WO2017154236A1 - 電動駆動装置及び電動パワーステアリング装置 - Google Patents

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克将 萩原
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日立オートモティブシステムズ株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an electric drive device and an electric power steering device, and more particularly to an electric drive device and an electric power steering device incorporating an electronic control device.
  • a mechanical control element is driven by an electric motor.
  • an electronic control device including a semiconductor element or the like for controlling the rotational speed or rotational torque of the electric motor is electrically driven.
  • a so-called electromechanical integrated electric drive device that is integrated into a motor is beginning to be adopted.
  • an electromechanical integrated electric drive device for example, in an electric power steering device of an automobile, a rotation direction and a rotation torque of a steering shaft that is rotated by a driver operating a steering wheel are detected.
  • the electric motor is driven to rotate in the same direction as the rotation direction of the steering shaft based on the detected value, and the steering assist torque is generated.
  • an electronic control unit (ECU: Electronic Control Unit) is provided in the power steering device.
  • Patent Document 1 describes an electric power steering device that includes an electric motor and an electronic control device.
  • the electric motor is housed in a motor housing having a cylindrical portion made of aluminum alloy or the like, and the electronic control unit is housed in an ECU housing disposed on the opposite side of the motor housing in the axial direction.
  • the electronic control unit housed in the ECU housing includes a power supply circuit unit, a power conversion circuit unit having a power switching element such as a MOSFET or IGBT for driving and controlling the electric motor, and a control for controlling the power switching element. And an output terminal of the power switching element and an input terminal of the electric motor are electrically connected via a bus bar.
  • the electronic control unit housed in the ECU housing is supplied with electric power from a power source via a connector terminal assembly made of synthetic resin, and is supplied with detection signals such as an operating state from detection sensors. .
  • the connector terminal assembly functions as a lid, is connected to the electronic control unit so as to close an opening formed in the ECU housing, and is fixed to the outer surface of the ECU housing by fixing bolts.
  • an electric drive device integrated with an electronic control device an electric brake, an electric hydraulic controller for various hydraulic controls, and the like are known.
  • an electric power steering device is representative. explain.
  • the electric motor used in such an electric power steering apparatus is a three-phase DC electric motor, and information on the magnetic pole position of the rotor is required to drive the electric motor.
  • a position detection sensor comprising a combination of a permanent magnet fixed to the rotating shaft of the electric motor and a Hall IC is used.
  • the mounting structure of the position detection sensor of such an electric power steering apparatus is generally configured as shown in FIG.
  • reference numeral 90 is a motor housing constituting an electric motor, and a rotating shaft 91 is provided therein.
  • a rotor (not shown) in which a permanent magnet is embedded is fixed to the rotating shaft 91, and the rotor is rotated by a magnetic field generated by a stator (not shown) around which a winding is wound. is there.
  • a magnet holding member 92 is fixed on the side opposite to the output side of the rotating shaft 91, and a position detecting permanent magnet 93 is accommodated in the magnet holding member 92.
  • An electronic control unit housed in an ECU housing includes a power conversion circuit unit (not shown) and a power conversion circuit unit (not shown) having a power switching element such as a MOSFET or IGBT for driving and controlling an electric motor. And a control circuit unit 94 for controlling the power switching element.
  • the control circuit unit 94 is fixed to the fixing protrusion 95 with a bolt 96.
  • a GMR (giant magnetoresistive effect) element 97 and a position detection circuit are provided on the surface of the rotary shaft 91 of the control circuit section 94 on the position detection permanent magnet 93 side. Not shown).
  • the position detecting permanent magnet 93 is rotated by the rotation of the rotating shaft 91, and the rotation position of the position detecting permanent magnet 93 is detected by the GMR element 97 to obtain the magnetic pole position information of the rotor.
  • the mounting structure of the position detection sensor having such a configuration and the detection method of magnetic pole position information are well known.
  • the position detecting permanent magnet 93 forming the position detecting sensor is provided on the motor housing 90 side, and the GMR element 97 and its position detecting circuit are provided in the ECU housing.
  • the position detection sensor components are separately attached to the motor housing and the ECU housing as described above, there is a problem in that the positional assembly accuracy of the position detection sensor is lowered and an accurate detection signal cannot be obtained. Further, since the GMR element and the position detection circuit are provided in the control circuit unit, the distance between the power conversion circuit unit is reduced, and the GMR element and the position detection circuit are affected by the switching noise of the power conversion circuit unit. There is a problem that a detection signal cannot be obtained.
  • the GMR element is an example of a position detecting element. In the present invention described below, the GMR element is not limited to this GMR element, and many magnetoresistive elements can be used.
  • An object of the present invention is to provide a novel electric drive device and electric power steering device that improve the assembly accuracy of the position detection sensor and that the magnetoresistive effect element and the position detection circuit are less susceptible to the switching noise of the power conversion circuit unit. It is to provide.
  • elements other than GMR elements are referred to as magnetoresistive elements.
  • a feature of the present invention is that a position detection permanent magnet constituting a position detection sensor is provided on the side opposite to the output side of the rotary shaft of the rotor housed in the motor housing, and the position detection permanent magnet is further provided.
  • the motor cover is provided with a magnetoresistive element that constitutes a position detection sensor and a position detection circuit thereof, and the magnetoresistive element is disposed at a position facing the position detecting permanent magnet.
  • the magnetoresistive element and the position detection circuit constituting the position detection sensor are arranged on the motor cover on the side where the position detection permanent magnet is provided, the mutual positional assembly accuracy can be improved.
  • the power conversion circuit unit, the magnetoresistive effect element, and the position detection circuit are moved away from each other as compared with the control circuit, there is an effect that an accurate detection signal can be obtained with less adverse effects of switching noise. Can do.
  • FIG. 4 is a perspective view of a power supply circuit unit shown in FIG. 3.
  • FIG. 4 is a perspective view of a power conversion circuit unit shown in FIG. 3.
  • FIG. 4 is a perspective view of a control circuit unit shown in FIG. 3. It is the perspective view which looked at the cover body provided with the connector terminal shown in FIG. 3 from diagonally lower side.
  • It is a longitudinal cross-sectional view of the electric power steering apparatus shown in FIG. It is a principal part expanded sectional view which shows the attachment structure of the position detection sensor of FIG. It is an expanded sectional view which shows the attachment structure of the conventional position detection sensor.
  • the steering device 1 is configured as shown in FIG.
  • a pinion (not shown) is provided at the lower end of the steering shaft 2 connected to a steering wheel (not shown), and this pinion meshes with a rack (not shown) that is long in the left-right direction of the vehicle body.
  • Tie rods 3 for steering the front wheels in the left-right direction are connected to both ends of the rack, and the rack is covered with a rack housing 4.
  • a rubber boot 5 is provided between the rack housing 4 and the tie rod 3.
  • An electric power steering device 6 is provided to assist the torque when the steering wheel is turned.
  • a torque sensor 7 that detects the turning direction and turning torque of the steering shaft 2 is provided, and an electric motor unit 8 that applies a steering assist force to the rack via the gear 10 based on the detection value of the torque sensor 7.
  • an electronic control unit (ECU) unit 9 that controls the electric motor disposed in the electric motor unit 8 is provided.
  • the electric motor steering unit 8 of the electric power steering device 6 is connected to the gear 10 through bolts (not shown) at the outer peripheral portion on the output shaft side, and the electronic control device unit on the opposite side of the output shaft of the electric motor 8 unit. 9 is provided.
  • the electric motor unit 8 is composed of a motor housing 11A having a cylindrical portion made of aluminum alloy or the like and an electric motor (not shown) housed in the motor housing 11A.
  • the ECU housing 11B is made of an aluminum alloy or the like and is disposed on the opposite side of the output shaft 11A in the axial direction, and an electronic control assembly (not shown) housed in the ECU housing 11B.
  • the motor housing 11A and the ECU housing 11B are integrally fixed by fixing bolts at opposite end surfaces thereof.
  • the electronic control assembly housed in the ECU housing 11B includes a power supply circuit unit that generates a necessary power supply, a power conversion circuit unit that includes a power switching element that includes a MOSFET that drives and controls the electric motor of the electric motor unit 8, The control circuit unit controls the power switching element, and the output terminal of the power switching element and the input terminal of the electric motor are electrically connected via a bus bar.
  • the power supply circuit unit, the power conversion circuit unit, and the control circuit unit are provided separately on three different substrates.
  • a lid 12 made of synthetic resin that also serves as a connector terminal assembly is fixed to an end face of the ECU housing 11B by a fixing bolt 13 (see FIG. 3).
  • the lid 12 is provided with a connector terminal forming part 12A for supplying power, a connector terminal forming part 12B for detection sensor, and a connector terminal forming part 12C for sending a control state for sending a control state to an external device.
  • the electronic control assembly housed in the ECU housing 11B is supplied with electric power from the power source via the connector terminal forming portion 12A for supplying power to the lid 12 made of synthetic resin, and is operated from the detection sensors.
  • a detection signal such as a state is supplied via the connector terminal forming part 12B for the detection sensor, and a control state signal of the current electric power steering apparatus is sent via the connector terminal forming part 12C for sending the control state.
  • the lid 12 is shaped so as to cover the entire opening of the ECU housing 11B, but each connector terminal is formed in a small size and inserted through an insertion hole formed in the ECU housing 11B. It may be configured to be connected to the control assembly.
  • the control circuit unit calculates the drive operation amount of the electric motor based on the detected value.
  • the electric motor is driven by the power switching element of the power conversion circuit unit based on the calculated drive operation amount, and the rotating shaft of the electric motor is rotated so as to drive the steering shaft 2 in the same direction as the operation direction.
  • the rotation of the rotating shaft is transmitted from a pinion (not shown) to a rack (not shown) via the gear 10 and the automobile is steered. Since these configurations and operations are already well known, further explanation is omitted.
  • FIG. 3 shows an exploded perspective view of the electric power steering apparatus 6.
  • the motor housing 11A usually contains an electric motor.
  • the motor housing 11A and the ECU housing 11B are made of separate aluminum alloys, but both housings may be the same housing.
  • the electronic control unit 9 includes an ECU housing 11B coupled to the opposite side of the end of the rotating shaft to which the pinion gear (not shown) of the electric motor in the motor housing 11A is fixed, and three fixing bolts 13 on the ECU housing 11B.
  • the lid body 12 coupled by the.
  • the lid 12 also serves as a connector terminal assembly, and is formed from synthetic resin by injection molding.
  • various types of connector wiring portions are simultaneously embedded in the lid body 12 by an insert mold.
  • a power supply circuit section 14 is provided in the housing space constituted by the ECU housing 11B and the lid body 12, and a power conversion circuit section 15 and a control circuit section 16 are disposed in the housing space of the ECU housing 11B and the motor housing 11A. ing.
  • the power supply circuit unit 14, the power conversion circuit unit 15, and the control circuit unit 16 constitute an electronic control assembly.
  • the heat dissipating base 30 made of metal such as aluminum or aluminum alloy is disposed inside the ECU housing 11B.
  • the heat dissipation base 30 is formed integrally with the ECU housing 11B. Further, metal substrates 17 and 18 on which electric components constituting the power supply circuit unit 14 and the power conversion circuit unit 15 are mounted by single-sided mounting are fixed to both surfaces of the heat radiating base 30.
  • the heat dissipation base 30 made of aluminum or aluminum alloy having a predetermined thickness is disposed between the metal substrate 17 and the metal substrate 18, and the heat dissipation base 30 functions as a heat dissipation member as will be described later. Therefore, it is formed integrally with the ECU housing 11B and is configured to be able to radiate heat from the ECU housing 11B to the outside air.
  • the metal substrates 17 and 18 and the heat radiating base 30 are made of heat radiating functional materials such as a heat radiating adhesive, a heat radiating sheet, and a heat radiating grease having high thermal conductivity to enhance thermal contact. It is intervened between.
  • a power supply circuit having a main function of generating a high-voltage DC power source used for an inverter device for driving an electric motor and a low-voltage DC power source used for a control circuit such as a microcomputer.
  • Part 14 is arranged.
  • the power supply circuit unit 14 has a capacitor 19, a coil 20, a switching element 21 made of a MOSFET, and a power supply side from a battery on one side of a metal substrate 17 made of a metal having good thermal conductivity such as aluminum.
  • the power supply side connector 22 to which the connector terminal is connected, the high voltage side connector 23 to which the high voltage side connector terminal for supplying high voltage power to the power conversion circuit unit 15 is connected, and the low voltage side connector terminal for supplying low voltage power to the control circuit unit 16 are provided. Electrical components such as the low voltage side connector 24 to be connected are mounted.
  • the metal substrate 17 is formed by forming an insulating layer on an aluminum substrate, and printing a wiring pattern made of copper foil on the insulating layer, and electric components are placed on the wiring pattern. Components are electrically connected.
  • the connectors 22 and 23 are press-fit type connectors and have elasticity toward the inside. By simply inserting connector terminals into the connectors 22 and 23, the mutual connection can be easily performed without using solder. It can be secured. As shown in FIG. 4, the connectors 22 and 23 are formed such that both ends of one elongated metal plate are folded inward, and the folded area is further folded twice so that both end faces face each other.
  • the opposing end faces have elasticity, and the connector terminals pushed into the end faces come into strong contact so that the pushing force applied from the connector terminals can be transmitted to the metal substrate 17 via the connectors 22 and 23. is there.
  • the metal substrate 17 is not fixed to the heat radiating base 30 by the fixing screws, and the metal substrate 17 and the heat radiating base 30 are fixed by the pushing force applied from the connector terminals inserted into the connectors 22 and 23. It is configured.
  • a power conversion circuit section 15 that executes inverter control whose main function is driving the electric motor is arranged.
  • the metal substrate 18 of the power conversion circuit unit 15 is disposed so as to face the metal substrate 17 of the power supply circuit unit 14 with the heat dissipation base 30 as a boundary.
  • the opposing surfaces of the metal substrate 18 of the power conversion circuit unit 15 and the metal substrate 17 of the power supply circuit unit 14 have substantially the same shape, and heat is easily transmitted to the heat dissipation base 30.
  • a heat radiation function material such as a heat radiation adhesive, a heat radiation sheet, and heat radiation grease having good thermal conductivity is interposed between the metal substrates 17 and 18 and the heat radiation base 30.
  • the power conversion circuit unit 15 has a power switching element 25 made of a plurality of MOSFETs or IGBTs on a metal substrate 18 made of a metal having a good thermal conductivity such as aluminum, and an output for outputting the same.
  • Connectors 26U, 26V, 26W, and input terminals such as gates, drains, and sources for controlling the switching element 25 and connector terminals 27A to 27D for feeding back the operation state of the switching element 25 to the control circuit unit 16 are mounted.
  • An inverter-side connector 28 that receives supply of power from the power supply circuit unit 14 is also provided.
  • the switching element 25 includes three fail-safe switching elements 25.
  • the output connectors 26U, 26V, and 26W are press-fit type connectors and have elasticity toward the inside.
  • the output connectors 26U, 26V, and 26W are also formed so that both ends of one elongated metal plate are folded inward, and the folded region is further folded twice so that both end faces face each other. ing.
  • the metal substrate 18 is formed by forming an insulating layer on an aluminum substrate, and printing a wiring pattern made of copper foil on the insulating layer, on which electric components are placed, and each electric Components are electrically connected.
  • FIG. 5 shows the side on which the above-described electrical component is placed for easy understanding. However, as shown in FIG. 3, the electrical component is actually arranged on the lower side.
  • a control circuit unit 16 whose main function is switching control of the switching element 25 of the power conversion circuit unit 15 is disposed.
  • a resin board mounting boss 29 is formed on the ECU housing 11B toward the motor housing 11A, and the resin board 31 of the control circuit unit 16 is fixed to the resin board mounting boss 29 with mounting bolts.
  • control circuit unit 16 includes a microcomputer 32 and the like for controlling the switching element 25 and the like mounted on a resin substrate 31 made of synthetic resin or the like. As shown in FIG. 3, electronic components such as peripheral circuits of the microcomputer 32 are arranged on the resin substrate 31, but these are omitted in FIG. 6.
  • the resin substrate 31 is disposed at a predetermined distance from the power conversion circuit unit 15, and the electrical components of the power conversion circuit unit 15 and the control circuit unit 16 are disposed in a space therebetween.
  • the control circuit unit 16 and the power conversion circuit unit 15 are connected by the connector terminals 27A to 27D described above.
  • the connector terminals 27A to 27D have a length exceeding a predetermined distance between the resin substrate 31 and the power conversion circuit unit 15.
  • the connector terminal 27A is connected to the connection hole 33A of the resin substrate 31, the connector terminal 27B is connected to the connection hole 33B, the connector terminal 27C is connected to the connection hole 33C, and the connector terminal 27D is connected to the connection hole 33D. It is like that.
  • the connection hole 33E formed in the resin substrate 31 is connected to a control-side connector terminal for signal transmission and low-voltage power supply embedded in an insulating region portion of the lid 12 described later.
  • the power supply circuit unit 14, the heat dissipation base 30, the power conversion circuit unit 15, and the control circuit unit 16 are arranged in this order from the lid 12 toward the motor housing 11A.
  • the control circuit unit 16 by disposing the control circuit unit 16 at a distance from the power supply circuit unit 14, it is possible to provide a stable power supply to the control circuit unit 16 after removing power supply noise.
  • the lid body 12 in which the connector wiring portion is embedded covers the opening of the ECU housing 11 ⁇ / b> B, and, like the one shown in FIG. 2, a power supply connector on the outer surface in the axial direction. 12 A of terminal formation parts, the connector terminal formation part 12B for detection sensors, and the connector terminal formation part 12C for control state sending which sends a control state to an external apparatus are provided. Note that the connector terminal forming portion 12B and the connector terminal forming portion 12C may be integrally formed. Power is supplied from a power source (not shown) to the power supply circuit unit 14 through these connector terminal forming units 12A to 12C. Similarly, a signal from the detection sensor or the like is input to the control circuit unit 16.
  • the lid body 12 is formed of a synthetic resin.
  • the lid body 12 also serves as a connector terminal assembly. A wiring section and its connector terminals are provided.
  • the power supply side connector terminal 34 at the tip is exposed from the lid 12.
  • the power supply side connector terminal 34 is located inside the side peripheral surface of the lid 12.
  • the power supply side connector terminal 34 is connected to the power supply side connector 22 of the power supply circuit section 14, and the connection can be completed simply by inserting the power supply side connector terminal 34 into the press-fit type power supply side connector 22. It is.
  • the power supply side connector terminal 34 is inserted into the press-fit type power supply side connector 22 and has a function of pressing the metal substrate 17 strongly against the heat radiating base 30.
  • a high voltage side connector wiring portion that is a connector wiring portion for supplying power that connects the power supply circuit portion 14 and the power conversion circuit portion 15 is embedded in the lid 12. Both ends of the high-voltage connector wiring portion are formed as a high-voltage connector terminal 35 and an inverter-side connector terminal 36 and are exposed from the lid 12.
  • One high-voltage side connector terminal 35 is connected to the high-voltage side connector 23 of the power supply circuit unit 14, and the other inverter-side connector terminal 36 is connected to the inverter-side connector 28 of the power conversion circuit unit 15.
  • the high-voltage side connector terminal 35 is connected to the high-voltage side connector 23 of the power supply circuit unit 14, and simply by inserting the high-voltage side connector terminal 35 into the press-fit type high-voltage side connector 23, it is easy to use without using solder. The connection is complete.
  • the high-voltage connector terminal 35 is inserted into the press-fit high-voltage connector 23 and has a function of pressing the metal substrate 17 strongly against the heat dissipation base 30.
  • the inverter-side connector terminal is connected to the inverter-side connector 28 of the power conversion circuit unit 15, and the connection is completed by TIG welding the inverter-side connector terminal 36 and the inverter-side connector 28.
  • This high voltage side connector wiring portion has a U shape between the high voltage side connector terminal 35 and the inverter side connector terminal 36, and the cross section of the inverter side connector terminal is longer.
  • the long portion is embedded in a synthetic resin forming the lid 12 to form a high-voltage side insulating region 40, and the high-voltage side insulating region 40 is inserted through the metal substrates 17 and 18 and the heat dissipation base 30. Is extended to the power conversion circuit unit 15.
  • a low-voltage side connector wiring portion that is a connector wiring portion for supplying power that connects the power supply circuit portion 14 and the control circuit portion 16 is embedded in the lid 12. Both ends of the low-voltage connector wiring portion are formed as a low-voltage connector terminal 37 and a control-side connector terminal 38 and are exposed from the lid 12.
  • One low voltage side connector terminal 37 is connected to the low voltage side connector 24 of the power supply circuit unit 14, and the other control side connector terminal 38 is connected to the connection hole 33 ⁇ / b> E of the control circuit unit 16.
  • the signal transmission connector wiring portion for signal transmission connected to the connector terminal forming portion 12B for detection sensor and the connector terminal forming portion 12C for sending control state is adjacent to the low-voltage side connector wiring portion.
  • the control side connector terminal 39 is exposed from the lid body 12.
  • the low-voltage side connector terminal 37 is connected to the low-voltage side connector 24 of the power supply circuit unit 14, and the connection is completed simply by fitting the low-voltage side connector terminal to the socket-type low-voltage side connector 24.
  • the control side connector terminal 38 and the control side connector terminal 39 for signal transmission are connected to the connection hole 33E of the control circuit section 16, and the control side connector terminals 38 and 39 and the connection hole 33E are joined by soldering. This completes the connection.
  • the low-voltage side connector wiring portion and the signal transmission connector wiring portion described above are embedded in the synthetic resin forming the lid body 12 to form the low-voltage side insulating region portion 41, and the low-voltage side insulating region portion 41 is the metal substrate 17. , 18 extends through the insertion portion formed on the outer peripheral side end surface to the control circuit portion 16.
  • the power supply side connector terminal 34, the high voltage side connector terminal 35, and the inverter side connector terminal 36 are brought close to the outer peripheral side of each substrate of the power supply circuit unit 14, the power conversion circuit unit 15 and the control circuit unit 16.
  • the low voltage side connector terminal 37, the control side connector terminal 38, and the control side connector terminal 39 are disposed.
  • the electric components constituting the power supply circuit unit 14, the power conversion circuit unit 15 and the control circuit unit 16 can be arranged close to the center of each substrate, so that the size can be reduced in the radial direction.
  • the order of assembling the electric power steering apparatus shown in FIG. 3 is as follows. First, the metal substrates 17 and 18 of the power supply circuit unit 14 are opposed to the heat radiating base 30, and the lid 12 is fixed to the ECU housing 11B in this state. At this time, the power supply side connector terminal 34 is inserted into the power supply side connector 22, and the high voltage side connector terminal 35 is inserted into the high voltage side connector 23, whereby the metal substrate 17 is pressed against the heat radiating base 30 and fixed. In some cases, the low-voltage connector terminal 37 can be inserted into the low-voltage connector 24 to press the metal substrate 17 against the heat radiating base 30.
  • the metal substrate 18 of the power conversion circuit unit 15 is fixed to the heat dissipation base 30 with fixing screws, and the power supply circuit unit 14, the power conversion circuit unit 15, and the heat dissipation base 30 are integrated.
  • the high voltage side insulating region 40 protrudes from the power conversion circuit unit 15, the inverter side connector terminal 36 and the inverter side connector 28 exposed from this are joined using a TIG welding torch.
  • connection holes 33A to 33E formed in the resin substrate 31 of the control circuit unit 16 and the corresponding connector terminals 27A to 27D, 34, and 35 are soldered and joined. In this way, the electronic control unit 9 is completed.
  • the motor housing 11A and the ECU housing 11B are integrated by fixing the electronic control unit 9 to the motor housing 11A with fixing bolts using a mounting flange formed on the ECU housing 11B. .
  • the conventional position detection sensor mounting structure is provided with the position detection permanent magnet 93 that forms the position detection sensor on the motor housing 90 side.
  • the position detection circuit is provided in the ECU housing. As described above, if the position detection sensor components are attached separately to the motor housing and the ECU housing, there is a problem that the positional assembly accuracy of the position detection sensor is lowered and an accurate detection signal cannot be obtained. Further, since the GMR element 97 and the position detection circuit are provided in the control circuit unit, the distance between the power conversion circuit unit is reduced, and the GMR element and the position detection circuit are affected by the switching noise of the power conversion circuit unit. There is a problem that a simple detection signal cannot be obtained.
  • a position detection permanent magnet that constitutes a position detection sensor is provided on the side opposite to the output side of the rotation shaft of the rotor housed in the motor housing, and further a position detection permanent magnet is provided.
  • a magnetoresistive element such as a GMR element that constitutes a position detection sensor and a position detection circuit therefor are provided on the motor cover on the other side, and the magnetoresistive element is disposed at a position facing the permanent magnet for position detection.
  • the magnetoresistive element and the position detection circuit that constitute the position detection sensor are arranged on the motor cover on the side where the position detection permanent magnet is provided, the positional assembly accuracy of each other is improved.
  • the power conversion circuit unit, the magnetoresistive effect element, and the position detection circuit are separated from the control circuit unit, it is possible to obtain an accurate detection signal with less adverse effects of switching noise. Can play.
  • FIG. 9 shows an enlarged cross section of a portion where the position detection sensor is attached.
  • the motor housing 11 ⁇ / b> A, the ECU housing 11 ⁇ / b> B, and the lid body 12 are fixed and integrated by fixing means such as bolts.
  • a lid 12 is fixed in the ECU housing 11B.
  • a power circuit section 14 is disposed in a space between the ECU housing 11B and the lid 12, and the motor cover 48 fixed to the motor housing 11A and the ECU housing 11B are arranged.
  • a power conversion circuit unit 15 and a control circuit unit 16 are arranged in the space between them.
  • FIG. 8 the detailed configuration of the power supply circuit unit 14, the power conversion circuit unit 15, and the control circuit unit 16 (only the resin substrate is shown) is omitted, but actually, as shown in FIG. It has become a structure.
  • the resin substrate 31 constituting the control circuit unit 16 is fixed to the resin substrate mounting boss 29 formed on the ECU housing 11B by bolts 42.
  • a microcomputer 32 and its peripheral circuits are mounted on the resin substrate 31.
  • the resin substrate 31 is different from that shown in FIG. 10 and is not mounted with a position detection circuit or a GMR element. Therefore, since other electronic components can be mounted by this amount, the mounting efficiency of the resin substrate 31 can be increased.
  • an annular stator 43 around which a winding is wound is fixed inside the motor housing 11A.
  • a rotor 44 in which a permanent magnet is embedded is rotatably arranged inside the stator 43, and the rotor 44 is given a rotational force by a magnetic field generated by the winding of the stator 43.
  • a rotary shaft 45 is press-fitted and fixed at the center of the rotor 44, and the rotary shaft 45 is integrally rotated by the rotation of the rotor 44.
  • the output end of the rotating shaft 45 is rotatably supported by a ball bearing 46 fixed to the side wall 11S of the motor housing 11A.
  • a pinion gear 47 is fixed to the output end of the rotary shaft 45, and the pinion gear 47 assists the movement of the rack.
  • a motor cover 48 is press-fitted on the opposite side of the side wall 11S of the motor housing 11A, and the motor cover 48 is preferably fixed to the motor housing 11A with bolts. Therefore, the stator 43 and the rotor 44 are arranged in the space between the side wall 11S of the motor housing 11A and the motor cover 48.
  • the motor cover 48 can be formed integrally with the motor housing 11A in the same manner as the side wall 11S of the motor housing 11A.
  • the side wall 11S of the motor housing 11A is formed as a separate body and is attached by bolts or the like. It will be fixed to the motor housing 11A. Therefore, the motor cover 48 is located on the side opposite to the output end of the rotating shaft 45 and means a space that forms a space in which the stator 43 and the rotor 44 are arranged.
  • a ball bearing 49 is fixed at the center of the motor cover 48, and the end opposite to the output end where the pinion gear 47 of the rotating shaft 45 is fixed is supported. Therefore, the rotating shaft 45 is rotatably supported by the ball bearing 46 and the ball bearing 49 and is rotated by the rotation of the rotor 44.
  • a magnet holding member 50 is fixed to an end of the rotating shaft 45 opposite to the output end to which the pinion gear 47 is fixed, and a position constituting a position detection sensor in the magnet holding member 50.
  • a permanent magnet for detection 51 is accommodated.
  • the position detecting permanent magnet 51 is magnetized so that a plurality of unit magnets are formed in an annular shape.
  • the bus bar 52 is fixed to the surface of the motor cover 48 on the ECU housing 11B side, and the power conversion circuit unit 15 and the winding of the stator 43 are connected.
  • the bus bar 52 is surrounded by a synthetic resin to ensure electrical insulation.
  • the bus bar 52 is fixed to the motor cover 48 by bolts 53.
  • a hole 52h is formed in the center of the bus bar 52, and the magnet holding member 50 is accommodated in the hole 52h.
  • the motor cover 48 is formed with a storage recess 54, in which the ball bearing 49 is stored and a part of the magnet holding member 50 is stored. Therefore, the axial length of the rotating shaft 45 can be shortened as compared with the conventional structure shown in FIG. This is because a position detection board 55 to be described later is disposed on the motor cover 48 side, and this configuration can be adopted.
  • a GMR (giant magnetoresistive effect) element 56 which is one of magnetoresistive effect elements constituting a position detection sensor, and a detection signal of the GMR element 56 are displayed.
  • a position detection board 55 on which a position detection circuit (not shown) for calculating the magnetic pole position is mounted is provided.
  • the GMR element 56 has a function of detecting magnetic pole position information of the rotor 44 in cooperation with the position detecting permanent magnet 51.
  • the position detection circuit may be a microcomputer or a peripheral circuit having an arithmetic function, but may be only an amplification circuit that amplifies the magnetic pole information signal of the GMR element 56. In this case, the amplified signal is transmitted to the control circuit unit 16, and the control circuit unit 16 calculates the magnetic pole position.
  • the position detection substrate 55 is made of a resin substrate, and is fixed to a detection substrate mounting boss 57 formed on the motor cover 48 with bolts 58.
  • the position detection board 55 is disposed so as to cover the position detection permanent magnet 51 from above in the illustrated state. In this way, it is possible to shield the space where the electric motor is arranged in cooperation with the motor cover 48 in a liquid-tight or air-tight manner with respect to the space where the electronic control device is arranged. Become.
  • the detection board mounting boss 57 is formed in an annular shape, and the position detection board 55 is formed in a circular shape for detection. It is also possible to attach to the board mounting boss 57. Also in this case, it is possible to shield the space where the electric motor is arranged in cooperation with the motor cover 48 from the space where the electronic control device is arranged in a liquid-tight or air-tight manner. . As described above, the position detection board 55 is directly fixed to the motor cover 48 or indirectly fixed to the motor cover 48 via the bus bar 52.
  • the GMR element 56 is mounted on the surface of the position detection board 55 on the position detection permanent magnet 51 side, and is disposed at a position facing the position detection permanent magnet 51. Therefore, the position detection sensor is integrally assembled in the motor housing 11A. That is, the rotating shaft 45 to which the position detection permanent magnet 51 is fixed is supported by the motor cover 48, and the position detection board 55 on which the GMR element 56 is mounted is the motor cover 48 or the bus bar 52 (also this It is fixed to the motor cover.
  • the position detection permanent magnet 51 can be moved toward the rotor 44 in accordance with the position detection permanent magnet 51, and the position detection permanent magnet 51 is rotated to hold the position detection permanent magnet 51.
  • the length of the shaft 45 can be shortened.
  • a magnetic shielding plate 59 is attached to the position detection board 55 on the ECU housing 11B side.
  • the magnetic shielding plate 59 is made of an iron-based metal and has a function of suppressing switching noise generated in the power conversion circuit unit 15 from adversely affecting the GMR element 56 and the position detection circuit.
  • the projected area of the magnetic shielding plate 59 on the GMR element 56 side is set to be larger than the area including the GMR element 56, thereby reducing the influence of switching noise on the GMR element 56.
  • the magnetic shielding plate 59 is located in the space between the position detection board
  • the position detection board 55 is configured to be attached to the motor cover 48 or the bus bar 52, the distance from the position detection board 55 to the power conversion circuit unit 15 becomes long, and the switching noise generated in the power conversion circuit unit 15 is The influence on the GMR element 56 can be suppressed.
  • the control circuit unit 16 is provided with the GMR element 56 and the position detection circuit, there is a problem that the distance from the power conversion circuit unit 15 is shortened and is easily affected by switching noise. .
  • the magnetic pole information detected by the position detection board 55 is transmitted to the control circuit unit 16, and the control circuit unit 16 controls the energization timing of the MOSFET of the power conversion circuit unit 15 based on the magnetic pole information. Therefore, it is necessary to connect the position detection board 55 and the control circuit unit 16 with a signal line. Therefore, in the present embodiment, the position detection board 55 and the control circuit unit 16 are connected by the floating connector 60.
  • the floating connector 60 is a connector equipped with a mechanism (floating mechanism) that absorbs errors in the vertical and horizontal directions that occur when the connector is mounted on the board.
  • the floating connector 60 absorbs errors and positional “displacement”, thereby improving the assembly accuracy of the board.
  • it is used as a board-to-board connector.
  • the floating connector 60 is located in the space between the position detection board
  • the heat dissipation base 30 is provided in the ECU housing, and the power supply circuit unit 14 and the power conversion circuit unit 15 are fixed on both surfaces of the heat dissipation base 30.
  • the heat dissipation base 30 is not provided.
  • the power supply circuit unit 14 and the power conversion circuit unit 15 may be configured to be in close contact with each other.
  • the metal substrate serves as a heat dissipation base.
  • GMR element 56 mounts only the GMR element 56 on the position detection board 55 and provide the position detection circuit in the control circuit unit 16. Further, a magnetoresistive element such as an AMR element or TMR element other than the GMR element 56 may be used.
  • the position detection permanent magnet constituting the position detection sensor is provided on the side opposite to the output side of the rotating shaft of the rotor housed in the motor housing, and the position of the motor cover is further increased.
  • the detection sensor is configured, the position detection circuit thereof is provided, and the magnetoresistive element is disposed at a position facing the position detection permanent magnet.
  • the position detection permanent magnet, the magnetoresistive effect element and the position detection circuit which constitute the position detection sensor are arranged in the motor housing, the mutual positional accuracy can be improved, and the power conversion Since the circuit portion, the magnetoresistive effect element, and the position detection circuit are moved away from each other, an effect that an accurate detection signal can be obtained can be obtained.
  • this invention is not limited to the above-mentioned Example, Various modifications are included.
  • the above-described embodiments have been described in detail for easy understanding of the present invention, and are not necessarily limited to those having all the configurations described.
  • a part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of one embodiment.
  • the electric drive device is housed in a motor housing space formed by a motor housing and a motor cover, and is coupled to the motor housing having the rotor and the stator, and the motor cover.
  • An ECU housing that forms an ECU housing space therebetween, an electronic control device that is housed in the ECU housing space between the ECU housing and the motor cover, and that drives and controls the electric motor, and the motor cover
  • a permanent magnet for position detection provided on a rotating shaft of the electric motor supported by the shaft, and a magnetic pole of the rotor which is directly or indirectly attached to the motor cover and cooperates with the permanent magnet for position detection.
  • the position detection board on which a magnetoresistive element for detecting an information signal is mounted.
  • the position detection board includes an amplification circuit that amplifies the magnetic pole information signal of the magnetoresistive effect element, or an arithmetic function that calculates magnetic pole information from the magnetic pole information signal of the magnetoresistive effect element And a peripheral circuit are mounted.
  • the electronic control device includes a power supply circuit unit, a power conversion circuit unit, and a control circuit unit. A bus bar connecting the stator winding and the power conversion circuit unit is fixed, and the position detection board is fixed to a mounting boss provided on the bus bar or fixed to a mounting boss provided on the motor cover. Has been.
  • the electronic control device is arranged in the order of a control circuit portion, a power conversion circuit portion, and a power supply circuit portion as seen from the motor cover.
  • the position detection board is disposed between the control circuit unit and the motor cover.
  • the position detection permanent magnet is attached to an end of the rotating shaft, and the magnetoresistive element is the position detection permanent magnet.
  • the motor storage space and the ECU storage space are shielded by the motor cover, the bus bar, and the position detection substrate.
  • the position detection permanent magnet is attached to an end of the rotating shaft, and the magnetoresistive element is the position detection permanent magnet. Is mounted on the position detection board at a position facing the substrate, and a magnetic shielding plate is mounted on the opposite surface of the position detection board on which the magnetoresistive element is disposed. In still another preferred aspect, in any one of the aspects of the electric drive device, the position detection permanent magnet is attached to an end of the rotating shaft, and the magnetoresistive element is the position detection permanent magnet.
  • the position detection board is mounted on the position detection board at a position opposite to the board, and the position detection board and the board of the control circuit unit are connected by a floating connector, and the magnetic pole information of the magnetoresistive effect element is connected via the floating connector. A signal or magnetic pole information is transmitted to the control circuit unit.
  • the electric power steering device is housed in a motor housing space formed by a motor housing and a motor cover, and is coupled to the motor housing and the motor housing.
  • An ECU housing that forms an ECU housing space therebetween, and a housing that is housed in the ECU housing space between the ECU housing and the motor cover, and that is used to drive and control the electric motor.
  • An electronic control device that detects a direction and a rotational torque, and calculates a driving operation amount of the electric motor based on the detected value, and a position detection provided on a rotating shaft of the electric motor supported by the motor cover Permanent magnet and direct or indirect to the motor cover Attached to, and a, and the position detection board magnetoresistive element is mounted for detecting the magnetic pole information signal of the in cooperation with the position detecting permanent magnet rotor.
  • the position detection board calculates an magnetic pole information from the magnetic pole information signal of the magnetoresistive element or an amplification circuit that amplifies the magnetic pole information signal of the magnetoresistive element.
  • a microcomputer having an arithmetic function and a peripheral circuit are mounted.
  • the electronic control device includes a power supply circuit unit, a power conversion circuit unit, and a control circuit unit, and the motor cover includes A bus bar connecting the stator winding and the power conversion circuit unit is fixed, and the position detection board is fixed to an attachment boss provided on the bus bar, or on an attachment boss provided on the motor cover. It is fixed.
  • the electronic control unit is arranged in the order of a control circuit unit, a power conversion circuit unit, and a power supply circuit unit as viewed from the motor cover.
  • the position detection board is disposed between the control circuit unit and the motor cover.
  • the position detection permanent magnet is attached to an end of the rotating shaft, and the magnetoresistive element is the position detection permanent magnet. It is mounted on the position detection board at a position facing the magnet, and the motor storage space and the ECU storage space are shielded by the motor cover, the bus bar, and the position detection board.
  • the position detection permanent magnet is attached to an end of the rotating shaft, and the magnetoresistive element is the position detection permanent magnet. It is mounted on the position detection board at a position facing the magnet, and a magnetic shielding plate is mounted on the opposite surface of the position detection board where the magnetoresistive element is arranged. In still another preferred aspect, in any one of the aspects of the electric power steering apparatus, the position detection permanent magnet is attached to an end of the rotating shaft, and the magnetoresistive element is the position detection permanent magnet.
  • the position detection board is mounted on the position detection board at a position facing the magnet, and the position detection board and the board of the control circuit unit are connected by a floating connector, and the magnetic pole of the magnetoresistive element is connected via the floating connector. An information signal or magnetic pole information is transmitted to the control circuit unit.
  • Electric power steering device 11A ... Motor housing, 11B ... ECU housing, 12 ... Cover, 12A-12C ... Connector terminal part, 14 ... Power supply circuit part, 15 ... Power conversion circuit part, 16 ... Control circuit part, 17 , 18 ... Metal substrate, 19 ... Capacitor, 20 ... Coil, 21 ... Switching element, 22 ... Power supply side connector, 23 ... High voltage side connector, 24 ... Low voltage side connector, 25 ... Switching element, 26U, 26V, 26W ... Output connector 27A, 27B, 27C, 27D ... connector terminals, 28 ... inverter side connector, 29 ... control board mounting boss, 30 ... heat dissipation base, 34 ...

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Abstract

モータハウジング11A内に収納されたロータ44の回転軸45の出力側とは反対側に位置検出センサを構成する位置検出用永久磁石51を設け、更に位置検出用永久磁石51が設けられた側のモータカバー48に、位置検出センサを構成するGMR素子56とこれの位置検出回路を設けると共に、GMR素子56を位置検出用永久磁石51と対向する位置に配置する。これによれば、位置検出用永久磁石が設けられた側のモータカバーにGMR素子及び位置検出回路を配置したので、相互の位置的な組み付け精度を向上でき、しかも、電力変換回路部とGMR素子及び位置検出回路を遠ざけたので、正確な検出信号を得ることができるという効果を奏することができる。

Description

電動駆動装置及び電動パワーステアリング装置
 本発明は電動駆動装置及び電動パワーステアリング装置に係り、特に電子制御装置を内蔵した電動駆動装置及び電動パワーステアリング装置に関するものである。
 一般的な産業機械分野においては、電動モータによって機械系制御要素を駆動することが行われているが、最近では電動モータの回転速度や回転トルクを制御する半導体素子等からなる電子制御装置を電動モータに一体的に組み込む、いわゆる機電一体型の電動駆動装置が採用され始めている。
 機電一体型の電動駆動装置の例として、例えば自動車の電動パワーステアリング装置においては、運転者がステアリングホィールを操作することにより回動するステアリングシャフトの回動方向と回動トルクとを検出し、この検出値に基づいてステアリングシャフトの回動方向と同じ方向へ回動するように電動モータを駆動し、操舵アシストトルクを発生させるように構成されている。この電動モータを制御するため、電子制御装置(ECU:Electronic Control Unit)がパワーステアリング装置に設けられている。
 従来の電動パワーステアリング装置としては、例えば、特開2013-60119号公報(特許文献1)に記載のものが知られている。特許文献1には、電動モータと電子制御装置とにより構成された電動パワーステアリング装置が記載されている。そして、電動モータは、アルミ合金等から作られた筒部を有するモータハウジングに収納され、電子制御装置は、モータハウジングの軸方向の出力軸とは反対側に配置されたECUハウジングに収納されている。ECUハウジングの内部に収納される電子制御装置は、電源回路部と、電動モータを駆動制御するMOSFET、或いはIGBT等のようなパワースイッチング素子を有する電力変換回路部と、パワースイッチング素子を制御する制御回路部とを備え、パワースイッチング素子の出力端子と電動モータの入力端子とはバスバーを介して電気的に接続されている。
 そして、ECUハウジングに収納された電子制御装置には、合成樹脂から作られたコネクタ端子組立体を介して電源から電力が供給され、また検出センサ類から運転状態等の検出信号が供給されている。コネクタ端子組立体は蓋体として機能しており、ECUハウジングに形成された開口部を塞ぐようにして電子制御装置と接続され、また固定ボルトによってECUハウジングの外表面に固定されている。
 尚、この他に電子制御装置を一体化した電動駆動装置としては、電動ブレーキや各種油圧制御用の電動油圧制御器等が知られているが、以下の説明では代表して電動パワーステアリング装置について説明する。
特開2013-60119号公報
 ところで、このような電動パワーステアリング装置に用いられる電動モータは三相直流電動モータであり、電動モータを駆動するにはロータの磁極位置の情報が必要である。このため、電動モータの回転軸に固定された永久磁石とホールIC等の組み合わせからなる位置検出センサが用いられている。このような電動パワーステアリング装置の位置検出センサの取り付け構造は、一般的には図10に示すような構成となっていた。
 図10において、参照番号90は電動モータを構成するモータハウジングであり、内部に回転軸91が設けられている。この回転軸91は永久磁石が埋設されたロータ(図示せず)が固定されており、ロータは、巻線が巻回されたステータ(図示せず)によって生成される磁界によって回転されるものである。回転軸91の出力側とは反対側には磁石保持部材92が固定されており、この磁石保持部材92の内部に位置検出用永久磁石93が収納されている。
 図示しないECUハウジングの内部に収納される電子制御装置は、電源回路部(図示せず)と、電動モータを駆動制御するMOSFET、或いはIGBT等のようなパワースイッチング素子を有する電力変換回路部(図示せず)と、パワースイッチング素子を制御する制御回路部94とを備えている。制御回路部94は固定突起95にボルト96によって固定されている。また、制御回路部94の回転軸91の位置検出用永久磁石93側の面には、位置検出用永久磁石93と対向する位置にGMR(巨大磁気抵抗効果)素子97とその位置検出回路(図示せず)が設けられている。
 したがって、回転軸91の回転によって位置検出用永久磁石93が回転し、この位置検出用永久磁石93の回転位置をGMR素子97によって検出することで、ロータの磁極位置情報を得るようにしている。このような構成の位置検出センサの取り付け構造及び磁極位置情報の検出方法は良く知られているものである。
 そして、図10にも示しているように、位置検出センサを形成する位置検出用永久磁石93はモータハウジング90側に設けられ、GMR素子97とその位置検出回路はECUハウジング設けられることになる。
 しかしながら、このようにモータハウジングとECUハウジングに分けて位置検出センサの構成部品を取り付けると位置検出センサの位置的な組み付け精度が低下して、正確な検出信号が得られないという問題がある。更に、GMR素子と位置検出回路が制御回路部に設けられているため電力変換回路部との距離が近くなり、GMR素子と位置検出回路が電力変換回路部のスイッチングノイズの影響を受け、正確な検出信号が得られないという問題がある。尚、GMR素子は位置検出素子の一例であり、以下に説明する本発明では、このGMR素子に限定されないものであり、多くの磁気抵抗効果型素子を使用することができる。
 本発明の目的は、位置検出センサの組み付け精度を向上すると共に、磁気抵抗効果型素子と位置検出回路が電力変換回路部のスイッチングノイズの影響を受けにくい新規な電動駆動装置及び電動パワーステアリング装置を提供することにある。尚、以下の説明ではGMR素子以外の素子を含めて磁気抵抗効果型素子という。
 本発明の特徴は、モータハウジング内に収納されたロータの回転軸の出力側とは反対側に位置検出センサを構成する位置検出用永久磁石を設け、更に位置検出用永久磁石が設けられた側のモータカバーに、位置検出センサを構成する磁気抵抗効果型素子とこれの位置検出回路を設けると共に、磁気抵抗効果型素子を位置検出用永久磁石と対向する位置に配置する、ところにある。
 本発明によれば、位置検出用永久磁石が設けられた側のモータカバーに位置検出センサを構成する磁気抵抗効果型素子及び位置検出回路を配置したので、相互の位置的な組み付け精度を向上でき、しかも、電力変換回路部と磁気抵抗効果型素子及び位置検出回路を、制御回路に比べて遠ざけたので、スイッチングノイズの悪影響を少なくして正確な検出信号を得ることができるという効果を奏することができる。
本発明が適用される一例としての操舵装置の全体斜視図である。 機電一体型の電動駆動装置としての電動パワーステアリング装置の全体斜視図である。 本発明の一実施形態になる電動パワーステアリング装置の分解斜視図である。 図3に示す電源回路部の斜視図である。 図3に示す電力変換回路部の斜視図である。 図3に示す制御回路部の斜視図である。 図3に示すコネクタ端子を備えた蓋体を斜め下側から見た斜視図である。 図3に示す電動パワーステアリング装置の縦断面図である。 図8の位置検出センサの取り付け構造を示す要部拡大断面図である。 従来の位置検出センサの取り付け構造を示す拡大断面図である。
 以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されることなく、本発明の技術的な概念の中で種々の変形例や応用例をもその範囲に含むものである。
 本発明の実施形態を説明する前に本発明が適用される一例としての操舵装置の構成、及び機電一体型の電動駆動装置としての電動パワーステアリング装置の構成について図1、図2を用いて簡単に説明する。
 まず、自動車の前輪を操舵するための操舵装置について説明する。操舵装置1は図1に示すように構成されている。図示しない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2の下端には図示しないピニオンが設けられ、このピニオンは車体左右方向へ長い図示しないラックと噛み合っている。このラックの両端には前輪を左右方向へ操舵するためのタイロッド3が連結されており、ラックはラックハウジング4に覆われている。そして、ラックハウジング4とタイロッド3との間にはゴムブーツ5が設けられている。
 ステアリングホイールを回動操作する際のトルクを補助するため、電動パワーステアリング装置6が設けられている。即ち、ステアリングシャフト2の回動方向と回動トルクとを検出するトルクセンサ7が設けられ、トルクセンサ7の検出値に基づいてラックにギヤ10を介して操舵補助力を付与する電動モータ部8と、電動モータ部8に配置された電動モータを制御する電子制御装置(ECU)部9とが設けられている。電動パワーステアリング装置6の電動モータ部8は、出力軸側の外周部の3箇所が図示しないボルトを介してギヤ10に接続され、電動モータ8部の出力軸とは反対側に電子制御装置部9が設けられている。
 図2に示すように、電動モータ部8はアルミニウム合金等から作られた筒部を有するモータハウジング11A及びこれに収納された図示しない電動モータとから構成され、電子制御装置部9は、モータハウジング11Aの軸方向の出力軸とは反対側に配置された、アルミニウム合金等で作られたECUハウジング11B及びこれに収納された図示しない電子制御組立体から構成されている。
 モータハウジング11AとECUハウジング11Bはその対向端面で固定ボルトによって一体的に固定されている。ECUハウジング11Bの内部に収納された電子制御組立体は、必要な電源を生成する電源回路部や、電動モータ部8の電動モータを駆動制御するMOSFETからなるパワースイッチング素子を有する電力変換回路部や、このパワースイッチング素子を制御する制御回路部からなり、パワースイッチング素子の出力端子と電動モータの入力端子とはバスバーを介して電気的に接続されている。ここで、電源回路部、電力変換回路部、及び制御回路部は、夫々異なった3枚の基板に分割して設けられている。
 ECUハウジング11Bの端面にはコネクタ端子組立体を兼用する合成樹脂製の蓋体12が固定ボルト13(図3参照)によって固定されている。蓋体12には電力供給用のコネクタ端子形成部12A、検出センサ用のコネクタ端子形成部12B、制御状態を外部機器に送出する制御状態送出用のコネクタ端子形成部12Cを備えている。そして、ECUハウジング11Bに収納された電子制御組立体は、合成樹脂から作られた蓋体12の電力供給用のコネクタ端子形成部12Aを介して電源から電力が供給され、また検出センサ類から運転状態等の検出信号が検出センサ用のコネクタ端子形成部12Bを介して供給され、現在の電動パワーステアリング装置の制御状態信号が制御状態送出用のコネクタ端子形成部12Cを介して送出されている。
 ここで、蓋体12はECUハウジング11Bの開口部の全体を覆うような形状になっているが、各コネクタ端子を小型に形成して、ECUハウジング11Bに形成された挿入孔を挿通して電子制御装組立体と接続する構成にしても良いものである。
 以上のような構成の電動パワーステアリング装置6においては、ステアリングホイールが操作されることによりステアリングシャフト2がいずれかの方向へ回動操作されると、このステアリングシャフト2の回動方向と回動トルクとをトルクセンサ7が検出し、この検出値に基づいて制御回路部が電動モータの駆動操作量を演算する。この演算した駆動操作量に基づいて電力変換回路部のパワースイッチング素子により電動モータが駆動され、電動モータの回転軸はステアリングシャフト2を操作方向と同じ方向へ駆動するように回動される。回転軸の回動は、図示しないピニオンからギヤ10を介して図示しないラックへ伝達され、自動車が操舵されるものである。これらの構成、動作は既によく知られているので、これ以上の説明は省略する。
 図3に電動パワーステアリング装置6の分解斜視図を示している。尚、モータハウジング11Aには通常は電動モータが収納されているものである。そして、上述したようにモータハウジング11AとECUハウジング11Bは別体のアルミニウム合金から作られているが、両ハウジングは同一のハウジングとしても良いものである。
 電子制御装置部9は、モータハウジング11A内の電動モータの図示しないピニオンギアが固定された回転軸の端部と反対側に結合されたECUハウジング11Bと、ECUハウジング11Bに3本の固定ボルト13によって結合された蓋体12とから構成されている。蓋体12は後述するように、コネクタ端子組立体を兼用するものであり、合成樹脂から射出成型によって形成されている。尚、この蓋体12には後述するように各種のコネクタ配線部が同時にインサートモールドによって埋設されている。
 ECUハウジング11B及び蓋体12とから構成される収容空間には、電源回路部14が設けられ、ECUハウジング11Bとモータハウジング11Aの収納空間には電力変換回路部15、制御回路部16が配置されている。電源回路部14、電力変換回路部15、制御回路部16は電子制御組立体を構成するものである。
 ECUハウジング11Bの内部にはアルミニウム、或いはアルミニウム合金等の金属から作られた放熱基体30が配置されている。この放熱基体30はECUハウジング11Bと一体的に形成されている。また、この放熱基体30の両面には片面実装によって電源回路部14及び電力変換回路部15を構成する電気部品が載置された金属基板17、18が固定されている。
 上述した通り、金属基板17と金属基板18の間には所定の厚さを備えるアルミニウムやアルミニウム合金からなる放熱基体30が配置されており、この放熱基体30は後述するように放熱部材として機能するもので、ECUハウジング11Bと一体的に形成され、ECUハウジング11Bから外気に放熱できるように構成されている。ここで、金属基板17、18と放熱基体30は、熱的な接触を高めるため熱伝導性の良い放熱接着剤、放熱シート、放熱グリース等の放熱機能材が金属基板17、18と放熱基体30の間に介装されている。
 蓋体12と放熱基体30の間には、電動モータを駆動するインバータ装置に使用される高圧直流電源と、マイクロコンピュータ等の制御回路に使用される低圧直流電源の生成を主たる機能とする電源回路部14が配置されている。
 この電源回路部14は図4に示すように、アルミニウム等の熱伝導性の良い金属からなる金属基板17の片面上に、コンデンサ19、コイル20、MOSFETよりなるスイッチング素子21、バッテリからの電源側コネクタ端子が接続される電源側コネクタ22、電力変換回路部15に高圧電源を供給する高圧側コネクタ端子が接続される高圧側コネクタ23、制御回路部16に低圧電源を供給する低圧側コネクタ端子が接続される低圧側コネクタ24等の電気部品が実装されている。
 金属基板17は、アルミニウム基板の上に絶縁層を形成し、この絶縁層の上に銅箔からなる配線パターンを印刷して構成されており、この上に電気部品が載置されて夫々の電気部品が電気的に接続されるものである。電源回路部14は、コンデンサ19やコイル20、コネクタ22~24等の比較的形状が大きい(=背が高い)電気部品が使用されている。
 コネクタ22、23はプレスフィット型のコネクタであり、内側に向けて弾発性を備えており、このコネクタ22、23にコネクタ端子を挿入するだけで、ハンダを用いずに簡単に相互の接続を確保できる。図4にある通り、コネクタ22,23は一枚の細長い金属板の両端を内側に折り込み、更にこの折り込んだ領域を2回折り込んで双方の端面が対向するようにして形成されている。
 そして、対向する端面は弾性を備えており、この端面に押し込まれたコネクタ端子は強く接触してコネクタ端子から与えられた押し込み力がコネクタ22,23を介して金属基板17に伝えられえるものである。本実施例では、金属基板17は固定ねじによって放熱基体30に固定されておらず、コネクタ22,23に挿入されたコネクタ端子から付与される押し込み力によって金属基板17と放熱基体30が固定される構成になっている。
 そして、放熱基体30の電源回路部14が位置する側と反対側には、電動モータの駆動を主たる機能とするインバータ制御を実行する電力変換回路部15が配置されている。この電力変換回路部15は放熱基体30を境にして電源回路部14の金属基板17に対向するように、電力変換回路部15の金属基板18を配置している。
 この電力変換回路部15の金属基板18と電源回路部14の金属基板17との対向面は、実質的に同じ形状をしており、放熱基体30に熱が相互に伝わりやすいものとなっている。更に、金属基板17、18と放熱基体30の間には熱伝導性の良い放熱接着剤、放熱シート、放熱グリース等の放熱機能材が介装されている。
 電力変換回路部15は図5に示すように、アルミニウム等の熱伝導性の良い金属からなる金属基板18上に、複数のMOSFET、或いはIGBTからなるパワースイッチング素子25、及びこれの出力用の出力コネクタ26U、26V、26W、及びスイッチング素子25を制御するゲート、ドレイン、ソース等の入力信号の入力やスイッチング素子25の動作状況を制御回路部16にフィードバックするためのコネクタ端子27A~27D等が実装されている。また、電源回路部14から電力の供給を受けるインバータ側コネクタ28も設けられている。また、スイッチング素子25は、電動モータを制御する6個のスイッチング素子25以外にフェールセーフ用の3個のスイッチング素子25も備えられている。
 尚、出力用のコネクタ26U、26V、26Wはプレスフィット型のコネクタであり、内側に向けて弾発性を備えており、このコネクタ26U、26V、26Wに電動モータに接続されたバスバーのコネクタ端子を挿入するだけで、ハンダを用いずに簡単に相互の接続を確保できる。図5にある通り、出力用のコネクタ26U、26V、26Wも一枚の細長い金属板の両端を内側に折り込み、更にこの折り込んだ領域を2回折り込んで双方の端面が対向するようにして形成されている。
 金属基板18は、アルミニウム基板の上に絶縁層を形成し、この絶縁層の上に銅箔からなる配線パターンを印刷して構成されており、この上に電気部品が載置されて夫々の電気部品が電気的に接続されるものである。尚、図5は理解がしやすいように上述の電気部品を載置した側を示しているが、実際は図3にあるように、電気部品が下側になるように配置されるものである。
 電力変換回路部15とモータハウジング11Aに固定された後述するモータカバーの間には、電力変換回路部15のスイッチング素子25のスイッチング制御等を主たる機能とする制御回路部16が配置されている。ECUハウジング11Bには、モータハウジング11A側に向けて樹脂基板取付ボス29が形成されており、この樹脂基板取付ボス29に制御回路部16の樹脂基板31が取付けボルトで固定されている。
 制御回路部16は図6に示すように、合成樹脂等からなる樹脂基板31上に、スイッチング素子25等を制御するマイクロコンピュータ32等が実装されている。尚、樹脂基板31上には図3に示しているように、マイクロコンピュータ32の周辺回路等の電子部品が配置されているが、図6ではこれらを省略している。
 樹脂基板31は電力変換回路部15とは所定の距離を置いて配置されており、この間の空間に電力変換回路部15の電気部品と制御回路部16の電気部品が配置されるものである。そして、制御回路部16と電力変換回路部15とは上述したコネクタ端子27A~27Dによって接続されている。
 コネクタ端子27A~27Dは、樹脂基板31と電力変換回路部15の間の所定距離を超える長さを有している。そして、コネクタ端子27Aは樹脂基板31の接続孔33Aに接続され、コネクタ端子27Bは接続孔33Bに接続され、コネクタ端子27Cは接続孔33Cに接続され、コネクタ端子27Dは接続孔33Dに接続されるようになっている。尚、樹脂基板31に形成した接続孔33Eは、後述する蓋体12の絶縁領域部に埋設した信号伝送用及び低圧電源供給用の制御側コネクタ端子が接続されるものである。
 このように、蓋体12からモータハウジング11A側に向かって、電源回路部14、放熱基体30、電力変換回路部15、及び制御回路部16の順番で配置されている。このように電源回路部14から距離を置いて制御回路部16を配置することで、電源ノイズを除去した後に制御回路部16に安定した電源を提供することができるようになる。
 図3に戻って、コネクタ配線部が埋設された蓋体12は、ECUハウジング11Bの開口を覆うものであり、図2に示すものと同じように、軸方向の外表面に電力供給用のコネクタ端子形成部12A、検出センサ用のコネクタ端子形成部12B、制御状態を外部機器に送出する制御状態送出用のコネクタ端子形成部12Cを備えている。尚、コネクタ端子形成部12Bとコネクタ端子形成部12Cを一体に形成しても差し支えないものである。そして、これらのコネクタ端子形成部12A~12Cを介して、図示しない電源から電源回路部14へ電力が供給されている。同様に検出センサの信号等が制御回路部16に入力されている。
 次に蓋体12の構成を説明すると、図7に示されている通り、蓋体12は合成樹脂によって形成されており、この蓋体12はコネクタ端子組立体を兼ねており、内部に各種コネクタ配線部とそのコネクタ端子を備えている。
 まず第1に、外部電源(=車載バッテリ)と接続されたコネクタ端子形成部12Aと電源回路部14を接続する電力供給用のコネクタ配線部である電源側コネクタ配線部が蓋体12に埋設され、先端の電源側コネクタ端子34が蓋体12から露出している。この電源側コネクタ端子34は蓋体12の側周面の内側に位置している。
 電源側コネクタ端子34は、電源回路部14の電源側コネクタ22に接続されるもので、電源側コネクタ端子34をプレスフィット型の電源側コネクタ22に挿入するだけで、簡単に接続が完了するものである。この電源側コネクタ端子34はプレスフィット型の電源側コネクタ22に挿入されて、金属基板17を放熱基体30に強く押し付ける機能を備えている。
 次に、電源回路部14と電力変換回路部15を接続する電力供給用のコネクタ配線部である高圧側コネクタ配線部が蓋体12に埋設されている。この高圧側コネクタ配線部の両端は、高圧側コネクタ端子35とインバータ側コネクタ端子36として形成されて蓋体12から露出している。一方の高圧側コネクタ端子35は電源回路部14の高圧側コネクタ23に接続され、他方のインバータ側コネクタ端子36は電力変換回路部15のインバータ側コネクタ28に接続されるものである。
 高圧側コネクタ端子35は、電源回路部14の高圧側コネクタ23に接続されるもので、高圧側コネクタ端子35をプレスフィット型の高圧側コネクタ23に挿入するだけで、ハンダを用いずに簡単に接続が完了するものである。この高圧側コネクタ端子35はプレスフィット型の高圧側コネクタ23に挿入されて、金属基板17を放熱基体30に強く押し付ける機能を備えている。
 また、インバータ側コネクタ端子は、電力変換回路部15のインバータ側コネクタ28に接続されるもので、インバータ側コネクタ端子36とインバータ側コネクタ28とをTIG溶接することで接続が完了するものである。
 この高圧側コネクタ配線部は、高圧側コネクタ端子35とインバータ側コネクタ端子36の間で、その断面形状がインバータ側コネクタ端子の方が長い「コ」の字状になっている。この長い部分は蓋体12を形成する合成樹脂に埋設されて高圧側絶縁領域部40とされており、この高圧側絶縁領域部40は、金属基板17、18及び放熱基体30に形成した挿通部を挿通して、電力変換回路部15まで延びている。
 次に、電源回路部14と制御回路部16を接続する電力供給用のコネクタ配線部である低圧側コネクタ配線部が蓋体12に埋設されている。この低圧側コネクタ配線部の両端は、低圧側コネクタ端子37と制御側コネクタ端子38として形成されて蓋体12から露出している。一方の低圧側コネクタ端子37は電源回路部14の低圧側コネクタ24に接続され、他方の制御側コネクタ端子38は制御回路部16の接続孔33Eに接続される。
 また、低圧側コネクタ配線部に隣接して、検出センサ用のコネクタ端子形成部12B、制御状態送出用のコネクタ端子形成部12Cと接続された、信号伝送用の信号伝送コネクタ配線部が蓋体12に埋設され、制御側コネクタ端子39が蓋体12から露出している。
 低圧側コネクタ端子37は、電源回路部14の低圧側コネクタ24に接続されるもので、低圧側コネクタ端子をソケット型の低圧側コネクタ24に嵌合するだけで接続が完了するものである。また、制御側コネクタ端子38及び信号伝送用の制御側コネクタ端子39は、制御回路部16の接続孔33Eに接続されるもので、制御側コネクタ端子38、39と接続孔33Eとをハンダによって接合することで接続が完了するものである。
 上述した低圧側コネクタ配線部と信号伝送コネクタ配線部は、蓋体12を形成する合成樹脂に埋設されて低圧側絶縁領域部41とされており、この低圧側絶縁領域部41は、金属基板17、18の外周側端面に形成した挿通部を挿通して、制御回路部16まで延びている。
 尚、図7にある通り、電源回路部14、電力変換回路部15及び制御回路部16の各基板の外周側に寄せて、電源側コネクタ端子34、高圧側コネクタ端子35、インバータ側コネクタ端子36、低圧側コネクタ端子37、制御側コネクタ端子38、及び制御側コネクタ端子39が位置するように配置されている。
 これによって、電源回路部14、電力変換回路部15及び制御回路部16を構成する電気部品を各基板の中央に寄せて配置できるので、半径方向に向けて小型化が可能となる。
 尚、図3に示す電動パワーステアリング装置を組み立てる順序は次の通りである。まず、電源回路部14の金属基板17、18を放熱基体30に対向させ、この状態で蓋体12をECUハウジング11Bに固定する。この時に電源側コネクタ端子34が電源側コネクタ22に挿入され、また、高圧側コネクタ端子35が高圧側コネクタ23に挿入されることによって、金属基板17が放熱基体30に押し付けられて固定される。尚、場合によっては低圧側コネクタ端子37が低圧側コネクタ24に挿入されて金属基板17を放熱基体30に押し付けることも可能である。
 したがって、この状態で電源回路部14の電源側コネクタ22と電源側コネクタ端子34の接続が完了され、また、高圧側コネクタ配線部の高圧側コネクタ23と高圧側コネクタ端子35の接続が完了され、更に、低圧側コネクタ24と低圧側コネクタ端子37の接続が完了される。
 次に、放熱基体30に電力変換回路部15の金属基板18を固定ねじによって固定して、電源回路部14と電力変換回路部15と放熱基体30を一体化する。この状態で高圧側絶縁領域部40が電力変換回路部15から突き出ているので、ここから露出しているインバータ側コネクタ端子36とインバータ側コネクタ28とをTIG溶接用トーチを使用して接合する。
 次に、制御回路部16に固定ボルトを挿通して樹脂基板取付ボス29にねじ込んで制御回路部11とECUハウジング11Bを一体化する。この状態で、制御回路部16の樹脂基板31に形成した各接続孔33A~33Eと、これに対応した各コネクタ端子27A~27D、34、35をハンダ付けして接合する。このようにして電子制御装置部9が完成されるものである。
 そして、ECUハウジング11Bに形成された取付フランジを利用して、電子制御装置部9をモータハウジング11Aに固定ボルトによって固定することで、モータハウジング11AとECUハウジング11Bとが一体化されるものである。
 上述したように、従来の位置検出センサの取り付け構造は図10にも示しているように、位置検出センサを形成する位置検出用永久磁石93はモータハウジング90側に設けられ、GMR素子97とその位置検出回路はECUハウジング設けられている。このようにモータハウジングとECUハウジングに分けて位置検出センサの構成部品を取り付けると位置検出センサの位置的な組み付け精度が低下して、正確な検出信号が得られないという問題がある。更に、GMR素子97と位置検出回路が制御回路部に設けられているため電力変換回路部との距離が近くなり、GMR素子と位置検出回路が電力変換回路部のスイッチングノイズの影響を受け、正確な検出信号が得られないという問題がある。
 そこで、本実施形態においては、モータハウジング内に収納されたロータの回転軸の出力側とは反対側に位置検出センサを構成する位置検出用永久磁石を設け、更に位置検出用永久磁石が設けられた側のモータカバーに、位置検出センサを構成するGMR素子等の磁気抵抗効果型素子とこれの位置検出回路を設けると共に、磁気抵抗効果型素子を位置検出用永久磁石と対向する位置に配置する構成とした。
 この構成によれば、位置検出用永久磁石が設けられた側のモータカバーに、位置検出センサを構成する磁気抵抗効果型素子及び位置検出回路を配置したので、相互の位置的な組み付け精度を向上でき、しかも、電力変換回路部と磁気抵抗効果型素子及び位置検出回路を、制御回路部に比べて遠ざけたので、スイッチングノイズの悪影響を少なくして正確な検出信号を得ることができるという効果を奏することができる。
 次にこの構成を採用した電動パワーステアリング装置の全体的な構成を図8及び図9に基づき説明する。尚、図9は位置検出センサが取り付けられている部分を拡大した断面を示している。
 図8、図9において、モータハウジング11AとECUハウジング11B、及び蓋体12は夫々ボルト等の固定手段によって固定されて一体化されている。ECUハウジング11B内には蓋体12が固定され、ECUハウジング11Bと蓋体12の間の空間には、電源回路部14が配置され、モータハウジング11Aに固定されたモータカバー48とECUハウジング11Bの間の空間には、電力変換回路部15と制御回路部16が配置されている。尚、図8においては、電源回路部14、電力変換回路部15及び制御回路部16(樹脂基板だけ記載している)の詳細な構成は省略しているが、実際には図3に示すような構成となっている。
 ECUハウジング11Bに形成した樹脂基板取付ボス29には、制御回路部16を構成する樹脂基板31がボルト42によって固定されている。樹脂基板31には、マイクロコンピュータ32やその周辺回路が実装されている。但し、この樹脂基板31は、図10に示すものとは異なっており、位置検出回路やGMR素子は実装されていないものである。したがって、この分だけ他の電子部品を実装することができるので、樹脂基板31の実装効率を上げることができる。
 一方、モータハウジング11Aの内部には巻線が巻回された環状のステータ43が固定されている。ステータ43の内部には、永久磁石が埋設されたロータ44が回転可能に配置されており、ステータ43の巻線によって生成される磁界によってロータ44は回転力を付与されている。
 ロータ44の中央には回転軸45が圧入されて固定されており、回転軸45はロータ44の回転によって一体的に回転されるものである。回転軸45の出力端は、モータハウジング11Aの側壁11Sに固定されたボール軸受46によって回転自在に軸支されている。回転軸45の出力端にはピニオンギア47が固定されており、このピニオンギア47によってラックの動きを補佐している。
 モータハウジング11Aの側壁11Sの反対側にはモータカバー48が圧入されており、このモータカバー48は好ましくはボルトによってモータハウジング11Aに固定されている。したがって、モータハウジング11Aの側壁11Sとモータカバー48の間の空間に、ステータ43、ロータ44が配置されるものである。
 尚、モータカバー48は、モータハウジング11Aの側壁11Sと同じようにモータハウジング11Aと一体的に形成することができ、この場合はモータハウジング11Aの側壁11Sが別体に形成されて、ボルト等によってモータハウジング11Aに固定されることになる。したがって、モータカバー48は、回転軸45の出力端とは反対側に位置し、ステータ43、ロータ44が配置される空間を形成するものを意味している。
 モータカバー48の中央にはボール軸受49が固定されており、回転軸45のピニオンギア47が固定されている出力端とは反対側の端部が軸受されている。したがって、回転軸45は、ボール軸受46とボール軸受49によって回転自在に軸支されており、ロータ44の回転によって回転されるようになる。
 回転軸45のピニオンギア47が固定されている出力端とは反対側の端部には、磁石保持部材50が固定されており、この磁石保持部材50の内部に、位置検出センサを構成する位置検出用永久磁石51が収納されている。この位置検出用永久磁石51は、複数の単位磁石が環状に形成されるように着磁されている。
 モータカバー48のECUハウジング11B側の面にはバスバー52が固定されており、電力変換回路部15とステータ43の巻線とを接続している。バスバー52は外周囲を合成樹脂で囲繞されて電気的な絶縁を確保されており、このバスバー52はボルト53によってモータカバー48に固定されている。
 また、バスバー52の中央には孔部52hが形成されており、この孔部52hに磁石保持部材50が収納されている。更に、モータカバー48には収納凹部54が形成されており、この収納凹部54にボール軸受49が収納される共に、磁石保持部材50の一部が収納されている。したがって、図10に示す従来の構造に比べて、回転軸45の軸方向の長さを短くすることができる。これは、後述する位置検出基板55をモータカバー48側に配置したことから、この構成をとることが可能となっている。
 更に、モータカバー48のECUハウジング11B側の面には、位置検出センサを構成する磁気抵抗効果型素子の1つである、GMR(巨大磁気抵抗効果)素子56と、このGMR素子56の検出信号から磁極位置を演算する位置検出回路(図示せず)を実装した、位置検出基板55が設けられている。GMR素子56は位置検出用永久磁石51と協働してロータ44の磁極位置情報を検出する機能を備えている。ここで、位置検出回路は、演算機能を有したマイクロコンピュータや周辺回路を使用しても良いものであるが、GMR素子56の磁極情報信号を増幅する増幅回路だけでも良いものである。この場合は、増幅された信号は制御回路部16に伝送され、制御回路部16によって磁極位置を演算する構成となるものである。
 そして、位置検出基板55は樹脂基板よりなり、モータカバー48に形成された、検出基板取付ボス57にボルト58によって固定されている。位置検出基板55は、位置検出用永久磁石51を図示の状態で上側から覆うように配置されている。このようにすると、モータカバー48と協働して電動モータが配置されている空間を、電子制御装置が配置されている空間に対して、液密的、或いは気密的に遮蔽することが可能となる。
 また、バスバー52の合成樹脂によって検出基板取付ボス57を一体的に形成することも可能であり、しかも検出基板取付ボス57を円環状に形成し、位置検出基板55を円形状に形成して検出基板取付ボス57に取り付けることも可能である。この場合も、モータカバー48と協働して電動モータが配置されている空間を、電子制御装置が配置されている空間に対して、液密的、或いは気密的に遮蔽することが可能となる。このように、位置検出基板55は、モータカバー48に直接的に固定されるか、或いはバスバー52を介して間接的にモータカバー48に固定されている。
 したがって、回転軸45を伝わって侵入してくる水分が、ECUハウジング11Bに移動するのを遮断することができ、ECUハウジング11Bに収納されている電子部品等に水分による悪影響が及ぶのを抑制することができる。もちろん、電動モータの回転によって生じる微細塵がECUハウジング11Bに侵入するのを抑制することも可能である。これによって電子部品の故障を避けることができるという効果を奏するようになる。
 また、GMR素子56は、位置検出基板55の位置検出用永久磁石51側の面に実装されており、位置検出用永久磁石51と対向する位置に配置されている。したがって、位置検出センサはモータハウジング11A内に一体的に組み付けられることになる。つまり、位置検出用永久磁石51が固定された回転軸45は、モータカバー48によって支持されており、また、GMR素子56を実装した位置検出基板55は、モータカバー48、或いはバスバー52(これもモータカバーに固定されている)に固定されている。
 このため、モータカバー48を介して位置検出用永久磁石51と位置検出基板55の位置が決められるので、位置検出センサの組み付け精度が向上し、正確な検出信号を得ることが可能となる。
 また、位置検出基板55をモータカバー48、或いはバスバー52に取り付ける構成としたため、位置検出用永久磁石51もこれに合わせてロータ44側に寄せることができ、位置検出用永久磁石51を保持する回転軸45の長さを短くすることができる。
 位置検出基板55のECUハウジング11B側には、磁気遮蔽板59が取り付けられている。この磁気遮蔽板59は鉄系金属で作られており、電力変換回路部15で発生したスイッチングノイズがGMR素子56や位置検出回路に悪影響を与えるのを抑制する機能を備えている。磁気遮蔽板59のGMR素子56側への投影面積は、GMR素子56を含む広さ以上に設定されており、これによってGMR素子56へのスイッチングノイズの影響を少なくしている。尚、磁気遮蔽板59は、位置検出基板55と制御回路部16の樹脂基板31の間の空間に位置しているので、空間利用率が良いものとなっている。これによって、製品の小型化に寄与することができるようになる。
 また、位置検出基板55がモータカバー48、或いはバスバー52に取り付けられる構成としたため、位置検出基板55から電力変換回路部15までの距離が長くなり、電力変換回路部15で発生したスイッチングノイズが、GMR素子56に影響を与えるのを抑制することができるようになる。例えば、図10にあるように、制御回路部16にGMR素子56や位置検出回路を設けると、電力変換回路部15との距離が短くなり、スイッチングノイズの影響を受け易くなる、という課題がある。
 そして、位置検出基板55で検出された磁極情報は制御回路部16に伝送され、制御回路部16はこの磁極情報に基づいて、電力変換回路部15のMOSFETの通電時期を制御する。したがって、位置検出基板55と制御回路部16とは信号線で接続する必要がある。そこで、本実施形態では、位置検出基板55と制御回路部16とをフローティングコネクタ60で接続する構成としている。
 フローティングコネクタ60は、基板にコネクタを実装する際に生じる縦横方向の誤差を吸収する機構(フローティング機構)を搭載したコネクタである。このフローティングコネクタ60で誤差や位置的な「ずれ」を吸収することで基板の組み付け精度を高めることができる。本実施形態では、基板対基板のコネクタとして使用しているものである。このように、フローティングコネクタ60を使用するとハーネスによる接続が不要となるので組立工程が簡素化され、製品コストを下げることが可能となる。また、フローティングコネクタ60は、位置検出基板55と制御回路部16の樹脂基板31の間の空間に位置しているので、空間利用率が良いものとなっている。これによって、製品の小型化に寄与することができるようになる。
 尚、上述した実施形態では、ECUハウジングに放熱基体30を設け、この放熱基体30の両面に電源回路部14と電力変換回路部15を固定したものを示したが、放熱基体30を設けずに電源回路部14と電力変換回路部15の金属基板を直接密着する構成にしても良いものである。この場合は、金属基板が放熱基体の役割を果たすことになる。
 また、位置検出基板55にはGMR素子56だけ実装し、位置検出回路を制御回路部16に設けることも可能である。更に、GMR素子56以外の、AMR素子、TMR素子等の磁気抵抗効果型素子を使用しても良いものである。
 以上述べた通り、本発明によれば、モータハウジング内に収納されたロータの回転軸の出力側とは反対側に位置検出センサを構成する位置検出用永久磁石を設け、更にモータカバーに、位置検出センサを構成するとこれの位置検出回路を設けると共に、磁気抵抗効果型素子を位置検出用永久磁石と対向する位置に配置する構成とした。
 これによれば、モータハウジング内に位置検出センサを構成する位置検出用永久磁石と磁気抵抗効果型素子及び位置検出回路を配置したので、相互の位置的な組み付け精度を向上でき、しかも、電力変換回路部と磁気抵抗効果型素子及び位置検出回路を遠ざけたので、正確な検出信号を得ることができるという効果を奏することができるようになる。
 尚、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
 以上説明した実施形態に基づく電動駆動装置としては、例えば以下に述べる態様のものが考えられる。
 すなわち、当該電動駆動装置は、その1つの態様において、モータハウジングとモータカバーによって形成されるモータ収納空間に収納され、ロータとステータを備えた電動モータと、前記モータハウジングに結合され、前記モータカバーとの間にECU収納空間を形成するECUハウジングと、前記ECUハウジング及び前記モータカバーの間の前記ECU収納空間に収容され、前記電動モータを駆動制御するための電子制御装置と、前記モータカバーに軸支された前記電動モータの回転軸に設けられた位置検出用永久磁石と、前記モータカバーに直接的、或いは間接的に取り付けられ、前記位置検出用永久磁石と協働して前記ロータの磁極情報信号を検出する磁気抵抗効果型素子が実装された位置検出基板と、を備えている。
 前記電動駆動装置の好ましい態様において、前記位置検出基板には、磁気抵抗効果型素子の磁極情報信号を増幅する増幅回路、或いは前記磁気抵抗効果型素子の磁極情報信号から磁極情報を演算する演算機能を有したマイクロコンピュータと周辺回路が実装されている。
 別の好ましい態様では、前記電動駆動装置の態様のいずれかにおいて、前記電子制御装置は、電源回路部と、電力変換回路部と、制御回路部から構成されており、前記モータカバーには、前記ステータの巻線と前記電力変換回路部を接続するバスバーが固定されており、前記位置検出基板は、前記バスバーに設けた取付ボスに固定されているか、或いは前記モータカバーに設けた取付ボスに固定されている。
 さらに別の好ましい態様では、前記電動駆動装置の態様のいずれかにおいて、前記電子制御装置は、前記モータカバーから見て、制御回路部、電力変換回路部、電源回路部の順で配置されており、前記位置検出基板は、前記制御回路部と前記モータカバーの間に配置されている。
 さらに別の好ましい態様では、前記電動駆動装置の態様のいずれかにおいて、前記位置検出用永久磁石は、前記回転軸の端部に取り付けられ、前記磁気抵抗効果型素子は、前記位置検出用永久磁石に対向する位置で前記位置検出基板に実装され、更に、前記モータカバーと前記バスバー、及び位置検出基板によって、前記モータ収納空間と前記ECU収納空間とが遮蔽されている。
 さらに別の好ましい態様では、前記電動駆動装置の態様のいずれかにおいて、前記位置検出用永久磁石は、前記回転軸の端部に取り付けられ、前記磁気抵抗効果型素子は、前記位置検出用永久磁石に対向する位置で前記位置検出基板に実装され、更に、前記位置検出基板の前記磁気抵抗効果型素子が配置されている反対側の面には、磁気遮蔽板が実装されている。
 さらに別の好ましい態様では、前記電動駆動装置の態様のいずれかにおいて、前記位置検出用永久磁石は、前記回転軸の端部に取り付けられ、前記磁気抵抗効果型素子は、前記位置検出用永久磁石に対向する位置で前記位置検出基板に実装され、更に、前記位置検出基板と前記制御回路部の基板とは、フローティングコネクタによって接続され、前記フローティングコネクタを介して前記磁気抵抗効果型素子の磁極情報信号、或いは磁極情報が前記制御回路部に伝送される。
 また、前述した実施形態に基づく電動パワーステアリング装置としては、例えば、以下に述べる態様のものが考えられる。
 すなわち、当該電動パワーステアリング装置は、モータハウジングとモータカバーによって形成されるモータ収納空間に収納され、ステアリングシャフトに操舵補助力を付与する電動モータと、前記モータハウジングに結合され、前記モータカバーとの間にECU収納空間を形成するECUハウジングと、前記ECUハウジング及び前記モータカバーの間の前記ECU収納空間に収容され、前記電動モータを駆動制御するため、少なくともトルクセンサによって自動車のステアリングシャフトの回動方向と回動トルクを検出し、この検出値に基づいて前記電動モータの駆動操作量を演算する電子制御装置と、前記モータカバーに軸支された前記電動モータの回転軸に設けられた位置検出用永久磁石と、前記モータカバーに直接的、或いは間接的に取り付けられ、前記位置検出用永久磁石と協働して前記ロータの磁極情報信号を検出する磁気抵抗効果型素子が実装された位置検出基板と、を備えている。
 前記電動パワーステアリング装置の好ましい態様において、前記位置検出基板には、前記磁気抵抗効果型素子の磁極情報信号を増幅する増幅回路、或いは前記磁気抵抗効果型素子の磁極情報信号から磁極情報を演算する演算機能を有したマイクロコンピュータと周辺回路が実装されている。
 別の好ましい態様では、前記電動パワーステアリング装置の態様のいずれかにおいて、前記電子制御装置は、電源回路部と、電力変換回路部と、制御回路部から構成されており、前記モータカバーには、前記ステータの巻線と前記電力変換回路部を接続するバスバーが固定されており、前記位置検出基板は、前記バスバーに設けた取付ボスに固定されているか、或いは前記モータカバーに設けた取付ボスに固定されている。
 さらに別の好ましい態様では、前記電動パワーステアリング装置の態様のいずれかにおいて、前記電子制御装置は、前記モータカバーから見て、制御回路部、電力変換回路部、電源回路部の順で配置されており、前記位置検出基板は、前記制御回路部と前記モータカバーの間に配置されている。
 さらに別の好ましい態様では、前記電動パワーステアリング装置の態様のいずれかにおいて、前記位置検出用永久磁石は、前記回転軸の端部に取り付けられ、前記磁気抵抗効果型素子は、前記位置検出用永久磁石に対向する位置で前記位置検出基板に実装され、更に、前記モータカバーと前記バスバー、及び位置検出基板によって、前記モータ収納空間と前記ECU収納空間とが遮蔽されている。
 さらに別の好ましい態様では、前記電動パワーステアリング装置の態様のいずれかにおいて、前記位置検出用永久磁石は、前記回転軸の端部に取り付けられ、前記磁気抵抗効果型素子は、前記位置検出用永久磁石に対向する位置で前記位置検出基板に実装され、更に、前記位置検出基板の前記磁気抵抗効果型素子が配置されている反対側の面には、磁気遮蔽板が実装されている。
 さらに別の好ましい態様では、前記電動パワーステアリング装置の態様のいずれかにおいて、前記位置検出用永久磁石は、前記回転軸の端部に取り付けられ、前記磁気抵抗効果型素子は、前記位置検出用永久磁石に対向する位置で前記位置検出基板に実装され、更に、前記位置検出基板と前記制御回路部の基板とは、フローティングコネクタによって接続され、前記フローティングコネクタを介して前記磁気抵抗効果型素子の磁極情報信号、或いは磁極情報が前記制御回路部に伝送される。
 6…電動パワーステアリング装置、11A…モータハウジング、11B…ECUハウジング、12…蓋体、12A~12C…コネクタ端子部、14…電源回路部、15…電力変換回路部、16…制御回路部、17、18…金属基板、19…コンデンサ、20…コイル、21…スイッチング素子、22…電源側コネクタ、23…高圧側コネクタ、24…低圧側コネクタ、25…スイッチング素子、26U、26V、26W…出力コネクタ、27A、27B、27C、27D…コネクタ端子、28…インバータ側コネクタ、29…制御基板取付ボス、30…放熱基体、34…電源側コネクタ端子、35…高圧側コネクタ端子、36…インバータ側コネクタ、37…低圧側コネクタ端子、38、39…制御側コネクタ端子、40…高圧側絶縁領域部、41…低圧側絶縁領域部、42…ボルト、43…ステータ、44…ロータ、45…回転軸、46…ボール軸受、47…ピニオンギア、48…モータカバー、49…ボール軸受、50…磁石保持部材、51…位置検出用永久磁石、52…バスバー、52h…孔部、53…ボルト、54…収納凹部、55…位置検出基板、56…GMR素子、57…検出基板取付ボス、58…ボルト、59…磁気遮蔽板、60…フローティングコネクタ。

Claims (14)

  1.  モータハウジングとモータカバーによって形成されるモータ収納空間に収納され、ロータとステータを備えた電動モータと、
     前記モータハウジングに結合され、前記モータカバーとの間にECU収納空間を形成するECUハウジングと、
     前記ECUハウジング及び前記モータカバーの間の前記ECU収納空間に収容され、前記電動モータを駆動制御するための電子制御装置と、
     前記モータカバーに軸支された前記電動モータの回転軸に設けられた位置検出用永久磁石と、
     前記モータカバーに直接的、或いは間接的に取り付けられ、前記位置検出用永久磁石と協働して前記ロータの磁極情報信号を検出する磁気抵抗効果型素子が実装された位置検出基板と、
    を備えたことを特徴とする電動駆動装置。
  2.  請求項1に記載の電動駆動装置において、
     前記位置検出基板には、磁気抵抗効果型素子の磁極情報信号を増幅する増幅回路、或いは前記磁気抵抗効果型素子の磁極情報信号から磁極情報を演算する演算機能を有したマイクロコンピュータと周辺回路が実装されていることを特徴とする電動駆動装置。
  3.  請求項1に記載の電動駆動装置において、
     前記電子制御装置は、電源回路部と、電力変換回路部と、制御回路部から構成されており、
     前記モータカバーには、前記ステータの巻線と前記電力変換回路部を接続するバスバーが固定されており、
     前記位置検出基板は、前記バスバーに設けた取付ボスに固定されているか、或いは前記モータカバーに設けた取付ボスに固定されていることを特徴とする電動駆動装置。
  4.  請求項2に記載の電動駆動装置において、
     前記電子制御装置は、前記モータカバーから見て、制御回路部、電力変換回路部、電源回路部の順で配置されており、
     前記位置検出基板は、前記制御回路部と前記モータカバーの間に配置されていることを特徴とする電動駆動装置。
  5.  請求項4に記載の電動駆動装置において、
     前記位置検出用永久磁石は、前記回転軸の端部に取り付けられ、
     前記磁気抵抗効果型素子は、前記位置検出用永久磁石に対向する位置で前記位置検出基板に実装され、
     更に、前記モータカバーと前記バスバー、及び位置検出基板によって、前記モータ収納空間と前記ECU収納空間とが遮蔽されていることを特徴とする電動駆動装置。
  6.  請求項4に記載の電動駆動装置において、
     前記位置検出用永久磁石は、前記回転軸の端部に取り付けられ、
     前記磁気抵抗効果型素子は、前記位置検出用永久磁石に対向する位置で前記位置検出基板に実装され、
     更に、前記位置検出基板の前記磁気抵抗効果型素子が配置されている反対側の面には、磁気遮蔽板が実装されていることを特徴とする電動駆動装置。
  7.  請求項4に記載の電動駆動装置において、
     前記位置検出用永久磁石は、前記回転軸の端部に取り付けられ、
     前記磁気抵抗効果型素子は、前記位置検出用永久磁石に対向する位置で前記位置検出基板に実装され、
     更に、前記位置検出基板と前記制御回路部の基板とは、フローティングコネクタによって接続され、前記フローティングコネクタを介して前記磁気抵抗効果型素子の磁極情報信号、或いは磁極情報が前記制御回路部に伝送されることを特徴とする電動駆動装置。
  8.  モータハウジングとモータカバーによって形成されるモータ収納空間に収納され、ステアリングシャフトに操舵補助力を付与する電動モータと、
     前記モータハウジングに結合され、前記モータカバーとの間にECU収納空間を形成するECUハウジングと、
     前記ECUハウジング及び前記モータカバーの間の前記ECU収納空間に収容され、前記電動モータを駆動制御するため、少なくともトルクセンサによって自動車のステアリングシャフトの回動方向と回動トルクを検出し、この検出値に基づいて前記電動モータの駆動操作量を演算する電子制御装置と、
     前記モータカバーに軸支された前記電動モータの回転軸に設けられた位置検出用永久磁石と、
     前記モータカバーに直接的、或いは間接的に取り付けられ、前記位置検出用永久磁石と協働して前記ロータの磁極情報信号を検出する磁気抵抗効果型素子が実装された位置検出基板と、
    を備えたことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
  9.  請求項8に記載の電動パワーステアリング装置において、
     前記位置検出基板には、前記磁気抵抗効果型素子の磁極情報信号を増幅する増幅回路、或いは前記磁気抵抗効果型素子の磁極情報信号から磁極情報を演算する演算機能を有したマイクロコンピュータと周辺回路が実装されていることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
  10.  請求項9に記載の電動パワーステアリング装置において、
     前記電子制御装置は、電源回路部と、電力変換回路部と、制御回路部から構成されており、
     前記モータカバーには、前記ステータの巻線と前記電力変換回路部を接続するバスバーが固定されており、
     前記位置検出基板は、前記バスバーに設けた取付ボスに固定されているか、或いは前記モータカバーに設けた取付ボスに固定されていることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
  11.  請求項9に記載の電動パワーステアリング装置において、
     前記電子制御装置は、前記モータカバーから見て、制御回路部、電力変換回路部、電源回路部の順で配置されており、
     前記位置検出基板は、前記制御回路部と前記モータカバーの間に配置されていることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
  12.  請求項11に記載の電動パワーステアリング装置において、
     前記位置検出用永久磁石は、前記回転軸の端部に取り付けられ、
     前記磁気抵抗効果型素子は、前記位置検出用永久磁石に対向する位置で前記位置検出基板に実装され、
     更に、前記モータカバーと前記バスバー、及び位置検出基板によって、前記モータ収納空間と前記ECU収納空間とが遮蔽されていることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
  13.  請求項11に記載の電動パワーステアリング装置において、
     前記位置検出用永久磁石は、前記回転軸の端部に取り付けられ、
     前記磁気抵抗効果型素子は、前記位置検出用永久磁石に対向する位置で前記位置検出基板に実装され、
     更に、前記位置検出基板の前記磁気抵抗効果型素子が配置されている反対側の面には、磁気遮蔽板が実装されていることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
  14.  請求項11に記載の電動パワーステアリング装置において、
     前記位置検出用永久磁石は、前記回転軸の端部に取り付けられ、
     前記磁気抵抗効果型素子は、前記位置検出用永久磁石に対向する位置で前記位置検出基板に実装され、
     更に、前記位置検出基板と前記制御回路部の基板とは、フローティングコネクタによって接続され、前記フローティングコネクタを介して前記磁気抵抗効果型素子の磁極情報信号、或いは磁極情報が前記制御回路部に伝送されることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
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