▶ ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツングの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024079639
(43)【公開日】2024-06-11
(54)【発明の名称】誘導センサアレイ
(51)【国際特許分類】
G01D 5/20 20060101AFI20240604BHJP
【ＦＩ】
G01D5/20 110E
【審査請求】未請求
【請求項の数】11
【出願形態】ＯＬ
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2023201391
(22)【出願日】2023-11-29
(31)【優先権主張番号】10 2022 212 914.8
(32)【優先日】2022-11-30
(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE
(71)【出願人】
【識別番号】390023711
【氏名又は名称】ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング
【氏名又は名称原語表記】ＲＯＢＥＲＴ ＢＯＳＣＨ ＧＭＢＨ
【住所又は居所原語表記】Ｓｔｕｔｔｇａｒｔ， Ｇｅｒｍａｎｙ
(74)【代理人】
【識別番号】100114890
【弁理士】
【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト
(74)【代理人】
【識別番号】100098501
【弁理士】
【氏名又は名称】森田 拓
(74)【代理人】
【識別番号】100116403
【弁理士】
【氏名又は名称】前川 純一
(74)【代理人】
【識別番号】100134315
【弁理士】
【氏名又は名称】永島 秀郎
(74)【代理人】
【識別番号】100162880
【弁理士】
【氏名又は名称】上島 類
(72)【発明者】
【氏名】ローベアト アレクサンダー ダウト
(72)【発明者】
【氏名】シュテファン クンツ
【テーマコード（参考）】
2F077
【Ｆターム（参考）】
2F077AA21
2F077AA46
2F077CC02
2F077FF03
2F077FF16
2F077FF39
(57)【要約】 （修正有）
【課題】測定エラーの最小化を可能にする。
【解決手段】可動な本体の運動を捕捉するための誘導センサアレイ１であって、可動な本体に結合された可動な結合装置５と、励磁構造部８と受信構造部９とを有する回路支持体７を含む測定値捕捉装置１０と、を備える誘導センサアレイに関する。本誘導センサアレイ１において、励磁構造部８は動作中に周期的な交番信号を励磁構造部に結合入力する発振回路に結合され、可動な結合装置５は励磁構造部と受信構造部９との間の誘導結合に影響を与えるように構成されており、評価及び制御ユニット１２は受信構造部に誘導された信号を評価し可動な本体３の現在の位置についての測定信号ＭＳを決定するように構成されており、受信構造部はそれぞれ基本正弦波と当該基本正弦波の高調波との角度方向における重畳として構成された周期的に繰り返されるループ構造部を有する受信コイル９Ａ，９Ｂを含む。
【選択図】図１
【解決手段】可動な本体の運動を捕捉するための誘導センサアレイ１であって、可動な本体に結合された可動な結合装置５と、励磁構造部８と受信構造部９とを有する回路支持体７を含む測定値捕捉装置１０と、を備える誘導センサアレイに関する。本誘導センサアレイ１において、励磁構造部８は動作中に周期的な交番信号を励磁構造部に結合入力する発振回路に結合され、可動な結合装置５は励磁構造部と受信構造部９との間の誘導結合に影響を与えるように構成されており、評価及び制御ユニット１２は受信構造部に誘導された信号を評価し可動な本体３の現在の位置についての測定信号ＭＳを決定するように構成されており、受信構造部はそれぞれ基本正弦波と当該基本正弦波の高調波との角度方向における重畳として構成された周期的に繰り返されるループ構造部を有する受信コイル９Ａ，９Ｂを含む。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
可動な本体（３）の運動を捕捉するための誘導センサアレイ（１）であって、
前記可動な本体（３）に結合された少なくとも１つの可動な結合装置（５）と、
少なくとも１つの励磁構造部（８）と少なくとも１つの受信構造部（９）とを有する少なくとも１つの回路支持体（７）を含む少なくとも１つの測定値捕捉装置（１０）と、
を備える誘導センサアレイ（１）において、
前記少なくとも１つの励磁構造部（８）は、動作中に周期的な交番信号を前記少なくとも１つの励磁構造部（８）に結合入力する少なくとも１つの発振回路に結合され、
前記少なくとも１つの可動な結合装置（５）は、前記少なくとも１つの励磁構造部（８）と前記少なくとも１つの受信構造部（９）との間の誘導結合に影響を与えるように構成されており、
少なくとも１つの評価及び制御ユニット（１２）は、前記少なくとも１つの受信構造部（９）に誘導された信号を評価し、前記可動な本体（３）の現在の位置についての測定信号（ＭＳ）を決定するように構成されており、
前記少なくとも１つの受信構造部（９）は、それぞれ、基本正弦波と当該基本正弦波の少なくとも１つの高調波との角度方向における重畳として構成された周期的に繰り返される少なくとも１つのループ構造部（９．１，９．２）を有する少なくとも１つの受信コイル（９Ａ，９Ｂ）を含む、
誘導センサアレイ（１）。
前記可動な本体（３）に結合された少なくとも１つの可動な結合装置（５）と、
少なくとも１つの励磁構造部（８）と少なくとも１つの受信構造部（９）とを有する少なくとも１つの回路支持体（７）を含む少なくとも１つの測定値捕捉装置（１０）と、
を備える誘導センサアレイ（１）において、
前記少なくとも１つの励磁構造部（８）は、動作中に周期的な交番信号を前記少なくとも１つの励磁構造部（８）に結合入力する少なくとも１つの発振回路に結合され、
前記少なくとも１つの可動な結合装置（５）は、前記少なくとも１つの励磁構造部（８）と前記少なくとも１つの受信構造部（９）との間の誘導結合に影響を与えるように構成されており、
少なくとも１つの評価及び制御ユニット（１２）は、前記少なくとも１つの受信構造部（９）に誘導された信号を評価し、前記可動な本体（３）の現在の位置についての測定信号（ＭＳ）を決定するように構成されており、
前記少なくとも１つの受信構造部（９）は、それぞれ、基本正弦波と当該基本正弦波の少なくとも１つの高調波との角度方向における重畳として構成された周期的に繰り返される少なくとも１つのループ構造部（９．１，９．２）を有する少なくとも１つの受信コイル（９Ａ，９Ｂ）を含む、
誘導センサアレイ（１）。
【請求項2】
前記周期的に繰り返されるループ構造部（９．１，９．２）及び前記基本正弦波の周期性は、前記結合装置（５）の周期性に対応する、
請求項１に記載の誘導センサアレイ（１）。
請求項１に記載の誘導センサアレイ（１）。
【請求項3】
前記少なくとも１つの高調波と前記基本正弦波との重畳は、少なくとも２つの加数を有するフーリエ級数として計算可能である、
請求項１又は２に記載の誘導センサアレイ（１）。
請求項１又は２に記載の誘導センサアレイ（１）。
【請求項4】
前記少なくとも１つの高調波の高調波次数は、前記基本正弦波の高調波次数の３倍又は５倍である、
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の誘導センサアレイ（１）。
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の誘導センサアレイ（１）。
【請求項5】
前記少なくとも１つの高調波は、前記基本正弦波に対して０°又は１８０°の位相オフセットを有する、
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の誘導センサアレイ（１）。
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の誘導センサアレイ（１）。
【請求項6】
前記基本正弦波との重畳のための少なくとも１つの高調波の振幅は、前記基本正弦波の振幅の－２０％から＋２０％までの間の範囲に設定可能である、
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の誘導センサアレイ（１）。
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の誘導センサアレイ（１）。
【請求項7】
前記受信構造部（９）は、それぞれ周期的に繰り返されるループ構造部（９．１，９．２）を有する２つの受信コイル（９Ａ，９Ｂ）を有し、前記２つの受信コイル（９Ａ，９Ｂ）の前記周期的に繰り返されるループ構造部（９．１，９．２）は、相互に９０°オフセットされ、それによって、第１の受信コイル（９Ａ）はサインチャネルを形成し、第２の受信コイル（９Ｂ）はコサインチャネルを形成する、
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の誘導センサアレイ（１）。
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の誘導センサアレイ（１）。
【請求項8】
前記少なくとも１つの評価及び制御ユニット（１２）は、逆正接関数によって前記サインチャネルの信号及び前記コサインチャネルの信号から前記測定信号（ＭＳ）を決定するように構成されている、
請求項７に記載の誘導センサアレイ（１）。
請求項７に記載の誘導センサアレイ（１）。
【請求項9】
前記受信構造部（９）は、多相システムを形成する、周期的に繰り返されるループ構造部を有する３つの受信コイルを有する、
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の誘導センサアレイ（１）。
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の誘導センサアレイ（１）。
【請求項10】
前記少なくとも１つの評価及び制御ユニット（１２）は、前記多相システムの信号の適当な位相変換を実施し、逆正接関数を用いて前記測定信号（ＭＳ）を決定するように構成されている、
請求項９に記載の誘導センサアレイ（１）。
請求項９に記載の誘導センサアレイ（１）。
【請求項11】
前記可動な本体（３）は、回転軸線（ＤＡ）を中心とする回転運動を実行し又は直線運動を実行する、
請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の誘導センサアレイ（１）。
請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の誘導センサアレイ（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、回転軸線を中心とする回転可能な本体の回転角度を特定するための誘導センサアレイに関する。
【背景技術】
【0002】
従来技術からは、回転可能な本体の回転角度又は角度位置を特定するために使用することができる誘導センサアレイが公知である。そのような誘導センサアレイは、通常、少なくとも１つの励磁コイルを有する少なくとも１つの励磁構造部と、回転可能な本体に結合されたターゲットとも称される回転可能な結合装置と、少なくとも１つの、ただし多くの場合２つの受信コイルを有する少なくとも１つの受信構造部とを含む。励磁コイルには高周波電流が通流され、この高周波電流は交流磁場を生成する。生成された交流磁場は、結合装置又はターゲットに渦電流を誘導する。それゆえ、少なくとも１つの励磁構造部と少なくとも１つの受信構造部との間の誘導結合は、結合装置又はターゲットの角度位置に依存する。少なくとも１つの受信構造部において誘導される電圧信号によれば、回転可能な本体の現在の回転角度又は角度位置を特定することが可能な電気的な角度を推論することができる。
【0003】
独国特許出願公開第１９７３８８３６号明細書からは、周期的な交流電圧が印加される励磁コイル及び複数の受信コイルを有するステータ要素と、励磁コイルと受信コイルとの間の誘導結合の強さをステータ要素に対する角度位置に依存して設定するロータ要素と、受信コイルに誘導される電圧信号からステータ要素に対するロータ要素の角度位置を特定する評価回路とを備えた誘導角度センサが公知である。ロータ要素は、少なくとも１つの短絡線路を形成し、この短絡線路は、少なくともロータ素子の周方向の部分領域にわたって周期的に繰り返されるループ構造部を形成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】独国特許出願公開第１９７３８８３６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
発明の開示
独立請求項１の特徴を有する誘導センサアレイは、少なくとも１つの受信構造部から幾何形状導体路又はループ構造部への高調波の所期の導入により、測定エラーの最小化が可能になるという利点を有する。ここでは、少なくとも１つの受信構造部の少なくとも１つの受信コイルの適合化されたループ構造部は、出力信号における高調波測定エラーの抑制を生じさせる。なぜなら、幾何形状導体路又はループ構造部に導入される高調波が、結合装置によって生成された交番磁場における干渉高調波を相殺するからである。そのため、例えば回転運動を捕捉する際には角度エラーを補償することができ、直線運動を捕捉する際には位置エラーを補正することができる。
独立請求項１の特徴を有する誘導センサアレイは、少なくとも１つの受信構造部から幾何形状導体路又はループ構造部への高調波の所期の導入により、測定エラーの最小化が可能になるという利点を有する。ここでは、少なくとも１つの受信構造部の少なくとも１つの受信コイルの適合化されたループ構造部は、出力信号における高調波測定エラーの抑制を生じさせる。なぜなら、幾何形状導体路又はループ構造部に導入される高調波が、結合装置によって生成された交番磁場における干渉高調波を相殺するからである。そのため、例えば回転運動を捕捉する際には角度エラーを補償することができ、直線運動を捕捉する際には位置エラーを補正することができる。
【0006】
他の補償方法とは対照的に、ここでは、例えばセンサ信号を読み込むモータ制御部の制御ユニットにおいて、計算技術的に複雑な高調波補償は不要である。同様に、誘導センサアレイの評価及び制御ユニットにおけるデジタル線形化も省略することができ、これによって、コストを節約することができる。したがって、測定エラーに対する要求が高い用途においても、安価なアナログ評価及び制御ユニットを使用することができ、高調波補償のための手段を提供しない安価なモータ制御ユニットと組み合わせることができる。さらに、本発明の実施形態は、誘導センサアレイの構造空間を最小化するためのより多くの遊び空間を提供する。これまでは、ループ構造部によって決定される幾何形状コイルの寸法は、測定エラーへの要求によって著しく制限されてきた。本発明の実施形態によれば、第１のステップにおいては、構造空間と誘導電圧線路の振幅とを最適化することができ、さらに第２のステップにおいては、測定エラーを低減することができる。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の実施形態は、可動な本体の運動を捕捉するための誘導センサアレイであって、可動な本体に結合された少なくとも１つの可動な結合装置と、少なくとも１つの励磁構造部と少なくとも１つの受信構造部とを有する少なくとも１つの回路支持体を含む少なくとも１つの測定値捕捉装置とを備える誘導センサアレイを提供する。少なくとも１つの励磁構造部は、動作中に周期的な交番信号を少なくとも１つの励磁構造部に結合入力する少なくとも１つの発振回路に結合されている。少なくとも１つの可動な結合装置は、少なくとも１つの励磁構造部と、少なくとも１つの受信構造部との間の誘導結合に影響を与えるように構成されている。少なくとも１つの評価及び制御ユニットは、少なくとも１つの受信構造部に誘導された信号を評価し、回転可能な本体の現在の位置についての測定信号を決定するように構成されている。少なくとも１つの受信構造部は、それぞれ、基本正弦波と当該基本正弦波の少なくとも１つの高調波との角度方向における重畳として構成された周期的に繰り返される少なくとも１つの反復するループ構造部を有する少なくとも１つの受信コイルを含む。
【0008】
評価及び制御ユニットは、本発明によれば、捕捉されたセンサ信号を準備又は処理又は評価する電気的アセンブリ又は電気的回路として理解することができるものである。評価及び制御ユニットは、ハードウェア及び／又はソフトウェア方式により構成され得る少なくとも１つのインタフェースを有し得る。ハードウェア方式の構成の場合、インタフェースは、例えば、評価及び制御ユニットの最も多様な機能を含む、いわゆるシステムＡＳＩＣの一部であるものとしてよい。しかしながら、インタフェースは、独自の集積回路であることも、又は、少なくとも部分的にディスクリートな構成要素からなることも可能である。ソフトウェア方式の構成の場合、インタフェースは、例えばマイクロコントローラ上に他のソフトウェアモジュールと併設して存在するソフトウェアモジュールであるものとしてよい。また、半導体メモリ、ハードディスクメモリ、光学的メモリなどの機械可読担体上に格納され、プログラムが評価及び制御ユニットによって実行されるときに、評価の実施のために使用されるプログラムコードを有するコンピュータプログラム製品も有利である。
【0009】
励磁構造部とは、以下においては、少なくとも１つの発振回路によって結合入力された交番信号を送信する、予め定められた巻回数を有する送信コイルを意味するものと理解される。少なくとも１つの受信構造部の少なくとも１つの受信コイルのレイアウトは、好適には差動的に構成され、すなわち、外部の均一磁場のみで出力信号には寄与せず、励磁される送信コイル磁場もそれのみで出力信号には寄与しない。ターゲットとも称され得る少なくとも１つの結合装置を通してのみ、空間的に不均一な交番磁場が生成され、この交番磁場が復調されて位置計算のために用いられる。差動的な構成のために、少なくとも１つの受信コイルの周期的に繰り返される少なくとも１つのループ構造部は、２つの反転点の間を経過する２つのシャフトを含み、それらは互いに１８０°シフトされ、それぞれ基本正弦波と少なくとも１つの高調波との重畳に基づいている。ここでは、これらの２つのシャフトは、測定すべき交番磁場が角度方向に正又は負交互に流れる面部分に張り渡されている。これにより、２つの波において相反する通流方向が生じる。そのため、第１のシャフトは、例えば反時計回りに、第２のシャフトは時計回りに連続する。このことは、回路支持体上への少なくとも１つの受信構造部の簡単かつ安価な実装を可能にさせる。好適には、回路支持体は、多層に構成されるので、周期的に繰り返されるループ構造部の区分を様々な層に配置するものとしてもよい。
【0010】
誘導センサアレイの実施形態は、例えば、可動な本体が回転軸線を中心とする捕捉すべき回転運動を実施する回転角度センサ又はロータ位置センサのようなほぼすべてのタイプの誘導角度センサのために使用することができる。さらに、この測定原理は、トルクセンサにも移行することができる。この目的のために、２つの結合装置と２つの受信構造部とを使用することができ、これらの受信構造部は、それぞれ結合装置の一方に割り当てられ対向している。代替的に、誘導センサアレイの実施形態は、直線変位センサとして構成されるものとしてよく、この場合、可動な本体は、捕捉すべき直線運動を実行する。
【0011】
従属請求項に記載された手段及び発展形態により、独立請求項１に示されている誘導センサアレイの好適な改善形態が可能である。
【0012】
特に好適には、周期的に繰り返されるループ構造部及び基本正弦波の周期性は、結合装置の周期性に対応させることができる。結合装置の周期性は、導電性結合セグメントの数によって決定することができる。誘導センサアレイが回転角度センサとして構成される場合、結合装置は、好適には、基体と、導電性結合セグメントを形成する複数のブレードとを有するロータとして構成されるものとしてよい。したがって、ロータとして構成された結合装置のブレードの数が、その周期性を決定する。誘導センサアレイが直線変位センサとして構成される場合、結合装置は、複数の導電性結合セグメントを有する立方体として構成されるものとしてよい。
【0013】
誘導センサアレイの好適な実施形態においては、少なくとも１つの高調波と基本正弦波との重畳は、少なくとも２つの加数を有するフーリエ級数として計算可能であり得る。このことは、少なくとも１つの受信コイルのための周期的に繰り返される少なくとも１つのループ構造部のレイアウトの特に簡単な計算を可能にする。
【0014】
誘導センサアレイの好適な実施形態においては、少なくとも１つの高調波の高調波次数は、基本正弦波の高調波次数の３倍又は５倍にすることができる。既に上述したように、基本正弦波の高調波次数又は周期性は、結合装置の周期性に対応させるので、少なくとも１つの高調波の高調波次数は、好適には、基本正弦波の周期性の３倍又は５倍の値に対応させることができる。
【0015】
誘導センサアレイのさらなる好適な実施形態においては、少なくとも１つの高調波は、基本正弦波に対して０°又は１８０°の位相オフセットを有し得る。しかしながら、もちろん、高調波は、任意の位相オフセットで変換することができる。さらに、基本正弦波との重畳のための少なくとも１つの高調波の振幅は、基本正弦波の振幅の－２０％から＋２０％までの間の範囲に設定可能であるものとするとよい。負の振幅は、好適には、１８０°の位相オフセットによって変換することができる。少なくとも１つの高調波の振幅は、センサ設計の枠内で、すべての許容誤差ケースを考慮に入れた最小の角度エラーしか生じないように最適化することができる。この目的のために、一般的な最適化方法を使用することができる。
【0016】
誘導センサアレイのさらなる好適な実施形態においては、受信構造部は、それぞれ周期的に繰り返されるループ構造部を有する２つの受信コイルを有するものとするとよい。ここでは、２つの受信コイルの周期的に繰り返されるループ構造部は、相互に９０°オフセットされるものとしてよく、それによって、第１の受信コイルはサインチャネルを形成し、第２の受信コイルはコサインチャネルを形成することができる。さらに、少なくとも１つの評価及び制御ユニットは、逆正接関数によってサインチャネルの信号及びコサインチャネルの信号から測定信号を決定するように構成されるものとしてよい。
【0017】
代替的に、受信構造部は、多相システムを形成する、周期的に繰り返されるループ構造部を有する３つの受信コイルを有し得る。ここでは、少なくとも１つの評価及び制御ユニットは、多相システムの信号の適当な位相変換を実施し、逆正接関数を用いて測定信号を決定するように構成されるものとしてよい。そのため、例えば、三相システムの信号を、クラーク変換を用いて２つの信号に変換することができ、次いで、そこから逆正接関数を用いて測定信号を決定することができる。
【0018】
本発明の一実施例が図面に示されており、以下の明細書において、より詳細に説明する。これらの図面においては、同一又は類似の機能を実行するコンポーネント又は要素に同一の参照符号が付されている。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【図1】本発明に係る誘導センサアレイの一実施例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0020】
発明の実施形態
図１乃至図３から明らかであるように、可動な本体３の運動を捕捉するための本発明に係る誘導センサアレイ１の図示の実施例は、可動な本体３に結合された少なくとも１つの可動な結合装置５と、少なくとも１つの励磁構造部８と少なくとも１つの受信構造部９とを有する少なくとも１つの回路支持体７を含む少なくとも１つの測定値捕捉装置１０とを備える。少なくとも１つの励磁構造部８は、動作中に周期的な交番信号を少なくとも１つの励磁構造部８に結合入力する、より詳細には示されていない少なくとも１つの発振回路に結合されている。少なくとも１つの可動な結合装置５は、少なくとも１つの励磁構造部８と、少なくとも１つの受信構造部９との間の誘導結合に影響を与える。少なくとも１つの評価及び制御ユニット１２は、少なくとも１つの受信構造部９に誘導された信号を評価し、可動な本体３の現在の位置についての測定信号ＭＳを決定する。ここでは、少なくとも１つの受信構造部９は、それぞれ、基本正弦波と当該基本正弦波の少なくとも１つの高調波との角度方向における重畳として構成されている、周期的に繰り返される少なくとも１つのループ構造部９．１，９．２を有する少なくとも１つの受信コイル９Ａ，９Ｂを含む。
図１乃至図３から明らかであるように、可動な本体３の運動を捕捉するための本発明に係る誘導センサアレイ１の図示の実施例は、可動な本体３に結合された少なくとも１つの可動な結合装置５と、少なくとも１つの励磁構造部８と少なくとも１つの受信構造部９とを有する少なくとも１つの回路支持体７を含む少なくとも１つの測定値捕捉装置１０とを備える。少なくとも１つの励磁構造部８は、動作中に周期的な交番信号を少なくとも１つの励磁構造部８に結合入力する、より詳細には示されていない少なくとも１つの発振回路に結合されている。少なくとも１つの可動な結合装置５は、少なくとも１つの励磁構造部８と、少なくとも１つの受信構造部９との間の誘導結合に影響を与える。少なくとも１つの評価及び制御ユニット１２は、少なくとも１つの受信構造部９に誘導された信号を評価し、可動な本体３の現在の位置についての測定信号ＭＳを決定する。ここでは、少なくとも１つの受信構造部９は、それぞれ、基本正弦波と当該基本正弦波の少なくとも１つの高調波との角度方向における重畳として構成されている、周期的に繰り返される少なくとも１つのループ構造部９．１，９．２を有する少なくとも１つの受信コイル９Ａ，９Ｂを含む。
【0021】
図示の実施例においては、可動な本体３は、回転軸線ＤＡを中心とする回転運動を実施するシャフト３Ａである。ここでは、誘導センサアレイ１は、可動な本体３の現在の回転角度を特定するために使用される。誘導センサアレイ１が回転角度センサとして構成される場合、少なくとも１つの受信構造部９は、結合装置５の円形運動経路に沿って延在する。誘導センサアレイ１の図示されていない代替的な実施例においては、可動な本体３は、誘導センサアレイ１によって捕捉され評価される直線運動を実施する。ここでは、誘導センサアレイ１は、可動な本体３の現在の位置を特定するために使用される。誘導センサアレイ１が直線変位センサとして構成される場合、少なくとも１つの受信構造部９は、結合装置５の直線運動経路に沿って延在する。
【0022】
図１乃至図３からさらに明らかであるように、誘導センサアレイ１は、図示の実施例においてはシャフト３Ａとして構成された回転可能な本体３に結合される、ロータ５Ａとして構成された結合装置５を含む。このロータ５Ａは、回路支持体７に対して回転可能でかつ円筒状の基体５．１を有し、この基体５．１には、径方向に突出するブレードとして構成される導電性結合セグメント５．２が配置されている。図示の実施例においては、ロータ５Ａは、９つのブレード又は導電性結合セグメント５．２を有しており、それらの数は、結合装置５及び誘導センサアレイ１について９つの周期性を設定している。評価及び制御ユニット１２は、サインチャネルの信号とコサインチャネルの信号とから逆正接関数によって測定信号ＭＳを決定する。
【0023】
以下においては、図２及び図３を参照して、受信構造部９の基本的な構造を、透過的に示された回路支持体７のもとで説明する。図２及び図３からさらに明らかであるように、第１の受信コイル９Ａの周期的に繰り返される第１のループ構造部９．１及び破線で示された第２の受信コイル９Ｂの周期的に繰り返される第２のループ構造部９．２は、それぞれ、２つの反転点９．４Ａ，９．４Ｂ，９．５Ａ，９．５Ｂの間を経過する２つのシャフト９．１Ａ，９．１Ｂ，９．２Ａ，９．２Ｂを有し、それらは互いに１８０°シフトされ、それぞれ基本正弦波と少なくとも１つの高調波との重畳に基づいている。特に図２からさらに明らかであるように、周期的に繰り返される第１のループ構造部９．１の第１のシャフト９．１Ａと、第１のシャフト９．１Ａに対して１８０°シフトされた第２のシャフト９．１Ｂとは、第１の反転点９．４Ａと第２の反転点９．４Ｂとの間を経過している。周期的に繰り返される第２のループ構造部９．２の第１のシャフト９．２Ａと、第１のシャフト９．２Ａに対して１８０°シフトされた第２のシャフト９．２Ｂとは、第３の反転点９．５Ａと第４の反転点９．５Ｂとの間を経過している。第２の受信コイル９Ｂの周期的に繰り返される第２のループ構造部９．２は、第１の受信コイル９Ａの周期的に繰り返される第１のループ構造部９．１に対して９０°シフトされている。２つの受信コイル９Ａ，９Ｂの周期的に繰り返されるループ構造部９．１，９．２の互いに１８０°シフトされたシャフト９．１Ａ，９．１Ｂ，９．２Ａ，９．２Ｂの間には、それぞれ面Ａ１，Ａ２が張り渡されており又は取り囲まれており、そこでは、異なる配向を有する磁場が誘導され、２つの受信コイル９Ａ，９Ｂの２つの周期的に繰り返されるループ構造部９．１，９．２のシャフト９．１Ａ，９．１Ｂ，９．２Ａ，９．２Ｂ内への対照的な連続方向が生じる。ここでは、そのような面対Ａ１，Ａ２の数が、第１の受信コイル９Ａ及び第２の受信コイル９Ｂの周期性を決定し、これは導電性結合セグメント５．２の数に対応し、したがって結合装置５の周期性に対応する。ここでは、これらの面対の数は、第２の受電構造９の第２の受電コイル９Ｂの周期性を決定し、第２の結合要素３Ｂの第２の導電性結合セグメント３．２Ｂの第２の数に対応する。ローマ数字のＩ乃至ＩＸは、それぞれ、第１の受信コイル９Ａの周期的に繰り返される第１のループ構造部９．１のシャフト９．１Ａ，９．１Ｂによって形成される面対Ａ１，Ａ２を表す。第２の受信コイル９Ｂの周期的に繰り返される第２のループ構造部９．２のシャフト９．２Ａ，９．２Ｂからの対応する面対Ａ１，Ａ２は、この目的のために時計回りに９０°シフトされている。図示の実施例においては、２つの受信コイル９Ａ，９Ｂの２つのループ構造部９．１，９．２の第１のシャフト９．１Ａ，９．２Ａは、それぞれ反時計回りに連続し、２つの受信コイル９Ａ，９Ｂの２つのループ構造部９．１，９．２の第２のシャフト９．１Ｂ，９．２Ｂは、それぞれ時計回りに連続する。評価及び制御ユニットとの電気的接続のために、２つの受信コイル９Ａ，９Ｂの２つのループ構造部９．１，９．２のそれぞれ第１のシャフト９．１Ａ，９．２Ａは分離されて評価及び制御ユニット１２に接続されている。
【0024】
図２及び図３からさらに明らかであるように、２つの受信コイル９Ａ，９Ｂの周期的に繰り返されるループ構造部９．１，９．２の区分は、回路支持体７の異なる層に配置されており、そのため、交差を容易に回避することができる。周期的に繰り返されるループ構造部９．１，９．２の様々な層に配置された区分は、スルーホール９．３を介して相互に電気的に接続されている。さらに、２つの受信コイル９Ａ，９Ｂの２つの周期的に繰り返されるループ構造部９．１，９．２の反転点９．４Ａ，９．４Ｂ，９．５Ａ，９．５Ｂも同様にスルーホール９．３として実現されている。
【0025】
誘導センサアレイ１の図示されていない代替的な実施例においては、受信構造部９は、周期的に繰り返されるループ構造部を有する少なくとも３つの受信コイルを有する。これらの少なくとも３つの受信コイルは、多相システムを形成する。ここでは、少なくとも１つの評価及び制御ユニット１２は、好適にはクラーク変換を用いて、多相システムの信号の適当な位相変換を実施し、逆正接関数を用いて測定信号ＭＳを決定する。
【0026】
誘導センサアレイ１の図示の実施例においては、２つの受信コイル９Ａ，９Ｂの繰り返されるループ構造部９．１，９．２のシャフト９．１Ａ，９．１Ｂ，９．２Ａ，９．２Ｂのための少なくとも１つの高調波と基本正弦波との重畳は、それぞれ少なくとも２つの加数を有するフーリエ級数として計算された。図示の実施例においては、少なくとも１つの高調波の高調波次数は、個々のシャフト９．１Ａ，９．１Ｂ，９．２Ａ，９．２Ｂの基本正弦波の高調波次数の５倍である。
【0027】
繰り返しループ構造部９．１，９．２の図示されていない代替的な実施例においては、少なくとも１つの高調波の高調波次数は、個々のシャフト９．１Ａ，９．１Ｂ，９．２Ａ，９．２Ｂの基本正弦波の高調波次数の３倍である。もちろん、個々のシャフト９．１Ａ，９．１Ｂ，９．２Ａ，９．２Ｂの幾何形状を設定するために、偶数倍の高調波次数又は少なくとも１つの高調波よりも高い高調波次数又は複数の高調波の組合せを使用することもでき、この場合、個々のシャフト９．１Ａ，９．１Ｂ，９．２Ａ，９．２Ｂは、それぞれ同等の基本波及び高調波を有する。
【0028】
図示の実施例においては、少なくとも１つの高調波は、対応するシャフト９．１Ａ，９．１Ｂ，９．２Ａ，９．２Ｂの基本正弦波に対する位相オフセットを有していない。補償すべき角度エラーに依存して、基本正弦波との重畳のための少なくとも１つの高調波の振幅は、基本正弦波の振幅の－２０％から＋２０％までの間の範囲に設定可能である。
【図1】
【図2】
【図3】
【手続補正書】
【提出日】2023-11-29
【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】
可動な本体（３）の運動を捕捉するための誘導センサアレイ（１）であって、
前記可動な本体（３）に結合された少なくとも１つの可動な結合装置（５）と、
少なくとも１つの励磁構造部（８）と少なくとも１つの受信構造部（９）とを有する少なくとも１つの回路支持体（７）を含む少なくとも１つの測定値捕捉装置（１０）と、
を備える誘導センサアレイ（１）において、
前記少なくとも１つの励磁構造部（８）は、動作中に周期的な交番信号を前記少なくとも１つの励磁構造部（８）に結合入力する少なくとも１つの発振回路に結合され、
前記少なくとも１つの可動な結合装置（５）は、前記少なくとも１つの励磁構造部（８）と前記少なくとも１つの受信構造部（９）との間の誘導結合に影響を与えるように構成されており、
少なくとも１つの評価及び制御ユニット（１２）は、前記少なくとも１つの受信構造部（９）に誘導された信号を評価し、前記可動な本体（３）の現在の位置についての測定信号（ＭＳ）を決定するように構成されており、
前記少なくとも１つの受信構造部（９）は、それぞれ、基本正弦波と当該基本正弦波の少なくとも１つの高調波との角度方向における重畳として構成された周期的に繰り返される少なくとも１つのループ構造部（９．１，９．２）を有する少なくとも１つの受信コイル（９Ａ，９Ｂ）を含む、
誘導センサアレイ（１）。
前記可動な本体（３）に結合された少なくとも１つの可動な結合装置（５）と、
少なくとも１つの励磁構造部（８）と少なくとも１つの受信構造部（９）とを有する少なくとも１つの回路支持体（７）を含む少なくとも１つの測定値捕捉装置（１０）と、
を備える誘導センサアレイ（１）において、
前記少なくとも１つの励磁構造部（８）は、動作中に周期的な交番信号を前記少なくとも１つの励磁構造部（８）に結合入力する少なくとも１つの発振回路に結合され、
前記少なくとも１つの可動な結合装置（５）は、前記少なくとも１つの励磁構造部（８）と前記少なくとも１つの受信構造部（９）との間の誘導結合に影響を与えるように構成されており、
少なくとも１つの評価及び制御ユニット（１２）は、前記少なくとも１つの受信構造部（９）に誘導された信号を評価し、前記可動な本体（３）の現在の位置についての測定信号（ＭＳ）を決定するように構成されており、
前記少なくとも１つの受信構造部（９）は、それぞれ、基本正弦波と当該基本正弦波の少なくとも１つの高調波との角度方向における重畳として構成された周期的に繰り返される少なくとも１つのループ構造部（９．１，９．２）を有する少なくとも１つの受信コイル（９Ａ，９Ｂ）を含む、
誘導センサアレイ（１）。
【請求項2】
前記周期的に繰り返されるループ構造部（９．１，９．２）及び前記基本正弦波の周期性は、前記結合装置（５）の周期性に対応する、
請求項１に記載の誘導センサアレイ（１）。
請求項１に記載の誘導センサアレイ（１）。
【請求項3】
前記少なくとも１つの高調波と前記基本正弦波との重畳は、少なくとも２つの加数を有するフーリエ級数として計算可能である、
請求項１に記載の誘導センサアレイ（１）。
請求項１に記載の誘導センサアレイ（１）。
【請求項4】
前記少なくとも１つの高調波の高調波次数は、前記基本正弦波の高調波次数の３倍又は５倍である、
請求項１に記載の誘導センサアレイ（１）。
請求項１に記載の誘導センサアレイ（１）。
【請求項5】
前記少なくとも１つの高調波は、前記基本正弦波に対して０°又は１８０°の位相オフセットを有する、
請求項１に記載の誘導センサアレイ（１）。
請求項１に記載の誘導センサアレイ（１）。
【請求項6】
前記基本正弦波との重畳のための少なくとも１つの高調波の振幅は、前記基本正弦波の振幅の－２０％から＋２０％までの間の範囲に設定可能である、
請求項１に記載の誘導センサアレイ（１）。
請求項１に記載の誘導センサアレイ（１）。
【請求項7】
前記受信構造部（９）は、それぞれ周期的に繰り返されるループ構造部（９．１，９．２）を有する２つの受信コイル（９Ａ，９Ｂ）を有し、前記２つの受信コイル（９Ａ，９Ｂ）の前記周期的に繰り返されるループ構造部（９．１，９．２）は、相互に９０°オフセットされ、それによって、第１の受信コイル（９Ａ）はサインチャネルを形成し、第２の受信コイル（９Ｂ）はコサインチャネルを形成する、
請求項１に記載の誘導センサアレイ（１）。
請求項１に記載の誘導センサアレイ（１）。
【請求項8】
前記少なくとも１つの評価及び制御ユニット（１２）は、逆正接関数によって前記サインチャネルの信号及び前記コサインチャネルの信号から前記測定信号（ＭＳ）を決定するように構成されている、
請求項７に記載の誘導センサアレイ（１）。
請求項７に記載の誘導センサアレイ（１）。
【請求項9】
前記受信構造部（９）は、多相システムを形成する、周期的に繰り返されるループ構造部を有する３つの受信コイルを有する、
請求項１に記載の誘導センサアレイ（１）。
請求項１に記載の誘導センサアレイ（１）。
【請求項10】
前記少なくとも１つの評価及び制御ユニット（１２）は、前記多相システムの信号の位相変換を実施し、逆正接関数を用いて前記測定信号（ＭＳ）を決定するように構成されている、
請求項９に記載の誘導センサアレイ（１）。
請求項９に記載の誘導センサアレイ（１）。
【請求項11】
前記可動な本体（３）は、回転軸線（ＤＡ）を中心とする回転運動を実行し又は直線運動を実行する、
請求項１に記載の誘導センサアレイ（１）。
請求項１に記載の誘導センサアレイ（１）。
【外国語明細書】