(57)【要約】  本発明は、少なくとも４つの磁気センサ（１０、１１、１２、１３）の配置と、それぞれが磁気センサ（１０、１１、１２、１３）の１つと接続され、第１の状態（＋）において、センサ（１０、１１、１２、１３）から受信された信号は信号変調器（３０、３１、３２、３３）によって出力され、第２の状態（−）においては、センサ（１０、１１、１２、１３）から受信された信号の反転は信号変調器（３０、３１、３２、３３）によって出力される、少なくとも２つの制御状態を有する、少なくとも４つの信号変調器（３０、３１、３２、３３）と、信号変調器（３０、３１、３２、３３）によって出力される信号を加算するための手段（９０）と、径方向に磁化される磁気源（９）と、から構成される回転角を測定するためのセンサシステムと、そのようなセンサシステムを動作させる方法に関する。センサシステムは、データ出力端子（８２）と、少なくとも２つの異なるモードに切り替えることを可能にするよう構成された、少なくとも１つの制御入力端子（８１）を有する制御回路（８０）とをさらに備え、通常の動作モードにおいては、信号変調器（３０、３１、３２、３３）は、径方向に磁化される磁気源（９）の角位置に対応する信号がデータ出力端子（８２）に出力されるように構成され、かつ、位置合わせの動作モードにおいては、信号変調器（３０、３１、３２、３３）は、センサ（１０、１１、１２、１３）によって検出された平均磁界強度に対応する信号がデータ出力端子（８２）に出力されるように構成されることを特徴とする。
2009508119.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも４つの磁気センサ（１０、１１、１２、１３）の配置と、
それぞれが前記磁気センサ（１０、１１、１２、１３）の１つと接続され、かつ、第１の状態（＋）においては、センサ（１０、１１、１２、１３）から受信された信号を、第２の状態（−）においては、前記センサ（１０、１１、１２、１３）から受信された前記信号の反転を、出力するよう適応される、少なくとも２つの制御状態を有する、少なくとも４つの信号変調器（３０、３１、３２、３３）と、
前記信号変調器（３０、３１、３２、３３）によって出力される信号を加算するための手段（９０）と、
磁石（９）の磁界が、前記センサ（１０、１１、１２、１３）によって感知され得るように配置される、径方向に磁化される磁気源（９）と、
を備え、
さらに、データ出力端子（８２）と、少なくとも２つの異なるモードに切り替えることを可能にするよう構成された、少なくとも１つの制御入力端子（８１）を有する制御回路（８０）を備え、
通常の動作モードにおいては、前記信号変調器（３０、３１、３２、３３）は、前記径方向に磁化される磁気源（９）の角位置に対応する信号が、前記データ出力端子（８２）に出力されるように構成され、かつ、
位置合わせの動作モードにおいては、前記信号変調器（３０、３１、３２、３３）は、前記センサ（１０、１１、１２、１３）によって検出された平均磁界強度に対応する信号が、前記データ出力端子（８２）に出力されるように構成される、
ことを特徴とする、回転角を測定するためのセンサシステム。
【請求項２】
前記少なくとも４つの磁気センサ（１０、１１、１２、１３）は、１つの平面上に配置されることを特徴とする請求項１に記載のセンサシステム。
【請求項３】
前記少なくとも４つの磁気センサ（１０、１１、１２、１３）は、行と列の２次元配列に配置されることを特徴とする請求項２に記載のセンサシステム。
【請求項４】
前記通常の動作モードにおいて、前記磁気センサ（１０、１１、１２、１３）は、第１（Ｋ１）のまたは第２（Ｋ２）の構成のいずれかに構成され、前記第１の構成（Ｋ１）は、第１の方向において磁界を測定することが可能であり、前記第２の構成（Ｋ２）は、基本的に前記第１の方向に直角の第２の方向において磁界を測定することが可能であり、前記第１および第２の方向は、前記径方向に磁化される磁気源（９）の回転軸に直角であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のセンサシステム。
【請求項５】
前記第１の構成（Ｋ１）において、前記第１および前記第２のセンサ（１０、１１）の前記信号変調器（３０、３１）は、第１の状態（＋）に構成され、前記第３および前記第４のセンサ（１２、１３）の前記信号変調器（３２、３３）は、第２の状態（−）に構成され、かつ、
前記第２の構成（Ｋ２）において、前記第２および前記第３のセンサ（１１、１２）の前記信号変調器（３１、３２）は、前記第１の状態（＋）に構成され、前記第１および前記第４のセンサ（１０、１３）の前記信号変調器（３０、３３）は、前記第２の状態（−）に構成される、
ことを特徴とする請求項４に記載のセンサシステム。
【請求項６】
前記位置合わせの動作モードにおいて、すべてのセンサ（１０、１１、１２、１３）の前記信号変調器（３０、３１、３２、３３）は、同一の状態に構成され、すなわち、すべての信号変調器（３０、３１、３２、３３）は前記第１の状態（＋）に構成されるか、またはすべての信号変調器（３０、３１、３２、３３）は前記第２の状態（−）に構成されることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載のセンサシステム。
【請求項７】
前記磁気センサ（１０、１１、１２、１３）は、ホールセンサであることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載のセンサシステム。
【請求項８】
少なくとも前記センサ（１０、１１、１２、１３）、前記信号変調器（３０、３１、３２、３３）、前記加算するための手段（９０）、および前記制御回路（８０）は、１つの集積回路に集積されることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載のセンサシステム。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれか１項に記載のセンサシステムを動作する方法であって、
前記位置合わせのモードを選択するために、前記制御回路（８０）の前記制御入力端子（８１）に好適な制御信号を送信するステップと、
前記センサ配置を、位置合わせに使用される構成（Ｋ３）に切り替えるステップであって、その構成において、すべてのセンサ（１０、１１、１２、１３）の前記信号変調器（３０、３１、３２、３３）は、前記平均磁界強度に対応する信号が前記センサ（１０、１１、１２、１３）によって検知されるように、同一の状態に構成されるステップと、
前記径方向に磁化される磁気源（９）が回転する間に、前記データ出力端子（８２）を使用して平均磁界を繰り返し測定するステップと、
前記測定された平均磁界におけるばらつきが、前記径方向に磁化される磁気源（９）の少なくとも一回転について最小になるまで、前記磁気センサ（１０、１１、１２、１３）配置に対して前記径方向に磁化される磁気源（９）を繰り返し位置合わせするステップと、
を実行することにより、前記径方向に磁化される磁気源（９）が位置合わせされることを特徴とする方法。
【請求項１０】
位置合わせの間、前記径方向に磁化される磁気源（９）は、前記データ出力端子（８２）において測定される前記信号が最小になるように、位置合わせされることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記径方向に磁化される磁気源（９）の位置合わせは、
ある平面における前記磁石（９）の位置の位置合わせ、
前記磁石（９）の回転軸の角度の位置合わせ、または、
前記磁石（９）の回転軸の位置の位置合わせ、
のうち少なくとも１つを備えることを特徴とする請求項９または１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記制御回路（８０）の前記制御入力端子（８１）に好適な制御信号を送信することによって、前記通常の動作モードを選択するステップと、
前記センサ配置を第１の構成（Ｋ１）に切り替えるステップと、
前記第１の構成（Ｋ１）で前記センサの出力を測定し、格納するステップと、
前記センサ配置を第２の構成（Ｋ２）に切り替えるステップと、
前記第２の構成（Ｋ２）で前記センサの出力を測定し、格納するステップと、
前記第１（Ｋ１）および第２の構成（Ｋ２）において獲得された前記格納された測定値を使用して、前記径方向に磁化される磁気源（９）の角位置を計算するステップと、
前記径方向に磁化される磁気源の角位置に対応する信号を、前記データ出力端子（８２）に出力するステップと、
をさらに備えることを特徴とする請求項９ないし１１のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも４つの磁気センサの配置と、各々が磁気センサの１つと接続され、少なくとも２つの制御状態、すなわち、第１の状態においては、センサから受信された信号が信号変調器によって出力され、第２の状態においては、センサから受信された信号の反転が信号変調器によって出力される制御状態、を有する少なくとも４つの信号変調器と、信号変調器によって出力された信号を加算するための手段と、磁石の磁界がセンサによって感知され得るように配置される、径方向に磁化される磁気源と、から構成される回転角を測定するためのセンサシステムに関する。
【０００２】
さらに、本発明は、そのようなセンサシステムを動作するための方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
特許文献１から、センサシステムおよびセンサシステムを動作するための方法は公知であり、２次元および３次元の磁界分布の分析を可能にする。センサシステムは、センサの配置から構成され、その中で各センサは信号変調器と接続される。好適な制御信号を送出することによって、単一のシステム信号にすべての信号出力を変調器によって集約する信号加算器に、信号変調器は、元のセンサ信号あるいはその反転信号を転送する。
【０００４】
ある平面に配置されるいくつかのセンサは、前述平面の第１の方向における磁界の第１の成分を第１に測定するように構成され得、次に当該平面の第２の方向、好適には第１の方向に直交する方向、における磁界の第２の成分を測定するように構成され得る。第１および第２の測定について、あらかじめ設定された算術演算を実行することによって、センサの位置に対する磁石の回転角が算出され得る。 
【０００５】
図１Ａは、ｚ軸について軸方向に対称な磁石９を示す。その磁軸、すなわち、そのＮ極とＳ極を貫通する軸は、座標系のｘ軸に位置合わせされる。
【０００６】
図１Ｂは、ｘ軸に沿った磁石９の側面図を示す。磁石９それ自身に加えて、その磁場パターンは、磁石のＮ極から始まりそのＳ極に終わるように、磁束線を使用して示される。
【０００７】
図１Ｃは、図１Ａに示される磁石９の接線方向にある磁界の振幅Ｂを示す。磁界の振幅は、磁石の中心で、すなわちｚ軸で、０であり、磁石の端部に向かって直線的に増加する。磁石９から遠ざかれば、磁界の強さは、その中心からの距離に伴って急激に減少し、遠く離れれば０に近づく。磁石の中心からの一定の距離ｘ１において、磁界はＢ０値を有する。
【０００８】
図２は、４つのセンサ１０、１１、１２、１３から構成されるセンサ配置を備え、ある平面に配置された磁石９を示す。これらのセンサは、磁石９の中心の周りの半径ｘ１の円周上に配置される。磁石９の対称軸すなわちｙ軸と、センサ１０を貫く放射線との間の角度は、α１で表される。提示された例においては、４５°に等しい。一般的に、センサ配置に対する磁石９の回転は、記号αで示される。
【０００９】
図３は、先行技術に係る、磁気センサ１０と付随の信号変調器３０から構成される回路を示す。磁気センサ１０、例えばホールセンサは、２つの出力端子２１および２２上の磁界強度に比例する電圧を出力することによって磁界を測定する。出力端子２１および２２に供給される測定された電圧は電流に変換され、必要であれば、相互コンダクタンス増幅器７０によって増幅される。増幅された出力信号は、信号変調器３０の入力端子４１および４２に供給される。図３の簡略化を維持するため、センサ１０、相互コンダクタンス増幅器７０、または信号変調器３０への供給線は、示されない。
【００１０】
信号変調器３０は、入力端子４１および４２から受信された信号を、未修正でまたは反転させるかのいずれかで、変調器出力端子５１および５２に転送するように使用される。入力端子４１および４２から受信された信号を反転するために、出力端子５１を出力端子４１に、ならびに出力端子５２を出力端子４２に接続するか、あるいは逆に、出力端子５２を出力端子４１に、ならびに出力端子５１を出力端子４２に接続し得る、制御装置６０から、信号変調器３０は制御信号を受信する。
【００１１】
この目的のために、信号変調器３０は、４つの電子スイッチ、例えば、制御装置６０によって供給される、３つの制御信号、ｅｎ、ｐ、およびｍによって制御されるトランジスタから構成される。制御信号ｅｎは、信号変調器３０を動作可能にする。もし、動作可能信号ｅｎとともに、信号ｐが制御装置６０に供給されるならば、入力端子２１および２２からの出力信号は未修正で出力端子５１および５２へ流れる。しかしながら、もし制御信号ｍが制御信号ｅｎと一緒に供給されるならば、入力端子２１および２２で供給された反転信号が出力端子５１および５２に転送される。
【００１２】
常に２つのセンサが一対として配置され、径方向に磁化される磁気源の位置関係の軽微なずれからもたらされる誤差を相殺するように、先行技術に係るセンサ構成は構築される。
【特許文献１】国際公開第０３／０６０５３７号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、センサ配置の最適性能を実現するためには、センサ配置の中央に正しく磁気源が位置合わせされることが重要である。すなわち、センサ平面に平行なその磁軸と、この平面に垂直で、かつ、磁石の中心にあるその回転軸とによって、磁気源は、その中心に正確に配置されるべきである。
【００１４】
したがって、本発明の目的は、センサ配置に対する、磁気源の位置関係のずれを極小化し得る、改良型センサシステムを記述することにある。
【００１５】
さらに、本発明の目的は、磁気源の位置関係のずれが極小化され得るように、そのようなセンサシステムを動作する方法を記載することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本目的は、冒頭で述べたセンサシステムによって実現される。また、これは、センサシステムが、データ出力端子と、少なくとも２つの異なるモードに切り替えることが可能な、少なくとも１つの制御入力端子を有する制御回路とから構成されることに特徴があり、通常の動作モードにおいて、信号変調器は、径方向に磁化される磁気源の角位置に対応する信号がデータ出力端子に出力されるように構成され、ならびに、位置合わせの動作モードにおいては、信号変調器は、センサによって検知される平均磁界強度に対応する信号がデータ出力端子に出力されるように構成される。
【００１７】
さらに、本目的は、請求項９に係る、そのようなセンサシステムを動作する方法によっって実現される。
【００１８】
本発明によれば、センサシステムは、少なくとも２つの異なるモードに切り替えることが可能な制御回路から構成される。センサシステムの出力が磁石の回転角に対応する、通常の動作モードだけでなく、信号変調器がすべてのセンサの平均磁界を測定することを可能にするように構成される、位置合わせの動作モードを、センサシステムは備える。
【００１９】
径方向に磁化される磁気源、例えば円筒状永久磁石、の対称性により、磁石の中心を囲むように対称に配置されるセンサによって測定される磁界は、それぞれ互いに打ち消し合う。また、測定された信号は、磁石の回転角とは無関係である。このように、もし、位置合わせのモードにおいて、測定された平均磁界強度、または径方向に磁化される磁気源の１回転についてのばらつきが、最小になるならば、磁気源は、磁気センサを基準にして位置合わせされ得る。
【００２０】
本発明の実施形態によれば、位置合わせのモードにおいて、すべてのセンサは並列に接続され、センサ出力が加算される。センサ配置に対して磁石を移動することによって、磁石の位置関係のずれは、測定される全磁界が最小になる位置に磁石が動かされて極小化され得る。
【００２１】
理論的には、完璧に位置合わせされた磁石は、センサ中央において０磁界に帰するはずである。しかしながら、実際には、磁気源およびセンサは同一平面ではなく、互いに平行な平面上に位置する。さらに、磁石の周囲磁界または位置関係の軽微なずれは、許容されるべきである。これらの理由のため、本発明の好適な実施形態において、測定された平均磁界のばらつきは、その代わりに極小化される。もし、センサ配置に対する磁石の一回転について、測定される磁界が変化しないか、あるいはごくわずかしか変化しなければ、磁石は、センサ配置に対してうまく位置合わせされる。
【００２２】
本発明のセンサシステムのさらなる実施形態において、センサおよび要求される制御回路は、単一の集積回路にすべて実装される。こうして、プリント回路基板上のこのような回路を、監視される軸のちょうど下に配置することによって、特に簡易で低コストのセンサシステムが実現され得る。
【００２３】
本発明のさらなる詳細および実施形態は、請求項に記載されている。
【００２４】
本発明は、以下の図を使用して詳しく記述される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下の記述は、図２に示されるセンサ配置に基づく。しかしながら、個々の配置の変形が、下により詳細に記述される磁石９の位置合わせに使用される根本的な方法を、変えることはない。
【００２６】
図２に示される特定の例において、理解を容易にするために４つのセンサ１０、１１、１２、１３から構成されるセンサ配置が示されているが、中心に関して対称である任意のセンサ構成が、本発明のために使用され得る。例えば、８つのセンサが、２つの隣接するセンサの間で４５°の角度で半径ｘ１の円周上に配置され得る。
【００２７】
図１Ｂと合わせて図２からわかるように、磁界の垂直成分を測定するセンサ１０、１１、１２、１３は、磁石９の周縁内に、すなわち、磁気ディスク９に平行に配置されるべきであり、他方、磁界の水平成分を測定するセンサは、周縁外に、すなわちｚ軸に平行に配置されるべきである。
【００２８】
図４は、４つのセンサ１０、１１、１２、１３から構成される、本発明に係るある配置の例を示す。第１のセンサ１０は、出力端子２１および２２によって信号増幅器７０に接続される。信号増幅器は、信号変調器３０の入力端子４１および４２に接続される。信号変調器３０およびその制御装置６０の詳細は、図４には示されないが、例えば、図３に示されるものと同一、あるいは下記に示される制御回路８０に実装され得る。その代わり、制御入力端子ｅｎ０、ｐ０、ｍ０のみが信号変調器３０に対して示される。他のセンサ１１、１２、１３は、同一の回路に接続される。
【００２９】
異なる信号変調器３０、３１、３２、３３の異なる制御信号を識別するために、各制御信号は、磁気センサ１０、１１、１２、１３に対して、接尾語０、１、２、３によってそれぞれ表示される。さらに、すべての制御信号は、制御回路８０によって供給される。制御回路８０は、例えばディジタルデータバスの形態で、制御入力端子８１およびデータ出力端子８２を備える。
【００３０】
信号変調器３０、３１、３２、３３の出力端子５１と５２、５３と５４、５５と５６、５７と５８は、それぞれ並列に接続されるので、すべての信号変調器３０、３１、３２、３３によって供給される電流は、加算手段９０によって加算され、２つの抵抗器９１、９２で測定される電圧は、すべての信号変調器の出力端子によって供給される全電流に比例する。また、この電圧は、出力端子９３、９４を介して、制御回路８０に供給される。
【００３１】
しかるべき制御信号を制御入力端子８１に送信することによって、制御回路８０は、位置合わせの動作モードに切り替えられる。このモードにおいて、すべての信号変調器３０、３１、３２、３３には、同一の制御信号ｅｎ、ｐ、ｍが供給されるので、すべての信号変調器３０、３１、３２、３３が第１のもしくは正の状態（＋）に切り替えられるか、または、すべての信号変調器３０、３１、３２、３３が第２のもしくは負の状態（−）に切り替えられる。こうして、このモードにおいて、すべてのセンサによって供給される信号は、平均磁界強度を与えるために加算される。
【００３２】
図５Ａないし図５Ｃは、信号変調器３０、３１、３２、３３の異なる状態がそれぞれ表示された図２のセンサ配置の３つの異なる構成を示す。付随のセンサ１０、１１、１２、１３は、象限Ｑ３、Ｑ０、Ｑ２、Ｑ１により一平面上にそれぞれ配置される。
【００３３】
図５Ａに示される構成Ｋ１において、象限Ｑ３およびＱ０の信号変調器３０および３１は、正の状態（＋）に切り替えられる。すなわち、それらの信号変調器は、センサ１０および１１からのセンサ信号を元のまま通す。一方、信号変調器３２および３３は、負の状態（−）に切り替えられる。すなわち、信号が加算手段９０に伝わる前に、センサ１２および１１からの信号を反転する。
【００３４】
ホールセンサ１０の電気増幅率としてのＧＨａｌｌを用いて、センサ１０の磁界Ｂ１０の振幅は、下記の方程式によって与えられ、角度αによって決まる。
Ｂ１０＝Ｂ０・ｓｉｎ（α）
【００３５】
このように、図５Ａに示される第１の構成Ｋ１において、信号出力端子９３および９４に供給されるすべてのセンサ１０、１１、１２、１３の合計システム信号は、以下に等しい。
ＶＫ１＝Ｂ０・ＧＨａｌｌ・（＋ｓｉｎ（α＋４５）−ｓｉｎ（α＋１３５）
−ｓｉｎ（α＋２２５）＋ｓｉｎ（α＋３１５））
【００３６】
換算すると下記の結果となる。
ＶＫ１＝２√２・Ｂ０・ＧＨａｌｌ・ｓｉｎ（α）
【００３７】
図５Ｂに係る第２の構成Ｋ２において、象限Ｑ０およびＱ１内の信号変調器３１および３２は、正の状態（＋）に切り替えられ、一方、象限Ｑ３およびＱ２内の信号変調器３０および３３は、負の状態（−）に切り替えられる。
【００３８】
上述と同様の方法で計算すると、下記のシステム信号が得られる。
ＶＫ２＝２√２・Ｂ０・ＧＨａｌｌ・ｃｏｓ（α）
【００３９】
したがって、図５Ａに示される第１の構成Ｋ１から、図５Ｂに示される第２の構成Ｋ２に切り替えられ、下記の計算、
α＝ａｒｃｔａｎ（ＶＫ１：ＶＫ２）、
を実行することによって、センサ配置に対する磁石９の角位置が、制御回路８０によって算出され、データ出力端子８２に出力され得る。
【００４０】
信号変調器３０、３１、３２、３３の速やかな切替えや、信号出力端子９３および９４から獲得される信号の処理を可能にするために、制御回路８０は、例えば、制御信号を出力するため、ならびに、あらかじめ数値化されたデータ値を格納するためのレジスタを含むことができる。アナログもしくはディジタル制御回路、専用設計の回路、またはプログラマブルアレイロジック（ＰＡＬ）のようなプログラマブルロジックチップによって、要求される処理が実行されるかどうかは、要求されるシステムの速度および精度によって決まる。
【００４１】
図５Ｃは、センサ配置の第３の構成を示す。この構成において、象限Ｑ３、Ｑ０、Ｑ１、およびＱ２に割り当てられたすべての信号変調器３０、３１、３２、３３は、正の状態（＋）に構成される。それゆえ、すべての４つのセンサ１０、１１、１２、１３の中心に完璧に位置合わせされた磁石９に対して、すべてのセンサ信号の接線方向にある磁気振幅は、互いに打ち消し合う。したがって、この構成における合計システム信号は、
ＶＫ３＝Ｂ０・ＧＨａｌｌ・（＋ｓｉｎ（α＋４５）＋ｓｉｎ（α＋１３５）
＋ｓｉｎ（α＋２２５）＋ｓｉｎ（α＋３１５））
ＶＫ３＝０
に等しく、センサ１０、１１、１２、１３に対する磁石９の角度αに左右されない。すべての信号変調器が負の状態（−）に切替られる場合も同様にあてはまる。
【００４２】
しかしながら、もし磁石９に位置ずれがあれば、すなわち、いくつかのセンサの方に他のセンサによりも近接しているならば、定数Ｂ０はセンサ１０、１１、１２、１３ごとに異なり、結果として上述したＶＫ３の方程式はあてはまらない。一般的に、個別のセンサによってもたらされる項は、互いに打ち消し合わないであろう。また、これらの項は、センサ配置に対する磁石９の角度αに左右されるであろう。それゆえ、磁石９の一回転について信号ＶＫ３を測定し加算することによって、磁石９の位置ずれを認識することができる。
【００４３】
位置合わせのときに、例えば、ホールセンサ１０、１１、１２、１３および要求される制御回路から構成される集積回路の製造中に、または別々の素子から構成される同様の回路の設定中に、磁石９が回転する間、信号出力端子８２の出力を観測することができる。測定された信号が、一回転に対してあらかじめ定義された閾値を超えるならば、磁石は最適動作を求めて、例えばある方向に移動することによって、異なる位置に合わされるべきである。この後、一般的には、測定が繰り返されるであろう。観測された位置ずれ信号が、この新たな位置で減少するならば、磁石９は、以前よりもうまく位置合わせされている。さもなければ、反対方向への再度の位置合わせが要求される。
【００４４】
磁石９がセンサ配置の中心に位置合わせされるまで、または少なくとも測定された位置のずれが、あらかじめ定義された閾値以下になるまで、例えば、再位置合わせのステップの長さを減少しながら、手順は反復して繰り返され得る。
【００４５】
図６は、センサ配置面における磁石９の再位置づけの経跡の例を示す。当初、磁石は位置Ｐ１にあり、所望の位置、例えば、センサ配置の中心の、右上に移動する。磁石９の各再位置合わせの移動は、矢印で示される。与えられた例において、磁石９は、５回の位置合わせステップの後、センサ面の中心に近接する位置Ｐ６に配置される。もちろん、例えば、センサ面に対する磁軸の傾き、または回転軸の偏心のような、位置ずれの他の形態もまた検出され、引き続き補正され得る。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１Ａ】軸方向に対称な磁石を示す図である。
【図１Ｂ】磁石とその磁界の側面を示す図である。
【図１Ｃ】磁石のｘ軸に沿った磁石の接線磁界の強度を示す図である。
【図２】先行技術に係る、４つのセンサを用いてセンサ配置の中央に配置される磁石の上面図である。
【図３】先行技術に係る、磁気センサと信号変調器とから構成される回路を示す図である。
【図４】本発明に係る、４つのセンサと制御回路とから構成されるセンサシステムの例を示す図である。
【図５Ａ】センサ配置の第１の構成を示す図である。
【図５Ｂ】センサ配置の第２の構成を示す図である。
【図５Ｃ】センサ配置の第３の構成を示す図である。
【図６】センサ平面における位置合わせ時の磁石の経跡を示す図である。
【符号の説明】
【００４７】
９  磁石
１０−１３  センサ
２１−２８  センサ出力端子
３０−３３  信号変調器
４１−４８  信号変調器の入力端子
５１−５８  信号変調器の出力端子
６０  制御装置
７０−７３  相互コンダクタンス増幅器
８０  制御回路
８１  制御入力端子
８２  データ出力端子
９０  加算手段
９１、９２  抵抗器
９３、９４  信号出力端子
＋  信号変調器の正の状態
−  信号変調器の負の（反転された）状態
Ｋ１  センサ配置の第１の構成
Ｋ２  センサ配置の第２の構成
Ｋ３  センサ配置の第３の構成
Ｐ１  最初の位置
Ｐ６  最終の位置
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
2009508119.tif 000009
【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６】
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【手続補正書】
【提出日】平成19年6月25日(2007.6.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれがセンサによって検知される磁界に対応する電流を供給する、少なくとも４つの磁気センサ（１０、１１、１２、１３）の配置と、
それぞれが前記磁気センサ（１０、１１、１２、１３）の１つと接続され、かつ、第１の状態（＋）においては、センサ（１０、１１、１２、１３）から受信された前記電流を、第２の状態（−）においては、前記センサ（１０、１１、１２、１３）から受信された前記電流の反転を、出力するよう適応される、少なくとも２つの制御状態を有する、少なくとも４つの信号変調器（３０、３１、３２、３３）と、
前記少なくとも４つの信号変調器（３０、３１、３２、３３）によって供給された前記電流が、電気的に全電流に加算されるように、前記信号変調器（３０、３１、３２、３３）によって出力される前記電流を、並列に接続することによって加算するための手段（９０）と、
磁石（９）の磁界が、前記センサ（１０、１１、１２、１３）によって感知され得るように配置される、径方向に磁化される磁気源（９）と、
を備え、
さらに、データ出力端子（８２）と、少なくとも２つの異なるモードに切り替えることを可能にするよう構成された、少なくとも１つの制御入力端子（８１）を有する制御回路（８０）を備え、
通常の動作モードにおいては、前記信号変調器（３０、３１、３２、３３）は、前記径方向に磁化される磁気源（９）の角位置に対応する前記全電流に基づく信号が、前記データ出力端子（８２）に出力されるように構成され、かつ、
位置合わせの動作モードにおいては、前記径方向に磁化される磁気源（９）の位置が、前記磁気センサ（１０、１１、１２、１３）に対して位置合わせされ得るように、前記信号変調器（３０、３１、３２、３３）は、前記センサ（１０、１１、１２、１３）によって検出された平均磁界強度に対応する前記全電流に基づく信号が、前記データ出力端子（８２）に出力されるように構成される、
ことを特徴とする、回転角を測定するためのセンサシステム。
【請求項２】
前記少なくとも４つの磁気センサ（１０、１１、１２、１３）は、１つの平面上に配置されることを特徴とする請求項１に記載のセンサシステム。
【請求項３】
前記少なくとも４つの磁気センサ（１０、１１、１２、１３）は、行と列の２次元配列に配置されることを特徴とする請求項２に記載のセンサシステム。
【請求項４】
前記通常の動作モードにおいて、前記磁気センサ（１０、１１、１２、１３）は、第１（Ｋ１）のまたは第２（Ｋ２）の構成のいずれかに構成され、前記第１の構成（Ｋ１）は、第１の方向において磁界を測定することが可能であり、前記第２の構成（Ｋ２）は、基本的に前記第１の方向に直角の第２の方向において磁界を測定することが可能であり、前記第１および第２の方向は、前記径方向に磁化される磁気源（９）の回転軸に直角であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のセンサシステム。
【請求項５】
前記第１の構成（Ｋ１）において、前記第１および前記第２のセンサ（１０、１１）の前記信号変調器（３０、３１）は、第１の状態（＋）に構成され、前記第３および前記第４のセンサ（１２、１３）の前記信号変調器（３２、３３）は、第２の状態（−）に構成され、かつ、
前記第２の構成（Ｋ２）において、前記第２および前記第３のセンサ（１１、１２）の前記信号変調器（３１、３２）は、前記第１の状態（＋）に構成され、前記第１および前記第４のセンサ（１０、１３）の前記信号変調器（３０、３３）は、前記第２の状態（−）に構成される、
ことを特徴とする請求項４に記載のセンサシステム。
【請求項６】
前記位置合わせの動作モードにおいて、すべてのセンサ（１０、１１、１２、１３）の前記信号変調器（３０、３１、３２、３３）は、同一の状態に構成され、すなわち、すべての信号変調器（３０、３１、３２、３３）は前記第１の状態（＋）に構成されるか、またはすべての信号変調器（３０、３１、３２、３３）は前記第２の状態（−）に構成されることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載のセンサシステム。
【請求項７】
前記磁気センサ（１０、１１、１２、１３）は、ホールセンサであることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載のセンサシステム。
【請求項８】
少なくとも前記センサ（１０、１１、１２、１３）、前記信号変調器（３０、３１、３２、３３）、前記加算するための手段（９０）、および前記制御回路（８０）は、１つの集積回路に集積されることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載のセンサシステム。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれか１項に記載のセンサシステムを動作する方法であって、
前記位置合わせのモードを選択するために、前記制御回路（８０）の前記制御入力端子（８１）に好適な制御信号を送信するステップと、
前記センサ配置を、位置合わせに使用される構成（Ｋ３）に切り替えるステップであって、その構成において、前記平均磁界強度に対応する信号を供給するために、前記少なくとも４つのセンサ（１０、１１、１２、１３）によって供給された前記信号が加算されるように、すべてのセンサ（１０、１１、１２、１３）の前記信号変調器（３０、３１、３２、３３）は、同一の状態に構成されるステップと、
前記径方向に磁化される磁気源（９）が回転する間に、前記データ出力端子（８２）を使用して平均磁界を繰り返し測定するステップと、
前記測定された平均磁界におけるばらつきが、前記径方向に磁化される磁気源（９）の少なくとも一回転について最小になるまで、前記磁気センサ（１０、１１、１２、１３）配置に対して前記径方向に磁化される磁気源（９）を繰り返し位置合わせするステップと、
を実行することにより、前記径方向に磁化される磁気源（９）が位置合わせされることを特徴とする方法。
【請求項１０】
位置合わせの間、前記径方向に磁化される磁気源（９）は、前記データ出力端子（８２）において測定される前記信号が最小になるように、位置合わせされることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記径方向に磁化される磁気源（９）の位置合わせは、
ある平面における前記磁石（９）の位置の位置合わせ、
前記磁石（９）の回転軸の角度の位置合わせ、または、
前記磁石（９）の回転軸の位置の位置合わせ、
のうち少なくとも１つを備えることを特徴とする請求項９または１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記制御回路（８０）の前記制御入力端子（８１）に好適な制御信号を送信することによって、前記通常の動作モードを選択するステップと、
前記センサ配置を第１の構成（Ｋ１）に切り替えるステップと、
前記第１の構成（Ｋ１）で前記センサの出力を測定し、格納するステップと、
前記センサ配置を第２の構成（Ｋ２）に切り替えるステップと、
前記第２の構成（Ｋ２）で前記センサの出力を測定し、格納するステップと、
前記第１（Ｋ１）および第２の構成（Ｋ２）において獲得された前記格納された測定値を使用して、前記径方向に磁化される磁気源（９）の角位置を計算するステップと、
前記径方向に磁化される磁気源の角位置に対応する信号を、前記データ出力端子（８２）に出力するステップと、
をさらに備えることを特徴とする請求項９ないし１１のいずれか１項に記載の方法。
【手続補正書】
【提出日】平成20年3月12日(2008.3.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
それぞれがセンサによって計測される磁界の強度に比例する電圧を出力する、少なくとも４つの磁気センサ（１０、１１、１２、１３）の配置と、
それぞれが前記磁気センサ（１０、１１、１２、１３）の１つと接続され、かつ、第１の状態（＋）においては、センサ（１０、１１、１２、１３）によって出力された電圧に対応する電流を、第２の状態（−）においては、前記センサ（１０、１１、１２、１３）によって出力された前記電圧の反転に対応する電流を、出力するよう適応される、少なくとも２つの制御状態を有する、少なくとも４つの信号変調器（３０、３１、３２、３３）と、
前記少なくとも４つの信号変調器（３０、３１、３２、３３）によって供給された前記電流が、電気的に全電流に加算されるように、前記信号変調器（３０、３１、３２、３３）によって出力される前記電流を、並列に接続することによって加算するための手段（９０）と、
磁石（９）の磁界が、前記センサ（１０、１１、１２、１３）によって感知され得るように配置される、径方向に磁化される磁気源（９）と、
を備え、
さらに、データ出力端子（８２）と、少なくとも２つの異なるモードに切り替えることを可能にする、少なくとも１つの制御入力端子（８１）を有する制御回路（８０）を備え、
通常の動作モードにおいては、前記信号変調器（３０、３１、３２、３３）は、前記径方向に磁化される磁気源（９）の角位置に対応する前記全電流に基づく信号が、前記データ出力端子（８２）に出力されるように構成され、かつ、
位置合わせの動作モードにおいては、前記径方向に磁化される磁気源（９）の位置が、前記磁気センサ（１０、１１、１２、１３）に対して位置合わせされ得るように、前記信号変調器（３０、３１、３２、３３）は、前記センサ（１０、１１、１２、１３）によって検出された平均磁界強度に対応する前記全電流に基づく信号が、前記データ出力端子（８２）に出力されるように構成される、
ことを特徴とする、回転角を測定するためのセンサシステム。
【国際調査報告】
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