DE102011002006A1

DE102011002006A1 - Ansteuereinheit für einen elektrischen Motor und motorisierte Gerätschaft, die diese Ansteuereinheit verwendet

Info

Publication number: DE102011002006A1
Application number: DE102011002006A
Authority: DE
Inventors: Naoki Matsuda; Masashi Yamasaki
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2010-04-16
Filing date: 2011-04-13
Publication date: 2012-05-24
Anticipated expiration: 2031-04-14
Also published as: JP2011229229A; CN102223121B; US20110254387A1; CN102223121A; DE102011002006B4; US8552604B2; JP5316469B2

Abstract

Ein Leistungsmodul (40) einer Ansteuereinheit (8) eines elektrischen Motors (7) wird durch ein Einsetzen von einer Vielzahl von Leistungstransistoren (51 bis 58, 61 bis 68), die einer Spule (18) einen Ansteuerstrom zuführen, die um einen Stator (15) oder einen Rotor (21) gewickelt ist, sowie von Verdrahtungen (70 bis 75), welche die Leistungstransistoren (51 bis 58, 61 bis 68) verbinden, in einen Kunstharzguss, der durch Kunstharzgießen in Form einer Platte ausgebildet ist, gebildet. Elektronische Bauteile (43, 44, 45) wie zum Beispiel Aluminium-Elektrolyt-Kondensatoren (43), eine Drosselspule (44) und ein erster Stecker (45) sind in einer Platinendickenrichtung des Leistungsmoduls (40) bereitgestellt und sie sind mit den Verdrahtungen (70 bis 75) des Leistungsmoduls (40) elektrisch verbunden. Somit kann ein Aufbau zur elektrischen Verbindung der Verdrahtungen (70 bis 75) des Leistungsmoduls (40), der durch das Kunstharzgießen und die elektronischen Bauteile (43, 44, 45) gebildet wird, vereinfacht werden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ansteuereinheit für einen elektrischen Motor und eine motorisierte Gerätschaft, die diese Ansteuereinheit verwendet.
Üblicherweise ist eine motorisierte Gerätschaft zur Verwendung in einer elektrischen Servolenkung, um eine Lenkung zu unterstützen, die durch einen Fahrer durchgeführt wird, im Allgemeinen bekannt, wobei die motorisierte Gerätschaft einen elektrischen Motor und eine Ansteuereinheit zum Ansteuern des elektrischen Motors einschließt.
Bei einer Ansteuereinheit, die in jedem der Patentdokumente 1 ( JP-A-2003-204654 ) und 2 ( JP-A-2002-345211 ) beschrieben ist, sind großformatige elektronische Bauteile wie zum Beispiel Leistungstransistoren und Kondensatoren an einem metallischen Träger angebracht, der an eine Wärmesenke angefügt ist.
Bei einer Ansteuereinheit, die in dem Patentdokument 3 ( JP-A-2005-304203 ) beschrieben ist, sind Leistungstransistoren und Kondensatoren an einem metallischen Träger angebracht, der an eine Wärmesenke angefügt ist. Eine Steuerplatine, die mit einem Mikrocomputer und dergleichen angebracht ist, ist durch einen vorbestimmten Abstand separat von dem metallischen Träger bereitgestellt. Eine Großstrom-Verdrahtungs-Sammelschiene (Großstromträger 62), die mit Relais, einer Drosselspule und dergleichen angebracht ist, ist zwischen dem metallischen Träger und der Steuerplatine bereitgestellt.
Bei einer Ansteuereinheit, die in dem Patentdokument 4 ( JP-A-2004-254359 ) beschrieben ist, sind Leistungstransistoren an einem metallischen Träger angebracht, der an eine Wärmesenke angefügt ist. Eine Steuerplatine ist durch einen vorbestimmten Abstand separat von der metallischen Tafel bereitgestellt. Eine Großstrom-Verdrahtungs-Sammelschiene (Großstromträger 28), die mit Relais, Kondensatoren und dergleichen angebracht ist, ist zwischen dem metallischen Träger und der Steuerplatine bereitgestellt.
Bei der Ansteuereinheit aus jedem der Patentdokumente 1 und 2 sind die Leistungstransistoren und die Kondensatoren an dem metallischen Träger angebracht. Demzufolge nimmt eine Fläche des metallischen Trägers ebenso zu wie die Anzahl der Leistungstransistoren zunimmt. Daher bestehen Bedenken, dass die Abmessung des Aufbaus der Ansteuereinheit größer wird.
Bei der Ansteuereinheit, die in jedem der Patentdokumente 3 und 4 beschrieben wird, werden die drei Schichten der Träger durch den metallischen Träger, die Großstrom-Verdrahtungs-Sammelschiene und die Steuerplatine gebildet. Daher bestehen Bedenken, dass eine Abmessung des Aufbaus der Steuereinheit größer wird. Ferner sind Anschlüsse zum elektrischen Verbinden des metallischen Trägers und der Großstrom-Verdrahtungs-Sammelschiene, sowie Anschlüsse zum elektrischen Verbinden der Großstrom-Verdrahtungs-Sammelschiene und der Steuerplatine notwendig. Demzufolge nimmt die Anzahl der Teile zu und die Herstellungskosten nehmen zu. Weiterhin ist Raum erforderlich, um die Anschlüsse mittels eines Lötvorgangs und dergleichen mit den entsprechenden Trägern zu verbinden. Daher bestehen Bedenken, dass die Abmessung des Aufbaus der Ansteuereinheit größer wird.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Ansteuereinheit mit verringerter Abmessung des Aufbaus bereitzustellen sowie eine motorisierte Gerätschaft bereitzustellen, welche die Ansteuereinheit verwendet. Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Ansteuereinheit mit verringerten Herstellungskosten bereitzustellen, sowie eine motorisierte Gerätschaft bereitzustellen, welche die Ansteuereinheit verwendet.
Gemäß einem ersten beispielgebenden Aspekt der vorliegenden Erfindung dreht eine Ansteuereinheit eines elektrischen Motors, der einen in Relation zu einem Stator drehbaren Rotor aufweist, den Rotor relativ zu dem Stator und treibt diesen an. Die Ansteuereinheit weist ein Leistungsmodul auf, das durch ein Einsetzen von einer Vielzahl von Leistungstransistoren, die einer Spule einen Ansteuerstrom zuführen, die um den Stator oder den Rotor gewickelt ist, sowie von Verdrahtungen, welche die Leistungstransistoren in einem Kunstharzguss verbinden, der mittels Kunstharzgießen in Form einer Platte ausgebildet ist, gebildet wird. Die Ansteuereinheit weist ein elektronisches Bauteil auf, das in einer Platinendickenrichtung des Leistungsmoduls bereitgestellt ist und mit den Verdrahtungen des Leistungsmoduls elektrisch verbunden ist.
Mit einem solchen Aufbau sind die Verdrahtungen, die mittels Kunstharzgießen in das Leistungsmodul eingesetzt werden, direkt mit dem elektronischen Bauteil verbunden. Demzufolge kann ein herkömmlicher metallischer Träger, der mit den Leistungstransistoren angebracht ist, eine herkömmliche Großstrom-Verdrahtungs-Sammelschiene, die mit einem elektronischen Bauteil angebracht ist, und Anschlüsse, die den metallischen Träger und die Großstrom-Verdrahtungs-Sammelschiene verbinden, entfallen. Somit kann die Anzahl der Teile verringert werden, wodurch eine Abmessung des Aufbaus der Ansteuereinheit verringert werden kann und die Herstellungskosten der Ansteuereinheit verringert werden können. Weiterhin kann eine Bauform zur elektrischen Verbindung der Verdrahtungen und des Leistungsmoduls und der elektronischen Bauteile vereinfacht werden. Daher können Räume zur Verbindung verringert werden und die Abmessung des Aufbaus der Ansteuereinheit kann verringert werden.
Gemäß einem zweiten beispielgebenden Aspekt der vorliegenden Erfindung sind die Leistungstransistoren und die Verdrahtungen, welche die Leistungstransistoren verbinden, auf einer Ebene angeordnet. Somit kann die Tafeldicke des Leistungsmoduls verringert werden und die Abmessung des Aufbaus der Ansteuereinheit kann verringert werden. Weiterhin können die Verdrahtungen mittels eines Pressverfahrens z. B. durch eine Kupferplatte gebildet werden. Demzufolge können die Verarbeitungskosten verringert werden.
Gemäß einem dritten beispielgebenden Aspekt der vorliegenden Erfindung weist das elektronische Bauteil Zuleitungsdrähte auf, die sich aus einem Hauptkörper desselben erstrecken. Die Zuleitungsdrähte treten an dem Leistungsmodul in der Platinendickenrichtung des Leistungsmoduls hindurch und sind innerhalb von Löchern, die auf einer Seite des Leistungsmoduls ausgebildet sind, die dem Hauptkörper des elektronischen Bauteils gegenüberliegt, mit den Verdrahtungen des Leistungsmoduls elektrisch verbunden. Somit stehen die Verbindungen zwischen den Zuleitungsdrähten und dem elektronischen Bauteil und den Verdrahtungen des Leistungsmoduls nicht in der Dickenrichtung des Leistungsmoduls von einer äußeren Wand des Leistungsmoduls nach außen hervor.
Gemäß einem vierten beispielgebenden Aspekt der vorliegenden Erfindung weist das Leistungsmodul einen Anschuss auf, von dem ein Ende mit dem Leistungstransistor verbunden ist und von dem das andere Ende aus dem Kunstharzguss des Leistungsmoduls zu einer Außenseite hervorsteht und mit einer Entnahmeleitung der Spule elektrisch verbindbar ist. Die Leistungstransistoren sind an äußeren Randbereichen des Leistungsmoduls angeordnet. Somit kann der Anschluss zur elektrischen Verbindung des Leistungstransistors und der Spule verkürzt werden und ein elektrischer Widerstand des Anschlusses kann verringert werden. Somit kann ein Verlust in dem Ansteuerstrom verringert werden, der von dem Leistungstransistor an der Spule zugeführt wird.
Gemäß einem fünften beispielgebenden Aspekt der vorliegenden Erfindung umfassen die Verdrahtungen des Leistungsmoduls eine erste Verdrahtung auf einer Leistungszufuhrseite oder einer Masseseite, wobei sich die erste Verdrahtung in einem mittleren Abschnitt des Leistungsmoduls entlang einer Anordnungsrichtung der Leistungstransistoren erstreckt, sowie eine zweite Verdrahtung auf der anderen der Leistungszufuhrseite und der Masseseite, wobei sich die zweite Verdrahtung auf beiden Seiten der ersten Verdrahtung entlang der Anordnungsrichtung der Leistungstransistoren erstreckt und mit den Leistungstransistoren elektrisch verbunden ist. Das Leistungsmodul weist Brückenverdrahtungen („jumper wirings”) zum elektrischen Verbinden der ersten Verdrahtung und der Leistungstransistoren auf. Somit können die Verdrahtungen des Leistungsmoduls verkürzt und elektrische Widerstände der Verdrahtungen verringert werden. Daher kann ein Verlust des Stroms verringert werden, der durch das Leistungsmodul fließt.
Ferner können die Zuleitungsdrähte des elektrischen Bauteils, das in Platinendickenrichtung des Leistungsmoduls angeordnet ist, und die Verdrahtungen des Leistungsmoduls auf einfache Weise elektrisch verbunden werden, da die Verdrahtung der Leistungszufuhrseite und die Verdrahtung der Masseseite parallel zueinander angeordnet ist.
Gemäß einem sechsten beispielgebenden Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das elektronische Bauteil ein Kondensator zum Absorbieren eines Brummstroms, der durch ein Schalten der Leistungstransistoren erzeugt wird.
Gemäß einem siebten beispielgebenden Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das elektronische Bauteil eine Drosselspule zum Dämpfen eines Hochfrequenzstroms, der durch die Leistungstransistoren fließt.
Gemäß einem achten beispielgebenden Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die Ansteuereinheit weiterhin einen Stecker auf, der in einer Platinendickenrichtung des Leistungsmoduls bereitgestellt ist, und der mit den Verdrahtungen des Leistungsmoduls elektrisch verbunden ist.
Indem das großformatige elektronische Bauteil oder der Stecker auf einer Seite des Leistungsmoduls bezüglich der Platinendickenrichtung des Leistungsmoduls bereitgestellt ist, kann auf diese Weise die Abmessung des Aufbaus der Ansteuereinheit verringert werden.
Gemäß einem neunten beispielgebenden Aspekt der vorliegenden Erfindung, weist eine motorisierte Gerätschaft einen Stator und einen Rotor auf, der in Relation zu dem Stator drehbar bereitgestellt ist. Die motorisierte Gerätschaft weist ein Leistungsmodul auf, das durch ein Einsetzen von einer Vielzahl von Leistungstransistoren, die einer Spule einen Ansteuerstrom zuführen, die um den Stator oder den Rotor gewickelt ist, sowie von Verdrahtungen, welche die Leistungstransistoren verbinden, in einem Kunstharzguss, der mittels Kunstharzgießen in Form einer Platte ausgebildet ist, gebildet wird. Die motorisierte Gerätschaft weist ein elektronisches Bauteil auf, das in einer Platinendickenrichtung des Leistungsmoduls bereitgestellt ist, und mit den Verdrahtungen des Leistungsmoduls elektrisch verbunden ist. Somit können ähnliche Wirkungen genutzt werden, wie mit dem ersten beispielgebenden Aspekt der vorliegenden Erfindung. Demzufolge kann eine Abmessung des Aufbaus der motorisierten Gerätschaft verringert werden und die Herstellungskosten der motorisierten Gerätschaft können verringert werden. Der zweite bis achte beispielgebende Aspekt der vorliegenden Erfindung kann auf den neunten beispielgebenden Aspekt der vorliegenden Erfindung angewendet werden.
Gemäß einem zehnten beispielgebenden Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die motorisierte Gerätschaft weiterhin eine Steuerplatine auf, die in der Platinendickenrichtung des Leistungsmoduls und im Wesentlichen parallel zu dem Leistungsmodul bereitgestellt ist. Die Steuerplatine weist eine Steuerschaltung zum Steuern eines Antriebs der Relativdrehung zwischen dem Stator und dem Rotor auf. Das Leistungsmodul weist eine Signalverdrahtung auf, von der ein Ende mit dem Leistungstransistor verbunden ist, und von der sich das andere Ende von einem äußeren Randbereich des Leistungsmoduls zu einer Außenseite erstreckt und mit der Steuerschaltung der Steuerplatine elektrisch verbunden ist. Somit können die Steuerschaltung der Steuerplatine und die Signalverdrahtung an einem äußeren Randbereich der Steuerplatine verbunden werden. Daher kann eine Oberfläche innerhalb des äußeren Randbereichs der Steuerplatine effektiv genutzt werden, um Bauteile anzuordnen, welche die Steuerschaltung bilden, wie z. B. ein Mikrocomputer, ein spezifischer IC und ein Positionssensor. Demzufolge wird ein Freiheitsgrad der Ausgestaltung der Steuerschaltung erhöht, sodass die Anbringungsfläche der Steuerschaltung an der Steuerplatine verringert wird. Infolgedessen kann die Abmessung des Aufbaus der motorisierten Gerätschaft verringert werden.
Gemäß einem elften beispielgebenden Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die motorisierte Gerätschaft weiterhin eine Wärmesenke auf, die auf einer Seite des Leistungsmoduls bereitgestellt ist, die der Steuerplatine gegenüberliegt, zum Absorbieren von Wärme, die durch die Leistungstransistoren erzeugt wird. Die Leistungstransistoren sind an äußeren Randbereichen auf beiden Seiten des Leistungsmoduls angeordnet, das im Wesentlichen in einer rechteckigen Form ausgebildet ist. Das elektronische Bauteil ist innerhalb der äußeren Randbereiche des Leistungsmoduls angeordnet. Die Wärmesenke weist eine Vielzahl von Säulenabschnitten auf, die mit Abstrahlabschnitten der Leistungstransistoren thermisch verbunden sind, die an einer äußeren Wand des Leistungsmoduls in der Platinendickenrichtung des Leistungsmoduls freiliegend sind, sowie eine Aussparung zum Aufnehmen des elektronischen Bauteils, die zwischen den Säulenabschnitten ausgebildet ist. Indem die Abstrahlabschnitte der Leistungstransistoren auf derselben Ebene angeordnet sind, kann die Wärmesenke die Wärme, die durch das Leistungsmodul erzeugt wird, effektiv absorbieren. Indem das elektronische Bauteil in der Aussparung der Wärmesenke aufgenommen ist, kann die Abmessung des Aufbaus der motorisierten Gerätschaft verringert werden.
Merkmale und Vorteile der Ausführungsformen sowie Verfahren des Betriebs und der Funktion der zusammenhängenden Teile werden durch ein Studium der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung, der angehängten Ansprüche und der Zeichnung, die alle Teil dieser Anmeldung sind, leichter verständlich. In der Zeichnung ist:
1 eine Querschnittsansicht, die eine motorisierte Gerätschaft gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 eine Seitenansicht, welche die motorisierte Gerätschaft gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
3 eine Ansicht, welche die motorisierte Gerätschaft aus 2 entlang einer Richtung einer Pfeilmarkierung III zeigt;
4 eine Ansicht, welche die motorisierte Gerätschaft aus 2 entlang einer Richtung einer Pfeilmarkierung IV zeigt;
5 eine Ansicht, welche die motorisierte Gerätschaft aus 2 entlang einer Richtung einer Pfeilmarkierung V zeigt;
6 ein Schaltungsdiagramm, das die motorisierte Gerätschaft gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
7 eine Explosionsansicht, welche die motorisierte Gerätschaft gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
8 eine Draufsicht, welche eine Ansteuereinheit der motorisierten Gerätschaft gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
9 eine Ansicht, welche die Ansteuereinheit aus 8 entlang einer Richtung einer Pfeilmarkierung IX zeigt;
10 eine Ansicht, welche die Ansteuereinheit aus 9 entlang einer Richtung einer Pfeilmarkierung X zeigt;
11 eine Ansicht, welche die Ansteuereinheit aus 9 entlang einer Richtung einer Pfeilmarkierung XI zeigt;
12 eine vergrößerte Teilansicht, die einen Teil der Ansteuereinheit aus 11 zeigt, der durch einen Kreis XII angezeigt ist;
13 eine perspektivische Ansicht, welche die Ansteuereinheit ausgenommen von einem Kunstharzguss gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
14 eine Bodenansicht, welche die Wärmesenke der motorisierten Gerätschaft gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
15 eine perspektivische Ansicht, welche die Wärmesenke gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
16 eine Bodenansicht, welche die Ansteuereinheit zeigt, die an der Wärmesenke angefügt ist, gemäß der ersten Ausführungsform;
17 eine perspektivische Ansicht, welche die Ansteuereinheit zeigt, die an der Wärmesenke angefügt ist, gemäß der ersten Ausführungsform;
18 eine Bodenansicht, welche die Ansteuereinheit und eine Steuerplatine, die an der Wärmesenke angefügt sind, gemäß der ersten Ausführungsform; und
19 eine perspektivische Ansicht, welche die Ansteuereinheit und die Steuerplatine zeigt, die an der Wärmesenke angefügt sind, gemäß der ersten Ausführungsform.
Nachstehend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnung beschrieben.
(Erste Ausführungsform)
Die 1 bis 19 sind Diagramme, die jedes eine motorisierte Gerätschaft gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen. Die motorisierte Gerätschaft 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist ein bürstenloser Motor, der für eine elektrische Servolenkung verwendet wird. Wie in 6 gezeigt ist, steht die motorisierte Gerätschaft 10 mit einem Zahnrad 2 einer Lenksäule 1 in Eingriff. Die motorisierte Gerätschaft 10 führt basierend auf einem Fahrzeuggeschwindigkeitssignal, das von einem CAN und dergleichen übertragen wird, sowie einem Drehmomentsignal, das von einem Drehmomentsensor 4 ausgegeben wird, der ein Lenkungsdrehmoment einer Lenkung 3 erkennt, eine normale Drehung und eine rückwärtige Drehung durch. Somit erzeugt die motorisierte Gerätschaft 10 eine Kraft zum Unterstützen der Lenkung.
1 ist eine Querschnittsansicht, welche die motorisierte Gerätschaft 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt. Die 2 bis 5 sind Ansichten, die jede eine äußere Erscheinung der motorisierten Gerätschaft 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigen. 7 ist eine Explosionsansicht, welche die motorisierte Gerätschaft 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt.
Die motorisierte Gerätschaft 10 weist einen elektrischen Motor 7 und eine Steuerung 6 auf. Der elektrische Motor 7 setzt sich aus einem Motorgehäuse 11, einem Stator 15, einem Rotor 21, einer Welle 25 und dergleichen zusammen. Die Steuerung 6 setzt sich aus einer Steuerplatine 30, einem Leistungsmodul 40, einer Wärmesenke 80 und dergleichen zusammen. Eine Steuereinheit 8 gemäß der vorliegenden Erfindung setzt sich aus dem Leistungsmodul 40, Aluminium-Elektrolyt-Kondensatoren 43, einer Drosselspule 44, einem ersten Stecker 45 und dergleichen zusammen, wie in 8 bis 13 gezeigt ist.
Zunächst wird der elektrische Motor 7 beschrieben. Das Motorgehäuse 11 ist aus Eisen oder dergleichen hergestellt. Das Motorgehäuse 11 setzt sich aus einem ersten Motorgehäuse 12 in Form eines Zylinders mit Boden und einem zweiten Motorgehäuse 13, das eine Öffnung des ersten Motorgehäuses 12 an der Steuerungsseite absperrt, zusammen. Ein Ende des Rahmens 14, das aus Aluminium hergestellt ist, ist an einer äußeren Wand des Bodenabschnitts des ersten Motorgehäuses 12 befestigt.
Der Stator 15 ist in einer radialen Innenseite der Wand des ersten Motorgehäuses 12 aufgenommen. Der Stator 15 weist ausgeprägte Pole 16 und Schlitze (nicht dargestellt) auf, die abwechselnd in einer Umfangsrichtung angeordnet sind. Eine Spule 18 ist in den Schlitzen des Stators 15 quer über einem Isolator 17 aufgenommen. Die Spule 18 ist um die ausgeprägten Pole 16 gewickelt. Die Spule 18 stellt zwei Systeme von dreiphasigen Wicklungen bereit. Entnahmeleitungen 19, die sich aus der Spule 18 erstrecken, treten durch Löcher 20 hindurch, die in dem zweiten Motorgehäuse 13 in einer Platinendickenrichtung des zweiten Motorgehäuses 13 ausgebildet sind, und sie erstrecken sich zu einer Steuerungsseite 6.
Der Rotor 21 ist an der radialen Innenseite des Stators 15 drehbar bereitgestellt. Der Rotor 21 weist Permanentmagnete 23 auf, die an der radialen Außenseite eines Rotorkerns 22 bereitgestellt sind. Die Permanentmagnete 23 sind derart magnetisiert, dass sich magnetische Pole der Permanentmagnete 23 entlang einer Umfangsrichtung abwechseln. Die Welle 25 ist in einem Wellenloch 24 befestigt, das in einem Rotationsmittelpunkt des Rotors 21 ausgebildet ist. Ein axiales Ende der Welle 25 ist in eine Lagerung 26 eingepasst, die in dem zweiten Motorgehäuse 13 bereitgestellt ist, und das andere axiale Ende der Welle 25 ist in eine Lagerung 27 eingepasst, die in dem Bodenabschnitt des ersten Motorgehäuses 12 bereitgestellt ist. Somit ist die Welle 25 an dem ersten und zweiten Motorgehäuse 12, 13 drehbar gelagert.
Mit einem solchen Aufbau wird ein drehendes Magnetfeld gebildet, wenn die Spule 18 erregt wird. Somit führen der Rotor 21 und die Welle 25 eine normale Drehung oder eine rückwärtige Drehung bezüglich des Stators 15 und dem Motorgehäuse 11 durch. Eine Antriebskraft wird von einem Abgabeende 28 der Welle 25 an einer Rahmenendseite 14 auf das Zahnrad 2 der Lenksäule 1 abgegeben.
Anschließend wird Steuerung 6 erklärt. Wie in 7 gezeigt ist, wird die Steuerung 6 aus der Steuerplatine 30, dem Leistungsmodul 40, der Wärmesenke 80 und einer Abdeckung 91 gebildet, die in dieser Reihenfolge an einer axialen Endseite der Welle 25 des Motors angeordnet sind. Die Drosselspule 44 und die Aluminium-Elektrolyt-Kondensatoren 43 sind entlang einer Platinendickenrichtung des Leistungsmoduls 40 mit Verdrahtungen des Leistungsmoduls 40 elektrisch verbunden. Die Steuerplatine 30 und das Leistungsmodul 40 sind jeweils mit Schrauben 31, 41 an der Wärmesenke 80 befestigt. Abstrahlerplatten 59 der Leistungstransistoren sind von einer Kunstharzgussform 42 des Leistungsmoduls 40 entlang der Platinendickenrichtung des Leistungsmoduls 40 freigelegt. Die Abstrahlerplatten 59 sind quer über Isolationsabstrahlungsbahnen 69 eng an der Wärmesenke 80 befestigt.
Anschließend wird die Ansteuereinheit 8 mit Bezug auf die 8 bis 13 beschrieben. In 13 wird die Kunstharzgussform 42 mittels durchbrochenen Linien gezeigt. Das Leistungsmodul 40 wird durch Gießen eines Kunstharzes in die Form einer im Wesentlichen rechteckigen Platte ausgebildet, in der zwölf Leistungstransistoren 51–56, 61–66, welche zwei Sätze von Inverterschaltungen bilden, vier Leistungstransistoren 57, 58, 67, 68 zum Schaltungsschutz, Verdrahtungen 70–75 zur Verbindung der Leistungstransistoren 51–58, 61–68, Nebenschlusswiderstände 76, Brückenverdrahtungen 77 und dergleichen eingesetzt werden.
Die Leistungstransistoren 51–58, 61–68 und die Verdrahtungen 70–75 sind auf derselben Ebene angeordnet. Die Verdrahtungen 70–75 können mittels einer Pressverarbeitung oder dergleichen beispielsweise aus einem Blech von einer Kupferplatte ausgebildet werden.
Die Leistungstransistoren 51–58, 61–68 bilden zwei Sätze von Inverterschaltungen. Die acht Leistungstransitstoren 51–58, die einen Satz der Inverterschaltungen bilden, sind an einem äußeren Randbereich einer Längsseite in einer Reihe angeordnet. Die acht Leistungstransistoren 61–68, die den anderen Satz der Inverterschaltungen bilden, sind an einem äußeren Randbereich auf der anderen Längsseite in einer Reihe angeordnet. Die Positionen, an welchen die Leistungstransistoren 51–58, 61–68 angeordnet sind, entsprechen den äußeren Randbereichen des Leistungsmoduls 40.
Wie in 12 gezeigt ist, sind die Abstrahlerplatten 59 der Leistungstransistoren 51–58, 61–68 an einer äußeren Wand der Kunstharzgussform 42 in einer Platinendickenrichtung der Kunstharzgussform 42 freigelegt.
Anschlüsse 78 und Signalverdrahtungen 79, die mit den Leistungstransistoren 51–58, 61–68 verbunden sind, stehen von äußeren Randbereichen an den Längsseite des Leistungsmoduls 40 zu einer Außenseite der Kunstharzgussform hervor. Die Anschlüsse 78 sind mit den Entnahmeleitungen 19 der Spule 18 elektrisch verbunden. Die Signalverdrahtungen 79 sind mit den Verdrahtungen der Steuerplatine 30 elektrisch verbunden.
Die Aluminium-Elektrolyt-Kondensatoren 43 und die Drosselspule 44 sind als elektronische Bauteile auf einer Seite des Leistungsmoduls 40 bezüglich der Platinendickenrichtung des Leistungsmoduls 40 bereitgestellt. Die Aluminium-Elektrolyt-Kondensatoren 43 und die Drosselspule 44 sind innerhalb der äußeren Randbereiche des Leistungsmoduls 40 bereitgestellt.
Die Aluminium-Elektrolyt-Kondensatoren 43 absorbieren Brummströme, die durch ein Schalten der Leistungstransistoren 51–58, 61–68 erzeugt werden. Die Drosselspule 44 dämpft Schwankungen eines Stroms, der an den Leistungstransistoren 51–58, 61–68 zugeführt wird.
Ein erster Stecker 45 ist an einem Endbereich des Leistungsmoduls 40 an einer kurzen Seite des Leistungsmoduls 40 bereitgestellt. Ein Strom wird von einer Batterie 5 durch den ersten Stecker 45 an dem Leistungsmodul 40 zugeführt.
Die Aluminium-Elektrolyt-Kondensatoren 43, die Drosselspule 44 und der erste Stecker 45 sind mit den Verdrahtungen 70–75 des Leistungsmoduls 40 elektrisch verbunden. Genauer genommen treten Zuleitungsdrähte 431, die sich aus den Hauptkörpern der Aluminium-Elektrolyt-Kondensatoren 43 erstrecken, in der Platinendickenrichtung des Leistungsmoduls 40 durch das Leistungsmodul 40 hindurch. Die Zuleitungsdrähte 431 sind innerhalb von Löchern 46, die an einer Seite des Leistungsmoduls 40 ausgebildet sind, die den Hauptkörpern der Aluminium-Elektrolyt-Kondensatoren 43 gegenüberliegt, mittels einem Schweißvorgang oder einem Lötvorgang mit den Verdrahtungen 72–75 des Leistungsmoduls 40 elektrisch verbunden.
Gleichermaßen treten Zuleitungsdrähte 441, die sich aus einem Hauptkörper der Drosselspule 44 erstrecken, in der Platinendickenrichtung des Leistungsmoduls 40 durch das Leistungsmodul 40 hindurch. Die Zuleitungsdrähte 441 sind innerhalb der Löcher 46, die an einer Seite des Leistungsmoduls 40 ausgebildet sind, die dem Hauptkörper der Drosselspule 44 gegenüberliegt, mittels dem Schweißvorgang oder dem Lötvorgang mit den Verdrahtungen 70, 71 des Leistungsmoduls 40 elektrisch verbunden.
Weiterhin treten Zuleitungsdrähte 451, die sich aus einem Hauptkörper des ersten Steckers 45 erstrecken, in der Platinendickenrichtung des Leistungsmoduls 40 durch das Leistungsmodul 40 hindurch. Die Zuleitungsdrähte 451 sind innerhalb der Löcher 46, die an einer Seite des Leistungsmoduls 40 ausgebildet sind, die dem Hauptkörper des ersten Steckers 45 gegenüberliegt, mittels dem Schweißvorgang oder dem Lötvorgang mit den Verdrahtungen 70, 74, 75 des Leistungsmoduls 40 elektrisch verbunden.
Es wird ein Stromfluss in dem Leistungsmodul 40 beschrieben. Der Strom, der von der Batterie an dem ersten Stecker 45 zugeführt wird, fließt von der Verdrahtung 70 in der Mitte des Leistungsmodul 40 über die Drosselspule 44 zu der Verdrahtung 71 an der kurzen Seite, die dem ersten Stecker 45 gegenüberliegt. Danach fließt der Strom von der Spule 71 über die Schaltungsschutz-Leistungstransistoren 57, 58, 67, 68, die an beiden Enden der Längsseite bereitgestellt sind, zu den Verdrahtungen 72, 73, die an beiden Seiten links und rechts der mittleren Verdrahtung 70 bereitgestellt sind. Danach fließt der Strom von den Verdrahtungen 72, 73 über die Brückenverdrahtungen 77, den Leistungstransistoren 51, 53, 55, 61, 63, 65 auf einer Leistungszufuhrseite und den Entnahmeleitungen 19, die mit den Anschlüssen 78 verbunden sind, zu der Spule 18. Der Strom, der von der Spule 18 zurückkehrt, fließt von den Anschlüssen 78 innerhalb der Leistungstransistoren 51–56, 61–66 über die Leistungstransistoren 52, 54, 56, 62, 64, 66 auf einer Masseseite und den Nebenschlusswiderständen 76 zu den Verdrahtungen 74, 75. Danach fließt der Strom von den Verdrahtungen 74, 75 über den ersten Stecker 45 zu der Batterie 5.
Die Inverterschaltungen, die in dem Leistungsmodul 40 ausgebildet sind, sind in 6 gezeigt. 6 zeigt einen Satz von Inverterschaltung, der durch die sechs Leistungstransistoren 51–56 und dergleichen gebildet wird. Ein Schaltungsdiagramm des anderen Satzes von Inverterschaltung wird in 6 ausgelassen. Die zwei Sätze von Inverterschaltungen erzeugen einen dreiphasigen Wechselstrom als Ansteuerstrom, der an der Spule 18 zugeführt wird, die zwei Systeme von dreiphasigen Wicklungen bildet.
Wie in den 14 und 15 gezeigt ist, ist die Wärmesenke 80 aus einem Material wie z. B. Aluminium hergestellt, das eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist. Die Wärmesenke 80 ist derart ausgebildet, dass sie ein Volumen mit einer Wärmeleitfähigkeit aufweist, die dazu fähig ist, die Wärme zu absorbieren, die durch das Leistungsmodul 40 übereinstimmend mit der Abgabe des elektrischen Motors 7 erzeugt wird.
Die Wärmesenke 80 weist in seinem mittleren Abschnitt eine Aussparung 82 auf. Die Aussparung 82 ist so ausgebildet, dass sie eine geeignete Abmessung aufweist, um die Aluminium-Elektrolyt-Kondensatoren 43 und die Drosselspule 44 aufzunehmen. Die Wärmesenke 80 weist Abschnitte 83 mit einer flachen Oberfläche an Positionen auf, die sich im Wesentlichen axial mit den Längsseiten des Leistungsmoduls 40 überschneiden, das sich an der radialen Außenseite der Wärmesenke 80 befindet. Somit können die Anschlüsse 78, die von den Längsseiten des Leitungsmoduls 40 nach außen hervorstehen, mit den Entnahmeleitungen 19 der Spule 18 verbunden werden.
Die Wärmesenke 80 weist säulenförmige Abschnitte 84 auf, von denen jeder zwischen der Aussparung 82 und dem Abschnitt der flachen Oberfläche 83 eingefügt ist. Auf einer Seite des Leitungsmoduls 40 sind wärmeaufnehmende Oberflächen 85 an den säulenförmigen Abschnitten 84 ausgebildet. Die wärmeaufnehmende Oberfläche 85 von einem der säulenförmigen Abschnitte 84 steht mit den Abstrahlerplatten 59 der Leistungstransistoren 51–58 in Kontakt, die in dem äußeren Randbereich des Leistungsmoduls 40 auf einer Längsseite quer über die Isolationsabstrahlungsbahn 69 in einer Reihe angeordnet sind. Die wärmeaufnehmende Oberfläche 85 des anderen säulenförmigen Abschnitts 84 steht mit den Abstrahlerplatten 59 der Leistungstransistoren 61–68 in Kontakt, die in dem äußeren Randbereich des Leistungsmoduls 40 auf der anderen Längsseite quer über die Isolationsabstrahlungsbahn 69 in einer Reihe angeordnet sind. Die Abstrahlerplatten 59 der Leistungstransistoren 51–58, 61–68 sind auf derselben Ebene angeordnet. Somit wird die Wärme, die durch das Leistungsmodul 40 erzeugt wird, auf die Wärmesenke 80 übertragen.
Die Wärmesenke 80 weist Öffnungen 86, 87 an Positionen auf, die dem ersten Stecker 45 des Leitungsmoduls 40 und einem zweiten Stecker 39 der Steuerplatine 30 (später ausführlich beschrieben) entsprechen. Die Wärmesenke 80 weist zwischen den Öffnungen 86, 87 und den Abschnitten mit einer flachen Oberfläche 83 vier Stützelemente 88 auf. Die Stützelemente 88 erstrecken sich in axialer Richtung zu einer Seite des elektrischen Motors 7.
Die Steuerplatine 30 ist an der Seite eines zweiten Motorgehäuses 13 des Leitungsmoduls 40 im Wesentlichen parallel zu dem Leistungsmodul 40 bereitgestellt, wie in den 1 bis 4, 18 und 19 gezeigt ist. Die Steuerplatine 30 ist aus einem Material wie z. B. einem Epoxid-Glas-Träger hergestellt und ist mit den Signalverdrahtungen 79, die von dem Leistungsmodul 40 hervorstehen, elektrisch verbunden. Die Steuerplatine 30 weist an einer Seite, die dem ersten Stecker 45 des Leistungsmoduls 40 gegenüberliegt, den zweiten Stecker 39 auf. Die Steuerplatine 30 weist an Positionen, die sich mit Löchern 781 der Anschlüsse 78 des Leistungsmoduls 40 in der axialen Richtung überschneiden, Löcher auf, durch welche die Entnahmeleitungen 19 hindurchtreten.
Die Steuerschaltung, die mit einem Mikrocomputer 32, Vortreibern 33, einem spezifischen IC (bzw. integrierten Schaltkreis) 34, einem Positionssensor 35 und dergleichen angebracht ist, ist in der Steuerplatine 30 ausgebildet. Eine Oberfläche, auf der die Steuerschaltung angebracht ist, ist in den 18 und 19 mittels einer durchbrochenen Linie 9 gezeigt. Allerdings ist die Steuerschaltung nicht notwendigerweise innerhalb einer Fläche ausgebildet, die mit der durchbrochenen Linie 9 eingekreist ist. Die durchbrochene Linie 9 zeigt konzeptionell an, an welcher Fläche die Anbringung einfach ist. Die Steuerschaltung ist innerhalb der Signalverdrahtung 79 mit den Leistungstransistoren 51–58, 61–68 elektrisch verbunden.
Der Positionssensor 35 ist an der Seite des zweiten Motorgehäuses 13 angebracht, an der sich die Steuerplatine 30 befindet. Der Positionssensor 35 gibt ein Signal aus, das einer Richtung eines Magnetfelds entspricht, das durch einen Magnet 29 erzeugt wird, der an dem Endabschnitt der Welle 25 angeordnet ist.
Ein Aufbau der Steuerschaltung ist in 6 gezeigt. Wie in 6 gezeigt ist, weist der spezifische IC 34 einen Positionssensor-Signalverstärker 36, einen Regler 37 und einen Messstromverstärker 38 als funktionale Blöcke auf. Das Signal, das durch den Positionssensor 35 ausgegeben wird, wird durch den Positionssensor-Signalverstärker 36 verstärkt und in den Mikrocomputer 32 eingegeben. Somit erkennt der Mikrocomputer 32 eine Position des Rotors 21, der an der Welle befestigt ist.
Das Drehmomentsignal, das durch den Drehmomentsensor 4 und dergleichen ausgegeben wird, wird durch den zweiten Stecker 39 in den Mikrocomputer 32 eingegeben. Die Ströme der Inverterschaltung, die durch die Nebenschlusswiderstände 76 gemessen werden, werden über den Messstromverstärker 38 in den Mikrocomputer 32 eingegeben.
Der Mikrocomputer 32 unterstützt basierend auf den Signalen aus dem Positionssensor 35, dem Drehmomentsensor 4, den Nebenschlusswiderständen 76 und dergleichen ein Steuern der Steuerung 3 in Übereinstimmung mit einer Fahrzeuggeschwindigkeit. Daher gibt der Mikrocomputer 32 Pulssignale, die durch eine PWM-Steuerung hergestellt werden, über die Vortreiber 33 an die Leistungstransistoren 51–56, 61–66 aus. Somit wandeln die zwei Sätze der Inverterschaltungen, die durch die Leistungstransistoren gebildet werden, den Strom, der von der Batterie zugeführt wird, über die Drosselspule 44 und die Schaltungsschutzleistungstransistoren 57, 58, 67, 68 in den dreiphasigen Wechselstrom um und führen den dreiphasigen Wechselstrom von den Entnahmeleitungen 19, die mit den Anschlüssen 78 verbunden sind, an der Spule 18 zu.
Anschließend wird ein Zusammensetzungsverfahren der motorisierten Gerätschaft 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform umschrieben. Wie obenstehend erwähnt werden zunächst die Aluminium-Elektrolyt-Kondensatoren 43, die Drosselspule 44, der erste Stecker 45 und dergleichen an die Verdrahtungen 70–75 des Leistungsmoduls 40 angefügt, in das die Leistungstransistoren 51–58, 61–68, die Verdrahtungen 70–75 und dergleichen mittels Kunstharzgießen eingesetzt werden. Somit wird die Ansteuereinheit 8 gebildet.
Danach wird das Leistungsmodul 40 an die Wärmesenke 80 angefügt, wie in den 7 und 14 bis 17 gezeigt ist. Das Leistungsmodul 40 wird an die Wärmesenke 80 durch ein Befestigen des Leistungsmoduls 40 an Löchern 81, die in einem Boden der Wärmesenke 80 ausgebildet sind, mittels Schrauben 41 angefügt. Zu diesem Zeitpunkt werden die Isolationsabstrahlungsbahnen 69 zwischen den Abstrahlerplatten 59 der Leistungstransistoren 51–58, 61–68 und den wärmeaufnehmenden Oberflächen 85 der Wärmesenke 80 eingesetzt. Wenn das Leistungsmodul 40 an der Wärmesenke 80 angefügt ist, werden die Aluminium-Elektrolyt-Kondensatoren 43 und die Drosselspule 44 in die Aussparung 82 der Wärmesenke 80 eingesetzt. Der erste Stecker 45 steht aus der Öffnung 86 der Wärmesenke 80 zu der Außenseite der Wärmesenke 80 hervor.
Danach wird die Steuerplatine 30 an die Wärmesenke 80 angefügt, wie in den 18 und 19 gezeigt ist. Die Steuerplatine 30 ist an die Wärmesenke 80 durch ein Befestigen der Steuerplatine 30 an den Säulen 90, die sich von der Wärmesenke 80 in axialer Richtung erstrecken, mit den Schrauben 31 angefügt. Danach werden die Signalverdrahtungen 79 des Leitungsmoduls 40 mittels des Lötvorgangs oder des Schweißvorgangs mit den Verdrahtungen der Steuerplatine 30 elektrisch verbunden. Zu diesem Zeitpunkt steht der zweite Stecker 39 aus der Öffnung 87 der Wärmesenke 80 zu der Außenseite der Wärmesenke 80 hervor.
Danach wird die Wärmesenke 80 an den elektrischen Motor 7 angefügt, wie in den 2 bis 5 gezeigt ist. Die Wärmesenke 80 wird durch ein in Kontakt bringen eines axialen Endabschnitts der Trägerelemente 88 der Wärmesenke 80 an der Seite des elektrischen Motors 7 mit einem axialen Endbereich des ersten Motorgehäuses 12 auf der Seite der Steuerung 6 an den elektrischen Motor 7 angefügt. Klauen 121, die sich von dem ersten Motorgehäuse 12 in axialer Richtung erstrecken, werden zwischen den Vorsprüngen 89 eingesetzt, die an den Endabschnitten der Trägerelemente 88 ausgebildet sind. Die Klauen 121 sind in der Umfangsrichtung gekrümmt, um die Wärmesenke 80 und das erste Motorgehäuse 12 zu befestigen. Jedes Paar der Klauen 121, das sich parallel zueinander erstreckt, ist jeweils zu gegenüberliegenden Seiten der Umfangsrichtung gekrümmt. Zu diesem Zeitpunkt werden die Entnahmeleitungen 19, die sich durch die Löcher 20 des zweiten Motorgehäuses 13 hindurch in axialer Richtung erstrecken, durch die Löcher 311 der Steuerplatine 30 und die Löcher 781 der Anschlüsse 78 des Leistungsmoduls 40 eingesetzt. Danach werden die Entnahmeleitungen 19 und die Anschlüsse 78 des Leistungsmoduls 40 mittels dem Schweißvorgang oder dem Lötvorgang elektrisch miteinander verbunden.
Wie in den 1 und 7 gezeigt ist, wird schließlich die Wärmesenke 80 mit der Abdeckung 91 abgedeckt, welche im Wesentlichen die Form eines Zylinders mit einem Boden aufweist. Die Abdeckung 91 und die Wärmesenke 80 werden mittels Schrauben 92 befestigt. Die Abdeckung 91 ist aus einem magnetischen Körper wie zum Beispiel Eisen hergestellt und verhindert, dass ein Magnetfeld, das durch einen großen Strom erzeugt wird, der die Leistungstransistoren 51–58, 61–68 durchläuft, zu der Außenseite entweicht. Die Abdeckung 91 verhindert ebenso, dass Staub oder dergleichen in die Steuerung 6 eintritt. Somit ist die motorisierte Gerätschaft 10 vollständig.
Bei der vorliegenden Ausführungsform sind die Vielzahl von Leistungstransistoren 51–58, 61–68 und die Verdrahtungen 70–75, welche die Leistungstransistoren 51–58, 61–68 verbinden, auf derselben Ebene angeordnet und mittels Kunstharzgießen mit Kunstharz bedeckt, wodurch das Leistungsmodul 40 gebildet wird. Die Aluminium-Elektrolyt-Kondensatoren 43, die Drosselspule 44 und der erste Stecker 45 sind in der Platinendickenrichtung des Leistungsmoduls 40 angeordnet und sind mit den Verdrahtungen 70–75 des Leistungsmoduls 70 elektrisch verbunden.
Auf diese Weise sind die Verdrahtungen 70–75, welche mittels Kunstharzgießen in das Leistungsmodul 40 eingesetzt sind, und die großformatigen elektronischen Bauteile direkt miteinander verbunden. Demzufolge können ein herkömmlicher metallischer Träger, der mit dem Leistungstransistoren angebracht ist, eine herkömmliche Großstrom-Verdrahtungs-Sammelschiene, die mit den großformatigen elektronischen Bauteilen angebracht ist, Anschlüsse, die den metallischen Träger und die Großstrom-Verdrahtungs-Sammelschiene verbinden, und dergleichen entfallen. Daher können die Herstellungskosten für die Ansteuereinheit 8 und die motorisierte Gerätschaft 10 verringert werden.
Ferner kann die Tafeldicke des Leistungsmoduls 40 durch ein Anordnen der Vielzahl von Leistungstransistoren 51–58, 61–68 und der Verdrahtungen 70–75 auf derselben Ebene verringert werden.
Bei dieser Ausführungsform treten die Zuleitungsdrähte 431, 441, die sich aus den Hauptkörpern der Aluminium-Elektrolyt-Kondensatoren 43 und der Drosselspule 44 erstrecken, in der Platinendickenrichtung durch das Leistungsmodul 40 hindurch und sie sind innerhalb der Löcher, die in dem Leistungsmodul 40 ausgebildet sind, mit den Verdrahtungen 70–75 des Leistungsmoduls 40 elektrisch verbunden. Somit treten die Verbindungen zwischen den Zuleitungsdrähten 431, 441 der Aluminium-Elektrolyt-Kondensatoren 43 und der Drosselspule 44 und den Verdrahtungen 70–75 des Leistungsmoduls 40 nicht von der äußeren Wand des Leistungsmoduls 40 in der Dickenrichtung des Leistungsmoduls 40 hervor. Somit kann durch eine Verringerung des Raums für die Verbindung die Abmessung des Aufbaus der Ansteuereinheit 8 verringert werden.
Bei der vorliegenden Erfindung sind die Leistungstransistoren 56–58, 61–68 an äußeren Randbereichen des Leistungsmoduls 40 angeordnet. Somit können die Anschlüsse 78 zur elektrischen Verbindung der Leistungstransistoren 51–58, 61–68 und der Entnahmeleitungen 19 der Spule 18 verkürzt werden, und elektrische Widerstände der Anschlüsse 78 können verringert werden. Daher kann ein Verlust bei dem Ansteuerstrom, der von den Leistungstransistoren 51–58, 61–68 über die Anschlüsse 78 und die Entnahmeleitungen 19 an der Spule 18 zugeführt wird, verringert werden.
Bei der vorliegenden Ausführungsform weist das Leistungsmodul 40 die Leistungszufuhr-Verdrahtungen 70, 72, 73 und die Masseseiten-Verdrahtungen 74, 75 auf. Die Leistungszufuhrseiten-Verdrahtungen 70, 72, 73 erstrecken sich in einem mittleren Bereich des Leistungsmoduls 40 entlang der Anordnungsrichtung der Leistungstransistoren 51–58, 61–68. Die Masseseiten-Verdrahtungen 74, 75 erstrecken sich auf beiden Seiten der Leistungszufuhrseiten-Verdrahtungen 70, 72, 73 entlang der Anordnungsrichtung der Leistungstransistoren 51–58, 61–68 und sind mit den Leistungstransistoren 51–58, 61–68 elektrisch verbunden. Somit kann die Länge der Verdrahtungen 70–75 verkürzt werden und elektrische Widerstände derselben können verringert werden. Demzufolge kann ein Verlust bei dem Strom, der durch das Leistungsmodul 40 fließt, verringert werden.
Da die Leistungszufuhrseiten-Verdrahtungen 70, 72, 73 und die Masseseiten-Verdrahtungen 74, 75 parallel zueinander angeordnet sind, können die Zuleitungsdrähte 431, 441, 451 der Aluminium-Elektrolyt-Kondensatoren 43, der Drosselspule 44 und des ersten Steckers 45, die in der Platinendickenrichtung des Leistungsmoduls 40 angeordnet sind, sowie die Verdrahtungen 72–75 des Leistungsmoduls 40 einfach elektrisch verbunden werden.
Bei der vorliegenden Ausführungsform sind die Signalverdrahtungen 79 des Leistungsmoduls 40 mit der Steuerschaltung an dem äußeren Randbereich der Steuerplatine 30 elektrisch verbunden. Daher kann die Oberfläche innerhalb des äußeren Randbereichs der Steuerplatine 30 effektiv genutzt werden, um diejenigen Bauteile anzuordnen, welche die Steuerschaltung bilden wie zum Beispiel den Mikrocomputer 32, den spezifischen IC 34 und den Positionssensor 35. Daher kann ein Freiheitsgrad der Ausgestaltung der Steuerschaltung erhöht werden, sodass die Anbringungsfläche der Steuerschaltung verringert werden kann. Demzufolge kann die Abmessung der Steuerplatine 30 verringert werden und eine Abmessung des Aufbaus der motorisierten Gerätschaft 10 kann verringert werden.
Bei der vorliegenden Ausführungsform werden die Aluminium-Elektrolyt-Kondensatoren 43, die Drosselspule 44 und der erste Stecker 45, die bezüglich der Platinendickenrichtung des Leistungsmoduls 40 an der Seite des Leistungsmoduls 40 angeordnet sind, in der Aussparung 82 der Wärmesenke 80 aufgenommen. Demzufolge kann die Abmessung des Aufbaus der motorisierten Gerätschaft 10 verringert werden.
(Andere Ausführungsformen)
Bei der oben beschriebenen Ausführungsform wird der bürstenlose Motor, der für die elektrische Servolenkung verwendet wird, beispielhaft verwendet. Die motorisierte Gerätschaft gemäß der vorliegenden Erfindung kann wahlweise für verschiedene andere Anwendungen als die elektrische Servolenkung verwendet werden. Die vorliegende Erfindung kann auf einem Motor mit Bürsten, bei dem eine Spule um einen Rotor gewickelt ist, verwendet werden.
Bei der oben beschriebenen Ausführungsform werden die beiden Sätze von Inverterschaltungen durch zwölf Leistungstransistoren in der motorisierten Gerätschaft gebildet, die den elektrischen Motor durch die Ansteuer-Steuerung der zwei Systeme ansteuern und steuern. Wahlweise kann die motorisierte Gerätschaft gemäß der vorliegenden Erfindung durch eine Ansteuer-Steuerung eines einzelnen Systems oder von drei oder mehr Systemen angesteuert und gesteuert werden.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird das einzelne Leistungsmodul mittels Kunstharzgießen und durch Einsetzen der zwölf Leistungstransistoren und der Verdrahtungen, welche die Leistungstransistoren verbinden, in Kunstharz ausgebildet. Die vorliegende Erfindung kann wahlweise auf einen Aufbau angewendet werden, der eine Vielzahl von Leistungsmodulen aufweist, von denen jedes mittels Kunstharzgießen und durch Einsetzen einer Vielzahl von Leistungstransistoren und Verdrahtungen, welche die Leistungstransistoren verbinden, in Kunstharz ausgebildet werden. Das Leistungsmodul kann mittels Kunstharzgießen und durch Einsetzen der Leistungstransistoren sowie Teile der Verdrahtungen in dem Kunstharz ausgebildet werden.
Bei der oben beschriebenen Ausführungsform sind die Aluminium-Elektrolyt-Kondensatoren und die Drosselspule in der Längsrichtung in der Platinendickenrichtung des Leistungsmoduls angeordnet. Die Aluminium-Elektrolyt-Kondensatoren und die Drosselspule können wahlweise seitlich in der Platinendickenrichtung des Leistungsmoduls angeordnet sein.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt, sondern kann in vielen anderen Weisen umgesetzt werden ohne von dem Umfang der Erfindung abzuweichen, der in den angehängten Ansprüchen definiert ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2003204654 A [0003]
JP 2002-345211 A [0003]
JP 2005-304203 A [0004]
JP 2004-254359 A [0005]

Claims

Ansteuereinheit (8) eines elektrischen Motors (7), der einen in Relation zu einem Stator (15) drehbaren Rotor (21) aufweist, zum Drehen und Anzusteuern des Rotors (21) relativ zu dem Stator (15), wobei die Ansteuereinheit (8) aufweist: ein Leistungsmodul (40), das durch ein Einsetzen von einer Vielzahl von Leistungstransistoren (51–58, 61–68), die einer Spule (18) einen Ansteuerstrom zuführen, die um den Stator (15) oder den Rotor (21) gewickelt ist, sowie von Verdrahtungen (70–75), welche die Leistungstransistoren (51–58, 61–68) verbinden, in einen Kunstharzguss (42), der mittels Kunstharzgießen in Form einer Platte ausgebildet ist, gebildet wird; und ein elektronisches Bauteil (43, 44, 45), das in einer Platinendickenrichtung des Leistungsmoduls (40) bereitgestellt ist und mit den Verdrahtungen (70–75) des Leistungsmoduls (40) elektrisch verbunden ist.
Ansteuereinheit (8) nach Anspruch 1, wobei die Leistungstransistoren (51–58, 61–68) und die Verdrahtungen (70–75), welche die Leistungstransistoren (51–58, 61–68) verbinden, auf einer Ebene angeordnet sind.
Ansteuereinheit (8) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das elektronische Bauteil (43, 44, 45) Zuleitungsdrähte (431, 441, 451) aufweist, die sich aus einem Hauptkörper desselben erstrecken, und die Zuleitungsdrähte (431, 441, 451) an dem Leistungsmodul (40) in der Platinendickenrichtung des Leistungsmoduls (40) hindurchtreten und innerhalb von Löchern (46), die auf einer Seite des Leistungsmoduls (40) ausgebildet sind, die dem Hauptkörper des elektronischen Bauteils (43, 44, 45) gegenüberliegt, mit den Verdrahtungen (70–75) des Leistungsmoduls (40) elektrisch verbunden sind.
Ansteuereinheit (8) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Leistungsmodul (40) einen Anschluss (78) aufweist, von dem ein Ende mit dem Leistungstransistor (51–58, 61–68) verbunden ist und von dem das andere Ende aus dem Kunstharzguss (42) des Leistungsmoduls (40) zu einer Außenseite hervorsteht und mit einer Entnahmeleitung (19) der Spule (18) elektrisch verbindbar ist, und die Leistungstransistoren (51–58, 61–68) an äußeren Randbereichen auf beiden Seiten des Leistungsmoduls (40) angeordnet sind, das im Wesentlichen in einer rechteckigen Form ausgebildet ist.
Ansteuereinheit (8) nach Anspruch 4, wobei die Verdrahtungen (70–75) des Leistungsmoduls (40) eine erste Verdrahtung (70, 72, 73) auf einer Leistungszufuhrseite oder einer Masseseite umfasst, wobei sich die erste Verdrahtung (70, 72, 73) in einem mittleren Abschnitt des Leistungsmoduls (40) entlang einer Anordnungsrichtung der Leistungstransistoren (51–58, 61–68) erstreckt, sowie eine zweite Verdrahtung (74, 75) auf der anderen der Leistungszufuhrseite und der Masseseite, wobei sich die zweite Verdrahtung (74, 75) auf beiden Seiten der ersten Verdrahtung (70, 72, 73) entlang der Anordnungsrichtung der Leistungstransistoren (51–58, 61–68) erstreckt und mit den Leistungstransistoren (51–58, 61–68) elektrisch verbunden ist, und wobei das Leistungsmodul (40) Brückenverdrahtungen (77) zum elektrischen Verbinden der ersten Verdrahtung (70, 72, 73) und der Leistungstransistoren (51–58, 61–68) aufweist.
Ansteuereinheit (8) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das elektronische Bauteil (43, 44, 45) ein Kondensator (43) zum Absorbieren eines Brummstroms ist, der durch ein Schalten der Leistungstransistoren (51–58, 61–68) erzeugt wird.
Ansteuereinheit (8) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das elektronische Bauteil (43, 44, 45) eine Drosselspule (44) zum Dämpfen eines Hochfrequenzstroms ist, der durch die Leistungstransistoren (51–58, 61–68) fließt.
Ansteuereinheit (8) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, weiterhin aufweisend: einen Stecker (45), der in einer Platinendickenrichtung des Leistungsmoduls (40) bereitgestellt ist, und der mit den Verdrahtungen (70–75) des Leistungsmoduls (40) elektrisch verbunden ist.
Motorisierte Gerätschaft (10) aufweisend: einen Stator (15); einen Rotor (21), der in Relation zu dem Stator (15) drehbar bereitgestellt ist; ein Leistungsmodul (40), das durch ein Einsetzen von einer Vielzahl von Leistungstransistoren (51–58, 61–68), die einer Spule (18) einen Ansteuerstrom zuführen, die um den Stator (15) oder den Rotor (21) gewickelt ist, sowie von Verdrahtungen (70–75), welche die Leistungstransistoren (51–58, 61–68) verbinden, in einen Kunstharzguss (42), der mittels Kunstharzgießen in Form einer Platte ausgebildet ist, gebildet wird; und ein elektronisches Bauteil (43, 44, 45), das in einer Platinendickenrichtung des Leistungsmoduls (40) bereitgestellt ist, und mit den Verdrahtungen (70–75) des Leistungsmoduls (40) elektrisch verbunden ist.
Motorisierte Gerätschaft (10) nach Anspruch 9, weiterhin aufweisend: eine Steuerplatine (30), die in der Platinendickenrichtung des Leistungsmoduls (40) und im Wesentlichen parallel zu dem Leistungsmodul (40) bereitgestellt ist, wobei die Steuerplatine (30) eine Steuerschaltung zum Steuern eines Antriebs der Relativdrehung zwischen dem Stator (15) und dem Rotor (21) aufweist, wobei das Leistungsmodul (40) eine Signalverdrahtung (79) aufweist, von der ein Ende mit dem Leistungstransistor (51–58, 61, 68) verbunden ist, und von der sich das andere Ende von einem äußeren Randbereich des Leistungsmoduls (40) zu einer Außenseite erstreckt und mit der Steuerschaltung der Steuerplatine (30) elektrisch verbunden ist.
Motorisierte Gerätschaft (10) nach einem der Ansprüche 9 oder 10, weiterhin aufweisend: eine Wärmesenke (80), die auf einer Seite des Leistungsmoduls (40) bereitgestellt ist, die der Steuerplatine gegenüberliegt, zum Absorbieren von Wärme, die durch die Leistungstransistoren (51–58, 61–68) erzeugt wird, wobei das elektronische Bauteil (43, 44, 45) innerhalb der Leistungstransistoren (51–58, 61, 68) angeordnet ist, die an äußeren Randbereichen auf beiden Seiten des Leistungsmoduls (40) angeordnet sind, das im Wesentlichen in einer rechteckigen Form ausgebildet ist, und die Wärmesenke (80) eine Vielzahl von Säulenabschnitten (84), die mit Abstrahlabschnitten (59) der Leistungstransistoren (51–58, 61, 68) thermisch verbunden sind, die an einer äußeren Wand des Leistungsmoduls (40) in der Platinendickenrichtung des Leistungsmoduls (40) freiliegend sind, sowie eine Aussparung (82) zum Aufnehmen des elektronischen Bauteils (43, 44, 45), die zwischen den Säulenabschnitten (84) ausgebildet ist, aufweist.