本發明涉及以與電動機輸出軸同軸的方式與電動機一體化且控制電動機的驅動的控制單元、以及使用了該控制單元的電動助力轉向裝置。

背景技術：

控制電動機的驅動的控制單元對應于多個傳感器、電源系統而具備多個連接器。此外，在以與電動機輸出軸同軸的方式與電動機一體化的控制單元中，朝向、種類、形狀之類的連接器的規格不得不根據安裝控制單元的對象而進行變更。

因此，提出有將連接器自身設為獨立的構成部件，將該連接器安裝于控制單元的外殼，從而構成控制單元(控制裝置)(例如參照專利文獻1)。

具體而言，專利文獻1記載的控制單元包括：在徑向上突出的外殼用突出部具有外殼用孔部的有底筒狀的外殼；收納在該外殼內、且具有輸入來自外殼外的外部信號的控制部用連接端子及對外部信號進行運算處理的電子部件的控制部；在徑向上突出的散熱器用突出部具有散熱器用孔部且塞住外殼的開口部的散熱器；固定于外殼用突出部及散熱器用突出部中的一方、且具有與控制部用連接端子進行電連接的連接器用連接端子的外部連接連接器；及固定于外殼用突出部及散熱器用突出部中的另一方的外罩，連接器用連接端子及控制部用連接端子貫通由外罩覆蓋的外殼用孔部或散熱器用孔部，利用各自的前端部進行電連接。

在專利文獻1記載的控制單元中，通過具有上述結構，即使在連接器的規格被變更的情況下，也可僅通過外部連接連接器的設計變更來進行應對，對外殼、其它構件不會產生影響。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本專利第5377710號公報

技術實現要素：

發明所要解決的技術問題

然而，現有技術存在如下問題。

即，在專利文獻1記載的控制單元中，存在如下問題：外部連接連接器及其周邊在簡化以實現小型化、且改善組裝性、成本方面還有余地。此外，在控制單元中必須安裝較大型的部件，由于該大型部件的配置，也存在妨礙小型化的問題。

本發明是為了解決上述問題而完成的，其目的在于獲得一種控制單元，該控制單元即使在連接器的規格被變更的情況下，也能容易地進行應對，并且，通過使連接器及其周邊為簡單的結構，可改善組裝性、成本，且能實現小型化。

解決技術問題的技術方案

本發明所涉及的控制單元控制電動機的驅動，其中，控制單元以與電動機的電動機輸出軸同軸的方式與電動機一體化，并且包括成為控制單元的外包裝且與電動機的端部結合的外殼、及配置于在外殼形成的缺口部且與外殼結合的連接器結構體，連接器結構體具有形成有連接器的連接器主體、包含電源系統及信號系統的終端、以及包含電容器及線圈中的至少一方的部件安裝部，部件安裝部與電動機輸出軸平行，且設置于電動機或外殼的外部，包含于部件安裝部的電容器及線圈中的至少一方經由終端與連接器主體的連接器直接進行電連接。

發明效果

根據本發明所涉及的控制單元，與外殼結合并構成控制單元的連接器結構體具有形成有連接器的連接器主體、包含電源系統及信號系統的終端、以及包含電容器及線圈中的至少一方的部件安裝部，部件安裝部與電動機輸出軸平行，且設置于電動機或外殼的外部，包含于部件安裝部的電容器及線圈中的至少一方經由終端與連接器主體的連接器直接進行電連接。

因此，即使在連接器的規格被變更的情況下，也能容易地進行應對，并且，通過使連接器及其周邊為簡單的結構，可改善組裝性、成本，且能實現小型化。

附圖說明

圖1是表示應用了本發明實施方式1所涉及的控制單元的電動助力轉向裝置的整體電路結構的電路圖。

圖2是表示本發明實施方式1所涉及的電動助力轉向裝置的剖視圖。

圖3是表示本發明實施方式1所涉及的電動助力轉向裝置的連接器結構體的仰視圖。

圖4是表示本發明實施方式1所涉及的電動助力轉向裝置的外殼的俯視圖。

圖5是表示本發明實施方式2所涉及的電動助力轉向裝置的剖視圖。

圖6是表示本發明實施方式2所涉及的電動助力轉向裝置的連接器結構體的仰視圖。

圖7是表示本發明實施方式2所涉及的電動助力轉向裝置的外殼的俯視圖。

圖8是表示本發明實施方式2所涉及的電動助力轉向裝置的線圈連接結構的說明圖。

圖9是表示本發明實施方式3所涉及的電動助力轉向裝置的連接器結構體的仰視圖。

圖10是表示本發明實施方式3所涉及的電動助力轉向裝置的框架的俯視圖。

圖11是表示本發明實施方式3所涉及的電動助力轉向裝置的剖視圖。

具體實施方式

以下，使用附圖來說明本發明所涉及的控制單元的優選實施方式，對于各圖中相同或者相應的部分，附加相同標號來進行說明。另外，本發明所涉及的控制單元以與電動機輸出軸同軸的方式與電動機一體化。

此外，以下，舉出控制單元適用于電動助力轉向裝置的情況的示例進行說明，但并不限于此，控制單元只要是控制電動機的驅動的裝置，也可以是適用于電動助力轉向裝置的裝置以外的裝置。

實施方式1

圖1是表示應用了本發明實施方式1所涉及的控制單元的電動助力轉向裝置的整體電路結構的電路圖。圖1中，該電動助力轉向裝置由控制單元1和電動機2構成。

另外，該實施方式1中，對于電動機2為3相無刷電動機的情況進行說明，但并不限于此，也可以是帶刷電動機或3相以上的多相繞組電動機。

控制單元1包含向電動機2提供電流的逆變器電路3和主要裝載有cpu的控制基板4。此外，控制單元1經由連接器與裝載于車輛的電池6、點火開關7及傳感器類8相連接。

控制單元1內的控制基板4具有：基于來自車速傳感器、檢測方向盤的轉向轉矩的轉矩傳感器等傳感器類8的信息來計算提供給電動機2的電力的控制量的cpu10；驅動逆變器電路3的初級的驅動電路11；及檢測逆變器電路3內的各部分的電壓或電流的監視器電路12。

此外，控制單元1的電源系統線路(+、-)上設置有用于抑制噪聲放射的電容器c1、c2、c3及線圈cl。此處，這些部件尺寸較大。此外，在電源系統線路上插入有具有對+電源線進行開關的繼電器功能的電源用開關元件14。

該電源用開關元件14例如為fet，寄生二極管中，相對于電流提供方向為正向和反向的2種寄生二極管串聯連接。利用該電源用開關元件14，在電動機2、逆變器電路3發生了故障等情況下，可強制性切斷供電。此外，利用寄生二極管，即使在進行了電池6的反接布線的情況下，也能切斷電流流過的線路，從而實現電池反接保護的功能。

逆變器電路3相對于電動機2的3相繞組(u、v、w)的各相，具有分別設置于上下橋臂的總計6個開關元件31u～31w、32u～32w、及具有在電動機繞組與開關元件之間進行開關的繼電器功能的繼電器用開關元件34u～34w。另外，圖1中，僅記載了u相的標號，但其它相與u相相同。

另外，上下橋臂的開關元件31u～31w、32u～32w基于cpu10的指令進行pwm驅動，因此，出于抑制噪聲的目的，還使逆變器電路3與電容器30u～30w相連接。此外，逆變器電路3還與用于檢測電動機2中流過的電流的分流電阻33u～33w相連接。此處，各相開關元件31、32、34作為按每相集成的功率模塊35u～35w，總計配置3個。

作為圖1所示的電動助力轉向裝置的概略動作，cpu10基于來自傳感器類8的輸入信息，計算提供給電動機2的繞組的電流，并經由驅動電路11將其輸出到逆變器電路3。接著，驅動各相的開關元件31、32、34，將電流提供給電動機2的繞組。

此外，利用監視器電路12檢測提供給電動機2的繞組的電流的電流值，根據cpu10的運算值(目標值)和實際電流值的偏差，執行反饋控制。另外，驅動電路11一并控制電源用開關元件14及繼電器用開關元件34。

對于以上那樣的電路結構，在圖2中示出電動助力轉向裝置的結構。圖2是表示本發明實施方式1所涉及的電動助力轉向裝置的剖視圖。圖2中，圖中的上側為電動機2，電動機2的下部配置有控制單元1。此外，在電動機2的輸出軸23的輸出方向上、且以與電動機輸出軸23同軸的方式設置有控制單元1。

電動機2構成為將在輸出軸23的周圍配置有多極對的未圖示的永磁體的轉子21、及設置在該轉子21周圍且卷繞有3相繞組24的定子22配置在電動機殼體27的內部。此外，在3相繞組24的下方設置有環狀圈25，在該環狀圈25內將繞組端進行三角接線，之后作為繞組端子26延伸到控制單元1。

控制單元1構成為在外殼43的內部分別配置有裝載有cpu10、驅動電路11等的控制基板4、框架40、功率模塊35u(35v、35w未圖示)、及電源用開關元件14。

此處，外殼43具有與電動機殼體27的直徑基本相同的圓筒形狀，但為了安裝連接器(連接器主體)44、44c而切除一部分，在缺口部形成有延伸部43a。此外，在該延伸部43a的上部安裝有連接器結構體50。連接器結構體50由電源系統連接器44、圖3中詳述的傳感器用連接器44c、及部件安裝部44a等構成。

此外，外殼43利用例如未圖示的螺栓與電動機殼體27進行結合。進一步地，外殼43具有沿圖中下方延伸的、用于與傳遞電動機輸出軸23的旋轉的未圖示的減速機構進行結合的結合部43b。此外，外殼43對用于使輸出軸23自由地旋轉的軸承28進行保持。在該外殼43的內部層疊有控制基板4和位于該控制基板4的下方的框架40。

框架40為中間構件，配置有絕緣樹脂制且構成電源系統連接器44的終端、電源系統的+、-線路的導電板等。此外，在框架40的下方安裝有3個功率模塊35，功率模塊35的下表面與外殼43的表面緊密貼合。由此，提高功率模塊35的散熱性。即，外殼43具有上述那樣的結構，出于散熱性、組裝性，外殼43由鋁形成。

接著，參照圖3、4，對連接器結構體50的周邊進行說明。圖3是表示本發明實施方式1所涉及的電動助力轉向裝置的連接器結構體的仰視圖。圖3中，連接器結構體50由電源系統連接器44、傳感器用連接器44c、部件安裝部44a、第1安裝部44e及第2安裝部44f構成。

傳感器用連接器44c中，貫通連接器結構體50的傳感器用終端44d朝圖中背面延伸。此處，傳感器用終端44d有12個，但是設為與每一單元相對應的個數。此外，具有將電源系統連接器44的終端50a、50b、以及電容器c1、c2及線圈cl這3個部件與該連接器結構體50的特別是電源系統連接器44直接連結的結構。

此外，在部件安裝部44a中形成有凹部50f，在該凹部50f中安裝有具有呈接近長方體的外觀形狀的線圈cl(點劃線)。此處，對于線圈cl，如圖1的電路圖所示，形成收納有2個線圈的類型。此外，利用4個圓形來表示該線圈的腳部cla。

此外，圖3中，凹部50f中的長方形為配線基板51，以能在基板上裝載電容器c1、c2的方式形成有布線。在上述電容器c1、c2的端子部周圍配置有總計4個用于進行焊接的連接焊盤51a。

此外，在布線基板51的背面配置有4個導電板50e(虛線)，導電板50e各自的一端與電源系統終端50a、50b、50c、50d相連接。此外，導電板50e的另一端與線圈cl的腳部cla相連接。此外，在布線基板51開設有可供線圈cl的腳部cla貫通的4個孔。

此外，雖未圖示，但連接焊盤51a及導電板50e如圖1的電路圖那樣連接。即，導電板50e安裝于布線基板51的線圈cl的主體側，連接焊盤51a安裝于電容器c1、c2側。

此處，連接器44、44c及連接器結構體50由絕緣性模塑樹脂形成，電源系統連接器44的終端50a、50b貫通電源系統連接器44，在部件安裝部44a的外周的模塑內延伸，并從開口側延伸出。此外，該前端部與導電板50e的一端部焊接從而相連接。

同樣地，其它導電板50e的一端部與終端50c、50d的端部也通過焊接從而相連接，終端50c、50d在外殼43的內部延伸并延伸至控制單元1，與框架40的導電板連接。

另外，關于連接器結構體50的組裝順序，首先，將嵌入鑄模有終端50a、50b、50c、50d、傳感器用連接器44c、及傳感器用終端44d的連接器結構體50成形。

接著，制造在4處配置有連接焊盤51a的布線基板51，在該布線基板51上將另外制造的導電板50e分別安裝在4處，之后焊接電容c1、c2。

接著，使線圈的腳部cla通過布線基板51的孔，并首先焊接線圈的腳部cla和導電板50e。之后，將成為一體的線圈cl和布線基板51插入到部件安裝部44a的凹部50f。

此時，對線圈主體涂布粘接劑，來與凹部50f的底部粘接。此外，終端50a、50b、50c、50d和導電板50e的各自的一端部焊接。最后，將該連接器結構體50安裝于收納有控制單元1的各種部件的外殼43。

圖4是表示本發明實施方式1所涉及的電動助力轉向裝置的外殼的俯視圖。圖4中，從圖2的上方觀察外殼43，在外殼43的中央開設有大直徑的孔43i，并將未圖示的輸出軸23插通到該孔中。此外，外殼43裝載控制單元1的控制基板4、功率模塊35、框架40等，并與電動機殼體27進行安裝，因此呈半圓形的筒狀。

具體而言，外殼43上配置有4處開設有小孔43h的圓筒部，以將控制單元1固定于外殼43。此外，為了固定外殼43和電動機殼體27，在外周部設置有3處小孔43g。此外，設置有2處用于將連接器結構體50固定于外殼43的小孔43e，與連接器結構體50的第1安裝部44e的孔匹配，利用螺栓等進行緊固。

在該小孔43e的附近設置有槽43f，在該槽43f中插入有圖3的連結器結構體50的第2安裝部44f。此外，通過使用了小孔43e的固定，能牢固地固定連接器結構體50，并可耐受連接器的插拔所產生的應力。

此處，利用槽43f與第2安裝部44f的嵌合，可進行利用螺栓將小孔43e和第1安裝部44e緊固為止的預固定，因此可提高組裝性。因此，該槽43f起到連接器結構體50的定位部的作用。此外，通過對該槽43f涂布密封材，還可使其具有防水性。另外，在外殼43上設置有4處突起部43j(大的為3個、小的為1個)，該突起部43j與功率模塊35、電源用開關元件14的底部緊密貼合。

此外，延伸部43a具有凹部43c，起到在其內側包含線圈cl、導電板及終端部的部件安裝部44a的蓋的作用。因此，在周圍設置槽43d，對槽43d涂布密封材或粘接劑，安裝延伸部43a和連接器結構體50。另外，通過利用小孔43e、第1安裝部44e的固定，幾乎不會對延伸部43a施加插拔連接器時的應力，因此，無需例如螺栓緊固為止的結構，可削減組裝時的部件數。

由此，將尺寸較大的部件、且與電源系統連接器44的終端相連接的部件與連接器主體直接連結配置，將終端延伸并與這些部件連接之后，延伸至控制單元1內，從而可力圖實現控制單元1自身的小型化。此外，作為連接器結構體50，由于設為與外殼43不同的構件，因此可應對連接器的規格的變更，連外殼43、控制單元1內部都無需變更，可實現共用化。

如上所述，根據實施方式1，與外殼結合并構成控制單元的連接器結構體具有形成有連接器的連接器主體、包含電源系統及信號系統的終端、及包含電容器及線圈中的至少一方的部件安裝部，部件安裝部與電動機輸出軸平行，且設置于電動機或外殼的外部，包含于部件安裝部的電容器及線圈中的至少一方經由終端與連接器主體的連接器直接進行電連接。

因此，即使在連接器的規格被變更的情況下，也能容易地進行應對，并且，通過使連接器及其周邊為簡單的結構，可改善組裝性、成本，且能實現小型化。

實施方式2

圖5是表示本發明實施方式2所涉及的電動助力轉向裝置的剖視圖。另外，在與上述圖1～圖4相同的部位標注相同標號。圖5中，連接器44的朝向與圖2相反，因此，部件安裝部44a也配置在連接器結構體50的圖中上側。

圖5中，在連接器結構體50的上部的部件安裝部44a安裝有蓋50g。利用該蓋50g，保護電容器c1、c2及線圈cl等，進一步通過將蓋50g和連接器結構體50進行密封，還可容易地形成防水結構。此外，連接器結構體50為絕緣樹脂制，蓋50g也可利用相同材料來形成，因此，容易確保粘接性、防水性。

圖6是表示本發明實施方式2所涉及的電動助力轉向裝置的連接器結構體的仰視圖。此外，圖7是表示本發明實施方式2所涉及的電動助力轉向裝置的外殼的俯視圖。

在圖6、7中的右側，連接器結構體500中，部件安裝部44a具有開口，在凹部51f中收納有電容器c1、c2及線圈cl等。此外，連接器44的終端50a、50b通過外包裝側，延伸至開口部，控制單元1側的終端50c、50d也與上述實施方式1的圖3同樣地延伸出。另外，線圈cl的結構設為在與實施方式1不同的方向上配置有2個線圈。

此外，在連接器結構體500開設有2個作為第1安裝部44e的小孔，利用該孔將連接器結構體500安裝于外殼430。此外，在外殼430中，與圖4同樣地開設有4個小孔43h，利用該孔來固定控制單元1的框架40等。通過利用同一孔來進行連接器結構體500的固定、與控制基板4或框架40的固定，可削減螺栓的數量、小孔的數量。

此外，在部件安裝部44a的開口部的周圍設置有外周壁44h，在蓋50g中形成有外周凹部，通過將該外周壁44h插入到外周凹部，從而擴大密封劑、粘接劑的安裝面積，由此可提高粘接性、防水性。

此外，外殼430與實施方式1的圖4的不同點在于延伸部43a的大小。如圖7所示，本發明實施方式2中，在延伸部43a中未設置安裝用的小孔，且延伸部分的面積也較小。此處，該延伸部43a僅與連接器結構體500的一部分重疊，并未像實施方式1那樣與連接器結構體的投影部的大部分重合。此外，由于延伸部43a存在于連接器44等的插拔方向，因此，延伸部43a的面積較小。

接著，一邊參照圖8，一邊對部件安裝部44a內部的線圈cl的腳部cla、終端50a、50b、50c、50d、導電板51b、51c的連接及結構進行說明。圖8是表示本發明實施方式2所涉及的電動助力轉向裝置的線圈連接結構的說明圖，(a)表示俯視圖，(b)表示剖視圖。

圖8中，導電板51b、51c安裝在絕緣板51d上。此處，該絕緣板51d與實施方式1的布線基板51不同，僅為絕緣性樹脂的板。此外，在該絕緣板51d上，例如通過外插來安裝導電板51b、51c。

此外，圖8中，導電板為具有彎曲的連接端51g的銅制的板，各導電板51b、51c在組裝前在圖中x標記51e(4處)相連。該連結且具有連接端51g的導電板安裝在絕緣板51d的上表面。另外，安裝結構可壓入沿著導電板的形狀的凹部，也可利用粘接劑進行粘貼。此外，也可使爪狀部位貫通絕緣板51d來進行安裝。

此外，在導電板51b、51c上設置有4處連接焊盤51a。該連接焊盤51a用于安裝電容器c1、c2，通過對銅進行鍍鎳，從而可與電容器c1、c2進行焊接。

此處，在絕緣板51d上安裝導電板51b、51c之后，切斷x標記51e的4處位置。這樣，導電板51b、51c可用作為4個獨立的匯流條。此外，利用焊接，將插通至4個小孔51f的線圈cl的腳部cla與連接端51g連接。

如上所述，形成線圈cl與絕緣板51d、導電板51a、51b的組裝體之后，安裝到部件安裝部44a的凹部。之后，通過將一方的連接端51g與終端50a、50b、50c、50d分別利用焊接來連接，從而完成電連接。接著，將整個連接器結構體500安裝于外殼430。最后，將蓋51g安裝于部件安裝部44a上。

由此，在連接器結構體500中，在連接器主體附近，特別是與連接器插拔方向不同的位置設置部件安裝部44a，此外，將部件安裝部44a以與電動機的輸出軸23基本平行的方式并設配置于電動機2、或控制單元1的外殼430，將連接器的終端延長至該部件安裝部44a，與收納于部件安裝部44a的部件類連接，并朝控制基板4的方向與其它的終端連接，從而可使電連接和結構小型化。

特別是由于未在控制單元1內配置這樣的大型部件，因此可實現控制單元1的小型化，形成具有與電動機2的外徑基本相同的直徑的控制單元1。此外，由于使連接器結構體500與外殼430、電動機2分離獨立，因此，對于連接器的規格變更，可僅通過連接器結構體500的變更來進行應對。此外，雖然收納于部件安裝部44a的部件有時也根據規格而變更，但在此情況下，也可僅通過部件安裝部44a的設計變更來進行應對，對其它部位沒有變更的影響，可力圖實現標準化。

另外，在上述實施方式1中，采用設置有外殼的延伸部43a的結構，但也可如實施方式2那樣，排除外殼的延伸部43a，利用蓋50g來作為蓋。

實施方式3

圖9是表示本發明實施方式3所涉及的電動助力轉向裝置的連接器結構體的仰視圖。此外，圖10是表示本發明實施方式3所涉及的電動助力轉向裝置的框架的俯視圖。另外，圖9對應于上述實施方式1所涉及的圖3。

首先，圖9中，與圖3的不同點僅在于支承部44g和其腳部44j。該支承部44g具有朝圖中背面延伸的腳部44j，在其前端部形成有突起44i。

圖10是作為中間構件的框架40的俯視圖，框架40由絕緣性樹脂形成，在中央開設有供輸出軸23貫通的大直徑孔40g。此外，在框架40中，小孔40b、40c、40d開設在上側，這些小孔為供連接器的終端50d、50c及連接器44c的終端通過的孔。此外，在框架40中，4個孔40a開設在周圍，這些孔為用于安裝、固定框架40及控制基板4的孔。

此外，在框架40的3處位置開設有孔組40e。這些孔用于功率模塊35的控制端子，四邊形孔為功率模塊35的輸出端子孔，另一個四邊形孔為電動機繞組端(圖2的繞組端子26)用的孔。

此外，在大直徑孔40g附近的3處位置形成的各2個的四邊形孔為用于功率模塊35的電源(+：40k、-：40l)端子用端部。在這些孔(40e、40j、40k、40l)之間配置有功率模塊35，從而進行端子的電連接。因此，為了3個功率模塊用而分離配置在3處位置。+電源用的小孔40b和端子用端部40k利用匯流條進行連接，同樣地，-電源用的小孔40c和端子用端部40l也利用匯流條進行連接。

另外，開設有2個四邊形孔40h，在該孔中插入從連接器結構體50的支承部44g延伸的腳部44j，前端的突起44i與四邊形孔40h的止動部40i抵接，從而不會輕易脫落。

由此，在將連接器結構體50和框架40合體時，框架的孔起到引導件的作用，以防止連接器的終端的彎曲。此外，將兩者以簡單嵌合的結構來進行合體，使得在兩者合體之后可作為一個整體來處理，因此，可提高操作性。

另外，如圖11所示，本發明實施方式3所涉及的記載結構在連接器44的結構中也可適用于未裝載電容器c1、c2及線圈cl時的結構。