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WO2017037870A1 - アクチュエータとその調整方法 - Google Patents

アクチュエータとその調整方法 Download PDF

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Publication number
WO2017037870A1
WO2017037870A1 PCT/JP2015/074855 JP2015074855W WO2017037870A1 WO 2017037870 A1 WO2017037870 A1 WO 2017037870A1 JP 2015074855 W JP2015074855 W JP 2015074855W WO 2017037870 A1 WO2017037870 A1 WO 2017037870A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
correction
relative angle
correction value
value
shaft
Prior art date
Application number
PCT/JP2015/074855
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
後藤　隆
Original Assignee
三菱電機株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 三菱電機株式会社 filed Critical 三菱電機株式会社
Priority to CN201580082522.3A priority Critical patent/CN107925332B/zh
Priority to US15/579,862 priority patent/US10284055B2/en
Priority to JP2017537120A priority patent/JP6391843B2/ja
Priority to DE112015006868.6T priority patent/DE112015006868T5/de
Priority to PCT/JP2015/074855 priority patent/WO2017037870A1/ja
Publication of WO2017037870A1 publication Critical patent/WO2017037870A1/ja

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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/20—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection for measuring, monitoring, testing, protecting or switching
    • H02K11/21—Devices for sensing speed or position, or actuated thereby
    • H02K11/215—Magnetic effect devices, e.g. Hall-effect or magneto-resistive elements
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K33/00—Motors with reciprocating, oscillating or vibrating magnet, armature or coil system
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/14—Electronic commutators
    • H02P6/16—Circuit arrangements for detecting position

Definitions

  • the present invention relates to a direct acting actuator provided with a Hall IC (Integrated Circuit) and a method for adjusting the actuator.
  • a Hall IC Integrated Circuit
  • Actuator drive system is classified into rotary type and direct acting type.
  • the shaft rotates in the rotation direction of the rotor.
  • the shaft reciprocates in a direction perpendicular to the rotation direction of the rotor.
  • a magnetic sensor such as a Hall IC is used to detect the position of the shaft in the reciprocating direction.
  • the magnetic flux density flowing through the magnetic sensor changes, so the magnetic flux density detected by the magnetic sensor is at the position in the reciprocating movement direction of the shaft. It is possible to convert.
  • an actuator that controls the opening and closing of a waste gate valve of a turbocharger needs to control the valve opening according to a command opening from an ECU (Engine Control Unit). It is desirable that the actual movement and the actual movement are the same.
  • the shaft position detected by the magnetic sensor and the actual shaft position due to the influence of the temperature on the magnetic sensor, the influence of the external magnetic field on the magnetic sensor, product variations of the actuator, rattling in the actuator, etc.
  • an error occurs in the shaft, and the shaft may move to an unintended position deviating from the command opening degree from the ECU.
  • an error between the shaft position detected by the magnetic sensor and the actual shaft position is referred to as a linearity error.
  • the linearity error of the actuator occurs, there is a problem that the vehicle may be greatly affected.
  • the boost pressure is lowered and the required performance cannot be obtained.
  • the boost pressure increases, so that the supercharging pressure also increases and the load on the turbine blade increases, causing damage to the turbine blade. Therefore, as a specification of the actuator, there is a demand for how to reduce the linearity error.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide an actuator having a small linearity error.
  • the actuator according to the present invention includes a shaft that can reciprocate in the axial direction, a drive unit that reciprocates the shaft, a magnet that reciprocates in conjunction with the reciprocating movement of the shaft, and changes with the reciprocating movement of the magnet.
  • a magnetic detection unit that detects the magnetic flux density in two directions of the magnetic field, a correction value for each of three or more correction points set in advance within a relative angle range in which the magnet can reciprocate with respect to the magnetic detection unit, and a correction value
  • the relative angle of the magnet with respect to the magnetic detection unit is calculated using the storage unit that stores the function for calculating the interpolation correction value between the correction points using the parameter and the magnetic flux density in the two directions detected by the magnetic detection unit.
  • an arithmetic unit that corrects the linearity error of the relative angle using the interpolation correction value calculated from the correction value or function stored in the storage unit, and the storage unit
  • a correction value of the outermost correction point of the angle range a plurality of poles in the relative angle range indicated by the linearity error of the relative angle when corrected using an interpolation correction value calculated from a function using the correction value as a parameter Among the values, a correction value is stored in which the outermost extreme value is less than or equal to the inner extreme value.
  • the linearity error of the relative angle when the correction value at the outermost correction point in the relative angle range is corrected by the interpolation correction value calculated from the function using the correction value as a parameter is shown. Since a correction value in which the outermost extreme value is less than or equal to the inner extreme value among a plurality of extreme values in the relative angle range is stored, this correction value and this correction value are used as parameters. By using the interpolation correction value calculated from the function to correct the relative angle outside the relative angle range where the linearity error is large, an actuator with a small linearity error can be provided.
  • FIG. 1 it is a graph which shows the waveform of the magnetic flux density of 2 directions when the magnet for sensors moves. It is a graph which shows the waveform of the synthesized value which synthesize
  • FIG. 3 is a diagram for explaining equal angle relative correction in the simplified model of the Hall IC and the sensor magnet shown in FIG. 2. It is a graph which shows the linearity error which remains in the measurement line by which multipoint correction
  • FIG. 6 is a graph illustrating a method for calculating a correction value of an outermost correction point in a relative angle range in the first embodiment.
  • FIG. 9 is a graph showing an example in which the actual measurement line shown in FIG. 8 is subjected to multipoint correction using the correction value of the outermost correction point in the relative angle range calculated in the first embodiment.
  • 3 is a diagram illustrating a hardware configuration example of the Hall IC in the first embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a writing system according to a first embodiment.
  • 10 is a flowchart showing another example of an actuator adjustment method by the writing system according to the first embodiment.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration example of an actuator 1 according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the actuator 1 is a direct acting type, and reciprocates the shaft 2 in its axial direction.
  • the axial direction of the shaft 2 is called the X axis
  • the directions orthogonal to the X axis are called the Y axis and the Z axis.
  • the X axis is the vertical direction
  • the Y axis is the depth direction
  • the Z axis is the horizontal direction.
  • the direct acting actuator 1 is used for opening / closing a turbocharger waste gate valve.
  • the application of the actuator 1 is not limited to the waste gate, and any application may be used.
  • the motor unit 3 is a drive unit. Any driving unit may be used as long as it can generate a driving force for reciprocating the shaft 2 in the X-axis direction.
  • FIG. 1 shows an example in which a motor with a brush is used as the motor unit 3.
  • Two bearings 5 and 6 are installed in the motor housing 4 and a pipe 7 is rotatably supported.
  • a rotor core 8 and a rotor winding 9 serving as a rotor are fixed to the outer peripheral surface of the pipe 7.
  • a commutator 10 is fixed to one end of the pipe 7, and the rotor winding 9 is connected to the commutator 10.
  • a magnet 11 serving as a stator and a back yoke 12 are fixed to the inner peripheral surface of the motor housing 4 so as to surround the rotor.
  • the shaft 2 is arranged in the pipe 7.
  • a female thread portion 13 is formed on the inner peripheral surface of the pipe 7.
  • a male threaded portion 14 is formed on the outer peripheral surface of the shaft 2, and the male threaded portion 14 is screwed into the female threaded portion 13 and coupled.
  • One end side of the shaft 2 passes through the motor housing 4 and is connected to a waste gate valve (not shown).
  • a Hall IC 20 that is a magnetic sensor, a sensor shaft 21, and a sensor magnet 22 are disposed at the other end of the shaft 2 and at the tip of the commutator 10. Details of the Hall IC 20 will be described later.
  • the rotational motion of the rotor is converted into a linear motion in the X-axis direction by the coupling of the internal thread portion 13 of the pipe 7 and the external thread portion 14 of the shaft 2, and the shaft 2 is pushed out of the motor housing 4.
  • the rotor rotates in the opposite direction and the shaft 2 is drawn into the motor housing 4.
  • the waste gate valve opens and closes.
  • Stoppers 18a and 19a for restricting the range in which the shaft 2 reciprocates are provided at the lower end of the pipe 7 and the inner peripheral surface of the motor housing 4. Further, the shaft 2 is provided with a contact portion 18b that contacts the stopper 18a and a contact portion 19b that contacts the stopper 19a.
  • the stroke range in which the shaft 2 reciprocates is from the position where the contact portion 18b contacts the stopper 18a to the position where the contact portion 19b contacts the stopper 19a.
  • a Hall IC 20 that detects the magnetic flux density in two directions is fixed inside the sensor housing 17.
  • a sensor shaft 21 that is in contact with the end surface of the shaft 2 is disposed inside the sensor housing 17, and a sensor magnet 22 is fixed to the sensor shaft 21. Therefore, the sensor shaft 21 and the sensor magnet 22 also reciprocate in conjunction with the reciprocation of the shaft 2 in the X-axis direction.
  • the sensor housing 17 and the sensor shaft 21 are nonmagnetic materials.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining a simplified model of the Hall IC 20 and the sensor magnet 22 in the first embodiment.
  • the sensor magnet 22 moves to the position P1 in conjunction with it.
  • the sensor magnet 22 moves to the position P3 in conjunction with it.
  • the position P2 is a position where the sensor magnet 22 is closest to the Hall IC 20, and is substantially equidistant from the positions P1 and P3.
  • the range of the relative angle in which the sensor magnet 22 can reciprocate with respect to the Hall IC 20 corresponding to the range from the position P1 to the position P3 that is the stroke range of the shaft 2 is referred to as a “relative angle range”. It is assumed that the Bx axis, By axis, and Bz axis parallel to the X axis, the Y axis, and the Z axis are set for the magnetic field generated by the sensor magnet 22.
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration example of the Hall IC 20 according to the first embodiment.
  • the Hall IC 20 is set in advance within a relative angle range between the magnetic detection unit 201 that detects the magnetic flux density in two directions of the magnetic field that changes as the sensor magnet 22 reciprocates, and the magnetic detection unit 201 and the sensor magnet 22.
  • a storage unit 202 that stores a correction value for each of the three or more correction points, and a function for calculating an interpolation correction value between correction points using the correction value as a parameter, and a magnetic detection unit 201 detect the correction value.
  • the relative angle of the sensor magnet 22 with respect to the magnetic detection unit 201 is calculated using the magnetic flux density in the two directions, and the linearity error of the relative angle is corrected using the correction value or function stored in the storage unit 202. And an arithmetic unit 203.
  • the magnetic detection unit 201 detects the magnetic flux density in the Bx axis direction and the magnetic flux density in the Bz axis direction as the magnetic flux density in two directions.
  • the magnetic detection unit 201 may detect the magnetic flux density in the Bx axis direction and the magnetic flux density in the By axis direction as the magnetic flux density in the two directions.
  • the calculation unit 203 calculates the relative angle ⁇ of the sensor magnet 22 with respect to the Hall IC 20 with respect to the Bz axis, using the magnetic flux density in the Bx axis direction and the magnetic flux density in the Bz axis direction, using Equation (1).
  • the relative angle ⁇ calculated by the equation (1) is a value that can be converted into the stroke position of the shaft 2 in the X-axis direction.
  • Bx is the magnetic flux density in the Bx axis direction
  • Bz is the magnetic flux density in the Bz axis direction.
  • ⁇ atan (Bx / Bz) (1)
  • FIG. 4 shows waveforms of the magnetic flux density in the Bx axis direction and the magnetic flux density in the Bz axis direction when the sensor magnet 22 moves.
  • FIG. 5 shows a waveform of a composite value B obtained by combining the magnetic flux density in the Bx axis direction and the magnetic flux density in the Bz axis direction in FIG. 4 and 5, the vertical axis of the graph indicates the magnetic flux density, and the horizontal axis of the graph indicates the position of the sensor magnet 22, that is, the stroke of the shaft 2.
  • the composite value B is calculated by equation (2).
  • the combined value B from the position P ⁇ b> 1 is the sensor magnet 22. It is desirable to select a magnet that is larger than the minimum magnetic flux density P that can be detected by the Hall IC 20 in the entire stroke range up to the position P3. Furthermore, the cost can be suppressed by selecting the minimum size magnet that satisfies this condition.
  • a samarium cobalt sintered magnet is basically desirable as the sensor magnet 22 used in the actuator 1 for opening and closing the waste gate valve.
  • the samarium cobalt sintered magnet is suitable for high temperature use because the temperature change rate of the magnetic flux density is as small as 0.1 mT / ° C. or less.
  • a neodymium magnet or a ferrite magnet may be used as the sensor magnet 22 depending on the use environment of the actuator 1.
  • FIG. 6 is a graph for explaining an ideal line and an actual measurement line indicating the correspondence between the relative angle ⁇ calculated from the detected value of the magnetic flux density in two directions and the stroke, and the actual measurement line is at two points as will be described later.
  • the corrected one is shown.
  • the unit of the relative angle ⁇ calculated by the equation (1) is radians, but here it is expressed in degrees.
  • the vertical axis of the graph represents the relative angle ⁇ of the sensor magnet 22 with respect to the Hall IC 20, and the horizontal axis represents the stroke of the shaft 2.
  • the characteristic of the actuator 1, that is, the correspondence between the relative angle ⁇ calculated by the Hall IC 20 and the actual stroke of the shaft 2 is ideally a straight line as shown as an ideal line.
  • the linearity error represents the degree of deviation of the actual measurement line from the ideal line.
  • the linearity error L is relative to the difference 2y between the maximum value y and the minimum value ⁇ y of the relative angle ⁇ calculated by the Hall IC 20 relative to the relative angle ⁇ indicated by the actual measurement line and the ideal line. It is expressed as a ratio ⁇ y with respect to the angle ⁇ .
  • L (%) ⁇ y / 2y ⁇ 100 (3)
  • two points of the maximum value and the minimum value are determined as correction points in the relative angle range from the position P1 to the position P3, and the actual measurement line is coincident with the ideal line at the two correction points. It has been corrected. Further, the actual measurement line between the two correction points is corrected so as to approximate, for example, a sine wave curve or a parabolic curve.
  • the calculation unit 203 determines the matching correction point. The relative angle is corrected using the correction value.
  • the correction value is a value corresponding to the linearity error included in the calculated relative angle.
  • the correction point indicates a relative angle including a linearity error corresponding to the ideal stroke position of the shaft 2.
  • the calculation unit 203 calculates the correction values of the two correction points.
  • the interpolation correction value is calculated by performing interpolation using a predetermined function such as a sine wave curve or a parabolic curve, and the relative angle is corrected using the calculated interpolation correction value. To do.
  • the interpolation correction value in this case is a value corresponding to the linearity error included in the calculated relative angle.
  • the interpolation correction value is not a value corresponding to the linearity error included in the calculated relative angle, but may be a value corresponding to a value after correcting the linearity error included in the calculated relative angle. Good. That is, when the calculated relative angle is different from any of the two predetermined correction points, the calculation unit 203 uses the correction values of the two correction points and the calculated relative angle as parameters to determine the sine By performing interpolation using a predetermined function such as a wave curve or a parabolic curve, an interpolation correction value corresponding to the relative angle after correcting the linearity error is calculated, and the relative angle is set to the calculated interpolation correction value. Correction is performed by replacing.
  • FIG. 7 is a graph showing the linearity error remaining in the two-point corrected actual measurement line shown in FIG.
  • the vertical axis of the graph indicates the linearity error calculated by the above equation (3), and the horizontal axis indicates the stroke.
  • the arithmetic unit 203 performs multipoint correction with the number of correction points n ⁇ 3 to reduce the linearity error.
  • FIG. 8 is a graph for explaining an ideal line and an actual measurement line indicating a correspondence relationship between the relative angle ⁇ calculated from the detected value of the magnetic flux density in two directions and the stroke, and the actual measurement line is multipoint corrected.
  • the vertical axis of the graph is the relative angle ⁇
  • the horizontal axis is the stroke.
  • a graph of an actual measurement line corrected by two points shown in FIG. 6 is also shown.
  • n ⁇ 3 correction points are set within the relative angle range, and the actual measurement line is corrected so as to coincide with the ideal line at n ⁇ 3 correction points.
  • an actual measurement line between two adjacent correction points is corrected so as to approximate, for example, a sine wave curve or a parabolic curve.
  • FIG. 9 is a graph showing the linearity error remaining in the multipoint corrected actual measurement line shown in FIG.
  • the vertical axis of the graph indicates the linearity error L calculated by the above equation (3), and the horizontal axis indicates the stroke.
  • a graph of the linearity error remaining on the two-point corrected actual measurement line shown in FIG. 7 is also shown.
  • the capacity of the storage unit 202 for storing correction values corresponding to the respective correction points increases. For this reason, the cost of the Hall IC 20 increases and the Hall IC 20 increases in size. Therefore, it is desirable that the number n of correction points satisfy the linearity required as the specification of the actuator 1 and that the cost and size are allowed as a product.
  • the stroke position is not corrected at equal intervals when converted into the stroke of the shaft 2. Therefore, the distances La to Lc between the correction points become longer as the sensor magnet 22 is further away from the position P2. That is, La> Lb> Lc. Therefore, as shown in FIG. 9, in the actual measurement line corrected for multiple points, the linearity error increases and the linearity deteriorates as the sensor magnet 22 moves away from the position P2. The linearity error becomes the largest on the position P1 side and the position P3 side where the interval between the correction points is the longest. Therefore, in the first embodiment, the actuator 1 having a small linearity error is provided by reducing the linearity error between the position P1 side and the position P3 side.
  • FIG. 11 shows the linearity error remaining in the actual measurement line corrected for multiple points.
  • the vertical axis of the graph indicates the linearity error L calculated by the above equation (3)
  • the horizontal axis indicates the stroke.
  • the outermost peak on the position P1 side among the plurality of peak-shaped curves indicated by the linearity error remaining in the relative angle when the relative angle is corrected by the correction value and the interpolation correction value Is defined as a “first mountain”, and a mountain inside the “first mountain” is defined as a “second mountain”. Further, the outermost mountain on the position P3 side is defined as “third mountain”, and the mountain on the inner side of this “third mountain” is defined as “fourth mountain”.
  • the first peak curve uses an interpolation correction value calculated by a function using the correction value at the correction point at the position P1 and the correction value at the correction point immediately inside the correction point at the position P1 as parameters.
  • This is the linearity error of the relative angle corrected in this way.
  • This function is, for example, a function such as a sine wave curve or a parabolic curve, and is stored in the storage unit 202 as interpolation information.
  • the curve of the mountain other than the first mountain is also the linearity of the relative angle corrected using the interpolation correction value calculated by the function using the two correction values at the two correction points sandwiching the mountain as a parameter. It is an error.
  • the first mountain> the second mountain and the third mountain> the fourth mountain are formed.
  • the relative angle ⁇ should be corrected to a value matching the ideal line at the correction point.
  • the first embodiment by correcting the relative angle ⁇ to a value that does not coincide with the ideal line at each correction point corresponding to the positions P1 and P3, the first peak and the first peak where the linearity is most deteriorated. Reduce the linearity error of 3 peaks.
  • FIG. 12 is a graph illustrating a method for calculating the correction value of the outermost correction point in the relative angle range in the first embodiment.
  • FIG. 13 is a graph showing an example in which the actual measurement line shown in FIG. 8 is corrected at multiple points using the correction value of the outermost correction point in the relative angle range calculated in the first embodiment.
  • a PC (Personal Computer) tool which will be described later, uses a correction value at a correction point at the position P1 and a correction value at a correction point one inner side from the correction point at the position P1 as parameters, and a function that is interpolation information. An interpolation correction value for each relative angle between the correction points is calculated. Then, the PC tool calculates the linearity error remaining at each relative angle between the correction points corrected by the interpolation correction value, obtains the first peak, and sets the maximum value as the linearity error L1. Further, the PC tool uses the correction value at the correction point one inner side from the correction point at the position P1 and the correction value at the correction point two inner sides from the correction point at the position P1 as parameters, and uses the function as described above.
  • An interpolation correction value for each relative angle between the correction points is calculated. Then, the PC tool calculates a linearity error remaining at each relative angle between the correction points corrected by the interpolation correction value, obtains a second peak, and sets the maximum value as the linearity error L2.
  • the PC tool calculates a difference ⁇ between the linearity error L1 that is the maximum value of the first peak and the linearity error L2 that is the maximum value of the second peak by Expression (4). Then, the PC tool calculates the correction value L ⁇ of the correction point corresponding to the position P1 such that the linearity error L1 that is the maximum value of the first peak is equal to or less than the value obtained by subtracting the difference ⁇ from the L1. .
  • the relative angle Ya corrected by the correction value L ⁇ is a value that deviates from the ideal line of the straight line.
  • the correction value L ⁇ is a “first correction value” and is stored in the storage unit 202.
  • ⁇ (4)
  • the correction value L ⁇ of the correction point corresponding to the position P3 opposite to the position P1 may be used as it is.
  • the correction value L ⁇ is calculated separately from the correction value L ⁇ . May be.
  • the PC tool calculates the difference ⁇ between the linearity error L3, which is the minimum value of the third peak, and the linearity error L4, which is the minimum value of the fourth peak, using Expression (5).
  • the PC tool calculates the correction value L ⁇ of the correction point corresponding to the position P3 such that the linearity error L3 that is the minimum value of the third peak is equal to or smaller than the value obtained by subtracting the difference ⁇ from the L3. .
  • the relative angle Yb corrected by the correction value L ⁇ is a value deviated from the ideal line of the straight line.
  • the correction value L ⁇ is a “second correction value” and is stored in the storage unit 202.
  • ⁇ (5)
  • the correction values are changed to the correction values L ⁇ and L ⁇ calculated as described above, instead of the correction values so that the corrected relative angle matches the ideal line.
  • the linearity error between the first peak and the third peak can be reduced.
  • the storage unit 202 stores correction values for each of three or more predetermined correction points within a relative angle range.
  • the correction point indicates a relative angle including a linearity error corresponding to the ideal stroke position of the shaft 2.
  • the correction value for each correction point is a value for correcting the linearity error included in the relative angle calculated from the magnetic flux density detected by the magnetic detection unit 201, and the corrected relative angle is an ideal line. Matching value.
  • the correction values of the correction points located on the outermost side of the relative angle range are L ⁇ and L ⁇ whose corrected relative angles do not coincide with the ideal line.
  • the storage unit 202 stores, as interpolation information, a function for calculating an interpolation correction value between correction points using the correction value as a parameter.
  • the calculation unit 203 calculates the relative angle ⁇ by the above equation (1) using the magnetic flux density in the Bx axis direction and the magnetic flux density in the Bz axis direction detected by the magnetic detection unit 201. Subsequently, when the calculated relative angle ⁇ matches any one of the three or more correction points stored in the storage unit 202, the calculation unit 203 uses the correction values of the matching correction points. The relative angle ⁇ is corrected. In addition, when the calculated relative angle ⁇ is different from any of the three or more correction points stored in the storage unit 202, the calculation unit 203 sets the two correction points adjacent to each other with the relative angle ⁇ interposed therebetween.
  • the interpolation correction value is calculated by performing interpolation using a function of the interpolation information stored in the storage unit 202 using the two corresponding correction values as parameters. Then, the calculation unit 203 corrects the relative angle ⁇ using the interpolation correction value. As described above, the interpolation correction value calculated by the function is not a value corresponding to the linearity error included in the relative angle ⁇ but a value corresponding to the relative angle after correcting the linearity error. Also good.
  • FIG. 13 is a graph for explaining an ideal line and an actual measurement line indicating a correspondence relationship between the relative angle ⁇ calculated from the detected value of the magnetic flux density in two directions and the stroke, and the actual measurement line is corrected by multipoints.
  • the correction values L ⁇ and L ⁇ are corrected so that the relative angles Ya and Yb do not coincide with the ideal line at the two correction points at both ends of the relative angle range, as compared with the case where the relative angle is corrected so as to coincide with the ideal line. In the case, as a whole, the deviation between the ideal line and the actual measurement line is smaller, and the linearity is improved.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating a hardware configuration example of the Hall IC 20 in the first embodiment.
  • the hall element 211 detects the magnetic flux density in the Bx-axis direction and outputs it to the multiplexer 213.
  • the hall element 212 detects the magnetic flux density in the Bz axis direction and outputs it to the multiplexer 213.
  • These Hall elements 211 and 212 are the magnetic detection unit 201.
  • An analog signal that is a detected value of the magnetic flux density in two directions output from the Hall elements 211 and 212 is input to the amplifier 214 via the multiplexer 213, and after the gain is changed in the amplifier 214, AD (Analog-Digital). It is converted into a digital signal by the converter 215 and input to a CPU (Central Processing Unit) 216.
  • the CPU 216 calculates a relative angle using the magnetic flux density in two directions, corrects the linearity error of the relative angle, and then outputs a digital signal that is the corrected relative angle.
  • This digital signal is converted into an analog signal by a DA (Digital-Analog) converter 217 and output to the outside of the Hall IC 20. Note that the DA converter 217 is not necessary when the corrected relative angle is output as a digital signal from the Hall IC 20 to the outside.
  • the function of the calculation unit 203 is realized by software, firmware, or a combination of software and firmware.
  • Software or firmware is described as a program and stored in a ROM (Read Only Memory) 218.
  • the CPU 216 implements the function of the calculation unit 203 by reading and executing a program stored in the ROM 218. That is, when the Hall IC 20 is executed by the CPU 216, a program that calculates a relative angle using the magnetic flux density in two directions and corrects a linearity error of the relative angle is executed.
  • a RAM (Random Access Memory) 219 is a work area that temporarily stores data input to and output from the CPU 216 or a program read from the ROM 218.
  • An EEPROM (Electrically Erasable Programmable ROM) 220 calculates a correction value for each of three or more correction points predetermined in the relative angle range and an interpolation correction value between the correction points using the correction values as parameters.
  • a storage unit 202 stores functions. The data in the EEPROM 220 can be rewritten by a writing tool or the like which will be described later. Interpolation information such as a function for calculating the interpolation correction value may be stored in the EEPROM 220 or may be stored in the ROM 218 as a part of the program.
  • the ROM 218, the RAM 219, and the EEPROM 220 are the storage unit 202.
  • the IC is configured as one IC chip having the functions of the magnetic detection unit 201, the storage unit 202, and the calculation unit 203, but some functions may be configured as a dedicated circuit.
  • FIG. 15 is a diagram illustrating a configuration example of the writing system 30 for writing the correction value in the EEPROM 220 of the Hall IC 20.
  • the writing system 30 includes a linear gauge 31, a counter 32, a PC tool 33, and a writing tool 34.
  • the linear gauge 31 measures the position of the tip of the shaft 2 of the actuator 1 and outputs a measurement signal to the counter 32.
  • the counter 32 receives the measurement signal from the linear gauge 31, converts it into an electrical signal that can be received by the PC tool 33, and outputs it to the PC tool 33.
  • the linear gauge 31 and the counter 32 are measuring devices that measure the stroke position of the shaft 2.
  • the measuring device is not limited to the configuration in which the linear gauge 31 and the counter 32 are combined, and any device that can measure the stroke position of the shaft 2 may be used.
  • the PC tool 33 controls energization to the rotor winding 9 through the connector terminal 15 of the actuator 1 and sweeps the shaft 2 of the actuator 1, that is, moves it in one direction at a constant speed.
  • the PC tool 33 reads the relative angle output from the Hall IC 20 through the connector terminal 15 and the stroke position of the shaft 2 output from the counter 32 while the shaft 2 is swept.
  • the stroke position from the counter 32 is a value that can be converted into the relative angle of the sensor magnet 22 with respect to the Hall IC 20.
  • the correspondence relationship between the converted relative angle and the stroke position corresponds to the ideal line described above.
  • the correspondence between the stroke position from the counter 32 and the relative angle from the Hall IC 20 corresponds to the above-described actual measurement line.
  • the PC tool 33 links the stroke position with the relative angle from the Hall IC 20 at that time, and temporarily holds it. Further, the PC tool 33 converts the stroke position into a relative angle with respect to the set of linked stroke positions and the relative angle from the Hall IC 20 to obtain an ideal value on the ideal line. Then, the PC tool 33 calculates a difference between the calculated ideal value and the relative angle from the Hall IC 20, and sets the difference as a correction value. It is assumed that information necessary for the conversion from the stroke position to the relative angle is given to the PC tool 33 in advance. Further, the PC tool 33 uses the relative angle from the Hall IC 20 as a correction point for use in correction.
  • the PC tool 33 links the correction point, which is a relative angle from the Hall IC 20, with the correction value calculated using the stroke position from the counter 32 to form a set of data.
  • the PC tool 33 calculates the correction values L ⁇ and L ⁇ described above for the two correction points at the positions P1 and P3 that are the outermost in the relative angle range. Then, the PC tool 33 outputs, to the writing tool 34, data obtained by linking correction points and correction values for all three or more correction points.
  • the PC tool 33 is a control device such as a PC, a microcomputer, or a DSP (Digital Signal Processor).
  • the writing tool 34 receives data from the PC tool 33, converts it into an electrical signal that can be received by the Hall IC 20, and writes it into the EEPROM 220 of the Hall IC 20 through the connector terminal 15 of the actuator 1.
  • the writing tool 34 is a writing device that writes data to the EEPROM 220 of the Hall IC 20 and is configured by a dedicated circuit or the like.
  • interpolation information such as a function for calculating an interpolation correction value may be held in advance by the Hall IC 20, or may be written to the Hall IC 20 by the PC tool 33 via the writing tool 34.
  • FIG. 16 is a diagram illustrating correction value writing timing.
  • the horizontal axis indicates the stroke of the shaft 2 from the position P1 to the position P3.
  • Double circles ( ⁇ ) indicate the timing when the PC tool 33 performs an operation of reading the relative angle from the Hall IC 20 and the stroke position from the counter 32.
  • An asterisk ( ⁇ ) indicates the timing at which the PC tool 33 performs a line for writing correction points and correction values to the Hall IC 20 via the writing tool 34.
  • the PC tool 33 moves the shaft 2 so that the stroke position from the counter 32 coincides with the first correction point, reads the relative angle from the Hall IC 20 at that time, and reads the correction value. The calculation is performed, and the correction point and the correction value corresponding to the position P1 are written in the Hall IC 20. Subsequently, the PC tool 33 moves the shaft 2 to the next correction point, reads the relative angle from the Hall IC 20 at that time, and writes it in the Hall IC 20 as the correction point and the correction value. The PC tool 33 repeats this operation for each correction point until the position P3.
  • the PC tool 33 sweeps the shaft 2 without stopping from the position P1 to the position P3, and during the operation, the relative angle from the Hall IC 20 and the counter are counted for each correction point.
  • the stroke position from 32 is read.
  • the PC tool 33 calculates a correction value for each correction point after the sweep, and writes the correction value for each correction point to the Hall IC 20 at a time.
  • the writing time can be shortened by reducing the communication process, the process capability is improved, and the tact can be shortened in the production line.
  • FIG. 17 is a flowchart showing a method for adjusting the actuator 1.
  • the PC tool 33 controls the movement of the shaft 2 to bring the contact portion 19b into contact with the stopper 19a.
  • the contact position between the stopper 19a and the contact portion 19b corresponds to the position P1.
  • step 2 if the stroke position from the counter 32 or the relative angle from the Hall IC 20 does not change for a predetermined time, the PC tool 33 determines that the stopper 19a and the contact portion 19b are in contact (step ST2 “YES” "), The process proceeds to step ST3. On the other hand, when the stroke position from the counter 32 or the relative angle from the Hall IC 20 changes within a predetermined time, the PC tool 33 determines that the stopper 19a and the contact portion 19b are not in contact (step ST2 “NO”). ), The process returns to step ST1.
  • step ST3 the PC tool 33 sweeps the shaft 2 from the position P1 side to the position P3 side. Further, during the sweep operation, the PC tool 33 reads the relative angle from the Hall IC 20 and the stroke position from the counter 32, links the stroke position and the relative angle for each correction point, and temporarily holds them.
  • step ST4 the PC tool 33 determines whether or not the shaft 2 has moved to the position P3. Specifically, if the stroke position from the counter 32 or the relative angle from the Hall IC 20 does not change for a predetermined time, the PC tool 33 determines that the stopper 18a and the contact portion 18b are in contact (step ST4 " YES "), go to step ST5. On the other hand, when the stroke position from the counter 32 or the relative angle from the Hall IC 20 changes within a predetermined time, the PC tool 33 determines that the stopper 19a and the contact portion 19b are not in contact (step ST4 “NO”). ), The process returns to step ST3.
  • step ST5 if the PC tool 33 can acquire the stroke position and the relative angle at all three or more predetermined correction points (step ST5 “YES”), the process proceeds to step ST6. On the other hand, if there is a correction point at which the stroke position and the relative angle could not be acquired (step ST5 “NO”), the PC tool 33 returns to step ST1 and repeats the processing of steps ST1 to ST5.
  • step ST6 the PC tool 33 calculates the correction values L ⁇ and L ⁇ of the correction points corresponding to the positions P1 and P3, and other correction point correction values are converted from the stroke positions acquired in step ST3. A correction value based on the angle is calculated.
  • step ST ⁇ b> 7 the PC tool 33 writes all correction points and correction values to the Hall IC 20 through the writing tool 34.
  • the shaft 2 is swept from the position P1 side to the position P3 side is shown, but conversely, the shaft 2 may be swept from the position P3 side to the position P1 side. Since the positions P1 and P3 corresponding to both ends of the relative angle range are defined by the contact between the metal stoppers 18a and 19a and the contact portions 18b and 19b, even if surface pressure is applied to the contact portions. It is difficult to deform and has high positional accuracy. Therefore, it is not necessary to adjust the relative angle range of the Hall IC 20 and the stroke range of the shaft 2 for each product of the actuator 1. In addition, plastic deformation when the stoppers 18a and 19a are in contact with the contact portions 18b and 19b can be suppressed to a minimum, and the linearity at the time of correction by the calculation unit 203 can be made highly accurate.
  • the measurement operation of the Hall IC 20 may be suppressed by repeating the reading operation in the sweep operation a plurality of times and calculating a plurality of sets of correction values L ⁇ and L ⁇ . An example of this will be described with reference to the flowchart of FIG.
  • the PC tool 33 performs steps ST1 to ST5 in the same manner as in FIG.
  • step ST11 the PC tool 33 determines whether or not the sweep operation in steps ST1 to ST5 has been performed m times.
  • step ST12 the PC tool 33 calculates m correction values L ⁇ and m correction values L ⁇ using m stroke positions and relative angles acquired at the correction points corresponding to the positions P1 and P3. .
  • the PC tool 33 calculates one final correction value L ⁇ in consideration of variations in m correction values L ⁇ , and one final in consideration of variations in m correction values L ⁇ .
  • a correct correction value L ⁇ is calculated.
  • the PC tool 33 calculates the variation of the m correction values L ⁇ , and sets the median value of the variations as the final correction value L ⁇ .
  • the PC tool 33 calculates an average value of m correction values L ⁇ , and sets the average value as a final correction value L ⁇ .
  • the PC tool 33 calculates the correction value L ⁇ by the same method. As the correction values of correction points other than the positions P1 and P3, the stroke position acquired by one sweep operation out of m times may be used, and m variations are considered in the same manner as the correction values L ⁇ and L ⁇ . A value may be calculated and used.
  • step ST7 the PC tool 33 writes all correction points and correction values to the Hall IC 20 via the writing tool 34.
  • the actuator 1 reciprocates in conjunction with the shaft 2 that can reciprocate in the axial direction, the motor unit 3 that reciprocates the shaft 2, and the reciprocation of the shaft 2.
  • a storage unit 202 storing a correction value for each of three or more correction points determined within a relative angle range, and a function for calculating an interpolation correction value between the correction points using the correction value as a parameter;
  • the relative angle of the sensor magnet 22 with respect to the magnetic detection unit 201 is calculated using the magnetic flux density in two directions detected by the detection unit 201 and stored in the storage unit 202.
  • the correction value is stored such that the outermost extreme value is equal to or less than the inner extreme value. Therefore, by correcting the relative angle outside the relative angle range where the linearity error is large by using this correction value and the interpolation correction value calculated from the function using this correction value as a parameter, the linearity error is corrected.
  • a small actuator 1 can be provided.
  • the storage unit 202 uses the outermost pole on one side among the plurality of extreme values in the relative angle range as the correction value of the outermost correction point on one side of the relative angle range.
  • the first correction value whose value is less than or equal to the extreme value inside it, and the correction value of the outermost correction point on the other side of the relative angle range, the other of the multiple extreme values in the relative angle range
  • a second correction value in which the outermost extreme value on the side is equal to or less than the extreme value on the inner side. Therefore, component tolerances of the actuator 1 can be absorbed on both sides of the relative angle range. Therefore, even when there is a product variation in the actuator 1, the same linearity can be obtained.
  • the actuator 1 is configured to include the metal stoppers 18a and 19a and the contact portions 18b and 19b as stoppers for restricting the range in which the shaft 2 reciprocates. Therefore, plastic deformation at the time of contact can be minimized, and linearity at the time of correction can be made highly accurate.
  • the linear gauge 31 and the counter 32 measure the position of the shaft 2, and the PC tool 33 operates the actuator 1 to move the shaft 2 in one direction.
  • the position of the shaft 2 measured by the linear gauge 31 and the counter 32 during the movement and the relative angle calculated by the calculation unit 203 every three or more correction points predetermined within the relative angle range
  • the writing tool 34 writes the correction value for each correction point calculated by the PC tool 33 to the storage unit 202 at a time after the movement of the shaft 2 is completed. Therefore, the writing time can be shortened.
  • the PC tool 33 moves the shaft 2 a plurality of times, and uses the position and the relative angle of the shaft 2 for a plurality of times, and the outermost relative angle range.
  • the correction value of the correction point was calculated. Therefore, measurement variations of the Hall IC 20 can be suppressed, and the linearity at the time of correction can be made highly accurate.
  • the relative angle may be converted into the stroke position of the shaft 2 and output.
  • the storage unit 202 stores information such as a function necessary for the conversion of the relative angle and the stroke position
  • the calculation unit 203 uses the information stored in the storage unit 202 to store the relative angle. Is converted into a stroke position and output.
  • any component of the embodiment can be modified or any component of the embodiment can be omitted within the scope of the invention.
  • the linearity outside the relative angular range where the linearity is most deteriorated is improved. It is suitable for use in actuators that require high-precision operation, such as actuators that control opening and closing of waste gate valves.

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Abstract

　アクチュエータのホールＩＣは、２方向の磁束密度を用いて相対角度を算出し、記憶部に記憶されている補正点ごとの補正値、および補正点間の補間補正値を算出するための関数を用いて当該相対角度の直線性誤差を補正する。この記憶部には、相対角度範囲の最も外側の補正点の補正値として、当該補正値をパラメータに用いた関数から算出された補間補正値により補正されたときの相対角度の直線性誤差が示す複数の極値のうち、最も外側の極値である直線性誤差（Ｌ１，Ｌ３）がその１つ内側の極値である直線性誤差（Ｌ２，Ｌ４）以下になる補正値Ｌα，Ｌβが記憶されている。

Description

アクチュエータとその調整方法
　この発明は、ホールＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ）を備えた直動式のアクチュエータ、および当該アクチュエータの調整方法に関するものである。
　自動車の排出ガス規制は年々厳しくなる傾向にあり、将来は更に規制が進むと予想される。そのため、排出ガス規制対策としてエンジンとその周辺装置の電動化が進み、制御駆動部に電動アクチュエータが用いられることが多い（例えば、特許文献１，２参照）。
　アクチュエータの駆動方式は回転式と直動式に分類される。回転式のアクチュエータは、ロータの回転方向にシャフトが回転する。直動式のアクチュエータは、ロータの回転方向に対して垂直な方向にシャフトが往復移動する。
特開２０１２－１３１７９号公報 特表２０１４－５０９３６２号公報
　従来の直動式アクチュエータにおいては、シャフトの往復移動方向の位置を検出するために、例えばホールＩＣなどの磁気センサが用いられる。シャフトの往復移動に伴って当該シャフトに固定されたセンサ用マグネットも往復移動することにより、磁気センサを流れる磁束密度が変化するため、磁気センサが検出した磁束密度はシャフトの往復移動方向の位置に変換することが可能である。
　アクチュエータは、エンジンルーム内で用いられる場合、排気ガス削減のために高精度な動作が求められる。例えば、ターボチャージャのウェイストゲートバルブを開閉制御するアクチュエータは、ＥＣＵ（Ｅｎｇｉｎｅ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｕｎｉｔ）からの指令開度に従ってバルブ開度を制御する必要があるため、ＥＣＵからの指令開度に従ったシャフトの理想的な動き方と実際の動き方とが同一であることが望ましい。しかしながら、実際には、磁気センサに対する温度の影響、当該磁気センサに対する外部磁界の影響、アクチュエータの製品ばらつき、およびアクチュエータ内部のがたつき等により、磁気センサが検出したシャフト位置と実際のシャフト位置とに誤差が生じ、ＥＣＵからの指令開度とはずれた、意図しない位置にシャフトが移動する場合があった。
　ここで、磁気センサが検出したシャフト位置と実際のシャフト位置との誤差を、直線性誤差と呼ぶ。
　アクチュエータの直線性誤差が発生すると、車両に大きな影響を与える可能性があるという課題があった。例えば、前述のウェイストゲートバルブ用のアクチュエータにおいて、バルブ開度がＥＣＵからの指令開度より開方向にずれると、ブースト圧が低下し、必要な性能を得られなくなる。反対に、閉方向にずれると、ブースト圧が上昇するため、過給圧も上昇してタービンブレードに対する負荷が高まり、タービンブレードの破損を引き起こす。そのため、アクチュエータの仕様として、直線性誤差を如何に小さくするかが求められている。
　この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、直線性誤差の小さいアクチュエータを提供することを目的とする。
　この発明に係るアクチュエータは、軸方向に往復移動が可能なシャフトと、シャフトを往復移動させる駆動部と、シャフトの往復移動に連動して往復移動するマグネットと、マグネットの往復移動に伴って変化する磁界の２方向の磁束密度を検出する磁気検出部と、磁気検出部に対してマグネットが往復移動可能な相対角度範囲内に予め定められた３点以上の補正点ごとの補正値、および補正値をパラメータに用いて補正点間の補間補正値を算出する関数を記憶している記憶部と、磁気検出部により検出された２方向の磁束密度を用いて磁気検出部に対するマグネットの相対角度を算出し、記憶部に記憶されている補正値または関数から算出した前記補間補正値を用いて当該相対角度の直線性誤差を補正する演算部とを備え、記憶部は、相対角度範囲の最も外側の補正点の補正値として、当該補正値をパラメータに用いた関数から算出された補間補正値により補正されたときの相対角度の直線性誤差が示す相対角度範囲における複数の極値のうち、最も外側の極値がその１つ内側の極値以下になる補正値を記憶しているものである。
　この発明によれば、相対角度範囲の最も外側の補正点の補正値として、当該補正値をパラメータに用いた関数から算出された補間補正値により補正されたときの相対角度の直線性誤差が示す相対角度範囲における複数の極値のうち、最も外側の極値がその１つ内側の極値以下になる補正値を記憶しているようにしたので、この補正値およびこの補正値をパラメータとする関数から算出される補間補正値を用いて、直線性誤差が大きい相対角度範囲内の外側の相対角度を補正することにより、直線性誤差の小さいアクチュエータを提供することができる。
この発明の実施の形態１に係るアクチュエータの構成例を示す断面図である。 実施の形態１におけるホールＩＣとセンサ用マグネットの簡易モデルを説明する図である。 実施の形態１におけるホールＩＣの構成例を示すブロック図である。 実施の形態１において、センサ用マグネットが移動したときの２方向の磁束密度の波形を示すグラフである。 図４における２方向の磁束密度を合成した合成値の波形を示すグラフである。 ２方向の磁束密度の検出値から算出される相対角度とストロークとの対応関係を示す理想線と実測線とを説明するグラフであり、実測線は２点補正されている。 図６に示した２点補正された実測線に残る直線性誤差を示すグラフである。 ２方向の磁束密度の検出値から算出される相対角度とストロークとの対応関係を示す理想線と実測線とを説明するグラフであり、実測線は多点補正されている。 図８に示した多点補正された実測線に残る直線性誤差のグラフである。 図２に示したホールＩＣとセンサ用マグネットの簡易モデルにおいて、相対角度の等分補正を説明する図である。 多点補正された実測線に残る直線性誤差を示すグラフである。 実施の形態１において相対角度範囲の最も外側の補正点の補正値の算出方法を説明するグラフである。 実施の形態１において算出した相対角度範囲の最も外側の補正点の補正値を用いて、図８に示した実測線を多点補正した例を示すグラフである。 実施の形態１におけるホールＩＣのハードウェア構成例を示す図である。 実施の形態１に係る書き込みシステムの構成例を示す図である。 実施の形態１に係る書き込みシステムによる補正値の書き込みタイミングを説明する図である。 実施の形態１に係る書き込みシステムによるアクチュエータの調整方法の一例を示すフローチャートである。 実施の形態１に係る書き込みシステムによるアクチュエータの調整方法の別の例を示すフローチャートである。
　以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
　図１は、この発明の実施の形態１に係るアクチュエータ１の構成例を示す断面図である。アクチュエータ１は、直動式であって、シャフト２をその軸方向に往復移動させる。実施の形態１では、シャフト２の軸方向をＸ軸と呼び、Ｘ軸に直交する方向をＹ軸およびＺ軸と呼ぶ。図１の紙面上では、Ｘ軸が上下方向になり、Ｙ軸が奥行き方向になり、Ｚ軸が左右方向になる。
　以下では、直動式のアクチュエータ１を、ターボチャージャのウェイストゲートバルブを開閉する用途に用いるものとして説明する。なお、アクチュエータ１の用途は、ウェイストゲートに限定されるものではなく、どのような用途に用いてもよい。
　モータ部３は駆動部である。駆動部は、シャフト２をＸ軸方向に往復移動させる駆動力を発生可能なものであれば、どのようなものを用いてもよい。図１では、モータ部３としてブラシ付きモータを用いた例を示している。モータハウジング４に２箇所の軸受５，６が設置され、パイプ７が回転自在に支持されている。パイプ７の外周面に、ロータとなるロータコア８とロータ巻線９とが固定されている。また、パイプ７の一端側にコンミテータ１０が固定され、ロータ巻線９がコンミテータ１０に接続されている。モータハウジング４の内周面には、ロータを取り囲むように、ステータとなるマグネット１１とバックヨーク１２とが固定されている。
　パイプ７の中にはシャフト２が配置されている。パイプ７の内周面には雌ねじ部１３が形成されている。また、シャフト２の外周面には雄ねじ部１４が形成されており、この雄ねじ部１４が雌ねじ部１３にねじ込まれて結合される。シャフト２の一端側は、モータハウジング４を貫通して、不図示のウェイストゲートバルブに連結される。シャフト２の他端側であってコンミテータ１０の先には、磁気センサであるホールＩＣ２０と、センサ用シャフト２１と、センサ用マグネット２２とが配置されている。ホールＩＣ２０等の詳細は後述する。
　コネクタ端子１５に電圧が印加されると、電流がブラシ１６を流れ、コンミテータ１０を介して、ロータ巻線９に通電される。ロータ巻線９に通電されることにより、ロータコア８が磁化され、極を形成する。磁化されたロータコア８がマグネット１１に引き付けられることにより、ロータが回転し、ロータに一体化されたパイプ７とコンミテータ１０も回転する。コンミテータ１０の回転に伴いロータ巻線９に流れる電流の相が切り替わることにより、ロータコア８の極も切り替わり、ロータが回転し続ける。ロータの回転運動は、パイプ７の雌ねじ部１３とシャフト２の雄ねじ部１４との結合によってＸ軸方向の直線運動に変換され、シャフト２がモータハウジング４の外へ押し出される。ロータ巻線９に流れる電流が逆転すると、ロータが逆向きに回転し、シャフト２がモータハウジング４の内へ引き込まれる。シャフト２の往復移動に伴い、ウェイストゲートバルブが開閉する。
　パイプ７の下端部およびモータハウジング４の内周面には、シャフト２が往復移動する範囲を規制するストッパ１８ａ，１９ａが設けられている。また、シャフト２には、ストッパ１８ａに当接する当接部１８ｂと、ストッパ１９ａに当接する当接部１９ｂとが設けられている。シャフト２が往復移動するストローク範囲は、当接部１８ｂがストッパ１８ａに当接する位置から、当接部１９ｂがストッパ１９ａに当接する位置までである。当接部１８ｂ，１９ｂがストッパ１８ａ，１９ａに当接する際、モータ部３の駆動力によりある程度の面圧が掛かるため、ストッパ１８ａ，１９ａおよび当接部１８ｂ，１９ｂには、変形しやすい樹脂などの材料を避け、変形しにくい金属部材を用いることが望ましい。
　センサハウジング１７の内部には、２方向の磁束密度を検出するホールＩＣ２０が固定されている。また、センサハウジング１７の内部には、シャフト２の端面に接するセンサ用シャフト２１が配置され、このセンサ用シャフト２１にはセンサ用マグネット２２が固定されている。よって、シャフト２のＸ軸方向の往復移動に連動して、センサ用シャフト２１とセンサ用マグネット２２も往復移動する。なお、センサハウジング１７とセンサ用シャフト２１は、非磁性体である。
　図２は、実施の形態１におけるホールＩＣ２０とセンサ用マグネット２２の簡易モデルを説明する図である。シャフト２がストッパ１９ａと当接部１９ｂの当接位置に移動すると、連動してセンサ用マグネット２２が位置Ｐ１に移動する。シャフト２がストッパ１８ａと当接部１８ｂの当接位置に移動すると、連動してセンサ用マグネット２２が位置Ｐ３に移動する。位置Ｐ２は、センサ用マグネット２２がホールＩＣ２０に最も近づく位置であり、位置Ｐ１，Ｐ３から略等距離である。
　シャフト２のストローク範囲である位置Ｐ１から位置Ｐ３までの範囲に対応する、ホールＩＣ２０に対してセンサ用マグネット２２が往復移動可能な相対角度の範囲を、「相対角度範囲」と呼ぶ。
　また、センサ用マグネット２２が発生する磁界について、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に平行なＢｘ軸、Ｂｙ軸、Ｂｚ軸が設定されているものとする。
　図３は、実施の形態１におけるホールＩＣ２０の構成例を示すブロック図である。
　ホールＩＣ２０は、センサ用マグネット２２の往復移動に伴って変化する磁界の２方向の磁束密度を検出する磁気検出部２０１と、磁気検出部２０１とセンサ用マグネット２２との相対角度範囲内に予め定められた３点以上の補正点ごとの補正値、および前記補正値をパラメータに用いて補正点間の補間補正値を算出する関数を記憶している記憶部２０２と、磁気検出部２０１により検出された２方向の磁束密度を用いて磁気検出部２０１に対するセンサ用マグネット２２の相対角度を算出し、記憶部２０２に記憶されている補正値または関数を用いて当該相対角度の直線性誤差を補正する演算部２０３とを備えている。
　図２の例では、磁気検出部２０１は、２方向の磁束密度として、Ｂｘ軸方向の磁束密度とＢｚ軸方向の磁束密度とを検出する。なお、磁気検出部２０１は、２方向の磁束密度として、Ｂｘ軸方向の磁束密度とＢｙ軸方向の磁束密度とを検出してもよい。
　演算部２０３は、式（１）により、Ｂｘ軸方向の磁束密度とＢｚ軸方向の磁束密度とを用いて、Ｂｚ軸を基準としたホールＩＣ２０に対するセンサ用マグネット２２の相対角度θを算出する。式（１）により算出される相対角度θは、Ｘ軸方向におけるシャフト２のストローク位置に変換可能な値である。また、式（１）および後述する式（２）において、Ｂｘは、Ｂｘ軸方向の磁束密度であり、Ｂｚは、Ｂｚ軸方向の磁束密度である。
　　θ＝ａｔａｎ（Ｂｘ／Ｂｚ）　　　（１）
　図４に、センサ用マグネット２２が移動したときのＢｘ軸方向の磁束密度およびＢｚ軸方向の磁束密度の波形を示す。また、図５に、図４におけるＢｘ軸方向の磁束密度およびＢｚ軸方向の磁束密度を合成した合成値Ｂの波形を示す。図４および図５において、グラフの縦軸は磁束密度を示し、グラフの横軸はセンサ用マグネット２２の位置、つまりシャフト２のストロークを示す。合成値Ｂは、式（２）により算出される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000001
　図２に示したように、Ｂｚ軸方向においてホールＩＣ２０とセンサ用マグネット２２との間に一定量のエアギャップＧが設けられている場合、センサ用マグネット２２として、合成値Ｂが、位置Ｐ１から位置Ｐ３までの全ストローク範囲においてホールＩＣ２０で検出可能な最低磁束密度Ｐより大きくなるようなマグネットが選定されることが望ましい。さらに、この条件を満たす最小サイズのマグネットを選定することで、コストを抑制することができる。
　なお、自動車部品は高温環境下で使用されるため、ウェイストゲートバルブ開閉用のアクチュエータ１に用いるセンサ用マグネット２２としては、基本的にはサマリウムコバルト焼結マグネットが望ましい。サマリウムコバルト焼結マグネットは、磁束密度の温度変化率が０．１ｍＴ／℃以下と小さいため、高温使用に適している。ただし、アクチュエータ１の使用環境によっては、センサ用マグネット２２として、ネオジムマグネットまたはフェライトマグネット等を用いてもよい。
　図６は、２方向の磁束密度の検出値から算出される相対角度θとストロークとの対応関係を示す理想線と実測線とを説明するグラフであり、実測線は後述するように２点において補正されたものを示している。なお、式（１）により算出される相対角度θの単位はラジアンであるが、ここでは度で示す。グラフの縦軸はホールＩＣ２０に対するセンサ用マグネット２２の相対角度θであり、横軸はシャフト２のストロークである。アクチュエータ１の特性、つまりホールＩＣ２０が算出する相対角度θと実際のシャフト２のストロークとの対応関係は、理想線として示すような直線であることが理想とされる。しかしながら、実際には、ホールＩＣ２０に対する温度の影響、当該ホールＩＣ２０に対する外部磁界の影響、アクチュエータ１の製品ばらつき、およびアクチュエータ１の内部のがたつき等により、ホールＩＣ２０が算出する相対角度θからなる実測線は理想線から乖離し、直線性誤差が生じる。
　直線性誤差は、理想線に対する実測線の乖離の度合いを表す。式（３）のように、直線性誤差Ｌは、ホールＩＣ２０が算出する相対角度θの最大値ｙと最小値－ｙとの差２ｙに対する、実測線が示す相対角度θと理想線が示す相対角度θとの差Δｙの割合で表される。
　　Ｌ（％）＝Δｙ／２ｙ×１００　　　（３）
　また、図６のグラフでは、位置Ｐ１から位置Ｐ３までの相対角度範囲において最大値と最小値の２点を補正点と定め、実測線が理想線に２点の補正点でそれぞれ一致するように補正されている。さらに、２点の補正点間の実測線は、例えば正弦波曲線または放物曲線等に近似するように補正されている。
　具体的には、演算部２０３は、磁気検出部２０１により検出された磁束密度から算出した相対角度が、予め定められた２点の補正点のいずれか一方と一致する場合、一致する補正点の補正値を用いて当該相対角度を補正する。補正値は、前記算出した相対角度に含まれる直線性誤差に相当する値である。また、補正点は、シャフト２の理想のストローク位置に対応する、直線性誤差を含んだ相対角度を示すものとする。
　また、演算部２０３は、磁気検出部２０１により検出された磁束密度から算出した相対角度が、予め定められた２点の補正点のいずれとも異なる場合、当該２点の補正点の補正値と算出した相対角度とをパラメータに用いて、正弦波曲線または放物曲線等の予め定められた関数により補間を行うことで補間補正値を算出し、算出した補間補正値を用いて当該相対角度を補正する。この場合の補間補正値は、前記算出した相対角度に含まれる直線性誤差に相当する値である。
　なお、補間補正値は、前記算出した相対角度に含まれる直線性誤差に相当する値でなく、前記算出した相対角度に含まれる直線性誤差を補正した後の値に相当する値であってもよい。つまり、演算部２０３は、算出した相対角度が、予め定められた２点の補正点のいずれとも異なる場合、当該２点の補正点の補正値と算出した相対角度とをパラメータに用いて、正弦波曲線または放物曲線等の予め定められた関数により補間を行うことで、直線性誤差を補正した後の相対角度に相当する補間補正値を算出し、相対角度を当該算出した補間補正値に置き換えることにより補正を行う。
　図７は、図６に示した２点補正された実測線に残る直線性誤差を示すグラフである。グラフの縦軸は上式（３）により算出される直線性誤差を示し、横軸はストロークを示す。補正点数ｎ＝２の補正では、直線性誤差が大きい。
　そこで、実施の形態１では、演算部２０３において補正点数ｎ≧３として多点補正を行い、直線性誤差を小さくする。
　図８は、２方向の磁束密度の検出値から算出される相対角度θとストロークとの対応関係を示す理想線と実測線とを説明するグラフであり、実測線は多点補正されている。グラフの縦軸は相対角度θ、横軸はストロークである。また、参考として、図６に示した２点補正された実測線のグラフも示す。
　図８のグラフにおいては、相対角度範囲内にｎ≧３の補正点を定め、実測線が理想線にｎ≧３の補正点でそれぞれ一致するように補正されている。また、隣り合う２点の補正点間の実測線は、例えば正弦波曲線または放物曲線等に近似するように補正されている。
　図９は、図８に示した多点補正された実測線に残る直線性誤差を示すグラフである。グラフの縦軸は上式（３）により算出される直線性誤差Ｌを示し、横軸はストロークを示す。また、参考として、図７に示した２点補正された実測線に残る直線性誤差のグラフも示す。
　補正点数ｎが多いほど、直線性誤差が小さくなり、直線性が改善される。ただし、補正点数ｎが多いほど、各補正点に対応する補正値を記憶するための記憶部２０２の容量が大きくなる。そのため、ホールＩＣ２０のコストが上昇し、かつ、ホールＩＣ２０が大型化する。従って、補正点数ｎは、アクチュエータ１の仕様として要求される直線性を満たし、かつコストおよびサイズが製品として許容される程度にすることが望ましい。
　また、図１０に示すように、相対角度θを等分補正する必要があるため、シャフト２のストロークに換算すると、ストローク位置は等間隔には補正されない。そのため、センサ用マグネット２２が位置Ｐ２から遠ざかるほど、補正点間の間隔Ｌａ～Ｌｃが長くなる。つまり、Ｌａ＞Ｌｂ＞Ｌｃとなる。従って、図９に示したように、多点補正された実測線において、センサ用マグネット２２が位置Ｐ２から遠ざかるほど、直線性誤差が大きくなり、直線性が悪化する。そして、補正点間の間隔が最も長くなる位置Ｐ１側と位置Ｐ３側において、直線性誤差が最も大きくなる。そこで、実施の形態１では、位置Ｐ１側と位置Ｐ３側の直線性誤差を低減することにより、直線性誤差の小さいアクチュエータ１を提供する。
　図１１に、多点補正された実測線に残る直線性誤差を示す。グラフの縦軸は上式（３）により算出される直線性誤差Ｌを示し、横軸はストロークを示す。
　ここで、相対角度範囲において、相対角度を補正値および補間補正値により補正したときの当該相対角度に残る直線性誤差が示す、複数の山状の曲線のうち、位置Ｐ１側の最も外側の山を「第１の山」、この「第１の山」の１つ内側の山を「第２の山」と定義する。また、位置Ｐ３側の最も外側の山を「第３の山」、この「第３の山」の１つ内側の山を「第４の山」と定義する。
　例えば、第１の山の曲線は、位置Ｐ１の補正点における補正値と、位置Ｐ１の補正点より１つ内側の補正点における補正値とをパラメータとした関数により算出される補間補正値を用いて補正された相対角度の直線性誤差である。この関数は、例えば、正弦波曲線または放物曲線等の関数であり、補間情報として記憶部２０２に記憶されている。
　第１の山以外の山の曲線も、その山を間に挟む２点の補正点における２つの補正値をパラメータとした関数により算出される補間補正値を用いて補正された相対角度の直線性誤差である。
　図１１に示すように、第１の山＞第２の山、および第３の山＞第４の山が形成される。
　本来、「補正」は、理想線と実測線の乖離をゼロにするため、補正点においては相対角度θを理想線に一致する値に補正すべきである。
　しかし、実施の形態１では、位置Ｐ１，Ｐ３に対応する各補正点において、理想線に一致しないような値に相対角度θを補正することにより、直線性が最も悪化する第１の山と第３の山の直線性誤差を低減する。
　実施の形態１において、図１２と図１３に示すグラフを参照して、相対角度範囲の最も外側の補正点の補正値、つまり位置Ｐ１，Ｐ３に対応する補正点の補正値の算出方法を説明する。
　図１２は、実施の形態１において相対角度範囲の最も外側の補正点の補正値の算出方法を説明するグラフである。図１３は、実施の形態１において算出した相対角度範囲の最も外側の補正点の補正値を用いて、図８に示した実測線を多点補正した例を示すグラフである。
　後述するＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）ツール等は、位置Ｐ１の補正点における補正値と、位置Ｐ１の補正点より１つ内側の補正点における補正値とをパラメータに用いて、補間情報である関数により、補正点間の各相対角度の補間補正値を算出する。そして、ＰＣツールは、当該補間補正値により補正された前記補正点間の各相対角度に残る直線性誤差を算出して第１の山を求め、その極大値を直線性誤差Ｌ１とする。
　また、ＰＣツールは、位置Ｐ１の補正点より１つ内側の補正点における補正値と、位置Ｐ１の補正点より２つ内側の補正点における補正値とをパラメータに用いて、上記同様に関数により補正点間の各相対角度の補間補正値を算出する。そして、ＰＣツールは、当該補間補正値により補正された前記補正点間の各相対角度に残る直線性誤差を算出して第２の山を求め、その極大値を直線性誤差Ｌ２とする。
　ＰＣツールは、式（４）により、第１の山の極大値である直線性誤差Ｌ１と第２の山の極大値である直線性誤差Ｌ２との差分αを算出する。そして、ＰＣツールは、第１の山の極大値である直線性誤差Ｌ１が、当該Ｌ１から差分αを減算した値以下になるような、位置Ｐ１に対応する補正点の補正値Ｌαを算出する。図１３に示すように、この補正値Ｌαにより補正された相対角度Ｙａは、直線の理想線上からずれた値となる。また、この補正値Ｌαは「第１の補正値」であり、記憶部２０２に記憶されることになる。
　　｜Ｌ１－Ｌ２｜＝α　　　（４）
　位置Ｐ１とは反対側の位置Ｐ３に対応する補正点の補正値Ｌβは、位置Ｐ１の補正値Ｌαをそのまま利用してもよい。しかし、アクチュエータ１の部品公差等により位置Ｐ１側と位置Ｐ３側の直線性誤差がばらついて補正値Ｌαと補正値Ｌβとが一致しない場合もあるため、補正値Ｌβを補正値Ｌαとは別に算出してもよい。
　例えば、ＰＣツールは、式（５）により、第３の山の極小値である直線性誤差Ｌ３と第４の山の極小値である直線性誤差Ｌ４との差分βを算出する。そして、ＰＣツールは、第３の山の極小値である直線性誤差Ｌ３が、当該Ｌ３から差分βを減算した値以下になるような、位置Ｐ３に対応する補正点の補正値Ｌβを算出する。図１３に示すように、この補正値Ｌβにより補正された相対角度Ｙｂは、直線の理想線上からずれた値となる。また、この補正値Ｌβは「第２の補正値」であり、記憶部２０２に記憶されることになる。ここでは、アクチュエータ１の部品公差等により、α≠β、かつ、Ｌα≠Ｌβである。
　　｜Ｌ３－Ｌ４｜＝β　　　（５）
　以上のように、位置Ｐ１，Ｐ３に対応する補正点において、補正後の相対角度が理想線に一致するような補正値ではなく、上記のようにして演算した補正値Ｌα，Ｌβに変更することにより、図１２に示すように、第１の山と第３の山の直線性誤差を低減することができる。
　次に、補正値を用いた補正方法を説明する。
　記憶部２０２には、相対角度範囲内に予め定められた３点以上の補正点ごとの補正値が記憶されている。補正点は、シャフト２の理想のストローク位置に対応する、直線性誤差を含んだ相対角度を示すものである。補正点ごとの補正値は、磁気検出部２０１により検出された磁束密度から算出された相対角度に含まれている直線性誤差を補正するための値であり、補正後の相対角度は理想線に一致する値になる。ただし、上述したように、相対角度範囲の最も外側に位置する補正点の補正値は、補正後の相対角度が理想線に一致しないＬα，Ｌβである。また、記憶部２０２には、補正値をパラメータに用いて補正点間の補間補正値を算出する関数等が、補間情報として記憶されている。
　演算部２０３は、磁気検出部２０１により検出されたＢｘ軸方向の磁束密度とＢｚ軸方向の磁束密度とを用いて、上式（１）により相対角度θを算出する。
　続いて演算部２０３は、算出した相対角度θが、記憶部２０２に記憶されている３点以上の補正点のうちのいずれか１点と一致する場合、一致する補正点の補正値を用いて相対角度θを補正する。
　また、演算部２０３は、算出した相対角度θが、記憶部２０２に記憶されている３点以上の補正点のいずれとも異なる場合、相対角度θを間に挟んで隣り合う２点の補正点に対応する２つの補正値をパラメータに用いて、記憶部２０２に記憶されている補間情報の関数により補間を行うことで補間補正値を算出する。そして、演算部２０３は、補間補正値を用いて相対角度θを補正する。
　なお、上述したように、関数により算出される補間補正値は、相対角度θに含まれる直線性誤差に相当する値でなく、直線性誤差を補正した後の相対角度に相当する値であってもよい。
　図１３は、２方向の磁束密度の検出値から算出される相対角度θとストロークとの対応関係を示す理想線と実測線とを説明するグラフであり、実測線は多点補正されている。相対角度範囲の両端２点の補正点において、相対角度が理想線と一致するように補正した場合に比べ、補正値Ｌα，Ｌβによって理想線と一致しない相対角度Ｙａ，Ｙｂになるように補正した場合の方が、全体としてみれば理想線と実測線との乖離が小さく、直線性が改善されている。
　次に、ホールＩＣ２０のハードウェア構成を説明する。
　図１４は、実施の形態１におけるホールＩＣ２０のハードウェア構成例を示す図である。
　ホール素子２１１は、Ｂｘ軸方向の磁束密度を検出して、マルチプレクサ２１３へ出力する。ホール素子２１２は、Ｂｚ軸方向の磁束密度を検出して、マルチプレクサ２１３へ出力する。これらホール素子２１１，２１２は、磁気検出部２０１である。
　ホール素子２１１，２１２から出力された２方向の磁束密度の検出値であるアナログ信号は、マルチプレクサ２１３を介してアンプ２１４に入力され、アンプ２１４においてゲインが変更された後、ＡＤ（Ａｎａｌｏｇ－Ｄｉｇｉｔａｌ）コンバータ２１５によりデジタル信号に変換され、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）２１６へ入力される。ＣＰＵ２１６は、２方向の磁束密度を用いて相対角度を算出し、当該相対角度の直線性誤差を補正した後、補正した相対角度であるデジタル信号を出力する。このデジタル信号は、ＤＡ（Ｄｉｇｉｔａｌ－Ａｎａｌｏｇ）コンバータ２１７によりアナログ信号に変換され、ホールＩＣ２０外部へ出力される。なお、補正した相対角度をデジタル信号のままホールＩＣ２０から外部へ出力する場合には、ＤＡコンバータ２１７は不要である。
　演算部２０３の機能は、ソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェアまたはファームウェアはプログラムとして記述され、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）２１８に格納される。ＣＰＵ２１６は、ＲＯＭ２１８に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、演算部２０３の機能を実現する。即ち、ホールＩＣ２０は、ＣＰＵ２１６により実行されるときに、２方向の磁束密度を用いて相対角度を算出し、当該相対角度の直線性誤差を補正するステップが結果的に実行されることになるプログラムを格納するためのメモリを備える。また、このプログラムは、演算部２０３の手順または方法をコンピュータに実行させるものであるともいえる。ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）２１９は、ＣＰＵ２１６に入出力されるデータまたはＲＯＭ２１８から読み出されたプログラムを一時的に記憶するワークエリアである。
　また、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ　Ｅｒａｓａｂｌｅ　Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　ＲＯＭ）２２０は、相対角度範囲に予め定められた３点以上の補正点ごとの補正値、および当該補正値をパラメータに用いて補正点間の補間補正値を算出する関数を記憶する記憶部２０２である。このＥＥＰＲＯＭ２２０内のデータは、後述する書き込みツール等によって書き換えが可能である。補間補正値を算出するための関数等の補間情報は、ＥＥＰＲＯＭ２２０に記憶されていてもよいし、上記プログラムの一部としてＲＯＭ２１８に記憶されていてもよい。
　ＲＯＭ２１８、ＲＡＭ２１９およびＥＥＰＲＯＭ２２０は、記憶部２０２である。
　なお、図１４の例では、磁気検出部２０１、記憶部２０２および演算部２０３の機能を持つ１つのＩＣチップとして構成したが、一部の機能を専用の回路として構成してもよい。
　次に、アクチュエータ１の調整方法を説明する。アクチュエータ１の調整は、アクチュエータ１の製造工程においてアクチュエータ１を組み立てた後に実施される。
　図１５は、ホールＩＣ２０のＥＥＰＲＯＭ２２０に補正値を書き込むための書き込みシステム３０の構成例を示す図である。書き込みシステム３０は、リニアゲージ３１、カウンタ３２、ＰＣツール３３および書き込みツール３４を備えている。
　リニアゲージ３１は、アクチュエータ１のシャフト２の先端の位置を測定し、測定信号をカウンタ３２へ出力する。カウンタ３２は、リニアゲージ３１からの測定信号を受け取り、ＰＣツール３３が受け取り可能な電気信号に変換して、ＰＣツール３３へ出力する。
　これらのリニアゲージ３１とカウンタ３２は、シャフト２のストローク位置を測定する測定装置である。なお、測定装置は、リニアゲージ３１とカウンタ３２を組み合わせた構成に限定されるものではなく、シャフト２のストローク位置を測定可能な装置であれば何でもよい。
　ＰＣツール３３は、アクチュエータ１のコネクタ端子１５を通じてロータ巻線９への通電を制御し、アクチュエータ１のシャフト２をスイープ、つまり一定速度で一方向に移動させる。ＰＣツール３３は、シャフト２をスイープ動作させている期間、コネクタ端子１５を通じてホールＩＣ２０から出力される相対角度を読み込むと共に、カウンタ３２から出力されるシャフト２のストローク位置を読み込む。カウンタ３２からのストローク位置は、ホールＩＣ２０に対するセンサ用マグネット２２の相対角度に変換可能な値である。そして、変換された相対角度とストローク位置との対応関係は、上述した理想線に相当する。カウンタ３２からのストローク位置とホールＩＣ２０からの相対角度との対応関係は、上述した実測線に相当する。
　ＰＣツール３３は、カウンタ３２からのストローク位置が予め定められた３点以上の補正点に一致するごとに、当該ストローク位置とそのときのホールＩＣ２０からの相対角度とをリンクさせ、一時保持する。
　また、ＰＣツール３３は、リンクさせた１組のストローク位置とホールＩＣ２０からの相対角度とについて、当該ストローク位置を相対角度に変換して、理想線上の理想値とする。そして、ＰＣツール３３は、演算した理想値とホールＩＣ２０からの相対角度との差分を演算し、当該差分を補正値とする。なお、ストローク位置から相対角度への変換に必要な情報は、予めＰＣツール３３に与えられているものとする。また、ＰＣツール３３は、ホールＩＣ２０からの相対角度を、補正時に使用するための補正点とする。つまり、ＰＣツール３３は、ホールＩＣ２０からの相対角度である補正点と、カウンタ３２からのストローク位置を用いて演算した補正値とをリンクさせ、１組のデータにする。
　また、ＰＣツール３３は、相対角度範囲において最も外側となる、位置Ｐ１と位置Ｐ３の２点の補正点については、上述した補正値Ｌα，Ｌβを演算する。
　そして、ＰＣツール３３は、３点以上の補正点のすべてについて補正点と補正値とをリンクさせたデータを、書き込みツール３４へ出力する。
　このＰＣツール３３は、ＰＣ、マイクロコンピュータまたはＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｓｉｇｎａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）等の制御装置である。
　書き込みツール３４は、ＰＣツール３３からのデータを受け取り、ホールＩＣ２０が受け取り可能な電気信号に変換して、アクチュエータ１のコネクタ端子１５を通じてホールＩＣ２０のＥＥＰＲＯＭ２２０へ書き込む。
　この書き込みツール３４は、ホールＩＣ２０のＥＥＰＲＯＭ２２０へデータを書き込む書き込み装置であり、専用の回路等により構成されている。
　なお、補間補正値を算出するための関数等の補間情報は、ホールＩＣ２０が予め保持していてもよいし、ＰＣツール３３が書き込みツール３４を介してホールＩＣ２０へ書き込んでもよい。
　図１６は、補正値の書き込みタイミングを説明する図である。横軸は、位置Ｐ１から位置Ｐ３までのシャフト２のストロークを示す。二重丸印（◎）は、ＰＣツール３３がホールＩＣ２０からの相対角度とカウンタ３２からのストローク位置とを読み込む作業を行うタイミングを示す。星印（☆）は、ＰＣツール３３が書き込みツール３４を介してホールＩＣ２０に、補正点と補正値とを書き込む行を行うタイミングを示す。
　参考例として示す作業例では、ＰＣツール３３は、カウンタ３２からのストローク位置が最初の補正点に一致するようにシャフト２を移動させ、そのときのホールＩＣ２０からの相対角度を読み込んで補正値を演算し、位置Ｐ１に対応する補正点と補正値とをホールＩＣ２０に書き込む。続いて、ＰＣツール３３は、シャフト２を次の補正点まで移動させ、そのときのホールＩＣ２０からの相対角度を読み込み、補正点と補正値としてホールＩＣ２０に書き込む。ＰＣツール３３は、位置Ｐ３までこの作業を補正点ごとに繰り返し行う。
　一方、実施の形態１の作業例では、ＰＣツール３３は、シャフト２を位置Ｐ１から位置Ｐ３まで停止することなくスイープ動作させ、その動作中に、補正点ごとにホールＩＣ２０からの相対角度とカウンタ３２からのストローク位置とを読み込んでいく。ＰＣツール３３は、スイープ後に補正点ごとの補正値を演算し、補正点ごとの補正値を一度にホールＩＣ２０に書き込む。これにより、参考例と比較して、通信工程の削減による書き込み時間の短縮が可能となり、工程能力が向上し、生産ラインにおいてタクト短縮が可能となる。
　図１７は、アクチュエータ１の調整方法を示すフローチャートである。
　ステップＳＴ１において、ＰＣツール３３は、シャフト２の移動を制御して、当接部１９ｂをストッパ１９ａに当接させる。ストッパ１９ａと当接部１９ｂの当接位置は、位置Ｐ１に相当する。
　ステップ２において、ＰＣツール３３は、カウンタ３２からストローク位置またはホールＩＣ２０からの相対角度が所定時間変化しなければ、ストッパ１９ａと当接部１９ｂが当接していると判定して（ステップＳＴ２“ＹＥＳ”）、ステップＳＴ３へ進む。一方、ＰＣツール３３は、カウンタ３２からストローク位置またはホールＩＣ２０からの相対角度が所定時間内に変化した場合、ストッパ１９ａと当接部１９ｂは当接していないと判定して（ステップＳＴ２“ＮＯ”）、ステップＳＴ１へ戻る。
　ステップＳＴ３において、ＰＣツール３３は、シャフト２を位置Ｐ１側から位置Ｐ３側へとスイープ動作させる。また、ＰＣツール３３は、スイープ動作中に、ホールＩＣ２０からの相対角度とカウンタ３２からのストローク位置とを読み込み、補正点ごとにストローク位置と相対角度とをリンクさせ、一時保持する。
　ステップＳＴ４において、ＰＣツール３３は、シャフト２が位置Ｐ３まで移動したか否かを判定する。具体的には、ＰＣツール３３は、カウンタ３２からストローク位置またはホールＩＣ２０からの相対角度が所定時間変化しなければ、ストッパ１８ａと当接部１８ｂが当接していると判定して（ステップＳＴ４“ＹＥＳ”）、ステップＳＴ５へ進む。一方、ＰＣツール３３は、カウンタ３２からストローク位置またはホールＩＣ２０からの相対角度が所定時間内に変化した場合、ストッパ１９ａと当接部１９ｂは当接していないと判定して（ステップＳＴ４“ＮＯ”）、ステップＳＴ３へ戻る。
　ステップＳＴ５において、ＰＣツール３３は、予め定められた３点以上の補正点すべてにおいてストローク位置と相対角度とを取得できた場合（ステップＳＴ５“ＹＥＳ”）、ステップＳＴ６へ進む。一方、ＰＣツール３３は、ストローク位置と相対角度とを取得できなかった補正点があった場合（ステップＳＴ５“ＮＯ”）、ステップＳＴ１へ戻り、ステップＳＴ１～ＳＴ５の処理をやり直す。
　ステップＳＴ６において、ＰＣツール３３は、位置Ｐ１，Ｐ３に対応する補正点の補正値Ｌα，Ｌβを演算し、それ以外の補正点の補正値としては、ステップＳＴ３で取得したストローク位置から変換した相対角度に基づく補正値を演算する。
　ステップＳＴ７において、ＰＣツール３３は、すべての補正点と補正値とを、書き込みツール３４を介してホールＩＣ２０に書き込む。
　なお、上記説明では、位置Ｐ１側から位置Ｐ３側へシャフト２をスイープ動作させる例を示したが、反対に位置Ｐ３側から位置Ｐ１側へシャフト２をスイープ動作させてもよい。
　相対角度範囲の両端に相当する位置Ｐ１と位置Ｐ３は、金属製のストッパ１８ａ，１９ａと当接部１８ｂ，１９ｂとの当接により規定されるため、当接部分に面圧が掛ったとしても変形し難く、位置精度が高い。そのため、アクチュエータ１の製品ごとに、ホールＩＣ２０の相対角度範囲とシャフト２のストローク範囲とを調整する必要がない。また、ストッパ１８ａ，１９ａと当接部１８ｂ，１９ｂとが当接する時の塑性変形を最小に抑えることができ、演算部２０３による補正時の直線性を高精度にすることができる。
　さらに、上記スイープ動作における読み込み作業を複数回繰り返して、複数組の補正値Ｌα，Ｌβを演算することにより、ホールＩＣ２０の測定ばらつきを抑制するようにしてもよい。この一例を、図１８のフローチャートを用いて説明する。
　図１８のフローチャートにおいて、ＰＣツール３３は、図１７と同様にステップＳＴ１～ＳＴ５の処理を行う。
　ステップＳＴ１１において、ＰＣツール３３は、ステップＳＴ１～ＳＴ５のスイープ動作をｍ回行ったか否かを判定する。ｍは予め定められた値であり、例えばｍ＝３～５とする。ＰＣツール３３は、スイープ動作をｍ回行ったと判定した場合（ステップＳＴ１１“ＹＥＳ”）、ステップＳＴ１２へ進み、ｍ回未満であれば（ステップＳＴ１１“ＮＯ”）、ステップＳＴ１へ戻ってスイープ動作を行う。
　ステップＳＴ１２において、ＰＣツール３３は、位置Ｐ１，Ｐ３に対応する補正点で取得したｍ回分のストローク位置と相対角度とを用いて、ｍ個の補正値Ｌαとｍ個の補正値Ｌβを演算する。
　ステップＳＴ１３において、ＰＣツール３３は、ｍ個の補正値Ｌαのばらつきを考慮した１個の最終的な補正値Ｌαを演算すると共に、ｍ個の補正値Ｌβのばらつきを考慮した１個の最終的な補正値Ｌβを演算する。例えば、ＰＣツール３３は、ｍ個の補正値Ｌαのばらつきを演算し、このばらつきの中央値を最終的な補正値Ｌαとする。また、例えば、ＰＣツール３３は、ｍ個の補正値Ｌαの平均値を演算し、この平均値を最終的な補正値Ｌαとする。ＰＣツール３３は、補正値Ｌβも同様の方法により演算する。
　位置Ｐ１，Ｐ３以外の補正点の補正値は、ｍ回のうちの１回のスイープ動作により取得したストローク位置を用いてもよいし、補正値Ｌα，Ｌβと同様にｍ回のばらつきを考慮した値を演算して用いてもよい。
　ステップＳＴ７において、ＰＣツール３３は、すべての補正点と補正値とを、書き込みツール３４を介してホールＩＣ２０に書き込む。
　なお、上記説明では、位置Ｐ１側から位置Ｐ３側へシャフト２をスイープ動作させる例を示したが、反対に位置Ｐ３側から位置Ｐ１側へシャフト２をスイープ動作させてもよい。また、１回のスイープ動作ごとにシャフト２を移動させる方向を逆向きにしてもよい。
　以上より、実施の形態１によれば、アクチュエータ１は、軸方向に往復移動が可能なシャフト２と、シャフト２を往復移動させるモータ部３と、シャフト２の往復移動に連動して往復移動するセンサ用マグネット２２と、センサ用マグネット２２の往復移動に伴って変化する磁界の２方向の磁束密度を検出する磁気検出部２０１と、磁気検出部２０１に対してセンサ用マグネット２２が往復移動可能な相対角度範囲内に予め定められた３点以上の補正点ごとの補正値、および補正値をパラメータに用いて補正点間の補間補正値を算出する関数を記憶している記憶部２０２と、磁気検出部２０１により検出された２方向の磁束密度を用いて磁気検出部２０１に対するセンサ用マグネット２２の相対角度を算出し、記憶部２０２に記憶されている補正値または関数から算出した補間補正値を用いて相対角度の直線性誤差を補正する演算部２０３とを備える構成である。そして、記憶部２０２は、相対角度範囲の最も外側の補正点の補正値として、当該補正値をパラメータに用いた関数から算出された補間補正値により補正されたときの相対角度の直線性誤差が示す前記相対角度範囲における複数の極値のうち、最も外側の極値がその１つ内側の極値以下になる補正値を記憶している構成である。そのため、この補正値およびこの補正値をパラメータに用いた関数から算出される補間補正値を用いて、直線性誤差が大きい相対角度範囲内の外側の相対角度を補正することにより、直線性誤差の小さいアクチュエータ１を提供することができる。
　また、実施の形態１によれば、記憶部２０２は、相対角度範囲の一方側の最も外側の補正点の補正値として、相対角度範囲における複数の極値のうち、一方側の最も外側の極値がその１つ内側の極値以下になる第１の補正値と、相対角度範囲のもう一方側の最も外側の補正点の補正値として、相対角度範囲における複数の極値のうち、もう一方側の最も外側の極値がその１つ内側の極値以下になる第２の補正値とを記憶している構成である。そのため、相対角度範囲の両側それぞれにおいて、アクチュエータ１の部品公差等を吸収できる。よって、アクチュエータ１に製品ばらつきがある場合でも、同一の直線性を得ることが可能となる。
　また、実施の形態１によれば、アクチュエータ１は、シャフト２が往復移動する範囲を規制するストッパとして、金属製のストッパ１８ａ，１９ａ，と当接部１８ｂ，１９ｂとを備える構成である。そのため、当接時の塑性変形を最小に抑えることができ、補正時の直線性を高精度にすることができる。
　また、実施の形態１によれば、アクチュエータ１の調整方法として、リニアゲージ３１およびカウンタ３２がシャフト２の位置を測定し、ＰＣツール３３がアクチュエータ１を動作させてシャフト２を一方向に移動させ、当該移動中にリニアゲージ３１およびカウンタ３２により測定されたシャフト２の位置と演算部２０３により算出された相対角度とを用いて、相対角度範囲内に予め定められた３点以上の補正点ごとの補正値を演算し、書き込みツール３４が、シャフト２の移動が終了した後、ＰＣツール３３により演算された補正点ごとの補正値を記憶部２０２に一度に書き込むようにした。そのため、書き込み時間の短縮が可能である。
　また、実施の形態１によれば、アクチュエータ１の調整方法として、ＰＣツール３３がシャフト２を複数回移動させ、複数回分のシャフト２の位置と相対角度とを用いて、相対角度範囲の最も外側の補正点の補正値を演算するようにした。そのため、ホールＩＣ２０の測定ばらつきを抑制でき、補正時の直線性を高精度にすることができる。
　また、実施の形態１では、ホールＩＣ２０が相対角度を出力する構成例を説明したが、この相対角度をシャフト２のストローク位置に変換して出力する構成であってもよい。この構成の場合、例えば、記憶部２０２が相対角度とストローク位置の変換に必要な関数等の情報を記憶しており、演算部２０３は記憶部２０２に記憶されている当該情報を用いて相対角度をストローク位置に変換して出力する。
　なお、本発明はその発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、または実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。
　この発明に係るアクチュエータは、等角度間隔で多点補正が可能なホールＩＣを用いる場合に、直線性が最も悪化する相対角度範囲内の外側の直線性を改善するようにしたので、ターボチャージャのウェイストゲートバルブを開閉制御するアクチュエータ等のような、高精度な動作が求められるアクチュエータに用いるのに適している。
　１　アクチュエータ、２　シャフト、３　モータ部、４　モータハウジング、５，６　軸受、７　パイプ、８　ロータコア、９　ロータ巻線、１０　コンミテータ、１１　マグネット、１２　バックヨーク、１３　雌ねじ部、１４　雄ねじ部、１５　コネクタ端子、１６　ブラシ、１７　センサハウジング、１８ａ，１９ａ　ストッパ、１８ｂ，１９ｂ　当接部、２０　ホールＩＣ、２１　センサ用シャフト、２２　センサ用マグネット、３０　書き込みシステム、３１　リニアゲージ（測定装置）、３２　カウンタ（測定装置）、３３　ＰＣツール（制御装置）、３４　書き込みツール（書き込み装置）、２０１　磁気検出部、２０２　記憶部、２０３　演算部、２１１，２１２　ホール素子、２１３　マルチプレクサ、２１４　アンプ、２１５　ＡＤコンバータ、２１６　ＣＰＵ、２１７　ＤＡコンバータ、２１８　ＲＯＭ、２１９　ＲＡＭ、２２０　ＥＥＰＲＯＭ。

Claims (6)

  1. 　軸方向に往復移動が可能なシャフトと、
    　前記シャフトを往復移動させる駆動部と、
    　前記シャフトの往復移動に連動して往復移動するマグネットと、
    　前記マグネットの往復移動に伴って変化する磁界の２方向の磁束密度を検出する磁気検出部と、
    　前記磁気検出部に対して前記マグネットが往復移動可能な相対角度範囲内に予め定められた３点以上の補正点ごとの補正値、および前記補正値をパラメータに用いて補正点間の補間補正値を算出する関数を記憶している記憶部と、
    　前記磁気検出部により検出された前記２方向の磁束密度を用いて前記磁気検出部に対する前記マグネットの相対角度を算出し、前記記憶部に記憶されている前記補正値または前記関数から算出した前記補間補正値を用いて当該相対角度の直線性誤差を補正する演算部とを備え、
    　前記記憶部は、前記相対角度範囲の最も外側の補正点の補正値として、当該補正値をパラメータに用いた前記関数から算出された補間補正値により補正されたときの相対角度の直線性誤差が示す前記相対角度範囲における複数の極値のうち、最も外側の極値がその１つ内側の極値以下になる補正値を記憶していることを特徴とするアクチュエータ。
  2. 　前記記憶部は、
    　前記相対角度範囲の一方側の最も外側の補正点の補正値として、前記相対角度範囲における前記複数の極値のうち、一方側の最も外側の極値がその１つ内側の極値以下になる第１の補正値と、
    　前記相対角度範囲のもう一方側の最も外側の補正点の補正値として、前記相対角度範囲における前記複数の極値のうち、もう一方側の最も外側の極値がその１つ内側の極値以下になる第２の補正値とを記憶していることを特徴とする請求項１記載のアクチュエータ。
  3. 　前記第１の補正値と前記第２の補正値とは異なる値であることを特徴とする請求項２記載のアクチュエータ。
  4. 　前記シャフトが往復移動する範囲を規制する、金属製のストッパを備えることを特徴とする請求項１記載のアクチュエータ。
  5. 　請求項１記載のアクチュエータが備える前記記憶部に補正値を書き込むアクチュエータの調整方法であって、
    　測定装置が、前記シャフトの位置を測定し、
    　制御装置が、前記アクチュエータを動作させて前記シャフトを一方向に移動させ、当該移動中に前記測定装置により測定された前記シャフトの位置と前記演算部により算出された相対角度とを用いて、前記相対角度範囲内に予め定められた３点以上の補正点ごとの補正値を演算し、
    　書き込み装置が、前記シャフトの移動が終了した後、前記制御装置により演算された前記補正点ごとの補正値を前記記憶部に一度に書き込むことを特徴とするアクチュエータの調整方法。
  6. 　前記制御装置が、前記シャフトを複数回移動させ、複数回分の前記シャフトの位置と前記相対角度とを用いて、前記相対角度範囲の最も外側の補正点の補正値を演算することを特徴とする請求項５記載のアクチュエータの調整方法。
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