以下、この発明をより詳細に説明するため� ��、この発明を実施するための最良の形態に� ��いて、添付の図面にしたがって説明する。
実施の形態1.
 図1は、この発明の実施の形態1に係るブラ� �レスモータ位置検出装置を組み込んだアク� �ュエータ装置1を軸方向に切断して示した断� ��図である。
 図1に示されるように、アクチュエータ装置 1は、モータシャフト11に嵌合された円筒状の ロータ12がケース13に固着されたステータ14の 中空部に挿入され、ベアリング15により回転� ��在に支持されることにより構成される。ま� ��ロータ12には、その軸に垂直な面となるよ� �に磁極位置検出用マグネット16が固着されて いる。なお、磁極位置検出用マグネット16の� ��磁方向は軸方向である。

 また、プリント基板17には、3相駆動用に1 組の磁極位置検出用メインホールIC18と、同� �く1組の磁極位置検出用サブホールIC19が搭載 されている。プリント基板17は、磁極位置検� ��用メインホールIC18、磁極位置検出用サブホ ールIC19が磁極位置検出用マグネット16に対向 するように、ケース13に取り付けられている� ��

 図2は、磁極位置検出用マグネット16、磁� ��位置検出用メインホールIC18、磁極位置検出 用サブホールIC19のそれぞれを、ホールIC側か ら見た平面図であり、図2(a)はオフセット角� �なし、図2(b)はオフセット角度(γ)ありの例が それぞれ示されている。

 図2(a)(b)に示されるように、磁極位置検出 用マグネット16は、ロータ12の極数の2倍の極� ��に着磁されている。例えば、ロータ12が12極 の場合、磁極位置検出用マグネット16は周方� ��に2倍の24極が着磁されている。また、この� ��極位置検出用マグネット16は、中心に、外� �と同心円の穴が開けられたリング磁石によ� �形成される。

 磁極位置検出用メインホールIC18と、磁極 位置検出用サブホールIC19とは、3相駆動用に� ��れぞれ3つのホールIC(18a、18b、18c)、(19a、19b� ��19c)から構成される。このとき、磁極位置検 出用メインホールIC18aと、磁極位置検出用サ� ��ホールIC19a、磁極位置検出用メインホールIC 18bと磁極位置検出用サブホールIC19b、磁極位� ��検出用メインホールIC18cと磁極位置検出用� �ブホールIC19cは、それぞれ対応しており、図 2(a)に示す様に、磁極位置検出用メインホー� �IC18aと、磁極位置検出用サブホールIC19aは放� ��線上に設置されている。なお、磁極位置検� ��用メインホールIC18bと磁極位置検出用サブ� �ールIC19b、磁極位置検出用メインホールIC18c� ��磁極位置検出用サブホールIC19cも同様であ� �。

 このことにより、磁極位置検出用メイン� ��ールIC18が破損しても、磁極位置検出用サブ ホールIC19の存在のために、性能に影響を及� �すことなくブラシレスモータを駆動し、制� �することが可能になり、このため、信頼性� �向上する。

 また、図2(b)は、磁極位置検出用サブホール IC19(19a、19b、19c)のそれぞれを、磁極位置検出 用メインホールIC18(18a、18b、18c)のそれぞれに 対し径方向に計算された機械オフセット角度 (γ)をもって実装している。このオフセット� �度(γ)は、磁極位置検出用マグネット16の極� �と、ロータ12の位置検出精度(2倍精度や4倍精 度)によって値がそれぞれ計算されるもので� �る。
 ここでは、磁極位置検出用メインホールIC18 、磁極位置検出用サブホールIC19の半径は、� �れぞれ、ra、rbである。この構造によれば、� ��極位置検出用マグネット16の磁束密度の変� �を磁極位置検出用メインホールIC18、磁極位� ��検出用サブホールIC19で検出するため、ロー タ12の極数の4倍の精度の位置検出が論理的に 可能になる。

 このとき、実際に4倍精度の位置検出を可能 にするためには、磁極位置検出用メインホー ルIC18、磁極位置検出用サブホールIC19の径方� ��のオフセット角度の誤差が小さいことが重� ��であり、許容される最大誤差はγ°である。
 ここでγの値は、例えば、ステータ14が9ス� �ット、ロータ12の極数が12極の場合、4倍精度 のブラシレスモータでは、2.5°である。

 図3は、磁極位置検出用マグネット16に対し� ��、磁極位置検出用メインホールIC18、磁極位 置検出用サブホールIC19の径方向の位置と、� �知する磁束密度の大きさを模擬的に示した� �である。
 図3に示されるように、磁極位置検出用メイ ンホールIC18の径位置raにおける磁束密度α[G]� ��、磁極位置検出用サブホールIC19の径位置rb� ��おける磁束密度β[G]がほぼ等しい値となる� �うに磁極位置検出用マグネット16を設置して いる。

 図4は、周方向での磁極位置検出用メイン ホールIC18、磁極位置検出用サブホールIC19の� ��装位置における磁束密度の周方向角度に対� ��る変化、すなわち、α、βそれぞれの磁束密 度分布を示したものである。ここでは、更に 使用するホールIC18、19の感度レベルもあわせ て示してある。

 図4に示されるように、磁極位置検出用メイ ンホールIC18と磁極位置検出用サブホールIC19� ��同一レベルの磁束密度を検知する周方向角� ��の誤差は、δ _A 存在することになる。このとき、磁極位置検 出用メインホールIC18、磁極位置検出用サブ� �ールIC19が検出する磁束密度が、ほぼ同じ磁� ��密度になるように磁極位置検出用マグネッ� ��16を配置してあるため、同一感度レベルに� �しての角度誤差δ _A は最小となる。この結果、角度誤差δ _A は、磁極位置検出用メインホールIC18と磁極� �置検出用サブホールIC19の周方向のオフセッ� ��角度γより十分小さくすることができ、高� �度な位置検出が出来る利点がある。
 例えば、ステータ14が9スロット、ロータ12� �極数が12極の場合、4倍精度のブラシレスモ� �タでは、2.5°より十分小さくなるように磁極 位置検出用マグネット16の配置を決めればよ� ��。このように、5°以内になる範囲を第1のホ ール素子と第2のホール素子の配置位置にお� �るロータの検出誤差の所定範囲として設定� �ることで、検知誤差を実用上必要な範囲内� �抑えることができる。

 上記したように、実施の形態1に係るブラ シレスモータ位置検出装置によれば、磁極位 置検出用マグネット16に対向する面に実装さ� ��ロータ12の位置を検出する1組の第1のホール 素子(磁極位置検出用メインホールIC18)の実装 位置における磁束密度の最大値と、第2のホ� �ル素子(磁極位置検出用サブホールIC19)の実� �位置における磁束密度の最大値との差が所� �の範囲内になるようにオフセット調整して� �れぞれ実装配置(周方向に所定の機械角度の� ��フセットを有するように実装配置)すること により、複数組のホール素子の検出精度を一 致させることができ、このため、検知誤差を 抑えることができる。

 すなわち、磁極位置検出用メインホールI C18、あるいは磁極位置検出用サブホールIC19� �、磁極位置検出用マグネット16の回転によっ て検知される磁束密度がある値(閾値)以上、� ��しくはある値以下になったときにオンもし� ��はオフ動作を行う。したがって、磁極位置� ��出用サブホールIC19により検知された磁束密 度が、磁極位置検出用メインホールIC18で検� �された磁束密度と同じであれば同時にオン(� ��しくはオフ)動作を行うことになり、このた め、磁極位置検出用メインホールIC18が感知� �る磁束密度の分布と、磁極位置検出用サブ� �ールIC19が感知する磁束密度の分布がほぼ等� ��くなるように磁極位置検出用マグネット16� �位置を設定してある。

 磁極位置検出用メインホールIC18が検知す る磁束密度の分布と、磁極位置検出用サブホ ールIC19が検知する磁束密度の分布が等しけ� �ば、磁極位置検出用メインホールIC18が検知� ��る磁束密度と磁極位置検出用サブホールIC19 が検知する磁束密度が同じ磁束密度になるタ イミングを角度換算することで所定の機械角 度オフセットに等しくなる。その結果、磁極 位置検出用メインホールIC18と磁極位置検出� �サブホールIC19との検知角度誤差が最小とな� ��、したがって、4倍精度のロータ12の位置検� ��が可能になる。

 上記したこの発明の実施の形態1に係るブ ラシレスモータ位置検出装置によれば、磁極 位置検出用メインホールIC18と磁極位置検出� �サブホールIC19が検知する磁束密度分布をほ� ��同じにすることで、2組のホールIC(磁極位置 検出用メインホールIC18と磁極位置検出用サ� �ホールIC19)の動作間隔の誤差は最小となり、 このため、高い信頼性をもって単精度のブラ シレスモータの4倍の分解能が得られる。

実施の形態2.
 ところで、着磁の仕方、あるいは磁石の形� ��によっては、2組のホールIC(磁極位置検出用 メインホールIC18と磁極位置検出用サブホー� �IC19)が検知する磁束密度を平坦なものとし、 磁極位置の磁束密度の径方向の変化率を小さ くすることが可能になる。このことにより、 2組のホールICの実装位置に多少のずれが生じ ても磁束密度の大きな変化はない。
 すなわち、上記した実施の形態1では、磁極 位置検出用マグネット16の厚さは、径方向に� ��様な厚さとしていたが、図5に、磁極位置検 出用メインホールIC18と磁極位置検出用サブ� �ールIC19の径方向の位置と、これらが検知す� ��磁束密度の大きさを模擬的に示したように� ��例えば、磁極位置検出用マグネット16を途� �でその厚さを薄く形成してもよい。磁極位� �検出用マグネット16の厚さが一様である場合 に比較して、途中で厚さを変更することで、 磁極位置の磁束密度の径方向の変化率を小さ くすることが可能になる。このことより、磁 極位置検出用メインホールIC18および磁極位� �検出用サブホールIC19の径方向位置に対する� ��束密度の変化が小さくなるという利点があ� ��。

 但し、図5に示されるように、径方向の磁 束密度分布は磁極位置検出用メインホールIC1 8と磁極位置検出用サブホールIC19との中間で� ��大値を取る分布ではなく、中間に落ち込み� ��出来る場合がある。しかし、ここで重要な� ��とは、磁極位置検出用メインホールIC18と磁 極位置検出用サブホールIC19の実装位置で磁� �密度が等しいことであるため、磁極位置検� �用メインホールIC18と磁極位置検出用サブホ� ��ルIC19との中間で落ち込みがあってもよい。

 上記した実施の形態2によれば、位置検出 用マグネット16は、ロータ12の回転角度に対� �る磁束密度の変化を緩和するための緩和部� �有することにより、磁極位置検出用メイン� �ールIC18と磁極位置検出用サブホールIC19の実 装位置における磁束密度の変化率が小さくな るため、磁極位置検出用マグネット16の配置� ��容易になる。

実施の形態3.
 図6に磁極位置検出用マグネット16の断面構� ��が示されるように、磁極位置検出用マグネ� ��ト16の角に切り欠き部16a~16dを設けても良い� ��
 磁極位置検出用マグネット16は高速回転を� �うため、保持力が弱いと外周側へ移動する� �とになり、この場合、磁極位置検出用メイ� �ホールIC18と、磁極位置検出用サブホールIC19 とが検出する磁束密度分布がずれることにな り、その結果として、これらホールIC18、19が オン(もしくはオフ)するタイミングがずれる� ��とになる。したがって、想定しているロー� ��12の位置検出精度を達成できない可能性が� �てくる。

 これに対して、図6に示されるように、磁 極位置検出用マグネット16の角に切り欠き16a~ 16dを設けることで、磁石をモールドするとき にモールド材20が切り欠きに回り込み、モー� ��ド材20が磁極位置検出用マグネット16を4角� �保持する構造になり、結果として磁石の位� �ずれを防止するという利点がある。

 上記した実施の形態3によれば、位置検出用 マグネット16の任意の角に切り欠き16a~16dを設 けることにより、磁石をモールドした際にモ ールド材20がその切り欠き16a~16dに廻り込み、 ズレを抑制できるため、4倍の高精度ブラシ� �スモータであるために必須のズレ抑制手段� �あるといえる。
 なお、上記した実施の形態1~実施の形態3に� ��るブラシレスモータ位置検出装置は、あら� ��る用途に用いることが可能であるが、特に� ��小型化、耐久性が要求される車載用機器に� ��いて顕著な効果が得られ、また、その内の� ��スロットルバルブやEGRバルブを開閉させる� ��めの駆動源として用い、あるいはVGターボ� �稼動ベージの駆動源として用いてもよい。

 この発明に係るブラシレスモータ位置検� ��装置は、直流電流により動作するブラシレ� ��モータに適用が可能であり、特に、ロータ1 2の回転位置検出の分解能を上げるために、� �極位置検出用マグネット16と、磁極位置検出 用メインホールIC18と、磁極位置検出用サブ� �ールIC19とを用いてロータ12の回転位置検出� �分解能を向上させる意味で有効である。