特許 7088775 磁歪式トルクセンサのための改善された間隙補償

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-06-13

(45)【発行日】2022-06-21

(54)【発明の名称】磁歪式トルクセンサのための改善された間隙補償

(51)【国際特許分類】

   G01L 3/10 20060101AFI20220614BHJP

【ＦＩ】

G01L3/10 301M

【請求項の数】 15

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2018147311

(22)【出願日】2018-08-06

(65)【公開番号】P2019060854

(43)【公開日】2019-04-18

【審査請求日】2021-05-11

(31)【優先権主張番号】15/675,269

(32)【優先日】2017-08-11

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】503230014

【氏名又は名称】ベントリー・ネバダ・エルエルシー

(74)【代理人】

【識別番号】110002871

【氏名又は名称】弁理士法人坂本国際特許商標事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100137545

【弁理士】

【氏名又は名称】荒川 聡志

(74)【代理人】

【識別番号】100105588

【弁理士】

【氏名又は名称】小倉 博

(72)【発明者】

【氏名】ダン・トゥ・ルー

(72)【発明者】

【氏名】ブライアン・エフ・ハワード

(72)【発明者】

【氏名】ペッカ・タパニ・シピラ

【審査官】森 雅之

(56)【参考文献】

【文献】欧州特許出願公開第３２９０８８５（ＥＰ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１４／０３６６６３７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１５／０２９２９６２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１６／０２５２４１５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１８／００５８９５８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特許第２５７４０２３（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】特公平７－２６８８０（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】特公平４－６２３２７（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】特公平４－６２３２８（ＪＰ，Ｂ２）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｌ

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

センサヘッド（１０６、２０２）を備えた磁歪式センサであって、
前記センサヘッド（１０６、２０２）は、
駆動電流（２４４）に応答して磁束を生成するように構成されている駆動用コイル（２１２）を結合している駆動ポール（２３４）と、
それぞれの検出ポール（２３６）に結合された２つの磁気センサであって、２つの磁気センサによって検出される第１の磁束および第２の磁束に少なくとも基づいて第１の信号（１１０ｓ、２４８）を出力するようにそれぞれ構成され、検出された前記第１の磁束は前記生成される磁束と、前記センサヘッド（１０６、２０２）とターゲット（１０４、２２２）との間の間隙（２２４）および前記ターゲット（１０４、２２２）との相互作用から生じ、検出された前記第２の磁束は前記生成される磁束と前記間隙（２２４）の相互作用から生じる、２つの磁気センサと、
前記駆動ポール（２３４）に結合された近接コイル（２１６）であって、前記第１の磁束、前記第２の磁束、および近接コイル（２１６）によって検出される第３の磁束に少なくとも基づいて第２の信号（１１２ｓ、２５２）を出力するように構成され、前記第３の磁束は前記生成される磁束と前記間隙（２２４）の相互作用から生じる、近接コイル（２１６）と、
前記センサヘッド（１０６、２０２）と電気的に接続しているコントローラ（１１４、２０４）であって、
前記第１の信号（１１０ｓ、２４８）および前記第２の信号（１１２ｓ、２５２）を受信し、
前記第１の信号（１１０ｓ、２４８）および前記第２の信号（１１２ｓ、２５２）に基づいて前記間隙（２２４）を決定し、
前記第１の信号（１１０ｓ、２４８）および前記第２の信号（１１２ｓ、２５２）から決定される前記間隙（２２４）に基づいて前記第１の信号（１１０ｓ、２４８）から前記ターゲット（１０４，２２２）に加えられる力を決定する
ように構成されているコントローラ（１１４、２０４）と、を備える、磁歪式センサ。

【請求項2】

前記力はトルクである、請求項１記載の磁歪式センサ。

【請求項3】

前記２つの磁気センサは、前記駆動ポール（２３４）に対してほぼ対称的に配置される、請求項１又は２記載の磁歪式センサ。

【請求項4】

検出された前記第３の磁束は、前記ターゲット（１０４、２２２）の電磁特性からほぼ独立している、請求項１から３のいずれか１項記載の磁歪式センサ。

【請求項5】

前記第２の磁束および前記第３の磁束は、前記ターゲット（１０４、２２２）に衝突するのを避けるように配置されている、請求項１から４のいずれか１項記載の磁歪式センサ。

【請求項6】

磁歪式トルクセンサ（１１０）のコアに設けられた駆動ポール（２３４）に結合されている駆動用コイル（２１２）を用いて、第１の領域、第２の領域、および第３の領域を通じて延びる磁束を生成するステップであって、前記第１の領域はターゲット（１０４、２２２）、一対の第１のセンサ、および第２のセンサを含み、前記第２の領域は前記一対の第１のセンサおよび前記第２のセンサを含み、前記第３の領域は前記第２のセンサを含む、磁束を生成するステップと、
前記生成される磁束と、前記第２のセンサと前記ターゲット（１０４、２２２）の間の間隙（２２４）および前記ターゲット（１０４、２２２）との相互作用から生じる第１の磁束と、前記生成される磁束と前記間隙（２２４）との相互作用から生じる第２の磁束との組み合わせを、前記一対の第１のセンサが測定するステップと、
前記第１の磁束、前記第２の磁束、および第３の磁束の組み合わせを、前記第２のセンサが測定するステップであって、前記第３の磁束は、前記生成される磁束と前記間隙（２２４）の相互作用から生じる、前記第２のセンサが測定するステップと、
前記一対の第１のセンサによって測定される前記第１の磁束および前記第２の磁束の組み合わせと、前記第２のセンサによって測定される前記第１の磁束、前記第２の磁束、および前記第３の磁束との組み合わせと、に基づいて前記間隙（２２４）を決定するステップと、
前記間隙（２２４）に基づいて前記一対の第１のセンサによって測定される前記第１の磁束および前記第２の磁束の組み合わせから前記ターゲット（１０４、２２２）に加えられる力を決定するステップと、
を含み、
前記磁歪式トルクセンサ（１１０）のコアは、基部と、前記基部から外方に延びる前記駆動ポール（２３４）と、前記基部から外方に延びる少なくとも２つの検出ポール（２３６）と、を備え、前記一対の第１のセンサのうちの各センサが前記検出ポール（２３６）にそれぞれ配置され、前記第２のセンサが前記駆動ポール（２３４）に配置されるように構成されている、近接検出方法。

【請求項7】

前記一対の第１のセンサによって測定される前記第１の磁束および前記第２の磁束と前記第２のセンサによって測定される前記第１の磁束、前記第２の磁束、および前記第３の磁束との組み合わせに基づいて前記第３の磁束を決定するステップと、
前記第３の磁束に基づいて前記間隙（２２４）を決定するステップと
をさらに含む、請求項６記載の近接検出方法。

【請求項8】

前記第３の磁束は、前記ターゲット（１０４、２２２）の電磁特性からほぼ独立している、請求項７記載の近接検出方法。

【請求項9】

前記第２の磁束および前記第３の磁束は、前記ターゲット（１０４、２２２）に衝突するのを避けるように配置されている、請求項６から８のいずれか１項記載の近接検出方法。

【請求項10】

前記第１および第２のセンサの各々は、それぞれ内部を通じ延びる磁場に基づいて信号を出力するように構成された誘導センサである、請求項６から９のいずれか１項記載の近接検出方法。

【請求項11】

前記一対の第１のセンサは、前記生成される磁束の源に対してほぼ対称的に配置される、請求項６から１０のいずれか１項記載の近接検出方法。

【請求項12】

磁歪式トルクセンサ（１１０）の駆動ポール（２３４）に結合されている駆動用コイル（２１２）を用いて磁束を生成するステップと、
前記磁歪式トルクセンサ（１１０）のそれぞれの検出ポール（２３６）に結合された２つの磁気センサが、前記２つの磁気センサによって検出される第１の磁束および第２の磁束に少なくとも基づいて第１の信号（１１０ｓ、２４８）を出力するステップであって、検出された前記第１の磁束は前記生成される磁束と、ターゲット（１０４、２２２）および間隙（２２４）ならびに２つの前記検出ポール（２３６）との相互作用から生じ、当該間隙（２２４）は前記磁歪式トルクセンサ（１１０）と前記ターゲット（１０４、２２２）の間にあり、検出された前記第２の磁束は前記生成される磁束と前記間隙（２２４）および前記２つの検出ポール（２３６）との相互作用から生じる、第１の信号（１１０ｓ、２４８）を出力するステップと、
前記駆動ポール（２３４）に結合された近接コイル（２１６）が、前記第１の磁束、検出された前記第２の磁束、および前記近接コイル（２１６）によって検出される第３の磁束の組み合わせに少なくとも基づいて第２の信号（１１２ｓ、２５２）を出力するステップであって、前記第３の磁束は前記生成される磁束と前記間隙（２２４）の相互作用から生じる、第２の信号（１１２ｓ、２５２）を出力するステップと、
前記第１の信号（１１０ｓ、２４８）および前記第２の信号（１１２ｓ、２５２）に基づいて前記間隙（２２４）を決定するステップと、
前記第１の信号（１１０ｓ、２４８）および前記第２の信号（１１２ｓ、２５２）から決定される前記間隙（２２４）に基づいて前記第１の信号（１１０ｓ、２４８）から前記ターゲット（１０４、２２２）に加えられるトルクを決定するステップと、
を含む、検出方法。

【請求項13】

前記２つの磁気センサは、前記駆動ポール（２３４）に対してほぼ対称的に配置される、請求項１２記載の検出方法。

【請求項14】

検出された前記第３の磁束は、前記生成される磁束と前記間隙（２２４）の相互作用のみから生じる、請求項１２又は１３記載の検出方法。

【請求項15】

前記第２の磁束および前記第３の磁束は、前記ターゲット（１０４、２２２）に衝突するのを避けるように配置されている、請求項１２から１４のいずれか１項記載の検出方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、磁歪式センサおよび検出方法に関する。

【背景技術】

【0002】

センサは、設備を監視するために様々な産業において使用され得る。一例として、トルクセンサは、回転機械部品（例えば、シャフト）を監視し、監視対象の部品に加えられるトルクを表す信号を出力するため使用され得る。測定されたトルクと設計仕様を比較することによって、監視対象の部品がこれらの仕様内で動作しているか判定することができる。

【0003】

磁歪式トルクセンサは、トルクを測定するために磁場を用いるタイプのセンサである。一般に、磁歪は、磁場が存在するときの材料の形状の変化（例えば、膨張または収縮）を特徴付ける強磁性材料の特性である。逆に、透磁率などの強磁性材料の磁気特性（材料内の磁場の発生を支える能力）は、材料に加えられるトルクに応答して変化し得る。磁歪式トルクセンサは、シャフトを透過する磁束を生成することができるとともに、この磁歪式トルクセンサがシャフトと相互作用するときの磁束を検出することができる。シャフトに加えられるある量のトルクが変化するとき、磁歪式センサは、検出された磁束に基づいてシャフトに加えられるトルクを表す信号を出力することができる。

【0004】

しかしながら磁気トルクセンサと監視対象の部品を隔てる距離または間隙は、回転中の監視対象の部品の振動および／または形状の変動により変化し得る。これらの距離の変化によって、加えられるトルクとは独立している磁歪式トルクセンサによって検出された磁束の変動が引き起こされ得る。したがって、検出された磁束に基づいて磁歪式トルクセンサによって取得されるトルク測定値は、シャフト上の実際のトルクから逸れる場合がある。

【発明の概要】

【0005】

概して、トルクセンサなどの磁歪式センサを間隙補償するシステムおよび方法が提供される。

【0006】

一実施形態では、磁歪式センサが提供され、この磁歪式センサは、駆動ポールと、それぞれの検出ポールに結合された２つの磁気センサと、近接コイルとを備えたセンサヘッドを備えることができる。駆動ポールは、駆動電流に応答して磁束を生成するように構成することができる駆動用コイルをそこに結合していることができる。２つの磁気センサは、この２つの磁気センサによって検出される第１の磁束および第２の磁束に少なくとも基づいて第１の信号を出力するようにそれぞれ構成することができる。検出された第１の磁束は生成される磁束とターゲットの相互作用から生じ、間隙はセンサヘッドとターゲットとの間にあり、２つの検出ポールおよび検出された第２の磁束は生成される磁束と間隙の相互作用から生じ得る。近接コイルは、駆動ポールに結合され得るものであり、近接コイルは、第１の磁束、検出された第２の磁束、および近接コイルによって検出される第３の磁束に少なくとも基づいて第２の信号を出力するように構成することができる。第３の磁束は、生成される磁束と間隙の相互作用から生じ得る。

【0007】

別の実施形態では、センサは、センサヘッドと電気的に接続しているコントローラを備えることができる。コントローラは、第１の信号および第２の信号を受信し、第１の信号に基づいてターゲットに加えられる力を決定し、第１の信号および第２の信号に基づいて間隙を決定し、第１の信号および第２の信号から決定される間隙に基づいて第１の信号から決定される力を調整するように構成することができる。

【0008】

別の実施形態では、力は、トルクとすることができる。

【0009】

別の実施形態では、２つの磁気センサは、駆動ポールに対してほぼ対称的に配置することができる。

【0010】

別の実施形態では、検出された第３の磁束は、ターゲットの電磁特性からほぼ独立していることができる。

【0011】

別の実施形態では、第２および第３の磁束は、ターゲットに衝突するのを避けることができる。

【0012】

ターゲットの近接を測定する方法も提供される。一実施形態では、方法は、第１の領域、第２の領域、および第３の領域を通じて延びる磁束を生成するステップであって、第１の領域はターゲット、一対の第１のセンサ、および第２のセンサを含み、第２の領域は一対の第１のセンサおよび第２のセンサを含み、第３の領域は第２のセンサを含む、磁束を生成するステップと、生成される磁束とターゲットの相互作用から生じる第１の磁束と、生成される磁束と第２のセンサおよびターゲットの間の間隙との相互作用から生じる第２の磁束との組み合わせを、一対の第１のセンサが測定するステップと、第１の磁束、第２の磁束、および第３の磁束の組み合わせを、第２のセンサが測定するステップであって、第３の磁束は、生成される磁束と間隙の相互作用から生じる、第２のセンサが測定するステップとを含むことができる。

【0013】

一実施形態では、方法は、一対の第１のセンサによって測定される第１および第２の磁束と第２のセンサによって測定される第１、第２、および第３の磁束との組み合わせに基づいて第３の磁束を決定するステップと、第３の磁束に基づいて間隙を決定するステップとを含むこともできる。

【0014】

別の実施形態では、第３の磁束は、ターゲットの電磁特性からほぼ独立していることができる。

【0015】

別の実施形態では、第２および第３の磁束は、ターゲットに衝突するのを避けることができる。

【0016】

別の実施形態では、第１および第２のセンサの各々は、それぞれ内部を通じ延びる磁場に基づいて信号を出力するように構成された誘導センサであってもよい。

【0017】

別の実施形態では、一対の第１のセンサは、生成される磁束の源に対してほぼ対称的に配置されてもよい。

【0018】

間隙変動に対してトルク測定値を補償する方法も提供される。一実施形態では、方法は、磁歪式トルクセンサの駆動ポールに結合されている駆動用コイルを用いて磁束を生成するステップと、磁歪式センサのそれぞれの検出ポールに結合された２つの磁気センサが、２つの磁気センサによって検出される第１の磁束および第２の磁束に少なくとも基づいて第１の信号を出力するステップであって、検出された第１の磁束は生成される磁束とターゲットの相互作用から生じ得、間隙は磁歪式トルクセンサとターゲットの間および２つの検出ポール間にあり、検出された第２の磁束は生成される磁束と間隙および２つの検出ポールとの相互作用から生じ得る第１の信号を出力するステップと、駆動ポールに結合された近接コイルが、第１の磁束、検出された第２の磁束、および近接コイルによって検出される第３の磁束の組み合わせに少なくとも基づいて第２の信号を出力するステップであって、第３の磁束は生成される磁束と間隙の相互作用から生じ得る、第２の信号を出力するステップとを含むことができる。

【0019】

一実施形態では、この方法は、第１の信号に基づいてターゲットに加えられるトルクを決定するステップと、第１の信号および第２の信号に基づいて間隙を決定するステップと、第１の信号および第２の信号から決定される間隙に基づいて第１の信号から決定されるトルクを調整するステップとを含むこともできる。

【0020】

別の実施形態では、力はトルクであり得る。

【0021】

別の実施形態では、２つの磁気センサは、駆動ポールに対してほぼ対称的に配置されてもよい。

【0022】

別の実施形態では、検出された第３の磁束は、生成される磁束と間隙の相互作用のみから生じ得る。

【0023】

別の実施形態では、第２および第３の磁束は、ターゲットに衝突するのを避けることができる。

【0024】

これらおよび他の特徴は、添付図面と共に参照される以下の詳細な説明からより容易に理解されよう。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】トルクセンサおよび近接センサを備えたセンサヘッドを有する磁歪式トルクセンサを含む動作環境の例示的な一実施形態を示す図である。

【図2】コアと駆動用コイルと２つ以上の磁気センサと近接センサとを有するセンサヘッドを備える図１の磁歪式トルクセンサの例示的な一実施形態の断面図である。

【図3】駆動用コイルによって生成された空間的分布の磁束を示す図２のセンサヘッドの断面図である。

【図4】図２の磁歪式トルクセンサのコアの例示的な実施形態の平面図である。

【図5】ターゲットのトルクおよび近接を測定する方法の例示的な実施形態を示す流れ図である。

【発明を実施するための形態】

【0026】

図面は必ずしも原寸に比例しないことに留意されたい。図面は、本明細書に開示した主題の典型的な態様のみを示すことが意図されるものであり、したがって、本開示の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。当業者は、本明細書に具体的に説明されるとともに添付図面に示されるシステム、装置、および方法は非限定の例示的な実施形態であり、本発明の範囲は特許請求の範囲によってのみ定められることを理解されよう。

【0027】

次に、本明細書に開示したシステム、装置、および方法の構造、機能、作製、および使用に関する原理の概要を示すために、いくつかの例示的な実施形態を説明する。これらの実施形態の１つまたは複数の例は、添付図面に示されている。例示的な一実施形態に関連して図示または説明された特徴は、他の実施形態の特徴と組み合わされてもよい。そのような修正および変更は、本発明の範囲内に含まれることが意図される。さらに、本開示では、各実施形態の同じ名称の構成部品は、概して、同様の特徴を有し、したがって、特定の実施形態の範囲内で、同じ名称の各構成部品のそれぞれの特徴は、必ずしも完全に詳述されているものではない。

【0028】

トルクセンサなどの磁歪式センサは、磁束を生成する駆動要素と、シャフトに加えられるトルクを決定するために磁束がターゲット（例えば、回転機械シャフト）と相互作用するときに磁束を測定する検出要素とを備えることができる。いくつかの例では、検出要素によって検出される磁束は、ターゲットからの距離または間隙の変化に非常に敏感であり得るとともに、これらの間隙の変動は、検出された磁束から決定されるトルク測定値に誤差を導入し得る。トルク測定値の品質を改善するため、この間隙の変化が、間隙の変動についてトルク測定値を補償するために測定され得る。一例として、非接触近接センサが、磁歪式センサが生成する磁束の測定値から間隙を決定するために使用され得る。しかしながら、これらの非接触近接センサによって取得される間隙測定値の精度は、検出された磁場を間隙とは独立して変動させるターゲットの電磁特性の変化によって損なわれ得る。したがって、間隙変化による測定された磁束の変化をターゲットの電磁特性による測定された磁束の変化から分離する改善された間隙補償測定値が、磁歪式トルクセンサと共に使用することでトルク測定値の精度を高めるために提供される。

【0029】

回転機械部品のトルクを測定する検出システムおよび対応する方法の各実施形態が、本明細書に説明される。しかしながら、本開示の各実施形態は、限定されるものではなく、回転機械部品または固定機械部品に加えられる他の力を測定するために用いられてもよい。

【0030】

図１は、間隙補償式トルク検出システム１０２とターゲット１０４とを含む動作環境１００の例示的な一実施形態を示す。間隙補償式トルク検出システム１０２は、センサヘッド１０６と、トルクセンサ１１０と、近接センサ１１２と、コントローラ１１４とを備える磁歪式トルク検出システムであり得る。トルクセンサ１１０は、センサヘッド１０６内に配置することができるとともに、トルクセンサ１１０は、ターゲット１０４の選択部分に加えられるトルクを表す第１の信号１１０ｓを生成するように構成され得る。近接センサ１１２は、センサヘッド１０６内に配置することもできるとともに、近接センサ１１２は、それ自体とターゲット１０４の選択部分との間の間隙Ｇを表す第２の信号１１２ｓを生成するように構成することができる。

【0031】

使用時、センサヘッド１０６は、トルク測定値および間隙測定値を取得するためにターゲット１０４に近接して配置することができる。コントローラ１１４は、第１および第２の信号１１０ｓ、１１２ｓを受信するように構成することができるとともに、コントローラ１１４は、ターゲット１０４の選択部分に加えられるトルクを決定することができる。コントローラ１１４は、ターゲット１０４の電磁特性の変動からほぼ独立している間隙Ｇを測定することもできる。第１の信号１１０ｓおよび測定された間隙Ｇから、コントローラ１１４は、（例えば、ターゲットの振動および／または幾何学的変動による）間隙Ｇの変化を補償するために、トルクセンサ１１０によって決定されたトルクを調整することもできる。このようにして、トルク測定値の精度を向上させることができる。

【0032】

いくつかの実施形態では、センサヘッド１０６は、ターゲット１０４に対して所望の向きおよび／または位置でセンサヘッド１０６を配置するようにフレームまたは他の固定取付具（図示せず）に結合することができる。他の実施形態では、トルク測定値および間隙測定値は、ターゲット１０４が（例えば、縦軸Ａ周りに）回転している間に、またはターゲットが静止している間に、ターゲット１０４から取得することができる。他の実施形態は、開示した本主題の範囲内にある。

【0033】

図２は、コントローラ２０４と電気的に接続しているセンサヘッド２０２を備える間隙補償式トルク検出システム２００の例示的な一実施形態の断面図である。センサヘッド２０２は、コア２１０と駆動用コイル２１２と２つ以上の磁気センサ（例えば、検出コイル２１４ａ、２１４ｂ）とを備えるトルクセンサを収容するハウジング２０６を形成することができる。センサヘッド２０２は、近接コイル２１６を備えた近接センサを備えることもできる。以下により詳細に説明されるように、トルクセンサは、ターゲット２２２の選択部分２２０（例えば、センサヘッド２０２に対向して配置されるターゲット２２２の一部）に加えられるトルクを測定するように構成することができる。近接センサは、トルク測定値がトルクセンサによって取得されるのと同時に、センサヘッド２０２（例えば、ハウジング２０６の遠位端２０６ｄ）とターゲット２２２の選択部分２２０との間の間隙２２４を測定するように構成することができる。

【0034】

ターゲット２２２は、回転するように構成されている任意の機械または設備２２６の部品であり得る。回転部品の例には、限定するものではないが、シャフトおよびロータが含まれ得る。回転部品を組み込む機械および設備２２６の例には、限定するものではないが、ターボ機械（例えば、タービンエンジン、圧縮機、ポンプ、およびそれらの組み合わせ）、発電機、内燃機関、およびそれらの組み合わせが含まれ得る。力または負荷は、ターゲット２２２が負荷を回転および駆動することを可能にするように、駆動装置２３０（例えば、往復動機関、内燃機関、タービンエンジン、電気モータなど）によってターゲット２２２に加えられ得る。ターゲット２２２は、限定するものではないが、鉄、鋼鉄、ニッケル、コバルト、およびそれらの合金などの強磁性材料を含む材料から形成することができる。いくつかの実施形態では、ターゲット２２２は、磁化されていなくてもよい。他の実施形態では、ターゲット２２２は、磁化されていてもよい。

【0035】

コア２１０は、基部２３２と、少なくとも３つの細長いポール２３４、２３６ａ、２３６ｂとを備えることができる。ポール２３４、２３６ａ、２３６ｂは、基部２３２から外の方へ延びることができるとともに、それらは、選択された距離だけ互いから離れることができる。コア２１０は、任意の強磁性材料から形成することができる。例には、限定するものではないが、鉄、鋼鉄、ニッケル、コバルト、およびそれらの合金が含まれ得る。ポール２３４のうちの１つは、駆動用コイル２１２が巻き回される駆動ポールであり得る。ポール２３６ａ、２３６ｂは、検出コイル２１４ａ、２１４ｂが巻き回される検出ポールであり得る。いくつかの実施形態では、検出ポール２３６ａ、２３６ｂは、駆動ポール２３４を中心にしてほぼ対称的に配置され得る。

【0036】

駆動用コイル２１２および検出コイル２１４ａ、２１４ｂは、それぞれコントローラ２０４と電気的に接続することができる。図２に示すように、コントローラ２０４は、有線接続または無線接続によって励振源ＥＳ２４０に電気的に接続することができる。高周波（ＲＦ）送信機などの無線通信装置は、励振源ＥＳ２４０と一体のＲＦ受信機に信号を送信するためにコントローラ２０４と一体とすることができる。図２にも示すように、コントローラ２０４は、センサヘッド２０２から離して配置することができる。しかしながら、代替の実施形態（図示せず）では、コントローラ２０４は、センサヘッド２０２内に配置されてもよい。

【0037】

電源２４２（例えば、電気コンセント、発電機、電池など）は、コントローラ２０４と励振源ＥＳ２４０とに電力を供給することができる。励振源ＥＳ２４０は、駆動電流２４４（例えば、交流電流）を駆動用コイル２１２に送り届けるように構成することができ、コントローラ２０４は、励振源ＥＳ２４０によって駆動用コイル２１２へ送り届けられる駆動電流２４４の特性（例えば、周波数、振幅など）を制御するように構成することができる。コントローラ２０４は、汎用または特定用途向けプロセッサ２４６を用いる任意の計算装置とすることができる。いずれの場合でも、コントローラ２０４は、周波数、振幅、およびそれらの組み合わせなどの駆動電流２４４の特性に関連した命令を記憶するメモリ２５０を備えることができる。メモリ２５０は、以下により詳細に説明するように、センサ信号（例えば、トルク信号２４８ａ、２４８ｂ、および近接信号２５２）を用いてトルク測定値、改善された間隙測定値を決定し、改善されたトルク測定値に基づいてトルク測定値を補償する命令およびアルゴリズムを備えることもできる。プロセッサ２４６は、１つまたは複数の処理装置を備えることができ、メモリ２５０は、方法を実行するとともに本明細書に記載されたアクションを制御するためにプロセッサ２４６によって実行可能な命令をまとめて記憶する１つまたは複数の有形の非一時的な機械可読媒体を備えることができる。

【0038】

駆動電流２４４は、駆動用コイル２１２を通過し、これによって磁束２５４ａ、２５４ｂを生成することができる。磁束２５４ａ、２５４ｂの少なくとも一部は、コア２１０およびターゲット２２２を透過し、検出コイル２１４ａ、２１４ｂおよび近接コイル２１６を通過し、コア２１０（例えば、検出ポール２３６ａ、２３６ｂ）を介して駆動用コイル２１２の戻ることができる。このようにして、磁気ループが、トルクセンサおよびターゲット２２２を通じて形成され得る。以下により詳細に説明されるように、磁束２５４ａ、２５４ｂとは異なる空間分布を有するさらなる磁束が存在することもできる。

【0039】

検出コイル２１４ａ、２１４ｂは、ターゲット２２２から出る磁束２５４ａ、２５４ｂを測定するために使用することができる。ターゲット２２２に加えられる力（例えば、圧縮、引張り、ねじれなど）は、ターゲット２２２の透磁率を変化させ得るので、検出コイル２１４ａ、２１４ｂによって検出される磁束２５４ａ、２５４ｂは、変化し得る。したがって、ターゲット２２２に加えられるトルクは、駆動用コイル２１２によって生成される磁束２５４ａ、２５４ｂに対しての検出コイル２１４ａ、２１４ｂによって検出される磁束２５４ａ、２５４ｂの変化に基づいて決定することができる。検出コイル２１４ａ、２１４ｂは、磁束２５４ａ、２５４ｂの変化（例えば、差）を示すトルク信号２４８ａ、２４８ｂをコントローラ２０４へ送信するように構成することができる。検出ポール２３６ａ、２３６ｂが駆動ポール２３４に対して対称的に配置される状況下では、検出コイル２１４ａ、２１４ｂによって検出される磁束２５４ａ、２５４ｂは同じであり得、その結果として、生成されるトルク信号２４８ａ、２４８ｂも同じである。

【0040】

代替実施形態では、ターゲット２２２出るから磁束２５４ａ、２５４ｂは、検出コイル２１４ａ、２１４ｂ以外の副次的な磁気センサ（図示せず）によって測定することもできる。副次的な磁気センサは、検出コイル２１４ａ、２１４ｂと同様に構成することができ、それらは、磁束２５４ａ、２５４ｂの変化（例えば、差）を示すトルク信号２４８ａ、２４８ｂをコントローラ２０４へ送信することができる。検出コイル２１４ａ、２１４ｂに応答して、副次的な磁気センサは、検出ポール２３６ａ、２３６ｂから離れて位置してもよく、その代わりに、磁束２５４ａ、２５４ｂと干渉しない材料から形成されたカップリングによって検出ポール２３６ａ、２３６ｂに結合されてもよい。すなわち、副次的な磁気センサは、ターゲット２２２から出る磁束２５４ａ、２５４ｂを測定することができるコイルまたは任意の他の磁気センサであり得る。副次的な磁気センサの位置は、駆動ポール２３４に対してほぼ対称的であり得る。

【0041】

トルク信号２４８ａ、２４８ｂは、有線接続または無線接続によってコントローラ２０４（例えば、受信機２５６）へ伝えることができる。一例として、ＲＦ送信機などの無線通信装置は、コントローラ２０４と一体のＲＦ受信機へ信号を送信するために、（例えば、検出コイル２１４に近接した）センサヘッド２０２と一体とすることができる。受信機２５６は、トルク信号２４８ａ、２４８ｂをプロセッサ２４６へ送信する（例えば、２６０）前にトルク信号２４８ａ、２４８ｂをコンディショニングすることができる電子部品（例えば、増幅器、フィルタなど）を備えてもよい。他の実施形態では、トルク信号２４８ａ、２４８ｂは、プロセッサ２４６によって処理された後にコンディショニングされてもよい。

【0042】

検出コイル２１４ａ、２１４ｂからトルク信号２４８ａ、２４８ｂを受信すると、プロセッサ２４６は、トルク信号２４８ａ、２４８ｂを処理してターゲット２２２に加えられるトルクを推定することができる。すなわち、プロセッサ２４６は、予め記憶されたおよび／またはユーザが定めたメモリ２５０内のアルゴリズムを実行して、ターゲット２２２、センサヘッド２０２、および駆動電流２４４の特性に基づいてターゲット２２２に加えられるトルクの大きさを計算することができる。

【0043】

上述したように、トルク測定値は、間隙２２４によって影響を受け得る。したがって、トルクセンサによって検出される磁束２５４ａ、２５４ｂに基づくターゲット２２２について決定されるトルク測定値は、ターゲット２２２に加えられる実際のトルクから逸れている場合がある。この問題に対処するために、間隙２２４は、近接センサ（例えば、近接コイル２１６）によって測定することができ、この間隙２２４は、間隙２２４の変動を考慮するためにトルク測定値を調整するために使用することができる。このようにして、近接センサは、トルク測定値の精度を改善することができ、ターゲット２２２を搭載する機械または設備２２６のより良い制御を可能にする。

【0044】

ターゲット２２２に対しての近接コイル２１６の位置は、トルクセンサによって取得されるトルク測定と近接コイル２１６によって取得される間隙測定の両方を容易にするように選択することができる。図２に示すように、近接センサは誘導近接センサとすることができ、近接コイル２１６は駆動ポール２３４に配置することができる。いくつかの実施形態では、近接コイル２１６は、駆動ポール２３４にある駆動用コイル２１２から遠位に配置することができる。そのように配置すると、近接コイル２１６は、誘導ピックアップコイルとして機能し、磁束２５４ａ、２５４ｂの変化に基づく間隙２２４を表す近接信号２５２を送信することができる。

【0045】

近接信号２５２は、有線接続または無線接続によってコントローラ２０４（例えば、受信機２５６）へ伝えることができる。一例として、ＲＦ送信機などの無線通信装置は、検出コイル２１４と一体とするＲＦ受信機へ信号を送信するために、（例えば、検出コイル２１４に近接した）センサヘッド２０２と一体とすることができる。受信機２５６は、近接信号２５２をプロセッサ２４６へ送信する前に近接信号２５２をコンディショニングすることができる電子部品（例えば、増幅器、フィルタなど）を備えてもよい。他の実施形態では、トルク信号２４８は、プロセッサ２４６によって処理された後にコンディショニングされてもよい。

【0046】

近接コイル２１６から近接信号２５２を受信すると、プロセッサ２４６は、近接信号２５２を処理し、間隙２２４を決定することができる。すなわち、プロセッサ２４６は、予め記憶されたおよび／またはユーザが定めたメモリ２５０内のアルゴリズムを実行して、間隙２２４の大きさを計算することができる。しかしながら、間隙２２４を決定するために近接信号２５２を単独で用いることは、間隙測定値の精度を損ない得る。上述したように、磁束２５４ａ、２５４ｂは、ターゲット２２２と間隙２２４の電磁特性によって両方影響を受け得る。一態様では、ターゲット２２２の電磁特性は、加えられた力（例えば、トルク、曲げ、スラストなど）により変わり得る。別の態様では、ターゲット２２２の電磁特性は、ターゲット２２２の化学的組成の不均質性により変化し得る（すなわち、電磁気的な振れ）。これらの不均質性は、ターゲット２２２の表面における錆または他の化学反応の形成から生じ得る。

【0047】

この問題に対処するにために、トルク信号２４８ａ、２４８ｂは、近接信号２５２と合成されて、ターゲット２２２の電磁特性から独立であり得る調整または改善された近接信号を供給することができ、これは、近接信号２５２よりも間隙２２４をより正確に表すことができる。以下に詳細に説明されるように、この調整は、検出コイル２１４ａ、２１４ｂの対称性および駆動用コイル２１２によって生成される磁束の空間分布により達成することができる。

【0048】

図３は、磁束２５４ａ、２５４ｂをより詳細に示すセンサヘッド２０２を示す。ハウジング２０６は、明確にするために省略されている。図示するように、磁束２５４ａ、２５４ｂは、それらの空間分布に基づいて異なる成分（例えば、Φ_１、Φ’_１、Φ_２、Φ’_２、Φ_３、およびΦ’_３）に分割することができる。磁束成分の各々は、以下交換可能にδと呼ばれるターゲット２２２の電磁特性、以下交換可能にｇと呼ばれる間隙２２４、またはその両方に依存し得る。δは、トルクによって誘導される応力、変動する透磁率、および／または電気伝導性（例えば、電磁気的な振れ）の影響を表すことができる。

【0049】

磁束Φ_１およびΦ’_１は、コア２１０（例えば、基部２３２、駆動ポール２３４、および検出ポール２３６ａ、２３６ｂそれぞれ）、間隙２２４、ならびにターゲット２２２を通過するループを形成することができる。結果として、磁束Φ_１およびΦ’_１は、それぞれ、ターゲット２２２と間隙２２４の電磁特性の両方の関数とすることができる。記号的に、磁束Φ_１およびΦ’_１は、式Φ_１＝ｆ_１（δ，ｇ）、およびΦ’_１＝ｆ’_１（δ，ｇ）によって表すことができ、ただし、ｆ_１およびｆ’_１は、それぞれ、ｇに関するΦ_１およびΦ’_１の関数依存性である。

【0050】

磁束Φ_２およびΦ’_２は、コア２１０（例えば、基部２３２、駆動ポール２３４、および検出ポール２３６ａ、２３６ｂそれぞれ）、ならびに間隙２２４を通過するが、ターゲット２２２を通過しないループを形成することができる。したがって、磁束Φ_２およびΦ’_２は、磁束Φ_１およびΦ’_１とは異なる空間分布を有し、これによって磁束Φ_２およびΦ’_２を間隙２２４の値にのみ依存させる。記号的に、磁束Φ_２およびΦ’_２は、式Φ_２＝ｆ_２（ｇ）、およびΦ’_２＝ｆ’_２（ｇ）によって表すことができ、ただし、ｆ_２およびｆ’_２は、それぞれ、ｇに関するΦ_２およびΦ’_２の関数依存性である。

【0051】

磁束Φ_３およびΦ’_３は、コア２１０の一部（例えば、基部２３２、および駆動ポール２３４）、ならびに間隙２２４を通過するが、検出ポール２３６ａ、２３６ｂまたはターゲット２２２を通過しないループを形成することができる。結果として、磁束Φ_３およびΦ’_３は、ｇのみの関数であり得る。しかしながら、磁束Φ_３およびΦ’_３は、磁束Φ_２およびΦ’_２とは異なる空間分布を有するので、それらは、異なる値を採用する。記号的に、磁束Φ_３は、式Φ_３＝ｆ_３（ｇ）、およびΦ’_３＝ｆ’_３（ｇ）によって表すことができ、ただし、ｆ_３およびｆ’_３は、ｇに関するΦ_３およびΦ’_３の関数依存性である。

【0052】

検出ポール２３６ａ上のその位置により、トルク信号２４８ａは、磁束Φ_１およびΦ_２によって検出コイル２１４ａ内に誘導される電圧から生じ得る。したがって、以下Ｕ_{１ｓｅｎｓｅ}と呼ばれるトルク信号２４８ａは、Ｕ_{１ｓｅｎｓｅ}＝ａ（Φ_１＋Φ_２）によって与えられる場合に、磁束Φ_１およびΦ_２の合計に比例する関数として記号的に表すことができ、ただし、ａは比例定数である。

【0053】

検出ポール２３６ｂ上のその位置により、トルク信号２４８ｂは、磁束Φ’_１およびΦ’_２によって検出コイル２１４ｂ内に誘導される電圧から生じ得る。したがって、以下Ｕ_{２ｓｅｎｓｅ}と呼ばれるトルク信号２４８ｂは、Ｕ_{２ｓｅｎｓｅ}＝ａ（Φ’_１＋Φ’_２）によって与えられる場合に、磁束Φ’_１およびΦ’_２の合計に比例する関数として記号的に表すことができる。

【0054】

駆動ポール２３４上のその位置により、近接信号２５２は、磁束Φ_１、Φ’_１、Φ_２、Φ’_２、Φ_３、およびΦ’_３によって近接コイル２１６内に誘導される電圧から生じ得る。したがって、以下Ｕ_ｐｒｏｘと呼ばれる近接信号２５２は、Ｕ_ｐｒｏｘ＝ｂ（Φ_１＋Φ’_１＋Φ_２＋Φ’_２＋Φ_３＋Φ’_３）によって与えられる場合に、磁束Φ_１、Φ’_１、Φ_２、Φ’_２、Φ_３、およびΦ’_３の合計に比例する関数として記号的に表すことができ、ただし、ｂは比例定数である。

【0055】

駆動ポール２３４に対しての検出ポール２３６ａ、２３６ｂの対称性により、Ｕ_{１ｓｅｎｓｅ}はＵ_{２ｓｅｎｓｅ}にほぼ等しいと仮定することができる。さらに、比例定数ａおよびｂは、数的に、またはトルクセンサおよび近接センサの電子回路によって、等しく設定することができる。

【0056】

これらの仮定に基づいて、コントローラ２０４（例えば、プロセッサ２４６）は、トルク信号２４８ａ、２４８ｂおよび近接信号２５２を用いてｇにのみ依存する調整または改善された近接信号Ｕ_{ｐｒｏｘ＿ｉｍｐ}を決定することができる。一例として、プロセッサ２４６は、Ｕ_{１ｓｅｎｓｅ}およびＵ_{２ｓｅｎｓｅ}の合計（トルク信号２４８ａ、２４８ｂの合計）からＵ_ｐｒｏｘ（近接信号２５２）を減じることができる。すなわち、コントローラ２０４は、ｇに依存する関数のみを残して、δに依存する関数が除かれるようなやり方で、Ｕ_{１ｓｅｎｓｅ}、Ｕ_{２ｓｅｎｓｅ}、およびＵ_ｐｒｏｘを合成することができる。

【0057】

Ｕ_{ｐｒｏｘ＿ｉｍｐ}＝Ｕ_{１ｓｅｎｓｅ}＋Ｕ_{２ｓｅｎｓｅ}－Ｕ_ｐｒｏｘ
Ｕ_{ｐｒｏｘ＿ｉｍｐ}＝ａ（Φ_１＋Φ_２）＋ａ（Φ’_１＋Φ’_２）－ｂ（Φ_１＋Φ’_１＋Φ_２＋Φ’_２＋Φ_３＋Φ’_３）
Ｕ_{ｐｒｏｘ＿ｉｍｐ}＝ａ（Φ_１＋Φ_２）＋ａ（Φ’_１＋Φ’_２）－ａ（Φ_１＋Φ’_１＋Φ_２＋Φ’_２＋Φ_３＋Φ’_３）
Ｕ_{ｐｒｏｘ＿ｉｍｐ}＝ａ（Φ_３＋Φ’_３）＝ｆ_４（ｇ）
改善された近接信号Ｕ_{ｐｒｏｘ＿ｉｍｐ}を決定すると、プロセッサ２４６は、予め記憶されたおよび／またはユーザが定めたメモリ２５０内のアルゴリズムを実行して、改善された近接信号Ｕ_{ｐｒｏｘ＿ｉｍｐ}およびトルク信号２４８ａ、２４８ｂを処理し、トルク信号２４８ａ、２４８ｂにのみ基づくトルクの測定値、または近接信号２５２によって補償されたトルクの測定値よりも改善されている間隙補償されたトルク測定値を決定することができる。

【0058】

図２のセンサヘッドは、２つの検出ポール２３６ａ、２３６ｂを有するコア２１０を備える間隙補償式トルク検出システム２００を示すが、コアの代替の実施形態は、検出ポールのうちの少なくとも２つが、駆動ポールに対して対称的に配置されるとともに、改善された近接信号Ｕ_{ｐｒｏｘ＿ｉｍｐ}の決定を助けるために検出コイルを備えるのであれば、任意の個数の検出ポール（例えば、２個、３個、４個、５個、６個、７個、８個、９個、１０個）を備えてもよい。

【0059】

一例として、図４は、間隙補償式トルク検出システム２００との使用に適したコア４００の例示的な実施形態の平面図である。図示するように、コア４００は、十字ヨーク部分４０４と４つの基部４０６ａ、４０６ｂ、４０６ｃ、４０６ｄとを有する十字軸ヨーク４０２を備えることができる。基部４０６ａ、４０６ｂ、４０６ｃ、４０６ｄは、それぞれが本明細書に記載したように動作することを可能にする任意の構成でおよび任意の長さで十字ヨーク部分４０４から面内径方向外側に延びることができる。基部４０６ａ、４０６ｂ、４０６ｃ、４０６ｄは、約１０度から１３５度までの範囲の角度（例えば、１０度、２０度、３０度、４０度、４５度、６０度、７５度、９０度、１２０度、１３５度、またはそれらの任意の組み合わせ）だけ角度間隔をおいて配置することができる。図４に示すように、基部４０６ａ、４０６ｂ、４０６ｃ、４０６ｄは、約９０度だけ角度間隔をおいて配置されてもよい。センサヘッドおよびトルクセンサのさらなる実施形態は、米国特許第９，６１８，４０８号に説明されており、その全体は、参照により本明細書に組み込まれる。

【0060】

図５は、本明細書で説明した検出システムのいずれかを用いて、力（例えば、トルク）およびターゲット（例えば、２２２）の近接を測定する方法５００の例示的な実施形態を示す流れ図である。方法５００は、図２の間隙補償式トルク検出システム２００に関連して以下説明される。しかしながら、方法５００は、間隙補償式トルク検出システム２００と共に用いることに限定されず、方法５００は、任意の磁歪式トルクセンサと共に用いられてもよい。いくつかの態様において、方法５００の実施形態は、図５に示された動作よりもより多いまたはより少ない動作を含んでもよく、図５に示された順序とは異なる順序で実行されてもよい。

【0061】

動作５０２において、間隙補償式トルク検出システム（例えば、２００）は、ターゲット（例えば、２２２）に近接して配置することができる。上述したように、間隙補償式トルク検出システム２００は、トルクセンサと近接センサとを備えることができる。

【0062】

動作５０４において、間隙補償式トルク検出システム２００によって（例えば、駆動用コイル２１２によって）磁束を生成することができる。生成される磁束の第１の部分は、駆動ポール２３４、検出ポール２３６、間隙２２４、およびターゲット２２２の各々を通じて向けることができる（例えば、Φ_１およびΦ_２）。生成される磁束の第２の部分は、駆動ポール２３４、検出ポール２３６、および間隙２２４の各々を通じるが、ターゲット２２２は通じずに向けることができる（例えば、Φ_２およびΦ’_２）。生成される磁束の第３の部分は、駆動ポール２３４、および間隙２２４を通じるが、検出ポール２３６ａ、２３６ｂ、またはターゲット２２２を通じずに向けることができる（例えば、Φ_３およびΦ’_３）。

【0063】

動作５０６において、生成される磁束とターゲット２２２および／または間隙２２４との正味の相互作用を表す磁束は、トルクセンサ（例えば、検出コイル２１４ａ、２１４ｂ）および／または近接センサ（例えば、近接コイル２１６）によって検出することができる。一例として、第１の磁束（例えば、Φ_１およびΦ’_１）は、トルクセンサおよび近接センサによって検出することができ、それらは、生成される磁束とターゲット２２２および間隙２２４との正味の相互作用を表すことができる。第２の磁束（例えば、Φ_２およびΦ’_２）は、トルクセンサおよび近接センサによって検出することができ、それらは、生成される磁束と間隙２２４のみの正味の相互作用だけを表すことができる。第３の磁束（例えば、Φ_３およびΦ’_３）は、近接センサによって検出することができ、それらは、近接センサ（例えば、近接コイル２１６）によって検出されるとともにトルクセンサによって検出されない第１の磁束の第３の部分と間隙２２４のみの正味の相互作用だけを表すことができる。

【0064】

動作５１０において、第１の信号（例えば、トルク信号２４８ａ、２４８ｂ）は、トルクセンサによって検出される第１および第２の磁束に基づいてトルクセンサによって出力することができる。

【0065】

動作５１２において、第２の信号（例えば、近接信号２５２）は、近接センサによって測定される第１、第２、および第３の磁束に基づいて近接センサによって出力することができる。第２の信号は、ターゲット２２２の選択部分（例えば、２２０）との間の間隙とターゲット２２２の電磁特性の両方に依存し得る。

【0066】

動作５１４において、ターゲット２２２に加えられるトルクは、第１の信号２４８ａ、２４８ｂから決定することができる。

【0067】

動作５１６において、改善された間隙測定値は、第１の信号２４８ａ、２４８ｂおよび第２の信号２５２から決定することができる。改善された間隙測定値は、ターゲット２２２の電磁特性とはほぼ独立しており得る。すなわち、改善された間隙測定値は、実質的に間隙２２４にのみ依存し得る。

【0068】

動作５２０において、ターゲット２２２に加えられる間隙補償されたトルクは、第１の信号から決定されるトルク推定値および改善された間隙測定値に基づいて決定することができる。

【0069】

本明細書に記載される方法、システム、および装置の例示的な技術的効果は、非限定的な例として、トルク測定値を補償するための改善された間隙推定値を含む。１つまたは複数の近接センサを力検出システム（例えば、トルク検出システム）に一体化することにより、ターゲットおよび／またはこのターゲットに加えられる負荷の電磁気的な振れに起因するトルク測定値の誤差を減少させることができる。近接信号を補正しない場合、ターゲットおよびこのターゲットに加えられる任意の負荷の電磁気的な振れに起因する残差は、完全なトルク信号の約±４０％ほどの高さとなり得る。状況については、多くのトルク検出の用途は、完全なトルク信号の約±５％の残差を要求し得る。したがって、改善された近接信号を供給する能力は、この所望の精度を実現するのを助けることができる。

【0070】

本明細書に記載された主題は、本明細書に開示した構造的手段、およびその構造的均等物、またはそれらの組み合わせを含むアナログ電子回路、デジタル電子回路、および／またはコンピュータソフトウェア、ファームウェア、もしくはハードウェアで実施することができる。本明細書に記載された主題は、データ処理装置（例えば、プログラム可能プロセッサ、１つのコンピュータ、または複数のコンピュータ）によって実行されるためにまたはその動作を制御するために、情報キャリア（例えば、機械可読記憶装置）に有形に具体化された、または伝搬信号に具体化された、１つまたは複数のコンピュータプログラムなどの１つまたは複数のコンピュータプログラム製品として実施することができる。（プログラム、ソフトウェア、ソフトウェアアプリケーション、またはコードとしても知られている）コンピュータプログラムは、コンパイル言語またはインタプリタ言語を含む任意の形態のプログラミング言語で記述することができ、このコンピュータプログラムは、単独のプログラムとして、またはモジュール、コンポーネント、サブルーチン、もしくはコンピューティング環境における使用に適した他のユニットとして含まれる任意の形態で実施され得る。コンピュータプログラムは、必ずしもファイルに対応するわけではない。プログラムは、他のプログラムまたはデータを保持するファイルの一部に記憶されてもよく、当該プログラムに専用の単一ファイルに記憶されてもよく、または複数の連係したファイル（例えば、１つまたは複数のモジュール、サブプログラム、またはコードの部分を記憶するファイル）に記憶されてもよい。コンピュータプログラムは、一箇所にある、または複数箇所にわたって分散しているとともに通信ネットワークによって相互接続されている、１つのコンピュータまたは複数のコンピュータ上で実行されるように実施されてもよい。

【0071】

本明細書に記載された主題の方法ステップを含む本明細書に記載されたプロセスおよび論理の流れは、入力データに関して動作し出力を生成することで本明細書に記載された主題の機能を実行する１つまたは複数のコンピュータプログラムを実行する１つまたは複数のプログラム可能プロセッサによって行うことができる。プロセスおよび論理の流れは、専用論理回路、例えば、ＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）またはＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）によって実行することもでき、本明細書に記載された主題の装置は、専用論理回路、例えば、ＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）またはＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）として実施することもできる。

【0072】

コンピュータプログラムの実行に適したプロセッサには、例として、汎用マイクロプロセッサと専用マイクロプロセッサの両方、および任意の種類のデジタルコンピュータの任意の１つまたは複数のプロセッサが含まれる。概して、プロセッサは、リードオンリメモリ、またはランダムアクセスメモリ、あるいは両方から命令およびデータを受信する。コンピュータの必須の要素は、命令を実行するためのプロセッサ、ならびに命令およびデータを記憶するための１つまたは複数のメモリデバイスである。概して、コンピュータは、データを記憶するための１つまたは複数の大容量記憶装置、例えば、磁気ディスク、光磁気ディスク、または光ディスクも備え、あるいはこれからデータを受信しもしくはこれへデータを転送し、またはその両方をするように動作可能に結合される。コンピュータプログラムの命令およびデータを具現化するのに適した情報キャリアには、例として、半導体メモリデバイス（例えば、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、およびフラッシュメモリデバイス）、磁気ディスク（例えば、内蔵ハードディスクまたはリムーバブルディスク）、光磁気ディスク、および光ディスク（例えば、ＣＤディスクおよびＤＶＤディスク）を含む不揮発性メモリの全形態が含まれる。プロセッサおよびメモリは、専用論理回路によって補足することができ、または専用論理回路に組み込むことができる。

【0073】

ユーザとの対話を行うために、本明細書に記載された主題は、ユーザに情報を表示するための表示装置、例えば、ＣＲＴ（ブラウン管）、またはＬＣＤ（液晶ディスプレイ）モニタと、キーボード、およびポインティングデバイス（例えば、マウス、またはトラックボール）とを有するコンピュータ上で実施することができ、これによってユーザは、コンピュータへの入力を行うことができる。他の種類の装置が、ユーザとの対話を行うために同様に用いられてもよい。例えば、ユーザに与えられるフィードバックは、任意の形態の感覚フィードバック（例えば、視覚フィードバック、聴覚フィードバック、または触覚フィードバック）とすることができ、ユーザからの入力は、音響入力、音声入力、または触覚入力を含む任意の形態で受信することができる。

【0074】

本明細書に記載された技法は、１つまたは複数のモジュールを用いて実施することができる。本明細書に使用されるとき、用語「モジュール」は、コンピューティングソフトウェア、ファームウェア、ハードウェア、および／またはそれらの様々な組み合わせを指す。しかしながら、最低でも、モジュールは、ハードウェア、ファームウェア上で実施されないソフトウェア、または非一時的なプロセッサ可読追記型記憶媒体上に記録されないソフトウェアと解釈されるべきでない（すなわち、モジュールは、それ自体がソフトウェアではない）。実際には、「モジュール」は、少なくとも、プロセッサまたはコンピュータの一部などのある種の物理的で非一時的なハードウェアを常に含むと解釈されるべきである。２つの異なるモジュールは、同じ物理的ハードウェアを共有することができる（例えば、２つの異なるモジュールは、同じプロセッサおよびネットワークインタフェースを使用することができる）。本明細書中に記載されたモジュールは、様々なアプリケーションをサポートするように組み合わされ、組み込まれ、分離され、および／または複製され得る。また、特定のモジュールで実行されるものとして本明細書中に記載された機能は、特定のモジュールで実行される機能に代えてまたはそれに加えて、１つまたは複数の他のモジュールでおよび／または１つまたは複数の他の装置によって実行することができる。さらに、モジュールは、互いにローカルまたはリモートの複数の装置および／または他のコンポーネントにわたって実施することができる。さらに、モジュールは、ある装置から移動されてもよく、別の装置に加えられてもよく、および／または両装置に含まれてもよい。

【0075】

本明細書に記載された主題は、バックエンドコンポーネント（例えば、データサーバ）、ミドルウェアコンポーネント（例えば、アプリケーションサーバ）、またはフロントエンドコンポーネント（例えば、ユーザが本明細書中に記載された主題を実現するものと交信することができるグラフィカルユーザインタフェースまたはウェブブラウザを有するクライアントコンピュータ）、あるいはそのようなバックエンドコンポーネント、ミドルウェアコンポーネント、およびフロントエンドコンポーネントの任意の組み合わせを含むコンピューティングシステムにおいて実施することができる。このシステムのコンポーネントは、デジタルデータ通信の任意の形態または媒体、例えば、通信ネットワークによって相互接続することができる。通信ネットワークの例には、ローカルエリアネットワーク（「ＬＡＮ」）、および広域ネットワーク（「ＷＡＮ」）、例えば、インターネットが含まれる。

【0076】

近似表現は、本明細書および特許請求の範囲の全体を通じて本明細書で使用されるとき、任意の定量的表現を修正するために適用することができ、この任意の定量的表現はそれと関連している基本機能を変化させることなく許容可能に変化し得る。したがって、「約」、「ほぼ」、「実質的に」などの１つまたは複数の用語によって修正される値は、特定された精確な値に限定されるべきではない。少なくとも一部の例では、近似表現は、値を測定する機器の精度に対応し得る。ここでおよび本明細書および特許請求の範囲の全体を通じて、範囲限定は、組み合わされてもよく、かつ／または交換されてもよく、そのような範囲は特定され、文脈上または表現上他に示すものがない限りそこに含まれる全ての部分範囲を含む。

【0077】

当業者は、上記実施形態に基づいて本発明のさらなる特徴および利点を理解されよう。したがって、本出願は、添付の特許請求の範囲によって示されるときを除いて、特に図示および説明したものに限定されない。本明細書中で引用された全ての刊行物および参考文献は、参照により全体として明確に組み込まれる。

【符号の説明】

【0078】

１００ 動作環境
１０２ 間隙補償式トルク検出システム
１０４ ターゲット
１０６ センサヘッド
１１０ トルクセンサ
１１０ｓ 第１の信号
１１２ 近接センサ
１１２ｓ 第２の信号
１１４ コントローラ
２００ 間隙補償式トルク検出システム
２０２ センサヘッド
２０４ コントローラ
２０６ ハウジング
２０６ｄ 遠位端
２１０ コア
２１２ 駆動用コイル
２１４ 検出コイル
２１４ａ 検出コイル
２１４ｂ 検出コイル
２１６ 近接コイル
２２０ 選択部分
２２２ ターゲット
２２４ 間隙
２２６ 機械または設備、機械および設備
２３０ 駆動装置
２３２ 基部
２３４ 細長いポール、駆動ポール、ポール
２３６ 検出ポール
２３６ａ 細長いポール、検出ポール、ポール
２３６ｂ 細長いポール、検出ポール、ポール
２４０ 励振源ＥＳ
２４２ 電源
２４４ 駆動電流
２４６ 汎用または特定用途向けプロセッサ、プロセッサ
２４８ トルク信号
２４８ａ トルク信号、第１の信号
２４８ｂ トルク信号、第１の信号
２５０ メモリ
２５２ 近接信号、第２の信号
２５４ａ 磁束
２５４ｂ 磁束
２５６ 受信機
４００ コア
４０２ 十字軸ヨーク
４０４ 十字ヨーク部分
４０６ａ 基部
４０６ｂ 基部
４０６ｃ 基部
４０６ｄ 基部
Ａ 縦軸
Ｇ 間隙

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】