WO2024095882A1 - 電動駆動装置及び電動パワーステアリング装置 - Google Patents

電動駆動装置及び電動パワーステアリング装置 Download PDF

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WO2024095882A1
WO2024095882A1 PCT/JP2023/038657 JP2023038657W WO2024095882A1 WO 2024095882 A1 WO2024095882 A1 WO 2024095882A1 JP 2023038657 W JP2023038657 W JP 2023038657W WO 2024095882 A1 WO2024095882 A1 WO 2024095882A1
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WO
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circuit
coil
mounting area
drive
motor
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PCT/JP2023/038657
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English (en)
French (fr)
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昭夫 丸橋
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Nskステアリング&コントロール株式会社
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/20Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection for measuring, monitoring, testing, protecting or switching
    • H02K11/21Devices for sensing speed or position, or actuated thereby
    • H02K11/215Magnetic effect devices, e.g. Hall-effect or magneto-resistive elements
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/20Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection for measuring, monitoring, testing, protecting or switching
    • H02K11/27Devices for sensing current, or actuated thereby
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/30Structural association with control circuits or drive circuits
    • H02K11/33Drive circuits, e.g. power electronics

Definitions

  • This disclosure relates to an electric drive device and an electric power steering device equipped with an electronic control device that controls the rotation of a motor.
  • An electric power steering device that generates auxiliary steering torque using a motor is equipped with an electronic control device that controls the motor (see Patent Documents 1 and 2).
  • the electric drive devices in Patent Documents 1 and 2 are equipped with a shunt resistor that detects the current flowing through the motor coil.
  • the detection value detected by the shunt resistor is amplified by a signal amplifier circuit.
  • the control circuit feedback controls the current supplied to the motor coil based on the detection value detected by the shunt resistor. For this reason, it is desirable to have as little noise as possible superimposed on the detection value detected by the shunt resistor in the path from the shunt resistor to the control circuit.
  • the present disclosure has been made in consideration of the above problems, and aims to provide an electric drive device and an electric power steering device that reduce noise superimposed on the detection value detected by the current detection element in the path from the current detection element to the control circuit.
  • one embodiment of the electric drive device comprises an electric motor including a shaft extending in the axial direction from the load side to the anti-load side, a motor rotor interlocking with the shaft, a stator core for rotating the motor rotor, a motor stator including a plurality of coil groups separated into at least two systems of a first coil group and a second coil group for each of three phases, and for exciting the stator core with three-phase AC, a cylindrical housing that houses the motor rotor, the motor stator, and the plurality of coil groups inside, and an electronic control device including a magnet provided at the end of the anti-load side of the shaft to drive and control the electric motor, and a circuit board arranged on the anti-load side of the shaft on the axial extension of the shaft.
  • the circuit board including a detection circuit including a magnetic sensor that detects rotation of the magnet, a mounting area for a plurality of drive elements of a first inverter circuit that supplies current to the first coil group, a mounting area for a plurality of drive elements of a second inverter circuit that supplies current to the second coil group, a mounting area for a first current detection element that detects a current flowing in the first inverter circuit, a mounting area for a second current detection element that detects a current flowing in the second inverter circuit, a first current detection circuit that amplifies a detection value detected by the first current detection element, and a mounting area for a first motor drive circuit having a first gate drive circuit that drives a plurality of drive elements of an inverter circuit; a mounting area for a second motor drive circuit having a second
  • the mounting area of the first motor drive circuit and the mounting area of the first current detection element are adjacent to each other. Also, the mounting area of the second motor drive circuit and the mounting area of the second current detection element are adjacent to each other. This shortens the wiring between the first motor drive circuit and the first current detection element, reducing noise in the signal amplification in the first motor drive circuit. Also, this shortens the wiring between the second motor drive circuit and the second current detection element, reducing noise in the signal amplification in the second motor drive circuit. In this way, the electric drive device can reduce noise superimposed on the detection value detected by the current detection element in the path from the current detection element to the control circuit. As a result, the control circuit drives the electric motor based on a current value with less noise, suppressing torque ripple generated in the motor rotor.
  • the first current detection element detects the current flowing through a lower arm drive element among the multiple drive elements of the first inverter circuit
  • the second current detection element detects the current flowing through a lower arm drive element among the multiple drive elements of the second inverter circuit.
  • the circuit board further includes a power supply circuit area in which a noise filter circuit and a power supply circuit are arranged, and the power supply circuit area is arranged between the reference position and the terminal of the connector in the second direction. This allows the power supply circuit area to be arranged in the vicinity of the connector terminal and such that there is no significant difference between the wiring distance to the first inverter circuit and the wiring distance to the second inverter circuit.
  • the first motor drive circuit has a boost circuit that boosts and generates a gate voltage that drives the multiple drive elements of the first inverter circuit
  • the second motor drive circuit has a boost circuit that boosts and generates a gate voltage that drives the multiple drive elements of the second inverter circuit.
  • the effect of the time constant on the signal waveform of the gate voltage given by the wiring resistance is small, and it becomes possible to drive the first inverter circuit and the second inverter circuit even if the gate voltage generated by the boost circuit is suppressed. Furthermore, the operation of the drive elements of the first inverter circuit and the second inverter circuit becomes faster and more stable.
  • the first coil wirings are arranged in the second direction, and the second coil wirings are arranged in the second direction such that the phase arrangement of the second coil wirings is in the reverse order to the phase arrangement of the first coil wirings.
  • the substrate body of the circuit board is a double-sided mounting substrate
  • the multiple drive elements of the first inverter circuit and the multiple drive elements of the second inverter circuit are mounted on a first surface of the substrate body of the circuit board facing the heat sink
  • the first motor drive circuit and the second motor drive circuit are mounted on a second surface of the substrate body of the circuit board opposite the first surface.
  • the first motor drive circuit and the multiple drive elements of the first inverter circuit are electrically connected via an internal conductive layer of the circuit board.
  • the second motor drive circuit and the multiple drive elements of the second inverter circuit are electrically connected via an internal conductive layer of the circuit board. This allows the circuit board to be made smaller.
  • the heat generated by the multiple drive elements of the first inverter circuit and the multiple drive elements of the second inverter circuit is dissipated by the heat sink, improving the reliability of the electric drive device.
  • the electric power steering device includes an electric drive unit that generates auxiliary steering torque. This suppresses torque ripple in the electric motor and improves the operability of the electric power steering device.
  • the present disclosure provides an electric drive device and an electric power steering device that reduce noise superimposed on the detection value detected by the current detection element in the path from the current detection element to the control circuit.
  • FIG. 1 is a perspective view that shows a schematic diagram of a vehicle equipped with an electric power steering device according to a first embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic diagram of the electric power steering device according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view that typically shows a cross section of the motor according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing wiring of the motor according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing the relationship between the motor and the ECU according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is a side view of the electric drive device according to the first embodiment.
  • FIG. 7 is a plan view of the electric drive device according to the first embodiment.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view taken along the line VIII-VIII of FIG. FIG.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view taken along the line IX-IX of FIG.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view taken along the line XX of FIG.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view taken along the line XII-XII of FIG.
  • FIG. 12 is a perspective view illustrating the electric drive device according to the first embodiment with the cover and the circuit board removed.
  • FIG. 13 is a plan view of FIG.
  • FIG. 14 is a plan view showing a state in which electronic components are mounted on a second surface of the circuit board in the electric drive device according to the first embodiment.
  • FIG. 15 is a plan view showing a state in which electronic components are mounted on a second surface of the circuit board in the electric drive device according to the first embodiment.
  • FIG. 16 is a plan view showing the state in which electronic components are mounted on the first and second surfaces of the circuit board in an overlapping manner in the electric drive device according to the first embodiment.
  • FIG. 17 is a schematic diagram of an electric power steering device according to the second embodiment.
  • FIG. 18 is a schematic diagram of an electric power steering device according to the third embodiment.
  • FIG. 19 is a schematic diagram of an electric power steering device according to the fourth embodiment.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a vehicle equipped with an electric power steering device according to embodiment 1.
  • Fig. 2 is a schematic diagram of the electric power steering device according to embodiment 1.
  • a vehicle 101 is equipped with an electric power steering device 100.
  • An overview of the electric power steering device 100 will be described with reference to Fig. 2.
  • the electric power steering device 100 includes, in the order of transmission of force applied by the driver (operator), a steering wheel 191, a steering shaft 192, a universal joint 196, an intermediate shaft 197, a universal joint 198, a first rack-and-pinion mechanism 199, and a tie rod 172.
  • the electric power steering device 100 also includes a torque sensor 194 that detects the steering torque of the steering shaft 192, an electric motor 30, an electronic control device (hereinafter referred to as ECU (Electronic Control Unit)) 10 that controls the electric motor 30, and a reduction gear 75.
  • ECU Electronic Control Unit
  • a vehicle speed sensor 182, a power supply device 183 (e.g., an on-board battery), and an ignition switch 184 are provided on the vehicle body.
  • the vehicle speed sensor 182 detects the traveling speed of the vehicle 101.
  • the vehicle speed sensor 182 outputs the detected vehicle speed signal SV to the ECU 10 via CAN (Controller Area Network) communication.
  • CAN Controller Area Network
  • the steering shaft 192 includes an input shaft 192A and an output shaft 192B.
  • One end of the input shaft 192A is connected to the steering wheel 191, and the other end is connected to the torsion bar.
  • One end of the output shaft 192B is connected to the torsion bar, and the other end is connected to a universal joint 196.
  • the torque sensor 194 detects the twist of the torsion bar to detect the steering torque applied to the steering shaft 192.
  • the torque sensor 194 outputs a steering torque signal T corresponding to the detected steering torque to the ECU 10.
  • the steering shaft 192 rotates due to the steering force applied to the steering wheel 191.
  • the intermediate shaft 197 transmits the torque of the output shaft 192B.
  • the first rack and pinion mechanism 199 has a first pinion shaft 199A, a first pinion gear 199B, a rack shaft 199C, and a first rack 199D.
  • One end of the first pinion shaft 199A is connected to the intermediate shaft 197 via a universal joint 198, and the other end is connected to the first pinion gear 199B.
  • the first rack 199D formed on the rack shaft 199C meshes with the first pinion gear 199B.
  • the rotational motion of the steering shaft 192 is transmitted to the first rack and pinion mechanism 199 via the intermediate shaft 197.
  • This rotational motion is converted into linear motion of the rack shaft 199C by the first rack and pinion mechanism 199.
  • the tie rods 172 are connected to both ends of the rack shaft 199C.
  • the electric motor 30 is a motor that generates auxiliary steering torque to assist the driver in steering.
  • the electric motor 30 may be a brushless motor or a brush motor that has brushes and a commutator.
  • the ECU 10 is equipped with a rotation angle sensor 23a.
  • the rotation angle sensor 23a detects the rotation phase of the electric motor 30.
  • the ECU 10 acquires a rotation phase signal of the electric motor 30 from the rotation angle sensor 23a, acquires a steering torque signal T from the torque sensor 194, and acquires a vehicle speed signal SV of the vehicle 101 from the vehicle speed sensor 182.
  • the ECU 10 calculates an auxiliary steering command value of the assist command based on the rotation phase signal, the steering torque signal T, and the vehicle speed signal SV.
  • the ECU 10 supplies a current to the electric motor 30 based on the calculated auxiliary steering command value.
  • the electric drive device 1 includes an electric motor 30 and an ECU 10 fixed to the anti-load side of the shaft of the electric motor 30.
  • the electric drive device 1 may also include an adapter that connects the ECU 10 and the electric motor 30.
  • the reduction gear 75 comprises a worm shaft that rotates integrally with the shaft 31 of the electric motor 30, and a worm wheel that meshes with the worm shaft. Therefore, the rotational motion of the shaft of the electric motor 30 is transmitted to the worm wheel via the worm shaft.
  • the end of the motor shaft on the reduction gear 175 side is referred to as the load side end
  • the end of the motor shaft opposite the reduction gear 175 is referred to as the anti-load side end.
  • the steering force of the driver input to the steering wheel 191 is transmitted to the first rack and pinion mechanism 199 via the steering shaft 192 and the intermediate shaft 197.
  • the first rack and pinion mechanism 199 transmits the transmitted steering force to the rack shaft 199C as a force applied in the axial direction of the rack shaft 199C.
  • the ECU 10 acquires the steering torque signal T input to the steering shaft 192 from the torque sensor 194.
  • the ECU 10 acquires the vehicle speed signal SV from the vehicle speed sensor 182.
  • the ECU 10 acquires the rotation phase signal of the electric motor 30 from the rotation angle sensor 23a.
  • the ECU 10 outputs a control signal to control the operation of the electric motor 30.
  • the auxiliary steering torque generated by the electric motor 30 is transmitted to the output shaft 192B via the reduction gear 75. In this way, the steering of the steering wheel 191 by the driver is assisted by the electric power steering device 100.
  • the electric power steering device 100 is a column assist type in which an assist force is applied to the output shaft 192B of the steering shaft 192.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a cross section of the motor according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing wiring of the motor according to the first embodiment.
  • the circumferential direction is a direction along a concentric circle centered on the shaft 31.
  • the radial direction is a direction away from the shaft 31 in a plane perpendicular to the axial direction Ax.
  • the electric motor 30 includes a housing 930, a motor stator having a stator core 931, and a motor rotor 932.
  • the motor stator includes the cylindrical stator core 931, a plurality of first coils 37, and a plurality of second coils 38.
  • the stator core 931 includes an annular back yoke 931a and a plurality of teeth 931b protruding from the inner peripheral surface of the back yoke 931a. Twelve teeth 931b are arranged in the circumferential direction.
  • the motor rotor 932 includes a rotor yoke 932a and a magnet 932b.
  • the magnets 932b are provided on the outer circumferential surface of the rotor yoke 932a.
  • the number of magnets 932b is, for example, eight.
  • the rotation of the motor rotor 932 is linked to the rotation of the shaft 31.
  • the first coil 37 is wound in a concentrated manner around each of the teeth 931b.
  • the first coil 37 is wound in a concentrated manner around the outer periphery of the teeth 931b via an insulator. All of the first coils 37 are included in the first coil system.
  • the first coil system according to the first embodiment is supplied with current and excited by the first inverter circuit 251A (see FIG. 5) included in the first power circuit 25A.
  • the first coil system includes, for example, six first coils 37.
  • the six first coils 37 are arranged so that two first coils 37 are adjacent to each other in the circumferential direction.
  • Three first coil groups Gr1 each of which includes adjacent first coils 37 as one group, are arranged at equal intervals in the circumferential direction.
  • the first coil system includes three first coil groups Gr1 arranged at equal intervals in the circumferential direction.
  • the number of first coil groups Gr1 does not necessarily have to be three, and it is sufficient that 3n first coil groups Gr1 are arranged at equal intervals in the circumferential direction when n is a natural number. Also, it is preferable that n is an odd number.
  • there are multiple coil groups and each of the three phases is divided into at least two systems, a first coil group Gr1 and a second coil group Gr2, and the stator core is excited with three-phase AC.
  • the second coil 38 is wound in a concentrated manner on each of the teeth 931b.
  • the second coil 38 is wound in a concentrated manner around the outer periphery of the teeth 931b via an insulator.
  • the teeth 931b around which the second coil 38 is wound in a concentrated manner are different from the teeth 931b around which the first coil 37 is wound in a concentrated manner.
  • All the second coils 38 are included in the second coil system.
  • the second coil system is supplied with current and excited by the second inverter circuit 251B (see FIG. 5) included in the second power circuit 25B.
  • the second coil system includes, for example, six second coils 38.
  • the six second coils 38 are arranged so that two second coils 38 are adjacent to each other in the circumferential direction.
  • Three second coil groups Gr2, each of which includes adjacent second coils 38 as one group, are arranged at equal intervals in the circumferential direction. That is, the second coil system includes three second coil groups Gr2 arranged at equal intervals in the circumferential direction.
  • the number of second coil groups Gr2 does not necessarily have to be three; it is sufficient that 3n coils are arranged at equal intervals in the circumferential direction, where n is a natural number. It is also preferable that n be an odd number.
  • the six first coils 37 include two first U-phase coils 37Ua and first U-phase coil 37Ub excited by a first U-phase current I1u, two first V-phase coils 37Va and first V-phase coil 37Vb excited by a first V-phase current I1v, and two first W-phase coils 37Wa and first W-phase coil 37Wb excited by a first W-phase current I1w.
  • the first U-phase coil 37Ub is connected in series to the first U-phase coil 37Ua.
  • the first V-phase coil 37Vb is connected in series to the first V-phase coil 37Va.
  • the first W-phase coil 37Wb is connected in series to the first W-phase coil 37Wa.
  • the winding directions of the first coils 37 about the teeth 931b are all the same. Additionally, the first U-phase coil 37Ub, the first V-phase coil 37Vb, and the first W-phase coil 37Wb are joined by a star connection (Y connection).
  • the six second coils 38 include two second U-phase coils 38Ua and second U-phase coil 38Ub excited by a second U-phase current I2u, two second V-phase coils 38Va and second V-phase coil 38Vb excited by a second V-phase current I2v, and two second W-phase coils 38Wa and second W-phase coil 38Wb excited by a second W-phase current I2w.
  • the second U-phase coil 38Ub is connected in series to the second U-phase coil 38Ua.
  • the second V-phase coil 38Vb is connected in series to the second V-phase coil 38Va.
  • the second W-phase coil 38Wb is connected in series to the second W-phase coil 38Wa.
  • the winding directions of the second coils 38 about the teeth 931b are all the same direction, and are the same as the winding direction of the first coil 37. Additionally, the second U-phase coil 38Ub, the second V-phase coil 38Vb, and the second W-phase coil 38Wb are joined by a star connection (Y connection).
  • the three first coil groups Gr1 consist of a first UV coil group Gr1UV, a first VW coil group Gr1VW, and a first UW coil group Gr1UW.
  • the first UV coil group Gr1UV includes a first U-phase coil 37Ub and a first V-phase coil 37Va that are adjacent to each other in the circumferential direction.
  • the first VW coil group Gr1VW includes a first V-phase coil 37Vb and a first W-phase coil 37Wa that are adjacent to each other in the circumferential direction.
  • the first UW coil group Gr1UW includes a first U-phase coil 37Ua and a first W-phase coil 37Wb that are adjacent to each other in the circumferential direction.
  • the three second coil groups Gr2 are composed of a second UV coil group Gr2UV, a second VW coil group Gr2VW, and a second UW coil group Gr2UW.
  • the second UV coil group Gr2UV includes a second U-phase coil 38Ub and a second V-phase coil 38Va that are adjacent to each other in the circumferential direction.
  • the second VW coil group Gr2VW includes a second V-phase coil 38Vb and a second W-phase coil 38Wa that are adjacent to each other in the circumferential direction.
  • the second UW coil group Gr2UW includes a second U-phase coil 38Ua and a second W-phase coil 38Wb that are adjacent to each other in the circumferential direction.
  • the first coil 37 excited by the first U-phase current I1u faces the second coil 38 excited by the second U-phase current I2u in the radial direction of the stator core 931.
  • the radial direction of the stator core 931 is simply referred to as the radial direction.
  • the first U-phase coil 37Ua faces the second U-phase coil 38Ua in the radial direction
  • the first U-phase coil 37Ub faces the second U-phase coil 38Ub.
  • the first coil 37 excited by the first V-phase current I1v faces the second coil 38 excited by the second V-phase current I2v in the radial direction.
  • the first V-phase coil 37Va faces the second V-phase coil 38Va in the radial direction
  • the first V-phase coil 37Vb faces the second V-phase coil 38Vb.
  • the first coil 37 excited by the first W-phase current I1w faces the second coil 38 excited by the second W-phase current I2w in the radial direction.
  • the first W-phase coil 37Wa faces the second W-phase coil 38Wa in the radial direction
  • the first W-phase coil 37Wb faces the second W-phase coil 38Wb.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing the relationship between the motor and the ECU in the first embodiment.
  • the ECU 10 includes a detection circuit 23, a control circuit 24, a first power circuit 25A, a second power circuit 25B, a power management circuit 27, a cutoff drive circuit 243, and a power relay drive circuit 246. Note that in FIG. 5, circuits that do not require explanation are omitted as appropriate.
  • the control circuit 24 has a control calculation circuit 241, a first motor drive circuit 26A, and a second motor drive circuit 26B. Input/output signals such as a steering torque signal T and a vehicle speed signal SV are transmitted to the control calculation circuit 241 via a connector CNT. Since the circuit board 20 is a multi-layer resin board provided with multiple conductive layers, the connection wiring electrically connecting the connector CNT to the control calculation circuit 241 of the control circuit 24 is routed on the internal conductive layers of the circuit board 20.
  • the wiring PW from the power supply device 183 is supplied with power via the connector CNT.
  • the noise filter circuit 90 has a choke coil 91 and a capacitor 92, and removes high-frequency components superimposed on the power supplied from the wiring PW.
  • the connection wiring PWS routed around the circuit board 20 is connected to the wiring PW from the power supply device 183.
  • One end of the connection wiring PWS is connected to the noise filter circuit 90 (choke coil 91, capacitor 92), and the other end of the connection wiring is connected to the first inverter circuit 251A of the first power circuit 25A or the second inverter circuit 251B of the second power circuit 25B via the power supply circuit 256. Note that when the first inverter circuit 251A and the second inverter circuit 251B are not to be distinguished from each other, they are simply referred to as inverter circuits 251.
  • the power supply circuit 256 is disposed between the noise filter circuit 90 and the inverter circuit 251.
  • the power supply circuit 256 includes a power cutoff element 257 and a reverse connection protection element 258.
  • the power cutoff element 257 and the reverse connection protection element 258 are field effect transistors (FETs).
  • FETs field effect transistors
  • the forward direction of the parasitic diode of the reverse connection protection element 258 is opposite to the forward direction of the parasitic diode of the power cutoff element 257. Therefore, even if reverse polarity power is mistakenly supplied from the power supply device 183, the reverse connection protection element 258 cuts off the reverse polarity power and protects the inverter circuit 251.
  • the power management circuit 27 is a switching IC that controls the ON/OFF of the power supply to the circuits mounted on the circuit board 20 and the allocation of power distribution.
  • the power management circuit 27 controls, for example, the allocation of power used by the control circuit 24.
  • One end of the connection wiring is connected to the noise filter circuit 90 (choke coil 91, capacitor 92), and the other end of the connection wiring is connected to the power management circuit 27.
  • the detection circuit 23 has two rotation angle sensors 23a and a sensor control unit 23b. The detection circuit 23 can continue to function even if one rotation angle sensor 23a fails.
  • the first power circuit 25A has a first inverter circuit 251A and a current interruption circuit 255.
  • the second power circuit 25B has a second inverter circuit 251B and a current interruption circuit 255.
  • the first motor drive circuit 26A has a first gate drive circuit 242a, a plurality of first current detection circuits 244, and a boost circuit 245.
  • the second motor drive circuit 26B has a second gate drive circuit 242b, a plurality of second current detection circuits 244, and a boost circuit 245.
  • the boost circuit 245 supplies boosted power to the first gate drive circuit 242a, the second gate drive circuit 242b, the interruption drive circuit 243, and the power relay drive circuit 246.
  • the inverter circuit 251 also has a plurality of drive elements 252.
  • the drive elements 252 are field effect transistors (FETs), also known as switching elements.
  • FETs field effect transistors
  • the drive elements 252 connected to the high potential side constitute an upper arm
  • the drive elements 252 connected to the low potential side constitute a lower arm.
  • a shunt resistor SR is connected to each of the three drive elements 252 in the lower arm. Note that one shunt resistor SR is connected to each of the three drive elements 252, but only one shunt resistor SR may be connected to each of the three drive elements 252.
  • the control calculation circuit 241 controls the first motor drive circuit 26A or the second motor drive circuit 26B.
  • the control calculation circuit 241 calculates a motor current command value and controls the first motor drive circuit 26A or the second motor drive circuit 26B with the motor current command value.
  • the sensor control unit 23b calculates the motor electrical angle ⁇ m based on the detection value of the rotation angle sensor 23a and outputs it to the control calculation circuit 241.
  • the first gate drive circuit 242 controls the first power circuit 25A based on the motor current command value.
  • the second gate drive circuit 242b controls the second power circuit 25B based on the motor current command value. In this way, the current flowing to the first coil 37 and the current flowing to the second coil 38 are each independently controlled by the control calculation circuit 241.
  • the ECU 10 is equipped with a rotation angle sensor 23a.
  • the rotation angle sensor 23a is, for example, a magnetic sensor.
  • the detection value of the rotation angle sensor 23a is supplied to the sensor control unit 23b.
  • the sensor control unit 23b outputs an output value corresponding to the motor electrical angle ⁇ m to the control calculation circuit 241 based on the detection value of the rotation angle sensor 23a.
  • the control calculation circuit 241 receives the steering torque signal T detected by the torque sensor 194, the vehicle speed signal SV detected by the vehicle speed sensor 82, and an output value corresponding to the motor electrical angle ⁇ m output from the sensor control unit 23b.
  • the control calculation circuit 241 calculates a motor current command value based on the steering torque signal T, the vehicle speed signal SV, and the motor electrical angle ⁇ m calculated from the above output value, and outputs it to the first gate drive circuit 242a and the second gate drive circuit 242b.
  • the first gate drive circuit 242a calculates a first pulse width modulation signal based on the motor current command value, and outputs a gate drive signal to the first inverter circuit 251A of the first power circuit 25A.
  • the gate drive signal is a pulse signal generated based on the gate voltage boosted by the boost circuit 245.
  • the first inverter circuit 251A switches the drive element 252 to generate three-phase current values according to the duty ratio of the first pulse width modulation signal, thereby generating a three-phase AC current including a first U-phase current I1u, a first V-phase current I1v, and a first W-phase current I1w.
  • the first U-phase current I1u excites the first U-phase coil 37Ua and the first U-phase coil 37Ub
  • the first V-phase current I1v excites the first V-phase coil 37Va and the first V-phase coil 37Vb
  • the first W-phase current I1w excites the first W-phase coil 37Wa and the first W-phase coil 37Wb.
  • the second gate drive circuit 242b calculates a second pulse width modulation signal based on the motor current command value and outputs a gate drive signal to the second inverter circuit 251b of the second power circuit 25B.
  • the gate drive signal is generated based on the voltage boosted by the boost circuit 245.
  • the second inverter circuit 251b switches the drive element 252 to generate three-phase current values according to the duty ratio of the second pulse width modulation signal, generating a three-phase AC current including a second U-phase current I2u, a second V-phase current I2v, and a second W-phase current I2w.
  • the second U-phase current I2u excites the second U-phase coil 38Ua and the second U-phase coil 38Ub
  • the second V-phase current I2v excites the second V-phase coil 38Va and the second V-phase coil 38Vb
  • the second W-phase current I2w excites the second W-phase coil 38Wa and the second W-phase coil 38Wb.
  • the inverter circuit 251 is a power conversion circuit that converts DC power into AC power. As described above, the inverter circuit 251 has a plurality of drive elements 252. The drive elements 252 are, for example, field effect transistors. A smoothing capacitor 253 is connected in parallel to the inverter circuit 251. The capacitor 253 is, for example, an electrolytic capacitor. In other words, the circuit board 20 has a plurality of electrolytic capacitors connected in parallel.
  • the current detection circuit 244 is also connected to, for example, a shunt resistor SR.
  • the shunt resistor SR is an example of a current detection element.
  • the current detection element may be a Hall element or the like.
  • the current detection circuit 244 includes a differential amplifier circuit using an operational amplifier and a low-pass filter. The differential amplifier circuit of the current detection circuit 244 amplifies the detection value detected by the shunt resistor SR, attenuates components of the amplified detection value higher than the cutoff frequency via a low-pass filter, and sends the detection value detected by the shunt resistor SR to the control calculation circuit 241 as a current value.
  • the current interruption circuit 255 is disposed between the inverter circuit 251 and the first coil 37 or the second coil 38. If the current value detected by the current detection circuit 244 is determined to be abnormal, the control calculation circuit 241 drives the current interruption circuit 255 via the interruption drive circuit 243 to interrupt the current flowing from the inverter circuit 251 to the first coil 37. The control calculation circuit 241 also drives the current interruption circuit 255 via the interruption drive circuit 243 to interrupt the current flowing from the inverter circuit 251 to the second coil 38. If the current value detected by the current detection circuit 244 is determined to be abnormal, the control calculation circuit 241 turns off the power interruption element 257 and the reverse connection protection element 258 via the power relay drive circuit 246 to protect the inverter circuit 251.
  • FIG. 6 is a side view of the electric drive device according to the first embodiment.
  • FIG. 7 is a plan view of the electric drive device according to the first embodiment.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view taken along the line VIII-VIII in FIG. 6.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view taken along the line IX-IX in FIG. 7.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view taken along the line XI-XI in FIG. 7.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view taken along the line XII-XII in FIG. 6.
  • FIG. 12 is a perspective view of the electric drive device according to the first embodiment with the cover and the circuit board removed.
  • FIG. 13 is a plan view of FIG. 12.
  • the electric drive device 1 includes an electric motor 30 and an ECU 10 arranged on the anti-load side of the electric motor 30.
  • the ECU 10 includes a heat sink 40 and a lid 50 that covers the anti-load side of the heat sink 40.
  • the heat sink 40 supports the circuit board 20, and the lid 50 covers the circuit board 20.
  • the circuit board 20 and a connector CNT are attached to the heat sink 40.
  • the connector CNT is arranged in a direction that allows the connector terminal of the wire harness to be inserted and removed from the radial outside of the shaft 31 of the electric motor 30.
  • the ECU 10 includes the circuit board 20, the heat sink 40 that supports the circuit board 20, the connector CNT, and the lid 50.
  • the electric motor 30 includes a housing 930.
  • the motor rotor 932 includes a rotor yoke 932a and a magnet 932b.
  • the magnet 932b is provided on the outer peripheral surface of the rotor yoke 932a.
  • the housing 930 is cylindrical and accommodates the motor rotor 932, a stator including a plurality of coil groups divided into two systems for three phases, for example, a first coil group Gr1 and a second coil group Gr2 (see FIG. 3), and the shaft 31.
  • the circuit board 20 has a board body 21 and a plurality of electronic components mounted on the board body 21.
  • the board body 21 is, for example, a printed circuit board formed of resin or the like.
  • the circuit board 20 is a multi-layer board with a plurality of conductive layers inside, and the circuit board 20 is a double-sided mounting board that allows double-sided mounting.
  • the plurality of electronic components mounted on one board body 21 include, for example, a central processing unit (CPU), an application specific integrated circuit (ASIC), a field effect transistor (FET), a magnetic sensor, an electrolytic capacitor, a resistive element, a diode, a thermistor, and the like.
  • the detection circuit 23, the control circuit 24, the first power circuit 25A, and the second power circuit 25B shown in FIG. 5 are configured by these plurality of electronic components.
  • the heat sink 40 supports the circuit board 20.
  • the circuit board 20 is fixed to one surface (anti-load side) of the heat sink 40.
  • the heat sink 40 is made of a metal material with high heat dissipation properties, such as aluminum or copper, and efficiently dissipates heat generated by the circuit board 20 to the outside.
  • the shaft 31 is supported for free rotation by bearings 33 and 34.
  • Bearing 33 is interposed between the heat sink 40 and the shaft 31.
  • On the load side of the heat sink 40 there is a bearing support portion 411, and there is a hollow portion 45H of the heat sink 40 through which the shaft 31 passes.
  • the bearing 33 is disposed on the inside 35 of the hollow portion 45H surrounded by the bearing support portion 411.
  • Bearing 34 is interposed between the housing 930 and the shaft 31.
  • a magnet 32 is attached to one end of the shaft 31 via a magnet holder 32A.
  • Half of the magnet 32 is magnetized with a south pole when viewed from the axial direction Ax, and the other half is magnetized with a north pole.
  • the magnet 32 may have south and north poles arranged alternately when viewed in the circumferential direction on its outer circumferential surface. Since the bearing 33 has high component precision, the position in the axial direction Ax of the magnet 32, which is arranged on the anti-load side of the heat sink 40, is constant. The end where the magnet 32 is located is the anti-load end of the shaft 31.
  • the other end of the shaft 31 has a motor gear 31G that transmits rotation to the worm shaft 75A (see Figure 1).
  • the end with the motor gear 31G is the load side end of the shaft 31.
  • the substrate body 21 has a first surface 21b and a second surface 21a located on the opposite side of the first surface 21b.
  • the detection circuit 23, control circuit 24, first power circuit 25A, and second power circuit 25B shown in FIG. 5 are composed of one or more electronic components mounted on the first surface 21b or the second surface 21a.
  • the rotation angle sensor 23a is composed of one electronic component mounted on the first surface 21b of the substrate body 21.
  • the control circuit 24 shown in FIG. 5 is composed of a plurality of electronic components each mounted on the second surface 21a of the substrate body 21.
  • the circuit board 20 also includes a capacitor 253 mounted on the second surface 21a of the substrate body 21.
  • the rotation angle sensor 23a is disposed on the anti-load side of the shaft 31, on an extension of the axial direction Ax of the magnet 32.
  • the substrate body 21 has a plane perpendicular to the axial direction Ax as the mounting surface for the rotation angle sensor 23a.
  • the rotation angle sensor 23a is mounted on the substrate body 21 so as to sense changes in the magnetic field of the magnet 32. It is desirable that the magnet 32 and the rotation angle sensor 23a face each other in the axial direction Ax.
  • the rotation angle sensor 23a may be disposed on the second surface 21a instead of the first surface 21b of the substrate body 21, or may be disposed on both the first surface 21b and the second surface 21a of the substrate body 21.
  • the rotation angle sensor 23a is, for example, a spin valve sensor.
  • a spin valve sensor is an element in which a non-magnetic layer is sandwiched between a pinned layer of a ferromagnetic material whose magnetization direction is fixed by an antiferromagnetic layer or the like, and a free layer of a ferromagnetic material, and is a sensor that can detect changes in the direction of magnetic flux.
  • Spin valve sensors include GMR (Giant Magneto Resistance) sensors and TMR (Tunnel Magneto Resistance) sensors.
  • the rotation angle sensor 23a may be any sensor that can detect the rotation of the magnet 32.
  • the rotation angle sensor 23a may be, for example, an AMR (Anisotropic Magneto Resistance) sensor or a Hall sensor.
  • the lid 50 is made of metal or resin and prevents foreign matter and moisture from entering the inside of the electric drive device 1. As shown in FIG. 8, the lid 50 is fixed by being sandwiched between a support post 451 protruding from the anti-load side of the heat sink 40 and a bolt CT, which is a fixing member.
  • the heat sink 40 has a base portion 44 that supports the connector CNT.
  • the base portion 44 protrudes radially outward beyond the inner wall of the housing 930.
  • the connector CNT is disposed on the anti-load side of the base portion 44.
  • the connector CNT has terminals CNTP of the connector CNT, which include a power terminal, a communication terminal for performing CAN communication, and an input/output terminal for inputting and outputting data by a method other than CAN communication.
  • the resin material of the connector CNT is, for example, polybutylene terephthalate (PBT).
  • PBT polybutylene terephthalate
  • the circuit board 20 is placed on the anti-load side of the heat sink 40.
  • the heat sink 40 has a step between the first surface 41 and the second surface 42 on the anti-load side of the heat sink body.
  • the first surface 41 does not have to be a flat surface, as long as it is lower than the second surface 42 in the axial direction Ax.
  • the mounting surface 441 is closer to the load side than the first surface, and the second surface 42 is closer to the anti-load side than the first surface.
  • the heat sink 40 has support columns 451 and 452 that protrude from the first surface 41 to the anti-load side.
  • the support columns 451 and 452 each have a female threaded portion that is drilled in the axial direction Ax from the top surface on the anti-load side.
  • the support column 451 protrudes beyond the circuit board 20.
  • the cover 50 is fixed to the heat sink 40 by fastening the bolt CT that passes through the cover 50 to the female threaded portion of the support column 451.
  • the bolt BT1 that passes through the circuit board 20 is fastened to the female thread of the support post 452 shown in FIG. 12. This fixes the circuit board 20 to the heat sink 40 so that it does not shift.
  • the connector CNT is sandwiched between the heat sink 40 and the circuit board 20, and the circuit board 20 and the connector CNT are fixed with a bolt BT2. This fixes the connector CNT to the circuit board 20 so that it does not shift.
  • Bolt BT1 which fixes the heat sink 40 to the circuit board 20, is located adjacent to bolt BT2.
  • Bolt BT1 (second bolt) and bolt BT2 (third bolt) are close to each other, so that even if the connector CNT swings, the fastening force of bolt BT1 in addition to the fastening force of bolt BT2 can suppress the swinging of the connector CNT.
  • the electric drive device 1 includes a first coil wiring 321 that connects the first coil group Gr1 to the circuit board 20, and a second coil wiring 322 that connects the second coil group Gr2 to the circuit board 20.
  • the first coil wiring 321 and the second coil wiring 322 may be included in the ECU 10 or may be included in the electric motor 30.
  • the first coil wiring 321 and the second coil wiring 322 are inserted into the through holes of the circuit board 20, and the circuit board 20 is electrically connected to the first coil wiring 321 and the second coil wiring 322.
  • the second surface 42 faces the circuit board 20 in order to dissipate heat generated by the circuit board 20.
  • a heat dissipation material is applied between the circuit board 20 and the second surface 42 of the heat sink 40.
  • the heat dissipation material is, for example, a material in which a thermally conductive filler is mixed into a silicone polymer, and is called TIM (Thermal Interface Material).
  • the heat dissipation material may be any material other than the above materials, so long as it has a higher thermal conductivity than the board body 21 of the circuit board 20.
  • the anti-load side of the base 44 has a mounting surface 441 on which the connector CNT is mounted, a protrusion 442 that protrudes further toward the anti-load side than the mounting surface 441, a recess 443 at the base of the protrusion 442 that is recessed toward the load side than the mounting surface 441, and a recess 444 that is recessed toward the load side than the mounting surface 441 and accommodates the head of the bolt BBT, which is a fixing member.
  • the connector CNT has a recess CNTR on the load side.
  • the protrusion 442 fits into the recess CNTR.
  • the recess CNTR is provided midway between both ends of the connector CNT. This allows the recess CNTR to have a minimum volume, ensuring sufficient conductor space for the connector.
  • the shape of the protrusion 442 is a rectangular column. This allows each surface of the column to provide a reaction force against the twisting force, further suppressing the oscillation of the connector CNT.
  • the protrusion 442 is made of metal, so even though it is small, it can support the connector CNT.
  • the bolt BBT that passes through the base portion 44 is fastened to the female thread portion of the flange 933 of the electric motor 30, thereby fixing the heat sink 40 to the electric motor 30.
  • FIG. 14 is a plan view showing the mounting state of electronic components on the second surface of the circuit board in the electric drive device of embodiment 1.
  • FIG. 15 is a plan view showing the mounting state of electronic components on the second surface of the circuit board in the electric drive device of embodiment 1.
  • FIG. 16 is a plan view showing the mounting state of electronic components on the first surface and the second surface of the circuit board superimposed in the electric drive device of embodiment 1. Note that in FIG. 16, the electronic components mounted on the second surface 21a of the board body 21 are indicated by dotted lines. In FIGS. 14 to 16, the board body 21 is parallel to the PX-PY plane parallel to the third direction PZ parallel to the axial direction Ax.
  • the placement area A25A of the first power circuit 25A and the placement area A25B of the second power circuit 25B are spaced apart in the first direction PX of the board body 21.
  • the capacitor 253 of the first power circuit 25A is placed in the placement area A25A.
  • the capacitor 253 of the second power circuit 25B is placed in the placement area A25B.
  • Between the placement area A25A of the first power circuit 25A and the placement area A25B of the second power circuit 25B in the first direction PX are the mounting area A26A of the first motor drive circuit 26A and the mounting area A26B of the second motor drive circuit 26B.
  • the control circuit mounting area A241 has a control operation circuit 241 and a power management circuit 27 mounted therein.
  • the control circuit mounting area A241 and the terminal arrangement area ACNT to which the terminal CNTP of the connector CNT is connected sandwich a reference position on an extension of the axial direction Ax of the shaft 31 in the second direction PY that intersects with the first direction PX between the control circuit mounting area A241 and the terminal arrangement area ACNT to which the terminal CNTP of the connector CNT is connected sandwich a mounting area A26A of the first motor drive circuit 26A and a mounting area A26B of the second motor drive circuit 26B between the control circuit mounting area A241 and the terminal arrangement area ACNT to which the terminal CNTP of the connector CNT is connected in the second direction PY that intersects with the first direction PX.
  • a choke coil 91 and a power supply circuit 256 are arranged in the power supply circuit area A90 on the second surface 21a of the substrate body 21.
  • a capacitor 92 is arranged in the power supply circuit area A90 on the first surface 21b of the substrate body 21.
  • a noise filter circuit 90 is implemented in the power supply circuit area A90.
  • a mounting area ASRA for the shunt resistor SR in order from the reference position to one side of the first direction PX, there are arranged a mounting area ASRA for the shunt resistor SR, a mounting area A251A for multiple drive elements of the inverter circuit 251 included in the first power circuit 25A, and a mounting area A255A for the current interruption circuit 255.
  • a mounting area ASRB for the shunt resistor SR In order from the same reference position to the other side of the first direction PX, there are arranged a mounting area ASRB for the shunt resistor SR, a mounting area A251B for multiple drive elements of the inverter circuit 251 included in the second power circuit 25B, and a mounting area A255B for the current interruption circuit 255.
  • the electric drive device 1 includes an electric motor 30, an ECU 10 provided on the anti-load side of the shaft 31 for driving and controlling the electric motor 30, and a connector CNT.
  • the ECU 10 includes a magnet 32 at the end of the anti-load side of the shaft 31, and a circuit board 20 arranged on the anti-load side of the shaft 31, on an extension of the axial direction (e.g., axial direction Ax) of the shaft 31.
  • the circuit board 20 has a detection circuit 23 including a rotation angle sensor 23a that detects the rotation of the magnet 32.
  • the rotation angle sensor 23a is a magnetic sensor that detects the rotation of the magnet 32.
  • a position on an extension of the axial direction Ax of the shaft 31 is set as a reference position, and the mounting area A26A of the first motor drive circuit 26A, the mounting area ASRA of the first current detection element, the mounting area A251A of the multiple drive elements of the first inverter circuit 251A, and the placement area A321 of the first coil wiring 321 are arranged in this order from the reference position to one side of the first direction PX.
  • the mounting area A26B of the second motor drive circuit 26B Arranged from the same reference position to the other side of the first direction PX are the mounting area A26B of the second motor drive circuit 26B, the mounting area ASRB of the second current detection element, the mounting area A251B of the multiple drive elements of the second inverter circuit 251B, and the placement area A322 of the second coil wiring 322.
  • the mounting area A241 of the control calculation circuit 241 of the control circuit 24 and the terminal CNTP of the connector sandwich the above-mentioned reference position (a position on an extension of the axial direction Ax of the shaft 31).
  • the mounting area A26A of the first motor drive circuit 26A and the mounting area A26B of the second motor drive circuit 26B are allocated in the first direction PX with a reference line LYAx that passes through the reference position (a position on an extension of the axial direction Ax of the shaft 31) in the second direction as a boundary.
  • the mounting area ASRA of the shunt resistor SR and the mounting area ASRB of the shunt resistor SR are allocated in the first direction PX with the reference line LYAx as a boundary.
  • the mounting area A251A of the multiple drive elements of the inverter circuit 251 included in the first power circuit 25A and the mounting area A251B of the multiple drive elements of the inverter circuit 251 included in the second power circuit 25B are divided in the first direction PX by the reference line LYAx.
  • the mounting area A26A of the first motor drive circuit 26A and the mounting area ASRA of the first current detection element are adjacent to each other.
  • the mounting area A26B of the second motor drive circuit 26B and the mounting area ASRB of the second current detection element are adjacent to each other. This shortens the wiring between the first motor drive circuit 26A and the shunt resistor SR, which is the first current detection element, thereby reducing noise in the signal amplification in the first motor drive circuit 26A.
  • the wiring between the second motor drive circuit 26B and the shunt resistor SR, which is the second current detection element is shortened, thereby reducing noise in the signal amplification in the second motor drive circuit 26B.
  • the electric drive device 1 can reduce noise superimposed on the detection value detected by the shunt resistor SR in the path from the shunt resistor SR, which is the current detection element, to the control calculation circuit 241 of the control circuit 24.
  • the control circuit 24 drives the electric motor 30 based on a current value with less noise, thereby suppressing torque ripple generated in the motor rotor.
  • the shunt resistor SR which is the first current detection element detects the current flowing through the lower arm drive element of the multiple drive elements of the first inverter circuit 251A.
  • the shunt resistor SR which is the second current detection element detects the current flowing through the lower arm drive element of the multiple drive elements of the second inverter circuit 251B.
  • the mounting area ASRA of the first current detection element and the mounting area A251A of the drive element of the first inverter circuit are adjacent to each other, so that the wiring between the shunt resistor SR and the drive element of the first inverter circuit 251A can be shortened.
  • the mounting area ASRB of the second current detection element and the mounting area of the drive element of the second inverter circuit 251B are adjacent to each other, so that the wiring between the shunt resistor SR and the drive element of the second inverter circuit can be shortened.
  • the circuit board 20 includes a power supply circuit area A90 in which a noise filter circuit 90 and a power supply circuit 256 are arranged.
  • the power supply circuit area A90 is arranged in the second direction PY between the reference position (a position on an extension of the axial direction Ax of the shaft 31) and the terminal CNTP of the connector CNT shown in FIG. 14. This allows the power supply circuit area A90 to be arranged close to the terminal CNTP of the connector CNT, and such that there is no significant difference between the wiring distance to the first inverter circuit 251A and the wiring distance to the second inverter circuit 251B.
  • the first motor drive circuit 26A has a boost circuit 245 that boosts and generates a gate voltage that drives the multiple drive elements of the first inverter circuit 251A.
  • the second motor drive circuit 26B has a boost circuit 245 that boosts and generates a gate voltage that drives the multiple drive elements of the second inverter circuit 251B.
  • the first motor drive circuit 26A and the first inverter circuit 251A are adjacent to each other, and the second motor drive circuit 26B and the second inverter circuit 251B are adjacent to each other.
  • the influence of the time constant on the signal waveform of the gate voltage caused by the wiring resistance of the wiring connecting the first motor drive circuit 26A to the multiple drive elements of the first inverter circuit 251A is reduced. And, even if the gate voltage generated by the boost circuit 245 is suppressed, the first inverter circuit 251A can be driven. Similarly, the effect of the time constant on the signal waveform of the gate voltage caused by the wiring resistance of the wiring connecting the second motor drive circuit 26B to the multiple drive elements of the second inverter circuit 251B is reduced. As a result, the second inverter circuit 251B can be driven even if the gate voltage generated by the boost circuit 245 is suppressed. As a result, the drive elements of the first inverter circuit 251A and the second inverter circuit 251B tend to operate quickly and stably.
  • U-phase coil wiring 321u, V-phase coil wiring 321v, and W-phase coil wiring 321w are arranged in the second direction PY.
  • U-phase coil wiring 322u, V-phase coil wiring 322v, and W-phase coil wiring 322w are arranged in the second direction PY.
  • the phase arrangement of the multiple first coil wirings 321 is in the reverse order to the phase arrangement of the multiple second coil wirings 322.
  • the substrate body 21 of the circuit board 20 is a double-sided mounting substrate.
  • the multiple drive elements of the first inverter circuit 251A and the multiple drive elements of the second inverter circuit 251B are mounted on the first surface 21b of the substrate body 21 facing the heat sink 40.
  • the first motor drive circuit 26A and the second motor drive circuit 26B are mounted on the second surface 21a of the substrate body 21, opposite the first surface 21b.
  • the first motor drive circuit 26A and the multiple drive elements of the first inverter circuit 251A are electrically connected via the internal conductive layer of the circuit board 20.
  • the second motor drive circuit 26B and the multiple drive elements of the second inverter circuit 251B are electrically connected via the internal conductive layer of the circuit board 20. This improves the packaging density of electronic components and reduces the size of the circuit board 20. In addition, the heat generated by the multiple drive elements of the first inverter circuit 251A and the multiple drive elements of the second inverter circuit 251B is dissipated by the heat sink 40, improving the reliability of the electric drive device 1.
  • the electric power steering device 100 also includes the electric drive device 1 described above, which generates auxiliary steering torque. This suppresses torque ripple in the electric motor 30, improving the operability of the electric power steering device 100.
  • (Embodiment 2) 17 is a schematic diagram of an electric power steering device according to embodiment 2. Note that the same components as those described in the above-mentioned embodiment 1 and embodiment 2 are denoted by the same reference numerals, and duplicated description will be omitted.
  • the electric power steering device 100A is of a rack-parallel type.
  • the shaft 31 of the electric motor 30 is connected to a power transmission mechanism 173.
  • the power transmission mechanism 173 has a pulley 176 and a belt 177.
  • the rotation of the belt 177 rotates a nut of a ball screw device 178.
  • an assist force is applied to the rack shaft 199C based on the rotation of the shaft 31 of the electric motor 30.
  • FIG. 18 is a schematic diagram of an electric power steering device according to a third embodiment.
  • the same components as those described in the first and second embodiments are denoted by the same reference numerals, and duplicated descriptions will be omitted.
  • the electric power steering device 100B shown in Fig. 18 is of a pinion assist type that applies an assist steering torque to a first pinion shaft 199A.
  • a torque sensor 194 is connected to the first pinion shaft 199A.
  • the electric motor 30 rotates the worm shaft reduction gear 175.
  • the worm wheel of the reduction gear 175 rotates integrally with the first pinion shaft 199A. This allows the electric motor 30 to rotate the first pinion gear 199B.
  • the first pinion gear 199B meshes with the first rack 199D.
  • the electric drive unit 1 applies an assist force to the first rack 199D via the reduction gear 175.
  • the first pinion gear 199B may be disposed perpendicular to the first rack 199D, or may be disposed obliquely away from the perpendicular orientation.
  • the electric power steering device 100B of the third embodiment is a single pinion assist type.
  • FIG. 19 is a schematic diagram of an electric power steering device according to a fourth embodiment.
  • the same components as those described in the first to third embodiments are denoted by the same reference numerals, and duplicated description will be omitted.
  • the electric power steering device 100C includes an output shaft 192B and a second pinion gear 171B in addition to a first pinion shaft 199A and a first pinion gear 199B.
  • the electric power steering device 100C is of a dual pinion assist type.
  • a torque sensor 194 detects the torque between a pinion shaft 195 and the first pinion gear 199B.
  • the electric motor 30 rotates the reduction gear 75 of the worm shaft.
  • the worm wheel of the reduction gear 75 rotates integrally with the output shaft 192B. This allows the electric motor 30 to rotate the second pinion gear 171B.
  • the second pinion gear 171B meshes with the second rack 171C.
  • the electric drive unit 1 applies an assist force to the second rack 171C via the reduction gear 75.
  • the second pinion gear 171B may be disposed perpendicular to the second rack 171C, or may be disposed obliquely away from the perpendicular orientation.
  • the electric power steering device 100C of the fourth embodiment is of a dual pinion assist type.
  • Electric drive unit 10 ECU 20 Circuit board 21 Board body 21a Second surface 21b First surface 23 Detection circuit 23a Rotation angle sensor 23b Sensor control unit 24 Control circuit 25A First power circuit 25B Second power circuit 26A First motor drive circuit 26B Second motor drive circuit 27 Power supply management circuit 30 Electric motor 31 Shaft 32 Magnet 37 First coil 38 Second coil 40 Heat sink 41 First surface 42 Second surface 90 Noise filter circuit 91 Choke coil 92 Capacitor 100, 100A, 100B, 100C Electric power steering device 244 Current detection circuit 245 Boost circuit 246 Power supply relay drive circuit 251 Inverter circuit 252 Drive element 253 Capacitor 255 Current interruption circuit 256 Power supply supply circuit 257 Power supply interruption element 258 Reverse connection protection element 321 First coil wiring 321u, 321v, 321w Coil wiring 322 Second coil wiring 322u, 322v, 322w Coil wiring 930 Housing 931 Stator core 932 Motor rotor

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Abstract

電流検出素子から制御回路までの経路において電流検出素子で検出された検出値に重畳するノイズを低減する、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。電動駆動装置は、モータと、回路基板を含む電子制御装置とを含む。シャフトの軸方向の延長線上の位置を基準位置として、基準位置から第1方向の一方へ順に、第1モータ駆動回路の実装領域、第1の電流検出素子の実装領域、第1のインバータ回路の複数の駆動素子の実装領域、及び第1コイル配線の配置領域が配置されている。基準位置から第1方向の他方へ順に、第2モータ駆動回路の実装領域、第2の電流検出素子の実装領域、第2のインバータ回路の複数の駆動素子の実装領域、及び第2コイル配線の配置領域が配置されている。

Description

電動駆動装置及び電動パワーステアリング装置
 本開示は、モータの回転を制御する電子制御装置を備え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。
 モータによって補助操舵トルクを発生させる電動パワーステアリング装置は、モータを制御する装置である電子制御装置を備えている(特許文献1及び特許文献2参照)。
特開2016-036244号公報 特開2020-188656号公報
 特許文献1及び特許文献2の電動駆動装置では、モータコイルに流れる電流を検出するシャント抵抗を備える。シャント抵抗で検出された検出値は、信号増幅回路で増幅される。
 制御回路は、シャント抵抗で検出された検出値に基づいてモータコイルへ供給する電流をフィードバック制御する。このため、シャント抵抗から制御回路までの経路においてシャント抵抗で検出された検出値に重畳するノイズがより少ない方が望ましい。
 本開示は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、電流検出素子から制御回路までの経路において電流検出素子で検出された検出値に重畳するノイズを低減する、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を目的とする。
 上記の目的を達成するため、一態様に係る電動駆動装置は、負荷側から反負荷側へ軸方向に延びるシャフトと、前記シャフトと連動するモータロータと、前記モータロータを回転させるステータコアと、3相毎に少なくとも第1コイルグループと第2コイルグループとの2系統のコイルグループに分けられ、かつ前記ステータコアを3相交流で励磁する複数のコイルグループと、を備えるモータステータと、前記モータロータ、前記モータステータ及び前記複数のコイルグループを内側に収容する筒状のハウジングと、を含む電動モータと、前記電動モータを駆動制御するために、前記シャフトの反負荷側の端部に設けられた磁石と、前記シャフトの反負荷側であって、前記シャフトの前記軸方向の延長線上に配置された1枚の回路基板を含む電子制御装置と、前記回路基板と前記電動モータとの間に配置されるヒートシンクと、前記回路基板に接続される端子を有する、コネクタと、を備え、前記回路基板は、前記磁石の前記軸方向の延長線上にあり、かつ前記回路基板に取り付けられ、前記磁石の回転を検出する磁気センサを含む検出回路の配置領域と、前記第1コイルグループへ電流を供給する第1のインバータ回路の複数の駆動素子の実装領域と、前記第2コイルグループへ電流を供給する第2のインバータ回路の複数の駆動素子の実装領域と、前記第1のインバータ回路に流れる電流を検知する第1の電流検出素子の実装領域と、前記第2のインバータ回路に流れる電流を検知する第2の電流検出素子の実装領域と、前記第1の電流検出素子で検出した検出値を増幅する第1の電流検出回路と、前記第1のインバータ回路の複数の駆動素子を駆動する第1のゲート駆動回路と、を有する第1モータ駆動回路の実装領域と、前記第2の電流検出素子で検出した検出値を増幅する第2の電流検出回路と、前記第2のインバータ回路の複数の駆動素子を駆動する第2のゲート駆動回路と、を有する第2モータ駆動回路の実装領域と、前記第1の電流検出素子で検出した検出値を前記第1の電流検出回路で増幅した電流値に基づいて前記第1のゲート駆動回路を制御し、及び前記第2の電流検出素子で検出した検出値を前記第2の電流検出回路で増幅した電流値に基づいて前記第2のゲート駆動回路を制御する制御回路の実装領域と、前記第1コイルグループのそれぞれの第1コイル配線が前記回路基板の基板本体に接続する前記第1コイル配線の配置領域と、前記第2コイルグループのそれぞれの第2コイル配線が前記回路基板の基板本体に接続する前記第2コイル配線の配置領域と、を有し、前記シャフトの前記軸方向の延長線上の位置を基準位置として、前記基準位置から第1方向の一方へ順に、前記第1モータ駆動回路の実装領域、前記第1の電流検出素子の実装領域、前記第1のインバータ回路の複数の駆動素子の実装領域、及び前記第1コイル配線の配置領域が配置され、前記基準位置から前記第1方向の他方へ順に、前記第2モータ駆動回路の実装領域、前記第2の電流検出素子の実装領域、前記第2のインバータ回路の複数の駆動素子の実装領域、及び前記第2コイル配線の配置領域が配置され、前記第1方向と交差する第2方向において、前記制御回路の実装領域と、前記コネクタの端子とが前記基準位置を挟む。
 第1モータ駆動回路の実装領域と、第1の電流検出素子の実装領域とが隣接する。また、第2モータ駆動回路の実装領域と、第2の電流検出素子の実装領域とが隣接する。これにより、第1モータ駆動回路と第1の電流検出素子との配線が短くなるので、第1モータ駆動回路内の信号増幅におけるノイズが低減する。また、第2モータ駆動回路と、第2の電流検出素子との配線が短くなるので、第2モータ駆動回路内の信号増幅におけるノイズが低減する。このように、電動駆動装置は、電流検出素子から制御回路までの経路において電流検出素子で検出された検出値に重畳するノイズを低減することができる。その結果、制御回路は、ノイズの少ない電流値に基づいて電動モータを駆動するので、モータロータに生じるトルクリップルが抑制される。
 望ましい態様として、前記第1の電流検出素子は、前記第1のインバータ回路の複数の駆動素子のうち、下アームの駆動素子に流れる電流を検出し、前記第2の電流検出素子は、前記第2のインバータ回路の複数の駆動素子のうち、下アームの駆動素子に流れる電流を検出する。これにより、第1の電流検出素子の実装領域と第1のインバータ回路の駆動素子の実装領域とが隣接するので、第1の電流検出素子と第1のインバータ回路の駆動素子との間の配線を短くすることができる。第2の電流検出素子の実装領域と第2のインバータ回路の駆動素子の実装領域とが隣接するので、第2の電流検出素子と第2のインバータ回路の駆動素子との間の配線を短くすることができる。
 望ましい態様として、前記回路基板は、ノイズフィルタ回路及び電源供給回路を配置する電源回路領域をさらに備え、前記電源回路領域は、前記第2方向において前記基準位置と前記コネクタの端子との間に配置されている。これにより、電源回路領域は、コネクタ端子の近傍であって、かつ第1のインバータ回路までの配線の距離と、第2のインバータ回路までの配線の距離とに大きな差がないように配置できる。
 望ましい態様として、前記第1モータ駆動回路は、前記第1のインバータ回路の複数の駆動素子を駆動するゲート電圧を昇圧生成する昇圧回路を有し、前記第2モータ駆動回路は、前記第2のインバータ回路の複数の駆動素子を駆動するゲート電圧を昇圧生成する昇圧回路を有している。特許文献1や特許文献2と比較して、第1モータ駆動回路と第1のインバータ回路の複数の駆動素子との配線の距離及び第2モータ駆動回路と第2のインバータ回路の複数の駆動素子との配線の距離を短くすることができる。その結果、配線抵抗が与えるゲート電圧の信号波形への時定数の影響が小さく、昇圧回路で生成させるゲート電圧を抑制しても、第1のインバータ回路及び第2のインバータ回路を駆動できるようになる。そして、第1のインバータ回路及び第2のインバータ回路の駆動素子の動作は、高速かつ安定に動作しやすくなる。
 望ましい態様として、複数の前記第1コイル配線が前記第2方向に配列され、複数の前記第2コイル配線の相配列が、複数の前記第1コイル配線の相配列と逆順となるように、複数の前記第2コイル配線が前記第2方向に配列される。これにより、コネクタから2系統のコイルグループへ供給する電力供給系統がコイルグループ毎に同等になる。
 望ましい態様として、前記回路基板の基板本体は、両面実装基板であり、前記第1のインバータ回路の複数の駆動素子、及び前記第2のインバータ回路の複数の駆動素子は、前記ヒートシンクに対向する前記回路基板の基板本体の第1面に実装され、前記第1モータ駆動回路及び前記第2モータ駆動回路は、前記第1面とは反対側であって、前記回路基板の基板本体の第2面に実装されている。第1モータ駆動回路と、第1のインバータ回路の複数の駆動素子とは、回路基板の内部導電層を介して電気的に接続される。第2モータ駆動回路と、第2のインバータ回路の複数の駆動素子とは、回路基板の内部導電層を介して電気的に接続される。これにより、回路基板を小さくできる。また、第1のインバータ回路の複数の駆動素子、及び第2のインバータ回路の複数の駆動素子で発生する熱は、ヒートシンクで放熱されるので、電動駆動装置の信頼性が向上する。
 望ましい態様として、電動パワーステアリング装置は、電動駆動装置を備え、前記電動駆動装置が補助操舵トルクを生じさせる。これにより、電動モータのトルクリップルが抑制され、電動パワーステアリング装置の操作性が向上する。
 本開示によれば、電流検出素子から制御回路までの経路において電流検出素子で検出された検出値に重畳するノイズを低減する、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ができる。
図1は、実施形態1に係る電動パワーステアリング装置を搭載した車両を模式的に示した斜視図である。 図2は、実施形態1に係る電動パワーステアリング装置の模式図である。 図3は、実施形態1に係るモータの断面を模式的に示す断面図である。 図4は、実施形態1に係るモータの配線を示す模式図である。 図5は、実施形態1に係るモータとECUとの関係を示す模式図である。 図6は、実施形態1に係る電動駆動装置の側面図である。 図7は、実施形態1に係る電動駆動装置の平面図である。 図8は、図6のVIII-VIII矢視の断面を示す断面図である。 図9は、図7のIX-IX矢視の断面を示す断面図である。 図10は、図7のX-X矢視の断面を示す断面図である。 図11は、図6のXII-XII矢視の断面を示す断面図である。 図12は、蓋体及び回路基板を取り外した実施形態1に係る電動駆動装置を説明する斜視図である。 図13は、図12の平面図である。 図14は、実施形態1に係る電動駆動装置において、回路基板の第2面の電子部品の実装状態を示す平面図である。 図15は、実施形態1に係る電動駆動装置において、回路基板の第2面の電子部品の実装状態を示す平面図である。 図16は、実施形態1に係る電動駆動装置において、回路基板の第1面及び第2面の電子部品の実装状態を重ねあわせて示す平面図である。 図17は、実施形態2に係る電動パワーステアリング装置の模式図である。 図18は、実施形態3に係る電動パワーステアリング装置の模式図である。 図19は、実施形態4に係る電動パワーステアリング装置の模式図である。
 本開示を実施するための形態(実施形態)につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本開示が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。
 (実施形態1)
 図1は、実施形態1に係る電動パワーステアリング装置を搭載した車両を模式的に示した斜視図である。図2は、実施形態1に係る電動パワーステアリング装置の模式図である。図1に示すように、車両101は、電動パワーステアリング装置100を搭載している。図2を参照して電動パワーステアリング装置100の概要を説明する。
 電動パワーステアリング装置100は、運転者(操作者)から与えられる力が伝達する順に、ステアリングホイール191と、ステアリングシャフト192と、ユニバーサルジョイント196と、インターミディエイトシャフト197と、ユニバーサルジョイント198と、第1ラックアンドピニオン機構199と、タイロッド172と、を備える。また、電動パワーステアリング装置100は、ステアリングシャフト192の操舵トルクを検出するトルクセンサ194と、電動モータ30と、電動モータ30を制御する電子制御装置(以下、ECU(Electronic Control Unit)という。)10と、減速装置75と、を備える。車速センサ182、電源装置183(例えば車載のバッテリ)、及びイグニッションスイッチ184は、車体に備えられる。車速センサ182は、車両101の走行速度を検出する。車速センサ182は、検出した車速信号SVをCAN(Controller Area Network)通信によりECU10に出力する。ECU10には、イグニッションスイッチ184がオンの状態で電源装置183から電力が供給される。
 図2に示すように、ステアリングシャフト192は、入力軸192Aと、出力軸192Bと、を備える。入力軸192Aは、一方の端部がステアリングホイール191に接続され、他方の端部がトーションバーに接続される。出力軸192Bは、一方の端部がトーションバーに接続され、他方の端部がユニバーサルジョイント196に接続される。なお、トルクセンサ194は、トーションバーのねじれを検出することで、ステアリングシャフト192に加わる操舵トルクを検出する。トルクセンサ194は、検出した操舵トルクに応じた操舵トルク信号TをECU10に出力する。ステアリングシャフト192は、ステアリングホイール191に付与された操舵力により回転する。
 インターミディエイトシャフト197は、出力軸192Bのトルクを伝達する。第1ラックアンドピニオン機構199は、第1ピニオンシャフト199Aと、第1ピニオンギヤ199Bと、ラックシャフト199Cと、第1ラック199Dと、を有する。第1ピニオンシャフト199Aは、一方の端部がユニバーサルジョイント198を介してインターミディエイトシャフト197に接続され、他方の端部が第1ピニオンギヤ199Bに接続される。ラックシャフト199Cに形成された第1ラック199Dは、第1ピニオンギヤ199Bと噛み合う。
 以上説明したように、ステアリングシャフト192の回転運動は、インターミディエイトシャフト197を介して第1ラックアンドピニオン機構199に伝達される。この回転運動は、第1ラックアンドピニオン機構199によりラックシャフト199Cの直線運動に変換される。タイロッド172は、ラックシャフト199Cの両端にそれぞれ接続される。
 電動モータ30は、運転者の操舵をアシストするための補助操舵トルクを発生させるモータである。電動モータ30は、ブラシレスモータでもよいし、ブラシ及びコンミテータを有するブラシモータでもよい。
 ECU10は、回転角度センサ23aを備える。回転角度センサ23aは、電動モータ30の回転位相を検出する。ECU10は、回転角度センサ23aから電動モータ30の回転位相信号を取得し、トルクセンサ194から操舵トルク信号Tを取得し、車速センサ182から車両101の車速信号SVを取得する。ECU10は、回転位相信号と操舵トルク信号Tと車速信号SVとに基づいて、アシスト指令の補助操舵指令値を算出する。ECU10は、算出された補助操舵指令値に基づいて、電流を電動モータ30に供給する。
 電動駆動装置1は、電動モータ30と、電動モータ30のシャフトの反負荷側に固定したECU10とを備える。また、電動駆動装置1は、ECU10と電動モータ30とを接続するアダプタを備えてもよい。
 減速装置75は、電動モータ30のシャフト31と一体に回転するウォームシャフトと、ウォームシャフトと噛み合うウォームホイールと、を備える。したがって、電動モータ30のシャフトの回転運動は、ウォームシャフトを介してウォームホイールに伝達される。なお、実施形態1において、モータの減速装置175側のシャフトの端部を負荷側端部といい、減速装置175とは反対側のモータのシャフトの端部を反負荷側端部という。
 ステアリングホイール191に入力された運転者の操舵力は、ステアリングシャフト192、及びインターミディエイトシャフト197を介して、第1ラックアンドピニオン機構199に伝達される。第1ラックアンドピニオン機構199は、伝達された操舵力をラックシャフト199Cの軸方向に加わる力としてラックシャフト199Cに伝達する。この際、ECU10は、ステアリングシャフト192に入力された操舵トルク信号Tをトルクセンサ194から取得する。ECU10は、車速信号SVを車速センサ182から取得する。ECU10は、電動モータ30の回転位相信号を回転角度センサ23aから取得する。そして、ECU10は、制御信号を出力して電動モータ30の動作を制御する。電動モータ30が作り出した補助操舵トルクは、減速装置75を介して出力軸192Bに伝達される。このようにして、運転者のステアリングホイール191の操舵が電動パワーステアリング装置100によりアシストされる。
 図2に示すように、電動パワーステアリング装置100は、ステアリングシャフト192の出力軸192Bにアシスト力が付与されるコラムアシスト方式である。
 図3は、実施形態1に係るモータの断面を模式的に示す断面図である。図4は、実施形態1に係るモータの配線を示す模式図である。本実施形態1において、周方向とは、シャフト31を中心とした同心円において、同心円に沿う方向である。径方向とは、軸方向Axに直交する平面において、シャフト31から離れる方向である。電動モータ30は、図3に示すように、ハウジング930と、ステータコア931を有するモータステータと、モータロータ932と、を備える。モータステータは、円筒状であるステータコア931と、複数の第1コイル37と、複数の第2コイル38を含む。ステータコア931は、環状のバックヨーク931aと、バックヨーク931aの内周面から突出する複数のティース931bと、を備える。ティース931bは、周方向に12個配置されている。モータロータ932は、ロータヨーク932aと、マグネット932bとを含む。マグネット932bは、ロータヨーク932aの外周面に設けられている。マグネット932bの数は、例えば8つである。モータロータ932の回転は、シャフト31の回転と連動する。
 図3に示すように、第1コイル37は、複数のティース931bのそれぞれに集中巻きされている。第1コイル37は、ティース931bの外周にインシュレータを介して集中巻きされる。全ての第1コイル37は、第1コイル系統に含まれる。実施形態1に係る第1コイル系統は、第1パワー回路25Aに含まれる第1のインバータ回路251A(図5参照)によって、電流が供給され、励磁される。第1コイル系統は、例えば第1コイル37を6つ含む。6つの第1コイル37は、2つの第1コイル37が周方向で互いに隣接するように配置されている。隣接する第1コイル37を1つのグループとした第1コイルグループGr1が、周方向に等間隔に3つ配置されている。すなわち、第1コイル系統は、周方向に等間隔に並べられた3つの第1コイルグループGr1を備えている。なお、第1コイルグループGr1は、必ずしも3つでなくてもよく、nを自然数としたときに周方向に等間隔に3n個配置されていればよい。また、nは奇数である方が望ましい。以上説明したように、本実施形態1では、コイルグループは、複数あり、3相毎に少なくとも第1コイルグループGr1と、第2コイルグループGr2の2系統に分けられ、かつステータコアが3相交流で励磁される。
 図3に示すように、第2コイル38は、複数のティース931bのそれぞれに集中巻きされている。第2コイル38は、ティース931bの外周にインシュレータを介して集中巻きされる。第2コイル38が集中巻きされるティース931bは、第1コイル37が集中巻きされるティース931bとは異なるティース931bである。全ての第2コイル38は、第2コイル系統に含まれる。第2コイル系統は、第2パワー回路25Bに含まれる第2のインバータ回路251B(図5参照)によって電流が供給され、励磁される。第2コイル系統は、例えば第2コイル38を6つ含む。6つの第2コイル38は、2つの第2コイル38が周方向で互いに隣接するように配置されている。隣接する第2コイル38を1つのグループとした第2コイルグループGr2が、周方向に等間隔に3つ配置されている。すなわち、第2コイル系統は、周方向に等間隔に並べられた3つの第2コイルグループGr2を備えている。なお、第2コイルグループGr2は、必ずしも3つでなくてもよく、nを自然数としたときに周方向に等間隔に3n個配置されていればよい。また、nは奇数である方が望ましい。
 図4に示すように、6つの第1コイル37は、第1U相電流I1uにより励磁される2つの第1U相コイル37Ua及び第1U相コイル37Ubと、第1V相電流I1vにより励磁される2つの第1V相コイル37Va及び第1V相コイル37Vbと、第1W相電流I1wにより励磁される2つの第1W相コイル37Wa及び第1W相コイル37Wbと、を含む。第1U相コイル37Ubは、第1U相コイル37Uaに対して直列に接続されている。第1V相コイル37Vbは、第1V相コイル37Vaに対して直列に接続されている。第1W相コイル37Wbは、第1W相コイル37Waに対して直列に接続されている。第1コイル37のティース931bに対する巻き方向は、全て同じ方向である。また、第1U相コイル37Ub、第1V相コイル37Vb及び第1W相コイル37Wbは、スター結線(Y結線)で接合されている。
 図4に示すように、6つの第2コイル38は、第2U相電流I2uにより励磁される2つの第2U相コイル38Ua及び第2U相コイル38Ubと、第2V相電流I2vにより励磁される2つの第2V相コイル38Va及び第2V相コイル38Vbと、第2W相電流I2wにより励磁される2つの第2W相コイル38Wa及び第2W相コイル38Wbと、を含む。第2U相コイル38Ubは、第2U相コイル38Uaに対して直列に接続されている。第2V相コイル38Vbは、第2V相コイル38Vaに対して直列に接続されている。第2W相コイル38Wbは、第2W相コイル38Waに対して直列に接続されている。第2コイル38のティース931bに対する巻き方向は、全て同じ方向であり、第1コイル37の巻き方向と同じである。また、第2U相コイル38Ub、第2V相コイル38Vb及び第2W相コイル38Wbは、スター結線(Y結線)で接合されている。
 図3に示すように、3つの第1コイルグループGr1は、第1UVコイルグループGr1UVと、第1VWコイルグループGr1VWと、第1UWコイルグループGr1UWと、からなる。第1UVコイルグループGr1UVは、周方向で互いに隣接する第1U相コイル37Ub及び第1V相コイル37Vaを含む。第1VWコイルグループGr1VWは、周方向で互いに隣接する第1V相コイル37Vb及び第1W相コイル37Waを含む。第1UWコイルグループGr1UWは、周方向で互いに隣接する第1U相コイル37Ua及び第1W相コイル37Wbを含む。
 図3に示すように、3つの第2コイルグループGr2は、第2UVコイルグループGr2UVと、第2VWコイルグループGr2VWと、第2UWコイルグループGr2UWと、からなる。第2UVコイルグループGr2UVは、周方向で互いに隣接する第2U相コイル38Ub及び第2V相コイル38Vaを含む。第2VWコイルグループGr2VWは、周方向で互いに隣接する第2V相コイル38Vb及び第2W相コイル38Waを含む。第2UWコイルグループGr2UWは、周方向で互いに隣接する第2U相コイル38Ua及び第2W相コイル38Wbを含む。
 第1U相電流I1uにより励磁される第1コイル37は、第2U相電流I2uにより励磁される第2コイル38に、ステータコア931の径方向で対向している。以下の説明において、ステータコア931の径方向は、単に径方向と記載される。例えば、図3に示すように、径方向で第1U相コイル37Uaが第2U相コイル38Uaに対向し、第1U相コイル37Ubが第2U相コイル38Ubに対向している。
 第1V相電流I1vにより励磁される第1コイル37は、第2V相電流I2vにより励磁される第2コイル38に、径方向で対向している。例えば、図3に示すように、径方向で第1V相コイル37Vaが第2V相コイル38Vaに対向し、第1V相コイル37Vbが第2V相コイル38Vbに対向している。
 第1W相電流I1wにより励磁される第1コイル37は、第2W相電流I2wにより励磁される第2コイル38に、径方向で対向している。例えば、図3に示すように、径方向で第1W相コイル37Waが第2W相コイル38Waに対向し、第1W相コイル37Wbが第2W相コイル38Wbに対向している。
 図5は、実施形態1に係るモータとECUとの関係を示す模式図である。図5に示すように、ECU10は、検出回路23と、制御回路24と、第1パワー回路25Aと、第2パワー回路25Bと、電源管理回路27と、遮断駆動回路243と、電源リレー駆動回路246とを備える。なお、図5において、説明が不要な回路については、適宜省略している。
 制御回路24は、制御演算回路241と、第1モータ駆動回路26A、第2モータ駆動回路26Bと、を有する。制御演算回路241には、操舵トルク信号T、車速信号SV等の入出力信号が、コネクタCNTを介して伝送される。回路基板20は、複数の導電層が設けられた多層樹脂基板であるので、コネクタCNTから制御回路24の制御演算回路241へ電気的に接続する接続配線は、回路基板20の内部導電層で引き回される。
 電源装置183からの配線PWは、コネクタCNTを介して電力を供給される。ノイズフィルタ回路90は、チョークコイル91、コンデンサ92を有し、配線PWから供給される電力に重畳する高周波成分を除去する。回路基板20に引き回された接続配線PWSは、電源装置183からの配線PWと接続する。接続配線PWSの一端がノイズフィルタ回路90(チョークコイル91、コンデンサ92)に接続し、接続配線の他端が、電源供給回路256を介して、第1パワー回路25Aの第1のインバータ回路251A又は第2パワー回路25Bの第2のインバータ回路251Bと接続する。なお、第1のインバータ回路251Aと、第2のインバータ回路251Bとを区別しないで説明する場合、単に、インバータ回路251として説明する。
 電源供給回路256は、ノイズフィルタ回路90と、インバータ回路251との間に配置されている。電源供給回路256は、電源遮断素子257及び逆接保護素子258を備えている。電源遮断素子257及び逆接保護素子258は、電界効果トランジスタ(FET:Field Effect Transistor)である。逆接保護素子258の寄生ダイオードの順方向は、電源遮断素子257の寄生ダイオードの順方向と向きが逆となっている。このため、電源装置183から誤って逆極性の電力が供給されても、逆接保護素子258が逆極性の電力を遮断し、インバータ回路251を保護する。
 電源管理回路27は、回路基板20に実装された回路の電源のON/OFFや電力分配の配分をコントロールするスイッチングICである。電源管理回路27は、例えば、制御回路24で利用する電力の配分をコントロールする。接続配線の一端がノイズフィルタ回路90(チョークコイル91、コンデンサ92)に接続し、接続配線の他端が電源管理回路27と接続する。
 検出回路23は、2つの回転角度センサ23aと、センサ制御部23bと、を有する。検出回路23は、1つの回転角度センサ23aが故障しても、機能継続できる。第1パワー回路25Aは、第1のインバータ回路251Aと、電流遮断回路255と、を有する。第2パワー回路25Bは、第2のインバータ回路251Bと、電流遮断回路255と、を有する。
 第1モータ駆動回路26Aは、第1のゲート駆動回路242a、複数の第1の電流検出回路244、及び昇圧回路245を有している。第2モータ駆動回路26Bは、第2のゲート駆動回路242b、複数の第2の電流検出回路244、及び昇圧回路245を有している。昇圧回路245は、第1のゲート駆動回路242a、第2のゲート駆動回路242b、遮断駆動回路243、及び電源リレー駆動回路246へ昇圧した電力を供給する。
 電源リレー駆動回路246は、制御演算回路241の制御に基づいて、電源遮断素子257及び逆接保護素子258を導通させると、電源装置183からの電力がそれぞれのインバータ回路251へ供給される。
 また、インバータ回路251は、複数の駆動素子252を有する。駆動素子252は、電界効果トランジスタ(FET:Field Effect Transistor)であり、スイッチング素子ともいう。高電位側に接続される駆動素子252は、上アームを構成し、低電位側に接続される駆動素子252は、下アームを構成する。シャント抵抗SRは、下アームの3つの駆動素子252にそれぞれ接続されている。なお、シャント抵抗SRは、3つの駆動素子252にそれぞれ1つ接続されるが、3つの駆動素子252に1つのシャント抵抗SRのみの接続としてもよい。
 制御演算回路241は、第1モータ駆動回路26A又は第2モータ駆動回路26Bを制御する。例えば、制御演算回路241は、モータ電流指令値を演算し、モータ電流指令値で、第1モータ駆動回路26A又は第2モータ駆動回路26Bを制御する。センサ制御部23bは、回転角度センサ23aの検出値に基づいてモータ電気角θmを演算し、制御演算回路241に出力する。第1のゲート駆動回路242は、モータ電流指令値に基づいて、第1パワー回路25Aを制御する。第2のゲート駆動回路242bは、モータ電流指令値に基づいて、第2パワー回路25Bを制御する。このように、第1コイル37へ流れる電流と、第2コイル38へ流れる電流は、制御演算回路241にそれぞれ独立して制御される。
 ECU10は、図5に示すように、回転角度センサ23aを備えている。回転角度センサ23aは、例えば、磁気センサである。回転角度センサ23aの検出値がセンサ制御部23bに供給される。センサ制御部23bは、回転角度センサ23aの検出値に基づいてモータ電気角θmに応じた出力値を制御演算回路241に出力する。
 制御演算回路241には、トルクセンサ194で検出された操舵トルク信号Tと、車速センサ82で検出された車速信号SVと、センサ制御部23bから出力されるモータ電気角θmに応じた出力値と、が入力される。制御演算回路241は、操舵トルク信号T、車速信号SV及び上記出力値から演算したモータ電気角θmに基づいてモータ電流指令値を算出し、第1のゲート駆動回路242a及び第2のゲート駆動回路bに出力する。
 第1のゲート駆動回路242aは、モータ電流指令値に基づいて第1パルス幅変調信号を演算し、第1パワー回路25Aの第1のインバータ回路251Aにゲート駆動信号を出力する。ゲート駆動信号は、昇圧回路245で昇圧されたゲート電圧に基づいて生成されるパルスの信号である。第1のインバータ回路251Aは、第1パルス幅調変信号のデューティ比に応じて、3相の電流値となるように駆動素子252をスイッチングして第1U相電流I1u、第1V相電流I1v及び第1W相電流I1wを含む3相交流を生成する。第1U相電流I1uが第1U相コイル37Ua及び第1U相コイル37Ubを励磁し、第1V相電流I1vが第1V相コイル37Va及び第1V相コイル37Vbを励磁し、第1W相電流I1wが第1W相コイル37Wa及び第1W相コイル37Wbを励磁する。
 第2のゲート駆動回路242bは、モータ電流指令値に基づいて第2パルス幅変調信号を演算し、第2パワー回路25Bの第2のインバータ回路251bにゲート駆動信号を出力する。ゲート駆動信号は、昇圧回路245で昇圧された電圧に基づいて生成される。第2のインバータ回路251bは、第2パルス幅調変信号のデューティ比に応じて、3相の電流値となるように駆動素子252をスイッチングして第2U相電流I2u、第2V相電流I2v及び第2W相電流I2wを含む3相交流を生成する。第2U相電流I2uが第2U相コイル38Ua及び第2U相コイル38Ubを励磁し、第2V相電流I2vが第2V相コイル38Va及び第2V相コイル38Vbを励磁し、第2W相電流I2wが第2W相コイル38Wa及び第2W相コイル38Wbを励磁する。
 インバータ回路251は、直流電力を交流電力に変換する電力変換回路である。上記のように、インバータ回路251は、複数の駆動素子252を有する。駆動素子252は、例えば、電界効果トランジスタである。インバータ回路251には、平滑用のコンデンサ253が並列に接続される。コンデンサ253は、例えば、電解コンデンサである。言い換えると、回路基板20は、並列に接続された複数の電解コンデンサを備える。
 また、電流検出回路244は、例えば、シャント抵抗SRに接続されている。シャント抵抗SRは、電流検出素子の一例である。電流検出素子は、ホール素子などであってもよい。電流検出回路244は、オペアンプを使用して差動増幅回路と、ローパスフィルタとを備えている。電流検出回路244の差動増幅回路は、シャント抵抗SRで検知した検出値を信号増幅し、信号増幅した検出値を、ローパスフィルタを介して遮断周波数より高い成分を減衰させ、シャント抵抗SRで検知した検出値を電流値として制御演算回路241に送出する。
 電流遮断回路255は、インバータ回路251と、第1コイル37又は第2コイル38との間に配置されている。電流検出回路244で検知した電流値が異常と判断される場合は、制御演算回路241は、遮断駆動回路243を介して電流遮断回路255を駆動し、インバータ回路251から第1コイル37へ流れる電流を遮断できる。また、制御演算回路241は、遮断駆動回路243を介して電流遮断回路255を駆動し、インバータ回路251から第2コイル38へ流れる電流を遮断できる。電流検出回路244で検知した電流値が異常と判断される場合は、制御演算回路241は、電源リレー駆動回路246を介して電源遮断素子257及び逆接保護素子258を非道通とし、インバータ回路251を保護する。
 図6は、実施形態1に係る電動駆動装置の側面図である。図7は、実施形態1に係る電動駆動装置の平面図である。図8は、図6のVIII-VIII矢視の断面を示す断面図である。図9は、図7のIX-IX矢視の断面を示す断面図である。図10は、図7のXI-XI矢視の断面を示す断面図である。図11は、図6のXII-XII矢視の断面を示す断面図である。図12は、蓋体及び回路基板を取り外した実施形態1に係る電動駆動装置を説明する斜視図である。図13は、図12の平面図である。図6及び図7に示すように、電動駆動装置1は、電動モータ30と、電動モータ30の反負荷側に配置されるECU10とを備える。
 図6及び図7に示すように、ECU10は、ヒートシンク40と、ヒートシンク40の反負荷側を覆う蓋体50を備える。図8に示すように、ヒートシンク40は、回路基板20を指示しており、蓋体50は、回路基板20を覆っている。図9に示すように、ヒートシンク40には、回路基板20と、コネクタCNTとが取り付けられている。軸方向Axからみて、電動モータ30のシャフト31の径方向外側からワイヤーハーネスのコネクタ端子が挿抜可能な方向にコネクタCNTが配置されている。以上説明したように、ECU10は、回路基板20と、回路基板20を支持するヒートシンク40と、コネクタCNTと、蓋体50を有する。
 図8に示すように、電動モータ30は、ハウジング930を備える。モータロータ932は、ロータヨーク932aと、マグネット932bとを含む。マグネット932bは、ロータヨーク932aの外周面に設けられている。ハウジング930は筒状であり、その内側にモータロータ932と、3相毎に2系統に分けられた複数のコイルグループ、例えば第1コイルグループGr1及び第2コイルグループGr2(図3参照)を含むステータと、シャフト31とを収容する。
 図8に示すように、回路基板20は、基板本体21と、基板本体21に実装された複数の電子部品と、を有する。基板本体21は、例えば、樹脂等で形成されたプリント基板である。回路基板20の内部には、複数の導電層が設けられた多層基板であり、回路基板20は、両面実装が可能となっている両面実装基板である。1枚の基板本体21に実装された複数の電子部品には、例えば、中央処理装置(CPU:Central Processing Unit)、特定用途向け集積回路(ASIC:Application Specific Integrated Circuit)、電界効果トランジスタ(FET:Field Effect Transistor)、磁気センサ、電解コンデンサ、抵抗素子、ダイオード、サーミスタ等が含まれる。これら複数の電子部品により、図5に示した検出回路23、制御回路24、第1パワー回路25A及び第2パワー回路25Bが構成されている。
 図8及び図9に示すように、ヒートシンク40は、回路基板20を支持する。ヒートシンク40の一方の面(反負荷側)に、回路基板20が固定されている。ヒートシンク40は、放熱性の高いアルミニウム、銅などの金属材料で構成されており、回路基板20が発する熱を外部に効率よく放熱する。
 図8に示すように、シャフト31は、軸受33と、軸受34とにより回転自在に支持される。軸受33は、ヒートシンク40とシャフト31との間に介在している。ヒートシンク40の負荷側には、軸受支持部411があり、シャフト31が貫通するヒートシンク40の中空部45Hがある。軸受支持部411で囲まれる中空部45Hの内側35に軸受33が配置されている。軸受34は、ハウジング930とシャフト31との間に介在している。
 図8及び図9に示すように、シャフト31の一方の端部には、磁石フォルダ32Aを介して磁石32が取り付けられている。磁石32は、軸方向Axからみて半分がS極、半分がN極に着磁されている。あるいは、磁石32は、周方向にみて交互に配置されたS極及びN極を外周面に有するようにしてもよい。軸受33は、部品精度が高いので、ヒートシンク40の反負荷側に配置される磁石32の軸方向Axの位置が一定となる。磁石32がある端部が、シャフト31の反負荷側の端部である。
 シャフト31の他方の端部には、ウォームシャフト75A(図1参照)に回転を伝達するモータギヤ31Gがある。モータギヤ31Gがある端部が、シャフト31の負荷側の端部である。
 基板本体21は、第1面21bと、第1面21bの反対側に位置する第2面21aとを有する。図5に示す検出回路23、制御回路24、第1パワー回路25A及び第2パワー回路25Bは、第1面21b又は第2面21aに実装された1個以上の電子部品で構成されている。例えば、回転角度センサ23aは、基板本体21の第1面21bに実装された1個の電子部品で構成されている。
 また、図5に示す制御回路24は、基板本体21の第2面21aにそれぞれ実装された複数個の電子部品で構成されている。また、回路基板20は、基板本体21の第2面21aに実装されたコンデンサ253を含む。
 回転角度センサ23aは、シャフト31の反負荷側であって、磁石32の軸方向Axの延長線上に配置されている。基板本体21は、軸方向Axと直交する平面を回転角度センサ23aの実装面としている。回転角度センサ23aは、磁石32の磁場の変化を感知できるように、基板本体21に実装されている。磁石32と、回転角度センサ23aとは、軸方向Axにおいて、対向していることが望ましい。回転角度センサ23aは、基板本体21の第1面21bではなく、第2面21aにあってもよく、基板本体21の第1面21b及び第2面21aの両方にあってもよい。
 回転角度センサ23aは、例えば、スピンバルブセンサである。スピンバルブセンサは、反強磁性層等で磁化の向きが固定された強磁性体のピン層と、強磁性体のフリー層とで非磁性層を挟んだ素子で、磁束の向きの変化を検出できるセンサである。スピンバルブセンサには、GMR(Giant Magneto Resistance)センサ、TMR(Tunnel Magneto Resistance)センサがある。なお、回転角度センサ23aは、磁石32の回転を検出可能なセンサであればよい。回転角度センサ23aは、例えば、AMR(Anisotropic Magneto Resistance)センサ、又はホールセンサでもよい。
 蓋体50は金属製又は樹脂製であり、電動駆動装置1の内部に、異物や水分が侵入することを抑制する。図8に示すように、蓋体50は、ヒートシンク40の反負荷側に突出する支持柱451と、固定部材であるボルトCTとに挟まれて固定される。
 図9、図10及び図11に示すように、ヒートシンク40は、コネクタCNTを支持する台座部44を備える。台座部44は、ハウジング930の内壁よりも径方向外側に突出している。台座部44の反負荷側には、コネクタCNTが配置される。
 コネクタCNTは、電源端子と、CAN通信を行う通信用端子と、CAN通信以外の方法でデータを入出力する入出力端子と、を含むコネクタCNTの端子CNTPを有する。コネクタCNTの樹脂材料は、例えば、ポリブチレンテレフタレート(PBT:Polybutylene terephthalate)である。コネクタCNTの端子CNTPは、回路基板20に電気的に接続される。
 図8に示すように、回路基板20は、ヒートシンク40反負荷側に配置される。
 図12及び図13に示すように、ヒートシンク40は、ヒートシンク本体の反負荷側の第1面41と第2面42とに段差を設けている。なお、第1面41は、平坦面でなくてもよく、第2面42より、軸方向Axに低ければよい。載置面441は、第1面よりも負荷側にあり、第2面42は、第1面よりも反負荷側にある。
 図12に示すように、ヒートシンク40は、第1面41から反負荷側に突出する支持柱451、支持柱452を備えている。支持柱451、支持柱452には、反負荷側の上面から軸方向Axに開けられた雌ねじ部がそれぞれある。図12に示すように、支持柱451は、回路基板20よりも突出している。図8に示すように、蓋体50を貫通したボルトCTが、支持柱451の雌ねじ部に締結することで、ヒートシンク40に蓋体50が固定される。
 図9に示すように、回路基板20を貫通したボルトBT1が、図12に示す支持柱452の雌ねじ部に締結する。これにより、回路基板20がヒートシンク40に対してずれないように固定されている。
 図9に示すように、コネクタCNTがヒートシンク40と回路基板20とに挟まれ、回路基板20とコネクタCNTとがボルトBT2により固定されている。これにより、コネクタCNTが回路基板20に対してずれないように固定されている。
 回路基板20と、ボルトBT2に隣接する位置に、ヒートシンク40とが固定されるボルトBT1を配置している。ボルトBT1(第2ボルト)とボルトBT2(第3ボルト)とが近接していることで、コネクタCNTが揺動しても、ボルトBT2の締結力に加え、ボルトBT1の締結力により、コネクタCNTの揺動を抑制できる。
 図12に示すように、電動駆動装置1は、第1コイルグループGr1と回路基板20とを接続する第1コイル配線321と、第2コイルグループGr2と回路基板20とを接続する第2コイル配線322と、を備える。第1コイル配線321及び第2コイル配線322は、ECU10に含まれてもよいし、電動モータ30に含まれてもよい。
 図12に示すように、回路基板20の貫通孔には、第1コイル配線321及び第2コイル配線322が挿入され、回路基板20と第1コイル配線321及び第2コイル配線322とが電気的に接続される。
 図12及び図13に示すように、回路基板20の発熱を放熱するために、第2面42は、回路基板20と対向している。そして、回路基板20とヒートシンク40の第2面42との間に、放熱材が塗布されている。放熱材は、例えば、シリコーンポリマーに熱伝導性フィラーを混合した材料であり、TIM(Thermal Interface Material)と呼ばれる。放熱材は、回路基板20の基板本体21よりも熱伝導率が大きい材料であれば、上記材料以外の他の材料でもよい。
 図11、図12及び図13に示すように、台座部44の反負荷側には、コネクタCNTを搭載する載置面441と、載置面441よりも反負荷側に突出する突起部442と、突起部442の根元であって、載置面441よりも負荷側に凹む凹部443と、載置面441よりも負荷側に凹み、固定部材であるボルトBBTの頭部を収容する凹部444がある。
 図9及び図11に示すように、コネクタCNTは、負荷側に凹部CNTRがある。凹部CNTRには、突起部442が嵌め合わされる。シャフト31の径方向にみて、凹部CNTRは、コネクタCNTの両側端の中間に設けられている。これにより、最小限の凹部CNTRの体積があればよく、コネクタの導体スペースを確保することができる。
 図12に示すように、突起部442の形状は、角柱である。これにより、角柱の各面がコジリの力に反力を与え、コネクタCNTの揺動がより抑制される。突起部442は、金属製であるので、小さくても、コネクタCNTを支持できる。
 図10及び図12に示すように、台座部44を貫通したボルトBBTが、電動モータ30のフランジ933の雌ねじ部に締結することで、電動モータ30にヒートシンク40が固定される。
 図14は、実施形態1に係る電動駆動装置において、回路基板の第2面の電子部品の実装状態を示す平面図である。図15は、実施形態1に係る電動駆動装置において、回路基板の第2面の電子部品の実装状態を示す平面図である。図16は、実施形態1に係る電動駆動装置において、回路基板の第1面及び第2面の電子部品の実装状態を重ねあわせて示す平面図である。なお、図16では、基板本体21の第2面21aに実装された電子部品は、点線で記載している。図14から図16において、基板本体21は、軸方向Axと平行な第3方向PZに平行なPX-PY平面と平行である。
 図14に示すように、第1パワー回路25Aの配置領域A25Aと、第2パワー回路25Bの配置領域A25Bとは、基板本体21の第1方向PXに離隔して配置されている。配置領域A25Aには、第1パワー回路25Aのコンデンサ253が配置されている。配置領域A25Bには、第2パワー回路25Bのコンデンサ253が配置されている。第1パワー回路25Aの配置領域A25Aと、第2パワー回路25Bの配置領域A25Bとの第1方向PXの間には、第1モータ駆動回路26Aの実装領域A26A及び第2モータ駆動回路26Bの実装領域A26Bがある。
 図14に示すように、制御回路の実装領域A241には、制御演算回路241及び電源管理回路27が実装されている。制御回路の実装領域A241と、コネクタCNTの端子CNTPが接続される端子の配置領域ACNTとは、第1方向PXと交差する第2方向PYにおいて、シャフト31の軸方向Axの延長線上の基準位置を挟む。また、制御回路の実装領域A241と、コネクタCNTの端子CNTPが接続される端子の配置領域ACNTとは、第1方向PXと交差する第2方向PYにおいて、第1モータ駆動回路26Aの実装領域A26A及び第2モータ駆動回路26Bの実装領域A26Bを挟む。
 図15に示すように、基板本体21の第2面21aの電源回路領域A90には、チョークコイル91及び電源供給回路256が配置される。図15に示すように、基板本体21の第1面21bの電源回路領域A90には、コンデンサ92が配置される。これにより、電源回路領域A90には、ノイズフィルタ回路90が実装されている。
 軸方向Axの延長線上の位置を基準位置として、基準位置から第1方向PXの一方へ順に、シャント抵抗SRの実装領域ASRA、第1パワー回路25Aに含まれるインバータ回路251の複数の駆動素子の実装領域A251A、電流遮断回路255の実装領域A255Aが配置されている。同じ基準位置から第1方向PXの他方へ順に、シャント抵抗SRの実装領域ASRB、第2パワー回路25Bに含まれるインバータ回路251の複数の駆動素子の実装領域A251B、電流遮断回路255の実装領域A255Bが配置されている。
 以上説明したように、実施形態1に係る電動駆動装置1は、電動モータ30と、電動モータ30を駆動制御するために、シャフト31の反負荷側に設けられたECU10と、コネクタCNTとを備える。ECU10は、シャフト31の反負荷側の端部の磁石32と、シャフト31の反負荷側であって、シャフト31の軸方向(例えば、軸方向Ax)の延長線上に配置された回路基板20と、を含む。回路基板20は、磁石32の回転を検出する回転角度センサ23aを含む検出回路23を有する。回転角度センサ23aは、磁石32の回転を検出する磁気センサである。
 図16に示すように、回路基板20の第1面21b及び第2面21aの電子部品の実装状態を重ねあわせると、シャフト31の軸方向Axの延長線上の位置を基準位置として、基準位置から第1方向PXの一方へ順に、第1モータ駆動回路26Aの実装領域A26A、第1の電流検出素子の実装領域ASRA、第1のインバータ回路251Aの複数の駆動素子の実装領域A251A、及び第1コイル配線321の配置領域A321が配置されている。
 同じ基準位置から第1方向PXの他方へ順に、第2モータ駆動回路26Bの実装領域A26B、第2の電流検出素子の実装領域ASRB、第2のインバータ回路251Bの複数の駆動素子の実装領域A251B、及び第2コイル配線322の配置領域A322が配置されている。
 第2方向PYにおいて、制御回路24の制御演算回路241の実装領域A241と、コネクタの端子CNTPとが上記基準位置(シャフト31の軸方向Axの延長線上の位置)を挟む。図16に示すように、基準位置(シャフト31の軸方向Axの延長線上の位置)を第2方向に通る基準線LYAxを境に、第1モータ駆動回路26Aの実装領域A26Aと、第2モータ駆動回路26Bの実装領域A26Bとが第1方向PXに振り分けられている。このため、基準線LYAxを境に、シャント抵抗SRの実装領域ASRAと、シャント抵抗SRの実装領域ASRBとが、第1方向PXに振り分けられている。同様に、基準線LYAxを境に、第1パワー回路25Aに含まれるインバータ回路251の複数の駆動素子の実装領域A251Aと、第2パワー回路25Bに含まれるインバータ回路251の複数の駆動素子の実装領域A251Bとが、第1方向PXに振り分けられている。第1パワー回路25Aに含まれるインバータ回路251の複数の駆動素子の実装領域A251Aと、第2パワー回路25Bに含まれるインバータ回路251の複数の駆動素子の実装領域A251Bとが、離隔しているので、駆動素子の発熱が分散される。
 第1モータ駆動回路26Aの実装領域A26Aと、第1の電流検出素子の実装領域ASRAとが隣接する。また、第2モータ駆動回路26Bの実装領域A26Bと、第2の電流検出素子の実装領域ASRBとが隣接する。これにより、第1モータ駆動回路26Aと第1の電流検出素子であるシャント抵抗SRとの配線が短くなるので、第1モータ駆動回路26A内の信号増幅におけるノイズが低減する。また、第2モータ駆動回路26Bと、第2の電流検出素子であるシャント抵抗SRとの配線が短くなるので、第2モータ駆動回路26B内の信号増幅におけるノイズが低減する。このように、電動駆動装置1は、電流検出素子であるシャント抵抗SRから制御回路24の制御演算回路241までの経路においてシャント抵抗SRで検出された検出値に重畳するノイズを低減することができる。その結果、制御回路24は、ノイズの少ない電流値に基づいて電動モータ30を駆動するので、モータロータに生じるトルクリップルが抑制される。
 図5に示すように、第1の電流検出素子であるシャント抵抗SRは、第1のインバータ回路251Aの複数の駆動素子のうち、下アームの駆動素子に流れる電流を検出する。同様に、第2の電流検出素子であるシャント抵抗SRは、第2のインバータ回路251Bの複数の駆動素子のうち、下アームの駆動素子に流れる電流を検出する。図16に示すように、第1の電流検出素子の実装領域ASRAと第1のインバータ回路の駆動素子の実装領域A251Aとが隣接するので、シャント抵抗SRと第1のインバータ回路251Aの駆動素子との間の配線を短くすることができる。第2の電流検出素子の実装領域ASRBと第2のインバータ回路251Bの駆動素子の実装領域とが隣接するので、シャント抵抗SRと第2のインバータ回路の駆動素子との間の配線を短くすることができる。
 回路基板20は、ノイズフィルタ回路90及び電源供給回路256を配置する電源回路領域A90を備える。電源回路領域A90は、第2方向PYにおいて上記基準位置(シャフト31の軸方向Axの延長線上の位置)と、図14に示すコネクタCNTの端子CNTPとの間に配置されている。これにより、電源回路領域A90は、コネクタCNTの端子CNTPの近傍であって、かつ第1のインバータ回路251Aまでの配線の距離と、第2のインバータ回路251Bまでの配線の距離とに大きな差がないように配置できる。
 また、図5に示すように、第1モータ駆動回路26Aは、第1のインバータ回路251Aの複数の駆動素子を駆動するゲート電圧を昇圧生成する昇圧回路245を有している。前記第2モータ駆動回路26Bは、第2のインバータ回路251Bの複数の駆動素子を駆動するゲート電圧を昇圧生成する昇圧回路245を有している。図14に示すように、第1モータ駆動回路26Aと第1のインバータ回路251Aとが隣接しており、第2モータ駆動回路26Bと第2のインバータ回路251Bとが隣接している。その結果、第1モータ駆動回路26Aから、第1のインバータ回路251Aの複数の駆動素子までを繋ぐ配線の配線抵抗が与えるゲート電圧の信号波形への時定数の影響が小さくなる。そして、昇圧回路245で生成させるゲート電圧を抑制しても、第1のインバータ回路251Aを駆動できるようになる。同様に、第2モータ駆動回路26Bから、第2のインバータ回路251Bの複数の駆動素子までを繋ぐ配線の配線抵抗が与えるゲート電圧の信号波形への時定数の影響が小さくなる。そして、昇圧回路245で生成させるゲート電圧を抑制しても、第2のインバータ回路251Bを駆動できるようになる。そして、第1のインバータ回路251A及び第2のインバータ回路251Bの駆動素子の動作は、高速かつ安定に動作しやすくなる。
 図14から図16に示すように、複数の第1コイル配線321のうち、U相のコイル配線321u、V相のコイル配線321v、W相のコイル配線321wが第2方向PYに配列されている。また、複数の第2コイル配線322のうち、U相のコイル配線322u、V相のコイル配線322v、W相のコイル配線322wが第2方向PYに配列されている。複数の第1コイル配線321の相配列が、複数の第2コイル配線322の相配列と逆順である。これにより、第1U相電流I1u、第1V相電流I1v、第1W相電流I1wを供給する電力供給経路と、第2U相電流I2u、第2V相電流I2v、第2W相電流I2wを供給する電力供給経路とが同等となる。
 上述したように、回路基板20の基板本体21は、両面実装基板である。図15に示すように、第1のインバータ回路251Aの複数の駆動素子、及び第2のインバータ回路251Bの複数の駆動素子は、ヒートシンク40に対向する基板本体21の第1面21bに実装されている。図14に示すように、第1モータ駆動回路26A及び第2モータ駆動回路26Bは、第1面21bとは反対側であって、基板本体21の第2面21aに実装されている。第1モータ駆動回路26Aと、第1のインバータ回路251Aの複数の駆動素子とは、回路基板20の内部導電層を介して電気的に接続される。第2モータ駆動回路26Bと、第2のインバータ回路251Bの複数の駆動素子とは、回路基板20の内部導電層を介して電気的に接続される。これにより、電子部品の実装密度が向上し、回路基板20が小さくなる。また、第1のインバータ回路251Aの複数の駆動素子、及び第2のインバータ回路251Bの複数の駆動素子で発生する熱は、ヒートシンク40で放熱されるので、電動駆動装置1の信頼性が向上する。
 また、電動パワーステアリング装置100は、上述の電動駆動装置1を備え、電動駆動装置1が補助操舵トルクを生じさせる。これにより、電動モータ30のトルクリップルが抑制され、電動パワーステアリング装置100の操作性が向上する。
 (実施形態2)
 図17は、実施形態2に係る電動パワーステアリング装置の模式図である。なお、上述した実施形態1及び実施形態2で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
 図17に示すように、電動パワーステアリング装置100Aは、ラックパラレル方式である。電動モータ30のシャフト31は、動力伝達機構173に接続される。動力伝達機構173は、プーリー176及びベルト177を有している。ベルト177の回転は、ボールねじ装置178のナットを回転させる。これにより、電動モータ30のシャフト31の回転に基づいて、ラックシャフト199Cにアシスト力が付与される。
 (実施形態3)
 図18は、実施形態3に係る電動パワーステアリング装置の模式図である。なお、上述した実施形態1から実施形態2で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。図18に示す電動パワーステアリング装置100Bは、第1ピニオンシャフト199Aに補助操舵トルクを与えるピニオンアシスト方式である。電動パワーステアリング装置100Bにおいて、トルクセンサ194は、第1ピニオンシャフト199Aに連結される。
 電動モータ30は、ウォームシャフトの減速装置175を回転させる。減速装置175のウォームホイールは、第1ピニオンシャフト199Aと一体で回転する。このため、電動モータ30が第1ピニオンギヤ199Bを回転できる。第1ピニオンギヤ199Bは、第1ラック199Dと噛み合う。その結果、電動駆動装置1が減速装置175を介して、第1ラック199Dにアシスト力を付与する。なお、第1ピニオンギヤ199Bは、第1ラック199Dに対し、直交配置であってもよく、直交からずれた斜交配置であってもよい。以上説明したように、実施形態3の電動パワーステアリング装置100Bは、シングルピニオンアシスト方式である。
 (実施形態4)
 図19は、実施形態4に係る電動パワーステアリング装置の模式図である。なお、上述した実施形態1から実施形態3で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。電動パワーステアリング装置100Cは、第1ピニオンシャフト199A及び第1ピニオンギヤ199Bに加え、出力軸192B及び第2ピニオンギヤ171Bを備える。電動パワーステアリング装置100Cは、デュアルピニオンアシスト方式である。トルクセンサ194は、ピニオンシャフト195と第1ピニオンギヤ199Bとの間のトルクを検出する。
 電動モータ30は、ウォームシャフトの減速装置75を回転させる。減速装置75のウォームホイールは、出力軸192Bと一体で回転する。このため、電動モータ30が第2ピニオンギヤ171Bを回転できる。第2ピニオンギヤ171Bは、第2ラック171Cと噛み合う。その結果、電動駆動装置1が減速装置75を介して、第2ラック171Cにアシスト力を付与する。なお、第2ピニオンギヤ171Bは、第2ラック171Cに対し、直交配置であってもよく、直交からずれた斜交配置であってもよい。実施形態4の電動パワーステアリング装置100Cは、デュアルピニオンアシスト方式である。
1 電動駆動装置
10 ECU
20 回路基板
21 基板本体
21a 第2面
21b 第1面
23 検出回路
23a 回転角度センサ
23b センサ制御部
24 制御回路
25A 第1パワー回路
25B 第2パワー回路
26A 第1モータ駆動回路
26B 第2モータ駆動回路
27 電源管理回路
30 電動モータ
31 シャフト
32 磁石
37 第1コイル
38 第2コイル
40 ヒートシンク
41 第1面
42 第2面
90 ノイズフィルタ回路
91 チョークコイル
92 コンデンサ
100、100A、100B、100C 電動パワーステアリング装置
244 電流検出回路
245 昇圧回路
246 電源リレー駆動回路
251 インバータ回路
252 駆動素子
253 コンデンサ
255 電流遮断回路
256 電源供給回路
257 電源遮断素子
258 逆接保護素子
321 第1コイル配線
321u、321v、321w コイル配線
322 第2コイル配線
322u、322v、322w コイル配線
930 ハウジング
931 ステータコア
932 モータロータ

Claims (7)

  1.  負荷側から反負荷側へ軸方向に延びるシャフトと、
     前記シャフトと連動するモータロータと、
     前記モータロータを回転させるステータコアと、3相毎に少なくとも第1コイルグループと第2コイルグループとの2系統のコイルグループに分けられ、かつ前記ステータコアを3相交流で励磁する複数のコイルグループと、を備えるモータステータと、
     前記モータロータ、前記モータステータ及び前記複数のコイルグループを内側に収容する筒状のハウジングと、を含む電動モータと、
     前記電動モータを駆動制御するために、前記シャフトの反負荷側の端部に設けられた磁石と、
     前記シャフトの反負荷側であって、前記シャフトの前記軸方向の延長線上に配置された1枚の回路基板を含む電子制御装置と、
     前記回路基板と前記電動モータとの間に配置されるヒートシンクと、
     前記回路基板に接続される端子を有する、コネクタと、を備え、
     前記回路基板は、
     前記磁石の前記軸方向の延長線上にあり、かつ前記回路基板に取り付けられ、前記磁石の回転を検出する磁気センサを含む検出回路の配置領域と、
     前記第1コイルグループへ電流を供給する第1のインバータ回路の複数の駆動素子の実装領域と、
     前記第2コイルグループへ電流を供給する第2のインバータ回路の複数の駆動素子の実装領域と、
     前記第1のインバータ回路に流れる電流を検知する第1の電流検出素子の実装領域と、
     前記第2のインバータ回路に流れる電流を検知する第2の電流検出素子の実装領域と、
     前記第1の電流検出素子で検出した検出値を増幅する第1の電流検出回路と、前記第1のインバータ回路の複数の駆動素子を駆動する第1のゲート駆動回路と、を有する第1モータ駆動回路の実装領域と、
     前記第2の電流検出素子で検出した検出値を増幅する第2の電流検出回路と、前記第2のインバータ回路の複数の駆動素子を駆動する第2のゲート駆動回路と、を有する第2モータ駆動回路の実装領域と、
     前記第1の電流検出素子で検出した検出値を前記第1の電流検出回路で増幅した電流値に基づいて前記第1のゲート駆動回路を制御し、及び前記第2の電流検出素子で検出した検出値を前記第2の電流検出回路で増幅した電流値に基づいて前記第2のゲート駆動回路を制御する制御回路の実装領域と、
     前記第1コイルグループのそれぞれの第1コイル配線が前記回路基板の基板本体に接続する前記第1コイル配線の配置領域と、
     前記第2コイルグループのそれぞれの第2コイル配線が前記回路基板の基板本体に接続する前記第2コイル配線の配置領域と、
    を有し、
     前記シャフトの前記軸方向の延長線上の位置を基準位置として、前記基準位置から第1方向の一方へ順に、前記第1モータ駆動回路の実装領域、前記第1の電流検出素子の実装領域、前記第1のインバータ回路の複数の駆動素子の実装領域、及び前記第1コイル配線の配置領域が配置され、
     前記基準位置から前記第1方向の他方へ順に、前記第2モータ駆動回路の実装領域、前記第2の電流検出素子の実装領域、前記第2のインバータ回路の複数の駆動素子の実装領域、及び前記第2コイル配線の配置領域が配置され、
     前記第1方向と交差する第2方向において、前記制御回路の実装領域と、前記コネクタの端子とが前記基準位置を挟む、
    電動駆動装置。
  2.  前記第1の電流検出素子は、前記第1のインバータ回路の複数の駆動素子のうち、下アームの駆動素子に流れる電流を検出し、前記第2の電流検出素子は、前記第2のインバータ回路の複数の駆動素子のうち、下アームの駆動素子に流れる電流を検出する、請求項1に記載の電動駆動装置。
  3.  前記回路基板は、
     ノイズフィルタ回路及び電源供給回路を配置する電源回路領域をさらに備え、
     前記電源回路領域は、前記第2方向において前記基準位置と前記コネクタの端子との間に配置されている、請求項1に記載の電動駆動装置。
  4.  前記第1モータ駆動回路は、前記第1のインバータ回路の複数の駆動素子を駆動するゲート電圧を昇圧生成する昇圧回路を有し、
     前記第2モータ駆動回路は、前記第2のインバータ回路の複数の駆動素子を駆動するゲート電圧を昇圧生成する昇圧回路を有している、請求項1に記載の電動駆動装置。
  5.  複数の前記第1コイル配線が前記第2方向に配列され、
     複数の前記第2コイル配線の相配列が、複数の前記第1コイル配線の相配列と逆順となるように、複数の前記第2コイル配線が前記第2方向に配列される、請求項1に記載の電動駆動装置。
  6.  前記回路基板の基板本体は、両面実装基板であり、
     前記第1のインバータ回路の複数の駆動素子、及び前記第2のインバータ回路の複数の駆動素子は、前記ヒートシンクに対向する前記回路基板の基板本体の第1面に実装され、前記第1モータ駆動回路及び前記第2モータ駆動回路は、前記第1面とは反対側であって、前記回路基板の基板本体の第2面に実装されている、請求項1に記載の電動駆動装置。
  7.  請求項1から6のいずれか1項に記載の電動駆動装置を備え、
     前記電動駆動装置が補助操舵トルクを生じさせる電動パワーステアリング装置。
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