はそれぞれの電気配線貫通穴２０ｄを貫通している。このとき、それぞれの電気配線貫通穴を小さくできるためヒートシンクの体積を増加でき、ヒートシンクの熱容量を向上できるためスイッチング素子の冷却性を向上できる。

センサ用永久磁石２３の外径はヒートシンク２０のシャフト貫通穴２０ｂの外径の最小部よりも大きい。よって、ヒートシンク２０のシャフト貫通穴２０ｂを小さくできヒートシンク２０の熱容量を向上しながらも、外径の大きなセンサ用永久磁石２３を用いることができる。センサ用永久磁石２３から生じる磁場は均一となり、回転センサ２４の精度が向上する。センサ用永久磁石２３はヒートシンク２０からリア側に突出している。ヒートシンク２０の内部にシャフト貫通穴２０ｂの外径の最小部よりも外径の大きなセンサ用永久磁石を設ける必要がなくなり、ヒートシンク２０の体積を大きくすることができる。ヒートシンクの熱容量を向上でき、ヒートシンク２０の熱容量が向上するため、スイッチング素子１２の冷却性が向上する。また、センサ用永久磁石２３と制御基板１３の距離を近づけることができ、センサ用永久磁石２３から生じる磁場が均一となり、回転センサ２４の精度が向上する。

図６Ａ〜図６Ｃに基づいてスイッチング素子について補足説明する。制御装置には回転電機を駆動するための回転電機駆動回路が実装されている。この回転電機駆動回路はＭＯＳ−ＦＥＴ等を備えたスイッチング素子１２を有する。スイッチング素子１２は回転電機駆動のための電流が流れるので発熱する。そこで、スイッチング素子１２を接着剤や絶縁シートなどを介してヒートシンク２０のスイッチング素子配置部２０ｃと接触させ、放熱および冷却する。図６Ｂではヒートシンク２０と接触するスイッチング素子１２は、ベアチップをＤＢＣ（Direct Bonded Copper）基板１２ｓに実装した構成となっている。

スイッチング素子１２は、１つの電源リレー３０を囲んで円周上に略９０度の間隔で並ぶ配置となっている。電源リレー３０は、ＭＯＳ−ＦＥＴ３０ａとＭＯＳ−ＦＥＴ３０ｂのベアチップを有している。３相のスイッチング素子１２はＭＯＳ−ＦＥＴ１２ａ、ＭＯＳ−ＦＥＴ１２ｂ、ＭＯＳ−ＦＥＴ１２ｃおよびシャント抵抗１２ｄを有している。スイッチング素子の端子１２ｔは、回転電機から制御装置側に配線された３つのモータ端子の端部と溶接、プレスフィット、はんだなどで電気的に接続される。ここで、３つのスイッチング素子のうち１つは、必要なときに回転電機を電気的に切り離す役割、すなわちモータリレーの役割を果たす。なお、スイッチング素子を３相としたが、２相、５相、６相など相数が異なっていてもよく、スイッチング素子の数も３個以外の数でもよい。スイッチング素子の端子１２ｔは、回転電機から制御装置側に配線された３つのモータ端子の端部と溶接、プレスフィット、はんだなどで電気的に接続されるものとしている。スイッチング素子の端子１２ｔが回路配線部材と溶接、プレスフィット、はんだなどで電気的に接続され、さらにモータ端子と溶接、プレスフィット、はんだなどで電気的に接続されてもよい。

図６Ｃは電源リレーを設けない場合も記している。電源リレーを設けない場合はスイッチング素子１２を略１２０度の間隔で配置する。スイッチング素子の面積を大きく確保することができ、スイッチング素子の発熱をスイッチング素子配置部に効率よく伝えることができ、スイッチング素子の温度上昇を低減する効果が得られる。なお、図ではベアチップやシャント抵抗１２ｄを電気的に接続するワイヤボンディングなどの接続部は省略している。３相のスイッチング素子１２は、共通の設計となっており低コスト化が可能となっている。

図７Ａ、図７Ｂおよび図７Ｃに基づいてスイッチング素子についてさらに補足説明する。前図ではベアチップをＤＢＣ基板に実装した構成としたが、スイッチング素子１２は、ベアチップを樹脂で封止したパワーモジュールとした構成としてもよい。ベアチップを樹脂でモールドする構成にすることによって、スイッチング素子１２ｍの発熱をスイッチング素子配置部に効率よく伝えることができ、スイッチング素子１２ｍの温度上昇を低減する効果が得られる。また、図７Ｄ、図７Ｅおよび図７Ｆに示すように、スイッチング素子１２に回路端子２７ｂを設ける構成としてもよい。

図８Ａと図８Ｂは、回路配線部材の一例を示したものである。回路配線部材２６は、ヒートシンク２０よりもリア側かつ制御基板１３よりもフロント側に配置されている回路配線部材２６ａと、制御基板１３よりもリア側に配置される回路配線部材２６ｂを含んでいる。回路配線部材２６ａは、バスバー２６ｃ、フレーム２６ｄ、位置決め部２６ｅ、電源端子２７ａ、回路端子２７ｂなどから構成されている。フレーム２６ｄは樹脂などの絶縁部材で構成され、バスバー２６ｃなどを保持する。フレーム２６ｄはバスバー２６ｃと一体成型されていてもよい。回路配線部材２６ａのバスバー２６ｃは電源端子２７ａと接続されている。電源端子２７ａは電源供給用のコネクタ３ａと接続される。バスバー２６ｃはスイッチング素子１２と接続される。すなわち、コネクタ３ａから供給される電力はスイッチング素子１２に給電される構成になっている。なお、回路端子２７ｂは回路配線部材に設けずに、スイッチング素子に設ける構成としてもよい。この場合、回路配線部材には回路端子は設けられない。

図９Ａは制御基板を表す側面図である。図９Ｂは制御基板をフロント側から見た模式図である。同図では、回路の詳細は省略し、小電流部品の一部のみを描画している。制御基板１３は、薄板状であり、部品や配線パターンを取り付けるための面積を確保するため、軸方向から見るとほぼ円形状となっている。制御基板１３はコネクタ３ｂとコネクタ３ｃの入力端子から受け取った情報に基づき、回転電機を適切に駆動するためにスイッチング素子１２に制御信号を送る。このとき、制御基板１３の小電流用部品のうち、マイクロコンピュータ１３ａやＦＥＴ駆動回路１３ｂは電流が流れるため他の部品と比較して発熱量が大きい。複数の回路端子２７ｂは個々に複数の貫通穴１３ｅを通過して回路配線部材２６ｂまで延在し、平滑コンデンサ１９およびノイズ低減用コイル１１と接続されている。

制御信号は、制御基板１３と回路配線部材２６ａ、制御基板１３と回路配線部材２６ｂ、および制御基板１３とスイッチング素子１２を電気的に接続する回路端子２７ｂによって伝達される。回路端子２７ｂはワイヤボンディング、プレスフィット、はんだなどで制御基板、回路配線部材、スイッチング素子に固定される。制御基板１３は電源端子２７ａを通す貫通穴１３ｄと、回路端子２７ｂを通す貫通穴１３ｅと、位置決め部１３ｃとを有している。回路端子２７ｂは、貫通穴１３ｅを通り、制御基板に接続される。ここではマイクロコンピュータ１３ａやＦＥＴ駆動回路１３ｂがフロント側に配置されているものとしたが、リア側に配置されていてもよいのはいうまでもない。

制御基板１３のフロント側には回転センサ２４が実装されている。回転センサ２４はセンサ用永久磁石２３と同軸上でかつ近接する位置に配置されている。回転センサ２４はセンサ用永久磁石２３の発生する磁気を検出し、その向きを知ることで回転子１６の回転角度を検出する。マイクロコンピュータ１３ａはこの回転角度に応じて適切な駆動電流を演算し、ＦＥＴ駆動回路１３ｂを制御する。回転センサ２４が制御基板１３に配置されているため、回転センサ２４と制御基板１３の間の配線を短くすることがき、外部から回転センサ２４へ流入するノイズへの耐性が向上する。さらに回転センサ２４を保持する機構が省略できるので、部品点数の削減が可能となる。

制御基板１３は位置決め部１３ｃを備えている。ヒートシンク２０または回路配線部材２６の位置決め部との間で制御基板１３を位置決めできるような構成となっている。ヒートシンクと制御基板の相対位置が決定されるため、組み立てが単純になって回転センサ２４の調整が不要かつ回転センサ２４の精度が向上できる。ここでは回転センサ２４が制御基板に実装されている例を示したが、制御基板と別の基板に実装されていたり、別の部材で保持する構成としてもよい。

図１０は回路配線部材２６ｂの側面図である。制御基板１３よりもリア側に配置される回路配線部材２６ｂは、バスバー２６ｃ、コモンモードコイル１１ａ、ノーマルモードコイル１１ｂ、平滑コンデンサ１９、回路端子（入力端子）２７ｂなどが溶接またはプレスフィット、はんだなどで電気的に接続されている。ベアリング１７ｂが挿入される位置よりもリア側にノイズ低減用コイル１１、平滑コンデンサ１９、回路配線部材２６が配置されているため、これらの部品が回転電機の内部に脱落した際の回転電機の故障を防ぐことが可能となる。また、ヒートシンク２０と接触するスイッチング素子とノイズ低減用コイル１１の間に回路配線部材２６ａ、２６ｂを設けている。スイッチング素子１２のノイズが回路配線部材のバスバー２６ｃにより遮蔽され、スイッチング素子とノイズ低減用コイル１１の間の磁気結合を低減することが可能となる。

以上のようにこの発明の実施の形態１による電動パワーステアリング装置１００は構成されている。運転者がステアリングホイール１ａを操作してステアリングシャフト１ｂに操舵トルクを加えると、トルクセンサ２がその操舵トルクを検出し、マイクロコンピュータ１３ａにトルク信号を伝送する。回転センサ２４が検出した操舵回転数に対応する回転検出信号もマイクロコンピュータ１３ａに入力される。マイクロコンピュータ１３ａは入力された操舵トルク、操舵回転数、車両の速度信号等に基づいてアシストトルクを演算する。アシストトルクは、ＦＥＴ駆動回路１３ｂが回転電機駆動回路（３相ブリッジ回路）を制御することによって回転電機１０に発生し、減速機構を介してステアリングシャフト１ｂに加えられる。

ＦＥＴ駆動回路１３ｂはマイクロコンピュータ１３ａからの指示に基づいて所定のタイミングにてゲート駆動信号を発生し、３相ブリッジ回路のＭＯＳ−ＦＥＴを導通制御する。これにより３相ブリッジ回路は所定の３相交流電流を発生し、固定子１５の電機子巻線１５ｂに３相交流電流を供給する。回転電機１０は駆動し、回転電機１０の発生したトルクは、減速機構を介してステアリングシャフト１ｂにアシストトルクとして加えられる。これにより、運転者によるステアリングホイール（ハンドル）１ａの操舵力は軽減される。電機子巻線１５ｂはＹ結線された例を示しているがΔ結線でもいいことはいうまでもない。また、スイッチング素子１２を３相としたが、２相、５相、６相など相数が異なっていてもよい。ヒートシンクの内部、およびリア側のベアリングと制御基板の間にはノイズ低減用コイルとコンデンサの少なくともいずれか１つが配置されない。軸長を小さくしながらもヒートシンクの体積が向上して熱容量を向上でき、かつリア側のベアリングと制御基板の距離が小さくなるので回転電機を小型軽量化できる。

次に、上記のように構成された実施の形態１に係る回転電機の組み立て手順の一例について説明する。まず、回転電機のモータ部の組み立てを行う。モータフレーム２２ａの組み立てを行うには、固定子鉄心のティースにインシュレータを介してＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各巻線を巻回し、３相の電機子巻線を形成する。Ｕ相の各巻線の巻始めと巻終わりを互いに接続し、Ｕ相の電機子巻線を完成する。同様にＶ相およびＷ相の電機子巻線を完成する。ついでＵ相の電機子巻線、Ｖ相の電機子巻線およびＷ相の電機子巻線の巻始めと巻終わりを互いに接続して３相結線を完結する。３相結線の各端子はそれぞれモータ端子２１に接続される。その後、この固定子鉄心をモータフレームに圧入する。

次に図１１に基づいてヒートシンクの組み立て方法について説明する。ここにはヒートシンク２０へスイッチング素子１２を固定する工程が含まれる。ヒートシンク２０には、ベアリング１７ｂの外径よりも小さく、ベアリング１７ｂの内径よりも大きいシャフト貫通穴２０ｂが、ベアリング１７ｂよりもリア側に形成されている。ＭＯＳ−ＦＥＴ、ベアチップ、シャント抵抗等を備えるスイッチング素子１２を高熱伝導性の接着剤により、ヒートシンク２０のスイッチング素子配置部２０ｃに接着固定する。同様に、電源リレー３０を高熱伝導性の接着剤により、ヒートシンク２０のスイッチング素子配置部２０ｈに接着固定する。次に、リア側のベアリング１７ｂの外輪をヒートシンクのシャフト貫通穴２０ｂに固定する。

次に、図１２に示すように固定子のモータフレーム２２ａをヒートシンク２０に焼き嵌め、圧入、ネジ止めなどによって固定する。このとき、３相結線の端子が接続されたモータ端子２１はヒートシンク２０に設けられた電気配線貫通穴２０ｄに差し込まれる。モータ端子２１はヒートシンク２０よりもリア側に飛び出た状態になる。次に、モータ端子２１とスイッチング素子１２を溶接、プレスフィット、はんだなどで電気的に接続する。ただし、モータフレームとヒートシンクが一体となっている場合であれば本工程は省かれる。

次に、図１３〜図１５に基いて回転子１６の組み立て方法について説明する。図１３に示すように回転軸１６ｂの両端のシャフト保持部１６ｄにシャフト保持治具１６ｈを固定し、回転軸１６ｂを両端から固定する。その後、回転軸１６ｂに回転子鉄心１６ａを圧入する。さらに図１４に示すように回転子鉄心１６ａに永久磁石１６ｃを接着固定する。永久磁石１６ｃは接着前に着磁されていてもよいし、接着固定後に着磁器で着磁してもよい。次に、図１５に示すようにフロント側のベアリング１７ａの外輪をフロント側ハウジング２２ｂのシャフト貫通穴２２ｄに固定する。フロント側ハウジング２２ｂのシャフト貫通穴２２ｄにはシャフト保持治具１６ｈを通す。さらに、回転軸１６ｂにはハウジングのフロント側のベアリング１７ａを予め定められた位置まで圧入する。

次に、図１６を参照して回転子へのヒートシンクの挿入工程について説明する。シャフト保持治具１６ｈをヒートシンク２０のシャフト貫通穴２０ｂにまず通す。シャフト保持治具１６ｈで保持されている回転子１６の回転軸１６ｂをリア側のベアリング１７ｂ挿入し、ヒートシンクのリア側のベアリング１７ｂをモータフレーム２２ａがフロント側ハウジング２２ｂに接触する位置まで圧入する。

次に、図１７を参照してプーリの固定工程について説明する。圧入後、フロント側ハウジング２２ｂとモータフレーム２２ａはボルト（またはネジ）１７ｅなどで固定する。回転軸１６ｂの両端に装着されているシャフト保持治具１６ｈを外し、回転軸（シャフト）１６ｂのフロント側にプーリ１４を固定する。以上が回転電機１０のモータ部の組み立て工程である。

次に、制御装置４の組み立てを説明する。先ず図１８を参照してセンサ用永久磁石２３の回転軸１６ｂへの固定について説明する。回転軸１６ｂのリア側の端部にリア側から着磁されたセンサ用永久磁石２３を固定する。なお、センサ用永久磁石２３は回転軸１６ｂに固定した後、着磁器で着磁してもよい。

次に、図１９を参照して、回路配線部材２６ａと制御基板１３の取り付け方法を説明する。バスバー２６ｃ、電源端子２７ａ、回路端子２７ｂなどが樹脂と一体成型された回路配線部材２６ａをヒートシンク２０のリア側に接着剤、ねじ等を用いて固定する。スイッチング素子１２と回路配線部材２６ａのバスバー２６ｃは、溶接、ワイヤボンディング、プレスフィット、はんだなどで電気的に接続する。制御基板１３にはクリーム半田を塗布した後、マイクロコンピュータ１３ａ、ＦＥＴ駆動回路１３ｂ、回転センサ２４およびその周辺回路素子等の小電流部品を実装する。その後、リフロ装置を用いてクリーム半田を溶かし、これらの部品を半田付けしておく。

さらに、この制御基板１３をヒートシンク２０と回路配線部材２６ａよりもリア側に取付ける。このとき、制御基板１３の位置決め部１３ｃを回路配線部材２６ａに設けられた位置決め部と嵌め合うことで、制御基板１３に設けられた回転センサ２４と回転軸の端部に設けられたセンサ用永久磁石２３との位置決めを行う。同時に、制御基板１３、回路配線部材２６ｂ、回路端子２７ｂとをワイヤボンディング、プレスフィット、はんだなどで電気的に接続する。

次に、図２０を参照して、制御基板１３よりリア側に設置される回路配線部材２６ｂの固定方法について説明する。バスバーが樹脂と一体成型され、コモンモードコイル１１ａ、ノーマルモードコイル１１ｂ、平滑コンデンサ１９が取付けられた回路配線部材２６ｂを制御基板１３よりもリア側に配置する。回路配線部材２６ａから制御基板１３よりもリア側に伸びた配線（電源端子２７ａや回路端子２７ｂ）や、制御基板１３からリア側に伸びた配線（回路端子２７ｂ）は、制御基板のリア側の回路配線部材２６ｂを溶接やプレスフィット、はんだなどで電気的に接続する。次に、制御装置ケース１８をリア側から取り付け、ヒートシンク２０に接着剤、ねじ等で固定する。以上で、制御装置４ならびに回転電機１０の組み立てが完了する。

以上に説明したように、ヒートシンクへスイッチング素子を固定する工程の後、ヒートシンクにモータフレームを固定する工程を行う。スイッチング素子を固定する工程でヒートシンクからモータ端子が飛び出ていないため、組付け性が向上するといった効果が得られる。回転電機の組み立て工程の後、センサ用永久磁石のシャフトへの固定工程を行う。リア側にヒートシンクのシャフト貫通穴の最小部よりも径の大きいセンサ用永久磁石を取付けられるので、センサ用永久磁石の磁場が均一となり、回転センサ２４の精度が向上する。特に、センサ用永久磁石の外径が回転軸の外径よりも大きい場合に有益である。また、回転電機の組み立て工程の後、制御基板の実装工程を行うので、シャフトを両側から固定しながらモータフレームとヒートシンクやハウジングの組み付けができ、固定子と回転子組付け時の回転子と固定子の当接を防ぐことが可能となる。

実施の形態２．
図２１Ａと図２１Ｂはこの発明の実施の形態２に係る回転電機の説明図である。基本的なヒートシンクの構造は実施の形態１と同様である。図に示すように３つのモータ端子２１は一つの電気配線貫通穴２０ｄを通るように構成してある。ヒートシンク２０にはリア側に小電流用部品を有する制御基板１３が隣接して設けられている。このとき、ヒートシンク２０の穴の数を少なくできるためヒートシンクの体積を向上でき、ヒートシンクの熱容量を向上できるためスイッチング素子の冷却性が向上する。なお、モータ端子が電気配線貫通穴を貫通するものとしたが、他の回転電機と制御装置との間の信号線やケーブル等の電気配線が貫通する場合でも同様の効果が得られることは言うまでもない。

実施の形態３．
図２２はこの発明の実施の形態３に係る回転電機の説明図である。基本的な構造は実施の形態１と同様である。図に示すように電機子巻線の３相結線をリング状の結線板２５を介してモータ端子２１に接続する構造としている。固定子鉄心１５ａの電機子巻線は互いに接続され３相結線を構成している。結線板２５はモータ端子２１と電機子巻線１５ｂの間に配置されている。

実施の形態４．
図２３Ａと図２３Ｂはこの発明の実施の形態４に係る回転電機の説明図である。基本的な構造は実施の形態１と同様である。図に示すように、スイッチング素子１２は回路配線部材２６ａと一体で構成されている。回路配線部材２６ａは、バスバー２６ｃ、フレーム２６ｄ、電源端子２７ａ、回路端子２７ｂなどから構成されている。フレーム２６ｄは樹脂などの絶縁部材で構成され、バスバー２６ｃなどを保持している。回路配線部材２６ａのバスバー２６ｃは電源端子２７ａと接続されている。

実施の形態５．
図２４はこの発明の実施の形態５に係る回転電機の説明図である。基本的な構造は実施の形態１と同様であるので、図を用いてセンサ用永久磁石２３について補足説明する。センサ用永久磁石２３はヒートシンクからリア側に突出しているものとしたが、ヒートシンクに少なくとも一部が沈下し、埋設されているようにしても同様の効果が得られる。ここではヒートシンク２０にはリア側凹部２０ｊが形成されている。センサ用永久磁石２３はリア側凹部２０ｊに沈下し、埋設されている。

実施の形態６．
図２５はこの発明の実施の形態６に係る回転電機の説明図である。基本的な構造は実施の形態１と同様であるので、図を用いてハウジングについて補足説明する。モータフレーム２２ａは回転電機の前面部に設けられたフロント側ハウジング２２ｂと一体となっている。このとき、ハウジングとモータフレームの間の熱抵抗が低下するためモータフレームの冷却性が向上し、またシャフトとモータフレームの同軸度が向上し、回転電機の振動を低減できる。

実施の形態７．
図２６はこの発明の実施の形態７に係る回転電機の説明図である。基本的な構造は実施の形態１と同様であるので、図を用いてモータフレームについて補足説明する。モータフレーム２２ａはヒートシンク２０と一体となっている。このとき、ヒートシンク２０とモータフレーム２２ａの間の熱抵抗が低下するためスイッチング素子１２の冷却性が向上する。また回転軸１６ｂとモータフレーム２２ａの同軸度が向上し、回転電機１０の振動を低減できる。

実施の形態８．
図２７はこの発明の実施の形態８に係る回転電機の説明図である。基本的な構造は実施の形態１と同様である。ここではノイズ低減用コイル１１の周囲にノイズ遮蔽部材３３を配置している。図にはコモンモードコイル１１ａとノーマルモードコイル１１ｂとの間にノイズ遮蔽部材３３を挿入した例が示されている。このようにすることで、近接して配置されるコモンモードコイル１１ａとノーマルモードコイル１１ｂとの磁気結合を低減することが可能となる。制御装置の誤作動を防止したり、回転電機１０を滑らかに駆動することができ、回転電機の振動や騒音が低減する。ノイズ遮蔽部材３３の例としては、金属板などが挙げられる。ノイズ低減用コイル１１および平滑コンデンサ１９は制御基板１３よりもリア側に配置されているものとしている。制御基板１３よりもリア側にノイズ低減用コイル１１と平滑コンデンサ１９の少なくともいずれか１方が配置されていても同様の効果が得られることは言うまでもない。

実施の形態９．
図２８はこの発明の実施の形態９に係る回転電機の説明図である。基本的な構造は実施の形態１と同様である。図に示すように平滑コンデンサ１９とコモンモードコイル１１ａは制御基板１３よりもリア側に配置されている。ノーマルモードコイル１１ｂは回路配線部材２６ａに配設されており、制御基板１３と一部軸方向に重なっている。制御基板１３と一部軸方向に重なっているのはノーマルモードコイル１１ｂとしているが、平滑コンデンサ１９またはコモンモードコイル１１ａとしてもよいのは言うまでもない。また、ノイズ低減用コイル１１はコモンモードコイル１１ａとノーマルモードコイル１１ｂから構成されるものとしている。どちらか片方のみで構成されていても同様の効果が得られることは言うまでもない。

実施の形態１０．
図２９はこの発明の実施の形態１０に係る回転電機の説明図である。基本的な構造は実施の形態１と同様である。図に示すようにヒートシンク２０は制御基板１３にまで突出したリア側突出部２０ｅを有している。リング状または柱状のリア側突出部２０ｅは、グリス等を介して制御基板１３の発熱部品（マイクロコンピュータ１３ａ、ＦＥＴ駆動回路１３ｂなど）の少なくとも１つと接触しているか、あるいは発熱部品と近接配置されている。従って、制御基板１３の発熱部品の放熱と冷却性を向上することができる。また、ノイズ低減用コイル１１と平滑コンデンサ１９は回路配線部材２６ｂよりもリア側に配設されているので、リア側のベアリング１７ｂと制御基板１３の間の距離が小さくなり、結果、リア側突出部２０ｅを短くすることができ、回転電機を小型軽量化できる。

ヒートシンクのリア側突出部２０ｅはヒートシンク２０と制御基板１３の位置決めに用いてもよい。ヒートシンクと制御基板の相対位置が決定されるため、組み立てが単純になって調整が不要かつ制御基板の回転センサ２４の精度が向上できる。なお、リア側突出部２０ｅはグリスを介して制御基板の発熱部品と接触しているものとしている。リア側突出部２０ｅがグリス等を介して制御基板と接触しており、制御基板の発熱部品を制御基板と突起部の接触面に近接した形で配置しても同様の効果が得られることはいうまでもない。また、リア側突出部２０ｅはグリス等を介して制御基板と接触しているものとしたが、発熱部品と直接接触させたり、近接させても同様の効果が得られる。

実施の形態１１．
図３０Ａと図３０Ｂはこの発明の実施の形態１１に係る回転電機の説明図である。基本的な構造は実施の形態１と同様である。図に示すようにリア側のベアリング１７ｂとヒートシンク２０の間に断熱材２０ｆが挿入されている。このようにすることで、スイッチング素子１２の発熱によりヒートシンク２０の温度が上昇した際に、リア側のベアリング１７ｂの温度上昇を抑制することができる。よって、潤滑材の劣化などを防ぐことができ、ベアリングの寿命を長くすることができる。なお、断熱材２０ｆを挿入しなくてもヒートシンク２０との間の熱抵抗を高くする構造としても同等の効果が得られることは言うまでもない。

実施の形態１２．
図３１Ａと図３１Ｂはここの発明の実施の形態１２に係る回転電機の説明図である。基本的な構造は実施の形態１と同様である。図に示すようにヒートシンク２０は結線板２５と軸方向に重なる位置でフロント側に突出したフロント側突出部２０ｇを備えている。よって、ヒートシンクの熱容量が向上でき、スイッチング素子の冷却性が向上できる。また、リア側のベアリングはフロント側突出部２０ｇに配置されている。よって、リア側のベアリング間の距離が縮小でき、回転電機の振動を抑制できる。また、ヒートシンクは回転電機のリア側に突出する結線板２５を収納するリング状フロント側凹部２０ｉを備えている。よって、回転電機を小型化できる。

実施の形態１３．
図３２Ａと図３２Ｂはここの発明の実施の形態１３に係る回転電機の説明図である。基本的な構造は実施の形態１と同様である。図に示すようにヒートシンク２０は電機子巻線のリア側のコイルエンドと軸方向に重なる位置でフロント側に突出したフロント側突出部２０ｇを備えている。よって、ヒートシンクの熱容量が向上でき、スイッチング素子の冷却性が向上できる。また、リア側のベアリングはフロント側突出部２０ｇに配置されている。よって、リア側のベアリング間の距離が縮小でき、回転電機の振動を抑制できる。また、ヒートシンクは回転電機のリア側に突出する電機子巻線のコイルエンドを収納するリング状フロント側凹部２０ｉを備えている。よって、回転電機を小型化できる。

実施の形態１４．
図３３Ａと図３３Ｂはこの発明の実施の形態１４に係る回転電機の説明図である。基本的な構造は実施の形態１と同様である。図に示すように回転子１６には回転子鉄心凹部１６ｇに軸方向に重なる位置でフロント側に突出している突出部２０ｋを設けている。よって、ヒートシンク２０の熱容量が向上でき、スイッチング素子１２の冷却性が向上できる。また、リア側のベアリング１７ｂは突出部２０ｋに配置されている。よって、リア側のベアリング間の距離がさらに縮小でき、回転電機の振動を抑制できる。また、ヒートシンク２０は回転電機のリア側に突出する電機子巻線のコイルエンドを収納するリング状フロント側凹部２０ｉを備えている。よって、回転電機を小型化できる。

実施の形態１５．
図３４はこの発明の実施の形態１５に係る回転電機の説明図である。基本的な構造は実施の形態１と同様であるので、図を用いてヒートシンクについて補足説明する。スイッチング素子１２はヒートシンク２０に接着されている。リア側のベアリング１７ｂはリア側ハウジング３４に支持されている。このように、リア側ハウジング３４を設けたので部品数が増えるもののリア側のベアリング１７ｂの温度上昇が抑制されるため、回転電機が長寿命化する。

実施の形態１６．
図３５はこの発明の実施の形態１６に係る回転電機の説明図である。回路配線部材２６ａは、ヒートシンク２０よりもリア側かつ制御基板１３よりもフロント側に配置されている１つの部材である。回路配線部材２６ａは、バスバー２６ｃ、コモンモードコイル１１ａ、ノーマルモードコイル１１ｂ、平滑コンデンサ１９、回路端子（入力端子）２７ｂなどが溶接またはプレスフィット、はんだなどで電気的に接続されている。ベアリング１７ｂが挿入される位置よりもリア側にノイズ低減用コイル１１、平滑コンデンサ１９、回路配線部材２６ａが配置されているため、これらの部品が回転電機の内部に脱落した際の回転電機の故障を防ぐことが可能となる。ヒートシンク２０に搭載されたスイッチング素子１２とノイズ低減用コイル１１の間には回路配線部材２６ａを設けている。スイッチング素子１２のノイズが回路配線部材２６ａのバスバー２６ｃにより遮蔽され、スイッチング素子とノイズ低減用コイル１１の間の磁気結合を低減することが可能となる。

図３６Ａと図３６Ｂは、回路配線部材２６ａの一例を示したものである。回路端子２７ｆはノーマルモードコイル１１ｂに接続される。回路端子２７ｇは平滑コンデンサ１９に接続される。回路端子２７ｈはコモンモードコイル１１ａに接続される。図３７Ａは制御基板を表す側面図である。図３７Ｂは制御基板をフロント側から見た模式図である。貫通穴１３ｆはノーマルモードコイル１１ｂに接続される回路端子２７ｆが通過する。貫通穴１３ｇは平滑コンデンサ１９に接続される回路端子２７ｇが通過する。貫通穴１３ｈはコモンモードコイル１１ａに接続される回路端子２７ｈが通過する。複数の回路端子２７ｂは個々に複数の貫通穴１３ｅを通過して制御基板１３のリア側まで延在し、平滑コンデンサ１９およびノイズ低減用コイル１１と接続されている。

実施の形態１７．
図３８はこの発明の実施の形態１７に係る回転電機の説明図である。ヒートシンク２０および制御基板１３よりもリア側に回路配線部材２６ｂが配置されている。回路配線部材２６ｂは、バスバー２６ｃ、コモンモードコイル１１ａ、ノーマルモードコイル１１ｂ、平滑コンデンサ１９、電源端子２７ａ、回路端子（入力端子）２７ｂなどが溶接またはプレスフィット、はんだなどで電気的に接続されている。ベアリング１７ｂが挿入される位置よりもリア側には、ノイズ低減用コイル１１と平滑コンデンサ１９を搭載している回路配線部材２６ｂが配置されている。これらの部品が回転電機の内部に脱落した際に、回転電機の故障を防ぐことが可能である。スイッチング素子１２と制御基板１３の間に回路配線部材が設けられないため、軸長あたりのヒートシンク２０の体積を確保できるうえに、ヒートシンク２０の軸方向のサイズを小型化しながらも熱容量が向上する。さらにリア側のベアリング１７ｂと制御基板１３の間に回路配線部材が配置されないため、リア側のベアリング１７ｂと制御基板１３の間の距離が小さくなる。結果、回転電機１０のサイズが小型化し、さらに回転電機１０を軽量化できる。複数の回路端子２７ｂは回路配線部材２６ｂまで延在し、平滑コンデンサ１９およびノイズ低減用コイル１１と接続されている。

回転軸１６ｂのリア側の先端部にはセンサ用永久磁石２３が直接取り付けられている。センサ用永久磁石２３はヒートシンク２０からリア側に突出している。回転軸１６ｂの軸方向の長さが短縮されているため回転電機を小型化、軽量化できる他、回転センサ２４に対するセンサ用永久磁石２３の偏心量を小さくすることができる。さらにリア側のベアリング１７ｂと制御基板１３の間にノイズ低減用コイル１１と平滑コンデンサ１９の少なくともいずれか１つが配置されないため、リア側のベアリング１７ｂと制御基板１３の間の距離が小さくなる。結果、回転電機１０の軸方向のサイズが小型化し、さらに回転電機１０を軽量化できる。

平滑コンデンサ１９は、周囲を制御装置ケース１８と、直接または樹脂などを介して間接的に、接触させることで放熱および冷却している。よって、平滑コンデンサ１９の温度上昇が抑制され、平滑コンデンサ１９の信頼性が向上する。制御装置ケース１８をアルミニウムニウム等の金属で構成した場合、平滑コンデンサ１９が熱伝導率の高い金属部材と接触しているため、平滑コンデンサ１９の熱をさらに回転電機の周囲に逃がすことができる。平滑コンデンサの温度上昇はさらに抑制され、平滑コンデンサの信頼性が向上する。平滑コンデンサ１９の温度が上昇すると、平滑コンデンサは故障する。故障を防ぐためには回転電機に供給する電流を抑制する必要があり、回転電機のトルクが低下する。制御装置ケースと平滑コンデンサが接触することで、平滑コンデンサの温度上昇が抑制されるため、回転電機のトルク低下をさらに抑制できる。なお、平滑コンデンサは複数個（たとえば３個）配置されていてもよいことはいうまでもない。ここで、平滑コンデンサが４つ以上配置されている構成としてもよい。平滑コンデンサの熱容量が向上するので、平滑コンデンサの温度上昇を抑制でき、平滑コンデンサの信頼性がさらに向上し、回転電機のトルク低下をさらに抑制できる。

実施の形態１８． 図３９はこの発明の実施の形態１８に係る回転電機の説明図である。平滑コンデンサ１９と接触している制御装置ケースは一部のみがアルミニウムニウム等の金属で構成されていてもよい。本実施の形態では、同図に示すように、制御装置ケース１８は、樹脂などの熱伝導率が低い絶縁性部材で構成されていてヒートシンク２０と接続されているケース部材１８ａ（第１のケース部材）とアルミニウムニウム等の金属で構成されているケース部材１８ｂ（第２のケース部材）と、からなるものである。平滑コンデンサ１９はケース部材１８ｂと接触している。ヒートシンク２０とケース部材１８ｂの間の熱伝導率を低下できるので、ヒートシンク２０から制御装置ケース１８への熱を低減することができる。よって、平滑コンデンサ１９の温度上昇が抑制されるため、平滑コンデンサの信頼性がさらに向上し、回転電機のトルク低下をさらに抑制できる。

平滑コンデンサ１９とノイズ低減用コイル１１は、ともに制御基板１３よりもリア側に配設されている。平滑コンデンサ１９とノイズ低減用コイル１１は少なくともいずれか１つが制御基板１３のリア側に配置される構成としてもよいのはいうまでもない。平滑コンデンサ１９とノイズ低減用コイル１１がともに制御基板１３よりもリア側に配設されていると、ヒートシンク２０の内部にノイズ低減用コイル１１および平滑コンデンサ１９の配置を避けることが出来る。軸長あたりのヒートシンク２０の体積をさらに確保できるうえに、ヒートシンク２０の軸方向のサイズをさらに小型化しながらも熱容量が向上する。

リア側のベアリング１７ｂと制御基板１３の間にノイズ低減用コイル１１および平滑コンデンサ１９が配置されないため、リア側のベアリング１７ｂと制御基板１３の間の距離が小さくなる。結果、回転電機１０の軸方向のサイズが小型化し、さらに回転電機１０を軽量化できる。回転軸１６ｂの軸方向の長さがさらに短縮されているため回転電機を小型化、軽量化できる他、回転センサ２４に対するセンサ用永久磁石２３の偏心量を小さくすることができる。

回転電機１０の電機子巻線１５ｂやスイッチング素子１２は、電流が供給されると発熱する。ヒートシンク２０は、スイッチング素子１２と接触しており、発熱を吸収する。電機子巻線１５ｂ、スイッチング素子１２およびヒートシンク２０は、近接する平滑コンデンサ１９とノイズ低減用コイル１１の温度を上昇させるため、平滑コンデンサやノイズ低減用コイルの故障を防ぐ観点から回転電機に供給する電流を抑制する必要がある。温度が上昇すると、回転電機のトルクが低下する。また、平滑コンデンサ１９の信頼性が低下する。平滑コンデンサとノイズ低減用コイルがともに制御基板のリア側に配置される構成とすることで、平滑コンデンサおよびノイズ低減用コイルは回転電機の電機子巻線やスイッチング素子、ヒートシンクから遠くに配置されるので、平滑コンデンサとノイズ低減用コイルの温度上昇を抑制できる。

平滑コンデンサ、ノイズ低減用コイルと電機子巻線、スイッチング素子、ヒートシンクの間に制御基板１３と回路配線部材２６ｂが介在するため、制御基板１３や回路配線部材２６ｂにより断熱され、平滑コンデンサとノイズ低減用コイルの温度上昇を抑制できる。以上より、回転電機のトルク低下を抑制できる、あるいは平滑コンデンサの信頼性が向上するといった効果が得られる。また、平滑コンデンサとして導電性高分子ハイブリッドアルミ電解コンデンサが配置されている構成としてもよい。このハイブリッドタイプのコンデンサは熱容量が小さいが電解コンデンサなどと比較して小型である。平滑コンデンサの温度上昇が低減しているので、ハイブリッドタイプのコンデンサを用いることで、回転電機のサイズを小型化できる。

実施の形態１９．
図４０はこの発明の実施の形態１９に係る回転電機の説明図である。基本的な構造は実施の形態１と同様であり、平滑コンデンサ１９とノイズ低減用コイル１１がともに制御基板１３のリア側に配置されている。回転電機１０の電機子巻線１５ｂとスイッチング素子１２は、電流が供給されるので発熱し、ヒートシンク２０はスイッチング素子１２と接触しているので発熱を吸収する。本実施の形態では、制御基板１３と回路配線部材２６ｂの間には、制御基板１３とほぼ平行になるように平板状の断熱材３５が設けられている。電機子巻線１５ｂ、スイッチング素子１２、ヒートシンク２０などは、近接する平滑コンデンサ１９およびノイズ低減用コイル１１の温度を上昇させるため、平滑コンデンサ１９やノイズ低減用コイル１１の故障を防ぐ観点から、回転電機１０に供給する電流を抑制する必要がある。温度が上昇すると、回転電機１０のトルクが低下し、平滑コンデンサ１９の信頼性が低下する。

本実施の形態では、平滑コンデンサ１９とノイズ低減用コイル１１が、ともに、制御基板１３のリア側に配置されている回路配線部材２６ｂに設置されている。断熱材３５は、制御基板１３と回路配線部材２６ｂの間に、制御基板１３とほぼ平行になるように設けられている。電機子巻線１５ｂ、スイッチング素子１２、ヒートシンク２０などから平滑コンデンサ１９およびノイズ低減用コイル１１へ伝わる熱は低減している。その結果、平滑コンデンサ１９とノイズ低減用コイル１１の温度上昇を抑制でき、回転電機のトルク低下を抑制でき、平滑コンデンサ１９の信頼性を向上できる。断熱材３５は、回路配線部材２６ｂと制御基板１３との間に、制御基板１３とほぼ平行になるように配置されているため、回転電機の軸方向のサイズが大きくなることなく、トルク低下を抑制でき、平滑コンデンサの信頼性を向上できる。

実施の形態２０．
図４１はこの発明の実施の形態２０に係る回転電機の説明図である。前実施の形態では、断熱材３５を制御基板１３と回路配線部材２６ｂの間に設けていた。本実施の形態では、同図に示すように、平板状の断熱材３５を回路配線部材２６ｂよりもリア側に配設している。断熱材３５が平滑コンデンサ１９とノイズ低減用コイル１１の足下に設けられているので、前実施の形態と同様の効果が得られる。

断熱材３５は回路配線部材２６ｂと接触していてもよく、或いは制御基板１３または回路配線部材２６ｂに設けられている断熱部材であってもよい。部品点数を削減したり、軸方向のスペースを削減して回転電機の軸方向のサイズを低減できるといった効果が得られる。断熱材のサイズや位置が異なる場合においても、制御基板と平滑コンデンサおよびノイズ低減用コイルの間に制御基板とほぼ平行となるように断熱材を配置した構成とすれば同様の効果が得られることはいうまでもない。

実施の形態２１．
図４２はこの発明の実施の形態２１に係る回転電機の説明図である。本実施の形態では、平板状の断熱材３５を制御基板１３と平滑コンデンサおよびノイズ低減用コイルの間に設けた構成としており、前実施の形態と同様の効果が得られることはいうまでもない。回路配線部材２６ａは、ヒートシンク２０よりもリア側かつ制御基板１３よりもフロント側に配置されている１つの部材である。

断熱材３５は制御基板１３と接触していてもよく、或いは制御基板１３または回路配線部材２６ａに設けられている断熱部材であってもよい。部品点数を削減したり、軸方向のスペースを削減して回転電機の軸方向のサイズを低減できるといった効果が得られる。断熱材のサイズや位置が異なる場合においても、制御基板と平滑コンデンサ、ノイズ低減用コイルの間に制御基板とほぼ平行となるように断熱材を配置した構成とすれば同様の効果が得られることはいうまでもない。

実施の形態２２．
図４３はこの発明の実施の形態２２に係る回転電機の説明図である。基本的な構造は実施の形態１と同様であり、平滑コンデンサ１９とノイズ低減用コイル１１はともに制御基板１３のリア側に配置されている。本実施の形態では、制御基板１３と回路配線部材２６ｂの間に、制御基板１３とほぼ平行になるように平板状のノイズ遮断部材３３が設けられている。平滑コンデンサ１９とノイズ低減用コイル１１は電流が供給されるため周囲に電磁ノイズを発生し、近接する回転センサ２４に磁束が鎖交することで、回転センサ２４の角度誤差が増加する。また、制御基板１３に磁束が鎖交することで、制御装置が誤作動する。これらの影響により、回転電機の振動と騒音が大きくなる。ノイズ遮蔽部材３３の例としては、金属板などが挙げられる。

平滑コンデンサ１９とノイズ低減用コイル１１はともに回路配線部材２６ｂに設置され、回路配線部材２６ｂは制御基板１３のリア側に配置されている。さらに、制御基板１３と回路配線部材２６ｂの間に、制御基板１３とほぼ平行になるようにノイズ遮断部材３３が設けられているため、平滑コンデンサ１９とノイズ低減用コイル１１から回転センサ２４や制御基板１３に磁束する鎖交量が低下する。よって、回転センサ２４の角度誤差が低減し、回転電機の誤作動を防いだり、回転電機の振動と騒音を低減できるといった効果が得られる。また、ノイズ遮断部材３３は制御基板１３と回路配線部材２６ｂの間に、制御基板と平行になるように配置されているため、回転電機の軸方向のサイズが大きくなることなく、回転センサの角度誤差を低減できる。制御装置の誤作動が防止され、回転電機の振動と騒音が低減する。

実施の形態２３．
図４４はこの発明の実施の形態２３に係る回転電機の説明図である。前実施の形態では、ノイズ遮蔽部材３３を制御基板１３と回路配線部材２６ｂの間に設けた。同図に示すように、ノイズ遮蔽部材３３を回路配線部材２６ｂのリア側に設けても同様の効果が得られることはいうまでもない。ノイズ遮断部材３３は、制御基板１３または回路配線部材２６ｂと接触していてもよい。また、ノイズ遮断部材３３は、制御基板１３または回路配線部材２６ｂに設けられているノイズ遮蔽部材であってもよい。部品点数を削減したり、軸方向のスペースを削減して回転電機の軸方向のサイズを低減できるといった効果が得られる。

実施の形態２４．
図４５この発明の実施の形態２４に係る回転電機の説明図である。ノイズ遮断部材３３は制御基板１３と平滑コンデンサ１９およびノイズ低減用コイル１１の間に設けた構成としても同様の効果が得られることはいうまでもない。同図に示すように、回路配線部材２６ａは、ヒートシンク２０よりもリア側かつ制御基板１３よりもフロント側に配置されている１つの部材である。ノイズ遮断部材のサイズや位置が異なる場合においても、制御基板と平滑コンデンサ、ノイズ低減用コイルの間に制御基板とほぼ平行となるようにノイズ遮断部材を配置した構成とすれば同様の効果が得られる。

実施の形態２５．
図４６はこの発明の実施の形態２５に係る回転電機の説明図である。基本的な構造は実施の形態１と同様である。ここでは平滑コンデンサ１９とノイズ低減用コイル１１がともに制御基板１３および回路配線部材２６ｂのリア側に配置されており、ノイズ低減用コイル１１の周囲にノイズ遮蔽部材３３を配置している。平滑コンデンサ１９とノイズ低減用コイル１１がともに制御基板１３のリア側に配置されている構成では、平滑コンデンサ１９とノーマルモードコイル１１ｂとの磁気結合が発生する。本実施の形態では、平滑コンデンサ１９とノーマルモードコイル１１ｂとの間にノイズ遮蔽部材３３が挿入されているため、近接して配置される平滑コンデンサ１９とノーマルモードコイル１１ｂとの磁気結合を低減することが可能となる。その結果、制御装置の誤作動を防止したり、回転電機１０を滑らかに駆動することができ、回転電機の振動や騒音が低減する。

本実施の形態では、ノイズ低減用コイル１１および平滑コンデンサ１９は制御基板１３よりもリア側に配置されているものとしているが、制御基板１３よりもリア側にノイズ低減用コイル１１と平滑コンデンサ１９の少なくともいずれか１方が配置されていても同様の効果が得られることは言うまでもない。また、平滑コンデンサ１９とノーマルモードコイル１１ｂとの間にノイズ遮蔽部材３３が挿入されている例を示したが、平滑コンデンサ１９とコモンモードコイル１１ａの間に挿入した場合においても、近接して配置される平滑コンデンサ１９とコモンモードコイル１１ａとの磁気結合を低減することが可能となり、同様の効果が得られる。

なお、本発明は、その発明の範囲内において、実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

１ａ ステアリングホイール、１ｂ ステアリングシャフト、１ｃ シャフト、２ トルクセンサ、３ａ コネクタ、３ｂ コネクタ、３ｃ コネクタ、４ 制御装置、５ モータ部、６ ギヤボックス、７ ラックハウジング、７ａ ラック軸、８ タイロッド、９ ラックブーツ、１０ 回転電機、１１ ノイズ低減用コイル、１１ａ コモンモードコイル、１１ｂ ノーマルモードコイル、１２ スイッチング素子、１２ｄ シャント抵抗、１２ｍ スイッチング素子、１２ｓ ＤＢＣ基板、１２ｔ 端子、１３ 制御基板、１３ａ マイクロコンピュータ、１３ｂ ＦＥＴ駆動回路、１３ｃ 位置決め部、１３ｄ 貫通穴、１３ｅ 貫通穴、１３ｆ 貫通穴、１３ｇ 貫通穴、１３ｈ 貫通穴、１４ プーリ、１５ 固定子、１５ａ 固定子鉄心、１５ｂ 電機子巻線、１６ 回転子、１６ａ 回転子鉄心、１６ｂ 回転軸、１６ｃ 永久磁石、１６ｄ シャフト保持部、１６ｇ 回転子鉄心凹部、１６ｈ シャフト保持治具、１７ａ ベアリング、１７ｂ ベアリング、１７ｅ ボルト、１８ 制御装置ケース、１９ 平滑コンデンサ、２０ ヒートシンク、２０ａ ヒートシンク凸部、２０ｂ シャフト貫通穴、２０ｃ スイッチング素子配置部、２０ｄ 電気配線貫通穴、２０ｅ リア側突出部、２０ｆ 断熱材、２０ｇ フロント側突出部、２０ｈ スイッチング素子配置部、２０ｉ リング状フロント側凹部、２０ｊ リア側凹部、２０ｋ 突出部、２１ モータ端子、２２ａ モータフレーム、２２ｂ フロント側ハウジング、２２ｄ シャフト貫通穴、２３ センサ用永久磁石、２４ 回転センサ、２５ 結線板、２６ 回路配線部材、２６ａ 回路配線部材、２６ｂ 回路配線部材、２６ｃ バスバー、２６ｄ フレーム、２６ｅ 位置決め部、２７ａ 電源端子、２７ｂ 回路端子、２７ｆ 回路端子、２７ｇ 回路端子、２７ｈ 回路端子、３０ 電源リレー、３１ バッテリー、３３ ノイズ遮蔽部材、３４ リア側ハウジング、３５ 断熱材、１００ 電動パワーステアリング装置。

この発明は、制御装置付き回転電機および電動パワーステアリング装置に関し、特に、制御装置付き回転電機の小型化に関するものである。

本願に係る制御装置付き回転電機は、センサ用永久磁石が回転軸のリア側に取り付けられている回転子と、固定子鉄心と電機子巻線を有し、この電機子巻線には複数のモータ端子が接続されている固定子と、回転軸のフロント側を支持する第１ベアリングが固定されているフロント側ハウジングと、フロント側ハウジングと結合されていて、回転子と固定子を収容するモータフレームと、回転軸のリア側を支持する第２ベアリングが固定されていて、モータ端子が貫通する第１貫通穴が形成されかつ複数のスイッチング素子を搭載しているヒートシンクと、ヒートシンクよりもリア側に配設されていて、回転センサとマイクロコンピュータと駆動回路が実装されている制御基板と、複数のスイッチング素子に接続されている平滑コンデンサと、複数のスイッチング素子に接続されているノイズ低減用コイルと、制御基板よりもリア側に配設されており、平滑コンデンサおよびノイズ低減用コイルが実装されている第１回路配線部材と、を備え、回転センサはセンサ用永久磁石と対向しており、マイクロコンピュータは回転センサからの信号に基いて駆動回路を制御して複数のスイッチング素子を駆動することを特徴とする。

電動パワーステアリング装置の説明図である。 実施の形態１に係る回転電機の説明図である。 シャフト保持部の第１実施例を示す説明図（図３Ａ）と、シャフト保持部の第２実施例を示す説明図（図３Ｂ）と、シャフト保持部の第３実施例を示す説明図（図３Ｃ）である。 制御装置の回路図を示した説明図である。 ヒートシンクを示す断面図（図５Ａ）と、ヒートシンクを示す平面図（図５Ｂ）である。 スイッチング素子の構成を説明する断面図（図６Ａ）と、スイッチング素子の第１の構成を説明する平面図（図６Ｂ）と、スイッチング素子の第２の構成を説明する平面図（図６Ｃ）である。 図７Ａはパワーモジュールの構成を説明する第１断面図である。図７Ｂは、パワーモジュールの第１の構成を説明する平面図である。図７Ｃは、パワーモジュールの第２の構成を説明する平面図である。図７Ｄは、パワーモジュールの構成を説明する第２断面図である。図７Ｅはパワーモジュールの第３の構成を説明する平面図である。図７Ｆはパワーモジュールの第４の構成を説明する平面図である。 第２の回路配線部材を示す断面図（図８Ａ）と、第２の回路配線部材を示す平面図（図８Ｂ）である。 制御基板を示す断面図（図９Ａ）と、制御基板を示す平面図（図９Ｂ）である。 第１の回路配線部材の説明図である。 ヒートシンクの組み立て方法の説明図である。 モータフレームとヒートシンクを固定する工程の説明図である。 回転軸（シャフト）に回転子鉄心を圧入する工程の説明図である。 回転子鉄心に永久磁石を接着固定する工程の説明図である。 フロント側のベアリングの外輪をハウジングのシャフト貫通穴に固定する工程の説明図である。 回転子へヒートシンクを挿入する工程の説明図である。 プーリを固定する工程の説明図である。 センサ用永久磁石をシャフトへ固定する工程の説明図である。 第２の回路配線部材と制御基板を実装する工程の説明図である。 第１の回路配線部材と制御装置ケースを固定する工程の説明図である。 実施の形態２に係るヒートシンクを示す断面図（図２１Ａ）と、実施の形態２に係るヒートシンクを示す平面図（図２１Ｂ）である。 実施の形態３に係る回転電機の説明図である。 実施の形態４に係る第２の回路配線部材を示す断面図（図２３Ａ）と、実施の形態４に係る第２の回路配線部材を示す平面図（図２３Ｂ）である。 実施の形態５に係る回転電機の説明図である。 実施の形態６に係る回転電機の説明図である。 実施の形態７に係る回転電機の説明図である。 実施の形態８に係る回転電機の説明図である。 実施の形態９に係る回転電機の説明図である。 実施の形態１０に係る回転電機の説明図である。 実施の形態１１に係るヒートシンクを示す断面図（図３０Ａ）と、実施の形態１１に係るヒートシンクを示す平面図（図３０Ｂ）である。 実施の形態１２に係る回転電機を示す断面図（図３１Ａ）と、実施の形態１２に係る回転電機を示す平面図（図３１Ｂ）である。 実施の形態１３に係る回転電機を示す断面図（図３２Ａ）と、実施の形態１３に係る回転電機を示す平面図（図３２Ｂ）である。 実施の形態１４に係る回転電機を示す断面図（図３３Ａ）と、実施の形態１４に係る回転電機を示す平面図（図３３Ｂ）である。 実施の形態１５に係る回転電機の説明図である。 実施の形態１６に係る回転電機の説明図である。 第２の回路配線部材を示す断面図（図３６Ａ）と、第２の回路配線部材を示す平面図（図３６Ｂ）である。 制御基板を示す断面図（図３７Ａ）と、制御基板を示す平面図（図３７Ｂ）である。 実施の形態１７に係る回転電機の説明図である。 実施の形態１８に係る回転電機の説明図である。 実施の形態１９に係る回転電機の説明図である。 実施の形態２０に係る回転電機の説明図である。 実施の形態２１に係る回転電機の説明図である。 実施の形態２２に係る回転電機の説明図である。 実施の形態２３に係る回転電機の説明図である。 実施の形態２４に係る回転電機の説明図である。 実施の形態２５に係る回転電機の説明図である。

制御装置４には回転電機１０を駆動するために、スイッチング素子１２を有する回転電機駆動回路が搭載されている。スイッチング素子１２はＭＯＳ−ＦＥＴ（Metal-Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）等を備えている。制御装置４には、電源供給用のコネクタ３ａと、トルクセンサ２からの信号（トルク信号）を受け取るコネクタ３ｂと、車速などの自動車情報を受け取るコネクタ３ｃとが設けられている。制御装置４は制御基板１３、制御装置ケース１８、回路配線部材２６ａ（第２回路配線部材または第２の回路配線部材）および回路配線部材２６ｂ（第１回路配線部材または第１の回路配線部材）を備えている。回路配線部材２６ａはヒートシンク２０よりもリア側かつ制御基板１３よりもフロント側に配置されている。回路配線部材２６ｂは制御基板１３よりよりもリア側に配置されている。小電流用部品を有する制御基板１３の配置は回転電機１０の回転軸１６ｂに垂直な面に沿う配置としている。

本願に係る制御装置付き回転電機は、センサ用永久磁石が回転軸のリア側に取り付けられている回転子と、固定子鉄心と電機子巻線を有し、この電機子巻線には複数のモータ端子が接続されている固定子と、回転軸のフロント側を支持する第１ベアリングが固定されているフロント側ハウジングと、フロント側ハウジングと結合されていて、回転子と固定子を収容するモータフレームと、回転軸のリア側を支持する第２ベアリングが固定されていて、モータ端子が貫通する第１貫通穴が形成されかつ複数のスイッチング素子を搭載しているヒートシンクと、ヒートシンクよりもリア側に配設されていて、回転センサとマイクロコンピュータと駆動回路が実装されている制御基板と、複数のスイッチング素子に接続されている平滑コンデンサと、複数のスイッチング素子に接続されているノイズ低減用コイルと、制御基板よりもリア側に配設されており、平滑コンデンサおよびノイズ低減用コイルが実装されている第１回路配線部材と、ヒートシンクよりもリア側に配設されてお
り、複数の回路端子が実装されていて、中央に回転軸が貫通する第２貫通穴を有する第２回路配線部材と、を備え、回転センサはセンサ用永久磁石と対向しており、マイクロコンピュータは回転センサからの信号に基いて駆動回路を制御して複数のスイッチング素子を駆動し、制御基板は、複数の第３貫通穴を有し、第２回路配線部材よりもリア側に配設されていて、複数の回路端子は個々に複数の第３貫通穴を通過して第１回路配線部材まで延在し、平滑コンデンサおよびノイズ低減用コイルと接続されていることを特徴とする。

Claims (35)

1. センサ用永久磁石が回転軸のリア側に取り付けられている回転子と、
   固定子鉄心と電機子巻線を有する固定子と、
   前記回転軸のフロント側を支持する第１ベアリングが固定されているフロント側ハウジングと、
   前記フロント側ハウジングと結合されていて、前記回転子と前記固定子を収容するモータフレームと、
   前記回転軸のリア側を支持する第２ベアリングが固定されていて、複数のスイッチング素子を搭載しているヒートシンクと、
   前記ヒートシンクよりもリア側に配設されていて、回転センサとマイクロコンピュータと駆動回路が実装されている制御基板と、
   前記複数のスイッチング素子に接続されている平滑コンデンサと、
   前記複数のスイッチング素子に接続されているノイズ低減用コイルと、を備え、
   前記回転センサは前記センサ用永久磁石と対向しており、前記マイクロコンピュータは前記回転センサからの信号に基いて前記駆動回路を制御して前記複数のスイッチング素子を駆動し、前記平滑コンデンサと前記ノイズ低減用コイルの少なくとも何れか一方は前記制御基板よりもリア側に配設されていることを特徴とする制御装置付き回転電機。
2. センサ用永久磁石が回転軸のリア側に取り付けられている回転子と、
   電機子巻線に接続された複数のモータ端子を有する固定子と、
   前記回転軸のフロント側を支持する第１ベアリングが固定されているフロント側ハウジングと、
   前記フロント側ハウジングと結合されていて、前記回転子と前記固定子を収容するモータフレームと、
   前記回転軸のリア側を支持する第２ベアリングが固定されていて、前記モータ端子が貫通する第１貫通穴が形成されかつ複数のスイッチング素子を搭載しているヒートシンクと、前記ヒートシンクよりもリア側に配設されており、複数の回路端子が実装されていて、中央に前記回転軸が貫通する第２貫通穴を有する第１回路配線部材と、
   複数の第３貫通穴を有し、前記第１回路配線部材よりもリア側に配設されていて、回転センサとマイクロコンピュータと駆動回路が実装されている制御基板と、
   前記制御基板よりもリア側に配設されており、平滑コンデンサおよびノイズ低減用コイルが実装されている第２回路配線部材と、
   前記第１回路配線部材と前記制御基板と前記第２回路配線部材を収容する制御装置ケースと、を備え、
   前記回転センサは前記センサ用永久磁石と対向しており、前記マイクロコンピュータは前記回転センサからの信号に基いて前記駆動回路を制御して前記複数のスイッチング素子を駆動し、
   前記複数の回路端子は個々に前記複数の第３貫通穴を通過して前記第２回路配線部材まで延在し、前記平滑コンデンサおよび前記ノイズ低減用コイルと接続されていることを特徴とする制御装置付き回転電機。
3. センサ用永久磁石が回転軸のリア側に取り付けられている回転子と、
   電機子巻線に接続された複数のモータ端子を有する固定子と、
   前記回転軸のフロント側を支持する第１ベアリングが固定されているフロント側ハウジングと、
   前記フロント側ハウジングと結合されていて、前記回転子と前記固定子を収容するモータフレームと、
   前記回転軸のリア側を支持する第２ベアリングが固定されていて、前記モータ端子が貫通する第１貫通穴が形成されかつ複数のスイッチング素子を搭載しているヒートシンクと、前記ヒートシンクよりもリア側に配設されており、複数の回路端子が実装されていて、中央に前記回転軸が貫通する第２貫通穴を有する回路配線部材と、
   複数の第３貫通穴を有し、前記回路配線部材よりもリア側に配設されており、回転センサとマイクロコンピュータと駆動回路が実装されている制御基板と、
   前記回路配線部材と前記制御基板を収容する制御装置ケースと、を備え、
   前記回転センサは前記センサ用永久磁石と対向しており、前記マイクロコンピュータは前記回転センサからの信号に基いて前記駆動回路を制御して前記複数のスイッチング素子を駆動し、
   前記複数の回路端子は個々に前記複数の第３貫通穴を通過して前記制御基板のリア側まで延在し、平滑コンデンサおよびノイズ低減用コイルと接続されていることを特徴とする制御装置付き回転電機。
4. 前記ヒートシンクは前記モータフレームと嵌合されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の制御装置付き回転電機。
5. 前記第１貫通穴は前記ヒートシンクに複数個形成されていて、前記複数のモータ端子は個々にこの複数個の第１貫通穴を貫通していることを特徴とする請求項２または３に記載の制御装置付き回転電機。
6. 前記第１貫通穴は前記ヒートシンクに単数個形成されていて、前記複数のモータ端子はこの単数個の第１貫通穴を貫通していることを特徴とする請求項２または３に記載の制御装置付き回転電機。
7. 前記複数のモータ端子と前記第１回路配線部材の配線を仲介するリング状の結線板を備えていることを特徴とする請求項２に記載の制御装置付き回転電機。
8. 前記複数のスイッチング素子は前記第１回路配線部材に密着していることを特徴とする請求項２に記載の制御装置付き回転電機。
9. 前記ヒートシンクはリア側に凹部が形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の制御装置付き回転電機。
10. 前記モータフレームは前記フロント側ハウジングと一体物であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の制御装置付き回転電機。
11. 前記モータフレームは前記ヒートシンクと一体物であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の制御装置付き回転電機。
12. 前記ノイズ低減用コイルの周囲にノイズ遮蔽部材を備えていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の制御装置付き回転電機。
13. 前記第１回路配線部材にノーマルモードコイルが実装されていることを特徴とする請求項２に記載の制御装置付き回転電機。
14. 前記ヒートシンクはリア側に突出部を有していることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の制御装置付き回転電機。
15. 前記第２ベアリングは断熱材を介在して前記ヒートシンクに固定されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の制御装置付き回転電機。
16. 前記ヒートシンクはフロント側にリング状の凹部が形成されていて、前記リング状の結線板は前記リング状の凹部と対向していることを特徴とする請求項７に記載の制御装置付き回転電機。
17. 前記ヒートシンクはフロント側にリング状の凹部が形成されていて、前記固定子の電機子巻線は前記リング状の凹部と対向していることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の制御装置付き回転電機。
18. 前記ヒートシンクはフロント側に突出部が形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の制御装置付き回転電機。
19. 前記回転子は回転子鉄心のリア側に凹部を有し、前記ヒートシンクの突出部は前記回転子の凹部に収まっていることを特徴とする請求項１８に記載の制御装置付き回転電機。
20. 前記ヒートシンクは、前記第２ベアリングの外径よりも小さく、前記第２ベアリングの内径よりも大きいシャフト貫通穴が、前記第２ベアリングよりもリア側に形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の制御装置付き回転電機。
21. 前記回転軸は、フロント側とリア側の先端にシャフト保持部を有することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の制御装置付き回転電機。
22. 前記モータフレームおよび前記ヒートシンクが同じ金属材料からなることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の制御装置付き回転電機。
23. 前記モータフレームおよび前記ヒートシンクがアルミニウム合金からなることを特徴とする請求項２２に記載の制御装置付き回転電機。
24. 前記センサ用永久磁石の外径は、前記回転軸の外径よりも大きいことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の制御装置付き回転電機。
25. センサ用永久磁石が回転軸のリア側に取り付けられている回転子と、
    電機子巻線に接続された複数のモータ端子を有する固定子と、
    前記回転軸のフロント側を支持する第１ベアリングが固定されているフロント側ハウジングと、
    前記フロント側ハウジングと結合されていて、前記回転子と前記固定子を収容するモータフレームと、
    前記回転軸のリア側を支持する第２ベアリングが固定されていて、前記モータ端子が貫通する貫通穴が形成されかつ複数のスイッチング素子を搭載しているヒートシンクと、
    複数の回路端子が実装され、前記ヒートシンクよりもリア側に配設されていて、回転センサとマイクロコンピュータと駆動回路が実装されている制御基板と、
    前記制御基板よりもリア側に配設されており、平滑コンデンサおよびノイズ低減用コイルを搭載している回路配線部材と、
    前記制御基板と前記回路配線部材を収容する制御装置ケースと、を備え、
    前記回転センサは前記センサ用永久磁石と対向しており、前記マイクロコンピュータは前記回転センサからの信号に基いて前記駆動回路を制御して前記複数のスイッチング素子を駆動し、
    前記複数の回路端子は前記回路配線部材まで延在し、前記平滑コンデンサおよび前記ノイズ低減用コイルと接続されていることを特徴とする制御装置付き回転電機。
26. 前記制御装置ケースは、前記ヒートシンクに接続された絶縁性の第１のケース部材と、前記第１のケース部材よりもリア側に設置された金属製の第２のケース部材を有し、前記平滑コンデンサは前記第２のケース部材と接触していることを特徴とする請求項２、３、２５のいずれか１項に記載の制御装置付き回転電機。
27. 前記制御基板よりもリア側に設置された断熱材またはノイズ遮断部材を備えていることを特徴とする請求項１、３、２５のいずれか１項に記載の制御装置付き回転電機。
28. 前記制御基板と前記第２回路配線部材の間に設置された断熱材またはノイズ遮断部材を備えていることを特徴とする請求項２に記載の制御装置付き回転電機。
29. 前記第２回路配線部材よりもリア側に設置された断熱材またはノイズ遮断部材を備えていることを特徴とする請求項２に記載の制御装置付き回転電機。
30. 前記平滑コンデンサと前記ノイズ低減用コイルの間に設置されたノイズ遮断部材を備えていることを特徴とする請求項１、２、３、２５のいずれか１項に記載の制御装置付き回転電機。
31. 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と、
    請求項１から３０のいずれか１項に記載の制御装置付き回転電機と、
    前記制御装置付き回転電機で発生した回転トルクを減速するギヤボックスと、
    前記ステアリングシャフトに伝達されたトルクを検出するトルクセンサとを備え、
    前記トルクセンサが検出した信号は前記制御装置付き回転電機に入力されることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
32. 回転子鉄心に回転軸を圧入する第１工程と、
    第１ベアリングが固定されたフロント側ハウジングを回転子鉄心の回転軸に圧入する第２工程と、
    ヒートシンクに第２ベアリングおよび複数のスイッチング素子を固定する第３工程と、
    固定子を有するモータフレームとヒートシンクを固定する第４工程と、
    回転軸のリア側に第２ベアリングを挿入する第５工程と、
    モータフレームとフロント側ハウジングを固定する第６工程と、
    回転軸のリア側にセンサ用永久磁石を固定する第７工程と、
    回転センサとマイクロコンピュータと駆動回路が実装されている制御基板を固定する第８工程と、を備え、
    前記第１工程から前記第６工程を実施した後に前記第７工程または前記第８工程を実施することを特徴とする制御装置付き回転電機の製造方法。
33. 前記第７工程を実施してから前記第８工程を実施することを特徴とする請求項３２に記載の制御装置付き回転電機の製造方法。
34. 前記第８工程を実施してから前記第７工程を実施することを特徴とする請求項３２に記載の制御装置付き回転電機の製造方法。
35. 前記第３工程を実施してから前記第４工程を実施することを特徴とする請求項３２に記載の制御装置付き回転電機の製造方法。

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