WO2024176417A1 - 駆動装置および電動パワーステアリング装置 - Google Patents

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WO2024176417A1
WO2024176417A1 PCT/JP2023/006616 JP2023006616W WO2024176417A1 WO 2024176417 A1 WO2024176417 A1 WO 2024176417A1 JP 2023006616 W JP2023006616 W JP 2023006616W WO 2024176417 A1 WO2024176417 A1 WO 2024176417A1
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WO
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switching element
wiring board
housing
inverter circuit
connection member
Prior art date
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PCT/JP2023/006616
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English (en)
French (fr)
Inventor
崇志 長尾
雅登之 齋藤
豊 釆女
Original Assignee
三菱電機株式会社
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Filing date
Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/02—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection for suppression of electromagnetic interference
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/30—Structural association with control circuits or drive circuits
    • H02K11/33—Drive circuits, e.g. power electronics

Definitions

  • This disclosure relates to a drive unit and an electric power steering device.
  • Patent Document 1 discloses a control device for controlling a motor.
  • This control device has multiple inverter circuits that each control the current supplied to the multiple windings of the motor. This makes it possible to continue driving the motor even if a malfunction occurs in one inverter circuit, ensuring redundancy in the system.
  • the switching elements constituting the multiple inverter circuits are provided on the same surface of the wiring board.
  • the switching elements constituting the multiple inverter circuits are susceptible to the effects of disturbances such as electromagnetic noise or water intrusion at the same time, and there is a possibility that malfunctions will occur in the multiple inverter circuits at the same time. For this reason, there is room for improvement in terms of robustness.
  • the present disclosure aims to provide a drive unit and electric power steering device that suppresses simultaneous malfunctions in multiple inverter circuits and improves robustness.
  • One embodiment of the drive device includes a motor including a motor body having a rotor and two sets of windings that rotate the rotor when a current flows through them, a frame that accommodates the motor body, and a housing that is fitted into the frame; and a control unit that is attached to the motor and controls the current supplied to the two sets of windings.
  • the control unit includes a wiring board having a first surface that faces the housing and a second surface opposite the first surface, a first inverter circuit and a second inverter circuit that can independently supply current to the two sets of windings, and a CPU that controls the first inverter circuit and the second inverter circuit.
  • a first switching element that constitutes the first inverter circuit is disposed on the first surface of the wiring board, and a second switching element that constitutes the second inverter circuit is disposed on the second surface of the wiring board.
  • One embodiment of the electric power steering device according to the present disclosure includes the drive device.
  • This disclosure makes it possible to provide a drive unit and electric power steering device that suppresses simultaneous malfunctions in multiple inverter circuits and improves robustness.
  • FIG. 1 is a circuit diagram of a drive device and an electric power steering device according to a first embodiment of the present invention
  • 1 is a cross-sectional view showing the configuration of a drive device and an electric power steering device according to a first embodiment of the present invention.
  • 1 is a plan view showing a schematic shape of a wiring board according to a first embodiment and an arrangement of components mounted on the wiring board; 3 is a cross-sectional view showing a heat dissipation structure of a switching element according to the first embodiment.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view showing a heat dissipation structure of a switching element according to a second embodiment.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view showing a heat dissipation structure of a switching element according to a third embodiment.
  • Fig. 1 is a circuit diagram of a drive device 1 and an electric power steering device 100 in the embodiment 1.
  • Fig. 2 is a cross-sectional view of the drive device 1.
  • the drive device 1 has a control unit 2 and a motor 4.
  • the electric power steering device 100 is configured to utilize the torque generated by the motor 4 as an assist torque when steering the vehicle.
  • a rotating shaft 43 of the motor 4 is connected to a steering system of the vehicle via a reduction gear or the like.
  • the control unit 2 has a first inverter circuit 3a, a second inverter circuit 3b, a control circuit 5, a first power line switch 6a, a second power line switch 6b, a rotation sensor 14, etc.
  • the control circuit 5 includes a CPU 10, a first pre-driver 11a, a second pre-driver 11b, an input circuit 12, a power supply circuit 13, etc.
  • the control unit 2 has a wiring board 20.
  • the first inverter circuit 3a, the second inverter circuit 3b, the control circuit 5, the first power line switch 6a, the second power line switch 6b, the rotation sensor 14, etc. are mounted on the wiring board 20.
  • the wiring board 20 has a first surface 20a and a second surface 20b.
  • the wiring board 20 is covered by a cover 21.
  • the motor 4 includes a motor body 40, a frame 45, a housing 46, a terminal group 44, etc.
  • a permanent magnet synchronous motor can be used as the motor 4 for example.
  • the motor body 40 has a stator 41 and a rotor 42.
  • the motor 4 is a three-phase brushless motor, and the stator 41 has two sets of three-phase windings (three-phase coils).
  • the three phases are U-phase, V-phase, and W-phase.
  • the first three-phase winding is represented by the symbols Ua, Va, and Wa
  • the second three-phase winding is represented by the symbols Ub, Vb, and Wb.
  • the windings Ua, Va, and Wa are delta-connected, and the windings Ub, Vb, and Wb are delta-connected.
  • these two sets of three-phase windings may be simply referred to as "three-phase windings Ua to Wb.”
  • the three-phase windings Ua to Wb are delta-connected, but star-connection may also be used.
  • the rotor 42 has a rotating shaft 43. The rotating shaft 43 rotates relative to the stator 41 around the motor axis C.
  • the direction along the motor axis C is referred to as the first direction D1 or the axial direction.
  • the first direction D1 also coincides with the thickness direction of the wiring board 20.
  • the wiring board 20 and the rotor 42 are arranged side by side in the first direction D1.
  • the side on which the wiring board 20 is arranged is referred to as the upper side
  • the side on which the rotor 42 is arranged is referred to as the lower side.
  • the wiring board 20 extends so as to intersect (substantially perpendicular to) the first direction D1.
  • the second surface 20b is a surface facing upward
  • the first surface 20a is a surface facing downward.
  • the second surface 20b faces the cover 21 side
  • the first surface 20a faces the rotor 42 side.
  • Viewing from the first direction D1 (axial direction) is referred to as a plan view.
  • a view from the first direction D1 (axial direction) is referred to as a plan view. Note that the first direction D1 does not have to coincide with the vertical direction.
  • the frame 45 is cylindrical.
  • the motor body 40 is housed inside the frame 45.
  • a through hole is formed in the center of the bottom of the frame 45, and the lower bearing 47b is fixed inside this through hole.
  • the lower end of the rotating shaft 43 is inserted into the lower bearing 47b.
  • the housing 46 is provided at the top of the motor 4.
  • the housing 46 is fitted inside the upper end of the cylindrical frame 45.
  • the housing 46 prevents foreign matter from entering the inside of the motor 4.
  • a through hole is formed in the center of the housing 46, and an upper bearing 47a is fixed inside this through hole.
  • the upper end of the rotating shaft 43 is inserted into the upper bearing 47a.
  • the upper bearing 47a and the lower bearing 47b support the rotating shaft 43 so that the rotating shaft 43 can rotate smoothly.
  • a sensor magnet 48 is attached to the upper end of the rotating shaft 43.
  • the sensor magnet 48 has at least one north pole and one south pole.
  • the wiring board 20 is disposed above the housing 46.
  • the stator 41 three-phase windings Ua to Wb
  • the terminal group 44 electrically connects the wiring board 20 to the three-phase windings Ua, Va, Wa, Ub, Vb, and Wb.
  • the housing 46 has a through hole extending in the first direction D1.
  • the terminal group 44 is inserted into the through hole of the housing 46.
  • the terminal group 44 includes six terminals that respectively correspond to the three-phase windings Ua to Wb.
  • FIG. 3 is a plan view showing the schematic shape of wiring board 20 and the arrangement of components mounted on wiring board 20. As shown in FIG. 3, wiring board 20 has a substantially rectangular shape in a plan view.
  • six current supply holes 22 are formed in the wiring board 20.
  • the six terminals included in the terminal group 44 are inserted into these six current supply holes 22.
  • Current is supplied from the inverter circuits 3a, 3b of the wiring board 20 to the three-phase windings Ua to Wb via the current supply holes 22 and the terminal group 44. This causes the rotating shaft 43 to rotate.
  • the six terminals included in the terminal group 44 may be the ends of the three-phase windings Ua to Wb, or may be relay members electrically connected to the ends of the three-phase windings Ua to Wb.
  • the rotation sensor 14 detects the rotation angle of the rotating shaft 43.
  • An MR (magnetoresistance) sensor can be used as the rotation sensor 14.
  • the rotation sensor 14 detects the rotation angle of the rotating shaft 43 by detecting the magnetic field generated by the sensor magnet 48.
  • the rotation sensor 14 is arranged to face the sensor magnet 48. More specifically, as shown in FIG. 2, the rotation sensor 14 is mounted on the first surface 20a of the wiring board 20.
  • the rotation sensor 14 is also arranged at a position overlapping the sensor magnet 48 in a plan view.
  • the rotation sensor 14 may be arranged on the second surface 20b of the wiring board 20.
  • the rotation sensor 14 may be arranged at a position offset from the sensor magnet 48 in a plan view.
  • a connector assembly 50 is disposed above the cover 21.
  • the connector assembly 50 is a part in which a connector, a metal bus bar, terminals, etc., and a holding member 51 that holds them are molded as one unit.
  • the holding member 51 is made of, for example, resin.
  • the connector assembly 50 connects the battery power line and ground line required for controlling and driving the motor 4 to the wiring board 20.
  • the connector assembly 50 also connects signal transmission lines that transmit signals such as torque sensor signals and vehicle communication signals to the wiring board 20.
  • the connector assembly 50 may electrically connect the battery power line, ground line, signal transmission line, etc., all at once to the control unit 2.
  • a connector separate from the connector assembly 50 may be provided for connecting the battery power line, ground line, etc.
  • the connector assembly 50 has a number of connector terminals 52 extending downward from a holding member 51.
  • the connector terminals 52 are respectively inserted into a number of connector through holes 23 (see FIG. 3) formed in the wiring board 20.
  • each connector terminal 52 is electrically connected to a circuit pattern formed on the wiring board 20.
  • the wiring board 20 is fixed to the housing 46 with screws or the like.
  • the wiring board 20 may also be fixed to the cover 21 or the connector assembly 50, etc.
  • the power supply circuit 13 uses the power supplied from the battery 9 to generate a power supply voltage for causing each electronic component (CPU 10, input circuit 12, first pre-driver 11a, second pre-driver 11b, rotation sensor 14, etc.) that constitutes the control unit 2 to operate normally.
  • each electronic component CPU 10, input circuit 12, first pre-driver 11a, second pre-driver 11b, rotation sensor 14, etc.
  • the input circuit 12 inputs various information received by the control unit 2 from the sensors 8 and the rotation sensor 14, etc., to the CPU 10. Although detailed illustration is omitted, the input circuit 12 includes a torque sensor interface circuit and a vehicle communication interface circuit.
  • the torque sensor interface circuit is a circuit for detecting the steering torque of the driver in the electric power steering device 100 and acquiring steering torque information.
  • the vehicle communication interface circuit is a circuit for receiving various information from the vehicle system.
  • the CPU 10 is configured to calculate various control variables for controlling the motor 4.
  • the first pre-driver 11a and the second pre-driver 11b drive the first inverter circuit 3a and the second inverter circuit 3b, respectively, based on the calculation results of the CPU 10.
  • the pre-driver 11a and the pre-driver 11b are, for example, FET driver circuits.
  • the first inverter circuit 3a corresponds to the first three-phase windings Ua, Va, and Wa
  • the second inverter circuit 3b corresponds to the second three-phase windings Ub, Vb, and Wb.
  • the control unit 2 is configured to control these two inverter circuits 3a and 3b so as to supply power independently to each of the two sets of three-phase windings Ua to Wb.
  • the inverter circuits 3a and 3b each have three upper arms and three lower arms corresponding to the U, V, and W phases.
  • the first inverter circuit 3a and the second inverter circuit 3b have the same circuit configuration.
  • the inverter circuits 3a and 3b each have the same circuit configuration for the U, V, and W phases. Therefore, the following will describe the U phase as a representative of these three phases. In other words, the following description also applies to the V and W phases.
  • FIG. 1 shows the components of the inverter circuits 3a and 3b that correspond to the U phase. However, in reality, the inverter circuits 3a and 3b also have components that correspond to the V and W phases. In other words, in FIG. 1, the components of the inverter circuits 3a and 3b that correspond to the V and W phases are omitted.
  • the first inverter circuit 3a has a first smoothing capacitor 31au, a first upper arm side switching element 32au, a first lower arm side switching element 33au, a first shunt resistor 34au, and a first motor relay switching element 35au.
  • the first upper arm side switching element 32au is arranged in the upper arm
  • the first lower arm side switching element 33au is arranged in the lower arm.
  • These two first arm side switching elements 32au, 33au are connected in series.
  • the first motor relay switching element 35au is connected between the two first arm side switching elements 32au, 33au.
  • the first motor relay switching element 35au has a relay function.
  • the first motor relay switching element 35au switches on and off the power supply from the portion between the two first arm side switching elements 32au, 33au to the winding Ua of the motor 4.
  • the first arm side switching elements 32au, 33au are operated by the first pre-driver 11a based on the results of calculations by the CPU 10.
  • a FET Field Effect Transistor
  • the first smoothing capacitor 31au is connected near the first arm side switching elements 32au, 33au.
  • the first smoothing capacitor 31au has the function of suppressing power supply voltage fluctuations and noise during switching.
  • the first shunt resistor 34au is connected between the first lower arm side switching element 33au and ground. The first shunt resistor 34au is used to detect the drive current flowing through the winding Ua of the motor 4.
  • the second inverter circuit 3b has the same circuit configuration as the first inverter circuit 3a. That is, the second inverter circuit 3b has a second smoothing capacitor 31bu, a second upper arm switching element 32bu, a second lower arm switching element 33bu, a second shunt resistor 34bu, and a second motor relay switching element 35bu.
  • the connections and functions of the components of the second inverter circuit 3b are the same as those of the first inverter circuit 3a, so a description is omitted.
  • the inverter circuits 3a and 3b may have a choke coil that suppresses the emission of noise to the outside of the drive device 1 and also suppresses the inflow of noise into the drive device 1.
  • the first power line switch 6a includes a first power relay switching element 36a and a first reverse connection protection relay switching element 37a.
  • the first power relay switching element 36a and the first reverse connection protection relay switching element 37a are connected in series.
  • the parasitic diode of the first reverse connection protection relay switching element 37a is connected in the opposite direction to the parasitic diode of the first power relay switching element 36a.
  • the protection function is a function of protecting the first inverter circuit 3a when the voltage (+B) of the battery 9 and the ground are erroneously connected in reverse when the battery 9 is installed in the vehicle.
  • the first power line switch 6a does not have to have both the switching function and the protection function.
  • the second power line switch 6b has a circuit configuration similar to that of the first power line switch 6a. That is, the second power line switch 6b includes a switching element 36b for the second power relay and a switching element 37b for the second reverse connection protection relay. The connections and functions of the components of the second power line switch 6b are similar to those of the first power line switch 6a, so a description thereof will be omitted.
  • Figure 3 is a view of the wiring board 20 as seen from the second surface 20b side.
  • components mounted on the second surface 20b are shown with solid lines
  • components mounted on the first surface 20a are shown with dashed lines.
  • the CPU 10 and the power supply circuit 13 are mounted on the second surface 20b of the wiring board 20.
  • the CPU 10 may also be mounted on the first surface 20a.
  • the second inverter circuit 3b and the second power line switch 6b are mounted on the second surface 20b of the wiring board 20.
  • the three second upper arm side switching elements 32bu, 32bv, 32bw, the three second lower arm side switching elements 33bu, 33bv, 33bw, and the three second motor relay switching elements 35bu, 35bv, 35bw corresponding to the Ub, Vb, and Wb phases are mounted on the second surface 20b of the wiring board 20.
  • the second power supply relay switching element 36b and the second reverse connection protection relay switching element 37b are mounted on the second surface 20b of the wiring board 20.
  • the switching elements 32bu, 32bv, 32bw, 33bu, 33bv, 33bw, 35bu, 35bv, and 35bw that constitute the second inverter circuit 3b are collectively referred to as the "second switching element 30b.”
  • the first inverter circuit 3a and the first power line switch 6a are mounted on the first surface 20a of the wiring board 20.
  • the three first upper arm side switching elements 32au, 32av, 32aw, the three first lower arm side switching elements 33au, 33av, 33aw, and the three first motor relay switching elements 35au, 35av, 35aw corresponding to the Ua, Va, and Wa phases are mounted on the first surface 20a of the wiring board 20.
  • the first power relay switching element 36a and the first reverse connection protection relay switching element 37a are mounted on the first surface 20a of the wiring board 20.
  • the switching elements 32au, 32av, 32aw, 33au, 33av, 33aw, 35au, 35av, and 35aw that make up the first inverter circuit 3a are collectively referred to as the "first switching element 30a.”
  • the electric power steering device 100 has a heat dissipation structure that dissipates heat generated by the first switching element 30a and the second switching element 30b to the housing 46. More specifically, the housing 46 is disposed so as to face the first surface 20a of the wiring board 20. A gap is formed between the wiring board 20 and the housing 46 in the first direction D1, and a thermal connection member 24 is provided in this gap. The thermal connection member 24 thermally connects the wiring board 20 and the housing 46.
  • the thermal connection member 24 has insulating properties and high thermal conductivity.
  • the thermal connection member 24 is, for example, a heat dissipation grease.
  • the wiring board 20 is also provided with a metal heat conducting member 25 that is disposed penetrating from the second surface 20b to the first surface 20a.
  • the heat conducting member 25 is disposed at a position that overlaps with the second switching element 30b in a plan view.
  • the heat conducting member 25 is a thermal via.
  • the heat conducting member 25 may also be a copper inlay.
  • the first switching element 30a has a first surface 30a1 facing upward and a second surface 30a2 facing downward.
  • the first surface 30a1 of the first switching element 30a is connected to the first surface 20a of the wiring board 20.
  • the second surface 30a2 of the first switching element 30a has an exposed electrode and functions as a heat dissipation section.
  • the second surface 30a2 of the first switching element 30a is covered by a thermal connection member 24.
  • the second surface 30a2 of the first switching element 30a is in contact with the thermal connection member 24 and is thermally connected to the thermal connection member 24.
  • the second switching element 30b has a first surface 30b1 facing downward and a second surface 30b2 facing upward.
  • the first surface 30b1 of the second switching element 30b is connected to the second surface 20b of the wiring board 20.
  • the first surface 30b1 of the second switching element 30b is thermally connected to the thermal connection member 24 via the thermal conduction member 25.
  • the heat of the first switching element 30a is dissipated to the housing 46 via the thermal connection member 24.
  • the heat of the second switching element 30b is dissipated to the housing 46 via the thermal conduction member 25 and the thermal connection member 24.
  • the first switching element 30a and the second switching element 30b have different heat dissipation paths, and the first switching element 30a and the second switching element 30b have different thermal histories. This makes it possible to prevent deterioration due to heat from progressing simultaneously in the first switching element 30a and the second switching element 30b.
  • the first switching element 30a and the second switching element 30b may have different heat dissipation properties.
  • the size, structure, or material of the package components of the switching elements, or the size or structure of the chips of the switching elements may be made different, thereby making it possible to make the heat dissipation properties different between the first switching element 30a and the second switching element 30b.
  • the first switching element 30a and the second switching element 30b can be more effectively prevented from simultaneously deteriorating due to heat generation.
  • the driving device 1 includes a motor 4 including a rotor 42, a motor body 40 having two sets of windings that rotate the rotor 42 when a current flows through the motor body 40, a frame 45 that accommodates the motor body 40, and a housing 46 that is fitted into the frame 45, and a control unit 2 that is attached to the motor 4 and controls the current supplied to the two sets of windings.
  • the control unit 2 includes a wiring board 20 having a first surface 20a that faces the housing 46 and a second surface 20b opposite to the first surface 20a, a first inverter circuit 3a and a second inverter circuit 3b that can independently supply current to the two sets of windings, and a CPU 10 that controls the first inverter circuit 3a and the second inverter circuit 3b.
  • the first switching element 30a that constitutes the first inverter circuit 3a is disposed on the first surface 20a of the wiring board 20.
  • the second switching element 30b that constitutes the second inverter circuit 3b is disposed on the second surface 20b of the wiring board 20.
  • the electric power steering device 100 includes the drive device 1 .
  • the first switching element 30a constituting the first inverter circuit 3a and the second switching element 30b constituting the second inverter circuit 3b are arranged separately on different surfaces of the wiring board 20. This makes it possible to prevent the first switching element 30a and the second switching element 30b from being simultaneously affected by disturbances. Therefore, even if a malfunction occurs in one inverter circuit due to a disturbance, it is unlikely that a malfunction will occur in the remaining inverter circuit. In other words, the motor 4 can continue to be driven by the remaining inverter circuit. This makes it possible to provide a drive device 1 that prevents malfunctions from occurring simultaneously in multiple inverter circuits 3a, 3b and has improved robustness.
  • a thermal connection member 24 that thermally connects the housing 46 and the wiring board 20 is provided between the housing 46 and the wiring board 20.
  • a heat conduction member 25 is provided on the wiring board 20, which is disposed so as to penetrate from the first surface 20a to the second surface 20b and is thermally connected to the thermal connection member 24.
  • the first switching element 30a is thermally connected to the housing 46 via the thermal connection member 24.
  • the second switching element 30b is thermally connected to the housing 46 via the thermal conduction member 25 and the thermal connection member 24.
  • Embodiment 2 Next, a description will be given of a drive unit and an electric power steering device according to embodiment 2.
  • the drive unit and the electric power steering device according to this embodiment are basically similar in configuration to the drive unit and the electric power steering device according to embodiment 1, so the description will focus on the differences.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing a heat dissipation structure of switching elements 30a and 30b according to the second embodiment.
  • the upper surface 46a of the housing 46 i.e., the surface of the housing 46 that faces the wiring board 20
  • the upper surface 46a of the housing 46 is configured to be flush with the wiring board 20. That is, the upper surface of the portion of the housing 46 that overlaps with the first switching element 30a in a plan view and the upper surface of the portion of the housing 46 that overlaps with the second switching element 30b in a plan view are flush with each other. This makes it easier to process the housing 46 and reduces parts costs.
  • the distance h1 in the first direction D1 between the second surface 30a2 of the first switching element 30a and the upper surface 46a of the housing 46 is smaller than the distance h2 in the first direction D1 between the first surface 20a of the wiring board 20 and the upper surface 46a of the housing 46. That is, the size in the first direction D1 of the portion of the thermal connection member 24 that is provided between the first switching element 30a and the housing 46 is smaller than the size in the first direction D1 of the portion of the thermal connection member 24 that overlaps with the second switching element 30b in a plan view. This increases the difference in thermal history between the first switching element 30a and the second switching element 30b, making it possible to more effectively prevent simultaneous deterioration due to heat generation in the first switching element 30a and the second switching element 30b.
  • Embodiment 3 Next, a description will be given of a drive unit and an electric power steering device according to embodiment 3.
  • the drive unit and the electric power steering device according to this embodiment are basically similar in configuration to the drive unit and the electric power steering device according to embodiment 1, so the description will focus on the differences.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing a heat dissipation structure of switching elements 30a and 30b according to the third embodiment.
  • the housing 46 is provided with a protruding portion 49 that protrudes from the upper surface 46a of the housing 46 toward the wiring board 20.
  • the protruding portion 49 is disposed in a portion that overlaps with the second switching element 30b in a plan view.
  • the upper surface 49a of the protruding portion 49 is closer to the first surface 20a of the wiring board 20 than the upper surface 46a.
  • the distance h1 in the first direction D1 between the second surface 30a2 of the first switching element 30a and the upper surface 46a of the housing 46 is greater than the distance h2 in the first direction D1 between the first surface 20a of the wiring board 20 and the upper surface 49a of the protruding portion 49. That is, the size in the first direction D1 of the portion of the thermal connection member 24 that is provided between the first switching element 30a and the housing 46 is greater than the size in the first direction D1 of the portion of the thermal connection member 24 that overlaps with the second switching element 30b in a plan view. In this case, the heat dissipation performance of the second switching element 30b can be further improved.
  • the first inverter circuit 3a is connected to the first power supply line switch 6a
  • the second inverter circuit 3b is connected to the second power supply line switch 6b.
  • a common power supply line switch may be used for the first inverter circuit 3a and the second inverter circuit 3b.
  • the first inverter circuit 3a and the second inverter circuit 3b are connected to a common battery 9 and ground.
  • the first inverter circuit 3a and the second inverter circuit 3b may be connected to batteries and grounds of different systems.
  • the drive device 1 may be used for purposes other than the electric power steering device 100.
  • the above-described embodiments and modifications may be combined as appropriate.

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Abstract

本開示に係る駆動装置は、ロータおよび２組の巻線を有するモータ本体と、モータ本体を収容するフレームと、フレームに嵌合されているハウジングと、を備えるモータと、モータに取り付けられ、２組の巻線に供給する電流を制御する制御ユニットと、を備え、制御ユニットは、ハウジングと対向する第１面と、第１面と反対側の第２面とを有する配線基板と、２組の巻線にそれぞれ電流を独立して供給可能な、第１インバータ回路および第２インバータ回路と、第１インバータ回路および第２インバータ回路を制御するＣＰＵと、を有し、第１インバータ回路を構成する第１スイッチング素子は、配線基板の第１面に配置されており、第２インバータ回路を構成する第２スイッチング素子は、配線基板の第２面に配置されている。

Description

駆動装置および電動パワーステアリング装置
　本開示は、駆動装置および電動パワーステアリング装置に関する。
　特許文献１には、モータを制御するための制御装置が開示されている。この制御装置は、モータが備える複数系統の巻線に供給する電流を、それぞれ制御する複数系統のインバータ回路を有する。これにより、一つのインバータ回路に不具合が生じた場合であっても、モータの駆動を継続することが可能となり、システムの冗長性が確保される。
日本国特許第６０５６８２７号公報
　特許文献１では、複数系統のインバータ回路を構成するスイッチング素子が、配線基板における同一の面上に設けられている。このような配置では、電磁ノイズまたは水の侵入などの外乱の影響を、複数系統のインバータ回路を構成するスイッチング素子が同時に受けやすく、複数系統のインバータ回路に同時に不具合が生じる可能性がある。このため、ロバスト性の観点において改善の余地があった。
　本開示は、上記の事情に鑑みて、複数系統のインバータ回路に同時に不具合が生じることを抑制し、ロバスト性を向上させた駆動装置およ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。
　本開示に係る駆動装置の一つの態様は、ロータおよび電流が流れることで前記ロータを回転させる２組の巻線を有するモータ本体と、前記モータ本体を収容するフレームと、前記フレームに嵌合されているハウジングと、を備えるモータと、前記モータに取り付けられ、前記２組の巻線に供給する電流を制御する制御ユニットと、を備え、前記制御ユニットは、前記ハウジングと対向する第１面と、前記第１面と反対側の第２面とを有する配線基板と、前記２組の巻線にそれぞれ電流を独立して供給可能な、第１インバータ回路および第２インバータ回路と、前記第１インバータ回路および前記第２インバータ回路を制御するＣＰＵと、を有し、前記第１インバータ回路を構成する第１スイッチング素子は、前記配線基板の前記第１面に配置されており、前記第２インバータ回路を構成する第２スイッチング素子は、前記配線基板の前記第２面に配置されている。
　本開示に係る電動パワーステアリング装置の一つの態様は、前記駆動装置を備える。
　本開示によれば、複数系統のインバータ回路に同時に不具合が生じることを抑制し、ロバスト性を向上させた駆動装置および電動パワーステアリング装置を提供できる。
実施の形態１に係る駆動装置および電動パワーステアリング装置の回路図である。 実施の形態１に係る駆動装置および電動パワーステアリング装置の構成を示す断面図である。 実施の形態１に係る配線基板の概略形状および配線基板に実装された部品の配置を示した平面図である。 実施の形態１に係るスイッチング素子の放熱構造を示す断面図である。 実施の形態２に係るスイッチング素子の放熱構造を示す断面図である。 実施の形態３に係るスイッチング素子の放熱構造を示す断面図である。
　以下、図面を参照しながら、本開示の実施の形態について説明する。なお、本開示の範囲は、以下の実施の形態に限定されず、本開示の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。
　実施の形態１．
　図１は、実施の形態１における駆動装置１および電動パワーステアリング装置１００の回路図である。図２は、駆動装置１の断面図である。
　図１に示されるように、駆動装置１は、制御ユニット２およびモータ４を有している。電動パワーステアリング装置１００は、モータ４が生じさせるトルクを、車両の操舵時のアシストトルクとして利用するように構成されている。詳細な説明は省略するが、モータ４の回転シャフト４３が、減速機等を介して、車両の操舵系に接続される。
　図１に示されるように、制御ユニット２は、第１インバータ回路３ａ、第２インバータ回路３ｂ、制御回路５、第１電源ラインスイッチ６ａ、第２電源ラインスイッチ６ｂ、回転センサ１４、等を有している。制御回路５は、ＣＰＵ１０、第１プリドライバ１１ａ、第２プリドライバ１１ｂ、入力回路１２、電源回路１３、等を含んでいる。
　図２に示されるように、制御ユニット２は配線基板２０を有している。第１インバータ回路３ａ、第２インバータ回路３ｂ、制御回路５、第１電源ラインスイッチ６ａ、第２電源ラインスイッチ６ｂ、回転センサ１４、等は、配線基板２０に実装されている。配線基板２０は、第１面２０ａおよび第２面２０ｂを有している。配線基板２０は、カバー２１によって覆われている。
　図２に示されるように、モータ４は、モータ本体４０、フレーム４５、ハウジング４６、端子群４４、等を備えている。モータ４としては、例えば永久磁石同期電動機を採用できる。
　モータ本体４０は、ステータ４１およびロータ４２を有する。モータ４は、３相ブラシレスモータであり、ステータ４１は、２組の３相巻線（３相コイル）を有している。３相とは、Ｕ相、Ｖ相、およびＷ相である。図１では、第１の３相巻線を、符号Ｕａ、Ｖａ、Ｗａにより表し、第２の３相巻線を、符号Ｕｂ、Ｖｂ、Ｗｂにより表す。巻線Ｕａ、Ｖａ、Ｗａはデルタ結線されており、巻線Ｕｂ、Ｖｂ、Ｗｂはデルタ結線されている。以下では、これら２組の３相巻線を、単に「３相巻線Ｕａ～Ｗｂ」と表記する場合がある。図１では３相巻線Ｕａ～Ｗｂがデルタ結線されているが、スター結線を用いてもよい。ロータ４２は、回転シャフト４３を有している。回転シャフト４３は、モータ軸Ｃを中心として、ステータ４１に対して回転する。
（方向定義）
　本明細書では、モータ軸Ｃに沿う方向を第１方向Ｄ１または軸方向という。第１方向Ｄ１は、配線基板２０の厚さ方向とも一致する。図２に示されるように、配線基板２０およびロータ４２は、第１方向Ｄ１において並べて配置されている。第１方向Ｄ１において、配線基板２０が配置された側を上方といい、ロータ４２が配置された側を下方という。配線基板２０は、第１方向Ｄ１に交差（略直交）するように延在している。配線基板２０において、第２面２０ｂは上方を向く面であり、第１面２０ａは下方を向く面である。すなわち、第２面２０ｂはカバー２１側を向いており、第１面２０ａはロータ４２側を向いている。第１方向Ｄ１（軸方向）から見ることを平面視という。第１方向Ｄ１（軸方向）から見た図を平面図という。なお、第１方向Ｄ１は、鉛直方向と一致していなくてもよい。
　図２に示されるように、フレーム４５は筒状である。フレーム４５の内側に、モータ本体４０が収容されている。フレーム４５の底部の中央には貫通穴が形成されており、この貫通穴の内側に下側ベアリング４７ｂが固定されている。下側ベアリング４７ｂには、回転シャフト４３の下端部が挿通される。
　ハウジング４６は、モータ４における上部に設けられている。ハウジング４６は、筒状のフレーム４５における上端部の内側に嵌合されている。ハウジング４６は、モータ４の内部への異物混入を防ぐ。ハウジング４６の中央には貫通穴が形成されており、この貫通穴の内側に上側ベアリング４７ａが固定されている。上側ベアリング４７ａには、回転シャフト４３の上端部が挿通される。
　上側ベアリング４７ａおよび下側ベアリング４７ｂは、回転シャフト４３が円滑に回転できるように、回転シャフト４３を保持する。
　回転シャフト４３の上端には、センサマグネット４８が取り付けられている。センサマグネット４８は、Ｎ極およびＳ極を少なくともそれぞれ１つ以上有する。
　図２に示されるように、配線基板２０は、ハウジング４６の上方に配置されている。ステータ４１（３相巻線Ｕａ～Ｗｂ）は、ハウジング４６の下方に配置されている。端子群４４は、配線基板２０と３相巻線Ｕａ、Ｖａ、Ｗａ、Ｕｂ、Ｖｂ、Ｗｂとを電気的に接続する。具体的に、ハウジング４６は、第１方向Ｄ１に延びる貫通穴を有している。端子群４４は、ハウジング４６の貫通穴に挿通されている。端子群４４には、３相巻線Ｕａ～Ｗｂにそれぞれ対応する、６本の端子が含まれている。
　図３は、配線基板２０の概略形状および配線基板２０に実装された部品の配置を示した平面図である。図３に示されるように、配線基板２０は、平面視において略長方形状である。
　図３に示されるように、配線基板２０には、６つの電流供給穴２２が形成されている。端子群４４に含まれる６本の端子は、これら６つの電流供給穴２２に、それぞれ挿入される。電流供給穴２２および端子群４４を介して、配線基板２０のインバータ回路３ａ、３ｂから、３相巻線Ｕａ～Ｗｂへと、電流が供給される。これにより、回転シャフト４３が回転する。なお、端子群４４に含まれる６本の端子は、３相巻線Ｕａ～Ｗｂの端部であってもよいし、３相巻線Ｕａ～Ｗｂの端部に電気的に接続された中継部材であってもよい。
　回転センサ１４は、回転シャフト４３の回転角を検出する。回転センサ１４としては、ＭＲ（magnetoresistance：磁気抵抗）センサを使用できる。回転センサ１４は、センサマグネット４８が発生させる磁界を検知することで、回転シャフト４３の回転角を検出する。回転センサ１４は、センサマグネット４８に対向するように配置されている。より具体的には、図２に示されるように、回転センサ１４は、配線基板２０の第１面２０ａに実装されている。また、回転センサ１４は、平面視において、センサマグネット４８と重なる位置に配置される。このように配置することで、回転センサ１４による回転角の検出精度が高められ、駆動装置１によるモータ４の制御性を向上させることができる。ただし、所望の検出精度を得られるのであれば、回転センサ１４を配線基板２０の第２面２０ｂに配置してもよい。あるいは、平面視においてセンサマグネット４８に対してずれた位置に回転センサ１４を配置してもよい。
　図２に示されるように、カバー２１の上方には、コネクタアセンブリ５０が配置されている。コネクタアセンブリ５０は、コネクタ、金属製のバスバーおよびターミナル等と、これらを保持する保持部材５１と、が一体成型された部品である。保持部材５１は、例えば樹脂製である。コネクタアセンブリ５０は、モータ４の制御およびモータ４の駆動に必要なバッテリ電源ラインおよびグランドラインを配線基板２０に接続する。また、コネクタアセンブリ５０は、トルクセンサ信号および車両通信信号等の信号を伝達する信号伝達ラインを配線基板２０に接続する。コネクタアセンブリ５０は、バッテリ電源ライン、グランドライン、信号伝達ライン等を、一括して制御ユニット２に対して電気的に接続してもよい。あるいは、コネクタアセンブリ５０とは別のコネクタを、バッテリ電源ライン、グランドライン等の接続用に設けてもよい。
　コネクタアセンブリ５０は、保持部材５１から下方に延びる複数のコネクタターミナル５２を有する。複数のコネクタターミナル５２は、配線基板２０に形成された、複数のコネクタ貫通穴２３（図３参照）にそれぞれ挿通される。また、各コネクタターミナル５２は、配線基板２０上に形成された回路パターンに電気的に接続される。
　配線基板２０は、ハウジング４６にネジ等で固定される。配線基板２０は、カバー２１またはコネクタアセンブリ５０等に固定されていてもよい。
　次に、制御ユニット２の各部位の動作の概略を説明する。
　電源回路１３は、バッテリ９から供給された電力を用いて、制御ユニット２を構成する各電子部品（ＣＰＵ１０、入力回路１２、第１プリドライバ１１ａ、第２プリドライバ１１ｂ、回転センサ１４等）を正常に動作させる為の電源電圧を生成する。
　入力回路１２は、制御ユニット２がセンサ類８および回転センサ１４等から受け取る各種情報を、ＣＰＵ１０に対して入力する。詳細な図示は省略するが、入力回路１２は、トルクセンサインターフェース回路および車両通信インターフェース回路を含む。トルクセンサインターフェース回路は、電動パワーステアリング装置１００において運転者のステアリングトルクを検知して、ステアリングトルクの情報を取得するための回路である。車両通信インターフェース回路は、車両システムからの種々の情報を受信するための回路である。
　ＣＰＵ１０は、モータ４を制御するための各種の制御量を演算するように構成されている。第１プリドライバ１１ａおよび第２プリドライバ１１ｂは、ＣＰＵ１０の演算結果に基づき、第１インバータ回路３ａおよび第２インバータ回路３ｂをそれぞれ駆動する。プリドライバ１１ａ、プリドライバ１１ｂは、例えば、ＦＥＴドライバ回路である。
　図１に示されるように、第１インバータ回路３ａは第１の３相巻線Ｕａ、Ｖａ、Ｗａに対応し、第２インバータ回路３ｂは第２の３相巻線Ｕｂ、Ｖｂ、Ｗｂに対応している。制御ユニット２は、これら２つのインバータ回路３ａ、３ｂを制御することで、２組の３相巻線Ｕａ～Ｗｂそれぞれに対して独立に電力を供給できるよう構成されている。
　インバータ回路３ａ、３ｂはそれぞれ、Ｕ、Ｖ、Ｗの各相に対応する、３つの上アームおよび３つの下アームを有している。第１インバータ回路３ａおよび第２インバータ回路３ｂは、同様の回路構成を有する。さらに、インバータ回路３ａ、３ｂにおいて、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相に関するそれぞれの回路構成は同様である。そこで以下では、これら３つの相を代表させて、Ｕ相について説明する。つまり、以下の説明はＶ相、Ｗ相についても同様に適用される。また、図１では、インバータ回路３ａ、３ｂの構成要素のうち、Ｕ相に対応する構成要素を表示している。ただし実際には、インバータ回路３ａ、３ｂは、Ｖ相、Ｗ相に対応する構成要素も有している。つまり、図１では、インバータ回路３ａ、３ｂがそれぞれ有する、Ｖ相およびＷ相に対応する構成要素が省略されている。
　図１に示されるように、第１インバータ回路３ａは、第１平滑コンデンサ３１ａｕと、第１上アーム側スイッチング素子３２ａｕと、第１下アーム側スイッチング素子３３ａｕと、第１シャント抵抗３４ａｕと、第１モータリレー用スイッチング素子３５ａｕと、を有している。第１上アーム側スイッチング素子３２ａｕは上アームに配置され、第１下アーム側スイッチング素子３３ａｕは下アームに配置されている。これら２つの第１アーム側スイッチング素子３２ａｕ、３３ａｕは、直列に接続されている。第１モータリレー用スイッチング素子３５ａｕは、２つの第１アーム側スイッチング素子３２ａｕ、３３ａｕの間に接続されている。第１モータリレー用スイッチング素子３５ａｕは、リレー機能を有している。すなわち第１モータリレー用スイッチング素子３５ａｕは、２つの第１アーム側スイッチング素子３２ａｕ、３３ａｕの間の部分から、モータ４の巻線Ｕａに向けた、電力供給のオン、オフを切り替える。第１アーム側スイッチング素子３２ａｕ、３３ａｕは、ＣＰＵ１０による演算結果に基づき、第１プリドライバ１１ａによって動作させられる。第１上アーム側スイッチング素子３２ａｕ、第１下アーム側スイッチング素子３３ａｕ、および第１モータリレー用スイッチング素子３５ａｕの一例として、ＦＥＴ（Field Effect Transistor：電界効果トランジスタ）を採用可能である。
　第１平滑コンデンサ３１ａｕは、第１アーム側スイッチング素子３２ａｕ、３３ａｕの近傍に接続されている。第１平滑コンデンサ３１ａｕは、スイッチング時の電源電圧変動およびノイズを抑制する機能を有する。第１シャント抵抗３４ａｕは、第１下アーム側スイッチング素子３３ａｕとグランドとの間に接続されている。第１シャント抵抗３４ａｕは、モータ４の巻線Ｕａに流れる駆動電流を検出するために用いられる。
　第２インバータ回路３ｂも、第１インバータ回路３ａと同様の回路構成を有する。つまり、第２インバータ回路３ｂは、第２平滑コンデンサ３１ｂｕと、第２上アーム側スイッチング素子３２ｂｕと、第２下アーム側スイッチング素子３３ｂｕと、第２シャント抵抗３４ｂｕと、第２モータリレー用スイッチング素子３５ｂｕと、を有している。第２インバータ回路３ｂの各部位の接続関係および機能は第１インバータ回路３ａと同様であるため、説明を省略する。
　なお、インバータ回路３ａ、３ｂは、駆動装置１の外部へのノイズの放出を抑制するとともに、駆動装置１の内部へのノイズの流入を抑制するチョークコイルを有していてもよい。
　第１電源ラインスイッチ６ａは、第１電源リレー用スイッチング素子３６ａおよび第１逆接保護リレー用スイッチング素子３７ａを含んでいる。第１電源リレー用スイッチング素子３６ａおよび第１逆接保護リレー用スイッチング素子３７ａは、直列に接続されている。第１逆接保護リレー用スイッチング素子３７ａの寄生ダイオードは、第１電源リレー用スイッチング素子３６ａの寄生ダイオードと逆向きになるよう接続される。このように第１電源リレー用スイッチング素子３６ａおよび第１逆接保護リレー用スイッチング素子３７ａを接続することで、以下の切替機能および保護機能の両方を、第１電源ラインスイッチ６ａに持たせることができる。切替機能とは、第１インバータ回路３ａに対して、電力を供給および遮断する機能である。保護機能とは、車両にバッテリ９が搭載される際、バッテリ９の電圧（＋Ｂ）とグランドとが誤って逆に接続された場合に、第１インバータ回路３ａを保護する機能である。ただし、第１電源ラインスイッチ６ａが切替機能および保護機能の両方を有していなくてもよい。
　第２電源ラインスイッチ６ｂも、第１電源ラインスイッチ６ａと同様の回路構成を有する。つまり、第２電源ラインスイッチ６ｂは、第２電源リレー用スイッチング素子３６ｂおよび第２逆接保護リレー用スイッチング素子３７ｂを含んでいる。第２電源ラインスイッチ６ｂの各部位の接続関係および機能は第１電源ラインスイッチ６ａと同様であるため、説明を省略する。
　次に、駆動装置１に含まれる各構成要素の配置について、図３および図４を参照して説明する。なお、図３は、配線基板２０を第２面２０ｂ側から見た図である。図３では、第２面２０ｂに実装される部品は実線で示し、第１面２０ａに実装される部品は破線で示している。
　図３に示されるように、配線基板２０の第２面２０ｂには、ＣＰＵ１０および電源回路１３が実装される。なお、ＣＰＵ１０は、第１面２０ａに実装されてもよい。
　配線基板２０の第２面２０ｂには、第２インバータ回路３ｂおよび第２電源ラインスイッチ６ｂが実装される。具体的には、配線基板２０の第２面２０ｂには、Ｕｂ相、Ｖｂ相、Ｗｂ相の各相に対応する、３つの第２上アーム側スイッチング素子３２ｂｕ、３２ｂｖ、３２ｂｗ、３つの第２下アーム側スイッチング素子３３ｂｕ、３３ｂｖ、３３ｂｗ、および３つの第２モータリレー用スイッチング素子３５ｂｕ、３５ｂｖ、３５ｂｗが実装される。配線基板２０の第２面２０ｂには、第２電源リレー用スイッチング素子３６ｂおよび第２逆接保護リレー用スイッチング素子３７ｂが実装される。なお、以下の説明では、第２インバータ回路３ｂを構成するスイッチング素子３２ｂｕ、３２ｂｖ、３２ｂｗ、３３ｂｕ、３３ｂｖ、３３ｂｗ、３５ｂｕ、３５ｂｖ、３５ｂｗを、包括して「第２スイッチング素子３０ｂ」ともいう。
　配線基板２０の第１面２０ａには、第１インバータ回路３ａおよび第１電源ラインスイッチ６ａが実装される。具体的には、配線基板２０の第１面２０ａには、Ｕａ相、Ｖａ相、Ｗａ相の各相に対応する、３つの第１上アーム側スイッチング素子３２ａｕ、３２ａｖ、３２ａｗ、３つの第１下アーム側スイッチング素子３３ａｕ、３３ａｖ、３３ａｗ、および３つの第１モータリレー用スイッチング素子３５ａｕ、３５ａｖ、３５ａｗが実装される。配線基板２０の第１面２０ａには、第１電源リレー用スイッチング素子３６ａおよび第１逆接保護リレー用スイッチング素子３７ａが実装される。なお、以下の説明では、第１インバータ回路３ａを構成するスイッチング素子３２ａｕ、３２ａｖ、３２ａｗ、３３ａｕ、３３ａｖ、３３ａｗ、３５ａｕ、３５ａｖ、３５ａｗを、包括して「第１スイッチング素子３０ａ」ともいう。
　図４に示されるように、実施の形態１に係る電動パワーステアリング装置１００は、第１スイッチング素子３０ａおよび第２スイッチング素子３０ｂが発した熱を、ハウジング４６へ放熱する放熱構造を有している。より詳しくは、ハウジング４６は、配線基板２０の第１面２０ａと対向するよう配置されている。配線基板２０とハウジング４６との間には、第１方向Ｄ１の隙間が形成され、この隙間に熱接続部材２４が設けられている。熱接続部材２４は、配線基板２０とハウジング４６とを熱的に接続する。熱接続部材２４は、絶縁性を有し、かつ高い熱伝導性を有する。熱接続部材２４は、例えば放熱グリスである。熱接続部材２４を設けることで、第１スイッチング素子３０ａおよび第２スイッチング素子３０ｂが発した熱を、熱接続部材２４を介してハウジング４６へと効率よく伝えることができる。
　また、配線基板２０には、第２面２０ｂから第１面２０ａまで貫通して配置される金属製の熱伝導部材２５が設けられる。熱伝導部材２５は、平面視において、第２スイッチング素子３０ｂと重なる位置に配置される。図４の例では、熱伝導部材２５は、サーマルビアである。熱伝導部材２５は、銅インレイであってもよい。
　第１スイッチング素子３０ａは、上方を向く第１面３０ａ１と、下方を向く第２面３０ａ２とを有する。第１スイッチング素子３０ａの第１面３０ａ１は、配線基板２０の第１面２０ａに接続されている。第１スイッチング素子３０ａの第２面３０ａ２は、電極が露出しており、放熱部として機能する。第１スイッチング素子３０ａの第２面３０ａ２は、熱接続部材２４に覆われる。第１スイッチング素子３０ａの第２面３０ａ２は、熱接続部材２４に接触しており、熱接続部材２４と熱的に接続されている。
　第２スイッチング素子３０ｂは、下方を向く第１面３０ｂ１と、上方を向く第２面３０ｂ２とを有する。第２スイッチング素子３０ｂの第１面３０ｂ１は、配線基板２０の第２面２０ｂに接続されている。第２スイッチング素子３０ｂの第１面３０ｂ１は、熱伝導部材２５を介して、熱接続部材２４と熱的に接続されている。
　第１スイッチング素子３０ａの熱は、熱接続部材２４を介してハウジング４６へ放熱される。第２スイッチング素子３０ｂの熱は、熱伝導部材２５および熱接続部材２４を介してハウジング４６へ放熱される。すなわち、第１スイッチング素子３０ａと第２スイッチング素子３０ｂとでは、放熱経路が異なっており、第１スイッチング素子３０ａと第２スイッチング素子３０ｂとで熱履歴が異なることとなる。これにより、第１スイッチング素子３０ａおよび第２スイッチング素子３０ｂにおいて、発熱による劣化が同時に進行することを防止できる。
　なお、第１スイッチング素子３０ａと第２スイッチング素子３０ｂとで、放熱性の異なるスイッチング素子を用いてもよい。例えば、スイッチング素子のパッケージ部品のサイズ、構造、または材質、あるいはスイッチング素子のチップのサイズまたは構造、などを異ならせることにより、第１スイッチング素子３０ａと第２スイッチング素子３０ｂとで、放熱性を異ならせることができる。この場合、第１スイッチング素子３０ａおよび第２スイッチング素子３０ｂにおいて、発熱による劣化が同時に進行することをより効果的に防止できる。
　以上説明したように、本実施の形態に係る駆動装置１は、ロータ４２および電流が流れることでロータ４２を回転させる２組の巻線を有するモータ本体４０と、モータ本体４０を収容するフレーム４５と、フレーム４５に嵌合されているハウジング４６と、を備えるモータ４と、モータ４に取り付けられ、２組の巻線に供給する電流を制御する制御ユニット２と、を備える。制御ユニット２は、ハウジング４６と対向する第１面２０ａと、第１面２０ａと反対側の第２面２０ｂとを有する配線基板２０と、２組の巻線にそれぞれ電流を独立して供給可能な、第１インバータ回路３ａおよび第２インバータ回路３ｂと、第１インバータ回路３ａおよび第２インバータ回路３ｂを制御するＣＰＵ１０と、を有する。第１インバータ回路３ａを構成する第１スイッチング素子３０ａは、配線基板２０の第１面２０ａに配置されている。第２インバータ回路３ｂを構成する第２スイッチング素子３０ｂは、配線基板２０の第２面２０ｂに配置されている。
　また、本実施の形態に係る電動パワーステアリング装置１００は、駆動装置１を備える。
　第１インバータ回路３ａを構成する第１スイッチング素子３０ａと、第２インバータ回路３ｂを構成する第２スイッチング素子３０ｂとが、配線基板２０の異なる面に分かれて配置されている。このため、第１スイッチング素子３０ａと第２スイッチング素子３０ｂとが外乱の影響を同時に受けることを抑制できる。したがって、仮に外乱によって１つのインバータ回路に不具合が生じたとしても、残り１つのインバータ回路に不具合が生じにくい。すなわち、残り１つのインバータ回路によって、モータ４の駆動を継続することができる。したがって、複数系統のインバータ回路３ａ、３ｂに同時に不具合が生じることを抑制し、ロバスト性を向上させた駆動装置１を提供できる。
　また、ハウジング４６と配線基板２０との間には、ハウジング４６と配線基板２０とを熱的に接続する熱接続部材２４が設けられる。配線基板２０には、第１面２０ａから第２面２０ｂまで貫通して配置され、熱接続部材２４と熱的に接続される熱伝導部材２５が設けられる。第１スイッチング素子３０ａは、熱接続部材２４を介してハウジング４６と熱的に接続されている。第２スイッチング素子３０ｂは、熱伝導部材２５および熱接続部材２４を介してハウジング４６と熱的に接続されている。
　第１スイッチング素子３０ａと第２スイッチング素子３０ｂとで放熱経路を異ならせることで、第１スイッチング素子３０ａと第２スイッチング素子３０ｂとで、発熱による劣化が同時に進行することを防止できる。したがって、第１スイッチング素子３０ａおよび第２スイッチング素子３０ｂの寿命が同時に到来することを防止でき、複数系統のインバータ回路３ａ、３ｂに同時に不具合が生じることをより効果的に抑制できる。
実施の形態２．
　次に、実施の形態２に係る駆動装置および電動パワーステアリング装置について説明する。本実施の形態に係る駆動装置および電動パワーステアリング装置は、基本的な構成は実施の形態１の駆動装置および電動パワーステアリング装置と同様であるため、異なる点を中心に説明する。
　図５は、実施の形態２に係るスイッチング素子３０ａ、３０ｂの放熱構造を示す断面図である。
　図５に示されるように、本実施の形態では、ハウジング４６の上面４６ａ（すなわち、ハウジング４６のうち、配線基板２０と対向する面）は同一平面で構成されている。すなわち、ハウジング４６のうち、平面視において第１スイッチング素子３０ａと重なる部分の上面と、平面視において第２スイッチング素子３０ｂと重なる部分の上面とは、面一である。これにより、ハウジング４６の加工が容易になり、部品コストを低減することができる。
　また、第１スイッチング素子３０ａの第２面３０ａ２とハウジング４６の上面４６ａとの間の第１方向Ｄ１の距離ｈ１は、配線基板２０の第１面２０ａとハウジング４６の上面４６ａとの第１方向Ｄ１の距離ｈ２よりも小さい。すなわち、熱接続部材２４のうち、第１スイッチング素子３０ａとハウジング４６との間に設けられる部分の第１方向Ｄ１の大きさは、熱接続部材２４のうち、平面視において第２スイッチング素子３０ｂと重なる部分の第１方向Ｄ１の大きさより小さい。これにより、第１スイッチング素子３０ａと第２スイッチング素子３０ｂとで熱履歴の差異が大きくなり、第１スイッチング素子３０ａと第２スイッチング素子３０ｂとで、発熱による劣化が同時に進行することをより効果的に防止できる。
実施の形態３．
　次に、実施の形態３に係る駆動装置および電動パワーステアリング装置について説明する。本実施の形態に係る駆動装置および電動パワーステアリング装置は、基本的な構成は実施の形態１の駆動装置および電動パワーステアリング装置と同様であるため、異なる点を中心に説明する。
　図６は、実施の形態３に係るスイッチング素子３０ａ、３０ｂの放熱構造を示す断面図である。
　図６に示されるように、本実施の形態では、ハウジング４６に、ハウジング４６の上面４６ａから配線基板２０に向けて突出する突出部４９が設けられる。突出部４９は、平面視において第２スイッチング素子３０ｂと重なる部分に配置される。突出部４９の上面４９ａは、上面４６ａよりも配線基板２０の第１面２０ａに近い。第１スイッチング素子３０ａの第２面３０ａ２とハウジング４６の上面４６ａとの間の第１方向Ｄ１の距離ｈ１は、配線基板２０の第１面２０ａと突出部４９の上面４９ａとの第１方向Ｄ１の距離ｈ２よりも大きい。すなわち、熱接続部材２４のうち、第１スイッチング素子３０ａとハウジング４６との間に設けられる部分の第１方向Ｄ１の大きさは、熱接続部材２４のうち、平面視において第２スイッチング素子３０ｂと重なる部分の第１方向Ｄ１の大きさより大きい。この場合、第２スイッチング素子３０ｂの放熱性能をより向上させることができる。これにより、第２スイッチング素子３０ｂの発熱の増加を熱設計的に許容できるようになり、第２スイッチング素子３０ｂのオン抵抗を大きくすることができる。一般的に、同一パッケージにおいては、スイッチング素子のオン抵抗が大きくなるほど、部品コストは低下する。したがって、上記構成により、駆動装置１および電動パワーステアリング装置１００のコストを低減できる。
　なお、本開示の技術的範囲は前記実施の形態に限定されず、本開示の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
　例えば、上記の実施の形態においては、第１インバータ回路３ａが第１電源ラインスイッチ６ａに接続され、第２インバータ回路３ｂが第２電源ラインスイッチ６ｂに接続されている。しかしながら、第１インバータ回路３ａと第２インバータ回路３ｂとで、共通の電源ラインスイッチを用いてもよい。
　上記の実施の形態においては、第１インバータ回路３ａと第２インバータ回路３ｂとが、共通のバッテリ９およびグランドに接続されている。しかしながら、第１インバータ回路３ａと第２インバータ回路３ｂとは、別系統のバッテリおよびグランドに接続されていてもよい。
　例えば、駆動装置１が、電動パワーステアリング装置１００以外の用途に用いられてもよい。その他、上記した実施の形態あるいは変形例を、適宜組み合わせてもよい。
　１…駆動装置　２…制御ユニット　４…モータ　３ａ…第１インバータ回路　３ｂ…第２インバータ回路　２０…配線基板　２０ａ…第１面　２０ｂ…第２面　２４…熱接続部材　２５…熱伝導部材　３０ａ…第１スイッチング素子　３０ｂ…第２スイッチング素子　４０…モータ本体　４１…ステータ　４２…ロータ　４９…突出部　１００…電動パワーステアリング装置

Claims (5)

  1. 　ロータおよび電流が流れることで前記ロータを回転させる２組の巻線を有するモータ本体と、前記モータ本体を収容するフレームと、前記フレームに嵌合されているハウジングと、を備えるモータと、
    　前記モータに取り付けられ、前記２組の巻線に供給する電流を制御する制御ユニットと、
    を備え、
    　前記制御ユニットは、
    　　前記ハウジングと対向する第１面と、前記第１面と反対側の第２面とを有する配線基板と、
    　　前記２組の巻線にそれぞれ電流を独立して供給可能な、第１インバータ回路および第２インバータ回路と、
    　　前記第１インバータ回路および前記第２インバータ回路を制御するＣＰＵと、
    を有し、
    　前記第１インバータ回路を構成する第１スイッチング素子は、前記配線基板の前記第１面に配置されており、
    　前記第２インバータ回路を構成する第２スイッチング素子は、前記配線基板の前記第２面に配置されている、
    駆動装置。
  2. 　前記ハウジングと前記配線基板との間には、前記ハウジングと前記配線基板とを熱的に接続する熱接続部材が設けられ、
    　前記配線基板には、前記第１面から前記第２面まで貫通して配置され、前記熱接続部材と熱的に接続される熱伝導部材が設けられ、
    　前記第１スイッチング素子は、前記熱接続部材を介して前記ハウジングと熱的に接続されており、
    　前記第２スイッチング素子は、前記熱伝導部材および前記熱接続部材を介して前記ハウジングと熱的に接続されている、
    請求項１に記載の駆動装置。
  3. 　前記ハウジングと前記配線基板の前記第１面とが対向する方向を第１方向とし、
    　前記熱接続部材のうち、前記第１スイッチング素子と前記ハウジングとの間に設けられる部分の前記第１方向の大きさは、前記熱接続部材のうち、前記第１方向から見たときに前記第２スイッチング素子と重なる部分の前記第１方向の大きさより小さい、請求項２に記載の駆動装置。
  4. 　前記ハウジングと前記配線基板の前記第１面とが対向する方向を第１方向とし、
    　前記ハウジングには、前記第１方向から見たときに前記第２スイッチング素子と重なる部分に配置され、前記配線基板に向けて突出する突出部が設けられ、
    　前記熱接続部材のうち、前記第１スイッチング素子と前記ハウジングとの間に設けられる部分の前記第１方向の大きさは、前記熱接続部材のうち、前記第１方向から見たときに前記第２スイッチング素子と重なる部分の前記第１方向の大きさより大きい、請求項２に記載の駆動装置。
  5. 　請求項１から４のいずれか一項に記載の駆動装置を備える、電動パワーステアリング装置。
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