JPWO2017068636A1 - 一体型電動パワーステアリング装置、及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

電動モータを制御するための制御ユニットは、少なくとも電動モータに電流を供給する複数のスイッチング素子からなるインバータ回路と、このインバータ回路に指令信号を出力するＣＰＵを配線基板に備え、配線基板をコネクタと一体化したハウジングに組み付けたインバーターモジュールとして電動モータと一体に固定するようにした。

Description

この発明は、車両用の電動パワーステアリング装置、特に電動モータと制御ユニットを一体化した一体型電動パワーステアリング装置、及びその製造方法に関するものである。

電動モータと制御ユニットを一体化した従来の一体型電動パワーステアリング装置は、特許文献1、特許文献２に示されるように、多数のセンサや電源に接続される複数のコネクタを備えており、とりわけ、その制御ユニットには、電動モータに電力を供給するためのインバータ回路や、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を主体とする制御回路、及びこれらを接続する配線類等の多くの回路や部品等が設けられている。そのため電動モータと制御ユニットを一体化した構造の一体型電動パワーステアリング装置では、制御ユニットの更なる小型化、軽量化、低コスト化を図る必要があり、これ等の点で更なる改善の余地があった。

国際公開ＷＯ２０１４／０５４０９８Ａ１号公報 特許第５３１６４６９号公報

特許文献１、及び特許文献２に開示された従来の一体型電動パワーステアリング装置に於いては、電動モータの出力軸の反出力側に対応して制御ユニットが装着されている。この制御ユニットの外壁面にはコネクタが配置され、制御ユニットの内部には、制御基板、インバータ回路を構成するスイッチング素子を有するパワーモジュール、このパワーモジュールを冷却するためのヒートシンク、電動モータのロータ回転位置を検出する回転センサ等が軸方向に積層されて配置されていた。更に、制御ユニットの内部には、コネクタが搭載されたモールド樹脂、制御基板、これ等の各部位を電気的、機械的に接続する部材等も多数配置されていた。

従って、従来の電動パワーステアリング装置は、大型で重量が大きくなり、更に制御ユニットに内蔵された部材の各部位を電気的、機械的に組み付けるための多くの工程を必要とする課題があった。

この発明は、従来の電動パワーステアリング装置に於ける前述のような課題を解決するためになされたもので、小型、軽量で、しかも組み付けの作業性を向上させることができる一体型電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。

この発明による一体型電動パワーステアリング装置は、
車両の運転者による操舵トルクに対応したアシストトルクを発生する電動モータと、前記電動モータを制御する制御ユニットとを備え、前記電動モータと前記制御ユニットとが一体に固定されてなる一体型電動パワーステアリング装置であって、
前記制御ユニットは、
前記電動モータに電流を供給する複数のスイッチング素子からなるインバータ回路と、
前記インバータ回路に指令信号を出力するＣＰＵと、
少なくとも前記インバータ回路と前記ＣＰＵとを搭載した配線基板と、
前記配線基板を収納するハウジングと、
前記ハウジングに設けられ、前記制御ユニットの外部に設けられた電源装置と前記車両の運転状態を検出するセンサとを、前記制御ユニットに接続するコネクタと、
を備えたモジュールとして構成され、
前記モジュールとして構成された前記制御ユニットは、前記電動モータの軸方向に前記電動モータに一体に固定されている、
ことを特徴とする。

又、この発明による一体型電動パワーステアリング装置の製造方法は、
車両の運転者による操舵トルクに対応したアシストトルクを発生する電動モータと、前記電動モータを制御する制御ユニットとを備え、
前記制御ユニットは、前記電動モータに電流を供給する複数のスイッチング素子からなるインバータ回路と、前記インバータ回路に指令信号を出力するＣＰＵと、少なくとも前記インバータ回路と前記ＣＰＵとを搭載した配線基板と、前記配線基板を収納するハウジングと、前記ハウジングに設けられ、前記制御ユニットの外部に設けられた電源装置と前記車両の運転状態を検出するセンサとを、前記制御ユニットに接続するコネクタとを備えたモジュールとして構成され、
前記配線基板は、前記軸方向に対して表面が垂直となるように前記ハウジングに収納され、
前記ハウジングは、前記電動モータの巻線端子に接続される配線部材を備え、
前記配線部材は、前記ハウジングの内部で前記軸方向に延在するように配置され、
前記モジュールとして構成された前記制御ユニットは、前記電動モータの軸方向に前記電動モータに一体に固定される、
ように構成された一体型電動パワーステアリング装置の製造方法であって、
前記制御ユニットと前記電動モータは、夫々個別に組み立てられ、
前記個別に組み立てられた制御ユニットと前記電動モータとを前記軸方向に一体に固定する、
ことを特徴とする。

この発明による一体型電動パワーステアリング装置によれば、小型、軽量で、しかも組み付けの作業性を向上させることができる一体型電動パワーステアリング装置を得ることができる。

又、この発明による一体型電動パワーステアリング装置の製造方法によれば、小型、軽量で、しかも組み付けの作業性を向上させることができる一体型電動パワーステアリング装置を容易に製造することができる。

この発明の実施の形態１による一体型電動パワーステアリング装置の回路構成図である。 この発明の実施の形態１による一体型電動パワーステアリング装置の断面図である。 この発明の実施の形態１による一体型電動パワーステアリング装置に於ける、スイッチング素子の平面図である。 この発明の実施の形態１による一体型電動パワーステアリング装置に於ける、スイッチング素子の断面図である。 この発明の実施の形態１による一体型電動パワーステアリング装置に於ける、スイッチング素子等の実装後の配線基板の側面図である。 この発明の実施の形態１による一体型電動パワーステアリング装置に於ける、スイッチング素子等の実装後の配線基板の平面図である。 この発明の実施の形態２による一体型電動パワーステアリング装置の断面図である。 この発明の実施の形態４による一体型電動パワーステアリング装置の断面図である。 この発明の実施の形態４による一体型電動パワーステアリング装置に於ける、スイッチング素子等の実装後の配線基板の平面図である。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を図に基づいて説明する。図１は、この発明の実施の形態１による一体型電動パワーステアリング装置の回路構成図であって、電動モータ２と制御ユニット１を主体とする回路構成を示している。電動モータ２は、この実施の形態１では、互いに独立した第１の電機子巻線２０１と第２の電機子巻線２０２を有するステータと、永久磁石により構成された界磁磁極を有するロータと、を備えたブラシレス電動モータにより構成されている。第１の電機子巻線２０１は、第１のＵ相巻線Ｕ１と第１のＶ相巻線Ｖ１と第１のＷ相巻線Ｗ１をＹ結線した三相巻線により構成されている。第２の電機子巻線２０２は、第２のＵ相巻線Ｕ２と第２のＶ相巻線Ｖ２と第２のＷ相巻線Ｗ３をＹ結線した三相巻線により構成されている。

尚、電動モータ２は、ブラシ付きの電動モータであっても良く、更に、第１の電機子巻線２０１及び第２の電機子巻線２０２は、夫々三相以上の多相巻線であってもよい。

電動モータ２のロータの回転位置を検出する回転センサ部９は、二重系に構成され、第１の回転センサ９ｂと、第２の回転センサ９ｃと、第１の回転センサ９ｂと第２の回転センサ９ｃに共通の回転センサロータ９ａ（図２参照）とを備えている。後述するように、回転センサロータ９ａは、電動モータ２の出力軸の反出力側に固定されている。第１の回転センサ９ｂと第２の回転センサ９ｃは、回転センサロータ９ａに対して軸方向に所定の間隙を介して対向して配置されている。制御ユニット１の外部には、車両に搭載されたバッテリ６と、イグニッションスイッチ７と、車速センサやハンドルの操舵トルクを検出するトルクセンサ等の各種センサ類８が設置されている。

制御ユニット１は、電動モータ２の第１の電機子巻線２０１に電力を供給する第１のインバータ回路３ａと、電動モータ２の第２の電機子巻線２０２に電力を供給する第２のインバータ回路３ｂと、ＣＰＵ１０と、駆動回路１１と、入力回路１２と、電源回路１３とを備えている。

第１のインバータ回路３ａは、Ｕ相上アームとＵ相下アームからなるＵ相アームと、Ｖ相上アームとＶ相下アームからなるＶ相アームと、Ｗ相上アームとＷ相下アームからなるＷ相アームとを有する三相ブリッジ回路により構成されている。Ｕ相上アームは、Ｕ相上アームスイッチング素子３１Ｕを備え、Ｕ相下アームは、Ｕ相下アームスイッチング素子３２Ｕを備えている。

同様に、Ｖ相上アームはＶ相上アームスイッチング素子を備え、Ｖ相下アームはＶ相下アームスイッチング素子を備え、Ｗ相上アームはＷ相上アームスイッチング素子を備え、Ｗ相下アームはＷ相下アームスイッチング素子を備えている。尚、Ｕ相アームのスイッチング素子以外のスイッチング素子の符号は、図面の複雑化を避けるために省略しているが、以下の説明ではこれ等の６個のスイッチング素子をまとめてスイッチング素子３００と称することもある。これ等の各スイッチング素子３００は、例えば、寄生ダイオードを有するＭＯＳＦＥＴにより構成されている。

第１のインバータ回路３ａは、更に、Ｕ相アームとＶ相アームとＷ相アームに対して夫々並列接続されたノイズ抑制用の第１のコンデンサ３０ａと第２のコンデンサ３０ｂを備えている。又、Ｕ相下アームスイッチング素子３２Ｕ、Ｖ相下アームスイッチング素子、Ｗ相下アームスイッチング素子には、第１の各相巻線Ｕ１、Ｖ１、Ｗ１に流れる電流を検出するための第１のＵ相シャント抵抗３３Ｕ、第１のＶ相シャント抵抗、第１のＷ相シャント抵抗が夫々接続されている。尚、Ｕ相アームのシャント抵抗以外のシャント抵抗の符号は、図面の複雑化を避けるために省略しているが、これ等のシャント抵抗をまとめて符号３３で示すこともある。

第１のインバータ回路３ａのＵ相上アームとＵ相下アームとの接続点から導出されたＵ相出力端子は、Ｕ相の第１の電動モータ用スイッチング素子３４Ｕを介して第１のＵ相巻線Ｕ１の巻線端子に接続されている。同様に、Ｖ相上アームとＶ相下アームとの接続点から導出されたＶ相出力端子は、Ｖ相の第１の電動モータ用スイッチング素子３４Ｖを介して第１のＶ相巻線Ｖ１の巻線端子に接続されている。更に、Ｗ相上アームとＷ相下アームとの接続点から導出されたＷ相出力端子は、Ｗ相の第１の電動モータ用スイッチング素子３４Ｗを介して第１のＷ相巻線Ｗ1の巻線端子に接続されている。各相の第１の電動モータ用スイッチング素子３４Ｕ、３４Ｖ、３４Ｗは、例えば寄生ダイオードを有するＦＥＴにより構成されており、第１の電機子巻線２０１と第１のインバータ回路３ａとの間を開閉する電動モータリレーの機能を有している。尚、以下の説明ではこれ等の電動モータ用スイッチング素子をまとめて符号３４で示すこともある。

第２のインバータ回路３ｂは、Ｕ相上アームとＵ相下アームからなるＵ相アームと、Ｖ相上アームとＶ相下アームからなるＶ相アームと、Ｗ相上アームとＷ相下アームからなるＷ相アームとを有する三相ブリッジ回路により構成されている。Ｕ相上アームは、Ｕ相上アームスイッチング素子を備え、Ｕ相下アームは、Ｕ相下アームスイッチング素子を備えている。同様に、Ｖ相上アームはＶ相上アームスイッチング素子を備え、Ｖ相下アームはＶ相下アームスイッチング素子を備え、Ｗ相上アームはＷ相上アームスイッチング素子を備え、Ｗ相下アームはＷ相下アームスイッチング素子を備えている。これ等の各スイッチング素子は、例えば、寄生ダイオードを有するＭＯＳＦＥＴにより構成されている。尚、各相アームのスイッチング素子の符号は、図面の複雑化を避けるために省略しているが、以下の説明ではこれ等の６個のスイッチング素子をまとめてスイッチング素子３００と称することもある。

第２のインバータ回路３ｂは、更に、Ｕ相アームとＶ相アームとＷ相アームに対して夫々並列接続されたノイズ抑制用の第３のコンデンサ３０ｃと第４のコンデンサ３０ｄを備え、又、前述の第１のインバータ回路３ａと同様に、Ｕ相下アームスイッチング素子、Ｖ相下アームスイッチング素子、Ｗ相下アームスイッチング素子には、第２の各相巻線Ｕ２、Ｖ２、Ｗ２に流れる電流を検出するための第２のＵ相シャント抵抗、第２のＶ相シャント抵抗、第２のＷ相シャント抵抗が夫々接続されている。尚、各相アームのシャント抵抗の符号は、図面の複雑化を避けるために省略しているが、これ等のシャント抵抗をまとめて符号３３で示すこともある。

第２のインバータ回路３ｂのＵ相上アームとＵ相下アームとの接続点から導出されたＵ相出力端子は、Ｕ相の第２の電動モータ用スイッチング素子を介して第２のＵ相巻線Ｕ２の巻線端子に接続されている。同様に、Ｖ相上アームとＶ相下アームとの接続点から導出されたＶ相出力端子は、Ｖ相の第２の電動モータ用スイッチング素子を介して第２のＶ相巻線Ｖ２の巻線端子に接続されている。更に、Ｗ相上アームとＷ相下アームとの接続点から導出されたＷ相出力端子は、Ｗ相の第２の電動モータ用スイッチング素子を介して第２のＷ相巻線Ｗ２の巻線端子に接続されている。各相の第２の電動モータ用スイッチング素子は、例えば寄生ダイオードを有するＦＥＴにより構成されており、第２の電機子巻線２０２と第２のインバータ回路３ｂとの間を開閉する電動モータリレーの機能を有している。尚、各相の第２の電動モータ用スイッチング素子の符号は、図面の複雑化を避けるために省略しているが、以下の説明ではこれ等の電動モータ用スイッチング素子をまとめて符号３４で示すこともある。

第１のインバータ回路３ａの正極側入力端子は、フィルタコンデンサ１７ａとフィルタコイル１７ｂからなるフィルタ回路１７と、電源リレーの機能を有する第１の電源用スイッチング素子５ａを介して、バッテリ６の正極側端子＋Ｂに接続されている。同様に、第２のインバータ回路３ｂの正極側入力端子は、前述のフィルタ回路１７と、電源リレーの機能を有する第２の電源用スイッチング素子５ｂを介して、バッテリ６の正極側端子＋Ｂに接続されている。第１の電源用スイッチング素子５ａと第２の電源用スイッチング素子５ｂは、寄生ダイオードを備えたＦＥＴを２個直列に接続して構成され、一方のＦＥＴに於ける寄生ダイオードは電流供給方向に対して順方向に接続され、他方のＦＥＴに於ける寄生ダイオードは電流供給方向に対して逆方向に接続されている。

第１のインバータ回路３ａと第２のインバータ回路３ｂは、互いに独立して制御される必要があるので、第１のインバータ回路３ａを駆動する第１の駆動回路１１ａと、第２のインバータ回路３ｂを駆動する第２の駆動回路１１ｂが設けられている。ＣＰＵ１０は、第１のＣＰＵ（以下、ＣＰＵ１と称する）と、第２のＣＰＵ（以下、ＣＰＵ２と称する）とを備えており、ＣＰＵ１は第１の駆動回路１１ａに制御指令を与え、ＣＰＵ２は第２の駆動回路１１ｂに制御指令を与える。ＣＰＵ１とＣＰＵ２は、相互に連携して動作を行なう。前述の第１の回転センサ９ｂの出力は、入力回路１２を介してＣＰＵ１に入力され、第２の回転センサ９Ｃの出力は、入力回路１２を介してＣＰＵ２に入力される。

尚、ＣＰＵ１０は、第１の駆動回路１１ａと第２の駆動回路１１ｂに夫々制御指令を与える単一のＣＰＵで構成されていても良い。

以上のように構成されたこの発明の実施の形態１による一体型電動パワーステアリング装置に於いて、イグニッションスイッチ７がドライバーによりオンにされると、電源回路１３はバッテリ６から電力が供給されて所定の直流定電圧を発生し、制御ユニット１に於けるＣＰＵ１０、入力回路１２、駆動回路１１等に直流定電圧を供給する。又、第１のインバータ回路３ａと第２のインバータ回路３ｂは、フィルタ回路１７を介して、バッテリ６から直流電圧が供給される。

車速センサやトルクセンサ等の各種センサ類８からの情報、及びは、入力回路１２を介してＣＰＵ１０に入力される。ＣＰＵ１０に於けるＣＰＵ１とＣＰＵ２は、入力されたこれらの情報に基づき、電動モータ２へ電力を供給するための制御量を演算する。ＣＰＵ１の演算結果に基づく第１の制御指令は、第１の駆動回路１１ａに与えられ、ＣＰＵ２の演算結果に基づく第２の制御指令は、第２の駆動回路１１ｂに与えられる。

第１の駆動回路１１ａは、ＣＰＵ１からの第１の制御指令に基づいて、第１のインバータ回路３ａに於けるＵ相上アームスイッチング素子３１ＵやＵ相下アームスイッチング素子３２Ｕ等の各相の上アームスイッチング素子と各相の下アームスイッチング素子をＰＷＭ駆動する。同様に、第２の駆動回路１１ｂは、ＣＰＵ２からの第２の制御指令に基づいて、第２のインバータ回路３ｂに於ける各相の上アームスイッチング素子と各相の下アームスイッチング素子をＰＷＭ駆動する。

第１のインバータ回路３ａは、Ｕ相開閉用スイッチング素子３４ＵとＶ相開閉用スイッチング素子３４ＶとＷ相開閉用スイッチング素子３４Ｗを介して、電動モータ２の第１の電機子巻線２０１に電力を供給し、第２のインバータ回路３ｂは、Ｕ相開閉用スイッチング素子とＶ相開閉用スイッチング素子とＷ相開閉用スイッチング素子を介して、電動モータ２の第２の電機子巻線２０２に電力を供給する。電動モータ２のロータは、第１の電機子巻線２０１と第２の電機子巻線２０２が発生する回転磁界を受けて所定の回転トルクを発生し、運転者の操舵をアシストする。

第１のインバータ回路３ａと第２のインバータ回路３ｂの各部の電圧値又は電流値や、及び第１の回転センサ９ｂと第２の回転センサ９ｃからの電動モータ２のロータの回転角の情報は、入力回路１２を介してＣＰＵ１、ＣＰＵ２に伝達される。伝達されたこれ等の情報に基づいて、ＣＰＵ１は第１のインバータ回路３ａをフィードバック制御し、ＣＰＵ２は第２のインバータ回路３ｂをフィードバック制御する。

第１のインバータ回路３ａに故障が発生した場合、或いは第１の電機子巻線２０１に故障が発生した場合には、第１の電源用スイッチング素子５ａ及び／又は電動モータ用スイッチング素子３４Ｕ、３４Ｖ、３４Ｗを、ＣＰＵ1からの指令により強制的にオフとして、バッテリ６から第１のインバータ回路３ａ及び／又は第１の電機子巻線２０１を遮断することができる。

同様に、第２のインバータ回路３ｂに故障が発生した場合、或いは第２の電機子巻緯線２０２に故障が発生した場合には、第２の電源用スイッチング素子５ｂ及び／又は電動モータ用スイッチング素子を、ＣＰＵ２からの指令により強制的にオフとして、バッテリ６から第２のインバータ回路３ｂ及び／又は第２の電機子巻線２０２を遮断することができる。

更に、もしバッテリ６を逆極性に接続した場合であっても、第１の電源用スイッチング素子５ａ及び第２の電源用スイッチング素子５ｂの寄生ダイオードにより、第１のインバータ回路３ａ及び第２のインバータ回路３ｂの電流が流れるラインを遮断して、第１のインバータ回路３ａ及び第２のインバータ回路３ｂを保護することができ。

第１のインバータ回路３ａに於ける、Ｕ相上アームスイッチング素子３１ＵとＵ相下アームスイッチング素子３２Ｕ等の各相のスイッチング素子はＣＰＵ１の指令に基づきＰＷＭ駆動されるが、そのＰＷＭ駆動により発生するノイズは、第１のコンデンサ３０ａと第２のコンデンサ３０ｂにより抑制される。同様に、第２のインバータ回路３ｂの各相のスイッチング素子はＣＰＵ２の指令に基づきＰＷＭ駆動されるが、そのＰＷＭ駆動により発生するノイズは、第３のコンデンサ３０ｃと第４のコンデンサ３０ｅにより抑制される。

第１のインバータ回路３ａに於ける、Ｕ相上アームスイッチング素子３１ＵとＵ相下アームスイッチング素子３２Ｕとの接続点等の各相の上アームスイッチング素子と下アームスイッチング素子との接続点の電圧及び／又は電流、及びＵ相シャント抵抗３３Ｕ等の各相のシャント抵抗の電圧及び／又は電流、及び第１の電機子巻線２０１の第１のＵ相巻線Ｕ１と第１のＶ相巻線Ｖ１と第１のＷ相巻線Ｗ１の巻線端子間の電圧及び／又は電流は、ＣＰＵ１に伝達され、制御指令値（目標値）と実際の電流、電圧値の差異を把握し、いわゆるフィードバック制御、及び故障判定が行なわれる。第１の回転センサ９ｂにより検出された電動モータ２のロータの回転角の情報は、ＣＰＵ１に伝達されて電動モータの回転位置及び／又は回転速度が算出され、第１のインバータ回路３ａのフィードバック制御等に用いられる。

第２のインバータ回路３ｂに於ける、各相の上アームスイッチング素子と下アームスイッチング素子との接続点の電圧及び／又は電流、及び各相のシャント抵抗の電圧及び／又は電流、第２の電機子巻線２０２の第２のＵ相巻線Ｕ２と第２のＶ相巻線Ｖ２と第２のＷ相巻線Ｗ２の巻線端子間の電圧及び／又は電流は、ＣＰＵ２に伝達され、制御指令値（目標値）と実際の電流、電圧値の差異を把握し、いわゆるフィードバック制御、及び故障判定が行なわれる。第２の回転センサ９ｃにより検出された電動モータ２のロータの回転角の情報は、ＣＰＵ２に伝達されて電動モータの回転位置及び／又は回転速度が算出され、第２のインバータ回路３ｂのフィードバック制御等に用いられる。

図２は、この発明の実施の形態１による一体型電動パワーステアリング装置の断面図であって、前述の回路構成を有する制御ユニット１と電動モータ２とが一体化された一体型電動パワーステアリング装置の縦断面を示している。図２に於いて、図に於ける下部に電動モータ２が配置され、図に於ける上部に制御ユニット１が配置されている。電動モータ２と制御ユニット１は、電動モータ２の出力軸２１の軸線上に同軸に配置されて一体化されている。

円筒形に形成された金属製の電動モータケース２５は、一体型電動パワーステアリング装置を車両の機構部等に取り付けるための取り付けフランジ部２５ａと、減速機（図示せず）と機械的に接続するための接続部２５ｂとを一体に形成した端壁部２５０を備えている。電動モータケース２５は、放熱性、及び外形の形状を考慮すると例えばアルミニウムにより形成されるのがよい。電動モータ２のステータ２２とロータ２３は、電動モータケース２５の内部に収納されている。電動モータ２の出力軸２１の軸方向の出力側端部は、端壁部２５０の径方向の中央部に設けられた端壁部貫通穴２５１に装着された第１の軸受２６ｂにより回動自在に支持され、端壁部貫通穴２５１を貫通して減速機側へ突出している。

電動モータ２の本体は、出力軸２１と、この出力軸２１の外周面に配置された永久磁石からなる複数対の界磁磁極を備えたロータ２３と、内周面がロータ２３の外周面に間隙を介して対向するステータ２２とを備えている。ステータ２２には、夫々三相Ｙ結線された第１の電機子巻線２０１と三相の第２の電機子巻線２０２が装着されている。環状に形成された接続リング２７は、接続導体を樹脂によりモールディングして構成され、第１の電機子巻線２０１と第２の電機子巻線２０２の軸方向の端部の直近に配置されている。

第１の電機子巻線２０１の３本の各相巻線の巻線端子２８ａｕ、２８ａｖ、２８ａｗと、第２の電機子巻線２０２の３本の各相巻線の巻線端子２８ｂｕ、２８ｂｖ、２８ｂｗ（図４Ａ、図４Ｂ参照）は、夫々接続リング２７の接続導体に電気的に接続され、接続リング２７の軸方向の端面から制御ユニット１の方向に向けて導出されている。尚、図２では図の複雑化を避けるため、前述の第１の電機子巻線２０１の３本の各相巻線の巻線端子２８ａｕ、２８ａｖ、２８ａｗのみを示しており、第２の電機子巻線２０２の３本の各相巻線の巻線端子２８ｂｕ、２８ｂｖ、２８ｂｗの図示を省略している。

フレーム２９は、電動モータケース２５の軸方向の反減速機側の端部に内接した状態で取り付けられている。このフレーム２９も金属製であり、径方向の中央部に形成されたフレーム貫通穴２９１に第２の軸受２６ａが装着されている。電動モータ２の出力軸２１の反出力側の端部は、この第２の軸受２６ａにより回動自在に支持されている。電動モータ２の出力軸２１の反出力側の端部には、前述の回転センサ回転子９ａが固定されている。フレーム２９は、巻線端子を貫通させるための６個の貫通穴を備えており、前述の第１の電機子巻線２０１の３本の巻線端子２８ａｕ、２８ａｖ、２８ａｗと、第２の電機子巻線２０２の３本の各相巻線の巻線端子２８ｂｕ、２８ｂｖ、２８ｂｗは、それらの貫通穴を貫通して後述の配線基板４の方向に延びる。

フレーム２９は、電動モータ２と制御ユニット１を隔てる仕切り壁としての機能と、第２の軸受２６ａを保持する機能等の複数の機能を備えている。更に、制御ユニット１の放熱のためのヒートシンクの機能も備えている。このように、フレーム２９は多くの機能を備えているので、部品点数を削減することができる。

以上述べたように、電動モータ２は、出力軸２１、ロータ２３、ステータ２２、第１の電機子巻線２０１、第２の電機子巻線２０２、接続リング２７、フレーム２９、第１の軸受２６ｂ、及び第２の軸受２６ａを、電動モータケース２５に内蔵させた構造である。従って、電動モータ２は、制御ユニット１とは個別に組立てることができる。電動モータ２と制御ユニット１は、夫々個別に組立てられた後に互いに一体化される。

次に制御ユニット１について説明する。以下述べるように、制御ユニットは、電動モータに電流を供給する複数のスイッチング素子からなるインバータ回路と、インバータ回路に指令信号を出力するＣＰＵと、少なくともインバータ回路とＣＰＵとを搭載した配線基板と、配線基板を収納するハウジングと、ハウジングに設けられ、制御ユニットの外部に設けられた電源装置と前記車両の運転状態を検出するセンサとを、制御ユニットに接続するコネクタとを備えたモジュールとして構成される。制御ユニット１は、前述の図１に示す制御ユニット１の回路を構成する各電子部品を搭載した配線基板４を備えている。制御基板４は、前述のフレーム２９とハウジング１６により包囲された空間内に配置されている。樹脂等により皿状に形成されたハウジング１６は、その軸方向の開口部の端面に形成された環状の突起部が、電動モータケース２５の内周面に形成された凹部とフレーム２９の外周面に形成された凹部とにより形成された凹溝に接着剤３６を介して嵌合されることにより、電動モータケース２５の軸方向の端面に固定されている。

図１に示す制御ユニット１の回路を構成するＣＰＵ１、ＣＰＵ２からなるＣＰＵ１０と、第１の駆動回路１１ａと、第２の駆動回路１１ｂと、入力回路１２と、電源回路１３と、第１の電源用スイッチング素子５ａと、第２の電源用スイッチング素子５ｂと、第１のインバータ回路３ａと、第２のインバータ回路３ｂ等は、配線基板４の両面に分散配置されている。

フレーム２９に於ける制御ユニット１側の軸方向端面２９ａは、制御ユニット１に於ける第１の電源用スイッチング素子５ａ、第２の電源用スイッチング素子５ｂ、第１のインバータ回路３ａ及び第２のインバータ回路３ｂの各スイッチング素子３１Ｕ、３２Ｕ、３４Ｕ、３４Ｖ、３４Ｗ等の発熱部品の放熱のための放熱面を成しており、これ等の発熱部品は、フレーム２９の軸方向端面２９ａに接触して放熱する。なお、これ等の発熱部品とフレーム２９の軸方向端面２９ａとの間に、絶縁用及び伝熱用のシートを配置し、発熱部品の発生した熱をそのシートを介してフレーム２９の軸方向端面２９ａに放熱する構成としても良い。

電源用コネクタ３８及びセンサ用コネクタ１５は、ハウジング１６の軸方向の外側端面にハウジング１６と一体に形成されている。電源用コネクタ３８は、バッテリ６の正極（＋Ｂ）及びグランドに接続される大電流の電源用に用いられ、センサ用コネクタ１５は、各種センサ８の出力端子に接続される各種センサ用に用いられる。尚、電源用のコネクタ３８、及びセンサ用コネクタ１５の他に、別のコネクタが設けられていてもよい。

電源用コネクタ３８は、２本のコネクタピンを内蔵しており、一方のコネクタピンの一端は、制御ユニット１の外部でバッテリ６の正極側端子（＋Ｂ）に接続され、他方のコネクタピンの一端は制御ユニット１の外部で車両のグランド部位に接続される。センサ用コネクタ１５は複数のコネクタピンを内蔵しており、それらのコネクタピンの一端は、制御ユニット１の外部で各種センサ８の出力端子に接続される。

電源系ライン３８ａは、ハウジング１６を形成する樹脂の内部に破線で示すように埋設された２本の電源系ラインからなる。その一方の電源系ラインの一端は、電源用コネクタ３８の一方のコネクタピンを介してバッテリ６の正極側端子（＋Ｂ）に接続され、他端はハウジング１６の内部に露出している。他方の電源用外線導体の一端は電源用コネクタ３８の他方のコネクタピンを介して車両のグランド電位にある部位に接続され、他端は配線基板４の貫通穴を貫通している。

信号系ライン１５ａは、ハウジング１６を貫通してハウジング１６の内表面に配置された多数の信号系ラインからなる。その夫々の信号系ライン１５ａの一端は、センサ用コネクタ１５の多数のコネクタピンを介して各種センサ８の出力端子に接続され、他端は配線基板４の貫通穴を貫通している。

フィルタコイル１７ｂと、フィルタコンデンサ１７ａと、第１のインバータ回路３ａの第１のコンデンサ３０ａと第２のコンデンサ３０ｂ、及び第２のインバータ回路３ｂの第３のコンデンサ３０ｃと第４のコンデンサ３０ｄは、夫々配線基板４のフレーム２９側の表面である第１の表面に実装され、夫々の少なくとも一部分がフレーム２に設けられた凹部に収納されている。

次に、配線基板４と、その配線基板４に実装される電子部品等の配置、及び各電子部品等の配線について説明する。ここで、先ず、発熱部品であるスイッチング素子、即ち、御ユニット１に於ける第１の電源用スイッチング素子５ａ、第２の電源用スイッチング素子５ｂ、第１のインバータ回路３ａ及び第２のインバータ回路３ｂの各スイッチング素子３１Ｕ、３２Ｕ、３４Ｕ、３４Ｖ、３４Ｗ等のスイッチング素子の構造について、以下に説明する。

図３Ａは、この発明の実施の形態１による一体型電動パワーステアリング装置に於ける、スイッチング素子の平面図、図３Ｂは、この発明の実施の形態１による一体型電動パワーステアリング装置に於ける、スイッチング素子の断面図であって、前述の各スイッチング素子のうち、Ｕ相上アームスイッチング素子３1Ｕを例にして示しているが、他のスイッチング素子も同様の構成となっている。図３Ａ、及び図３Ｂに於いて、Ｕ相上アームスイッチング素子３１Ｕ（以下、単に、スイッチング素子と称する）は、例えばＭＯＳＦＥＴで構成されており、配線基板４のフレーム２９側の表面である第１の表面に形成された電源系パターン（当接パッドとも称されることもある）１４ｄに搭載されている。

スイッチング素子３１ＵのＦＥＴチップ３１ｃは、例えば銅製のプレート３１ｄに搭載され、ＦＥＴのドレインとソースとゲートの３個の電気端子のうちのドレインは、銅製のプレート３１ｄに直接電気的に接続されている。その結果、銅製のプレート３１ｄはＦＥＴチップ３１ｃのドレインをなしている。一方、ソース３１ｓとゲート３１ｇは、ＦＥＴチップ３１ｃから配線基板４側に突出するように構成されている。ソース３１ｓの配線基板４側の表面と、ゲート３１ｇの配線基板４側の表面と、銅製のプレート３１ｄのＦＥＴチップ３１ｃ側の表面は、ほぼ同一平面をなすように構成されている。

図３Ｂに示すように、ゲート３１ｇ、ソース３１ｓの配線基板４側の表面は、配線基板４の電源系パターン１４ｄと電気的に接続され、ドレイン３１ｄも同様にその配線基板４側の表面３１ｄｐがハンダ付け等により電源系パターン１４ｄに電気的に接続されている。配線基板４は多層基板であり、フレーム２９側の表面である第１の表面に電源系パターン１４ｄが形成されている。又、配線基板４の内部には、内層となる３本の配線パターン４ｂが形成され、更に、反フレーム２９側の表面となる第２の表面には外層となる配線パターン４ｅが形成されている。ＦＥＴチップ３１ｃのゲート３１ｇは、配線基板４の貫通穴に形成されたピア４ｃと例えばハンダ付けにより電気的に接続され、ピア４ｃに電気的に接続された外層の配線パターン４ｅを介して図１の駆動回路１１に電気的に接続される。

次に、配線基板４の構造、その配線基板４に於けるスイッチング素子等の電子部品の配置について説明する。図４Ａは、この発明の実施の形態１による一体型電動パワーステアリング装置に於ける、スイッチング素子等の実装後の配線基板の側面図、図４Ｂは、この発明の実施の形態１による一体型電動パワーステアリング装置に於ける、スイッチング素子等の実装後の配線基板の平面図である。図４Ａ及び図４Ｂに示す配線基板４には、１枚の配線基板４に、各電子部品等を電気的接続及び配線を行なうための複数の電源系パターンとグランド系パターン及び配線パターンが貼り廻られている。

多数の部位の接続を効率よく行うために、先ず、配線基板４は、前述したように多層基板で構成され、フレーム２９側となる第１の表面には他の層と比較して厚さの大きい銅箔で形成された電源系パターン１４ｄと、グランド系パターン１４ｅが貼り付けられている。電源系パターン１４ｄは、円板状に形成された配線基板４の第１の表面に配置され、図４Ｂに鎖線で示すように配線基板４の外周縁にほぼ沿って配置されている。グランド系パターン１４ｅは、配線基板４の第１の表面に配置され、図４Ｂに破線で示すように電源系パターン１４ｄの内側に配置されている。

電源系ライン端子１４ｂは、図２に示す電源用コネクタ３８のコネクタピン及び電源系ライン３８ａを介してバッテリ６の正極側端子（＋Ｂ）に接続される。電源系パターン１４ｄは、電源系ライン端子１４ｂに電気的に接続され、バッテリ６の正極側端子（＋Ｂ）の電圧が印加される。電源系ライン端子１４ｃは、図２に示す電源用コネクタ３８のコネクタピン及び電源系ライン３８ａを介してバッテリ６の負極側端子即ち車両のグランド電位にある部位に接続される。グランド系パターン１４ｅは、電源系ライン端子１４ｃに電気的に接続され、グランド電位に維持される。

電源系ライン端子１４ｂ、１４ｃは、図２の電源用コネクタ３８のコネクタピンから延出した電源系ライン３８ａを介して、図４Ｂに示すように配線基板４の外周縁の近辺にまとめて配置されている。電源系ライン端子１４ｂ、１４ｃは、電流容量を考慮して夫々２端子ずつ設けられている。一方、信号系ライン端子１５ｂ、１５ｃは、センサ用コネクタ１５のコネクタピンから伸びる信号系ライン１５ａに接続されており、電源系ライン端子１４ｂ、１４ｃから離れて配線基板４の外周縁の近傍の２カ所に分けて配置されている。信号系ライン端子１５ｂは入力回路１２を介してＣＰＵ１に接続され、信号系ライン端子１５ｃは入力回路１２を介してＣＰＵ２に接続される。

バッテリ６の正極側端子の電圧＋Ｂが印可される電源系パターン１４ｄは、図１の回路構成に示される通り、フィルタ回路１７のフィルタコイル１７ｂとフィルタコンデンサ１７ａに先ず配線により電気的に接続されている。次に、電源系パターン１４ｄは、フィルタコイル１７ｂとフィルタコンデンサ１７ａの両側に隣接して夫々配置された第１の電源用スイッチング素子５ａと第２の電源用スイッチング素子５ｂに接続されている。第１の電源用スイッチング素子５ａと第２の電源用スイッチング素子５ｂは、図３Ａ及び図３Ｂに示すＦＥＴからなるスイッチング素子を、図１及び図４Ｂに示されるように２個直列に接続して構成されている。

第１の電機子巻線２０１の巻線端子２８ａｕ、２８ａｖ、２８ａｗと、第２の電機子巻線２０２の巻線端子２８ｂｕ、２８ｂｖ、２８ｂｗとは、図４Ｂに示すように、配線基板４の中心部を挟んで対向する位置で夫々配線基板４の外周縁の近傍を貫通している。これらの巻線端子２８ａｕ、２８ａｖ、２８ａｗ、及び２８ｂｕ、２８ｂｖ、２８ｂｗは、夫々溶接用配線３５ｔに溶接により接続されている。巻線端子２８ａｕ、２８ａｖ、２８ａｗに溶接により接続された３本の溶接用配線３５ｔは、対応する巻線端子の近傍で配線基板４の第１の表面から第２の表面に貫通している。同様に、巻線端子２８ｂｕ、２８ｂｖ、２８ｂｗに溶接により接続された３本の溶接用配線３５ｔは、対応する巻線端子の近傍で配線基板４の第１の表面から第２の表面に貫通している。

第１の回転センサ９ｂと第２の回転センサ９ｃは、配線基板４の中央部に配置され、図２に示しているように、電動モータ２の出力軸２１の軸方向端部に固定された回転センサ回転子９ａに対して、軸方向に所定の間隙を介して対向するように配置される。第１の回転センサ９ｂ及び第２の回転センサ９ｃの出力にノイズが混入すると、回転角を正確に検出できず、不正確な回転角情報がＣＰＵ１０に入力されると電動モータ２のロータ２３を正確に回転させることができなくなる。従って、回転センサ部９の出力にはノイズが混入しないように配慮する必要がある。

回転センサ部９の出力に最も大きな影響を及ぼす可能性のあるノイズのノイズ源は、大電流をオン、オフする第１の電源用スイッチング素子５ａ、第２の電源用スイッチング素子５ｂ、第１のインバータ回路３ａ及び第２のインバータ回路３ｂの各スイッチング素子３１Ｕ、３２Ｕ、３４Ｕ、３４Ｖ、３４Ｗ等のスイッチング素子と、これ等のスイッチング素子に接続されている第１の電機子巻線２０１の巻線端子２８ａｕ、２８ａｖ、２８ａｗ、及び第２の電機子巻線２０２の巻線端子２８ｂｕ、２８ｂｖ、２８ｂｗである。

回転センサ部９をノイズから遮断する対策としては、回転センサ回転子９ａと第１の回転センサ９ｂと第２の回転センサ９ｃを金属壁で覆ってしまう構造とすることが考えられる。そこで、グランド電位に維持されるグランド系パターン１４ｅを、回転センサ部９を取り囲むように配線基板４のフレーム側の表面である第１の表面に配置し、厚さの大きい銅箔で形成されたグランド系パターン１４ｅに回転センサ部９を包囲する金属壁としての機能を持たせるようにしている。第１の回転センサ９ｂと第２の回転センサ９ｃは、グランド系パターン１４ｅとほぼ同一平面となるように配置されている。グランド系パターン１４ｅは、電源系ライン端子１４ｂ、１４ｃが貫通する２カ所の端子孔から延びて、配線基板４の中央部に沿って貼り廻られており、その配線長は最短となるように構成され、且つ幅の大きいパターンに形成されている。

第１のインバータ回路３ａに於ける第１のコンデンサ３０ａと第２のコンデンサ３０ｂは、図４Ｂの下方側で電源系パターン１４ｄとグランド系パターン１４ｅに跨って配置され、電源系パターン１４ｄとグランド系パターン１４ｅに電気的接続されている。第２のインバータ回路３ｂに於ける第３のコンデンサ３０ｃと第４のコンデンサ３０ｄは、図４Ｂの上方側で電源系パターン１４ｄとグランド系パターン１４ｅに跨って配置され、電源系パターン１４ｄとグランド系パターン１４ｅに電気的接続されている。

第１のインバータ回路３ａに於ける第１のＵ相シャント抵抗３３Ｕ等のシャント抵抗３３、及び第２のインバータ回路３ｂに於ける各シャント抵抗３３は、夫々配線基板４の第１の表面の中央部の近くに配置され、これ等のシャント抵抗３３の一方の端子がグランド系パターン１４ｅに電気的に接続されている。

第１のインバータ回路３ａに於ける６個のスイッチング素子３００、及び第２のインバータ回路３ｂの６個のスイッチング素子３００は、配線基板４の第１の表面に図４Ｂに示すように配置されている。又、第１のインバータ回路３ａに於ける３個の電動モータ用スイッチング素子３４、及び第２のインバータ回路３ｂの３個の電動モータ用スイッチング素子３４は、配線基板４の第１の表面に図４Ｂに示すように配置されている。このように、第１のインバータ回路３ａ及び第２のインバータ回路３ｂの夫々３相のスイッチング素子群が集中して配置されている。又、これ等のスイッチング素子は、電源系パターン１４ｄとグランド系パターン１４ｅの間に、各相のスイッチング素子が同様な向きに配置されているので、夫々の電気的接続は最短距離で行なうことができる。

又、電動モータ２の６本の巻線端子２８ａｕ、２８ａｖ、２８ａｗ、及び２８ｂｕ、２８ｂｖ、２８ｂｗは、図２に示すように配線基板４とハウジング１６を貫通して、溶接用配線３５ｔと溶接されている。溶接用配線３５ｔは、ハウジング１６の天板を通って図２及び図４Ａに示すように図の下方向に延出され、その先端部は配線基板４の孔を貫通している。電動モータ２の６本の巻線端子２８ａｕ、２８ａｖ、２８ａｗ、及び２８ｂｕ、２８ｂｖ、２８ｂｗと６本の溶接用配線３５ｔは、図２に示すようにハウジング１６の外側で溶接により接続されることにより、ハウジング１６の内部の接続用スペースを低減させ、有効にハウジング１６の内部空間を利用することができる。

電源系ライン端子１４ｂ、１４ｃ、信号系ライン端子１５ｂ、１５ｃ、及び溶接用配線３５ｔは、夫々ハウジング１６の内壁面から配線基板４側にほぼ垂直に突出し、配線基板４の貫通穴を貫通して配線基板４の第２の表面に突出し、各電子部品等にハンダ付けされる。このように、電源系ライン端子１４ｂ、１４ｃ、信号系ライン端子１５ｂ、１５ｃ、及び溶接用配線３５ｔは、ハウジング１６に設けられた電源用コネクタ３８、及びセンサ用コネクタ１５側から電動モータ２側へ配線基板４を貫通するように配置されているため、これ等の配線を配線基板４の片側、つまり電動モータ２側の表面である第１の表面からのハンダ付けが可能となり、組立工数を削減することができる。

溶接用配線３５ｔは、第１の電機子巻線２０１と第２の電機子巻線２０２に対応して配線基板４の２か所で電源系パターン１４ｄとグランド系パターン１４ｅとの間に配置されている。第１の電機子巻線２０１に対応する溶接用配線３５ｔは、第１のインバータ回路３ａの各スイッチング素子３００と電動モータ用スイッチング素子３４に対して配線基板４の径方向の外側に配置されている。同様に、第２の電機子巻線２０２に対応する溶接用配線３５ｔは、第２のインバータ回路３ｂの各スイッチング素子３００と電動モータ用スイッチング素子３４に対して配線基板４の径方向の外側に配置されている。

溶接用配線３５ｔを前述のように配置することにより、溶接用配線３５ｔと電源系パターン１４ｄ、及びグランド系パターン１４ｅとの距離を最短化することができる。更に、溶接用配線３５ｔを、第１の電機子巻線２０１の巻線端子２８ａｕ、２８ａｖ、２８ａｗと、第２の電機子巻線２０２の巻線端子２８ｂｕ、２８ｂｖ、２８ｂｗとに対応して集中的に配置することができる。更に、回転センサ部９へのノイズ抑制のため、第１の電機子巻線２０１の巻線端子２８ａｕ、２８ａｖ、２８ａｗと、第２の電機子巻線２０２の巻線端子２８ｂｕ、２８ｂｖ、２８ｂｗは、回転センサ部９を中心として略点対称になるように配置されると共に、第１の電機子巻線２０１に対応する溶接用配線３５ｔと第２の電機子巻線２０２に対応する溶接用配線３５ｔは、回転センサ部９を中心として略点対称になるように配置されている。

第１のコンデンサ３０ａと第２のコンデンサ３０ｂは、第１のインバータ回路３ａの近傍に配置され、第３のコンデンサ３０ｃと第４のコンデンサ３０ｄは、第２のインバータ回路３ｂの近傍に配置され、且つ、夫々電源系パターン１４ｄとグランド系パターン１４ｅとの間に配置されている。従って、各コンデンサと電源系パターン１４ｄ及びグランド系パターン１４ｄとの接続を最短距離で行うことができる。

又、各スイッチング素子３００、及び各電源用スイッチング素子５ａ、５ｂ、及び各電動モータ用スイッチング素子３４は、図３Ａ及び図３Ｂに示したように、銅製のプレート３１ｄがＦＥＴチップ３１ｃのドレインをなしており、夫々のスイッチング素子のドレインが配線基板４の第１の表面から同一の高さでフレーム２９側に突出している。これ等の全てのスイッチング素子３００、５ａ、５ｂ、３４の銅製のプレート３１ｄからなるドレインは、フレーム２９の表面に当接しており、ヒートシンクとしての機能を有するフレーム２９により直接冷却される。

配線基板４の第２の表面（図４Ａの上側の表面）には、ＣＰＵ１とＣＰＵ２とからなるＣＰＵ１０、及び第１の駆動回路１１ａと第２の駆動回路１１ｂ等が搭載されている。このようにＣＰＵ１０等の周辺の比較的小電流のための配線と、スイッチング素子３００等の種変の比較的大電流のための配線とを、配線基板４の第２の表面と第１の表面とに分離することにより、発熱や、ノイズ等を考慮した配置とすることができる。

前述したように、各スイッチング素子を集中して配置しているので、各スイッチング素子の放熱性を確保することができると同時に、配線基板４の表面の領域に空領域を設けることができ、その空領域に各コンデンサ３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ、及びフィルタコイル１７ｂ等の比較的大型部品を分散配置することができる。ＣＰＵ１とＣＰＵ２とからなるＣＰＵ１０、及び第１の駆動回路１１ａと第２の駆動回路１１ｂ等の小電流の電子部品は、配線基板４の内層と配線基板４の第２の表面とを利用して、信号系ライン端子１５ｂ、１５ｃ等に接続されている。

尚、前記電動モータと前記制御ユニットとを一体に組付けた後に、前記電動モータの巻線端子と前記配線部材とを前記ハウジングの外側で溶接により接続される。

以上述べたように、配線基板４の第１の表面に、比較的大電流が流れる電源系パターン１４ｄと、グランド系パターン１４ｅとを配置すると共に、グランド系パターン１４ｅを電源系パターン１４ｄの内側に環状に配置し、これ等のパターンの間に各スイッチング素子を集中して配置すると共に、第１の表面に対して表裏の関係を成す配線基板４の第２の表面に、ＣＰＵ１０等の比較的小電流が流れる電子部品を配置するようにしているので、１枚配線基板４で多数の部品を効率よく配置し、効率よく電気的に接続することができる。

又、比較的大電流が流れる電源系パターン１４ｄと、グランド系パターン１４ｅとを配線基板４の一方の外側の表面である第１の表面に配置したので、配線基板４の内層にこれ等のパターンを形成する場合に比べて、電源系パターン１４ｄとグランド系パターン１４ｅパターン自体の発熱による熱の放熱性を向上させることができる。更に、各スイッチング素子の表面としてのドレインの表面を配線基板４の表面から同一の高さとしたので、各スイッチング素子の表面を、ヒートシンクの機能を有するフレーム２９の表面に容易に当接させることができる。

更に、各スイッチング素子を集中配置するようにしたので、各部品間の間隔が近くなり、その間の配線パターンも短くなり、配線パターンによる損失を低減することができる効果もある。この効果により、配線基板の温度上昇が低減できるため、発熱が問題となるスイッチング素子の温度も低減することができ、パワーステアリング装置の稼働時間を延ばすことができる。

実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２による一体型電動パワーステアリング装置について説明する。図５は、この発明の実施の形態２による一体型電動パワーステアリング装置の断面図である。前述の実施の形態１では、電動モータの第１の電機子巻線と第２の電機子巻線の各巻線端子が溶接により溶接用配線に接続されていたが、実施の形態２では、電動モータの第１の電機子巻線と第２の電機子巻線の各巻線端子は、プレスフィットによりプレスフィット用配線３７ｐに接続されており、この点で実施の形態１の一体型電動パワーステアリング装置とは異なる。

即ち、図５に於いて、プレスフィット用配線３５ｐは、ハウジング１６の内部に配置され、夫々個別に組み立てられた電動モータ２と制御ユニット１とを最終工程で一体に組み付ける際に、電動モータ２の第１の電機子巻線２０１の巻線端子２８ａｕ、２８ａｖ、２８ａｗ、及び第２の電機子巻線２０２の巻線端子２８ｂｕ、２８ｂｖ、２８ｂｗ（図示せず）を、プレスフィット用配線３５ｐにプレスフィットにより電気的及び機械的に接続するものである。その他の構成は、前述の実施の形態１による一体型電動パワーステアリング装置と同様である。

前述のように、プレスフィット用配線３５ｐはｎハウジング１６の内部に配置されているので、余分な配線部品が不要となり、装置の小型化を図ることができる。又、巻線端子２８ａｕ、２８ａｖ、２８ａｗ、２８ｂｕ、２８ｂｖ、２８ｂｗと、プレスフィット用配線３５ｐとのプレスフィット時には、大きな荷重でプレスフィット用配線３５ｐに巻線端子２８ａｕ、２８ａｖ、２８ａｗ、２８ｂｕ、２８ｂｖ、２８ｂｗを圧入する必要があるが、その荷重をハウジング１６の外側、例えばハウジング１６の外側の端面１６ａに組立設備を当接することで受けることができ、前述のプレスフィット作業を容易に行うことができる。

実施の形態３．
次に、この発明の実施の形態３による一体型電動パワーステアリング装置について説明する。前述の実施の形態２では、プレスフィット用配線を設け、電動モータの第１の電機子巻線と第２の電機子巻線の各巻線端子をプレスフィットによりプレスフィット用配線に接続していたが、実施の形態３では、プレスフィット用配線を設けずに、電動モータの第１の電機子巻線と第２の電機子巻線の各巻線端子をスルーホールを介して配線基板に接続するようにしたものである。

即ち、この発明の実施の形態３による一体型電動パワーステアリング装置は図示していないが、配線基板４、電動モータ２の巻線端子２８ａｕ、２８ａｖ、２８ａｗ、２８ｂｕ、２８ｂｖ、２８ｂｗを挿入するためのスルーホールを備える。そして、電動モータ２の巻線端子２８ａｕ、２８ａｖ、２８ａｗ、２８ｂｕ、２８ｂｖ、２８ｂｗは、その先端部に、配線基板４のスルーホールの穴形状に沿った突起、若しくは凸部、又は幅広部を備える。このように構成した巻線端子２８ａｕ、２８ａｖ、２８ａｗ、２８ｂｕ、２８ｂｖ、２８ｂｗの先端部を、配線基板の対応するスルーホールに嵌合させてスルーホールの内壁に当接させ、各巻線端子と配線基板の所定の部位を電気的に接続させる。その他の構成は、実施の形態１による一体型電動パワーステアリング装置と同様である。

この実施の形態３による一体型電動パワーステアリング装置によれば、溶接用配線や、プレスフィット用配線を設ける必要がなく、又、溶接やプレスフィット作業を行なうことなく容易に巻線端子を配線基板に接続することができる。

実施の形態４．
次に、この発明の実施の形態４による一体型電動パワーステアリング装置について説明する。図６は、この発明の実施の形態４による一体型電動パワーステアリング装置の断面図、図７は、この発明の実施の形態４による一体型電動パワーステアリング装置に於ける、スイッチング素子等の実装後の配線基板の平面図である。前述の実施の形態１では、電動モータの第１の電機子巻線と第２の電機子巻線の各巻線端子が溶接により溶接用配線に接続されていたが、実施の形態４では、電動モータの第１の電機子巻線と第２の電機子巻線の各巻線端子は導電性バネ部材により配線基板に接続されており、この点で実施の形態１と異なる。

図６及び図７に於いて、第１の電機子巻線２０１の巻線端子２８ａｕ、２８ａｖ、２８ａｗ、及び第２の電機子巻線２０２の巻線端子２８ｂｕ、２８ｂｖ、２８ｂｗ（図示せず）は、リング状に形成され、その平面部が軸方向に対して垂直方向に延びるように接続リング２７に配置されている。尚、各巻線端子は、相毎に分離されて相互に絶縁されている。

６本の導電性バネ部材３６は、第１の電機子巻線２０１の巻線端子２８ａｕ、２８ａｖ、２８ａｗ、及び第２の電機子巻線２０２の巻線端子２８ｂｕ、２８ｂｖ、２８ｂｗに夫々対応して設けられており、その一端は対応する各巻線端子の平面部に当接して電気的に接続され、他端は夫々フレーム２９を貫通して配線基板４の配線パターンに電気的に接続されている。

６本の導電性バネ部材３６は、樹脂により形成されたパイプ状の絶縁ガイド部材３７の内部に挿入され、金属製のフレーム２９に対して絶縁されている。絶縁ガイド部材３７は、導電性バネ部材とフレーム２９との間の絶縁を保つのみならず、導電性バネ部材３６の位置決め、及びバネ圧縮時の倒れ防止の機能を有している。

第１の電機子巻線２０１の巻線端子２８ａｕ、２８ａｖ、２８ａｗに接続された導電性バネ部材３６は、夫々配線基板４の第１の表面に於いて図７の下方に形成された３個の円形凹部１６ｆａ−ｕ、１６ｆａ−ｖ、１６ｆａ−ｗに挿入され、配線基板４の配線パターンに直接接触されている。又、第２の電機子巻線２０２の巻線端子２８ｂｕ、２８ｂｖ、２８ｂｗに接続された導電性バネ部材３６は、夫々配線基板４の第１の表面に於ける図７の上方に形成された３個の円形凹部１６ｆｂ−ｕ、１６ｆｂ−ｖ、１６ｆｂ−ｗに挿入され、配線基板４の配線パターンに直接接触されて電気的に接続されている。

実施の形態４による一体型電動パワーステアリング装置によれば、前述の実施の形態１に於ける溶接用配線や、実施の形態２に於けるプレスフィット用配線が不要となり、溶接用配線やプレスフィット配線を、一旦、配線基板４を貫通させてハウジング１６の背面まで引き延ばす必要がないため、各巻線端子を最短距離で配線基板４の配線パターンに接続させることが出来る。

導電性バネ部材３６は、バネとしての弾力性を備えており、その圧縮による反力を伴うため、ハウジング１６の内壁部の一部分に電動モータ２側へ突出するハウジング突起部１６ｂを形成し、このハウジング突起部１６ｂの先端部を配線基板４の第２の表面に当接させて導電性バネ部材３６の圧縮に伴う反力による配線基板４の変形を防止するように構成している。

又、ハウジング１６は、フレーム２９の軸方向の端面に反電動モータ２側に突出するフレーム突起部２９ａにネジ等により固定されており、導電性バネ部材３６の圧縮に伴う反力を失うことなく安定した接触圧を導電性バネ部材３６の一端と巻線端子との間、及び導電性バネ部材３６と配線基板４の配線パターンとの間に与え、それ等の間の導電性を確保するように構成されている。

また、図７に示すように円形凹部１６ｆａ−ｕ、１６ｆａ−ｖ、１６ｆａ−ｗ、及び１６ｆｂ−ｕ、１６ｆｂ−ｖ、１６ｆｂ−ｗを形成し、６本の導電性バネ部材３６の他端をこれ等の円形凹部に挿入して配線基板の配線パターンに電気的に接続するようにしているので、配線基板４は導電性バネ部材３６を貫通させる必要がなく、配線基板４の実装面積を極力減少させず、且つハンダ付けも不要のため、導電性バネ部材３６を接触させている第１２の表面の円形凹部に対応する配線基板４の第２の表面の領域に、電子部品等を実装ことが可能であり、配線基板４の第２の表面の実装面積を多く確保することが可能となる。

この第４の実施の形態による一体型電動パワーステアリング装置によれば、電動モータ２と制御ユニット１を夫々個別に組立てた後に、電動モータ２のフレーム２９に絶縁ガイド部材３７を組付けた貫通穴に導電性バネ６本を落とし込み、制御ユニット１と電動モータ２でこれ等を挟み込むことで、巻線端子と導電性バネ部材３６との間の電気的接続と、導電性バネ部材３６と配線基板４の配線パターンとの間の電気的接続を確保することがでる。従って、導電性バネ部材３６をその周辺の他の部材にネジやＴｉｇ溶接等により固定する必要がなく、電動パワーステアリング装置の内部の部品点数を減少させ、溶接のための治具を侵入させるための領域や、ネジ締めの箇所を削減することができ、小型化を図ることができる。

尚、この発明は、その発明の範囲内に於いて、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

この発明は、電動パワーステアリングの分野、ひいては自動車産業の分野に利用することが出来る。

１ 制御ユニット、２ 電動モータ、２１ 出力軸、２０１ 第１の電機子巻線、Ｕ１ 第１のＵ相巻線、Ｖ１ 第１のＶ相巻線、Ｗ１ 第１のＷ相巻線、２０１ 第１の電機子巻線、２０２ 第２の電機子巻線、Ｕ２ 第２のＵ相巻線、Ｖ２ 第２のＶ相巻線、Ｗ２ 第２のＷ相巻線、６ バッテリ、７ イグニッションスイッチ、８ 各種センサ類、９ 回転センサ部、９ａ 回転センサ回転子、９ｂ 第１の回転センサ、９ｃ 第２の回転センサ、３ａ 第１のインバータ回路、３ｂ 第２のインバータ回路、５ａ 第１の電源用スイッチング素子、５ｂ 第２の電源用スイッチング素子、１０ ＣＰＵ、ＣＰＵ１ 第１のＣＰＵ、ＣＰＵ２ 第２のＣＰＵ、１１ａ 第１の駆動回路、１１ｂ 第２の駆動回路、１２ 入力回路、１３ 電源回路、１７ フィルタ回路、１７ｂ フィルタコイル、１７ａ フィルタコンデンサ、３１Ｕ Ｕ相上アームスイッチング素子、３２Ｕ Ｕ相下アームスイッチング素子、３００ スイッチング素子、３３ シャント抵抗、３３Ｕ 第１のＵ相シャント抵抗、３４ 電動モータ用スイッチング素子、３４Ｕ Ｕ相の第１の電動モータ用スイッチング素子、３４Ｖ Ｖ相の第１の電動モータ用スイッチング素子、３４Ｗ Ｗ相の第１の電動モータ用スイッチング素子、３０ａ 第１のコンデンサ、３０ｂ 第２のコンデンサ、３４ｃ 第３のコンデンサ、３０ｄ 第４のコンデンサ、２５ａ 取り付けフランジ部、２２ ステータ、２３ ロータ、２５ 電動モータケース、２５０ 端壁部、２５１ 端壁部貫通穴、２６ｂ 第１の軸受、２６ａ 第２の軸受、２７ 接続リング、２９ フレーム、２９ａ フレームの軸方向端面、２９１ フレーム貫通穴、１６ ハウジング、３６ 接着剤、３８ 電源用コネクタ、１５ センサ用コネクタ、３８a 電源系ライン、１５a 信号系ライン、１４ｂ、１４ｃ 電源系ライン端子、１４ｄ 電源系パターン、１４ｅ グランド系パターン、１５ｂ、１５ｃ 信号系ライン端子、３１ｄ プレート、３１ｃ ＦＥＴチップ、３１ｓ ソース、３１ｇ ゲート、４ｂ、４ｅ 配線パターン、４ｃ ピア、２８、２８ａｕ、２８ａｖ、２８ａｗ、２８ｂｕ、２８ｂｖ、２８ｂｗ 巻線端子、３５ｔ 溶接用配線、３５ｐ プレスフィット用配線、３６ 導電性バネ部材、１６ｆａ−ｕ，１６ｆａ−ｖ、１６ｆａ−ｗ、１６ｆｂ−ｕ、１６ｆｂ−ｖ、１６ｆｂ−ｗ 円形凹部、３７ 絶縁ガイド部材

次に、配線基板４と、その配線基板４に実装される電子部品等の配置、及び各電子部品等の配線について説明する。ここで、先ず、発熱部品であるスイッチング素子、即ち、制御ユニット１に於ける第１の電源用スイッチング素子５ａ、第２の電源用スイッチング素子５ｂ、第１のインバータ回路３ａ及び第２のインバータ回路３ｂの各スイッチング素子３１Ｕ、３２Ｕ、３４Ｕ、３４Ｖ、３４Ｗ等のスイッチング素子の構造について、以下に説明する。

Claims (14)

1. 車両の運転者による操舵トルクに対応したアシストトルクを発生する電動モータと、前記電動モータを制御する制御ユニットとを備え、前記電動モータと前記制御ユニットとが一体に固定されてなる一体型電動パワーステアリング装置であって、
   前記制御ユニットは、
   前記電動モータに電流を供給する複数のスイッチング素子からなるインバータ回路と、
   前記インバータ回路に指令信号を出力するＣＰＵと、
   少なくとも前記インバータ回路と前記ＣＰＵとを搭載した配線基板と、
   前記配線基板を収納するハウジングと、
   前記ハウジングに設けられ、前記制御ユニットの外部に設けられた電源装置と前記車両の運転状態を検出するセンサとを、前記制御ユニットに接続するコネクタと、
   を備えたモジュールとして構成され、
   前記モジュールとして構成された前記制御ユニットは、前記電動モータの軸方向に前記電動モータに一体に固定されている、
   ことを特徴とする一体型電動パワーステアリング装置。
2. 前記配線基板は、
   前記電動モータのロータの回転位置を検出する回転センサと、前記スイッチング素子と、前記インバータ回路に接続されるコンデンサと、フィルタコイルと、を含む前記制御ユニットを構成する全ての電子部品が実装配置されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の一体型電動パワーステアリング装置。
3. 前記配線基板は、前記軸方向に対して表面が垂直となるように前記ハウジングに収納され、
   前記ハウジングは、前記電動モータの巻線端子に接続される配線部材を備え、
   前記配線部材は、前記ハウジングの内部で前記軸方向に延在するように配置され、
   前記配線部材と前記配線基板の配線パターンとは、一括してはんだ付けされている、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の一体型電動パワーステアリング装置。
4. 前記電動モータの巻線端子は、前記ハウジングの外部まで延在され、前記ハウジングの外側で前記配線部材に接続されている、
   ことを特徴とする請求項３に記載の一体型電動パワーステアリング装置。
5. 前記巻線端子は、前記配線部材に溶接により接続されている、
   ことを特徴とする請求項４に記載の一体型電動パワーステアリング装置。
6. 前記巻線端子は、前記配線部材にプレスフィットにより接続されている、
   ことを特徴とする請求項４に記載の一体型電動パワーステアリング装置。
7. 前記配線基板は、前記軸方向に対して表面が垂直となるように前記ハウジングに収納され、
   前記電動モータの巻線端子と前記配線基板との間に配置された導電性バネ部材を備え、
   前記導電性バネ部材は、一端が前記巻線端子に当接して前記巻線端子に電気的に接続され、他端が前記配線基板に当接して前記配線基板に電気的に接続されている、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の一体型電動パワーステアリング装置。
8. 前記巻線端子は、前記軸方向に対して垂直方向に延びる平面部を有し、
   前記配線基板は、前記電動モータ側の表面に凹部を備え、
   前記導電性バネ部材の一端は、前記巻線端子の前記平面部に当接し、
   前記導電性バネ部材の多端は、前記配線基板の前記凹部に挿入されて前記配線基板に当接している、
   ことを特徴とする請求項７に記載の一体型電動パワーステアリング装置。
9. 前記モジュールとして構成された制御ユニットは、前記電動モータのモータケースの軸方向の端部に接着剤により固定されている、
   ことを特徴とする請求項１から８のうちの何れか一項に記載の一体型電動パワーステアリング装置。
10. 前記モータケースは、前記軸方向の端部に凹部を備え、
    前記ハウジングは、前記モータケースの前記軸方向の端部に対向する軸方向の端部に前記凹部に嵌合する凸部を備え、
    前記モータケースの凹部と前記ハウジングの凸部は、前記接着剤により固着されている、
    ことを特徴とする請求項９に記載の一体型電動パワーステアリング装置。
11. 車両の運転者による操舵トルクに対応したアシストトルクを発生する電動モータと、前記電動モータを制御する制御ユニットとを備え、
    前記制御ユニットは、前記電動モータに電流を供給する複数のスイッチング素子からなるインバータ回路と、前記インバータ回路に指令信号を出力するＣＰＵと、少なくとも前記インバータ回路と前記ＣＰＵとを搭載した配線基板と、前記配線基板を収納するハウジングと、前記ハウジングに設けられ、前記制御ユニットの外部に設けられた電源装置と前記車両の運転状態を検出するセンサとを、前記制御ユニットに接続するコネクタとを備えたモジュールとして構成され、
    前記配線基板は、前記電動モータの軸方向に対して表面が垂直となるように前記ハウジングに収納され、
    前記ハウジングは、前記電動モータの巻線端子に接続される配線部材を備え、
    前記配線部材は、前記ハウジングの内部で前記軸方向に延在するように配置され、
    前記モジュールとして構成された前記制御ユニットは、前記電動モータの軸方向に前記電動モータに一体に固定される、
    ように構成された一体型電動パワーステアリング装置の製造方法であって、
    前記制御ユニットと前記電動モータは、夫々個別に組み立てられ、
    前記個別に組み立てられた制御ユニットと前記電動モータとを前記軸方向に一体に固定する、
    ことを特徴とする一体型電動パワーステアリング装置の製造方法。
12. 前記配線基板は、前記配線部材が延在前記軸方向に延在しているハウジングの内部に、前記電動モータ側から組み付けられる、
    ことを特徴とする請求項１１に記載の一体型電動パワーステアリング装置の製造方法。
13. 前記電動モータの巻線端子は、前記制御ユニットの前記ハウジングを前記電動モータ側に押圧することで前記配線部材にプレスフィットされることを特徴とする請求項１１又は１２に記載の一体型電動パワーステアリング装置の製造方法。
14. 前記電動モータと前記制御ユニットとを一体に組付けた後に、前記電動モータの巻線端子と前記配線部材とを前記ハウジングの外側で溶接により接続する、
    ことを特徴とする請求項１２に記載の一体型電動パワーステアリング装置の製造方法。

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