專利名稱：驅(qū)動(dòng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有電動(dòng)機(jī)和用于控制電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)的控制單元的驅(qū)動(dòng)裝置。
背景技術(shù)：
常規(guī)地已知輔助駕駛員的車輛轉(zhuǎn)向操作的電驅(qū)動(dòng)裝置。該驅(qū)動(dòng)裝置具有電動(dòng)機(jī)和用于控制電動(dòng)機(jī)的電子控制單元。公開了電子控制單元位于電動(dòng)機(jī)附近以減小驅(qū)動(dòng)裝置的尺寸和重量(例如JP 2005-304203A)。根據(jù)該常規(guī)技術(shù)，連接器附著到控制單元的殼的外側(cè)。由于連接器位于控制單元的殼以外，因此難以減小驅(qū)動(dòng)裝置的尺寸。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的因此在于提供一種尺寸小的驅(qū)動(dòng)裝置。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，一種驅(qū)動(dòng)裝置具有電動(dòng)機(jī)、散熱器、功率模塊、控制電路配線部分、功率電路配線部分、控制電路連接器和功率電路連接器。散熱器在電動(dòng)機(jī)的軸向方向上與電動(dòng)機(jī)分離地布置。功率模塊設(shè)置于散熱器上以切換到電動(dòng)機(jī)線圈的電流供應(yīng)。 控制電路配線部分布置于散熱器上并且電連接到功率模塊以供應(yīng)用于控制電動(dòng)機(jī)的控制電流。功率電路配線部分在與控制電路配線部分相對(duì)的位置布置于散熱器上并且電連接到功率模塊以供應(yīng)用于驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電流?？刂齐娐愤B接器電連接到控制電路配線部分以輸入和輸出控制電流。功率電路連接器電連接到功率電路配線部分以輸入和輸出驅(qū)動(dòng)電流?？刂齐娐愤B接器和功率電路連接器位于控制電路配線部分與功率電路配線部分之間。


通過以下參考附圖進(jìn)行的詳細(xì)說明，本發(fā)明的以上和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將變
得更明顯。圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的使用驅(qū)動(dòng)裝置的功率轉(zhuǎn)向裝置的框圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)裝置的截面圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)裝置的平面圖；圖4是在去除蓋的情況下在圖3中的方向IV上查看的驅(qū)動(dòng)裝置的側(cè)視圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)裝置的分解透視圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)裝置的另一分解透視圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的控制單元的透視圖；圖8是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的功率電路基板的平面圖；圖9是在圖8中的方向IX上查看的功率電路基板的側(cè)視圖；圖10是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的功率電路基板的透視圖；圖11是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的功率電路基板的平面圖，在該基板中功率模塊組裝到散熱器；
圖12是在圖11中的方向XII上查看的功率電路基板的側(cè)視圖；圖13是在圖11中的方向XIII上查看的功率電路基板的側(cè)視圖；圖14是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的功率電路基板的透視圖，在該基板中功率模塊組裝到散熱器；圖15是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的控制單元的平面圖；圖16是在圖15中的方向XVI上查看的功率電路基板的側(cè)視圖；圖17是在圖15中的方向XVII上查看的功率電路基板的側(cè)視圖；圖18是在圖15中的方向XVIII中查看的功率電路基板的側(cè)視圖；圖19是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)裝置的分解透視圖；圖20是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的電子控制單元的透視圖；并且圖21是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的控制單元的平面圖。
具體實(shí)施例方式下文將參照附圖描述根據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)裝置。在下文描述的多個(gè)實(shí)施例中，基本上相同的部分由相同的附圖標(biāo)記表示以避免同樣的描述。(第一實(shí)施例)在圖1至圖18中示出并且由附圖標(biāo)記1表示根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)裝置。 驅(qū)動(dòng)裝置1應(yīng)用于電功率轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(electric power steering system，EPS)。驅(qū)動(dòng)裝置1 具有電動(dòng)機(jī)2和電子控制設(shè)備3。控制設(shè)備3如圖2中舉例所示具有作為控制電路配線部分的控制電路基板40、散熱器50、功率模塊60、作為功率電路配線部分的功率電路基板70、 控制電路連接器49、功率電路連接器79等。首先參照?qǐng)D1描述EPS的電配置。下文描述的電配置可應(yīng)用于其他實(shí)施例。驅(qū)動(dòng)裝置1用來通過驅(qū)動(dòng)柱軸6 (轉(zhuǎn)向盤5的旋轉(zhuǎn)軸)以通過附著到柱軸6的齒輪7生成旋轉(zhuǎn)力矩來輔助車輛的轉(zhuǎn)向盤5的車輛轉(zhuǎn)向操作。具體而言，當(dāng)駕駛員操作轉(zhuǎn)向盤5時(shí)，驅(qū)動(dòng)裝置1通過檢測(cè)在柱軸6中生成的轉(zhuǎn)向力矩并從未示出的CAN(Controlled Area Network，受控區(qū)域網(wǎng)絡(luò))獲取車輛速度信息來輔助駕駛員對(duì)轉(zhuǎn)向盤5的轉(zhuǎn)向操作。通過力矩傳感器8 檢測(cè)轉(zhuǎn)向力矩。還有可能將這一機(jī)制不僅用于輔助轉(zhuǎn)向操作而且輔助根據(jù)不同控制處理的其他操作。其他操作包括對(duì)轉(zhuǎn)向盤5的自動(dòng)控制，比如在高速路上的車道保持、導(dǎo)向停車場(chǎng)中的停車位置等。電動(dòng)機(jī)2是在前向和倒退方向上旋轉(zhuǎn)齒輪7的無刷電動(dòng)機(jī)?？刂圃O(shè)備3控制到電動(dòng)機(jī)2的電流供應(yīng)和電動(dòng)機(jī)2的驅(qū)動(dòng)操作?？刂圃O(shè)備3具有向電動(dòng)機(jī)2供應(yīng)驅(qū)動(dòng)電流的功率電路100和控制電動(dòng)機(jī)2的驅(qū)動(dòng)、即控制驅(qū)動(dòng)電流從功率電路100到電動(dòng)機(jī)2的供應(yīng)的控制電路90。功率電路100具有設(shè)置在DC電源75與電源線之間的扼流線圈76、平滑電容器77 以及兩組(第一和第二)逆變器電路80和89。逆變器電路80和89具有相同配置并且分別模制于功率模塊60中，因此下文僅描述逆變器電路80。逆變器電路80具有MOSFET (稱為FET的金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管)81-86。FET 81-86中的每個(gè)根據(jù)其柵極電勢(shì)在源極-漏極路徑之間接通(導(dǎo)通)或者關(guān)斷(未導(dǎo)通)。FET 81-86是切換元件。FET 81的漏極連接到電源線側(cè)，源極連接到FET 84的漏極。FET 84的源極通過分流電阻器99接地。在FET 81與FET 84之間的接合點(diǎn)連接到電動(dòng)機(jī)2的U相線圈。FET 82的漏極連接到電源線側(cè)，源極連接到FET85的漏極。FET 85的源極通過分流電阻器99 接地。FET 82與FET 85之間的接合點(diǎn)連接到電動(dòng)機(jī)2的V相線圈。FET 83的漏極連接到電源線側(cè)，源極連接到FET 86的漏極。FET 86的源極通過分流電阻器99接地。FET 83與 FET 86之間的接合點(diǎn)連接到電動(dòng)機(jī)2的W相線圈。逆變器電路80具有電源繼電器87和88。電源繼電器87和88由與FET 81_86類似的MOSFET形成。在FET 81-83與電源75之間串聯(lián)設(shè)置電源繼電器87和88以在出現(xiàn)異常時(shí)中斷電流通過FET 81-86流到電動(dòng)機(jī)2側(cè)。分流電阻器99電連接在FET 84-86與地之間。通過檢測(cè)在分流電阻器99中形成的電壓或者在分流電阻器99中流動(dòng)的電流來檢測(cè)在電動(dòng)機(jī)2的U相線圈、V相線圈和W相線圈中流動(dòng)的電流。扼流線圈76和平滑電容器77電連接在電源75與電源繼電器87之間。扼流線圈 76和平滑電容器77形成濾波器電路以減小從共享電源75的其他設(shè)備施加的噪聲，并減小從驅(qū)動(dòng)裝置1向共享電源75的其他設(shè)備施加的噪聲。電解質(zhì)電容器78電連接于在電源線側(cè)設(shè)置的FET 81-86的電源側(cè)與分流電阻器 99的接地側(cè)之間。電解質(zhì)電容器78輔助向FET 81-86的電功率供應(yīng)并且通過存儲(chǔ)電荷來抑制噪聲分量、比如浪涌電壓?？刂齐娐?0具有預(yù)驅(qū)動(dòng)器92、定制IC 92、作為旋轉(zhuǎn)檢測(cè)部分的位置傳感器93和微計(jì)算機(jī)94。定制IC 92具有作為功能塊的調(diào)節(jié)器95、位置信號(hào)放大器96和檢測(cè)電壓放大器97。調(diào)節(jié)器95是用于穩(wěn)定功率供應(yīng)的穩(wěn)定電路。調(diào)節(jié)器95穩(wěn)定對(duì)各部分供應(yīng)的電功率。例如以通過調(diào)節(jié)器95穩(wěn)定的預(yù)定電壓(例如5V)操作微計(jì)算機(jī)94。對(duì)位置信號(hào)放大器96施加來自位置傳感器93的信號(hào)。位置傳感器93檢測(cè)電動(dòng)機(jī)2的旋轉(zhuǎn)位置，且旋轉(zhuǎn)位置信號(hào)被施加給位置傳感器信號(hào)放大器96。位置傳感器信號(hào)放大器96放大和輸出旋轉(zhuǎn)位置信號(hào)。檢測(cè)電壓放大器97檢測(cè)分流電阻器99的電壓，并放大和輸出分流電阻器99的端電壓。電動(dòng)機(jī)2的旋轉(zhuǎn)位置信號(hào)和分流電阻器99的端電壓被輸入到微計(jì)算機(jī)94。還從附著到柱軸6的力矩傳感器8將轉(zhuǎn)向力矩信號(hào)輸入到微計(jì)算機(jī)94。通過CAN將車輛速度信息輸入到微計(jì)算機(jī)94。微計(jì)算機(jī)94基于轉(zhuǎn)向力矩信號(hào)和車輛速度信息，與旋轉(zhuǎn)位置信號(hào)相對(duì)應(yīng)地通過預(yù)驅(qū)動(dòng)器91控制逆變器電路80，從而與車輛行駛速度相對(duì)應(yīng)地在功率上輔助轉(zhuǎn)向盤5的轉(zhuǎn)向操作。具體而言，微計(jì)算機(jī)94通過經(jīng)由預(yù)驅(qū)動(dòng)器91切換FET81-86的通/ 斷狀態(tài)來控制逆變器電路80。由于六個(gè)FET 81-86的柵極連接到預(yù)驅(qū)動(dòng)器91的六個(gè)輸出端子，所以通過預(yù)驅(qū)動(dòng)器91改變柵極電壓來切換FET 81-86的通/斷狀態(tài)。微計(jì)算機(jī)94根據(jù)從檢測(cè)電壓放大器97輸入的分流電阻器99的端電壓來控制逆變器電路80，從而對(duì)電動(dòng)機(jī)2供應(yīng)的電流近似為正弦波形。微計(jì)算機(jī)94還以與控制逆變器電路80類似的方式控制逆變器電路89。驅(qū)動(dòng)裝置1具有圖2中所示這樣的堆疊結(jié)構(gòu)使得電動(dòng)機(jī)2和控制設(shè)備3在電動(dòng)機(jī) 2的軸向方向上堆疊。控制設(shè)備3位于電動(dòng)機(jī)2的軸向方向上的一端。電動(dòng)機(jī)2具有電動(dòng)機(jī)罩10、定子20、轉(zhuǎn)子30、軸35等。
電動(dòng)機(jī)罩10形成為圓柱形狀并且由鐵等制成。如圖2和圖3中所示，由鋁制成的底架14通過螺釘?shù)扰c控制設(shè)備3相對(duì)地在軸向端部緊密地固定到電動(dòng)機(jī)罩10。在端部的軸向中心處在電動(dòng)機(jī)罩10中設(shè)置開口 11，開口 11在控制設(shè)備3側(cè)上。軸35穿過開口 11。 在電動(dòng)機(jī)罩10的端部設(shè)置樹脂引導(dǎo)件16，該樹脂引導(dǎo)件16在控制設(shè)備3側(cè)處。樹脂引導(dǎo)件16形成為其中心部分開口的基本上環(huán)形形狀。在樹脂引導(dǎo)件16中形成六個(gè)孔17。在徑向方向上在電動(dòng)機(jī)罩10內(nèi)側(cè)放置定子20。通過在堆疊的鐵芯上纏繞線圈線來形成定子20，該鐵芯是薄金屬材料板的堆疊物。所述線形成U相、V相和W相的三個(gè)線圈 26。如圖5和圖6所示從六個(gè)位置引出線圈沈的線以形成電動(dòng)機(jī)線27。電動(dòng)機(jī)線27 穿過形成于樹脂引導(dǎo)件16中的六個(gè)孔17。因此，電動(dòng)機(jī)線27由樹脂引導(dǎo)件16定位，且能確保與電動(dòng)機(jī)罩10絕緣。朝控制設(shè)備3引出電動(dòng)機(jī)線27，該電動(dòng)機(jī)線27通過控制電路基板40和功率模塊60徑向上的外側(cè)部分連接到功率電路基板70。也就是說，當(dāng)在電動(dòng)機(jī)2 的軸向方向上查看時(shí)，電動(dòng)機(jī)線27在徑向方向上位于功率模塊60的外側(cè)。轉(zhuǎn)子30如圖2中所示在徑向方向上位于定子20的內(nèi)側(cè)，使得它相對(duì)于定子20可旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子30由磁材料如鐵形成為圓柱形狀。轉(zhuǎn)子30具有轉(zhuǎn)子芯31和徑向上位于轉(zhuǎn)子芯31外側(cè)的永磁體32。永磁體32被布置成使得N極和S極在周方向上交替。軸35固定于在轉(zhuǎn)子芯31的軸向中心中形成的軸孔33中。軸35由在電動(dòng)機(jī)罩10 中設(shè)置的軸承12和在底架14中設(shè)置的軸承15可旋轉(zhuǎn)地支撐。因此，軸35可相對(duì)于定子 20隨轉(zhuǎn)子30旋轉(zhuǎn)。軸35在其位于控制設(shè)備3側(cè)的軸向端部具有磁體36。由于通過電動(dòng)機(jī)罩10的開口 11插入軸35的控制設(shè)備3側(cè)，所以固定到軸35在控制設(shè)備3側(cè)的軸向端部的磁體36 朝控制設(shè)備3側(cè)暴露。軸35不穿過控制電路基板40，且磁體36位于控制電路基板40在電動(dòng)機(jī)2側(cè)的端表面附近。如圖4中所示，軸35在相對(duì)于電動(dòng)機(jī)罩10而言與控制設(shè)備3相對(duì)的位置處具有用于驅(qū)動(dòng)柱軸6的齒輪7的輸出端37。接著參照?qǐng)D7-圖18描述控制設(shè)備3。圖7示出了控制設(shè)備3的整體。圖8_圖 10示出了功率電路基板70，圖11-圖14示出了散熱器50和功率模塊60，圖15示出了控制電路基板40，而圖16-圖18示出了控制電路連接器49和功率電路連接器79的布置。在電動(dòng)機(jī)2的徑向方向上在電動(dòng)機(jī)罩區(qū)域內(nèi)設(shè)置控制設(shè)備3。當(dāng)電動(dòng)機(jī)罩10在軸向方向上突出時(shí)形成電動(dòng)機(jī)罩區(qū)域。如圖7中所示，控制設(shè)備3具有功率電路基板70、散熱器50、功率模塊60、控制電路基板40、功率電路連接器79和控制電路連接器49。功率電路基板70是例如由玻璃環(huán)氧板制成并且具有厚圖案銅箔的四層基板。功率電路基板70的四個(gè)角具有四個(gè)凹口 71以確保用于散熱器50的連接部分55的空間。功率電路基板70從與電動(dòng)機(jī)2相對(duì)的一側(cè)(即朝向電動(dòng)機(jī)2側(cè))通過螺釘72被螺旋裝配到散熱器50。功率供應(yīng)配線形成于功率電路基板70上以供應(yīng)用于驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)2的驅(qū)動(dòng)電流。功率電路基板70形成有如下配線，這些配線具有用于在電源線側(cè)連接U相FET 81、V相FET 82和W相FET 83的配線，用于在接地側(cè)連接U相FET 84、V相FET 85和W相FET 86的配線，用于連接電源繼電器87、88和FET 81-83的配線，以及用于連接電源繼電器87、扼流線圈76和平滑電容器77的配線。
在功率電路基板70上形成通孔73從而插入功率模塊60的功率端子65。通孔74 形成于功率電路基板70的通孔73以外使得插入電動(dòng)機(jī)線27。電動(dòng)機(jī)線37插入通孔74中并且通過焊接等電連接到功率電路基板70。電動(dòng)機(jī)線27因此通過功率電路基板70電連接到功率模塊60。如圖8-圖10中所示，在功率電路基板70的電動(dòng)機(jī)2側(cè)的表面上且在控制電路基板40與功率電路基板70之間安裝扼流線圈76、平滑電容器77和電解質(zhì)電容器78。扼流線圈76、平滑電容器77、電解質(zhì)電容器78和功率模塊60形成功率電路100。扼流線圈76 形成為圓柱形或環(huán)形形狀，其在軸向方向上的長(zhǎng)度比在徑向方向上的長(zhǎng)度短。扼流線圈76 位于在電動(dòng)機(jī)2的軸向方向上查看時(shí)不與軸35重疊的位置處。扼流線圈76在長(zhǎng)度方向上布置且夾持在散熱器50的兩個(gè)熱輻射塊51之間，使得其軸線如圖5和圖6中所示垂直于軸35的軸向中心線。平滑電容器77位于四個(gè)電解質(zhì)電容器78中的大致中心處。四個(gè)電解質(zhì)電容器78 被布置成在電動(dòng)機(jī)2的徑向方向上鄰近地包圍平滑電容器77。平滑電容器77和四個(gè)電解質(zhì)電容器78如圖5和圖6中所示位于散熱器50的板狀連接部分52與功率電路基板70之間和散熱器50的兩個(gè)熱輻射塊51之間形成的空間中。接著參照?qǐng)D11-圖14描述散熱器50和功率模塊60。散熱器50如圖11中所示具有兩個(gè)熱輻射塊51作為彼此相向的壁和設(shè)置在兩個(gè)熱輻射塊51之間的連接部分52。兩個(gè)熱輻射塊51和連接部分52由導(dǎo)熱率良好的材料(例如鋁)一體地形成。熱輻射塊51被形成為彼此有距離或者間隔開并且在徑向上位于軸35的軸線的假想延伸線的外側(cè)。當(dāng)在電動(dòng)機(jī)2的軸向方向上查看時(shí)，散熱器50形成為開口方形形狀。兩個(gè)熱輻射塊51的徑向內(nèi)側(cè)表面和連接部分52形成凹入部分53。當(dāng)在圖11中的方向XIII上查看時(shí)，散熱器50如圖13中所示大體上形成為H形狀。如圖14中所示熱輻射塊51各自形成為寬柱形狀。每個(gè)熱輻射塊51在其兩端具有連接部分M和55。連接部分M和55形成電動(dòng)機(jī)2的軸向方向上的通孔。如圖5和圖 6中所示，螺釘56插入連接部分M中并且被螺旋裝配到電動(dòng)機(jī)罩10。另外，螺釘57插入連接部分55中并且與蓋110—起被螺旋裝配到電動(dòng)機(jī)罩10。一個(gè)熱輻射塊51的連接部分 54和另一熱輻射塊51的連接部分M被布置成相對(duì)于軸35的中心線點(diǎn)對(duì)稱。類似地，一個(gè)熱輻射塊51的連接部分55和另一熱輻射塊51的連接部分55被布置成相對(duì)于軸35的中心線點(diǎn)對(duì)稱。在熱輻射塊51的徑向外側(cè)表面上形成熱接收表面59，該熱接收表面59是形成在連接部分M和55之間的寬壁表面。如圖12中所示，熱接收表面59形成為大體上平行于車由35 。如圖11中所示在電動(dòng)機(jī)2的徑向方向上在散熱器50的徑向外側(cè)表面上設(shè)置功率模塊60，并且為兩個(gè)熱輻射塊51中的每個(gè)布置該功率模塊60。功率模塊60具有半導(dǎo)體芯片，這些芯片形成切換元件和電源繼電器的FET，沒有示出該半導(dǎo)體芯片；用于模制半導(dǎo)體芯片的模制部分61 ；以及從模制部分61突出的控制端子64和功率端子65。模制部分61 是由兩個(gè)寬壁表面和在寬壁表面的外周上的四個(gè)窄端表面限定的矩形體。如圖12中所示，控制端子64被形成為從與模制部分61的寬壁表面垂直的第一窄端表面62突出。功率端子65被形成為從與模制部分61的寬表面垂直并且平行地面對(duì)第一窄端表面62的第二窄端表面63突出。沿散熱器50的熱接收表面59放置功率模塊60。 控制端子64形成于其上的第一端表面62在控制電路基板40側(cè)。功率端子65形成于其上的第二端表面63在功率電路基板70側(cè)。功率模塊60在電動(dòng)機(jī)2的徑向方向上在長(zhǎng)度方向上、即以軸向方向上立起的方式被放置在散熱器50的外側(cè)?？刂贫俗?4被插入控制電路基板40的通孔中并且通過焊接等電連接到控制電路基板40。通過控制端子64從控制電路基板40向功率模塊60輸出控制信號(hào)。功率端子65 被插入功率電路基板70中形成的通孔73中并且通過焊接等電連接到功率電路基板70。通過功率端子65供應(yīng)用于驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)2的驅(qū)動(dòng)電流。向控制電路基板40側(cè)僅供應(yīng)控制驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)2所需的小電流(例如1A)。另一方面，向功率電路基板70側(cè)供應(yīng)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)2所需的大電流(例如80A)。功率端子M被形成為比控制端子64更厚。接地端子66被形成為具有與控制端子64相似的厚度。接地端子66穿過模制部分61并連接到控制電路基板 40和功率電路基板70。接地端子66因此形成控制電路基板40側(cè)的接地。如圖11中所示，在功率模塊60的寬表面與散熱器50的熱接收表面之間設(shè)置薄的熱輻射片68。功率模塊60與熱輻射片68—起通過螺釘69被螺旋裝配到散熱器50。因此， 功率模塊60通過熱輻射片68固定到散熱器50、特別地固定到熱輻射塊51，使得電流供應(yīng)所生成的熱通過熱輻射片68向散熱器50輻射。雖然未示出，但是配線圖案的一部分在功率模塊60的在散熱器50側(cè)的表面上從模制部分61作為金屬熱輻射部分部分地暴露。因?yàn)榻饘贌彷椛洳糠滞ㄟ^熱輻射片68接觸散熱器50，因而熱被高效地輻射。熱輻射片68從功率模塊60向散熱器50傳導(dǎo)熱并且確保功率模塊60與散熱器50之間的絕緣。功率模塊60在由銅形成的配線圖案上安裝半導(dǎo)體芯片、分流電阻器99等，并且通過由樹脂制成的模制部分61來模制。提供兩個(gè)功率模塊60以分別形成圖1中所示的逆變器電路80和89。在此描述功率模塊60和圖1中所示的電路。一個(gè)功率模塊60對(duì)應(yīng)于逆變器電路 80并且具有圖1中所示的FET 81-86、電源繼電器87、88和分流電阻器99。根據(jù)本實(shí)施例， FET 81-86、電源繼電器87、88和分流電阻器99被樹脂模制成單個(gè)體。另一功率模塊60對(duì)應(yīng)于逆變器電路89，且具有形成逆變器電路89的FET、電源繼電器和分流電阻器。也就是說，根據(jù)本實(shí)施例，一個(gè)功率模塊60對(duì)應(yīng)于一個(gè)系統(tǒng)的逆變器電路。也就是說，根據(jù)本實(shí)施例，功率模塊60被提供給各系統(tǒng)中的熱輻射塊51?？刂齐娐坊?0是例如由玻璃環(huán)氧基板形成的四層基板，并且如圖15中所示形成為大體上矩形板形狀，使得它在電動(dòng)機(jī)罩區(qū)域內(nèi)?？刂齐娐坊?0的四個(gè)角形成用于向電動(dòng)機(jī)罩10組裝散熱器50的四個(gè)凹口 42?？刂齐娐坊?0還沿著更長(zhǎng)邊的兩端的外圍形成多個(gè)通孔43。通孔43用于連接到功率模塊60的控制端子64。如圖15中所示，在控制電路基板40上安裝形成控制電路90的多種電子部件。在控制電路基板40的在電動(dòng)機(jī)2側(cè)的表面上安裝預(yù)驅(qū)動(dòng)器91、定制IC 92、位置傳感器93和微計(jì)算機(jī)94。如圖5和圖6中所示與軸35的磁體36面對(duì)的關(guān)系在控制電路基板40的大體中心處設(shè)置位置傳感器93。利用這一布置，通過檢測(cè)由隨軸35旋轉(zhuǎn)的磁體36提供的磁場(chǎng)的變化來檢測(cè)軸35的旋轉(zhuǎn)。控制電路基板40通過螺釘47從電動(dòng)機(jī)2側(cè)被螺旋裝配到散熱器50。接著參照?qǐng)D16-圖18描述控制電路連接器49和功率電路連接器79。如圖16中
9所示，控制電路連接器49和功率電路連接器79相對(duì)于軸35的中心軸線0上的預(yù)定點(diǎn)點(diǎn)對(duì)稱地布置。如圖17中所示，功率電路連接器79位于控制電路基板40與功率電路基板70之間，使得它通過功率電路連接器端子791電連接到功率電路基板70。功率電路連接器79在電動(dòng)機(jī)2的軸向方向上位于散熱器50的連接部分52與功率電路基板70之間，使得連接到電源75的配線可從電動(dòng)機(jī)2的徑向外側(cè)連接。因此通過功率電路連接器79向功率電路基板70供應(yīng)電功率。通過功率電路連接器79、功率電路基板70、功率模塊60和電動(dòng)機(jī)線27 向纏繞于定子20上的線圈沈供應(yīng)來自電源75的電功率。如圖18中所示，控制電路連接器49在電動(dòng)機(jī)2的軸向方向上位于控制電路基板 40與功率電路基板70之間，以通過控制電路連接器端子491電連接到控制電路基板40?？刂齐娐愤B接器49位于散熱器50的兩個(gè)熱輻射塊51之間的凹陷部分53中，以可從電動(dòng)機(jī) 2的徑向外側(cè)連接到配線。通過控制電路連接器49輸入并且向控制電路基板45輸出來自傳感器的傳感器信息?？刂圃O(shè)備3容置于蓋110內(nèi)。蓋110由磁材料如鐵形成以防止電場(chǎng)和磁場(chǎng)從控制設(shè)備3側(cè)向外側(cè)泄漏并且防止灰塵進(jìn)入控制設(shè)備3側(cè)。蓋110具有與電動(dòng)機(jī)罩10大體上相同的直徑，并且形成為向電動(dòng)機(jī)2側(cè)開口的有底圓柱形狀。蓋110通過螺釘57與散熱器 50 一起被螺旋裝配到電動(dòng)機(jī)罩10。在與控制電路連接器49和功率電路連接器79對(duì)應(yīng)的位置處在蓋110中形成凹口 111。控制電路連接器49和功率電路連接器79在徑向方向上從凹口 111突出，并且在不同的向外方向上、例如在相對(duì)的方向上徑向地開口。在與功率電路連接器79側(cè)的凹口 111對(duì)應(yīng)的位置處在樹脂引導(dǎo)件16上形成突出部18。在樹脂引導(dǎo)件16上形成階梯部分19以與蓋110配合。驅(qū)動(dòng)裝置1如下操作。在控制電路基板40上設(shè)置的微計(jì)算機(jī)94基于從位置傳感器93、力矩傳感器8、分流電阻器99等供應(yīng)的信號(hào)根據(jù)車輛的行駛速度通過預(yù)驅(qū)動(dòng)器91生成由PWM控制形成的脈沖信號(hào)以輔助通過轉(zhuǎn)向盤5進(jìn)行的車輛轉(zhuǎn)向。通過控制端子64向功率模塊60形成的兩個(gè)功率供應(yīng)系統(tǒng)的逆變器電路80和89 輸出該脈沖信號(hào)，使得控制功率模塊60的FET 81-86的通/斷切換操作。因此向線圈沈供應(yīng)彼此相移的正弦波電流，使得生成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。通過旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)作為單個(gè)體旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子30和軸35。通過軸35的旋轉(zhuǎn)，從輸出端37向柱軸6的齒輪7輸出驅(qū)動(dòng)力，使得輔助駕駛員通過柱軸5的轉(zhuǎn)向操作。在切換功率模塊50的FET 81-86時(shí)生成的熱通過熱輻射片68被輻射到散熱器 50。因此抑制了功率模塊60的溫度上升會(huì)引起的故障或者錯(cuò)誤操作?？梢愿鶕?jù)所需功率設(shè)置定子20、轉(zhuǎn)子30等的尺寸。根據(jù)第一實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)裝置1提供以下優(yōu)點(diǎn)。(1)由于控制設(shè)備3位于電動(dòng)機(jī)2的軸向方向上，所以可以減小驅(qū)動(dòng)裝置1在徑向方向上的尺寸。由于電動(dòng)機(jī)2和控制設(shè)備3在軸向方向上分開地布置，所以電動(dòng)機(jī)2和控制設(shè)備3可以相對(duì)容易地間隔開。例如即使需要改變電動(dòng)機(jī)2的輸出，僅需改變散熱器50 的熱質(zhì)。因此可以通過共同地使用各種部件來生產(chǎn)不同規(guī)格的驅(qū)動(dòng)裝置。例如，如果電動(dòng)機(jī)2和控制設(shè)備3中的任一個(gè)出故障，則可以容易地僅更換出故障的電動(dòng)機(jī)2或控制設(shè)備
103。(2)供應(yīng)用于驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的大電流所需的功率電路基板70與僅和電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)控制有關(guān)且對(duì)于供應(yīng)大電流不需要的控制電路基板40間隔開。因此控制電路基板40的銅箔
可以變薄。(3)散熱器50位于功率電路基板70與控制電路基板40之間，并且在電動(dòng)機(jī)2的軸向方向上通過有效地使用功率電路基板70與控制電路基板40之間的空間來容置散熱器 50。因而可以通過使用一個(gè)散熱器50來有效地輻射功率電路基板70和控制電路基板40 生成的熱。驅(qū)動(dòng)裝置1尺寸可減小并且提高其熱輻射。(4)功率電路連接器79和控制電路連接器49在電動(dòng)機(jī)2的軸向方向上位于功率電路基板70與控制電路基板40之間。可以通過使用功率電路基板70與控制電路基板40 之間的空間來有效地容置尺寸相對(duì)大的功率電路連接器79和控制電路連接器49。驅(qū)動(dòng)裝置1因此可以在其整體上尺寸減小。(5)扼流線圈76、平滑電容器77和電解質(zhì)電容器78在電動(dòng)機(jī)2的軸向方向上位于功率電路基板70與控制電路基板40之間?？梢酝ㄟ^使用功率電路基板70與控制電路基板40之間的空間來有效地容置尺寸相對(duì)大的扼流線圈76、平滑電容器77和電解質(zhì)電容器78。(6)散熱器50具有多個(gè)熱輻射塊51，因此提供了增加的熱輻射區(qū)域?？梢栽黾由崞?0的熱輻射。(7)扼流線圈76、平滑電容器77和電解質(zhì)電容器78在電動(dòng)機(jī)2的徑向方向上位于散熱器50的多個(gè)熱輻射塊51之間。可以促進(jìn)扼流線圈76、平滑電容器77和電解質(zhì)電容器78的熱輻射。(8)提供功率電路連接器79和控制電路連接器49以使得能夠從電動(dòng)機(jī)2的徑向方向上的外側(cè)進(jìn)行配線的電連接。因而可以簡(jiǎn)化和改進(jìn)將電配線連接到功率電路連接器79 和控制電路連接器49的操作。(9)功率電路連接器79和控制電路連接器49相對(duì)于軸35的中心軸線0上的預(yù)定點(diǎn)點(diǎn)對(duì)稱地布置。因此功率電路連接器79和控制電路連接器49可以用分布方式來布置。 因此，連接器49和79在電動(dòng)機(jī)2的徑向方向上的突出可以減小，因此控制設(shè)備3的尺寸可更小。抑制連接到功率電路連接器79和控制電路連接器49的配線束過多地增加，并且可以增加布置配線的自由度。(10)可以通過在電動(dòng)機(jī)2的徑向方向上在多個(gè)熱輻射塊51中布置功率電路連接器79和控制電路連接器49來使驅(qū)動(dòng)裝置1的整體尺寸小。(第二實(shí)施例)參照?qǐng)D19描述根據(jù)第二實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)裝置1。第二實(shí)施例與第一實(shí)施例不同之處在于模塊單元260和270布置于散熱器250中。模塊單元260和270形成與功率模塊60 對(duì)應(yīng)的一個(gè)功率模塊。與第一實(shí)施例相似，散熱器250具有兩個(gè)熱輻射塊251和在兩個(gè)熱輻射塊251之間設(shè)置的連接熱輻射塊251的連接部分252。兩個(gè)熱輻射塊251和連接部分252由導(dǎo)熱率良好的材料(例如鋁)一體地制成。熱輻射塊251形成為彼此間隔開。兩個(gè)模塊單元260和270布置于一個(gè)熱輻射塊251上。一個(gè)模塊單元260布置于熱輻射塊251的在功率電路基板70側(cè)的頂表面上。也就是說，與電動(dòng)機(jī)罩10的軸向方向大體上垂直地布置模塊單元沈0。在如下位置在熱輻射塊251的側(cè)表面上上布置另一模塊單元270，該位置在熱輻射塊251的立起方向上并且在電動(dòng)機(jī)2的徑向外側(cè)方向上。也就是說，模塊單元270相對(duì)于在電動(dòng)機(jī)罩10的軸向方向上形成的端表面13位于長(zhǎng)度方向上。模塊單元260具有四個(gè)半導(dǎo)體模塊沈1力64和配線基板沈5。半導(dǎo)體模塊沈1力64 的每個(gè)在與寬表面垂直的窄表面上形成有三個(gè)端子266。半導(dǎo)體模塊沈1力64的端子266 被布置成在電動(dòng)機(jī)2的徑向外側(cè)方向上突出。端子266朝功率電路基板70側(cè)按大體上直角彎曲。模塊單元270具有四個(gè)半導(dǎo)體模塊271-274和配線基板275。半導(dǎo)體模塊271-274 的每個(gè)在與寬表面垂直的窄表面上具有三個(gè)端子276。半導(dǎo)體模塊271-274的端子276被布置成在電動(dòng)機(jī)2的軸向方向上、即與功率電路基板70大體上垂直地突出。半導(dǎo)體模塊沈1-264和271-274中的每個(gè)具有一個(gè)FET。在一個(gè)熱輻射塊251上在縱向方向上布置的模塊單元260和270對(duì)應(yīng)于逆變器電路80。在另一熱輻射塊251上布置的模塊單元260和270對(duì)應(yīng)于逆變器電路89。因此，相對(duì)于一個(gè)熱輻射塊51布置形成一個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的一個(gè)功率模塊。逆變器電路80和逆變器電路89如在第一實(shí)施例中那樣彼此類似。半導(dǎo)體模塊沈1-264和271-274沒有直接連接到控制電路基板40的端子?？刂齐娐坊?0和功率電路基板70通過基板連接端子278電連接?？刂齐娐坊?0以及半導(dǎo)體模塊沈1_264和271-274通過基板連接端子278和功率電路基板70電連接。通過基板連接端子278和功率電路基板70向半導(dǎo)體模塊沈1_264和271-274供應(yīng)從控制電路基板40輸出的控制信號(hào)以控制半導(dǎo)體模塊沈1_264和271-274中的FET的通/斷。因此以與第一實(shí)施例中類似的方式控制驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)2。第二實(shí)施例提供了與第一實(shí)施例提供的相似的優(yōu)點(diǎn)(I)-(IO)。(第三實(shí)施例)將參照?qǐng)D20和圖21描述根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)裝置。第三實(shí)施例與第一實(shí)施例不同之處在于控制設(shè)備330使用多功能連接器470而不是功率電路連接器79和控制電路連接器49。多功能連接器470位于功率電路基板70與控制電路基板40之間?？刂圃O(shè)備330具有功率電路基板70、散熱器350、功率模塊60、控制電路基板40和多功能連接器470。散熱器350、功率模塊60和多功能連接器470布置在功率電路基板70 與控制電路基板40之間。散熱器350具有兩個(gè)熱輻射塊351和形成于兩個(gè)熱輻射塊251之間的連接部分 352。兩個(gè)熱輻射塊351和連接部分352由導(dǎo)熱率良好的材料(例如鋁)一體地形成。熱輻射塊351形成為彼此間隔開并且為寬柱形狀。連接部分353在一端形成于熱輻射塊351的長(zhǎng)度方向上而在另一端形成于連接部分352的長(zhǎng)度方向上。在電動(dòng)機(jī)30的軸向方向上在三個(gè)連接部分353中中形成通孔。多功能連接器470在電動(dòng)機(jī)2的徑向方向上位于功率電路基板70與控制電路基板40之間，使得其功率電路連接器端子474電連接到功率電路基板70且其控制電路連接器端子473電連接到控制電路基板40。多功能連接器470具有功率連接口 471，該功率連接口開口以使得能夠連接到用于供應(yīng)電力的配線；以及兩個(gè)信號(hào)連接口 472，該信號(hào)連接口開口以使得能夠連接到用于輸入和輸出信號(hào)的接線。多功能連接器470布置于功率電路基板70與控制電路基板40之間，從而功率連接口 471和信號(hào)連接口 472使得能夠從電動(dòng)機(jī)2的徑向外側(cè)在相同方向上連接配線。第三實(shí)施例提供了與第一實(shí)施例提供的相似優(yōu)點(diǎn)(1)-(8)。根據(jù)第三實(shí)施例，提供多功能連接器470，其中前述實(shí)施例的功率電路連接器70和控制電路連接器40集成為一個(gè)。因此，與其中作為分離的體設(shè)置功率電路連接器70和控制電路連接器40的實(shí)施例相比，可以減少部件數(shù)目。(其他實(shí)施例)根據(jù)前述實(shí)施例，控制單元3和330位于與耦合到軸端37的電動(dòng)機(jī)2的齒輪箱相對(duì)的位置。然而控制設(shè)備3和330可以位于電動(dòng)機(jī)2與齒輪箱之間。在這一情況下，在與電動(dòng)機(jī)2相對(duì)的位置處設(shè)置軸33的輸出端37。也就是說，軸33以穿過散熱器50、控制電路基板40和功率電路基板70的方式從電動(dòng)機(jī)2延伸。根據(jù)前述實(shí)施例，散熱器50、250和350的兩個(gè)熱輻射塊51、251和351由連接部分52、252和352連接。熱輻射塊51、251和351可以形成為分離的塊。雖然優(yōu)選地與逆變器電路80和89對(duì)應(yīng)地設(shè)置熱輻射塊51、251和351，但是熱輻射塊51、251和351的數(shù)目可以不同于逆變器電路80和89的系統(tǒng)數(shù)目。散熱器50、250和350可以在電動(dòng)機(jī)2的軸向方向上具有僅一個(gè)熱輻射塊，而功率模塊60、260和270可以布置于熱輻射塊的兩個(gè)側(cè)表面上。根據(jù)前述實(shí)施例，控制電路基板40由作為一個(gè)例子的玻璃環(huán)氧基板形成，而功率電路基板70由作為一個(gè)例子的具有厚銅箔的玻璃環(huán)氧基板形成。然而控制電路基板40和功率電路基板70可以由任何其他類型的基板形成。根據(jù)前述實(shí)施例，控制電路配線部分由控制電路基板40提供，而功率電路配線部分由功率電路基板70提供。然而控制電路配線部分和功率電路配線部分可以例如由總線提供而不使用基板。參照一個(gè)或者兩個(gè)系統(tǒng)的三相AC控制單元描述了前述實(shí)施例。然而控制單元可以被配置成對(duì)應(yīng)于三個(gè)或者更多個(gè)系統(tǒng)或者生成除三相之外的多相AC功率。根據(jù)前述實(shí)施例，將驅(qū)動(dòng)裝置1描述為應(yīng)用于車輛的電功率轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。驅(qū)動(dòng)裝置1可以應(yīng)用于其他系統(tǒng)。本發(fā)明并不限于前述實(shí)施例和修改，可以以不同方式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種驅(qū)動(dòng)裝置，包括電動(dòng)機(jī)O)，具有電動(dòng)機(jī)罩(10)，形成為圓柱形狀以限定外圍；定子(20)，在徑向方向上位于所述電動(dòng)機(jī)罩(10)的內(nèi)側(cè)；線圈06)被纏繞以提供多個(gè)相 ’轉(zhuǎn)子(30)，在徑向上位于所述定子00)的內(nèi)側(cè)并且可相對(duì)于所述定子00)旋轉(zhuǎn)；以及軸(35)，可與所述轉(zhuǎn)子 (30) 一起旋轉(zhuǎn)；散熱器(50，250，350)，在所述電動(dòng)機(jī)罩(10)的軸向方向上與所述電動(dòng)機(jī)( 分離地布置；功率模塊(60，260，270)，設(shè)置于所述散熱器(50，250，350)上以切換對(duì)所述線圈06) 的電流供應(yīng)；控制電路配線部分(40)，設(shè)置于所述散熱器(50，250，350)上并且電連接到所述功率模塊(60，260，270)，以供應(yīng)用于控制所述電動(dòng)機(jī)(10)的控制電流；功率電路配線部分(70)，在與所述控制電路配線部分00)相對(duì)的位置處設(shè)置于所述散熱器(50，250，350)上，并且電連接到所述功率模塊(60，沈0，270)以供應(yīng)用于驅(qū)動(dòng)所述電動(dòng)機(jī)(10)的驅(qū)動(dòng)電流；控制電路連接器G9)，電連接到所述控制電路配線部分00)以輸入和輸出所述控制電流；以及功率電路連接器(79)，電連接到所述功率電路配線部分(70)以輸入和輸出所述驅(qū)動(dòng)電流，其中所述控制電路連接器G9)和所述功率電路連接器(79)被布置在所述控制電路配線部分GO)與所述功率電路配線部分(70)之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)裝置，還包括電容器(77)，電連接到所述功率電路配線部分(70)，并且被布置在所述控制電路配線部分GO)與所述功率電路配線部分(70)之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)裝置，還包括扼流線圈(76)，連接到所述功率電路配線部分(70)，并且被布置在所述控制電路配線部分GO)與所述功率電路配線部分(70)之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任一權(quán)利要求所述的驅(qū)動(dòng)裝置，其中所述散熱器(50，250，350)具有彼此間隔開的多個(gè)熱輻射塊(51，251，351)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的驅(qū)動(dòng)裝置，其中所述控制電路連接器G9)和所述功率電路連接器(79)被布置在所述多個(gè)熱輻射塊 (51,251,351)之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任一權(quán)利要求所述的驅(qū)動(dòng)裝置，其中所述控制電路連接器G9)和所述功率電路連接器(79) —體地形成為單個(gè)體。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任一權(quán)利要求所述的驅(qū)動(dòng)裝置，其中所述控制電路連接器G9)和所述功率電路連接器(79)相對(duì)于所述電動(dòng)機(jī)罩(10)的中心軸線上的預(yù)定點(diǎn)成點(diǎn)對(duì)稱地布置。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任一權(quán)利要求所述的驅(qū)動(dòng)裝置，其中所述控制電路配線部分G0)和所述功率電路配線部分(70)在所述電動(dòng)機(jī)(2)的軸向方向上彼此間隔開；并且所述控制電路連接器G9)和所述功率電路連接器(79)在相對(duì)的方向上徑向地向外開
全文摘要
在電動(dòng)機(jī)(2)上設(shè)置散熱器(50)。在散熱器(50)上設(shè)置功率模塊(60)以切換對(duì)電動(dòng)機(jī)線圈(26)的電流供應(yīng)?？刂齐娐坊?40)設(shè)置于散熱器(50)上并且電連接到功率模塊(60)。功率電路基板(70)電連接到功率模塊(60)并且設(shè)置在控制電路基板(40)相對(duì)于散熱器(50)的相對(duì)側(cè)?？刂齐娐愤B接器(49)電連接到控制電路基板(40)。功率電路連接器(79)電連接到功率電路基板(70)。控制電路連接器(49)和功率電路連接器(79)設(shè)置在控制電路基板(40)與功率電路基板(70)之間。
文檔編號(hào)H02M7/5387GK102248963SQ20111013903
公開日2011年11月23日 申請(qǐng)日期2011年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月21日
發(fā)明者山崎雅志, 松田直樹 申請(qǐng)人:株式會(huì)社電裝