(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
部材とシャフトの間に間隙を有して前記シャフトに近接して配置された、第１の端部および第２の端部を有する少なくとも１つの導電性部材と、
前記導電性部材の各端部に近接し、前記シャフトに電気結合された１対の電極であって、前記電極の一方は導電性部材の前記第２の端部に電気結合されている電極と、
前記導電性部材の前記第１の端部に電気結合され、前記電極のもう一方に電気結合された符号化ソースとを特徴とするシャフトの磁気符号化システムであって、
前記符号化ソースからの単極電流パルスが前記電極および前記導電性部材に加えられ、それによって前記シャフト内に部分的に符号化された領域を作り出し、
前記導電性部材の少なくとも１つが、前記シャフトの少なくとも一部の周りに配向された複数の導電性部材を備える、システム。
【請求項２】
前記シャフトの少なくとも一部の周りに配置された非導電性符号化アセンブリをさらに含み、前記導電性部材が前記符号化アセンブリ内に配置されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記導電性部材が、前記シャフトの一部に対し軸方向に沿って配向されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記導電性部材が、前記シャフトの一部に対し周面方向に沿って配向されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記導電性部材が、前記シャフトの一部に対し斜めに配向されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記電極が、前記シャフトに一時的に結合されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記導電性部材の少なくとも２つが、対向する極性の部分的に符号化された領域を作り出すために、前記シャフト周りで互いに隣接して位置決めされている、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記隣接する部分的に符号化された領域の間に形成された磁気ドメイン境界をさらに特徴とする、請求項７記載のシステム。
【請求項９】
隣接する前記導電性部材が、互いに密接して位置決めされている、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記複数の導電性部材が前記非導電性符号化アセンブリによって互いに絶縁されている、請求項２に記載のシステム。
【請求項１１】
前記シャフトが、強磁性材料でできている、請求項１記載のシステム。
【請求項１２】
前記強磁性材料がスチールである、請求項１１記載のシステム。
【請求項１３】
前記シャフトの表面周りに加えられた強磁性材料の層を有する、請求項１記載のシステム。
【請求項１４】
前記導電性部材が、ほぼ直線または円形であり、前記シャフトの一部に沿って長手方向にまたは周面方向に延びている、請求項１記載のシステム。
【請求項１５】
第１の端部および第２の端部を有する少なくとも１つの導電性部材を前記シャフトの一部の周りに密接して配置するステップと、
電極を第１の端部および第２の端部に近接して前記シャフト上に配置するステップであって、前記第２の端部電極が前記導電性部材の前記第２の端部に結合されているステップと、
前記第１の端部電極を電流源に電気結合させ、前記電流源を前記導電性部材の前記第１の端部に結合させるステップと、
単極電流パルスを前記導電性部材に加え、それによって部分的に符号化された領域を作り出すステップとを含み、
前記導電性部材の少なくとも１つが、前記シャフトの少なくとも一部の周りに配向された複数の導電性部材を備えることを特徴とする、シャフトを符号化する方法。
【請求項１６】
前記導電性部材の少なくとも２つが、前記シャフト周りで互いに隣接して位置決めされており、前記符号化は対向する極性で行われ、それによって得られる分極磁気経路はドメイン境界を有する、請求項１５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的には回転機械用直接シャフト電力測定に関する。
【背景技術】
【０００２】
いくつかの形態の作業またはエネルギー変換を達成するために、回転シャフトに基づいた多くの応用例および産業がある。回転シャフトの初期の例としては機能的に、穀物をひくための数千年前の水車および風車が挙げられる。回転シャフトは、現在の風車および水力発電所でもまだ使用されているが、先進技術および処理を組み込んでいる。小型回転シャフトがコンピュータディスクドライブ、メディアレコーダ／プレーヤ、および家庭用器具などの電子機器で使用されているが、このようなシャフトは普通、トルクが比較的小さいようにより小さい長さおよび幅をしている。より大きい回転シャフトは、より大きいトルクを受け、単にいくつか例を挙げると、機関車、航空機、船舶、およびエネルギー変換を含む応用例で採用されている。より大きい回転シャフトを利用する機器の現代の使用は普通、安全かつ効率的な動作を達成するための感知および処理能力を組み込んでいる。
【０００３】
回転シャフトを使用した機器の設計および動作を取り扱う方法の１つは、トルクを測定するために使用することができるシャフト表面での応力または歪みを測定することによる、外部に加えられた力による屈曲および捩りである。従来の技術は、歪みゲージシステム、符号器／歯システム、音波システム、弾性システム、磁歪システム、および磁気弾性システムなどの、トルクを感知または測定するいくつかの異なるシステムを利用する。これらのシステムはそれぞれ、特定の特徴および応用例を有する。
【０００４】
歪みゲージは、シャフトの局所歪み測定を行い、普通は物理的接続（例えば、スリップリング）または遠隔測定法によるものである可能性がある回転シャフトのいくつかの形の結合を必要とする。ゲージは普通、低い安定性の問題があり、帯域幅の制限があり、キャリブレーションおよび環境補正要件を有する傾向がある。歪みゲージの限られた動作温度範囲が、苛酷な環境でのその使用を制限する。
【０００５】
トルク感知の符号器／歯ホイールピックアップ形式は普通、磁気歯ホイールなどによる回転シャフトへの少なくともいくつかの部分的取付を有する。歯ホイール設計は、多くの実施で費用がかかり実用的ではない傾向がある。このような設計は、より高速の応用例では実用的ではなく、安定しているが、高解像度を欠き、厳しい環境において信頼性の問題を生じさせる可能性がある。
【０００６】
音波システムは、シャフト上に接続された変換器での遠隔測定法によるシャフトへの歪み誘導変化を検出するために音波を使用する、表面音波（ＳＡＷ）およびバルク音波（ＢＡＷ）装置などのセンサを利用する。トルク感知への音波技術の応用例は比較的新しく、本システムは高い製造許容範囲を有するより小さいシャフトに使用されている。
【０００７】
弾性トルクシステムは、シャフトの長さにわたりマーカを使用し、角度変位を測定することによって、シャフトの捩れを測定する。このシステムは、大きな直径のシャフトに応用された場合に精度の問題があり、実用的な実施の問題がある。
【０００８】
磁気弾性システムでは、応力は、材料内で作り出す歪みによる磁化の「容易軸」を誘導する。この効果は普通、シャフト領域を円形状に磁化し、得られる磁場を取り出すために磁場センサを使用する際に使用される。捩り応力がない場合、磁束の全てが感知領域内に含まれ、検出される外部場はない。捩り応力がある場合、磁気領域は再び位置合わせされ、外部場は、シャフト上のトルクの方向および規模に対応する極性および強度で変更される。
【０００９】
磁気歪み測定方法は、磁化される場合に材料が寸法を変えるという現象を利用する。磁気歪みセンサは、工業用スチールなどの強磁性シャフトと、シャフトに加えられる強磁性材料の部分で使用される。このような材料では、磁気歪み効果は極めて小さい。典型的な磁気歪み係数ΔＩ／１は、約１から２５×１０−６である。強磁性材料内のトルクを測定するための磁気歪み効果の直接的使用を行うには、複雑なセンサ配置、難しいキャリブレーション処理が必要であり、その結果、普通は精度が限られる。
【００１０】
１つの従来の磁気歪みトルクセンサ設計は、測定ヘッドの中心の一次コイル、および特定の方向で周面周りに配置された測定コイルを利用する。センサは、一次コイルを介して一定の高周波数磁場を作り出し、得られた磁場は磁束を測定する測定コイルによって測定される。全ての測定コイルからの得られた磁場がゼロである場合、シャフト上にはトルクがなく、同様に、得られた磁場がゼロではないことは、いくつかのトルクが存在することを示す。
【００１１】
この手段は、シャフトへのいかなる符号化または他の変更も必要とせず、長期間の安定性がない。しかし、精度は限られ、設置過程が面倒であり、キャリブレーションは難しい傾向がある。さらに、温度変化環境で達成することが難しい、シャフトとセンサの間の小さな間隙を保持する一般的に厳しい許容範囲要件がある。測定の精度は、動的トルク成分および捩り振動を監視することなどの特定の要件において許容されるが、シャフト切れの問題を最小限に抑えるために、その後の信号処理が必要である。
【００１２】
磁気歪み測定システムの精度を良くすることは、シャフトまたはシャフトに加えられる符号化部の磁気符号化に磁気歪み効果を組み合わせる際に達成することができる。このようなセンサ設計では、強磁性材料内の磁気領域のアライメントは、磁気軸に沿って材料寸法のいくらかの変更を与える。逆の効果は、機械的応力による強磁性材料の磁化の変化である。磁気符号化は基本的に、シャフトを感知システムの構成部品内に回転させる。機械的トルクがシャフトに加えられた場合、トルク依存磁場は、シャフトの符号化された領域近くで測定可能である。
【００１３】
典型的な磁気歪みトルクセンサ設計は、合計シャフト符号化を利用し、磁化はシャフトの軸方向に流れる電流によって起こる。例示的な目的の場合、これは従来、シャフト周りに「磁化リング」を作り出すために電流パルスを使用する。符号化は周面上で均一である。というのは、磁気符号化は断面全体を磁化させる必要があり、したがってより大きな直径のシャフトでは難しく、費用がかかるからである。加えて、シャフトの電気および磁気特性の不均一による電流の変化に関して、この手段には制限がある。トルクが加えられると、トルク依存磁場は、フラックスゲートセンサなどによって外部で測定することができる。
【００１４】
例えば自動車産業で使用することができる、磁気歪み符号化のための知られている実施がある。シャフトは普通、磁気符号化された領域を確立するシャフトの軸方向部に沿って、軸方向に符号化される。磁場センサは、磁気符号化された領域に対して外部に配置され、測定した応答はその後トルクに関して処理される。いくつかの様々な他の実施形態があるが、本明細書の説明は基本的な動作を示している。
【００１５】
図１ａを参照すると、シャフト５は強磁性材料で構成されている。シャフト５を符号化するために、電極１０、１５は、符号化された領域２０を形成することができるように、シャフトの周面に沿って配置されている。この例では、電極は１対の外輪１０、１５からなり、シャフト直径などのいくつかの要素に依存する符号化の間十分均一な磁束密度を与えるように間隔をおいて配置されている。
【００１６】
符号化過程は普通、出力戻り電流信号３５で対応する第２の輪１０で放電された、シャフト５の長手軸に沿った電流フロー３０を確立する第１の輪１５に電流パルス２５を送ることが必要である。シャフト５を通して符号化された領域２０を流れる電流３０は、磁気流を誘導する。様々な実施形態が、複数の電極を使用し、様々な符号化技術を用いることを含んだこの基本的概念を実施している。
【００１７】
動作中、センサを使用して、シャフトに加えられるトルクを反映する出力磁場信号を測定する。応力が加えられていないと、検出される関連磁場はないが、トルクがシャフトに加えられている場合、符号化された領域から生じる磁場の変化はセンサによって測定される。センサは普通、いくつかの処理電子部品に結合されている。
【００１８】
図１ａ〜１ｂを参照すると、シャフト５を通して符号化された領域２０を流れる電流３０は、シャフト５の中心での磁場である磁気流４０を作り出す。
【００１９】
例示的な目的の一実施形態は、特定の瞬間でシャフトの特徴を反映する関連放電曲線があるように、シャフト内に「磁化リング」を作り出すために単一の電流パルスを使用している。別の方法では、２つの磁化リングを符号化することができるように、異なる極性および異なる時間定数を備えた連続パルスを利用することができる。符号化パルスに加えて、複数の符号化電極がある可能性がある。
【００２０】
この従来のシステムは、シャフトの表面の均一な符号化を利用し、シャフトの軸方向に流れる電流によって磁化が起こる。磁気符号化は周面上で均一であり、シャフトの断面全体を磁化させる必要がある。このような符号化により、特に大きな直径のシャフトで、周面方向の均一な電流分布を達成することが難しくなる。
【００２１】
応力が加えられていないと、基本的に検出される磁場はないが、トルクがシャフトに加えられると、符号化された領域によって発せられる磁場はセンサ４５によって測定される。動作中、トルクが加えられると、磁場はセンサコイル４５などによって外部で測定される。センサ４５は普通は、いくつかの処理電子部品（図示せず）に結合され、普通は、シャフト５に加えられるトルクを反映する出力磁場信号を測定するために使用される。トルク感知のためのセンサ４５の例は、シャフト表面近くに設置されたフラックスゲートセンサである。
【００２２】
本明細書に記載された従来の磁気シャフト符号化は普通、周面方向の均一な（一定の）磁束密度に基づいた符号化での小さな直径のシャフトに適応される。これはより大きなシャフトには実用的ではない。というのは、符号化電流はシャフト直径と共に増加し、大きな直径のシャフト内で十分な磁束密度を得るために大きなアンペア数が必要であるからである。
【００２３】
これらの大きな直径のシャフトの問題を軽減することを試みるために、１つの従来の方法は、図１ｃに示すようなマルチチャネル電気接続を使用している。この例では、１対のリング５０、５５は、入力電流信号６５がシャフト５の磁気符号化部分長さ８０に沿って戻り出力信号７０と共に移動し、それによって符号化がシャフト内の磁化された領域７５を画定するように、シャフト５に電気的に結合する複数の電気接続６０でシャフト５に近接して配置されている。
【００２４】
この複雑な符号化配置は、個別の周面に配置された電流入口点の間の間隙がシャフト直径に関して小さい必要がある。そうでなければ、周面方向の十分均一な磁化を達成することができない。より大きな間隙は、部分長さ８０をより大きくする必要があり、それによって多くの応用例で実施の問題が生じる。加えて、電子接続に加えられる個別の電流は、全て同じ振幅を有するように制御しなければならず、より大きな直径のシャフトでは費用がかかるようになる。
【００２５】
図１ｄおよび図１ｅを参照すると、トルク９０の従来の磁気弾性感知が図示されており、リング９２、９３が対向する分極領域を磁気的に分割するように、シャフト９４周りで結合された分極したリング９２、９３がある。この例では、磁壁９８は分極したリング９２、９３を分離させる。磁場センサ９５は、リング９２、９３に近接して配置され、磁束密度９６を感知する。センサ９５による結果は、リング９２、９３内の応力がシャフト９４上に加えられるトルクに対応するように処理される。普通は結果は、ポスト処理のためのコンピュータなどの計算装置９９に伝達される。また、このタイプの感知を適用することは、普通は大きな直径のシャフトには不十分である。
【００２６】
図１ａ〜ｅに示されたような従来の感知システムは普通、Ｉ．Ｊ．ＧａｒｓｈｅｌｉｓおよびＪ．Ｉｖａｎ、による「Ａ  Ｓｔｕｄｙ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｉｎｖｅｒｓｅ  Ｗｉｅｄｅｍａｎｎ  Ｅｆｆｅｃｔ  ｏｎ  Ｃｉｒｃｕｌａｒ  Ｒｅｍａｎｅｎｃｅ」、ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ｍａｇｎｅｔｉｃｓ第１０巻、第２号、１９７４年６月に詳細されているような逆ジュール効果、マッテウッチ効果、ウェルトヘイム効果、ビラリ効果、および逆ウィーデマン効果と呼ばれる原理により動作する。これらの効果は、トルクが加えられた場合の磁化材料の容量の変化を説明する磁気歪みに関するものであり、したがって力学と磁気学の関連を説明している。
【００２７】
回転シャフトの正確および信頼性のある測定能力を与えるために、様々な過程およびシステムを使用したが、特により大きな直径のシャフト、および動作効率の強化に関する連続的な改良が必要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２８】
【特許文献１】米国特許第６，３４６，８１２号公報
【特許文献２】米国特許第６，５８１，４８０号公報
【特許文献３】米国特許第６，７７６，０５７号公報
【特許文献４】米国特許第６，８１０，７５４号公報
【特許文献５】米国特許第６，８２６，９６９号公報
【特許文献６】米国特許第６，９４０，１８６号公報
【特許文献７】米国特許第６，９５９，６１２号公報
【特許文献８】米国特許第７，０９５，１２９号公報
【特許文献９】米国特許第７，１２４，６４９号公報
【特許文献１０】米国特許第７，２４３，５５７号公報
【特許文献１１】米国特許第６，９０４，８１４号公報
【特許文献１２】米国特許出願公開第２００６００３２３１９号公報
【特許文献１３】ヨーロッパ特許第１６７４７２４号公報
【特許文献１４】国際特許出願公開第２００６０１３０８９号公報
【非特許文献】
【００２９】
【非特許文献１】Ｉ．Ｊ．ＧａｒｓｈｅｌｉｓおよびＪ．Ｉｖａｎ、による「Ａ  Ｓｔｕｄｙ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｉｎｖｅｒｓｅ  Ｗｉｅｄｅｍａｎｎ  Ｅｆｆｅｃｔ  ｏｎ  Ｃｉｒｃｕｌａｒ  Ｒｅｍａｎｅｎｃｅ」、ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ｍａｇｎｅｔｉｃｓ、第１０巻、第２号、１９７４年６月
【非特許文献２】ＮＣＴＥ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  ＧｍｂＨ、「Ｔｏｒｑｕｅ  Ｓｅｎｓｏｒ  Ｄｅｓｉｇｎ＆Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ」、ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｎｃｔｅ．ｄｅ．ｎｃｔｅ．ｃｍｓ／ｕｐｌｏａｄ／ｄｏｗｎｌｏａｄｓ／ｅｎｇｌｉｓｈ／Ｄ＆Ｄ％２０Ｔｏｒｑｕｅ．ｐｄｆ、２００６年５月、１〜８ページ
【非特許文献３】Ｆｒａｕｎｈｏｆｅｒ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ、「Ａ  Ｃｏｎｔａｃｔｌｅｓｓ  Ｔｏｒｑｕｅ  Ｓｅｎｓｏｒ  ｆｏｒ  Ｏｎｌｉｎｅ  Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ  ｏｆ  Ｔｏｒｓｉｏｎａｌ  Ｏｓｃｉｌｌａｔｉｏｎｓ」、２００７年、１〜４ページ
【非特許文献４】Ｉ．Ｊ．Ｇａｒｓｈｅｌｉｓ、「Ａ  Ｔｏｒｑｕｅ  Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ  Ｕｔｉｌｉｚｉｎｇ  ａ  Ｃｉｒｃｕｌａｒｌｙ  Ｐｏｌａｒｉｚｅｄ  Ｒｉｎｇ」、ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ｍａｇｎｅｔｉｃｓ、第２８巻、第５号、１９９２年９月、２２０２〜２２０４ページ
【非特許文献５】Ｍａｇｎｅｔｏｅｌａｓｔｉｃ  Ｄｅｖｉｃｅｓ，Ｉｎｃ．、「Ｔｈｅ  Ｎｅｗ  Ｓｔａｎｄａｒｄ  ｆｏｒ  Ｔｏｒｑｕｅ  Ｓｅｎｓｉｎｇ」  Ｍ００１−８０７６、Ｂｏｏｋｌｅｔ  １〜１７ページ、１９９８
【非特許文献６】ＮＣＴＥ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  ＧｍｂＨ、「Ｂｅｎｄｉｎｇ  Ｓｅｎｓｏｒ  Ｄｅｓｉｇｎ＆Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ」、ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｎｃｔｅ．ｄｅ．ｎｃｔｅ．ｃｍｓ／ｕｐｌｏａｄ／ｄｏｗｎｌｏａｄｓ／ｅｎｇｌｉｓｈ／Ｄ＆Ｄ％２０Ｂｅｎｄｉｎｇ．ｐｄｆ、２００６年８月、１〜１０ページ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００３０】
本明細書に記載したシステムおよび方法は概して、符号化および測定方法ならびにシステムに関し、より詳細には、磁化されたシャフト部分を備えた強磁性シャフト内のトルク、電力、および屈曲モーメントの測定に関する。
【課題を解決するための手段】
【００３１】
一実施形態は、部材とシャフトの間に間隙を有してシャフトに近接して配置された、第１の端部および第２の端部を有する少なくとも１つの導電性部材を備えた、シャフトの磁気符号化システムである。導電性部材の各端部に近接しており、シャフトに電気結合された１対の電極があり、電極の一方は導体性部材の第２の端部に電気結合されている。符号化ソースは、導電性部材の第１の端部に電気結合されており、もう一方の電極に電気結合されている。符号化ソースは、電極および導電性部材に加えられる単極電流パルスを使用して、それによってシャフト内に部分的に符号化された領域が作り出される。
【００３２】
一例のシステムは、シャフトの少なくとも一部の周りに配置された非導電性符号化アセンブリを備えており、導電性部材は符号化アセンブリ内に配置されている。一態様の導電性部材は、シャフトの少なくとも一部に沿って軸方向に、斜めに、または周面方向に導電性部材を配向させることを含んでいる。
【００３３】
別の１つの特徴は、符号化中にシャフトに一時的に結合され、回転動作中に取り除かれた電極を有することである。
【００３４】
一実施形態によると、導電性部材の少なくとも２つが、対向する極性の部分的に符号化された領域を備えたシャフト周りで互いに隣接して位置決めされている。追加の特徴は、隣接する部分的に符号化された領域の間に形成されたドメイン境界を備えている。一例では、隣接する導電性部材は互いに密接して位置決めされている。１つの特徴によると、シャフトの少なくとも一部の周りに配向された複数の導電性部材がある。
【００３５】
シャフトは一態様では、強磁性材料でできており、一例では、強磁性材料はスチールである。別の実施形態によると、シャフトはシャフトの表面周りに加えられた強磁性材料の層を有する。
【００３６】
一態様による導電性材料は、ほぼ直線または円形であり、シャフトの一部に沿って長手方向にまたは周面方向に延びている。
【００３７】
一実施形態は、シャフト周りに配置された複数の前に符号化した磁気部分を有する、回転シャフトの特性を測定するシステムであり、隣接する磁気部分は隣接する磁気部分の間に対向する極性およびドメイン境界を有する。その間に間隙を有する符号化された磁気部分に近接して配置された少なくとも１つのセンサがある。処理部は、シャフトの回転中に開発されたＡＣ磁場成分を処理するためにセンサに結合され、それによって磁気歪み効果に基づいて回転シャフトの特性を測定する。
【００３８】
センサは一態様では、空芯誘導コイルまたは磁場センサ（ＭＦＳ）の少なくとも一方である。磁場センサとしては、ホール効果センサ、巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）センサ、フラックスゲートセンサ、または磁気インピーダンスセンサの少なくとも１つを挙げることができる。
【００３９】
特性の一態様は、シャフト内の感知磁場成分に基づく、シャフト電力、トルク、速度または屈曲モーメントの少なくとも１つの非接触測定を含んでいる。
【００４０】
一実施形態は、シャフトの一部の周りに密接して、第１の端部および第２の端部を有する少なくとも１つの導電性部材を配置するステップを含む、シャフトを符号化する方法である。これは、第１の端部および第２の端部に近接してシャフトに対して電極を配置するステップであって、第２の端部電極が導電性部材の第２の端部に結合されているステップと、第１の端部電極を電流源に電気結合させ、電流源を導電性部材の第１の端部に結合させるステップと、単極電流パルスを導電性部材に加え、それによって部分的に符号化された領域を作り出すステップとを含んでいる。
【００４１】
一態様によると、導電性部材の少なくとも２つが互いに隣接して配向しており、符号化は対向する極性で行われ、それによって得られる分極磁気経路はドメイン境界を有する。
【００４２】
本システムおよび方法の１つの技術的効果は、磁気符号化は基本的に、シャフトを感知システムの構成部品内に旋回させ、それによって機械的トルクがシャフトに加えられると、トルク依存磁束成分がシャフトの符号化された領域の直接的環境内に生じる。
【００４３】
本明細書に記載された特徴および利点は、包括的なものではなく、特に多くの追加の特徴および利点が、図面、明細書および特許請求の範囲を鑑みて、当業者には明らかであろう。さらに、明細書で使用される用語は基本的に、読みやすさおよび指示の目的で選択されたものであり、本発明の主題の範囲を制限するものではないことに留意すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１ａ】シャフトトルク感知のための磁気符号化装置を示す従来技術の図である。
【図１ｂ】シャフトトルク感知のための磁気符号化装置を示す従来技術の図である。
【図１ｃ】シャフトトルク感知のための磁気符号化装置を示す従来技術の図である。
【図１ｄ】磁気弾性符号化シャフトの従来技術の図である。
【図１ｅ】磁気弾性符号化シャフトの従来技術の図である。
【図２ａ】一実施形態により構成された符号化システムの基本図である。
【図２ｂ】別の実施形態により構成された符号化システムの基本図である。
【図３】一実施形態に関連するシャフトの磁束密度の断面図である。
【図４】一実施形態により構成された磁気部分の符号化のフローチャートである。
【図５】一実施形態により構成された感知システムを示す図である。
【図６】一実施形態による、シャフトの一部に沿って磁気分極領域を生成させるためのシャフトの符号化、および磁場センサの配向を示す図である。
【図７】別の実施形態による円形周面に沿ったシャフトの符号化を示す図である。
【図８】一実施形態による１つの測定システムを示す図である。
【図９】一実施形態による部分的に符号化されたシャフト用の一体型感知システムである。
【図１０ａ】一実施形態による部分的に符号化されたシャフト用の別の一体型感知システムである。
【図１０ｂ】一実施形態による部分的に符号化されたシャフト用の別の一体型感知システムである。
【図１０ｃ】一実施形態による部分的に符号化されたシャフト用の別の一体型感知システムである。
【図１０ｄ】一実施形態による部分的に符号化されたシャフト用の別の一体型感知システムである。
【図１０ｅ】一実施形態による部分的に符号化されたシャフト用の別の一体型感知システムである。
【図１０ｆ】一実施形態による部分的に符号化されたシャフト用の別の一体型感知システムである。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
一実施形態によると、シャフト用のその特性を測定する改良型符号化システムが、部分的符号化によって達成され、符号化された領域または磁気チャネルがシャフトの軸方向または周面方向に生成される。大きな直径のシャフトでは、この磁気符号化を利用することが有利であり、関連する磁束密度をより低い符号化電流で達成することができる。
【００４６】
図２を参照すると、一実施形態による磁気分極領域またはチャネルの符号化が記載されている。前に記したように、シャフト２０５は、強磁性材料である、またはシャフトに固定された強磁性材料の少なくとも一部を上に配置することができる。符号化は、いくつかの方法で達成することができ、１つの動作方法ではシャフト２０５周りに配置されたケーブルまたは金属棒などの導電性部材２１５、２１７を配置する。図示するように、導電性部材２１５、２１７はシャフト２０５に沿って長手方向に延びているが、周面方向または斜めに延びることもできる。
【００４７】
本実施形態のより個別の詳細では、符号化構造２１０は、シャフト２０５の少なくとも一部の周りに配置されている。符号化構造２１０は本例では、導電性部材２１５、２１７がシャフト２０５の少なくとも一部に沿って延びるように、符号化中にシャフトに近接して結合されたユニットである。導電性部材２１５、２１７は本実施形態では、正の符号化導電性部材２１５、および負の符号化導電性部材２１７があるように配置されている。符号化構造２１０のフレーム２１２は普通、導電性材料２１５、２１７が絶縁されるように非導電性材料である。
【００４８】
符号化は、シャフトの製造中またはシャフト設置後に行うことができ、適切なタイプの材料に加えられ、高い磁束密度で生成された場合に永久的である。符号化構造は本例では、シャフト２０５を取り囲むように示されており、シャフト周りのその配向および位置を維持するように追加のフレーム要素（図示せず）を含むことができる。これは、導電性部材２１５、２１７が符号化動作に対して適切および十分であるように配置されることを保証するために、フレーム支持体（図示せず）を含むことができる。
【００４９】
図示したユニット２１０がシャフト２０５周りを一周しているが、ユニットがシャフトを導電性部材で取り囲む必要性はない。別の実施形態では、符号化構造２１０はシャフト２０５の一部に近接して配置され、各符号化構造が磁気分極領域を生成するように、シャフト周りに配置された複数の符号化構造があってもよい。
【００５０】
導電性部材２１５、２１７は、導電性部材２１５、２１７とシャフト２０５の外側表面の間の間隙でシャフト２０５に近接して配置されている。一例によると、導電性部材２１５、２１７は補強された絶縁銅棒であるが、他の適切な導体がシステムの範囲内である。導電性部材２１５、２１７は、例えば円形、楕円形、四角形または矩形である形状を備えた棒であってもよい。長さは、設計基準によって変化することができる。より長い導電性部材２１５、２１７は、感知のためにより大きな表面積を与えることができる。導電性部材２１５、２１７の直径は、十分な剛性を有し、所望の電流パルスを与えるべきである。一例では、棒は１インチ未満または数インチの長さであり、１／１６インチから１／２インチの範囲の直径を有することができる。
【００５１】
導電性部材２１５、２１７は、第１の端部および第２の端部を有し、例示的な目的で、第１の端部は符号化ソース２５０に結合され、第２の端部はシャフト２０５に結合されるものとする。導電性部材２１５、２１７を符号化ソース２５０に電気結合するために、電気接続２４０、２６０、２８０、２９０が導電性部材２１５、２１７の第１の端部に与えられる。シャフト２０５から符号化ソース２５０までの電気接続を確立するために使用される第１の端部電極２４７がある。導電性部材の第２の端部からシャフト２０５まで電気接続を確立するために使用される第２の端部電極２４２がある。第１および第２の端部電極２４７、２４２は、シャフト２０５への電気結合のことを言い、一実施形態では、第１の端部電極２４７はシャフト２０５に接触する非導電性フレーム２１２周りに結合された導電性要素である。第２の端部電極２４２は一実施形態では、導電性部材２１５、２１７の第２の端部からシャフト２０５まで延びる導電性要素のことを言う。電極はまた、シャフト２０５に接続するジャンパまたはワイヤとの接触点であってもよい。
【００５２】
正の導電性部材２１５では、符号化ソース２５０の正極は、正の電気コネクタ２４０に沿って正の導電性部材２１５の第１の端部に結合されている。符号化ソース２５０の負極は、電気コネクタ２６０を介して電極２４７およびシャフトに結合される。
【００５３】
負の導電性部材２１７では、符号化ソース２５０の負極は、電気接続２９０に沿って負の導電性部材２１７の第１の端部に結合される。符号化ソース２５０の正極は、電気コネクタ２８０を介して電極２４７およびシャフトに接続される。
【００５４】
一実施形態では、電気信号２４５はシャフト２０５を通して進み、それによって磁化された領域がシャフト２０５上に生成される。本符号化システムの特徴の１つは、シャフト内でチャネルまたは磁化分極領域を磁気符号化することができることである。特に、スチールシャフトは高い相対透磁性を有し、スチールシャフトを通して進む電流が個別の符号化チャネルを作り出す。
【００５５】
部分的な磁気符号化の一例は、約９０°離れて均一に分配された４つの導電性部材を使用する。正の極性の電流パルス２４０が導電性部材２１５に結合され、電流パルスが導電性部材に沿って、第２の端部周りでシャフト２０５に接触する電極２４２まで進む。電極２４２によって放電される電流は、シャフト２０５に沿って電気コネクタ２６０を介して第１の端部電極２４７および符号化ソースの負の接続まで戻る。シャフト２０５に沿って流れる電流２４５が、シャフト上に分極磁気チャネルを作り出す。構造２１０内の隣接した導電性部材はそれぞれ、交互の極性を有し、パルス符号化は、導電性部材を全て一度に、グループ分けして、または個別に同時に符号化することができる。例えば、正の導電性部材２１５の第１のセットは、導電性部材２１７の負のセットの後に同時に符号化することができる。
【００５６】
符号化ソースは普通、典型的には１〜１００ｍｓのパルス長さで、数百Ａから数ｋＡまでの単極電流パルスを生成することができる。符号化ソースの一例は、所望の単極電流波形を生成するコンデンサバンクまたはパワーエレクトロニクス装置に基づくものである。符号化ソースの別の例は、パルス発生器である。一実施形態では、電流パルスは短く、高周波数コンテンツを特徴とすることができる。
【００５７】
導電性部材は一例では、シャフトに沿って長手方向、周面方向または斜めに電流のための比較的真っ直ぐな経路を画定する剛性または半剛性棒を備えている。一実施形態によると、ケージアセンブリが、符号化過程のために確実な方法でシャフト周りに導電性部材を位置決めするために利用される。一実施形態では、導電性部材を備えたケージはシャフト周りに固定され、それによってシャフトおよびケージは、符号化が完了するまで互いに固定関係にある。
【００５８】
電流浸透、すなわちシャフト内の電流密度の深度は、一実施形態では電流パルスの持続時間によって制御される。電流パルスは、本例では単極であり、負の半波のない、または負の電流パルスが加えられた場合に正の半波のない正の電流パルスである。一実施形態では、電流パルスはコンデンサバンクを放電することによって生成され、放電レジスタのサイズによって、放電時間定数、したがって電流浸透の深度が決まる。例として、部分的符号化方法は一例では、６０ｍｍの直径を備えた産業用スチールシャフトを符号化するために使用される約５ガウスの永久磁束密度を作り出すために、それぞれ約５ｍｓのパルス長さを備えた５つの連続した５００Ａ電流パルスを使用する。
【００５９】
単純な符号化手段によると、磁化された部分は一度に一回路符号化される。例えば、正の極性の電流パルスは、第２の回路に負の極性を加えることによって磁化された別の部分の後に、第１の符号化された部分を符号化するために加えることができる。その後の部分は、交互の極性の電流パルスを使用して符号化される。
【００６０】
交互の極性の電流パルスでの順次符号化過程は、複数のほぼ同一の符号化部分を作り出す。１つの電流パルスのみが磁化される各部分に加えられる場合、部分は普通は同一ではない。というのは、第２の部分を磁化することにより第１の磁化部分に影響を与えるからである。この望ましくない相互作用は、その最初および終わりでより符号化ツールの中間で高く、ここで電極がシャフトに接触する。ほぼ同一の符号化部分は、順次電流パルスを実行し、磁化しながら部分を交互にしているときに、電極がシャフトに接触する領域の近くで磁場測定を行うことによって達成することができる。シャフト内に磁化領域を順次作り出す別の例は、各セグメントまたは領域内に作り出された磁場強度を測定し、その後の符号化ステップに電流パルスの振幅を適合させる。
【００６１】
次の磁化による１つの部分の順次磁化の影響を避けるために、別の符号化実施形態は、同じ電流振幅を全ての導電性部材に加え、全ての部分を一度に符号化することである。一実施形態では、導電性部材は、複数の導電性部材に対応するために別個のまたは分割符号化ソースを使用する。一例では、別個のコンデンサバンクは、各導電性部材に使用される。
【００６２】
例えば、４つのセグメントがある場合、１つの符号化ソースを使用して、同じ電流パルスを交互の極性を有する４つの電流符号化ソースそれぞれに加えることができる。別の例では、４つの別個の符号化ソースがあり、それによって符号化過程中の異なる符号化電流間の短絡が避けられる。別の例では、切換方式を利用して、交互の極性を備えた電流パルス信号を加えることができる。
【００６３】
従来の技術は全周面シャフト磁化によるものであるが、本明細書のシステムの一実施形態は、戻り電流を使用してシャフト内の磁化チャネルを符号化する。部分的磁気符号化は、非対称表皮効果、および電流が最小インピーダンスの経路を常にとるという事実をうまく利用する。インピーダンスは、電流の周波数が十分高い場合にインダクタンスによって支配される。短い電流パルスの場合、シャフト内を流れる戻り電流は、より長いパルスの場合より局所化され、分極されたおよび十分規定された／狭い磁気パターンが可能になる。この効果は、感知中の磁場のより迅速な変化につながる、より局所化されたチャネルを備えたシャフトの部分を磁化するために使用される。したがって、符号化中のパルス長さは、感知応用例中に観察される信号周波数に影響を与える。
【００６４】
図２ｂを参照すると、シャフト２０５に近接した対の導電性部材２９４、２９５がある別の符号化構成が示されている。この実施形態では、対の導電性部材２９４、２９５は非導電性フレーム２９２周りに結合されており、いくつかの対の導電性部材をフレーム２９２の周りに位置決めすることができる。導電性部材２９４、２９５は、ほぼ平行に互いに近接して配置されており、間隙２９６だけ離れている。
【００６５】
図２ａの説明と同様に、導電性部材は符号化ソースに結合されており、それによって部材は対向する極性で結合される。導電性部材の一端部を符号化ソースに電気結合させる接続があり、もう一端部はシャフト２０５に電気結合されている。符号化は、図２ａで詳述したのと同様の機能性であるが、得られる部分磁気符号化部分が対となり、図６などで本明細書にさらに詳細に説明するように、互いに対して絶縁したドメイン境界を確立する。
【００６６】
図３を参照すると、符号化したシャフトの一例の断面図が示されている。一実施形態によると、符号化は、符号化パルスを加えるシャフトに近接した導電性部材が必要であり、シャフトを符号化するためにシャフトを通して流れる戻り電流を使用する。
【００６７】
本例では、シャフト３５０周りで約９０°だけ間隔をおいて配置された４つの導電性部材３１０、３１２、３１４、３１６がある。導電性部材３１０、３１２、３１４、３１６とシャフト３５０の間の間隙３７５は典型的には小さい。というのは、導電性部材がシャフト表面に近ければ近いほど、より強い生成磁場またはより小さなエネルギーが必要であるからである。一例では、間隙３７５は１ｍｍ未満であり、導電性部材とシャフト表面の間の絶縁シート（図示せず）を含むことができる。これは符号化過程中に使用されるだけであり、シャフト動作中には使用されないので、許容誤差は普通は問題ではない。
【００６８】
導電性部材３１０、３１２、３１４、３１６は、正極部材３１２、３１６および負極部材３１０、３１４があるように、符号化ソース（図示せず）によって符号化過程中に使用される交互の対向極性を示している。符号化により、部分的に分極された磁気領域３３０、３３２、３３４、３３６が生成される。より良く図示するために、図３に示された磁場線は、ＤＣ電流での磁化に属する。ＤＣ電流パルスでの磁気符号化を行う場合、表皮効果により、磁場線が全シャフト断面に浸透するのを防ぐ。代わりに、それらはシャフト表面近くに集中する。ＤＣ電流パルス長さが短ければ短いほど、シャフト表面近くの電流および磁束密度が高くなる。最も高い磁束密度が、磁場センサに対して数ミリメートルの放射距離だけでシャフト表面近くに作り出されるので、磁場測定に基づきトルクを測定するのに有利である。この符号化の独自の属性の１つは、ドメイン境界３８０での磁気分極領域３３０、３３２、３３４、３３６の確立である。トルクがシャフトに加えられると、ドメイン境界３８０で磁束密度の最大の変化が起こる。
【００６９】
したがって、磁気分極領域３３０、３３２、３３４、３３６は、磁場が短い電流パルスで符号化された場合の明確な分極磁気領域のそれぞれのチャネルであり、互いに対してドメイン境界３８０を画定することを示している。境界３８０は、シャフトに捩り動作が加えられた場合に、シャフト表面近くで測定可能な最も高い磁束密度を示す領域である傾向がある。これらのドメイン境界３８０はしたがって、感知に最適な位置を示している。
【００７０】
図４を参照して、ドメイン境界を備えた磁気分極領域で符号化された部分を処理する一実施形態を詳細に説明する。シャフトは、必要に応じて、製造過程中、製造後、または設置後に符号化することができる。前に記したように、シャフトは強磁性材料であるべき、または符号化のためにシャフトに固定された強磁性材料を有するべきである。
【００７１】
ある形の符号化アセンブリが、シャフト４１０の一部の周りに設置または位置決めされており、アセンブリは互いに、かつシャフトと適切な関係で導電性部材を保持するのを助ける。導電性部材は典型的には、互いに空間的関係で配置されており、アセンブリはその関係を保持するのを助ける。設置されたアセンブリは、当技術分野で知られるような貝殻設計および２部品アセンブリを含む、様々なタイプであってもよい。位置決めしたアセンブリは、シャフトの一部の周りに位置決めされたより一体型のハウジングであってもよい。
【００７２】
一実施形態では、アセンブリは、導電性部材に対して２つ以上の自由度を有し、導電性部材が、シャフト直径に基づく位相空間などの、互いに対する空間的関係を確立することを可能にする。
【００７３】
符号化過程中にシャフトに結合された複数のアセンブリ、またはシャフトに沿った異なる部分的位置で複数回使用される単一のアセンブリがあってもよい。
【００７４】
導電性部材は、符号化ソース、およびシャフト４１５にも電気結合されている。一実施形態では、電極は導電性部材および符号化ソースをシャフトと結合させ、導線またはジャンパはまた、結合して電気結合を与えるために使用することができる。電極は、導体性部材の端部に近接してほぼ垂直に配置することができ、それによって電極は導電性部材の端部のほぼすぐ下で位置合わせされる。
【００７５】
電気接続性は、設計基準によって様々な方法で行うことができる。例えば、導電性部材の一端部の電極は、符号化信号に対応するのに十分な厚さの電気ジャンパまたはワイヤリードによって符号化ソースに接続させることができる。一例では、導電性部材は符号化ソースに結合され、それによって交互の導電性部材は交互の極性で結合される。
【００７６】
符号化ソースは、電流パルスを導電性部材４２０に案内する。典型的には、２つ以上の電流パルスが各導電性部材に加えられ、いくつかの電流パルスが普通は加えられる。一実施形態では、電流パルスが各導電性部材に順次加えられる。これは、電流パルスを各正極導電性部材に最初に（対応する電極を負極に結合した状態で）加えることによって、または電流パルスを各導電性部材に順次加え、必要に応じて極性を交互にすることによって生じる可能性がある。導電性部材を並列に接続する１つの欠点は、各導体の電流振幅が小さくなること、および並列な導体の間で等しい電流分配を達成することが難しいことである。
【００７７】
順次符号化の例として、第１の電流パルスが第１の導電性部材に加えられ、同一の極性を有するいくつかの電流パルスが加えられる。ケージは普通は固定シャフト周りに配置されるので、符号化されたセグメントの位置が知られている。これにより、シャフトを固定量回転させる、または導電性部材を格納するアセンブリを固定量回転させることによって、追加のセグメントに符号化パルスを加えることが簡単になる。
【００７８】
一実施形態では、電流パルスはコンデンサバンクを放電することによって生成され、電流パルスのパルス長さは放電レジスタによって変更することができる。一例では、降下時間は約１０ｍｓである。別の方法では、電流パルスの持続時間は、非導電状態から導電状態に、特定の時間後に非導電状態に再び切り換えることができる切換装置によって調節することができる。
【００７９】
短い電流パルスは普通、より高い周波数がシャフトの深度浸透を小さくするときに利用される。電流パルスは本例では、単極パルスであり、表面領域のみに浸透し、ＤＣ電流符号化では図３に示すように、シャフト表面近くに同じ部分磁気分極領域３３０、３３２、３３４、３３６を生成するのに十分なだけ短い。
【００８０】
電流密度の深度は、以下の関係により算出することができる表皮深度δを特徴とする。
δ＝（１／（π×ｆ×μ０×μｒ×σ））１／２
式中、
σはシャフトの導電性、
ｆは周波数、
μ０は真空の浸透性、
μｒはシャフト材料の相対浸透性である。
【００８１】
電流パルスがコンデンサ放電によって生成され、電流の上昇時間が電流の遅延時間（降下時間）よりはるかに小さいと仮定すると、上記関係の周波数は符号化中に加えられる電流パルスの降下時間に関連する。普通、上記関係の周波数は、加えられる電流パルスの基本周波数（第１の調波）に関連する。符号化されている強磁性材料の高い相対浸透性により、表皮深度は中程度の周波数でさえも比較的小さくなる。
【００８２】
電流パルスがどのように加えられるかに関わらず、電流パルスは、磁気分極領域を生成する磁場をシャフト４３０内に生じさせる。電流パルスを加えることは、全ての導電性部材に同時に、各部材に順次、またはいくつかのグループ分けした部材に対してである可能性があることを理解すべきである。
【００８３】
一実施形態による磁気シャフト符号化は、十分な周方向間隙に配置することができる周面方向に定期的な磁化パターンを取り入れる。本例では、回転している磁化シャフトから得られる磁場はＡＣ磁場であり、ＡＣ磁場の周波数はシャフトの回転周波数に結合される。中程度の周波数により、回転しているシャフトによって生じる得られる磁場を測定するために、ホール効果またはフラックスゲートセンサなどの標準的磁場センサを使用することが可能になる。別の実施形態では、耐高温空芯誘導コイルが磁場検出に使用される。十分多くの数の符号化された部分をシャフト内で実現することができ、それによって高い回転速度でさえも、十分高い周波数の信号を検出可能である。
【００８４】
一実施形態によると、単純な符号化装置は、第１の端部および第２の端部を有するシャフト表面に近接して取り付けられた少なくとも１つの絶縁導体を使用する。電流および戻り経路を確立するために、導電性部材の入力側および端部の近くでシャフト上に電極がある可能性がある。
【００８５】
別の実施形態は、シャフトの少なくとも一部の周りに配置された交互の極性を有する４つ以上の導電性部材を使用し、それによって導電性部材の交互の極性は負、正、負および正などである。別の実施形態では、導電性部材は対になっており、交互の極性で互いに密接しており、シャフト周りにはいくつかの対になった導電性部材があってもよい。
【００８６】
一態様では、信号は導電性部材上に伝達され、それによって符号化の第１のセットがシャフトの部分上に植えつけられている。１つの追加の態様では、符号化の第１のセットは全てのチャネルが同時に符号化されるように同時に符号化される。導電性部材は、シャフト内を流れる戻り電流間の短絡を避けるために、異なるソースから供給することができる。別の態様では、符号化は一度に１つの導電性部材内で行われる。
【００８７】
符号化の追加のセットは、シャフトの部分の周りに配置された局所磁束密度最小値のセットに近接して配置することができる。局所最小値は、図３に示すように、符号化の第１のセットからずれた位置に配置され、異なる極性を備えた導電性部材の間で芯合わせされる。
【００８８】
例として、符号化システムは、シャフトの一部を囲むハウジング構造によって実現することができる。ハウジングは典型的には、シャフトとは直接接触しないで、シャフトに近接したいくつかの導電性部材を含んでいる。導電性部材は、第１の符号化のために４つまたは８つの部材、または第２の符号化のために４つまたは８つの部材などの、所要の数の部材のみを有するシャフト周りに配向された絶縁導体であってもよい。別の方法では、部材の一部のみが応用例によって利用されるように、追加の部材があってもよい。このような実施により、冗長性が与えられ、また他の応用例に対するより多数の導体が可能になる。
【００８９】
特定の場合では、シャフト直径は、個別の符号化が他の符号化を妨げないように符号化部材間に十分な間隔があるべきであるので、順次符号化が認められるかどうかを判断する際の要素である。
【００９０】
一態様では、システムはシャフトの近くに周面方向に変化する磁場を作り出し、シャフトが回転すると、これはＡＣ磁場成分につながる。得られたＡＣ磁場成分は、サーチコイルによって測定可能である。このようなシステムは、ＤＣ磁場障害に敏感ではなく、フラックスゲートセンサなどの他のセンサに対するより高温の範囲に適用可能である。別の態様では、低速または中程度の速度で回転する大きな直径のシャフトを必要とするので、磁場感知は磁場センサ（ＭＦＳ）によって行うことができる。磁場センサは普通、磁束および／または磁場の強度および方向を測定するために使用され、磁気抵抗装置、フラックスゲートまたはコイルセンサ、ホール効果センサ、磁気誘導センサを含むいくつかのタイプのセンサに基づくものであってもよい。特定の磁場センサを選択することは、設計基準により、磁束密度、解像度、精度、および軸の数などの特定の態様を含んでいる。シャフトに関して、測定した応答を最大限にするためにセンサを配置することができ、それによってセンサは例えば、０°、４５°、および／または９０°で配向させることができる。異なるタイプのセンサを利用して、シャフトから様々なデータを得ることができる。
【００９１】
部分的符号化は、誘導センサを磁束密度を感知するために使用することができるように、周期的に交互の磁束成分を生成するために、周面方向で１つまたは複数のシャフト部分のみを符号化すること、および周面方向での複数の符号化を含むいくつかの方法で行うことができる。意図した応用例要件によって、複数の符号化により、より多くのデータをシャフトの回転中に抽出することが可能になり、より正確なおよび適時な処理を行うことができる。例として、４００巻、１０００Ωの抵抗、および０．９ｍｍ２面積を有するコイルは、正弦ＡＣ磁場に対して２μＴ×Ｈｚ１／２の範囲の騒音レベルを有する。１０００ｒｐｍおよび５０Ｈｚの測定帯域幅を有する回転シャフトの場合、これは０．８μＴの騒音レベルにつながる。したがって、数十または数百マイクロテスラの範囲の磁場は、小さなエアコイルによって正確に測定することができる。
【００９２】
図５を参照すると、別の符号化実施形態が示されている。本例では、磁気分極された部分が、シャフト周りの１つまたは複数の部分に形成されている。このような実施は、大きな直径のシャフトに対する部分的磁気符号化に特に有用であり、全周面を符号化することは極めて費用がかかり、時間もかかる。
【００９３】
符号化過程後に得られた磁場線が、図５に示されている。本例では、それぞれが、符号化に基づく特徴を有する磁束密度を備えたシャフト表皮に近接してそれぞれの磁場５１５、５２５、５３５、５４５を有する、４つの符号された部分５１０、５２０、５３０、５４０がある。磁場線に対する浸透深度は、符号化過程で使用される電流パルスの長さなどの要素による。一実施形態では、符号化された部分の間の明確なドメイン境界５８０は、各磁気分極部分で加えられた異なる極性および長さを備えたパルスを符号化することによって確立される。したがって、異なる極性を備えた磁気分極部分間のドメイン境界５８０を、シャフト表面の近くに作り出すことができる。
【００９４】
磁気ドメイン境界５８０の配向は、トルク依存磁場変化を測定するために、磁場センサ５６０の最適な配向を判断するのを助ける。非接触センサ５６０は、シャフト周りに特定の特徴を与えるために処理することができる、回転シャフトの磁場を検出するように位置決めされる。
【００９５】
感知フレームアセンブリ５５０は、シャフトの周面の一部であってもよく、または周面全体周りに配置することができる。特定の実施形態では、センサ５６０は既存のシャフトハウジング内に一体化され、それによって別個のセンサアセンブリは必要なく、一体化された構造はセンサアセンブリの機能を行う。ハウジングは複数のセンサスロット５７０を提供することができ、それによってあらゆる数のセンサ５６０を配置することができる。金属ハウジングの１つの利点は、外部ＡＣ磁場成分に対するスクリーニングを行うことである。
【００９６】
高い電力の応用例は、信頼性のあるトルク監視が必要である。一実施形態によると、システムはより多くの感知コイルを配置し、それによってより高い周波数の読取り、およびより大きな信頼性が得られる。感知コイルは比較的安価であり、複数のコイルをセンサホルダ内で容易に配置することができる。一例では、センサアセンブリ内に配置された複数のセンサ５６０がある。一実施形態によると、複数のセンサ５６０は、より頻繁な測定を可能にすることによってより大きな信頼性を与えるために使用される。複数のセンサ５６０はまた、いくつかのセンサが故障した場合でさえも感知機能が動作可能であるように、冗長性を与えるために使用される。別の例では、異なるタイプのセンサが配置され、それによって異なるタイプのデータを測定することができる。複数のセンサタイプは、特定のセンサの感知特徴を利用することができる、あるいは優れた感知機能を可能にすることができる。別の実施形態では、部分的符号化過程は、異なる符号化特徴を有する異なる符号化部分を備えており、それによってセンサは複数の形のデータを得ることができる。
【００９７】
例として、図３に示すような４つの符号化部分は、６０ｍｍなどのシャフトに使用することができる。より大きな直径のシャフトでは、またはより正確な測定では、別の磁気分極領域および対応する境界を加えるために追加の符号化を利用することができる。トルクに対する高いサンプリングレートが必要ない応用例で大きなシャフトの磁気符号化のための時間労力および費用を最小限に抑えるためには、例えば図６に示すように、シャフトを周面方向に部分的にのみ磁化することができる。
【００９８】
磁気符号化分極領域およびその間の中立領域の生成により、回転シャフトの周辺でのトルク依存ＡＣ磁場成分の生成が可能となり、それによってシャフトの近くに配置されたコイル内の誘導電圧を測定することによってシャフト電力を直接測定することができる。
【００９９】
サーチコイル内の誘導電圧を使用したシャフト電力（または速度およびトルク）の直接測定は、５００℃より高い温度で行うことができ、コイル材料特徴によって制限されるだけである。システムはまた、ＡＣ磁場成分のみが測定されたときに、周辺から生じる一定の磁場に敏感ではない。
【０１００】
図６を参照すると、部分的磁気符号化の一実施形態が示されている。本例では、対の導電性部材６１０、６１２；６２０、６２２；６３０、６３２；および６４０、６４２がシャフト６０５周りに配置されている。各対は、対応する磁場６１４、６１６；６２４、６２６；６３４、６３６；および６４４、６４６の対になった導電性部材に対してドメイン境界を備えた磁気分極領域を作り出すために使用される。各対の導電性部材６１０、６１２；６２０、６２２；６３０、６３２；および６４０、６４２は、交互の分極磁場を作り出すために、各対の部材に異なる極性を与える符号化ソース（図示せず）に結合させることができる。
【０１０１】
例えば、導電性部材６１２は正極符号化を利用しているが、対になった導電性部材６１０は負極符号化を使用している。符号化により得られる分極磁気領域６１６、６１４は、シャフト６０５の捩り動作から最適な応答の位置を示す、ドメイン境界領域６５０を有する。図３のドメイン境界と異なり、対になった分極磁気領域は離れており、各それぞれの領域の間に空洞空間６６０がある。
【０１０２】
図６の図示した例では、４対の導電性部材６１０、６１２；６２０、６２２；６３０、６３２；６４０、６４２によって生成される、シャフト６０５上の８つの符号化領域６１４、６１６；６２４、６２６；６３４、６３６；および６４４、６４６がある。したがって、４つの磁気ドメイン境界６５０、６５２、６５４、６５６を備えた明確な磁気分極領域は、シャフト全体を磁化する必要なく得ることができる。本例で使用される磁場センサは、シャフト表面に正接しており、磁気ドメイン境界と垂直な磁場成分を測定するために、周面方向に配向することができる。これは、理想的な条件での磁場センサに対する最適な配向である。磁場センサが、符号化ツールがシャフト表面に電気接触する位置に近接して設置されている場合、磁場センサの他の配向も望ましい可能性がある。
【０１０３】
図７を参照すると、磁気符号化し、シャフト７０５の径方向周面に沿ってシャフト上に磁気ドメイン境界を作り出す、別の実施形態の符号化が示されている。本例では、シャフト７０５のセグメント周りに位置決めされた弓形セグメント７２０、７４０がある。１つの導電性弓形セグメント７２０は、正の端部７１０で正極符号化ソース（図示せず）に結合されており、それによって符号化電流が正の端部から弓形７２０に沿って進む。本例では、導電性弓形セグメント７２０のもう一端部は、シャフト７０５に接触する電極７２５によってシャフト７０５に結合されている。符号化電流パルスはしたがって、導電性部材７２０に沿って進み、戻り電流は、符号化ソース（図示せず）に電気結合された戻り端部７１５で戻り電極までシャフト７０５に沿って進む。
【０１０４】
他の導電性弓形セグメント７４０は、戻り端部７３０で符号化ソース（図示せず）に結合されている。符号化信号は、符号化ソース（図示せず）から正の端部７３５までシャフト７０５と接触する電極を介して、シャフトの表面に沿って電極７４５を通して進む。符号化電流は、弓形セグメント７４０に沿って進み、戻り端部７３０を介して符号化ソース（図示せず）まで戻る。また、この符号化により、シャフト７０５の周面周りに部分的磁気領域が生成される。分極磁気領域を作り出す対の導電性弓形セグメント７２０、７４０の組合せはまた、最適な感知領域であるドメイン境界７５０をそれらの間に作り出す。
【０１０５】
本例では、シャフトに対して軸方向に配向された２つの分極領域がある。磁場測定は、他の実施形態よりも簡単である。というのは、シャフトは径方向に回転し、周面方向にはより大きな長さの感知面積があるからである。
【０１０６】
ほぼ半円の弓形セグメントとして示されているが、弓形セグメントはシャフトの小さな部分、または円形周面のより大きな部分であってもよいことを直ぐに分かるべきである。さらに、円周であるように示されているが、符号化したチャネルは、磁気分極チャネルに対して斜めなどのシャフトのあらゆる方向に沿うこともできる。
【０１０７】
図８を参照すると、単純化した測定システムの一実施形態が示されている。本例では、磁気符号化シャフト８０５は、これらの部分それぞれ内で極性を交互にしてパルスを符号化することによって生じる、その間の磁気ドメイン境界を備えた複数の分極磁化領域８１０を備えている。磁気符号化分極領域の数は、符号化、およびシャフトの直径などの設計基準による。分極磁気チャネルの形状は、簡単にするために直線であるように示されていることを理解すべきである。本例では、センサ８２０、８２５、８３０、８３５が、動作中の回転シャフトの態様を測定するために使用される。
【０１０８】
再び図８を参照すると、シャフト８０５にトルクまたは屈曲が加えられていない場合、磁束経路は主にシャフト材料内で閉じる。シャフト８０５のいくつかのトルクまたは屈曲モーメントを加えた場合、磁気ドメイン境界での磁束成分の切れ目が、センサ８２０、８２５、８３０、８３５のうちの１つまたは複数によって測定可能である空間内に（シャフト材料の外側に）追加の磁場を作り出す。
【０１０９】
本例では、センサユニット８２０、８２５、８３０、８３５は、シャフト８０５からある短い距離にあり、磁場を検出するように配向されている。センサ８２０、８２５、８３０、８３５は、同じまたは同様のタイプのセンサであり、シャフトに対して同じまたは同様の平面内に配向されている。別の実施形態では、センサは、異なる測定を検出することを可能にする異なる角度などの、異なる方法で配向されている。さらに別の実施形態では、センサ８２０、８２５、８３０、８３５は、異なる特徴を検出するように構成された様々なタイプである。測定したデータには普通、測定した磁場に基づきシャフトに関連する特徴を判断するために、その後の処理が行われる。
【０１１０】
従来の磁気歪みセンサシステムの高温動作は、ＤＣ磁場を感知することが可能でなければならないセンサによって制限される。フラックスゲートセンサの場合、例えば、高温動作はフラックスゲートセンサで使用される芯材のキュリー温度によって制限される。部分的磁気符号化により、シャフトの回転部分によって生じるＡＣ磁場による誘導電流を測定することが可能になる。一例では、センサは空芯を備えたセンサコイルである。しかし、フラックスゲート、ホール効果、異方性磁気歪み、および巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）を含む他のセンサが可能である。
【０１１１】
一実施形態では、センサは対８２０、８２５および８３０、８３５で動作し、異なる動作モードで動作することが望ましい。というのは、これにより室温または外部磁場などの普通のモードタイプの障害に対してより丈夫となり、反対方向のトルクに対する対称応答を与えるからである。一例では、第１のセンサ対８２０、８２５は、第２のセンサ対８３０、８３５と異なる角度でシャフトに対して配向されている。
【０１１２】
システムの一実施形態は、磁気歪み測定のための磁気符号化システムおよび方法を提供する。従来の方式に対して、シャフトは、交互の磁束成分を生成するように符号化された磁気分極領域を有し、それによって加えられたトルクと正比例する磁束密度を感知するために誘導センサを使用することができる。
【０１１３】
特定の応用例では、部分的磁気符号化を行う場合、全てのシャフト部分内で同じ磁束分配および／または磁化を正確に達成することは難しい。異なる部分にその後に加えられる磁気符号化ツール、材料異質性、およびシャフト部分に加えられる異なる磁化電流密度などの、部分の間の一貫性の欠如のいくつかの原因がある。これは、磁化ツールを同時に、部分と並列に接続することができない場合に特に関連するものである。符号化されたチャネル間の磁気特徴の違いにより、異なる磁気符号化シャフト部分の上で同一のセンサで同じトルクまたは電力を感知することは、不正確な結果につながることがある。
【０１１４】
したがって、磁場感知は一実施形態では、測定値が積分法に基づく方法およびシステムに基づくものである。積分は普通、積分処理のためにいくつかの要素を必要とする。積分は普通、シャフトの少なくとも１つのフル回転を含んでいる。
【０１１５】
図９では、１つの測定システムの例が、動作を説明するために例示的目的で与えられ、符号化されたシャフト９０５はシャフト上にいくつかの分極磁気領域９０７を有する。ＡおよびＡ’と印が付けられた第１の対のセンサ９１０は、その間に小さな間隙を有してシャフト９０５に近接して配置されている。センサ９１０は、磁場９０７に対する測定変化に基づいて、シャフトの特徴を測定する。処理を例示するための一例として、センサＡおよびＡ’は、シャフトの軸と垂直な正接磁場成分を測定するように配向されている。より良い理解のために、センサはシャフトが回転するときに理想的な正弦波信号を測定すると想定される。センサＡ’は、結果として生じる信号９３５を作り出すために、減算器９２５内でセンサＡからの信号９３０と組み合わされた正弦信号９２０を受ける。この信号９３５は、積分器９４０によって積分されて、第１の積分信号９４５が作り出される。
【０１１６】
ＢおよびＢ’と印が付けられた第２の対のセンサ９１５はまた、その間に小さな間隙を有してシャフト９０５に近接して配置されている。センサ９１５はまた、磁場９０７への測定変化に基づきシャフトの特徴を測定する。センサＢは、結果として生じる信号９６５を作り出すために、減算器９６０内でセンサＢ’からの信号９５５と組み合わせられた正弦信号９５０を受ける。この信号９６５は、積分器９７０によって積分されて、第２の積分信号９７５が作り出される。第１の積分信号９４５は、加算器９８５で第２の積分信号９７５と組合せ信号９８０に組み合わせられて、組合せ出力信号９９０が作り出される。
【０１１７】
一実施形態では、８つの符号化部分および８つの誘導コイルがあり、８つの測定値が１つの回転中に得られる。例えば、１つの新しいサンプルが３０００ｒｐｍで回転するシャフトでは２．５ｍｓ毎にとられ、これは典型的には大きなシャフトなどのほとんどの高出力応用例で十分である。このサンプリングレートが十分でない場合、符号化された部分の数または感知コイルの数を増やすことができる。
【０１１８】
測定したトルクのより高いサンプリングレートが必要な場合、より高度な信号処理アルゴリズムを利用することができ、積分することなく測定信号のリアルタイム出力が可能になる。
【０１１９】
図１０ａ〜１０ｆを参照すると、部分的に符号化されたシャフト１００５に対する高度な信号処理での感知実施形態が詳細に説明され、２つの測定シナリオ、すなわちランプトルク変化（図１０ｃ〜ｄ）およびステップ関数トルク変化（図１０ｅ〜ｆ）を含んでいる。本実施形態は、正弦関数を使用して測定トルクのより高いサンプリングレートに使用することができ、正弦関数は典型的には符号化および復号化で利用される。積分が必要ないので、より高いサンプリングレートにより、測定信号のリアルタイム出力が可能になる。
【０１２０】
図１０ａおよび１０ｂを参照すると、それぞれのドメイン境界を有する４つの符号化部分１０１５、および６つのセンサユニット１０１０がある。１８０°離れているセンサ１０１０の２つのそれぞれの出力は、受信コイルで並列に結合されている。３つの得られる出力はその後、３相信号１０２０を形成するために組み合わせられ、一例では、第１相１０２２はセンサ１および４からの出力からなり、第２相１０２４はセンサ３および６からの出力を含んでおり、最終相１０２６はセンサ出力５および２を含んでいる。ある時点で、シャフトはあるトルクが加えられ、測定が処理される。
【０１２１】
図１０ｃおよび１０ｄは、ｄｑ変換が行われるトルク変化に対するランプ関数に対する処理を図式的に示している。ランプ関数１０３０は、位相「ａ」１０３２、位相「ｂ」１０３４、および位相「ｃ」１０３６を含んでおり、どのように出力が時間の経過と共に直線的に下向きに傾斜するのかを示している。ｄｑ変換出力１０４０は、ｄ出力１０４２およびｑ出力１０４４を示している。
【０１２２】
図１０ｅおよび１０ｆは、ｄｑ変換が行われるトルク変化に対するステップ関数に対する処理を図式的に示している。ステップ関数グラフ１０５０は、位相「ａ」１０５２、位相「ｂ」１０５４、および位相「ｃ」１０５６を示しており、いくつかのシャフト変化の結果として出力１０５８同士の間の相違を含んでいる。
【０１２３】
変換された出力は、ｄ出力１０６２およびｑ出力１０６４を示す１０６０として図示的に示されており、トルクはレベル１０６６の変化として示されている。
【０１２４】
一実施形態では、以下のような感知された信号のｄｑ０変換がある。
Ｖｄ＝２（Ｖａｓｉｎ（ωｔ）＋Ｖｂｓｉｎ（ωｔ−２π／３）＋Ｖｃｓｉｎ（ωｔ＋２π／３））／３
Ｖｑ＝２（Ｖａｃｏｓ（ωｔ）＋Ｖｂｃｏｓ（ωｔ−２π／３）＋Ｖｃｃｏｓ（ωｔ＋２π／３））／３
Ｖ０＝（Ｖａ＋Ｖｂ＋Ｖｃ）／３
一実施形態による符号化方法およびシステムにより、回転機械に対する直接電力、トルク、および／または屈曲モーメントの高精度な測定が可能になる。感知コイルの数および感知コイル処理に応じて、電気信号は、シャフト電力、トルクまたは屈曲モーメントに正比例する。センサ積分の容易性は、小さなコイルの使用によって得られる本システムのさらに別の特徴である。また、厳しい環境での測定を可能にするために、センサ電子部品をセンサからある距離で、センサ設置から最大数メートル離れて配置することも可能である。
【０１２５】
本明細書に詳細に説明されたシステムの特徴の１つは、シャフトに対するＡＣ磁場成分感知に基づく、シャフト電力、トルクおよび／または速度の非接触測定である。高いサンプリングレートは、高速で回転するシャフト、例えば高速電気機械またはジェットエンジンで容易に達成することができる。シャフト電力、トルク、および速度の測定は、より小さく低費用である空芯誘導コイルに基づくことができ、２２０℃より高い温度範囲を必要とする環境での動作が可能になる。
【０１２６】
このシステムはまた、動作中に回転シャフトに何も取り付けられていないので、非接触測定システムを提供する。この非接触システムにより、大きなタービン列などのシャフトシステムの異なる部分での効率低下を検出するのに極めて関連があるシャフト電力の直接的監視が可能になる。
【０１２７】
本明細書に詳細に説明された測定システムから利益を得る可能性がある１つの応用例は、風力タービンの駆動系に関する。磁化部材を備えたフレームは、製造過程中に迅速に設置することができ、それによってメインシャフトに対する磁気符号化要件を満たすことができる。風力タービンのメインシャフト内の高い利益は、屈曲モーメント測定に基づく、屈曲モーメントの監視、および非対称荷重制御（ＡＬＣ）を行う際のこのようなモーメントの減少である。屈曲モーメント測定を可能にする磁気符号化のための例示的な設計は、風力タービンの大きな直径のシャフトに対するものである。トルクがこのシャフトに加えられると、全てのセンサは同じ磁場変化を測定する。垂直または水平方向の屈曲モーメントの場合、２つの対向する磁場センサは異なる磁場変化を測定する。一例では、センサ対は、示差測定を可能にするように４つのセンサ位置に加えられる。感知システムの精度および信頼性は、周面方向により多くのセンサ対を加える際に大きくすることができる。
【０１２８】
風力タービンのメインシャフトはゆっくり回転しており、典型的には、回転シャフトから信号を容易に抽出することを可能にするスリップリングを有するので、磁気ドメイン境界に近接してシャフト表面上に直接磁場センサを設置することが可能であり、それによってセンサシステムはメインシャフトと共に回転し、極めて正確なトルクおよび屈曲モーメント出力信号が可能になる。というのは、センサは全ての回転子位置で同じ磁場出力を作り出すからである。したがって、磁場または屈曲モーメント信号を既存のスリップリングまたは無線通信を介して伝達した状態で、このような二次センサをメイン駆動シャフト内に永久的に設置することができる。
【０１２９】
高い解像度および再現性を備えたシャフト電力測定はまた、高度な維持計画のために、または疲労診断のために、早期の段階で回転子シャフトシステム内の振動または技術的問題を検出することを可能にする。全ての動作状態におけるシャフトシステムの耐用年数にわたるシャフト電力の高精度監視は、より高いタービンまたはジェットエンジン効率を達成することを可能にする。
【０１３０】
蒸気およびガスタービンまたはコンプレッサの個別の段階の間でシャフトトルクを正確に測定することができることは、性能を測定および最適化するための重要なツールである。従来のタービンおよびコンプレッサ応用例では、システムの試運転の後で利用可能な個別の段階の間の直接シャフトトルクまたは電力測定がない。
【０１３１】
永久磁気符号化されたスチール部分に基づくトルク感知システムは、高い長期間安定性で異なるシャフト部分でシャフト電力出力および屈曲を測定することを可能にする。これは、風力タービンだけでなく、個別のタービン段階の間の電力出力の小さな減少を容易に検出することができ、それによって予防保守を行い、タービンまたはコンプレッサの耐用年数の間常にエネルギー効率を高く保持することを可能にする、蒸気タービン、ガスタービンまたは大型コンプレッサにも非常に関連している。
【０１３２】
別の態様は、冗長性のために複数の感知コイルを含むことに関する。感知素子の低費用により、複数の感知コイルの実用的な使用が可能となり、それによって測定システムは１つまたは複数の個別のセンサ素子が故障した場合でも動作可能である。
【０１３３】
本発明の実施形態の前述の説明は、図示および説明の目的で提示したものである。包括的であること、または本発明を開示した正確な形態に限ることを意図したものではない。本開示を鑑みて、多くの変更形態および変形形態が可能である。本発明の範囲は、この詳細な説明ではなく、むしろ添付の特許請求の範囲によって限定することを意図している。
【符号の説明】
【０１３４】
５  シャフト
１０  電極、外輪
１５  電極、外輪
２０  符号化された領域
２５  電流パルス
３０  電流フロー
３５  出力戻り電流信号
４０  磁気流
４５  センサ、センサコイル
５０  リング
５５  リング
６０  電気接続
６５  入力電流信号
７５  磁化された領域
８０  磁気符号化部分長さ
９０  トルク
９２  リング
９３  リング
９４  シャフト
９５  磁場センサ
９６  磁束密度
９８  磁壁
９９  計算装置
２０５  シャフト
２１０  符号化構造
２１２  フレーム
２１５  導電性部材
２１７  導電性部材
２４０  電気接続、電気コネクタ
２４２  第２の端部電極
２４５  電気信号
２４７  第１の端部電極
２５０  符号化ソース
２６０  電気接続、電気コネクタ
２８０  電気接続
２９０  電気接続
２９２  非導電性フレーム
２９４  導電性部材
２９５  導電性部材
２９６  間隙
３１０  導電性部材
３１２  導電性部材
３１４  導電性部材
３１６  導電性部材
３３０  磁気領域
３３２  磁気領域
３３４  磁気領域
３３６  磁気領域
３５０  シャフト
３７５  間隙
３８０  ドメイン境界
４１５  シャフト
４２０  導電性部材
４３０  シャフト
５１０  符号化された部分
５１５  磁場
５２０  符号化された部分
５２５  磁場
５３０  符号化された部分
５３５  磁場
５４０  符号化された部分
５４５  磁場
５５０  感知フレームアセンブリ
５６０  磁場センサ
５７０  センサスロット
５８０  ドメイン境界
６０５  シャフト
６１０  導電性部材
６１２  導電性部材
６１４  磁場
６１６  磁場
６２０  導電性部材
６２２  導電性部材
６２４  磁場
６２６  磁場
６３０  導電性部材
６３２  導電性部材
６３４  磁場
６３６  磁場
６４０  導電性部材
６４２  導電性部材
６４４  磁場
６４６  磁場
６５０  ドメイン境界
６５２  ドメイン境界
６５４  ドメイン境界
６５６  ドメイン境界
６６０  空洞空間
７０５  シャフト
７１０  正の端部
７１５  戻り端部
７２０  弓形セグメント、導電性部材
７２５  電極
７３０  戻り端部
７３５  正の端部
７４０  弓形セグメント
７４５  電極
７５０  ドメイン境界
８０５  磁気符号化シャフト
８１０  分極磁化領域
８２０  センサ
８２５  センサ
８３０  センサ
８３５  センサ
９０５  シャフト
９０７  分極磁気領域、磁場
９１０  センサ
９１５  センサ
９２０  正弦信号
９２５  減算器
９３０  信号
９３５  信号
９４０  積分器
９４５  積分信号
９５０  正弦信号
９５５  信号
９６０  減算器
９６５  信号
９７０  積分器
９７５  積分信号
９８０  組合せ信号
９９０  組合せ出力信号
１００５  シャフト
１０１０  センサユニット
１０１５  符号化部分
１０２２  第１相
１０２４  第２相
１０２６  最終相
１０３０  ランプ関数
１０３２  位相「ａ」
１０３４  位相「ｂ」
１０３６  位相「ｃ」
１０４０  ｄｑ変換出力
１０４２  ｄ出力
１０４４  ｑ出力
１０５０  ステップ関数グラフ
１０５２  位相「ａ」
１０５４  位相「ｂ」
１０５６  位相「ｃ」
１０５８  出力
１０６２  ｄ出力
１０６４  ｑ出力
１０６６  レベル
【図１ａ】
0004523067.tif 000002
【図１ｂ】
0004523067.tif 000003
【図１ｃ】
0004523067.tif 000004
【図１ｄ】
0004523067.tif 000005
【図１ｅ】
0004523067.tif 000006
【図２ａ】
0004523067.tif 000007
【図２ｂ】
0004523067.tif 000008
【図３】
0004523067.tif 000009
【図４】
0004523067.tif 000010
【図５】
0004523067.tif 000011
【図６】
0004523067.tif 000012
【図７】
0004523067.tif 000013
【図８】
0004523067.tif 000014
【図９】
0004523067.tif 000015
【図１０ａ】
0004523067.tif 000016
【図１０ｂ】
0004523067.tif 000017
【図１０ｃ】
0004523067.tif 000018
【図１０ｄ】
0004523067.tif 000019
【図１０ｅ】
0004523067.tif 000020
【図１０ｆ】
0004523067.tif 000021