专利名称：驱动装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种驱动装置，所述驱动装置具有电马达和用于控制所述电马达的驱动的电子控制单元。
背景技术：
近年来，使用电气地产生扭矩的电动力转向系统(EPS系统)作为用于辅助车辆转向操作的机构。与液压动力转向系统不同，EPS系统仅当转向操作由驾驶员执行时辅助车辆转向操作。因此，EPS系统提供了许多优点，例如低燃料消耗。设置在EPS系统中的马达产生扭矩。例如，在EPS系统中使用通过提供三相AC电流而被驱动以旋转的无刷马达。在EPS系统中使用无刷马达的情况下，提供预定电压(例如，12V)的DC输出需要转换为相移AC输出，从而向无刷马达的多相(例如，三相)线圈提供相移电流。因此，需要电子控制单元，以切换向马达线圈的电流供给。电子控制单元包括执行开关操作的半导体模块。在常规的驱动装置中，电子控制单元设置为靠近电马达(例如，在下面的专利文献 No. 1至No. 4中所公开的)。例如，在专利文献No. 1中，以如下顺序堆叠了电马达、热沉、功率电路基底、半导体开关元件和控制电路基底。半导体开关元件安装在功率电路基底上，使得每个半导体开关元件的宽表面与功率电路基底平行。因此，半导体开关元件覆盖功率电路基底上的大区域，使得难以减小驱动装置的尺寸。现有技术文献专利文献
专利文献 No. 1 JP-A-2002-120739 专利文献 No. 2 JP-A-H10-234158 专利文献 No. 3 JP-A-H10-322973 专利文献 No. 4 JP-A-2004-159454。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种具有内置电子控制单元的小尺寸驱动装置。根据本发明的驱动装置包括马达、热沉、功率模块、控制布线部件和功率布线部件。所述马达包括马达壳体，所述马达壳体以圆筒形状形成，以限定外周缘；定子，所述定子径向地定位在所述马达壳体内部并卷绕有绕组线以提供多个相位；转子，所述转子径向地定位在所述定子内部并相对于所述定子能够旋转；以及轴，所述轴与所述转子能够一起旋转。所述热沉包括沿马达壳体的轴向方向形成的从所述马达壳体的端表面壁沿上升方向定位的热接收表面。所述功率模块包括开关元件，用于切换向所述绕组线的电流供给；用于模制所述开关元件的模制部件；和从所述模制部件突出的端子，所述功率模块沿着所述热沉的所述热接收表面布置。所述控制布线部件包括控制所述马达的驱动的控制电路并电连接到所述功率模块。所述功率布线部件向所述绕组线供给驱动电流并电连接到所述功率模块。所述马达壳体、所述控制布线部件、所述热沉和所述功率模块以及所述功率布线部件以此顺序沿所述马达壳体的所述轴向方向布置。
图1是示出使用根据本发明第一实施例的驱动装置的动力转向系统的框图； 图2是根据本发明第一实施例的驱动装置的剖视图； 图3是根据本发明第一实施例的驱动装置的平面图； 图4是在移开罩的情况下沿图3中的方向IV观看的驱动装置的侧视图； 图5是根据本发明第一实施例的驱动装置的分解透视图； 图6是根据本发明第一实施例的驱动装置的另一分解透视图； 图7是根据本发明第一实施例的电子控制单元的平面图； 图8是沿图7中的方向VIII观看的电子控制单元的侧视图； 图9是沿图7中的方向IX观看的电子控制单元的侧视图； 图10是沿图7中的方向X观看的电子控制单元的侧视图； 图11是根据本发明第一实施例的电子控制单元的透视图12是根据本发明第一实施例的功率电路基底的平面图，其中，功率模块被组装到热
沉；
图13是沿图12中的XIII方向观看的功率电路基底的侧视图14是沿图12中的XIV方向观看的功率电路基底的侧视图15是根据本发明第一实施例的功率电路基底的透视图，其中，功率模块被组装到热
沉；
图16是根据本发明第一实施例的功率单元的平面图； 图17是沿图16中的方向XVII观看的功率单元的侧视图； 图18是根据本发明第一实施例的功率单元的透视图； 图19是示出根据本发明第一实施例的控制布线和功率布线的示意图； 图20是根据本发明第二实施例的驱动装置的分解透视图21是根据本发明第二实施例的功率电路基底的透视图，其中，功率模块被组装到热
沉；
图22是示出根据本发明第三实施例的功率电路基底的透视图，其中，功率模块被组装到热沉；
图23是示出根据本发明第四实施例的驱动装置的平面图； 图M是沿图23中的方向XXIV观看的驱动装置的侧视图； 图25是根据本发明第四实施例的驱动装置的透视图；以及图26是沿图23中的线XXVI-XXVI截取的驱动装置的剖视图。
具体实施例方式将参照附图描述根据本发明的具有内置的电子控制单元的驱动装置的实施例。在下面的每个实施例中，将相同的或等同的附图标记添加到附图中的相同的或等同的部分。(第一实施例)
在图1至图19中示出了根据本发明第一实施例的驱动装置。驱动装置1应用于电动力转向系统(EPS)。驱动装置1是具有内置的电子控制单元的马达装置。驱动装置具有马达2和电子控制单元。电子控制单元3具有作为控制布线部件的控制电路基底40、热沉50、功率模块60、作为功率布线部件的功率电路基底70等(参见图5和图6)。如图1所示，驱动装置1用于经由车辆的转向盘5通过驱动柱轴6即转向盘5的旋转轴以通过附接到柱轴6的齿轮7产生旋转扭矩来辅助车辆转向操作。具体地，当转向盘5由驾驶员操作时，驱动装置1通过检测在柱轴6中产生的转向扭矩并从未示出的CAN (控制器区域网络)获取车辆速度信息来辅助驾驶员对转向盘5的转向操作。转向扭矩由扭矩传感器8检测。还可以使用该机构不仅用于辅助转向操作，而且根据不同的控制处理进行其它操作。其它操作具有转向盘5的自动控制，例如在高速道路上的车道保持、引导至停车场的停车位等。马达2是无刷马达，其使齿轮7在正向和反向旋转。电子控制单元3控制向马达 2的电流供给和马达2的驱动操作。电子控制单元3具有功率电路100和控制电路90，功率电路100供给驱动电流以驱动马达2，控制电路90控制马达2的驱动，即，驱动电流从功率电路100向马达2的供给。功率电路100具有设置在DC电源75和供电线之间的扼流线圈76、电容器77以及两组(第一)逆变器电路80和(第二)逆变器电路89。逆变器电路80和89具有相同的构造，因此，下面仅描述第一逆变器电路80。第一逆变器电路80具有MOS (金属氧化物半导体场效应晶体管，称为M0S) 81至 86。MOS 81至86中的每个根据其栅极电位在源极-漏极路径之间导通(传导)或截止(不传导)。MOS 81至86是开关元件。MOS 81具有连接到供电线侧的漏极和连接到MOS 84的漏极的源极。MOS 84具有接地的源极。MOS 81和MOS 84之间的结点连接到马达2的U相线圈。MOS 82具有连接到供电线侧的漏极和连接到MOS 85的漏极的源极。MOS 85具有接地的源极。MOS 82和MOS 85之间的结点连接到马达2的V相线圈。MOS 83具有连接到供电线侧的漏极和连接到MOS 86的漏极的源极。MOS 86具有接地的源极。MOS 83和MOS 86之间的结点连接到马达2的W相线圈。逆变器电路80具有供电继电器87和88。供电继电器87和88由与MOS 81至86 类似的MOS形成。供电继电器87和88串联地设置在MOS 81至83与电源75之间，从而在异常发生时中断电流流动。此外，提供供电继电器87，以便当断开或短路发生时中断流向马达2侧的电流。提供供电继电器88，以便当错误地反向连接诸如电容器77的电子组件时通过中断流向电路组件的反向电流来保护电路组件。
分流电阻器99电连接在MOS 84至86与地之间。通过检测由分流电阻器99形成的电压或在分流电阻器99中流动的电流来检测在马达2的U相线圈、V相线圈和W相线圈中流动的电流。扼流线圈76和电容器77电连接在电源75与供电继电器87之间。扼流线圈76 和电容器77形成滤波器电路，以减少从共享电源75的其它装置施加的噪声，并减少从驱动装置1施加到共享电源75的其它装置的噪声。电容器78电连接在MOS 81至83的设置在供电线侧处的电源侧与MOS 84至86 的设置在地侧处的地侧之间。电容器78辅助向MOS 81至86的电功率供给，并通过储存电荷来抑制诸如冲击电压的噪声分量。控制电路90具有预驱动器电路92、定制的IC 92、作为旋转检测部件的位置传感器93和微计算机94。定制的IC 92作为功能块具有调节器电路95、位置传感器信号放大电路96和检测电压放大电路97。调节器电路95是用于稳定功率供给的稳定电路。调节器电路95将供给到每个部件的电功率稳定化。例如，微计算机94在由调节器电路95稳定的预定电压(例如，5V)下运行。来自位置传感器93的信号被施加到位置传感器信号放大电路96。位置传感器93 检测马达2的旋转位置，并且旋转位置信号被施加到位置传感器信号放大电路96。位置传感器信号放大电路96将旋转位置信号进行放大并输出到微计算机94。检测电压放大电路97检测施加到分流电阻器99的电压，并将分流电阻器99的端电压进行放大且输出到微计算机94。马达2的旋转位置信号和分流电阻器99的端电压输入到微计算机94。转向扭矩信号也从附接到柱轴6的扭矩传感器8输入到微计算机94。车辆速度信息通过CAN输入到微计算机94。微计算机94基于转向扭矩信号和车辆速度信息通过预驱动器电路91对应于旋转位置信号来控制逆变器电路80，使得转向盘5的转向操作对应于车辆行驶速度受到电力辅助。具体地，微计算机94通过经由预驱动器电路91切换MOS 81至86的导通/截止状态来控制逆变器电路80。因为六个MOS 81至86的栅极连接到预驱动器电路91的六个输出端，所以MOS 81至86的导通/截止状态通过经由预驱动器电路91改变栅电压来切换。微计算机94根据从检测电压放大电路97输入的分流电阻器99的端电压来控制逆变器电路80，以使供给到马达2的电流接近正弦波形。控制电路90还以与控制逆变器电路80的方式类似的方式来控制逆变器电路89。如图2所示，电子控制单元3位于沿马达2的轴向方向的一端处。因此，驱动装置 1具有堆叠结构，其中，马达2和电子控制单元3沿马达2的轴向方向堆叠。马达2具有马达壳体10、定子20、转子30、轴35等。马达壳体10以圆筒形状形成，并由铁等制成。由铝制成的端框架14在与电子控制单元3相反的轴向端部处通过螺钉等紧固地固定到马达壳体10。开口 11在位于电子控制单元3侧的端部的轴向中心处设置在马达壳体10中。轴35穿过开口 11。树脂引导件16设置在马达壳体10的位于电子控制单元3侧的端部处。树脂引导件16以具有敞开的其中心部分的基本上环形形状形成。
定子20沿径向方向位于马达壳体10内部。定子20具有沿径向方向位于马达壳体10内部的20个突出的凸极21。凸极21均勻地分布在马达壳体10的周边上。凸极21 具有堆叠的铁芯23和绝缘体，堆叠的铁芯23是磁性材料的薄板的堆叠件，绝缘体沿径向方向适配到堆叠的铁芯23的外部。在图中未示出绝缘体。绕组线沈卷绕在绝缘体上。绕组线26形成具有U相线圈、V相线圈和W相线圈的三相绕组线。转子30径向地位于定子20内部，从而其相对于定子20可旋转。转子30由诸如铁的磁性材料以圆柱形状形成。转子30具有转子芯31和径向地位于转子芯31的外部的永磁体32。永磁体32被布置为使得N极和S极沿周向方向交替。轴35固定在形成于转子芯31的轴向中心中的轴孔33中。轴35由设置在马达壳体10中的轴承12和设置在端框架14中的轴承15可旋转地支撑。因此，轴35相对于定子 20随转子30能够旋转。轴35在位于电子控制单元3侧处的其轴向端部处具有磁体36。因为轴35的电子控制单元3侧插入穿过马达壳体10的开口 11，所以固定到轴35的位于电子控制单元3侧处的轴向端部的磁体36朝电子控制单元3侧暴露。轴35未穿过控制电路基底40。磁体 36位于靠近控制电路基底40的在马达2侧处的端表面41，面对端表面41。轴35在相对于马达壳体10与电子控制单元3相反的端位置处具有输出端37。未示出的齿轮箱设置在轴35的一侧，S卩，电子控制单元3的相反侧。齿轮7 (参见图1)设置在齿轮箱中。齿轮7结合到输出端37，并通过从轴35输出的驱动力驱动以旋转。如图5和图6所示，绕组线沈从6个位置取出，从而形成马达引线(引接线)27。 马达引线27穿过形成在树脂引导件16中的6个孔17。因此，马达引线27由树脂引导件 16定位，并与马达壳体10安全地绝缘。马达引线27朝向电子控制单元3引出，并通过控制电路基底40和功率模块60的径向外侧部连接到功率电路基底70。S卩，当沿马达2的轴向方向观看时，马达引线27被定位成在功率模块60的径向外侧。马达引线27在功率模块 60的径向外部区域中跨过功率模块60延伸到功率电路基底70。如图5和图6所示，电子控制单元3沿马达2的径向方向设置在马达壳体区域内。 当马达壳体10沿轴向方向突出时，形成马达壳体区域。从马达2侧，电子控制单元3具有沿马达2的轴向方向的以如下次序布置的控制电路基底40、热沉50和功率模块60以及功率电路基底70。控制电路基底40是由例如玻璃环氧基底形成且以总体矩形板形状形成的四层的基底，如图15所示，从而其位于马达壳体区域内。控制电路基底40的四个角形成四个凹口 42，以将热沉50组装到马达壳体10。通过螺钉47将控制电路基底40从马达2侧螺旋适配到热沉50。控制电路基底40具有形成控制电路90并安装在控制电路基底40上的各种电子部件。预驱动器电路91、定制的IC 92、位置传感器93和微计算机94安装在控制电路基底 40的位于马达2侧的表面上。控制电路基底40和电路构造之间的对应关系是由图19中的链线示出的线和围在图19中的链线内的部件安装在控制电路基底40上。位置传感器93以与轴35的磁体36面对的关系大体设置在控制电路基底40的中心处。通过这种布置，通过检测随轴35旋转的磁体36提供的磁场的变化来检测轴35的旋转。控制电路基底40还具有沿较长侧的两个端部的外周缘形成的多个通孔43。通孔43用于连接到功率模块60的控制端子64。控制连接器45在马达2的相对侧附接到控制电路基底40。控制连接器45位于控制电路基底40的较短侧的一个端部处。控制连接器45被构造为与来自马达2的径向外部区域的布线连接，并且来自各个传感器的传感器信息被输入到控制连接器45。热沉50具有被形成为彼此间隔或隔开的作为柱形(column-shaped)部件的两个热辐射块51。连接部件52设置在这两个热辐射块51之间。这两个热辐射块51和连接部件52由良好导热性例如铝整体地形成。热辐射块51相对于中心线位于马达2的径向外部， 艮口，位于轴35的轴向线的虚延长线的径向外部。如图14所示，当沿图12中的方向XIV观看时，热沉50大体以H形状形成。如图 12所示，当沿马达2的轴向方向观看时，热沉50以开口方形形成。如图10所示，控制连接器45插到凹入部分53，凹入部分53由连接部件52和两个热辐射块51的径向内表面形成。热辐射块51均以宽的柱形形成。每个热辐射块51在其两个端部处具有连接部件讨和55。连接部件M和55沿马达2的轴向方向形成通孔。螺钉56插在连接部件M中， 并螺纹连接到马达壳体10。此外，螺钉57插到连接部件55中，并与罩110 —起螺纹连接到马达壳体10。一个热辐射块51的连接部件M与另一个热辐射块51的连接部件M被布置为相对于轴35的中心线呈点对称。类似地，一个热辐射块51的连接部件55与另一个热辐射块51的连接部件55被布置为相对于轴35的中心线呈点对称。热接收表面59具有沿马达壳体10的径向方向形成在热辐射块51的径向外部表面上的宽壁表面。热接收表面59从沿轴向方向形成的马达壳体10的端表面沿上升方向布置。热接收表面59大体垂直于马达壳体10的沿马达壳体10的轴向方向形成的端表面壁 13。功率模块60沿马达2的径向方向设置在热沉50的径向外部表面上，并沿着热接收表面59设置。即，功率模块60沿马达2的径向方向纵向地设置在热沉50的径向外部表面上。功率模块60沿两个热辐射块51中的每个设置。功率模块60具有控制端子64和功率端子65。控制端子64和功率端子65从模制部件61突出。控制端子64形成在与模制部件61的宽壁表面垂直的第一窄端表面62上。功率端子65形成在垂直于模制部件61的宽表面且平行地面对第一窄端表面62的第二窄端表面63上。功率模块60沿着热沉50的热接收表面59纵向地设置，使得其上形成有控制端子64的第一端表面62位于控制电路基底40侧处，并且其上形成有功率端子65的第二端表面63位于功率电路基底70侧。SP，控制端子64突出从而面对控制电路基底40侧，并且功率端子65突出从而面对功率电路基底70侧。控制端子64插到控制电路基底40的通孔43中，并通过焊接等电连接到控制电路基底40。控制信号通过控制端子64从控制电路基底40输出到功率模块60。功率端子65 插到形成在功率电路基底70中的下面将描述的通孔73中，并通过焊接等电连接到功率电路基底70。功率端子65将用于绕组线沈的驱动电流传送到功率模块60。对驱动马达2 予以控制所需的仅仅小的电流(例如，2A)被供给到控制电路基底40侧。另一方面，用于驱动马达2所需的大电流(例如，80A)被供给到功率电路基底70侧。因此，功率端子65被形成为比控制端子64厚。CN 102460912 A说明书7/14 页控制接地(ground)端子66被形成为具有与控制端子64类似的厚度。接地端子 66穿过模制部件61并将控制电路基底40连接到功率电路基底70的接地。功率模块60具有MOS 81至86，它们被切换至导通/截止状态，以便向绕组线供给驱动电流。MOS 81至86是开关元件。功率模块60形成为使得开关元件MOS 81至86、供电继电器87和88以及分流电阻器99安装在由铜形成的布线图案上，并与布线等电连接， 并且模制到模制部件61中。两个功率模块60形成在图1中示出的逆变器电路80和89。一个功率模块60对应于逆变器电路80，并具有在图1中示出的MOS 81至86、供电继电器87、88以及分流电阻器99。S卩，MOS 81至86、供电继电器87、88以及分流电阻器 99被树脂模制成单个主体以作为模块。另一功率模块60对应于逆变器电路89，并具有形成逆变器电路89的M0S、供电继电器和分流电阻器。即，一个功率模块60对应于一个系统的逆变器电路。即，向每个供电系统中的一个热辐射块51提供形成一个逆变器电路的一个功率模块60。未示出的薄热辐射片设置在功率模块60和热沉50之间。功率模块60通过螺钉 69与热辐射片一起被螺旋适配到热沉50。因此，功率模块60通过热辐射片固定到热沉50， 从而由电流供给产生的热通过热辐射片辐射到热沉50。虽然未示出，但布线图案的一部分在功率模块60的位于热沉50侧处的表面上从模制部件61作为金属热辐射部件部分地暴露。因此，热被有效地辐射，因为金属热辐射部件通过热辐射片接触热沉50。热辐射片将来自功率模块60的热传导至热沉50，并确保功率模块60和热沉50之间的绝缘。S卩，热辐射片作为热辐射构件和绝缘体。功率电路基底70是由例如玻璃环氧板制成的四层的基底，并且以大体上方形板形状形成，以使其位于马达壳体区域内。功率电路基底70具有厚图案铜箔。功率电路基底 70的四个角具有四个凹口 71，以保证用于热沉50的连接部件55的空间。功率电路基底70 从与马达2相对的一侧通过螺钉72螺旋适配到热沉50。供电布线形成在功率电路基底70上，以供给用于绕组线沈的驱动电流。在图19 中用双点划线示出的布线和在图19中用双点划线围住的组件安装在功率电路基底70上。通孔73形成在功率电路基底70上，从而插入功率模块60的功率端子65。通孔 74在功率电路基底70上形成在通孔73的外部，从而插入马达引线27。马达引线27插到通孔74中，并通过焊接等电连接到功率电路基底70。因此，马达引线27通过功率电路基底 70电连接到功率模块60。即，功率电路基底70提供马达引线27和功率模块60的连接部件。马达引线27沿马达壳体10的轴向方向相对于功率模块60的模制部件61在马达壳体 10的相对侧处连接到功率模块60。马达引线27沿马达2的轴向方向相对于功率模块60 的模制部件61在马达2的相对侧处连接到功率模块60。扼流线圈76、电容器77和78以及功率连接器79安装在功率电路基底70的位于马达2侧的表面上，形成功率单元105。功率单元105和功率模块60形成功率电路100。功率单元105布置成如在图16至图18中所示。形成功率单元105的扼流线圈76、电容器77和78、功率连接器79布置在夹在两个热辐射块之间的空间中。扼流线圈76、电容器77、78以及功率连接器79沿马达2的轴向方向布置在热沉50的连接部件52和功率电路基底70之间的空间中。扼流线圈76、电容器77、78以及功率连接器79从连接到控制电路基底40的控制连接器45按照此顺序线性地布置。扼流线圈76成形为中空的圆筒形状，以使沿其轴向方向的长度比沿其径向方向的长度短。当沿马达2的轴向方向观看时，扼流线圈76和轴35定位成使得它们彼此不叠置。此外，扼流线圈76纵向地布置成使得扼流线圈76的轴线大体上垂直于轴35的轴线。电容器77定位在四个电容器78之间的大致中心处。四个电容器78被布置为紧密地围绕电容器77。电容器77和78是铝电解质电容器。与电容器77相比，电容器78具有更大的电容。电容器77和78不局限于铝电解质电容器，并且可以使用具有适当电容的任何电容器。功率连接器79被定位成与连接到控制电路基底40的控制连接器45相反。功率连接器79被构造为与来自马达2的径向外部的布线可连接，并连接到电源75。因此，来自电源75的电功率通过功率连接器79供给到功率电路基底70。来自电源75的电功率通过功率连接器79、功率电路基底70、功率模块60和马达引线27供给到卷绕在定子20上的绕组线26。电子控制单元3容纳在罩110内(参见图5和图6)。罩110由诸如铁的磁性材料形成，以防止电场和磁场从电子控制单元3侧泄漏到外侧，并防止灰尘进入电子控制单元3 侧。罩110具有与马达壳体10大致相同的直径，并以朝马达2侧打开的底部圆筒形状形成。 罩110通过螺钉57与热沉50—起螺旋适配到马达壳体10。凹口 111在对应于控制连接器 45和功率连接器79的位置处形成在罩110中。控制连接器45和功率连接器79沿径向方向从凹口 111突出，并沿不同的向外方向例如沿相对的方向径向地打开。突出部18在与功率连接器79侧的凹口 111对应的位置处形成在树脂引导件16上。阶梯部19形成在树脂引导件16上，从而与罩110适配。下面将描述驱动装置1的操作。设置在控制电路基底40上的微计算机94通过由PWM控制形成的预驱动器电路91 生成脉冲信号，从而基于从位置传感器93、扭矩传感器8、分流电阻器99等提供的信号根据车辆的行驶速度来辅助通过转向盘5的车辆转向。该脉冲信号通过控制端子64输出到由功率模块60形成的两个供电系统的逆变器电路80和89，从而控制功率模块60的MOS 81至86的导通/截止切换操作。因此，彼此相位偏移的正弦波电流被供给到绕组线沈，从而产生旋转磁场。转子30和轴35由于旋转磁场而作为单个主体旋转。在轴35的旋转的情况下，驱动力从输出端37输出到柱轴6的齿轮7，从而辅助驾驶员通过转向盘5进行转向操作。S卩，在绕组线沈中流动的电流被供以驱动马达2。在绕组线中流动的电流是马达 2的驱动电流。在切换功率模块60的MOS 81至86时产生的热通过热辐射片被辐射到热沉50。 因此，抑制了否则将由功率模块60的温度升高导致的故障或错误操作。可以根据所需的输出功率来设定定子20、转子30等的尺寸。根据当前实施例的驱动装置1提供了以下优点
(1)功率模块60从沿马达壳体10的轴向方向形成的端表面壁13沿上升方向布置。即， 功率模块60未布置为与沿马达壳体10的轴向方向形成的端表面壁13平行，而是布置为与沿马达壳体10的轴向方向形成的端表面壁13纵向地垂直。因此，可以有效地利用通过使马达壳体10沿轴向方向突出所形成的马达轮廓内的区域，并可以减小沿马达壳体10的径向方向的尺寸。(2)因为电子控制单元3定位成沿马达2的轴向方向，所以可以减小驱动装置1的沿径向方向的尺寸。由于通过沿轴向方向隔开来定位马达2和电子控制单元3，所以可以相对容易地将马达2和电子控制单元3间隔开。例如，在马达2的输出改变的情况下，仅需要改变热沉50的热质。因此，可以通过共同地使用各种部件生产不同规范的驱动装置。例如，如果马达2和电子控制单元3中的任一个未能操作，则可以容易地仅替换失效的马达2 或电子控制单元3。(3)马达壳体10、控制电路基底40、热沉50和功率模块60以及功率电路基底70 以此顺序沿马达壳体10的轴向方向布置，并且轴35在与控制电路基底40相对的端部位置处具有输出端37。因此，轴35可以被构造为未穿过控制电路基底40。因为轴35成形为足够短，从而未穿过控制电路基底40，所以可以抑制与马达30的旋转相关联的轴线偏离。此夕卜，因为轴35被构造为未穿过控制电路基底40，所以可以有效地利用控制电路基底40内的区域，并可以减小装置的整个尺寸。(4)需要供给用于驱动马达的大电流的功率电路基底70和仅与马达驱动控制相关且不需要供给大电流的控制电路基底40被隔开。因此，可以使控制电路基底40的铜箔薄化。(5)功率模块60包括控制端子64和功率端子65。控制端子64形成在模制部件 61的第一表面62上，并连接到控制电路基底40。功率端子65形成在模制部件61的第二表面63上，并连接到功率电路基底70。功率模块60布置为使得第一表面62位于控制电路基底40侧处，第二表面63位于功率电路基底70侧处。功率模块60纵向地布置在控制电路基底40和功率电路基底70之间，使得具有控制端子64的第一表面62位于控制电路基底40侧处，而具有功率端子65的第二表面63位于功率电路基底70侧处。因此，功率模块 60可以容易地与控制电路基底40和功率电路基底70电连接。此外，因为控制电路基底40 与功率电路基底70分开，所以可以根据供给的电流分别将控制端子64和功率端子70设计为适当的尺寸。(6)当沿轴向方向观看时，轴35、热沉50和功率模块60沿径向方向从内部到外部以此顺序布置(例如，参见图12)。因此，可以有效地利用沿径向方向的空间，并可以减小装置的整体尺寸。此外，因为马达引线27径向地布置在功率模块60的外部，所以可以在径向外部区域中连接马达引线27和功率模块60，从而可以提高可加工性。(7)控制电路基底40包括检测轴35的旋转的位置传感器93。根据当前实施例， 控制电路基底40和功率电路基底70沿轴向方向在位置上隔开，使得控制电路基底40和功率电路基底70被分开以在它们之间夹持热沉50。因此，设置在控制电路基底40上的位置传感器93定位成与被供以大电流的功率电路基底70具有间隔。位置传感器93受到由向功率电路基底70的电流供给产生的磁场的较小影响，并可以以高精度检测轴35的旋转。(8)热沉50具有彼此隔开的两个热辐射块51。因此，由功率模块60产生的热可以由热辐射块51分布。(9)两个功率模块60分别形成逆变器电路80和89。与两个供电系统对应地形成两个功率模块60。供电系统设置为使得一个供电系统对应于一个热辐射块51。因为每个功率模块60产生的热是相当的，所以通过为一个热辐射块51提供形成一个供电系统的一个功率模块60，可以使产生的热以平衡的方式辐射。(10)扼流线圈76定位在设置于热辐射块51之间的空间中。此外，扼流线圈76定位在与马达壳体10沿轴向方向的延伸限定的空间对应的马达壳体区域内。以圆柱形状形成的扼流线圈76以纵向形式布置，使得其轴线不与轴35平行。另外，根据当前实施例，诸如电容器77、78和控制连接器45、79的尺寸相对大的电子部件定位在形成于热辐射块51 之间的空间内。因此，可以有效地利用空间，并可以减小装置的整个尺寸。扼流线圈76定位在适当位置处使得当沿轴向方向观看时其不与轴35叠置。因此， 因为当沿轴向方向观看时扼流线圈76不与轴叠置，所以位置传感器93受到由向扼流线圈 76的电流供给产生的磁场的较小影响。因此，轴35的旋转可以由位置传感器93精确地检测。(第二实施例)
在图20和图21中示出了根据第二实施例的驱动装置2。与第一实施例类似，在驱动装置2中，热沉250具有被形成为彼此间隔或隔开的作为柱形部件的两个热辐射块251。连接部件252设置在这两个热辐射块251之间。这两个热辐射块251和连接部件252由良好导热性例如铝整体地形成。热沉250的沿马达壳体10的径向方向的径向外部表面和位于功率电路基底70侧的表面提供热接收表面259。每个热辐射块251具有两个模块单元沈0 和270。一个模块单元260定位在热辐射块251的面对功率电路基底70的表面上。S卩，模块单元260被布置为与沿马达壳体10的轴向方向形成的端表面壁13大体上平行。另一个模块单元270位于热辐射块251的表面上，该表面被布置在马达2的沿马达2的径向方向的径向外部，并沿在马达壳体10的轴向方向上形成的端表面壁13的升高方向布置。即，模块单元270相对于沿马达壳体10的轴向方向形成的端表面壁13沿纵向方向定位。模块单元260具有四个半导体模块261至264和布线基底沈5。半导体模块
至沈4中的每个在与宽表面垂直的窄表面上形成有三个端子沈6。半导体模块261至沈4 的端子266被布置为沿马达2的径向向外方向突出。端子266大体上以直角朝功率电路基底70侧弯曲。模块单元270具有四个半导体模块271至274和布线基底275。半导体模块271 至274中的每个在与宽表面垂直的窄表面上具有三个端子276。端子276布置在功率电路基底70侧。半导体模块261至264的端子266和半导体模块271至274的端子插到形成在功率电路基底70上的通孔277中，并通过焊接等电连接到功率电路基底70。马达引线27插到未示出的通孔中，并形成在位于功率电路基底70上的通孔277 外部，并且通过焊接等电连接到功率电路基底70。因此，马达引线27通过功率电路基底70 连接到功率模块单元260和270。与第一实施例类似，功率电路基底70形成用于将马达引线27和功率模块60连接的连接部件。马达引线27沿马达壳体10的轴向方向相对于功率模块60的模制部件61在马达壳体10的相对侧处连接到功率模块60。S卩，马达引线27沿马达2的轴向方向相对于功率模块60的模制部件61在马达2的相对侧处连接到功率模块60。模块单元260和270通过螺钉269螺旋适配到热沉250。其上安装有半导体模块261至264和271至274的布线基底265和275由铝制成，并且外部表面由树脂层制成。树脂层用作绝缘层，以确保半导体模块261至264和271至274与热沉绝缘。根据当前实施例，在模块单元沈0中，半导体模块261至264安装在布线基底沈5 上。在模块单元270中，半导体模块271至274安装在布线基底275上。模块单元260和 270螺旋适配到热沉250。或者，半导体模块261至264和271至274可以在没有布线基底 265和275的情况下适配到热沉250。在这种情况下，绝缘片需要设置在半导体模块261至 264与热沉250之间，以及半导体模块271至274与热沉250之间。或者，当不提供绝缘片时，可以使用这样的半导体模块，在该半导体模块中，漏电极涂覆有用于绝缘用途的树脂。半导体模块261至264和271至274对应于功率模块，端子266和276形成端子部件。形成模块单元260的半导体模块至沈4和形成模块单元270的半导体模块271 至274中的每个具有一个M0S。沿纵向方向布置在一个热辐射块251上的模块单元260和 270对应于第一逆变器电路80。布置在另一个热辐射块251上的模块单元260和270对应于第二逆变器电路89。因此，形成一个供电系统的一个功率模块60相对于一个热辐射块 51布置。与第一实施例类似，逆变器电路80和逆变器电路89彼此类似，将仅描述与逆变器电路80对应的模块单元260和270。在位于热辐射块251的面对功率电路基底70的表面上的模块单元260中，半导体模块261具有供电继电器87，半导体模块262具有MOS 81，半导体模块263具有MOS 82， 半导体模块264具有MOS 83。S卩，模块单元260具有布置在供电线侧的MOS 81至83以及一个供电继电器87。模块单元260具有布置在供电线侧的MOS 81至83，并形成上游(高电位)侧电路。在径向外部位置处纵向地位于热辐射块251的表面上的模块单元270中，半导体模块271具有供电继电器88，半导体模块272具有MOS 84，半导体模块273具有MOS 85，半导体模块274具有MOS 86。S卩，模块单元270具有布置在地线侧的MOS 84至86以及一个供电继电器88。模块单元270具有布置在地线侧的MOS 84至86，并形成下游(低电位)侧电路。具有连接到U相线圈的MOS 81的半导体模块262和具有连接到U相线圈的MOS 84的半导体模块272被形成为夹持热辐射块251的外缘侧线。热辐射块251的外缘侧线径向向外地定位，以面对功率电路基底70侧。类似地，具有连接到V相线圈的MOS 82的半导体模块263和具有连接到V相线圈的MOS 85的半导体模块273被形成为夹持热辐射块251 的外缘侧线。热辐射块251的外缘侧线径向向外地定位，以面对功率电路基底70侧。类似地，具有连接到W相线圈的MOS 83的半导体模块264和具有连接到W相线圈的MOS 86的半导体模块274被形成为夹持热辐射块251的外缘侧线。热辐射块251的外缘侧线径向向外地定位，以面对功率电路基底70侧。此外，具有供电继电器87的半导体模块261和具有供电继电器88的半导体模块271被形成为夹持热辐射块251的外缘侧线。热辐射块251 的外缘侧线径向向外地定位，以面对功率电路基底70侧。通过这种布置，可以降低布线损失。半导体模块261至264和271至274不具有直接连接到控制电路基底40的端子。 因此，控制电路基底40和功率电路基底70通过基底连接端子278电连接。控制电路基底40与半导体模块261至264和271至274通过基底连接端子278和功率电路基底70电连接。从控制电路基底40输出的控制信号通过基底连接端子278和功率电路基底70供给到半导体模块261至264和271至274，以控制半导体模块261至264和271至274中的MOS 的导通/截止。因此，按照与第一实施例中的方式类似的方式来控制对马达2的驱动。根据第二实施例的驱动装置2还提供了与上述优点(1)至(4)和(6)至(10)类似的优点。此外，与第一实施例不同，使用了半导体模块261至264和271至274。因此，这些模块中的每个不是针对每个系统整合的模块，而是将每个MOS进行树脂模制的模块。半导体模块261至264和271至274布置在热沉250的面对功率基底70的表面上。因此，可以有效地利用空间，从而可以减小整个尺寸。(第三实施例)
第三实施例与第二实施例的不同之处在于，马达2仅由一个逆变器电路系统驱动。在图22中示出了根据第三实施例的热沉250和模块单元260和270。作为上游侧电路的模块单元260纵向地设置在一个热辐射块251的径向外部。作为下游侧电路的模块单元270纵向地设置在另一个热辐射块251的径向外部。模块单元未设置在面向功率电路基底70的表面上。因此，与第二实施例不同，热沉250的径向外部表面提供热接收表面259。根据第三实施例的驱动装置提供了与上述优点(1)至(4)、(6)至(8)和(10)类似的优点。此外，因为将半导体模块261至264和半导体模块271至274分别提供给两个热辐射块251中的每个，所以可以有效地辐射由半导体模块产生的热。作为示例，控制电路基底40由玻璃环氧基底形成，作为示例，功率电路基底70由具有厚铜箔的玻璃环氧基底形成。然而，控制电路基底40和功率电路基底70可以由任何其它类型的基底形成。(第四实施例)
在图23至图沈中示出了根据第四实施例的驱动装置400。在该驱动装置中，通过汇流条提供功率布线部件。如图23所示，驱动装置400具有六个半导体模块551、552、553、554、555和556。为了将半导体模块551至556彼此区分，使用在图23中示出的符号将半导体模块551至556 称为Ul半导体模块^1、V1半导体模块^2、W1半导体模块^3、U2半导体模块^4、V2半导体模块555和W2半导体模块阳6。三个半导体模块即Ul半导体模块551至Wl半导体模块553通过汇流条507与其它三个半导体模块即U2半导体模块5M至W2半导体模块556连接，以形成模块单元。汇流条507提供连接部件和供电线。半导体模块551至556适配到沿从马达壳体10的端表面壁13到轴35的轴线的延伸方向的方向形成的热沉911。如图23所示，沿与热沉911的轴向方向垂直的剖视方向观看，热沉911以中空的圆筒形状形成。热沉911中的空间被形成为多角形柱形。热沉911具有位于轴35的轴线的周缘上的侧壁912。在这种情况下，热沉911的外部表面形成驱动装置400框架的一部分CN 102460912 A说明书13/14 页
(参见图M和图25 )。此外，热沉911的侧壁912具有位于周缘方向上的六个内壁表面915， 以面对热沉911的径向内部。半导体模块551至556中的每个布置在面对热沉911的径向内部的每个内壁表面 915上。半导体模块551至556布置为使得热辐射表面与内壁表面915接触。内壁表面915 由平面形成，相应地，半导体模块的热辐射表面由平面形成。因为半导体模块551至556布置在热沉911的内壁表面915上，所以半导体芯片表面的法线垂直于轴35的轴线。与半导体模块551至556相比，控制电路基底40布置为更接近马达壳体101。利用该布置，在半导体模块551至556中，六个控制端子509和两个电容器端子510形成在马达壳体10侧的端部处(参见图沈)。此外，在半导体模块551至556中，绕组线端子508形成在马达壳体10的相对侧上的端部处。因此，来自绕组线沈的马达引线27穿过热沉911 的侧壁912的内部空间，并在热沉911的端部处引出。半导体模块551至556的绕组线端子508直接连接到马达引线27。因此，马达引线27和半导体模块551至556被电连接。布线端子508和马达引线27之间的连接点形成在沿马达壳体10的轴向方向相对于半导体模块551至556的模制部件处于马达壳体10的相对侧的位置处。如图23所示，六个电容器701、702、703、704、705和706相对于半导体模块551至 556设置在热沉911的相对侧处。电容器701至706中的每个形成为接近半导体模块551至556中的每个。电容器 701至706具有圆柱形状。电容器701至706布置为使得每个电容器的轴线平行于轴35 的轴线。此外，因为半导体模块551至556的电容器端子510径向地向内弯曲，所以电容器 701至706的端子直接连接到弯曲的电容器端子510。扼流线圈76布置为使得轴35在扼流线圈76中穿过。通过在环形铁芯上卷绕线圈来形成扼流线圈76。半导体模块纵向地布置到沿马达壳体10的轴向方向形成的端表面壁13。S卩，半导体模块551至556中的每个从端表面壁13沿上升方向形成。马达壳体10、控制电路基底40、热沉911、半导体模块551至556和绕组线端子508以此顺序沿马达壳体10的轴向方向布置。马达引线27在沿马达壳体10的轴向方向相对于半导体模块551至556的模制部件处于马达壳体10的相对侧的位置处与半导体模块551至556连接。因此，根据当前实施例的驱动装置提供了与上述优点(1)、(2)和(4)类似的优点。此外，绕组线端子508形成在半导体模块551至556上，从而直接与马达引线27连接。因此，可以去除功率电路基底，并可以通过更加简单的结构将半导体模块551至556连接到马达引线27。还可以减少电路部件的数量。因为马达引线27直接与绕组线端子508 连接，所以可以减小布线的阻抗。因为马达引线27布置在功率模块60的径向外部，所以马达引线27和功率模块60在作为整个驱动装置1的沿轴向方向的端部且作为沿驱动装置1 的径向方向位于外部的区域的位置处连接。因此，可以提高工作效率。此外，轴35、半导体模块551至556、马达引线27和热沉911以此顺序沿装置的径向方向从内侧向外侧布置。利用该布置，可以有效地利用装置的内部空间，并可以减小整个装置的尺寸。半导体模块551至556用作功率模块。将半导体模块551至556与马达引线27连1接的绕组线端子508用作功率布线部件。绕组线端子508、控制端子509和电容器端子510 用作端子部件。内壁表面915用作热接收表面。(其它实施例)
根据上述实施例，热沉的热接收表面布置为与沿马达壳体的轴向方向形成的端表面壁大体垂直。沿着热接收表面布置功率模块。因此，功率模块与沿马达壳体的轴向方向形成的端表面壁大体垂直。或者，功率模块可以布置为与马达壳体的端表面倾斜。具体地，功率模块可以纵向地布置在马达壳体的端表面上，使得沿轴向方向的马达壳体的端表面与功率模块之间的角度Q1大于0度且等于或小于90度。在功率模块布置为与沿轴向方向的马达壳体的端表面平行的情况下，将沿轴向方向的马达壳体的端表面与功率模块的较宽表面之间的角度Q1定义为ο度。在功率模块布置为与沿轴向方向的马达壳体的端表面垂直的情况下，将沿轴向方向的马达壳体的端表面与功率模块之间的角度Q1定义为90度。艮口， 沿轴向方向的马达壳体的端表面与热沉的热接收表面之间的角度θ 2大于0度且等于或小于90度，并且功率模块沿着热接收表面布置，使得功率模块从沿马达壳体的轴向方向形成的端表面壁沿上升方向布置。在这种情况下，功率模块纵向地布置到沿马达壳体的轴向方向形成的端表面壁。通过上述布置，与功率模块布置为与沿马达壳体的轴向方向形成端表面壁平行的情形相比，可以减小沿装置的径向方向的尺寸。在扼流线圈布置为具有倾斜度的情况下，扼流线圈的轴线与轴的中心线不平行。 该情形也是纵向布置的示例。根据第一实施例至第三实施例，热沉的热辐射块通过连接部件整体地连接。热辐射块可以被形成为未通过连接部件连接的分开的块。热辐射块优选地对应于逆变器电路的系统的数量来设置。或者，热辐射块的数量可以与逆变器电路的系统的数量不同。例如，如在第三实施例中描述的，形成逆变器电路的一个系统的功率模块可以分开地形成在两个分开的热辐射块上。此外，例如，形成逆变器电路的两个系统的功率模块可以形成在一个热辐射块上。根据上述实施例，将逆变器电路的两个系统或逆变器电路的一个系统作为示例进行了描述。逆变器电路可以形成在三个系统或更多个系统中。根据上述实施例，电子控制单元定位在与马达的齿轮箱相对的位置处。在其它实施例中，可选地，电子控制单元可以定位在马达和齿轮箱之间。在这种情况下，轴从马达以穿过形成为彼此面对的热沉、控制电路基底和功率电路基底的方式延伸到齿轮箱。根据上述实施例，MOS用作开关元件。或者，开关元件可以使用执行开关操作的任何电子部件，而不限于M0S。根据上述实施例，驱动装置被描述为应用于EPS的装置。或者，根据本发明的具有类似结构的驱动装置可以用在其它产业中。本发明不限于上述实施例和修改，而是可以以不同方式实施。
权利要求
1.一种驱动装置，其包括马达(2)，所述马达具有马达壳体(10)，所述马达壳体以圆筒形状形成以限定外周缘；定子(20)，所述定子径向地定位在所述马达壳体内部并卷绕有绕组线以提供多个相位；转子(30)，所述转子径向地定位在所述定子内部并相对于所述定子能够旋转；以及轴 (35)，所述轴与所述转子能够一起旋转；热沉(50、250、911)，所述热沉具有沿所述马达壳体的轴向方向形成的从所述马达壳体的端表面壁(13)沿上升方向定位的热接收表面(59、259、915)；功率模块(60J61至沈4、271至274、551至556)，所述功率模块具有开关元件(81 至86)，用于切换向所述绕组线的电流供给；用于模制所述开关元件的模制部件(61)；和从所述模制部件突出的端子(64、65、508)，所述功率模块沿着所述热沉的所述热接收表面布置；控制布线部件(40)，所述控制布线部件具有控制所述马达的驱动的控制电路(90)并电连接到所述功率模块；以及功率布线部件(70、508 )，所述功率布线部件向所述绕组线供给驱动电流并电连接到所述功率模块，其中，所述马达壳体(10)、所述控制布线部件(40)、所述功率模块(60、261至沈4、271 至274、551至556)和所述热沉(50、250、911)以及所述功率布线部件(70、508)以所陈述的顺序沿所述马达壳体的所述轴向方向布置。
2.根据权利要求1所述的驱动装置，其中所述端子部件(64、65、508)具有形成在所述模制部件的第一表面上且连接到所述控制布线部件的控制端子(64)和形成在所述模制部件的与所述第一表面相对的第二表面上且连接到所述功率布线部件的功率端子(65)；以及所述功率模块(60、261至沈4、271至274、551至556)布置为使得所述第一表面位于所述控制布线部件侧处并且所述第二表面位于所述功率布线部件侧处。
3.根据权利要求1所述的驱动装置，其中所述功率模块(60、261至沈4、271至274、551至556)还布置在面对所述热沉的所述功率布线部件的表面上。
4.根据权利要求1或2所述的驱动装置，其中所述轴(35)、所述热沉(50、250、911)和所述功率模块(60、261至洸4、271至274、551 至556)以所陈述的顺序沿径向方向从所述马达壳体的内部向外部布置。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的驱动装置，其还包括马达引线(27)，所述马达引线沿所述马达壳体的径向方向形成在所述功率模块的外侧处，并将所述绕组线和所述功率模块连接。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的驱动装置，其中所述控制布线部件(40 )具有用于检测所述轴的旋转的旋转检测部件(93 )。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的驱动装置，其中所述热沉(50、250、911)具有被形成为彼此隔开的多个柱形部件(51、251)。
8.根据权利要求7所述的驱动装置，其中所述功率模块(60、261至沈4、271至274、551至556)被设置用于多个驱动系统中的每个，并布置在所述柱形部件中的每个上，使得一个驱动系统对应一个柱形部件。
9.根据权利要求7或8所述的驱动装置，其还包括扼流线圈(76)，所述扼流线圈定位在由所述柱形部件形成的空间中，并位于当沿所述轴向方向观看时不与所述轴叠置的位置处。
10.根据权利要求1至6中的任一项所述的驱动装置，其还包括扼流线圈(76)，所述扼流线圈定位在所述马达壳体沿所述轴向方向的延伸限定的马达壳体区域中，并位于当沿所述轴向方向观看时不与所述轴叠置的位置处。
11.根据权利要求9或10所述的驱动装置，其中所述扼流线圈(76)以圆柱形状形成并纵向地布置，使得所述扼流线圈的轴线不与所述轴平行。
全文摘要
本发明涉及驱动装置，具体地，一种驱动装置(1)的热沉(50)包括沿马达壳体(10)的轴向方向形成的从马达壳体的端表面壁(13)沿上升方向定位的热接收表面(59)。功率模块(60)沿着热沉(50)的热接收表面(59)布置。控制电路基底(40)包括控制马达(2)的驱动的控制电路(90)并电连接到功率模块(60)。功率电路基底(70)被供以供给到绕组线(26)的电流并电连接到功率模块(60)。在驱动装置(1)中，马达壳体(10)、控制电路基底(40)、功率模块(60)和功率布线部件(70)以此顺序沿径向方向布置。功率模块(60)沿马达壳体(10)的轴向方向相对于端表面壁(13)纵向地布置。
文档编号H02K11/00GK102460912SQ20108002821
公开日2012年5月16日 申请日期2010年6月23日 优先权日2009年6月24日
发明者古本敦司, 山崎雅志, 株根秀树 申请人:株式会社电装