KR20180026512A - 전동 구동 장치 및 전동 파워 스티어링 장치 - Google Patents

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Abstract

모터 하우징(11A) 내에 수납된 로터(44)의 회전축(45)의 출력측과는 반대측에 위치 검출 센서를 구성하는 위치 검출용 영구 자석(51)을 설치하고, 또한 위치 검출용 영구 자석(51)이 설치된 쪽의 모터 커버(48)에, 위치 검출 센서를 구성하는 GMR 소자(56)와 이것의 위치 검출 회로를 설치하며, GMR 소자(56)를 위치 검출용 영구 자석(51)과 대향하는 위치에 배치한다.
이것에 의하면, 위치 검출용 영구 자석이 설치된 쪽의 모터 커버에 GMR 소자 및 위치 검출 회로를 배치했기 때문에, 상호의 위치적인 조립 정밀도를 향상시킬 수 있고, 게다가 전력 변환 회로부와 GMR 소자 및 위치 검출 회로를 멀어지게 했기 때문에, 정확한 검출 신호를 얻을 수 있다는 효과를 나타낼 수 있다.

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 분야에서는, 전동 모터에 의해 기계계 제어 요소를 구동하고 있지만, 최근에는 전동 모터의 회전 속도나 회전 토크를 제어하는 반도체 소자 등으로 이루어지는 전자 제어 장치를 전동 모터에 일체적으로 도입하는, 소위 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 검출치에 기초하여 스티어링 샤프트의 회동 방향과 동일한 방향으로 회동하도록 전동 모터를 구동하고, 조타 어시스트 토크를 발생시키도록 구성되어 있다. 이 전동 모터를 제어하기 위해, 전자 제어 장치(ECU: Electronic Control Unit)가 파워 스티어링 장치에 설치되어 있다.
종래의 전동 파워 스티어링 장치로는, 예컨대 일본 공개특허공보 제2013-60119호(특허문헌 1)에 기재된 것이 알려져 있다. 특허문헌 1에는, 전동 모터와 전자 제어 장치에 의해 구성된 전동 파워 스티어링 장치가 기재되어 있다. 그리고, 전동 모터는, 알루미늄 합금 등으로부터 만들어진 통부를 갖는 모터 하우징에 수납되고, 전자 제어 장치는, 모터 하우징의 축 방향의 출력축과는 반대측에 배치된 ECU 하우징에 수납되어 있다. ECU 하우징의 내부에 수납되는 전자 제어 장치는, 전원 회로부와, 전동 모터를 구동 제어하는 MOSFET, 혹은 IGBT 등과 같은 파워 스위칭 소자를 갖는 전력 변환 회로부와, 파워 스위칭 소자를 제어하는 제어 회로부를 구비하고, 파워 스위칭 소자의 출력 단자와 전동 모터의 입력 단자는 버스 바를 통해 전기적으로 접속되어 있다.
그리고, ECU 하우징에 수납된 전자 제어 장치에는, 합성 수지로부터 만들어진 커넥터 단자 조립체를 통해 전원으로부터 전력이 공급되고, 또한 검출 센서류로부터 운전 상태 등의 검출 신호가 공급되고 있다. 커넥터 단자 조립체는 덮개로서 기능하고 있고, ECU 하우징에 형성된 개구부를 막도록 하여 전자 제어 장치와 접속되고, 또한 고정 볼트에 의해 ECU 하우징의 외표면에 고정되어 있다.
또한, 이 밖에 전자 제어 장치를 일체화한 전동 구동 장치로는, 전동 브레이크나 각종 유압 제어용의 전동 유압 제어기 등이 알려져 있지만, 이하의 설명에서는 대표적으로 전동 파워 스티어링 장치에 관하여 설명한다.
특허문헌 1: 일본 공개특허공보 제2013-60119호
그런데, 이러한 전동 파워 스티어링 장치에 이용되는 전동 모터는 삼상 직류 전동 모터이고, 전동 모터를 구동하려면 로터의 자극 위치의 정보가 필요하다. 이 때문에, 전동 모터의 회전축에 고정된 영구 자석과 홀 IC 등의 조합으로 이루어지는 위치 검출 센서가 이용되고 있다. 이러한 전동 파워 스티어링 장치의 위치 검출 센서의 부착 구조는, 일반적으로는 도 10에 나타내는 바와 같은 구성으로 되어 있었다.
도 10에 있어서, 참조 번호 90은 전동 모터를 구성하는 모터 하우징이고, 내부에 회전축(91)이 설치되어 있다. 이 회전축(91)은 영구 자석이 매설된 로터(도시하지 않음)가 고정되어 있고, 로터는, 권선이 둘러 감겨진 스테이터(도시하지 않음)에 의해 생성되는 자계에 의해 회전되는 것이다. 회전축(91)의 출력측과는 반대측에는 자석 유지 부재(92)가 고정되어 있고, 이 자석 유지 부재(92)의 내부에 위치 검출용 영구 자석(93)이 수납되어 있다.
도시하지 않은 ECU 하우징의 내부에 수납되는 전자 제어 장치는, 전원 회로부(도시하지 않음)와, 전동 모터를 구동 제어하는 MOSFET, 혹은 IGBT 등과 같은 파워 스위칭 소자를 갖는 전력 변환 회로부(도시하지 않음)와, 파워 스위칭 소자를 제어하는 제어 회로부(94)를 구비하고 있다. 제어 회로부(94)는 고정 돌기(95)에 볼트(96)에 의해 고정되어 있다. 또한, 제어 회로부(94)의 회전축(91)의 위치 검출용 영구 자석(93)측의 면에는, 위치 검출용 영구 자석(93)과 대향하는 위치에 GMR(거대 자기 저항 효과) 소자(97)과 그 위치 검출 회로(도시하지 않음)가 설치되어 있다.
따라서, 회전축(91)의 회전에 의해 위치 검출용 영구 자석(93)이 회전하고, 이 위치 검출용 영구 자석(93)의 회전 위치를 GMR 소자(97)에 의해 검출함으로써, 로터의 자극 위치 정보를 얻도록 하고 있다. 이러한 구성의 위치 검출 센서의 부착 구조 및 자극 위치 정보의 검출 방법은 잘 알려져 있는 것이다.
그리고, 도 10에도 나타내고 있는 바와 같이, 위치 검출 센서를 형성하는 위치 검출용 영구 자석(93)은 모터 하우징(90)측에 설치되고, GMR 소자(97)와 그 위치 검출 회로는 ECU 하우징 설치되게 된다.
그러나, 이와 같이 모터 하우징과 ECU 하우징에 나누어 위치 검출 센서의 구성 부품을 부착하면 위치 검출 센서의 위치적인 조립 정밀도가 저하되고, 정확한 검출 신호가 얻어지지 않는다는 문제가 있다. 또한, GMR 소자와 위치 검출 회로가 제어 회로부에 설치되어 있기 때문에 전력 변환 회로부와의 거리가 가까워지고, GMR 소자와 위치 검출 회로가 전력 변환 회로부의 스위칭 노이즈의 영향을 받아, 정확한 검출 신호가 얻어지지 않는다는 문제가 있다. 또한, GMR 소자는 위치 검출 소자의 일례이고, 이하에 설명하는 본 발명에서는, 이 GMR 소자에 한정되지 않는 것이고, 많은 자기 저항 효과형 소자를 사용할 수 있다.
본 발명의 목적은, 위치 검출 센서의 조립 정밀도를 향상시키고, 자기 저항 효과형 소자와 위치 검출 회로가 전력 변환 회로부의 스위칭 노이즈의 영향을 잘 받지 않는 신규인 전동 구동 장치 및 전동 파워 스티어링 장치를 제공하는 것에 있다. 또한, 이하의 설명에서는 GMR 소자 이외의 소자를 포함해서 자기 저항 효과형 소자라고 한다.
본 발명의 특징은, 모터 하우징 내에 수납된 로터의 회전축의 출력측과는 반대측에 위치 검출 센서를 구성하는 위치 검출용 영구 자석을 설치하고, 더욱 위치 검출용 영구 자석이 설치된 쪽의 모터 커버에, 위치 검출 센서를 구성하는 자기 저항 효과형 소자와 이것의 위치 검출 회로를 설치하며, 자기 저항 효과형 소자를 위치 검출용 영구 자석과 대향하는 위치에 배치하는 것에 있다.
본 발명에 의하면, 위치 검출용 영구 자석이 설치된 쪽의 모터 커버에 위치 검출 센서를 구성하는 자기 저항 효과형 소자 및 위치 검출 회로를 배치했기 때문에, 상호의 위치적인 조립 정밀도를 향상시킬 수 있고, 더구나, 전력 변환 회로부와 자기 저항 효과형 소자 및 위치 검출 회로를, 제어 회로에 비교하여 멀어지게 했기 때문에, 스위칭 노이즈의 악영향을 적게 하여 정확한 검출 신호를 얻을 수 있다는 효과를 나타낼 수 있다.
도 1은 본 발명이 적용되는 일례로서의 조타 장치의 전체 사시도이다.
도 2는 기전 일체형의 전동 구동 장치로서의 전동 파워 스티어링 장치의 전체 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시형태가 되는 전동 파워 스티어링 장치의 분해 사시도이다.
도 4는 도 3에 나타내는 전원 회로부의 사시도이다.
도 5는 도 3에 나타내는 전력 변환 회로부의 사시도이다.
도 6은 도 3에 나타내는 제어 회로부의 사시도이다.
도 7은 도 3에 나타내는 커넥터 단자를 구비한 덮개를 비스듬한 하측으로부터 본 사시도이다.
도 8은 도 3에 나타내는 전동 파워 스티어링 장치의 종단면도이다.
도 9는 도 8의 위치 검출 센서의 부착 구조를 나타내는 주요부 확대 단면도이다.
도 10은 종래의 위치 검출 센서의 부착 구조를 나타내는 확대 단면도이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 관하여 도면을 이용하여 상세히 설명하지만, 본 발명은 이하의 실시형태에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적인 개념 중에서 여러가지의 변형예나 응용예도 그 범위에 포함하는 것이다.
본 발명의 실시형태를 설명하기 전에 본 발명이 적용되는 일례로서의 조타 장치의 구성, 및 기전 일체형의 전동 구동 장치로서의 전동 파워 스티어링 장치의 구성에 관하여 도 1, 도 2를 이용하여 간단히 설명한다.
우선, 자동차의 전륜을 조타하기 위한 조타 장치에 관하여 설명한다. 조타 장치(1)는 도 1에 나타내는 바와 같이 구성되어 있다. 도시하지 않은 스티어링 휠에 연결된 스티어링 샤프트(2)의 하단에는 도시하지 않은 피니언이 설치되고, 이 피니언은 차체 좌우 방향으로 긴 도시하지 않은 랙과 맞물려 있다. 이 랙의 양단에는 전륜을 좌우 방향으로 조타하기 위한 타이 로드(3)가 연결되어 있고, 랙은 랙 하우징(4)에 덮여 있다. 그리고, 랙 하우징(4)과 타이 로드(3) 사이에는 고무 부츠(5)가 설치되어 있다.
스티어링 휠을 회동 조작할 때의 토크를 보조하기 위해, 전동 파워 스티어링 장치(6)가 설치되어 있다. 즉, 스티어링 샤프트(2)의 회동 방향과 회동 토크를 검출하는 토크 센서(7)가 설치되고, 토크 센서(7)의 검출치에 기초하여 랙에 기어(10)를 통해 조타 보조력을 부여하는 전동 모터부(8)와, 전동 모터부(8)에 배치된 전동 모터를 제어하는 전자 제어 장치(ECU)부(9)가 설치되어 있다. 전동 파워 스티어링 장치(6)의 전동 모터부(8)는, 출력축측의 외주부의 3개소가 도시하지 않은 볼트를 통해 기어(10)에 접속되고, 전동 모터(8)부의 출력축과는 반대측에 전자 제어 장치부(9)가 설치되어 있다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 전동 모터부(8)는 알루미늄 합금 등으로부터 만들어진 통부를 갖는 모터 하우징(11A) 및 이것에 수납된 도시하지 않은 전동 모터로 구성되고, 전자 제어 장치부(9)는, 모터 하우징(11A)의 축 방향의 출력축과는 반대측에 배치된, 알루미늄 합금 등으로 만들어진 ECU 하우징(11B) 및 이것에 수납된 도시하지 않은 전자 제어 조립체로 구성되어 있다.
모터 하우징(11A)과 ECU 하우징(11B)은 그 대향 단부면에서 고정 볼트에 의해 일체적으로 고정되어 있다. ECU 하우징(11B)의 내부에 수납된 전자 제어 조립체는, 필요한 전원을 생성하는 전원 회로부나, 전동 모터부(8)의 전동 모터를 구동 제어하는 MOSFET로 이루어지는 파워 스위칭 소자를 갖는 전력 변환 회로부나, 이 파워 스위칭 소자를 제어하는 제어 회로부로 이루어지고, 파워 스위칭 소자의 출력 단자와 전동 모터의 입력 단자는 버스 바를 통해 전기적으로 접속되어 있다. 여기서, 전원 회로부, 전력 변환 회로부, 및 제어 회로부는, 각각 상이한 3장의 기판에 분할하여 설치되어 있다.
ECU 하우징(11B)의 단부면에는 커넥터 단자 조립체를 겸용하는 합성 수지제의 덮개(12)가 고정 볼트(13)(도 3 참조)에 의해 고정되어 있다. 덮개(12)에는 전력 공급용의 커넥터 단자 형성부(12A), 검출 센서용의 커넥터 단자 형성부(12B), 제어 상태를 외부 기기에 송출하는 제어 상태 송출용의 커넥터 단자 형성부(12C)를 구비하고 있다. 그리고, ECU 하우징(11B)에 수납된 전자 제어 조립체는, 합성 수지로부터 만들어진 덮개(12)의 전력 공급용의 커넥터 단자 형성부(12A)를 통해 전원으로부터 전력이 공급되고, 또한 검출 센서류로부터 운전 상태 등의 검출 신호가 검출 센서용의 커넥터 단자 형성부(12B)를 통해 공급되고, 현재의 전동 파워 스티어링 장치의 제어 상태 신호가 제어 상태 송출용의 커넥터 단자 형성부(12C)를 통해 송출되고 있다.
여기서, 덮개(12)는 ECU 하우징(11B)의 개구부의 전체를 덮는 것과 같은 형상으로 되어 있지만, 각 커넥터 단자를 소형으로 형성하고, ECU 하우징(11B)에 형성된 삽입 구멍을 삽입 관통하여 전자 제어장 조립체와 접속하는 구성으로 해도 좋은 것이다.
이상과 같은 구성의 전동 파워 스티어링 장치(6)에 있어서는, 스티어링 휠이 조작됨으로써 스티어링 샤프트(2)가 어느 방향으로 회동 조작되면, 이 스티어링 샤프트(2)의 회동 방향과 회동 토크를 토크 센서(7)가 검출하고, 이 검출치에 기초하여 제어 회로부가 전동 모터의 구동 조작량을 연산한다. 이 연산한 구동 조작량에 기초하여 전력 변환 회로부의 파워 스위칭 소자에 의해 전동 모터가 구동되고, 전동 모터의 회전축은 스티어링 샤프트(2)를 조작 방향과 동일한 방향으로 구동하도록 회동된다. 회전축의 회동은, 도시하지 않은 피니언으로부터 기어(10)를 통해 도시하지 않은 랙에 전달되고, 자동차가 조타되는 것이다. 이들 구성, 동작은 이미 잘 알려져 있기 때문에, 이 이상의 설명은 생략한다.
도 3에 전동 파워 스티어링 장치(6)의 분해 사시도를 나타내고 있다. 또한, 모터 하우징(11A)에는 통상은 전동 모터가 수납되어 있는 것이다. 그리고, 전술한 바와 같이 모터 하우징(11A)과 ECU 하우징(11B)은 별개의 알루미늄 합금으로부터 만들어져 있지만, 양(兩)하우징은 동일한 하우징으로 해도 좋은 것이다.
전자 제어 장치부(9)는, 모터 하우징(11A) 내의 전동 모터의 도시하지 않은 피니언 기어가 고정된 회전축의 단부와 반대측에 결합된 ECU 하우징(11B)과, ECU 하우징(11B)에 3개의 고정 볼트(13)에 의해 결합된 덮개(12)로 구성되어 있다. 덮개(12)는 후술하는 바와 같이, 커넥터 단자 조립체를 겸용하는 것이고, 합성 수지로부터 사출 성형에 의해 형성되어 있다. 또한, 이 덮개(12)에는 후술하는 바와 같이 각종 커넥터 배선부가 동시에 인서트 몰드에 의해 매설되어 있다.
ECU 하우징(11B) 및 덮개(12)로 구성되는 수용 공간에는, 전원 회로부(14)가 설치되고, ECU 하우징(11B)과 모터 하우징(11A)의 수납 공간에는 전력 변환 회로부(15), 제어 회로부(16)가 배치되어 있다. 전원 회로부(14), 전력 변환 회로부(15), 제어 회로부(16)는 전자 제어 조립체를 구성하는 것이다.
ECU 하우징(11B)의 내부에는 알루미늄, 혹은 알루미늄 합금 등의 금속으로부터 만들어진 방열 기체(基體)(30)가 배치되어 있다. 이 방열 기체(30)는 ECU 하우징(11B)과 일체적으로 형성되어 있다. 또한, 이 방열 기체(30)의 양면에는 편면 실장에 의해 전원 회로부(14) 및 전력 변환 회로부(15)를 구성하는 전기 부품이 배치된 금속 기판(17, 18)이 고정되어 있다.
전술한 바와 같이, 금속 기판(17)과 금속 기판(18) 사이에는 소정의 두께를 구비하는 알루미늄이나 알루미늄 합금으로 이루어지는 방열 기체(30)가 배치되어 있고, 이 방열 기체(30)는 후술하는 바와 같이 방열 부재로서 기능하는 것으로, ECU 하우징(11B)과 일체적으로 형성되고, ECU 하우징(11B)으로부터 외기에 방열할 수 있도록 구성되어 있다. 여기서, 금속 기판(17, 18)과 방열 기체(30)는, 열적인 접촉을 높이기 위해 열전도성이 좋은 방열 접착제, 방열 시트, 방열 그리스 등의 방열 기능재가 금속 기판(17, 18)과 방열 기체(30) 사이에 개재되어 있다.
덮개(12)와 방열 기체(30) 사이에는, 전동 모터를 구동하는 인버터 장치에 사용되는 고압 직류 전원과, 마이크로컴퓨터 등의 제어 회로에 사용되는 저압 직류 전원의 생성을 주된 기능으로 하는 전원 회로부(14)가 배치되어 있다.
이 전원 회로부(14)는 도 4에 나타내는 바와 같이, 알루미늄 등의 열전도성이 좋은 금속으로 이루어지는 금속 기판(17)의 편면 상에, 콘덴서(19), 코일(20), MOSFET로 이루어지는 스위칭 소자(21), 배터리로부터의 전원측 커넥터 단자가 접속되는 전원측 커넥터(22), 전력 변환 회로부(15)에 고압 전원을 공급하는 고압측 커넥터 단자가 접속되는 고압측 커넥터(23), 제어 회로부(16)에 저압 전원을 공급하는 저압측 커넥터 단자가 접속되는 저압측 커넥터(24) 등의 전기 부품이 실장되어 있다.
금속 기판(17)은, 알루미늄 기판 상에 절연층을 형성하고, 이 절연층 상에 동박으로 이루어지는 배선 패턴을 인쇄하여 구성되어 있고, 이 위에 전기 부품이 배치되어 각각의 전기 부품이 전기적으로 접속되는 것이다. 전원 회로부(14)는, 콘덴서(19)나 코일(20), 커넥터(22~24) 등의 비교적 형상이 큰(= 키가 큰) 전기 부품이 사용되고 있다.
커넥터(22, 23)는 프레스 피트형의 커넥터이고, 내측을 향하여 탄발성을 구비하고 있고, 이 커넥터(22, 23)에 커넥터 단자를 삽입하는 것만으로, 땜납을 이용하지 않고 간단히 상호의 접속을 확보할 수 있다. 도 4에 있는 바와 같이, 커넥터(22, 23)는 1장의 가늘고 긴 금속판의 양단을 내측으로 접어 넣고, 다시 이 접어 넣은 영역을 2회 접어 넣어 쌍방의 단부면이 대향하도록 하여 형성되어 있다.
그리고, 대향하는 단부면은 탄성을 구비하고 있고, 이 단부면에 압입된 커넥터 단자는 강하게 접촉하여 커넥터 단자로부터 부여된 압입력이 커넥터(22, 23)를 통해 금속 기판(17)에 전해지는 것이다. 본 실시예에서는, 금속 기판(17)은 고정 나사에 의해 방열 기체(30)에 고정되어 있지 않고, 커넥터(22, 23)에 삽입된 커넥터 단자로부터 부여되는 압입력에 의해 금속 기판(17)과 방열 기체(30)가 고정되는 구성으로 되어 있다.
그리고, 방열 기체(30)의 전원 회로부(14)가 위치하는 쪽과 반대측에는, 전동 모터의 구동을 주된 기능으로 하는 인버터 제어를 실행하는 전력 변환 회로부(15)가 배치되어 있다. 이 전력 변환 회로부(15)는 방열 기체(30)를 경계로 하여 전원 회로부(14)의 금속 기판(17)에 대향하도록, 전력 변환 회로부(15)의 금속 기판(18)을 배치하고 있다.
이 전력 변환 회로부(15)의 금속 기판(18)과 전원 회로부(14)의 금속 기판(17)의 대향면은, 실질적으로 동일한 형상을 하고 있고, 방열 기체(30)에 열이 서로 전해지기 쉬운 것으로 되어 있다. 또한, 금속 기판(17, 18)과 방열 기체(30) 사이에는 열전도성이 좋은 방열 접착제, 방열 시트, 방열 그리스 등의 방열 기능재가 개재되어 있다.
전력 변환 회로부(15)는 도 5에 나타내는 바와 같이, 알루미늄 등의 열전도성이 좋은 금속으로 이루어지는 금속 기판(18) 상에, 복수의 MOSFET, 혹은 IGBT로 이루어지는 파워 스위칭 소자(25), 및 이것의 출력용의 출력 커넥터(26U, 26V, 26W), 및 스위칭 소자(25)를 제어하는 게이트, 드레인, 소스 등의 입력 신호의 입력이나 스위칭 소자(25)의 동작 상황을 제어 회로부(16)에 피드백하기 위한 커넥터 단자(27A~27D) 등이 실장되어 있다. 또한, 전원 회로부(14)로부터 전력의 공급을 받는 인버터측 커넥터(28)도 설치되어 있다. 또한, 스위칭 소자(25)는, 전동 모터를 제어하는 6개의 스위칭 소자(25) 이외에 페일 세이프용의 3개의 스위칭 소자(25)도 구비되어 있다.
또한, 출력용의 커넥터(26U, 26V, 26W)는 프레스 피트형의 커넥터이고, 내측을 향하여 탄발성을 구비하고 있고, 이 커넥터(26U, 26V, 26W)에 전동 모터에 접속된 버스 바의 커넥터 단자를 삽입하는 것만으로, 땜납을 이용하지 않고 간단히 상호의 접속을 확보할 수 있다. 도 5에 있는 바와 같이, 출력용의 커넥터(26U, 26V, 26W)도 1장의 가늘고 긴 금속판의 양단을 내측으로 접어 넣고, 다시 이 접어 넣은 영역을 2회 접어 넣어 쌍방의 단부면이 대향하도록 하여 형성되어 있다.
금속 기판(18)은, 알루미늄 기판 상에 절연층을 형성하고, 이 절연층 상에 동박으로 이루어지는 배선 패턴을 인쇄하여 구성되어 있고, 이 위에 전기 부품이 배치되어 각각의 전기 부품이 전기적으로 접속되는 것이다. 또한, 도 5는 이해가 쉽도록 전술한 전기 부품을 배치한 쪽을 나타내고 있지만, 실제는 도 3에 있는 바와 같이, 전기 부품이 하측이 되도록 배치되는 것이다.
전력 변환 회로부(15)와 모터 하우징(11A)에 고정된 후술하는 모터 커버 사이에는, 전력 변환 회로부(15)의 스위칭 소자(25)의 스위칭 제어 등을 주된 기능으로 하는 제어 회로부(16)가 배치되어 있다. ECU 하우징(11B)에는, 모터 하우징(11A)측을 향하여 수지 기판 부착 보스(29)가 형성되어 있고, 이 수지 기판 부착 보스(29)에 제어 회로부(16)의 수지 기판(31)이 부착 볼트로 고정되어 있다.
제어 회로부(16)는 도 6에 나타내는 바와 같이, 합성 수지 등으로 이루어지는 수지 기판(31) 상에, 스위칭 소자(25) 등을 제어하는 마이크로컴퓨터(32) 등이 실장되어 있다. 또한, 수지 기판(31) 상에는 도 3에 나타내고 있는 바와 같이, 마이크로컴퓨터(32)의 주변 회로 등의 전자 부품이 배치되어 있지만, 도 6에서는 이들을 생략하고 있다.
수지 기판(31)은 전력 변환 회로부(15)와는 소정의 거리를 두고 배치되어 있고, 이 사이의 공간에 전력 변환 회로부(15)의 전기 부품과 제어 회로부(16)의 전기 부품이 배치되는 것이다. 그리고, 제어 회로부(16)와 전력 변환 회로부(15)는 전술한 커넥터 단자(27A~27D)에 의해 접속되어 있다.
커넥터 단자(27A~27D)는, 수지 기판(31)과 전력 변환 회로부(15) 사이의 소정 거리를 초과하는 길이를 갖고 있다. 그리고, 커넥터 단자(27A)는 수지 기판(31)의 접속 구멍(33A)에 접속되고, 커넥터 단자(27B)는 접속 구멍(33B)에 접속되며, 커넥터 단자(27C)는 접속 구멍(33C)에 접속되고, 커넥터 단자(27D)는 접속 구멍(33D)에 접속되도록 되어 있다. 또한, 수지 기판(31)에 형성한 접속 구멍(33E)은, 후술하는 덮개(12)의 절연 영역부에 매설한 신호 전송용 및 저압 전원 공급용의 제어측 커넥터 단자가 접속되는 것이다.
이와 같이, 덮개(12)로부터 모터 하우징(11A)측을 향하여, 전원 회로부(14), 방열 기체(30), 전력 변환 회로부(15), 및 제어 회로부(16)의 순서로 배치되어 있다. 이와 같이 전원 회로부(14)로부터 거리를 두고 제어 회로부(16)를 배치함으로써, 전원 노이즈를 제거한 후에 제어 회로부(16)에 안정된 전원을 제공할 수 있게 된다.
도 3으로 되돌아가, 커넥터 배선부가 매설된 덮개(12)는, ECU 하우징(11B)의 개구를 덮는 것이고, 도 2에 나타내는 것과 동일하게, 축 방향의 외표면에 전력 공급용의 커넥터 단자 형성부(12A), 검출 센서용의 커넥터 단자 형성부(12B), 제어 상태를 외부 기기에 송출하는 제어 상태 송출용의 커넥터 단자 형성부(12C)를 구비하고 있다. 또한, 커넥터 단자 형성부(12B)와 커넥터 단자 형성부(12C)를 일체로 형성해도 지장이 없는 것이다. 그리고, 이들 커넥터 단자 형성부(12A~12C)를 통해, 도시하지 않은 전원으로부터 전원 회로부(14)에 전력이 공급되고 있다. 마찬가지로 검출 센서의 신호 등이 제어 회로부(16)에 입력되고 있다.
다음으로 덮개(12)의 구성을 설명하면, 도 7에 도시되어 있는 바와 같이, 덮개(12)는 합성 수지에 의해 형성되어 있고, 이 덮개(12)는 커넥터 단자 조립체를 겸하고 있고, 내부에 각종 커넥터 배선부와 그 커넥터 단자를 구비하고 있다.
우선 첫째로, 외부 전원(= 차재 배터리)과 접속된 커넥터 단자 형성부(12A)와 전원 회로부(14)를 접속하는 전력 공급용의 커넥터 배선부인 전원측 커넥터 배선부가 덮개(12)에 매설되고, 선단의 전원측 커넥터 단자(34)가 덮개(12)로부터 노출되어 있다. 이 전원측 커넥터 단자(34)는 덮개(12)의 옆둘레면의 내측에 위치하고 있다.
전원측 커넥터 단자(34)는, 전원 회로부(14)의 전원측 커넥터(22)에 접속되는 것으로, 전원측 커넥터 단자(34)를 프레스 피트형의 전원측 커넥터(22)에 삽입하는 것만으로, 간단히 접속이 완료되는 것이다. 이 전원측 커넥터 단자(34)는 프레스 피트형의 전원측 커넥터(22)에 삽입되어, 금속 기판(17)을 방열 기체(30)에 강하게 압박하는 기능을 구비하고 있다.
다음으로, 전원 회로부(14)와 전력 변환 회로부(15)를 접속하는 전력 공급용의 커넥터 배선부인 고압측 커넥터 배선부가 덮개(12)에 매설되어 있다. 이 고압측 커넥터 배선부의 양단은, 고압측 커넥터 단자(35)와 인버터측 커넥터 단자(36)로서 형성되고 덮개(12)로부터 노출되어 있다. 한쪽의 고압측 커넥터 단자(35)는 전원 회로부(14)의 고압측 커넥터(23)에 접속되고, 다른쪽의 인버터측 커넥터 단자(36)는 전력 변환 회로부(15)의 인버터측 커넥터(28)에 접속되는 것이다.
고압측 커넥터 단자(35)는, 전원 회로부(14)의 고압측 커넥터(23)에 접속되는 것으로, 고압측 커넥터 단자(35)를 프레스 피트형의 고압측 커넥터(23)에 삽입하는 것만으로, 땜납을 이용하지 않고 간단히 접속이 완료되는 것이다. 이 고압측 커넥터 단자(35)는 프레스 피트형의 고압측 커넥터(23)에 삽입되어, 금속 기판(17)을 방열 기체(30)에 강하게 압박하는 기능을 구비하고 있다.
또한, 인버터측 커넥터 단자는, 전력 변환 회로부(15)의 인버터측 커넥터(28)에 접속되는 것으로, 인버터측 커넥터 단자(36)와 인버터측 커넥터(28)를 TIG 용접함으로써 접속이 완료되는 것이다.
이 고압측 커넥터 배선부는, 고압측 커넥터 단자(35)와 인버터측 커넥터 단자(36) 사이에서, 그 단면 형상이 인버터측 커넥터 단자 쪽이 긴 「コ」 자 형상으로 되어 있다. 이 긴 부분은 덮개(12)를 형성하는 합성 수지에 매설되어 고압측 절연 영역부(40)로 되어 있고, 이 고압측 절연 영역부(40)는, 금속 기판(17, 18) 및 방열 기체(30)에 형성한 삽입 관통부를 삽입 관통하여, 전력 변환 회로부(15)까지 연장되어 있다.
다음으로, 전원 회로부(14)와 제어 회로부(16)를 접속하는 전력 공급용의 커넥터 배선부인 저압측 커넥터 배선부가 덮개(12)에 매설되어 있다. 이 저압측 커넥터 배선부의 양단은, 저압측 커넥터 단자(37)와 제어측 커넥터 단자(38)로서 형성되고 덮개(12)로부터 노출되어 있다. 한쪽의 저압측 커넥터 단자(37)는 전원 회로부(14)의 저압측 커넥터(24)에 접속되고, 다른쪽의 제어측 커넥터 단자(38)는 제어 회로부(16)의 접속 구멍(33E)에 접속된다.
또한, 저압측 커넥터 배선부에 인접하여, 검출 센서용의 커넥터 단자 형성부(12B), 제어 상태 송출용의 커넥터 단자 형성부(12C)와 접속된, 신호 전송용의 신호 전송 커넥터 배선부가 덮개(12)에 매설되고, 제어측 커넥터 단자(39)가 덮개(12)로부터 노출되어 있다.
저압측 커넥터 단자(37)는, 전원 회로부(14)의 저압측 커넥터(24)에 접속되는 것으로, 저압측 커넥터 단자를 소켓형의 저압측 커넥터(24)에 끼워 맞추는 것만으로 접속이 완료되는 것이다. 또한, 제어측 커넥터 단자(38) 및 신호 전송용의 제어측 커넥터 단자(39)는, 제어 회로부(16)의 접속 구멍(33E)에 접속되는 것으로, 제어측 커넥터 단자(38, 39)와 접속 구멍(33E)을 땜납에 의해 접합함으로써 접속이 완료되는 것이다.
전술한 저압측 커넥터 배선부와 신호 전송 커넥터 배선부는, 덮개(12)를 형성하는 합성 수지에 매설되어 저압측 절연 영역부(41)로 되어 있고, 이 저압측 절연 영역부(41)는, 금속 기판(17, 18)의 외주측 단부면에 형성한 삽입 관통부를 삽입 관통하여, 제어 회로부(16)까지 연장되어 있다.
또한, 도 7에 있는 바와 같이, 전원 회로부(14), 전력 변환 회로부(15) 및 제어 회로부(16)의 각 기판의 외주측으로 치우치게 하여, 전원측 커넥터 단자(34), 고압측 커넥터 단자(35), 인버터측 커넥터 단자(36), 저압측 커넥터 단자(37), 제어측 커넥터 단자(38), 및 제어측 커넥터 단자(39)가 위치하도록 배치되어 있다.
이것에 의해, 전원 회로부(14), 전력 변환 회로부(15) 및 제어 회로부(16)를 구성하는 전기 부품을 각 기판의 중앙으로 치우치게 하여 배치할 수 있기 때문에, 반경 방향을 향하여 소형화가 가능해진다.
또한, 도 3에 나타내는 전동 파워 스티어링 장치를 조립하는 순서는 다음과 같다. 우선, 전원 회로부(14)의 금속 기판(17, 18)을 방열 기체(30)에 대향시키고, 이 상태에서 덮개(12)를 ECU 하우징(11B)에 고정한다. 이 때에 전원측 커넥터 단자(34)가 전원측 커넥터(22)에 삽입되고, 또한 고압측 커넥터 단자(35)가 고압측 커넥터(23)에 삽입됨으로써, 금속 기판(17)이 방열 기체(30)에 압박되어 고정된다. 또한, 경우에 따라서는 저압측 커넥터 단자(37)가 저압측 커넥터(24)에 삽입되어 금속 기판(17)을 방열 기체(30)에 압박하는 것도 가능하다.
따라서, 이 상태에서 전원 회로부(14)의 전원측 커넥터(22)와 전원측 커넥터 단자(34)의 접속이 완료되고, 또한 고압측 커넥터 배선부의 고압측 커넥터(23)와 고압측 커넥터 단자(35)의 접속이 완료되고, 게다가 저압측 커넥터(24)와 저압측 커넥터 단자(37)의 접속이 완료된다.
다음으로, 방열 기체(30)에 전력 변환 회로부(15)의 금속 기판(18)을 고정 나사에 의해 고정하여, 전원 회로부(14)와 전력 변환 회로부(15)와 방열 기체(30)를 일체화한다. 이 상태에서 고압측 절연 영역부(40)가 전력 변환 회로부(15)로부터 돌출되어 있기 때문에, 이곳으로부터 노출되어 있는 인버터측 커넥터 단자(36)와 인버터측 커넥터(28)를 TIG 용접용 토치를 사용하여 접합한다.
다음으로, 제어 회로부(16)에 고정 볼트를 삽입 관통하여 수지 기판 부착 보스(29)에 비틀어 넣어 제어 회로부(11)와 ECU 하우징(11B)을 일체화한다. 이 상태에서, 제어 회로부(16)의 수지 기판(31)에 형성한 각 접속 구멍(33A~33E)과, 이것에 대응한 각 커넥터 단자(27A~27D, 34, 35)를 납땜하여 접합한다. 이와 같이 하여 전자 제어 장치부(9)가 완성되는 것이다.
그리고, ECU 하우징(11B)에 형성된 부착 플랜지를 이용하여, 전자 제어 장치부(9)를 모터 하우징(11A)에 고정 볼트에 의해 고정함으로써, 모터 하우징(11A)과 ECU 하우징(11B)이 일체화되는 것이다.
전술한 바와 같이, 종래의 위치 검출 센서의 부착 구조는 도 10에도 나타내고 있는 바와 같이, 위치 검출 센서를 형성하는 위치 검출용 영구 자석(93)은 모터 하우징(90)측에 설치되고, GMR 소자(97)와 그 위치 검출 회로는 ECU 하우징에 설치되어 있다. 이와 같이 모터 하우징과 ECU 하우징에 나누어 위치 검출 센서의 구성 부품을 부착하면 위치 검출 센서의 위치적인 조립 정밀도가 저하되어, 정확한 검출 신호가 얻어지지 않는다는 문제가 있다. 또한, GMR 소자(97)와 위치 검출 회로가 제어 회로부에 설치되어 있기 때문에 전력 변환 회로부와의 거리가 가까워지고, GMR 소자와 위치 검출 회로가 전력 변환 회로부의 스위칭 노이즈의 영향을 받아, 정확한 검출 신호가 얻어지지 않는다는 문제가 있다.
그래서, 본 실시형태에 있어서는, 모터 하우징 내에 수납된 로터의 회전축의 출력측과는 반대측에 위치 검출 센서를 구성하는 위치 검출용 영구 자석을 설치하고, 또한 위치 검출용 영구 자석이 설치된 쪽의 모터 커버에, 위치 검출 센서를 구성하는 GMR 소자 등의 자기 저항 효과형 소자와 이것의 위치 검출 회로를 설치하며, 자기 저항 효과형 소자를 위치 검출용 영구 자석과 대향하는 위치에 배치하는 구성으로 했다.
이 구성에 의하면, 위치 검출용 영구 자석이 설치된 쪽의 모터 커버에, 위치 검출 센서를 구성하는 자기 저항 효과형 소자 및 위치 검출 회로를 배치했기 때문에, 상호의 위치적인 조립 정밀도를 향상시킬 수 있고, 게다가 전력 변환 회로부와 자기 저항 효과형 소자 및 위치 검출 회로를, 제어 회로부에 비교하여 멀어지게 했기 때문에, 스위칭 노이즈의 악영향을 적게 하여 정확한 검출 신호를 얻을 수 있다는 효과를 나타낼 수 있다.
다음으로 이 구성을 채용한 전동 파워 스티어링 장치의 전체적인 구성을 도 8 및 도 9에 기초하여 설명한다. 또한, 도 9는 위치 검출 센서가 부착되어 있는 부분을 확대한 단면을 나타내고 있다.
도 8, 도 9에 있어서, 모터 하우징(11A)과 ECU 하우징(11B), 및 덮개(12)는 각각 볼트 등의 고정 수단에 의해 고정되어 일체화되어 있다. ECU 하우징(11B) 내에는 덮개(12)가 고정되고, ECU 하우징(11B)과 덮개(12) 사이의 공간에는, 전원 회로부(14)가 배치되고, 모터 하우징(11A)에 고정된 모터 커버(48)와 ECU 하우징(11B) 사이의 공간에는, 전력 변환 회로부(15)와 제어 회로부(16)가 배치되어 있다. 또한, 도 8에 있어서는, 전원 회로부(14), 전력 변환 회로부(15) 및 제어 회로부(16)(수지 기판만 기재하고 있음)의 상세한 구성은 생략하고 있지만, 실제로는 도 3에 나타내는 바와 같은 구성으로 되어 있다.
ECU 하우징(11B)에 형성한 수지 기판 부착 보스(29)에는, 제어 회로부(16)를 구성하는 수지 기판(31)이 볼트(42)에 의해 고정되어 있다. 수지 기판(31)에는, 마이크로컴퓨터(32)나 그 주변 회로가 실장되어 있다. 다만, 이 수지 기판(31)은, 도 10에 나타내는 것과는 상이하고, 위치 검출 회로나 GMR 소자는 실장되어 있지 않은 것이다. 따라서, 이만큼 다른 전자 부품을 실장할 수 있기 때문에, 수지 기판(31)의 실장 효율을 높일 수 있다.
한편, 모터 하우징(11A)의 내부에는 권선이 둘러 감겨진 환상의 스테이터(43)가 고정되어 있다. 스테이터(43)의 내부에는, 영구 자석이 매설된 로터(44)가 회전 가능하게 배치되어 있고, 스테이터(43)의 권선에 의해 생성되는 자계에 의해 로터(44)는 회전력을 부여받고 있다.
로터(44)의 중앙에는 회전축(45)이 압입되어 고정되어 있고, 회전축(45)은 로터(44)의 회전에 의해 일체적으로 회전되는 것이다. 회전축(45)의 출력단은, 모터 하우징(11A)의 측벽(11S)에 고정된 볼 베어링(46)에 의해 회전 가능하게 축 지지되어 있다. 회전축(45)의 출력단에는 피니언 기어(47)가 고정되어 있고, 이 피니언 기어(47)에 의해 랙의 움직임을 보좌하고 있다.
모터 하우징(11A)의 측벽(11S)의 반대측에는 모터 커버(48)가 압입되어 있고, 이 모터 커버(48)는 바람직하게는 볼트에 의해 모터 하우징(11A)에 고정되어 있다. 따라서, 모터 하우징(11A)의 측벽(11S)과 모터 커버(48) 사이의 공간에, 스테이터(43), 로터(44)가 배치되는 것이다.
또한, 모터 커버(48)는, 모터 하우징(11A)의 측벽(11S)과 동일하게 모터 하우징(11A)과 일체적으로 형성할 수 있고, 이 경우는 모터 하우징(11A)의 측벽(11S)이 별개로 형성되고, 볼트 등에 의해 모터 하우징(11A)에 고정되게 된다. 따라서, 모터 커버(48)는, 회전축(45)의 출력단과는 반대측에 위치하고, 스테이터(43), 로터(44)가 배치되는 공간을 형성하는 것을 의미하고 있다.
모터 커버(48)의 중앙에는 볼 베어링(49)이 고정되어 있고, 회전축(45)의 피니언 기어(47)가 고정되어 있는 출력단과는 반대측의 단부가 베어링되어 있다. 따라서, 회전축(45)은, 볼 베어링(46)과 볼 베어링(49)에 의해 회전 가능하게 축 지지되어 있고, 로터(44)의 회전에 의해 회전되게 된다.
회전축(45)의 피니언 기어(47)가 고정되어 있는 출력단과는 반대측의 단부에는, 자석 유지 부재(50)가 고정되어 있고, 이 자석 유지 부재(50)의 내부에, 위치 검출 센서를 구성하는 위치 검출용 영구 자석(51)이 수납되어 있다. 이 위치 검출용 영구 자석(51)은, 복수의 단위 자석이 환상으로 형성되도록 착자되어 있다.
모터 커버(48)의 ECU 하우징(11B)측의 면에는 버스 바(52)가 고정되어 있고, 전력 변환 회로부(15)와 스테이터(43)의 권선을 접속하고 있다. 버스 바(52)는 바깥 주위가 합성 수지로 위요되어 전기적인 절연이 확보되어 있고, 이 버스 바(52)는 볼트(53)에 의해 모터 커버(48)에 고정되어 있다.
또한, 버스 바(52)의 중앙에는 구멍부(52h)가 형성되어 있고, 이 구멍부(52h)에 자석 유지 부재(50)가 수납되어 있다. 또한, 모터 커버(48)에는 수납 오목부(54)가 형성되어 있고, 이 수납 오목부(54)에 볼 베어링(49)이 수납되며, 자석 유지 부재(50)의 일부가 수납되어 있다. 따라서, 도 10에 나타내는 종래의 구조에 비교하여, 회전축(45)의 축 방향의 길이를 짧게 할 수 있다. 이것은, 후술하는 위치 검출 기판(55)을 모터 커버(48)측에 배치한 점에서, 이 구성을 취하는 것이 가능하게 되어 있다.
또한, 모터 커버(48)의 ECU 하우징(11B)측의 면에는, 위치 검출 센서를 구성하는 자기 저항 효과형 소자의 하나인, GMR(거대 자기 저항 효과) 소자(56)와, 이 GMR 소자(56)의 검출 신호로부터 자극 위치를 연산하는 위치 검출 회로(도시하지 않음)를 실장한, 위치 검출 기판(55)이 설치되어 있다. GMR 소자(56)는 위치 검출용 영구 자석(51)과 협동하여 로터(44)의 자극 위치 정보를 검출하는 기능을 구비하고 있다. 여기서, 위치 검출 회로는, 연산 기능을 가진 마이크로컴퓨터나 주변 회로를 사용해도 좋은 것이지만, GMR 소자(56)의 자극 정보 신호를 증폭하는 증폭 회로만이어도 좋은 것이다. 이 경우는, 증폭된 신호는 제어 회로부(16)에 전송되고, 제어 회로부(16)에 의해 자극 위치를 연산하는 구성이 되는 것이다.
그리고, 위치 검출 기판(55)은 수지 기판으로 이루어지고, 모터 커버(48)에 형성된, 검출 기판 부착 보스(57)에 볼트(58)에 의해 고정되어 있다. 위치 검출 기판(55)은, 위치 검출용 영구 자석(51)을 도시된 상태에서 상측으로부터 덮도록 배치되어 있다. 이와 같이 하면, 모터 커버(48)와 협동하여 전동 모터가 배치되어 있는 공간을, 전자 제어 장치가 배치되어 있는 공간에 대하여, 액밀적 혹은 기밀적으로 차폐하는 것이 가능해진다.
또한, 버스 바(52)의 합성 수지에 의해 검출 기판 부착 보스(57)를 일체적으로 형성하는 것도 가능하고, 더구나 검출 기판 부착 보스(57)를 원환상으로 형성하고, 위치 검출 기판(55)을 원 형상으로 형성하여 검출 기판 부착 보스(57)에 부착하는 것도 가능하다. 이 경우도, 모터 커버(48)와 협동하여 전동 모터가 배치되어 있는 공간을, 전자 제어 장치가 배치되어 있는 공간에 대하여, 액밀적 혹은 기밀적으로 차폐하는 것이 가능해진다. 이와 같이, 위치 검출 기판(55)은, 모터 커버(48)에 직접적으로 고정되거나, 혹은 버스 바(52)를 통해 간접적으로 모터 커버(48)에 고정되어 있다.
따라서, 회전축(45)을 타고 침입해 오는 수분이, ECU 하우징(11B)으로 이동하는 것을 차단할 수 있어, ECU 하우징(11B)에 수납되어 있는 전자 부품 등에 수분에 의한 악영향이 미치는 것을 억제할 수 있다. 물론, 전동 모터의 회전에 의해 생기는 미세 먼지가 ECU 하우징(11B)에 침입하는 것을 억제하는 것도 가능하다. 이것에 의해 전자 부품의 고장을 피할 수 있다는 효과를 나타내게 된다.
또한, GMR 소자(56)는, 위치 검출 기판(55)의 위치 검출용 영구 자석(51)측의 면에 실장되어 있고, 위치 검출용 영구 자석(51)과 대향하는 위치에 배치되어 있다. 따라서, 위치 검출 센서는 모터 하우징(11A) 내에 일체적으로 조립되게 된다. 즉, 위치 검출용 영구 자석(51)이 고정된 회전축(45)은, 모터 커버(48)에 의해 지지되어 있고, 또한 GMR 소자(56)를 실장한 위치 검출 기판(55)은, 모터 커버(48), 혹은 버스 바(52)(이것도 모터 커버에 고정되어 있음)에 고정되어 있다.
이 때문에, 모터 커버(48)를 통해 위치 검출용 영구 자석(51)과 위치 검출 기판(55)의 위치가 결정되기 때문에, 위치 검출 센서의 조립 정밀도가 향상되고, 정확한 검출 신호를 얻는 것이 가능해진다.
또한, 위치 검출 기판(55)을 모터 커버(48) 혹은 버스 바(52)에 부착하는 구성으로 했기 때문에, 위치 검출용 영구 자석(51)도 이것에 맞춰 로터(44)측으로 치우치게 할 수 있고, 위치 검출용 영구 자석(51)을 유지하는 회전축(45)의 길이를 짧게 할 수 있다.
위치 검출 기판(55)의 ECU 하우징(11B)측에는, 자기 차폐판(59)이 부착되어 있다. 이 자기 차폐판(59)은 철계 금속으로 만들어져 있고, 전력 변환 회로부(15)에서 발생한 스위칭 노이즈가 GMR 소자(56)나 위치 검출 회로에 악영향을 미치는 것을 억제하는 기능을 구비하고 있다. 자기 차폐판(59)의 GMR 소자(56)측에 대한 투영 면적은, GMR 소자(56)를 포함하는 넓이 이상으로 설정되어 있고, 이것에 의해 GMR 소자(56)에 대한 스위칭 노이즈의 영향을 적게 하고 있다. 또한, 자기 차폐판(59)은, 위치 검출 기판(55)과 제어 회로부(16)의 수지 기판(31) 사이의 공간에 위치하고 있기 때문에, 공간 이용률이 좋은 것으로 되어 있다. 이것에 의해, 제품의 소형화에 기여할 수 있게 된다.
또한, 위치 검출 기판(55)이 모터 커버(48) 혹은 버스 바(52)에 부착되는 구성으로 했기 때문에, 위치 검출 기판(55)으로부터 전력 변환 회로부(15)까지의 거리가 길어지고, 전력 변환 회로부(15)에서 발생한 스위칭 노이즈가, GMR 소자(56)에 영향을 미치는 것을 억제할 수 있게 된다. 예컨대, 도 10에 있는 바와 같이, 제어 회로부(16)에 GMR 소자(56)나 위치 검출 회로를 설치하면, 전력 변환 회로부(15)와의 거리가 짧아지고, 스위칭 노이즈의 영향을 받기 쉬워진다는 과제가 있다.
그리고, 위치 검출 기판(55)에서 검출된 자극 정보는 제어 회로부(16)에 전송되고, 제어 회로부(16)는 이 자극 정보에 기초하여, 전력 변환 회로부(15)의 MOSFET의 통전 시기를 제어한다. 따라서, 위치 검출 기판(55)과 제어 회로부(16)는 신호선으로 접속할 필요가 있다. 그래서, 본 실시형태에서는, 위치 검출 기판(55)과 제어 회로부(16)를 플로팅 커넥터(60)로 접속하는 구성으로 하고 있다.
플로팅 커넥터(60)는, 기판에 커넥터를 실장할 때에 생기는 종횡 방향의 오차를 흡수하는 기구(플로팅 기구)를 탑재한 커넥터이다. 이 플로팅 커넥터(60)로 오차나 위치적인 「어긋남」을 흡수함으로써 기판의 조립 정밀도를 높일 수 있다. 본 실시형태에서는, 기판 대 기판의 커넥터로서 사용하고 있는 것이다. 이와 같이, 플로팅 커넥터(60)를 사용하면 하니스에 의한 접속이 불필요해지기 때문에 조립 공정이 간소화되고, 제품 비용을 낮추는 것이 가능해진다. 또한, 플로팅 커넥터(60)는, 위치 검출 기판(55)과 제어 회로부(16)의 수지 기판(31) 사이의 공간에 위치하고 있기 때문에, 공간 이용률이 좋은 것으로 되어 있다. 이것에 의해, 제품의 소형화에 기여할 수 있게 된다.
또한, 전술한 실시형태에서는, ECU 하우징에 방열 기체(30)를 설치하고, 이 방열 기체(30)의 양면에 전원 회로부(14)와 전력 변환 회로부(15)를 고정한 것을 나타냈지만, 방열 기체(30)를 설치하지 않고 전원 회로부(14)와 전력 변환 회로부(15)의 금속 기판을 직접 밀착하는 구성으로 해도 좋은 것이다. 이 경우는, 금속 기판이 방열 기체의 역할을 수행하게 된다.
또한, 위치 검출 기판(55)에는 GMR 소자(56)만 실장하고, 위치 검출 회로를 제어 회로부(16)에 설치하는 것도 가능하다. 또한, GMR 소자(56) 이외의, AMR 소자, TMR 소자 등의 자기 저항 효과형 소자를 사용해도 좋은 것이다.
이상 서술한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 모터 하우징 내에 수납된 로터의 회전축의 출력측과는 반대측에 위치 검출 센서를 구성하는 위치 검출용 영구 자석을 설치하고, 또한 모터 커버에, 위치 검출 센서를 구성한다면 이것의 위치 검출 회로를 설치하며, 자기 저항 효과형 소자를 위치 검출용 영구 자석과 대향하는 위치에 배치하는 구성으로 했다.
이것에 의하면, 모터 하우징 내에 위치 검출 센서를 구성하는 위치 검출용 영구 자석과 자기 저항 효과형 소자 및 위치 검출 회로를 배치했기 때문에, 상호의 위치적인 조립 정밀도를 향상시킬 수 있고, 게다가 전력 변환 회로부와 자기 저항 효과형 소자 및 위치 검출 회로를 멀어지게 했기 때문에, 정확한 검출 신호를 얻을 수 있다는 효과를 나타낼 수 있게 된다.
또한, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되는 것이 아니라, 여러 변형예가 포함된다. 예컨대, 상기한 실시예는 본 발명을 알기 쉽게 설명하기 위해 상세히 설명한 것이고, 반드시 설명한 모든 구성을 구비하는 것에 한정되는 것은 아니다. 또한, 어느 실시예의 구성의 일부를 다른 실시예의 구성으로 치환하는 것이 가능하고, 또한 어느 실시예의 구성에 다른 실시예의 구성을 부가하는 것도 가능하다. 또한, 각 실시예의 구성의 일부에 관하여, 다른 구성의 추가·삭제·치환을 하는 것이 가능하다.
이상 설명한 실시형태에 기초하는 전동 구동 장치로는, 예컨대 이하에 서술하는 양태의 것을 생각할 수 있다.
즉, 상기 전동 구동 장치는, 그 하나의 양태에 있어서, 모터 하우징과 모터 커버에 의해 형성되는 모터 수납 공간에 수납되고, 로터와 스테이터를 구비한 전동 모터와, 상기 모터 하우징에 결합되고, 상기 모터 커버와의 사이에 ECU 수납 공간을 형성하는 ECU 하우징과, 상기 ECU 하우징 및 상기 모터 커버 사이의 상기 ECU 수납 공간에 수용되고, 상기 전동 모터를 구동 제어하기 위한 전자 제어 장치와, 상기 모터 커버에 축 지지된 상기 전동 모터의 회전축에 설치된 위치 검출용 영구 자석과, 상기 모터 커버에 직접적 혹은 간접적으로 부착되고, 상기 위치 검출용 영구 자석과 협동하여 상기 로터의 자극 정보 신호를 검출하는 자기 저항 효과형 소자가 실장된 위치 검출 기판을 구비하고 있다.
상기 전동 구동 장치의 바람직한 양태에 있어서, 상기 위치 검출 기판에는, 자기 저항 효과형 소자의 자극 정보 신호를 증폭하는 증폭 회로, 혹은 상기 자기 저항 효과형 소자의 자극 정보 신호로부터 자극 정보를 연산하는 연산 기능을 가진 마이크로컴퓨터와 주변 회로가 실장되어 있다.
다른 바람직한 양태에서는, 상기 전동 구동 장치의 양태 중 어느 하나에 있어서, 상기 전자 제어 장치는, 전원 회로부와, 전력 변환 회로부와, 제어 회로부로 구성되어 있고, 상기 모터 커버에는, 상기 스테이터의 권선과 상기 전력 변환 회로부를 접속하는 버스 바가 고정되어 있고, 상기 위치 검출 기판은, 상기 버스 바에 설치한 부착 보스에 고정되어 있거나, 혹은 상기 모터 커버에 설치한 부착 보스에 고정되어 있다.
또 다른 바람직한 양태에서는, 상기 전동 구동 장치의 양태 중 어느 하나에 있어서, 상기 전자 제어 장치는, 상기 모터 커버로부터 보아, 제어 회로부, 전력 변환 회로부, 전원 회로부의 순으로 배치되어 있고, 상기 위치 검출 기판은, 상기 제어 회로부와 상기 모터 커버 사이에 배치되어 있다.
또 다른 바람직한 양태에서는, 상기 전동 구동 장치의 양태 중 어느 하나에 있어서, 상기 위치 검출용 영구 자석은, 상기 회전축의 단부에 부착되고, 상기 자기 저항 효과형 소자는, 상기 위치 검출용 영구 자석에 대향하는 위치에서 상기 위치 검출 기판에 실장되고, 또한 상기 모터 커버와 상기 버스 바, 및 위치 검출 기판에 의해, 상기 모터 수납 공간과 상기 ECU 수납 공간이 차폐되어 있다.
또 다른 바람직한 양태에서는, 상기 전동 구동 장치의 양태 중 어느 하나에 있어서, 상기 위치 검출용 영구 자석은, 상기 회전축의 단부에 부착되고, 상기 자기 저항 효과형 소자는, 상기 위치 검출용 영구 자석에 대향하는 위치에서 상기 위치 검출 기판에 실장되고, 또한 상기 위치 검출 기판의 상기 자기 저항 효과형 소자가 배치되어 있는 반대측의 면에는, 자기 차폐판이 실장되어 있다.
또 다른 바람직한 양태에서는, 상기 전동 구동 장치의 양태 중 어느 하나에 있어서, 상기 위치 검출용 영구 자석은, 상기 회전축의 단부에 부착되고, 상기 자기 저항 효과형 소자는, 상기 위치 검출용 영구 자석에 대향하는 위치에서 상기 위치 검출 기판에 실장되고, 또한 상기 위치 검출 기판과 상기 제어 회로부의 기판은, 플로팅 커넥터에 의해 접속되고, 상기 플로팅 커넥터를 통해 상기 자기 저항 효과형 소자의 자극 정보 신호, 혹은 자극 정보가 상기 제어 회로부에 전송된다.
또한, 전술한 실시형태에 기초하는 전동 파워 스티어링 장치로는, 예컨대 이하에 서술하는 양태의 것을 생각할 수 있다.
즉, 상기 전동 파워 스티어링 장치는, 모터 하우징과 모터 커버에 의해 형성되는 모터 수납 공간에 수납되고, 스티어링 샤프트에 조타 보조력을 부여하는 전동 모터와, 상기 모터 하우징에 결합되고, 상기 모터 커버와의 사이에 ECU 수납 공간을 형성하는 ECU 하우징과, 상기 ECU 하우징 및 상기 모터 커버 사이의 상기 ECU 수납 공간에 수용되고, 상기 전동 모터를 구동 제어하기 위해, 적어도 토크 센서에 의해 자동차의 스티어링 샤프트의 회동 방향과 회동 토크를 검출하고, 이 검출치에 기초하여 상기 전동 모터의 구동 조작량을 연산하는 전자 제어 장치와, 상기 모터 커버에 축 지지된 상기 전동 모터의 회전축에 설치된 위치 검출용 영구 자석과, 상기 모터 커버에 직접적 혹은 간접적으로 부착되고, 상기 위치 검출용 영구 자석과 협동하여 상기 로터의 자극 정보 신호를 검출하는 자기 저항 효과형 소자가 실장된 위치 검출 기판을 구비하고 있다.
상기 전동 파워 스티어링 장치의 바람직한 양태에 있어서, 상기 위치 검출 기판에는, 상기 자기 저항 효과형 소자의 자극 정보 신호를 증폭하는 증폭 회로, 혹은 상기 자기 저항 효과형 소자의 자극 정보 신호로부터 자극 정보를 연산하는 연산 기능을 가진 마이크로컴퓨터와 주변 회로가 실장되어 있다.
다른 바람직한 양태에서는, 상기 전동 파워 스티어링 장치의 양태 중 어느 하나에 있어서, 상기 전자 제어 장치는, 전원 회로부와, 전력 변환 회로부와, 제어 회로부로 구성되어 있고, 상기 모터 커버에는, 상기 스테이터의 권선과 상기 전력 변환 회로부를 접속하는 버스 바가 고정되어 있고, 상기 위치 검출 기판은, 상기 버스 바에 설치한 부착 보스에 고정되어 있거나, 혹은 상기 모터 커버에 설치한 부착 보스에 고정되어 있다.
또 다른 바람직한 양태에서는, 상기 전동 파워 스티어링 장치의 양태 중 어느 하나에 있어서, 상기 전자 제어 장치는, 상기 모터 커버로부터 보아, 제어 회로부, 전력 변환 회로부, 전원 회로부의 순으로 배치되어 있고, 상기 위치 검출 기판은, 상기 제어 회로부와 상기 모터 커버 사이에 배치되어 있다.
또 다른 바람직한 양태에서는, 상기 전동 파워 스티어링 장치의 양태 중 어느 하나에 있어서, 상기 위치 검출용 영구 자석은, 상기 회전축의 단부에 부착되고, 상기 자기 저항 효과형 소자는, 상기 위치 검출용 영구 자석에 대향하는 위치에서 상기 위치 검출 기판에 실장되고, 또한 상기 모터 커버와 상기 버스 바, 및 위치 검출 기판에 의해, 상기 모터 수납 공간과 상기 ECU 수납 공간이 차폐되어 있다.
또 다른 바람직한 양태에서는, 상기 전동 파워 스티어링 장치의 양태 중 어느 하나에 있어서, 상기 위치 검출용 영구 자석은, 상기 회전축의 단부에 부착되고, 상기 자기 저항 효과형 소자는, 상기 위치 검출용 영구 자석에 대향하는 위치에서 상기 위치 검출 기판에 실장되고, 또한 상기 위치 검출 기판의 상기 자기 저항 효과형 소자가 배치되어 있는 반대측의 면에는, 자기 차폐판이 실장되어 있다.
또 다른 바람직한 양태에서는, 상기 전동 파워 스티어링 장치의 양태 중 어느 하나에 있어서, 상기 위치 검출용 영구 자석은, 상기 회전축의 단부에 부착되고, 상기 자기 저항 효과형 소자는, 상기 위치 검출용 영구 자석에 대향하는 위치에서 상기 위치 검출 기판에 실장되고, 또한 상기 위치 검출 기판과 상기 제어 회로부의 기판은, 플로팅 커넥터에 의해 접속되고, 상기 플로팅 커넥터를 통해 상기 자기 저항 효과형 소자의 자극 정보 신호, 혹은 자극 정보가 상기 제어 회로부에 전송된다.
6: 전동 파워 스티어링 장치 11A: 모터 하우징
11B: ECU 하우징 12: 덮개
12A~12C: 커넥터 단자부 14: 전원 회로부
15: 전력 변환 회로부 16: 제어 회로부
17, 18: 금속 기판 19: 콘덴서
20: 코일 21: 스위칭 소자
22: 전원측 커넥터 23: 고압측 커넥터
24: 저압측 커넥터 25: 스위칭 소자
26U, 26V, 26W: 출력 커넥터 27A, 27B, 27C, 27D: 커넥터 단자
28: 인버터측 커넥터 29: 제어 기판 부착 보스
30: 방열 기체 34: 전원측 커넥터 단자
35: 고압측 커넥터 단자 36: 인버터측 커넥터
37: 저압측 커넥터 단자 38, 39: 제어측 커넥터 단자
40: 고압측 절연 영역부 41: 저압측 절연 영역부
42: 볼트 43: 스테이터
44: 로터 45: 회전축
46: 볼 베어링 47: 피니언 기어
48: 모터 커버 49: 볼 베어링
50: 자석 유지 부재 51: 위치 검출용 영구 자석
52: 버스 바 52h: 구멍부
53: 볼트 54: 수납 오목부
55: 위치 검출 기판 56: GMR 소자
57: 검출 기판 부착 보스 58: 볼트
59: 자기 차폐판 60: 플로팅 커넥터.

Claims (14)

  1. 모터 하우징과 모터 커버에 의해 형성되는 모터 수납 공간에 수납되고, 로터와 스테이터를 구비한 전동 모터와,
    상기 모터 하우징에 결합되고, 상기 모터 커버와의 사이에 ECU 수납 공간을 형성하는 ECU 하우징과,
    상기 ECU 하우징 및 상기 모터 커버 사이의 상기 ECU 수납 공간에 수용되고, 상기 전동 모터를 구동 제어하기 위한 전자 제어 장치와,
    상기 모터 커버에 축 지지된 상기 전동 모터의 회전축에 설치된 위치 검출용 영구 자석과,
    상기 모터 커버에 직접적 혹은 간접적으로 부착되고, 상기 위치 검출용 영구 자석과 협동하여 상기 로터의 자극 정보 신호를 검출하는 자기 저항 효과형 소자가 실장된 위치 검출 기판
    을 구비한 것을 특징으로 하는 전동 구동 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 위치 검출 기판에는, 자기 저항 효과형 소자의 자극 정보 신호를 증폭하는 증폭 회로, 혹은 상기 자기 저항 효과형 소자의 자극 정보 신호로부터 자극 정보를 연산하는 연산 기능을 가진 마이크로컴퓨터와 주변 회로가 실장되어 있는 것을 특징으로 하는 전동 구동 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 전자 제어 장치는, 전원 회로부와, 전력 변환 회로부와, 제어 회로부로 구성되어 있고,
    상기 모터 커버에는, 상기 스테이터의 권선과 상기 전력 변환 회로부를 접속하는 버스 바가 고정되어 있고,
    상기 위치 검출 기판은, 상기 버스 바에 설치한 부착 보스에 고정되어 있거나, 혹은 상기 모터 커버에 설치한 부착 보스에 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 전동 구동 장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 전자 제어 장치는, 상기 모터 커버로부터 보아, 제어 회로부, 전력 변환 회로부, 전원 회로부의 순으로 배치되어 있고,
    상기 위치 검출 기판은, 상기 제어 회로부와 상기 모터 커버 사이에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 전동 구동 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 위치 검출용 영구 자석은, 상기 회전축의 단부에 부착되고,
    상기 자기 저항 효과형 소자는, 상기 위치 검출용 영구 자석에 대향하는 위치에서 상기 위치 검출 기판에 실장되며,
    또한, 상기 모터 커버와 상기 버스 바, 및 위치 검출 기판에 의해, 상기 모터 수납 공간과 상기 ECU 수납 공간이 차폐되어 있는 것을 특징으로 하는 전동 구동 장치.
  6. 제4항에 있어서, 상기 위치 검출용 영구 자석은, 상기 회전축의 단부에 부착되고,
    상기 자기 저항 효과형 소자는, 상기 위치 검출용 영구 자석에 대향하는 위치에서 상기 위치 검출 기판에 실장되며,
    또한, 상기 위치 검출 기판의 상기 자기 저항 효과형 소자가 배치되어 있는 반대측의 면에는, 자기 차폐판이 실장되어 있는 것을 특징으로 하는 전동 구동 장치.
  7. 제4항에 있어서, 상기 위치 검출용 영구 자석은, 상기 회전축의 단부에 부착되고,
    상기 자기 저항 효과형 소자는, 상기 위치 검출용 영구 자석에 대향하는 위치에서 상기 위치 검출 기판에 실장되며,
    또한, 상기 위치 검출 기판과 상기 제어 회로부의 기판은, 플로팅 커넥터에 의해 접속되고, 상기 플로팅 커넥터를 통해 상기 자기 저항 효과형 소자의 자극 정보 신호, 혹은 자극 정보가 상기 제어 회로부에 전송되는 것을 특징으로 하는 전동 구동 장치.
  8. 모터 하우징과 모터 커버에 의해 형성되는 모터 수납 공간에 수납되고, 스티어링 샤프트에 조타 보조력을 부여하는 전동 모터와,
    상기 모터 하우징에 결합되고, 상기 모터 커버와의 사이에 ECU 수납 공간을 형성하는 ECU 하우징과,
    상기 ECU 하우징 및 상기 모터 커버 사이의 상기 ECU 수납 공간에 수용되고, 상기 전동 모터를 구동 제어하기 위해, 적어도 토크 센서에 의해 자동차의 스티어링 샤프트의 회동 방향과 회동 토크를 검출하고, 이 검출치에 기초하여 상기 전동 모터의 구동 조작량을 연산하는 전자 제어 장치와,
    상기 모터 커버에 축 지지된 상기 전동 모터의 회전축에 설치된 위치 검출용 영구 자석과,
    상기 모터 커버에 직접적 혹은 간접적으로 부착되고, 상기 위치 검출용 영구 자석과 협동하여 상기 로터의 자극 정보 신호를 검출하는 자기 저항 효과형 소자가 실장된 위치 검출 기판
    을 구비한 것을 특징으로 하는 전동 파워 스티어링 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 위치 검출 기판에는, 상기 자기 저항 효과형 소자의 자극 정보 신호를 증폭하는 증폭 회로, 혹은 상기 자기 저항 효과형 소자의 자극 정보 신호로부터 자극 정보를 연산하는 연산 기능을 가진 마이크로컴퓨터와 주변 회로가 실장되어 있는 것을 특징으로 하는 전동 파워 스티어링 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 전자 제어 장치는, 전원 회로부와, 전력 변환 회로부와, 제어 회로부로 구성되어 있고,
    상기 모터 커버에는, 상기 스테이터의 권선과 상기 전력 변환 회로부를 접속하는 버스 바가 고정되어 있고,
    상기 위치 검출 기판은, 상기 버스 바에 설치한 부착 보스에 고정되어 있거나, 혹은 상기 모터 커버에 설치한 부착 보스에 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 전동 파워 스티어링 장치.
  11. 제9항에 있어서, 상기 전자 제어 장치는, 상기 모터 커버로부터 보아, 제어 회로부, 전력 변환 회로부, 전원 회로부의 순으로 배치되어 있고,
    상기 위치 검출 기판은, 상기 제어 회로부와 상기 모터 커버 사이에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 전동 파워 스티어링 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 위치 검출용 영구 자석은, 상기 회전축의 단부에 부착되고,
    상기 자기 저항 효과형 소자는, 상기 위치 검출용 영구 자석에 대향하는 위치에서 상기 위치 검출 기판에 실장되며,
    또한, 상기 모터 커버와 상기 버스 바, 및 위치 검출 기판에 의해, 상기 모터 수납 공간과 상기 ECU 수납 공간이 차폐되어 있는 것을 특징으로 하는 전동 파워 스티어링 장치.
  13. 제11항에 있어서, 상기 위치 검출용 영구 자석은, 상기 회전축의 단부에 부착되고,
    상기 자기 저항 효과형 소자는, 상기 위치 검출용 영구 자석에 대향하는 위치에서 상기 위치 검출 기판에 실장되고,
    또한, 상기 위치 검출 기판의 상기 자기 저항 효과형 소자가 배치되어 있는 반대측의 면에는, 자기 차폐판이 실장되어 있는 것을 특징으로 하는 전동 파워 스티어링 장치.
  14. 제11항에 있어서, 상기 위치 검출용 영구 자석은, 상기 회전축의 단부에 부착되고,
    상기 자기 저항 효과형 소자는, 상기 위치 검출용 영구 자석에 대향하는 위치에서 상기 위치 검출 기판에 실장되고,
    또한, 상기 위치 검출 기판과 상기 제어 회로부의 기판은, 플로팅 커넥터에 의해 접속되고, 상기 플로팅 커넥터를 통해 상기 자기 저항 효과형 소자의 자극 정보 신호, 혹은 자극 정보가 상기 제어 회로부에 전송되는 것을 특징으로 하는 전동 파워 스티어링 장치.
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