(57)【要約】  本発明は、多磁極部（２０）の磁界を測定する磁気センサ（１０ａ，１０ｂ，１０ｂ’）と、磁気センサの信号（ＳＡ，ＳＢ，ＳＢ’）を評価する評価制御ユニット（３０）とを備え、多磁極部と磁気センサとの間の相対運動を評価可能である、運動パラメータ検出装置に関する。本発明では、各磁気センサが磁化可能なコア（１６）と駆動コイル（１８．１）と測定コイル（１８．２）とを含み、評価制御ユニットが駆動コイルに周期的な駆動信号（ＳＴ）を印加してコアの周期的な磁化切り替えを生じさせ、測定コイルを介してコアの磁化切り替え時点が求められ、評価制御ユニットにより、磁化切り替え時点から、多磁極部の磁界のゼロ通過を中心とした領域を表す所定の測定領域内で、多磁極部の有効磁界の実際値が求められる。
2014521109.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流磁界を形成する多磁極部（２０）によって複数の運動パラメータを求めるために、
前記多磁極部（２０）の磁界を測定する少なくとも１つの磁気センサ（１０ａ，１０ｂ，１０ｂ’）と、前記少なくとも１つの磁気センサ（１０ａ，１０ｂ，１０ｂ’）の信号（ＳＡ，ＳＢ，ＳＢ’）を評価する評価制御ユニット（３０）とを備え、
前記多磁極部（２０）と前記少なくとも１つの磁気センサ（１０ａ，１０ｂ，１０ｂ’）との間の相対運動を評価可能である、
運動パラメータ検出装置において、
前記少なくとも１つの磁気センサ（１０ａ，１０ｂ，１０ｂ’）が磁化可能なコア（１６）と駆動コイル（１８．１）と測定コイル（１８．２）とを含み、
前記評価制御ユニット（３０）が前記駆動コイル（１８．１）に周期的な駆動信号（ＳＴ）を印加することによって前記コア（１６）の周期的な磁化切り替えを生じさせ、
前記測定コイル（１８．２）を介して前記コア（１６）の磁化切り替え時点が求められ、
前記評価制御ユニット（３０）により、前記磁化切り替え時点から、前記多磁極部（２０）の磁界のゼロ通過を中心とした領域を表す所定の測定領域内で、前記多磁極部（２０）の有効磁界の実際値が求められる
ことを特徴とする運動パラメータ検出装置。
【請求項２】
前記所定の測定領域内で求められる、前記多磁極部（２０）の有効磁界の実際値の数は、前記多磁極部（２０）と前記少なくとも１つの磁気センサ（１０ａ，１０ｂ，１０ｂ’）との間の相対運動の回転周波数および／または運動速度および／または前記周期的な駆動信号（ＳＴ）の周波数に依存して変化する、請求項１記載の運動パラメータ検出装置。
【請求項３】
前記コア（１６）は軟磁性薄膜コアとして構成されており、該軟磁性薄膜コアは１つまたは複数の磁性層（１６．１）を含んでおり、２つの磁性層（１６．１）の間に１つずつ分離層（１６．２）が配置されている、請求項１または２記載の運動パラメータ検出装置。
【請求項４】
前記駆動コイル（１８．１）および前記測定コイル（１８．２）は基板層（１２）上に配置されており、前記軟磁性薄膜コア（１６）は、前記駆動コイル（１８．１）および前記測定コイル（１８．２）内に配置されており、かつ、少なくとも１つの絶縁層（１４）によって前記駆動コイル（１８．１）および前記測定コイル（１８．２）から分離されている、請求項３記載の運動パラメータ検出装置。
【請求項５】
２つの磁気センサ（１０ａ，１０ｂ，１０ｂ’）が所定の距離（Ａ１，Ａ２）を置いて前記多磁極部（２０）の磁界内に配置されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の運動パラメータ検出装置。
【請求項６】
前記評価制御ユニット（３０）により、前記多磁極部（２０）の磁界のゼロ通過の回数が所定の時間領域内で求められ、求められた磁界のゼロ通過の回数から、回転数および／または速度および／または移動区間が計算される、請求項５記載の運動パラメータ検出装置。
【請求項７】
前記評価制御ユニット（３０）により、相互に所定の第１の距離（Ａ１）を置いて配置された２つの測定センサ（１０ａ，１０ｂ）が磁化切り替えを行う順序から、前記多磁極部（２０）と前記少なくとも１つの磁気センサ（１０ａ，１０ｂ，１０ｂ’）との間の相対運動の運動方向が計算される、請求項５または６記載の運動パラメータ検出装置。
【請求項８】
２つの磁気センサ（１０ａ，１０ｂ’）間の所定の第２の距離（Ａ２）は、前記多磁極部（２０）の磁界の隣接する２回のゼロ通過の間隔に相当する、請求項５記載の運動パラメータ検出装置。
【請求項９】
前記評価制御ユニット（３０）により、相互に所定の第２の距離（Ａ２）を置いて配置された２つの測定センサ（１０ａ，１０ｂ’）の磁化切り替えが異なる時点で行われた場合に、障害磁界が識別される、請求項８記載の運動パラメータ検出装置。
【請求項１０】
前記評価制御ユニット（３０）により、前記２つの測定センサ（１０ａ，１０ｂ’）の磁化切り替えの２つの異なる時点間の平均値として実際のゼロ通過モーメントを求めることによって、識別された障害磁界が補償される、請求項９記載の運動パラメータ検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、独立請求項１の上位概念記載の運動パラメータ検出装置に関する。
【０００２】
従来技術
回転数もしくは位置もしくは線形運動を測定するために、今日ではしばしば多磁極部が用いられ、その磁界が磁気センサによって測定される。多磁極部はホイール（多磁極ホイール）または線形スケール（多磁極スケール）の形態で利用される。こうした多磁極部は接着可能な帯状体の形態で提供されるかまたは磁化された要素上に配置される。磁界はたいていホールセンサもしくはＡＭＲセンサもしくはＧＭＲセンサによって測定される。この測定から、ほぼ正弦波状の出力信号が得られる。これにより、多磁極部によって得られるスカラー量を識別し、中間値においても位置を出力することができる。正確な測定のためには回転数を測定すればよいが、この手法は必須ではない。低コストのコンセプトのほうが有利だからである。また、回転数を測定するコンセプトには、全てのセンサが信号にはっきりとした温度影響（ＴＫＥおよびＴＫＯ）を有し、特に１５０℃から２００℃を超える範囲では使用不能となるという欠点がある。
【０００３】
簡単かつ低コストのコンセプトとして、回転数を求めるための単純なコイルを用いることが挙げられる。このコイルは回転時もしくは線形運動時に発生する磁界変化を誘導電圧として測定する。この場合、誘導電圧は磁界変化の速度ｄＢ／ｄｔに依存して変化するので、充分に迅速であれば多磁極部の運動を推定できるが、運動が緩慢になるとこの方式は利用できない。ただし、単純なコイルは高温でも利用可能であり、信号そのものは完全に温度から独立している。
【０００４】
文献ＤＥ１０２００７０２３３８５Ａ１には、線形運動もしくは回転運動を非接触で検出する検出装置の例が示されている。ここでの検出装置は、定置の磁気抵抗性チップセンサとこれに隣接して空隙に露出された磁界発生装置とによって動作する。この磁界発生装置の個々の磁石セグメントのそれぞれの極はほぼ３次元座標系の一方向で交互に磁化されている。チップセンサは、その面積の大部分が、多磁極部の表面に対してほぼ垂直もしくは平行もしくは任意の角度に配置される。
【０００５】
本出願人の以前の特許出願ＤＥ１０２００９００１３９５．４には、励磁コイルと磁化可能コア材料とを含む磁界測定装置が示されている。コア材料は共通のブロッホ壁に接した第１のヴァイス区および第２のヴァイス区を含む。磁界を測定するために、励磁コイルには交流電圧が印加されて周期的に変化する磁界が形成され、これによりコア材料の磁化が周期的に切り替えられる。測定すべき磁界と励磁コイルの磁界とが重なることにより、コア材料の磁化は時間的にずれて切り替えられる。このコア材料の磁化切り替えの時間ずれから測定すべき磁界が推定される。また、当該測定装置はコア材料の磁界変化を測定する測定コイルを備えており、測定コイルに誘導される電圧変化、特に電圧パルスによって、磁化切り替え時点が求められる。
【０００６】
発明の開示
本発明の請求項１の特徴を有する運動パラメータ検出装置は、従来技術に比べて、少なくとも１つの磁気センサを、磁化可能コアおよび駆動コイルおよび測定コイルを含むいわゆるフリップコアセンサとして構成でき、回転数測定または線形運動の測定に利用できるという利点を有する。本発明の各実施形態によれば、有利には、低コストの製造を実現しつつ、高感度かつオフセットフリーであって温度に依存しない装置が得られる。また、本発明の運動パラメータ検出装置の少なくとも１つの磁気センサは、有利には、測定領域が超過されても直ちには破壊されず、何らかのパラメータの変化を検出することができる。
【０００７】
フリップコアセンサとして構成された、本発明の運動パラメータ検出装置の磁気センサを使用することの重要な利点は、このセンサがＡＭＲ／ＧＭＲセンサと同程度の感度を有するうえ、よりローバストであって、温度依存性を有さないことにある。交流磁界の値が運動パラメータ検出装置の測定領域に入ると、少なくとも１つの磁気センサはただちに正確な測定を行い、評価のための正確な測定値を送出する。これにより、交流磁界が少なくとも１つの磁気センサの測定領域を外れる極大値を有する場合であっても、多磁極ホイールによって回転数を測定する際、または、線形運動を測定する際に、交流磁界のゼロ通過をきわめて正確に測定できる。公知のＡＭＲ／ＧＭＲセンサではその達成に高いコスト（費用）がかかる。対して、同様に強い磁界に耐性があって測定を行うことができるホールセンサは、さほどの感度を有さない。
【０００８】
本発明は、交流磁界を形成する多磁極部によって複数の運動パラメータを求めるために、多磁極部の磁界を測定する少なくとも１つの磁気センサと、少なくとも１つの磁気センサの信号を評価する評価制御ユニットとを備えた運動パラメータ検出装置に関する。ここでは、多磁極部と少なくとも１つの磁気センサとの間の相対運動を評価可能である。本発明によれば、少なくとも１つの磁気センサが磁化可能なコアと駆動コイルと測定コイルとを含み、評価制御ユニットが、駆動コイルに周期的な駆動信号を印加することによってコアの周期的な磁化切り替えを生じさせ、測定コイルを介してコアの磁化切り替え時点を求める。ここで、評価制御ユニットは、磁化切り替え時点から、多磁極部の磁界のゼロ通過を中心とした領域を表す所定の測定領域内で、多磁極部の有効磁界の実際値を求める。
【０００９】
少なくとも１つの磁気センサでは、有利には、コアの磁化切り替えが駆動コイルにおいて形成される駆動信号としての交流電流によって形成される。多磁極部の有効磁界は周期的な駆動信号によって設定されるコアの磁化切り替え時点に影響するので、評価制御ユニットは、設定されたコア磁化切り替え時点と求められた実際のコア磁化切り替え時点とを比較して、多磁極部の有効磁界の実際値を求める。
【００１０】
回転数もしくは線形運動を測定するには、多磁極部の交流磁界のゼロ通過を測定すれば充分である。磁界特性が例えば正弦特性として表される場合、少なくとも１つの磁気センサはつねにゼロ通過点の周囲で磁界を測定する。この領域での磁界強度はきわめて正確に測定できる。磁界が測定可能な値範囲を超えると、少なくとも１つの磁気センサはもはや測定を行うことができない。ただし、磁界が再び少なくとも１つの磁気センサの測定可能領域に入ると、この磁気センサは破壊やヒステリシスなしにただちに再び測定可能となる。測定に対してはいずれの場合にも周期的な駆動信号の１周期が必要であるので、１回の測定は少なくとも１つの磁気センサの測定領域において測定される複数の測定点から成る。ここで、所定の測定領域内で求められた、多磁極部の有効磁界の実際値の数は、多磁極部と少なくとも１つの磁気センサとの間の相対運動の回転周波数および／または運動速度および／または周期的な駆動信号の周波数に依存して変化する。周期的な駆動信号の周波数は、有利には、ゼロ通過の領域内の測定点の数が多磁極部の交流磁界のゼロ通過を正確に求めるのに充分な大きさを有するように選定される。このために、周期的な駆動信号の周波数は、多磁極部と少なくとも１つの磁気センサとの間の相対運動の検出可能速度が最大となるときの多磁極部の交流磁界の最大周波数の少なくとも１０倍、有利には少なくとも１００倍の大きさを有するべきである。
【００１１】
従属請求項に記載の手段および態様によって、独立請求項１に記載の運動パラメータ検出装置の有利な改善が達成される。
【００１２】
特に有利には、少なくとも１つの磁気センサのコアは軟磁性薄膜コアとして構成され、軟磁性薄膜コアは１つまたは複数の磁性層を含み、それぞれ２つの磁性層の間に１つの分離層が配置される。これにより、隣接する２つの磁性層間の層間結晶化を回避できる。さらに、駆動コイルおよび測定コイルを基板層上に配置することができる。その際に、軟磁性薄膜コアを駆動コイルおよび測定コイル内に配置し、かつ、少なくとも１つの絶縁層によって駆動コイルおよび測定コイルから分離することができる。このようにすれば、少なくとも１つの磁気センサのきわめてコンパクトな構造が実現される。
【００１３】
また、複数の磁気センサを、センサユニットに対する評価制御ユニットとともにもしくは評価制御ユニットなしで統合してもよい。これにより、回転数および／または速度および／または移動区間に加え、運動方向を求めたり、および／または、障害磁界を識別して補償したりすることができる。
【００１４】
さらに、本発明の運動パラメータ検出装置の有利な実施形態では、２つの磁気センサが所定の距離を置いて多磁極部の磁界内に配置される。これにより、２つの磁気センサ間の距離に応じて、運動方向を求めたり、および／または、障害磁界を識別して補償したりすることができる。
【００１５】
本発明の運動パラメータ検出装置の別の有利な実施形態では、評価制御ユニットにより、多磁極部の磁界のゼロ通過の回数が求められ、求められたゼロ通過の回数から回転数および／または速度および／または移動区間が計算される。運動方向を求めるには、相互に僅かにずれて取り付けられた２つの磁気センサが必要である。２つの磁性コアの磁化切り替えの順序により、評価制御ユニットは、多磁極部と少なくとも１つの磁気センサとの間の相対運動の運動方向を計算できる。
【００１６】
障害磁界ないしオフセット磁界も、基本的には２つの磁気センサから成る適切な装置によって識別可能である。２つの測定コイルがそれぞれ多磁極部の磁界の隣接する２回のゼロ通過の間隔に相当する間隔で配置される場合、これら２つの測定センサの磁化は障害磁界ないしオフセット磁界がなければ同時に切り替えられるはずである。障害磁界ないしオフセット磁界が発生すると磁化切り替え時点がずれ、このずれが障害磁界ないしオフセット磁界を補償するのに必要な多磁極部の相応の磁界に相当する。この場合、有効ゼロ通過モーメントは正確に２つの測定センサの２つの磁化インパルス間に位置する。
【００１７】
本発明の運動パラメータ検出装置の別の有利な実施形態によれば、２つの磁気センサ間の所定の第２の距離は、多磁極部の磁界の隣接する２回のゼロ通過の間隔に対応する。有利には、評価制御ユニットは、所定の第２の距離を置いて配置された２つの測定センサの磁化切り替えが異なる時点で行われる場合に、障害磁界を識別する。ここで、評価制御ユニットは、２つの磁気センサの２つの異なる磁化切り替え時点間の平均値として実際のゼロ通過モーメントを求めることにより、識別された障害磁界ないしオフセット磁界を補償する。
【００１８】
以下に、本発明の実施例を図示し、詳細に説明する。図中、同一の素子ないし同様の機能を有する素子には同様の参照番号を付してある。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の運動パラメータ検出装置の一実施例を示す概略的なブロック図である。
【図２】図１の運動パラメータ検出装置の多磁極部の磁界を測定する磁気センサの一実施例を示す概略図である。
【図３】図２の多磁極部の磁界を測定する磁気センサの磁性コアの一実施例を示す概略図である。
【図４】運動パラメータ検出装置の第１の実施例を示す概略図である。
【図５】運動パラメータ検出装置の第２の実施例を示す概略図である。
【図６】運動パラメータ検出装置の第３の実施例を示す概略図である。
【００２０】
図１−図３からわかるように、図示の実施例では、本発明の運動パラメータ検出装置１は、交流磁界を形成する多磁極部２０と、多磁極部２０の磁界を測定する少なくとも１つの磁気センサ（磁界センサ）１０ａ，１０ｂ，１０ｂ’と、少なくとも１つの磁気センサ１０ａ，１０ｂ，１０ｂ’の信号ＳＡ，ＳＢ，ＳＢ’を評価する評価制御ユニット３０とを含み、多磁極部２０と少なくとも１つの磁気センサ１０ａ，１０ｂ，１０ｂ’との間の相対運動が評価される。
【００２１】
図１からわかるように、運動パラメータ検出装置１は、実際回転数および／または速度および／または実際移動区間のみが求められればよい場合、多磁極部２０の交流磁界内に配置される唯一の磁気センサ１０ａを含む。付加的に運動方向を求めたい場合または障害磁界を識別および補償すべき場合には、破線で示された、多磁極部２０の交流磁界内に配置される少なくとも１つの別の磁気センサ１０ｂ，１０ｂ’が必要となる。多磁極部２０は例えばホイール（多磁極ホイール）の形状もしくは線形スケール（多磁極スケール）の形態で用いられ、磁極性が交番的に変化するように配置された個々の磁石セグメントを含む。また、複数の磁気センサ１０ａ，１０ｂ，１０ｂ’を評価制御ユニット３０とともにもしくは評価制御ユニット３０とは別個に１つのセンサユニット５にまとめ、回転数および／または速度および／または移動区間の算出に加えて、運動方向の識別および／または障害磁界の検出および補償を行うこともできる。
【００２２】
本発明によれば、少なくとも１つの磁気センサ１０ａ，１０ｂ，１０ｂ’は磁化可能なコア１６と駆動コイル１８．１と測定コイル１８．２とを含む。ここで、評価制御ユニット３０は、駆動コイル１８．１に周期的な駆動信号ＳＴを印加してコア１６の周期的な磁化切り替えを生じさせ、測定コイル１８．２を介してコア１６の磁化切り替え時点を求める。この磁化切り替え時点から、評価制御ユニット３０は、多磁極部２０の有効磁界の実際値を、多磁極部２０の磁界のゼロ通過を中心とした領域を表す所定の測定領域内で求める。多磁極部２０の有効磁界は周期的な駆動信号ＳＴによって設定されるコア１６の磁化切り替え時点に影響するので、評価制御ユニット３０はコア１６の設定された磁化切り替え時点とコア１６の実際に求められた磁化切り替え時点とを比較し、比較結果から多磁極部２０の有効磁界の実際値を求める。
【００２３】
図２，図３に見られるように、コアは、駆動コイル１８．１からの周期的な駆動信号ＳＴによって種々の時点で磁化切り替えされる軟磁性薄膜コア１６として構成される。また、図２からわかるように、駆動コイル１８．１および測定コイル１８．２は有利にはケイ素から成る基板層１２上に設けられ、軟磁性薄膜コア１６は駆動コイル１８．１および測定コイル１８．２内に配置され、少なくとも１つの絶縁層１４により駆動コイル１８．１および測定コイル１８．２から分離されている。図３からは、軟磁性薄膜コア１６が図示の実施例では複数の磁性層１６．１を含み、それぞれ２つの磁性層１６．１の間に分離層１６．２が配置されることにより、隣接する２つの磁性層１６．１間の層間結晶化が防止されることがわかる。図示されていない選択的実施例として、軟磁性薄膜コア１６が唯一の磁性層１６．１のみを含むようにして、分離層１６．２を省略してもよい。
【００２４】
回転数もしくは線形運動を測定するには、多磁極部２０の磁界のゼロ通過を測定すれば充分である。多磁極部２０の磁界特性が図４−図６に示されているように正弦状である場合、少なくとも１つの磁気センサ１０ａ，１０ｂ，１０ｂ’により、多磁極部２０の磁界の実際値が、図４−図６に黒太線で示されているゼロ通過を中心とした領域においてつねに測定される。この領域では磁界強度をきわめて正確に測定可能である。多磁極部２０の磁界が測定可能な値領域を超過した場合、少なくとも１つの磁気センサ１０ａ，１０ｂ，１０ｂ’はもはや測定を行わない。多磁極部２０の磁界の値が再び少なくとも１つの磁気センサ１０ａ，１０ｂ，１０ｂ’の測定領域に入ると、相応の測定値ＳＡ，ＳＢ，ＳＢ’が評価のために再び供給される。このことは、少なくとも１つの磁気センサ１０ａ，１０ｂ，１０ｂ’が多磁極部２０の強い磁界によって損なわれず、ヒステリシスも形成しないことを意味する。
【００２５】
少なくとも１つの磁気センサ１０ａ，１０ｂ，１０ｂ’は周期的な駆動信号ＳＴによって駆動されて多磁極部２０の磁界の値を測定するので、評価制御ユニット３０は、少なくとも１つの磁気センサ１０ａ，１０ｂ，１０ｂ’の測定領域内で測定される複数の測定点を求める。所定の測定領域内で求められた多磁極部２０の有効磁界の実際値の数は、多磁極部２０と少なくとも１つの磁気センサ１０ａ，１０ｂ，１０ｂ’との間の相対運動の回転周波数および／または運動速度に依存して、および／または、周期的な駆動信号ＳＴの周波数に依存して変化する。
【００２６】
センサのコンセプトは誘導方式であり、測定コイル１８．２内での誘導は外部磁界（多磁極部の磁界）に基づいて発生するのでなく、駆動信号ＳＴによるコア１６の急激な磁化切り替えによって生じる。駆動信号ＳＴは例えば三角形状の駆動電流ＳＴとして供給される。こうした急激な磁化切り替えは、特別な幾何学的配置と、例えば本出願人による旧い特許出願である独国出願第１０２００９００１３９５．４号に説明されているようなコア１６の高い透磁率とによって達成される。
【００２７】
周期的な駆動信号ＳＴの周波数は、有利には、ゼロ通過の領域内の測定点の数が多磁極部２０の交流磁界のゼロ通過を正確に求めるのに充分な大きさを有するように選定される。このために、周期的な駆動信号ＳＴの周波数は、多磁極部２０と少なくとも１つの磁気センサ１０ａ，１０ｂ，１０ｂ’との間の相対運動の検出可能速度が最大となるときの多磁極部２０の交流磁界の最大周波数の少なくとも１０倍、有利には１００倍の大きさを有するべきである。
【００２８】
図４には、唯一の磁気センサ１０ａが多磁極部２０の交流磁界内に配置されている、運動パラメータ検出装置１の第１の実施例が示されている。多磁極部２０は正弦状特性の交流磁界を有するが、これは、多磁極部２０が例えば図示されていない個々の磁石セグメントを含み、各磁石セグメントがそれぞれの磁極性が交番するように配置されているからである。評価制御ユニット３０は、磁気センサ１０ａの出力信号ＳＡから、相応に太線で示されている磁界のそのつどのゼロ通過を中心とした測定領域において、多磁極部２０の磁界の実際値を求める。評価制御ユニット３０は、所定の時間領域内のゼロ通過の回数を計数することにより、回転数ないし速度ないし移動区間を求めることができる。
【００２９】
図５には、２つの磁気センサ１０ａ、１０ｂが多磁極部２０の交流磁界内に配置されている、運動パラメータ検出装置１の第２の実施例が示されている。多磁極部２０は正弦状特性の交流磁界を有するが、これは、多磁極部２０が図示されていない個々の磁石セグメントを含み、各磁石セグメントはそれぞれの磁極性が交番するように配置されているからである。図５からさらに見て取れるように、２つの磁気センサ１０ａ，１０ｂは多磁極部２０の磁界内で相互に所定の第１の距離Ａ１を置いて配置される。これは、２つの磁気センサ１０ａ，１０ｂが図示の第２の実施例において相互に僅かにずれて配置されることを意味する。２つの磁気センサ１０ａ，１０ｂは種々の時点で磁界のゼロ通過を検出する。ここで、評価制御ユニット３０は、所定の第１の間隔Ａ１だけ相互に離間して配置された２つの測定コイルが磁化切り替えされる順序、すなわち、磁界のゼロ通過の検出順序から、多磁極部２０と２つの磁気センサ１０ａ，１０ｂの相対運動の運動方向を計算する。評価制御ユニット３０は、設定時間領域内のゼロ通過の回数を計数することにより、回転数ないし速度ないし移動区間を求めることができる。
【００３０】
図６には、２つの磁気センサ１０ａ、１０ｂ’が多磁極部２０の交流磁界内に配置されている、運動パラメータ検出装置１の第３の実施例が示されている。この場合にも、多磁極部２０は正弦状特性の交流磁界を有するが、これは、多磁極部２０が図示されていない個々の磁石セグメントを含み、各磁石セグメントがそれぞれの磁極性が交番するように配置されているからである。図６からさらに見て取れるように、２つの磁気センサ１０ａ，１０ｂ’は多磁極部２０の磁界内で相互に所定の第２の距離Ａ２を置いて配置される。これは、２つの磁気センサ１０ａ，１０ｂ’が、図示の第３の実施例において、多磁極部２０の磁界の隣接する２回のゼロ通過の間隔に相当する距離で配置されることを意味する。これにより、障害磁界ないしオフセット磁界を識別して補償することができる。
【００３１】
障害磁界ないしオフセット磁界が存在しなければ、２つの磁気センサ１０ａ，１０ｂ’の磁化切り替えは同時に行われる。障害磁界ないしオフセット磁界が生じると、２つの磁気センサ１０ａ，１０ｂ’の磁化切り替え時点がずれ、このずれが多磁極部２０の障害磁界ないしオフセット磁界の補償に必要な磁界に対応する。評価制御ユニット３０は、設定時間領域内のゼロ通過の回数を計数することにより、回転数ないし速度ないし移動区間を求めることができる。付加的に、評価制御ユニット３０は、求められたゼロ通過のずれから、障害磁界ないしオフセット磁界が作用しているか否かを識別することができる。設定された第２の間隔Ａ２だけ相互に離間して配置された２つの測定コイルの磁化切り替えが異なる時点で生じる場合、評価制御ユニット３０は、障害磁界ないしオフセット磁界を検出する。そして、評価制御ユニット３０は、２つの測定コイル１０ａ，１０ｂ’の２つの異なる磁化切り替え時点間の平均値として実際のゼロ通過モーメントを求め、識別された障害磁界をこれによって補償する。
【００３２】
本発明の実施例では、運動パラメータ検出装置が特に回転数または線形運動の測定に用いられる。本発明の装置は有利には低コストに製造でき、高感度かつオフセットフリーであり、温度耐性を有する。また、本発明の実施例によれば、測定領域が超過されても装置が破壊されず、何らかのパラメータの変化を検出できる。
【図１】
2014521109.tif 000003
【図２】
2014521109.tif 000004
【図３】
2014521109.tif 000005
【図４】
2014521109.tif 000006
【図５】
2014521109.tif 000007
【図６】
2014521109.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成26年1月22日(2014.1.22)
【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】
交流磁界を形成する多磁極部（２０）によって複数の運動パラメータを求めるために、
前記多磁極部（２０）の磁界を測定する少なくとも１つの磁気センサ（１０ａ，１０ｂ，１０ｂ’）と、前記少なくとも１つの磁気センサ（１０ａ，１０ｂ，１０ｂ’）の信号（ＳＡ，ＳＢ，ＳＢ’）を評価する評価制御ユニット（３０）とを備え、
前記多磁極部（２０）と前記少なくとも１つの磁気センサ（１０ａ，１０ｂ，１０ｂ’）との間の相対運動を評価可能である、
運動パラメータ検出装置において、
前記少なくとも１つの磁気センサ（１０ａ，１０ｂ，１０ｂ’）が磁化可能なコア（１６）と駆動コイル（１８．１）と測定コイル（１８．２）とを含み、
前記評価制御ユニット（３０）が前記駆動コイル（１８．１）に周期的な駆動信号（ＳＴ）を印加することによって前記コア（１６）の周期的な磁化切り替えを生じさせ、
前記測定コイル（１８．２）を介して前記コア（１６）の磁化切り替え時点が求められ、
前記評価制御ユニット（３０）により、前記磁化切り替え時点から、前記多磁極部（２０）の磁界のゼロ通過を中心とした領域を表す所定の測定領域内で、前記多磁極部（２０）の有効磁界の実際値が求められる
ことを特徴とする運動パラメータ検出装置。
【請求項２】
前記所定の測定領域内で求められる、前記多磁極部（２０）の有効磁界の実際値の数は、前記多磁極部（２０）と前記少なくとも１つの磁気センサ（１０ａ，１０ｂ，１０ｂ’）との間の相対運動の回転周波数および／または運動速度および／または前記周期的な駆動信号（ＳＴ）の周波数に依存して変化する、請求項１記載の運動パラメータ検出装置。
【請求項３】
前記コア（１６）は軟磁性薄膜コアとして構成されており、該軟磁性薄膜コアは１つまたは複数の磁性層（１６．１）を含んでおり、前記複数の磁性層（１６．１）に含まれる連続する各２つの磁性層の間に１つずつ分離層（１６．２）が配置されている、請求項１または２記載の運動パラメータ検出装置。
【請求項４】
前記駆動コイル（１８．１）および前記測定コイル（１８．２）は基板層（１２）上に配置されており、前記軟磁性薄膜コア（１６）は、前記駆動コイル（１８．１）および前記測定コイル（１８．２）内に配置されており、かつ、少なくとも１つの絶縁層（１４）によって前記駆動コイル（１８．１）および前記測定コイル（１８．２）から分離されている、請求項３記載の運動パラメータ検出装置。
【請求項５】
前記少なくとも１つの磁気センサ（１０ａ，１０ｂ，１０ｂ’）は２つの磁気センサを含み、前記２つの磁気センサが所定の距離（Ａ１，Ａ２）を置いて前記多磁極部（２０）の磁界内に配置されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の運動パラメータ検出装置。
【請求項６】
前記評価制御ユニット（３０）により、前記多磁極部（２０）の磁界のゼロ通過の回数が所定の時間領域内で求められ、求められた磁界のゼロ通過の回数から、回転数および／または速度および／または移動区間が計算される、請求項５記載の運動パラメータ検出装置。
【請求項７】
前記評価制御ユニット（３０）により、相互に所定の第１の距離（Ａ１）を置いて配置された前記２つの磁気センサが磁化切り替えを行う順序から、前記多磁極部（２０）と前記少なくとも１つの磁気センサ（１０ａ，１０ｂ，１０ｂ’）との間の相対運動の運動方向が計算される、請求項５または６記載の運動パラメータ検出装置。
【請求項８】
前記２つの磁気センサ間の所定の第２の距離（Ａ２）は、前記多磁極部（２０）の磁界の隣接する２回のゼロ通過の間隔に相当する、請求項５記載の運動パラメータ検出装置。
【請求項９】
前記評価制御ユニット（３０）により、相互に所定の第２の距離（Ａ２）を置いて配置された前記２つの磁気センサの磁化切り替えが異なる時点で行われた場合に、障害磁界が識別される、請求項８記載の運動パラメータ検出装置。
【請求項１０】
前記評価制御ユニット（３０）により、前記２つの磁気センサの磁化切り替えの２つの異なる時点間の平均値として実際のゼロ通過モーメントを求めることによって、識別された障害磁界が補償される、請求項９記載の運動パラメータ検出装置。
【国際調査報告】
2014521109.tif 000009
2014521109.tif 000010
2014521109.tif 000011
2014521109.tif 000012