WO2023136247A1 - 駆動装置 - Google Patents
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- B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
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- B62D5/046—Controlling the motor
Definitions
- the present disclosure relates to a driving device.
- a driving device in which a motor and a control unit are integrated is conventionally known.
- two substrates (circuit carriers) are electrically connected to each other by a plurality of connection elements.
- Each connecting element is socketed in the middle of the two substrates.
- the substrate (12) on the motor side and the substrate (14) on the cover side are electrically connected by a plurality of connection elements.
- it does not disclose a structure in which two substrates are rigidly fixed to each other. Unless a place for rigidly fixing the substrates is provided separately from the electrical connection between the substrates, the electrical connection may be disconnected due to stress such as vibration and cold heat.
- providing a large number of fastening portions increases the diameter of the driving device. For example, there is a problem in that the mountability deteriorates in a driving device mounted on a vehicle.
- An object of the present disclosure is to provide a driving device that reduces the space for fastening the substrate.
- a drive device is integrally configured with a motor including a stator and a rotor, and a control unit provided on one side of the motor in the axial direction to drive and control the motor.
- the driving device includes a motor frame, a cover, two or more boards, one or more board-to-board connection parts, and a plurality of composite fastening members.
- the motor frame is provided at the end on the control unit side in the axial direction of the motor.
- the cover has a top plate portion facing the motor frame, and an outer cylindrical portion extending from the outer edge of the top plate portion toward the motor frame, and is provided with one or more external connectors.
- the two or more substrates are arranged in multiple stages between the motor frame and the top plate, from the first substrate closest to the motor frame to the N-th substrate closest to the top plate, where N is an integer of 2 or more.
- the electronic components that make up the control unit are mounted.
- One or more board-to-board connection components electrically connect adjacent boards.
- the plurality of composite fastening members fasten at least the first substrate and the second substrate arranged on the second stage to the motor frame on the same axis for fastening the first substrate and fastening the second substrate. .
- the fastening of the first substrate and the fastening of the second substrate are performed on the same axis, so that the space for fastening the substrates can be reduced. Therefore, the mounting area for the electronic components can be secured without increasing the diameter size of the driving device.
- FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an electric power steering device to which a drive device is applied;
- FIG. 2 is a partial cross-sectional view showing the motor portion of the drive device;
- 3 is a view (plan view) in the direction of arrow III in FIG. 2;
- FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of the control unit according to the first embodiment,
- FIG. 5 is a plan view of the motor frame (sectional view along line VV in FIG. 4);
- FIG. 6 is a plan view (cross-sectional view taken along the line VI-VI in FIG. 4) of the motor-side substrate (first substrate);
- FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an electric power steering device to which a drive device is applied;
- FIG. 2 is a partial cross-sectional view showing the motor portion of the drive device;
- 3 is a view (plan view) in the direction of arrow III in FIG. 2
- FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of the control unit according to the first embodiment
- FIG. 7 is a plan view (cross-sectional view taken along line VII-VII in FIG. 4) of the connector-side substrate (second substrate);
- FIG. 8 is a schematic diagram of the composite fastening member (stud bolt and upper bolt) of the first embodiment
- FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of the control unit according to the second embodiment
- FIG. 10 is an enlarged view of the X section in FIG. 9
- FIG. 11 is a schematic diagram of the composite fastening member (stepped bolt) of the third embodiment
- FIG. 12 is a schematic diagram of a composite fastening member (both male threaded stud bolt and nut) of the fourth embodiment
- FIG. 13 is a schematic cross-sectional view of a control unit section having a single substrate configuration according to the reference embodiment
- FIG. 14 is a plan view (sectional view taken along the line XIV-XIV of FIG. 13) of the single substrate of the reference embodiment
- FIG. 15 is a schematic cross-sectional view of a control unit portion
- the drive device of the present embodiment is applied, for example, as a steering assist motor for an electric power steering device, and is integrally configured with a motor and a control unit that drives and controls the motor.
- FIG. 1 shows a rack-assist type electric power steering apparatus
- the driving apparatus 800 of the present embodiment can also be applied to a column-assist type electric power steering apparatus.
- a steering system 90 including an electric power steering device 99 includes a steering wheel 91, a steering shaft 92, a pinion gear 96, a rack shaft 97, wheels 98, an electric power steering device 99, and the like.
- a steering shaft 92 to which the steering wheel 91 is connected is provided with a torque sensor 93 for detecting steering torque.
- a pinion gear 96 that meshes with a rack shaft 97 is provided at the tip of the steering shaft 92 .
- the driver rotates the steering wheel 91
- the rotary motion of the steering shaft 92 is converted into linear motion of the rack shaft 97 by the pinion gear 96 .
- a pair of wheels 98 connected to both ends of the rack shaft 97 are steered to an angle corresponding to the amount of displacement of the rack shaft 97 .
- the electric power steering device 99 includes a driving device 800 in which the motor 80 and the control unit 10 are integrated, a reduction gear 89 that reduces the rotation of the motor 80 and transmits it to the rack shaft 97, and the like.
- the motor 80 is a two-system three-phase brushless motor having two sets of three-phase windings.
- the control unit 10 can supply power to two sets of three-phase windings by two systems of inverter circuits. In particular, this embodiment assumes a "complete two-system" configuration in which a power source and a signal are input and output for each system.
- the inverter circuit of the control unit 10 supplies three-phase AC power converted from DC power, so that the motor 80 outputs steering assist torque.
- the power system connector 57 of the control unit 10 is supplied with DC power from a vehicle power supply 905 and receives and inputs/outputs communication signals with a vehicle communication network ("CAN" in the figure) 906.
- a sensor signal detected by the torque sensor 93 is input to the signal system connector 58 via a harness 94 .
- the power connector 57 and the signal connector 58 correspond to "one or more external connectors" to which power and signals are input from the outside, and are distinguished from plug connectors provided inside the control unit 10, which will be described later.
- FIG. A direction parallel to the rotation axis O of the motor 80 shown in FIG. 2 is defined as an "axial direction”, and a view seen from the upper side of FIG. 2 in the axial direction is called a plan view.
- the control unit 10 is provided on one side of the motor 80 in the axial direction.
- the driving device 800 has a so-called "mechanical and electrical integrated type" configuration.
- the motor 80 has a motor case 830, a motor frame 840, a stator 860, a rotor 865, and the like.
- the motor case 830 is formed in a substantially bottomed tubular shape composed of a bottom portion 831 and a tubular portion 832, and the control unit 10 is provided on the opening side.
- a groove-forming wall 834 having a small thickness is formed at the opening-side end of the cylindrical portion 832 with a stepped portion 833 interposed therebetween.
- the stator 860 is fixed inside the cylindrical portion 832 of the motor case 830, and three-phase motor windings 880 are wound thereon.
- a rotating magnetic field is formed in the stator 860 by controlling the energization of the motor windings 880 by the control unit 10 .
- a rotor 865 is provided inside the stator 860 and has a shaft 870 fixed at its center. The shaft 870 is rotatably supported by a front bearing 871 held on the bottom 831 of the motor case 830 and a rear bearing 872 held on the motor frame 840 .
- the rotor 865 has a plurality of permanent magnets 867 provided on the outer circumference of a rotor core 866 .
- Rotor 865 rotates around shaft 870 due to a rotating magnetic field formed in stator 860 .
- a sensor magnet 875 for detecting a rotation angle is provided at the end of the shaft 870 on the control unit 10 side.
- the motor frame 840 is provided at the end on the control unit 10 side in the axial direction of the motor 80 .
- the motor frame 840 is made of aluminum alloy or the like, and has a frame portion 841 and a flange portion 842 .
- the frame portion 841 is press-fitted inside the motor case 830 .
- a flange portion 842 formed on the outer periphery of the frame portion 841 abuts on the stepped portion 833 of the motor case 830 .
- a seal groove 843 filled with an adhesive is formed in an annular space defined by the outer wall of the frame portion 841, the control unit 10 side surface of the flange portion 842, and the inner wall of the groove forming wall 834 of the motor case 830.
- the motor frame 840 also functions as a heat sink for dissipating heat generated when the control unit 10 is energized.
- the cover 50 is made of a resin material such as PBT, and has a top plate portion 561 facing the motor frame 840 and an outer cylindrical portion 562 extending from the outer edge of the top plate portion 561 toward the motor frame 840 .
- a convex portion 563 protruding in the axial direction is annularly formed at the tip of the outer cylindrical portion 562 .
- the outer cylindrical portion 562 is fixed to the motor 80 or the motor frame 840 by inserting the convex portion 563 into the seal groove 843 .
- the cover 50 is provided with external connectors consisting of a power connector 57 and a signal connector 58 .
- the external connectors 57 and 58 are provided so that their frontage faces the side opposite to the motor 80 from the top plate portion 561 .
- FIG. 3 shows an arrangement example of the external connectors 57 and 58. As shown in FIG. Although FIG. 3 is a view viewed in the direction of arrow III in FIG. 2, the scale is not the same as that of FIG. 2, but is the same as that of FIGS. It is
- Two sets of external connectors 57 and 58 may be redundantly provided as shown in FIG. 3, or one set may be provided in another arrangement example.
- the configuration in which two sets of external connectors 57 and 58 are provided is mainly used in a "complete two-system" driving device in which two systems of inverter circuits are connected to separate power supplies and various signals are redundantly input/output. be done.
- FIG. 3 the same "57” and "58" are assigned to the external connectors of the two systems without distinguishing the reference numerals.
- the power terminals, communication terminals, and signal terminals in each external connector are uniformly referred to as "connector terminals 65" without distinguishing between them.
- symbol of the control unit of 1st, 2nd embodiment attaches the number of embodiment to the 3rd digit following "10."
- the first embodiment and the second embodiment differ in the configuration of the "board-to-board connection component" that electrically connects two boards.
- FIG. 4 is a schematic cross-sectional view in which each element is shown at an easily visible position, and does not correspond to a specific cross-sectional line in FIG. 3 or the like.
- 5, 6, and 7 are plan views of the motor frame 840, the motor-side board 31, and the connector-side board 32, respectively.
- FIG. 8 shows the configuration of a “composite fastening member” that fastens the two substrates 31 and 32 to the motor frame 840 .
- the motor-side board 31 corresponds to the “first board” closest to the motor frame 840 .
- the connector-side substrate 32 arranged in the second stage is the “second substrate”, and in this case, it also corresponds to the “Nth substrate” closest to the top plate portion 561 .
- a three-phase two-system motor terminal 68 connected to a motor winding 880 is connected to the motor-side substrate 31 .
- a plurality of motor terminal holes 318 through which the three motor terminals 68 are inserted are formed at diagonal positions across the rotation axis O of the motor-side substrate 31 .
- Various connector terminals 65 connected to the external connectors 57 and 58 are connected to the connector-side substrate 32 .
- the connector-side substrate 32 is formed with a plurality of connector terminal holes 325 through which the connector terminals 65 are inserted.
- the "connector” in the name of the "connector-side substrate 32" means the external connectors 57 and 58.
- the connector-side board 32 of the first embodiment is arranged on the side of the external connectors 57 and 58 even in terms of spatial position, but it originally means a board wired on the side of the external connectors 57 and 58 in electrical connection. It is the name to be used. Therefore, the arrangement in which the external connector protrudes from the side surface of the outer cylindrical portion 562 as described in other embodiments can be similarly interpreted.
- the motor frame 840 is provided with four bosses 846 in this example.
- a female screw portion 848 is formed on the bearing surface 847 of each boss portion 846 .
- four fastening holes 314 are formed in the motor-side substrate 31 at the same positions as the female threaded portion 848 of the boss portion 846 .
- the connector-side substrate 32 also has four fastening holes 324 formed at the same positions as the female threaded portion 848 of the boss portion 846 .
- the fastening holes 314 and 324 of the two substrates 31 and 32 and the female screw portion 848 of the motor frame 840 are formed on the same axis.
- the motor-side board 31 is placed on the seating surfaces 847 of four bosses 846 provided on the motor frame 840 and fastened to the motor frame 840 with the stud bolts 41 through the fastening holes 314 .
- the connector-side board 32 is placed on the upper end surface of the stud bolt 41 and fastened to the stud bolt 41 by the upper bolt 42 through the fastening hole 324 . That is, the connector-side board 32 is fastened to the motor frame 840 via the stud bolts 41 . Therefore, the motor-side board 31 and the connector-side board 32 are rigidly fixed to each other.
- the stud bolts 41 and the upper bolts 42 constitute a "composite fastening member 401" for fastening the motor-side substrate 31 to the motor frame 840 and fastening the connector-side substrate 32 on the same axis. Details of the composite fastening member 401 will be described later with reference to FIG.
- the motor-side substrate 31 and the connector-side substrate 32 do not have fastening holes other than the four fastening holes 314 and 324 used for fastening the composite fastening member 401.
- the composite fastening member 401 is used at all fastening points of the motor-side substrate 31 and the connector-side substrate 32 .
- the plug connectors 77 and 78 as "board-to-board connection parts” electrically connect between the motor-side board 31 and the connector-side board 32.
- board-to-board (BtoB) connectors are used. be done.
- the electrical connection may be shared by two parts, a plug connector 77 for the power supply system and a plug connector 78 for the signal system.
- the lower parts 771 and 781 of the plug connectors 77 and 78 are surface-mounted on the upper surface of the motor-side substrate 31, and the upper parts 772 and 782 are attached to the lower surface of the connector-side substrate 32.
- the lower parts 771, 781 and the upper parts 772, 782 are electrically connected by fitting male terminals and female terminals. The height at the time of connection can be adjusted within a predetermined range. Therefore, even if the distance between the substrates 31 and 32 changes to some extent, it can be flexibly accommodated.
- a composite fastening member 401 is composed of a stud bolt 41 having a column portion 410 with a predetermined height and an upper bolt 42 .
- the stud bolt 41 has a male threaded portion 413 protruding from a lower end surface 411 of a column portion 410 and a female threaded portion 414 formed on an upper end surface 412 .
- a lower end surface 411 of the column portion 410 abuts around the fastening hole 314 of the motor-side substrate 31 via the wave washer 417 and the washer 418 .
- the upper bolt 42 is a general-purpose screw such as a pan screw having a male threaded portion 425 and a head portion 426 .
- the male threaded portion 425 is screwed into the female threaded portion 414 formed on the upper end surface 412 of the column portion 410 of the stud bolt 41 .
- the head 426 abuts around the fastening hole 324 of the connector-side substrate 32 via the wave washer 427 and the washer 428 .
- the size of the male threaded portion 425 of the upper bolt 42 is set smaller than the size of the male threaded portion 413 of the stud bolt 41 .
- the male threaded portion 425 of the upper bolt 42 is M3
- the male threaded portion 413 of the stud bolt 41 is M4.
- a female screw portion 848 is formed on the bearing surface 847 of the boss portion 846 of the motor frame 840 .
- the male threaded portion 413 of the stud bolt 41 is screwed into the female threaded portion 848 of the motor frame 840 through the fastening hole 314 of the motor side substrate 31 , so that the motor side substrate 31 is attached to the motor frame 840 . to be concluded.
- the upper bolt 42 is screwed into the female screw portion 414 of the stud bolt 41 through the fastening hole 324 of the connector-side substrate 32 , whereby the connector-side substrate 32 is fastened to the motor frame 840 via the stud bolt 41 .
- Patent Document 1 International Publication No. 2020/120178
- the substrates 31 and 32 are rigidly fixed to each other by being fastened to the motor frame 840 .
- the external stress due to vibration, cold and heat, etc. is prevented from acting on the electrical connection, so the durability of the electrical connection can be ensured.
- the diameter size of the entire driving device is determined by the diameter size of the control unit portion even if the diameter size of the motor portion is the same. Therefore, the increase in the number of fastening points of the control unit 109 degrades the mountability of the drive device. In addition, the number of parts is increased by using the collar 48 for fastening the connector-side board 329 .
- the fastening of the motor-side substrate 31 and the fastening of the connector-side substrate 32 are performed on the same axis by the composite fastening member 401, thereby reducing the space for fastening the substrates 31 and 32. can be done. Therefore, the mounting area for the electronic components can be secured without increasing the diameter size of the driving device 800 . As a result, the mountability is improved due to the reduction in size and weight. It also leads to cost reduction.
- the composite fastening member 401 is used at all fastening points of the motor-side substrate 31 and the connector-side substrate 32 . In other words, there is no fastening point other than the point where the composite fastening member 401 is used. Therefore, the mounting area of electronic components can be maximized, and the effect of [2] is exhibited particularly effectively.
- the composite fastening member 401 of the first embodiment is composed of the stud bolt 41 and the upper bolt 42 .
- the lower end surface 411 of the column portion 410 presses the motor-side substrate 31, which is advantageous in securing the axial force.
- the quality is improved because screw chips of the upper bolt 42 do not fall around.
- cost can be reduced by using a general-purpose screw for the upper bolt 42 .
- the board-to-board connection component of the first embodiment is composed of plug connectors 77 and 78 whose height is adjustable when connected. Therefore, the distance between the motor-side substrate 31 and the connector-side substrate 32 can be flexibly adjusted according to the height of the column portion 410 of the stud bolt 41 which is easily procured.
- FIG. 10 In the control unit 102 of the second embodiment, the motor-side board 31 and the connector-side board 32 are electrically connected by a plurality of board-to-board terminals 63 as "board-to-board connecting parts". Both ends of the plurality of board-to-board terminals 63 are electrically connected to the motor-side board 31 and the connector-side board 32 in a press-fit manner. As indicated by broken lines, intermediate portions of the plurality of inter-board terminals 63 may be bundled with a terminal binder 630 made of resin.
- FIG. 1 An example of a press-fit connection shape is shown in FIG.
- a press-fit portion 638 elastically deformable formed at an end portion of the inter-board terminal 63 is press-fitted into the inter-board terminal hole 316 of the motor-side board 31 for press-fit connection.
- the inter-substrate terminal hole 316 is provided in the conductive portion 38 such as a via hole.
- the conductive portion 38 is electrically connected to electronic components and other terminals via conductive patterns, bus bars, and the like (not shown).
- the shape of the press-fit connection is not limited to the ring shape shown in FIG.
- the press-fit type inter-board terminals 63 are used to flexibly adjust the distance between the two boards 31 and 32 according to the height of the pillars 410 of the stud bolts 41 that are easily procured. can do. Both ends of the board-to-board terminal 63 are not necessarily press-fit connected, but one end is press-fit connected and the other end is electrically connected to the board by soldering or the like. good too. A similar effect can be obtained by press-fit connecting at least one of the ends.
- a composite fastening member 403 of the third embodiment shown in FIG. 11 is composed of a stepped bolt 45 .
- the stepped bolt 45 has a male threaded portion 453 protruding from a stepped lower end surface 451 that abuts around the fastening hole 314 of the motor-side substrate 31 .
- the head 456 abuts around the fastening hole 324 of the connector-side substrate 32 via the wave washer 457 and the washer 458 .
- the two boards 31 and 32 are connected by stepped bolts 45 . are collectively fastened to the motor frame 840 .
- the axial force is transmitted to the connector-side substrate 32 via the wave washer 457 and the washer 458 and also transmitted to the motor-side substrate 31 from the lower end surface 451 of the step portion.
- a pin for temporary fixing may be inserted into the female threaded portion 848 of the motor frame 840 through the fastening hole 314 if necessary for work.
- a composite fastening member 404 of the fourth embodiment shown in FIG. 12 is composed of a double male threaded stud bolt 46 having a column portion 460 of a predetermined height and a nut 47 .
- a two-dot chain line hexagon illustrated in the middle part of the column part 460 has a hexagonal cross section and represents that a rotating operation is possible with a tool.
- the double male threaded stud bolt 46 has a lower male threaded portion 463 protruding from a lower end surface 461 of a column portion 460 and an upper male threaded portion 464 protruding from an upper end surface 462 thereof.
- the cross-sectional shape of the column portion 460 is not limited to a hexagon, and for example, a width across flat portion may be formed on the outer periphery.
- the lower male threaded portion 463 of the double male threaded stud bolt 46 is screwed into the female threaded portion 848 of the motor frame 840 through the fastening hole 314 of the motor side substrate 31 , thereby are fastened to the motor frame 840 .
- the nut 47 is screwed into the upper male threaded portion 464 of the double male threaded stud bolt 46 through the fastening hole 324 of the connector side board 32 , so that the connector side board 32 is connected to the motor frame via the double male threaded stud bolt 46 .
- 840 is
- fastening of the motor-side substrate 31 to the motor frame 840 and fastening of the connector-side substrate 32 are performed on the same axis.
- the mounting area for the electronic components on the substrates 31 and 32 can be secured without reducing the space for fastening the substrates 31 and 32 and increasing the diameter size of the driving device 800 .
- (Reference form) 13 and 14 show a control unit 100 having a single substrate structure as a reference form.
- the circuit scale of the control unit 100 is small, so all electronic components can be mounted on a single substrate 3 .
- the term "two drive systems" refers to a configuration in which two systems of inverter circuits are connected in parallel to a common power source and various signals are shared between the systems.
- Single board 3 is fastened to motor frame 840 with general-purpose screws 4 .
- a plan view of a motor frame 840 to which the single board 3 is fastened is the same as that of FIG.
- the fastening holes 314 and the motor terminal holes 318 are common to the fastening holes 314 and the motor terminal holes 318 in FIG. Since one system includes one set of external connectors 57 and 58, the number of connector terminal holes 325 is half the number of connector terminal holes 325 in FIG.
- N substrates may be arranged in multiple stages from the first substrate closest to the motor frame 840 to the Nth substrate closest to the top plate portion 561 . Even if three or more substrates are provided, it is a requirement of the present disclosure that at least the first and second substrates are fastened on the same axis using a plurality of composite fastening members.
- the third and higher substrates may be independently fastened to the motor frame 840 without using a composite fastening member.
- the stud bolts according to the first embodiment are stacked in two stages between the first and second substrates and between the second and third substrates, and the three substrates are coaxially stacked. may be concluded. In that case, it is interpreted that the "upper bolt” that fastens the second board is composed of a stud bolt.
- the board-to-board connection component electrically connects the boards adjacent to each other. That is, board-to-board connection components are provided between the first board and the second board, between the second board and the third board, and between the (N-1)th board and the Nth board. In that case, the same type of inter-board connection parts may be used, or different types may be used in combination.
- the composite fastening members 401 are used at all fastening points of the motor-side substrate 31 and the connector-side substrate 32 .
- the composite fastening member 401 is used at all the fastening points (for example, two locations) of the connector-side substrate 32, and the motor-side substrate 31 has general-purpose screws at other locations (for example, two locations). may be fastened to the motor frame 840 by itself.
- both the motor-side substrate 31 and the connector-side substrate 32 may use the composite fastening member 401 only at some fastening locations, and the remaining locations may be individually fastened to the motor frame 840 .
- the number, size, shape, etc. of the external connectors provided on the cover 50 are not limited to those exemplified in the above embodiment.
- the number of external connectors should be one or more.
- the external connector is not of the "upward” specification that protrudes from the top plate portion 561 of the cover 50 in the direction of the motor shaft, but is of the “sideways” specification that protrudes from the side surface of the outer cylindrical portion 562 in the direction orthogonal to the motor shaft.
- the drive device 800 of the present disclosure is not limited to a steering assist motor for an electric power steering device, and can be used as a reaction force motor or steering motor for a steer-by-wire system, or as a drive device for any other motor. good too.
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Abstract
駆動装置は、モータ(80)と、制御ユニット(10)とが一体に構成されている。モータフレーム(840)は、モータ(80)の軸方向における制御ユニット(10)側の端部に設けられている。カバー(50)は、天板部(561)及び外筒部(562)を有し、一つ以上の外部コネクタ(57、58)が設けられている。二枚以上の基板(31、32)は、モータフレーム(840)に最も近い第1基板(31)から天板部(561)に最も近い第N基板(32)まで、モータフレーム(840)と天板部(561)との間に多段に配置され、制御ユニット(10)を構成する電子部品が実装されている。基板間接続部品(63、77、78)は、互いに隣接する基板の間を電気的に接続する。複数の複合締結部材(401)は、第1基板(31)及び第2基板(32)のモータフレーム(840)への締結について、第1基板の締結と第2基板の締結とを同一軸上で行う。
Description
本出願は、2022年1月11日に出願された日本出願番号2022-002567号に基づくものであり、ここにその記載内容を援用する。
本開示は、駆動装置に関する。
従来、モータと制御ユニットとが一体となった駆動装置が知られている。例えば特許文献1に開示された電気機械は、二枚の基板(サーキットキャリア)同士が複数の接続要素により電気的に接続されている。各接続要素は、二枚の基板の中間部においてソケットで連結されている。
特許文献1の電気機械では、モータ側の基板(12)とカバー側の基板(14)とが複数の接続要素により電気的に接続されている。しかし、二枚の基板が互いにリジッドに固定される構造は開示されていない。基板同士の電気接続部とは別に基板をリジッドに固定する箇所を設けないと、振動や冷熱等のストレスによって電気接続部が断線するおそれがある。しかし、締結部を多数箇所に設けると駆動装置の径サイズが大きくなる。例えば車両に搭載される駆動装置では搭載性が悪化するという問題がある。
本開示の目的は、基板を締結するためのスペースを小さくした駆動装置を提供することにある。
本開示による駆動装置は、ステータ及びロータを含むモータと、モータの軸方向の一方側に設けられモータを駆動制御する制御ユニットとが一体に構成されている。この駆動装置は、モータフレームと、カバーと、二枚以上の基板と、一つ以上の基板間接続部品と、複数の複合締結部材と、を備える。
モータフレームは、モータの軸方向における制御ユニット側の端部に設けられている。カバーは、モータフレームに対向する天板部、及び、天板部の外縁からモータフレームに向かって延びる外筒部を有し、一つ以上の外部コネクタが設けられている。
二枚以上の基板は、Nを2以上の整数とすると、モータフレームに最も近い第1基板から天板部に最も近い第N基板まで、モータフレームと天板部との間に多段に配置され、制御ユニットを構成する電子部品が実装されている。一つ以上の基板間接続部品は、互いに隣接する基板の間を電気的に接続する。
複数の複合締結部材は、少なくとも第1基板、及び、2段目に配置された第2基板のモータフレームへの締結について、第1基板の締結と第2基板の締結とを同一軸上で行う。
本開示では、第1基板の締結と第2基板の締結とを同一軸上で行うことで、基板を締結するためのスペースを小さくすることができる。したがって、駆動装置の径サイズを大きくすることなく、電子部品の実装面積を確保することができる。
本開示についての上記目的及びその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。その図面は、
図1は、駆動装置が適用される電動パワーステアリング装置の概略構成図であり、
図2は、駆動装置のモータ部を示す部分断面図であり、
図3は、図2のIII方向矢視(平面)図であり、
図4は、第1実施形態による制御ユニット部の模式断面図であり、
図5は、モータフレームの平面図(図4のV-V線断面図)であり、
図6は、モータ側基板(第1基板)の平面図(図4のVI-VI線断面図)であり、
図7は、コネクタ側基板(第2基板)の平面図(図4のVII-VII線断面図)であり、
図8は、第1実施形態の複合締結部材(スタッドボルト及び上段ボルト)の模式図であり、
図9は、第2実施形態による制御ユニット部の模式断面図であり、
図10は、図9のX部拡大図であり、
図11は、第3実施形態の複合締結部材(段付きボルト)の模式図であり、
図12は、第4実施形態の複合締結部材(両雄ねじ型スタッドボルト及びナット)の模式図であり、
図13は、参考形態による一枚基板構成の制御ユニット部の模式断面図であり、
図14は、参考形態の単基板の平面図(図13のXIV-XIV線断面図)であり、
図15は、比較例の制御ユニット部の模式断面図である。
駆動装置の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。複数の実施形態において実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。第1~第4実施形態を包括して「本実施形態」という。本実施形態の駆動装置は、例えば電動パワーステアリング装置の操舵アシストモータとして適用され、モータと、モータを駆動制御する制御ユニットとが一体に構成されている。
[電動パワーステアリング装置の構成]
図1を参照し、電動パワーステアリング装置99の概略構成を説明する。図1にはラックアシスト式の電動パワーステアリング装置を図示するが、本実施形態の駆動装置800は、コラムアシスト式の電動パワーステアリング装置にも同様に適用可能である。電動パワーステアリング装置99を含むステアリングシステム90は、ステアリングホイール91、ステアリングシャフト92、ピニオンギア96、ラック軸97、車輪98、及び、電動パワーステアリング装置99等を備える。
図1を参照し、電動パワーステアリング装置99の概略構成を説明する。図1にはラックアシスト式の電動パワーステアリング装置を図示するが、本実施形態の駆動装置800は、コラムアシスト式の電動パワーステアリング装置にも同様に適用可能である。電動パワーステアリング装置99を含むステアリングシステム90は、ステアリングホイール91、ステアリングシャフト92、ピニオンギア96、ラック軸97、車輪98、及び、電動パワーステアリング装置99等を備える。
ステアリングホイール91が接続されたステアリングシャフト92には、操舵トルクを検出するトルクセンサ93が設けられている。ステアリングシャフト92の先端には、ラック軸97に噛み合うピニオンギア96が設けられている。運転者がステアリングホイール91を回転させると、ステアリングシャフト92の回転運動は、ピニオンギア96によってラック軸97の直線運動に変換される。ラック軸97の両端に連結された一対の車輪98は、ラック軸97の変位量に応じた角度に操舵される。
電動パワーステアリング装置99は、モータ80及び制御ユニット10が一体に構成された駆動装置800、及び、モータ80の回転を減速してラック軸97に伝える減速ギア89等を備える。モータ80は、二組の三相巻線を有する二系統の三相ブラシレスモータである。制御ユニット10は、二系統のインバータ回路により二組の三相巻線に電力供給可能である。特に本実施形態では、電源及び信号が系統毎に入出力される「完全二系統」の構成が想定されている。制御ユニット10のインバータ回路により直流電力から変換された三相交流電力が供給されることで、モータ80は操舵アシストトルクを出力する。
制御ユニット10の電源系コネクタ57には、車両電源905から直流電力が給電されると共に、車両通信網(図中「CAN」)906との通信信号が入出力される。信号系コネクタ58には、トルクセンサ93が検出したセンサ信号がハーネス94を介して入力される。電源系コネクタ57及び信号系コネクタ58は、外部から電源や信号が入力される「一つ以上の外部コネクタ」に相当し、制御ユニット10の内部に設けられる後述のプラグコネクタと区別される。
[駆動装置の構成]
図2、図3を参照し、駆動装置800の全体構成について説明する。図2に示すモータ80の回転軸Oに平行な方向を「軸方向」とし、軸方向における図2の上側から見た図を平面図と称する。制御ユニット10は、モータ80の軸方向の一方側に設けられている。つまり、駆動装置800は、いわゆる「機電一体型」の構成をなしている。
図2、図3を参照し、駆動装置800の全体構成について説明する。図2に示すモータ80の回転軸Oに平行な方向を「軸方向」とし、軸方向における図2の上側から見た図を平面図と称する。制御ユニット10は、モータ80の軸方向の一方側に設けられている。つまり、駆動装置800は、いわゆる「機電一体型」の構成をなしている。
モータ80は、モータケース830、モータフレーム840、ステータ860及びロータ865等を有する。モータケース830は、底部831及び筒部832からなる略有底筒状に形成され、開口側に制御ユニット10が設けられている。筒部832の開口側端部には、段差部833を介して、板厚の薄い溝形成壁834が形成されている。
ステータ860は、モータケース830の筒部832の内側に固定され、三相のモータ巻線880が巻回されている。制御ユニット10によりモータ巻線880への通電が制御されることで、ステータ860に回転磁界が形成される。ロータ865は、ステータ860の内側に設けられ、中心にシャフト870が固定されている。シャフト870は、モータケース830の底部831に保持されたフロント軸受871、及び、モータフレーム840に保持されたリア軸受872により回転可能に支持されている。
ロータ865は、ロータコア866の外周に複数の永久磁石867が設けられている。ロータ865は、ステータ860に形成される回転磁界により、シャフト870を軸として回転する。シャフト870の制御ユニット10側の端部には、回転角検出用のセンサマグネット875が設けられている。
モータフレーム840は、モータ80の軸方向における制御ユニット10側の端部に設けられている。モータフレーム840はアルミニウム合金等で形成され、フレーム部841、フランジ部842を有する。フレーム部841は、モータケース830の内側に圧入されている。フレーム部841の外周に形成されたフランジ部842は、モータケース830の段差部833に当接する。フレーム部841の外壁、フランジ部842の制御ユニット10側の面、及び、モータケース830の溝形成壁834の内壁によって区画された環状空間に、接着剤が充填されるシール溝843が形成される。モータフレーム840は、制御ユニット10の通電時に発生した熱が放熱されるヒートシンクとしても機能する。
カバー50はPBT等の樹脂材料で形成され、モータフレーム840に対向する天板部561、及び、天板部561の外縁からモータフレーム840に向かって延びる外筒部562を有している。外筒部562の先端には、軸方向に突出する凸部563が環状に形成されている。シール溝843に凸部563が挿入されることで、外筒部562はモータ80又はモータフレーム840に固定される。
カバー50には、電源系コネクタ57及び信号系コネクタ58からなる外部コネクタが設けられている。例えば外部コネクタ57、58は、天板部561からモータ80とは反対側に間口が向くように設けられている。図3に、外部コネクタ57、58の配置例を示す。なお、図3は図2のIII方向矢視図であるが、図2と縮尺を一致させるのでなく、各部品の平面図である図5、図6、図7と縮尺を一致させるように図示されている。
外部コネクタ57、58は、図3に示すように冗長的に二組設けられてもよいし、他の配置例では一組設けられてもよい。外部コネクタ57、58が二組設けられる構成は、二系統のインバータ回路が個別の電源に接続され、且つ、各種信号が冗長的に入出力される「完全二系統」の駆動装置で主に採用される。図3では二系統の外部コネクタの符号を区別せず、同じ「57」、「58」を付す。また、各外部コネクタにおける電源端子、通信端子、信号端子を区別せず、一律に「コネクタ端子65」と記す。
続いて、各実施形態の制御ユニットの構成について順に説明する。第1、第2実施形態の制御ユニットの符号は、「10」に続く3桁目に実施形態の番号を付す。第1実施形態と第2実施形態とでは、二枚の基板の間を電気的に接続する「基板間接続部品」の構成が異なる。
(第1実施形態)
図4~図8を参照し、第1実施形態の制御ユニット101の構成について説明する。図4は、説明の便宜上、各要素を見やすい位置に記した模式断面図であり、図3等における特定の断面線に対応した図ではない。図5、図6、図7は、それぞれ、モータフレーム840、モータ側基板31及びコネクタ側基板32の平面図である。図8には、二枚の基板31、32をモータフレーム840に締結する「複合締結部材」の構成を示す。
図4~図8を参照し、第1実施形態の制御ユニット101の構成について説明する。図4は、説明の便宜上、各要素を見やすい位置に記した模式断面図であり、図3等における特定の断面線に対応した図ではない。図5、図6、図7は、それぞれ、モータフレーム840、モータ側基板31及びコネクタ側基板32の平面図である。図8には、二枚の基板31、32をモータフレーム840に締結する「複合締結部材」の構成を示す。
第1実施形態では、モータフレーム840とカバー50の天板部561との間に、制御ユニット101を構成する電子部品が実装された二枚の基板31、32が二段に配置されている。すなわち、その他の実施形態の欄でNを2以上の整数として一般化される「N枚の基板」において、第1実施形態は「N=2」の構成である。モータ側基板31は、モータフレーム840に最も近い「第1基板」に相当する。2段目に配置されたコネクタ側基板32は「第2基板」であり、この場合、天板部561に最も近い「第N基板」にも相当する。
モータ側基板31には、モータ巻線880につながる三相二系統のモータ端子68が接続される。図6に示すように、モータ側基板31における回転軸Oを挟んだ対角位置に、各三本のモータ端子68が挿通する複数のモータ端子孔318が形成されている。
コネクタ側基板32には、外部コネクタ57、58につながる各種コネクタ端子65が接続される。図7に示すように、コネクタ側基板32には、コネクタ端子65が挿通する複数のコネクタ端子孔325が形成されている。
なお、「コネクタ側基板32」の名称における「コネクタ」は外部コネクタ57、58を意味する。また、第1実施形態のコネクタ側基板32は空間的な位置でも外部コネクタ57、58側に配置されているが、本来は、電気的接続において外部コネクタ57、58側に配線された基板を意味する名称である。したがって、その他の実施形態に記載のように外部コネクタが外筒部562の側面から突出する配置でも同様に解釈可能である。
図5に示すように、この例ではモータフレーム840に四箇所のボス部846が設けられている。各ボス部846の座面847には雌ねじ部848が形成されている。図6に示すように、モータ側基板31には、ボス部846の雌ねじ部848と同じ位置に四箇所の締結用孔314が形成されている。図7に示すように、コネクタ側基板32にも、ボス部846の雌ねじ部848と同じ位置に四箇所の締結用孔324が形成されている。つまり、二枚の基板31、32の締結用孔314、324とモータフレーム840の雌ねじ部848とは同一軸上に形成されている。
モータ側基板31は、モータフレーム840に設けられた四箇所のボス部846の座面847に載置され、スタッドボルト41により、締結用孔314を通してモータフレーム840に締結される。コネクタ側基板32は、スタッドボルト41の上端面に載置され、上段ボルト42により、締結用孔324を通してスタッドボルト41に締結される。つまりコネクタ側基板32は、スタッドボルト41を介してモータフレーム840に締結される。よって、モータ側基板31とコネクタ側基板32とは互いにリジッドに固定される。
この構成においてスタッドボルト41及び上段ボルト42は、モータフレーム840へのモータ側基板31の締結とコネクタ側基板32の締結とを同一軸上で行う「複合締結部材401」を構成する。複合締結部材401の詳細は、図8を参照して後述する。
図5~図7を参照して補足すると、モータ側基板31及びコネクタ側基板32において、複合締結部材401の締結に用いられる各四箇所の締結用孔314、324以外に締結用孔は形成されていない。言い換えれば、モータ側基板31及びコネクタ側基板32の全ての締結箇所に複合締結部材401が用いられている。
「基板間接続部品」としてのプラグコネクタ77、78は、モータ側基板31とコネクタ側基板32との間を電気的に接続するものであり、例えば市販品の基板対基板(BtoB)コネクタが用いられる。図4、図6に示すように、電源系のプラグコネクタ77及び信号系のプラグコネクタ78の二部品により電気接続を分担してもよい。
プラグコネクタ77、78の下部品771、781はモータ側基板31の上面に表面実装され、上部品772、782はコネクタ側基板32の下面に取り付けられる。下部品771、781と上部品772、782とは、オス端子とメス端子との嵌合により電気的に接続される。その接続時の高さは所定範囲内で調整可能である。したがって、基板31、32の間の距離が多少変化しても柔軟に対応可能である。
図8を参照し、第1実施形態の複合締結部材401の詳細な構成について説明する。複合締結部材401は、所定高さの柱部410を有するスタッドボルト41と上段ボルト42とで構成されている。スタッドボルト41は、柱部410の下端面411から雄ねじ部413が突出し、上端面412に雌ねじ部414が形成されている。柱部410の下端面411は、ウェーブワッシャ417及び座金418を介してモータ側基板31の締結用孔314の周囲に当接する。
上段ボルト42は、雄ねじ部425と頭部426とを有するなべ小ねじ等の汎用ねじである。雄ねじ部425は、スタッドボルト41の柱部410の上端面412に形成された雌ねじ部414に螺合する。頭部426は、ウェーブワッシャ427及び座金428を介してコネクタ側基板32の締結用孔324の周囲に当接する。
ここで、上段ボルト42の雄ねじ部425のサイズは、スタッドボルト41の雄ねじ部413のサイズよりも小さく設定されている。例えばJIS規格で、上段ボルト42の雄ねじ部425はM3であり、スタッドボルト41の雄ねじ部413はM4である。このように設定することで、適切な締結力が得られ、ねじの緩みが防止される。
モータフレーム840のボス部846の座面847には雌ねじ部848が形成されている。駆動装置800の組付時、まず、モータ側基板31の締結用孔314を通してスタッドボルト41の雄ねじ部413がモータフレーム840の雌ねじ部848に螺合することで、モータ側基板31がモータフレーム840に締結される。次に、コネクタ側基板32の締結用孔324を通してスタッドボルト41の雌ねじ部414に上段ボルト42が螺合することで、コネクタ側基板32がスタッドボルト41を介してモータフレーム840に締結される。
第1実施形態の作用効果について説明する。項目[1]~[3]は第2~第4実施形態にも共通する。項目[4]は第2実施形態にも共通する。
[1]特許文献1(国際公開第2020/120178号)の従来技術ではモータ側及びカバー側の二枚の基板がリジッドに固定される構造が開示されておらず、振動や熱等のストレスによって電気接続部が断線するおそれがある。これに対し本実施形態の駆動装置800では、各基板31、32がモータフレーム840に締結されることで、互いにリジッドに固定される。これにより、振動や冷熱等による外部ストレスが電気接続部に作用することが防止されるため、電気接続部の耐久性を確保することができる。
[2]二枚の基板31、32の締結に複合締結部材401を使用することの効果について、比較例と対比して説明する。図15に示す比較例の制御ユニット109では、モータ側基板31は汎用ねじ4により単独でモータフレーム840に締結されている。モータ側基板31より一回り大きく形成されたコネクタ側基板329は、モータフレーム840とコネクタ側基板329との間に介在されたカラー48を介して、長寸ねじ49によりモータフレーム840に締結されている。モータ側基板31及びコネクタ側基板329をそれぞれ四箇所で締結すると計八箇所の締結部が必要となる。仮にモータ側基板31の周方向の一部にカラー48を逃がす切り欠きを設けたとしても、電子部品の実装面積を確保するために制御ユニット109の径サイズが大きくなる。
モータと制御ユニットとが同軸で一体に構成された駆動装置では、モータ部の径サイズが同じであっても制御ユニット部の径サイズによって駆動装置全体の径サイズが決まる。したがって、制御ユニット109の締結箇所の増加によって駆動装置の搭載性が悪化することになる。また、コネクタ側基板329の締結にカラー48を用いることで部品点数も増加する。
それに対し第1実施形態では、複合締結部材401によりモータ側基板31の締結とコネクタ側基板32の締結とを同一軸上で行うことで、基板31、32を締結するためのスペースを小さくすることができる。したがって、駆動装置800の径サイズを大きくすることなく、電子部品の実装面積を確保することができる。その結果、小型化や軽量化により搭載性が向上する。またコストダウンにつながる。
[3]第1実施形態では、モータ側基板31及びコネクタ側基板32の全ての締結箇所に複合締結部材401が用いられている。つまり、複合締結部材401を用いる箇所以外の締結箇所は無い。よって、電子部品の実装面積を最大限に確保することができ、[2]の効果が特に有効に発揮される。
[4]第1実施形態の複合締結部材401はスタッドボルト41と上段ボルト42とで構成されている。この構造では、柱部410の下端面411がモータ側基板31を押さえることで軸力の確保に有利である。また、上段ボルト42のねじ屑が周囲に落ちないため品質が向上する。さらに、上段ボルト42に汎用ねじを用いることでコスト低減が可能である。
[5]第1実施形態の基板間接続部品は、接続時の高さが調整可能なプラグコネクタ77、78で構成されている。したがって、調達容易なスタッドボルト41の柱部410の高さに合わせてモータ側基板31とコネクタ側基板32との間の距離を柔軟に調整することができる。
(第2実施形態)
次に図9、図10を参照し、第2実施形態について説明する。第2実施形態の制御ユニット102は、モータ側基板31とコネクタ側基板32とが「基板間接続部品」としての複数の基板間端子63で電気的に接続されている。複数の基板間端子63は、両方の端部がモータ側基板31及びコネクタ側基板32にプレスフィット方式で電気的に接続されている。破線で示すように、複数の基板間端子63の中間部が樹脂製の端子バインダ630で束ねられてもよい。
次に図9、図10を参照し、第2実施形態について説明する。第2実施形態の制御ユニット102は、モータ側基板31とコネクタ側基板32とが「基板間接続部品」としての複数の基板間端子63で電気的に接続されている。複数の基板間端子63は、両方の端部がモータ側基板31及びコネクタ側基板32にプレスフィット方式で電気的に接続されている。破線で示すように、複数の基板間端子63の中間部が樹脂製の端子バインダ630で束ねられてもよい。
図10にプレスフィット接続形状の一例を示す。基板間端子63の端部に弾性変形可能に形成されたプレスフィット部638がモータ側基板31の基板間端子孔316に圧入されることでプレスフィット接続される。基板間端子孔316はビアホール等の導電部38に設けられている。導電部38は、図示しない導電パターンやバスバー等を介して電子部品や他の端子と電気的に接続されている。プレスフィット接続形状は、図10のリング形状に限らず、弾性変形可能な形状であればよい。
第2実施形態では、プレスフィット方式の基板間端子63を用いることで、調達容易なスタッドボルト41の柱部410の高さに合わせて二枚の基板31、32の間の距離を柔軟に調整することができる。基板間端子63は、両方の端部がプレスフィット接続されるとは限らず、いずれか一方の端部がプレスフィット接続され、他方の端部がはんだ付け等で基板に電気的に接続されてもよい。少なくとも一方の端部がプレスフィット接続されることで同様の作用効果が得られる。
(第3、第4実施形態)
次に図11、図12を参照し、複合締結部材のバリエーションに係る第3、第4実施形態について説明する。図11に示す第3実施形態の複合締結部材403は、段付きボルト45で構成されている。段付きボルト45は、モータ側基板31の締結用孔314の周囲に当接する段部下端面451から雄ねじ部453が突出している。頭部456は、ウェーブワッシャ457及び座金458を介してコネクタ側基板32の締結用孔324の周囲に当接する。
次に図11、図12を参照し、複合締結部材のバリエーションに係る第3、第4実施形態について説明する。図11に示す第3実施形態の複合締結部材403は、段付きボルト45で構成されている。段付きボルト45は、モータ側基板31の締結用孔314の周囲に当接する段部下端面451から雄ねじ部453が突出している。頭部456は、ウェーブワッシャ457及び座金458を介してコネクタ側基板32の締結用孔324の周囲に当接する。
第3実施形態では、プラグコネクタ77、78や複数の基板間端子63によりモータ側基板31とコネクタ側基板32とが電気的に接続された後、段付きボルト45により二枚の基板31、32がまとめてモータフレーム840に締結される。頭部456を回転させることで、軸力は、ウェーブワッシャ457及び座金458を介してコネクタ側基板32に伝わり、また、段部下端面451からモータ側基板31に伝わる。なお、モータ側基板31をモータフレーム840に載せた段階で、作業上の必要に応じて、仮固定用のピンが締結用孔314を通してモータフレーム840の雌ねじ部848に挿入されてもよい。
図12に示す第4実施形態の複合締結部材404は、所定高さの柱部460を有する両雄ねじ型のスタッドボルト46とナット47とで構成されている。柱部460の中間部に図示された二点鎖線の六角形は、断面が六角形であり、工具による回転作業が可能であることを表す。両雄ねじ型スタッドボルト46は、柱部460の下端面461から下雄ねじ部463が突出し、上端面462から上雄ねじ部464が突出している。柱部460の断面形状は六角形に限らず、例えば外周に二面幅部が形成されてもよい。
駆動装置800の組付時、まず、モータ側基板31の締結用孔314を通して両雄ねじ型スタッドボルト46の下雄ねじ部463がモータフレーム840の雌ねじ部848に螺合することで、モータ側基板31がモータフレーム840に締結される。次に、コネクタ側基板32の締結用孔324を通して両雄ねじ型スタッドボルト46の上雄ねじ部464にナット47が螺合することで、コネクタ側基板32が両雄ねじ型スタッドボルト46を介してモータフレーム840に締結される。
第1実施形態と同様に第3、第4実施形態でも、モータフレーム840へのモータ側基板31の締結とコネクタ側基板32の締結とが同一軸上で行われる。これにより、基板31、32を締結するためのスペースを小さくし、駆動装置800の径サイズを大きくすることなく、基板31、32上の電子部品の実装面積を確保することができる。
(参考形態)
図13、図14に、参考形態として一枚基板構成の制御ユニット100を示す。例えば一系統又は「駆動二系統」の駆動装置では制御ユニット100の回路規模が小さいため、一枚の単基板3に全ての電子部品を実装可能である。なお、「駆動二系統」とは、二系統のインバータ回路が共通の電源に並列接続され、且つ、各種信号を系統間で共用する構成をいう。単基板3は汎用ねじ4でモータフレーム840に締結される。
図13、図14に、参考形態として一枚基板構成の制御ユニット100を示す。例えば一系統又は「駆動二系統」の駆動装置では制御ユニット100の回路規模が小さいため、一枚の単基板3に全ての電子部品を実装可能である。なお、「駆動二系統」とは、二系統のインバータ回路が共通の電源に並列接続され、且つ、各種信号を系統間で共用する構成をいう。単基板3は汎用ねじ4でモータフレーム840に締結される。
そこで、二枚基板構成及び一枚基板構成の二種類の駆動装置を製造する場合、基板の締結位置を共通にすることが好ましい。単基板3が締結されるモータフレーム840の平面図は図5と共通である。図14に示す単基板3の平面図で、締結用穴314及びモータ端子孔318は図6における締結用穴314及びモータ端子孔318と共通である。また、一系統では外部コネクタ57、58が一組であるため、コネクタ端子孔325の数は、図7におけるコネクタ端子孔325の数の半分となる。
このように、二枚基板構成及び一枚基板構成の二種類の駆動装置の基板締結位置を共通にすることで、特に同じ製造ラインで締結設備を共用する場合に有効である。また、基板の部品検査設備を共用する場合にも有効である。
(他の実施形態)
(a)モータフレーム840とカバー50の天板部561との間に、三枚以上の基板が多段に配置されてもよい。Nを2以上の整数として一般化すると、本開示では、モータフレーム840に最も近い第1基板から天板部561に最も近い第N基板まで、N枚の基板が多段に配置されてもよい。三枚以上の基板が設けられる場合でも、少なくとも第1基板及び第2基板について、複数の複合締結部材を用いて同一軸上で締結されることが本開示の要件である。
(a)モータフレーム840とカバー50の天板部561との間に、三枚以上の基板が多段に配置されてもよい。Nを2以上の整数として一般化すると、本開示では、モータフレーム840に最も近い第1基板から天板部561に最も近い第N基板まで、N枚の基板が多段に配置されてもよい。三枚以上の基板が設けられる場合でも、少なくとも第1基板及び第2基板について、複数の複合締結部材を用いて同一軸上で締結されることが本開示の要件である。
第3基板以上の基板については、複合締結部材を用いず単独でモータフレーム840に締結されてもよい。或いは、第1実施形態に準ずるスタッドボルトが第1基板と第2基板との間、及び、第2基板と第3基板との間に二段に積み重ねられ、三枚の基板が同一軸上で締結されてもよい。その場合、第2基板を締結する「上段ボルト」がスタッドボルトで構成されるものと解釈する。
また、N枚の基板が設けられる場合、基板間接続部品は、互いに隣接する基板の間を電気的に接続する。つまり、第1基板と第2基板との間、第2基板と第3基板との間・・・第(N-1)基板と第N基板との間にそれぞれ基板間接続部品が設けられる。その場合、各基板間接続部品は同種類のものが用いられてもよく、異なる種類のものが組み合わせて用いられてもよい。
(b)第1実施形態ではモータ側基板31及びコネクタ側基板32の全ての締結箇所に複合締結部材401が用いられている。この構成に限らず、例えばコネクタ側基板32の全ての締結箇所(例えば二箇所)に複合締結部材401が用いられ、且つ、モータ側基板31はそれ以外の箇所(例えば二箇所)で、汎用ねじにより単独でモータフレーム840に締結されてもよい。或いは、モータ側基板31及びコネクタ側基板32の両方とも一部の締結箇所でのみ複合締結部材401が用いられ、残りの箇所ではそれぞれ単独でモータフレーム840に締結されてもよい。
(c)カバー50に設けられる外部コネクタの数、大きさ、形状等は上記実施形態に例示したものに限らない。外部コネクタの数は一つ以上であればよい。また、外部コネクタは、カバー50の天板部561からモータ軸方向に突出する「上出し」仕様でなく、外筒部562の側面からモータ軸と直交方向に突出する「横出し」仕様であってもよい。
(d)本開示の駆動装置800は、電動パワーステアリング装置の操舵アシストモータに限らず、ステアバイワイヤシステムの反力モータもしくは転舵モータ、或いは、その他のどのようなモータの駆動装置として用いられてもよい。
以上、本開示は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。
本開示は実施形態に準拠して記述された。しかしながら、本開示は当該実施形態および構造に限定されるものではない。本開示は、様々な変形例および均等の範囲内の変形をも包含する。また、様々な組み合わせおよび形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせおよび形態も本開示の範疇および思想範囲に入るものである。
Claims (5)
- ステータ(860)及びロータ(865)を含むモータ(80)と、前記モータの軸方向の一方側に設けられ前記モータを駆動制御する制御ユニット(10)とが一体に構成された駆動装置であって、
前記モータの軸方向における前記制御ユニット側の端部に設けられたモータフレーム(840)と、
前記モータフレームに対向する天板部(561)、及び、前記天板部の外縁から前記モータフレームに向かって延びる外筒部(562)を有し、一つ以上の外部コネクタ(57、58)が設けられたカバー(50)と、
Nを2以上の整数とすると、前記モータフレームに最も近い第1基板から前記天板部に最も近い第N基板まで、前記モータフレームと前記天板部との間に多段に配置され、前記制御ユニットを構成する電子部品が実装された二枚以上の基板(31、32)と、
互いに隣接する前記基板の間を電気的に接続する一つ以上の基板間接続部品(63、77、78)と、
少なくとも前記第1基板、及び、2段目に配置された第2基板の前記モータフレームへの締結について、前記第1基板の締結と前記第2基板の締結とを同一軸上で行う複数の複合締結部材(401、403、404)と、
を備える駆動装置。 - 前記第2基板の全ての締結箇所に前記複合締結部材が用いられている請求項1に記載の駆動装置。
- 前記複合締結部材(401)は、
所定高さの柱部(410)を有し、前記第1基板を前記モータフレームに締結するスタッドボルト(41)と、
前記スタッドボルトの前記柱部の上端面(412)に形成された雌ねじ部(414)に螺合し、前記スタッドボルトを介して前記第2基板を前記モータフレームに締結する上段ボルト(42)と、
で構成されている請求項1または2に記載の駆動装置。 - 前記基板間接続部品は、接続時の高さが調整可能なプラグコネクタ(77、78)で構成されている請求項1~3のいずれか一項に記載の駆動装置。
- 前記基板間接続部品は、少なくとも一方の端部が前記基板にプレスフィット方式で電気的に接続される複数の基板間端子(63)で構成されている請求項1~3のいずれか一項に記載の駆動装置。
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