特許第6047954号(P6047954)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】6047954
(24)【登録日】2016年12月2日
(45)【発行日】2016年12月21日
(54)【発明の名称】モーターユニット
(51)【国際特許分類】
   H05K 1/02 20060101AFI20161212BHJP
   H05K 3/46 20060101ALI20161212BHJP
【FI】
   H05K1/02 Q
   H05K1/02 B
   H05K3/46 U
   H05K3/46 Q
【請求項の数】4
【全頁数】16
(21)【出願番号】特願2012-149814(P2012-149814)
(22)【出願日】2012年7月3日
(65)【公開番号】特開2014-13799(P2014-13799A)
(43)【公開日】2014年1月23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】谷 直樹
【審査官】 井出 和水
(56)【参考文献】
【文献】 特開2011−228453(JP,A)
【文献】 特開2002−319781(JP,A)
【文献】 特開2004−128418(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
H05K 1/02
H05K 3/46
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
電動モーターおよび制御装置を有するモーターユニットであって、
前記制御装置は、前記電動モーターを制御するための回路基板、および、前記回路基板を収容するハウジングを有し、
前記ハウジングは、前記電動モーターの出力軸が挿入される孔が形成された第1壁部、および、前記電動モーターの出力軸と対向し、前記第1壁部と繋がる第2壁部を含み、
前記回路基板は、
第1主面と、前記第1主面に設けられた発熱素子および放熱部品の一方とを有し、前記第2壁部上に配置された第1基板部分と、
前記第1主面と対向する第2主面と、前記第2主面に設けられた発熱素子および放熱部品の他方とを有する第2基板部分と、
前記第1基板部分と前記第2基板部分とを繋げる連結部分と、
前記第1基板部分と繋がり、前記第1壁部上に配置できるように前記第1基板部分に対して折り曲げられた部分であり、前記電動モーターの出力軸が挿入される孔が形成された第3基板部分とを有する
モーターユニット。
【請求項2】
前記第1主面に沿う方向と前記電動モーターの出力軸の軸線が延びる方向とが平行するように前記第1基板部分が前記第2壁部上に配置され、
前記第3基板部分の主面に沿う方向と前記電動モーターの出力軸の軸線が延びる方向とが直交するように前記第3基板部分が前記第1壁部上に配置される
請求項1に記載のモーターユニット。
【請求項3】
前記第1基板部分、前記第2基板部分、および、前記連結部分が熱可塑性樹脂フィルムにより構成される
請求項1または2に記載のモーターユニット。
【請求項4】
前記第1基板部分および前記第2基板部分の一方は、スルーホールに充填された導電部分、および、前記導電部分上に配置された前記放熱部品を有し、
前記第1基板部分および前記第2基板部分の他方は、前記放熱部品と接触するように前記第2主面に設けられた前記発熱素子を有する
請求項3に記載のモーターユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電動モーターを制御する制御装置を有するモーターユニットに関する。
【背景技術】
【0002】
図10を参照して、特許文献1の制御装置のような従来の制御装置300の構成について説明する。
制御装置300は、回路基板310およびハウジング320を有する。回路基板310は、第1基板部分311、第2基板部分312、および連結部分313を有する。
【0003】
第1基板部分311は、リジッド基板により形成される。第1基板部分311は、発熱素子311Aを有する。第2基板部分312は、リジッド基板により形成される。連結部分313は、フレキシブル基板により形成される。ハウジング320は、第1基板部分311を支持する支持底壁321、および第2基板部分312を支持する支柱322を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2007−27280号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
上記制御装置300においては、発熱素子311Aが第1基板部分311および第2基板部分312に挟まれた空間に配置されている。このため、発熱素子311Aが放熱されにくいと考えられる。しかし、特許文献1は、発熱素子311Aの放熱について特に言及していない。このため、上記制御装置300は発熱素子311Aの放熱について改善の余地が残されている。
【0006】
本発明は、上記課題を解決するため、発熱素子の放熱性が高い構成を有するモーター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】
【0007】
(1)本発明に従うモーターユニットの一形態は、電動モーターおよび制御装置を有するモーターユニットであって、前記制御装置は、前記電動モーターを制御するための回路基板、および、前記回路基板を収容するハウジングを有し、前記ハウジングは、前記電動モーターの出力軸が挿入される孔が形成された第1壁部、および、前記電動モーターの出力軸と対向し、前記第1壁部と繋がる第2壁部を含み、前記回路基板は、第1主面と、前記第1主面に設けられた発熱素子および放熱部品の一方とを有し、前記第2壁部上に配置された第1基板部分と、前記第1主面と対向する第2主面と、前記第2主面に設けられた発熱素子および放熱部品の他方とを有する第2基板部分と、前記第1基板部分と前記第2基板部分とを繋げる連結部分と、前記第1基板部分と繋がり、前記第1壁部上に配置できるように前記第1基板部分に対して折り曲げられた部分であり、前記電動モーターの出力軸が挿入される孔が形成された第3基板部分とを有する。
【0008】
上記制御装置においては、発熱素子の熱が第1基板部分および第2基板部分のうちの発熱素子を有する側の基板部分および放熱部品に移動する。このため、放熱部品を有していないと仮定した構成と比較して、発熱素子の放熱性が高い。なお、放熱部品は、発熱素子との間に隙間を介した状態において、または発熱素子と接触した状態において発熱素子と対向する。
(2)前記モーターユニットの一例によれば、前記第1主面に沿う方向と前記電動モーターの出力軸の軸線が延びる方向とが平行するように前記第1基板部分が前記第2壁部上に配置され、前記第3基板部分の主面に沿う方向と前記電動モーターの出力軸の軸線が延びる方向とが直交するように前記第3基板部分が前記第1壁部上に配置される。
【0009】
前記モーターユニットの一例によれば、前記第1基板部分、前記第2基板部分、および、前記連結部分が熱可塑性樹脂フィルムにより構成される。
【0010】
前記モーターユニットの一例によれば、前記第1基板部分および前記第2基板部分の一方は、スルーホールに充填された導電部分、および、前記導電部分上に配置された前記放熱部品を有し、前記第1基板部分および前記第2基板部分の他方は、前記放熱部品と接触するように前記第2主面に設けられた前記発熱素子を有する。
【0011】
上記制御装置によれば、放熱部品の熱が導電部分に移動する。このため、発熱素子から放熱部品への熱の移動量が多くなる。このため、発熱素子の温度上昇を抑制する効果がより高くなる。
【発明の効果】
【0017】
本発明は、発熱素子の放熱性が高い構成を有するモーターユニットを提供する。
【図面の簡単な説明】
【0018】
図1】本発明の第1実施形態のモーターユニットに関する断面図であり、軸方向に沿う平面の断面構造を示す断面図。
図2】第1実施形態のモーターユニットに関する断面図であり、図1のZ1−Z1平面の断面構造を示す断面図。
図3】第1実施形態の回路基板の展開構造を示す展開図。
図4】第1実施形態のモーターユニットに関する断面図であり、図1の第1基板部分およびその周辺の断面構造を示す断面図。
図5】本発明の第2実施形態の制御装置の斜視構造を示す斜視図。
図6】本発明の第2実施形態の制御装置に関する断面図であり、図5のZ5−Z5平面の断面構造を示す断面図。
図7】本発明のその他の実施形態のモーターユニットに関する断面図であり、図1の回路基板およびその周辺の断面構造に対応する断面構造を示す断面図。
図8】本発明のその他の実施形態の回路基板の断面構造の一部分を示す断面図。
図9】本発明のその他の実施形態のモーターユニットに関する断面図であり、図1の接続部材およびその周辺の断面構造に対応する断面構造を示す断面図。
図10】従来の制御装置の断面構造を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【0019】
(第1実施形態)
図1を参照して、本実施形態のモーターユニット1の構成について説明する。
モーターユニット1は、電動モーター1A、制御装置1B、および減速機1Cを有する。モーターユニット1は、制御装置1Bが電動モーター1Aおよび減速機1Cの間に位置する構成を有する。
【0020】
電動モーター1Aは、ローター10、ステーター20、バスバー30、モーターハウジング40、玉軸受43,44、およびレゾルバ50を有する。制御装置1Bは、ハウジング60および回路基板70を有する。制御装置1Bは、電動モーター1Aの動作を制御する。減速機1Cは、ウォームシャフト80、ウォームホイール90、およびギヤハウジング100を有する。減速機1Cは、電動モーター1Aの出力軸11の回転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の回転を伝達する。
【0021】
モーターユニット1の方向を次のように定義する。
(A)ローター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、ローター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、電動モーター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、および電動モーター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。
【0022】
ローター10は、出力軸11、ローターコア12、および永久磁石13を有する。ローターコア12は、円筒形状を有する。ローターコア12は、出力軸11に圧入される。永久磁石13は、ローターコア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。
【0023】
ステーター20は、ステーターコア21および界磁部22を有する。ステーター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ー10の回転力を発生させる磁界を形成する。ステーターコア21は、界磁部22の磁束が通過する。ステーターコア21は、モーターハウジング40のステーター保持部分41の内周面に圧入される。界磁部22は、ステーターコア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。界磁部22は、電源から各相コイルに電流が供給されることにより各相コイルの周囲に磁界が形成される。
【0024】
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、ステーターコア21の上方向ZA1の位置において、ステーターコア21に取り付けられる。バスバー30は、ステーター20および回路基板70を電気的に接続する。
【0025】
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。U相銅板31Uの端部は、上方向ZA1に延び、回路基板70に接続される(図2参照)。V相銅板31Vは、各V相コイルのコイル端部が接続される。V相銅板31Vの端部は、上方向ZA1に延び、回路基板70に接続される(図2参照)。W相銅板31Wは、各W相コイルのコイル端部が接続される。W相銅板31Wの端部は、上方向ZA1に延び、回路基板70に接続される(図2参照)。
【0026】
支持部材32は、銅板支持部分32Aおよび3個の脚部分32Bを有する。支持部材32は、同一の樹脂材料により銅板支持部分32Aおよび脚部分32Bが一体的に成形される構造を有する。銅板支持部分32Aは、円環形状を有する。銅板支持部分32Aは、銅板31を支持する。脚部分32Bは、銅板支持部分32Aの外周部分から下方向ZA2に向けて延びる。脚部分32Bは、周方向ZCにおいて互いに離間する。脚部分32Bは、下端部においてステーターコア21の外周部分に取り付けられる。
【0027】
モーターハウジング40は、ステーター保持部分41およびカバー部分42を有する。モーターハウジング40は、同一の金属板によりステーター保持部分41およびカバー部分42が一体的に形成された構造を有する。モーターハウジング40は、ローター10の一部分、ステーター20、およびバスバー30を収容する。
【0028】
ステーター保持部分41は、円筒形状を有する。ステーター保持部分41は、開口部分41Aを有する。開口部分41Aは、ステーター保持部分41の上端部において、上方向ZA1に向けて開口する。カバー部分42は、軸受支持部分42Aを有する。カバー部分42は、ステーター保持部分41の下端部を閉塞する。
【0029】
玉軸受43は、出力軸11の上端部に圧入される。玉軸受43は、軸受支持部分65に固定される。玉軸受43は、ステーター20に対するローター10の回転が可能な状態で出力軸11を支持する。
【0030】
玉軸受44は、出力軸11の下端部に圧入される。玉軸受44は、軸受支持部分42Aに固定される。玉軸受44は、ステーター20に対するローター10の回転が可能な状態で出力軸11を支持する。
【0031】
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、ローター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、レゾルバローター51、レゾルバステーター52、および回路接続部材53(図2参照)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。
【0032】
レゾルバローター51は、出力軸11に圧入される。レゾルバステーター52は、レゾルバ支持部分64に固定される。レゾルバステーター52は、レゾルバコア52Aおよびレゾルバ界磁部52Bを有する。レゾルバコア52Aは、レゾルバ支持部分64に圧入される。レゾルバ界磁部52Bは、レゾルバコア52Aに巻回された導電線により形成される。回路接続部材53は、複数のピン端子により構成される。回路接続部材53は、上方向ZA1に延びる。回路接続部材53は、レゾルバ界磁部52Bのコイル端部および回路基板70を電気的に接続する(図2参照)。
【0033】
ハウジング60は、モーターハウジング40の開口部分41Aに固定される。ハウジング60は、バスバー30よりも上方向ZA1に位置する。ハウジング60は、側壁61、カバー部分62、取付部分63、レゾルバ支持部分64、および軸受支持部分65を有する。ハウジング60は、同一の金属材料により側壁61、カバー部分62、取付部分63、レゾルバ支持部分64、および軸受支持部分65が一体的に成形された構造を有する。なお、側壁61は「支持壁部」に相当する。
【0034】
側壁61は、円筒形状を有する。側壁61は、モーターハウジング40の開口部分41Aに固定される。側壁61は、平面部分61A(図2参照)およびコネクター挿入部分61Bを有する。側壁61は、平面部分61Aおよびコネクター挿入部分61Bが互いに対向する構成を有する。側壁61は、平面部分61Aが形成された部分の径方向ZBの寸法が側壁61の他の部分の径方向ZBの寸法よりも大きい。カバー部分62は、側壁61の軸方向ZAの中間部分に位置する。カバー部分62は、開口部分41Aを閉塞する。カバー部分62は、バスバー貫通孔およびレゾルバ貫通孔を有する(ともに図示略)。取付部分63は、側壁61の上端部において外方向ZB2に延びる。取付部分63は、ボルト66によりギヤハウジング100の取付部分104に固定される。レゾルバ支持部分64は、円筒形状を有する。レゾルバ支持部分64は、カバー部分62から下方向ZA2に延びる。軸受支持部分65は、円筒形状を有する。軸受支持部分65は、レゾルバ支持部分64よりも内方向ZB1に位置する。軸受支持部分65は、カバー部分62から上方向ZA1に延びる。軸受支持部分65は、回路基板70の挿入孔73Fに挿入される。
【0035】
回路基板70は、ハウジング60のカバー部分62の上面に固定される。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配線基板として形成される。回路基板70は、スルーホール、およびスルーホール内に充填された導電ペーストからなる層間接続部(図示略)を有する。回路基板70は、導体パターンおよび導電ペーストが形成された熱可塑性樹脂フィルムを積層した状態で熱圧着することにより構成される。
【0036】
ウォームシャフト80は、出力軸11と一体的に回転する。ウォームシャフト80は、ギヤ部分81および接続部分82を有する。ウォームシャフト80は、ギヤ部分81においてウォームホイール90に噛み合う。ウォームシャフト80は、接続部分82において接続部材110が固定された構成を有する。ウォームシャフト80は、接続部材110により出力軸11と連結される。
【0037】
ウォームホイール90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90は、ウォームシャフト80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100は、ウォームシャフト80およびウォームホイール90を収容する。ギヤハウジング100は、シャフト収容部分101、ホイール収容部分102、側壁103、および取付部分104を有する。ギヤハウジング100は、同一の金属材料によりシャフト収容部分101、ホイール収容部分102、側壁103、および取付部分104が一体的に成形された構造を有する。ギヤハウジング100は、シャフト収容部分101において、カバー部材120、ロックナット121、および玉軸受122,123が取り付けられた構成を有する。
【0038】
シャフト収容部分101は、内部空間101Aを有する。内部空間101Aは、中心軸Jに沿ってギヤハウジング100を貫通する貫通孔として形成される。シャフト収容部分101は、内部空間101Aにおいてウォームシャフト80を収容する。
【0039】
ホイール収容部分102は、内部空間102Aを有する。ホイール収容部分102は、内部空間102Aにおいてウォームホイール90およびステアリングシャフト2の一部分を収容する。
【0040】
側壁103は、円筒形状を有する。側壁103は、ギヤハウジング100の下端部に位置する。側壁103は、平面部分103Aを有する。側壁103は、平面部分103Aが形成された部分の径方向ZBの寸法が側壁103の他の部分の径方向ZBの寸法よりも大きい。平面部分103Aは、ギヤハウジング100がハウジング60に取り付けられた状態において、平面部分61Aと対応する箇所に位置する。
【0041】
取付部分104は、側壁103の下端部から外方向ZB2に延びる。取付部分104は、ギヤハウジング100がハウジング60に取り付けられた状態において、取付部分63に対向する。
【0042】
カバー部材120は、シャフト収容部分101の上端部においてシャフト収容部分101を閉塞する。カバー部材120は、外周面においてギヤハウジング100に形成された雌ねじ(図示略)に噛み合わせられる雄ねじ(図示略)を有する。
【0043】
ロックナット121は、カバー部材120の雄ねじに噛み合わせられる。ロックナット121は、ギヤハウジング100に対するカバー部材120の緩みが生じることを抑制する。
【0044】
玉軸受122は、ウォームシャフト80の下端部に圧入される。玉軸受122は、シャフト収容部分101の下端部に固定される。玉軸受122は、ギヤハウジング100に対するウォームシャフト80の回転が可能な状態でウォームシャフト80を支持する。
【0045】
玉軸受123は、ウォームシャフト80の上端部に圧入される。玉軸受123は、シャフト収容部分101の上端部に固定される。玉軸受123は、ギヤハウジング100に対するウォームシャフト80の回転が可能な状態でウォームシャフト80を支持する。
【0046】
図1および図3を参照して、回路基板70の構成について説明する。
回路基板70は、第1基板部分71、第2基板部分72、第3基板部分73、第1連結部分74、第2連結部分75、バスバー接続部分76(図3参照)、およびレゾルバ接続部分77(図3参照)を有する。回路基板70は、第1基板部分71、第2基板部分72、第3基板部分73、第1連結部分74、第2連結部分75、バスバー接続部分76、およびレゾルバ接続部分77を一体的に形成された構造を有する。なお、第1連結部分74は「連結部分」に相当する。
【0047】
第1基板部分71は、軸方向ZAに沿った平面形状を有する。第1基板部分71は、第1主面71A、第1背面71B、6個の放熱部品71C、6個のスルーホール71D、6個の導電部分71E、および2個の基板支持部品71Fを有する。第1基板部分71は、第1背面71Bにおいて平面部分61Aに固定される。第1基板部分71は、第1主面71Aの下端部において基板支持部品71Fが取り付けられた構成を有する。第1基板部分71は、第2基板部分72の発熱素子72Cのスイッチングを制御する制御回路の一部分を有する。
【0048】
導電部分71Eは、スルーホール71Dに金属製の導電ペーストを充填することにより形成される。導電部分71Eは、第1基板部分71において放熱部品71Cに対応する部分に位置する。
【0049】
放熱部品71Cは、アルミニウムにより形成される。放熱部品71Cは、第1基板部分71において発熱素子72Cと対向する第1主面71A上に位置する。放熱部品71Cは、発熱素子72Cに接触する。放熱部品71Cは、平面視において四角形状を有する。放熱部品71Cの各辺の寸法は、発熱素子72Cの対応する各辺の寸法よりも大きい。
【0050】
第2基板部分72は、第1基板部分71と径方向ZBに空間を介して対向する。第2基板部分72は、第1基板部分71と平行する。第2基板部分72は、第2主面72A、第2背面72B、6個の発熱素子72Cとしての電界効果型トランジスタ、スルーホール72D、6個の導電部分72E、およびボルト72Fを有する。第2基板部分72は、6個の発熱素子72Cによりパワー回路を構成する。
【0051】
発熱素子72Cは、第2主面72A上に取り付けられる。発熱素子72Cは、導電部分72Eに接触する。導電部分72Eは、スルーホール72Dに金属製の導電ペーストを充填することにより形成される。導電部分72Eは、第2基板部分72において発熱素子72Cに対応する部分に位置する。
【0052】
第3基板部分73は、第2基板部分72の発熱素子72Cのスイッチングを制御する制御回路を有する。第3基板部分73は、レゾルバ接続部分77を介してレゾルバ界磁部52Bの誘起電圧に基づく電圧信号が入力される。
【0053】
第3基板部分73は、径方向ZBに沿った平板形状を有する。第3基板部分73は、第3主面73A、第3背面73B、外部コネクター73C、電解コンデンサー73D、トロイダルコイル73E(図3参照)、および挿入孔73Fを有する。第3基板部分73は、第3主面73Aに外部コネクター73C、電解コンデンサー73D、およびトロイダルコイル73Eが取り付けられた構成を有する。第3基板部分73は、第3背面73Bにおいてカバー部分62の上面に固定される。
【0054】
第1連結部分74は、第1基板部分71の上端部および第2基板部分72の上端部を互いに連結する。第1連結部分74は、折り曲げられる。
第2連結部分75は、第1基板部分71の下端部および第3基板部分73の外端部を互いに連結する。第2連結部分75は、折り曲げられる。
【0055】
バスバー接続部分76は、径方向ZBにおいて第3基板部分73と直交する。バスバー接続部分76は、カバー部分62の上面に固定される。バスバー接続部分76は、バスバー30の銅板31の端部が接続される。
【0056】
レゾルバ接続部分77は、径方向ZBにおいて第3基板部分73と直交する。レゾルバ接続部分77は、径方向ZBにおいて第3基板部分73に対してバスバー接続部分76とは反対側に位置する。レゾルバ接続部分77は、レゾルバ50の回路接続部材53が接続される。
【0057】
図1および図4を参照して、制御装置1Bの作用について説明する。
図1に示されるように、制御装置1Bにおいては、第3基板部分73が径方向ZBに平行し、第1基板部分71が第3基板部分73に対して直立し、第2基板部分72が軸方向ZAに平行するとともに第1基板部分71と対向する。このため、第1基板部分71、第2基板部分72、および第3基板部分73が径方向ZBに沿った一枚の平板形状の回路基板として形成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の寸法を小さくすることができる。また、第1基板部分71および第2基板部分72が対向するため、第1基板部分71および第2基板部分72が軸方向ZAに沿った一枚の平板状の回路基板として形成されたと仮定した構成と比較して、回路基板70の軸方向ZAの寸法を小さくすることができる。
【0058】
発熱素子72Cの放熱について説明する。
モーターユニット1が駆動するとき、第2基板部分72の発熱素子72Cが発熱する。このとき、図4に示されるように、発熱素子72Cの熱は、放熱部品71Cおよび導電部分71Eを介して側壁61に移動する。そして、側壁61の熱は、モーターユニット1の外部に放熱される。このため、ハウジング60に対して離間した位置に配置された第2基板部分72の発熱素子72Cにおいても側壁61に効果的に放熱することができる。
【0059】
また、発熱素子72Cの熱は、第2基板部分72の導電部分72Eを介してハウジング60の内部空間に放熱される。このように、制御装置1Bは、発熱素子72Cに対して2つの放熱経路を有する。このため、放熱経路が1つの構成と比較して、発熱素子72Cの放熱性が高い。
【0060】
本実施形態のモーターユニット1は、以下の効果を奏する。
(1)制御装置1Bは、第2基板部分72の発熱素子72Cが第1基板部分71の放熱部品71Cに接触する回路基板70を有する。この構成によれば、発熱素子72Cの熱が第2基板部分72および放熱部品71Cに移動する。このため、放熱部品71Cを有していないと仮定した構成と比較して、発熱素子72Cの放熱性が高い。
【0061】
(2)回路基板70は、放熱部品71Cに接触する導電部分71Eを有する。この構成によれば、放熱部品71Cの熱が導電部分71Eに移動する。このため、発熱素子72Cから放熱部品71Cへの熱の移動量が多くなる。このため、発熱素子72Cの温度上昇を抑制する効果がより高くなる。
【0062】
(3)制御装置1Bは、第1基板部分71が第3基板部分73に対して直立する回路基板70を有する。この構成によれば、第1基板部分71および第3基板部分73が一枚の平板状の回路基板として形成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の寸法を小さくすることができる。このため、制御装置1Bの径方向ZBの寸法を小さくすることができる。
【0063】
(4)制御装置1Bは、第2基板部分72が第1基板部分71に対して対向するとともに平行する回路基板70を有する。この構成によれば、第1基板部分71および第2基板部分72が軸方向ZAに沿った一枚の平板状の回路基板として形成されたと仮定した構成と比較して、回路基板70の軸方向ZAの寸法を小さくすることができる。このため、制御装置1Bの軸方向ZAの寸法を小さくすることができる。
【0064】
(5)制御装置1Bは、側壁61に対して空間を介して対向する第2基板部分72に発熱素子72Cが取り付けられた回路基板70を有する。発熱素子72Cは、放熱部品71Cに接触する。放熱部品71Cは、導電部分71Eに接触する。そして、導電部分71Eは、ハウジング60の側壁61に接触する。この構成によれば、側壁61に対して空間を介して離間した第2基板部分72に発熱素子72Cが取り付けられた回路基板70においても発熱素子72Cからハウジング60への熱の移動が可能となる。これにより、第2基板部分72に発熱素子72Cが取り付けられた構成においても発熱素子72Cは高い放熱性を有する。このため、発熱素子72Cの回路基板70への配置の自由度が向上する。
【0065】
(6)回路基板70は、発熱素子72Cに接触する導電部分72Eを有する。この構成によれば、発熱素子72Cの熱が導電部分72Eに移動する。このため、発熱素子72Cから第2基板部分72への熱の移動量が多くなる。このため、発熱素子72Cの温度上昇を抑制する効果がより高くなる。
【0066】
(7)制御装置1Bは、平面部分61Aの径方向ZBの寸法が側壁61の他の部分の径方向ZBの寸法よりも大きいハウジング60を有する。この構成によれば、発熱素子72Cの熱が放熱部品71Cおよび導電部分71Eを介して平面部分61Aを有する側壁61に移動する。このため、発熱素子72Cの熱が側壁61の他の部分に移動すると仮定した構成と比較して、発熱素子72Cからハウジング60への熱の移動量が多くなる。このため、発熱素子72Cの温度上昇を抑制することができる。
【0067】
(第2実施形態)
図5および図6は、本実施形態の制御装置200の構成を示す。
本実施形態の制御装置200は、第1実施形態の制御装置1B(図1参照)と比較して、電動モーター1A(図1参照)とは個別に形成される点で異なる。なお、以下の説明において、第1実施形態の構成要素に対応する旨の説明が付された第2実施形態の構成要素は、対応する第1実施形態の構成要素と同等または類似の機能を有する。
【0068】
図6に示されるように、制御装置200は、回路基板210、ハウジング220、およびカバー230を有する。
ハウジング220は、金属材料により形成される。ハウジング220は、平面視において長方形をなす箱形状を有する(図5参照)。ハウジング220は、回路基板210を収容する。ハウジング220は、ハウジング本体221および基板支持部品224を有する。ハウジング220は、ハウジング本体221および2個の基板支持部品224が個別に形成された構成を有する。
【0069】
ハウジング本体221は、底壁222および側壁223を有する。ハウジング本体221は、同一の金属材料により底壁222および側壁223を一体的に成形する構造を有する。側壁223は、嵌合突起223Aおよびコネクター挿入部分223B(図5参照)を有する。嵌合突起223Aは、側壁223の端面から突出する。コネクター挿入部分223Bは、側壁223をその厚さ方向に貫通する貫通孔として形成される。なお、底壁222は「支持壁部」に相当する。
【0070】
カバー230は、ハウジング220の側壁223を底壁222とは反対側から覆う。カバー230は、ボルト(図示略)により側壁223に固定される。カバー230は、嵌合凹部分231を有する。嵌合凹部分231は、嵌合突起223Aに嵌め合わせられる。
【0071】
回路基板210は、第1実施形態の回路基板70から第3基板部分73、第2連結部分75、バスバー接続部分76、およびレゾルバ接続部分77が省略された構造に対応する。回路基板210は、第1実施形態の第1基板部分71に対応する第1基板部分211、第1実施形態の第2基板部分72に対応する第2基板部分212、および第1実施形態の第1連結部分74に対応する連結部分213を有する。
【0072】
第1基板部分211は、第1主面211A、第1背面211B、第1実施形態の放熱部品71Cに対応する6個の放熱部品211C、第1実施形態のスルーホール71Dに対応するスルーホール211D、第1実施形態の導電部分71Eに対応する6個の導電部分211E、および1個の外部コネクター211F(図5参照)を有する。第1基板部分211は、第1実施形態の第1基板部分71の制御回路と対応する制御回路を有する。第1基板部分211は、第1主面211Aに放熱部品211Cおよび外部コネクター211Fが取り付けられる構成を有する。第1基板部分211は、第1背面211Bにおいて底壁222に固定される。外部コネクター211Fは、コネクター挿入部分223Bを介してハウジング220の外部に突出する(図5参照)。
【0073】
第2基板部分212は、第1基板部分211に対して空間を介して対向する。第2基板部分212は、第1基板部分211と平行する。第2基板部分212は、第2主面212A、第1実施形態の発熱素子72Cに対応する6個の発熱素子212Bとしての電界効果型トランジスタ、第1実施形態のスルーホール72Dに対応するスルーホール212C、第1実施形態の導電部分72Eに対応する6個の導電部分212D、およびボルト212Eを有する。第2基板部分212は、第1実施形態の第2基板部分72のパワー回路に対応するパワー回路を有する。第2基板部分212は、第2主面212Aにおいて第1基板部分211の第1主面211Aと対向する。第2基板部分212は、第2主面212Aにおいて基板支持部品224に接触する。第2基板部分212は、ボルト212Eにより基板支持部品224に固定される。発熱素子212Bは、第2主面212A上に取り付けられる。発熱素子212Bは、導電部分212Dおよび放熱部品211Cに接触する。
【0074】
連結部分213は、第1基板部分211の一方の端部および第2基板部分212の一方の端部を互いに接続する。連結部分213は、折り曲げられる。
制御装置200の作用は、制御装置1Bの作用と同様であるため、その説明を省略する。また、本実施形態の制御装置200は、第1実施形態のモーターユニット1の(1)〜(7)の効果と同様の効果を奏する。
【0075】
(その他の実施形態)
本発明は、第1および第2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第1および第2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。
【0076】
・第1実施形態の制御装置1Bは、回路基板70が第1基板部分71および第2基板部分72が第3基板部分73に対して上方向ZA1に延びる構成を有する。一方、変形例の制御装置1Bは、図7に示されるように、第1基板部分71および第2基板部分72が第3基板部分73に対して下方向ZA2に延びる構成を有する。変形例のハウジング60のレゾルバ支持部分64は、第1基板部分71に対応する部分に平面部分64Aを有する。また、変形例のハウジング60は、第1基板部分71および第2基板部分72を挿入するための基板挿入部分67を有する。基板挿入部分67は、カバー部分62の外周部分において軸方向ZAにカバー部分62を貫通する。第1基板部分71は、第1背面71Bにおいて平面部分64Aに固定される。変形例のモーターユニット1は、軸方向ZAにおいて、第1基板部分71および第2基板部分72がレゾルバ50と重なる構成を有する。この構成によれば、第1実施形態のモーターユニット1と比較して、モーターユニット1の軸方向ZAの寸法を小さくすることができる。
【0077】
・第1実施形態の制御装置1Bは、第1基板部分71、第2基板部分72、および第1連結部分74において積層される熱可塑性樹脂フィルムの枚数が互いに等しい回路基板70を有する。一方、変形例の制御装置1Bは、第1基板部分71および第2基板部分72において積層される熱可塑性樹脂フィルムの枚数よりも第1連結部分74において積層される熱可塑性樹脂フィルの枚数が少ない回路基板70を有する。なお、第2実施形態の制御装置200に対しても同様の変更を加えることができる。
【0078】
・第1実施形態の制御装置1B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配線基板として形成される回路基板70を有する。一方、変形例の制御装置1Bは、第1基板部分71および第2基板部分72が熱硬化性樹脂の基材とするプリント配線基板として形成され、第1連結部分74がフレキシブルプリント配線基板として形成される回路基板70を有する。なお、第2実施形態の制御装置200に対しても同様の変更を加えることができる。
【0079】
・第1実施形態の制御装置1Bは、第3基板部分73、バスバー接続部分76、およびレゾルバ接続部分77を有する回路基板70を有する。一方、変形例の制御装置1Bは、第3基板部分73、バスバー接続部分76、およびレゾルバ接続部分77が省略された回路基板70を有する。
【0080】
・第1実施形態の制御装置1Bは、放熱部品71Cが発熱素子72Cに接触する構成を有する。一方、変形例の制御装置1Bは、放熱部品71Cが発熱素子72Cに対して所定距離において離間された構成を有する。この所定距離は、発熱素子72Cの第1主面71Aからの高さ寸法以下となる。要するに、放熱部品71Cは、発熱素子72Cと接触する構成に限らず、発熱素子72Cの必要な冷却性能が確保できる程度に発熱素子72Cに対して隙間を介して位置することもできる。ここで、「放熱部品および発熱素子が互いに対向する」とは、放熱部品および発熱素子が互いに接触した状態で対向する構成、および発熱素子の必要な冷却性能が確保できる程度に発熱素子および放熱部品が隙間を介した状態で対向する構成を含む。なお、第2実施形態の制御装置200に対しても同様の変更を加えることができる。
【0081】
・第1実施形態の制御装置1Bは、放熱部品71Cおよび導電部分72Eを有する回路基板70を有する。一方、変形例の制御装置1Bは、図8に示されるように、放熱部品71Cが省略された回路基板70を有する。変形例の制御装置1Bは、導電部分71Eが発熱素子72Cと接触する構成を有する。この構成によれば、第1主面71A上に放熱部品71Cが取り付けられる構成と比較して、第1主面71Aおよび第2主面72Aの隙間を小さくすることができる。なお、スルーホール71Dおよび導電部分71Eは「放熱部品」に相当する。また、別の変形例の制御装置1Bは、第2基板部分72の第2背面72B上に放熱部品を追加した構成を有する。この放熱部品は、第2背面72Bにおいて導電部分72Eに対応する部分に位置する。また、第2実施形態の制御装置200に対しても同様の変更を加えることができる。
【0082】
・第1実施形態の制御装置1Bは、スルーホール71Dに導電部分71Eが充填され、導電部分71E上に放熱部品71Cが接触する構成の回路基板70を有する。一方、変形例の制御装置1Bは、スルーホール71Dに放熱部品71Cが充填され、放熱部品71C上に導電部分71Eが接触する構成の回路基板70を有する。この構成によれば、発熱素子72Cの熱が導電部分71Eを介して放熱部品71Cに移動する。このため、発熱素子72Cから放熱部品71Cへの移動量が多くなる。したがって、発熱素子72Cの温度上昇を抑制する効果がより高くなる。なお、第2実施形態の制御装置200に対しても同様の変更を加えることができる。
【0083】
・第1実施形態の制御装置1Bは、導電部分71Eおよび導電部分72Eを有する回路基板70を有する。一方、変形例の制御装置1Bは、導電部分71Eおよび導電部分72Eの少なくとも一方が省略された回路基板70を有する。なお、第2実施形態の制御装置200に対しても同様の変更を加えることができる。
【0084】
・第1実施形態の制御装置1Bは、平面視において四角形状を有する放熱部品71Cが取り付けられた回路基板70を有する。一方、変形例の制御装置1Bは、平面視において円形状を有する放熱部品71Cが取り付けられた回路基板70を有する。要するに、放熱部品71Cは、発熱素子72Cの熱を移動させる役割を果たすことが可能であれば、四角形状に限られない。なお、第2実施形態の制御装置200に対しても同様の変更を加えることができる。
【0085】
・第1実施形態の制御装置1Bは、アルミニウムにより形成された放熱部品71Cが取り付けられた回路基板70を有する。一方、変形例の制御装置1Bは、アルミニウム以外の金属材料により形成された放熱部品71Cが取り付けられた回路基板70を有する。なお、第2実施形態の制御装置200に対しても同様の変更を加えることができる。
【0086】
・第1実施形態の制御装置1Bは、第1基板部分71に放熱部品71Cが取り付けられ、第2基板部分72に発熱素子72Cが取り付けられた回路基板70を有する。一方、変形例の制御装置1Bは、第1基板部分71に発熱素子72Cが取り付けられ、第2基板部分72に放熱部品71Cが取り付けられた回路基板70を有する。なお、第2実施形態の制御装置200に対しても同様の変更を加えることができる。
【0087】
・第1実施形態の制御装置1Bは、6個の発熱素子72Cに対応する位置に6個の放熱部品71Cが取り付けられた回路基板70を有する。一方、変形例の制御装置1Bは、6個の発熱素子72Cの全てに対向する1個の放熱部品71Cが取り付けられた回路基板70を有する。なお、第2実施形態の制御装置200に対しても同様の変更を加えることができる。
【0088】
・第1実施形態の制御装置1Bは、発熱素子72Cとして電界効果型トランジスタが用いられる。一方、変形例の制御装置1Bは、発熱素子72Cとして抵抗器が用いられる。要するに、発熱素子72Cは、制御装置1Bが駆動するときに発熱する回路素子が用いられる。なお第2実施形態の制御装置200に対しても同様の変更を加えることができる。
【0089】
・第1実施形態の制御装置1Bは、ハウジング60の側壁61およびカバー部分62に回路基板70が固定される構成を有する。一方、変形例の制御装置1Bは、図9に示されるように、ギヤハウジング100に固定される構成を有する。第1基板部分71は、ギヤハウジング100の側壁103に固定される。第3基板部分73は、シャフト収容部分101の下端面に固定される。ハウジング60は、側壁61からコネクター挿入部分61Bが省略された構成を有する。ギヤハウジング100は、コネクター挿入部分103Bを有する。外部コネクター73Cは、コネクター挿入部分103Bに挿入される。なお、ギヤハウジング100は「ハウジング」に相当する。また、シャフト収容部分101は「支持壁部」に相当する。
【0090】
・上記変形例の制御装置1Bを有するモーターユニット1は、ギヤハウジング100がハウジング60に固定される構成を有する。一方、別の変形例のモーターユニット1は、ギヤハウジング100がモーターハウジング40に固定される構成を有する。すなわち、別の変形例のモーターユニット1は、ハウジング60を有していない。別の変形例のモーターユニット1は、レゾルバ50に代えてセンサーレスモーターとしての構成を有する。また、別の変形例のモーターユニット1は、玉軸受43を有していない。この構成によれば、モーターユニット1の軸方向ZAの寸法を小さくすることができる。また、モーターユニット1を構成する部品点数を少なくすることができる。
【0091】
・第1実施形態の制御装置1Bは、ハウジング60の側壁61に回路基板70の第1基板部分71が固定される構成を有する。一方、変形例の制御装置1Bは、第1基板部分71の第1背面71Bに平板状のセラミック基板(図示略)が固定され、セラミック基板が側壁61に固定された構成を有する。
【0092】
・第1実施形態の電動モーター1Aは、回転位置検出装置としてレゾルバ50を有する。一方、変形例の電動モーター1Aは、回転位置検出装置としてレゾルバ50に代えて、ホールICを有する。また、別の変形例の電動モーター1Aは、回転位置検出装置を省略したセンサーレスモーターとしての構成を有する。別の変形例の電動モーター1Aは、ハウジング60からレゾルバ支持部分64が省略され、回路基板70からレゾルバ接続部分77が省略された構成を有する。
【符号の説明】
【0093】
1…モーターユニット、1B…制御装置、60…ハウジング、61…側壁(支持壁部)、70…回路基板、71…第1基板部分、71A…第1主面、71C…放熱部品、71D…スルーホール、71E…導電部分、72…第2基板部分、72A…第2主面、72C…発熱素子、74…第1連結部分(連結部分)、101…シャフト収容部(支持壁部)、200…制御装置、210…回路基板、211…第1基板部分、211A…第1主面、211C…放熱部品、211D…スルーホール、211E…導電部分、212…第2基板部分、212A…第2主面、212B…発熱素子、213…連結部分、220…ハウジング、222…底壁(支持壁部)。
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9
図10