(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
隣接する回転輪の磁気干渉を解消可能な直読式メータであって、前記直読式メータは、N個の永久磁石回転輪と対応するN個の二軸磁気角度センサとを備え、i個目の磁気角度センサは、互いに垂直なX軸およびY軸に沿って、i個目の永久磁石回転輪によって生成される所望磁界と他のN-1個の永久磁石回転輪によって生成される干渉磁界との線形重畳を検知し、前記干渉磁界を生成する永久磁石回転輪は、j個目の永久磁石回転輪であり、j≠iであり、
前記直読式メータは、
N*1の生信号行列[V/Vp]k(i)rawを形成するために、前記N個の二軸磁気角度センサの生の出力サイン／コサイン信号のすべてをそれぞれ高速サンプリングするように構成されたサンプリング要素と、
N*Nの補正行列[Cij]を記憶するように構成された記憶要素と、
前記干渉磁界を解消し、前記永久磁石回転輪の回転角度を得るために、算術演算[V/Vp]kcorr(i)=[V/Vp]k(i)raw-sum{C(i, j)*[V/Vp]k(j)raw}を行うように構成された計算要素を備え、
ここで、k=xまたはyであり、前記生信号行列[V/Vp]k(i)rawにおける要素は、Vxi/VpxiまたはVyi/Vpyiであり、VxiおよびVyiはそれぞれ、前記X軸および前記Y軸に沿った前記i個目の二軸磁気角度センサの2つの出力軸の生信号に対応し、VpxiおよびVpyiはそれぞれ、前記X軸および前記Y軸に沿った前記i個目の二軸磁気角度センサの前記2つの軸出力生信号のピーク値に対応し、[V/Vp]k(i)rawおよび[V/Vp]kcorr(i)はそれぞれ、前記二軸磁気角度センサの前記N*1の生信号行列および補正信号行列である、直読式メータ。
【請求項２】
前記生信号Vxi、VpxiおよびVyi、Vpyiはそれぞれ、オフセット処理後の前記二軸磁気角度センサの2つの出力サイン／コサイン信号カーブの数値である、請求項１に記載の直読式メータ。
【請求項３】
前記補正行列[Cij]は、有限要素法を用いた計算によって得られるか、または測定データを用いた直接的な計算によって得られる、請求項１に記載の直読式メータ。
【請求項４】
前記補正行列[Cij]の補正係数は、前記永久磁石回転輪の幾何学的パラメータ、前記永久磁石回転輪と前記二軸磁気角度センサとの相対位置、および前記永久磁石回転輪の磁化方向および磁化強度に依存し、前記永久磁石回転輪の前記幾何学的パラメータおよび磁化状態が同一である場合、前記補正行列[Cij]の補正係数のうち、前記永久磁石回転輪と前記二軸磁気角度センサとの相対位置に依存しない項は同一である、請求項１に記載の直読式メータ。
【請求項５】
前記直読式メータにおいて、前記永久磁石回転輪の間に軟磁性遮蔽材料は存在しない、請求項１に記載の直読式メータ。
【請求項６】
前記永久磁石回転輪は円筒であり、前記永久磁石回転輪の磁化方向は、前記永久磁石回転輪の径方向に平行であるか、または、前記永久磁石回転輪の底面に垂直な方向に沿い、2つの半円筒において逆平行な磁化方向が存在する、請求項１に記載の直読式メータ。
【請求項７】
前記二軸磁気角度センサは、X-Y二軸角度センサである、請求項１に記載の直読式メータ。
【請求項８】
前記二軸磁気角度センサは、AMR、GMR、またはTMR磁気角度センサである、請求項１または７に記載の直読式メータ。
【請求項９】
前記二軸磁気角度センサがGMRまたはTMRスピンバルブセンサである場合、前記永久磁石回転輪の磁界強度は減じられ、かくして、前記二軸磁気角度センサのピニング層の回転の大きさを減じて前記二軸磁気角度センサの磁界測定角度対磁界回転角度のカーブの非線形成分を減じ、かくして、前記生のサイン／コサイン出力電圧信号の非線形成分を減じ、補正後の精度を改善する、請求項１に記載の直読式メータ。
【請求項１０】
前記永久磁石回転輪は、前記二軸磁気角度センサの位置での回転磁界の一定の大きさを維持するように磁気設計されており、かくして、前記生のサイン／コサイン出力電圧信号の非線形成分を減じ、補正後の精度を改善する、請求項１に記載の直読式メータ。
【請求項１１】
前記二軸磁気角度センサは、補正後の精度を改善するために前記永久磁石回転輪の回転シャフトに近接して配置される、請求項１に記載の直読式メータ。
【請求項１２】
直読式水道メータにおける隣接する回転輪の磁気干渉を解消するための方法であって、前記直読式水道メータは、N個の永久磁石回転輪と対応するN個の二軸磁気角度センサとを備え、i個目の磁気角度センサによって検知される磁界は、その所望磁界、すなわち検出されるべきi個目の永久磁石回転輪の磁界と、干渉磁界、すなわち他のN-1個のj個目（j≠i）の永久磁石回転輪の磁界との重畳であり、前記N個の二軸磁気角度センサの生の出力サイン／コサイン信号は、N*1の生信号行列[Vi/Vpi]rawを形成し、Vxi、VpxiとVyi、Vpyiはそれぞれ、X軸およびY軸に沿った前記二軸磁気角度センサの2つの軸生出力信号とそのピーク値に対応し、前記N個の二軸磁気角度センサの補正信号によって形成されるN*1の信号補正行列[Vi/Vpi]correctは、前記N*1の生の出力サイン／コサイン信号行列[Vi/Vpi]rawにN*Nの補正行列[Cij]を乗じることによって得られることができ、すなわち、
前記N*1の信号補正行列[Vi/Vpi]correctは、前記N*1の生の出力サイン／コサイン信号行列[Vi/Vpi]rawにN*Nの補正行列[Cij]を乗じることによって、前記干渉磁界の解消後に前記所望磁界によって生成される信号として得られ、補正信号行列[Vix/Vxpi]correctおよび[Viy/Vypi]correctに基づいて、前記永久磁石回転輪の実際の回転角度が直接的に計算される、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は磁気センサの分野に関し、特に、隣接する回転輪の磁気干渉を解消可能な直読式メータに関する。
【背景技術】
【０００２】
直読式電子流量計は、複数の同軸回転輪を含む。回転輪の間には設定された速度伝達比関係が存在する。電子流量計の総転回数は、回転輪の角度位置およびそれらの間の速度伝達比関係の検出を通して計算され得る。同軸回転輪の位置の測定は、磁気角度センサと永久磁石回転輪との組み合わせを用いることにより実現され得る。単一の永久磁石回転輪と単一の磁気角度センサとで構成されたシステムでは、磁気角度センサは、永久磁石回転輪の回転位置および回転角度を精確に測定できる。しかしながら、複数の永久磁石回転輪を含むシステムの直読式水道メータは、以下の問題を有する。
【０００３】
永久磁石回転輪の間の距離が遠すぎてはならないので、磁気センサは、対応する永久磁石回転輪からの磁界を検出することに加えて、他の永久磁石回転輪からの干渉磁界もまた受けやすい。この場合、磁気角度センサの２つの出力電圧にしたがって計算される磁界角度は、もはや永久磁石回転輪の回転角度と線形ではない。
【０００４】
解決策は一般的に、磁気遮蔽を実現するために永久磁石回転輪の間に軟磁性材料を導入することである。このように、一方では読み取り専用タイプの水道メータの製造コストが増大し、他方ではシステムの磁気回路が変更され得、それは、磁界の分布の複雑さを増大させ、非線形成分を導入する。
【発明の概要】
【０００５】
永久磁石回転輪の間の相互干渉の問題を解決するために、本発明は、隣接する回転輪の磁気干渉を解消可能な直読式メータを提案し、それは、磁気センサによって測定された生の磁界を、磁気遮蔽を増大させることに依拠せずにアルゴリズムによって、補正磁界へと変換し、その出力信号に応じた干渉磁界の排除を実現し、かくして回転角度の精確な情報を得る。
【０００６】
本発明は、隣接する回転輪の磁気干渉を解消可能な直読式メータを提案し、前記直読式メータは、N個の永久磁石回転輪と対応するN個の二軸磁気角度センサとを含み、i個目の磁気角度センサは、互いに垂直なX軸およびY軸に沿って、i個目の永久磁石回転輪によって生成される所望磁界と他のN-1個の永久磁石回転輪によって生成される干渉磁界との線形重畳を検知し、前記干渉磁界を生成する永久磁石回転輪は、j個目の永久磁石回転輪であり、j≠iであり、前記直読式メータは、
N*1の生信号行列[V/Vp]k(i)rawを形成するために、前記N個の二軸磁気角度センサの生の出力サイン／コサイン信号のすべてを高速サンプリング可能なサンプリング要素と、
N*Nの補正行列[Cij]を記憶可能な記憶要素と、
前記干渉磁界を解消し、前記永久磁石回転輪の回転角度を得るために、算術演算[V/Vp]kcorr(i)=[V/Vp]k(i)raw-sum{C(i, j)*[V/Vp]k(j)raw}を行う計算要素を含み、
ここで、k=xまたはyであり、前記生信号行列[V/Vp]k(i)rawにおける要素は、Vxi/VpxiまたはVyi/Vpyiであり、VxiおよびVyiはそれぞれ、前記X軸および前記Y軸に沿った前記i個目の二軸磁気角度センサの2つの軸出力生信号に対応し、VpxiおよびVpyiはそれぞれ、前記X軸および前記Y軸に沿った前記i個目の二軸磁気角度センサの前記2つの軸出力生信号のピーク値に対応し、[V/Vp]k(i)rawおよび[V/Vp]kcorr(i)はそれぞれ、前記二軸磁気角度センサの前記N*1の生信号行列および補正信号行列である。
【０００７】
前記生信号Vxi、VpxiおよびVyi、Vpyiはそれぞれ、オフセット処理後の前記二軸磁気角度センサの2つの出力サイン／コサイン信号カーブの数値である。
【０００８】
前記補正行列[Cij]は、有限要素法の計算によって得られるか、または直接的な測定データの計算によって得られる。
【０００９】
前記補正行列[Cij]の補正係数は、前記永久磁石回転輪の幾何学パラメータ、前記永久磁石回転輪と前記二軸磁気角度センサとの相対位置、および前記永久磁石回転輪の磁化状態、たとえば磁化方向および磁化強度に依存し、前記永久磁石回転輪の前記幾何学パラメータおよび磁化状態が同一である場合、前記補正行列[Cij]の前記補正係数は同一である。
【００１０】
水道メータにおいて、前記永久磁石回転輪の間に軟磁性遮蔽材料は存在しない。
【００１１】
前記永久磁石回転輪は円筒であり、前記永久磁石回転輪の磁化方向は、直径を通過する前記永久磁石回転輪の方向に平行であるか、または、前記永久磁石回転輪の上側および下側の底面に垂直な方向に沿い、2つの半円筒において逆平行な磁化方向が存在するか、のいずれかである。
【００１２】
前記二軸磁気角度センサは、X-Y二軸角度センサである。
【００１３】
前記二軸磁気角度センサは、AMR、GMR、またはTMR磁気角度センサである。
【００１４】
前記二軸磁気角度センサに働く非線形電圧信号によって出力される成分は、補正後の測定の精度を改善するために減じられる。
【００１５】
前記二軸磁気角度センサがGMRまたはTMRスピンバルブセンサである場合、前記永久磁石回転輪の磁界強度は減じられ、かくして、前記二軸磁気角度センサのピニング層の回転の大きさを減じて前記二軸磁気角度センサの磁界測定角度対磁界回転角度のカーブの非線形成分を減じ、かくして、前記生のサイン／コサイン出力電圧信号の非線形成分を減じ、補正後の精度を改善する。
【００１６】
前記永久磁石回転輪の磁気設計は、前記二軸磁気角度センサの位置での回転磁界の一定の大きさを維持するように改善され、かくして、前記生のサイン／コサイン出力電圧信号の非線形成分を減じ、補正後の精度を改善する。
【００１７】
前記所望磁界は、補正後の精度を改善するために前記干渉磁界より高い。
【００１８】
前記二軸磁気角度センサは、補正後の精度を改善するために前記永久磁石回転輪の回転シャフトに近接する。
【００１９】
直読式水道メータにおける隣接する回転輪の磁気干渉を解消するための方法であって、前記直読式水道メータは、N個の永久磁石回転輪と対応するN個の二軸磁気角度センサとを含み、i個目の磁気角度センサによって検知される磁界は、その所望磁界、すなわち検出されるべきi個目の永久磁石回転輪の磁界と、干渉磁界、すなわち他のN-1個のj個目（j≠i）の永久磁石回転輪の磁界との重畳であり、前記N個の二軸磁気角度センサの生の出力サイン／コサイン信号は、N*1の生信号行列[Vi/Vpi]rawを形成し、Vxi、VpxiとVyi、Vpyiはそれぞれ、X軸およびY軸に沿った前記二軸磁気角度センサの2つの軸生出力信号とそのピーク値に対応し、前記N個の二軸磁気角度センサの補正信号によって形成されるN*1の信号補正行列[Vi/Vpi]correctは、前記N*1の生の出力サイン／コサイン信号行列[Vi/Vpi]rawにN*Nの補正行列[Cij]を乗じることによって得られることができ、すなわち、前記補正行列[Cij]の変換後、前記干渉磁界の解消後に前記所望磁界によって生成される信号は、補正信号行列[Vix/Vxpi]correctおよび[Viy/Vypi]correctに応じて得られ、前記永久磁石回転輪の実際の回転角度が直接的に計算される。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】2つの永久磁石回転輪および2つの磁気角度センサの直読式メータシステムの模式図である。
【図２】永久磁石回転輪および磁気角度センサの相対位置および回転磁界の図である。
【図３】永久磁石回転輪の磁化状態、ａ）直径を通過する方向に平行な磁化およびｂ）底面に垂直な磁化の図である。
【図４】複数の永久磁石回転輪および複数の磁気角度センサの直読式メータシステムの模式図である。
【図５】5つの永久磁石回転輪および5つの磁気角度センサを含むシステムの補正係数行列の表1である。
【図６Ａ】5つの永久磁石回転輪および5つの磁気角度センサを含むシステムの磁石回転輪の回転角度の表2である。
【図６Ｂ】5つの永久磁石回転輪および5つの磁気角度センサを含むシステムの磁石回転輪の回転角度の表2である。
【図６Ｃ】5つの永久磁石回転輪および5つの磁気角度センサを含むシステムの磁石回転輪の回転角度の表2である。
【図７Ａ】5つの永久磁石回転輪および5つの磁気角度センサを含むシステムの生の出力信号の表3である。
【図７Ｂ】5つの永久磁石回転輪および5つの磁気角度センサを含むシステムの生の出力信号の表3である。
【図７Ｃ】5つの永久磁石回転輪および5つの磁気角度センサを含むシステムの生の出力信号の表3である。
【図８Ａ】5つの永久磁石回転輪および5つの磁気角度センサを含むシステムの生の回転角度の計算値の表4である。
【図８Ｂ】5つの永久磁石回転輪および5つの磁気角度センサを含むシステムの生の回転角度の計算値の表4である。
【図８Ｃ】5つの永久磁石回転輪および5つの磁気角度センサを含むシステムの生の回転角度の計算値の表4である。
【図９Ａ】5つの永久磁石回転輪および5つの磁気角度センサを含むシステムの補正された出力信号の表5である。
【図９Ｂ】5つの永久磁石回転輪および5つの磁気角度センサを含むシステムの補正された出力信号の表5である。
【図１０Ａ】5つの永久磁石回転輪および5つの磁気角度センサを含むシステムの磁石回転輪の補正された回転角度および誤差の表6である。
【図１０Ｂ】5つの永久磁石回転輪および5つの磁気角度センサを含むシステムの磁石回転輪の補正された回転角度および誤差の表6である。
【図１０Ｃ】5つの永久磁石回転輪および5つの磁気角度センサを含むシステムの磁石回転輪の補正された回転角度および誤差の表6である。
【図１１】補正後および補正前の水道メータの間の角度誤差を比較した図である。
【図１２】複数の永久磁石回転輪を含む直読式メータシステムの信号処理の図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明は、添付図面を参照して、実施例との組み合わせで、以下において詳細に説明される。
【００２２】
（実施例１）  
図1は、システムが2つの永久磁石回転輪m1（すなわち、11）およびm2（すなわち、12）と対応する磁気角度センサs1（すなわち、21）およびs2（すなわち、22）とを含む直読式メータを模式的に示している。これは、最も単純な状況である。1つの永久磁石回転輪13と磁気角度センサ23との間の位置関係、および磁気角度センサ23で永久磁石回転輪13によって生成される磁界の関係は、図2に示すとおりである。ここでBiは、回転磁界であり、互いに垂直なX磁界成分BxiおよびY磁界成分Byiへと分解され得る。図において、磁気角度センサ23は、永久磁石回転輪13の中心シャフトの近傍に配置される。実際のところ、磁気角度センサ23は、軸からずれた別の動作エリアに設置されることもできる。図３は、永久磁石回転輪の2つの磁化状態を示している。２つの磁化状態のうちの1つは図3の（a）に示すとおりであり、すなわち永久磁石回転輪14は、その底面の直径方向に平行な磁化方向を有し、そのうちのもう一方は図3の（b）に示すとおりであり、すなわち、永久磁石回転輪15の180度の2つの半円筒においてそれぞれ上側および下側の底面の方向に垂直な磁化方向が存在し、2つの半円筒は、逆平行な磁化方向を有する。
【００２３】
S1磁気角度センサ21によって検知されるX方向磁界成分Bx1は、永久磁石回転輪m1（すなわち、11）によってここで生成されるX磁界成分Bx11と永久磁石回転輪m2（すなわち、12）によってここで生成される磁界成分Bx21との線形重畳として表され得る。同様に、S2磁気角度センサ22によって検知されるX方向磁界成分Bx2は、永久磁石回転輪m1（すなわち、11）によってここで生成されるX方向磁界成分Bx12と永久磁石回転輪m2（すなわち、12）によってここで生成されるBx22との線形重畳として表され得る。
【００２４】
Bx1=Bx11 + Bx21    (1)
Bx2=Bx12 + Bx22    (2)
さらに、磁気角度センサs1での永久磁石回転輪m1の磁界の大きさはC（R11）であり、それとX軸との間の角度はθ1であることが仮定され、同時に、磁気角度センサs2での永久磁石回転輪m1の磁界の大きさはC（R12）であり、それとX軸との間の角度もまたθ1であることが仮定される。同様に、磁気角度センサs1およびs2での永久磁石回転輪m2の磁界はそれぞれ、C（R21）およびC（R22）であり、それらとX軸との間の角度は両方ともθ2であることが仮定される。
【００２５】
【数１】
0006649390.tif 000002
【００２６】
【数２】
0006649390.tif 000003
【００２７】
【数３】
0006649390.tif 000004
【００２８】
【数４】
0006649390.tif 000005
続いて、X方向の磁気角度センサs1の磁界成分Bx1およびX方向の磁気角度センサs2の磁界成分Bx2はそれぞれ、
【００２９】
【数５】
0006649390.tif 000006
【００３０】
【数６】
0006649390.tif 000007
である。
【００３１】
測定中、角度θ1およびθ2はそれぞれ、ピーク値Vxpiに対する、磁気角度センサm1およびm2においてx軸センサにより出力される電圧信号Vxiの正則化後の値、およびピーク値Vypiに対する、Y軸センサにより出力される電圧信号Vyiの正則化後の値である。Vxiはコサインカーブであるので、
Vxi = Vxpi cosθi   (9)  
である。
【００３２】
かくして、cosθi=Vxi/Vxpiであり、X軸に沿ったi個目の二軸磁気角度センサの軸出力生信号に対応する磁気角度センサによって出力されるVxi/Vpxiは、コサインカーブである。
【００３３】
同様に、y軸成分に関し、同様の関係がまた存在する。Y方向の磁気角度センサs1の磁界成分By1およびY方向の磁気角度センサs2の磁界成分By2はそれぞれ、
By1=By11 + By21    (10)
By2=By12 + By22    (11)
By1=C(R11)sin(θ1) + C(R21)sin(θ2)   (12)
By2=C(R12)sin(θ1) + C(R22)sin(θ2)   (13)  
である。
【００３４】
Vyiはサインカーブであり、
Vyi = Vypi sinθi    (14)  
である。
【００３５】
かくして、sinθi=Vyi/Vypiであり、Y軸に沿ったi個目の二軸磁気角度センサの軸出力生信号に対応する磁気角度センサによって出力されるVyi/Vpyiは、サインカーブである。
【００３６】
2つの永久磁石回転輪および2つの磁気角度センサを含む直読式メータシステムは、図4に示すように、n個の永久磁石回転輪16、17、および19と複数の磁気角度センサ26、27、および29とを含むように拡張され、そのとき各々の磁気角度センサによって検知されるXおよびY方向磁界成分はそれぞれ、
【００３７】
【数７】
0006649390.tif 000008
【００３８】
【数８】
0006649390.tif 000009
【００３９】
【数９】
0006649390.tif 000010
である。
【００４０】
続いて、N個の永久磁石回転輪およびN個の磁気角度センサを含む読み取り専用タイプの水道メータに関し、XおよびY磁界成分は、行列の形態、
【００４１】
【数１０】
0006649390.tif 000011
【００４２】
【数１１】
0006649390.tif 000012
として表される。
【００４３】
正の対角の項は所望磁界項に対応し、正でない対角の項は干渉項に対応する。すなわち、i個目の磁気角度センサについては、それに対応するi個目の永久磁石回転輪によって生成される磁界が所望磁界である一方で、他のN-1個の永久磁石回転輪は、干渉磁界を生成する。干渉磁界を生成する永久磁石回転輪は、j個目の永久磁石回転輪であり、j≠iである。互いに垂直なX軸およびY軸に沿ってi個目の磁気角度センサによって検知されるものは、i個目の永久磁石回転輪によって生成される所望磁界と他のN-1個の永久磁石回転輪によって生成される干渉磁界との線形重畳である。係数行列はXおよびY磁界について共通であることが理解され得、すなわち、
【００４４】
【数１２】
0006649390.tif 000013
である。
【００４５】
干渉項の係数行列は、
【００４６】
【数１３】
0006649390.tif 000014
である。
【００４７】
所望磁界項に対応する係数行列は、
【００４８】
【数１４】
0006649390.tif 000015
である。
【００４９】
最も近傍の隣接干渉項が所望磁界項未満である場合、センサの磁界角度は主に所望磁界項によって決定され、続いて、所望磁界の項は以下の近似関係を有する。
【００５０】
【数１５】
0006649390.tif 000016
ここで、|Bd|は所望磁界であり、|V|correctは、磁気角度センサにおいて所望磁界により生成される信号であり、|V|rawは、磁気角度センサにおいて生成される（干渉磁界によって生成される信号を含む）実際の信号である。
【００５１】
続いて、それは結局、以下の近似結果となり、X方向の所望磁界信号およびY方向の所望磁界信号はそれぞれ、
【００５２】
【数１６】
0006649390.tif 000017
【００５３】
【数１７】
0006649390.tif 000018
である。
【００５４】
ここで、  
【数１８】
0006649390.tif 000019
は、補正行列であり、続いて、このポイントで、永久磁石回転輪に対応する回転角度は、干渉が解消される上記磁界に応じて以下のように計算され得る。
【００５５】
【数１９】
0006649390.tif 000020
【００５６】
【数２０】
0006649390.tif 000021
N個の永久磁石回転輪およびN個の磁気角度センサで構成された直読式メータにおいて、その永久磁石回転輪および磁気角度センサは、以下の特徴、すなわち、磁気角度センサは、X-Yの二軸角度センサであり、永久磁石回転輪の底面に平行な位置に設置される、という特徴を有する。
【００５７】
上記補正行列は磁気角度位置での永久磁石回転輪の磁界の線形重畳に基づいているので、その精度は、システムの非線形因子の減少に依拠する。第一に、磁気角度センサがAMR、TMR、またはGMR磁気抵抗センサであるとき、磁気角度センサがTMRまたはGMRスピンバルブである場合、外部磁界下のピニング層からの回転の減少は、システムの非線形性を減じるのに役立つ。したがって、永久磁石回転輪の磁界が、可能な限り多く飽和を満足することを前提に、強すぎてはならないことが要求される。第二に、磁界の分布に干渉する遮蔽材料および他の軟磁性材料がシステムに導入されるべきではないということがさらに要求される。第三に、磁気角度センサが可能な限り多く永久磁石回転輪の表面上の線形動作領域の中にある場合、および磁気角度センサが可能な限り多く回転軸の位置に近接する場合、その線形性は改善され得る。回転磁界の大きさを一定に維持するように永久磁石回転輪の磁気設計を改善することは、出力電圧信号の非線形成分を減じることおよび補正後の精度を改善することに通ずる。
【００５８】
加えて、Vxi、VpxiおよびVyi、Vpyiはそれぞれ、磁気角度センサの2つの出力サイン／コサイン信号カーブであり、出力中、サインコサイン方程式から逸脱する可能性が存在する。この場合、上記数値は、オフセット補正処理後に得られることができる。
【００５９】
そのうえ、補正係数Cijは、永久磁石回転輪、二軸磁気角度センサに対する永久磁石回転輪と永久磁石回転輪との間の幾何学的サイズ、および永久磁石回転輪の磁化状態、たとえば磁化方向および磁化強度に依存する、ということが、上記分析にしたがって理解され得る。永久磁石回転輪の幾何学的サイズおよび磁化状態が同一である場合、補正行列の補正係数は同一である。補正係数およびその行列は、有限要素の計算によって得られるか、または直接的な測定データの計算によって得られることができる。
【００６０】
（実施例２）  
磁気干渉を解消する上記アルゴリズムは、以下において、5つの永久磁石回転輪および5つの磁気角度センサを含む直読式メータを例にとることにより確かめられる。すなわち、N=5である場合、その補正係数行列は、図5に示すとおりである。図6A、図6B及び図6Cは、5つの永久磁石回転輪および5つの磁気角度センサを含むシステムの永久磁石回転輪の回転角度をそれぞれ示す。図7A、図7B及び図7Cは、5つの永久磁石回転輪および5つの磁気角度センサを含むシステムに対応する生の出力信号をそれぞれ示す。図8A、図8B及び図8Cは、5つの永久磁石回転輪および5つの磁気角度センサを含むシステムの生の回転角度の計算値をそれぞれ示す。図9A及び図9Bは、5つの永久磁石回転輪および5つの磁気角度センサを含むシステムの補正された出力信号をそれぞれ示す。図10A、図10B及び図10Cは、5つの永久磁石回転輪および5つの磁気角度センサを含むシステムの磁石回転輪の補正された回転角度および誤差をそれぞれ示す。図10A、図10B及び図10Cにおける回転角度の補正ありおよび補正なしの誤差値対5つの永久磁石回転輪の回転角度の関係は、図11に示すとおりである。補正なしの角度誤差は2度と5度との間の範囲にわたる一方で、補正ありの角度誤差は0.5度を下回ることが理解され得る。したがって、実験結果は、キャリブレーションアルゴリズムの妥当性を証明する。
【００６１】
（実施例３）  
図12は、隣接する回転輪の磁気干渉を解消可能な直読式メータを示し、それは、N個の永久磁石回転輪31、32から3NおよびN個の対応する二軸角度センサ、すなわち41、42から4Nを含み（ここで、永久磁石回転輪および二軸角度センサは、一対一の対応関係にある）、N*1の生信号行列[V/Vp]k(i)rawを形成するためにN個の二軸磁気角度センサのすべての生出力サイン／コサイン信号を高速サンプリング可能なサンプリング要素51、N*Nの補正行列[Cij]を記憶可能な記憶要素53、および干渉磁界を解消するために算術演算[V/Vp]kcorr(i)=[V/Vp]k(i)raw-sum{C(i, j)*[V/Vp]k(j)raw}を行う計算要素52を含む。この実施例において、サンプリング要素は、A/Dコンバータであり、計算要素は、MCUマイクロプロセッサであり、記憶要素53は、MCUの外部に配列され得るかまたはMCUの内部に配列され得るメモリである。計算要素は、[V/Vp]kcorr(i)に応じてi個目の永久磁石回転輪の回転角度の位置を最終的に計算する。直読式メータにおいて、干渉磁界は、永久磁石回転輪間の軟磁性遮蔽材料なしに解消されることができる。
【００６２】
生信号行列[V/Vp]k(i)rawにおいて、k=xまたはyであり、Vxi、VpxiおよびVyi、Vpyiはそれぞれ、X軸およびY軸に沿ったi個目の二軸磁気角度センサの2つの軸出力信号とそのピーク値に対応し、[V/Vp]k(i)rawおよび[V/Vp]kcorr(i)はそれぞれ、二軸磁気角度センサのN*1の生信号行列および補正信号行列である。
【００６３】
直読式メータの出力は、計算要素52によって処理された後、I/O要素54から出力される。
【００６４】
上記説明は、単に本発明の好ましい実施形態であるが、本発明を限定するように所望磁界ものではない。当業者のために本発明は、さまざまな変更および変容を有し得る。本発明における実現はまた、他の手法で組み合わせられ、変容させられることができる。本発明の精神および原理内でなされる任意の変更、同等の置換、改善等は、すべて本発明の保護範囲に含まれるべきである。
【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６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１１】
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【図１２】
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