專利名稱：控制單元和使用該控制單元的驅(qū)動(dòng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種控制單元和一種使用該控制單元來驅(qū)動(dòng)和控制電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的驅(qū)
動(dòng)裝置。
背景技術(shù)：
根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)中已知的三相電動(dòng)機(jī)，這種電動(dòng)機(jī)在三相交流電提供至電動(dòng)機(jī)時(shí)被驅(qū)動(dòng)從而旋轉(zhuǎn)。在用于三相電動(dòng)機(jī)的電源是具有預(yù)定電壓的直流電源的情況下，有必要提供具有多個(gè)開關(guān)裝置的控制單元，根據(jù)控制單元來切換提供至定子線圈的電流，使得不同相位的定子線圈電流被提供到相應(yīng)的定子線圈(例如，三相線圈)。例如，如日本專利公開 No. H03-89837所公開，開關(guān)裝置布置在散熱裝置上。在上述現(xiàn)有技術(shù)中，由流經(jīng)開關(guān)裝置的電流所生成的磁場(chǎng)可對(duì)諸如連接器的其它電子零件和/或部件產(chǎn)生不利影響。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述缺點(diǎn)，做出了本公開。本公開的一個(gè)目的是提供一種控制單元和使用該控制單元的驅(qū)動(dòng)裝置，該控制單元和驅(qū)動(dòng)裝置能夠抑制來自開關(guān)裝置的噪聲的傳播。根據(jù)本公開的特征(例如，如權(quán)利要求I中所限定的)，一種用于控制電負(fù)載的控制單元，具有電力輸入端子、電力輸出端子、多個(gè)開關(guān)裝置、接線部和金屬底架。所述電力輸入端子連接至電源。所述電力輸出端子連接至所述電負(fù)載。所述多個(gè)開關(guān)裝置設(shè)置在所述電力輸入端子和所述電力輸出端子之間以接通或切斷提供至所述電負(fù)載的電力。所述接線部將所述開關(guān)裝置電連接至所述電力輸入端子和所述電力輸出端子。所述金屬底架支承所述開關(guān)裝置并且具有與所述開關(guān)裝置和所述接線部平行的平行表面。當(dāng)流經(jīng)所述接線部的電流被改變時(shí)，所述接線部在磁性上耦聯(lián)至所述電力輸入端子和所述電力輸出端子中的至少一個(gè)。所述開關(guān)裝置和所述接線部布置成與所述金屬底架的所述平行表面平行以使得由流經(jīng)所述開關(guān)裝置和所述接線部的電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)被所述金屬底架中流動(dòng)的渦電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)抵消。根據(jù)上述特征，能夠抑制由流經(jīng)所述開關(guān)裝置和所述接線部的電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)的傳播。也就是說，能夠抑制可能會(huì)對(duì)其它零件和/或部件產(chǎn)生不利影響的磁場(chǎng)(由流經(jīng)開關(guān)裝置和接線部的電流產(chǎn)生)。因此，能夠抑制開關(guān)裝置的噪聲傳播。


通過參照附圖的以下具體說明，本公開的上述和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更明顯。在附圖中圖I是示出根據(jù)本公開的第一實(shí)施方式的車輛用動(dòng)力轉(zhuǎn)向設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是示出根據(jù)本公開的第一實(shí)施方式的驅(qū)動(dòng)裝置的示意性立體圖3是示意性地示出第一實(shí)施方式的驅(qū)動(dòng)裝置的分解立體圖；圖4是沿圖2中的IV方向觀察的示意性俯視平面圖；圖5是沿圖4中的V-V線所截取的示意性橫截面視圖；圖6是沿圖4中的VI-VI線所截取的示意性橫截面視圖；圖7是示意性地示出圖6中的由VII表示的相關(guān)部分的放大視圖；以及圖8是示出根據(jù)本公開的第二實(shí)施方式的驅(qū)動(dòng)裝置的示意性橫截面視圖。
具體實(shí)施例方式將參照附圖通過多個(gè)實(shí)施方式來說明本發(fā)明。在實(shí)施方式中使用相同的參考數(shù)字來指代相同或相似的零件和部件。
(第一實(shí)施方式)將參照?qǐng)DI至圖7說明本公開的第一實(shí)施方式的驅(qū)動(dòng)裝置I。驅(qū)動(dòng)裝置I應(yīng)用于車輛用電動(dòng)轉(zhuǎn)向設(shè)備(EPS)。驅(qū)動(dòng)裝置I由電動(dòng)機(jī)2和控制單元3組成。 將參照?qǐng)DI說明EPS的電氣構(gòu)造。如圖I所示，驅(qū)動(dòng)裝置I經(jīng)由設(shè)置在轉(zhuǎn)向柱軸6內(nèi)的齒輪箱7的齒輪在轉(zhuǎn)向柱軸6上產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)扭矩以輔助對(duì)方向盤5的轉(zhuǎn)向操作，其中轉(zhuǎn)向柱軸6是用于車輛的方向盤5的旋轉(zhuǎn)軸。更具體地，當(dāng)車輛駕駛者操作方向盤5時(shí)，由扭矩傳感器8檢測(cè)轉(zhuǎn)向柱軸6中產(chǎn)生的轉(zhuǎn)向扭矩，并且從控制器局域網(wǎng)(CAN，未示出)獲得車輛速度的信息，以便輔助車輛駕駛者對(duì)方向盤5的轉(zhuǎn)向操作。當(dāng)使用驅(qū)動(dòng)裝置I對(duì)車輛進(jìn)行合適的控制時(shí)，能夠自動(dòng)地控制方向盤5的操作，這不僅能夠用于輔助轉(zhuǎn)向操作，而且能夠用于保持車輛在高速公路上的行駛車道，還能夠用于將車輛引導(dǎo)至停車場(chǎng)內(nèi)的停車位等等。電動(dòng)機(jī)2是用于沿著正向或反向驅(qū)動(dòng)(齒輪箱7的)齒輪旋轉(zhuǎn)的三相無刷型電機(jī)。由控制單元3來控制提供至電動(dòng)機(jī)2的電力，以便控制電動(dòng)機(jī)2的操作?？刂茊卧?包括電力部分100和控制部分90，用于電動(dòng)機(jī)2的驅(qū)動(dòng)電流流過電力部分100，控制部分90用于控制電動(dòng)機(jī)2的操作。電力部分100具有設(shè)置在電力供給線路內(nèi)的扼流線圈76，電力供給線路連接到電源75、電容器77和一對(duì)(第一和第二)逆變電路80和89。因?yàn)槟孀冸娐?9的結(jié)構(gòu)與逆變電路80的結(jié)構(gòu)是相同的，所以僅對(duì)第一逆變電路80作出說明。第一逆變電路80具有多個(gè)MOSFET (金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管，以下稱作MOS晶體管)晶體管81至86。在MOS晶體管81至86中，根據(jù)柵極電勢(shì)來接通或關(guān)斷源極-漏極路徑。MOS晶體管81至86也統(tǒng)稱為開關(guān)裝置。MOS晶體管81的漏極連接至電力供給線路，而MOS晶體管81的源極連接至MOS晶體管84的漏極。MOS晶體管84的源極經(jīng)由分流電阻器99連接至接地。MOS晶體管81和84的連接點(diǎn)連接至電動(dòng)機(jī)2的U相線圈。以類似的方式，MOS晶體管82的漏極連接至電力供給線路，而MOS晶體管82的源極連接至MOS晶體管85的漏極。MOS晶體管85的源極經(jīng)由分流電阻器99連接至接地。MOS晶體管82和85的連接點(diǎn)連接至電動(dòng)機(jī)2的V相線圈。MOS晶體管83的漏極同樣連接至電力供給線路，而MOS晶體管83的源極連接至MOS晶體管86的漏極。MOS晶體管86的源極經(jīng)由分流電阻器99連接至接地。MOS晶體管83和86的連接點(diǎn)連接至電動(dòng)機(jī)2的W相線圈。第一逆變電路80具有由類似于MOS晶體管81至86的MOSFET構(gòu)成的電源繼電器87和88。為了在故障發(fā)生的情況下切斷從第一逆變電路80流向電動(dòng)機(jī)2的驅(qū)動(dòng)電流，電源繼電器87和88被設(shè)置在電源75和MOS晶體管81至83之間。為了在諸如斷路、短路等故障發(fā)生的情況下切斷流向電動(dòng)機(jī)2的驅(qū)動(dòng)電流，提供了電源繼電器87。為了在電子件(諸如電容器78等)偶然被反接時(shí)防止電流反向流動(dòng)，提供了電源繼電器88，借此保護(hù)這些電子件。在MOS晶體管84至86中的每一個(gè)與接地之間電連接有分流電阻器99。檢測(cè)每個(gè)分流電阻器99兩端之間的電勢(shì)或者流經(jīng)每個(gè)分流電阻器99的電流，能夠檢測(cè)提供至電動(dòng)機(jī)2的各個(gè)U相線圈、V相線圈和W相線圈的驅(qū)動(dòng)電流。在電源75和電源繼電器87之間電連接有扼流線圈76和電容器77。扼流線圈76和電容器77形成濾波電路，以便降低從共用同一電源75的其它電氣裝置和/或設(shè)備傳播 的噪聲，和/或降低從驅(qū)動(dòng)裝置I向其它裝置和/或設(shè)備傳播的噪聲。每個(gè)電容器78的一端連接至用于MOS晶體管81至83的電力供給線路，而每個(gè)電容器78的另一端連接至用于MOS晶體管84至86的接地線。電容器78儲(chǔ)存電荷以便輔助提供至MOS晶體管81至86的電力供給和/或去除諸如浪涌電壓的噪聲分量?？刂撇糠?0包括預(yù)驅(qū)動(dòng)電路91、定制IC (集成電路)92、用于檢測(cè)電動(dòng)機(jī)2的軸的旋轉(zhuǎn)角度(以下說明)的旋轉(zhuǎn)角度傳感器93和微計(jì)算機(jī)94。定制IC92 (功能塊)包括調(diào)節(jié)器95、用于旋轉(zhuǎn)角度傳感器信號(hào)的放大部96、用于檢測(cè)電壓的放大部97等等。調(diào)節(jié)器95是用于穩(wěn)定提供至各個(gè)部分的電力的穩(wěn)定電路。例如，微計(jì)算機(jī)94利用來自調(diào)節(jié)器95的穩(wěn)定的預(yù)定電壓(例如，5V)運(yùn)行。來自旋轉(zhuǎn)角度傳感器93的傳感器信號(hào)被輸入至放大部96。旋轉(zhuǎn)角度傳感器93檢測(cè)電動(dòng)機(jī)2的旋轉(zhuǎn)位置并且這種檢測(cè)到的旋轉(zhuǎn)位置信號(hào)被提供至放大部96。旋轉(zhuǎn)位置信號(hào)(即，旋轉(zhuǎn)角度傳感器信號(hào))被放大部96放大并且隨后被提供至微計(jì)算機(jī)94。放大部97檢測(cè)分流電阻器99兩側(cè)的電壓并且將檢測(cè)到的電壓放大，然后將其輸出至微計(jì)算機(jī)94。電動(dòng)機(jī)2的旋轉(zhuǎn)位置信號(hào)和分流電阻器99兩側(cè)的電壓被輸入至微計(jì)算機(jī)94。設(shè)置在轉(zhuǎn)向柱軸6內(nèi)的扭矩傳感器8的轉(zhuǎn)向扭矩信號(hào)同樣被輸入至微計(jì)算機(jī)94。此外，車輛速度信息經(jīng)由CAN被輸入至微計(jì)算機(jī)94。當(dāng)轉(zhuǎn)向扭矩信號(hào)和車輛速度信息被輸入至微計(jì)算機(jī)94時(shí)，微計(jì)算機(jī)94根據(jù)旋轉(zhuǎn)位置信號(hào)經(jīng)由預(yù)驅(qū)動(dòng)電路91控制逆變電路80，以便根據(jù)車輛速度輔助方向盤5的轉(zhuǎn)向操作。更具體地，微計(jì)算機(jī)94通過預(yù)驅(qū)動(dòng)電路91來改變MOS晶體管81至86的接通-關(guān)斷狀態(tài)從而控制逆變電路80。因?yàn)镸OS晶體管81至86的每個(gè)柵極連接至預(yù)驅(qū)動(dòng)電路91的各個(gè)(6個(gè))輸出端子，所以當(dāng)各個(gè)MOS晶體管81至86的柵極電勢(shì)被預(yù)驅(qū)動(dòng)電路91控制時(shí)，每個(gè)MOS晶體管81至86的接通-關(guān)斷狀態(tài)被切換。微計(jì)算機(jī)94基于來自檢測(cè)電壓的放大部97的分流電阻器99兩側(cè)的電壓來控制逆變電路80，以便生成作為驅(qū)動(dòng)電流被提供至電動(dòng)機(jī)2的大致正弦波形的三相交流電流?？刂撇糠?0以與控制第一逆變電路80相同的方式控制第二逆變電路89?，F(xiàn)在，將參照?qǐng)D2-7說明驅(qū)動(dòng)裝置I的結(jié)構(gòu)。
如圖2和圖3所示，驅(qū)動(dòng)裝置I具有層疊結(jié)構(gòu)，其中在電動(dòng)機(jī)2的一個(gè)軸向端部(圖中的電動(dòng)機(jī)2的上端部)設(shè)置控制單元3。將參照?qǐng)D5說明電動(dòng)機(jī)2的結(jié)構(gòu)。電動(dòng)機(jī)2由電機(jī)殼體10、具有定子線圈22的定子20、轉(zhuǎn)子25、軸27等組成。電機(jī)殼體10形成為杯形并且由鐵等制成，其具有筒形壁11和軸向端壁15 (在電動(dòng)機(jī)2的相鄰于控制單元3的軸向側(cè)上)。在筒形壁11的軸向端部(在圖中的下端側(cè))上形成有凸緣部12。例如由鋁制成的端部框架13通過多個(gè)螺栓14 (如圖2所示)固定至凸緣部12。在電機(jī)殼體10內(nèi)布置定子20。定子20具有多個(gè)凸出桿,每個(gè)凸出桿沿著電機(jī)殼體10的徑向內(nèi)側(cè)方向凸出。凸出桿由疊片鐵芯形成，疊片鐵芯由多個(gè)磁性薄板構(gòu)成。定子20在疊片鐵芯的軸向兩端具有絕緣體(未示出)。在絕緣體上卷繞定子線圈22。能夠根據(jù)電動(dòng)機(jī)2的所需輸出改變形成疊片鐵芯的磁性薄板的數(shù)量。也就是說，不是通過改變電動(dòng)機(jī)2的徑向尺寸而是通過改變電動(dòng)機(jī)2的軸向長(zhǎng)度(磁性薄板的數(shù)量)來改變電動(dòng)機(jī)2的輸出。因此，當(dāng)驅(qū)動(dòng)裝置I安裝在徑向尺寸有限的空間內(nèi)時(shí)是有利的。
定子線圈22由具有U相線圈、V相線圈和W相線圈的三相繞組結(jié)構(gòu)組成。從定子線圈22 (圖2)抽出六個(gè)定子線圈端子23 (電力輸出端子)。定子線圈端子23穿過形成在電機(jī)殼體10內(nèi)的各個(gè)端子引出開口并且沿著朝向控制單元3的方向(沿著圖中的向上方向)延伸。定子線圈端子23還沿著控制板40和電力模塊60的外周側(cè)延伸并且隨后電連接至配電板70。也就是說，當(dāng)沿著電動(dòng)機(jī)2的軸向方向觀察時(shí)(更確切地，當(dāng)沿著圖2的IV方向觀察時(shí))，如圖4所示，定子線圈端子23在徑向方向上位于各個(gè)電力模塊60的外周側(cè)。也就是說，定子線圈端子23在電力模塊60的外周側(cè)的區(qū)域內(nèi)在徑向方向上跨過各個(gè)電力模塊60并且延伸至配電板70。在定子20的徑向內(nèi)側(cè)可移動(dòng)地布置轉(zhuǎn)子25，使得轉(zhuǎn)子25能夠相對(duì)于定子20轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)子25由磁性材料(例如鐵)制成并且形成為柱狀。轉(zhuǎn)子25具有轉(zhuǎn)子鐵芯251和設(shè)置于轉(zhuǎn)子鐵芯251的外周上的永磁體253，其中以沿圓周方向交替地布置N極和S極的方式磁化永磁體253。軸27固定至形成于轉(zhuǎn)子鐵芯251的中心的軸孔252。由設(shè)置于電機(jī)殼體10的軸承271和設(shè)置于端部框架13的軸承272可旋轉(zhuǎn)地支承軸27。因此，軸27和轉(zhuǎn)子25 —起能夠相對(duì)于定子20旋轉(zhuǎn)。如圖5所示，磁體28被附接至軸27的軸向端部(圖中的上端)，即，控制單元3 —偵U。磁體28形成檢測(cè)部分的一部分并且與軸27 —起旋轉(zhuǎn)。磁體28被固定至磁體支架281，磁體支架281被附接至軸27的軸向端部，使得磁體28同軸地附接至軸27。磁體28的一側(cè)暴露于控制單元3，使得磁體28面向控制板40。根據(jù)本實(shí)施方式，軸27沒有延伸穿過控制板40。因此磁體28位于接近控制板40的位置。如圖2、圖3和圖5所示，軸27在其與控制單元3相反一側(cè)的另一軸向端部上具有輸出部分29。在軸27的輸出部分29 —側(cè)上設(shè)置有其內(nèi)具有齒輪的齒輪箱7。輸出部分29與齒輪箱7的齒輪嚙合。軸27的旋轉(zhuǎn)力從輸出部分29傳遞至齒輪，使得操作動(dòng)力被施加至轉(zhuǎn)向柱軸6。將參照?qǐng)D3至圖7說明控制單元3?？刂茊卧?由控制板40、散熱器50(8卩，金屬底架)、電力模塊60、配電板70等組成。
控制單元3的幾乎全部零部件(除控制連接器45和電力連接器79之外)都容納在對(duì)應(yīng)于電機(jī)殼體的空間內(nèi)，對(duì)應(yīng)于電機(jī)殼體的空間是形成在電機(jī)殼體10上方并且沿著軸向方向凸出的空間?？刂七B接器45和電力連接器79連接至外面的裝置和/或設(shè)備。如圖3所示，控制板40、散熱器50、電力模塊60和配電板70沿著電動(dòng)機(jī)2的軸向(向上)方向從電動(dòng)機(jī)2 —側(cè)按照這種順序布置。也就是說，電機(jī)殼體10、控制板40、散熱器50、電力模塊60和配電板70沿著軸向方向按照這種順序布置。控制板40例如由玻璃-環(huán)氧樹脂板形成的四層板構(gòu)成?？刂瓢?0形成為板狀，使得控制板40容納在對(duì)應(yīng)于電機(jī)殼體的空間內(nèi)?？刂瓢?0通過螺釘47從電動(dòng)機(jī)2 —側(cè)固定至散熱器50。在控制板40上安裝用于控制部分90的各種電氣和/或電子零件。預(yù)驅(qū)動(dòng)電路91、定制IC92、微計(jì)算機(jī)94 (在圖I中示出)被安裝至控制板40的與電動(dòng)機(jī)2相反側(cè)的其中一個(gè)表面上。旋轉(zhuǎn)角度傳感器93安裝至控制板40的面向電動(dòng)機(jī)2的另一個(gè)表面上。旋轉(zhuǎn)角度傳感器93定位在與磁體28相對(duì)的位置。磁體28和旋轉(zhuǎn)角度傳感器93布置成與軸 27同軸。旋轉(zhuǎn)角度傳感器93通過檢測(cè)與磁體28的旋轉(zhuǎn)相對(duì)應(yīng)的磁場(chǎng)變化來檢測(cè)軸27的旋轉(zhuǎn)角度，其中磁體28與軸27 —起旋轉(zhuǎn)。沿控制板40的外周側(cè)在控制板40內(nèi)形成多個(gè)通孔，電力模塊60的控制端子64分別連接至這些通孔。在控制板40上設(shè)置控制連接器45使得外界的相應(yīng)連接器或插頭(未示出)能夠沿著電動(dòng)機(jī)2的徑向內(nèi)側(cè)方向插到控制連接器45中。來自扭矩傳感器8、CAN等的信號(hào)經(jīng)由控制連接器45輸入到控制單元3。散熱器50 (金屬底架)由諸如鋁的高導(dǎo)熱性材料制成。散熱器50具有一對(duì)熱接收部55,該對(duì)熱接收部55中的每一個(gè)均具有與從電機(jī)殼體10抽出的定子線圈端子23相對(duì)的平行表面54和形成在與電動(dòng)機(jī)2相反的一側(cè)(各個(gè)熱接收部55的上側(cè))上的接觸表面53。各個(gè)熱接收部55沿如下方向布置該方向從電機(jī)殼體10的軸向端壁15沿著軸向方向延伸，即該方向大致垂直于軸向端壁15。各個(gè)平行表面54形成在與電動(dòng)機(jī)2的旋轉(zhuǎn)軸線O平行的方向中。各個(gè)電力模塊60豎直地平行于軸27地布置在散熱器50的每個(gè)平行表面54的沿電動(dòng)機(jī)2的徑向方向的外側(cè)。每個(gè)電力模塊60形成為大致扁平矩形形狀。電力模塊60的內(nèi)側(cè)扁平表面布置為面向散熱器50的平行表面54 (B卩，與平行表面平行)。也就是說，電力模塊60的內(nèi)側(cè)扁平表面與垂直于電動(dòng)機(jī)2的旋轉(zhuǎn)軸線O的虛擬平面垂直。在每個(gè)電力模塊60和散熱器50的平行表面54之間設(shè)置有散熱片56。各個(gè)電力模塊60通過螺釘69經(jīng)由散熱片56固定至散熱器50。通過散熱器50經(jīng)由散熱片56保持電力模塊60并且因而在電力提供到電力模塊60時(shí)在電力模塊60內(nèi)產(chǎn)生的熱經(jīng)由散熱片56傳遞(散發(fā))至散熱器50。每個(gè)電力模塊60具有MOS晶體管81至86，MOS晶體管81至86是用于控制提供至定子線圈22的電力的開關(guān)裝置。在各個(gè)電力模塊60中，用于MOS晶體管81至88(相應(yīng)于開關(guān)裝置和電源繼電器)的半導(dǎo)體芯片以及分流電阻器99安裝至銅布線圖案，它們電連接至導(dǎo)線等，并且它們被樹脂模制以形成模制部61。也就是說，開關(guān)裝置81至86布置在與垂直于電動(dòng)機(jī)2的旋轉(zhuǎn)軸線O的虛擬平面相交的平面(開關(guān)裝置平面)上。在本實(shí)施方式中，開關(guān)裝置平面與虛擬平面垂直。
將說明電力模塊60和圖I中的電路配置之間的關(guān)系。其中一個(gè)電力模塊60對(duì)應(yīng)于第一逆變電路80并且包括MOS晶體管81至86、電源繼電器87和88以及分流電阻器99。另一個(gè)電力模塊60對(duì)應(yīng)于第二逆變電路89并且同樣包括MOS晶體管、電源繼電器以及分流電阻器。根據(jù)本實(shí)施方式，因此，其中一個(gè)電力模塊60對(duì)應(yīng)于一個(gè)電力供給和控制系統(tǒng)的逆變電路。在每個(gè)電力模塊60中，形成逆變電路80 (或89)的MOS晶體管81至86布置成與散熱器50的平行表面54平行。一個(gè)電力供給和控制系統(tǒng)的一個(gè)電力模塊60布置在一個(gè)熱接收部55上。各個(gè)電力模塊60具有向控制板40方向從模制部61向外凸出的控制端子64和同樣從模制部61向配電板70向外凸出并且還被稱作為接線部的電力端子65?？刂贫俗?4形成在模制部61的下側(cè)，即，模制部61的與平行表面54垂直的一側(cè)。電力端子65 (接線部)形成在模制部61的上側(cè)(相反側(cè))。 根據(jù)本實(shí)施方式，電力模塊60豎直地布置到散熱器50 (熱接收部55)的平行表面54上，使得控制端子64延伸至控制板40而電力端子65延伸至配電板70。如上所述，電力模塊60、控制端子64和電力端子65 (接線部)設(shè)置成平行于平行平面54。電力模塊60內(nèi)的MOS晶體管和電力端子65在磁性上耦聯(lián)至定子線圈端子23 (電力輸出端子)。各個(gè)控制端子64插入到形成在控制板40內(nèi)的各個(gè)通孔中并且通過焊接等電連接至控制板40。控制信號(hào)從控制板40經(jīng)由控制端子64輸出至電力模塊60。各個(gè)電力端子65插入到形成在配電板70內(nèi)的各個(gè)通孔73中并且通過焊接等電連接至配電板70。用于定子線圈22的驅(qū)動(dòng)電流經(jīng)由電力端子65提供至電力模塊60。根據(jù)本實(shí)施方式，小的電流(例如200mA)流入用于控制電動(dòng)機(jī)2運(yùn)轉(zhuǎn)的控制板40，而大的電流(例如80A)流入用于驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)2的配電板70。因此，電力端子65比控制端子65制造得更大。配電板70例如由玻璃-環(huán)氧樹脂板的四層印刷電路板構(gòu)成，其中形成有銅布線圖案。配電板70 (還可稱作印刷電路板)形成為扁平板狀，使得配電板70容納在對(duì)應(yīng)于電機(jī)殼體的空間內(nèi)。配電板70通過螺釘72從與電動(dòng)機(jī)2相反的一側(cè)固定至散熱器50(熱接收部 55)。借此使配電板70與熱接收部55的接觸表面53接觸(如圖3和圖5所示)。配電板70通過螺釘72電連接至熱接收部55。在本實(shí)施方式中，螺釘72電連接至接地布線圖案200 (接地部)，配電板70通過接地布線圖案200電連接至大地。因此，散熱器50電連接至配電板70的接地布線圖案200(接地部)。在配電板70中形成有電力布線圖案，用于定子線圈22的驅(qū)動(dòng)電流流動(dòng)通過該電力布線圖案。在配電板70中形成有通孔73，電力模塊60的電力端子65分別插入到通孔73中。在配電板70中在通孔73的外側(cè)形成有多個(gè)通孔74，定子線圈端子23分別插入到通孔74中。各個(gè)定子線圈端子23插到各個(gè)通孔74中并且通過焊接等電連接至配電板70，使得定子線圈端子23經(jīng)由配電板70電連接至電力模塊60。扼流線圈76和電容器77和78安裝至配電板70的面向電動(dòng)機(jī)2的一側(cè)(圖中的下側(cè))。
扼流線圈76和電容器77和78布置在散熱器50的內(nèi)側(cè)中形成的空間內(nèi)。此外，扼流線圈76、電容器77和78以及電力連接器79在軸向方向上設(shè)置在配電板70和控制板40之間。電力連接器79連接至配電板70。電力連接器79布置在配電板70的布置有與控制板40連接的控制端子45的一側(cè)，與控制端子45并排。電力連接器79連接至配電板70使得連接至電源75的外側(cè)相應(yīng)連接器沿電動(dòng)機(jī)2的徑向內(nèi)側(cè)方向插入電力連接器79中。電力連接器79具有連接至配電板70的電力輸入端子791。來自電源75的電力經(jīng)由電力連接器79提供至配電板70。來自電源75的電力還經(jīng)由電力連接器79、配電板70、電力模塊60和定子線圈端子23 (電力輸出端子)提供至定子20的定子線圈22。在本實(shí)施方式中，電力輸出端子23和電力端子65在徑向方向上彼此重疊。電力模塊60內(nèi)的MOS晶體管和電力端子65在磁性上耦聯(lián)至電力輸入端子791。罩構(gòu)件110由諸如鐵的磁性材料制成用于防止電場(chǎng)和磁場(chǎng)從控制單元3泄露至其 外側(cè)并且還防止灰塵進(jìn)入控制單元3內(nèi)。罩構(gòu)件110形成為筒形杯狀，并且其直徑大致等于電動(dòng)機(jī)2的直徑且在電動(dòng)機(jī)2 —側(cè)(圖中的下側(cè))具有開口端部。在罩構(gòu)件110的側(cè)壁111中的控制連接器45和電力連接器79所處的位置處形成有開口側(cè)部112。開口側(cè)部112形成為與控制連接器45和電力連接器79的形狀相對(duì)應(yīng)的形狀。在本實(shí)施方式中，因?yàn)榭刂七B接器45設(shè)置在比電力連接器79的位置更靠近電動(dòng)機(jī)2的位置，所以在相應(yīng)于控制連接器45和電力連接器79的該位置在開口側(cè)部112內(nèi)形成有臺(tái)階部?？刂七B接器45和電力連接器79沿著徑向方向從開口側(cè)部112向外延伸并且連接至位于驅(qū)動(dòng)裝置I外側(cè)的電源75和其它電氣和/或電子裝置和設(shè)備。在電動(dòng)機(jī)2和控制單元3之間設(shè)置有保持構(gòu)件30。保持構(gòu)件30形成為其直徑大致等于電機(jī)殼體10直徑的大致圓盤狀。保持構(gòu)件30由樹脂構(gòu)成。將說明驅(qū)動(dòng)裝置I的操作。安裝在控制板40上的微計(jì)算機(jī)94經(jīng)由預(yù)驅(qū)動(dòng)電路91生成脈沖信號(hào)，這些脈沖信號(hào)基于來自旋轉(zhuǎn)角度傳感器93、扭矩傳感器8、分流電阻器99等的信號(hào)并且通過PWM(脈寬調(diào)制)控制產(chǎn)生，使得能夠根據(jù)車輛速度輔助方向盤5的轉(zhuǎn)向操作。脈沖信號(hào)經(jīng)由控制端子64輸入至設(shè)置在各個(gè)電力模塊60內(nèi)的兩個(gè)電力供給和控制系統(tǒng)的第一逆變電路80和第二逆變電路89，以便控制MOS晶體管81至86的接通操作和關(guān)斷操作。結(jié)果，不同相位的正弦波驅(qū)動(dòng)電流被提供至定子線圈22的各個(gè)相位線圈，從而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。轉(zhuǎn)子25和軸27被旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)一體地旋轉(zhuǎn)。隨后，驅(qū)動(dòng)力從輸出部分29輸出至轉(zhuǎn)向柱軸6的齒輪箱7，以便輔助車輛駕駛者對(duì)方向盤5的轉(zhuǎn)向操作。也就是說，電動(dòng)機(jī)2通過提供至定子線圈22的驅(qū)動(dòng)電流而被驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)。在這個(gè)意義上，驅(qū)動(dòng)電流還是用于驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)2的驅(qū)動(dòng)電流。第一實(shí)施方式的驅(qū)動(dòng)裝置I具有以下優(yōu)點(diǎn)(I)根據(jù)本實(shí)施方式，電力模塊60的電力端子65 (接線部)和MOS晶體管81至86(開關(guān)裝置)布置為與散熱器50的平行表面54平行。當(dāng)MOS晶體管81至86的接通-關(guān)斷狀態(tài)被改變時(shí)，也就是說，當(dāng)流經(jīng)MOS晶體管81至86的電流“I”被接通或關(guān)斷時(shí)，由于電磁感應(yīng)，產(chǎn)生的渦電流在散熱器50內(nèi)流動(dòng)。在散熱器50內(nèi)流動(dòng)的渦電流產(chǎn)生磁場(chǎng)“ B2 ”，磁場(chǎng)“B2”可阻塞由流經(jīng)MOS晶體管81至86的電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)“BI”的變化。S卩，如圖7所示，由流經(jīng)MOS晶體管81至86和電力端子65的電流“I”產(chǎn)生的磁場(chǎng)“BI”和由流經(jīng)散熱器50的渦電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)“B2”相互抵消。結(jié)果，能夠抑制由流經(jīng)MOS晶體管81至86和電力端子65的電流“I”產(chǎn)生的磁場(chǎng)“BI”的傳播。也就是說，能夠抑制磁場(chǎng)“BI”(由流經(jīng)MOS晶體管81至86和電力端子65的電流“ I ”產(chǎn)生)對(duì)控制連接器45、電力連接器79、電子部件等的不利影響。(2)根據(jù)本實(shí)施方式，定子線圈端子23 (電力輸出端子)經(jīng)由配電板70電連接至電力模塊60的電力端子65(接線部)。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，可一步實(shí)現(xiàn)電力端子65和配電板70之間以及定子線圈端子23和配電板70之間的電連接過程。借此可簡(jiǎn)化制造過程。(3)根據(jù)本實(shí)施方式，配電板70與散熱器50的熱接收部55的接觸表面53接觸。這能夠抑制磁場(chǎng)(由流經(jīng)MOS晶體管81至86和電力端子65的電流產(chǎn)生)經(jīng)由配電板70和散熱器50之間的空間向控制連接器45和電力連接器79傳播。借此，能夠提高散熱器50的屏蔽效果。也就是說，可以提高抑制磁場(chǎng)(由流經(jīng)MOS晶體管81至86和電力端子65的電流產(chǎn)生)對(duì)控制連接器45和電力連接器79的不利影響的效果。
(4)根據(jù)本實(shí)施方式，散熱器50電連接至接地布線圖案200 (接地部)，配電板70通過接地布線圖案200電連接至接地。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，(產(chǎn)生磁場(chǎng)的)電流所流經(jīng)的通路環(huán)能夠做得更大。此外，因?yàn)樯崞?0連接至用于配電板70的接地布線圖案200 (接地部)，所以能夠降低配電板70的接地阻抗。結(jié)果，能夠穩(wěn)定電路的性能并且降低由開關(guān)裝置(M0S晶體管81至86)產(chǎn)生的噪聲。(5)根據(jù)本實(shí)施方式，一個(gè)電力供給和控制系統(tǒng)的逆變電路80的MOS晶體管81至88被模制在一個(gè)模制部61內(nèi)。借此能夠改善組裝過程的可操作性。(6)根據(jù)本實(shí)施方式，電動(dòng)機(jī)2、控制板40、散熱器50、電力模塊60和配電板70以這種順序沿著軸向方向布置。電力模塊60布置成與電動(dòng)機(jī)2的旋轉(zhuǎn)軸線O平行。此外，電力模塊60的電力端子65 (接線部)和電力輸出端子23 (定子線圈端子)在徑向方向上彼此重疊。結(jié)果，驅(qū)動(dòng)裝置I在徑向方向上的實(shí)際尺寸可變得更小。此外，電力端子65、電力輸出端子23 (定子線圈端子)和電力輸入端子791在配電板70上的連接部分位于接近驅(qū)動(dòng)裝置I的軸向端部的部分。這可更容易地將這些端子65、23、791電連接至配電板70。此外，因?yàn)檫@些連接部分位于接近驅(qū)動(dòng)裝置I的軸向端部的位置，所以即使驅(qū)動(dòng)裝置I發(fā)生故障，也可更容易地對(duì)驅(qū)動(dòng)裝置I進(jìn)行修理。(第二實(shí)施方式)將參照?qǐng)D8說明根據(jù)本公開的第二實(shí)施方式的驅(qū)動(dòng)裝置。如圖8所示，在散熱器50的每個(gè)熱接收部55的徑向內(nèi)側(cè)表面形成有傾斜表面57和垂直表面58。傾斜表面57相對(duì)于電動(dòng)機(jī)2的旋轉(zhuǎn)軸線O傾斜并且對(duì)應(yīng)于第一實(shí)施方式中的平行表面54。垂直表面58布置成與電動(dòng)機(jī)2的旋轉(zhuǎn)軸線O平行。各個(gè)電力模塊60布置在傾斜表面57上使之與傾斜表面57平行。電力端子65布置成與垂直表面58平行。第二實(shí)施方式具有與第一實(shí)施方式相同的優(yōu)點(diǎn)。(進(jìn)一步的改型)在上述實(shí)施方式中，開關(guān)裝置的電力端子65 (接線部)和電力輸出端子23 (定子線圈端子)設(shè)置成在徑向方向上重疊。然而，可修改為使得開關(guān)裝置的電力端子65 (接線部)和電力輸入端子791設(shè)置成在徑向方向上重疊?？商娲?，可修改為使得開關(guān)裝置的電力端子65 (接線部)、電力輸出端子23 (定子線圈端子)和電力輸入端子791設(shè)置成在徑向方
向上重疊。在上述實(shí)施方式中，配電板70 (印刷電路板)和散熱器50 (金屬底架)相互接觸。在改型中，配電板70和散熱器50可分開小的距離(例如，幾微米至幾十微米)，該小的距離的程度為使得磁場(chǎng)不會(huì)傳播至外部。在上述實(shí)施方式中，電動(dòng)機(jī)用作電負(fù)載。任何其它電氣或電子裝置或設(shè)備可作用電負(fù)載。在上述實(shí)施方式中，驅(qū)動(dòng)裝置I應(yīng)用于車輛用電動(dòng)轉(zhuǎn)向設(shè)備。驅(qū)動(dòng)裝置可應(yīng)用于任何其它裝置和/或設(shè)備。在上述實(shí)施方式中，控制板40由玻璃-環(huán)氧樹脂板構(gòu)成，而配電板70由具有厚銅箔圖案的玻璃-環(huán)氧樹脂板構(gòu)成。在改型中，控制板和配電板可由匯流條等構(gòu)成。
本公開不應(yīng)局限于上述實(shí)施方式和/或改型，而是可在不脫離本公開的精神的情況下以多種方式進(jìn)行修改。
權(quán)利要求
1.一種用于控制電負(fù)載的控制單兀，包括 電力輸入端子(791)，所述電力輸入端子(791)連接至電源(75); 電力輸出端子(23)，所述電力輸出端子(23)連接至所述電負(fù)載(2); 多個(gè)開關(guān)裝置(8廣86)，所述多個(gè)開關(guān)裝置(8廣86)設(shè)置在所述電力輸入端子(791)和所述電力輸出端子(23)之間以用于接通或切斷提供至所述電負(fù)載(2)的電力； 接線部(65)，所述接線部(65)用于將所述開關(guān)裝置(8廣86)電連接至所述電力輸入端子(791)和所述電力輸出端子(23);和 金屬底架(50)，所述金屬底架(50)用于支承所述開關(guān)裝置(8廣86)并且具有與所述開關(guān)裝置(8廣86)和所述接線部(65)平行的平行表面(54)， 其中，當(dāng)流經(jīng)所述接線部(65)的電流被改變時(shí)，所述接線部(65)在磁性上耦聯(lián)至所述電力輸入端子(791)和所述電力輸出端子(23)中的至少一個(gè)，并且 其中，所述開關(guān)裝置(8廣86)和所述接線部(65)布置成與所述金屬底架(50)的所述平行表面(54)平行以使得由流經(jīng)所述開關(guān)裝置(8廣86)和所述接線部(65)的電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)被所述金屬底架(50)中流動(dòng)的渦電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)抵消。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的控制單元，其中 所述接線部(65 )和所述電力輸出端子(23 )電連接至共用的印刷電路板(70 )。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制單元，其中 所述金屬底架(50 )與所述印刷電路板(70 )接觸。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的控制單元，其中 所述金屬底架(50)電連接至接地部(200)，所述印刷電路板(70)通過所述接地部(200)電連接至接地。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的控制單元，其中 形成逆變電路(80)的所述開關(guān)裝置(8廣86)被一體地模制在一個(gè)模制部(61)內(nèi)。
6.一種驅(qū)動(dòng)裝置，包括 電動(dòng)機(jī)(2);和 根據(jù)權(quán)利要求I所述的控制單元(3)，所述控制單元(3 )設(shè)置在所述電動(dòng)機(jī)(2)的軸向端部以控制所述電動(dòng)機(jī)(2)的運(yùn)轉(zhuǎn)， 其中所述開關(guān)裝置(8f 86)設(shè)置在開關(guān)裝置平面上，所述開關(guān)裝置平面與垂直于所述電動(dòng)機(jī)(2)的旋轉(zhuǎn)軸線(O)的虛擬平面相交，并且 其中所述接線部(65)在所述電動(dòng)機(jī)(2)的徑向方向上與所述電力輸入端子(791)和所述電力輸出端子(23)中的至少一個(gè)重疊。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的驅(qū)動(dòng)裝置，其中 所述開關(guān)裝置平面與所述虛擬平面垂直。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于控制電負(fù)載的控制單元，包括電力輸入端子(791)、電力輸出端子(23)、多個(gè)開關(guān)裝置(81~86)、接線部(65)和金屬底架(50)。電力模塊(60)的接線部(65)在磁性上耦聯(lián)至電力輸出端子(23)和電力輸入端子(791)。金屬底架(50)具有與電力模塊(60)和接線部(65)平行的平行平面(54)。由流經(jīng)開關(guān)裝置(81~86)和接線部(65)的電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)被金屬底架(50)中流動(dòng)的渦電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)抵消。本發(fā)明還涉及一種包括上述控制單元的驅(qū)動(dòng)裝置。
文檔編號(hào)H02P25/16GK102811017SQ201210169819
公開日2012年12月5日 申請(qǐng)日期2012年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月30日
發(fā)明者增澤高志, 山崎雅志, 瀧浩志 申請(qǐng)人:株式會(huì)社電裝