馬達驅動裝置的制造方法

馬達驅動裝置的制造方法
【專利摘要】本發明提供一種能在不增大電動馬達的直徑的情況下增大電源電路的安裝面積的馬達驅動裝置。控制裝置(4)包括：電容器組裝體(200)，該電容器組裝體(200)具備對流過電動馬達(2)的電流的紋波分量進行抑制的平滑電容器(14)；包含半導體開關元件(12a)的電源電路(33)；對由電源電路產生的熱量進行散熱的散熱器(32)；以及控制基板(20)，該控制基板(20)搭載了生成驅動信號的微型計算機(18)，該驅動信號用于驅動半導體開關元件，散熱器(32)配置在電動馬達(2)的轉軸的軸線上，電源電路(33)安裝在散熱器(32)的與電動馬達(2)的轉軸(12)的軸線正交的一個平面上，電容器組裝體(200)配置在與安裝電源電路(33)的面平行的另一個平面上。
【專利說明】
馬達驅動裝置
技術領域
[0001]本發明涉及馬達驅動裝置，尤其涉及車用電動助力轉向裝置所使用的馬達驅動裝置。
【背景技術】
[0002]現有的車用電動助力轉向裝置所使用的馬達驅動裝置中，構成對電動馬達的電流進行控制的三相橋式電路的半導體開關元件與抑制流過電動馬達的電流的紋波分量的平滑電容器按每個三相橋式電路的臂部形成有一對，且呈同心圓狀地配置于轉軸，從而能縮短電源部與平滑電容器的連接距離、降低三相橋式電路的阻抗、高效地吸收紋波(例如專利文獻I)。
現有技術文獻專利文獻
[0003]專利文獻1:W02011-142050 公報

【發明內容】

發明所要解決的技術問題
[0004]上述馬達驅動裝置中，在電源電路之間配置有大型的平滑電容器，無法充分確保電源電路的安裝面積。
此外，若要擴大電源電路的安裝面積，則需要擴大馬達外徑，會導致產品尺寸變大，重量變重。
在將平滑電容器組裝于散熱器的情況下，為了縮小產品而需要在散熱器設置槽等，散熱器的熱容量有所減少，因此降低了散熱性。由于多個安裝元器件配置于同一平面內，因此需要組裝精度，并要求構成元器件、安裝面的加工精度，從而導致成本上升。
此外，平滑電容器與電源電路接近，具有噪聲的問題。
[0005]本發明鑒于上述問題而完成，其目的在于提供一種能在不增大電動馬達的直徑的情況下增大電源電路的安裝面積的馬達驅動裝置。
解決技術問題的技術方案
[0006]本發明所涉及的馬達驅動裝置包括:電動馬達；以及配置在所述電動馬達的轉軸的軸線上，對所述電動馬達的驅動進行控制的控制裝置，
所述控制裝置包括:
半導體開關元件，該半導體開關元件構成對所述電動馬達的電流進行控制的橋式電路；
傳感器基板，該傳感器基板搭載有旋轉傳感器，該旋轉傳感器用于檢測所述電動馬達的轉子的相位；
電容器組裝體，該電容器組裝體具備對流過所述電動馬達的電流的紋波分量進行抑制的平滑電容器； 電源電路，該電源電路包含所述半導體開關元件；
散熱器，該散熱器對由所述電源電路產生的熱量進行散熱；以及控制基板，該控制基板搭載了生成驅動信號的微型計算機，該驅動信號用于驅動所述半導體開關元件，
所述散熱器配置在所述電動馬達的轉軸的軸線上，
所述電源電路安裝在所述散熱器的與所述電動馬達的轉軸的軸線正交的一平面上，
所述電容器組裝體配置在與安裝所述電源電路的面平行的另一平面上。
發明效果
[0007]根據本發明，電源電路安裝在散熱器的與電動馬達的轉軸的軸線正交的一個平面上，電容器組裝體配置在與安裝電源電路的面平行的另一個平面上，因此能在不增大電動馬達的直徑的情況下增大電源電路的安裝面積。
散熱器無需用于配置電容器的槽、孔等，因此散熱器的熱容量增大，散熱性得到提高。此外，電容器組裝在與電源電路不同的平面上，因此能降低構成元器件、安裝面的加工精度，從而降低成本。
無需擔心組裝時的干擾，提高了組裝性。
由于電容器與電源電路相離，因此能降低電磁噪聲。
【附圖說明】
[0008]圖1是具備本發明的實施方式I所涉及的馬達驅動裝置的電動助力轉向裝置的框結構圖。
圖2是本發明的實施方式I所涉及的馬達驅動裝置的剖視圖。
圖3是本發明的實施方式I中的電容器組裝體的俯視圖。
圖4是本發明的實施方式I中的電容器組裝體的主視圖。
圖5是用于說明本發明的實施方式I中的電容器組裝體的組裝方法的一個示例的局部剖視圖。
圖6是圖2所示的馬達驅動裝置的A-A剖視圖。
圖7是本發明的實施方式2所涉及的馬達驅動裝置的控制裝置部分的剖視圖。
圖8是本發明的實施方式2中的電容器組裝體的俯視圖。
圖9是本發明的實施方式2中的電容器組裝體的側視圖。
圖10是本發明的實施方式3所涉及的馬達驅動裝置的控制裝置部分的剖視圖。
圖11是本發明的實施方式3中的電容器組裝體的俯視圖。
圖12是本發明的實施方式3中的電容器組裝體的主視圖。
【具體實施方式】
[0009]下面，參照附圖對本發明所涉及的馬達驅動裝置的優選實施方式進行說明。
實施方式1.圖1是具備本發明的實施方式I所涉及的馬達驅動裝置的電動助力轉向裝置的框結構圖。
圖1中，電動助力轉向裝置包括:供駕駛員操作的方向盤I;通過對方向盤I輸出轉矩來輔助轉向的電動馬達2;降低電動馬達2的轉速的減速裝置3;控制電動馬達2的驅動的控制裝置4 ；提供對電動馬達2進行驅動的電流的電池5 ；檢測方向盤I的轉向轉矩的轉矩傳感器6;將電池5與控制裝置4電連接的電源連接器7;從車輛側輸入車輛的行駛速度信號等車輛側信號的車輛側信號用連接器8;以及將轉矩傳感器6與控制裝置4電連接的轉矩傳感器用連接器9。
[0010]首先，對電動馬達2的結構進行說明。
電動馬達2是三相無刷電機，包括具有由U相、V相、W相構成的電樞繞組10的定子11、在徑向上位于與定子11相對的位置的后述的轉子24。
定子11的電樞繞組10采用Y接線或△接線(未圖示)。
[0011 ]接著，對控制裝置4的結構進行說明。
控制裝置4包括:根據輸出至方向盤I的輔助轉矩的大小及方向來切換馬達電流的FET等半導體開關元件12a;構成作為開關單元的電源繼電器的FET等半導體開關元件12b，該開關單元接通、切斷由電池5向半導體開關元件12a提供的電池電流；用于檢測馬達電流的分流電阻器13;用于吸收流過電動馬達2的馬達電流的紋波分量的平滑電容器14;搭載有分流電阻器13及半導體開關元件12a、12b的后述的電源電路33;防止半導體開關元件12a進行開關動作時產生的電磁噪聲流出到外部的線圈15;檢測后述的轉子24的旋轉角度的旋轉傳感器16;搭載有旋轉傳感器16的傳感器基板17;基于來自轉矩傳感器6的轉向轉矩信號計算輔助轉矩，并通過對馬達電流及由旋轉傳感器16檢測到的轉子24的旋轉角度進行反饋，由此計算與輔助轉矩相對應的電流的微型計算機18;輸出驅動信號的驅動電路19，該驅動信號利用來自微型計算機18的指令控制半導體開關元件12a的動作;搭載有微型計算機18及驅動電路19的控制基板20。
[0012]來自轉矩傳感器6的轉向轉矩、來自旋轉傳感器16的轉子24的旋轉角度信息、來自車輛側信號用連接器8的行駛速度信號分別被輸入至微型計算機18。
此外，馬達電流通過分流電阻器13被反饋輸入至微型計算機18。
基于這些信息、信號，利用微型計算機18生成助力轉向的旋轉方向指令及與輔助轉矩相對應的電流控制量，并將各自的驅動信號輸入至驅動電路19。
驅動電路19中輸入了旋轉方向指令、電流控制量后，會生成驅動信號，并施加于半導體開關元件12a。
由此，來自電池5的電流經由電源連接器7、線圈15及半導體開關元件12b、12a流到電動馬達2，并向所需方向輸出所需量的輔助轉矩。
此時，將通過分流電阻器13后被檢測到的馬達電流反饋至微型計算機18，由此控制成與從微機計算機18發送給驅動電路19的馬達電流指令相一致。
馬達電流被控制成利用平滑電容器14對因驅動半導體開關元件12a時的開關動作而發生的紋波分量進行平滑。
[0013]接著，基于圖2說明電動助力轉向裝置所使用的馬達驅動裝置100的結構。
圖2是本實施方式I的馬達驅動裝置100的剖視圖。
[0014]首先，對電動馬達2的結構進行說明。
電動馬達2包括:轉軸21;以可旋轉的方式支承轉軸21的軸承22a、22b;在周向上固定有多個經過磁化的轉子磁體23的轉子24;以與該轉子24的外周面相對的方式設置的定子11;固定定子11的框架25;與框架25的一端相連接，且組裝有軸承22a的外殼26;固定于轉軸21的端部，并傳遞電動馬達2的轉矩的聯結器27;以及在轉軸21的與聯結器27的固定部相反一側的端部安裝有經過磁化的傳感器磁體28的傳感器磁體保持部29。
[00?5] 定子11通過如下方式來形成:將例如板厚為0.3?0.5mm的電磁鋼板層疊在電動馬達2的轉軸方向上，并利用沖壓鍛造、焊接等進行固定。
此外，定子11包括:絕緣子30，該絕緣子30安裝在與配置在轉子24的外周的轉子磁體23的外周相對的磁極齒部(未圖示)之間；以及卷繞于絕緣子30且與U相、V相、W相這三相相連的電樞繞組1。電樞繞組1的繞組端子與電動馬達2的轉軸方向平行地向控制裝置4的方向延伸，并連接到U相、V相、W相的輸出端子。
此外，定子11的外周部配置有具有定子11的組裝部的框架25，定子11和框架25通過例如冷裝或壓入來組裝，由此固定定子11。
[0016]轉子24與定子11同樣地通過如下方式來形成:將例如板厚為0.3?0.5mm的電磁鋼板等層疊在電動馬達2的轉軸方向，并利用沖壓鍛造、焊接等進行固定。
在轉子24為SPM(Surface Permanent Magnet:表面式永磁)結構的情況下，作為永磁體的轉子磁體23通過粘接等方式固定于轉子24的外周。
轉子磁體23在固定于轉子24之前或固定于轉子24之后進行磁化。
轉子24具備與轉軸21相嵌合的孔，利用例如壓入或冷裝等組裝于轉軸21，由此轉子24固定于轉軸21。
[0017]框架25具備定子11以及軸承22b的組裝部，定子11通過例如壓入或冷裝組裝并固定于框架25，軸承22b通過例如壓入組裝并固定于框架25。
框架25的端面具備與外殼26以及后述的散熱器32進行嵌合的嵌合部，為了確保各元器件的位置精度而高精度地進行加工。
[0018]外殼26具備軸承22a的組裝部，軸承22a通過例如壓入來組裝并固定。
外殼26具備與框架25的端面相嵌合的嵌合部，該嵌合部與框架25的一端相嵌合，并利用螺釘31進行固定。
此外，為了確保電動馬達2內的密封性，在外殼26與框架25的嵌合部組裝有O形環(未圖/Jn )、粘接劑(未圖不)等密封材料。
[0019]聯結器27通過例如壓入來固定于轉軸21的端部，將驅動力傳遞至電動助力轉向裝置的傳遞機構(未圖示)。
[0020]傳感器磁體28是永磁體，以在電動馬達2的轉軸方向上與安裝于后述的傳感器基板17的旋轉傳感器16相對的方式配置。
傳感器磁體28利用嵌件成形、或粘接等外部成形方式來組裝于傳感器磁體保持部29，該傳感器磁體保持部29固定于轉軸21的與固定聯軸器27的一側相反的端部。
為了抑制來自傳感器磁體28的磁通泄漏，傳感器磁體保持部29由非磁性材料構成。 傳感器磁體28可以在組裝于轉軸21之前進行磁化、或者在組裝于轉軸21之后進行磁化。
[0021 ]接著，對控制裝置4的結構進行說明。
控制電動馬達2的驅動的控制裝置4配置在電動馬達2的轉軸21的軸線上。控制裝置4包括:對由各元器件產生的熱量進行散熱的散熱器32 ；組裝于散熱器32的電源電路33 ；安裝有生成半導體開關元件12a、12b的驅動信號的微型計算機18和驅動電路19的控制基板20;安裝有檢測轉子24的旋轉角度的旋轉傳感器16的傳感器基板17;具備多個平滑電容器14的電容器組裝體200，該平滑電容器14用于去除流過電動馬達2的馬達電流的紋波分量；用于去除電磁噪聲的線圈15;電路殼體34;將各元器件進行電連接的母線35a、35b、35c。
[0022]為了對由電源電路33等的安裝元器件產生的熱量進行散熱，散熱器32由例如鋁等具有高熱傳導率的材料形成。
散熱器32具備嵌合部，該嵌合部與框架25相嵌合，通過壓入、螺釘(未圖示)、粘接等方式將散熱器32固定于電動馬達2的轉軸21的軸線上。
此外，為了確保電動馬達2內的密封性，在散熱器32與框架25的嵌合部組裝有O形環(未圖示)、粘接劑(未圖示)等密封材料。
[0023]電源電路33組裝于散熱器32的安裝電路殼體34—側的平面部，該平面部是與電動馬達2的轉軸21的軸線正交的散熱器32的一個平面。
電源電路33隔著潤滑脂(未圖示)、絕緣片(未圖示)等組裝于散熱器32，從而提高散熱性。
電源電路33安裝有構成三相橋式電路的半導體開關元件12a、用于檢測電動馬達2的電流的分流電阻器13、構成作為開關單元的電源繼電器的半導體開關元件12b等元器件，該三相橋式電路用于根據輔助轉矩的大小及方向來切換電動馬達2的馬達電流，該開關單元接通、切斷由電池5向半導體開關元件12a提供的電池電流。
[0024]旋轉傳感器16通過檢測傳感器磁體28產生的磁場的方向，來檢測轉子24的旋轉角度。
旋轉傳感器16以在電動馬達的轉軸方向上與組裝于轉軸21的一端的傳感器磁體28相對的方式配置。
旋轉傳感器16安裝于傳感器基板17上。
傳感器基板17利用螺釘(未圖示)等固定于散熱器32的局部。
傳感器基板17和控制基板20經由母線35a電連接。
[0025]控制基板20經由母線35b與電源電路33電連接。控制基板20安裝有包含微型計算機18、驅動電路19在內的電路元件等。
微型計算機18具有用于檢測經由分流電阻器13的一端而流過電動馬達2的馬達電流的電流檢測電路(未圖示)，在基于來自轉矩傳感器6的轉向轉矩信號來計算輔助轉矩的同時，對馬達電流、及由旋轉傳感器16檢測到的轉子24的旋轉角度進行反饋，計算出與輔助轉矩相對應的電流。
并且，微型計算機18輸出用于控制半導體開關元件12a、12b的信號。
[0026]線圈15經由母線(未圖示)與電源電路33電連接。
線圈15防止半導體開關元件12a、12b進行開關動作時產生的電磁噪聲流出到外部；
[0027]電路殼體34組裝于散熱器32的與電動馬達2相對一側的端面。
電路殼體34包括與車輛的電池5電連接的用于電源供給的電源連接器7、接收車速等汽車信息的車輛側信號用連接器8、接收來自轉矩傳感器6的信號的轉矩傳感器用連接器9。
[0028]電容器組裝體200配置在與安裝電源電路33的面平行的另一平面上、即散熱器32的與安裝電源電路33的面相反一側的平面上，使得平滑電容器14成為框架25—側，并利用螺釘(未圖示)等固定于散熱器32。
[0029 ]接著，基于圖3?圖6說明電容器組裝體200的結構。
圖3是本實施方式I的電容器組裝體200的俯視圖，圖4是本實施方式I的電容器組裝體200的主視圖。
此外，圖5是本實施方式I的電容器組裝體200的局部剖視圖，圖5(a)表示對后述的突起38a進行加熱之前的狀態的局部剖視圖，圖5(b)是表示對突起38a的前端進行加熱使其熔融，并形成后述的鉚接部42的狀態的局部剖視圖，圖6是圖2所示的馬達驅動裝置100的A-A剖視圖。
[0030]電容器組裝體200包括用于去除流過電動馬達2的馬達電流的紋波分量的多個(圖中為4個)具有圓柱形狀的平滑電容器14、與電源電路33電連接的母線35c、用于保持平滑電容器14和母線35c的保持部36。
[0031]可以采用外部成形或嵌件成形來組裝母線35c和保持部36，但本實施方式中，對利用外部成形方式將母線35c組裝于保持部36的情況進行說明。
由于需要使母線35c與散熱器32之間、及母線35c的陽極與陰極之間電絕緣，使得保持部36由樹脂等絕緣構件構成。
保持部36具有沿電動馬達2的轉軸21的正交方向延伸的近似扁平形狀，包括母線35c的組裝面和該組裝面的相對側的平滑電容器14的組裝面。
保持部36的母線35c的組裝面包括嵌入母線35c的槽37、沿電動馬達2的轉軸21的平行方向延伸的多個突起38a。
另外，保持部36的平滑電容器14的組裝面具備用于組裝平滑電容器14的沿電動馬達2的轉軸21的平行方向延伸的多個把持部39。
保持部36在后述的平滑電容器14的引線40的位置具有多個貫穿的孔41a。
[0032]母線35c具備組裝到保持部36的槽37中的平面部、以與平面部垂直的方式向電源電路33的方向延伸的連接部。
母線35c在平面部的局部具備稍稍向電動馬達2的轉軸方向突出的多個突起38b，在與保持部36的突起38a相嵌合的位置具備多個貫穿的孔41b。
[0033]母線35c配置在保持部36的組裝面的水平方向。
如圖5(a)所示，通過使母線35c的平面部的孔41b與保持部36的突起38a相嵌合，并將母線35c組裝到保持部36的槽37中，從而將母線35c相對于保持部36進行定位。
母線35c相對于保持部36的固定可以采用槽37與突起38a的壓入、粘接、或者利用其他構件(未圖示)所進行的固定，但在保持部36是樹脂的情況下，可以如圖5(b)所示那樣，通過對保持部36的突起38a進行加熱使其熔融，形成比母線35c的孔41b的直徑要大的鉚接部42，從而對母線35c進行固定。
[0034]平滑電容器14具有突出的引線40。
平滑電容器14配置在保持部36的組裝面的水平方向。
平滑電容器14具有圓柱狀，通過在平滑電容器14的圓柱軸與電動馬達2的轉軸21平行的方向上，將平滑電容器14組裝于保持部36的把持部39，從而將其固定于保持部36。
平滑電容器14的引線40通過保持部36的孔41a貫穿至母線35c的組裝面側。
平滑電容器14的引線40向母線35c的突起38b的方向彎折，引線40與母線35c的突起38b的前端相接觸。
母線35c的突起38b與引線40的接觸部通過例如電阻焊等進行焊接，由此平滑電容器14與母線35c電連接。
另外，本實施方式中，保持部36設有用于供引線40貫穿的孔41a，在將平滑電容器14組裝于保持部36之后彎折引線40，但也可以在組裝到保持部36之前彎折平滑電容器14的引線40的狀態下，將引線通過設置于保持部36的孔(未圖示)，從而與母線35c電連接。
另外，在利用電阻焊連接母線35c的突起38b與引線40的接觸部的情況下，若在母線35c的局部形成突起并進行凸焊，則能提高電流密度，并能穩定地進行連接。
[0035]在組裝了平滑電容器14、保持部36、母線35c，并形成了電容器組裝體200后，如圖6所示，組裝到散熱器32的局部。
該狀態下，電容器組裝體200的多個(圖中為4個)平滑電容器14經由母線35c與電源電路33的由半導體開關元件12a構成的三相橋式電路并聯連接。
另外，通過在散熱器32的母線貫穿部設置孔，使散熱器32與母線處于非接觸狀態，來確保散熱器32與母線35c之間的電絕緣。
[0036]根據上述的本實施方式I，電源電路33安裝在與電動馬達2的轉軸21的軸線正交的散熱器32的一個平面，電容器組裝體200配置在與安裝有電源電路33的面平行的另一個平面上，在隔著散熱器32與電源電路33相對側的平面上配置有電容器組裝體200，因此能在不使電動馬達2的直徑變大的情況下增大電源電路33的面積。
無需用于將平滑電容器14組裝于散熱器32的槽等，因此散熱器32的熱容量變大，散熱性得到提高。
此外，能降低控制裝置4的構成元器件、各元器件的安裝面的加工精度，從而降低成本。 無需擔心組裝時的干擾，提高了組裝操作性。
由于平滑電容器14與電源電路33相離，因此能降低電磁噪聲。
平滑電容器14位于隔著散熱器32與電源電路相對的位置上，因此散熱器32成為屏蔽體，能進一步降低電磁噪聲的影響。
[0037]電容器組裝體200經由保持部36組裝于散熱器32，因此也能提高平滑電容器14的散熱性，使平滑電容器14的靜電電容等特性變化變小，能確保產品穩定的特性。
電容器組裝體200的保持部36由絕緣構件構成，因此平滑電容器14的具有引線40—側的面能緊密地固定于保持部36的平面，能縮短軸向長度。
電容器組裝體200在平滑電容器14的圓柱軸與電動馬達2的轉軸21呈平行的狀態下組裝于保持部36，因此平滑電容器14的引線40的彎折長度不依賴于平滑電容器14的外徑偏差，能穩定地連接母線35c與引線40，能確保產品的可靠性。電容器組裝體200中，利用外部成形方式將母線35c組裝于保持部36，因此保持部36的成形模具結構簡單，模具費、加工費的成本較低。
母線35c不受到成形壓力，因此能維持母線35c加工后的形狀精度。
[0038]電容器組裝體200中，保持部36、母線35c、引線40全部配置于同一平面上，且在同一平面上連接，因此能減小軸向尺寸，能簡單、低成本地構成。保持部36具有把持部39，因此在相對于振動、沖擊而把持平滑電容器14的同時，也能用作為將平滑電容器14組裝于保持部36時的引導部。 通過組裝母線35c的孔41b與保持部36的突起38a，并對突起38a的局部進行加熱、熔融來形成鉚接部42，從而能在對母線35c進行定位的同時進行固定，從而能削減元器件個數。
利用電阻焊等對設置于母線35c的突起38b和平滑電容器14的引線40進行焊接，因此能使電流密度集中，能穩定地進行連接。
[0039]如本實施方式所示，在對一個極性的母線35c連接兩個平滑電容器14的情況下，通過使引線40與母線35c的38b的兩個連接部上的電極相抵接并同時進行焊接，從而能縮短周期時間。
在如實施方式那樣利用電阻焊來連接平滑電容器14與母線35c的情況下，電極在轉軸方向上向引線40加壓，并且有電流流動，因此，與例如TIG焊接那樣使用對焊接部進行夾持的供電工具的情況相比，能縮小與構成元器件發生干擾的區域，提高安裝布局的自由度。
能將平滑電容器14的引線40在兩極處于不同長度的狀態下與母線35c相接合，因此易于識別平滑電容器14的極性，由于組裝不良的降低從而能提高直通率。
通過增長引線40，能使引線40與母線35c的接合部遠離平滑電容器14，在維持產品的軸長固定的情況下，能減小焊接時產生的熱量對平滑電容器14帶來的影響，能提高產品的可靠性。
如圖6所示，通過將平滑電容器14配置成圓弧狀，能縮小安裝到散熱器32時電容器組裝體200所占的區域，從而能組裝其他的構成元器件，提高了布局的自由度，或者，通過在空間中堆焊散熱器32，使散熱器32的熱容量變大，由此能提高散熱性。
如本實施方式那樣，在將平滑電容器14排列成圓弧狀的情況下，保持部36也同樣呈圓弧形狀，在安裝于散熱器32的情況下，如圖6所示，電容器組裝體200僅占有散熱器32的安裝面的一部分，能獲得剩余空間。
圖6中示出了在剩余空間中安裝了傳感器基板17的示例，但可以搭載其他構成元器件、或通過增厚散熱器來增大熱容量，從而縮短散熱器軸長等，由此能提高設計自由度。
[0040]實施方式2
接著，對實施方式2所涉及的馬達驅動裝置100進行說明。
圖7是實施方式2所涉及的馬達驅動裝置100所使用的控制裝置4的剖視圖。
另外，與控制裝置4同軸一體地組裝的電動馬達2的結構與實施方式I相同。
[0041]控制裝置4包括:對由各元器件產生的熱量進行散熱的散熱器32;組裝于散熱器32的電源電路33;安裝有生成半導體開關元件12a、12b的驅動信號的微型計算機18和驅動電路19的控制基板20;安裝有檢測轉子24的旋轉角度的旋轉傳感器16的傳感器基板17;具備多個平滑電容器14的電容器組裝體200，該平滑電容器14用于去除流過電動馬達2的馬達電流的紋波分量；用于去除電磁噪聲的線圈15;電路殼體34;對各元器件進行電連接的母線35a、35b、35c0
[0042]為了對由電源電路33等產生的熱量進行散熱，散熱器32由例如鋁等具有高熱傳導率的材料形成。
散熱器32具備嵌合部，通過該嵌合部與框架25的一端相嵌合，從而利用壓入或螺釘(未圖示)、粘接等來固定。
此外，為了確保電動馬達2內的密封性，在散熱器32與框架25的嵌合部組裝有O形環(未圖示)、粘接劑等密封材料(未圖示)。
[0043]電源電路33組裝于散熱器32的安裝電路殼體34—側的平面部。
電源電路33隔著潤滑脂(未圖示)、絕緣片(未圖示)等組裝于散熱器32，從而提高散熱性。
電源電路33安裝有構成三相橋式電路的半導體開關元件12a、用于檢測電動馬達2的電流的分流電阻器13、構成作為開關單元的電源繼電器的半導體開關元件12b等元器件，該三相橋式電路用于根據輔助轉矩的大小及方向切換電動馬達2的馬達電流，該開關單元接通、切斷由電池5向半導體開關元件12a提供的電池電流。
[0044]旋轉傳感器16通過檢測傳感器磁體28產生的磁場的方向，來檢測轉子24的旋轉角度。
旋轉傳感器16以在與組裝于轉軸21的一端的傳感器磁體28相對的方式配置。
旋轉傳感器16安裝于傳感器基板17上。
傳感器基板17利用螺釘(未圖示)等固定于散熱器32的局部。
傳感器基板17和控制基板20經由母線35a電連接。
[0045]控制基板20經由母線35b與電源電路33電連接。控制基板20安裝有包含微型計算機18、驅動電路19在內的電路元件等。
微型計算機18具有用于檢測經由分流電阻器13的一端而流過電動馬達2的馬達電流的電流檢測電路，在基于來自轉矩傳感器6的轉向轉矩信號來計算輔助轉矩的同時，對馬達電流、及由旋轉傳感器16檢測到的轉子24的旋轉角度進行反饋，計算出與輔助轉矩相對應的電流。
并且，微型計算機18輸出用于控制半導體開關元件12a、12b的信號。
[0046]線圈15經由母線(未圖示)與電源電路33電連接。
線圈15防止半導體開關元件12a、12b進行開關動作時產生的電磁噪聲流出到外部。
[0047]電路殼體34組裝于散熱器32的與電動馬達2相對一側的端面。
電路殼體34包括與車輛的電池5電連接的用于電源供給的電源連接器7、接收車速等汽車信息的車輛側信號用連接器8、接收來自轉矩傳感器6的信號的轉矩傳感器用連接器9。
[0048]電容器組裝體200配置成使平滑電容器14成為框架25—側，并利用螺釘(未圖示)等固定于散熱器32。
[0049 ]接著，基于圖8及圖9說明電容器組裝體200的結構。
圖6是本實施方式2的電容器組裝體200的俯視圖，圖9是本實施方式2的電容器組裝體200的側視圖。
[0050]電容器組裝體200包括用于去除流過電動馬達2的馬達電流的紋波分量的多個(圖中為4個)具有圓柱形狀的平滑電容器14、與電源電路33電連接的母線35c、用于保持平滑電容器14和母線35c的保持部36。
[0051]可以采用外部成形或嵌件成形的某一種方式組裝母線35c和保持部36，但本實施方式中，對利用外部成形方式將母線35c組裝于保持部36的情況進行說明。
[0052]由于需要使母線35c與散熱器32之間、及母線35c的陽極與陰極之間電絕緣，因此保持部36由樹脂等絕緣構件構成。
保持部36具有沿電動馬達2的轉軸21的垂直方向延伸的近似扁平形狀，包括母線35c的組裝面和該組裝面的相對側的平滑電容器14的組裝面。 保持部36的母線35c的組裝面包括嵌入母線35c的槽37、沿電動馬達2的轉軸21的平行方向延伸的多個突起38a。
另外，保持部36的平滑電容器14的組裝面具備用于組裝平滑電容器14的沿電動馬達2的轉軸21的平行方向延伸的多個把持部39。
[0053]母線35c具備組裝到保持部36的槽37中的平面部、以與平面部垂直的方式向電源電路33的方向延伸的連接部。
母線35c在平面部的局部具備稍稍向電動馬達2的轉軸方向突出的多個突起38b、在與保持部36的突起38a相嵌合的位置具備多個貫穿的孔41b。
[0054]母線35c配置在保持部36的組裝面的水平方向。
母線35c與保持部36之間的組裝與實施方式I相同。
[0055]平滑電容器14具有突出的引線40。
平滑電容器14配置在保持部36的組裝面的水平方向。
平滑電容器14具有圓柱狀，通過在平滑電容器14的圓柱軸與電動馬達2的轉軸21正交的方向上，將平滑電容器14組裝于保持部36的把持部39，從而將其固定于保持部36。
平滑電容器14的引線40彎折以與母線35c的突起38b相接觸。
母線35c的突起38b與引線40的接觸部通過例如電阻焊等進行焊接，由此平滑電容器14與母線35c電連接。
[0056]根據上述的實施方式2，電源電路33安裝在與電動馬達2的轉軸21的軸線正交的散熱器32的一個平面，電容器組裝體200配置在與安裝有電源電路33的面平行的另一個平面上，在隔著散熱器32與電源電路33相對側的平面上配置有電容器組裝體200，因此能在不使電動馬達2的直徑變大的情況下增大電源電路33的面積。
無需用于將平滑電容器14組裝于散熱器32的槽等，因此散熱器32的熱容量變大，散熱性得到提高。
此外，能降低控制裝置4的構成元器件、各元器件的安裝面的加工精度，從而降低成本。 無需擔心組裝時的干擾，提高了組裝操作性。
由于平滑電容器14與電源電路33相離，因此能降低電磁噪聲。
平滑電容器14位于隔著散熱器32與電源電路相對的位置上，因此散熱器32成為屏蔽體，能進一步降低電磁噪聲的影響。
[0057]電容器組裝體200經由保持部36組裝于散熱器32，因此也能提高平滑電容器14的散熱性，使平滑電容器14的靜電電容等特性變化變小，能確保產品穩定的特性。
電容器組裝體200的保持部36由絕緣構件構成，因此平滑電容器14的具有引線40—側的面能緊密地固定于保持部36的平面，能縮短軸向長度。
電容器組裝體200以平滑電容器14的圓柱軸與電動馬達2的轉軸21正交的狀態組裝于保持部36，因此能縮小產品軸向的長度。平滑電容器14的引線40無需通過保持部36，因此保持部36的結構簡單。
電容器組裝體200中，利用外部成形方式將母線35c組裝于保持部36，因此保持部36的成形模具結構簡單，模具費、加工費的成本較低。
母線35c不受到成形壓力，因此能維持母線35c加工后的形狀精度。
[0058]電容器組裝體200中，保持部36、母線35c、引線40全部配置于同一平面上，且在同一平面上連接，因此能減小軸向尺寸，能簡單、低成本地構成。保持部36具有把持部39，因此在相對于振動、沖擊而把持平滑電容器14的同時，也能用作為將平滑電容器14組裝于保持部36時的引導部。
通過組裝母線35c的孔41b與保持部36的突起38a，并對突起38a的局部進行加熱、熔融來形成鉚接部42，從而能在對母線35c進行定位的同時進行固定，能削減元器件個數。
利用電阻焊等對設置于母線35c的突起38b和平滑電容器14的引線40進行焊接，因此能使電流密度集中，能穩定地進行連接。
[0059]如本實施方式所示，在對一個極性的母線35c連接兩個平滑電容器14的情況下，通過使引線40與母線35c的38b的兩個連接部處的電極相抵接并同時進行焊接，從而能縮短周期時間。
在如實施方式那樣利用電阻焊來連接平滑電容器14與母線35c的情況下，電極在轉軸方向上向引線40加壓，并且有電流流過，因此，與例如TIG焊接那樣使用對焊接部進行夾持的供電工具的情況相比，能縮小與構成元器件發生干擾的區域，從而提高安裝布局的自由度。
能將平滑電容器14的引線40在兩極處于不同長度的狀態下與母線35c相接合，因此易于識別平滑電容器14的極性，由于組裝不良的降低從而能提高直通率。
通過增長引線40，能使引線40與母線35c的接合部遠離平滑電容器14，在維持產品的軸長固定的情況下，能減小焊接時產生的熱量對平滑電容器14帶來的影響，能提高產品的可靠性。
[0060]實施方式3
接著，對實施方式3所涉及的馬達驅動裝置100進行說明。
圖10是實施方式3所涉及的馬達驅動裝置100所使用的控制裝置4的剖視圖。
另外，與控制裝置4同軸一體地組裝的電動馬達2的結構與實施方式I相同。
[0061]控制裝置4包括:對由各元器件產生的熱量進行散熱的散熱器32;組裝于散熱器32的電源電路33;安裝有生成半導體開關元件12a、12b的驅動信號的微型計算機18和驅動電路19的控制基板20;安裝有檢測轉子24的旋轉角度的旋轉傳感器16的傳感器基板17;具備多個平滑電容器14的電容器組裝體200，該平滑電容器14用于去除流過電動馬達2的馬達電流的紋波分量；用于去除電磁噪聲的線圈15;電路殼體34;對各元器件進行電連接的母線35a、35b、35c;在隔著控制基板20與散熱器32相對的面上組裝電容器組裝體200的中間構件43 ο
[0062]為了對由電源電路33等產生的熱量進行散熱，散熱器32由例如鋁等具有高熱傳導率的材料形成。
散熱器32具備嵌合部，通過該嵌合部與框架25的一端相嵌合，利用壓入或螺釘(未圖示)、粘接等來固定。
此外，為了確保電動馬達2內的密封性，在散熱器32與框架25的嵌合部組裝有O形環(未圖示)、粘接劑等密封材料。
[0063]電源電路33組裝于散熱器32的安裝電路殼體34—側的平面部。
電源電路33隔著潤滑脂(未圖示)、絕緣片(未圖示)等組裝于散熱器32，從而提高散熱性。 電源電路33安裝有構成三相橋式電路的半導體開關元件12a、用于檢測電動馬達2的電流的分流電阻器13、構成作為開關單元的電源繼電器的半導體開關元件12b等元器件，該三相橋式電路用于根據輔助轉矩的大小及方向切換電動馬達2的馬達電流，該開關單元接通、切斷由電池5向半導體開關元件12a提供的電池電流。
貫穿中間構件43、控制基板20的母線35c通過例如TIG焊接、電阻焊等與電源電路33電連接。
[0064]旋轉傳感器16通過檢測傳感器磁體28產生的磁場的方向，來檢測轉子24的旋轉角度。
旋轉傳感器16以在與組裝于轉軸21的一端的傳感器磁體28相對的方式配置。
旋轉傳感器16安裝于傳感器基板17上。
傳感器基板17利用螺釘(未圖示)等固定于散熱器32的局部。
傳感器基板17和控制基板20經由母線35a電連接。
[0065]控制基板20經由母線35b與電源電路33電連接。控制基板20安裝有包含微型計算機18、驅動電路19在內的電路元件等。
微型計算機18具有用于檢測經由分流電阻器13的一端而流過電動馬達2的馬達電流的電流檢測電路，在基于來自轉矩傳感器6的轉向轉矩信號來計算輔助轉矩的同時，對馬達電流、及由旋轉傳感器16檢測到的轉子24的旋轉角度進行反饋，計算出與輔助轉矩相對應的電流。
并且，微型計算機18輸出用于控制半導體開關元件12a、12b的信號。
[0066]線圈15經由母線(未圖示)與電源電路33電連接。
線圈15防止半導體開關元件12a、12b進行開關動作時產生的電磁噪聲流出到外部。
[0067]電路殼體34組裝于散熱器32的與電動馬達2相對一側的端面。
電路殼體34包括與車輛的電池5電連接的用于電源供給的電源連接器7、接收車速等汽車信息的車輛側信號用連接器8、接收來自轉矩傳感器6的信號的轉矩傳感器用連接器9。
[0068]電容器組裝體200配置成使平滑電容器14成為框架34—側，并利用螺釘(未圖示)等固定于中間構件43。
[0069]中間構件43組裝于電路殼體34。
另外，中間構件43的材質可以是金屬，但樹脂等絕緣構件的情況能確保絕緣性、實現產品的輕量化，因此優選該情況。
[0070 ]接著，基于圖11及圖12說明電容器組裝體200的結構。
圖11是本實施方式3的電容器組裝體200的俯視圖，圖12是本實施方式3的電容器組裝體200的側視圖。
[0071]電容器組裝體200包括用于去除流過電動馬達2的馬達電流的紋波分量的多個(圖中為4個)具有圓柱形狀的平滑電容器14、與電源電路33電連接的母線35c、用于保持平滑電容器14和母線35c的保持部36。
[0072]可以采用外部成形或嵌件成形的某一種方式組裝母線35c和保持部36，但本實施方式中，對利用嵌件成形將母線35c—體組裝于保持部36的情況進行說明。
[0073]由于需要使母線35c與散熱器32之間、及母線35c的陽極與陰極之間電絕緣，因此使保持部36由樹脂等絕緣構件構成。 保持部36具有在電動馬達2的轉軸21的正交方向上延伸的近似扁平形狀，包括母線35c的組裝面和該組裝面的相對側的平滑電容器14的組裝面。
另外，保持部36的平滑電容器14的組裝面具備用于組裝平滑電容器14的沿電動馬達2的轉軸21的平行方向延伸的多個把持部39。
[0074]母線35c具備組裝到保持部36的槽37中的平面部、以與平面部垂直的方式向電源電路33的方向延伸的連接部。
母線35c在平面部的局部具備稍稍向電動馬達2的轉軸方向突出的多個突起38b，在與保持部36的突起38a相嵌合的位置具備多個貫穿的孔41b。
[0075]母線35c配置在保持部36的組裝面的水平方向。
母線35c與保持部36之間的組裝與實施方式I相同。
[0076]平滑電容器14具有突出的引線40。
平滑電容器14配置在保持部36的組裝面的水平方向。
通過在平滑電容器14的圓柱軸與電動馬達2的轉軸21平行的方向上，將平滑電容器14組裝于保持部36的把持部39，從而將其固定于保持部36。
平滑電容器14的引線40通過保持部36的孔41a貫穿至母線35c的組裝面側。
平滑電容器14的引線40向母線35c的突起38b的方向彎折，引線40與母線35c的突起38b的前端相接觸。
母線35c的突起38b與引線40的接觸部通過例如電阻焊等進行焊接，由此平滑電容器14與母線35c電連接。
另外，本實施方式中，保持部36設有用于貫穿引線40的孔41a，在將平滑電容器14組裝于保持部36之后彎折引線40，但也可以在組裝到保持部36之前彎折平滑電容器14的引線40的狀態下，將引線通過設置于保持部36的孔(未圖示)，從而與母線35c電連接。
[0077]根據上述的實施方式3，電源電路33安裝在與電動馬達2的轉軸21的軸線正交的散熱器32的一個平面，電容器組裝體200配置在與安裝有電源電路33的面平行的另一個平面上，電源電路33與電容器組裝體200之間具備中間構件43，在隔著中間構件43與電源電路33相對的位置上配置有電容器組裝體200，因此能在不使電動馬達2的直徑變大的情況下增大電源電路33的面積。
無需用于將平滑電容器14組裝于散熱器32的槽等，因此散熱器32的熱容量變大，散熱性得到提高。
此外，能降低控制裝置4的構成元器件、各元器件的安裝面的加工精度，從而降低成本。 無需擔心組裝時的干擾，提高了組裝操作性。
由于平滑電容器14與電源電路33相離，因此能降低電磁噪聲。
此外，電源電路33、中間構件43、電容器組裝體200從一個方向組裝于散熱器32，因此能在不反轉產品的情況下進行組裝，無需反轉各元器件時所需的下落防止機構，能簡化各元器件的結構。
[0078]通過將電容器組裝體200組裝于中間構件，沒有與轉軸21、傳感器磁體28等產生干擾的風險，因此增加了平滑電容器14的布局的自由度。
電容器組裝體200在平滑電容器14的圓柱軸與電動馬達2的轉軸21呈平行的狀態下組裝于保持部36，因此平滑電容器14的引線40的彎折長度不依賴于平滑電容器14的外徑偏差，能穩定地連接母線35c與引線40，能確保產品的可靠性。電容器組裝體200中，利用嵌件成形方式將母線35c組裝于保持部36，因此絕緣性變高，提高了產品的可靠性，此外，母線35c被樹脂所覆蓋，因此散熱性得到提高。
電容器組裝體200中，保持部36、母線35c、引線40全部配置于同一平面上，且在同一平面上連接，因此能減小軸向尺寸，能簡單、低成本地構成。保持部36具有把持部39，因此在相對于振動、沖擊而把持平滑電容器14的同時，也能用作為將平滑電容器14組裝于保持部36時的引導部。
利用電阻焊等對設置于母線35c的突起38b和平滑電容器14的引線40進行焊接，因此能使電流密度集中，能穩定地進行連接。
[0079]如本實施方式所示，在對一個極性的母線35c連接兩個平滑電容器14的情況下，通過使引線40與母線35c的38b的兩個連接部處的電極相抵接并同時進行焊接，從而能縮短周期時間。
在如實施方式那樣利用電阻焊來連接平滑電容器14與母線35c的情況下，電極在轉軸方向上向引線40加壓，并且有電流流過，因此，與例如TIG焊接那樣使用對焊接部進行夾持的供電工具的情況相比，能縮小與構成元器件發生干擾的區域，提高安裝布局的自由度。
能將平滑電容器14的引線40在兩極處于不同長度的狀態下與母線35c相接合，因此易于識別平滑電容器14的極性，由于組裝不良的降低從而能提高直通率。
通過增長引線40，能使引線40與母線35c的接合部遠離平滑電容器14，在維持產品的軸長固定的情況下，能減小焊接時產生的熱量對平滑電容器14帶來的影響，能提高產品的可靠性。
[0080]此外，本發明可以在該發明的范圍內對各實施方式自由地進行組合，或對各實施方式進行適當的變形、省略。
標號說明
[0081]I方向盤、2電動馬達、3減速裝置、4控制裝置、
5電池、6轉矩傳感器、7電源連接器、
8車輛側信號用連接器、9轉矩傳感器用連接器、
10電樞繞組、11定子、
12a、12b半導體開關元件、13分流電阻器、
14平滑電容器、15線圈、16旋轉傳感器、
17傳感器基板、18微型計算機、
19驅動電路、20控制基板、21轉軸、
22a、22b軸承、23轉子磁體、24轉子、
25框架、26外殼、27聯結器、
28傳感器磁體、29、傳感器磁體保持部、
30絕緣子、31螺釘、32散熱器、
33電源電路、34電路殼體、
35a、35b、35c母線、36保持部、37槽、
38a、38b突起、39把持部、40引線、
4 Ia、4 Ib孔、42鉚接部、43中間構件、100馬達驅動裝置、200電容器組裝體。
【主權項】
1.一種馬達驅動裝置，該馬達驅動裝置包括:電動馬達；以及配置在所述電動馬達的轉軸的軸線上，對所述電動馬達的驅動進行控制的控制裝置，其特征在于， 所述控制裝置包括: 半導體開關元件，該半導體開關元件構成對所述電動馬達的電流進行控制的橋式電路； 傳感器基板，該傳感器基板搭載有旋轉傳感器，該旋轉傳感器用于檢測所述電動馬達的轉子的相位； 電容器組裝體，該電容器組裝體具備對流過所述電動馬達的電流的紋波分量進行抑制的平滑電容器； 電源電路，該電源電路包含所述半導體開關元件； 散熱器，該散熱器對由所述電源電路產生的熱量進行散熱；以及控制基板，該控制基板搭載了生成驅動信號的微型計算機，該驅動信號用于驅動所述半導體開關元件， 所述散熱器配置在所述電動馬達的轉軸的軸線上， 所述電源電路安裝在所述散熱器的與所述電動馬達的轉軸的軸線正交的一平面上， 所述電容器組裝體配置在與安裝所述電源電路的面平行的另一平面上。2.如權利要求1所述的馬達驅動裝置，其特征在于， 所述控制裝置中，在隔著所述散熱器與所述電源電路相對的位置具備所述電容器組裝體， 所述電容器組裝體經由貫穿所述散熱器的母線與所述電源電路電連接。3.如權利要求1所述的馬達驅動裝置，其特征在于， 所述控制裝置中，在所述電源電路和所述電容器組裝體之間配置有中間構件，在隔著所述中間構件與所述電源電路相對的位置具備所述電容器組裝體， 所述電容器組裝體經由貫穿所述中間構件的母線與所述電源電路電連接。4.如權利要求2或3所述的馬達驅動裝置，其特征在于， 所述電容器組裝體由保持部和所述平滑電容器構成，該保持部由具備所述母線的絕緣構件構成，所述母線與所述平滑電容器電連接。5.如權利要求4所述的馬達驅動裝置，其特征在于， 所述平滑電容器具有圓柱形狀，所述平滑電容器在其圓柱軸與所述電動馬達的轉軸正交的狀態下安裝于所述保持部。6.如權利要求4所述的馬達驅動裝置，其特征在于， 所述平滑電容器具有圓柱形狀，所述平滑電容器在其圓柱軸與所述電動馬達的所述轉軸平行的狀態下安裝于所述保持部。7.如權利要求4至6的任一項所述的馬達驅動裝置，其特征在于， 所述母線通過外部成形方式組裝于所述保持部。8.如權利要求4至6的任一項所述的馬達驅動裝置，其特征在于， 所述母線通過嵌件成形方式組裝于所述保持部。9.如權利要求4至8的任一項所述的馬達驅動裝置，其特征在于， 所述保持部具有在與所述電動馬達的轉軸的軸線正交的方向上延伸的近似扁平形狀，所述母線沿著所述保持部的平面配置，所述平滑電容器經由沿著所述母線的平面配置的引線與所述母線相連接。10.如權利要求9所述的馬達驅動裝置，其特征在于， 所述平滑電容器組裝于把持部，該把持部設置在所述保持部的與所述母線和所述引線的連接部相反一側的面。11.如權利要求7、9、10的任一項所述的馬達驅動裝置，其特征在于， 所述保持部在所述母線所設置的孔的同一位置具有突起，在將所述保持部與所述母線進行組裝后，對所述突起的前端進行加熱并使其熔融，在所述母線和所述保持部之間形成鉚接部，從而固定所述母線。12.如權利要求7至10的任一項所述的馬達驅動裝置，其特征在于， 所述保持部具有能組裝所述母線的平面部的槽。13.如權利要求12所述的馬達驅動裝置，其特征在于， 所述平滑電容器的引線和所述母線通過從所述保持部的所述平面部的垂直方向進行加壓的電阻焊來進行連接。14.如權利要求13所述的馬達驅動裝置，其特征在于，所述電阻焊是在所述母線的局部具有突起的凸焊。
【文檔編號】H02K11/33GK106031000SQ201480076025
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2014年2月19日
【發明人】市川崇敬, 淺尾淑人, 川野佑, 西谷昌郎, 西谷昌一郎, 田村宏司, 松尾宏幸, 永野浩量
【申請人】三菱電機株式會社