(57)【要約】【課題】誘導位置センサ、特に線形センサ、及び同じく回転位置センサを提供する。【解決手段】部品の位置に関連する信号を供給するための装置は、励磁コイル、及び励磁コイルの近くに配置された受信コイルを含む。励磁コイルは、励磁コイルが交流電源のような電気エネルギ源によって励起されると磁束を発生する。受信コイルは、受信コイルと励磁コイルの間の誘導結合により励磁コイルが励起されると受信信号を生成する。受信コイルは、複数の区画を有し、誘導結合は、区画の少なくとも２つに相対する電圧を誘導する傾向がある。本発明の実施形態は、線形センサ、回転センサ、及びレシオメトリック検知の改良のための新しい構成を含む。【選択図】図１Ａ
2008544293.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
部品の位置に関連する信号を供給するための装置であって、
コイルが電気エネルギの供給源によって励起された時に磁束を発生する励磁コイルと、
前記励磁コイルの近くに配置され、該励磁コイルが受信コイルと該励磁コイルの間の誘導結合によって励起された時に受信信号を発生する受信コイルと、
を含み、
前記受信コイルは、複数の区画を有し、前記誘導結合は、該区画の少なくとも２つにおいて反対の電圧を誘導する傾向があり、
前記誘導結合は、前記受信信号が部品の位置に関連するように該部品の移動によって修正される、
ことを特徴とする装置。
【請求項２】
前記部品に機械的に結合され、前記受信信号が前記部品位置に関連するように前記励磁コイルと前記受信コイルの間の前記誘導結合を修正する結合器要素を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記結合器要素は、金属板を含むことを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記結合器要素は、導電材料のほぼＵ字形構造体を含み、前記励磁コイル及び受信コイルを含むコイルアセンブリが、少なくとも部分的に、該Ｕ字形構造体の内部部分内に位置していることを特徴とする請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記受信コイルは、全体的に細長く、第１の端部及び第２の端部を有し、
前記受信コイルの第１区画が、第１の端部に近い主要区域を有し、
前記受信コイルの第２の区画が、前記第１の区画よりも前記第２の端部に近い主要区域を有する、
ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項６】
線形位置センサであり、線形経路に沿う前記部品の前記位置に関連する信号を供給し、
前記受信コイルは、前記線形経路に沿って全体的に細長くなっている、
ことを特徴とする請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記受信コイルは、ほぼ矩形の周囲を有することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記受信コイルは、２つのほぼ三角形の区画を含むことを特徴とする請求項７に記載の装置。
【請求項９】
回転センサであり、
前記受信コイル及び励磁コイルは、ほぼ円筒形の基板上に配置されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記ほぼ円筒形の基板と同心のほぼ円形の経路に沿って移動する結合器要素を更に含むことを特徴とする請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
ほぼ円筒形の表面を通って延びるシャフトに対する回転センサであることを特徴とする請求項９に記載の装置。
【請求項１２】
前記励磁コイルが励起された時に前記部品の前記位置とは実質的に無関係の基準信号を供給する基準コイルを更に含み、
前記基準信号は、前記基準コイルと前記励磁コイルの間の誘導結合によって誘導される、
ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
線形位置センサであり、
前記基準コイルは、前記励磁コイルの内側に位置する第１の区画と該励磁コイルの外側に位置する第２の区画とを有する、
ことを特徴とする請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記位置と実質的に線形関係を有する位置信号を発生するように作動可能な電子回路を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１５】
前記部品位置は、ペダルの位置であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１６】
各々が２つ又はそれよりも多くの区画を含む複数の受信コイルを含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１７】
線形位置センサであり、
前記励磁コイルは、ほぼ矩形である、
ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１８】
部品の部品位置を判断するための装置であって、
コイルが電気エネルギの供給源によって励起された時に磁束を発生する励磁コイルと、
前記励磁コイルの近くに配置され、該励磁コイルが受信コイルと該励磁コイルの間の誘導結合によって励起された時に複数の受信信号を発生する複数の受信コイルと、
移動可能であり、前記部品位置と相関性がある結合器要素位置を有し、かつ各受信信号が該部品位置と相関性があるように前記励磁コイルと前記受信コイルの間の前記誘導結合を修正する結合器要素と、
前記複数の受信信号から前記結合器要素位置とは実質的に無関係の基準信号を発生する電子回路と、
を含み、
前記部品位置は、前記受信信号及び前記基準信号の少なくとも一方から導出されたレシオメトリック信号から判断される、
ことを特徴とする装置。
【請求項１９】
前記基準信号は、前記結合器位置と相関性のない前記受信信号の変動を補償するために用いられることを特徴とする請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
前記基準信号は、非位相感応整流受信信号の組合せから得られることを特徴とする請求項１８に記載の装置。
【請求項２１】
前記複数の受信コイルは、前記励磁コイルと実質的に同一平面であることを特徴とする請求項１８に記載の装置。
【請求項２２】
線形位置センサであり、
前記励磁コイルは、前記部品の線形移動の方向に沿って細長くなっている、
ことを特徴とする請求項１８に記載の装置。
【請求項２３】
回転センサであり、
前記励磁コイル及び受信コイルは、ほぼ円筒形の基板上に支持されている、
ことを特徴とする請求項１８に記載の装置。
【請求項２４】
前記部品は、前記ほぼ円筒形の基板内で回転可能であることを特徴とする請求項２３に記載の装置。
【請求項２５】
受信信号が、更に、前記結合器要素と前記受信コイルの間のオフセットを判断するために用いられ、
前記オフセットは、回転軸に沿っており、該オフセットは、前記部品が回転すると変化する、
ことを特徴とする請求項２４に記載の装置。
【請求項２６】
前記オフセットは、前記部品によって為された回転の数を判断するために用いられ、
装置は、多重巻回回転センサである、
ことを特徴とする請求項２５に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願への相互参照
本出願は、本明細書においてその全内容が引用により組み込まれている２００５年６月２７日出願の米国特許仮出願出願番号第６０／６９４、３８４号に対する優先権を請求するものである。
本発明は、誘導位置センサ、特に線形センサ、及び同じく回転位置センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
誘導回転センサは、本明細書においてその内容が引用により組み込まれている本出願人の現在特許出願中の米国特許出願第１１／３９９、１５０号、第１１／１０２、０４６号、及び第１１／４００、１５４号に説明されている。
しかし、回転センサは、ある一定の用途、例えば、自動車の電子スロットル制御において測定することができる移動距離を本質的に制限する。線形センサ、又は線形成分を含む運動に対して敏感なセンサの使用は、より長い移動範囲にわたってより敏感な測定を提供することができる。
誘導センサの受信コイルからの信号は、ノイズと製造上の変動、例えば部品分離における変動とによって変動する傾向がある。このような共通モード因子に対して補正された位置信号を与える改良センサは、特に、多くの他の可能な用途の中でもとりわけ電子スロットル制御用途に関して大きな商業上の関心が寄せられるであろう。
【０００３】
【特許文献１】米国特許仮出願出願番号第６０／６９４、３８４号
【特許文献２】米国特許出願出願番号第１１／３９９、１５０号
【特許文献３】米国特許出願出願番号第１１／１０２、０４６号
【特許文献４】米国特許出願出願番号第１１／４００、１５４号
【発明の開示】
【０００４】
可動部品（可動とは、線形運動、回転、又は運動形式のあらゆる組合せを意味する）の位置に関連する信号を供給するための装置は、励磁コイル、及び励磁コイルの近くに配置された受信コイルを含む。励磁コイルは、励磁コイルが交流電源のような電気エネルギ源によって励起されると磁束を発生する。受信コイルは、受信コイルと励磁コイルの間の誘導結合により励磁コイルが励起されると受信信号を生成する。受信コイルは、複数の区画を有し、誘導結合は、区画の少なくとも２つに相対する電圧を誘導する傾向がある。コイルアセンブリは、励磁コイル、１つ又はそれよりも多くの受信コイル、及び任意的な基準コイルを含む。コイルアセンブリは、例えば、信号処理のための電子回路を支持するためにも用いることができるプリント基板上のメタルトラックとして基板上に形成することができる。
【０００５】
誘導結合は、受信信号が部品の位置に関連するように部品の移動によって修正される。例えば、結合器要素は、部品に機械的に結合することができ、そのために結合器要素は、それが移動する時に励磁コイルと受信コイルの間の誘導結合を修正し、そのために受信信号は、結合器位置、及び従って部品位置に関連している。結合器要素は、金属板、ほぼＵ字形金属構造体、又は誘導結合を修正する他の構造体を含むことができる。
【０００６】
本発明の一部の実施形態では、受信コイルは、全体的に細長く、第１の端部及び第２の端部を有し、受信コイルの第１の区画は、第１の端部の近くの主要区域を有し、受信コイルの第２の区画は、第１の区画よりも第２の端部に近い主要区域を有する。第１の区画及び第２の区画は、反対の巻き方向を有し、励磁コイルと区画の間の誘導結合は、第１の電圧を誘導し、励磁コイルと第２の区画の間の誘導結合は、第２の電圧を誘導し、第１及び第２の信号は、逆位相のものであり、受信信号は、第１の電圧及び第２の電圧を含む組合せである。
【０００７】
励磁コイルは、実質的に矩形周囲のような全体的に細長い周囲を有することができ、線形センサに対してほぼ平面である。受信コイルは、励磁コイルの平面に平行な平面に配置することができ、励磁コイルと実質的に同一平面か、又は支持プリント基板又は他の基板の幅のようなオフセットを有することができる。励磁コイルは、本明細書に説明する新しい回転センサに対してほぼ円筒形の幾何学形状を有することができる。
【０００８】
本発明の一部の実施例では、受信コイルは、少なくとも２つの区画を含む。区画は、必要な位置感応信号の性質により三角形、ダイヤモンド形、又は他の形状とすることができる。結合器要素の移動は、励磁コイルと２つ又はそれよりも多くの区画との間の相対的な誘導結合の程度を変更する。線形位置センサは、線形経路に沿う部品の位置に関連する信号を供給する。回転センサは、コイルアセンブリ（励磁器、受信器、及び任意的な基準コイル）がほぼ円筒形表面上に配置されるように構成することができ、装置は、ほぼ円筒形表面を通って延びるシャフトに対する回転センサとすることができる。共通モード因子に対して受信信号を補正するのに用いることができる基準信号は、別の基準コイルから得ることができる。他の実施例では、複数の受信コイルが用いられ、基準信号は、基準コイルから得られた信号の組合せから得られる。
【０００９】
基準コイルは、励磁コイルが励起された時に部品の位置とは実質的に無関係の信号を供給するように構成され、共通モード因子に対して位置依存信号を補正するレシオメトリック信号処理（アナログ分割など）に用いることができる。基準信号はまた、コイルアセンブリと結合器要素の間の間隙又はオフセットを推定するために用いて、例えば、為された回転の数を判断することができる。用いる場合に基準コイルは、励磁コイルの内側に位置する第１の区画、及び励磁コイルの外側に位置する１つ又はそれよりも多くの他の区画を有することができる。
【００１０】
電圧対線形位置、電圧対角度位置、湾曲経路に沿った位置、又は線形運動及び回転の組合せである他の位置として測定される位置と実質的に線形関係を有する位置信号を生成するように作動可能な電子回路を提供することができる。部品位置は、ペダルの位置とすることができ、ペダルの移動は、例えば、電子スロットル用途に対しては、結合器要素の位置に機械的に結合される。装置は、エンジンに対する速度制御を提供するように作動可能な電子回路を含むことができる。
【００１１】
従って、部品の部品位置を判断するための本発明の実施形態による装置は、励磁コイルが電気エネルギ源によって励起された時に磁束を発生する励磁コイルと、励磁コイルの近くに配置され、励磁コイルが受信コイルと励磁コイルの間の誘導結合により励起された時に複数の受信信号を生成する複数の受信コイルと、部品位置と相関性がある位置を有し、各受信信号が部品位置と相関性があるように励磁コイルと受信コイルの間の誘導結合を修正する可動結合器要素と、受信信号及び基準信号の少なくとも一方から導出されたレシオメトリック信号を供給する電子回路とを含む。電子回路は、基準信号が結合器要素位置と実質的に無関係であるように、受信コイルの少なくとも２つを用いて基準信号を生成することができる。代替的に、別の基準コイルを用いることもできる。
基準信号は、どのように得られても、ノイズ、電源電圧変動、及び製造上の変動のような結合器位置と相関性のない受信信号の変動を補正するために用いることができる。基準信号は、少なくとも２つの受信信号の非位相感応整流を用いて、又は別の基準コイルから得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明は、例えば、線形経路に沿って移動可能である部品のような機械的部品の位置に関連する電気信号を供給するための誘導センサに関する。本発明の実施形態は、電子スロットル制御で用いるための高分解能線形センサを含む。
ペダル構成要素のようなその位置が検知される部品は、機械的に結合器要素に結合される。結合器要素は、部品に取り付けられた金属板のような導電性構成要素とすることができる。例えば、結合器要素は、導電板、ほぼＵ字形導電体、平面内で巻いたコイル、又はコイル間で誘導結合を修正することができる他の構成要素とすることができる。結合器要素は、通常銅板のような導電材料で作られる励磁コイルと受信コイルの間の電磁束結合を遮断する渦板とすることができる。
【００１３】
部品が移動する時に、結合器要素は、少なくとも２つのコイルに対して移動する。励磁コイル（発信コイルとも呼ぶことができる）は、正弦波交流電源（コルピッツ発振器のような励起供給源）に接続され、磁束を発生する。線形センサでは線形調節器（ＬＭ）と呼ぶことができる受信コイルも同様にある。回転センサでは、受信コイルは、回転調節器（ＲＭ）と呼ぶことができる。受信コイルはまた、センサコイルと呼ぶことができる。以下の実施例では、用語ＬＭ（線形調節器）は、例えば、ほぼ円筒形態を有するコイルアセンブリのための回転センサにおける受信コイルに用いられることもある。
受信コイルは、好ましくは、励磁コイルと同じ平面内に形成される。検知される部品の移動に反応して、結合器要素は、励磁コイルと受信コイルの間の誘導結合の程度、及び従って励磁コイルのＡＣ磁界によって受信コイル内に誘導された電流に影響を与えるように、２つのコイルと平行な平面内で移動され、コイルに対して間隔を開けずに配置される。
【００１４】
本発明の一部の実施形態では、受信コイルは、直列に接続した１対のコイル区画として巻かれる。１つのコイル区画は、結合器要素運動の一端で主要区域を有し、結合器要素運動の他端で最小面積まで面積が低減する。第２のコイル区画は、第１のコイル区画が主要区域を有する運動の端部で最小面積を有し、逆もまた同じである。コイル区画は、各区画内の誘導電圧が相反するように巻かれる。例えば、受信コイルの区画は、反対方向又は掌性で巻くことができる。信号は、２つの受信コイル区画の直列結合から生成される。結合器要素がその移動の一端近くに位置決めされると、誘導結合は、一方の区画でより大きくなり、結合器要素がその移動の他端に向って移動すると、第１の区画に対する誘導結合は、第２の区画に対する結合が増大する間に減少する。従って、受信信号は、結合器要素の位置と相関性がある。位相感応整流を用いると、実質的に位置に対して線形である位置信号を得ることができる。
【００１５】
結合器要素の平面と励磁及び受信コイルが巻かれた平面との間の間隙におけるあらゆる変動は、受信信号の変動を引き起こす。受信信号の結果の他の変動は、一般的に、共通モード信号と呼ばれる励磁器電源電圧の変動、温度の変動、及び外生電磁信号（電気的ノイズ）などによる可能性がある。距離調節器（ＤＭ）と呼ばれる第３の区画が、装置上に形成される。このコイルはまた、基準コイルと呼ぶことができる。距離調節器は、その出力信号が結合器要素の位置によって実質的に影響を受けないような方法で巻かれたコイルとすることができ、更に、その出力信号は、間隙変動及び他の共通モード信号によって影響を受けることになる。
【００１６】
距離調節器（ＤＭ）の機能も、受信コイル又は受信コイルの区画の組合せによって提供することができる。
電子回路は、部品位置に比例している位置信号を得るために用いることができる。例えば、受信コイル及び距離調節器から得られた信号の位相感応整流、続いてアナログ分割を用いると、共通モード効果を排除することができる。代替的に、受信コイルの出力から距離調節コイルの出力を差し引くと、受信コイル信号は、共通モード信号を除去することによって正常化される。
【００１７】
本発明の一実施形態では、励磁コイル及び受信コイルは、プリント基板上に形成され、結合器要素は、回路基板の近くに移動する。距離調節器は、励磁コイルによって発生された磁束パターンの性質を巧みに利用するように形成することができる。励磁コイルをその反対側が結合器要素の運動の方向に細長い回路基板の対向する縦方向要素に沿って延びるように形成することにより、これらのコイル区画が発生する磁界は、励磁器の区域を超えて延びることになる。
【００１８】
距離調節器は、励磁コイルによって形成された区域内に配置された１つと、その区域の外部に配置された少なくとも１つと、２つ（又はそれよりも多く）の連続区画として基本的に形成することができる。この構成は、距離調節コイルからより大きな利得、その結果、結合器要素の線形移動のより大きな長さを可能にする。電磁コイルの内側領域を通る電磁束密度は、その区域の外側の電磁束密度よりも大きいものになるので、励磁コイルの範囲の外側に延びる距離調節器の区画は、２つから等振幅を提供するために励磁器内の区画よりも多くの巻回数を必要とする可能性がある。
【００１９】
本発明の代替実施形態では、距離調節器は、励磁コイルの範囲内で取り囲まれた１つの内側区画、及び励磁コイルの範囲の外側の２つの外側区画の３つの区画を有する。この設計は、励磁コイルと励磁コイルの外側に位置する距離調節器の区画との間の容量結合の外側で均衡をとる傾向がある。
様々なコイル信号から位置信号を供給するための電子回路は、励磁コイルの境界の外側の距離調節コイルの外側区画の範囲の回路基板上に配置することができる。
従って、部品がそれに取り付けられた結合器要素を有する部品位置を判断するための誘導線形位置センサは、励磁コイルと、励磁コイルを励起するための交流励起供給源と、励磁コイル電界によって受信コイル内に誘導された信号が結合器要素の位置の関数であるように構成された受信コイルと、（任意的に）信号が結合器要素位置と実質的に無関係であるが、結合器要素とコイルの間の間隙に関連するように構成された距離調節コイルとを含む。励磁コイル、受信コイル、及び任意的な距離調節コイルは、総称的にコイルアセンブリと呼ぶことができ、プリント基板上に形成することができる。
【００２０】
電子回路は、コイルアセンブリから様々な信号を受け取り、結合器要素位置に関連する位置信号を供給する。受信コイルは、励磁コイルの限度内に形成することができる。距離調節器は、部分的には励磁コイルの限度内に部分的には励磁コイルの限度外に形成することができ、励磁コイルによって距離調節器内に誘導された磁束が結合器要素の位置と実質的に無関係であるように構成することができ、それによって距離調節器出力は、様々な共通モード信号及び間隙変動の影響を排除するように受信出力を補正するために用いることができる。
【００２１】
図１Ａは、線形誘導検知のために構成された本発明の実施形態によるコイルアセンブリを示している。コイルアセンブリは、励磁コイル１０、励起供給源１２、距離調節器（ＤＭコイル）１４、受信コイル、この場合は線形調節（ＬＭ）コイル１６、及び結合器要素１８を含む。励磁コイル１０は、励起供給源によって励起され、励磁コイルと距離調節器１４及び線形調節器１６の両方との間に誘導結合があり、それは、両方のこれらのコイル内に信号を誘導する。距離調節器からの信号は、ＤＭと結合器要素の間の間隙と相関性があり、結合器要素の位置とは実質的に無関係である。
【００２２】
図１Ｂは、ＬＭを別に示している。線形調節器は、図にＡ及びＢで示され、反対の巻き方向を有する１対の三角巻線に隣接している２つの区画を含む。ＬＭは、結合器要素の位置に関連している出力信号を生成する。従って、各区画内に誘導された電圧は、ＬＭが励磁コイルの内側に位置するこの場合のように反対になる傾向がある。ＬＭ又はあらゆる他の実施例におけるあらゆる受信コイルは、必ずしも完全に励磁器の内側ではなく、ほぼ（又は実質的に）内側とすることができる。結合器要素は、１８でその指示位置から更に左の位置へ移動するので、ＬＭからの信号は、線形調節器変動の２つの区画Ａ及びＢからの寄与が結合器要素による誘導結合の遮断の程度の違いに起因して比例して変わる時に変化する。
【００２３】
線形調節器は、差動構造を有し、そのように呼ばれるのは、結合器要素がない場合に、２つの実質的に三角形区画からの寄与が相殺される傾向があると考えられるからである。従って、励磁コイルと線形調節器の間の誘導結合は、結合器要素１８の位置によって変化する。区画が反対の巻き方向を有し、両方とも励磁コイル内にあるので、各区画内に誘導された電圧は反対である。これは、一方の区画を前方として及び他方の区画を後方として参照することにより説明することができる。一方の区画（前方）は、励磁器と同相の信号を生成する傾向があり、他方の区画（後方）は、異相の信号を生成する。従って、ＬＭの全体の出力信号の位相感応整流は、結合器の位置を判断することができる。
【００２４】
図示の位置における結合器要素により、励磁コイルとＬＭの区画Ａとの間の誘導結合は、励磁コイルとＬＭの区画Ｂとの間の誘導結合よりも大きな程度に遮断される。結合器要素が左に移動する時に、励磁コイルとＡ及びＢで表示した２つの区画との間の相対誘導結合は、比例的に変化する。結合器要素が、励磁コイルの境界内に依然として残りながら最も左の位置にある場合、区画Ｂを有する誘導結合は、更に大きく減衰することになる。後者の場合には、ＬＭからの出力電圧は、区画Ａ内で発生された信号から支配されることになる。
【００２５】
実線は、ワイヤ、リボン、又は他の細長い導電体のような導電要素を表している。好ましい実施例では、これらの線は、用途に応じて適切に構成された両面、多層、又は他の方法とすることができる印刷基板上のトラックを表している。同じ回路基板はまた、コイルからの信号を受け取り、励起供給源のための発振器を含むこともある電子回路を支持することができる。２つの線の交差点は、一般的に、電気相互接続を表さない。コイルは、ＰＣＢのような基板上に形成することができるが、殆どの実施例では基板は示されない。
【００２６】
図１Ｃは、断面で図１Ａの区画Ａ−Ａ’を示している。これは、励磁コイル１０、ＤＭ１４、及びＬＭ１６を支持するプリント基板１９を示している。結合器要素１８は、断面で実質的にＵ字形を形成するように示されているが、板のような結合器要素の他の形態も用いることができる。図１Ｂは、２つの励磁コイル（１０及び１０’）並びにＤＭコイル（１４及び１４’）の使用を示し、これはまた、冗長性を提供することによって線形センサの信頼性を増大するが、用途によっては必要でない場合がある。２つの励磁コイルは、両方とも１０とラベル付けされ、回路基板１９の反対面に示されている。
【００２７】
結合器要素は、折り畳み銅版から形成することができ、又は代わりにあらゆる導電材料を含むことができる。結合器要素のＵ字形構造は、間隙変動、特に距離調節器が簡単なループであるこの実施例のような傾斜（図示のような）を補正するのに役立ち、差動構造を持たない。結合器要素は、この構成における間隙及び傾斜の両方を補正する。コイルアセンブリは、少なくとも一部はほぼＵ字形結合器要素内にある。
【００２８】
図２Ａは、例えば、ほぼ板状構造を有する結合器要素と共に使用することができる代替構成を示している。コイル構成は、励磁コイル２０、励起供給源２２、ＤＭ２４、及びＬＭ２６を含む。結合器要素は、２８で示されている。この実施形態では、ＤＭは、実質的に励磁コイル２４Ａ内の内側区画、及び励磁コイルの外側に位置する外側区画２４Ｂを有する。内側区画及び外側区画は、前方及び後方区画を有する。これに関連して、用語前方及び後方は、励磁器を有する誘導結合による各区画内の誘導電圧の方向を意味し、これらは、励磁コイルの外側の磁束方向が励磁コイルの内側のそれと反対の方向にあるので反対である。励磁コイルからの磁束密度は、一般的に、励磁コイルの内側でより強く、その結果、より多くの巻回をＤＭの外側区画に要する可能性がある。
【００２９】
ＤＭは、間隙距離に対して十分な感受性がない可能性があり、この問題に対する１つの手法は、内側区画よりも大きな外側区画及び／又は外側区画により多くの巻回を有する不均衡な差動構造を提供することである。しかし、後で説明するように他の手法を用いることができる。
内側区画及び外側区画からの信号は、差動構造の一部として相殺する傾向があり、軸線方向においてＤＭと励磁コイルの間の間隙と相関性がある信号を供給する。しかし、ＤＭからの信号は、一般的に、結合器要素の位置とは実質的に無関係である。
【００３０】
図２Ｂは、明確にするためにＤＭ２４だけを示している。巻き方向は、励磁コイルからの磁束方向が励磁コイルの内側から進んで外側に反転されるので、差動構造の２つの区画で同じである。
図３Ａ−３Ｂは、２つの可能なＬＭコイル構成を示し、第１のコイル３０は、区画Ａ及びＢを有し、第２のコイル３２は、Ｃ及びＤとラベル付けされた区画を有する。２つのコイルの直列接続は、信号コイルの出力電圧の２倍のマグニチュードを提供することになり、他の因子は同一である。
【００３１】
図４は、図３Ａ−ＳＢに示す２つのコイル３０及び３２の直列接続として形成されたＬＭコイル３４を示している。この構成は、ＬＭの平面に対する結合器要素の傾斜の影響を排除する。本発明の実施例は、特に結合器要素が実質的に板状であり、図１Ｂに示すようにほぼＵ字形構成を持たない場合、このような傾斜補正ＬＭを含むことができる。しかし、簡単に示すために、コイル３０のような図３に示すようなより簡単なコイル構成を様々な実施例で示すことができる。
【００３２】
図５は、図２に示すのと類似のコイルアセンブリにおける励磁コイル５０、励起供給源５２、及びＤＭ５４を示している。結合器要素及びＬＭは、明確にするために示されない。この図は、ＡＳＩＣ５６のような電子回路が、ＤＭコイル５４の外側区画内にあり得ることを示している。電子回路は、磁束、及び従って励磁コイルとＤＭの間の誘導結合への影響は殆どない。
用いる電子回路は、本発明者の現在特許出願中の出願に説明したものと類似とすることができる。
【００３３】
図６は、外側区画内により多くの巻回を有するＤＭを示している。コイルアセンブリは、励磁コイルコイル６０、続いて励起供給源６２、及びＤＭ６４を含む。結合器要素及びＬＭは、明確にするためにこの図には示されないが、図２の上に示すように励磁コイルに対して構成することができる。ＤＭ６４は、内側区画６４Ａ内に単一巻回、外側区画６４Ｂ内に３つの巻回を有する。用語内側及び外側は、励磁コイル６０の周囲のそれぞれ内側及び外側の区画を意味する。
内側区画は、例えば、前方向を有し、外側区画は後方向を有する。用語前方及び後方の使用は、単に区画内の誘導電圧の反対の向きを指すものである。
【００３４】
図７は、励磁コイルコイル７０、励起供給源７２、及びＤＭコイル７４を示している。ＤＭ構成は、図示のように、内側区画の上及び下に内側区画（７４Ａ）及び２つの外側区画（７４Ｂ及び７４Ｃ）を有する。ＤＭは、差動構造、例えば、後方区画方向を有する外側区画、及び前方区画方向を有する内側区画を有する。更に、これに関連して、用語前方及び後方は、誘導電圧の相対的方向を指すために用いられる。ＬＭコイル及び結合器要素は、明確にするために示されない。
【００３５】
ＤＭが、励磁コイル内の１つの方向の区画と、反対の方向を有する励磁コイルの外側の１つ又はそれよりも多くの区画とを有する場合、励磁コイルを有する容量結合を制御することができる。図７のそれに類似したＤＭ設計は、励磁コイルとＤＭの間の容量結合が励磁コイルとＬＭの間のそれと類似するように、容量結合効果が制御されることを可能にする。より具体的には、励磁コイルとＤＭの前方／後方区画との間の容量結合は相殺される。更に図６を参照すると、励磁コイルとＤＭの内側及び外側区画との間の容量結合はまた、例えば、隣接コイル区画の巻回間の間隔によって制御することができる。これは、図９に関連して更に説明される。
【００３６】
図８Ａ−８Ｃは、励磁コイル８０、励起供給源８２、ＤＭ８４、及びＬＭ８６を含む代替構成を示している。結合器要素の可能な位置は、それが左又は右へ移動することになる場合（図示のような）には８８で示される。この設計は、例えば、図６の構成に比較して小さな利得及び同様に位置測定の制限された範囲を有する。しかし、ＤＭは、励磁コイル内に完全に閉じ込めることができる。
図８Ｂは、明確にするためにＤＭ８４だけを示している。この差動構造には、巻回８４Ｂによって形成された外側区画のそれと反対の巻き方向を有する巻回８４Ａによって形成された内側区画がある。この実施例では、両区画は、励磁コイルの内側に位置するので、反対巻回方向は、差動構造に対して必要である。
図８Ｃは、明確にするためにＬＭ８６だけを示している。ＬＭは、左及び右区画（用語左及び右は、この図に対して便宜上用いられる）を有する。他の実施例では、ＬＭは、全体に蝶ネクタイ形状のような他の構造、又は結合器が結合器位置を判断することができるような手法で移動する時に区画間の誘導結合が修正される他の構成を有することができる。
【００３７】
図９は、外側区画への接地接続を有するＤＭ構成を示している。容量結合はまた、ＤＭへの接地接続の場所によって影響を受ける。図は、励磁コイル９０、励起供給源９２、及びＤＭ９４を示している。ＬＭ９６は、明確にするために破線で示される。ＤＭは、励磁コイルの外側の反対掌性（方向）の内側区画（すなわち、励磁コイルの内側）及び外側区画の両方を有する。この場合には、接地接続は、外側区画に対して作られる。これは、励磁コイルの近くに発生した電流が、接地接続に到達する前に通むより長い長さを有するので、容量結合誘導電流に対するより高いインピーダンスを提供する傾向がある。
【００３８】
ＤＭの内側区画は前方区画であり、外側区画は後方である。ＬＭの２つの区画は、左上及び右下に示すように前方及び後方である。この実施例では、ＤＭ及びＬＭを有する容量結合を等しくするために、ＤＭの前方区画巻回は、ＬＭの後方区画巻回の内側に位置する。
破線の卵形は、ＬＭの後方区画（励磁コイルの内側）及びＤＭの後方区画（励磁コイルの外側）に対して励磁器の容量結合がある場合の領域を示している。この領域では、ＤＭの前方区画は、ＬＭの内側に位置するので、励磁器を有する容量結合は、それほど重要ではない。従って、ＬＭ及びＤＭへの容量結合の影響は制御することができ、容量結合が別の共通モードタイプ因子になるように等しくすることができ、位置検知への影響は、レシオメトリック検知によって大部分は排除することができる。
【００３９】
図１０は、図９のそれと非常に類似しているが、外側区画に接地接続した構成を示している。図は、励磁コイル１００、励起供給源１０２、並びに反対方向の内側及び外側区画を有するＤＭ１０４を示し、接地接続は、内側区画に対して為される。ＬＭは示されないが、例えば、ＤＭの内側区画と励磁コイルの間の区画巻回部分１０６を有して図９と類似に構成することができる。
図１０の構成は、容量結合誘導電流が地面に移動するより短い距離を有するので、図９のそれと比較して低インピーダンスを示す。
【００４０】
距離検知のより広い範囲に対して、励磁コイルの区域と比較した結合器要素の相対サイズは、例えば、結合器要素が一般的に受信コイル（この場合には、回転調節器）の約半分のサイズとすることができる回転センサと比較すると小さくなる傾向がある。結合器要素の小さなサイズに起因して、ＤＭに伴う誘導結合変動は、間隙変動の補正には十分大きなものではない場合がある。
しかし、ＤＭ信号の間隙感度は、誘導子としてＤＭコイルを含む共振回路を形成することによって高めることができる。例えば、コンデンサを直列で（又は並列で）設けて、共振回路を形成することができる。更に、レジスタを直列に設けて、Ｑファクター（Ｑ）を調節することができる。
【００４１】
図１１は、励磁コイル１１０、励起供給源１１２、ＤＭ１１４、レジスタ１１６、並びにコンデンサ１１８及び１１９を含む可能な構成を示している。１対のコンデンサは、例えば、レシオメトリック回路への入力を調整するための分圧器を提供する。
従って、共通モード又は基準信号基準コイルを提供するための改良された構成は、受信コイルとほぼ同一平面上の基準コイルと、共振回路を形成する少なくとも１つのコンデンサと、任意的に共振回路のＱファクターを修正するレジスタとを含む。
【００４２】
図１２は、間隙に対するＤＭ内の誘導電圧の代表的な曲線１２０を示している。ＤＭのインダクタンスは、結合器要素からの間隙（物理的分離）に伴って変化する。この実施例では、共振周波数は、ゼロ間隙が間隙に対する電圧のこの伝達関数のちょうどダウンスロープ上の点、すなわち、共振ピークの僅かに右に対応するように調節される。これは、「ゼロ間隙」とラベル付けされた線である。ダウンスロープの勾配は、レジスタを調節することによって変化させることができる。従って、ＤＭ電圧出力の間隙依存性は、用いる間隙の実効値（「間隙のＤＭ伝達関数」とラベル付けされた点）で伝達関数勾配によって高められる。
ここまで説明した実施例は、全体的に線形センサを有するが、本発明の実施形態はまた、部分的に又は完全に回転する位置センサを含む。
【００４３】
図１３Ａは、例えば、図１Ａのようなほぼ平面コイルアセンブリの円筒形幾何学形状への変形を示している。この場合には、平面形態は、矩形１３０として示され、円筒形態は、湾曲面１３２上に投影されることになる。分離１３４は、最小効果を有すると考えられる。
線形センサの幾何学形状は、回転センサのそれに変形することができ、これは、ほぼ円筒形態を有するセンサ巻線（コイルアセンブリ）と同心結合器要素との間の間隙の対称性に起因して間隙変動に耐性である。例えば、図２７及び２８を参照されたい。
センサは、このような幾何学形状が変化した後に類似の手法で作動する。好ましくは、結合器は、ここで１３８及び１４０で示すように対称的に置換された２つの結合器要素（又は渦板）を有する。この形式のセンサは、更に以下に説明するように、部分的又は完全な回転センサとして用いることができる。
【００４４】
図１３Ｂは、物体１３６に支持された結合器要素１３４のほぼ円筒形幾何学形状を有する結合器要素１３８への関連変形を示している。
図１４Ａ−１４Ｃは、回転センサのための変形を示し、回転は、図の平面内で起こる。例えば、矩形１４２は、図１Ａに示すコイルアセンブリの全体の形状に対応する場合があり、これは、全体的に平面形態１４４でなくてアーク形状に変形することができる。この形式の変形は、部分的回転センサ、すなわち、線形及び回転成分の両方を含む移動に敏感なセンサに好ましいトポロジーを得るために用いることができる。
【００４５】
図１４Ｂ及び１４Ｃは、線形成分がなく完全に回転性の運動のためのセンサを含む回転センサに好ましいトポロジーへの対応変形を示している。例えば、矩形１４６は、例えば、円形１４８へ変形された図１Ａのそれに類似したコイルアセンブリの全体の形状に対応する。同様に、矩形結合器要素１１５は、回転物体１５４によって支持された１つ又はそれよりも多くのほぼアーク形状セグメント１５２へ変形される。この実施例では、物体１５４の回転は、湾曲コイルアセンブリ１４８によって検出される。
より長い線形移動のための線形センサは、２つよりも多い区画を有する線形調節コイル（ＬＭ）を用いて得ることができる。２つのＬＭの使用は、連続位置信号出力を容易に得ることができる。
【００４６】
図１５は、励磁コイル１６０、励起供給源１６２、及び複数の区画１６４、１６６、１６８、及び１７０を含むＬＭを含むコイルアセンブリを示している。この場合には、隣接区画は、例えば、反時計回り／時計回り区画で交互する反対掌性を有する。この実施例では、ＬＭは、４つの極又は区画を有する４極コイルということができる。
結合器要素は、例えば、図１Ｂに示すような板又はほぼＵ字形構造とすることができる。可能な結合器位置は、１７４に破線で示されている。図示のように、結合器要素は、ほぼ左から右方向に移動し、励磁コイルと４つの区画との間の誘導結合を修正する。
【００４７】
図１６は、対応区画が各区画の約半分の区域によって重なっている、励磁コイル１８０、励起供給源１８２、及び２つの４極ＬＭコイルを有する代替構成を示している。第２のＬＭ１８４は、第１のＬＭ１８２に対してその位置をより明らかに示すように破線で示されている。ＤＭ及び結合器は示されていない。
図１７は、ＬＭからの信号及び反転信号に対応する、図１６に示す構成の２つのＬＭから得られる４つの信号を示している。従って、線形信号は、それぞれ通常信号及び反転信号から得られる示す線形セグメントと統合することによって得ることができる。線形セグメントのこの形式の統合のための電子回路は、本発明者の現在特許出願中の出願に更に説明されている。
曲線ＬＭ＃１は、第１のＬＭ１８２から得られ、曲線ＬＭ＃２は、第２のＬＭ１８４から得られる。ＬＭ＃１’及びＬＭ＃２’は、反転バージョンである。各信号は周期的であり、実質的に線形の区画を仮想接地（ＶＧ）レベルの周りの極太傾斜線として示している。
【００４８】
ＤＭ信号がＬＭコイルによって供給される誘導センサ
電子回路を用いると、距離信号は、ＬＭコイルから発生させることができ、その結果、別のＤＭは必要ではない。ＤＭ信号は、１つ又はそれよりも多くの専用ＤＭコイル又はＬＭコイルの組合せのいずれかによって提供することができる。後者の場合には、コイルアセンブリは、励磁コイル及び同じ形式のいくつかのコイルを含むことができ、それからの信号は、ＤＭ信号及び１つ又はそれよりも多くのＬＭ信号の両方を得るために用いることができる。位置信号は、ＤＭ信号及びＬＭ信号（これは一連のＬＭ信号から選択することができる）から得られるレシオメトリック信号であり、電子回路によって生成される。各ＬＭからの信号は、位相感応整流を受けて、線形位置決定のための信号を与え、非位相感応整流信号は、間隙と相関性があるが結合器位置とは相関性がない信号を与えるために用いられる。
【００４９】
図１８は、励磁コイル１９２及び４極ＬＭ１９４を有する励磁コイル１９０を含むコイルアセンブリを示している。ＬＭの反復構造は、固有の信号が「１モジュラス」とラベル付けされた二重矢によって示された限られた範囲にわたって得られるのみであることを意味する。
所定数の極（区画）を用いて、ＬＭは、ある一定の距離、すなわち、モジュラスにわたる位置を測定することができ、その外側では、信号は、付加的区画にわたる結合器要素移動の場合には、非線形になるか又はそれ自体を繰り返す。延長距離の測定値は、コイルの反復構造を使用し、又は移動したモジュラス距離の数を判断することができる他の情報を使用して、移動したモジュラス距離の数を追跡することによって測定することができる。
【００５０】
図１９Ａは、各ＬＭが４極コイルである４つのＬＭを有する構成を示している。４つのＬＭは、１９４（図１８に示すのと同じ）、１９６、１９８、及び２００である。励磁コイル１９０は、図１８と同じである。
４つのＬＭのこの組合せは、共通モード信号（間隙又は距離信号）を特殊なＤＭコイルを必要とせずに判断することができる。
図１９Ｂは、戻りワイヤが接続を簡略化するためにコイルアセンブリの片面で先端を切り取られる場合の別の形式のコイル巻線を示している。接続を簡略化するこの手法は、当業技術で公知である。この構成は、単一処理のための信号の様々な位相に必要なだけ多くのＬＭコイルを可能にする。ＬＭの全ての戻りワイヤは、コイルセットの一端で（左端部で）接続される。
【００５１】
図１８及び１９Ａは、差動コイルを示し、それから線形位置応答を得るための信号収集は簡単であるが、図１９Ｂに簡略化されている図１９Ａの構成においては、多くの戻りワイヤがある。アナログレシオメトリック信号処理は、共通モード因子を補正する位置信号を得るために用いることができる。
線形位置信号は、各ＬＭによって提供された信号から得ることができる。別のＤＭコイルによって提供された他の実施例では、間隙信号は、この場合は１つ又はそれよりも多くの個々のＬＭコイル信号の非位相感応整流によって整流信号の次の組合せを備える。
【００５２】
この実施例では、図１８に示すような４つのＬＭコイルは、互いに対してモジュラス距離の１／８だけ変位される。位相感応整流は、ＬＭ１、ＬＭ２、ＬＭ３、及びＬＭ４で表示したＬＭコイルからの４つの信号を生成するために用いられる。これらの４つの信号は、位置を見出すために用いられる。同時に、各ＬＭからの信号は、Ｖｃ１、Ｖｃ２、Ｖｃ３、及びＶｃ４で表示したＲＭＳ評価におけるような位相感受性なしに整流される。ＤＭ情報は、間隙又はオフセットのような共通モード因子を補正するために、Ｖｃ１、Ｖｃ２、Ｖｃ３、及びＶｃ４の組合せから見出される。ＤＭ同等信号はまた、共通モード信号又は基準信号と呼ぶことができ、本発明者の現在特許出願中の出願に説明した基準信号の均等物であり、同様にレシオメトリック検知に用いることができる。
【００５３】
従って、ＤＭコイルの機能は、多重モジュラス線形位置決めにも用いられるＬＭコイルの組合せによって与えられる。別の「専用」ＤＭコイルは必要ない。そうではなく、非位相感応整流のための回路は、共通モード信号を作り出す。共通モード信号が得られたら、それは、レシオメトリック検知で用いることができる。結果として物理的ＤＭコイルはなく、コイル本体は簡略化され、共通モード補正に用いることができる真の共通モード信号が得られる。
【００５４】
図２０は、結合器位置（ｘ軸）の関数として実質的に線形であるＬＭ１信号（線２１０）の位相感応整流を示すグラフである。ｙ軸は、電圧であり、ＶＧは、仮想接地である。ＬＭ１及びＬＭ２信号の位相非感応整流によって得られる信号は、破線２１６及び２１８として示される。これらの信号の組合せ（この場合は加算）は、結合器位置とは実質的に無関係である共通モード信号２１４を与える。共通モード信号２１４による信号２１０の分割は、センサによって提供された位置信号であるレシオメトリック信号２１２を与える。分割は、本発明者の現在特許出願中の出願に説明されているように、アナログ又はデジタル分割のいずれかとすることができる。分割操作は、必ずしもアナログ分割である必要はなく、マイクロコンピュータを通じてデジタル手法で実施することができる。
【００５５】
本発明者の現在特許出願中の出願に説明した電子回路は、例えば、非位相感応整流（及び任意的に電圧加算器のような単一結合器）の追加によって適応された時に本発明の実施形態で用いられ、その後、本発明者の現在特許出願中の出願に説明した基準信号のように取り扱われる基準信号と呼ぶことができる共通モード信号を与えることができる。例えば、本発明者の２００６年６月２６日出願の同じ本発明者に付与された「ステアリング角度センサ」という現在特許出願中の米国特許仮出願が、引用により本明細書に組み込まれている。その出願は、部分的に、複数の巻回（モジュラスが、固有の受信コイル信号を得ることができる範囲であるその１モジュラスを超えて）を検知するために間隙検出を有するディスクセンサを説明している。本発明の実施形態は、以下の図２７に関して説明するように、複数の回転（１モジュラスを超えて）を検知するためのオフセット検出を有する円筒形センサを含む。オフセットは、コイルアセンブリの円筒形態の中心長軸、すなわち、回転軸と実質的に平行である。
【００５６】
図２１は、励磁コイル２２０、励起供給源２２２、第１のＬＭ２２４、第２のＬＭ２２６、第３のＬＭ２２８、及び第４のＬＭ２３０を含む代替構成を示している。図は、図示していない結合器要素を有する全コイルアセンブリを２３２で示している。図はまた、明確にするためにＬＭの各区画の掌性（後方の前方）に沿ってＬＭコイルを個々に示している。第１のＬＭ２２４は、２つの区画を有し、他のＬＭの区画は、これに対して変位されている。他のＬＭの各々は、３つの区画を有するが、各ＬＭの第１及び最後の区画は、全体としては第１のＬＭと同じ長さであるように、コイルアセンブリの端部で先端を切り取られる。
【００５７】
これらのＬＭ巻線は、位置に対してＬＭ信号の正弦波依存性を提供する。励磁コイルの内側区域のコンパクトな使用に対して、ＬＭコイルは、前方及び後方巻線区域の均衡が維持される限り修正される。均衡とは、前方及び後方区域の比率が、コイルの誘導電圧が結合器なしではゼロになるようなものであることを意味する。図は、正弦波のための２極センサ巻線の実施例を示している。接地方式は、ＬＭ戻りワイヤの交差（励磁器を横切るＬＭの戻りワイヤ）を低減するために修正される。
【００５８】
図２２は、図２１のそれと類似の構成を示し、ＬＭは、僅かに異なる形式の区画を有する。これは、励磁コイル２４０、励起供給源２４２、ＬＭ２４４（上の図は第１のＬＭのみを示し、下の図は全てのＬＭを示す）、及び他のＬＭ２４６、２４８、及び２５０を含む。２極ＬＭのこの構成は、位置に対する出力電圧の三角波依存性を与える。
図２３は、図２１と類似の代替構成を示している。図は、励磁コイル２５０（励起供給源２５２を有する）、ＬＭ２５４、２５６、２５８、及び２６０を含む全コイル構成を２６２で示している。レシオメトリック信号のためのＤＭ信号を生成するために、（２５４、２５６、２５８、及び２６０）からの全てのＬＭ信号は、位相非感応手法で整流され、図２０の２１４の信号を得るために組み合わされる。ＬＭの信号のいずれか１つは、図２０の２１０のような線形信号を得るために位相感応手法で整流することができる。
次に、２つの信号の比率（２１４による分割２１０）は、ノイズ、間隙、オフセット（例えば、間隙に対して直交方向に沿って）、又はＥＭＩ干渉のようなあらゆる共通モード信号がないセンサ信号として得ることができる。この手法は、ＤＭなしのレシオメトリック検知のあらゆる例に用いることができる。
【００５９】
図２４は、線形センサから回転センサのための円筒形幾何学形状への幾何学的変形を示している。コイルアセンブリ２８０は、図２１に示すもの（コイルアセンブリ２３２）と類似している。基板が、例えば可撓性ポリマーのように可撓性である場合、センサは、円筒形態２８４に形成することができる。電子回路２８２は、両方の場合で同じとすることができる。結合器要素は示されていないが、コイルアセンブリの内側又は外側のいずれかの中心軸（Ｘ）の周りで回転する湾曲板とすることができる。２つの結合器要素は、図１３Ｂに示すように用いることができる。
【００６０】
図２１−２４の構成は、共通モード信号をＬＭ信号の非位相感応整流によって得ることができるので、特殊なＤＭコイルなしに用いることができる。位置データは、ＬＭ図の位相感応整流を用いて得られる。
図２４の円筒形幾何学形状は、コイルアセンブリの内側又は外側のいずれかの強磁性材料の効果に対してより感受性が低い。検知コイルのこの構成で、受信コイル上の強磁性材料の周囲又はコアの影響を著しく低減することができる。ＤＭコイル及びＬＭが同じ幾何学形状である場合、コイルは同じ方法で反応する。従って、ＬＭコイルから基準信号を得ることによって、改良されたレシオメトリック検知が可能である。
２つの縁部間に、縁部間隙２８６が存在する場合がある。この間隙が、例えば重なりによって実質的に排除される場合、多重巻回センサも作ることができる。
【００６１】
図２５は、コイルアセンブリ２８４の外側の強磁性材料２８６を示している。円筒形幾何学形状コイルアセンブリは、特に特殊なＤＭコイルなしで、このような状況下で十分に機能する。
図２６は、２つの結合器要素２９０及び２９２を含む結合器２９４の中心を通って延びる強磁性コア２９６を示している。しかし、結合器の数（円筒変形における）は、前方／後方巻線対の数により任意とされるであろう。例えば、前方／後方巻線対の１対を示す図２１のようなセンサは、１つの結合器のみが良好であるが、２つの前方／後方巻線対を示す図１８のようなセンサの場合には、２つの結合器が良好である、等々である。
円筒変形の結合器のこの数は、１つの結合器のみを用いることができる（勿論、Ｆ／Ｂ巻線の２つの対には、２つの結合器が用いられる）線形対応物とはかなり異なっている。２８４のようなコイルアセンブリ（図２５参照）は、結合器及びその外側と同心とすることができる。ここでもまた、円筒形幾何学形状コイルアセンブリは、特に特殊なＤＭコイルなしで、このような状況下で十分に機能する。
【００６２】
図２７は、ネジ切り外面３０８を有する回転シャフト３１０を含むアセンブリの部分的拡大図を示している。ＰＣＢ上でセンサコイルアセンブリ３０２は、ネジ切りスリーブ３００上に支持され、その内側ネジ切り面は、ネジ切り面３０８と係合する。結合器３０６は、シャフト３１０と共に回転する。電子回路３０４は、位置信号を供給する。スリーブ３１２は、結合器３０６を回転シャフト３１０に取り付けるために用いられる。結合器３０６とコイルアセンブリの間のオフセットは、シャフト３１０が回転する時に変化する。共通モード信号は、オフセットを測定するために及び従って回転数を判断するために用いることができ、ＬＭは、回転角に対して線形出力を提供するように選択される。センサコイルアセンブリＰＣＢに対して結合器のオフセットを判断するために、ＤＭ信号又はＬＭコイルからの共通モード信号は、１モジュラスを超える角度を測定することができるように検出することができる。オフセットは、回転シャフトが回転している時、ネジ切りスリーブの回転によって発生される。ＤＭ信号は、再度、ＣＲにわたってレシオメトリックになることになり、オフセットが最小の時にその最大の状態にある。
【００６３】
従って、センサＰＣＢに対する結合器のオフセットは、回転と共に変化し、基準信号は、１モジュラスを超える角度を測定し得るように判断することができる（本明細書には示していない受信コイルの非位相感応整流から、又は特殊な基準コイルを用いて）。オフセットは、回転シャフトが回転する時にネジ切り面の回転によって発生される。基準信号は、励磁信号に対してレシオメトリックとすることができ、オフセットが最小である時に最大になる。
図２８は、ネジ切りスリーブ（詳細は示さず）上に形成されたセンサコイルアセンブリ３２２内で回転する外側ネジ切り面を有するスリーブ３２４の内面上の結合器３２０を示している。この配置は、図２７の構成に用いることができる。
【００６４】
図２９は、間隙に対する信号又は共通モード信号の整流を示している。回路は、励磁信号（ＣＲ）３４０及び受信コイル信号（ＲＭ又はＬＭで示す）３４２の入力を示している。信号は、アナログ乗算器（３４４）に入り、次に、フィルタにかけられて整流される。出力は、共通モード信号として用いることができる。類似の回路は、２つ又はそれよりも多くの受信コイルからの信号を用いることができる。
位相非感応整流は、共通整流のダイオード降下を排除するために印加することができる。高周波整流は、ギルバートセルで行うことができ、低周波整流は、図２９の回路を用いることができる。スーパーダイオードは、低速移動信号を整流するために用いることができる。
【００６５】
図３０は、ほぼ平面構造において互いに１２０°位相差で配置されたコイル３５０のような３つの受信（ＲＭ、回転調節）コイルを示している。一連のダイオードを用いて示すように実施されるコイルの直接整流は、好ましくは、ダイオード降下がなく、図示の曲線のようなＡＭ（基準）電圧を生成することができる。比率は、ＡＭ電圧で割ったＲＭ位相感応整流信号として定義され、次に、比率曲線は、図示のようにいくつかの線形区画を有する線形関数を有する。その結果、多重巻回検知のための鋸状曲線が容易に得られる。１２０度の位相角差は、物理角の１モジュラスが３６０度電気的位相に対応するので、ＲＴの極性の調節によって１モジュラスに容易にマップすることができる。その結果、線形レシオメトリック曲線を得るために両方のＡＭ及びＲＭ曲線を線形化する必要はない。同様に、レシオメトリック信号に対する線形曲線を得るのに反転回路の必要性はない。
【００６６】
本明細書で示された特許、特許出願、又は文献は、各個々の文書が引用により組み込まれるように具体的かつ個々に示されたかのような同じ程度で引用により本明細書に組み込まれている。特に、２００５年６月２７日出願の米国特許仮出願出願番号第６０／６９４、３８４号は、引用により本明細書に組み込まれている。全て同じ本発明者に付与された「ステアリング角度センサ」という名称の２００６年６月２６日出願の米国特許仮出願出願番号第６０／ 、 号、並びに米国許出願出願番号第１１／３９９、１５０号、第１１／１０２、０４６号、及び第１１／４００、１５４号は、引用により本明細書に組み込まれている。
本発明は、上述の例示的実施例に限定されない。実施例は、本発明の範囲の制限を意図するものではない。本明細書に説明した方法、装置、及び構成などは例示的であり、本発明の範囲の制限を意図するものではない。そこにおける変更及び他の使用が当業者には想起されるであろう。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって規定されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１Ａ】平面図で線形誘導センサを示す図である。
【図１Ｂ】平面図で線形誘導センサを示す図である。
【図１Ｃ】断面図で線形誘導センサを示す図である。
【図２Ａ】距離調節器が外側区画を有する線形誘導センサを示す図である。
【図２Ｂ】距離調節器が外側区画を有する線形誘導センサを示す図である。
【図３Ａ】線形調節器に用いることができるコイルの構成を示す図である。
【図３Ｂ】線形調節器に用いることができるコイルの構成を示す図である。
【図４】傾斜補正線形調節器を示す図である。
【図５】電子回路を距離調節器の外側区画内に収容することができる方法を示す図である。
【図６】外側区画により多くの巻回数を有する距離調節器を示す図である。
【図７】距離調節器が励磁コイルの外側に２つの区画を有する線形センサを示す図である。
【図８Ａ】線形センサの代替構成を示す図である。
【図８Ｂ】線形センサの代替構成を示す図である。
【図８Ｃ】線形センサの代替構成を示す図である。
【図９】外側区画に接地接続を有する距離調節器を示す図である。
【図１０】内側区画に接地接続を有する距離調節器を示す図である。
【図１１】距離調節器を含む共振回路を示す図である。
【図１２】間隙に対する距離調節器からの電圧出力の伝達関数を示す図である。
【図１３Ａ】線形センサ構成の回転センサのための円筒形幾何学形状への変形を示す図である。
【図１３Ｂ】線形センサ構成の回転センサのための円筒形幾何学形状への変形を示す図である。
【図１４Ａ】線形から部分的回転構成への変形を示す図である。
【図１４Ｂ】線形から部分的回転構成への変形を示す図である。
【図１４Ｃ】同じく線形からの完全回転センサに対する変形を示す図である。
【図１５】より長い距離にわたる線形検知のための構成を示す図である。
【図１６】より長い距離にわたる線形検知のための代替構成を示す図である。
【図１７】２つの実曲線が２つのＬＭからのものであり、２つの破曲線が反対の信号である、４−ＬＭセンサコイル構成からの信号を示す図である。
【図１８】より長い距離にわたる線形検知のための更に別の構成を示す図である。
【図１９Ａ】より長い距離にわたる線形検知のための更に別の構成を示す図である。
【図１９Ｂ】より長い距離にわたる線形検知のための更に別の構成を示す図である。
【図２０】共通モード信号を与えるＬＭ信号の非位相感応整流を示す図である。
【図２１】別のＤＭコイルを必要としない線形検知のための更に別の構成を示す図である。
【図２２】別のＤＭコイルを必要としない線形検知のための更に別の構成を示す図である。
【図２３】別のＤＭコイルを必要としない線形検知のための更に別の構成を示す図である。
【図２４】別のＤＭコイルを必要としないレシオメトリック回転センサのための円筒形幾何学形状への幾何学的変形を示す図である。
【図２５】強磁性環境における円筒形幾何学形状回転センサの適用を示す図である。
【図２６】強磁性環境における円筒形幾何学形状回転センサの適用を示す図である。
【図２７】円筒形幾何学形状コイルアセンブリを用いる回転センサを示す図である。
【図２８】円筒形幾何学形状を有する回転検知のための回転スリーブへの結合器の取り付けを示す図である。
【図２９】共通モード信号を得る整流のための回路を示す図である。
【図３０】３つの受信コイルの配置を示す図である。
【符号の説明】
【００６８】
１０  励磁コイル
１２  励起供給源
１４  距離調節器）
１６  受信コイル
１８  結合器要素
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
2008544293.tif 000004
【図１Ｃ】
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【図２Ａ】
2008544293.tif 000006
【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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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８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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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１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１４Ｃ】
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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１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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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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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【国際調査報告】
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