特許第6040602号(P6040602)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6040602
(24)【登録日】2016年11月18日
(45)【発行日】2016年12月7日
(54)【発明の名称】モータユニット
(51)【国際特許分類】
   H02K 11/30 20160101AFI20161128BHJP
   H02K 5/22 20060101ALI20161128BHJP
   H02K 7/116 20060101ALI20161128BHJP
【FI】
   H02K11/30
   H02K5/22
   H02K7/116
【請求項の数】7
【全頁数】15
(21)【出願番号】特願2012-158756(P2012-158756)
(22)【出願日】2012年7月17日
(65)【公開番号】特開2014-23255(P2014-23255A)
(43)【公開日】2014年2月3日
【審査請求日】2015年6月23日
(73)【特許権者】
【識別番号】000001247
【氏名又は名称】株式会社ジェイテクト
(74)【代理人】
【識別番号】100068755
【弁理士】
【氏名又は名称】恩田 博宣
(74)【代理人】
【識別番号】100105957
【弁理士】
【氏名又は名称】恩田 誠
(72)【発明者】
【氏名】中井 基生
(72)【発明者】
【氏名】脇田 恭之
【審査官】 小林 紀和
(56)【参考文献】
【文献】 国際公開第2007/007880(WO,A1)
【文献】 特開2004−153897(JP,A)
【文献】 特開2008−219972(JP,A)
【文献】 実開平03−027315(JP,U)
【文献】 特開2011−010409(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
H02K 11/30
H02K 5/22
H02K 7/116
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ロータおよびステータを収容するモータハウジング、および前記ロータの軸方向において前記モータハウジングの端部に固定されるモータブラケットを有する電動モータと、
前記軸方向において前記モータブラケットに対して前記モータハウジングとは反対側に位置する基板支持部材と、
前記電動モータの駆動を制御し、インバータ回路および制御回路を有し、屈曲されて前記基板支持部材の側面直接巻き付けられる1枚の回路基板とを有するモータユニット。
【請求項2】
前記基板支持部材は、前記モータハウジングの外周面および前記モータブラケットの外周面の少なくとも一方よりも内方向に位置する側壁を有し、
前記回路基板は、前記基板支持部材の前記側壁に巻き付けられる
請求項1に記載のモータユニット。
【請求項3】
前記モータブラケットは、第1嵌合部分を有し、
前記基板支持部材は、第2嵌合部分を有し、
前記第1嵌合部分および前記第2嵌合部分は互いに嵌め合わせられる
請求項1または2に記載のモータユニット。
【請求項4】
前記電動モータは、前記ステータと前記回路基板とを電気的に接続するバスバーを有し、
前記回路基板は、前記バスバーの端部と接続する接続端子を有し、
前記接続端子および前記バスバーの端部はボルトにより固定される
請求項1〜3のいずれか一項に記載のモータユニット。
【請求項5】
前記回路基板は、前記接続端子が取り付けられた回路基板本体、および電気的に絶縁する樹脂材料により前記回路基板本体において前記接続端子以外の部分を覆う樹脂カバー部分を有する
請求項4に記載のモータユニット。
【請求項6】
前記モータユニットは、熱可塑性樹脂フィルムの多層プリント基板として前記回路基板を有する
請求項1〜5のいずれか一項に記載のモータユニット。
【請求項7】
前記軸方向と直交する方向に沿う平面において、前記基板支持部材における前記回路基板が巻き付けられる部分の断面形状は、前記ロータの軸周りにおいて少なくとも4つの平面が連続した部分を含む
請求項1〜6のいずれか一項に記載のモータユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電動モータおよび電動モータの駆動を制御する回路基板を有するモータユニットに関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献1のモータユニットは、モータハウジング、モータブラケット、および平板状の1枚の回路基板を有する。モータハウジングは、ロータおよびステータを収容する。モータブラケットは、モータハウジングに固定される。回路基板は、モータブラケットの底壁に取り付けられる。回路基板は、その主面に複数の回路素子が取り付けられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2007−288929号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上記モータユニットにおいては、回路基板の主面上に全ての回路素子が取り付けられている。このため、回路基板を平面方向に小さくすることが難しい。
本発明は、上記課題を解決するため、回路基板の径方向の寸法を小さくすることが可能なモータユニットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
(1)第1の手段は、請求項1に記載の発明すなわち、ロータおよびステータを収容するモータハウジング、および前記ロータの軸方向において前記モータハウジングの端部に固定されるモータブラケットを有する電動モータと、前記軸方向において前記モータブラケットに対して前記モータハウジングとは反対側に位置する基板支持部材と、前記電動モータの駆動を制御し、インバータ回路および制御回路を有し、屈曲されて前記基板支持部材の側面直接巻き付けられる1枚の回路基板とを有するモータユニットであることを要旨とする。
【0006】
上記モータユニットにおいては、基板支持部材の側面に回路基板が巻き付けられるため、回路基板がモータブラケットの底面に固定される構成と比較して、回路基板の径方向の寸法を小さくすることができる。このため、モータユニットの径方向の小型化を図ることができる。
【0007】
(2)第2の手段は、請求項2に記載の発明すなわち、前記基板支持部材は、前記モータハウジングの外周面および前記モータブラケットの外周面の少なくとも一方よりも内方向に位置する側壁を有し、前記回路基板は、前記基板支持部材の前記側壁に巻き付けられる請求項1に記載のモータユニットであることを要旨とする。
【0008】
(3)第3の手段は、請求項3に記載の発明すなわち、前記モータブラケットは、第1嵌合部分を有し、前記基板支持部材は、第2嵌合部分を有し、前記第1嵌合部分および前記第2嵌合部分は互いに嵌め合わせられる請求項1または2に記載のモータユニットであることを要旨とする。
【0009】
上記モータユニットにおいては、第1嵌合部分および第2嵌合部分が互いに嵌め合わせられることにより、基板支持部材およびモータブラケットの相対的な位置関係が決められる。
【0010】
(4)第4の手段は、請求項4に記載の発明すなわち、前記電動モータは、前記ステータと前記回路基板とを電気的に接続するバスバーを有し、前記回路基板は、前記バスバーの端部と接続する接続端子を有し、前記接続端子および前記バスバーの端部はボルトにより固定される請求項1〜3のいずれか一項に記載のモータユニットであることを要旨とする。
【0011】
上記モータユニットにおいては、ボルトにより接続端子およびバスバーの端部が固定されるため、接続端子およびバスバーの端部の接触のみにより接続端子およびバスバーの端部の電気的な接続が維持されると仮定した構成と比較して、接続端子およびバスバーの端部の電気的な接続の信頼性を向上させることができる。
【0012】
(5)第5の手段は、請求項5に記載の発明すなわち、前記回路基板は、前記接続端子が取り付けられた回路基板本体、および電気的に絶縁する樹脂材料により前記回路基板本体において前記接続端子以外の部分を覆う樹脂カバー部分を有する請求項4に記載のモータユニットであることを要旨とする。
【0013】
上記モータユニットにおいては、回路基板本体が樹脂カバー部分により覆われるため、回路基板の外部からの塵埃および水滴が回路基板本体に付着することが抑制される。このため、回路基板の信頼性が高まる。
【0014】
(6)第6の手段は、請求項6に記載の発明すなわち、前記モータユニットは、熱可塑性樹脂フィルムの多層プリント基板として前記回路基板を有する請求項1〜5のいずれか一項に記載のモータユニットであることを要旨とする。
(7)第7の手段は、請求項7に記載の発明すなわち、前記軸方向と直交する方向に沿う平面において、前記基板支持部材における前記回路基板が巻き付けられる部分の断面形状は、前記ロータの軸周りにおいて少なくとも4つの平面が連続した部分を含む請求項1〜6のいずれか一項に記載のモータユニットであることを要旨とする。
【発明の効果】
【0015】
本発明は、回路基板の径方向の寸法を小さくすることが可能なモータユニットを提供する。
【図面の簡単な説明】
【0016】
図1】本発明の実施形態のモータユニットに関する断面図であり、軸方向の平面の断面構造を示す断面図。
図2】実施形態のモータユニットに関する断面図であり、(a)は図1のZ1A−Z1A平面の断面構造を示す断面図、(b)は図1のZ1B−Z1B平面の断面構造を示す断面図。
図3】実施形態の回路基板に関する展開図であり、樹脂カバー部分を省略した回路基板の展開構造を示す展開図。
図4】実施形態の制御装置に関する断面図であり、図3のZ3−Z3平面の断面構造を示す断面図。
図5】本発明のその他の実施形態のモータユニットに関する断面図であり、軸方向の平面の断面構造の一部分を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【0017】
図1を参照して、本実施形態のモータユニット1の構成について説明する。
モータユニット1は、電動モータ1A、制御装置1B、および減速機1Cを有する。制御装置1Bは、電動モータ1Aおよび減速機1Cの間に位置する。制御装置1Bは、電動モータ1Aの動作を制御する。減速機1Cは、電動モータ1Aの出力軸11の回転速度を減速させた状態でステアリングシャフト2に出力軸11の回転トルクを伝達する。
【0018】
電動モータ1Aは、ロータ10、ステータ20、バスバー30、モータハウジング40、玉軸受41,42、レゾルバ50、およびモータブラケット60を有する。制御装置1Bは、回路基板70およびギヤハウジング110を有する。減速機1Cは、ウォームシャフト90、ウォームホイール100、ギヤハウジング110、カバー部材130、ロックナット131、および玉軸受132,133を有する。ギヤハウジング110は、制御装置1Bの構成要素と減速機1Cの構成要素とを兼ねる。なお、ギヤハウジング110は「基板支持部材」に相当する。
【0019】
モータユニット1の方向を次のように定義する。
(A)ロータ10の中心軸(以下、「中心軸J」)に沿う方向を「軸方向ZA」とする。また、軸方向ZAに直交する方向を「径方向ZB」とする。また、ロータ10が回転する方向を「周方向ZC」とする。
(B)軸方向ZAにおいて、電動モータ1A、制御装置1Bおよび減速機1Cの順に通過する方向を「上方向ZA1」とする。また、軸方向ZAにおいて、減速機1C、制御装置1B、および電動モータ1Aの順に通過する方向を「下方向ZA2」とする。
(C)径方向ZBにおいて、中心軸Jに接近する方向を「内方向ZB1」とする。また、径方向ZBにおいて、中心軸Jから離間する方向を「外方向ZB2」とする。
【0020】
ロータ10は、出力軸11、ロータコア12、および永久磁石13を有する。ロータコア12は、出力軸11に圧入される。永久磁石13は、ロータコア12の外周面に固定される。永久磁石13は、周方向ZCに10極の磁極を有する。
【0021】
ステータ20は、ステータコア21および界磁部22を有する。ステータ20は、電源(図示略)から電流が供給されることによりロータ10の回転力を発生させる磁界を形成する。ステータコア21は、モータハウジング40の内周面に圧入される。界磁部22は、ステータコア21に導電線が巻きつけられることにより集中巻きを形成する。界磁部22は、4個のU相コイル、4個のV相コイルおよび4個のW相コイルを有する。
【0022】
バスバー30は、銅板31および支持部材32を有する。バスバー30は、ステータコア21よりも上方向ZA1に位置する。バスバー30は、ステータ20および回路基板70を電気的に接続する。
【0023】
銅板31は、U相銅板31U、V相銅板31V、およびW相銅板31Wを有する。U相銅板31Uは、各U相コイルのコイル端部が接続される。V相銅板31Vは、各V相コイルのコイル端部が接続される。W相銅板31Wは、各W相コイルのコイル端部が接続される。各相銅板31U,31V,31Wの端部は、上方向ZA1に延び、回路基板70に接続される。
【0024】
支持部材32は、銅板31を支持する。支持部材32は、下端部においてステータコア21の外周部分に取り付けられる。支持部材32は、各相銅板31U,31V,31Wの端部を支持する銅板支持部分32Aを有する。銅板支持部分32Aは、各相銅板31U,31V,31Wの端部に接触するとともに上方向ZA1に延びる。銅板支持部分32Aは、各相銅板31U,31V,31Wの端部とともにモータブラケット60のバスバー貫通孔62Aに挿入される。
【0025】
モータハウジング40は、下方向ZA2を閉塞し、上方向ZA1を開口する円筒形状を有する。モータハウジング40は、ロータ10の一部分、ステータ20、バスバー30、および玉軸受42を収容する。モータハウジング40は、下端部において玉軸受42を支持する。
【0026】
レゾルバ50は、バスバー30よりも上方向ZA1、かつバスバー30よりも内方向ZB1に位置する。レゾルバ50は、ロータ10の回転位置に応じた電圧信号を回路基板70に出力する。レゾルバ50は、レゾルバロータ51、レゾルバステータ52、および回路接続部材53(図2(a)参照)を有する。レゾルバ50は、可変リラクタンス型レゾルバの構成を有する。
【0027】
レゾルバロータ51は、出力軸11に圧入される。レゾルバステータ52は、レゾルバ支持部分63に圧入される。回路接続部材53は、端子台(図示略)および複数の接続端子53A(図2(a)参照)を有する。回路接続部材53は、レゾルバステータ52および回路基板70を電気的に接続する。端子台は、レゾルバステータ52から径方向ZBに突出する。接続端子53Aは、端子台から上方向ZA1に延びる。
【0028】
モータブラケット60は、側壁61、底壁62、レゾルバ支持部分63、軸受支持部分64、および取付部分65(図2(a)参照)を有する。モータブラケット60は、軸受支持部分64において玉軸受41を支持する。
【0029】
側壁61は、モータハウジング40の上端部に固定される。側壁61は、略円筒形状の外周面61Bおよび平面視において六角形状の内周面を有する。側壁61は、外周面61Bの一部分に平面部分61Aを有する(図2(a)参照)。平面部分61Aは、側壁61の内周面において平面部分61Aと対向する部分と平行する(図2(a)参照)。
【0030】
底壁62は、モータハウジング40を上方向ZA1側から閉塞する。底壁62は、バスバー貫通孔62A、レゾルバ貫通孔62B(図2(a)参照)、および第1嵌合部分62Cを有する。第1嵌合部分62Cは、バスバー貫通孔62Aおよびレゾルバ貫通孔62Bよりも内方向ZB1に位置する。第1嵌合部分62Cの内側面は、平面視において六角形状を有する。レゾルバ支持部分63は、底壁62から下方向ZA2に延びる。軸受支持部分64は、底壁62から上方向ZA1に延びる。
【0031】
ウォームシャフト90は、出力軸11と一体的に回転する。ウォームシャフト90は、ウォームホイール100に噛み合う。ウォームシャフト90は、下端部において接続部材120に固定される。ウォームシャフト90は、接続部材120により出力軸11に連結される。
【0032】
ウォームホイール100は、ステアリングシャフト2に固定される。ウォームホイール100は、ウォームシャフト90の回転をステアリングシャフト2に伝達する。
ギヤハウジング110は、金属材料により形成される。ギヤハウジング110は、シャフト収容部分111、ホイール収容部分112、および側壁113を有する。ギヤハウジング110は、カバー部材130、ロックナット131、および玉軸受132,133がシャフト収容部分111に取り付けられた構成を有する。
【0033】
シャフト収容部分111は、ウォームシャフト90を収容する。シャフト収容部分111は、下方向ZA2の部分において玉軸受132を支持し、上端部において玉軸受133を支持する。ホイール収容部分112は、ウォームホイール100およびステアリングシャフト2の一部分を収容する。側壁113は、ギヤハウジング110の下端部に位置する。側壁113は、底面視において六角形状の外側面113Bを有する。側壁113は、下端部において第2嵌合部分113Aを有する。第2嵌合部分113Aの外側面は、底面視において六角形状を有する。
【0034】
回路基板70は、側壁113の外側面113Bに巻き付けられる。回路基板70は、平面視において六角形状を有する(図2(b)参照)。回路基板70は、回路基板本体71、3個のバスバー接続端子75、および樹脂カバー部分78を有する。バスバー接続端子75は、回路基板本体71に取り付けられている。樹脂カバー部分78は、回路基板本体71の主面71A側から回路基板本体71を覆う。
【0035】
カバー部材130は、シャフト収容部分111の上端部に固定される。ロックナット131は、カバー部材130に取り付けられる。ロックナット131は、ギヤハウジング110に対するカバー部材130の緩みが生じることを抑制する。
【0036】
図1および図2を参照して、回路基板70およびその周辺の詳細な構造について説明する。
図1に示されるように、ギヤハウジング110の側壁113は、モータブラケット60の側壁61に挿入される。すなわち、側壁113は、径方向ZBにおいて側壁61と重なる。このとき、側壁113は、モータハウジング40の外周面40Aおよびモータブラケット60の側壁61の外周面61Bよりも内方向ZB1に位置する。また、回路基板70は、径方向ZBにおいて側壁61と重なるとともに側壁61の内側面と対向する。また、図2(a)に示されるように、ギヤハウジング110の第2嵌合部分113Aは、モータブラケット60の第1嵌合部分62Cに嵌め合わせられる。側壁113は、2本のボルト66により側壁61に固定される(図2(b)参照)。
【0037】
図2(b)に示されるように、回路基板70は、径方向ZBにおいて、側壁113および側壁61の間に位置する。樹脂カバー部分78の外側面は、側壁61の内側面に接触する。回路基板70は、バスバー接続端子75に対応する部分が樹脂カバー部分78により覆われていない構成を有する。すなわち、回路基板70は、バスバー接続端子75が回路基板70の外部に露出する構成を有する。
【0038】
バスバー30の各相銅板31U,31V,31Wおよび銅板支持部分32Aは、バスバー貫通孔62A(図2(a)参照)を介して、側壁61とバスバー接続端子75との径方向ZBの間に位置する。各相銅板31U,31V,31Wは、径方向ZBにおいて各バスバー接続端子75と対向する。各相銅板31U,31V,31Wおよび各バスバー接続端子75は、3本のボルト79により互いに固定される。ギヤハウジング110およびモータブラケット60は、周方向ZCの2箇所においてボルト66により互いに固定される。なお、ボルト79の表面は、電気的な絶縁を図るためのコーティングが施されている。
【0039】
図3および図4を参照して、回路基板70の詳細な構成について説明する。図3の矢印ZD1により示される回路基板70の長手方向を「横方向ZD1」とする。また、図3の矢印ZD2により示される回路基板70の短手方向を「縦方向ZD2」とする。
【0040】
図3に示されるように、回路基板70は、回路基板本体71、3個のバスバー接続端子75、および樹脂カバー部分78(図1参照)の他に、6個のパワー素子72としての電界効果型トランジスタ、9個の荷重受部材73、3個の制御素子74、1個のレゾルバコネクター76、1個の外部コネクター77、およびセラミック部分80(図4参照)を有する。回路基板70は、6個のパワー素子72によりインバーター回路70Aを構成し、制御素子74等の回路素子によりパワー素子72の動作を制御する制御回路70Bを構成する。なお、バスバー接続端子75は「接続端子」に相当する。
【0041】
回路基板本体71は、展開された状態において平板状に形成される。図4に示されるように、回路基板本体71は、主面71A、背面71B、導体パターン71C、導電部分71D、層間接続部分71E、主面金属接合部分71F、および背面金属接合部分71Gを有する。回路基板本体71は、導体パターン71Cが形成された熱可塑性樹脂フィルムが積層された状態で熱圧着されることにより構成された多層プリント基板として形成される。回路基板本体71は、主面71Aにおいてバスバー接続端子75、レゾルバコネクター76(図3参照)、および外部コネクター77(図3参照)が取り付けられる構造を有する。回路基板本体71は、主面71Aとは反対側に形成された背面71Bにおいてセラミック部分80に固定される。
【0042】
導体パターン71Cは、回路基板本体71に取り付けられたパワー素子72等の回路素子を電気的に接続する。導体パターン71Cは、回路基板本体71の各層に形成される。
導電部分71Dは、回路基板本体71の内部においてパワー素子72に対応する部分に位置する。導電部分71Dは、パワー素子72および背面71Bの間に位置する。
【0043】
層間接続部分71Eは、ビアホール、およびビアホール内に充填された導電ペーストにより形成される。層間接続部分71Eは、回路基板本体71の各層の導体パターン71Cを互いに電気的に接続する。
【0044】
主面金属接合部分71Fは、回路基板本体71の主面71A上に形成される。主面金属接合部分71Fは、バスバー接続端子75、レゾルバコネクター76の接続端子76A(図2(a)参照)、および各制御素子74と電気的に接続される。
【0045】
背面金属接合部分71Gは、回路基板本体71の背面71B上に形成される。背面金属接合部分71Gは、回路基板本体71において導電部分71Dおよび荷重受部材73に対応する部分に位置する。背面金属接合部分71Gは、導電部分71Dおよび荷重受部材73に接触する。
【0046】
パワー素子72は、回路基板本体71の内部において背面71B側に位置する。パワー素子72は、導電部分71Dと電気的に接続される。
荷重受部材73は、金属材料からなる。荷重受部材73は、円柱形状を有する。荷重受部材73は、回路基板本体71の内部において各パワー素子72の周囲に位置する。荷重受部材73は、一端が回路基板本体71の内部において背面71B側の端部に位置し、他端が回路基板本体71の内部においてパワー素子72よりも主面71A側に位置する。
【0047】
制御素子74は、回路基板本体71の主面71Aおよび背面71Bに直交する側面に隣り合う。制御素子74は、縦方向ZD2に配列される(図3参照)。制御素子74は、フィルムコンデンサー74A、トロイダルコイル74B、およびリレー74C(ともに図3参照)を有する。フィルムコンデンサー74A、トロイダルコイル74B、およびリレー74Cは、回路基板本体71の主面金属接合部分71Fにワイヤーボンディングにより電気的に接続される。
【0048】
バスバー接続端子75は、横方向ZD1に一定の距離をおいて配列される。バスバー接続端子75は、回路基板本体71の主面71A側に位置する。バスバー接続端子75は、縦方向ZD2に延びる(図3参照)。
【0049】
レゾルバコネクター76は、接続端子76Aおよびコネクターケース76Bを有する(ともに図2(a)参照)。接続端子76Aは、レゾルバ50の回路接続部材53の接続端子53Aが嵌め合わせられる円筒形状を有する(図2(a)参照)。コネクターケース76Bは、平面視において横方向ZD1が長手となる長方形状、かつ接続端子76Aを収容する箱形状を有する(図2(a)参照)。
【0050】
外部コネクター77は、外部電源(図示略)と回路基板本体71とを互いに接続する。外部コネクター77は、モータブラケット60の側壁61から外方向ZB2に突出する(図2(b)参照)。
【0051】
樹脂カバー部分78は、電気的に絶縁された樹脂材料により成形される。樹脂カバー部分78は、回路基板本体71の主面71Aにおいてバスバー接続端子75以外の部分および制御素子74を覆う。樹脂カバー部分78は、回路基板本体71の主面71Aに取り付けられた回路素子(図示略)を覆う。樹脂カバー部分78は、主面金属接合部分71Fとワイヤーボンディングにより接合された回路素子(図示略)が回路基板70の周囲の温度の変化により主面金属接合部分71Fおよび回路素子との導通が不安定になることを抑制する。樹脂カバー部分78は、回路基板本体71を覆うことにより回路基板本体71に塵埃および水滴が付着することを抑制する。
【0052】
セラミック部分80は、アルミナからなる。セラミック部分80は、ギヤハウジング110の側壁113の外側面113Bにおいて形成された薄膜を構成する。セラミック部分80は、背面金属接合部分71Gに対応する位置に導電部分81を有する。導電部分81は、背面金属接合部分71Gおよび側壁113に接触する。
【0053】
図1および図4を参照して、モータユニット1の製造方法について説明する。
モータユニット1の製造方法は、回路基板屈曲工程、樹脂モールド工程、セラミック形成工程、基板接合工程、およびハウジング固定工程を有する。
【0054】
回路基板屈曲工程において、作業者は、樹脂カバー部分78が省略された回路基板(以下、「モールド前基板」)をギヤハウジング110の側壁113の外側面113Bに沿った形状に屈曲する。
【0055】
樹脂モールド工程において、作業者は、回路基板屈曲工程において屈曲された状態のモールド前基板の主面71A側を樹脂モールドすることにより樹脂カバー部分78を成形する。
【0056】
セラミック形成工程において、作業者は、側壁113の外側面113Bにエアロゾルデポジションによりセラミック部分80を形成する。
基板接合工程において、作業者は、真空加熱プレス機により回路基板70およびギヤハウジング110の側壁113を加熱しながら加圧する。これにより、背面金属接合部分71Gとセラミック部分80の導電部分81とが互いに接合される。すなわち、回路基板70がセラミック部分80に接合される。
【0057】
ハウジング固定工程において、作業者は、接続部材120が固定された出力軸11にウォームシャフト90を圧入するとともに、ギヤハウジング110の側壁113をモータブラケット60の側壁61に挿入する。このとき、作業者は、レゾルバ50の回路接続部材53をレゾルバコネクター76に嵌め合わせる。そして、作業者は、ボルト79により各相銅板31U,31V,31Wと各バスバー接続端子75とを固定し、ボルト66によりギヤハウジング110をモータブラケット60に固定する。作業者は、ボルト79の締め付けトルクが予め設定した範囲内となるように管理することにより、各相銅板31U,31V,31Wと各バスバー接続端子75との接合状態が管理される。
【0058】
図2(b)を参照して、モータユニット1の作用について説明する。
ギヤハウジング110の側壁113の外側面113Bは、モータハウジング40の内周面よりも内方向ZB1に位置する。回路基板70は、ギヤハウジング110の側壁113の外側面113Bに巻き付けられる。このとき、回路基板70は、軸方向ZAに沿って配置される、すなわち回路基板本体71の厚さ方向が径方向ZBと平行する。そして、回路基板70は、回路基板本体71が屈曲されることにより回路基板本体71が径方向ZBに小型化される。このため、回路基板70は、モータブラケット60の側壁61よりも内方向ZB1に位置し、モータハウジング40の外周面40Aよりも内方向ZB1に位置する。これにより、回路基板本体71が図3に示される展開された状態において、回路基板本体71の主面71Aおよび背面71Bが径方向ZBに平行するように配置されたと仮定した構成と比較して、回路基板70の径方向ZBの寸法が小さくなる。したがって、モータブラケット60が径方向ZBに小型化される。
【0059】
また、制御装置1Bは、第1の機能および第2の機能を有する。第1の機能は、パワー素子72の温度上昇を抑制する機能を示す。第2の機能は、パワー素子72に過度の荷重が加えられることを抑制する機能を示す。
【0060】
図4を参照して、制御装置1Bの第1の機能について説明する。
モータユニット1が駆動するとき、パワー素子72が発熱する。パワー素子72の熱は、導電部分71Dおよび背面金属接合部分71Gを介してセラミック部分80の導電部分81に移動する。導電部分81に移動した熱は、ギヤハウジング110の側壁113に移動する。このため、パワー素子72の熱がギヤハウジング110に移動する。したがって、パワー素子72の温度上昇が抑制される。
【0061】
図4を参照して、制御装置1Bの第2の機能について説明する。
荷重受部材73は、回路基板本体71の内部においてパワー素子72の周囲の部分に位置する。このため、基板接合工程において、真空加熱プレス機により回路基板70をセラミック部分80に向けて加圧するとき、回路基板本体71に加えられた荷重は、パワー素子72の周囲の部分において荷重受部材73により受けられる。したがって、回路基板本体71に加えられた荷重がパワー素子72に作用することが抑制される。
【0062】
本実施形態のモータユニット1は、以下の効果を奏する。
(1)モータユニット1は、ギヤハウジング110の側壁113に回路基板70が巻き付けられる構成を有する。この構成によれば、回路基板70がモータブラケット60の底壁62に固定されると仮定した構成と比較して、回路基板70の径方向ZBの小型化を図ることができる。
【0063】
(2)モータユニット1は、モータブラケット60の第1嵌合部分62Cおよびギヤハウジング110の第2嵌合部分113Aが互いに嵌め合わせられる構成を有する。この構成によれば、モータブラケット60およびギヤハウジング110の相対的な位置関係が決められる。また、第1嵌合部分62Cの内側面が平面視において六角形状を有し、第2嵌合部分113Aの外側面が底面視において六角形状を有するため、ギヤハウジング110およびモータブラケット60の相対的な回転が規制される。
【0064】
(3)モータユニット1は、ボルト79によりバスバー30の各相銅板31U,31V,31Wと各バスバー接続端子75とが互いに固定される。この構成によれば、各相銅板31U,31V,31Wと各バスバー接続端子75とが互いに接触するのみと仮定した構成と比較して、各相銅板31U,31V,31Wと各バスバー接続端子75との電気的な接続の信頼性が高くなる。また、ボルト79の締め付けトルクを管理することにより、各相銅板31U,31V,31Wと各バスバー接続端子75との接合状態を管理することができる。
【0065】
(4)回路基板70は、回路基板本体71の主面71Aにおいてバスバー接続端子75以外の部分を覆う樹脂カバー部分78を有する。この構成によれば、回路基板70の外部からの塵埃および水滴が回路基板本体71に付着することが抑制される。このため、回路基板70の信頼性が高まる。
【0066】
(5)回路基板70は、荷重受部材73が各パワー素子72の周囲に位置する構成を有する。この構成によれば、基板接合工程において回路基板本体71に加えられる荷重がパワー素子72に加えられることが抑制される。
【0067】
(6)回路基板70は、セラミック部分80の導電部分81が回路基板本体71の背面金属接合部分71Gに接触する構成を有する。この構成によれば、パワー素子72の熱が背面金属接合部分71Gを介して導電部分81に移動する。このため、パワー素子72の温度上昇が抑制される。
【0068】
(7)モータユニットの回路基板の構成としては、次の構成(以下、「比較回路構成」)が従来から知られている。すなわち、比較回路構成は、モータブラケットに固定され、パワー素子72を有する平板形状の第1回路基板と、制御素子74および外部コネクター77をモジュール化した電源モジュールと、パワー素子72の動作を制御する回路素子を有する平板形状の第2回路基板とを有する。電源モジュールは、第1回路基板よりも上方向ZA1に位置する。第2回路基板は、電源モジュールよりも上方向ZA1に位置する。このため、比較回路構成は、軸方向ZAに大型化されている。
【0069】
これに対して、回路基板70は、回路基板本体71にパワー素子72、制御素子74、および外部コネクター77が取り付けられる構成を有する。すなわち、回路基板70は、比較回路構成における第1回路基板、電源モジュール、および第2回路基板を一体化した構成に相当する。このため、回路基板70は、比較回路構成よりも小型化することができる。
【0070】
(8)回路基板70は、制御素子74が回路基板本体71の周縁に隣り合う構成を有する。この構成によれば、回路基板本体71の主面71A上に制御素子74が取り付けられると仮定した構成と比較して、回路基板70の厚さ方向の寸法が小さくなる。
【0071】
(9)モータユニット1は、制御素子74がギヤハウジング110の側壁113に接触する構成を有する。この構成によれば、制御素子74の熱が側壁113に移動する。したがって、制御素子74の温度上昇が抑制される。
【0072】
(10)モータユニット1は、ギヤハウジング110に回路基板70が固定される構成を有する。この構成によれば、ギヤハウジング110は、モータブラケット60よりもステータ20に対して離間するため、ステータ20の熱の影響を受けにくい。加えて、ギヤハウジング110の容積がモータブラケット60の容積よりも大きい。このため、パワー素子72の熱がギヤハウジング110に移動しやすい。したがって、パワー素子72の温度上昇が抑制される。
【0073】
本発明は、上記実施形態とは別の実施形態を含む。以下、本発明のその他の実施形態としての上記実施形態の変形例を示す。なお、以下の各変形例は、互いに組み合わせることもできる。
【0074】
・実施形態のギヤハウジング110は、底面視において六角形をなす側壁113の外側面113Bを有する。一方、変形例のギヤハウジング110は、底面視において六角形以外の多角形または円形の側壁113の外側面113Bを有する。変形例の回路基板70は、側壁113の外側面113Bの形状に沿って側壁113に巻き付けられる。
【0075】
・実施形態の回路基板70は、樹脂カバー部分78を有する。一方、変形例の回路基板70は、樹脂カバー部分78を有していない。
・上記実施形態の回路基板70は、円柱形状の荷重受部材73を有する。一方、変形例の回路基板70は、四角柱形状等の多角柱形状の荷重受部材73を有する。
【0076】
・実施形態の回路基板70は、金属製の荷重受部材73を有する。一方、変形例の回路基板70は、樹脂製の荷重受部材73を有する。
・実施形態の回路基板70は、パワー素子72の周囲に荷重受部材73が配置される構成を有する。一方、変形例の回路基板70は、回路基板本体71の内部においてパワー素子72以外の回路素子の周囲に荷重受部材73が配置される構成を有する。
【0077】
・実施形態の回路基板70は、セラミック部分80に導電部分81が形成された構成を有する。一方、変形例の回路基板70は、セラミック部分80から導電部分81が省略された構成を有する。
【0078】
・実施形態の回路基板70は、パワー素子72によるインバーター回路と、パワー素子72の動作を制御する制御回路とを有する。一方、変形例の回路基板70は、パワー素子72によるインバーター回路を有する第1回路基板と、パワー素子72の動作を制御する制御回路を有する第2回路基板とを有する。第1回路基板および第2回路基板は個別に形成される。第1回路基板は、ギヤハウジング110の側壁113の外側面113Bに固定される。第2回路基板は、側壁113の外側面113Bのうち第1回路基板が取り付けられた部分とは異なる部分に固定される。
【0079】
・実施形態の回路基板70は、回路基板本体71の全体にわたりセラミック部分80と接合する。一方、変形例の回路基板70は、回路基板本体71のパワー素子72が位置する部分においてセラミック部分80と接合する。回路基板本体71のパワー素子72が位置する部分以外の部分は、例えば接着剤によりギヤハウジング110の側壁113に固定される。
【0080】
・実施形態の回路基板70は、アルミナからなるセラミック部分80を有する。一方、変形例の回路基板70は、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、またはアルミナ、窒化アルミニウム、および窒化ケイ素の少なくとも2つの複合物からなるセラミック部分80を有する。
【0081】
・実施形態の回路基板70は、エアロゾルデポジションにより形成されたセラミック部分80を有する。一方、変形例の回路基板70は、溶射、化学蒸着(CVD)、およびスパッタのいずれかにより形成されたセラミック部分80を有する。
【0082】
・実施形態の回路基板70は、セラミック部分80を有する。一方、変形例の回路基板70は、セラミック部分80を有していない。
・実施形態の回路基板70は、複数枚の熱可塑性樹脂フィルムが積層された多層プリント基板として形成される回路基板本体71を有する。一方、変形例の回路基板70は、熱硬化性樹脂を基材とするプリント基板として形成される回路基板本体71を有する。変形例の回路基板本体71は、4個の基板本体部分として構成される。回路基板本体71は、ギヤハウジング110の側壁113の外側面113Bの各面にそれぞれ固定される。隣り合う基板本体部分は、例えばフレキシブル基板により互いに接続される。
【0083】
・実施形態のモータユニット1は、モータブラケット60の第1嵌合部分62Cおよびギヤハウジング110の第2嵌合部分113Aを有する。一方、変形例のモータユニット1は、第2嵌合部分113Aおよび第1嵌合部分62Cを有していない。
【0084】
・実施形態のモータユニット1は、ボルト79によりバスバー30の各相銅板31U,31V,31Wおよびバスバー接続端子75が互いに接合される構成を有する。一方、変形例のモータユニット1は、溶接により各相銅板31U,31V,31Wおよびバスバー接続端子75が互いに接合される。
【0085】
・実施形態のモータユニット1は、ギヤハウジング110の側壁113の底面視において、六角形状の外側面113Bの一辺に各相銅板31U,31V,31Wおよびバスバー接続端子75が位置する構成を有する。一方、変形例のモータユニット1は、六角形状の外側面113Bの複数の辺にわたり各相銅板31U,31V,31Wおよびバスバー接続端子75が位置する構成を有する。
【0086】
・実施形態のモータユニット1は、ギヤハウジング110の側壁113に回路基板70が巻き付けられる構成を有する。一方、変形例のモータユニット1は、図5に示されるように、ギヤハウジング110とは個別に形成された基板支持部材140の外側面141に回路基板70が巻き付けられる構成を有する。変形例のモータユニット1は、減速機1Cに代えて、基板支持部材140をモータブラケット60に固定した構成を有する。基板支持部材140の外側面141は、平面視において六角形状を有する。
【0087】
・実施形態のモータユニット1は、ギヤハウジング110の側壁113がモータハウジング40の外周面40Aおよびモータブラケット60の側壁61の外周面61Bよりも内方向ZB1に位置する。一方、変形例のモータユニット1は、ギヤハウジング110の側壁113がモータブラケット60の側壁61の外周面61Bよりも内方向ZB1に位置し、モータハウジング40の外周面40Aよりも外方向ZB2に位置する。変形例のモータユニット1は、モータブラケット60の側壁61の内側面がモータハウジング40の外周面40Aよりも外方向ZB2に位置する。
【0088】
・実施形態のモータユニット1は、ギヤハウジング110がモータブラケット60に固定される構成を有する。一方、変形例のモータユニット1は、ギヤハウジング110がモータハウジング40に固定される構成を有する。具体的には、モータハウジング40は、モータブラケット60よりも上方向ZA1に延びる。ギヤハウジング110の外側面は、モータハウジング40の内側面に嵌め合わせられる。ギヤハウジング110は、2本のボルト66によりモータハウジング40に固定される。
【0089】
・上記変形例のモータユニット1において、ギヤハウジング110の側壁113がモータブラケット60の側壁61の外周面61Bよりも外方向ZB2に位置し、モータハウジング40の外周面40Aよりも内方向ZB1に位置することもできる。
【符号の説明】
【0090】
1…モータユニット、1A…電動モータ、10…ロータ、20…ステータ、30…バスバー、40…モータハウジング、40A…外周面、60…モータブラケット、61…側壁、61B…外周面、62C…第1嵌合部分、70…回路基板、71…回路基板本体、75…バスバー接続端子(接続端子)、78…樹脂カバー部分、79…ボルト、110…ギヤハウジング(基板支持部材)、113A…第2嵌合部分、113…側壁、113B…外側面(側面)、140…基板支持部材、141…外側面(側面)、ZA…軸方向、ZB1…内方向。
図1
図2
図3
図4
図5