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电动助转向装置

阅读:878发布:2020-05-08

专利汇可以提供电动助转向装置专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 的电动助 力 转向装置包括与 输出轴 (21)的轴向同轴地排列并一体化的 电动机 (2)和控制单元(1),控制单元(1)包括:将 电流 提供给电动机(2)的功率模 块 (6a、6b); 散热 器(8);将控制 信号 输出至功率模块(6a、6b)的控制 基板 (3);以及旋转 传感器 (5a),功率模块(6a、6b)、 散热器 (8)的柱部(8b)及控制基板(3)与输出轴(21)的轴向平行地配置,旋转传感器(5a)配置在凹部(8c)内,该凹部(8c)设置于与安装于输出轴(21)的控制单元(1)侧的端部的传感器 转子 (5b)相对的散热器(8)的基底部(8a)的 位置 。,下面是电动助转向装置专利的具体信息内容。

1.一种电动助转向装置,包括:
电动机;以及控制单元,该控制单元沿所述电动机的输出轴的轴向与所述电动机排成1列地进行配置并且与所述电动机一体化,该电动助力转向装置的特征在于,所述控制单元包括:向所述电动机提供电流的具有多个开关元件的功率模;向所述多个开关元件输出控制信号的控制基板;负责所述控制单元的散热散热器;构成所述控制单元的外层壳的外壳;安装于所述输出轴的所述控制单元侧的端部的传感器转子;以及检测所述传感器转子的旋转的旋转传感器,
所述散热器包括:配置于所述外壳内的所述电动机侧的基底部;以及在所述输出轴的延长线上从所述基底部向所述电动机的相反侧延伸的柱部,
所述功率模块及所述控制基板在所述外壳内与所述输出轴平行地进行配置,所述旋转传感器配置在凹部内,该凹部设置于所述基底部的与所述传感器转子相对的位置
2.一种电动助力转向装置,包括:
电动机;以及控制单元,该控制单元沿所述电动机的输出轴的轴向与所述电动机排成1列地进行配置并且与所述电动机一体化,该电动助力转向装置的特征在于,所述控制单元包括:向所述电动机提供电流的具有多个开关元件的功率模块;向所述多个开关元件输出控制信号的控制基板;负责所述控制单元的散热的散热器;构成所述控制单元的外层壳的外壳;以及检测所述输出轴的旋转的旋转传感器,
所述散热器包括:配置于所述外壳内的所述电动机侧的基底部;以及在所述输出轴的延长线上从所述基底部向所述电动机的相反侧延伸的柱部,
所述功率模块及所述控制基板在所述外壳内与所述输出轴平行地进行配置,将所述电动机的定子的绕组的相端子引出至所述外壳内,并在所述功率模块的径向外侧的区域的周向的外侧与所述功率模块的供电端子相连接。
3.如权利要求2所述的电动助力转向装置,其特征在于,
所述相端子在比所述功率模块更靠所述电动机侧的位置与所述供电端子相连接。
4.如权利要求1至3中任一项所述的电动助力转向装置,其特征在于,
所述电动机包括:电动机壳体,该电动机壳体具有筒部及堵住所述筒部的一侧开口的底部并且呈有底筒状;框架,该框架安装于所述电动机壳体并堵住所述筒部的另一侧开口;
转子,该转子固定于所述输出轴并且配置于所述电动机壳体内,所述输出轴可旋转地支承于所述底部和所述框架;以及定子,该定子配置成围绕所述转子并且保持于所述筒部内,所述基底部与所述框架的与所述转子相反一侧的面以及所述筒部的内周壁面相接触
5.如权利要求1至4中任一项所述的电动助力转向装置,其特征在于,
所述基底部构成为具有多个配置部的多棱柱,该多个配置部分别由与所述输出轴的轴向平行的平面形成,
所述控制基板配置于所述多个配置部中的1个配置部,
所述功率模块配置于所述多个配置部中的与所述1个配置部在周向上相邻的配置部。
6.如权利要求5所述的电动助力转向装置,其特征在于,
与外部进行电力和信号的交换的连接器设置于所述外壳的与所述电动机相反一侧的端部,
控制基板构成为矩形平板状,通过将长度方向设为轴输出轴的轴向来配置于所述1个配置部,
电连接用终端形成于所述控制基板的上边、下边、以及侧边中的至少一方,所述连接器的信号端子与形成于所述控制基板的所述上边的电连接用终端相连接,所述旋转传感器的信号端子与形成于所述控制基板的所述下边的电连接用终端相连接,所述功率模块的信号端子与形成于所述控制基板的所述侧边的电连接用终端相连接。

说明书全文

电动助转向装置

技术领域

[0001] 本发明涉及一种将电动机和控制单元一体化的电动助力转向装置,尤其涉及一种控制单元的结构。

背景技术

[0002] 现有的驱动装置是将与电动机的输出轴的轴向同轴地配置的电动机和控制单元一体化来构成的。在上述的现有的驱动装置中,在电动机的壳体内内置有定子转子等,处处可见配置在电动机附近的控制单元将主要构成部件沿轴向层叠组装的结构。此外,还存在具有如下结构的现有技术:内置有将电流提供给电动机的开关元件的功率模与输出轴的轴向平行地进行配置(例如,参照专利文献1)。并且,还存在具有如下结构的现有技术:控制基板也与输出轴平行地进行配置(例如参照专利文献2)。现有技术文献
专利文献
[0003] 专利文献1:日本专利第5807846号公报专利文献2:日本专利特开2016-163416号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题
[0004] 专利文献1及2所公开的现有装置采用将电动机和配置在电动机的输出轴的输出侧的相反侧的电动机端部的控制单元一体化的结构。在考虑到将由此构成的现有装置安装到车辆上的情况下,由于安装到车辆上的限制,若控制单元沿电动机的径向变大,则大多难以将装置搭载到车辆上。另一方面,在许多情况下,允许现有装置在电动机的输出轴的轴向上的长度较长。由此,在考虑将现有的装置安装到车辆的情况下,控制单元的径向的面积需要与电动机相等或者比电动机更小。因此,在现有的装置中,构成控制单元的功率模块以及散热器与输出轴的轴向平行地进行配置,即纵向放置地进行配置。另外,将电动机的输出轴的输出侧的相反侧设为反输出侧。
[0005] 专利文献1中,除了功率模块以外,与功率模块接触并用于对功率模块的热量进行散热的散热器也纵向放置地进行配置。然而,专利文献1中,控制基板沿着垂直于输出轴的轴向的方向、即横向放置地进行配置。因此,出于冗余化等目的,而增加控制基板的安装部件数量时,存在引起产品尺寸的大型化,尤其是引起沿径向的大型化的问题。
[0006] 此外,专利文献1中,控制基板配置于散热器的电动机侧。并且,专利文献1中,旋转传感器以与设置于输出轴的控制单元侧的端部的磁体相对的方式配置于控制基板。因此,存在引起产品尺寸的大型化,尤其是轴向的大型化这样的问题。
[0007] 并且,专利文献1中,对电动机和控制单元之间的相电流进行中继的电动机电流路径通过控制基板的径向外侧并连接至功率模块。因此,为了抑制径向尺寸的大型化,需要减小控制基板的径向尺寸,从而控制基板的可安装面积减小。另一方面,在确保控制基板的可安装面积的情况下,在控制基板的径向外侧需要确保电动机电流路径通过的空间。由此,存在引起控制单元的径向尺寸扩大,产品尺寸的大型化,尤其是径向的大型化这样的问题。
[0008] 在专利文献2中,纵向放置地配置有功率模块、散热器、以及控制基板。因而,与专利文献1相比,专利文献2在径向的小型化上进一步得到改善。然而,在专利文献2中,电动机的输出轴插入至设置于散热器的中心的贯通孔中。此外,将检测用磁体设置于电动机的输出轴的反输出侧的端部。并且,磁性传感器配置成与散热器的反输出侧的端面确保一定距离而与检测用磁体相对。因此,存在引起产品尺寸的大型化,尤其是轴向的大型化这样的问题。
[0009] 此外,专利文献2中,将对电动机和控制单元中的相电流进行中继的电动机电流路径配置在功率模块的径向外侧的区域。因此,在维持控制单元的外径的情况下,需要将功率模块配置在内径侧,从而确保电动机电流路径。在该情况下,从功率模块延伸的信号端子位置向内径侧偏移,因此控制基板的宽度缩小,控制基板的可安装区域缩小。其结果,存在需要使控制基板的轴向长度变长来确保可安装区域,引起产品尺寸的大型化,尤其是轴向的大型化的问题。
[0010] 本发明是为了解决上述问题而完成的,其提供一种电动助力转向装置,能在将控制单元的主要构成部件纵向放置地进行配置的结构中,抑制产品尺寸的大型化。解决技术问题所采用的技术方案
[0011] 本发明的电动助力转向装置包括:电动机;以及控制单元,该控制单元沿所述电动机的输出轴的轴向与所述电动机排成1列地进行配置并且与所述电动机一体化。所述控制单元包括:向所述电动机提供电流的具有多个开关元件的功率模块;向所述多个开关元件输出控制信号的控制基板;负责所述控制单元的散热的散热器;构成所述控制单元的外层壳的外壳;安装于所述输出轴的所述控制单元侧的端部的传感器转子;以及检测所述传感器转子的旋转的旋转传感器,所述散热器包括:配置于所述外壳内的所述电动机侧的基底部;以及在所述输出轴的延长线上从所述基底部向所述电动机的相反侧延伸的柱部,所述功率模块及所述控制基板在所述外壳内与所述输出轴平行地进行配置,所述旋转传感器配置在凹部内,该凹部设置于所述基底部的与所述传感器转子相对的位置。发明效果
[0012] 根据本发明,能在将散热器的柱部、功率模块以及控制基板纵向放置地进行配置的结构中,抑制产品尺寸的大型化。附图说明
[0013] 图1是本发明实施方式1所涉及的电动助力转向装置的电路图。图2是表示本发明实施方式1所涉及的电动助力转向装置的剖视图。
图3是从反输出侧观察本发明实施方式1所涉及的电动助力转向装置中的控制单元周围时的透视图。
图4是表示本发明实施方式1所涉及的电动助力转向装置中的中继构件的立体图。
图5是表示本发明实施方式2所涉及的电动助力转向装置的局部剖视图。
图6是从反输出侧观察本发明实施方式3所涉及的电动助力转向装置中的控制单元周围时的透视图。

具体实施方式

[0014] 实施方式1.图1是本发明实施方式1所涉及的电动助力转向装置的电路图,图2是表示本发明实施方式1所涉及的电动助力转向装置的剖视图,图3是从反输出侧观察本发明实施方式1所涉及的电动助力转向装置中的控制单元周围时的透视图,图4是表示本发明实施方式1所涉及的电动助力转向装置中的中继构件的立体图。
[0015] 在图1及图2中,电动助力转向装置包括控制单元1和电动机2。控制单元1与电动机2排成一列地配置在电动机2的输出轴21的轴向的一侧,并与电动机2一体化。而且,电动助力转向装置配置成使电动机2的输出轴21的轴向朝向上下方向,且使控制单元1位于上方。
电动机2的输出从输出轴21的下端部输出到例如减速器(未图示)。
[0016] 此处,以电动机2为3相电动机进行说明,但也可以是3相以上的多相绕组电动机。控制单元1包括CPU30、搭载有各种电路等的控制基板3、将电流提供给电动机2的逆变器电路6、以及电源继电器65等。此外,对于电动助力转向装置,经由装载于车辆的电池16、点火开关17来供电,并输入有来自传感器18的各种信息。
[0017] 首先,具体说明控制单元1的电路结构。
[0018] 控制基板3包括:CPU30,该CPU30基于来自车速传感器、检测方向盘的转向转矩的转矩传感器等传感器18的信息、以及来自旋转传感器5a的信息,对将电力提供给电动机2的控制量进行运算;驱动电路31,该驱动电路31驱动逆变器电路6;输入电路32;以及电源电路33等。此外,在电源系统(+B,接地)中,插入有用于抑制噪声的由线圈和电容器构成的滤波器13。并且,将对+B电源线进行开关的电源继电器65插入+B电源线。该电源继电器65包括2个开关元件、以及与电流供给方向为正方向和反方向的2个寄生二极管。在逆变器电路6或电动机2产生故障等情况下电源继电器65能强制切断供电。此外,在将电池16反向连接的情况下,电源继电器65可切断电流流过的线路,从而还承担着所谓的电池逆接保护的作用。
[0019] 逆变器电路6包括与三相的绕组24的各相相对应的3个电路部6U、6V、6W。这里,3个电路部6U、6V、6W是相同的结构,因此仅对电路部6U进行说明。电路部6U包括上臂用开关元件61U、下臂用开关元件62U、及具有对上下臂用开关元件61U、62U的连接点与U相绕组之间进行开关的继电器功能的继电器用开关元件64U。上下臂用开关元件61U、62U基于CPU30的指令进行PWM驱动。因此,出于抑制噪声的目的,将电容器7U与上下臂用开关元件61U、62U并联连接。此外,为了检测电动机2中流过的电流,还将分流电阻63U与上下臂用开关元件61U、62U进行串联连接。以下,为了便于说明,将对电路部6U、6V、6W中的电容器、上臂用开关元件、下臂用开关元件以及继电器用开关元件标注的标号设为7、61、62、64。
[0020] 关于概要的功能,CPU30基于来自传感器18的输入信息,运算向绕组24提供的电流,并基于该运算结果,经由驱动电路31驱动逆变器电路6。由此,驱动与各相对应的开关元件61、62、64,并将电流提供给绕组24。此外,CPU30经由驱动电路31控制电源继电器65的驱动,并基于来自旋转传感器5a的信息,计算电动机2的旋转位置或速度,将该计算值用于控制。
[0021] 接着,基于图2说明电动机2的结构。这里,将输出轴21的轴向的一侧、即图2中的上侧设为反输出侧。此外,将输出轴21的轴向的另一侧、即图2中的下侧设为输出侧。
[0022] 电动机2包括电动机壳体25、配置在电动机壳体25内的定子22、转子23等。电动机壳体25构成为由圆筒部25a、以及堵住圆筒部25a的输出侧开口的底部25b所构成的有底圆筒状。电动机壳体25为金属制,若考虑散热性及外形的形状,则优选用来制作。用金属将框架29制作成圆盘状。通过压入、冷缩配合等将框架29插入、保持在圆筒部25a的反输出侧的开口内,堵住圆筒部25a的反输出侧的开口。利用框架29使电动机2与控制单元1分离、独立。
[0023] 通过压入、冷缩配合等将定子22插入、保持在电动机壳体25的圆筒部25a内。定子22包括相三的绕组24。环状布线部27配置在框架29的输出侧并且在绕组24的附近。三相的绕组24的终端24a分别与环状布线部27相连接。用于驱动电动机2的三相电流所流过的相端子28从环状布线部27延伸出,贯穿框架29,并引出到反输出侧。
[0024] 转子23固定于输出轴21,并且可旋转地配置在电动机壳体25内,该输出轴21支承于配置在框架29的轴心位置的轴承26a和配置在底部25b的轴心位置的轴承26b。转子23与定子22同轴地配置在定子22内。传感器转子5b配置在输出轴21的从框架29突出的突出端。另外,虽然未图示,但永磁体以沿着周向使N极和S极交替地排列的方式,以一定的间距在转子23的外周面上配置有多个。
[0025] 接着,基于图2至图4说明控制单元1的结构。
[0026] 需要使控制单元1的与输出轴21正交的方向即径向的面积与电动机2相等或小于电动机2。因此,控制单元1采用将其主要部位配置成与输出轴21平行的纵向放置的结构。
[0027] 控制单元1的外层被树脂制的外壳10覆盖。外壳10形成为由覆盖控制单元1的构成部件的圆筒状的周壁10a、以及堵住周壁10a的一侧开口的底部10b所构成的有底圆筒状。底部10b的反输出侧的端面呈与输出轴21的轴向正交的平坦面。使外壳10的开口朝向下方,并与电动机壳体25的圆筒部25a的开口嵌合,用螺钉(未图示)将外壳10安装于圆筒部25a。在外壳10的底部10b的反输出侧的端面,配置有与外部电源即电池16相连接的至少1个电源连接器11、以及与传感器18相连接的多个信号连接器12。此外,在外壳10的底部10b的反输出侧的端面搭载有作为比较大型的部件的滤波器13等。将电源连接器11和信号连接器12与外壳10一体成型。此外,在外壳10中,插入成型有电源连接器11、信号连接器12及滤波器13的布线类、信号连接器12的信号端子14a、电源连接器11的电源端子14b等。
[0028] 在外壳10的内部,配置有散热器8、控制基板3、内置有构成逆变器电路6及电源继电器65的多个开关元件的功率模块6a、6b、滤波电容器7等。
[0029] 如图3所示,散热器8由铝、等高导热材料制作而成,包括圆盘状的基底部8a、竖立在基底部8a的中央部的长方体的柱部8b。在圆筒部25a的反输出侧的开口内配置有散热器8的基底部8a。基底部8a被加压夹持在安装于圆筒部25a的外壳10的周壁10a与框架29之间。由此,将散热器8固定于电动机2。基底部8a与圆筒部25a的内周壁面相接触,并与框架29的反输出侧的端面相接触。柱部8b位于输出轴21的轴向的延长线上,并配置于外壳10内。柱部8b包括由与输出轴21的轴向平行的平面构成的配置部8d、8e、8f、8g。将控制基板3配置于配置部8d。将功率模块6a配置于配置部8d的沿周向的一侧的配置部8e。将功率模块6b配置于配置部8d的沿周向的另一侧的配置部8f。此外,滤波电容器7和中继构件9配置于与配置部8d相对的配置部8g。
[0030] 在基底部8a上设有用于使设置在电动机2和控制单元1之间的相端子28等布线构件通过的多个孔。此外,在基底部8a上形成有凹部8c。将输出轴21的反输出侧的端部插入凹部8c内。安装于旋转传感器用基板4的旋转传感器5a以与安装于输出轴21的反输出侧的端部的传感器转子5b相对的方式配置在凹部8c。
[0031] 在控制基板3上安装有CPU30、驱动电路31、输入电路32、电源电路33等。控制基板3形成为矩形平板,在与柱部8b的配置部8d平行的状态下安装于配置部8d。安装于配置部8d的控制基板3具有靠近信号连接器12的上边3c、靠近电动机2的下边3d、靠近功率模块6a、6b的侧边3e。在上边3c、下边3d、侧边3e上分别设置有多个连接用的孔。
[0032] 控制基板3的上边3c的连接孔与从外壳10的底部10b引出的信号端子14a相连接。控制基板3的下边3d的连接孔与从安装有旋转传感器5a的旋转传感器用基板4引出的信号端子4a相连接。控制基板3的侧边3e的连接孔与从功率模块6a、6b引出的信号端子6c相连接。上述的连接孔与信号端子14a、4a、6c例如通过焊料连接来构成电路,进行电动机驱动控制所需要的信号的交换。
[0033] 此外,控制基板3具有固定部3g,利用例如螺钉固定于散热器8的配置部8d。这里,设置有2个固定部3g,但固定部3g的个数不限定于2个,可以是1个,也可以是3个以上。
[0034] 功率模块6a通过将构成逆变器电路6的U相及V相的电路部6U、6V的开关元件61、62、64在安装于铜板等布线的状态下进行树脂密封来构成。功率模块6b通过将构成逆变器电路6的W相的电路部6W和电源继电器65的开关元件在安装于铜板等布线的状态下进行树脂密封来构成。由此,能实现功率模块6a、6b的封装的小型化,并且能实现构成各电路的开关元件的散热性能的均等化。另外,也可以对构成逆变器电路6的三个相的电路部的开关元件进行树脂密封来作为功率模块6a,对构成电源继电器65的开关元件进行树脂密封来作为功率模块6b。
[0035] 将用于驱动内置的开关元件的12个信号端子6c从功率模块6a、6b的靠近配置部8d的一边引出,通过例如焊料连接至控制基板3的侧边3e的连接孔,从而构成电路。
[0036] 此外,提供来自外部电源的电流的电源端子6e、以及将三相电流提供给电动机2的供电端子6d从功率模块6a、6b的靠近配置部8g的一边引出,并通过例如焊接与设置于中继构件9的多个端子相连接,从而构成电路。
[0037] 此外,通过用例如螺钉6g将固定构件6f、6h固定于散热器8的柱部8b,从而将功率模块6a、6b安装于柱部8b。由此,功率模块6a、6b与散热器8的柱部8b紧密接触,将由开关元件产生的发热有效地散热至散热器8侧。此外,若固定构件6f、6h是金属制的,例如是铜制的,则将由开关元件产生的发热经由固定构件6f、6h散热。由此,能提高功率模块6a、6b的开关元件的散热性。此外,固定构件6f、6h即使是非铜制的,只要是导电材料,就能获得对于从功率模块6a、6b等产生的无线电噪声的屏蔽效果。
[0038] 散热器8的基底部8a的外周壁面与电动机壳体25的圆筒部25a的开口部的反输出侧的内周壁面紧密接触。此外,基底部8a的输出侧的表面与框架29的反输出侧的表面紧密接触。由此,在柱部8b接受到的热量经由基底部8a传递至电动机壳体25和框架29并散热至外部。功率模块6a、6b的开关元件中的发热有效地进行散热。
[0039] 另外,虽然散热器8的柱部8b具有用于配置功率模块6a、6b的2个配置部8e、8f,但在用1个功率模块来形成逆变器电路6及电源继电器65的开关元件时,功率模块配置在配置部8e、8f中的一方。
[0040] 接着,用图3及图4详细说明中继构件9。
[0041] 中继构件9包括绝缘性的树脂成型体9f、以及嵌入成形于树脂成型体9f并且构成电路的多个端子。在中继构件9中设置有对多个滤波电容器7进行保持的收纳部9d。嵌入成形于树脂成型体9f的多个端子大致分为电源端子9e和供电端子9a。
[0042] 电源端子9e分别通过焊接等与来自电源连接器11的电源端子14b、功率模块6a、6b的电源端子6e、以及滤波电容器7的端子相连接。由此,构成从滤波器13经由电源继电器65到达功率模块6a、6b的上臂的电路。
[0043] 功率模块6a、6b进行将到电动机2的大电流接通、关断的开关驱动,因此会产生开关噪声、电源系统的波动。为了防止上述情况,将较大容量的滤波电容器7分别连接至各相。这些连接点优选为设置在到功率模块6a、6b的电源系统线的附近。本结构中,将中继构件9配置在没有配置控制基板3的配置部8g,从而确保能配置大型的滤波电容器7的空间。由此,将中继构件9配置成非常靠近功率模块6a、6b,因此能将滤波电容器7连接到电源系统线的中途。
[0044] 供电端子9a是U相、V相及W相的供电端子。3个供电端子9a分别通过焊接等连接至从环状布线部27引出的三相的相端子28和功率模块6a、6b的三相的供电端子6d。U相的供电端子9a的一端9amU与相端子28U相连接,另一端9aiU与功率模块6a的U相的输出端子相连接。V相的供电端子9a的一端9amV与相端子28V相连接,另一端9aiV与功率模块6a的V相的输出端子相连接。W相的供电端子9a的一端9amW与相端子28W相连接,另一端9aiW与功率模块6a的W相的输出端子相连接。由此,构成从逆变器电路6到三相的绕组24的电路、即提供用于驱动电动机2的三相电流的电路。
[0045] 这里,对供电端子9a及相端子28相对于功率模块6a、6b的位置关系进行说明。
[0046] 将3个供电端子9a的一端9amU、9amV、9amW从树脂成型体9f引出至输出侧,然后弯曲并引出至比树脂成型体9f更靠径向外侧的位置。从环状布线部27引出的相端子28U、28V、28W在与供电端子9a的一端9amU、9amV、9amW分别对应的径向位置,贯穿框架29和基底部8a并引出至外壳10内。引出至外壳10内的相端子28U、28V、28W分别与供电端子9a的一端9amU、
9amV、9amW相连接。
[0047] 由此,从树脂成型体9f突出至输出侧,并且在径向外侧、输出侧、径向外侧依次弯曲的供电端子9a的一端9amU、9amV、9amW与相端子28U、28V、28W相连接。由此,供电端子9a和相端子28的连接位置在电动机2的附近,偏离配置有中继构件9的配置部8g的径向外侧的空间。其结果,该连接位置的反输出侧的空间、即配置部8g的径向外侧的空间成为空闲空间,中继构件9的配置空间变大。由此,能在中继构件9中确保滤波电容器7的收纳空间,而不会使配置部8g及中继构件9的轴向长度变长。此外,不需要专利文献1中的设置于散热器的用于收纳滤波电容器的凹部。由此,不会因设置用于收纳滤波电容器的凹部而引起散热器8的热容量降低,不会损害控制单元1的构成部件的散热性。
[0048] 用于配置滤波电容器7的3个收纳部9d沿轴向排列设置于中继构件9。各收纳部9d是通过将由弹性构件形成的3个支承部9c从树脂成型体9f向径向外侧突出来构成的。3个支承部9c中的1个支承部9c位于反输出侧,剩余的2个支承部9c位于输出侧。位于输出侧的2个支承部9c在树脂成型体9f的宽度方向上隔开间隔。例如,安装于U相的滤波电容器7将3个支承部9cU1、9cU2、9cU3按压扩张并插入收纳部9d。而且,滤波电容器7利用支承部9cU1、9cU2、9cU3的恢复力保持于收纳部9d。由此,3个滤波电容器7将其长度方向作为树脂成型体9f的宽度方向,沿轴向配置成1列。由此,将3个滤波电容器7纵向放置地进行配置。
[0049] 图2及图4中,功率模块6a承担两相,功率模块6b承担一相。因此,3个滤波电容器7中,2个滤波电容器7将端子的方向设为相同方向,1个滤波电容器7将端子的方向设为相反方向,分别配置于收纳部9d。
[0050] 该中继构件9利用例如螺钉固定于散热器8的柱部8b。该实施方式1中,虽然将滤波器13配置于外壳10的外侧,但也可以将滤波器13配置于中继构件9。
[0051] 在输出轴21的反输出侧的端部安装有传感器转子5b。若将该传感器转子5b设为磁体转子,则在其相对面上配置有旋转传感器5a。将该旋转传感器5a安装于旋转传感器用基板4上。在该情况下,旋转传感器5a是磁性传感器,能采用例如利用了磁阻效应元件的传感器。旋转传感器5a搭载于旋转传感器用基板4,通过布线图案即电源系统线、信号线等,经由中继构件9与控制基板3电连接。
[0052] 另外,如图2所示,将旋转传感器用基板4配置于在散热器8的基底部8a的下部和柱部8b的配置部8d开口的凹部8c,并利用例如螺钉固定于该凹部8c。也就是说,旋转传感器用基板4以用散热器8包围其周围的方式进行配置,从而成为被其他部位遮蔽的结构。同时,抑制因配置旋转传感器用基板4而引起的外壳10内的空闲空间的减小。此外,旋转传感器5a与传感器转子5b相对地配置在凹部8c内。
[0053] 对利用如上所述构成的装置获得的效果进行说明。
[0054] 散热器8、功率模块6a、6b、以及控制基板3与输出轴21大致平行地进行配置,即纵向放置地进行配置,因此能使产品尺寸小型化,尤其是能进行径向的小型化。散热器8由基底部8a和柱部8b构成,将柱部8b配置在输出轴21的轴向延长上。在输出轴
21的反输出侧的端部配置有传感器转子5b。检测转子23的旋转的旋转传感器5a配置在设置于基底部8a的凹部8c内,位于与传感器转子5b相对的位置。由此,能进行装置尺寸的小型化,尤其是能进行轴向的小型化。此外,如专利文献2那样,能配置旋转传感器5a而不将输出轴21所贯穿的较大孔设置于散热器8,因此能确保散热器8的热容量,能提高散热性。
[0055] 此外,检测转子23的旋转度的旋转传感器5a设置于基底部8a的输出侧。因此,安装有传感器转子5b的输出轴21从轴承26突出的突出部的长度变短。由此,能减小传感器转子5b相对于输出轴21的组装精度对检测精度造成的影响。其结果,能提高旋转角度的检测精度,能提高电动机性能。此外,即使变更控制单元1的构成部件的尺寸,也不需要改变输出轴21的长度,因此能实现电动机部件的标准化带来的低成本。
[0056] 此外,利用框架29使电动机2与控制单元1分离、独立,因此能使电动机2与控制单元1的组装工序独立。此外,由于控制基板3与电动机2的相端子28分离,因此能不受各种噪声的影响地配置控制基板3。
[0057] 控制基板3与输出轴21平行地进行配置,即纵向放置地进行配置。由此,能扩大装置的可安装面积而不会扩大装置的径向尺寸,因此能实现产品尺寸的小型化。此外,将功率模块6a、6b配置于散热器8的柱部8b的2个配置部8e、8f,该2个配置部8e、8f沿周向与控制基板3的配置部8d相邻。由此,能缩短功率模块6a、6b与控制基板3的连接长度。
[0058] 控制单元1侧的供电端子9a与电动机2侧的相端子28U、28V、28W的连接位置位于与配置有功率模块6a、6b的配置部8e、8f不同的配置部8g的输出侧。由此,能扩大配置有功率模块6a、6b的配置部8e、8f的有效面积。其结果,配置部8e、8f能确保功率模块6a、6b的配置面积而不会使配置部8e、8f的轴向长度变长,能抑制装置尺寸的大型化,尤其是轴向的大型化。此外,能扩大配置有控制基板3的配置部8d的有效面积,能实现装置尺寸的小型化,尤其是径向的小型化。
[0059] 此外,不需要为了确保控制单元1侧的供电端子9a与电动机2侧的相端子28的连接位置,而使功率模块6a、6b向内径侧偏移。由此,没有使从功率模块6a、6b延伸的信号端子6c的位置向内径侧偏移,因此能确保控制基板3的可安装区域而不会使轴向的长度变长。由此,能进行装置尺寸的小型化,尤其是能进行轴向的小型化。
[0060] 此外,旋转传感器5a从功率模块6a、6b分离、独立地进行配置,因此在噪声方面也有效。例如,将旋转传感器5a配置于凹部8c内,因此旋转传感器5a由铝制的散热器8包围,几乎不会受到由于使电动机绕组的电流接通、关断所产生的噪声。
[0061] 实施方式2.图5是表示本发明实施方式2所涉及的电动助力转向装置的局部剖视图。另外,实施方式1中,使用磁阻效应元件作为旋转传感器5a,但实施方式2中,使用电磁感应类型的例如旋转变压器作为旋转传感器。另外,图5中示出电动机2的上部的一部分和控制单元1,与图2相同部分标注相同标号。
[0062] 图5中,传感器转子5c安装于输出轴21的反输出侧的端部,并配置于凹部8c内。作为旋转传感器的旋转变压器定子5d配置成围绕传感器转子5c,并固定于凹部8c。传感器转子5c不需要磁体,并且具有花瓣的形状,以使得在与旋转变压器定子5d的间隔中,具有较宽、较窄的部位。旋转变压器定子5d包括通过层叠多个磁性薄板来构成的芯。在铁芯中,励磁绕组、SIN绕组、以及COS绕组各卷绕有2个。上述6个绕组经由作为信号端子的延长终端15连接至控制基板3的下边3d的连接孔。
另外,其它结构与实施方式1同样地构成。
[0063] 因此,在实施方式2中,也能获得与实施方式1相同的效果。此外,即使使用旋转变压器类型的旋转传感器,也能将旋转变压器定子5d配置于散热器8的凹部8c,能实现装置的小型化。
[0064] 实施方式3.图6是从反输出侧观察本发明的实施方式3所涉及的电动助力转向装置的控制单元周围时的透视图。另外,实施方式1、2中,对于驱动电动机2的逆变器电路6为1个系统的情况进行了说明,实施方式3中,对逆变器电路是2个系统的情况进行说明。图6示出从连接器侧观察控制单元1时的图,与图3相同的部位标注相同的标号。
[0065] 图1的电路图中,包括:将U相、V相及W相的绕组24进行Y接线而成的1组三相绕组;将电流提供给1组三相绕组的1个系统的电源继电器65和逆变器电路6;驱动逆变器电路6的
1个驱动电路31。实施方式3中虽然未图示,包括:分别将U相、V相及W相的绕组24进行Y接线而成的2组三相绕组;将电流分别提供给2组三相绕组的2个系统的电源继电器65和逆变器电路6;分别驱动2个系统的逆变器电路6的2个驱动电路31。
[0066] 在图6中,将功率模块6a、6b配置于散热器8的柱部8b的配置部8e、8f。功率模块6a、6b分别构成驱动电动机2的1个系统的电源继电器65和逆变器电路6。也就是说,功率模块6a是通过将构成1个系统的逆变器电路6和电源继电器65的多个开关元件在安装于铜板等布线的状态下进行树脂密封来构成的。功率模块6b是通过将构成剩余的1个系统的逆变器电路6和电源继电器65的多个开关元件在安装于铜板等布线的状态下进行树脂密封来构成的。与控制基板3相连接的信号端子6c、与中继构件9相连接的电源端子6e、供电端子6d的配置与实施方式1相同。
[0067] 此外,对电动机2和控制单元1的电动机相电流进行中继并且是从环状布线部27引出的相端子28(28aU、28aV、28aW、28bU、28bV、28bW)经由中继构件9的供电端子9a、9b(9amU、9a mV、9amW、9bmU、9bmV、9bmW)与分别设置于功率模块6a、6b的供电端子6d分别连接。
[0068] 中继构件9配置于与配置有功率模块6a、6b的配置部8e、8f不同的配置部8g。由此,在从与配置部8g的配置面正交的方向观察时,即使在供电端子9amU、9bmU等配置成与功率模块6a、6b重叠的情况下,不需要根据供电端子9amU、9bmU等的配置,移动功率模块6a、6b的位置。由此,改变供电端子9a、9b的配置不会对功率模块6a、6b的配置造成任何影响。因此,在实施方式3中,也能避免由于移动功率模块6a、6b的配置引起的问题。也就是说,移动功率模块6a、6b的位置会变更控制基板3中的信号线与功率模块6a、6b的连接部的位置,从而需要对控制基板3进行设计变更。此外,在使功率模块6a、6b向径向内侧移动时,会缩小控制基板3的部件安装面积。
[0069] 此外,安装于控制基板3的控制电路部件中,尤其是由于进行动作时的损耗导致的温度上升较高的发热部件经由具有例如较高的热传导率的融合线或片材等散热部件3j与从散热器8的一部分突出的散热部8h相接触。由此,在发热部件上的发热有效地散热至散热部8h,从而能抑制温度过度上升。
[0070] 由此,即使具有2个系统的逆变器电路6的结构,也能获得与实施方式1、2相同的效果。
[0071] 另外,上述各实施方式中三相绕组进行Y接线,但也可以将三相绕组进行三角形接线。标号说明
[0072] 1 控制单元2 电动机
3 控制基板
3c 上边
3d 下边
3e 侧边
4a 信号端子
5a 旋转传感器
5b、5c 传感器转子
5d 旋转变压器定子(旋转传感器)
6a、6b 功率模块
6c 信号端子
6d 供电端子
8 散热器
8a 基底部
8b 柱部
8c 凹部
8d、8e、8f、8g 配置部
9 中继构件
9a、9b 供电端子
10 外壳
11 电源连接器
12 信号连接器
14a 信号端子
15 延长终端(信号端子)
21 输出轴
22 定子
23 转子
24 绕组
25 电动机壳体
25a 圆筒部
25b 底部
28 相端子
29 框架。
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