驱动单元和包括驱动单元的电动助力转向装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本公开总体上涉及一种驱动单元和包括该驱动单元的电动助力转向装置。
【背景技术】
[0002]按照惯例，已知电动助力转向装置具有下述电动机，该电动机在电机控制器的控制下输出辅助转矩以辅助方向盘的转向操作，诸如在专利文献——日本公开特许公报第5001662号(专利文献1)——中的电动机。
[0003]在专利文献1中所公开的电动机中，控制器被设置在电机的一个轴向端侧。另外，电容器被布置在电机的投影区域的外侧，该投影区域定义电机沿电机轴线的轮廓或廓形。此外，用于连接线束的连接器被布置在电容器的更外侧。因此，由于电容器和连接器的这种布置，沿半径所测量的电机的半径体积增加。
【发明内容】
[0004]本公开的一个方面是提供一种驱动单元，该驱动单元具有较小的单元体积，并且提供使用这样的驱动单元的电动助力转向装置。
[0005]在本公开的一个方面中，驱动单元包括旋转电机、框架构件和控制器。
[0006]旋转电机具有定子、转子和轴。定子具有在定子上所缠绕的绕组。转子相对于定子可旋转地布置。轴与转子一起旋转。
[0007]框架构件被布置在旋转电机的一个轴向端上。
[0008]控制器具有基板、发热兀件和电子部件。基板附接在框架构件的背对旋转电机的一个表面上。发热元件被布置在基板的面对框架构件的发热元件安装表面上。就在基板上的高度而言比发热元件高的电子部件被布置在基板的另一表面上，即在背对框架构件的表面或电子部件安装表面上。
[0009]连接器用于电机与外部装置之间的电连接。
[0010]在本公开中，发热元件能够将热耗散至框架构件。也就是说，框架构件用于旋转电机的轮廓，同时还用作散热器。此外，发热元件和电子部件被布置在圆筒部的投影区域内。以这样的方式，相比于提供散热器作为独立于框架构件的单独部分，减少了驱动单元中的部件数目，并且在不增加沿驱动单元的径向方向的体积的情况下减小了驱动单元的特别是沿其轴线的体积。
[0011]此外，作为就在基板上的尚度而言相对尚的部件的电子部件被布置在电子部件安装表面上，就从发热元件到框架构件的热耗散而言这是有利的，原因是发热部件安装表面能够面对框架构件。
【附图说明】
[0012]根据参照附图所做出的以下详细描述，本公开的目的、特征和优点将变得更加明显，在附图中:
[0013]图1是本公开的第一实施例中的电动助力转向装置的系统图；
[0014]图2是本公开的第一实施例中的驱动单元的电路配置的示意图；
[0015]图3是本公开的第一实施例中的驱动单元的截面图；
[0016]图4是本公开的第一实施例中的驱动单元的侧视图；
[0017]图5是驱动单元的沿图4中的箭头V的顶视图；
[0018]图6是驱动单元的沿图4中的箭头VI的底视图；
[0019]图7是本公开的第一实施例中的驱动单元的分解透视图；
[0020]图8是本公开的第一实施例中的驱动单元的另一分解透视图；
[0021]图9是本公开的第一实施例中的引擎控制单元(ECU)的侧视图；
[0022]图10是EOT的沿图9中的箭头X的底视图；
[0023]图11是EOT的沿图9中的箭头XI的顶视图；
[0024]图12是本公开的第一实施中的在电子部件安装表面上的部件与连接器之间的部件布置的平面图；
[0025]图13是本公开的第一实施中的在发热元件安装表面上的部件与连接器之间的部件布置的另一平面图；
[0026]图14是本公开的第二实施中的驱动单元的平面图；
[0027]图15是图14的沿XV-0-XV线的截面图；
[0028]图16是本公开的第三实施中的ECU的发热元件安装表面的平面图；
[0029]图17是本公开的第三实施中的ECU的电子部件安装表面的平面图；
[0030]图18是本公开的第四实施中的驱动单元的截面图；
[0031]图19是本公开的第四实施中的驱动单元的侧视图；
[0032]图20是在盖的一部分被从其中移除情况下图19的侧视图；
[0033]图21是图19的沿图20中的箭头XXI的另一侧视图；
[0034]图22是本公开的第四实施中的ECU的发热元件安装表面的平面图；以及
[0035]图23是本公开的第四实施中的ECU的电子部件安装表面的平面图。
【具体实施方式】
[0036]在下文中，参照附图来描述本公开中的驱动单元和电动助力转向装置。
[0037](第一实施例)
[0038]在图1至图13中示出了本公开的第一实施例中的驱动单元和电动助力转向装置。在下文中，在下面所描述的所有实施例中，0为了使描述简洁起见，相同的附图标记代表相同的部件。
[0039]如图1所示，驱动单元1被应用于电动助力转向装置8，以用于辅助由驾驶员进行的转向操作。驱动单元1是用作旋转电机的电机10与用作用于控制电机10的控制器的EOT 40的一体式组合。
[0040]图1示出了具有电动助力转向装置8的转向系统100的系统图。转向系统100包括分别用作系统的部件的方向盘101、柱轴102、小齿轮104、齿条轴105、车轮106以及电动助力转向装置8等。
[0041]方向盘101连接至柱轴102。柱轴102上设置有转矩传感器103，该转矩传感器103用于检测在驾驶员操作方向盘101时被输入至柱轴102的转向转矩。在柱轴102的端部处，设置有与齿条轴105啮合的小齿轮104。在齿条轴105的两端上，经由连结杆等设置有一对车轮106。
[0042]由此，当驾驶员旋转方向盘101时，连接至方向盘101的柱轴102旋转。柱轴102的旋转运动通过小齿轮104而转变成齿条轴105的平移运动，并且一对车轮106被转动与齿条轴105的位移量相对应的角度。
[0043]电动助力转向装置8设置有减速齿轮9和驱动单元1，该减速齿轮9用作动力传动机构。电动助力转向装置8基于来自转矩传感器103的信号和从未示出的控制区域网络(CAN)获得的车辆速度来从电机10输出辅助转矩，并且经由减速齿轮9将转矩传送至柱轴102，以用于辅助方向盘101的转向操作。也就是说，本实施例的电动助力转向装置8是被称为“柱辅助”型的电动助力转向装置，其利用由电机10生成的转矩来辅助柱轴102的旋转。然而，装置8还可以用作“齿条辅助”型，其辅助对齿条轴105的驱动。换句话说，在本实施例中用作“驱动对象”的柱轴102可以用其他对象代替，例如用齿条轴105代替。
[0044]接下来，基于图2来描述电动助力转向装置8的电气配置。在图2中，为了该图的可读性，从中省略了一些控制线等。
[0045]电机10是三相无刷电机，并且具有分别缠绕在随后提到的定子12上的第一绕组13和第二绕组14。
[0046]第一绕组13包括U相线圈131、V相线圈132以及W相线圈133。第二绕组14包括U相线圈141、V相线圈142以及W相线圈143。
[0047]根据本实施例，第一绕组13和第二绕组14分别对应于权利要求中的“绕组”。
[0048]EOT 40设置有第一逆变器部50、第二逆变器部60、电力继电器71和72、反向连接保护继电器73和74、控制单元80、旋转角度传感器85、电容器86和87、以及用作线圈构件的扼流线圈89，这些分别安装在以下提到的基板41上。在本实施例中，构成ECU 40的电子部件被安装在一个基板41上。在这样的配置中，相比于其中使用多个基板41的情况，减少了 EOT 40上的部件的数目，由此减小了 EOT 40的体积。
[0049]第一逆变器部50具有用于对到第一绕组13的电力供给进行切换的、以桥接形式组合的六个开关元件(SW元件)51至56。第二逆变器部60具有用于对到第二绕组14的电力供给进行切换的、呈桥接形式的六个SW元件61至66。
[0050]虽然本实施例的SW元件51至56、61至66是金属氧化物半导体场效应晶体管(M0SFET)，但是也可以使用其他元件诸如绝缘栅双极型晶体管(IGBT)等。在本实施例中，SW元件51至56、61至66相当于“驱动器元件”。
[0051]关于布置在第一逆变器部50的高电位侧的SW元件51、52和53，漏极连接至用作电力供给的电池109的正极，并且源极连接至布置在低电位侧的SW元件54、55和56的漏极。
[0052]SW元件54、55和56经由电流检测元件57、58和59连接至电池109的负极。高电位侧的SW元件51、52、53与低电位侧的SW元件54、55、56之间的接合点分别连接至U相线圈131、V相线圈132和W相线圈133。
[0053]关于布置在第二逆变器部60的高电位侧的SW元件61、62和63，漏极连接至电池109的正极，并且源极连接至布置在低电位侧的SW元件64、65和66的漏极。
[0054]SW元件64、65、66经由电流检测元件67、68和69连接至电池109的负极。高电位侦_ SW元件61、62、63与低电位侧的SW元件64、65、66之间的接合点分别连接至U相线圈141、V相线圈142和W相线圈143。
[0055]电流检测元件57、58和59被布置在分别对应于第一绕组13中的三个相的SW元件54至56的低电位侧，以用于检测第一绕组13的三个相中的每个相中的电流。
[0056]电流检测元件67、68和69被布置在分别对应于第二绕组14的三个相的SW元件64至66的低电位侧，以用于检测第二绕组14的三个相中的每个相中的电流。
[0057]本实施例的电流检测元件57至59、67至69被实现为分流电阻器。
[0058]电力继电器71被布置在电池109与第一逆变器部50之间的位置处，并且传导或截断在电池109与第一逆变器部50之间的电流。
[0059]电力继电器72被布置在电池109与第二逆变器部60之间的位置处，并且传导或截断在电池109与第二逆变器部60之间的电流。
[0060]反向连接保护继电器73被布置在电力继电器71与第一逆变器部50之间的位置处。反向连接保护继电器74被布置在电力继电器72与第二逆变器部60之间的位置处。[0061 ] 反向连接保护继电器73和74通过具有相对于电力继电器71、72反向连接的寄生二极管来防止例如在电池109被反向连接的情况下电流沿相反方向流动，以保护ECU 40。
[0062]在本实施例中，电力继电器71、72和反向连接保护继电器73、74均为M0SFET。然而，其他半导体元件诸如IGBT等也可以用作这些继电器。在本实施例中，电力继电器71、7