(57)【要約】【課題】【解決手段】ロータ２用の角速度センサ、及び角速度を決定する方法であり、この方法において、ロータ２の少なくとも１つのそれ以前の完全な１回転の間、感知手段５を事象発生手段４が通過するときの時間からの情報を使用して、事象発生手段４が感知手段５を通過するときの位置が決定される。本発明は、電力支援型操縦装置におけるブラシレス永久磁石モータの整流点を検出するため、ホール効果センサを使用するときに特に適用可能である。
2005513483.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータの周りで角度的に隔てられた位置に配置された少なくとも２つの事象発生手段と、
ロータが感知手段に対してその軸線の周りで回転するとき、時間的に隔てられた複数の事象であって、事象の各々がそれぞれの事象発生手段が感知手段を通過するときに生ずる前記複数の事象を発生させ得るようにされた角度位置感知手段と、
それぞれの感知された事象が生ずる時間を記録し得るようにされた事象時間の測定手段と、
事象が生ずるときのロータの角度位置を決定し得るようにされた事象位置の決定手段と、
事象が生ずるときの測定時間及び事象が生ずるときのロータの決定された角度位置に基づいて、２つの時間的に隔たった事象間のロータの平均速度を決定し得るようにされた速度決定手段と、を備える、ロータの角速度を検出する角速度センサにおいて、
事象位置の決定手段が、ロータの少なくとも１つのそれ以前の完全な１回転の間、事象時間の測定手段からそれ以前に得られた情報によって少なくとも２つの事象発生手段の相対的な角度位置を決定することを特徴とする、ロータの角速度を検出する角速度センサ。
【請求項２】
請求項１の角速度センサにおいて、事象位置の決定手段が、装置の最初の試験運転の間に得られた測定値から事象発生手段の相対的な角度位置を決定するようにされた、角速度センサ。
【請求項３】
請求項１又は２の角速度センサにおいて、事象位置の決定手段が、ロータが作動する間、規則的な間隔にて事象発生手段の相対的な角度位置を更新する、角速度センサ。
【請求項４】
請求項１から３の何れかの角速度センサにおいて、
事象位置の決定手段が、
ロータが完全に１回転するのに要する経過時間を決定する第一の手段と、
経過時間から完全に１回転に亙る平均速度を決定する第二の手段と、
完全な１回転の間に生じた２つの事象間の経過時間を決定する第三の手段と、
第二の手段からの平均速度及び第三の手段からの経過時間に基づいて、２つの事象間のロータの変位を決定する第四の手段とを備える、角速度センサ。
【請求項５】
請求項４の角速度センサにおいて、完全な１回転に亙って得られた平均速度が、その回転中に生じた各対の時間的に隔たった隣接する各対の事象間の変位角度を決定すべく使用される、角速度センサ。
【請求項６】
請求項４の角速度センサにおいて、装置が、各々が異なる事象の時点にて開始する完全な１回転に相応する、１組みの平均速度値を決定し、これらの平均速度を採用して、完全に１回転するとき、それより前の１回転の途中付近における事象の相対的位置を決定する、角速度センサ。
【請求項７】
請求項４から６の何れか１つの速度センサにおいて、第１対の事象の相対的な角度位置を決定するよう１回転する間の第１対の事象に対する時間を測定し、また、その後、第２対の事象の相対的な角度位置を決定するよう異なる回転の後のなんらかの時間を測定する、角速度センサ。
【請求項８】
請求項１から７の何れかの角速度センサにおいて、事象発生手段の各々がその理想的な位置から逸脱する程度を表わす１組みの誤差補正値がメモリに保存される、角速度センサ。
【請求項９】
請求項８の角速度センサにおいて、決定された角度位置の値と共に、又は該決定された角度位置の値に代えて、誤差補正値が、メモリに保存される、角速度センサ。
【請求項１０】
請求項８又は９の角速度センサにおいて、装置が、１回転に亙って生ずる事象の各々に対する１組みの理想的な角度位置の値をメモリに保存する、角速度センサ。
【請求項１１】
請求項１から１０の何れかの角速度センサにおいて、事象発生手段が、ロータの周りに配置された磁石を備え、また、感知手段が、少なくとも１つの電磁センサを備える、角速度センサ。
【請求項１２】
ロータの周りに角度的に隔てた位置に配置された少なくとも２つの事象発生手段の角度位置を決定する方法において、
ロータが感知手段に対してその軸線の周りで回転するとき、複数の時間的に隔てられた事象であって、該事象の各々が、それぞれの事象発生手段が完全な１回転に亙って感知手段を通過するとき生ずる前記複数の事象を発生させるステップと、
それぞれの感知された事象が生ずる時点を記録するステップと、
ロータが完全に１回転するのに要する時間を決定するステップと、
完全に１回転するための経過時間から完全な１回転に亙るロータの平均速度を決定するステップと、
完全に１回転するための決定された平均速度から２つの事象発生手段の相対的な角度位置と、該完全な１回転する間の２つの事象の測定間の経過時間とを決定するステップとを備える、方法。
【請求項１３】
請求項１２の方法において、完全に１回転するために要する時間が、１つの事象発生手段が２つの時間的に隔たった事象を発生するのに要した経過時間を測定することで決定される、方法。
【請求項１４】
請求項１２又は１３の方法において、事象発生手段の各々が、該手段が特異に識別することを許容する特異な識別可能な事象を発生させる、方法。
【請求項１５】
請求項１２又は１３の方法において、事象発生手段の合計数が知られたならば、完全な１回転の経過時間が、生じた事象の数をカウントすることで決定される、方法。
【請求項１６】
請求項１２から１５の何れか１つの方法において、各々の１つがそれぞれの事象の時点にて開始するロータの完全な１回転に相応する１組みの平均速度値を決定し、平均値の各々を使用して、平均速度を求めたそれぞれの完全な１回転中のより以前の１回転の途中付近で生じる事象間の相対的な変位を決定する、方法。
【請求項１７】
請求項１２から１６の何れか１つの方法において、ロータが１回転の間、安定的な一定の速度で回転すると決定されたならば、単一の平均値を使用して、その回転中の事象の各々の相対的位置を決定する、方法。
【請求項１８】
請求項１２から１７の何れか１つの方法において、ｎ個の事象発生手段からｎ個の時間値のローリング組みを保存するステップを備える、方法。
【請求項１９】
請求項１８の方法において、ｎ個のそれ以前の事象に対し時間を共に加えることにより、現在の事象の時点まで、完全に１回転するのに要する合計経過時間、従って、平均速度を決定するステップを更に備える、方法。
【請求項２０】
請求項１９の方法において、ローリング組みの値の中央付近にて２つの事象の間の経過時間を決定するステップと、この経過時間を平均速度と組み合わせて２つの事象の間のロータの変位角度、従ってその相対的な角度位置を決定するステップとを更に備える、方法。
【請求項２１】
請求項１８から２０の何れか１つの方法において、完全な組みのｎ個の相対的な位置の値が保存される迄、完全な１回転に亙って１つの事象が生じる各時間毎に反復される、方法。
【請求項２２】
請求項２１の方法において、完全な組みの位置の値が、事象が生じるときの時間を監視し、どの事象が生じたかを識別し、保存した値から事象間のロータの変位を決定し、その変位を経過時間で除して速度を決定することにより、ロータの速度を決定するために使用される、方法。
【請求項２３】
ロータの角速度を決定する方法であって、請求項１２から２２のいずれか１つの方法を使用して、ロータの周りで隔てられた複数の事象発生手段の位置を決定する最初のステップと、その後に、事象が生じたときの角度位置と共に事象間の経過時間を測定し、ロータの速度を決定するステップとを備える、ロータの角速度を決定する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、角速度センサの改良、特に、電気モータにおけるロータの角度位置を決定するのに適した角速度センサに関する。本発明は、また、ロータの角速度を決定する方法にも関する。
【背景技術】
【０００２】
本明細書において、「ロータ」という用語は、軸線の周りを自由に回転する装置又は要素を説明するために使用している。該ロータは、一般に、電気モータのロータを備え、実際上、本発明は、主として、その後に、モータの制御方法にて使用すべくモータにおけるロータの角度位置を監視する研究から生じたものである。しかし、この用語は、狭い意味にて解釈されるべきではなく、その他の物の内、車の操縦システムの操縦軸を含む、より広い解釈を与えるべきであることを理解する必要がある。
【０００３】
ロータの角度位置を測定するため、多岐に亙る角度位置センサが開発されている。ロータの角速度を決定する最も一般的な方法は、ロータにおける不動位置が完全に１回転する経過時間を決定するセンサを提供することである。ロータが旋回する速度が速ければ速い程、その不動点がセンサを通過し且つ、センサを再度通過する前に、１回転し了えるのに要する経過時間は、益々、短くなる。
【０００４】
ロータにおける不動点が通過するのを感知するのに伴なう１つの問題点は、完全な１回転毎に１回だけ速度値が発生されることである。ロータが比較的ゆっくりと回転するならば、速度値の更新時間は、遅過ぎて正確な測定値を得ることはできない。このため、センサにおける応答時間を改良するためには、ロータの周りで等間隔に隔てられた多数の異なる不動点を提供することが一般的である。例えば、９０°の間隔にて４つの点を提供することができる。この場合、ロータが１／４回転したときに、１つの速度信号を発生させることができる。
【０００５】
ロータが１回転する毎に１つ以上の出力を発生させる、広く使用されている角速度センサの一例は、電気モータの磁石の極片が通過するのを検出するホール効果感知装置を使用することである。
【０００６】
ホール効果センサの状態は、磁石の縁部が要素の感知領域を通過するとき毎に変化する。このように、ロータ磁石が通過することは、センサにより使用される不動の測定点を画成することになる。１つ以上の磁石が使用されるとき、各回転内に、１つ以上の不動点が提供される。
【０００７】
ロータが回転する毎に多数の不動点が検出される任意のシステムに共通する１つの問題点は、不動点の位置決めが不正確であることに起因して生ずる。簡単なシステムにおいて、不動点は、添付図面の図２（ａ）に示すように、等角度に隔たった位置に配置されている。６つの磁石２１、２２、２３、２４、２５、２６がロータ２０の周りで等角度αに隔てられている。
【０００８】
角度間隔が知られたならば、センサを通過する隣接する不動点間の経過時間を測定することにより、速度は容易に決定される。しかし、不動点が正確に位置決めされていないならば、隣接する点の間の間隔が変化し、このため、ロータが一定の速度で回転しているときでも、経過時間から簡単に決定される速度が変化すると考えられる。このことは、添付図面の図２（ｂ）に示してある。２対の磁石２１、２２と２２、２３との間の間隔α１、α２は、明らかに等しくない。
【０００９】
我々は、特定のロータの磁石の正確な角度位置は、製造許容公差及び磁石をロータに取り付けることに伴う制約のため、不確実であることが分かった。これにより、ロータが回転するとき、予想される角度の転移点の僅かに前方に又は後方に、磁石間の転移が生ずることになろう。この整合外れは、ランダムであることがしばしばであり且つ、予見不可能である。
【００１０】
１つの不動点のみが提供されるとき、常に、不動点を感知する毎に、完全に１回転するから、整合外れの問題は生じない。この理由のため、従来技術の速度技術は、高精度が必要とされる場合、完全な１回転に亙る測定を利用するか又は、単に整合外れに起因して生ずる誤差を許容したものに過ぎない。
【発明の開示】
【００１１】
本発明の１つの目的は、ロータにおける不動点の整合外れに関係した問題点を解決する角度位置センサを提供することである。本発明の更なる目的は、上述したロータ磁石のような、不動の感知点の不正確な整合に関係した問題が少なくとも部分的に存在しない、ロータの角度位置を監視する方法を提供することである。
【００１２】
本発明の第一の側面によれば、本発明は、
ロータの周りで角度的に隔てられた位置に配置された少なくとも２つの事象発生手段と、
ロータが感知手段に対してその軸線の周りで回転するとき、時間的に隔てられた複数の事象であって、事象の各々がそれぞれの事象発生手段が感知手段を通過するときに生ずる前記複数の事象を発生させ得るようにされた角度位置感知手段と、
それぞれの感知された事象が生ずる時間を記録し得るようにされた事象時間の測定手段と、
事象が生ずるときのロータの角度位置を決定し得るようにされた事象位置の決定手段と、
事象が生ずるときの測定時間及び事象が生ずるときのロータの決定された角度位置に基づいて、２つの時間的に隔たった事象間のロータの平均速度を決定し得るようにされた速度決定手段と、を備える、ロータの角速度を検出する角速度センサであって、
事象位置の決定手段が、ロータの少なくとも１つのそれ以前の完全な１回転の間、事象時間の測定手段からそれ以前に得られた情報によって２つの事象発生手段の相対的な角度位置を決定することを特徴とする、ロータの角速度を検出する角速度センサを提供する。
【００１３】
このように、本発明は、ロータのそれ以前の回転の間に事象が生じたときの時間の測定値から得られた情報を使用して、事象発生手段の相対的な角度位置を決定する。このことは、２つ以上の事象発生手段がロータの周りに隔てられた場合に生ずるであろう整合外れ誤差に対し装置が自動的に影響されないようにすることを許容する。事象が「理想的な」不動位置にて生ずると想定することに代えて、装置は、事象発生手段が配置された位置を実際に決定し、正確な速度値が決定されることを許容する。
【００１４】
事象位置の決定手段は、装置の最初の試験運転の間に得られた測定値から事象発生手段の相対的な角度位置を決定し得るようにすることができる。
決定された位置の値は、装置をその後に使用し得るようにメモリに保存することができる。これと代替的に、事象位置の決定手段は、ロータが作動する間、規則的な間隔にて又は多分、連続的にさえ、その値を更新することができる。これらの値は、センサが不作用状態に置かれている各期間の後にセンサが始動される毎に、更新されるようにしてもよい。
【００１５】
事象位置の決定手段は、
ロータが完全に１回転するのに要する経過時間を決定する第一の手段と、
経過時間から完全に１回転に亙る平均速度を決定する第二の手段と、
完全な１回転の間に生じた２つの事象間の経過時間を決定する第三の手段と、
第二の手段からの平均速度及び第三の手段からの経過時間に基づいて、２つの事象間のロータの変位を決定する第四の手段とを備えることができる。
【００１６】
完全な１回転に対する平均速度が得られるため、その平均速度は、事象発生手段の何らの整合誤差が存在しないから、平均速度を高精度にて計算することができる。次に、この平均値は、回転する間の２つの事象に対する時間の測定値と共に使用し、それらの相対的位置を決定する。
【００１７】
完全な１回転に亙って得られた平均速度を使用して、その回転中に生じた各対の時間的に隔たった隣接する事象間の変位角度を決定することが可能である。しかし、かかる方策は好ましくない。
【００１８】
ロータが一定速度の安定状態にあり、測定された完全な１回転に亙って安定的な減速又は安定的な加速状態にある場合を考える。３つの場合の全てにおいて、完全に１回転するときの平均速度は、ロータが１回転の途中にあるときの時点にてロータの平均速度の正確な測定値を提供することになろう。回転中のその他の時点において、ロータが一定の速度で作動していない限り、その平均速度値は不正確であろう。
【００１９】
このことに鑑みて、我々は、回転する間の途中の時点付近にて生ずる事象の平均角度位置を決定するときにだけ平均速度を使用するべきであることが分かった。
このため、装置は、各々の値が異なる事象の時点にて開始する完全な１回転に相応する、１組みの平均速度値を決定し、この平均速度を採用して、完全に１回転するとき、それより前の１回転の途中付近における事象の相対的位置を決定することができる。
【００２０】
このため、ロータが１回転する間に得られた情報から各対の事象の角度位置が決定されることは、必須のことではないことが理解されよう。１回転する間の第１対の事象に対する時間を測定し、相対的な角度位置を決定することができる。また、異なる回転の後のなんらかの時点にて時間を測定し、異なる対の事象の相対的な角度位置を決定することもできる。
【００２１】
多くの場合、事象発生手段の各々の理想的な位置は既知であろう。これらの位置は、典型的に、ロータの周りで均一に隔てられよう。この場合、事象発生手段の実際の相対的位置を表わす値を保存することに代えて、事象発生手段の各々がその理想的な位置から逸脱する程度を表わす１組みの誤差補正値を保存してもよい。
【００２２】
誤差補正値は、決定された角度位置の値と共に、又は決定された角度位置の値に代えて、メモリに保存することができる。ロータが完全に１回転する毎に、各事象に対し誤差補正値を決定し且つ、保存することができる。
【００２３】
誤差補正値を決定するためには、１回転に亙って生ずる各事象に対し装置が１組みの理想的な角度位置の値をメモリに保存することが必須である。この値は、１組みのデータ値、又は、理想的な位置を決定するための基礎になる保存された関数を備えることができる。例えば、１回転毎の事象の数及びその理想的な角度間隔をメモリに保存することができる。
【００２４】
要するに、保存手段は、ロータが回転するときに生ずる各事象に対し、１組みの誤差値又は実際の角度位置の値を保持することになろう。このように、１つの事象が生ずる毎に、その誤差は、事象が生じたときのロータの正確な角度位置を表示し得るように考慮に入れることができる。
【００２５】
事象発生手段は、ロータの周りに配置された磁石を備えることができ、また、感知手段は、１つ以上、より好ましくは、３つの電磁センサを備えることができる。適当なセンサは、ホール効果を使用して、磁石の極片が通過するのを検出するものである。
【００２６】
時間測定手段は、カウンタを備えることができる。該カウンタは、１つの事象が生じたとき毎に作動させ且つ、後続の事象が生じたとき毎に停止させることができる。事象の間の合計カウント数は、事象の間の時間を表示することになろう。勿論、時間的に隔てられた事象間の経過時間を測定する多くのその他の装置が可能である。
【００２７】
第二の側面によれば、本発明は、ロータの周りで角度的に隔てた位置に配置された少なくとも２つの事象発生手段の角度位置を決定する方法であって、
ロータが感知手段に対してその軸線の周りで回転するとき、複数の時間的に隔てられた事象であって、その各々が、それぞれの事象発生手段が完全な１回転に亙って感知手段を通過するとき該事象が生ずるようにするステップと、
それぞれの感知された事象が生ずる時点を記録するステップと、
ロータが完全に１回転するのに要する時間を決定するステップと、
完全に１回転するための経過時間から完全な１回転に亙るロータの平均速度を決定するステップと、
完全に１回転するための決定された平均速度から２つの事象発生手段の相対的な角度位置と、該完全な１回転する間の２つの事象の測定間の経過時間とを決定するステップとを備える、方法を提供する。
【００２８】
このため、該方法は、１回転する間の２つの事象に対する経過時間の測定値を完全に１回転する間に決定された平均値と組み合わせて、事象が生じた実際の位置を決定する。
完全に１回転するために要する時間は、１つの事象発生手段が２つの時間的に隔たった事象を発生するのに要した経過時間を測定することで決定することができる。
【００２９】
事象発生手段の各々は、該手段がこの機能を果たすべく特異に識別することを許容する特異な識別可能な事象を発生させることができる。これと代替的に、事象発生手段の合計数が知られたならば、完全な１回転の経過時間は、生じた事象の数をカウントすることで決定してもよい。
【００３０】
この方法は、各々の１つがそれぞれの事象の時点にて開始するロータの完全な１回転に相応する１組みの平均速度値を決定し、平均値の各々を使用して、平均速度を求めたそれぞれの完全な１回転中のより以前の１回転の途中付近で生じる事象間の相対的な変位を決定することができる。
【００３１】
該方法は、２つの事象発生手段と共にのみ使用可能である一方にて、該方法は、２つ以上の多数の事象発生手段と共に使用するのに適している。実際上、ｎ個の事象発生手段の場合、決定するため、ｎ個の相対的な角度位置があることになろう。このことは、事象ｎ＝ｍ（ｍ＝１からｎまで）にて開始して完全に１回転するための時間を測定し、完全に１回転するときのロータの平均速度を決定し、この平均速度をその回転中の略途中（すなわち、ｎ＝ｍ／２）にて生ずる事象間の経過時間と組み合わせることにより、本発明の方法を使用することで実現可能である。このことは、最高精度を提供することになる。しかし、ロータがその１回転の間、安定的な一定の速度で回転すると決定することができるならば、単一の平均値を確実に使用して、その回転中の各事象の相対的な位置を決定することができる。
【００３２】
該方法は、ｎ個の事象発生手段からｎ個の時間値のローリング組みを保存することができる。このように、任意の事象の発生時点にてｎ個のそれ以前の事象の時間がバッファ装置に保存されることになろう。
【００３３】
次に、該方法は、ｎ個のそれ以前の事象に対しバッファ装置に保持された全体時間を共に加えることにより、現在の事象の時点まで完全に１回転するのに要する合計経過時間を決定することを備えることができる。この経過時間から１回転するための平均速度を決定することができる。
【００３４】
最後に、該方法は、ローリング組みの値の中央付近にて２つの事象の間の経過時間を決定するステップと、この経過時間を平均速度と組み合わせて２つの事象の間のロータの変位角度、従ってその相対的な角度位置を決定するステップとを備えることができる。これはメモリに保存することができる。
【００３５】
該方法は、完全な組みのｎ個の相対的な位置の値が保存される迄、完全な１回転に亙って１つの事象が生じる各時間毎に反復することができる。
完全な組みの位置の値が保存されたならば、該方法は、停止し又はロータが回転するとき、連続的に更新することができる。
【００３６】
完全な組みの位置の値が保存されたならば、事象が生じるときの時間を監視し、どの事象が生じたかを識別し、保存した値から事象間のロータの変位を決定し、その変位を経過時間で除して速度を決定することにより、これらの値は、ロータの速度を決定するために使用することができる。
【００３７】
第三の側面によれば、本発明は、ロータの角速度を決定する方法であって、本発明の第二の側面の方法を使用して、ロータの周りで隔てられた複数の事象発生手段の位置を決定する最初のステップと、その後に、事象が生じたときの角度位置と共に事象間の経過時間を測定し、ロータの速度を決定するステップとを備える方法を提供する。
【実施例】
【００３８】
次に、添付図面を参照して、本発明の単に一例としての実施の形態に関して説明する。
一例として添付図面に示した、角速度センサは、図１に示した電気モータの角度位置を監視するのに特に適している。モータ１は、３相星形接続型のブラシレス永久磁石（ＰＭ）の形態を備えている。その電磁の設計は、６極永久磁石ロータ２及び９溝銅巻線ステータ３を有している。６つの磁石４が全体として、ロータの周りで均一に隔てられる。ロータが機械的に完全に１回転するとき、ステータ上の任意の点にて６つのＰＭ南北極の転移部分が見える。
【００３９】
ホール効果アレイ５は、ステータに固定されており、該ステータは、ロータの周りで４０°の機械的間隔に隔てて配置された３つの電磁センサ（図示せず）を備えている。センサの各々は、ロータにおける磁石の南北の極が通過するとき、２つの偏極状態の１つをとることができる。ホール効果センサの各々は、モータが回転するとき、１つの状況から別の状況へと変化する。センサ出力のパターンは、添付図面の図２に示したモータの電気的位置を示すべく６つの異なる状況を示すことができる。添付図面の図１に示したモータの型式に対し、ロータが機械的に完全に１回転する毎のパターンは、３回反復して、１回転毎に合計１８回の「事象」の転移を与えることが分かる。
【００４０】
感知手段５の出力は、添付図面の図３に示すように、プロセッサ６に送られる。該プロセッサ６は、また、タイマー７から１つのカウント信号を受け取る。ホール効果センサ５の出力に１つの事象が生じる毎に、その事象は、プロセッサに送られる。プロセッサは、プロセッサ６と関係した電子メモリ８の領域内に保存される事象の数（ｎ＝１から１８）を記録する。また、その事象が生じた時点（ｔ１からｔ１８）もローリングバッファ装置のメモリに保存される。
【００４１】
完全に１回転した後、合計１８事象のアレイ及びその関係した時間値は、メモリに保持されたバッファ装置に保存される。このことは、添付図面の図４に示してある。
バッファ装置が満杯になったならば、最後の事象は、バッファ装置に入力されるから、プロセッサは、ローリングバッファ装置に保持された時間の全てを合算することにより、完全に１回転するための合計時間を決定する。
【００４２】
１回転するための平均時間から、時間（秒による）を角度（３６０°）で除すことにより、回転中のロータの平均速度（秒当たりの角度）が決定される。
一定の速度時、平均速度を使用して、事象間の経過時間に平均速度を乗ずることにより、バッファ装置内の隣接する各々の事象間の変位角度を決定することができよう。
【００４３】
しかし、モータが加速し又は減速するならば、平均速度は、全ての転移点に対して正確ではない。
外れ値の正確さを向上させるため、モータは、減速し又は加速し、又は安定的な速度にて回転するものと想定する。このように想定したならば、平均速度値は、半回転先の転移に対する外れ値を決定するときに使用し得るように正確となるであろう。このため、この時点にて、外れ誤差を計算する。
【００４４】
例えば、１８回の完全な組みが計算されたとき、その全体の組みに亙る平均速度が計算される。次に、この平均速度を使用して、第９回目及び第１０回目の事象間の変位角度を決定する。この変位は、図４に示すように、メモリに保存される。
【００４５】
次の事象（２回目の回転に対しｎ＝２の事象）が受け取られたとき、第一の事象の時間は、ローリングバッファ装置外に出力され、図５に示すように、新たな事象が入力される。新しいバッファ装置のコンテンツにより示された平均回転速度は、再度、計算される。この時点にて、平均値を使用して、第１０回目の事象と第１１回目の事象との間の変位を決定する。これもメモリに保存される。このことは、図５に示されている。
【００４６】
測定過程は、全ての隣接する対の事象間の変位角度がメモリに保存される迄、１８回、続けられる。このことは、各事象の相対的な角度位置の測定値を提供することになる。
完全な組みの外れ誤差値が決定されたならば、これらの値は、センサのその後の作用の間にロータの正確な角速度を決定するために、使用される。２つの事象間の時間が決定され、また、事象が実際に生じたときの角度位置は、事象を識別することにより知ることができる。次に、事象間の変位を事象間の経過時間と組み合わせることにより、速度を直接、知ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の第一の側面に従って速度センサにより監視されるモータの断面図である。
【図２】２（ａ）は、完全に隔てられたロータ磁石を有するロータの断面図である。２（ｂ）は、不完全な整合状態にあるロータ磁石を有する同一のロータの図である。
【図３】本発明のセンサの概略図である。
【図４】完全に１回転した後のセンサのメモリ内のローリングバッファ装置のコンテンツを示す図である。
【図５】図４に示したバッファ装置のコンテンツが次の事象が生じるときに変化する様子を示す図である。
【図１】
2005513483.tif 000003
【図２】
2005513483.tif 000004
【図３】
2005513483.tif 000005
【図４】
2005513483.tif 000006
【図５】
2005513483.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成15年9月12日(2003.9.12)
【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】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータの周りで角度的に隔てられた位置に配置された少なくとも２つの事象発生手段と、
ロータが感知手段に対してその軸線の周りで回転するとき、時間的に隔てられた複数の事象であって、事象の各々がそれぞれの事象発生手段が感知手段を通過するときに生ずる前記複数の事象を発生させ得るようにされた角度位置感知手段と、
それぞれの感知された事象が生ずる時間を記録し得るようにされた事象時間の測定手段と、
事象が生ずるときのロータの角度位置を決定し得るようにされた事象位置の決定手段と、
事象が生ずるときの測定時間及び事象が生ずるときのロータの決定された角度位置に基づいて、２つの時間的に隔たった事象間のロータの平均速度を決定し得るようにされた速度決定手段と、を備える、ロータの角速度を検出する角速度センサにおいて、
事象位置の決定手段が、ロータの少なくとも１つのそれ以前の完全な１回転の間、事象時間の測定手段からそれ以前に得られた情報によって少なくとも２つの事象発生手段の相対的な角度位置を決定し、
事象位置の決定手段が、
ロータが完全に１回転するのに要する経過時間を決定する第一の手段と、
経過時間から完全に１回転に亙る平均速度を決定する第二の手段と、
完全な１回転の間に生じた２つの事象間の経過時間を決定する第三の手段と、
第二の手段からの平均速度及び第三の手段からの経過時間に基づいて、２つの事象間のロータの変位を決定する第四の手段とを備え、
該装置が、各々が異なる事象の時点にて開始する完全な１回転に相応する、１組みの平均速度値を決定し、これらの平均速度を採用して、完全に１回転するとき、それより前の１回転の途中付近における事象の相対的位置を決定することを特徴とする、ロータの角速度を検出する角速度センサ。
【請求項２】
請求項１の角速度センサにおいて、事象位置の決定手段が、装置の最初の試験運転の間に得られた測定値から事象発生手段の相対的な角度位置を決定するようにされた、角速度センサ。
【請求項３】
請求項１又は２の角速度センサにおいて、事象位置の決定手段が、ロータが作動する間、規則的な間隔にて事象発生手段の相対的な角度位置を更新する、角速度センサ。
【請求項４】
請求項１から３の何れかの速度センサにおいて、第１対の事象の相対的な角度位置を決定するよう１回転する間の第１対の事象に対する時間を測定し、また、その後、第２対の事象の相対的な角度位置を決定するよう異なる回転の後のなんらかの時間を測定する、角速度センサ。
【請求項５】
請求項１から４の何れかの角速度センサにおいて、事象発生手段の各々がその理想的な位置から逸脱する程度を表わす１組みの誤差補正値がメモリに保存される、角速度センサ。
【請求項６】
請求項５の角速度センサにおいて、決定された角度位置の値と共に、又は該決定された角度位置の値に代えて、誤差補正値が、メモリに保存される、角速度センサ。
【請求項７】
請求項５又は６の角速度センサにおいて、装置が、１回転に亙って生ずる事象の各々に対する１組みの理想的な角度位置の値をメモリに保存する、角速度センサ。
【請求項８】
請求項１から７の何れかの角速度センサにおいて、事象発生手段が、ロータの周りに配置された磁石を備え、また、感知手段が、少なくとも１つの電磁センサを備える、角速度センサ。
【請求項９】
ロータの周りに角度的に隔てた位置に配置された少なくとも２つの事象発生手段の角度位置を決定する方法において、
ロータが感知手段に対してその軸線の周りで回転するとき、複数の時間的に隔てられた事象であって、該事象の各々が、それぞれの事象発生手段が完全な１回転に亙って感知手段を通過するとき生ずる前記複数の事象を発生させるステップと、
それぞれの感知された事象が生ずる時点を記録するステップと、
ロータが完全に１回転するのに要する時間を決定するステップと、
完全に１回転するための経過時間から完全な１回転に亙るロータの平均速度を決定するステップと、
完全に１回転するための決定された平均速度から２つの事象発生手段の相対的な角度位置と、該完全な１回転する間の２つの事象の測定間の経過時間とを決定するステップとを備え、
各々の１つがそれぞれの事象の時点にて開始するロータの完全な１回転に相応する１組みの平均速度値を決定し、平均値の各々を使用して、平均速度を求めたそれぞれの完全な１回転中のより以前の１回転の途中付近で生じる事象間の相対的な変位を決定するステップを更に備える、方法。
【請求項１０】
請求項９の方法において、完全に１回転するために要する時間が、１つの事象発生手段が２つの時間的に隔たった事象を発生するのに要した経過時間を測定することで決定される、方法。
【請求項１１】
請求項９又は１０の方法において、事象発生手段の各々が、該手段が特異に識別することを許容する特異な識別可能な事象を発生させる、方法。
【請求項１２】
請求項９又は１０の方法において、事象発生手段の合計数が知られたならば、完全な１回転の経過時間が、生じた事象の数をカウントすることで決定される、方法。
【請求項１３】
請求項９から１２の何れか１つの方法において、ロータが１回転の間、安定的な一定の速度で回転すると決定されたならば、単一の平均値を使用して、その回転中の事象の各々の相対的位置を決定する、方法。
【請求項１４】
請求項９から１３の何れか１つの方法において、ｎ個の事象発生手段からｎ個の時間値のローリング組みを保存するステップを備える、方法。
【請求項１５】
請求項１４の方法において、ｎ個のそれ以前の事象に対し時間を共に加えることにより、現在の事象の時点まで、完全に１回転するのに要する合計経過時間、従って、平均速度を決定するステップを更に備える、方法。
【請求項１６】
請求項１５の方法において、ローリング組みの値の中央付近にて２つの事象の間の経過時間を決定するステップと、この経過時間を平均速度と組み合わせて２つの事象の間のロータの変位角度、従ってその相対的な角度位置を決定するステップとを更に備える、方法。
【請求項１７】
請求項１４から１６の何れか１つの方法において、完全な組みのｎ個の相対的な位置の値が保存される迄、完全な１回転に亙って１つの事象が生じる各時間毎に反復される、方法。
【請求項１８】
請求項１７の方法において、完全な組みの位置の値が、事象が生じるときの時間を監視し、どの事象が生じたかを識別し、保存した値から事象間のロータの変位を決定し、その変位を経過時間で除して速度を決定することにより、ロータの速度を決定するために使用される、方法。
【請求項１９】
ロータの角速度を決定する方法であって、請求項９から１８のいずれか１つの方法を使用して、ロータの周りで隔てられた複数の事象発生手段の位置を決定する最初のステップと、その後に、事象が生じたときの角度位置と共に事象間の経過時間を測定し、ロータの速度を決定するステップとを備える、ロータの角速度を決定する方法。
【国際調査報告】
2005513483.tif 000008
2005513483.tif 000009
2005513483.tif 000010