(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気的な角度または直線位置センサにおいて、
１つ以上の磁石（１）を含む可動部材であって、該磁石は該磁石の移動方向および垂直方向によって定義される面において前記移動方向に沿って直線的に変化する磁化方向を有する、前記可動部材と、
第１の組の磁気感知要素（２，３）及び第２の組の磁気感知要素（４，５）を含む４つ以上の磁気感知要素（２，３および４，５）と、
可動部材の絶対位置に基づき信号を提供する１つ以上の処理回路（６）と、を備え、
−第１の組の磁気感知要素（２，３）は同じ点に位置する１対の磁気感知要素（２，３）からなり、
−第２の組の磁気感知要素（４，５）も同じ点に位置する１対の磁気感知要素（４，５）からなり、
−第１の組の磁気感知要素（２，３）は前記磁石の移動方向に沿って第２の組の磁気感知要素（４，５）から空間的に離れており、
−第１および第２の組の磁気感知要素の１つの磁気感知要素（３，５）は磁場の接線成分を測定することが可能であり、第１および第２の組の磁気感知要素の１つの磁気感知要素（２，４）は磁場の法線成分を測定することが可能であり、
−処理回路（６）は、電気的な位相が約９０°異なる２つのシヌソイド信号を定義するように、第１の組の磁気感知要素の成分および第２の組の磁気感知要素の成分を各々含む２つ以上の代数結合を実行することが可能である、センサ。
【請求項２】
信号処理回路（６）は、磁石（１）によって発生される磁場の成分の増幅、加算、または減算を実行することが可能である、請求項１に記載の磁気的な位置センサ。
【請求項３】
第１の組の磁気感知要素（２，３）および第２の組の磁気感知要素（４，５）は回転軸に沿って４分の１周期だけ離れており、信号処理回路（６）は、磁気感知要素（２，３，４，５）から生じる信号（Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４，Ｂ５）をＡｔａｎ（（Ｂ２＋Ｂ５）／（Ｂ３−Ｂ４））のように組み合わせることが可能であり、
−Ｂ２は、第１の組の磁気感知要素（２，３）に属する１つの磁気感知要素（２）によって測定される法線成分に相当し、
−Ｂ３は、第１の組の磁気感知要素（２，３）に属する１つの磁気感知要素（３）によって測定される接線成分に相当し、
−Ｂ４は、第２の組の磁気感知要素（４，５）に属する１つの磁気感知要素（４）によって測定される法線成分に相当し、
−Ｂ５は、第２の組の磁気感知要素（４，５）に属する１つの磁気感知要素（５）によって測定される接線成分に相当する、請求項１または２に記載の角度位置センサ。
【請求項４】
第１の組の磁気感知要素（２，３）および第２の組の磁気感知要素（４，５）は可動部の並進軸に沿って１６分の１周期乃至１６分の１５周期だけ空間的に離れており、信号処理回路（６）は、磁気感知要素（２，３，４，５）から生じる信号（Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４，Ｂ５）をＡｔａｎ（（Ｂ２−Ｂ４）／Ｇａｉｎ×（Ｂ３−Ｂ５））のように組み合わせることが可能であり、
−Ｂ２は、第１の組の磁気感知要素（２，３）に属する１つの磁気感知要素（２）によって測定される法線成分に相当し、
−Ｂ３は、第１の組の磁気感知要素（２，３）に属する１つの磁気感知要素（３）によって測定される接線成分に相当し、
−Ｂ４は、第２の組の磁気感知要素（４，５）に属する１つの磁気感知要素（４）によって測定される法線成分に相当し、
−Ｂ５は、第２の組の磁気感知要素（４，５）に属する１つの磁気感知要素（５）によって測定される接線成分に相当し、
−Ｇａｉｎは、電気的な位相が９０°異なり振幅が同じである２つの信号（Ｂ２−Ｂ４）および（Ｂ３−Ｂ５）が得られるように信号（Ｂ３−Ｂ５）の振幅を調節することによって、信号（Ｂ２−Ｂ４）および（Ｂ３−Ｂ５）を正規化したものに相当する、請求項２に記載の直線位置センサ。
【請求項５】
第１の組の磁気感知要素（２，３）は単一の同じハウジング（３１）に設けられており、第２の組の磁気感知要素（４，５）は単一のハウジング（３２）に設けられている、請求項１に記載の磁気的な位置センサ。
【請求項６】
永久磁石（１）は、中空円筒、タイル状、または平坦な磁石である、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の磁気的な位置センサ。
【請求項７】
磁気感知要素は、磁石（１）の回転軸に垂直である磁石の中心面にほぼ位置する、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の磁気的な位置センサ。
【請求項８】
永久磁石（１）は、その位置が測定される回転シャフトまたは並進シャフト上に取り付けられている、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の磁気的な位置センサ。
【請求項９】
永久磁石（１）は強磁性の支持アセンブリ上に取り付けられている、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の磁気的な位置センサ。
【請求項１０】
磁石は、磁石に沿って漸次変化するシヌソイド磁化を有する、請求項１乃至９のいずれか一項に記載の角度位置センサ。
【請求項１１】
−第１の組および第２の組の磁気感知要素に対して空間的に離れた第３の組および第４の組の磁気感知要素を備え、
−第３の組および第４の組の磁気感知要素は各々、同じ点に位置する１対の磁気感知要素からなり、
−第３の組および第４の組の磁気感知要素の１つの磁気感知要素は磁場の接線成分を測定することが可能であり、第３の組および第４の組の磁気感知要素の１つの磁気感知要素
は磁場の法線成分を測定することが可能であり、
−処理回路は、前記代数結合を実行する前に、第１の組および第３の組の磁気感知要素の法線成分、ならびに第１の組および第３の組の磁気感知要素の接線成分をそれぞれ加算することと、第２の組および第４の組の磁気感知要素の法線成分、ならびに第２の組および第４の組の磁気感知要素の接線成分をそれぞれ加算することとが可能である、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の角度位置センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、３６０°以上になり得る角度および数百ミリメートルになり得る変位のための磁気的な回転および直線位置センサの分野に関し、より詳細には、自動車用のステアリングコラムの角度位置を測定するための位置センサに関するが、他の用途を除外するものではない。
【背景技術】
【０００２】
磁場から角度または変位を検出可能な非接触センサには、次のような多数の利点が存在する。
−可動部との機械的な接触が存在せず、したがって摩耗が生じない。
−汚れの影響を受けない。
−生産コストが低減される。
−耐用年数が長くなる。
【０００３】
最近の技術では、特許文献１が知られている。特許文献１には回転センサが開示されており（図１および図２）、環状磁石と、磁石によって発生される場の径方向成分を測定し、復号後、３６０°における位置を検出するために用いられる位相が直角な２つのシヌソイド信号を導く２つの磁気感知要素とが示されている。
【０００４】
そのような解決手段の欠点は、外部場の影響の受け易さである。実際、プローブ面における外部場によって相当な非線形誤差が生じる。
最近の技術では、出願人による特許文献２が知られている。特許文献２には、直径方向に磁化された環状磁石または円盤状磁石の回転軸外のほぼ１点のみにおいて測定される２つの磁場成分（径方向および接線、または軸方向および接線）を用いて、その角度位置を、角度が磁場の角度と一致しない場合であっても知ることを可能とする、位置センサについて記載されている（図３および図４）。磁石によって発生される磁場の径方向成分および軸方向成分の両方は同相のシヌソイドであるが、接線成分は、磁場の他の両成分に対して９０°の電気的な位相差を有するシヌソイドである（図４を参照）。したがって、磁石の角度を復号するために、電気的な位相が９０°異なる１対の磁場成分（接線および径方向、または接線および軸方向）を用いることが可能である。そのような２つの成分から磁石の角度位置を復号するには、それらの成分の振幅が一般に異なるため、両成分を正規化することが必要であり、正規化した両成分を用いて接弧を算出し、そこから角度を導くことができる。また、最近の技術では、出願人の特許文献３も知られている。特許文献３には、上述の３６０°センサと同じ原理を用いた直線および回転位置センサ（３６０°未満の角度用）について記載されている。特許文献３では、平坦な磁石またはタイル（ｔｕｉｌｅ）によって発生され、ほぼ同じ点で測定される磁場の２つの成分（法線および接線、または軸方向および接線）が用いられる。磁化方向は変位に沿って連続的に変化する。
【０００５】
これらの２つの解決手段の欠点は、いずれも外部磁場の影響を受け易いことである。センサを覆うことは可能であるが、それによって余分な部品が追加されて製造コストが増加し、センサ全体の寸法も増大する。加えて、複数の成分の間に１つの利得を適用することは問題であり（センサノイズ、温度ドリフト）、直径方向の磁化（３６０°センサの場合）は容易でなく、高調波誤差を生じる場合がある。実際、３６０°センサの性能（出力信号の線形性）は、正確な直径方向磁化を得ることに直接的に依存する。環状磁石を直径方向に磁化するために必要な磁化場（図５に示す）は、単純なコイルに電流を流すことによって容易に得られる。空気と磁化される物質との間の透磁率の差によって、２つの媒質の間の境界では、次の屈折関係に従う場の線の湾曲が生じる。
【０００６】
【数１】
0005558361.tif 000002
【０００７】
この湾曲は直径方向でない物質の磁化によって生じ、そのため、図４に示すような、２つの測定成分の歪みを生じる。両方の信号は電気的な位相の９０°異なる２つの完全なシヌソイドではないので、復号の際、同じ図６（両方の磁場成分を用いて復号される信号を示す）に見られるような非常に大きな非線形性を生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】欧州特許第１０８３４０６号明細書
【特許文献２】国際公開第０７／０５７５６３号
【特許文献３】国際公開第２７０９９２３８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、好適には４分の１周期だけ空間的に離れた２つの点において測定される磁場成分（法線および接線）の２つの対の組み合わせを用いることによって上述の問題を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
回転センサについては、周期は磁石の全角度である。
直線センサについては、周期はその長さである。
２つの成分は同じ点で測定され（物理的には、発明者らは、２つの磁場成分の測定点間の有効距離が５ｍｍ未満である場合、測定値が同じ点で得られたとみなす）、他の２つの成分は、約４分の１周期（たとえば、３６０°センサについては９０°の位相差）だけ空間的に離れた別の１つの点で測定される。以下に記載の解決手段では、したがって、外部場の影響を減少させ、磁化による高調波誤差の一部を補償することが可能であり、もはや成分間の利得を用いなくてよい。
【００１１】
ここで、
Ｂｎ１を点１における法線成分とし、
Ｂｔ１を点１における接線成分とし、
Ｂｎ２を点２における法線成分とし、
Ｂｔ２を点２における接線成分とする。
【００１２】
シータ（ＴＥＴＡ）を回転角とし、直径方向の磁化による第３高調波誤差（主要な誤差）を考慮すると、次式が得られる。
【００１３】
【数２】
0005558361.tif 000003
【００１４】
点１および点２が９０°だけ空間的に離れている場合、次式が得られる。
【００１５】
【数３】
0005558361.tif 000004
【００１６】
本発明では、
Ｂｎ＝Ｂｎ１＋Ｂｔ２，
Ｂｔ＝Ｂｔ１−Ｂｎ２
のように２つずつ成分を組み合わせるので、次式が得られる。
【００１７】
【数４】
0005558361.tif 000005
【００１８】
このとき、得られる２つの信号は同じ振幅を有するが９０°の位相差を有する、ほぼ完
全なシヌソイドである。実際、不完全な法線成分（第３高調波により三角形状である）を不完全な接線成分（第３高調波により矩形状である）と組み合わせることによって、そのような高調波の欠損を打ち消すかまたは少なくとも有意に減少させ、２つのほぼシヌソイドの成分を得ることが可能である。
【００１９】
この他（図１３および図１４を参照）、軸ｘおよびｙに沿った外部磁場（Ｂｘ＿ｅｘｔ，Ｂｙ＿ｅｘｔ）を有する場合、このように２つずつ成分を組み合わせることによって外部場の影響を打ち消すことが可能である。
【００２０】
したがって、図１３における磁石の位置１を参照すると、次式が得られる。
【００２１】
【数５】
0005558361.tif 000006
【００２２】
結局、次式が得られる。
【００２３】
【数６】
0005558361.tif 000007
【００２４】
今度は、図１３における磁石の位置２を参照すると、次式が得られる。
【００２５】
【数７】
0005558361.tif 000008
【００２６】
これから次式が得られる。
【００２７】
【数８】
0005558361.tif 000009
【００２８】
得られる２つの信号は同じ振幅を有し、外部場の影響が打ち消される。
有利な一実施形態では、回転センサの構成の精度を改良するために、第３高調波の法線成分および接線成分は等しくない（すなわち、（ｈ’３−ｈ３）≠０）。この実施形態についても、上述の記載の各事項があげられるので、その利点はすべて組み込まれる。
【００２９】
加えて、これによって、磁石の形状に関連した磁化欠損による第３高調波欠損全体を補償する際、図２５に示すように、それぞれ１／４周期（上述）、１／８周期（３６０°センサについては４５°の差）だけ空間的に離れた２×２の点において測定された４×２の磁場成分（法線および接線）を適切に組み合わせて利用することによって２つの完全なシヌソイドの成分が得られるという、新たな利点が追加される。
【００３０】
ここで、
Ｂｎ１ａを点１ａにおける法線成分とし、
Ｂｎ１ｂを点１ｂにおける法線成分とし、
Ｂｔ１ａを点１ａにおける接線成分とし、
Ｂｔ１ｂを点１ｂにおける接線成分とし、
Ｂｎ２ａを点２ａにおける法線成分とし、
Ｂｎ２ｂを点２ｂにおける法線成分とし、
Ｂｔ２ａを点２ａにおける接線成分とし、
Ｂｔ２ｂを点２ｂにおける接線成分とする。
【００３１】
この解決手段では、上述の組み合わせを行う前に、１／８周期の差を有する点（ａ，ｂ）の両方の対の法線成分および接線成分が２つずつ組み合わされる。この解決手段によって、
Ｂｎ１＝Ｂｎ１ａ＋Ｂｎ１ｂ，
Ｂｔ１＝Ｂｔ１ａ＋Ｂｔ１ｂ，
Ｂｎ２＝Ｂｎ２ａ＋Ｂｎ２ｂ，
Ｂｔ２＝Ｂｔ２ａ＋Ｂｔ２ｂ
のように、高調波の残差（ｈ３−ｈ’３）を打ち消すことが可能である。
【００３２】
シータ（ＴＥＴＡ）を回転角とし、先の解決策に関する記載のように、直径方向の磁化による第３高調波誤差（主要な誤差）を考慮すると、（ｈ３−ｈ’３）＝０では、次式が得られる。
【００３３】
【数９】
0005558361.tif 000010
【００３４】
外部磁場の考慮事項については特に変更はない。
デジタル信号処理回路は成分を組み合わせ（これによって、その振幅がほぼ同じである２つのシヌソイドを得ることが可能である）、除算および接弧の算出を実行する前に、様々な補償（離間度、直交性、温度プローブのパラメータの変化）を実行することが可能である。得られる角度は、たとえば、そのような角度に比例した電圧として、集積回路の出力にて利用可能である。
【００３５】
図２０および図２１に示すような、磁場がセンサの並進方向に沿って連続的に回転する直線構成では、磁場成分は外部場を取り除くために２つずつ組み合わされることも可能である。
【００３６】
ここで、
Ｂｎ１を点１における法線成分とし、
Ｂｔ１を点１における接線成分とし、
Ｂｎ２を点２における法線成分とし、
Ｂｔ２を点２における接線成分とし、
ｘをセンサの移動量とし、Ｌをセンサの全移動量とし、
ｄを点１と点２との間の距離（０＜ｄ＜Ｌ）とする。
【００３７】
このとき、次式が得られる。
【００３８】
【数１０】
0005558361.tif 000011
【００３９】
このとき、得られる２つの信号は異なる振幅を有するが９０°の位相差を有する、完全なシヌソイドである。成分を２つずつ組み合わせることによって、一様な外部場を、その方向によらず、取り除くことが可能である。
【００４０】
得られる両信号の振幅は、２つの点１，２の間の距離に依存する。振幅は、両方の点が半周期（ｄ＝Ｌ／２）だけ離間している場合に最大となり、ｄ＝０またはＬの場合に零になる。したがって、２つの点１，２の間の差は約１／４周期に相当することが好ましく、この場合、得られる信号の振幅とセンサ全体の寸法との間に良好な歩み寄りが存在するように思われる。
【００４１】
デジタル信号処理回路は成分を組み合わせ、除算および接弧の算出を実行する前に、様々な補償（離間度、直交性、温度プローブのパラメータの変化）を実行し、信号の正規化を行う。得られる出力信号は、たとえば、センサの直線移動量に比例した電圧として、集積回路の出力にて利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】空間的に９０°の差を有する２つの点において測定される誘導の２つの法線成分を用いる従来技術の回転センサを示す図。
【図２】従来技術の一解決手段の磁気誘導の２つの法線成分を示す図。
【図３】誘導の法線および接線成分を用いる従来技術の回転センサを示す図。
【図４】従来技術の一解決手段における同じ点の磁気誘導の法線および接線成分を示す図。
【図５】１．２に等しい比透磁率（μｒ）を有する物質における磁化時の磁石内部の場の線を示す図。
【図６】「直径方向に」磁化された等方円の環状磁石上で測定される磁気誘導の法線および接線成分、ならびに信号の非線形性を示す図。
【図７】２つの双方向プローブ３１，３２の間の本発明を示す概略図。
【図８】両方の双方向プローブ３１，３２を備えた本発明の立体図。
【図９】プローブ３１の磁気誘導の法線および接線成分のみを示す図。
【図１０】「直径方向に」磁化された等方円の環状磁石上でプローブ３１によって測定される信号の非線形性を示す図。
【図１１】プローブ３１，３２によって測定される磁気誘導の法線および接線成分を２つずつ組み合わせることから得られる２つのシヌソイド信号を示す図。
【図１２】図１１の信号から得られる非線形性を示す図。
【図１３】外部磁場の存在する場合における磁石の２つの角度位置を示す図。
【図１４】本発明および外部磁場を形成する励起コイルを示す図。
【図１５】図１４に定義されたものなど外部場の影響下にあるプローブ３１，３２の法線および接線成分の両方を示す図。
【図１６】外部場の影響下、「直径方向に」磁化された等方円の環状磁石上でプローブ３１によって測定される信号の非線形性を示す図。
【図１７】外部場の影響下、「直径方向に」磁化された等方円の環状磁石上でプローブ３２によって測定される信号の非線形性を示す図。
【図１８】プローブ３１，３２によって測定される法線および接線成分を２つずつ組み合わせることによって得られる信号の非線形性を示す図。
【図１９】両方の双方向プローブ３１，３２を備えた直線センサに適用された本発明を示す図。
【図２０】両方の双方向プローブ３１，３２を備えた本発明の側面図。
【図２１】外部磁場の存在する場合における両方の双方向プローブ３１，３２を備えた本発明の側面図。
【図２２】両方の双方向プローブ３１，３２を備えた小角回転直線センサに適用された本発明を示す図。
【図２３】１／４周期だけ空間的に離れたプローブ３１，３２の法線および接線成分の両方を示す図。
【図２４】最終的に得られる４つの信号および出力信号を２つずつ組み合わせることから得られる両方のシヌソイド信号を示す図。
【図２５】２つの他の双方向プローブ３１ｂ，３２ｂに関連した、双方向プローブ３１ａ，３２ａの両方を備えた本発明を示す図。
【図２６】本発明の模擬信号の非線形性および他の２つの双方向プローブ３１ｂ，３２ｂを用いた最適化によるその可能な改良を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
様々な図を参照することによって、本発明が一層よく理解される。
図１および図２には、外部場の影響を受け易い、従来技術の一解決手段を示す。この図には、ほぼ直径方向に磁化された環状の永久磁石１が見られる。この磁石は空間の任意の点に磁場を発生させる。その磁場の法線成分は、９０°だけ空間的に離れた２つの磁気感知要素２１，２２によって測定される。この磁気感知要素の信号は、次いで、角度を復号するため、および磁石の角度位置に比例した電気信号を得るべく両方の成分を正規化するために処理される。
【００４４】
図３および図４には、外部場の影響および直径方向の磁化の欠如の影響を受け易い従来技術の別の解決手段を示す。そのような解決手段は、直径方向に磁化された環状の永久磁石１からなる。この磁石は空間の任意の点に磁場を発生させる。その磁場の法線成分、軸方向成分、および接線成分は、同じ点に位置する２つの磁気感知要素によって測定される。この磁気感知要素の信号は、次いで、磁石の角度位置に比例する電気信号を得るべく両方の成分の復号および正規化を実行する処理要素によって処理される。
【００４５】
図５には、比透磁率が１．２に等しい環状磁石の内部および外部における磁化時の場の線を示す。この場の線は、磁石を通過するとき、空気（μｒ＝１）と磁石（この場合にはμｒ＝１．２）との間の比透磁率の差による変形を受ける。場の線のそのような歪みによって、次いで、良好でない直径方向磁化が生じる。
【００４６】
図６には、そのような信号から得られる良好でない直径方向磁化および非線形性のために完全なシヌソイドでない、法線および接線成分を示す。
図７および図８には、本発明を示す。この解決手段は、ほぼ直径方向に磁化された環状の永久磁石１からなる。この磁石は空間の任意の点に磁場を発生させる。この磁場の法線成分、軸方向成分および接線成分は、４つの磁気感知要素によって測定される。２つの磁気感知要素は同じ点に位置し、有利には同じ筐体３１に設けられている。他の２つの磁気感知要素は同じ点に位置し、有利には筐体３１に対し９０°だけ空間的に離れた１つの同じ筐体３２に設けられている。４つの信号は、次いで、磁石の角度位置に完全に比例する電気信号を得るために、外部場の影響および直径方向の磁化による誤差を打ち消すように２つずつ組み合わせられる。信号処理回路は、筐体３１，３２のうちの一方に設けられてもよく、冗長性のために両方に設けられてもよく、筐体３１，３２の外部に設けられてもよい。
【００４７】
図９および図１０には、直径方向の磁化によって１点においてのみ発生される２つの法線および接線成分の測定値と、１つのセンサ３１しか用いないときに得られる誤差とを示す。
【００４８】
図１１には、筐体３１，３２に設けられた４つの磁気感知要素によって測定される４つの信号を２つずつ組み合わせたものを示す。同じ振幅を有する２つの完全なシヌソイド信
号は、３１によって測定される法線成分および３２によって測定される接線成分を加算することと、３１によって測定される接線成分から３２によって測定される法線成分を減算することとによって得られる。
【００４９】
図１２には、図１１の両方のシヌソイド信号から復号される出力角度と、それによって得られる非線形性とを示す。４つの成分を組み合わせることによって得られる誤差によって、直径方向の磁化から生じる誤差を打ち消すことが可能である。
【００５０】
図１３および図１４には、外部磁場の存在する場合における本発明を示す。図１３には、一様な外部場Ｂｅｘｔの影響下にある磁石１の２つの異なる位置を示す。外部場はこの場合水平方向であり、プローブ３１の接線成分およびプローブ３２の法線成分と干渉する。図１４は、干渉磁場を発生させるコイル４を備えた本発明を示す図である。外部場の発生源は、コイルでなく磁石であってもよい。
【００５１】
図１５には、先の図の両方に示すような外部場の存在する場合において、プローブ３１，３２の磁気感知要素によって測定される両法線成分および両接線成分の測定値を示す。このとき、プローブ３２の法線成分およびプローブ３１の接線成分は実際に影響を受けることが理解される。
【００５２】
図１６および図１７には、先の図において形成されている外部場の影響下における筐体３１，３２の出力信号と、２つの信号の非線形性とをそれぞれ示す。このとき、ハウジング３１の出口における信号は、その接線成分を変化させる外部場のために全く線形的ではなく、ハウジング３２の出力信号もコイルによって発生される外部場による法線成分の変化のために非線形的であると考えられる。
【００５３】
図１８には、本発明によって得られる結果を示す。この図には、３１，３２によって測定される４つの信号を組み合わせた後に得られる２つの信号（Ｂｎ１＋Ｂｔ２，Ｂｔ１−Ｂｎ２）と、接弧（Ｂｎ１＋Ｂｔ２）／（Ｂｔ１−Ｂｎ２）の計算後の出力信号と、そのような信号の非線形性とを示す。本発明では、したがって、従来技術の解決手段とは異なり、外部場の存在する場合であっても常時線形的であるセンサを有することが可能である。
【００５４】
図１９および図２０には、直線センサに対し適用される本発明の２つの図を示す。そのような図には、ベクトルＭによって示される磁化を有する長さＬの磁石１を示す。この磁化の方向は変位Ｘの方向によって定義される面の長さに沿って直線的に変化し、そのような方向に対し垂直である。両センサ３１，３２は各々、磁石１によって発生される磁場の法線成分および接線成分を測定する。両方のセンサは数ミリメートルだけ空間的に離して配置される。
【００５５】
図２１は図２０と同じ図において、外部磁場Ｂｎ＿ｅｘｔ＋Ｂｔ＿ｅｘｔの存在する場合である。この外部磁場が、磁石によって発生される磁場の測定値に加算される。本発明では、３１，３２の両方の法線成分の減算（Ｂｎ１−Ｂｎ２）および３１，３２の両方の接線成分の減算（Ｂｔ１−Ｂｔ２）を行うことによって、そのような外部干渉を打ち消し、磁石１によって発生される磁場からの信号のみを処理することが可能である。
【００５６】
図２２には、外部磁場Ｂ＿ｅｘｔの存在する場合における、小角回転センサに適用された本発明を示す。この外部磁場が、磁石によって発生される磁場の測定値に加算される。本発明では、３１，３２の両方の法線成分の減算（Ｂｎ１−Ｂｎ２）および３１，３２の両方の接線成分の減算（Ｂｔ１−Ｂｔ２）を行うことによって、そのような外部干渉を打ち消し、磁石１によって発生される磁場からの信号のみを処理することが可能である。
【００５７】
図２３には、プローブ３１，３２の磁気感知要素によって測定される両法線成分および両接線成分を示す。この場合、プローブ３１，３２は、４分の１周期だけ空間的に離れている。
【００５８】
図２４には、本発明によって得られる結果を示す。この図には、３１，３２によって測定される４つの信号を組み合わせた後に得られる信号およびそのような信号を正規化したもの（Ｂｎ１−Ｂｎ２，Ｇａｉｎ×（Ｂｔ１−Ｂｔ２）の両方と、接弧（Ｂｎ１−Ｂｎ２）／（Ｇａｉｎ×（Ｂｔ１−Ｂｔ２））の計算後の出力信号とを示す。
【００５９】
図２５には、極めて高精度のセンサを得るのに最適な本発明の一実施形態を示す。
この解決手段は、ほぼ直径方向に磁化された環状の永久磁石１からなる。この磁石１は空間の任意の点に磁場を発生させる。この磁場の法線成分、軸方向成分および接線成分は、８つの磁気感知要素によって測定される。２つの磁気感知要素は１つの点に位置し、有利には同じ筐体３１ａに設けられている。他の２つの磁気感知要素は同じ点に位置し、有利には筐体３１ａに対し９０°だけ空間的に離れた同じ筐体３２ａに設けられている。他の２つの磁気感知要素は１点のみに位置し、有利には同じ筐体３１ｂに設けられている。他の２つの磁気感知要素は１つの同じ点に位置し、有利には同じ筐体３２ｂに設けられている。互いに対し９０°だけ空間的に離れたハウジング３１ｂ，３２ｂは、両方とも第１の直角位相ハウジング３１ａ，３２ａに対し４５°だけ空間的に離れている。８つの信号は、次いで、直径方向の磁化から生じる誤差のうちの１つを打ち消すように、２つずつ加算される。得られる４つの信号は、次いで、磁石の角度位置に完全に比例する電気信号を得るために、外部場の影響および直径方向の磁化による誤差を打ち消すように２つずつ組み合わせられる。信号処理回路は、筐体のうちの１つに設けられてもよく、冗長性のために４つの筐体に設けられてもよく、筐体の外部に設けられてもよい。
【００６０】
図２６には、磁石１の形状に関する磁化誤差を補正するように適切に配置された４つの磁気感知要素（ハウジング３１ｂ，３２ｂ）の追加によって得られる、線形誤差の可能な改良の比較を示す（度単位での変位の関数としての３６０°における割合による）。
【００６１】
この図から、先の実施形態から得られる信号Ａは、磁石の寸法およびその性質、主として、完全には補償されない（接弧関数によってＨ４と交換可能である）第３高調波の導入によって、磁化条件によっては完全に線形とはならないことが分かる。これに対し、図２５に示す実施形態から得られる信号Ｂでは、そうした線形性における欠損を改良すること、さらには打ち消すことが可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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