專利名稱：電傳動裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及具有用于控制電動機傳動的電子控制單元的電傳動裝置和電動機。
背景技術：
在用于協(xié)助司機的轉向操作的電動助力轉向系統(tǒng)(electric power steering system)的一些傳統(tǒng)電傳動裝置中，把電子控制單元與電動機相結合。需要電傳動裝置的控制單元尺寸緊湊、噪聲低和有效增加電動機的輸出扭矩。根據以下專利文件1和2，把使輸入電源電壓的變化平滑的三個電容器布置在一行中。另外，六個功率模塊平行位于兩行中。三個電容器的行和六個功率模塊的行布置為 L形狀。從電源提供的電流從第一母線通過電容器向功率模塊和第二母線流動。(專利文件 1) JP 37四176(專利文件 2) JP 2004-215335A然而，在電容器和功率模塊布置為L形狀的情況下控制單元需要尺寸大。連接電容器和功率模塊的第一母線增加電導體的阻抗和降低電容器的性能。如果電導體的阻抗增加，則通過控制單元從電源向電動機提供的電流減小以及電動機的輸出扭矩減小。

發(fā)明內容
因此本發(fā)明的目的是提供尺寸緊湊的電傳動裝置。根據本發(fā)明的一個方面，電傳動裝置包括電動機、多個功率模塊、第一平滑電容器、扼流線圈和第二平滑電容器。電動機具有具有電動機殼體、定子、線圈、轉子和軸，電動機殼體形成為圓柱狀，定子在徑向上位于電動機殼體內部，線圈被纏繞成提供多個相，轉子在徑向上位于定子內部并能夠相對于定子旋轉，軸能夠與轉子一起旋轉。多個功率模塊處于軸的一個軸向端部側以把包括軸的旋轉軸線的平面夾在多個功率模塊中間。功率模塊中的每個功率模塊包括用于切換向線圈提供的電流的開關元件，用于在其中使開關元件模塑成型的模制部件和從模制部件突出的端子。第一平滑電容器電連接到功率電路連接器側以從電源向開關元件提供電流，以便減少電源噪聲。扼流線圈串聯(lián)電連接在電源與開關元件之間，以便減小向開關元件提供的功率的變化。第二平滑電容器并行電連接到開關元件， 以便吸收在切換對開關元件的電流供給時生成的紋波電流。第一平滑電容器、第二平滑電容器和扼流線圈中的至少一個位于功率模塊之間。


本發(fā)明的以上和其它目的、特征和優(yōu)點根據參照附圖進行的以下詳細描述變得更明顯。在圖中圖1是根據本發(fā)明第一實施例的使用電傳動裝置的動力轉向裝置的方框圖；圖2是根據第一實施例的電傳動裝置的剖視圖；圖3是在圖2中的方向III上觀看的根據第一實施例的電傳動裝置的平面圖4是在移除覆蓋物的情況下，在圖3中的方向IV上觀看的根據第一實施例的電傳動裝置的側視圖；圖5是從電動機的頂部側觀看的根據第一實施例的電傳動裝置的分解透視圖；圖6是從電動機的底部側觀看的根據第一實施例的電傳動裝置的分解透視圖；圖7是根據第一實施例的電傳動裝置中使用的電子控制單元的平面圖；圖8是在圖7中的方向VIII上觀看的第一實施例中的控制單元的側視圖；圖9是在圖7中的方向IX上觀看的第一實施例中的控制單元的側視圖；圖10是在圖7中的方向X上觀看的第一實施例中的控制單元的側視圖；圖11是第一實施例中的控制單元的透視圖；圖12是在圖11中移除功率電路基板的情況下，第一實施例中的控制單元的透視圖；圖13是在圖7中移除功率電路基板的情況下，第一實施例中的控制單元的平面圖；圖14是在移除熱沉和控制電路基板的情況下、以及在圖8中的方向XIV上觀看的第一實施例中控制單元的平面圖；圖15是在移除熱沉和控制電路基板的情況下，第一實施例中的控制單元的側視圖；圖16是在移除熱沉和控制電路基板的情況下，第一實施例中控制單元的透視圖；圖17是第一實施例中控制單元的功率電路基板的剖視圖；圖18是示出了第一實施例中功率電路基板的第四層和第一層的平面圖；圖19是示出了第一實施例中的功率電路基板的第二層的平面圖；圖20是示出了第一實施例中的功率電路基板的第三層的平面圖；圖21是根據本發(fā)明第二實施例的電傳動裝置的分解透視圖；圖22是在移除功率電路基板的情況下，根據第二實施例的電傳動裝置中使用的控制單元的透視圖；圖23是在移除功率電路基板的情況下，第二實施例中控制單元的平面圖；圖M是在圖23中的方向XXIV上觀看的第二實施例中的控制單元的側視圖；圖25是在圖23中的方向XXV上觀看的第二實施例中的控制單元的側視圖；圖沈是示出了第二實施例中的功率電路基板的第一層的平面圖；圖27是示出了第二實施例中的功率電路基板的第二層的平面圖；圖觀是示出了第二實施例中的功率電路基板的第三層的平面圖；圖四是示出了第二實施例中的功率電路基板的第四層的平面圖；圖30是在移除熱沉和控制電路基板的情況下，本發(fā)明第三實施例中的控制單元的平面圖；圖31是示出了第三實施例中的控制單元的功率電路基板的第四層和第一層的平面圖；圖32是示出了第三實施例中的控制單元的功率電路基板的第二層的平面圖；圖33是示出了第三實施例中的控制單元的功率電路基板的第三層的平面圖；圖34是根據本發(fā)明第四實施例的電傳動裝置的剖視圖35是沿著圖34中的線XXXV-XXXV獲取的電傳動裝置的剖視圖；圖36是根據本發(fā)明第四實施例的電傳動裝置的分解透視圖；圖37是沿著圖34中的線XXXVII-XXXVII獲取的電傳動裝置的剖視圖；圖38是在圖34中移除功率電路基板的情況下，根據第四實施例的控制單元的透視圖；以及圖39是圖34中圓形XXXIX表示的根據第四實施例的電傳動裝置的一部分的部分放大視圖。
具體實施例方式下面將參照圖中示出的各種實施例描述根據本發(fā)明的傳動裝置。在下述多個實施例中，通過相同的數(shù)字表明基本上一樣的配置以略去相同的描述。(第一實施例)根據本發(fā)明第一實施例的傳動裝置示于圖1至圖17中以及通過數(shù)字1指示。傳動裝置1應用于交通工具的電動助力轉向系統(tǒng)(稱作EPS)。首先參照圖1描述EPS的電配置。下文中描述的電配置可應用于其它實施例。如圖ι中所示，電傳動裝置1用于通過附連到柱身6 (方向盤5的旋轉軸)的齒輪7驅動柱身 6以生成旋轉扭矩來協(xié)助交通工具方向盤5的轉向操作。具體地，當司機操作方向盤5時， 電傳動裝置1通過檢測柱身6中生成的轉向扭矩和從未示出的CAN(控制區(qū)域網絡)獲取交通工具速度信息來協(xié)助司機對方向盤5的轉向操作。轉向扭矩由扭矩傳感器8檢測。電動機2是使齒輪7前向和反向旋轉的無刷電動機。提供電子控制單元3以控制向電動機2的電流供給和電動機2的傳動操作?？刂茊卧?具有提供電動機2的驅動電流的功率電路100和控制電動機2的傳動的控制電路90。功率電路100具有在電源75與供電線之間提供的扼流線圈76、第一平滑電容器 77、第一倒相器電路80和第二倒相器電路89。第一平滑電容器77和扼流線圈76形成濾波器電路從而減少從共用電源75工作的其它外部裝置傳輸?shù)脑肼?。它還減少從電傳動裝置 1向共用電源75的其它外部裝置傳輸?shù)脑肼暋５瓜嗥麟娐?0和89的配置相同，所以下面描述第一倒相器電路80。倒相器電路80具有作為一個類型場效應晶體管的MOSFET (金屬氧化物半導體場效應晶體管，稱作 FET)81至86。根據柵極電勢在源極漏極路徑之間接通(導通)或關斷(不導通)FET 81 至86。FET 81至86是開關元件。FET 81具有連接到供電線側的漏極和連接到FET 84漏極的源極。FET 84具有通過分流電阻器99接地的源極。FET 81與FET 84之間的聯(lián)結處連接到電動機2的U相線圈。FET 82具有連接到供電線側的漏極和連接到FET 85漏極的源極。FET 85具有通過分流電阻器99接地的源極。FET 82與FET 85之間的聯(lián)結處連接到電動機2的V相線圈。 FET 83具有連接到供電線側的漏極和連接到FET 86漏極的源極。FET 86具有通過分流電阻器99接地的源極。FET 83與FET 86之間的聯(lián)結處連接到電動機2的W相線圈。倒相器電路80具有供電繼電器87和88。供電繼電器87和88由與FET 81至86 類似的MOSFET形成。在作為上側FET的FET 81至83與電源75之間提供供電繼電器87 和88以在出現(xiàn)異常時中斷電流通過FET 81至86流向電動機2側。
分流電阻器99電連接在作為下側FET的FET 84至86與地之間。通過檢測分流電阻器99中流動的電流或得出的電壓來檢測W相線圈、V相線圈和U相線圈中流動的電流。作為電解電容器的多個(例如，兩個)第二平滑電容器78電連接在分流電阻器99 的地側(低電勢側)與在供電線側(高電勢側)提供的FET81至86的電源側之間。第二平滑電容器78通過儲存電荷來抑制噪聲分量(比如浪涌電壓)和協(xié)助向FET 81至86的電源供給?？刂齐娐?0具有預驅動器91、定制IC 92、作為旋轉檢測部件的位置傳感器93和微型計算機94。定制IC 92具有作為功能塊的穩(wěn)壓器電路95、位置信號放大器電路96和檢測電壓放大器電路97。穩(wěn)壓器電路95是用于穩(wěn)定供電的穩(wěn)定電路。穩(wěn)壓器電路95穩(wěn)定向每個部件提供的電能。例如，微型計算機94使用被穩(wěn)壓器電路95穩(wěn)定的預定電壓(例如，5V)工作。來自位置傳感器93的信號施加到位置信號放大器電路96。位置傳感器93檢測電動機2的旋轉位置，向位置傳感器信號放大器電路96施加旋轉位置信號。位置傳感器信號放大器電路96放大和輸出旋轉位置信號。檢測電壓放大器電路97檢測分流電阻器99的電壓以及放大和輸出分流電阻器99的端子電壓。把電動機2的旋轉位置信號和分流電阻器99的端子電壓輸入到微型計算機94。 還從附著到柱身6的扭矩傳感器8向微型計算機94輸入轉向扭矩信號。通過CAN把交通工具速度信息輸入到微型計算機94。在輸入轉向扭矩信號和交通工具速度信息時，微型計算機94與旋轉位置信號相對應地通過預驅動器91控制倒相器電路80，以使得與交通工具行進速度相對應地協(xié)助由方向盤5進行的轉向操作。具體地，微型計算機94通過預驅動器91通過切換FET 81至86 的通/斷狀態(tài)來控制倒相器電路80。由于FET 81至86的柵極連接到預驅動器91的六個輸出端子，所以預驅動器91通過改變柵極電壓來切換FET 81至86的通/斷狀態(tài)。微型計算機94按照從檢測電壓放大器電路97輸入的分流電阻器99的端子電壓來控制倒相器電路80，以使得向電動機2提供的電流近似于正弦波形。微型計算機94還以與控制倒相器電路80類似的方式控制倒相器電路89。接下來參照圖2至圖6描述電傳動裝置1的機械結構。電傳動裝置1具有堆疊結構，其中控制單元3位于電動機2的一個軸向端部側。電動機2和控制單元3因而在電動機2的軸向方向上(S卩，圖2中的上下方向上)彼此耦接。電動機2具有電動機殼體10、定子20、轉子30、軸35等。如圖2和圖3中所示，電動機殼體10形成為圓柱形狀并用鐵等制成。通過螺釘?shù)仍谂c控制單元3相對的軸向端部把由鋁制成的端部框架14牢固固定到電動機殼體10。在控制單元3側的端部的軸向中心在電動機殼體10中提供開口 11。軸35穿過開口。在控制單元3側的電動機殼體10的端部提供樹脂導向器16。樹脂導向器16基本上形成環(huán)形的形狀，具有開著的中心部分。定子20在徑向方向上位于電動機殼體10內部。通過在作為磁性材料薄板堆疊的堆疊鐵芯上繞導線來形成定子20。導線形成電動機2的W相、V相和U相的三個線圈26。如圖5中所示，在樹脂導向器16中形成六個孔17。從六個孔17的六個部位取出線圈沈以形成電動機引線27。電動機引線27穿過樹脂導向器16中形成的六個孔17。因此，電動機引線27通過樹脂導向器16定位并與電動機殼體10確保隔離。電動機引線27 被朝向控制單元3側取出以及通過與倒相器電路80和89對應的功率模塊60的徑向外部部分和控制電路基板40向功率電路基板70連接。即，電動機引線27當在電動機2的軸向方向上觀看時在徑向上位于功率模塊60外部。功率電路基板70是印制電路板。轉子30如圖2中所示在徑向上位于定子20內側以使得它可相對于定子20旋轉。 轉子30由磁性材料(比如鐵)形成為圓柱形狀。轉子30具有轉子芯31和在徑向上位于轉子芯31外側的永磁體32。把永磁體32布置成使得N極和S極在圓周方向上交替。把軸35固定在轉子芯31的中心軸線中形成的軸孔33中。通過電動機殼體10中提供的承載物12和端部框架14中提供的承載物15可旋轉地支撐軸35。因此軸35相對于定子20可與轉子30 —起旋轉。軸35在其在控制單元3側的軸向端部具有磁體36。固定到控制單元3側的軸35 的軸向端部的磁體36朝向控制單元3側裸露。磁體36處于面向控制電路基板40的在電動機2側的端部表面41。如圖4至圖6中所示，軸35在相對于電動機殼體10與控制單元3相對的位置具有輸出端37。靠近軸35的輸出端37，提供其中包括齒輪7的齒輪箱(未示出)。軸35驅動輸出端37旋轉。通過齒輪箱的齒輪嚙合輸出端37以使得通過電動機2的軸35的旋轉向柱身6施加傳動力。在電動機殼體10在軸向方向上突出時形成的電動機殼體區(qū)域內提供有控制單元 3?？刂茊卧?具有兩個功率模塊60、作為電源連接器的功率電路連接器79、第一平滑電容器77、第二平滑電容器78、扼流線圈76、熱沉50、功率電路基板70、控制電路基板40等。控制電路基板40是由例如玻璃環(huán)氧樹脂基板形成的四層基板以及形成為總體上矩形板形狀以使得它在電動機殼體區(qū)域內。在控制電路基板40的四角形成凹槽42作為用于把熱沉50組裝到電動機殼體10的裕度。從電動機2側通過螺釘47把控制電路基板40 螺釘固定到熱沉50。形成控制電路90的各種電子部件安裝在控制電路基板40上。在控制電路基板 40的在電動機2側的端部表面41上安裝預驅動器91、定制IC92、位置傳感器93和微型計算機94。位置傳感器93總體上提供在控制電路基板40的中心，面對軸35的磁體36。通過此布置，通過檢測由與軸35 —起旋轉的磁體36提供的磁場的改變來檢測軸35的旋轉。 沿著長側的外圍在控制電路基板40形成大量通孔43以便與功率模塊60的控制端子相連。 在與電動機2相反的位置向短側連接控制電路連接器45。提供控制電路連接器45以可從電動機2的徑向外部部分連接到電導體，以使得從傳感器輸入傳感器信息。熱沉50由兩個熱輻射塊51和連接熱輻射塊51的中間部件52形成。通過良好熱傳導材料(比如鋁)將熱輻射塊51和中間部件52整體地形成為單一體。熱輻射塊51被提供為面向彼此以把包括軸35旋轉中心的假想平面夾在當中。熱輻射塊51各自形成寬柱形狀。每個熱輻射塊51在它的兩端具有連接部件M 和55。連接部件M和55在電動機2的軸向方向上形成通孔。螺釘56插入連接部件M中并緊固到電動機殼體10。此外，螺釘插入連接部分55以及連同覆蓋物68 —起緊固到電動機殼體10。圖7至圖16中示出了控制單元3。在圖12和13中，然而，未示出功率電路基板70。在圖14至16中，未示出熱沉50和控制電路基板40。功率模塊60位于電動機2的徑向方向上在熱沉50外部的位置，與軸35總體上平行。每個功率模塊60布置在熱沉50的每個熱輻射塊51上。功率模塊60具有形成FET但是未示出的半導體芯片、由銅形成的導體圖案、在其中使半導體芯片模制成型的模制部件 61、從模制部件61 —側突出的控制端子64和從模制部件61另一側突出的功率端子65。通過螺釘69把功率模塊60螺釘安裝到熱沉50。功率模塊60生成的熱量通過熱量輻射片輻射到熱沉50。在功率模塊60中，半導體芯片、分流電阻器66等安裝在由銅形成的導體圖案上并通過樹脂模制部件61模塑成型。功率模塊60中的一個功率模塊使圖1中示出的倒相器電路80整體樹脂模塑為單一體。功率模塊60中的其它功率模塊也使倒相器電路89整體樹脂模塑為單一體。如圖12至圖16中所示，第一平滑電容器77、第二平滑電容器78和扼流線圈76位于熱沉50的熱輻射塊51之間形成的空間內。第二平滑電容器78的數(shù)量是四，具體地，倒相器電路80兩個和倒相器電路89兩個。這些是大尺寸的電子部件以及在兩個功率模塊60 之間提供。這些大尺寸電子部件安裝在功率電路基板70的在電動機2側的一個表面上。第一平滑電容器77和第二平滑電容器78是鋁電解電容器。第二平滑電容器78 在外徑上比第一平滑電容器77大以及電容更大。第一平滑電容器77和第二平滑電容器78 總體上以圓柱形狀形成。第一平滑電容器77和第二平滑電容器78布置成使得各軸線總體上與電動機2的軸35的軸線平行。如圖14中所示，位于一個熱輻射塊51側和另一熱輻射塊51側的第二平滑電容器 78之間的距離Dl比位于一個熱輻射塊51側的第二平滑電容器78或另一熱輻射塊51側的第二平滑電容器78之間的距離D2短。為此，把四個第二平滑電容器78布置成使得通過如圖13和14中所示連接四個平滑電容器78的軸線以三角形形狀形成的假想線Z當在軸向方向上從軸35的一個軸向端部側觀看時總體上形成矩形。把第一平滑電容器77布置成使得它的軸線當在軸向方向上從軸35的一個軸向端部側觀看時位于假想線Z的對角線的交叉點上。通過等于或小于2mm的各間隔緊密布置第一平滑電容器77和四個第二平滑電容器78。扼流線圈76總體上形成管狀或環(huán)狀形狀，其軸向長度比其外徑短。扼流線圈76 被布置成使得它的軸線與軸35的軸線垂直。扼流線圈76在從軸35的一個軸向端部側在軸向方向上觀看時位于矩形的假想線Z外側。把扼流線圈76布置成在從軸35的一個軸向端部側在軸向方向上觀看時與軸35不重疊。如圖13中所示在徑向上與控制電路連接器45相對一側提供功率電路連接器79。 提供功率電路連接器79使得電導體可從電動機2徑向上的外部連接和連接到電源75。因而，通過功率電路連接器79為功率電路基板70提供電能。通過功率電路連接器79、功率電路基板70、功率模塊60和電動機引線27把來自電源75的電能提供給定子20上纏繞的線圈26。在圖1至圖6中示出的覆蓋物68內容納控制單元3。覆蓋物68由磁性材料(比如鐵)形成以防止電場從控制單元3泄漏到外部和防止灰塵等進入到控制單元3側中。覆蓋物68具有與電動機殼體10總體上一樣的直徑以及形成為向底部電動機2側敞開的圓柱形狀。通過螺釘57把覆蓋物68與熱沉50—起螺釘安裝到電動機殼體10。在控制電路連接器45和功率電路連接器79對應的位置在覆蓋物68中形成凹槽或凹陷67?？刂齐娐愤B接器45和功率電路連接器79暴露成從凹陷67在徑向上向外的方向上敞開。在樹脂導向器16的與功率電路連接器79側提供的凹陷67對應的位置形成突出部18。在樹脂導向器 16形成步進部件19以與覆蓋物68 —起安裝。參照圖1和圖17至20描述功率電路基板70上形成的導體圖案。功率電路基板 70具有四層結構。第一層111和第四層114中每層的厚度約35 μ m。第二層112和第三層 113中每層的厚度約70 μ m。由于在功率電路基板70上形成例如約20 μ m厚度的電鍍層 110，所以第一層111和第四層114中的每層最終的總厚度約55μ m。第一層111至第四層 114通過過孔115的電鍍層110連接。圖18中示出了第四層114和第一層111的導體圖案。圖19中示出了第二層112 的導體圖案。圖20中示出了第三層113的導體圖案。在第一層111至第四層114上形成寬導體101至107。描述通過在第一層111至第四層114上形成的導體101至107的電流流動。從電源75提供的電流從功率電路連接器79的端子A向第四層114和第一層111的導體101流動。噪聲分量通過第一平滑電容器77的引線線路B和C從導體101被吸收至第三層113的導體102、以及隨后通過功率電路連接器79的端子Y從導體102吸收至地。電流通過扼流線圈76的引線E和F從第四層114和第一層111的導體101向導體103流動。電流通過功率端子G從導體103向功率模塊60的供電繼電器87和88流動。 電流通過功率端子H從供電繼電器87和88向第二層112的導體104流動。電流通過高電勢側的FET 81至83，功率端子N、0和P，第一至第四層111至114的導體105至107，以及電動機線路Q、S和U從導體104向相應線圈(即，U相線圈、V相線圈和W相線圈)流動。電流通過電動機線路Q、S和U，低電勢側的相應FET 84至86，分流電阻器99，功率端子W和X從U相線圈、V相線圈和W相線圈向第三層113的導體102流動。電流通過功率電路連接器79的端子Y從導體102向地流動。第二平滑電容器78把一個引線I、J連接到第二層112的導體104以及把另一引線K、L連接到第三層113的導體102以協(xié)助向FET 81至86的供電。第二平滑電容器78還吸收通過FET 81至86的切換生成的紋波電流。在電傳動裝置1的操作中，控制電路基板40上提供的微型計算機94通過預驅動器91生成通過PWM(脈寬調制)控制形成的脈沖信號，以基于從位置傳感器93、扭矩傳感器 8、分流電阻器99等提供的信號按照交通工具的行進速度協(xié)助方向盤5的轉向。通過控制端子64把此脈沖信號輸出到由功率模塊60形成的系統(tǒng)的倒相器電路80 和89，以使得功率模塊60的FET 81至86的通/斷切換操作得到控制。因而向線圈沈提供彼此相位移位的正弦波電流以使得生成旋轉磁場。通過旋轉磁場使轉子30和軸35作為單一體旋轉。通過軸35的旋轉，從輸出端37向柱身6的齒輪7輸出傳動力以使得協(xié)助司機通過方向盤5進行的轉向操作。根據第一實施例的電傳動裝置1提供以下優(yōu)點。(1)在功率模塊60之間布置第一平滑電容器77、第二平滑電容器78和扼流線圈 76。把第二平滑電容器78布置成使得在從軸35的一個軸向端部側在軸向方向上觀看時連接第二平滑電容器78軸線的假想線Z，形成矩形形狀。直徑比第二平滑電容器78的直徑小的第一平滑電容器77處于使得它的軸線位于矩形的假想線Z的對角線的交叉點上。作為結果，用于布置第一平滑電容器77和第二平滑電容器78的空間的尺寸可以較小。由此減小控制單元3的尺寸，電傳動裝置1的尺寸可以緊湊。(2)把扼流線圈76布置成使得它的軸線與電動機2的軸35的軸線垂直。通過相鄰地放置扼流線圈76軸向方向上的外壁和第二平滑電容器78，可以在尺寸上減小用于布置第一平滑電容器77、第二平滑電容器78和扼流線圈76的空間。(3)在功率模塊60之間提供第一平滑電容器77、第二平滑電容器78和扼流線圈 76。作為結果，可以使得電連接這些大電子部件和功率模塊60的功率端子65的導體101 至107短和寬。使得導體101至107的阻抗低?？梢砸蚨倪M第二平滑電容器78和第一平滑電容器77的性能，可以減少電源噪聲。(4)在功率模塊60之間提供第一平滑電容器77和扼流線圈76。作為結果，可以降低從電源75通過扼流線圈76至供電繼電器87和88的阻抗。進一步地，通過使第二平滑電容器78位于功率模塊60之間，可以減少倒相器電路80和89的阻抗。因此，可以抑制從電源75向電動機2提供的電流的減少?？梢砸蚨黾与妱訖C2的輸出扭矩。在電動機 2的輸出扭矩相同的情況下，可以抑制導體101至107和FET 81至88的發(fā)熱。(5)第一平滑電容器77、第二平滑電容器78和扼流線圈76外部提供的熱沉50的熱輻射塊51當在軸35的軸向方向上觀看時總體上與由假想線Z限定的矩形的長邊側平行地延伸。作為結果，可以減小熱沉50、功率模塊60、扼流線圈76、第二平滑電容器78和第一平滑電容器77的外圍尺寸，以使得可以在總體上為圓柱形狀的電動機殼體10的外徑內形成控制單元3。因而，可以減小電傳動裝置1的尺寸。(第二實施例)圖21至四中示出了根據本發(fā)明第二實施例的電傳動裝置。根據第二實施例，熱沉250具有兩個熱輻射塊251。為熱輻射塊251中的每個熱輻射塊提供兩個模塊單元260 和270。S卩，在熱沉250上安裝四個模塊單元260和270。把一個模塊單元260布置在熱輻射塊251的在功率電路基板70側的頂部外壁上。 把另一個模塊單元270布置在熱輻射塊251的側外壁上。即，把半導體模塊單元260布置成總體上與軸35的旋轉中心垂直，把半導體模塊單元270布置成總體上與軸35的旋轉中心平行。半導體模塊單元260和270分別具有四個半導體模塊261至264和271至274以及金屬基板265和275。用螺釘269通過熱量輻射片固定金屬板265和275把半導體模塊單元260和270分別螺釘安裝到熱沉250。半導體模塊261至264和271至274是功率模塊。三個端子266 (柵極、源極和漏極)從熱輻射塊251的外頂壁上的半導體模塊單元 260的半導體模塊261至沈4中的每個半導體模塊突出，并總體上垂直地彎折以朝向功率電路基板70側延伸。三個端子276(柵極、源極和漏極)從熱輻射塊251的外側壁上的半導體模塊單元270的半導體模塊271至274中的每個半導體模塊突出，并朝向功率電路基板70側延伸。半導體模塊261至264和271至274的端子266和276插入在功率電路基板70中形成的通孔中以及通過焊接等電連接到功率電路基板70。在熱輻射塊251的面向功率電路基板70的頂部外壁上布置的半導體模塊單元沈0 的半導體模塊261至264對應于一個倒相器電路80的FET81至83和供電繼電器87。在熱輻射塊251的面向電動機2的徑向方向上的外側壁上布置的半導體模塊單元270的半導體模塊271至274對應于一個倒相器電路80的FET 84至86和供電繼電器88。另一熱輻射塊251上布置的半導體模塊單元260和270的半導體模塊261至264 和271至274對應于另一倒相器電路89的FET和供電繼電器87和88。根據第二實施例，與第一實施例類似地，在熱沉50的兩個熱輻射塊51之間形成的空間內布置第一平滑電容器77、第二平滑電容器78和扼流線圈76。在四個功率模塊260 和270之間提供這些大尺寸電子部件。圖沈至四中示出了功率電路基板70中形成的導體圖案。圖沈示出了第一層 211的導體圖案。圖27示出了第二層212的導體圖案。圖觀示出了第三層213的導體圖案。圖四示出了第四層214的導體圖案。在第一層211至第四層214中形成寬導體221 至 231。參照圖1和圖沈至圖四描述第一層211至第四層214中形成的導體221至233 中電流的流動。從電源75提供的電流向導體221、從功率電路連接器79向第四層214的導體221流動。噪聲分量通過第一平滑電容器77的引線B和C從導體221被吸收至第三層 213的導體223和第一層211的導體222的導體223、以及隨后通過功率電路連接器79的端子Y從導體222和223被吸收至地。電流通過扼流線圈76的引線E和F從第四層214的導體221向第二層212的導體2 流動。電流從導體224向供電繼電器87和88的端子G流動。電流從供電繼電器87 和88的端子H向第三層213的導體225流動。電流通過高電勢側的FET 81至83、第二層 212和第四層214的導體2 至231、以及電動機線路Q至V從導體225向相應線圈(即， U相線圈、V相線圈和W相線圈)流動。電流通過電動機線路Q至V和低電勢側的相應FET 84至86從U相線圈、V相線圈和W相線圈向第一層211的導體222和第三層213的導體223流動。電流通過功率電路連接器79的端子Y從導體222和223向地流動。第二平滑電容器78把一個引線I、J連接到第三層213的導體225以及把另一引線線路K和L連接到第三層213的導體223以協(xié)助向FET 81至86的供電。第二平滑電容器78還吸收由FET 81至86的切換生成的紋波電流。根據第二實施例，控制電路基板40和功率電路基板70通過端子278電連接。半導體模塊261至264和271至274通過功率電路基板70的第一層211和第三層213中形成的導體232和233分別連接到控制電路基板40。通過圖21至圖23中示出的端子278以及功率電路基板70的第一層211和第四層214的導體232和233把從控制電路基板40輸出的控制信號傳輸給半導體模塊261至264和271至274，以使得控制半導體模塊261至 264和271至274的通/斷。因此，以與第一實施例相同的方式驅動和控制電動機2。根據第二實施例，提供了上述優(yōu)點⑴至(5)。另外，使用在其中使各FET樹脂模塑的半導體模塊261至264和271至274。把半導體模塊261至264和271至274布置在面向功率電路基板70的熱沉250的表面上。因此，可以有效地使用控制單元3的空間以使得可以減小電傳動裝置的尺寸。(第三實施例)圖30至圖33中示出了根據本發(fā)明第三實施例的電傳動裝置。此實施例是第一實施例的變型。根據第三實施例，與第一實施例不同地布置第一平滑電容器77、第二平滑電容器 78和扼流線圈76。把這些大尺寸電子部件布置成使得第一平滑電容器77、扼流線圈76和第二平滑電容器78按此次序從功率電路連接器79側布置在功率電路基板70上。第二平滑電容器78被布置成使得在從軸35的一個軸向側在軸向方向上觀看時連接第二平滑電容器78軸線的假想線Z形成方形形狀。圖31至圖33中示出了功率電路基板70中形成的導體。圖31示出了第四層314 和第一層311的導體圖案。圖32示出了第二層312的導體圖案。圖33示出了第三層313 的導體圖案。在第一層311至第四層314中形成寬導體321至331。參照圖1和圖31至圖34描述第一層311至第四層314中形成的導體321至3 中電流的流動。從電源75提供的電流從功率電路連接器79的端子A向第四層314和第一層311的導體321流動。噪聲分量通過第一平滑電容器77的引線B和C向第四層314和第一層311的導體322以及第三層313的導體323流動、以及隨后通過功率電路連接器79 的端子Y從導體322和323向地流動。電流通過扼流線圈76的引線E和F從第四層314和第一層311的導體321向導體3M流動。電流從導體3M從導體324向供電繼電器87和88的端子G流動。電流從供電繼電器87和88的端子H向第二層312的導體325流動。電流從導體325通過功率端子 M、高電勢側的FET 81至83、功率端子N、0、P、以及第一層至第四層的導體3 至328向相應線圈(即，U相線圈、V相線圈和W相線圈)流動。電流從U相線圈、V相線圈和W相線圈通過電動機線路Q至V、低電勢側的相應FET 84至86和功率端子W、X向第三層313的導體323流動。電流從導體322通過功率電路連接器79的端子Y向地流動。第二平滑電容器78把一個引線I、J連接到第二層312的導體 325以及把另一引線K和L連接到第三層313的導體323以協(xié)助向FET 81至86的供電。 第二平滑電容器78還吸收通過FET 81至86的切換生成的紋波電流。根據第三實施例，提供了上述優(yōu)點(1)至(5)。(第四實施例)圖34至39中示出了根據本發(fā)明第四實施例的電傳動裝置。根據第四實施例，如圖36至圖38中所示，從功率電路連接器79側把第一平滑電容器77、扼流線圈76和第二平滑電容器78按這個次序安裝在功率電路基板70上。功率電路連接器79和控制電路連接器45被提供為在同一方向上開放。如圖39 中所示向軸35的在控制電路基板40側的軸向端部安裝圓柱附著物38。把磁體36牢牢固定到附著物38。把位置傳感器93安裝在控制電路基板40上以在軸35的軸線上和在面向磁體36的一側。位置傳感器93可以是磁阻(MR)傳感器，其按照穿過它的內部傳感元件的磁通量使其電阻值變化。位置傳感器93檢測由與軸35 —起旋轉的磁體36引起的磁通量的改變。因此，檢測轉子30的位置。扼流線圈76具有圍繞管狀芯761纏繞的繞組762和管狀芯761。芯761的軸線和軸35的軸線總體上彼此垂直。扼流線圈76的芯761被形成為具有橫穿芯761軸線的矩形橫截面。把位置傳感器93布置成與扼流線圈76的軸向端部隔開距離L，如圖39中所示。 把此距離L設置成使得位置傳感器93可以在不受扼流線圈76漏通量影響的情況下準確地檢測磁體36生成的磁場的改變。位置傳感器93和扼流線圈76在投影到與軸35的軸線垂直的假想平面上時在徑向方向上分隔開。當電流在扼流線圈76的繞組762中流動時，以在繞組762外部循環(huán)的方式生成磁場或磁通量。即，在與繞組762延伸的方向垂直的方向上生成扼流線圈76的磁場。因此，扼流線圈76的漏通量在芯761的軸向方向和徑向方向上增加。通過把位置傳感器93布置成在扼流線圈76的徑向方向上與扼流線圈76不重疊，減少了扼流線圈76的漏通量的影響。因此，使得位置傳感器93能夠檢測磁體93的磁通量，以使得可以準確地檢測轉子30的位置。第四實施例也提供了同樣的上述優(yōu)點⑴至(5)。由于減少了功率電路基板70的串擾，所以可以抑制電源的噪聲。(其它實施例)根據上述實施例，在與電動機2的齒輪箱相反那側提供控制單元3。然而，可以在電動機2與齒輪箱之間提供控制單元3。在此情形中，電動機2的軸35經過在相對的熱輻射塊51、控制電路基板40和功率電路基板70之間形成的空間朝向齒輪箱側延伸。根據上述實施例，電動機2與倒相器80和89這兩個系統(tǒng)相關聯(lián)。也可以使電動機2與倒相器的三個系統(tǒng)或一個系統(tǒng)相關聯(lián)。根據上述實施例，第一平滑電容器77、第二平滑電容器78、扼流線圈76和功率模塊60通過功率電路基板70的導體電連接。然而，這種大尺寸電子部件和功率模塊例如也可以通過母線等連接。根據上述實施例，在功率模塊60中使多個FET 81至88樹脂模塑。然而，可以只使FET 81至88的一部分樹脂模塑。功率模塊60可以是兩個或更多個。根據上述實施例，使用FET 81至88作為開關元件。然而，可以使用任何種類的開關元件，只要這種元件具有電流供給切換功能。根據上述實施例，第一平滑電容器77、第二平滑電容器77和扼流線圈76示出為插入和安裝的部件。然而這些電子部件可以用作表面安裝部件。根據上述實施例，第一平滑電容器77、第二平滑電容器78被示出為鋁電解電容器。電容器77和78然而可以是其它電容器，比如薄膜電容器?？梢灾苯舆B接功率模塊和電容器的端子。根據上述實施例，熱沉50、250形成為單一體，其中兩個熱輻射塊51、251通過中間部件52、252耦接。熱輻射塊可以形成為在單一體中不彼此耦接的單獨部分。根據上述實施例，第一平滑電容器77、第二平滑電容器78和扼流線圈76全部在功率模塊60之間提供。然而，可以在功率模塊60之間只提供第一平滑電容器77、第二平滑電容器78和扼流線圈76的一部分。根據上述實施例，電傳動裝置1用在EPS中?？梢园央妭鲃友b置1應用于其它技術領域。因此，本發(fā)明不限于上述實施例而是可以在其它各種實施例中實施。
權利要求
1.一種電傳動裝置，包括電動機O)，具有電動機殼體(10)、定子(20)、線圈( )、轉子(30)和軸(35)，所述電動機殼體(10)形成為圓柱狀，所述定子00)在徑向上位于所述電動機殼體內部，所述線圈 (26)被纏繞成提供多個相，所述轉子(30)在徑向上位于所述定子內部并能夠相對于所述定子旋轉，所述軸(3 能夠與所述轉子一起旋轉；多個功率模塊(60、260、270)，處于所述軸的一個軸向端部側以把包括所述軸的旋轉軸線的平面夾在所述多個功率模塊(60二60、270)中間，所述功率模塊中的每個功率模塊包括用于切換向所述線圈提供的電流的開關元件(81至86)，用于將所述開關元件模塑在其中的模制部件(61)和從所述模制部件突出的端子(65、沈6、276)；第一平滑電容器(77)，電連接到功率電路連接器(79)側以從電源(7 向所述開關元件提供電流，以便減少電源噪聲；扼流線圈(76)，串聯(lián)電連接在所述電源與所述開關元件之間，以便減小向所述開關元件提供的功率的變化；以及第二平滑電容器(78)，并行電連接到所述開關元件，以便吸收在切換對所述開關元件的電流供給時生成的紋波電流，其中，第一平滑電容器、第二平滑電容器和扼流線圈中的至少一個位于所述功率模塊之間。
2.如權利要求1所述的電傳動裝置，其中第二平滑電容器(78)包括偶數(shù)個形成圓柱狀的平滑電容器(78)，所述平滑電容器 (78)被布置成使得所述平滑電容器的軸線總體上與所述軸的軸線平行，當在所述軸的軸向方向上觀看時，通過連接四個平滑電容器的軸線形成的假想線(Z)總體上形成矩形。
3.如權利要求2所述的電傳動裝置，其中所述第一平滑電容器(77)總體上形成為圓柱狀，被布置成使得所述第一平滑電容器的軸線總體上與所述軸的軸線平行，當在所述軸的軸向方向上觀看時，所述第一平滑電容器的軸線位于由連接四個平滑電容器的所述假想線形成的矩形的對角線上。
4.如權利要求1至3中任一項所述的電傳動裝置，其中所述扼流線圈(76)總體上形成為管狀，被布置成使得所述扼流線圈的軸線與所述軸的軸線垂直。
5.如權利要求1至3中任一項所述的電傳動裝置，進一步包括位于所述功率模塊中的一個那側與另一個那側的所述平滑電容器之間的距離，短于位于所述功率模塊中的一個和另一個中任一個那側的所述平滑電容器中的兩個平滑電容器之間的距離。
6.如權利要求1至3中任一項所述的電傳動裝置，進一步包括熱沉(50)，當在所述軸的軸向方向上觀看時，總體上與形成所述矩形的假想線的長邊平行地延伸，并位于所述功率模塊和所述第一平滑電容器、所述第二平滑電容器和所述扼流線圈之間的空間中。
7.如權利要求1至3中任一項所述的電傳動裝置，其中用于向所述開關元件提供電流的電源側的導體是印制電路板的導體，所述印制電路板設在所述第一平滑電容器的一個軸向側，所述第一電容器、所述扼流線圈和所述第二電容器安裝在所述印制電路板上。
8.如權利要求7所述的電傳動裝置，進一步包括控制電路基板(40)，位于所述第一平滑電容器的另一軸向端部側并具有控制所述開關元件進行的電流切換的微型計算機(94)。
9.如權利要求1或2所述的電傳動裝置，其中所述第一電容器(77)、所述扼流線圈(76)和所述第二電容器(78)從所述功率電路連接器(79)側按列出的這個次序位于印制電路板上。
10.如權利要求9所述的電傳動裝置，進一步包括磁體(36)，附連到所述軸的端部以面向所述控制電路基板；以及位置傳感器(93)，被設置為面向所述磁體以檢測所述磁體的磁通量的改變， 其中，所述磁體和所述位置傳感器在所述軸的徑向方向上分隔開以使得所述磁體和所述位置傳感器被投影到與所述軸的軸線垂直的假想平面上時不交迭。
11.如權利要求10所述的電傳動裝置，其中所述扼流線圈(76)具有管狀芯和圍繞所述管狀芯纏繞的繞組； 所述芯的軸線和所述軸的軸線總體上彼此垂直；以及所述管狀芯總體上具有矩形形狀的橫截面，所述橫截面的平面與所述軸的軸線垂直。
12.如權利要求1至3中任一項所述的電傳動裝置，其中所述第一平滑電容器、所述扼流線圈和所述第二平滑電容器全都夾在所述功率模塊之
全文摘要
一種電傳動裝置。提供兩個功率模塊(60)以彼此面對，把包括軸(35)的旋轉軸線的平面夾在當中，其中使用于切換向電動機(2)的線圈(26)提供的電流的開關元件(81至86)樹脂模塑成型。第一平滑電容器(77)、第二平滑電容器(78)和扼流線圈(76)位于功率模塊(60)之間。通過把大尺寸電子部件固定在功率模塊(60)之間，可以減小控制單元(3)的尺寸，可以減少連接電子部件和功率模塊(60)的電導體的阻抗。
文檔編號H02K11/00GK102255436SQ20111013570
公開日2011年11月23日 申請日期2011年5月20日 優(yōu)先權日2010年5月21日
發(fā)明者安部達也, 宮地修平, 山崎雅志 申請人:株式會社電裝