JP6459492B2 - 駆動装置、および、これを用いた電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Description

本発明は、駆動装置、および、これを用いた電動パワーステアリング装置に関する。

従来、モータの出力軸の出力側と反対側の端部に制御ユニットを有する電動パワーステアリング装置が知られている。例えば、特許文献１では、モータと制御ユニットとの間には、モータと制御ユニットとを仕切る軸受ホルダが設けられる。

特許５４１４８６９号公報

特許文献１では、出力端は、軸受ホルダを貫通して設けられ、制御ユニット側に露出している。換言すると、モータの回転部が制御ユニット側に露出している。そのため、モータの回転により生じる摩耗粉や、軸受のグリス等のモータ内にて生じる異物が制御ユニット側に混入する虞がある。
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、制御ユニット側への異物混入を抑制可能な駆動装置、および、これを用いた電動パワーステアリング装置を提供することにある。

本発明の駆動装置は、回転電機と、制御ユニットと、接続線と、隔壁部材と、を備える。
回転電機は、ケース部材、ステータ、ロータ、および、シャフトを有する。ケース部材は、筒部を有する。ステータは、巻線が巻回され、モータケースに収容される。ロータは、ステータに対して相対回転可能に設けられる。シャフトは、ロータと一体となって回転する。

制御ユニットは、基板を有し、回転電機の回転を外部に出力する出力側と反対側に設けられる。基板には、モータの駆動制御に係る電子部品が実装される。
接続線線は、巻線と基板とを接続する。

隔壁部材は、軸受保持部、接続線取出部、および、隔壁部を有する。軸受保持部は、シャフトを回転可能に支持する軸受部材を保持する。接続線取出部からは、接続線が制御ユニット側に取り出される。隔壁部は、接続線取出部よりも径方向内側において、シャフトと制御ユニットとを隔離する。隔壁部材には、回転電機と反対側に固定される基板の回転電機側の面に表面実装される電子部品の少なくとも一部が放熱可能に配置される。

本発明では、基板の回転電機側の面に表面実装される電子部品の少なくとも一部が隔壁部材に対して放熱可能に設けられる。すなわち、隔壁部材が、回転電機の外郭としての機能、および、ヒートシンクとしての機能を兼ね備えている。これにより、別途にヒートシンクを設ける場合と比較し、部品点数を低減できるとともに、駆動装置の体格、特に軸方向における体格を小型化することができる。

また、制御ユニットが回転電機の出力側と反対側に設けられる構成において、隔壁部により、シャフトと制御ユニットとが隔離されている。そのため、回転電機の回転部が制御ユニット側に晒されないので、出力側からケース部材の内部に浸入した水滴や回転部の回転により生じる摩耗粉等の異物が、軸受部材の隙間を経由して制御ユニット側へ混入するのを抑制することができる。
本発明の第１態様では、ケース部材は、グランドと電気的に接続される。電子部品には、接続線とケース部材との間の抵抗の変化に基づき、ケース部材の内部への浸水を検出する浸水検出手段を有する演算回路部が含まれる。
第２態様では、隔壁部材には、回転電機側に開口し、シャフトの制御ユニット側の端部が挿入される挿入室が形成される。隔壁部材に放熱可能に基板の回転電機側の面に実装される電子部品である発熱素子は、挿入室の径方向外側に実装される。
第３態様では、制御ユニットを構成する全ての電子部品は、１つの基板に実装されている。
第４態様では、隔壁部材の中央部分は、外側部分よりも肉薄である。

本発明の電動パワーステアリング装置は、駆動装置と、ギアと、を備える。ギアは、モータから出力されたトルクを駆動対象に伝達する。電動パワーステアリング装置は、モータのトルクにより駆動対象を駆動することで、運転者による操舵部材の操舵を補助する。
駆動装置は、出力側からケース部材内に水滴が浸入したとしても、軸受部材の隙間から制御ユニット側への水滴の浸入が防止される防水構造となっている。そのため駆動装置をエンジンルームに搭載可能であり、例えばラックアシストタイプの電動パワーステアリング装置にも好適に適用可能である。

本発明の第１実施形態によるパワーステアリングシステムを示す概略構成図である。 本発明の第１実施形態による駆動装置の回路構成を示す模式図である。 本発明の第１実施形態による駆動装置の断面図である。 本発明の第１実施形態による駆動装置の平面図である。 本発明の第１実施形態による駆動装置の分解斜視図である。 本発明の第１実施形態による基板の平面図である。 本発明の第２実施形態による駆動装置の断面図である。 本発明の第３実施形態による駆動装置の断面図である。

以下、本発明による駆動装置、および、電動パワーステアリング装置を図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による駆動装置、および、電動パワーステアリング装置を図１〜図６に示す。以下、複数の実施形態において、実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。

図１に示すように、駆動装置１は、運転者によるステアリング操作を補助するための電動パワーステアリング装置８に適用される。駆動装置１は、回転電機としてのモータ１０と、モータ１０の駆動制御に係る制御ユニット４０（図１中では「ＥＣＵ」と記載する。）とが一体に形成される。
図１は、電動パワーステアリング装置８を備えるステアリングシステム１００の全体構成を示すものである。ステアリングシステム１００は、操舵部材としてのハンドル１０１、コラム軸１０２、ピニオンギア１０４、ラック軸１０５、車輪１０６、および、電動パワーステアリング装置８等から構成される。

ハンドル１０１は、コラム軸１０２と接続される。コラム軸１０２には、運転者がハンドル１０１を操作することにより入力される操舵トルクを検出するトルクセンサ１０３が設けられる。コラム軸１０２の先端には、ピニオンギア１０４が設けられ、ピニオンギア１０４はラック軸１０５に噛み合っている。ラック軸１０５の両端には、タイロッド等を介して一対の車輪１０６が設けられる。

これにより、運転者がハンドル１０１を回転させると、ハンドル１０１に接続されたコラム軸１０２が回転する。コラム軸１０２の回転運動は、ピニオンギア１０４によりラック軸１０５の直線運動に変換され、ラック軸１０５の変位量に応じた角度に一対の車輪１０６が操舵される。

電動パワーステアリング装置８は、減速ギア９、および、駆動装置１を備える。電動パワーステアリング装置８は、トルクセンサ１０３から取得される操舵トルクや、図示しないＣＡＮ（Controller Area Network）から取得される車速等の信号に基づき、ハンドル１０１の操舵を補助するための補助トルクをモータ１０から出力し、減速ギア９を介してコラム軸１０２に伝達する。すなわち、本実施形態の電動パワーステアリング装置８は、モータ１０にて発生したトルクにてコラム軸１０２の回転をアシストする、所謂「コラムアシスト」であるが、ラック軸１０５の駆動をアシストする、所謂「ラックアシスト」としてもよい。換言すると、本実施形態では、コラム軸１０２が「駆動対象」であるが、ラック軸１０５等、コラム軸１０２以外を「駆動対象」としてもよい、ということである。

次に、電動パワーステアリング装置８の電気的構成を図２に基づいて説明する。なお、図２においては、煩雑になることを避けるため、一部の制御線等を省略している。
モータ１０は、三相ブラシレスモータであって、後述するステータ１２に巻回される巻線１３を有する。巻線１３は、第１巻線組１３０および第２巻線組１３５から構成される。第１巻線組１３０は、Ｕ相コイル１３１、Ｖ相コイル１３２、および、Ｗ相コイル１３３から構成される。第２巻線組１３５は、Ｕ相コイル１３６、Ｖ相コイル１３７、および、Ｗ相コイル１３８から構成される。第１インバータ部５１および第２インバータ部５２と巻線１３とは、接続線としてのモータ線１４で接続される。

第１インバータ部５１を構成するスイッチング素子５１１〜５１６、第２インバータ部５２を構成するスイッチング素子５２１〜５２６、電流検出素子５１７、５２７、電源リレー５３、逆接保護リレー５４、回転角センサ５５、コンデンサ５７、チョークコイル５８、制御部６０を構成するマイコン６１およびＡＳＩＣ６２は、いずれも後述する基板４１に実装される。

スイッチング素子５１１〜５１６は、ブリッジ接続されており、第１巻線組１３０の電流を切り替える。電流検出素子５１７は、第１巻線組１３０の各相に通電される電流を検出する。
スイッチング素子５２１〜５２６は、ブリッジ接続されており、第２巻線組１３５の電流を切り替える。電流検出素子５２７は、第２巻線組１３５の各相に通電される電流を検出する。
スイッチング素子５１１〜５１６、５２１〜５１６は、ＭＯＳＦＥＴ（金属酸化物半導体電界効果トランジスタ）であるが、ＩＧＢＴ等の他の素子を用いてもよい。また、電流検出素子５１７、５２７は、シャント抵抗であるが、ホールＩＣ等としてもよい。

電源リレー５３は、第１インバータ部５１とバッテリ１０９との間、および、第２インバータ部５２とバッテリ１０９との間に設けられ、インバータ部５１、５２とバッテリ１０９との間の電流を導通または遮断する。
逆接保護リレー５４は、第１インバータ部５１と電源リレー５３との間、および、第２インバータ部５２と電源リレー５３との間に設けられる。逆接保護リレー５４は、寄生ダイオードの向きが電源リレー５３と反対向きとなるように接続され、バッテリ１０９が逆向きに接続された場合に逆向きの電流が流れるのを防ぎ、制御ユニット４０を保護する。
本実施形態では、電源リレー５３および逆接保護リレー５４は、いずれもＭＯＳＦＥＴであるが、ＩＧＢＴ等の他の素子を用いてもよい。

回転角センサ５５は、磁気検出素子により構成され、ロータ１５の回転に伴って変化するマグネット１８の磁界の変化を検出することで、ロータ１５の回転位置を検出する。
コンデンサ５７は、第１インバータ部５１または第２インバータ部５２と並列に接続される。本実施形態では、コンデンサ５７は、アルミ電解コンデンサである。
チョークコイル５８は、バッテリ１０９とコンデンサ５７の正極側との間に接続される。

コンデンサ５７およびチョークコイル５８は、フィルタ回路を構成し、バッテリ１０９を共有する他の装置から伝わるノイズを低減するとともに、駆動装置１からバッテリ１０９を共有する他の装置に伝わるノイズを低減する。

制御部６０は、演算回路部としてのマイコン６１、および、ＡＳＩＣ６２等を有する。
マイコン６１は、機能ブロックとして、指令演算部６１１、異常検出部６１５、および、報知部６１６を有する。
指令演算部６１１は、トルクセンサ１０３や回転角センサ５５等からの信号に基づき、
第１巻線組１３０および第２巻線組１３５の通電に係る指令値を演算する。

異常検出部６１５は、例えばコイル１３１〜１３３、１４１〜１４３の端子電圧等に基づいて異常を検出する。
報知部６１６は、異常検出部６１５にて異常が検出された場合、電動パワーステアリング装置８に異常が生じていることを運転者に報知する。本実施形態では、ウォーニングランプ６９を点灯させることにより、電動パワーステアリング装置８の異常を運転者に報知する。

ＡＳＩＣ６２は、プリドライバ、信号増幅部、および、レギュレータ等から構成される。プリドライバは、指令演算部６１１にて演算される指令値に基づいて駆動信号を生成し、生成された駆動信号を第１インバータ部５１および第２インバータ部５２に出力する。詳細には、プリドライバは、生成された駆動信号を、スイッチング素子５１１〜５１６、５２１〜５１６のゲートに出力する。スイッチング素子５１１〜５１６、５２１〜５１６が駆動信号に従ってスイッチング動作することで、第１インバータ部５１および第２インバータ部５２から第１巻線組１３０および第２巻線組１３５に指令値に応じた交流電流が通電される。これにより、モータ１０が駆動される。
信号増幅部は、電流検出素子５１７、５２７の検出信号（本実施形態では両端電圧）や、回転角センサ５５の検出値を増幅し、マイコン６１に出力する。また、レギュレータは、マイコン６１等に供給される電圧を安定化させる安定化回路である。

本実施形態では、第１巻線組１３０に対応して設けられる第１インバータ部５１、電源リレー５３、逆接保護リレー５４、および、コンデンサ５７を、第１系統２０１とする。また、第２巻線組１３５に対応して設けられる第２インバータ部５２、電源リレー５３、逆接保護リレー５４、および、コンデンサ５７を、第２系統２０２とする。すなわち、モータ１０は、複数系統（本実施形態では２系統）にて駆動制御される。

図３〜図６に基づいて駆動装置１について説明する。なお、図３は図４のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図であり、図４ではフレーム固定ねじ３９を省略している。以下適宜、モータ１０の軸方向を単に「軸方向」といい、モータ１０の径方向を単に「径方向」という。
図３〜図６に示すように、駆動装置１は、モータ１０、隔壁部材としてのフレーム部材２０、制御ユニット４０、および、カバー部材７０等を備える。
モータ１０は、ケース部材としてのモータケース１１、ステータ１２、巻線１３、ロータ１５、および、シャフト１６等を備える。本実施形態のモータ１０は、３相の交流電動機である。

モータケース１１は、底部１１１、および、筒部１１６を有し、例えばアルミ等の金属により有底筒状に形成される。本実施形態では、底部１１１が制御ユニット４０と反対側、開口側が制御ユニット４０側となるように配置される。
底部１１１には、軸孔１１２が形成される。軸孔１１２には、シャフト１６の出力側端部１６１側が挿通される。また、底部１１１には、ベアリング１６６を保持する軸受保持部１１３が形成される。

また、底部１１１には、固定部１１４が径方向外側に突出して形成される。固定部１１４には、図示しないギアボックスとの固定に用いられるねじ等の固定部材が挿通される固定孔１１５が形成される。
筒部１１６の開口側には、フレーム部材２０を固定するための固定部１１７が径方向外側に突出して形成される。固定部１１７には、図示しないねじ孔が形成される。本実施形態では、固定部１１７は、３箇所に設けられる。

ステータ１２は、例えば鉄等の磁性材の薄板を積層してなる積層部、および、積層部の軸方向外側に形成されるインシュレータを有し、モータケース１１の内側に固定される。ステータ１２の積層部に用いる薄板の枚数は、モータ１０に要求される出力に応じて変更可能である。これにより、軸方向の長さを変更することで、径方向の大きさを変更することなく、モータ１０の出力を変更可能である。
巻線１３は、ステータ１２のインシュレータに巻回される。巻線１３からは、各系統から相毎に計６本のモータ線１４が制御ユニット４０側へ取り出される。モータ線１４は、モータケース１１から制御ユニット４０側に取り出される。

ロータ１５は、ロータコア１５１および永久磁石１５２を有する、ロータコア１５１は、例えば鉄等の磁性材により略円筒状に形成され、ステータ１２と同軸となるように、ステータ１２の径方向内側に設けられる。永久磁石１５２は、Ｎ極とＳ極とが交互になるように、ロータコア１５１の径方向外側に設けられる。

シャフト１６は、例えば金属により棒状に形成され、ロータコア１５１の軸中心に固定される。シャフト１６は、モータケース１１の底部１１１に固定されるベアリング１６６、および、フレーム部材２０に固定される軸受部材としてのベアリング１６７に軸受され、回転可能に支持される。これにより、シャフト１６は、ロータ１５とともに回転可能となる。
なお、ロータ１５の外壁とステータ１２の内壁との間には、エアギャップが形成される。本実施形態では、シャフト１６の軸線、および、これを延長した仮想線を軸線Ｏとする。

シャフト１６の一端である出力側端部１６１は、モータケース１１の底部１１１に形成される軸孔１１２に挿通され、モータケース１１の外部に突出する。シャフト１６の出力側端部１６１には、図示しないギアボックス内に設けられる減速ギア９（図１参照）と接続される図示しない出力端が設けられる。これにより、ロータ１５およびシャフト１６の回転により生じるトルクが、減速ギア９を経由してコラム軸１０２に出力される。以下、出力側端部１６１側を適宜「出力側」という。

シャフト１６の他端であって、制御ユニット４０側の端部である制御側端部１６２には、マグネット１８を保持するマグネット保持部材１７が設けられる。
マグネット１８は、シャフト１６の制御側端部１６２に固定され、シャフト１６と一体となって回転する。
以下、ロータ１５、シャフト１６、ベアリング１６６、１６７、および、マグネット１８を、「回転部」とする。

フレーム部材２０は、挿入部２１、軸受保持部２３、モータ線取出部２４、および、隔壁部３１を有し、略円板状に形成される。フレーム部材２０には、熱伝導性がよく、電気伝導性があり、かつ、非磁性の材料が好適に用いられる。本実施形態のフレーム部材２０は、アルミにより形成される。
フレーム部材２０は、モータケース１１の開口側を塞ぐように、挿入部２１が筒部１１６に挿入される。

フレーム部材２０の軸中心には、モータ１０側に開口する挿入室２２が形成される。挿入室２２には、シャフト１６の制御側端部１６２およびマグネット１８が挿入される。挿入室２２の制御ユニット４０側が隔壁部３１である。マグネット１８は、隔壁部３１を挟んで、制御ユニット４０と対向して配置される。換言すると、隔壁部３１には、モータ１０側と制御ユニット４０側とを貫通する孔部等が形成されておらず、マグネット１８が制御ユニット４０側に露出していない。
なお、隔壁部３１は、例えばマグネット１８またはベアリング１６７を軸方向に投影した領域と捉えてもよいし、モータ線取出部２４よりも内側の全領域と捉えてもよい。
また、フレーム部材２０には、ベアリング１６７を保持する軸受保持部２３が形成される。

フレーム部材２０には、接続線取出部としてのモータ線取出部２４が形成される。本実施形態では、モータ線取出部２４は、２つ形成され、それぞれのモータ線取出部２４から系統毎にモータ線１４が取り出される。モータ線取出部２４には、例えばゴム等で形成されるシール部材２５が設けられる。
シール部材２５は、モータ線１４とフレーム部材２０との間をシールする。シール部材２５には、軸方向に貫通する３つの孔部が形成され、１つの孔部に１つのモータ線１４が挿通される。これにより、モータ線１４は、制御ユニット４０側に取り出される。シール部材２５は、シール機能に加え、モータ線１４の位置決め、および、モータ線１４とフレーム部材２０およびモータ線１４間の絶縁機能を有する。

フレーム部材２０の挿入部２１の径方向外側には、Ｏリング溝２６が形成される。Ｏリング溝２６と筒部１１６との間には、Ｏリング３８が設けられる。これにより、モータケース１１とフレーム部材２０とがシールされ、モータケース１１とフレーム部材２０との間からの水滴等の浸入が防がれる。

フレーム部材２０には、固定部２７が径方向外側に突出して形成される。固定部２７は、固定部１１７と対応する箇所に形成される。すなわち、本実施形態では、固定部２７は、３箇所に形成される。固定部２７には、フレーム固定ねじ３９が挿通される孔部２７１が形成される。フレーム固定ねじ３９は、固定部１１７に形成されるねじ孔に螺着される。これにより、フレーム部材２０は、モータケース１１に固定される。また、フレーム部材２０とモータケース１１とは、固定部１１７、２７とで面接触しており、電気的に接続される。特に、フレーム固定ねじ３９を導体にて形成することにより、より太い電気的経路にてフレーム部材２０とモータケース１１とを導通させることができる。

フレーム部材２０のモータ１０と反対側の面である基板固定面３２には、基板４１を固定するための基板固定ねじ４９が螺着される固定部３３が形成される。また、基板固定面３２には、リレー収容部３４、ＡＳＩＣ収容部３５、端子逃がし部３６が形成される。リレー収容部３４、ＡＳＩＣ収容部３５、および、端子逃がし部３６は、いずれも凹状に形成されており、モータ１０側に貫通していない。
また、基板固定面３２の制御ユニット４０が設けられる領域よりも径方向外側には、カバー部材７０の挿入部７２が挿入される接着溝３７が形成される。

制御ユニット４０は、基板４１、および、基板４１に実装される電子部品を有し、出力側と反対側であって、モータケース１１を軸方向に投影した領域であるモータ領域内に設けられる。
基板４１は、フレーム部材２０の基板固定面３２に基板固定ねじ４９により固定される。本実施形態では、基板４１のモータ１０側の面を第１面４２、モータ１０と反対側の面を第２面４３とする。

基板４１には、モータ線１４が接続されるモータ線接続部４５、後述するコネクタ７６、７７の端子が接続される端子接続部４６、および、基板固定ねじ４９が挿通されるねじ孔４８が形成される。モータ線１４およびコネクタ７６、７７の端子と基板４１とは、例えばはんだ等により電気的に接続される。
ねじ４９は、ねじ孔４８に挿通され、フレーム部材２０の固定部３３に螺着される。これにより、基板４１がフレーム部材２０に固定される。

図６に示すように、基板４１の第１面４２には、スイッチング素子５１１〜５１６、５２１〜５２６、電流検出素子５１７、５２７、電源リレー５３、逆接保護リレー５４、回転角センサ５５、および、ＡＳＩＣ６２が表面実装される。
本実施形態では、スイッチング素子５１１〜５１６、５２１〜５２６、電流検出素子５１７、５２７、電源リレー５３、逆接保護リレー５４、および、ＡＳＩＣ６２を、「発熱素子５０」とする。発熱素子５０は、図示しない放熱ゲル等を介してフレーム部材２０に放熱可能に設けられる。これにより、通電等により発熱素子５０にて生じた熱は、フレーム部材２０側へ放熱される。

電源リレー５３は、スイッチング素子５１１〜５１６、５２１〜５２６等と比較して大型の部品であり、フレーム部材２０の基板固定面３２に形成されるリレー収容部３４に収容される。また、ＡＳＩＣ６２は、スイッチング素子５１１〜５１６、５２１〜５２６等と比較して大型の部品であり、基板固定面３２に形成されるＡＳＩＣ収容部３５に収容される。

本実施形態では、フレーム部材２０が、モータ１０の外郭としての機能、制御ユニット４０を保持する機能、および、発熱素子５０の熱を放熱するヒートシンクとしての機能を兼ね備えている。これにより、ヒートシンクや制御ユニット４０を保持するための部材を別途に設ける場合と比較し、部品点数を低減可能であり、駆動装置１の体格を小型化可能である。

回転角センサ５５は、基板４１の第１面４２側であって、フレーム部材２０の隔壁部３１を挟んで対向する箇所に表面実装される。本実施形態では、第１面４２の軸線Ｏ上に実装される。回転角センサ５５は、本実施形態では、回転角センサ５５とマグネット１８との間に、フレーム部材２０の隔壁部３１が設けられているが、フレーム部材２０を非磁性材にて形成することにより、マグネット１８の回転に伴う磁界の変化を回転角センサ５５にて検出可能である。なお、回転角センサ５５とマグネット１８とは、フレーム部材２０に接触しない範囲で、可及的近接させて設けることが好ましい。

図５に示すように、基板４１の第２面４３には、コンデンサ５７、チョークコイル５８、および、マイコン６１が実装される。
本実施形態では、比較的大型の電子部品であるコンデンサ５７およびチョークコイル５８をフレーム部材２０と反対側の面である第２面４３に実装することで、基板４１とフレーム部材２０とを近接した状態にて配置可能である。これにより、第１面４２に実装される発熱素子５０の熱をフレーム部材２０側に背面放熱させることができる。
本実施形態では、スイッチング素子５１１〜５１６、５２１〜５２６、電流検出素子５１７、５２７、電源リレー５３、逆接保護リレー５４、回転角センサ５５、コンデンサ５７、および、チョークコイル５８を、１枚の基板４１に実装しているので、複数の基板にこれらの電子部品を実装する場合と比較し、部品点数を低減可能であるとともに、小型化が可能である。

カバー部材７０は、カバー本体７１、給電用コネクタ７６、および、信号用コネクタ７７を有し、基板４１の第２面４３側を覆うように形成される。
カバー本体７１のモータ１０側の端部には、挿入部７２が形成される。挿入部７２は、フレーム部材２０の基板固定面３２に形成される接着溝３７に挿入され、接着剤により固定される。これにより、フレーム部材２０とカバー部材７０との間からの水滴等の浸入が防止される。

カバー本体７１の略中央には、コンデンサ収容部７３が形成される。コンデンサ収容部７３は、モータ１０と反対側に突出して形成され、コンデンサ５７が収容される。コンデンサ収容部７３には、呼吸孔７４が形成される。呼吸孔７４は、フィルタ部材７５により塞がれる。フィルタ部材７５は、水を通さず、空気を通す素材にて形成される。これにより、温度変化に伴う駆動装置１内部の圧力変化を抑制する。

給電用コネクタ７６および信号用コネクタ７７は、カバー本体７１からモータ１０と反対側に突出して形成される。本実施形態では、コネクタ７６、７７は、カバー本体７１と一体に形成される。コネクタ７６、７７の端子は、基板４１の端子接続部４６に挿通され、基板４１と電気的に接続される。

給電用コネクタ７６は、モータ１０と反対側に開口し、軸方向端部側からバッテリ１０９（図２参照。）と接続される図示しないハーネスを接続可能に形成される。
信号用コネクタ７７は、モータ１０と反対側に開口し、軸方向端部から図示しないハーネスを接続可能に形成される。本実施形態では、信号用コネクタ７７は、２つ形成され、一方の信号用コネクタ７７には、トルクセンサ１０３（図１参照。）と接続されるハーネスが接続され、他方の信号用コネクタ７７には、ＣＡＮと接続されるハーネスが接続される。

本実施形態では、モータ１０の出力側であるシャフト１６の出力側と反対側にモータ１０と略同軸に制御ユニット４０が設けられる構成において、シャフト１６の制御側端部１６２と制御ユニット４０との間には、フレーム部材２０の隔壁部３１が設けられる。換言すると、シャフト１６は、フレーム部材２０を貫通しておらず、制御ユニット４０側に露出していない。すなわち、モータ１０の回転部は、制御ユニット４０側に晒されない。
また、モータ線取出部２４には、シール部材２５が設けられており、防水構造となっている。

そのため、例えば、出力側端部１６１側から漏れ水がベアリング１６６の隙間を伝ってモータケース１１の内部に浸入したとしても、制御ユニット４０は、フレーム部材２０によりモータケース１１の内部と隔離されているので、制御ユニット４０側への浸水による電子部品の破損を防止することができる。また、シャフト１６の回転に伴う摩耗粉や、ベアリング１６７のグリス等の異物が制御ユニット４０側へ浸入することを防ぐことができる。

また、本実施形態では、モータケース１１は、フレーム部材２０、基板４１、および、給電用コネクタ７６のグランド端子を経由し、電源グランドと電気的に接続されており、モータケース１１の内部が浸水すると、モータ線１４とモータケース１１との間の電気的な抵抗が変化する。そこで、本実施形態では、異常検出部６１５にて、巻線１３の端子電圧を監視することにより、モータ線１４とモータケース１１との間の抵抗の変化を検出し、モータケース１１内への浸水を検出している。モータケース１１内への浸水が検出されると、ウォーニングランプ６９を点灯させ、電動パワーステアリング装置８にて異常が生じていることを運転者に報知することができる。

以上詳述したように、駆動装置１は、モータ１０と、制御ユニット４０と、モータ線１４と、フレーム部材２０と、を備える。
モータ１０は、モータケース１１、ステータ１２、ロータ１５、および、シャフト１６を有する。モータケース１１は、筒部１１６を有する。ステータ１２は、巻線１３が巻回され、モータケース１１に収容される。ロータ１５は、ステータ１２に対して相対回転可能に設けられる。シャフト１６は、ロータ１５と一体となって回転する。

制御ユニット４０は、基板４１を有し、モータ１０の回転を外部に出力する出力側と反対側に設けられる。基板４１には、モータ１０の駆動制御に係る電子部品であるスイッチング素子５１１〜５１６、６２１〜５２６、電流検出素子５１７、５２７、電源リレー５３、逆接保護リレー５４、回転角センサ５５、コンデンサ５７、チョークコイル５８、マイコン６１、および、ＡＳＩＣ６２が実装される。
モータ線１４は、巻線１３と基板４１とを接続する。

フレーム部材２０は、軸受保持部２３、モータ線取出部２４、および、隔壁部３１を有する。軸受保持部２３は、シャフト１６を回転可能に支持するベアリング１６７を保持する。モータ線取出部２４からは、モータ線１４が制御ユニット４０側に取り出される。フレーム部材２０には、モータ１０と反対側に固定される基板４１のモータ１０側の面である第１面４２に表面実装される電子部品の少なくとも一部が放熱可能に配置される。

本実施形態では、発熱素子５０がフレーム部材２０に対して放熱可能に設けられる。すなわち、フレーム部材２０が、モータ１０の外郭としての機能、および、ヒートシンクとしての機能を兼ね備えている。これにより、別途にヒートシンクを設ける場合と比較し、部品点数を低減できるとともに、駆動装置１の体格、特に軸方向における体格を小型化することができる。

また、制御ユニット４０がモータ１０の出力側と反対側に一体に設けられる構成において、隔壁部３１により、シャフト１６と制御ユニット４０とが隔離されている。そのため、モータ１０の回転部が制御ユニット４０側に晒されないので、出力側からモータケース１１の内部に浸入した水滴や回転部の回転により生じる摩耗粉やベアリング１６７のグリス等の異物が、ベアリング１６７の隙間を経由して制御ユニット４０側へ混入するのを抑制することができる。

シャフト１６の制御ユニット４０側の端部である制御側端部１６２には、マグネット１８が設けられる。
基板４１には、隔壁部３１を挟んでマグネット１８と対向する箇所に回転角センサ５５が実装される。
フレーム部材２０は、非磁性材で形成される。
フレーム部材２０を非磁性材で形成することにより、マグネット１８と回転角センサ５５との間に隔壁部３１が配置されていても、回転角センサ５５によりモータ１０の回転角を適切に検出することができる。

モータ線取出部２４には、モータ線１４とフレーム部材２０との間をシールするシール部材２５が設けられる。これにより、出力側からモータケース１１内に浸入した水滴等が、モータ線取出部２４を経由して制御ユニット４０側へ浸入することを防ぐことができる。
本実施形態では、筒部１１６とフレーム部材２０とが別体である。フレーム部材２０を別体とすることで、発熱素子５０を放熱可能に配置するための形状等の加工が容易となる。

モータケース１１は、グランドと電気的に接続される。
基板４１に実装される電子部品には、マイコン６１が含まれる。マイコン６１は、モータ線１４とモータケース１１との間の抵抗の変化に基づき、モータケース１１の内部への浸水を検出する異常検出部６１５を有する。
これにより、モータケース１１の内部への浸水を適切に検出することができる。

また、マイコン６１は、モータケース１１の内部への浸水をユーザに通知する報知部６１６を有する。これにより、駆動装置１に異常が生じていることをユーザに適切に報知可能であり、早期に修理等を実施する動機づけとなりえる。
本実施形態では、マイコン６１の異常検出部６１５が「浸水検出手段」を構成し、報知部６１６が「報知手段」を構成する。

駆動装置１は、電動パワーステアリング装置８に適用される。電動パワーステアリング装置８は、駆動装置１と、モータ１０から出力されたトルクをコラム軸１０２に伝達する減速ギア９と、を備え、モータ１０のトルクによりコラム軸１０２を駆動することで、運転者によるハンドル１０１の操舵を補助する。
駆動装置１は、出力側からモータケース１１内に水滴が浸入したとしても、ベアリング１６７の隙間から制御ユニット４０側への水滴の浸入が防止される防水構造となっている。そのため、駆動装置１をエンジンルームに搭載可能であり、例えばラックアシストタイプの電動パワーステアリング装置にも好適に適用可能である。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態による駆動装置を図７に基づいて説明する。図７および後述の図８は、第１実施形態の図３に対応する図である。
図７に示すように、駆動装置２は、モータ２１０、ギア側フレーム２４０、制御ユニット４０、および、カバー部材７０を備える。制御ユニット４０、カバー部材７０、および、回路構成等は、上記実施形態と同様である。
モータ２１０は、モータケース２１１、ステータ１２、巻線１３、ロータ１５、および、シャフト１６等を備える３相交流の電動機である。

モータケース２１１は、筒部２１６、および、隔壁部材としての底部２２０を有し、有底筒状に形成され、基板４１を経由して、給電用コネクタ７６のグランド端子と電気的に接続される。モータケース２１１には、第１実施形態のフレーム部材２０と同様、熱伝導性がよく、電気伝導性があり、かつ、非磁性の材料が好適に用いられる。本実施形態では、モータケース２１１は、アルミにより形成される。モータケース２１１は、底部２２０が制御ユニット４０側、開口側が制御ユニット４０と反対側となるように配置される。
筒部２１６の開口側には、ギア側フレーム２４０を固定するための図示しない固定部が径方向外側に突出して形成され、ギア側フレーム２４０がねじ等により固定される。

底部２２０の軸中心には、出力側に開口する挿入室２２２が形成され、シャフト１６の制御側端部１６２およびマグネット１８が挿入される。挿入室２２２の制御ユニット４０側が隔壁部２３１として機能し、マグネット１８は、隔壁部２３１を挟んで、制御ユニット４０と対向する箇所に配置される。また、底部２２０には、軸中心には、ベアリング１６７を保持するベアリング保持部２２３が形成される。
底部２２０の挿入室２２２の径方向外側には、モータ線取出部２２４が形成される。モータ線取出部２２４は、上記実施形態と同様、２つ形成され、シール部材２５が設けられる。

モータケース２１１の制御ユニット４０側の面である基板固定面２３２には、カバー部材７０の挿入部７２が挿入される接着溝２３７が、モータ線取出部２２４の径方向外側に形成される。
また、基板固定面２３２には、いずれも図示しない、基板固定ねじが螺着される固定部、リレー収容部、ＡＳＩＣ収容部、および、端子逃がし部が形成される。
基板固定面２３２には、基板４１の第１面４２に実装される発熱素子５０が放熱可能に設けられる。

ギア側フレーム２４０は、例えばアルミ等の金属により形成され、ねじ等によりモータケース２１１に固定される。ギア側フレーム２４０は、挿入部２４１を有する。挿入部２４１は、モータケース２１１の開口を塞ぐように、筒部２１６の径方向内側に挿入される。ギア側フレーム２４０の略中央には、シャフト１６の出力側端部１６１が挿入される軸孔２４２が形成される。また、ギア側フレーム２４０には、ベアリング１６６を保持する軸受保持部２４３が形成される。

ギア側フレーム２４０には、径方向外側に突出して形成される固定部２４４が形成される。固定部２４４には、図示しないギアボックスとの固定に用いられるねじ等の固定部材が挿入される固定孔２４５が形成される。
挿入部２４１の径方外向側には、Ｏリング２４９が設けられるＯリング溝２４８が形成される。Ｏリング２４９が挿入部２４１と筒部２１６との間に嵌め込まれることにより、モータケース２１１とギア側フレーム２４０との間からの水等の浸入を防ぐ。

本実施形態では、筒部２１６と隔壁部材として機能する底部２２０とが一体に形成される。このように構成しても、上記実施形態と同様の効果を奏する。
また、筒部２１６と一体に形成される底部２２０に発熱素子５０の熱を放熱されるので、筒部と別体のフレーム部材等に発熱素子５０の熱を放熱される場合と比較し、筒部２１６までの熱抵抗が小さく、放熱に係る表面積を大きくすることができるので、より高効率に放熱させることができる。
筒部２１６と底部２２０とを一体とすることで、筒部２１６からグランドラインへ至る経路のインピーダンスが低下されるので、駆動装置２の外部に漏れるコモンモードノイズをより低減することができる。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態による駆動装置を図８に基づいて説明する。
本実施形態は、第１実施形態の変形例であって、駆動装置３は、シャフト１６の制御側端部１６２にマグネットが設けられていない。また、マグネットと隔壁部３１を挟んで対向する箇所に回転角センサが設けられていないため、マグネットの磁界の変化以外の方法にて、回転角を検出する。
このように構成する場合、フレーム部材２０は、非磁性材で形成する必要はなく、例えば鉄等を用いてもよい。
このように構成しても、上記実施形態と同様の効果を奏する。

（他の実施形態）
（ア）ケース部材
上記実施形態では、ケース部材の筒部が、基板および給電用コネクタ等を経由して電源グランドと電気的に接続される。他の実施形態では、モータケースの筒部と電源グランドとが電気的に接続されていなくてもよい。

（イ）隔壁部材
第１実施形態では、フレーム部材は、フレーム固定ねじによりモータケースに固定される。他の実施形態では、ねじに限らす、どのような部材を用いて固定してもよい。また、固定部の数は、３つに限らず、いくつであってもよい。他の固定部材についても同様である。
また、他の実施形態では、圧入により、フレーム部材をモータケースに固定してもよい。フレーム部材を圧入固定することで、部品点数を低減することができる。また、径方向における体格を小型化することができる。

上記実施形態では、隔壁部材に形成される接続線取出部は、２つ形成され、１つの接続線取出部から３本の接続線が取り出される。他の実施形態では、接続線取出部から取り出される接続線の数は３本に限らず何本であってもよく、例えば接続線毎に接続線取出部を設けてもよい。
また、上記実施形態では、モータ線挿通孔にシール部材が設けられる。他の実施形態では、シール部材を省略してもよい。

（ウ）制御ユニット
上記実施形態では、インバータを構成するスイッチング素子、電流検出素子、電源リレー、逆接保護リレー、および、ＡＳＩＣが発熱素子であって、隔壁部材に放熱可能に設けられる。他の実施形態では、インバータを構成するスイッチング素子、電流検出素子、電源リレー、逆接保護リレー、および、ＡＳＩＣ以外の例えばマイコン等の電子部品を発熱素子として隔壁部材に放熱可能に設けてもよい。また、インバータを構成するスイッチング素子、電流検出素子、電源リレー、逆接保護リレー、および、ＡＳＩＣの一部を、隔壁部材に放熱させなくてもよい。
また、上記実施形態では、発熱素子は、放熱ゲルを介して隔壁部材に放熱可能に設けられる。他の実施形態では、放熱ゲルに替えて、放熱シートを用いてもよいし、放熱ゲルを省略し、発熱素子を隔壁部材に直接的に当接させることで背面放熱させてもよい。

上記実施形態では、端子電圧に基づいてモータ線とモータケースとの間の抵抗の変化を検出する。他の実施形態では、例えば、高電位側の母線電圧等、端子電圧以外の検出値に基づいてモータ線とモータケースとの間の抵抗の変化を検出し、ケース部材内部への浸水を検出してもよい。また、他の実施形態では、モータケース内への浸水検出を行わなくてもよい。
上記実施形態では、ウォーニングランプを点灯することにより、運転者に異常を報知する。他の実施形態では、例えば音声での報知等、どのような方法にて運転者に異常を報知してもよい。また、運転者への報知を行わなくてもよい。

また、上記実施形態では、演算回路部は、マイコンにより構成される。他の実施形態では、演算回路部を、マイコン以外のアナログ回路等を含んで構成してもよい。また、浸水検出手段および報知手段は、予め記憶されたプログラムをＣＰＵで実行することによるソフトウェア処理であってもよいし、専用の電子回路によるハードウェア処理であってもよい。

（エ）カバー部材
上記実施形態では、コネクタがカバー部材と一体に設けられる。他の実施形態では、コネクタとカバー部材とを別体としてもよい。上記実施形態では、コネクタは３つである。他の実施形態では、コネクタを１つ、２つ、または、４つ以上としてもよい。
上記実施形態では、カバー部材は、接着剤により隔壁部材に固定される。他の実施形態では、ねじやかしめ等により、カバー部材を隔壁部材に固定してもよい。

（オ）駆動装置
上記実施形態では、回転電機は３相ブラシレスモータである。他の実施形態では、回転電機は、３相ブラシレスモータに限らず、どのようなモータであってもよい。また、回転電機は、モータ（電動機）に限らず、発電機であってもよいし、電動機および発電機の機能を併せ持つ所謂モータジェネレータであってもよい。また、巻線は、２系統に限らず、１系統でもよいし、３系統以上としてもよい。また、系統数に応じ、インバータ部やリレー等の数も２組に限らず、いくつとしてもよい。
上記実施形態では、駆動装置は、電動パワーステアリング装置に適用される。他の実施形態では、駆動装置を電動パワーステアリング装置以外の装置に適用してもよい。
以上、本発明は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。

１〜３・・・駆動装置
１０、２１０・・・モータ（回転電機）
１４・・・モータ線（接続線）
１１、２１１・・・モータケース（ケース部材）
２０・・・フレーム部材（隔壁部材）
４０・・・制御ユニット
４１・・・基板
１１６、２１６・・・筒部
２２０・・・底部（隔壁部材）

Claims (13)

1. 筒部（１１６、２１６）を有するケース部材（１１、２１１）、巻線（１３）が巻回され前記ケース部材に収容されるステータ（１２）、前記ステータに対して相対回転可能に設けられるロータ（１５）、前記ロータと一体となって回転するシャフト（１６）を有する回転電機（１０、２１０）と、
   前記回転電機の駆動制御に係る電子部品（５１１〜５１６、５２１〜５２６、５１７、５２７、５３、５４、５５、５７、５８、６１、６２）が実装される基板（４１）を有し、前記回転電機の回転を外部に出力する出力側と反対側に設けられる制御ユニット（４０）と、
   前記巻線と前記基板とを接続する接続線（１４）と、
   前記シャフトを回転可能に支持する軸受部材（１６７）を保持する軸受保持部（２３、２２３）、前記接続線が前記制御ユニット側に取り出される接続線取出部（２４、２２４）、および、前記接続線取出部よりも径方向内側において前記シャフトと前記制御ユニットとを隔離する隔壁部（３１、２３１）を有し、前記回転電機と反対側に固定される前記基板の前記回転電機側の面（４２）に表面実装される前記電子部品の少なくとも一部が放熱可能に配置される隔壁部材（２０、２２０）と、
   を備え、
   前記ケース部材は、グランドと電気的に接続され、
   前記電子部品には、前記接続線と前記ケース部材との間の抵抗の変化に基づき、前記ケース部材の内部への浸水を検出する浸水検出手段（６１５）を有する演算回路部（６１）が含まれることを特徴とする駆動装置。
2. 前記演算回路部は、前記ケース部材の内部への浸水をユーザに通知する報知手段（６１６）を有することを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
3. 前記隔壁部材には、前記回転電機側に開口し、前記シャフトの前記制御ユニット側の端部（１６２）が挿入される挿入室（２２）が形成され、
   前記隔壁部材に放熱可能に前記基板の前記回転電機側の面に実装される前記電子部品である発熱素子（５０）は、前記挿入室の径方向外側に実装される請求項１または２に記載の駆動装置。
4. 筒部（１１６、２１６）を有するケース部材（１１、２１１）、巻線（１３）が巻回され前記ケース部材に収容されるステータ（１２）、前記ステータに対して相対回転可能に設けられるロータ（１５）、前記ロータと一体となって回転するシャフト（１６）を有する回転電機（１０、２１０）と、
   前記回転電機の駆動制御に係る電子部品（５１１〜５１６、５２１〜５２６、５１７、５２７、５３、５４、５５、５７、５８、６１、６２）が実装される基板（４１）を有し、前記回転電機の回転を外部に出力する出力側と反対側に設けられる制御ユニット（４０）と、
   前記巻線と前記基板とを接続する接続線（１４）と、
   前記シャフトを回転可能に支持する軸受部材（１６７）を保持する軸受保持部（２３、２２３）、前記接続線が前記制御ユニット側に取り出される接続線取出部（２４、２２４）、および、前記接続線取出部よりも径方向内側において前記シャフトと前記制御ユニットとを隔離する隔壁部（３１、２３１）を有し、前記回転電機と反対側に固定される前記基板の前記回転電機側の面（４２）に表面実装される前記電子部品の少なくとも一部が放熱可能に配置される隔壁部材（２０、２２０）と、
   を備え、
   前記隔壁部材には、前記回転電機側に開口し、前記シャフトの前記制御ユニット側の端部（１６２）が挿入される挿入室（２２）が形成され、
   前記隔壁部材に放熱可能に前記基板の前記回転電機側の面に実装される前記電子部品である発熱素子（５０）は、前記挿入室の径方向外側に実装されることを特徴とする駆動装置。
5. 前記制御ユニットを構成する全ての前記電子部品は、１つの前記基板に実装されている請求項１〜４のいずれか一項に記載の駆動装置。
6. 筒部（１１６、２１６）を有するケース部材（１１、２１１）、巻線（１３）が巻回され前記ケース部材に収容されるステータ（１２）、前記ステータに対して相対回転可能に設けられるロータ（１５）、前記ロータと一体となって回転するシャフト（１６）を有する回転電機（１０、２１０）と、
   前記回転電機の駆動制御に係る電子部品（５１１〜５１６、５２１〜５２６、５１７、５２７、５３、５４、５５、５７、５８、６１、６２）が実装される基板（４１）を有し、前記回転電機の回転を外部に出力する出力側と反対側に設けられる制御ユニット（４０）と、
   前記巻線と前記基板とを接続する接続線（１４）と、
   前記シャフトを回転可能に支持する軸受部材（１６７）を保持する軸受保持部（２３、２２３）、前記接続線が前記制御ユニット側に取り出される接続線取出部（２４、２２４）、および、前記接続線取出部よりも径方向内側において前記シャフトと前記制御ユニットとを隔離する隔壁部（３１、２３１）を有し、前記回転電機と反対側に固定される前記基板の前記回転電機側の面（４２）に表面実装される前記電子部品の少なくとも一部が放熱可能に配置される隔壁部材（２０、２２０）と、
   を備え、
   前記制御ユニットを構成する全ての前記電子部品は、１つの前記基板に実装されていることを特徴とする駆動装置。
7. 前記隔壁部材の中央部分は、外側部分よりも肉薄である請求項１〜６のいずれか一項に記載の駆動装置。
8. 筒部（１１６、２１６）を有するケース部材（１１、２１１）、巻線（１３）が巻回され前記ケース部材に収容されるステータ（１２）、前記ステータに対して相対回転可能に設けられるロータ（１５）、前記ロータと一体となって回転するシャフト（１６）を有する回転電機（１０、２１０）と、
   前記回転電機の駆動制御に係る電子部品（５１１〜５１６、５２１〜５２６、５１７、５２７、５３、５４、５５、５７、５８、６１、６２）が実装される基板（４１）を有し、前記回転電機の回転を外部に出力する出力側と反対側に設けられる制御ユニット（４０）と、
   前記巻線と前記基板とを接続する接続線（１４）と、
   前記シャフトを回転可能に支持する軸受部材（１６７）を保持する軸受保持部（２３、２２３）、前記接続線が前記制御ユニット側に取り出される接続線取出部（２４、２２４）、および、前記接続線取出部よりも径方向内側において前記シャフトと前記制御ユニットとを隔離する隔壁部（３１、２３１）を有し、前記回転電機と反対側に固定される前記基板の前記回転電機側の面（４２）に表面実装される前記電子部品の少なくとも一部が放熱可能に配置される隔壁部材（２０、２２０）と、
   を備え、
   前記隔壁部材の中央部分は、外側部分よりも肉薄であることを特徴とする駆動装置。
9. 前記シャフトの前記制御ユニット側の端部（１６２）には、マグネット（１８）が設けられ、
   前記基板には、前記隔壁部を挟んで前記マグネットと対向する箇所に回転角センサ（５５）が実装され、
   前記隔壁部材は、非磁性材で形成されることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の駆動装置（１、２）。
10. 前記接続線取出部には、前記接続線と前記隔壁部材との間をシールするシール部材（２５）が設けられることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の駆動装置。
11. 前記筒部（１１６）と前記隔壁部材（２０）とは、別体であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の駆動装置。
12. 前記筒部（２１６）と前記隔壁部材（２２０）とは、一体であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の駆動装置。
13. 請求項１〜１２のいずれか一項に記載の駆動装置と、
    前記回転電機から出力されたトルクを駆動対象に伝達するギア（９）と、
    を備え、
    前記回転電機のトルクにより前記駆動対象を駆動することで、運転者による操舵部材の操舵を補助することを特徴とする電動パワーステアリング装置。

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