马达驱动装置的制造方法
【专利摘要】本发明提供一种能在不增大电动马达的直径的情况下增大电源电路的安装面积的马达驱动装置。控制装置(4)包括：电容器组装体(200)，该电容器组装体(200)具备对流过电动马达(2)的电流的纹波分量进行抑制的平滑电容器(14)；包含半导体开关元件(12a)的电源电路(33)；对由电源电路产生的热量进行散热的散热器(32)；以及控制基板(20)，该控制基板(20)搭载了生成驱动信号的微型计算机(18)，该驱动信号用于驱动半导体开关元件，散热器(32)配置在电动马达(2)的转轴的轴线上，电源电路(33)安装在散热器(32)的与电动马达(2)的转轴(12)的轴线正交的一个平面上，电容器组装体(200)配置在与安装电源电路(33)的面平行的另一个平面上。
【专利说明】
马达驱动装置
技术领域
[0001]本发明涉及马达驱动装置，尤其涉及车用电动助力转向装置所使用的马达驱动装置。
【背景技术】
[0002]现有的车用电动助力转向装置所使用的马达驱动装置中，构成对电动马达的电流进行控制的三相桥式电路的半导体开关元件与抑制流过电动马达的电流的纹波分量的平滑电容器按每个三相桥式电路的臂部形成有一对，且呈同心圆状地配置于转轴，从而能缩短电源部与平滑电容器的连接距离、降低三相桥式电路的阻抗、高效地吸收纹波(例如专利文献I)。
现有技术文献专利文献
[0003]专利文献1:W02011-142050 公报
【发明内容】
发明所要解决的技术问题
[0004]上述马达驱动装置中，在电源电路之间配置有大型的平滑电容器，无法充分确保电源电路的安装面积。
此外，若要扩大电源电路的安装面积，则需要扩大马达外径，会导致产品尺寸变大，重量变重。
在将平滑电容器组装于散热器的情况下，为了缩小产品而需要在散热器设置槽等，散热器的热容量有所减少，因此降低了散热性。由于多个安装元器件配置于同一平面内，因此需要组装精度，并要求构成元器件、安装面的加工精度，从而导致成本上升。
此外，平滑电容器与电源电路接近，具有噪声的问题。
[0005]本发明鉴于上述问题而完成，其目的在于提供一种能在不增大电动马达的直径的情况下增大电源电路的安装面积的马达驱动装置。
解决技术问题的技术方案
[0006]本发明所涉及的马达驱动装置包括:电动马达；以及配置在所述电动马达的转轴的轴线上，对所述电动马达的驱动进行控制的控制装置，
所述控制装置包括:
半导体开关元件，该半导体开关元件构成对所述电动马达的电流进行控制的桥式电路；
传感器基板，该传感器基板搭载有旋转传感器，该旋转传感器用于检测所述电动马达的转子的相位；
电容器组装体，该电容器组装体具备对流过所述电动马达的电流的纹波分量进行抑制的平滑电容器； 电源电路，该电源电路包含所述半导体开关元件；
散热器，该散热器对由所述电源电路产生的热量进行散热；以及控制基板，该控制基板搭载了生成驱动信号的微型计算机，该驱动信号用于驱动所述半导体开关元件，
所述散热器配置在所述电动马达的转轴的轴线上，
所述电源电路安装在所述散热器的与所述电动马达的转轴的轴线正交的一平面上，
所述电容器组装体配置在与安装所述电源电路的面平行的另一平面上。
发明效果
[0007]根据本发明，电源电路安装在散热器的与电动马达的转轴的轴线正交的一个平面上，电容器组装体配置在与安装电源电路的面平行的另一个平面上，因此能在不增大电动马达的直径的情况下增大电源电路的安装面积。
散热器无需用于配置电容器的槽、孔等，因此散热器的热容量增大，散热性得到提高。此外，电容器组装在与电源电路不同的平面上，因此能降低构成元器件、安装面的加工精度，从而降低成本。
无需担心组装时的干扰，提高了组装性。
由于电容器与电源电路相离，因此能降低电磁噪声。
【附图说明】
[0008]图1是具备本发明的实施方式I所涉及的马达驱动装置的电动助力转向装置的框结构图。
图2是本发明的实施方式I所涉及的马达驱动装置的剖视图。
图3是本发明的实施方式I中的电容器组装体的俯视图。
图4是本发明的实施方式I中的电容器组装体的主视图。
图5是用于说明本发明的实施方式I中的电容器组装体的组装方法的一个示例的局部剖视图。
图6是图2所示的马达驱动装置的A-A剖视图。
图7是本发明的实施方式2所涉及的马达驱动装置的控制装置部分的剖视图。
图8是本发明的实施方式2中的电容器组装体的俯视图。
图9是本发明的实施方式2中的电容器组装体的侧视图。
图10是本发明的实施方式3所涉及的马达驱动装置的控制装置部分的剖视图。
图11是本发明的实施方式3中的电容器组装体的俯视图。
图12是本发明的实施方式3中的电容器组装体的主视图。
【具体实施方式】
[0009]下面，参照附图对本发明所涉及的马达驱动装置的优选实施方式进行说明。
实施方式1.图1是具备本发明的实施方式I所涉及的马达驱动装置的电动助力转向装置的框结构图。
图1中，电动助力转向装置包括:供驾驶员操作的方向盘I;通过对方向盘I输出转矩来辅助转向的电动马达2;降低电动马达2的转速的减速装置3;控制电动马达2的驱动的控制装置4 ；提供对电动马达2进行驱动的电流的电池5 ；检测方向盘I的转向转矩的转矩传感器6;将电池5与控制装置4电连接的电源连接器7;从车辆侧输入车辆的行驶速度信号等车辆侧信号的车辆侧信号用连接器8;以及将转矩传感器6与控制装置4电连接的转矩传感器用连接器9。
[0010]首先，对电动马达2的结构进行说明。
电动马达2是三相无刷电机，包括具有由U相、V相、W相构成的电枢绕组10的定子11、在径向上位于与定子11相对的位置的后述的转子24。
定子11的电枢绕组10采用Y接线或△接线(未图示)。
[0011 ]接着，对控制装置4的结构进行说明。
控制装置4包括:根据输出至方向盘I的辅助转矩的大小及方向来切换马达电流的FET等半导体开关元件12a;构成作为开关单元的电源继电器的FET等半导体开关元件12b，该开关单元接通、切断由电池5向半导体开关元件12a提供的电池电流；用于检测马达电流的分流电阻器13;用于吸收流过电动马达2的马达电流的纹波分量的平滑电容器14;搭载有分流电阻器13及半导体开关元件12a、12b的后述的电源电路33;防止半导体开关元件12a进行开关动作时产生的电磁噪声流出到外部的线圈15;检测后述的转子24的旋转角度的旋转传感器16;搭载有旋转传感器16的传感器基板17;基于来自转矩传感器6的转向转矩信号计算辅助转矩，并通过对马达电流及由旋转传感器16检测到的转子24的旋转角度进行反馈，由此计算与辅助转矩相对应的电流的微型计算机18;输出驱动信号的驱动电路19，该驱动信号利用来自微型计算机18的指令控制半导体开关元件12a的动作;搭载有微型计算机18及驱动电路19的控制基板20。
[0012]来自转矩传感器6的转向转矩、来自旋转传感器16的转子24的旋转角度信息、来自车辆侧信号用连接器8的行驶速度信号分别被输入至微型计算机18。
此外，马达电流通过分流电阻器13被反馈输入至微型计算机18。
基于这些信息、信号，利用微型计算机18生成助力转向的旋转方向指令及与辅助转矩相对应的电流控制量，并将各自的驱动信号输入至驱动电路19。
驱动电路19中输入了旋转方向指令、电流控制量后，会生成驱动信号，并施加于半导体开关元件12a。
由此，来自电池5的电流经由电源连接器7、线圈15及半导体开关元件12b、12a流到电动马达2，并向所需方向输出所需量的辅助转矩。
此时，将通过分流电阻器13后被检测到的马达电流反馈至微型计算机18，由此控制成与从微机计算机18发送给驱动电路19的马达电流指令相一致。
马达电流被控制成利用平滑电容器14对因驱动半导体开关元件12a时的开关动作而发生的纹波分量进行平滑。
[0013]接着，基于图2说明电动助力转向装置所使用的马达驱动装置100的结构。
图2是本实施方式I的马达驱动装置100的剖视图。
[0014]首先，对电动马达2的结构进行说明。
电动马达2包括:转轴21;以可旋转的方式支承转轴21的轴承22a、22b;在周向上固定有多个经过磁化的转子磁体23的转子24;以与该转子24的外周面相对的方式设置的定子11;固定定子11的框架25;与框架25的一端相连接，且组装有轴承22a的外壳26;固定于转轴21的端部，并传递电动马达2的转矩的联结器27;以及在转轴21的与联结器27的固定部相反一侧的端部安装有经过磁化的传感器磁体28的传感器磁体保持部29。
[00?5] 定子11通过如下方式来形成:将例如板厚为0.3?0.5mm的电磁钢板层叠在电动马达2的转轴方向上，并利用冲压锻造、焊接等进行固定。
此外，定子11包括:绝缘子30，该绝缘子30安装在与配置在转子24的外周的转子磁体23的外周相对的磁极齿部(未图示)之间；以及卷绕于绝缘子30且与U相、V相、W相这三相相连的电枢绕组1。电枢绕组1的绕组端子与电动马达2的转轴方向平行地向控制装置4的方向延伸，并连接到U相、V相、W相的输出端子。
此外，定子11的外周部配置有具有定子11的组装部的框架25，定子11和框架25通过例如冷装或压入来组装，由此固定定子11。
[0016]转子24与定子11同样地通过如下方式来形成:将例如板厚为0.3?0.5mm的电磁钢板等层叠在电动马达2的转轴方向，并利用冲压锻造、焊接等进行固定。
在转子24为SPM(Surface Permanent Magnet:表面式永磁)结构的情况下，作为永磁体的转子磁体23通过粘接等方式固定于转子24的外周。
转子磁体23在固定于转子24之前或固定于转子24之后进行磁化。
转子24具备与转轴21相嵌合的孔，利用例如压入或冷装等组装于转轴21，由此转子24固定于转轴21。
[0017]框架25具备定子11以及轴承22b的组装部，定子11通过例如压入或冷装组装并固定于框架25，轴承22b通过例如压入组装并固定于框架25。
框架25的端面具备与外壳26以及后述的散热器32进行嵌合的嵌合部，为了确保各元器件的位置精度而高精度地进行加工。
[0018]外壳26具备轴承22a的组装部，轴承22a通过例如压入来组装并固定。
外壳26具备与框架25的端面相嵌合的嵌合部，该嵌合部与框架25的一端相嵌合，并利用螺钉31进行固定。
此外，为了确保电动马达2内的密封性，在外壳26与框架25的嵌合部组装有O形环(未图/Jn )、粘接剂(未图不)等密封材料。
[0019]联结器27通过例如压入来固定于转轴21的端部，将驱动力传递至电动助力转向装置的传递机构(未图示)。
[0020]传感器磁体28是永磁体，以在电动马达2的转轴方向上与安装于后述的传感器基板17的旋转传感器16相对的方式配置。
传感器磁体28利用嵌件成形、或粘接等外部成形方式来组装于传感器磁体保持部29，该传感器磁体保持部29固定于转轴21的与固定联轴器27的一侧相反的端部。
为了抑制来自传感器磁体28的磁通泄漏，传感器磁体保持部29由非磁性材料构成。 传感器磁体28可以在组装于转轴21之前进行磁化、或者在组装于转轴21之后进行磁化。
[0021 ]接着，对控制装置4的结构进行说明。
控制电动马达2的驱动的控制装置4配置在电动马达2的转轴21的轴线上。控制装置4包括:对由各元器件产生的热量进行散热的散热器32 ；组装于散热器32的电源电路33 ；安装有生成半导体开关元件12a、12b的驱动信号的微型计算机18和驱动电路19的控制基板20;安装有检测转子24的旋转角度的旋转传感器16的传感器基板17;具备多个平滑电容器14的电容器组装体200，该平滑电容器14用于去除流过电动马达2的马达电流的纹波分量；用于去除电磁噪声的线圈15;电路壳体34;将各元器件进行电连接的母线35a、35b、35c。
[0022]为了对由电源电路33等的安装元器件产生的热量进行散热，散热器32由例如铝等具有高热传导率的材料形成。
散热器32具备嵌合部，该嵌合部与框架25相嵌合，通过压入、螺钉(未图示)、粘接等方式将散热器32固定于电动马达2的转轴21的轴线上。
此外，为了确保电动马达2内的密封性，在散热器32与框架25的嵌合部组装有O形环(未图示)、粘接剂(未图示)等密封材料。
[0023]电源电路33组装于散热器32的安装电路壳体34—侧的平面部，该平面部是与电动马达2的转轴21的轴线正交的散热器32的一个平面。
电源电路33隔着润滑脂(未图示)、绝缘片(未图示)等组装于散热器32，从而提高散热性。
电源电路33安装有构成三相桥式电路的半导体开关元件12a、用于检测电动马达2的电流的分流电阻器13、构成作为开关单元的电源继电器的半导体开关元件12b等元器件，该三相桥式电路用于根据辅助转矩的大小及方向来切换电动马达2的马达电流，该开关单元接通、切断由电池5向半导体开关元件12a提供的电池电流。
[0024]旋转传感器16通过检测传感器磁体28产生的磁场的方向，来检测转子24的旋转角度。
旋转传感器16以在电动马达的转轴方向上与组装于转轴21的一端的传感器磁体28相对的方式配置。
旋转传感器16安装于传感器基板17上。
传感器基板17利用螺钉(未图示)等固定于散热器32的局部。
传感器基板17和控制基板20经由母线35a电连接。
[0025]控制基板20经由母线35b与电源电路33电连接。控制基板20安装有包含微型计算机18、驱动电路19在内的电路元件等。
微型计算机18具有用于检测经由分流电阻器13的一端而流过电动马达2的马达电流的电流检测电路(未图示)，在基于来自转矩传感器6的转向转矩信号来计算辅助转矩的同时，对马达电流、及由旋转传感器16检测到的转子24的旋转角度进行反馈，计算出与辅助转矩相对应的电流。
并且，微型计算机18输出用于控制半导体开关元件12a、12b的信号。
[0026]线圈15经由母线(未图示)与电源电路33电连接。
线圈15防止半导体开关元件12a、12b进行开关动作时产生的电磁噪声流出到外部；
[0027]电路壳体34组装于散热器32的与电动马达2相对一侧的端面。
电路壳体34包括与车辆的电池5电连接的用于电源供给的电源连接器7、接收车速等汽车信息的车辆侧信号用连接器8、接收来自转矩传感器6的信号的转矩传感器用连接器9。
[0028]电容器组装体200配置在与安装电源电路33的面平行的另一平面上、即散热器32的与安装电源电路33的面相反一侧的平面上，使得平滑电容器14成为框架25—侧，并利用螺钉(未图示)等固定于散热器32。
[0029 ]接着，基于图3?图6说明电容器组装体200的结构。
图3是本实施方式I的电容器组装体200的俯视图，图4是本实施方式I的电容器组装体200的主视图。
此外，图5是本实施方式I的电容器组装体200的局部剖视图，图5(a)表示对后述的突起38a进行加热之前的状态的局部剖视图，图5(b)是表示对突起38a的前端进行加热使其熔融，并形成后述的铆接部42的状态的局部剖视图，图6是图2所示的马达驱动装置100的A-A剖视图。
[0030]电容器组装体200包括用于去除流过电动马达2的马达电流的纹波分量的多个(图中为4个)具有圆柱形状的平滑电容器14、与电源电路33电连接的母线35c、用于保持平滑电容器14和母线35c的保持部36。
[0031]可以采用外部成形或嵌件成形来组装母线35c和保持部36，但本实施方式中，对利用外部成形方式将母线35c组装于保持部36的情况进行说明。
由于需要使母线35c与散热器32之间、及母线35c的阳极与阴极之间电绝缘，使得保持部36由树脂等绝缘构件构成。
保持部36具有沿电动马达2的转轴21的正交方向延伸的近似扁平形状，包括母线35c的组装面和该组装面的相对侧的平滑电容器14的组装面。
保持部36的母线35c的组装面包括嵌入母线35c的槽37、沿电动马达2的转轴21的平行方向延伸的多个突起38a。
另外，保持部36的平滑电容器14的组装面具备用于组装平滑电容器14的沿电动马达2的转轴21的平行方向延伸的多个把持部39。
保持部36在后述的平滑电容器14的引线40的位置具有多个贯穿的孔41a。
[0032]母线35c具备组装到保持部36的槽37中的平面部、以与平面部垂直的方式向电源电路33的方向延伸的连接部。
母线35c在平面部的局部具备稍稍向电动马达2的转轴方向突出的多个突起38b，在与保持部36的突起38a相嵌合的位置具备多个贯穿的孔41b。
[0033]母线35c配置在保持部36的组装面的水平方向。
如图5(a)所示，通过使母线35c的平面部的孔41b与保持部36的突起38a相嵌合，并将母线35c组装到保持部36的槽37中，从而将母线35c相对于保持部36进行定位。
母线35c相对于保持部36的固定可以采用槽37与突起38a的压入、粘接、或者利用其他构件(未图示)所进行的固定，但在保持部36是树脂的情况下，可以如图5(b)所示那样，通过对保持部36的突起38a进行加热使其熔融，形成比母线35c的孔41b的直径要大的铆接部42，从而对母线35c进行固定。
[0034]平滑电容器14具有突出的引线40。
平滑电容器14配置在保持部36的组装面的水平方向。
平滑电容器14具有圆柱状，通过在平滑电容器14的圆柱轴与电动马达2的转轴21平行的方向上，将平滑电容器14组装于保持部36的把持部39，从而将其固定于保持部36。
平滑电容器14的引线40通过保持部36的孔41a贯穿至母线35c的组装面侧。
平滑电容器14的引线40向母线35c的突起38b的方向弯折，引线40与母线35c的突起38b的前端相接触。
母线35c的突起38b与引线40的接触部通过例如电阻焊等进行焊接，由此平滑电容器14与母线35c电连接。
另外，本实施方式中，保持部36设有用于供引线40贯穿的孔41a，在将平滑电容器14组装于保持部36之后弯折引线40，但也可以在组装到保持部36之前弯折平滑电容器14的引线40的状态下，将引线通过设置于保持部36的孔(未图示)，从而与母线35c电连接。
另外，在利用电阻焊连接母线35c的突起38b与引线40的接触部的情况下，若在母线35c的局部形成突起并进行凸焊，则能提高电流密度，并能稳定地进行连接。
[0035]在组装了平滑电容器14、保持部36、母线35c，并形成了电容器组装体200后，如图6所示，组装到散热器32的局部。
该状态下，电容器组装体200的多个(图中为4个)平滑电容器14经由母线35c与电源电路33的由半导体开关元件12a构成的三相桥式电路并联连接。
另外，通过在散热器32的母线贯穿部设置孔，使散热器32与母线处于非接触状态，来确保散热器32与母线35c之间的电绝缘。
[0036]根据上述的本实施方式I，电源电路33安装在与电动马达2的转轴21的轴线正交的散热器32的一个平面，电容器组装体200配置在与安装有电源电路33的面平行的另一个平面上，在隔着散热器32与电源电路33相对侧的平面上配置有电容器组装体200，因此能在不使电动马达2的直径变大的情况下增大电源电路33的面积。
无需用于将平滑电容器14组装于散热器32的槽等，因此散热器32的热容量变大，散热性得到提高。
此外，能降低控制装置4的构成元器件、各元器件的安装面的加工精度，从而降低成本。 无需担心组装时的干扰，提高了组装操作性。
由于平滑电容器14与电源电路33相离，因此能降低电磁噪声。
平滑电容器14位于隔着散热器32与电源电路相对的位置上，因此散热器32成为屏蔽体，能进一步降低电磁噪声的影响。
[0037]电容器组装体200经由保持部36组装于散热器32，因此也能提高平滑电容器14的散热性，使平滑电容器14的静电电容等特性变化变小，能确保产品稳定的特性。
电容器组装体200的保持部36由绝缘构件构成，因此平滑电容器14的具有引线40—侧的面能紧密地固定于保持部36的平面，能缩短轴向长度。
电容器组装体200在平滑电容器14的圆柱轴与电动马达2的转轴21呈平行的状态下组装于保持部36，因此平滑电容器14的引线40的弯折长度不依赖于平滑电容器14的外径偏差，能稳定地连接母线35c与引线40，能确保产品的可靠性。电容器组装体200中，利用外部成形方式将母线35c组装于保持部36，因此保持部36的成形模具结构简单，模具费、加工费的成本较低。
母线35c不受到成形压力，因此能维持母线35c加工后的形状精度。
[0038]电容器组装体200中，保持部36、母线35c、引线40全部配置于同一平面上，且在同一平面上连接，因此能减小轴向尺寸，能简单、低成本地构成。保持部36具有把持部39，因此在相对于振动、冲击而把持平滑电容器14的同时，也能用作为将平滑电容器14组装于保持部36时的引导部。 通过组装母线35c的孔41b与保持部36的突起38a，并对突起38a的局部进行加热、熔融来形成铆接部42，从而能在对母线35c进行定位的同时进行固定，从而能削减元器件个数。
利用电阻焊等对设置于母线35c的突起38b和平滑电容器14的引线40进行焊接，因此能使电流密度集中，能稳定地进行连接。
[0039]如本实施方式所示，在对一个极性的母线35c连接两个平滑电容器14的情况下，通过使引线40与母线35c的38b的两个连接部上的电极相抵接并同时进行焊接，从而能缩短周期时间。
在如实施方式那样利用电阻焊来连接平滑电容器14与母线35c的情况下，电极在转轴方向上向引线40加压，并且有电流流动，因此，与例如TIG焊接那样使用对焊接部进行夹持的供电工具的情况相比，能缩小与构成元器件发生干扰的区域，提高安装布局的自由度。
能将平滑电容器14的引线40在两极处于不同长度的状态下与母线35c相接合，因此易于识别平滑电容器14的极性，由于组装不良的降低从而能提高直通率。
通过增长引线40，能使引线40与母线35c的接合部远离平滑电容器14，在维持产品的轴长固定的情况下，能减小焊接时产生的热量对平滑电容器14带来的影响，能提高产品的可靠性。
如图6所示，通过将平滑电容器14配置成圆弧状，能缩小安装到散热器32时电容器组装体200所占的区域，从而能组装其他的构成元器件，提高了布局的自由度，或者，通过在空间中堆焊散热器32，使散热器32的热容量变大，由此能提高散热性。
如本实施方式那样，在将平滑电容器14排列成圆弧状的情况下，保持部36也同样呈圆弧形状，在安装于散热器32的情况下，如图6所示，电容器组装体200仅占有散热器32的安装面的一部分，能获得剩余空间。
图6中示出了在剩余空间中安装了传感器基板17的示例，但可以搭载其他构成元器件、或通过增厚散热器来增大热容量，从而缩短散热器轴长等，由此能提高设计自由度。
[0040]实施方式2
接着，对实施方式2所涉及的马达驱动装置100进行说明。
图7是实施方式2所涉及的马达驱动装置100所使用的控制装置4的剖视图。
另外，与控制装置4同轴一体地组装的电动马达2的结构与实施方式I相同。
[0041]控制装置4包括:对由各元器件产生的热量进行散热的散热器32;组装于散热器32的电源电路33;安装有生成半导体开关元件12a、12b的驱动信号的微型计算机18和驱动电路19的控制基板20;安装有检测转子24的旋转角度的旋转传感器16的传感器基板17;具备多个平滑电容器14的电容器组装体200，该平滑电容器14用于去除流过电动马达2的马达电流的纹波分量；用于去除电磁噪声的线圈15;电路壳体34;对各元器件进行电连接的母线35a、35b、35c0
[0042]为了对由电源电路33等产生的热量进行散热，散热器32由例如铝等具有高热传导率的材料形成。
散热器32具备嵌合部，通过该嵌合部与框架25的一端相嵌合，从而利用压入或螺钉(未图示)、粘接等来固定。
此外，为了确保电动马达2内的密封性，在散热器32与框架25的嵌合部组装有O形环(未图示)、粘接剂等密封材料(未图示)。
[0043]电源电路33组装于散热器32的安装电路壳体34—侧的平面部。
电源电路33隔着润滑脂(未图示)、绝缘片(未图示)等组装于散热器32，从而提高散热性。
电源电路33安装有构成三相桥式电路的半导体开关元件12a、用于检测电动马达2的电流的分流电阻器13、构成作为开关单元的电源继电器的半导体开关元件12b等元器件，该三相桥式电路用于根据辅助转矩的大小及方向切换电动马达2的马达电流，该开关单元接通、切断由电池5向半导体开关元件12a提供的电池电流。
[0044]旋转传感器16通过检测传感器磁体28产生的磁场的方向，来检测转子24的旋转角度。
旋转传感器16以在与组装于转轴21的一端的传感器磁体28相对的方式配置。
旋转传感器16安装于传感器基板17上。
传感器基板17利用螺钉(未图示)等固定于散热器32的局部。
传感器基板17和控制基板20经由母线35a电连接。
[0045]控制基板20经由母线35b与电源电路33电连接。控制基板20安装有包含微型计算机18、驱动电路19在内的电路元件等。
微型计算机18具有用于检测经由分流电阻器13的一端而流过电动马达2的马达电流的电流检测电路，在基于来自转矩传感器6的转向转矩信号来计算辅助转矩的同时，对马达电流、及由旋转传感器16检测到的转子24的旋转角度进行反馈，计算出与辅助转矩相对应的电流。
并且，微型计算机18输出用于控制半导体开关元件12a、12b的信号。
[0046]线圈15经由母线(未图示)与电源电路33电连接。
线圈15防止半导体开关元件12a、12b进行开关动作时产生的电磁噪声流出到外部。
[0047]电路壳体34组装于散热器32的与电动马达2相对一侧的端面。
电路壳体34包括与车辆的电池5电连接的用于电源供给的电源连接器7、接收车速等汽车信息的车辆侧信号用连接器8、接收来自转矩传感器6的信号的转矩传感器用连接器9。
[0048]电容器组装体200配置成使平滑电容器14成为框架25—侧，并利用螺钉(未图示)等固定于散热器32。
[0049 ]接着，基于图8及图9说明电容器组装体200的结构。
图6是本实施方式2的电容器组装体200的俯视图，图9是本实施方式2的电容器组装体200的侧视图。
[0050]电容器组装体200包括用于去除流过电动马达2的马达电流的纹波分量的多个(图中为4个)具有圆柱形状的平滑电容器14、与电源电路33电连接的母线35c、用于保持平滑电容器14和母线35c的保持部36。
[0051]可以采用外部成形或嵌件成形的某一种方式组装母线35c和保持部36，但本实施方式中，对利用外部成形方式将母线35c组装于保持部36的情况进行说明。
[0052]由于需要使母线35c与散热器32之间、及母线35c的阳极与阴极之间电绝缘，因此保持部36由树脂等绝缘构件构成。
保持部36具有沿电动马达2的转轴21的垂直方向延伸的近似扁平形状，包括母线35c的组装面和该组装面的相对侧的平滑电容器14的组装面。 保持部36的母线35c的组装面包括嵌入母线35c的槽37、沿电动马达2的转轴21的平行方向延伸的多个突起38a。
另外，保持部36的平滑电容器14的组装面具备用于组装平滑电容器14的沿电动马达2的转轴21的平行方向延伸的多个把持部39。
[0053]母线35c具备组装到保持部36的槽37中的平面部、以与平面部垂直的方式向电源电路33的方向延伸的连接部。
母线35c在平面部的局部具备稍稍向电动马达2的转轴方向突出的多个突起38b、在与保持部36的突起38a相嵌合的位置具备多个贯穿的孔41b。
[0054]母线35c配置在保持部36的组装面的水平方向。
母线35c与保持部36之间的组装与实施方式I相同。
[0055]平滑电容器14具有突出的引线40。
平滑电容器14配置在保持部36的组装面的水平方向。
平滑电容器14具有圆柱状，通过在平滑电容器14的圆柱轴与电动马达2的转轴21正交的方向上，将平滑电容器14组装于保持部36的把持部39，从而将其固定于保持部36。
平滑电容器14的引线40弯折以与母线35c的突起38b相接触。
母线35c的突起38b与引线40的接触部通过例如电阻焊等进行焊接，由此平滑电容器14与母线35c电连接。
[0056]根据上述的实施方式2，电源电路33安装在与电动马达2的转轴21的轴线正交的散热器32的一个平面，电容器组装体200配置在与安装有电源电路33的面平行的另一个平面上，在隔着散热器32与电源电路33相对侧的平面上配置有电容器组装体200，因此能在不使电动马达2的直径变大的情况下增大电源电路33的面积。
无需用于将平滑电容器14组装于散热器32的槽等，因此散热器32的热容量变大，散热性得到提高。
此外，能降低控制装置4的构成元器件、各元器件的安装面的加工精度，从而降低成本。 无需担心组装时的干扰，提高了组装操作性。
由于平滑电容器14与电源电路33相离，因此能降低电磁噪声。
平滑电容器14位于隔着散热器32与电源电路相对的位置上，因此散热器32成为屏蔽体，能进一步降低电磁噪声的影响。
[0057]电容器组装体200经由保持部36组装于散热器32，因此也能提高平滑电容器14的散热性，使平滑电容器14的静电电容等特性变化变小，能确保产品稳定的特性。
电容器组装体200的保持部36由绝缘构件构成，因此平滑电容器14的具有引线40—侧的面能紧密地固定于保持部36的平面，能缩短轴向长度。
电容器组装体200以平滑电容器14的圆柱轴与电动马达2的转轴21正交的状态组装于保持部36，因此能缩小产品轴向的长度。平滑电容器14的引线40无需通过保持部36，因此保持部36的结构简单。
电容器组装体200中，利用外部成形方式将母线35c组装于保持部36，因此保持部36的成形模具结构简单，模具费、加工费的成本较低。
母线35c不受到成形压力，因此能维持母线35c加工后的形状精度。
[0058]电容器组装体200中，保持部36、母线35c、引线40全部配置于同一平面上，且在同一平面上连接，因此能减小轴向尺寸，能简单、低成本地构成。保持部36具有把持部39，因此在相对于振动、冲击而把持平滑电容器14的同时，也能用作为将平滑电容器14组装于保持部36时的引导部。
通过组装母线35c的孔41b与保持部36的突起38a，并对突起38a的局部进行加热、熔融来形成铆接部42，从而能在对母线35c进行定位的同时进行固定，能削减元器件个数。
利用电阻焊等对设置于母线35c的突起38b和平滑电容器14的引线40进行焊接，因此能使电流密度集中，能稳定地进行连接。
[0059]如本实施方式所示，在对一个极性的母线35c连接两个平滑电容器14的情况下，通过使引线40与母线35c的38b的两个连接部处的电极相抵接并同时进行焊接，从而能缩短周期时间。
在如实施方式那样利用电阻焊来连接平滑电容器14与母线35c的情况下，电极在转轴方向上向引线40加压，并且有电流流过，因此，与例如TIG焊接那样使用对焊接部进行夹持的供电工具的情况相比，能缩小与构成元器件发生干扰的区域，从而提高安装布局的自由度。
能将平滑电容器14的引线40在两极处于不同长度的状态下与母线35c相接合，因此易于识别平滑电容器14的极性，由于组装不良的降低从而能提高直通率。
通过增长引线40，能使引线40与母线35c的接合部远离平滑电容器14，在维持产品的轴长固定的情况下，能减小焊接时产生的热量对平滑电容器14带来的影响，能提高产品的可靠性。
[0060]实施方式3
接着，对实施方式3所涉及的马达驱动装置100进行说明。
图10是实施方式3所涉及的马达驱动装置100所使用的控制装置4的剖视图。
另外，与控制装置4同轴一体地组装的电动马达2的结构与实施方式I相同。
[0061]控制装置4包括:对由各元器件产生的热量进行散热的散热器32;组装于散热器32的电源电路33;安装有生成半导体开关元件12a、12b的驱动信号的微型计算机18和驱动电路19的控制基板20;安装有检测转子24的旋转角度的旋转传感器16的传感器基板17;具备多个平滑电容器14的电容器组装体200，该平滑电容器14用于去除流过电动马达2的马达电流的纹波分量；用于去除电磁噪声的线圈15;电路壳体34;对各元器件进行电连接的母线35a、35b、35c;在隔着控制基板20与散热器32相对的面上组装电容器组装体200的中间构件43 ο
[0062]为了对由电源电路33等产生的热量进行散热，散热器32由例如铝等具有高热传导率的材料形成。
散热器32具备嵌合部，通过该嵌合部与框架25的一端相嵌合，利用压入或螺钉(未图示)、粘接等来固定。
此外，为了确保电动马达2内的密封性，在散热器32与框架25的嵌合部组装有O形环(未图示)、粘接剂等密封材料。
[0063]电源电路33组装于散热器32的安装电路壳体34—侧的平面部。
电源电路33隔着润滑脂(未图示)、绝缘片(未图示)等组装于散热器32，从而提高散热性。 电源电路33安装有构成三相桥式电路的半导体开关元件12a、用于检测电动马达2的电流的分流电阻器13、构成作为开关单元的电源继电器的半导体开关元件12b等元器件，该三相桥式电路用于根据辅助转矩的大小及方向切换电动马达2的马达电流，该开关单元接通、切断由电池5向半导体开关元件12a提供的电池电流。
贯穿中间构件43、控制基板20的母线35c通过例如TIG焊接、电阻焊等与电源电路33电连接。
[0064]旋转传感器16通过检测传感器磁体28产生的磁场的方向，来检测转子24的旋转角度。
旋转传感器16以在与组装于转轴21的一端的传感器磁体28相对的方式配置。
旋转传感器16安装于传感器基板17上。
传感器基板17利用螺钉(未图示)等固定于散热器32的局部。
传感器基板17和控制基板20经由母线35a电连接。
[0065]控制基板20经由母线35b与电源电路33电连接。控制基板20安装有包含微型计算机18、驱动电路19在内的电路元件等。
微型计算机18具有用于检测经由分流电阻器13的一端而流过电动马达2的马达电流的电流检测电路，在基于来自转矩传感器6的转向转矩信号来计算辅助转矩的同时，对马达电流、及由旋转传感器16检测到的转子24的旋转角度进行反馈，计算出与辅助转矩相对应的电流。
并且，微型计算机18输出用于控制半导体开关元件12a、12b的信号。
[0066]线圈15经由母线(未图示)与电源电路33电连接。
线圈15防止半导体开关元件12a、12b进行开关动作时产生的电磁噪声流出到外部。
[0067]电路壳体34组装于散热器32的与电动马达2相对一侧的端面。
电路壳体34包括与车辆的电池5电连接的用于电源供给的电源连接器7、接收车速等汽车信息的车辆侧信号用连接器8、接收来自转矩传感器6的信号的转矩传感器用连接器9。
[0068]电容器组装体200配置成使平滑电容器14成为框架34—侧，并利用螺钉(未图示)等固定于中间构件43。
[0069]中间构件43组装于电路壳体34。
另外，中间构件43的材质可以是金属，但树脂等绝缘构件的情况能确保绝缘性、实现产品的轻量化，因此优选该情况。
[0070 ]接着，基于图11及图12说明电容器组装体200的结构。
图11是本实施方式3的电容器组装体200的俯视图，图12是本实施方式3的电容器组装体200的侧视图。
[0071]电容器组装体200包括用于去除流过电动马达2的马达电流的纹波分量的多个(图中为4个)具有圆柱形状的平滑电容器14、与电源电路33电连接的母线35c、用于保持平滑电容器14和母线35c的保持部36。
[0072]可以采用外部成形或嵌件成形的某一种方式组装母线35c和保持部36，但本实施方式中，对利用嵌件成形将母线35c—体组装于保持部36的情况进行说明。
[0073]由于需要使母线35c与散热器32之间、及母线35c的阳极与阴极之间电绝缘，因此使保持部36由树脂等绝缘构件构成。 保持部36具有在电动马达2的转轴21的正交方向上延伸的近似扁平形状，包括母线35c的组装面和该组装面的相对侧的平滑电容器14的组装面。
另外，保持部36的平滑电容器14的组装面具备用于组装平滑电容器14的沿电动马达2的转轴21的平行方向延伸的多个把持部39。
[0074]母线35c具备组装到保持部36的槽37中的平面部、以与平面部垂直的方式向电源电路33的方向延伸的连接部。
母线35c在平面部的局部具备稍稍向电动马达2的转轴方向突出的多个突起38b，在与保持部36的突起38a相嵌合的位置具备多个贯穿的孔41b。
[0075]母线35c配置在保持部36的组装面的水平方向。
母线35c与保持部36之间的组装与实施方式I相同。
[0076]平滑电容器14具有突出的引线40。
平滑电容器14配置在保持部36的组装面的水平方向。
通过在平滑电容器14的圆柱轴与电动马达2的转轴21平行的方向上，将平滑电容器14组装于保持部36的把持部39，从而将其固定于保持部36。
平滑电容器14的引线40通过保持部36的孔41a贯穿至母线35c的组装面侧。
平滑电容器14的引线40向母线35c的突起38b的方向弯折，引线40与母线35c的突起38b的前端相接触。
母线35c的突起38b与引线40的接触部通过例如电阻焊等进行焊接，由此平滑电容器14与母线35c电连接。
另外，本实施方式中，保持部36设有用于贯穿引线40的孔41a，在将平滑电容器14组装于保持部36之后弯折引线40，但也可以在组装到保持部36之前弯折平滑电容器14的引线40的状态下，将引线通过设置于保持部36的孔(未图示)，从而与母线35c电连接。
[0077]根据上述的实施方式3，电源电路33安装在与电动马达2的转轴21的轴线正交的散热器32的一个平面，电容器组装体200配置在与安装有电源电路33的面平行的另一个平面上，电源电路33与电容器组装体200之间具备中间构件43，在隔着中间构件43与电源电路33相对的位置上配置有电容器组装体200，因此能在不使电动马达2的直径变大的情况下增大电源电路33的面积。
无需用于将平滑电容器14组装于散热器32的槽等，因此散热器32的热容量变大，散热性得到提高。
此外，能降低控制装置4的构成元器件、各元器件的安装面的加工精度，从而降低成本。 无需担心组装时的干扰，提高了组装操作性。
由于平滑电容器14与电源电路33相离，因此能降低电磁噪声。
此外，电源电路33、中间构件43、电容器组装体200从一个方向组装于散热器32，因此能在不反转产品的情况下进行组装，无需反转各元器件时所需的下落防止机构，能简化各元器件的结构。
[0078]通过将电容器组装体200组装于中间构件，没有与转轴21、传感器磁体28等产生干扰的风险，因此增加了平滑电容器14的布局的自由度。
电容器组装体200在平滑电容器14的圆柱轴与电动马达2的转轴21呈平行的状态下组装于保持部36，因此平滑电容器14的引线40的弯折长度不依赖于平滑电容器14的外径偏差，能稳定地连接母线35c与引线40，能确保产品的可靠性。电容器组装体200中，利用嵌件成形方式将母线35c组装于保持部36，因此绝缘性变高，提高了产品的可靠性，此外，母线35c被树脂所覆盖，因此散热性得到提高。
电容器组装体200中，保持部36、母线35c、引线40全部配置于同一平面上，且在同一平面上连接，因此能减小轴向尺寸，能简单、低成本地构成。保持部36具有把持部39，因此在相对于振动、冲击而把持平滑电容器14的同时，也能用作为将平滑电容器14组装于保持部36时的引导部。
利用电阻焊等对设置于母线35c的突起38b和平滑电容器14的引线40进行焊接，因此能使电流密度集中，能稳定地进行连接。
[0079]如本实施方式所示，在对一个极性的母线35c连接两个平滑电容器14的情况下，通过使引线40与母线35c的38b的两个连接部处的电极相抵接并同时进行焊接，从而能缩短周期时间。
在如实施方式那样利用电阻焊来连接平滑电容器14与母线35c的情况下，电极在转轴方向上向引线40加压，并且有电流流过，因此，与例如TIG焊接那样使用对焊接部进行夹持的供电工具的情况相比，能缩小与构成元器件发生干扰的区域，提高安装布局的自由度。
能将平滑电容器14的引线40在两极处于不同长度的状态下与母线35c相接合，因此易于识别平滑电容器14的极性，由于组装不良的降低从而能提高直通率。
通过增长引线40，能使引线40与母线35c的接合部远离平滑电容器14，在维持产品的轴长固定的情况下，能减小焊接时产生的热量对平滑电容器14带来的影响，能提高产品的可靠性。
[0080]此外，本发明可以在该发明的范围内对各实施方式自由地进行组合，或对各实施方式进行适当的变形、省略。
标号说明
[0081]I方向盘、2电动马达、3减速装置、4控制装置、
5电池、6转矩传感器、7电源连接器、
8车辆侧信号用连接器、9转矩传感器用连接器、
10电枢绕组、11定子、
12a、12b半导体开关元件、13分流电阻器、
14平滑电容器、15线圈、16旋转传感器、
17传感器基板、18微型计算机、
19驱动电路、20控制基板、21转轴、
22a、22b轴承、23转子磁体、24转子、
25框架、26外壳、27联结器、
28传感器磁体、29、传感器磁体保持部、
30绝缘子、31螺钉、32散热器、
33电源电路、34电路壳体、
35a、35b、35c母线、36保持部、37槽、
38a、38b突起、39把持部、40引线、
4 Ia、4 Ib孔、42铆接部、43中间构件、100马达驱动装置、200电容器组装体。
【主权项】
1.一种马达驱动装置，该马达驱动装置包括:电动马达；以及配置在所述电动马达的转轴的轴线上，对所述电动马达的驱动进行控制的控制装置，其特征在于， 所述控制装置包括: 半导体开关元件，该半导体开关元件构成对所述电动马达的电流进行控制的桥式电路； 传感器基板，该传感器基板搭载有旋转传感器，该旋转传感器用于检测所述电动马达的转子的相位； 电容器组装体，该电容器组装体具备对流过所述电动马达的电流的纹波分量进行抑制的平滑电容器； 电源电路，该电源电路包含所述半导体开关元件； 散热器，该散热器对由所述电源电路产生的热量进行散热；以及控制基板，该控制基板搭载了生成驱动信号的微型计算机，该驱动信号用于驱动所述半导体开关元件， 所述散热器配置在所述电动马达的转轴的轴线上， 所述电源电路安装在所述散热器的与所述电动马达的转轴的轴线正交的一平面上， 所述电容器组装体配置在与安装所述电源电路的面平行的另一平面上。2.如权利要求1所述的马达驱动装置，其特征在于， 所述控制装置中，在隔着所述散热器与所述电源电路相对的位置具备所述电容器组装体， 所述电容器组装体经由贯穿所述散热器的母线与所述电源电路电连接。3.如权利要求1所述的马达驱动装置，其特征在于， 所述控制装置中，在所述电源电路和所述电容器组装体之间配置有中间构件，在隔着所述中间构件与所述电源电路相对的位置具备所述电容器组装体， 所述电容器组装体经由贯穿所述中间构件的母线与所述电源电路电连接。4.如权利要求2或3所述的马达驱动装置，其特征在于， 所述电容器组装体由保持部和所述平滑电容器构成，该保持部由具备所述母线的绝缘构件构成，所述母线与所述平滑电容器电连接。5.如权利要求4所述的马达驱动装置，其特征在于， 所述平滑电容器具有圆柱形状，所述平滑电容器在其圆柱轴与所述电动马达的转轴正交的状态下安装于所述保持部。6.如权利要求4所述的马达驱动装置，其特征在于， 所述平滑电容器具有圆柱形状，所述平滑电容器在其圆柱轴与所述电动马达的所述转轴平行的状态下安装于所述保持部。7.如权利要求4至6的任一项所述的马达驱动装置，其特征在于， 所述母线通过外部成形方式组装于所述保持部。8.如权利要求4至6的任一项所述的马达驱动装置，其特征在于， 所述母线通过嵌件成形方式组装于所述保持部。9.如权利要求4至8的任一项所述的马达驱动装置，其特征在于， 所述保持部具有在与所述电动马达的转轴的轴线正交的方向上延伸的近似扁平形状，所述母线沿着所述保持部的平面配置，所述平滑电容器经由沿着所述母线的平面配置的引线与所述母线相连接。10.如权利要求9所述的马达驱动装置，其特征在于， 所述平滑电容器组装于把持部，该把持部设置在所述保持部的与所述母线和所述引线的连接部相反一侧的面。11.如权利要求7、9、10的任一项所述的马达驱动装置，其特征在于， 所述保持部在所述母线所设置的孔的同一位置具有突起，在将所述保持部与所述母线进行组装后，对所述突起的前端进行加热并使其熔融，在所述母线和所述保持部之间形成铆接部，从而固定所述母线。12.如权利要求7至10的任一项所述的马达驱动装置，其特征在于， 所述保持部具有能组装所述母线的平面部的槽。13.如权利要求12所述的马达驱动装置，其特征在于， 所述平滑电容器的引线和所述母线通过从所述保持部的所述平面部的垂直方向进行加压的电阻焊来进行连接。14.如权利要求13所述的马达驱动装置，其特征在于，所述电阻焊是在所述母线的局部具有突起的凸焊。
【文档编号】H02K11/33GK106031000SQ201480076025
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2014年2月19日
【发明人】市川崇敬, 浅尾淑人, 川野佑, 西谷昌郎, 西谷昌一郎, 田村宏司, 松尾宏幸, 永野浩量
【申请人】三菱电机株式会社