KR102097928B1 - 전동 구동 장치 및 전동 파워 스티어링 장치 - Google Patents

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Abstract

전동 모터의 회전축의 출력축부(14)와는 반대쪽 모터 하우징(11)의 끝단면부에, 전력 변환용 스위칭 회로측 방열부(15A) 및 전원 회로측 방열부(15B)가 형성되고, 전력 변환용 스위칭 회로측 방열부(15A)에, 전력 변환 회로부를 구성하는 상부 아암측 스위칭 소자 및 하부 아암측 스위칭 소자를 패키지화한 전력 변환용 스위칭 회로부(16)를 실장한, 전력 변환용 스위칭 회로 기판이, 방열 가능하게 부착되며, 전원 회로측 방열부(15B)에, 상부 아암측 스위칭 소자 및 하부 아암측 스위칭 소자를 제외한 전력 변환 회로부와 전원 회로부를 실장한, 전원 회로 기판이, 방열 가능하게 부착된다.

Description

전동 구동 장치 및 전동 파워 스티어링 장치
본 발명은 전동 구동 장치 및 전동 파워 스티어링 장치에 관한 것으로, 특히 전자 제어 장치를 내장한 전동 구동 장치 및 전동 파워 스티어링 장치에 관한 것이다.
일반적인 산업 기계 분야에 있어서는, 전동 모터에 의해 기계계 제어 요소를 구동하는 것이 행해지고 있지만, 최근에는 전동 모터의 회전 속도나 회전 토크를 제어하는 반도체 소자 등으로 이루어진 전자 제어부를 전동 모터에 일체적으로 내장하는, 이른바 기전(機電) 일체형의 전동 구동 장치가 채용되기 시작하고 있다.
기전 일체형의 전동 구동 장치의 예로서, 예컨대 자동차의 전동 파워 스티어링 장치에 있어서는, 운전자가 스티어링 휠을 조작함으로써 회동하는 스티어링 샤프트의 회동 방향과 회동 토크를 검출하고, 이 검출값에 기초하여 스티어링 샤프트의 회동 방향과 동일한 방향으로 회동하도록 전동 모터를 구동하여, 조향 어시스트 토크를 발생시키도록 구성되어 있다. 이 전동 모터를 제어하기 위해, 전자 제어부(ECU: Electronic Control Unit)가 파워 스티어링 장치에 설치되어 있다.
종래의 전동 파워 스티어링 장치로는, 예컨대, 일본 특허 공개 제2015-134598호 공보(특허문헌 1)에 기재된 것이 알려져 있다. 특허문헌 1에는, 전동 모터부와 전자 제어부에 의해 구성된 전동 파워 스티어링 장치가 기재되어 있다. 그리고, 전동 모터부의 전동 모터는, 알루미늄 합금 등으로 만들어진 통부를 갖는 모터 하우징에 수납되고, 전자 제어부의 전자 부품이 실장된 기판은, 모터 하우징의 축 방향의 출력축과는 반대쪽에 배치된 ECU 하우징으로서 기능하는 히트 싱크에 부착되어 있다. 히트 싱크에 부착되는 기판은, 전원 회로부, 전동 모터를 구동 제어하는 MOSFET, 혹은 IGBT 등과 같은 파워 스위칭 소자를 갖는 전력 변환 회로부, 및 파워 스위칭 소자를 제어하는 제어 회로부를 구비하고, 파워 스위칭 소자의 출력 단자와 전동 모터의 입력 단자는 버스바를 통해 전기적으로 접속되어 있다.
그리고, 히트 싱크에 부착된 전자 제어부에는, 합성수지로 만들어진 커넥터 케이스를 통해 전원으로부터 전력이 공급되고, 또한 검출 센서류로부터 운전 상태 등의 검출 신호가 공급되고 있다. 커넥터 케이스는 덮개로서 기능하고 있고, 히트 싱크를 밀폐하여 막도록 고정되며, 또한 고정 볼트에 의해 히트 싱크의 외주 표면에 고정되어 있다.
또한, 이 밖에 전자 제어 장치를 일체화한 전동 구동 장치로는, 전동 브레이크나 각종 유압 제어용 전동 유압 제어기 등이 알려져 있지만, 이하의 설명에서는 대표하여 전동 파워 스티어링 장치에 대해서 설명한다.
특허문헌 1 : 일본 특허 공개 제2015-134598호 공보
그런데, 특허문헌 1에 기재되어 있는 전동 파워 스티어링 장치는 자동차의 엔진룸 내에 배치되기 때문에, 소형으로 구성될 필요가 있다. 특히 최근에는 자동차의 엔진룸 내부는, 배기 가스 대책 기기나 안전 대책 기기 등의 보조 기계류가 많이 설치되는 경향이 있어, 전동 파워 스티어링 장치를 포함하여 각종 보조 기계류는 가능한 한 소형화하는 것이나 부품 개수를 저감하는 것이 요구되고 있다.
그리고, 특허문헌 1에 있는 구성의 전동 파워 스티어링 장치에 있어서는, 특히 전원 회로부, 전력 변환 회로부의 열을 외부로 방열하기 위한 히트 싱크 부재가, 모터 하우징과 ECU 하우징 사이에 배치되어 있다. 이 때문에, 히트 싱크 부재 분만큼 여분으로 축 방향의 길이가 길어지는 경향이 있다. 또한, 전원 회로부나 전력 변환 회로부를 구성하는 전기 부품은 발열량이 커서, 소형화하는 경우에는, 이 열을 효율적으로 외부로 방열해 줄 필요가 있다. 따라서, 축 방향의 길이를 가능한 한 짧게 함과 더불어, 전원 회로부나 전력 변환 회로부의 열을 효율적으로 외부로 방열할 수 있는 전동 구동 장치가 요구되고 있다.
또한, 전원 회로부, 전력 변환 회로부, 제어 회로부는, 고장이나 이상에 대한 대책으로서 이중계(dual system)로 구성되는 경우가 많아, 각 전기 부품의 배치적인 할당을 용이하게 행할 수 있는 구성이 요구되고 있다.
본 발명의 목적은, 축 방향의 길이를 가능한 한 짧게 함과 더불어, 전원 회로부나 전력 변환 회로부의 열을 효율적으로 외부로 방열할 수 있고, 게다가 전기 부품의 배치 할당이 용이한 신규 전동 구동 장치 및 전동 파워 스티어링 장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 특징은, 전동 모터의 회전축의 출력축과는 반대쪽 모터 하우징의 끝단면부에 전력 변환용 스위칭 회로측 방열부 및 전원 회로측 방열부를 형성하고, 전력 변환용 스위칭 회로측 방열부에, 전력 변환 회로부를 구성하는 상부 아암측 스위칭 소자 및 하부 아암측 스위칭 소자를 합성수지로 패키지화한 전력 변환용 스위칭 회로부를 실장한, 전력 변환용 스위칭 회로 기판을 방열 가능하게 부착하며, 전원 회로측 방열부에, 상부 아암측 스위칭 소자 및 하부 아암측 스위칭 소자를 제외한 전력 변환 회로부와 전원 회로부를 실장한, 전원 회로 기판을 방열 가능하게 부착한 점에 있다.
본 발명에 따르면, 전원 회로부 및 전력 변환용 스위칭 회로부에서 발생한 열을 모터 하우징의 끝단면부로 전열(傳熱)시킴으로써, 히트 싱크 부재를 생략하여 축 방향의 길이를 짧게 할 수 있게 된다. 또한, 모터 하우징은 충분한 열용량을 갖기 때문에, 전원 회로부나 전력 변환용 스위칭 회로부의 열을 효율적으로 외부로 방열할 수 있다. 또한, 전력 변환 회로부를, 전력 변환용 스위칭 회로부와, 이 전력 변환용 스위칭 회로부를 제외한 전력 변환 회로부로 분리하고, 전력 변환용 스위칭 회로부를 제외한 전력 변환 회로부를 전원 회로 기판에 실장했기 때문에, 전기 부품의 배치 할당을 쉽게 할 수 있다.
도 1은 본 발명이 적용되는 일례로서의 조향 장치의 전체 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시형태가 되는 전동 파워 스티어링 장치의 전체 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 전동 파워 스티어링 장치의 분해 사시도이다.
도 4는 도 3에 도시된 모터 하우징의 사시도이다.
도 5는 도 4에 도시된 모터 하우징을 축 방향으로 절단한 단면도이다.
도 6은 도 4에 도시된 모터 하우징에 전력 변환용 스위칭 회로부를 배치한 상태를 나타낸 사시도이다.
도 7은 도 6에 도시된 전력 변환용 스위칭 회로부의 단면을 나타낸 단면도이다.
도 8은 도 4에 도시된 모터 하우징에 전원 회로부를 배치한 상태를 나타낸 사시도이다.
도 9는 도 4에 도시된 모터 하우징에 제어 회로부를 배치한 상태를 나타낸 사시도이다.
도 10은 조립된 전동 파워 스티어링 장치의 전자 제어부 부근을 축 방향으로 절단한 단면도이다.
도 11은 본 발명의 전력 변환용 스위칭 회로부의 다른 실시형태를 나타낸 상면도이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대해서 도면을 이용하여 상세히 설명하지만, 본 발명은 이하의 실시형태에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적인 개념 중에서 여러 가지의 변형례나 응용례도 그 범위에 포함하는 것이다.
본 발명의 실시형태를 설명하기 전에 본 발명이 적용되는 일례로서의 조향 장치의 구성에 대해서 도 1을 이용하여 간단히 설명한다.
우선, 자동차의 전륜을 조향하기 위한 조향 장치에 대해서 설명한다. 조향 장치(1)는, 도 1에 도시된 바와 같이 구성된다. 도시하지 않은 스티어링 휠에 연결된 스티어링 샤프트(2)의 하단에는, 도시하지 않은 피니언이 설치되고, 이 피니언은, 차체 좌우 방향으로 긴 도시하지 않은 랙과 맞물린다. 이 랙의 양단에는, 전륜을 좌우 방향으로 조향하기 위한 타이 로드(3)가 연결되고, 랙은, 랙 하우징(4)에 덮인다. 그리고, 랙 하우징(4)과 타이 로드(3) 사이에는, 고무 부트(5)가 설치된다.
스티어링 휠을 회동 조작할 때의 토크를 보조하기 위해, 전동 파워 스티어링 장치(6)가 설치된다. 즉, 스티어링 샤프트(2)의 회동 방향과 회동 토크를 검출하는 토크 센서(7)가 설치되고, 토크 센서(7)의 검출값에 기초하여 랙에 기어(10)를 통해 조향 보조력을 부여하는 전동 모터부(8)와, 전동 모터부(8)에 배치되는 전동 모터를 제어하는 전자 제어 장치부(ECU)(9)가 설치된다. 전동 파워 스티어링 장치(6)의 전동 모터부(8)는, 출력축쪽 외주부의 3지점이 도시하지 않은 볼트를 통해 기어(10)에 접속되고, 전동 모터부(8)의 출력축과는 반대쪽에 전자 제어부(9)가 설치된다.
전동 파워 스티어링 장치(6)에 있어서는, 스티어링 휠이 조작됨으로써 스티어링 샤프트(2)가 어느 한 방향으로 회동 조작되면, 이 스티어링 샤프트(2)의 회동 방향과 회동 토크를 토크 센서(7)가 검출하고, 이 검출값에 기초하여 제어 회로부가 전동 모터의 구동 조작량을 연산한다. 이 연산된 구동 조작량에 기초하여 전력 변환 회로부의 파워 스위칭 소자에 의해 전동 모터가 구동되고, 전동 모터의 출력축은 스티어링 샤프트(2)를 조작 방향과 동일한 방향으로 구동하도록 회동된다. 출력축의 회동은, 도시하지 않은 피니언으로부터 기어(10)를 통해 도시하지 않은 랙으로 전달되어, 자동차가 조향되는 것이다. 이들의 구성, 작용은 이미 잘 알려져 있기 때문에, 이 이상의 설명은 생략한다.
전술한 바와 같이, 특허문헌 1에 있는 구성의 전동 파워 스티어링 장치에 있어서는, 특히 전원 회로부, 전력 변환 회로부의 열을 외부로 방열하기 위한 히트 싱크 부재가, 모터 하우징과 커넥터 케이스 사이에 배치되어 있다. 이 때문에, 히트 싱크 부재 분만큼 여분으로 축 방향의 길이가 길어지는 경향이 있다. 또한, 전원 회로부나 전력 변환 회로부를 구성하는 전기 부품은 발열량이 커서, 소형화하는 경우에는 이 열을 효율적으로 외부로 방열해 줄 필요가 있다. 따라서, 축 방향의 길이를 가능한 한 짧게 함과 더불어, 전원 회로부나 전력 변환 회로부의 열을 효율적으로 외부로 방열할 수 있는 전동 구동 장치가 요구되고 있다. 또한, 전력 변환 회로부, 전원 회로부, 제어 회로부는, 고장이나 이상에 대한 대책으로서 이중계로 구성되는 경우가 많아, 각 전기 부품의 배치적인 할당을 용이하게 행할 수 있는 구성이 요구되고 있다.
이러한 배경으로부터, 본 실시형태는, 다음과 같은 구성의 전동 파워 스티어링 장치를 제안하는 것이다. 즉, 본 실시형태에 있어서는, 전동 모터의 회전축의 출력부와는 반대쪽 모터 하우징의 끝단면부에 전력 변환용 스위칭 회로측 방열부 및 전원 회로측 방열부를 형성하고, 전력 변환용 스위칭 회로측 방열부에, 전력 변환 회로부를 구성하는 상부 아암측 스위칭 소자 및 하부 아암측 스위칭 소자를 합성수지로 패키지화한 전력 변환용 스위칭 회로부를 실장한, 전력 변환용 스위칭 회로 기판을 방열 가능하게 부착하며, 또한 전원 회로측 방열부에, 상부 아암측 스위칭 소자 및 하부 아암측 스위칭 소자를 제외한 전력 변환 회로부와 전원 회로부를 실장한, 전원 회로 기판을 방열 가능하게 부착한 구성으로 한 것이다.
이러한 구성에 따르면, 전원 회로부 및 전력 변환용 스위칭 회로부에서 발생한 열을 모터 하우징의 끝단면부로 전열시킴으로써, 히트 싱크 부재를 생략하여 축 방향의 길이를 짧게 할 수 있게 된다. 또한, 모터 하우징은 충분한 열용량을 갖기 때문에, 전원 회로부나 전력 변환용 스위칭 회로부의 열을 효율적으로 외부로 방열할 수 있다. 또한, 전력 변환 회로부를, 전력 변환용 스위칭 회로부와, 이 전력 변환용 스위칭 회로부를 제외한 전력 변환 회로부로 분리하고, 전력 변환용 스위칭 회로부를 제외한 전력 변환 회로부를 전원 회로 기판에 실장했기 때문에, 전기 부품의 배치 할당을 쉽게 할 수 있다.
이하, 본 발명의 일 실시형태가 되는 전동 파워 스티어링 장치의 구체적인 구성에 대해서, 도 2 내지 도 10을 이용하여 상세히 설명한다. 또한, 도 2는 본 실시형태가 되는 전동 파워 스티어링 장치의 전체적인 구성을 나타낸 도면이고, 도 3은 도 2에 도시된 전동 파워 스티어링 장치의 구성 부품을 분해하여 비스듬한 방향에서 본 도면이며, 도 4 내지 도 9는 각 구성 부품의 조립 순서에 따라 각 구성 부품을 조립한 상태를 나타낸 도면이고, 도 10은 전동 파워 스티어링 장치의 전자 제어부 부근을 축 방향으로 절단한 도면이다. 따라서, 이하의 설명에서는, 각 도면을 적절하게 인용하면서 설명을 행하는 것으로 한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 전동 파워 스티어링 장치를 구성하는 전동 모터부(8)는, 알루미늄 합금 등으로 만들어진 통부를 갖는 모터 하우징(11) 및 이것에 수납되는 도시하지 않은 전동 모터로 구성되고, 전자 제어부(9)는, 모터 하우징(11)의 축 방향의 출력축과는 반대쪽에 배치되는, 알루미늄 합금 등으로 만들어진 금속 커버(12) 및 이것에 수납되는 도시하지 않은 전자 제어 조립체로 구성된다.
모터 하우징(11)과 금속 커버(12)는, 그 대향 끝단면에서, 접착제, 혹은 용착, 혹은 고정 볼트에 의해 일체적으로 고정된다. 금속 커버(12)의 내부에 수납되는 전자 제어 조립체는, 필요한 전원을 생성하는 전원 회로부나, 전동 모터부(8)의 전동 모터를 구동 제어하는 MOSFET 혹은 IGBT 등으로 이루어지는 파워 스위칭 소자를 갖는 전력 변환 회로나, 이 파워 스위칭 소자를 제어하는 제어 회로부로 이루어지고, 파워 스위칭 소자의 출력 단자와 전동 모터의 코일 입력 단자는, 버스바를 통해 전기적으로 접속된다.
금속 커버(12)의 끝단면에는, 커넥터 단자 조립체(13)가 고정 볼트에 의해 고정된다. 커넥터 단자 조립체(13)는, 전력 공급용 커넥터 단자 형성부(13A), 검출 센서용 커넥터 단자 형성부(13B), 제어 상태를 외부 기기로 송출하는 제어 상태 송출용 커넥터 단자 형성부(13C)를 구비한다. 그리고, 금속 커버(12)에 수납되는 전자 제어 조립체는, 합성수지로 만들어진 전력 공급용 커넥터 단자 형성부(13A)를 통해 전원으로부터 전력이 공급되고, 또한 검출 센서류로부터 운전 상태 등의 검출 신호가 검출 센서용 커넥터 단자 형성부(13B)를 통해 공급되며, 현재의 전동 파워 스티어링 장치의 제어 상태 신호가 제어 상태 송출용 커넥터 단자 형성부(13C)를 통해 송출된다.
도 3은 전동 파워 스티어링 장치(6)의 분해 사시도를 나타내고 있다. 모터 하우징(11)에는, 내부에 원환형의 철제의 사이드 요크(도시하지 않음)가 감합(嵌合)되고, 이 사이드 요크 내에 전동 모터(도시하지 않음)가 수납되는 것이다. 전동 모터의 출력축부(14)는, 기어를 통해 랙에 조향 보조력을 부여한다. 또한, 전동 모터의 구체적인 구조는 잘 알려져 있기 때문에, 여기서는 설명을 생략한다.
모터 하우징(11)은, 알루미늄 합금으로 만들어지고, 전동 모터에서 발생한 열이나, 후술하는 전원 회로부나 전력 변환 회로부에서 발생한 열을 외부 대기로 방출하는 히트 싱크 부재로서 기능한다. 전동 모터와 모터 하우징(11)으로 전동 모터부를 구성한다.
전동 모터부의 출력축부(14)의 반대쪽 모터 하우징(11)의 하우징 끝단면부(15)에는, 전자 제어부(EC)가 부착된다. 모터 하우징(11)의 하우징 끝단면부(15)는, 모터 하우징(11)과 일체적으로 형성되지만, 이 밖에 하우징 끝단면부(15)만을 별체로 형성하고, 볼트나 용접에 의해 모터 하우징(11)과 일체화하여도 좋다.
그리고, 전자 제어부(EC)는, 전력 변환 회로를 구성하는 3상(相)의 상부 아암측 스위칭 소자 및 하부 아암측 스위칭 소자를 합성수지로 패키지화한 전력 변환용 스위칭 회로부(16), 전원 회로부(17), 제어 회로부(18)로 구성된다. 여기서, 전원 회로부(17)에는, 전술한 3상의 스위칭 소자를 제외한 콘덴서 등의 회로 소자를 구비하는 전력 변환 회로가 설치된다.
즉, 전력 변환 회로는, 상부 아암측 스위칭 소자 및 하부 아암측 스위칭 소자를 패키지화한 전력 변환용 스위칭 회로부(16)와, 이 전력 변환용 스위칭 회로부(16)를 제외한 전력 변환 회로로 분리된다. 그리고, 전력 변환용 스위칭 회로부(16)를 제외한 전력 변환 회로는, 전원 회로부(17)와 동일한 기판에 일체화된다.
여기서, 전력 변환용 스위칭 회로부(16), 전원 회로부(17), 제어 회로부(18)는 다중계(redundant system)를 구성하는 것으로서, 전력 변환용 스위칭 회로부(16), 전원 회로부(17), 제어 회로부(18)의 각각이, 주(主) 전자 제어부와 부(副) 전자 제어부의 이중계를 구성한다. 그리고, 통상은, 주 전자 제어부에 의해 전동 모터가 제어, 구동되지만, 주 전자 제어부에 이상이나 고장이 발생하면, 부 전자 제어부로 전환되어 전동 모터가 제어, 구동되는 것이다.
따라서, 후술하겠지만, 통상은 주 전자 제어부로부터의 열이 모터 하우징(11)에 전달되고, 주 전자 제어부에 이상이나 고장이 발생하면, 주 전자 제어부가 정지되고 부 전자 제어부가 작동하며, 모터 하우징(11)에는 부 전자 제어부로부터의 열이 전달되는 것이다.
단, 본 실시형태에서는 채용하고 있지 않지만, 주 전자 제어부와 부 전자 제어부를 합하여 정규 전자 제어부로서 기능하게 하고, 한쪽 전자 제어부에 이상, 고장이 발생하면, 다른 쪽 전자 제어부에서 절반의 능력에 의해 전동 모터를 제어, 구동하는 것도 가능하다. 이 경우, 전동 모터의 능력은 절반이 되지만, 이른바 「림프 홈(limp home) 기능」은 확보되게 된다. 따라서, 통상의 경우에는, 주 전자 제어부와 부 전자 제어부의 열이 모터 하우징(11)에 전달되는 것이다.
전자 제어부(EC)는, 제어 회로부(18), 전원 회로부(17), 전력 변환용 스위칭 회로부(16), 커넥터 단자 조립체(13)로 구성되고, 하우징 끝단면부(15) 쪽으로부터 멀어지는 방향을 향해, 전력 변환용 스위칭 회로부(16), 전원 회로부(17), 제어 회로부(18), 커넥터 단자 조립체(13)의 순서로 배치된다.
제어 회로부(18)는, 전력 변환용 스위칭 회로부(16)의 스위칭 소자를 구동하는 제어 신호를 생성하는 것으로, 마이크로컴퓨터, 주변 회로 등으로 구성된다.
전원 회로부(17)는, 제어 회로부(18)를 구동하는 전원 및 전력 변환용 스위칭 회로부(16)의 전원을 생성하는 것으로, 콘덴서, 코일, 스위칭 소자 등으로 구성된다. 또한, 전원 회로부(17)에는 전술한 바와 같이, 3상의 스위칭 소자를 제외한 전력 변환 회로가 설치된다. 전원 회로부(17)에는 콘덴서나 코일이 실장되기 때문에, 축 방향의 수납 길이는 충분히 확보된다. 이것에 의해, 전력 변환 회로의 콘덴서를 추가하여 설치할 수 있는 것이다.
전력 변환용 스위칭 회로부(16)는, 전동 모터의 코일에 흐르는 전력을 조정하는 것으로, 3상의 상하 아암을 구성하는 스위칭 소자 등으로 구성된다. 그리고, 전력 변환용 스위칭 회로부(16)는, 분리된 콘덴서 등의 회로 소자 분만큼 축 방향의 수납 길이가 단축되기 때문에, 전자 제어부(EC)의 축 방향의 전체적인 길이를 짧게 할 수 있는 것이다.
여기서, 전자 제어부(EC)에서 발열량이 많은 것은, 주로 전력 변환용 스위칭 회로부(16), 전원 회로부(17)이며, 전력 변환용 스위칭 회로부(16), 전원 회로부(17)의 열은, 알루미늄 합금으로 이루어진 모터 하우징(11)으로부터 방열되는 것이다. 이 구성에 대해서는 후술한다.
제어 회로부(18)와 금속 커버(12) 사이에는, 합성수지로 이루어진 커넥터 단자 조립체(13)가 설치되고, 차량 배터리(전원)나 외부의 도시하지 않은 다른 제어 장치에 접속된다. 물론, 이 커넥터 단자 조립체(13)가, 전력 변환용 스위칭 회로부(16), 전원 회로부(17), 제어 회로부(18)와 전기적으로 접속되는 것은, 물론이다.
금속 커버(12)는, 전력 변환용 스위칭 회로부(16), 전원 회로부(17), 제어 회로부(18)를 수납하여 이들을 액밀적(液密的)으로 밀봉하는 기능을 구비하는 것으로서, 본 실시형태에서는, 용착에 의해 모터 하우징(11)에 고정된다. 이 금속 커버(12)는, 금속으로 만들어지기 때문에, 전력 변환용 스위칭 회로부(16), 전원 회로부(17) 등에 의해 발생한 열을 외부로 방열하는 기능도 겸비한다.
다음에, 도 4 내지 도 9에 기초하여 각 구성 부품의 구성과 조립 방법에 대해서 설명한다. 우선, 도 4는 모터 하우징(11)의 외관을 나타내고 있고, 도 5는 그 축 방향 단면을 나타내고 있다. 도 4, 도 5에 있어서, 모터 하우징(11)은, 통형의 형태로 형성되는 측둘레면부(11A)와, 측둘레면부(11A)의 일단을 폐색하는 하우징 끝단면부(15)와, 측둘레면부(11A)의 타단을 폐색하는 덮개부(19)로 구성된다. 본 실시형태에서는, 모터 하우징(11)은 바닥이 있는 원통 형상이며, 측둘레면부(11A)와 하우징 끝단면부(15)는 일체적으로 형성된다. 또한, 덮개부(19)는, 측둘레면부(11A)에 전동 모터를 수납한 후에 측둘레면부(11A)의 타단을 폐색하는 것이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 측둘레면부(11A)의 내부에는, 철심에 코일(20)이 권취된 스테이터(21)가 감합되고, 이 스테이터(21)의 내부에, 센서 마그넷을 매설한 로터(22)가 회전 가능하게 수납된다. 로터(22)에는 회전축(23)이 고정되고, 일단은 출력축부(14)가 되고, 타단은 회전축(23)의 회전 위상이나 회전수를 검출하기 위한 회전 검출부(24)가 된다. 회전 검출부(24)에는 센서 마그넷이 설치되고, 하우징 끝단면부(15)에 형성한 관통 구멍(25)을 관통하여 외부로 돌출된다. 그리고, 도시하지 않은 GMR 소자 등으로 이루어진 자기 센서에 의해 회전축(23)의 회전 위상이나 회전수를 검출하도록 이루어진다. 이 회전 검출부(24)에 대해서는 후술한다.
도 4로 되돌아가, 회전축(23)의 출력축부(14)와는 반대쪽에 위치하는 하우징 끝단면부(15)의 면에는, 본 실시형태의 특징인 전력 변환용 스위칭 회로부(16)(도 3 참조)의 전력 변환용 스위칭 회로측 방열부(15A), 전원 회로부(17)(도 3 참조)의 전원 회로측 방열부(15B)가 형성된다. 하우징 끝단면부(15)의 네 귀퉁이에는, 기판 고정 볼록부(26)가 일체적으로 심어지고, 내부에 나사 구멍이 형성된다.
기판 고정 볼록부(26)는, 후술하는 제어 회로부(18)의 기판을 고정하기 위해서 설치된다. 또한, 후술하는 전력 변환용 스위칭 회로측 방열부(15A)로부터 심은 기판 고정 볼록부(26)에는, 이것도 후술하는 전원 회로측 방열부(15B)와 축 방향에서 동일한 높이의 기판 받침부(27)가 형성된다. 이 기판 받침부(27)는, 후술하는 전원 회로부(17)의 전원 회로 기판인 유리 에폭시 기판(31)을 배치하기 위한 것이다.
하우징 끝단면부(15)를 형성하는, 회전축(23)과 직교하는 직경 방향의 평면 영역은, 2분할된다. 하나는, 전력 변환용 스위칭 회로부(16)가 실장된 금속 기판이 부착되는, 전력 변환용 스위칭 회로측 방열부(15A)를 형성하고, 다른 하나는, 전원 회로부(17)가 실장된 유리 에폭시 기판이 부착되는, 전원 회로측 방열부(15B)를 형성한다.
본 실시형태에서는, 전력 변환용 스위칭 회로측 방열부(15A) 쪽이 전원 회로측 방열부(15B)보다 면적이 크고, 게다가 단차를 갖도록 형성된다. 즉, 단차를 갖기 때문에, 작은 면적의 전원 회로측 방열부(15B)에 전원 회로부(17)의 유리 에폭시 기판을 고정하면, 하우징 끝단면부(15)의 직경 방향의 면을 전체적으로 이용할 수 있고, 한편, 전력 변환용 스위칭 회로측 방열부(15A)의 면적이 크기 때문에, 전력 변환용 스위칭 회로부(16)의 설치 면적을 확보할 수 있게 된다.
그리고, 전력 변환용 스위칭 회로측 방열부(15A)와 전원 회로측 방열부(15B)는, 축 방향(회전축(23)이 연장되는 방향)을 향해 높이가 상이한 단차를 갖는다. 즉, 전원 회로측 방열부(15B)는, 전동 모터의 회전축(23)의 방향에서 보아, 전력 변환용 스위칭 회로측 방열부(15A)에 대하여 멀어지는 방향으로 단차를 갖도록 형성된다. 이 단차는, 전력 변환용 스위칭 회로부(16)를 설치한 후에 전원 회로부(17)를 설치하는 경우에, 전력 변환용 스위칭 회로부(16)와 전원 회로부(17)가 각각 간섭하지 않는 길이로 설정된다.
또한, 이 단차는, 회전축(23)의 축 방향에서 보아 회전 검출부(24)를 넘는 길이로 설정되고, 후술하는 전원 회로부(17)의 유리 에폭시 기판(31)에 설치한 자기 센서가, 회전 검출부(24)의 센서 마그넷에 비접촉으로 근접하는 길이로 설정된다. 한편, 근접하는 길이는 가능한 한 짧은 것이 좋고, 설계적인 오차를 고려한 소정의 길이로 설정된다. 또한, 전력 변환용 스위칭 회로측 방열부(15A)는, 센서 마그넷을 기준으로 하여 전동 모터 쪽에 형성되는 구성으로 이루어진다.
전력 변환용 스위칭 회로측 방열부(15A)에는, 3개의 가늘고 긴 직사각형의 돌출형 방열부(28)가, 회전축(23)을 둘러싸는 「ㄷ」자형의 형태로 형성된다. 이 돌출형 방열부(28)는, 후술하는 이중계의 전력 변환용 스위칭 회로부(16)가 설치되는 것이다. 또한, 돌출형 방열부(28)는, 전동 모터의 회전축(23)의 방향에서 보아 전동 모터로부터 멀어지는 방향으로 돌출되어 연장되는 것이다.
또한, 전원 회로측 방열부(15B)는, 평면 형상으로서, 후술하는 전원 회로부(17)가 설치되는 것이다. 따라서, 돌출형 방열부(28)는, 전력 변환용 스위칭 회로부(16)에서 발생한 열을 하우징 끝단면부(15)로 전열하는 방열 영역으로서 기능하고, 전원 회로측 방열부(15B)는, 전원 회로부(17)에서 발생한 열을 하우징 끝단면부(15)로 전열하는 방열 영역으로서 기능하는 것이다.
한편, 돌출형 방열부(28)는 생략할 수 있고, 이 경우에는 전력 변환용 스위칭 회로측 방열부(15A)가 전력 변환용 스위칭 회로부(16)에서 발생한 열을 하우징 끝단면부(15)로 전열하는 방열 영역으로서 기능한다. 단, 본 실시형태에서는, 돌출형 방열부(28)에 전력 변환용 스위칭 회로부(16)의 금속 기판을 마찰 교반 접합에 의해 용착함으로써, 확실한 고정을 도모하고 있다.
이와 같이, 본 실시형태가 되는 모터 하우징(11)의 하우징 끝단면부(15)에 있어서는, 히트 싱크 부재를 생략하여 축 방향의 길이를 짧게 할 수 있게 되는 것이다. 또한, 모터 하우징(11)은 충분한 열용량을 갖기 때문에, 전원 회로부(17)나 전력 변환용 스위칭 회로부(16)의 열을 효율적으로 외부로 방열할 수 있게 되는 것이다.
다음에, 도 6은 전력 변환용 스위칭 회로부(16)를 돌출형 방열부(28)(도 4 참조)에 설치한 상태를 나타내고 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 전력 변환용 스위칭 회로측 방열부(15A)에 형성되는 돌출형 방열부(28)(도 4 참조)의 상부에는, 이중계로 이루어진 전력 변환용 스위칭 회로부(16)가 설치된다. 여기서, 전력 변환용 스위칭 회로부(16)는, 주 전자 제어부용의 전력 변환용 스위칭 회로부(16M), 부 전자 제어부용의 전력 변환용 스위칭 회로부(16S), 및 페일 세이프용의 전력 변환용 스위칭 회로부(16F)로 구성된다.
도 7에 도시된 바와 같이, 이들 전력 변환용 스위칭 회로부(16M, 16S, 16F)는, 알루미늄과 같은 열전달성이 높은 금속 기판(45)의 상면에 MOSFET와 같은 스위칭 소자(46)(상부 아암용, 하부 아암용, 및 페일 세이프용)를 열전달 가능하도록 부착하고, 상면측에서 스위칭 소자(46)를 합성수지(47)로 둘러싸서 패키지화한 것이다. 이것에 의해, 스위칭 소자(46)의 열은 금속 기판(45)에 전달되고, 또한 금속 기판(45)은 돌출형 방열부(28)에 마찰 교반 접합에 의해 용착되기 때문에, 스위칭 소자(46)의 열은 신속하게 하우징 끝단면부(15)로 전달되게 된다.
이와 같이, 금속 기판(45)은, 돌출형 방열부(28)(도 4 참조)에 강고하게 고정되고, 또한 스위칭 소자(46)에서 발생한 열을 효율적으로 돌출형 방열부(28)(도 4 참조)로 전열시킬 수 있다. 돌출형 방열부(28)(도 4 참조)로 전달된 열은, 전력 변환용 스위칭 회로측 방열부(15A)로 확산되고, 또한 모터 하우징(11)의 측둘레면부(11A)로 전열되어 외부로 방열되는 것이다. 여기서, 전술한 바와 같이, 전력 변환용 스위칭 회로부(16)의 축 방향의 높이는, 전원 회로측 방열부(15B)의 단차의 높이보다 낮게 되어 있기 때문에, 후술하는 전원 회로부(17)와 간섭하는 일은 없는 것이다.
다음에, 도 8은 전력 변환용 스위칭 회로부(16)의 위에서부터 전원 회로부(17)를 설치한 상태를 나타내고 있다. 도 8에 도시된 바와 같이, 전원 회로측 방열부(15B)의 상부에는, 전원 회로부(17)가 설치된다. 전원 회로부(17)를 구성하는 콘덴서(29)나 코일(30), 및 전력 변환 회로를 구성하는 콘덴서(29) 등은, 전원 회로 기판인 유리 에폭시 기판(31)에 배치된다. 전원 회로부(17)도 이중계가 채용되고, 도면으로부터 알 수 있는 바와 같이, 각각 대칭으로 콘덴서(29)나 코일(30) 등으로 이루어진 전원 회로가 형성된다. 물론, 전력 변환 회로도 이중계의 구성으로 이루어진다..
이 유리 에폭시 기판(31)의 전원 회로측 방열부(15B)(도 6 참조) 쪽 면은, 전원 회로측 방열부(15B)와 접촉하도록 하여 하우징 끝단면부(15)에 고정된다. 고정 방법은, 도 8에 도시된 바와 같이, 기판 고정 볼록부(26)의 기판 받침부(27)에 형성된 나사 구멍에 도시하지 않은 고정 볼트에 의해 고정된다. 또한, 전원 회로측 방열부(15B)(도 6 참조)에 형성한 나사 구멍에도 도시하지 않은 고정 볼트에 의해 고정된다.
한편, 전원 회로부(17)가 유리 에폭시 기판(31)으로 형성되기 때문에, 양면 실장이 가능하게 된다. 그리고, 유리 에폭시 기판(31)의 전원 회로측 방열부(15B)(도 6 참조) 쪽 면에는, 도시하지 않은 GMR 소자나 이것의 검출 회로 등으로 이루어진 자기 센서가 실장된다. 이 자기 센서는, 회전축(23)(도 5 참조)의 출력축부(14)와는 반대쪽 단부에 설치한 회전 검출부(24)(도 5 참조)와 협동하여, 회전축(23)의 회전 위상이나 회전수를 검출하도록 이루어진다.
전술한 바와 같이, 전원 회로측 방열부(15B)는, 전원 회로부(17)의 유리 에폭시 기판(31)이 고정된 상태에서, 유리 에폭시 기판(31)에 설치한 자기 센서가 센서 마그넷에 비접촉으로 근접한 위치에 오도록, 그 단차의 높이가 정해진다.
이와 같이, 유리 에폭시 기판(31)은 전원 회로측 방열부(15B)(도 6 참조)에 접촉하도록 하여 고정되기 때문에, 전원 회로부(17)에서 발생한 열을 효율적으로 전원 회로측 방열부(15B)(도 6 참조)로 전열시킬 수 있다. 전원 회로측 방열부(15B)(도 6 참조)에 전달된 열은, 모터 하우징(11)의 측둘레면부(11A)로 확산되어 전열되어 외부로 방열되는 것이다. 여기서, 유리 에폭시 기판(31)과 전원 회로측 방열부(15B)(도 6 참조) 사이에는, 열전달성이 좋은 접착제, 방열 그리스, 방열 시트 중 어느 하나를 개재시킴으로써 열전달 성능을 더욱 향상시킬 수 있다.
다음에, 도 9는 전원 회로부(17)의 위에서부터 제어 회로부(18)를 설치한 상태를 나타내고 있다. 도 9에 도시된 바와 같이, 전원 회로부(17)의 상부에는, 제어 회로부(18)가 설치된다. 제어 회로부(18)를 구성하는 마이크로컴퓨터(32)나 주변 회로(33)는, 유리 에폭시 기판(34)에 배치된다. 제어 회로부(18)도 이중계가 채용되고, 도면으로부터 알 수 있는 바와 같이, 각각 대칭으로 마이크로컴퓨터(32)나 주변 회로(33)로 이루어진 제어 회로가 형성된다.
또한, 마이크로컴퓨터(32)나 주변 회로(33)는, 유리 에폭시 기판(34)의 전원 회로부(17) 쪽 면에 설치되어도 좋은 것이다. 후술하는 도 10에서는, 마이크로컴퓨터(32)나 주변 회로(33)는, 유리 에폭시 기판(34)의 전원 회로부(17) 쪽 면에 설치되어 있는 예를 나타내고 있다.
이 유리 에폭시 기판(34)은, 도 9에 도시된 바와 같이, 기판 고정 볼록부(26)(도 8 참조)의 정상부에 형성된 나사 구멍에 도시하지 않은 고정 볼트에 의해 고정되고, 전원 회로부(17)(도 8 참조)의 유리 에폭시 기판(31)과 제어 회로부(18)의 유리 에폭시 기판(34) 사이는, 도 8에 도시된 전원 회로부(17)의 콘덴서(29)나 코일(30), 및 전력 변환 회로부의 콘덴서(29) 등이 배치되는 공간으로 이루어진다.
다음에, 도 10에 기초하여 모터 하우징(11)의 하우징 끝단면부(15)로부터 전자 제어부(EC)까지의 구성을 더 설명한다. 도 9에 있어서, 전자 제어부(EC)는, 모터 하우징(11)의 하우징 끝단면부(15)에 인접하여 배치되어 있고, 금속 커버(12)에 의해 덮임으로써 금속 커버(12)와 하우징 끝단면부(15)에 의해 형성된 수납 공간(Sh)에 전자 제어부(EC)가 수납되어 있다.
그리고, 회전축(23)의 출력축부(14)와는 반대쪽 단부에는, 자석 유지부(37)가 고정되고, 또한 이것에 회전 검출부(24)를 구성하는 영구자석으로 이루어진 센서 마그넷(38)이 수납, 고정된다. 이 회전축(23)의 단부, 자석 유지부(37), 센서 마그넷(38)은, 모터 하우징(11)의 하우징 끝단면부(15)를 넘어 전자 제어부(EC) 쪽으로 연장된다.
전자 제어부(EC) 쪽에 배치되는 전원 회로부(17)의 유리 에폭시 기판(31)의 모터 하우징(11) 쪽 면에는, GMR 소자와 같은 자기 감지(感磁) 기능을 갖는 자기 센서(39)가 고정되고, 센서 마그넷(38)의 회전에 의해 회전축(23)의 회전 위상 등을 검출한다. 이 때문에, 자기 센서(39)는, 회전 검출부(24)의 센서 마그넷(38)에 대응하는 위치에 배치된다.
전원 회로부(17)의 유리 에폭시 기판(31)이 배치되는 전원 회로측 방열부(15B)(도 4 참조)와 전력 변환용 스위칭 회로측 방열부(15A)(= 돌출형 방열부(28))에 의해 형성되는 단차(Hd)는, 전력 변환용 스위칭 회로측 방열부(15A)(=돌출형 방열부(28))를 기준으로 하여, 회전축(23)의 축 방향에서 보아 전원 회로측 방열부(15B)가 회전 검출부(24)를 넘는 길이로 설정되고, 전원 회로부(17)의 유리 에폭시 기판(31)에 설치한 자기 센서(39)가, 회전 검출부(24)의 센서 마그넷(38)에 비접촉으로 근접하는 길이로 설정된다. 또한, 전력 변환용 스위칭 회로측 방열부(15A)는, 센서 마그넷(38)을 기준으로 하여 전동 모터 쪽으로 치우쳐 형성되는 구성으로 이루어진다.
이와 같이, 전력 변환용 스위칭 회로측 방열부(15A)를 센서 마그넷(38)보다 전동 모터 쪽으로 치우쳐 형성함으로써, 전원 회로부(17)를 센서 마그넷(38) 쪽에 근접시킬 수 있게 된다. 이것에 의해, 축 방향의 길이를 짧게 할 수 있게 된다. 또한, 센서 마그넷(38)과 자기 센서(39)를 근접시킬 수 있어, 자기 센서(39)의 검출 감도를 향상시킬 수 있다.
예컨대, 전력 변환용 스위칭 회로측 방열부(15A)를, 센서 마그넷(38)을 넘도록 전동 모터와는 반대쪽에 형성하면, 전원 회로부(17)의 유리 에폭시 기판(31)을 센서 마그넷(38)으로부터 멀리해야만 하게 되어, 이 분량만큼 축 길이가 길어지고, 나아가서는 센서 마그넷(38)과 자기 센서(39)의 거리가 길어져서 검출 감도가 저하되게 된다.
자석 유지부(37) 및 센서 마그넷(38)의 외측 둘레측에는, 서로 간격을 두고 전력 변환 회로부 고정 부재(35)가 고정된다. 이 전력 변환 회로부 고정 부재(35)는, 도면으로부터도 알 수 있는 바와 같이 원형의 중공 벽면부와 바닥면 벽부를 구비하는, 중공의 바닥이 있는 형상(소위 컵 모양의 형태)으로 형성된다. 그리고, 전력 변환 회로부 고정 부재(35)는, 센서 마그넷(38) 및 자석 유지부(37)의 외주면을 덮도록 하여, 하우징 끝단면부(15)에 형성한 고정 구멍(40)에 압입이나 접착 등의 고정 방법에 의해 강고하게 고정된다.
또한, 전력 변환 회로부 고정 부재(35)의 외측 둘레면에는, 직경 방향 외측으로 연장되는 대략 직사각형의 탄성 기능 부재(36)가 형성된다. 탄발 기능 부재(36)는, 각각 90° 간격을 두고 3방향으로 배치되는 탄성 부여부를 구비하고, 이들 탄성 부여부는, 도 6에 도시된 역시 각각 90° 간격을 두고 3방향으로 배치되는, 전력 변환용 스위칭 회로부(16)를 탄성적으로 돌출형 방열부(28) 쪽을 향해 압박하는 기능을 구비하는 것이다.
고정 구멍(40)은, 하우징 끝단면부(15)의 중앙 부근에 형성한 회전축(23)이 관통하는 관통 구멍(41)의 외측 주위에 원 형상으로 형성되고, 고정 구멍(40)의 내측 둘레측에는, 전력 변환 회로부 고정 부재(35)의 중공부를 형성하는 외측 둘레면이, 압입, 혹은 접착 등의 고정 방법으로 고정된다. 관통 구멍(41)에는, 볼 베어링(42)이 개재되고, 이 볼 베어링(42)에, 회전축(23)이 회전 가능하게 지지된다. 따라서, 모터 하우징(11)의 내부와 전자 제어부(EC)의 내부에 형성된 수납 공간(Sh)은, 기본적으로는 하우징 끝단면부(15) 및 전력 변환 회로부 고정 부재(35)에 의해 수밀적(水密的)으로 격리되는 형태로 이루어진다.
단, 전력 변환 회로부 고정 부재(35)에는, 공기는 투과하지만 수분은 투과시키지 않는 방수 통기막이 설치되고, 모터 하우징(11)의 내부 공간과 금속 커버(12)의 내부 공간의 상호에 있어서는 공기가 유동할 수 있다. 이것에 의해, 모터 하우징(11)에 침입한 수분이, 금속 커버(12) 내의 전자 제어부(EC)에 악영향을 미치는 것을 회피할 수 있게 된다.
그리고, 도 3에 도시된 상태에서, 커넥터 단자 조립체(13)가 전력 변환용 스위칭 회로부(16), 전원 회로부(17), 제어 회로부(18)와 접속되고, 도 2에 도시된 바와 같이, 금속 커버(12)에 의해, 전력 변환용 스위칭 회로부(16), 전원 회로부(17), 제어 회로부(18)가 액밀적으로 밀봉되는 것이다. 이것에 의해, 전동 파워 스티어링 장치의 조립이 완료되는 것이다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 따르면, 전력 변환용 스위칭 회로측 방열부(15A)에 형성된 돌출형 방열부(28)의 상부에, 전력 변환용 스위칭 회로부(16)가 설치된다. 따라서, 전력 변환용 스위칭 회로부(16)의 스위칭 소자에서 발생한 열을 효율적으로 돌출형 방열부(28)로 전열시킬 수 있다. 또한, 돌출형 방열부(28)에 전달된 열은, 전력 변환용 스위칭 회로측 방열부(15A)로 확산되고, 모터 하우징(11)의 측둘레면부(11A)로 전열되어 외부로 방열되게 된다.
마찬가지로, 전원 회로측 방열부(15B)의 상부에는, 전원 회로부(17)가 설치된다. 전원 회로부(17)의 회로 소자가 배치된 유리 에폭시 기판(31)의 전원 회로측 방열부(15B) 쪽 면은, 전원 회로측 방열부(15B)와 접촉하도록 하여 하우징 끝단면부(15)에 고정된다. 따라서, 전원 회로부(17)에서 발생한 열을 효율적으로 전원 회로측 방열부(15B)로 전열시킬 수 있다. 전원 회로측 방열부(15B)로 전달된 열은, 모터 하우징(11)의 측둘레면부(11A)로 확산되어 전열되어 외부로 방열되게 된다.
또한, 전력 변환 회로부를, 전력 변환용 스위칭 회로부(16)와, 이 전력 변환용 스위칭 회로부(16)를 제외한 전력 변환 회로부로 분리하고, 전력 변환용 스위칭 회로부(16)를 제외한 전력 변환 회로부를, 전원 회로부(17)와 함께 유리 에폭시 기판(31)에 실장하기 때문에, 전기 부품의 배치 할당을 쉽게 할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 전력 변환용 스위칭 회로부(16)는, 주 전자 제어부용의 전력 변환용 스위칭 회로부(16M), 부 전자 제어부용의 전력 변환용 스위칭 회로부(16S), 및 페일 세이프용의 전력 변환용 스위칭 회로부(16F)를 각각 분리하여 설치하고 있지만, 도 11에 도시된 바와 같이 일체화하는 것도 가능하다. 도 11에 있어서, 「ㄷ」자형으로 일체적으로 형성된 금속 기판(45A)을 따라, 전력 변환용 스위칭 회로부(16M), 전력 변환용 스위칭 회로부(16S), 전력 변환용 스위칭 회로부(16F)를 구성하는 스위칭 소자(46)를 배치하고, 또한 단자(48)가 노출되도록 합성수지(47A)에 의해 패키지화하여도 좋다. 이와 같이 형성하면, 전력 변환용 스위칭 회로측 방열부(15A)로의 부착이 용이해짐과 더불어, 조립 공수도 저감할 수 있게 된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은, 전동 모터의 회전축의 출력부와는 반대쪽 모터 하우징의 끝단면부에 전력 변환용 스위칭 회로측 방열부 및 전원 회로측 방열부를 형성하고, 전력 변환용 스위칭 회로측 방열부에, 전력 변환 회로부를 구성하는 상부 아암측 스위칭 소자 및 하부 아암측 스위칭 소자를 합성수지로 패키지화한 전력 변환용 스위칭 회로부를 실장한, 전력 변환용 스위칭 회로 기판을 방열 가능하게 부착하며, 전원 회로측 방열부에, 상부 아암측 스위칭 소자 및 하부 아암측 스위칭 소자를 제외한 전력 변환 회로부와 전원 회로부를 실장한, 전원 회로 기판을 방열 가능하게 부착한 구성을 채용하고 있다.
이것에 따르면, 전원 회로부 및 전력 변환용 스위칭 회로부에서 발생한 열을 모터 하우징의 끝단면부로 전열시킴으로써 히트 싱크 부재를 생략하여 축 방향의 길이를 짧게 할 수 있게 된다. 또한, 모터 하우징은 충분한 열용량을 갖기 때문에, 전원 회로부나 전력 변환용 스위칭 회로부의 열을 효율적으로 외부로 방열할 수 있다. 또한, 전력 변환 회로부를, 전력 변환용 스위칭 회로부와, 이 전력 변환용 스위칭 회로부를 제외한 전력 변환 회로부로 분리하고, 전력 변환용 스위칭 회로부를 제외한 전력 변환 회로부를 전원 회로 기판에 실장했기 때문에, 전기 부품의 배치 할당을 쉽게 할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 여러 가지 변형예가 포함된다. 예컨대, 상기한 실시예는 본 발명을 알기 쉽게 설명하기 위해 상세히 설명한 것이며, 반드시 설명한 모든 구성을 구비하는 것으로 한정되는 것은 아니다. 또한, 어떤 실시예의 구성의 일부를 다른 실시예의 구성으로 치환하는 것이 가능하고, 또한, 어떤 실시예의 구성에 다른 실시예의 구성을 더하는 것도 가능하다. 또한, 각 실시예의 구성의 일부에 대해서, 다른 구성의 추가·삭제·치환을 행하는 것이 가능하다.
이상 설명한 실시형태에 기초한 전동 구동 장치로는, 예컨대 이하에 설명한 양태의 것을 생각할 수 있다.
즉, 상기 전동 구동 장치는, 그 하나의 양태에 있어서, 기계계 제어 요소를 구동하는 전동 모터가 수납되는 모터 하우징과, 상기 전동 모터의 회전축의 출력부와는 반대쪽의 상기 모터 하우징의 하우징 끝단면부 쪽에 배치되는, 상기 전동 모터를 구동하기 위한 제어 회로부, 전원 회로부, 전력 변환 회로부로 이루어지는, 전자 제어부를 구비하고, 상기 하우징 끝단면부에는, 전력 변환용 스위칭 회로측 방열부 및, 상기 전동 모터로부터 멀어지는 방향으로 상기 전력 변환용 스위칭 회로측 방열부와 단차를 갖는, 전원 회로측 방열부가 형성되고, 상기 전력 변환용 스위칭 회로측 방열부에는, 상기 전력 변환 회로부를 구성하는 상부 아암측 스위칭 소자 및 하부 아암측 스위칭 소자를 합성수지로 패키지화한 전력 변환용 스위칭 회로부를 실장한, 전력 변환용 스위칭 회로 기판이, 방열 가능하게 부착되며, 상기 전원 회로측 방열부에는, 상기 상부 아암측 스위칭 소자 및 상기 하부 아암측 스위칭 소자를 제외한 상기 전력 변환 회로부와 상기 전원 회로부를 실장한, 전원 회로 기판이, 방열 가능하게 부착된다.
상기 전동 구동 장치의 바람직한 양태에 있어서, 상기 제어 회로부, 상기 상부 아암측 스위칭 소자 및 상기 하부 아암측 스위칭 소자를 제외한 상기 전력 변환 회로부와 상기 전원 회로부, 상기 상부 아암측 스위칭 소자 및 상기 하부 아암측 스위칭 소자로 이루어진 상기 전력 변환용 스위칭 회로부는, 이중계로 구성된다.
다른 바람직한 양태에서는, 상기 전동 구동 장치의 양태 중 어느 하나에 있어서, 상기 전력 변환용 스위칭 회로측 방열부에는, 상기 전동 모터의 회전축 방향에서 보아 상기 전동 모터로부터 멀어지는 방향으로 연장되는, 돌출형 방열부가, 형성된다.
또한 다른 바람직한 양태에서는, 상기 전동 구동 장치의 양태 중 어느 하나에 있어서, 상기 전자 제어부는, 상기 전동 모터의 회전축 방향에서 보아 상기 전동 모터로부터 멀어지는 방향으로, 상기 전력 변환용 스위칭 회로부, 상기 전원 회로부, 상기 제어 회로부의 순서로 배치된다.
또한, 상기 실시형태에 기초한 전동 파워 스티어링 장치로는, 예컨대 이하에 설명하는 양태의 것을 생각할 수 있다.
즉, 상기 전동 파워 스티어링 장치는, 그 하나의 양태에 있어서, 스티어링 샤프트의 회동 방향과 회동 토크를 검출하는 토크 센서로부터의 출력에 기초하여 스티어링 샤프트에 조향 보조력을 부여하는 전동 모터와, 상기 전동 모터가 수납되는 모터 하우징과, 상기 전동 모터의 회전축의 출력부와는 반대쪽의 상기 모터 하우징의 하우징 끝단면부 쪽에 배치되는, 상기 전동 모터를 구동하기 위한 제어 회로부, 전원 회로부, 전력 변환 회로부로 이루어지는, 전자 제어부를 구비하고, 상기 하우징 끝단면부에는, 전력 변환용 스위칭 회로측 방열부 및, 상기 전동 모터로부터 멀어지는 방향으로 상기 전력 변환용 스위칭 회로측 방열부와 단차를 갖는, 전원 회로측 방열부가 형성되고, 상기 전력 변환용 스위칭 회로측 방열부에는, 상기 전력 변환 회로부를 구성하는 상부 아암측 스위칭 소자 및 하부 아암측 스위칭 소자를 합성수지로 패키지화한 전력 변환용 스위칭 회로부를 실장한, 전력 변환용 스위칭 회로 기판이, 방열 가능하게 부착되며, 상기 전원 회로측 방열부에는, 상기 상부 아암측 스위칭 소자 및 상기 하부 아암측 스위칭 소자를 제외한 상기 전력 변환 회로부와 상기 전원 회로부를 실장한, 전원 회로 기판이, 방열 가능하게 부착된다.
상기 전동 파워 스티어링 장치의 바람직한 양태에 있어서, 상기 제어 회로부, 상기 상부 아암측 스위칭 소자 및 상기 하부 아암측 스위칭 소자를 제외한 상기 전력 변환 회로부와 상기 전원 회로부, 상기 상부 아암측 스위칭 소자 및 상기 하부 아암측 스위칭 소자로 이루어진 상기 전력 변환용 스위칭 회로부는, 이중계로 구성된다.
다른 바람직한 양태에서는, 상기 전동 파워 스티어링 장치의 양태 중 어느 하나에 있어서, 상기 전력 변환용 스위칭 회로측 방열부에는, 상기 전동 모터의 회전축 방향에서 보아 상기 전동 모터로부터 멀어지는 방향으로 연장되는, 돌출형 방열부가, 형성된다.
또 다른 바람직한 양태에서는, 상기 전동 파워 스티어링 장치의 양태 중 어느 하나에 있어서, 상기 전자 제어부는, 상기 전동 모터의 회전축 방향에서 보아 상기 전동 모터로부터 멀어지는 방향으로, 상기 전력 변환용 스위칭 회로부, 상기 전원 회로부, 상기 제어 회로부의 순서로 배치된다.

Claims (8)

  1. 기계계 제어 요소를 구동하는 전동 모터가 수납되는 모터 하우징과, 상기 전동 모터의 회전축의 출력부와는 반대쪽의 상기 모터 하우징의 하우징 끝단면부 쪽에 배치되는, 상기 전동 모터를 구동하기 위한 제어 회로부, 전원 회로부, 전력 변환 회로부로 이루어지는, 전자 제어부를 구비하고,
    상기 하우징 끝단면부에는, 전력 변환용 스위칭 회로측 방열부 및, 상기 전동 모터로부터 멀어지는 방향으로 상기 전력 변환용 스위칭 회로측 방열부와 단차를 갖는, 전원 회로측 방열부가 형성되고,
    상기 전력 변환용 스위칭 회로측 방열부에는, 상기 전력 변환 회로부를 구성하는 상부 아암측 스위칭 소자 및 하부 아암측 스위칭 소자를 합성수지로 패키지화한 전력 변환용 스위칭 회로부를 실장한, 전력 변환용 스위칭 회로 기판이, 방열 가능하게 부착되며,
    상기 전원 회로측 방열부에는, 상기 상부 아암측 스위칭 소자 및 상기 하부 아암측 스위칭 소자를 제외한 상기 전력 변환 회로부와 상기 전원 회로부를 실장한, 전원 회로 기판이, 방열 가능하게 부착되는 것을 특징으로 하는 전동 구동 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제어 회로부, 상기 상부 아암측 스위칭 소자 및 상기 하부 아암측 스위칭 소자를 제외한 상기 전력 변환 회로부와 상기 전원 회로부, 상기 상부 아암측 스위칭 소자 및 상기 하부 아암측 스위칭 소자로 이루어진 상기 전력 변환용 스위칭 회로부는, 이중계로 구성되는 것을 특징으로 하는 전동 구동 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 전력 변환용 스위칭 회로측 방열부에는, 상기 전동 모터의 회전축 방향에서 보아 상기 전동 모터로부터 멀어지는 방향으로 연장되는, 돌출형 방열부가, 형성되는 것을 특징으로 하는 전동 구동 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 전자 제어부는, 상기 전동 모터의 회전축 방향에서 보아 상기 전동 모터로부터 멀어지는 방향으로, 상기 전력 변환용 스위칭 회로부, 상기 전원 회로부, 상기 제어 회로부의 순서로 배치되는 것을 특징으로 하는 전동 구동 장치.
  5. 스티어링 샤프트의 회동 방향과 회동 토크를 검출하는 토크 센서로부터의 출력에 기초하여 스티어링 샤프트에 조향 보조력을 부여하는 전동 모터와,
    상기 전동 모터가 수납되는 모터 하우징과,
    상기 전동 모터의 회전축의 출력부와는 반대쪽의 상기 모터 하우징의 하우징 끝단면부 쪽에 배치되는, 상기 전동 모터를 구동하기 위한 제어 회로부, 전원 회로부, 전력 변환 회로부로 이루어지는, 전자 제어부를 구비하고,
    상기 하우징 끝단면부에는, 전력 변환용 스위칭 회로측 방열부 및, 상기 전동 모터로부터 멀어지는 방향으로 상기 전력 변환용 스위칭 회로측 방열부와 단차를 갖는, 전원 회로측 방열부가 형성되고,
    상기 전력 변환용 스위칭 회로측 방열부에는, 상기 전력 변환 회로부를 구성하는 상부 아암측 스위칭 소자 및 하부 아암측 스위칭 소자를 합성수지로 패키지화한 전력 변환용 스위칭 회로부를 실장한, 전력 변환용 스위칭 회로 기판이, 방열 가능하게 부착되며,
    상기 전원 회로측 방열부에는, 상기 상부 아암측 스위칭 소자 및 상기 하부 아암측 스위칭 소자를 제외한 상기 전력 변환 회로부와 상기 전원 회로부를 실장한, 전원 회로 기판이, 방열 가능하게 부착되는 것을 특징으로 하는 전동 파워 스티어링 장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 제어 회로부, 상기 상부 아암측 스위칭 소자 및 상기 하부 아암측 스위칭 소자를 제외한 상기 전력 변환 회로부와 상기 전원 회로부, 상기 상부 아암측 스위칭 소자 및 상기 하부 아암측 스위칭 소자로 이루어지는 상기 전력 변환용 스위칭 회로부는, 이중계로 구성되는 것을 특징으로 하는 전동 파워 스티어링 장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 전력 변환용 스위칭 회로측 방열부에는, 상기 전동 모터의 회전축 방향에서 보아 상기 전동 모터로부터 멀어지는 방향으로 연장되는, 돌출형 방열부가, 형성되는 것을 특징으로 하는 전동 파워 스티어링 장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 전자 제어부는, 상기 전동 모터의 회전축 방향에서 보아 상기 전동 모터로부터 멀어지는 방향으로, 상기 전력 변환용 스위칭 회로부, 상기 전원 회로부, 상기 제어 회로부의 순서로 배치되는 것을 특징으로 하는 전동 파워 스티어링 장치.
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