特許 7513548 磁場補償装置

(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】2024-07-01

(45)【発行日】2024-07-09

(54)【発明の名称】磁場補償装置

(51)【国際特許分類】

   G01R 33/02 20060101AFI20240702BHJP

【ＦＩ】

G01R33/02 X

G01R33/02 V

【請求項の数】 11

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2021035823

(22)【出願日】2021-03-05

(62)【分割の表示】P 2018089279の分割

【原出願日】2018-05-07

(65)【公開番号】P2021081450

(43)【公開日】2021-05-27

【審査請求日】2021-03-05

【審判番号】

【審判請求日】2023-01-10

(31)【優先権主張番号】10 2017 004 349.3

(32)【優先日】2017-05-08

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(73)【特許権者】

【識別番号】312016609

【氏名又は名称】ティディケイ－ミクロナス ゲー・エム・ベー・ハー

(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】100116403

【弁理士】

【氏名又は名称】前川 純一

(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】イェアク フランケ

【合議体】

【審判長】石井 哲

【審判官】萩田 裕介

【審判官】伊藤 幸仙

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１３－１５２２０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１０／１４３６６６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１４－７０９１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－２６４３６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－８５２２８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

G01R33/02

G01R15/20

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

概略直線状の第１の磁束ガイド部材（２０）と、
概略直線状の第２の磁束ガイド部材（３０）と、
単一の磁場センサ（５０）と、
補償コイル（４０）と、
制御ユニットと、
を有する磁場補償装置（１０）であって、
・前記第１の磁束ガイド部材（２０）は、Ｘ方向に形成された長手方向軸線と、第１の頭頂部側の端部（２２）と、を有しており、
・前記第２の磁束ガイド部材（３０）は、Ｘ方向に形成された長手方向軸線を有しており、前記第１の磁束ガイド部材（２０）および前記第２の磁束ガイド部材（３０）は、相互にＹ方向において間隔を空けて設けられており、前記第１の磁束ガイド部材（２０）の前記長手方向軸線および前記第２の磁束ガイド部材（３０）の前記長手方向軸線は、相互に実質的に平行に配置されており、
・前記補償コイル（４０）は、前記第１の磁束ガイド部材（２０）の周囲および前記第２の磁束ガイド部材（３０）の周囲にボビンを介することなく形成されており、
・前記制御ユニットは、前記磁場センサ（５０）および前記補償コイル（４０）と電気的に相互作用関係にあり、前記制御ユニットは、前記磁場センサ（５０）の測定信号に基づいて、前記補償コイル（４０）を流れる補償電流（ＩＦＢ）を閉ループ制御して、前記磁場センサ（５０）の場所においてＸ方向に形成された外部磁場に対して磁場を実質的に補償するように構成されており、
前記第２の磁束ガイド部材（３０）においては、Ｘ軸の方向に磁場が形成されており、
前記磁場センサ（５０）は、前記第１の磁束ガイド部材（２０）の前記頭頂部側の端部に配置されており、
前記磁場センサ（５０）と、前記第１の磁束ガイド部材（２０）と、前記第２の磁束ガイド部材（３０）と、前記補償コイル（４０）と、前記制御ユニットと、は、それぞれ半導体基板に集積されており、
前記第１の磁束ガイド部材（２０）と前記第２の磁束ガイド部材（３０）との間に、前記Ｙ方向に形成された長手方向軸線を有する概略直線状の第３の磁束ガイド部材（１００）が設けられており、
前記Ｘ方向において、前記第２の磁束ガイド部材（３０）の長さは、前記第１の磁束ガイド部材（２０）の長さよりも長い、
磁場補償装置（１０）。

【請求項2】

前記第２の磁束ガイド部材（３０）は、前記補償コイル（４０）を完全に貫通している、
請求項１記載の磁場補償装置（１０）。

【請求項3】

前記補償コイル（４０）は、すべての磁束ガイド部材（２０，３０，１００）の周囲に形成されている、
請求項１または２記載の磁場補償装置（１０）。

【請求項4】

前記Ｘ方向に形成された長手方向軸線を有する概略直線状の第４の磁束ガイド部材（３００）が設けられており、
前記第４の磁束ガイド部材（３００）は、前記Ｙ方向とは逆向きに、前記第１の磁束ガイド部材（２０）から間隔を空けて設けられており、
前記第１の磁束ガイド部材（２０）の前記長手方向軸線および前記第４の磁束ガイド部材（３００）の前記長手方向軸線は、相互に実質的に平行に形成されている、
請求項１から３までのいずれか１項記載の磁場補償装置（１０）。

【請求項5】

前記Ｙ方向に形成された長手方向軸線を有する概略直線状の第５の磁束ガイド部材（４００）が設けられている、
請求項１から４までのいずれか１項記載の磁場補償装置（１０）。

【請求項6】

前記第１および第２の磁束ガイド部材（２０，３０）は、２つの部分部材から形成され、
前記第１および第２の磁束ガイド部材（２０，３０）のアセンブリおよび前記補償コイル（４０）のアセンブリは、Ｙ－Ｚ面について鏡面対称に形成されている、
請求項１から５までのいずれか１項記載の磁場補償装置（１０）。

【請求項7】

前記２つの部分部材は、相互に磁気的に結合されている、
請求項６記載の磁場補償装置（１０）。

【請求項8】

前記磁場センサ（５０）と、前記第１の磁束ガイド部材（２０）と、前記第２の磁束ガイド部材（３０）と、前記補償コイル（４０）と、前記制御ユニットと、は、同一の半導体基板に集積されている、
請求項１から７までのいずれか１項記載の磁場補償装置（１０）。

【請求項9】

前記第１および第３の磁束ガイド部材（２０，１００）は、相互に磁気的に結合され、前記第２および第３の磁束ガイド部材（３０，１００）は、相互に磁気的に結合されている、または、
前記第１および第３の磁束ガイド部材（２０，１００）同士の間に間隙が形成されており、
前記間隙は、前記第１の磁束ガイド部材（２０）の直径の４倍よりも小さく形成されている、または、前記第１の磁束ガイド部材（２０）の直径よりも小さく形成されている、
請求項１から８までのいずれか１項記載の磁場補償装置（１０）。

【請求項10】

前記補償コイル（４０）によって前記第１の磁束ガイド部材（２０）に形成された磁場の方向は、前記補償コイル（４０）によって前記第２の磁束ガイド部材（３０）に誘導された磁場の方向とは逆向きである、
請求項１から９までのいずれか１項記載の磁場補償装置（１０）。

【請求項11】

前記磁場センサ（５０）は、ホールセンサとして、または、ＧＭＲセンサとして、または、ＴＭＲセンサとして形成されている、
請求項１から１０までのいずれか１項記載の磁場補償装置（１０）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、磁場補償装置に関する。

【背景技術】

【0002】

米国特許第８７５４６４２号明細書（US 8 754 642 B2）、米国特許第８５１９７０４号明細書（US 8 519 704 B2）、米国特許第３３２３０５６号明細書（US 3 323 056）、および欧州特許出願公開第２８３３１０９号明細書（EP 2 833 109 A1）から、集積された離散的な補償装置が公知である。

【0003】

ドイツ連邦共和国、エアランゲン（Erlangen）での２００７年３月１５日のEPCE Seminar Sensors in Power electronicにおけるD. Heuman et al著の『Closed loop current Sensors with magentic probe』からは、さらに別の磁場補償装置が公知である。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記の背景を踏まえて、本発明の課題は、先行技術を発展させた装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記の課題は、請求項１に記載の特徴を有する磁場補償装置によって解決される。本発明の有利な実施形態は、従属請求項の主題である。

【0006】

本発明の主題によれば、磁場補償装置であって、Ｘ方向に形成された長手方向軸線および第１の頭頂部側の端部を有するロッド状の第１の磁束ガイド部材と、Ｘ方向に形成された長手方向軸線を有するロッド状の第２の磁束ガイド部材と、を有する、磁場補償装置が提供される。

【0007】

前記第１の磁束ガイド部材および前記第２の磁束ガイド部材は、相互にＹ方向において間隔を空けて設けられており、前記第１の磁束ガイド部材の前記長手方向軸線および前記第２の磁束ガイド部材の前記長手方向軸線は、相互に実質的に平行に配置されている。

【0008】

前記磁場補償装置は、磁場センサと、前記第１の磁束ガイド部材の周囲および／または前記第２の磁束ガイド部材の周囲に形成された補償コイルと、前記磁場センサおよび前記補償コイルと電気的に相互作用関係にある制御ユニットと、も含む。

【0009】

前記制御ユニットは、前記磁場センサの測定信号に基づいて、前記補償コイルを流れる補償電流を閉ループ制御して、前記磁場センサの場所においてＸ方向に形成された外部磁場に対して磁場を実質的に補償するように構成されている。

【0010】

前記第２の磁束ガイド部材においては、Ｘ軸の方向に磁場が形成されている。

【0011】

前記磁場センサは、前記第１の磁束ガイド部材の前記頭頂部側の端部に配置されている。

【0012】

前記磁場センサと、前記第１の磁束ガイド部材と、前記第２の磁束ガイド部材と、前記補償コイルと、前記制御ユニットとは、それぞれ主に半導体基板に集積されている。

【0013】

補償コイルを用いて、外部磁場を補償するために、第１の磁束ガイド部材において、第２の磁束ガイド部材と比較して逆向きの磁場が誘導される。換言すれば、補償コイルは、２つの磁束ガイド部材において逆向きの巻回方向を有する。

【0014】

制御ユニットが、好適には、補償電流の大きさから外部磁場の強度を求めるようにも構成されていることを言及しておく。以下では、磁場補償装置の物理的構造の外部に発生源を有する外部磁場は、一次磁場とも呼ばれる。一次磁場の強度は、好適には基準値を用いて求められる。

【0015】

２つの磁束ガイド部材を、１つの導体路平面のみに形成することも、またはそれぞれ異なる導体路平面に形成することもできる。補償コイルを、第２の磁束ガイド部材または両方の磁束ガイド部材も包囲されるように、導体路およびビアを用いて実現することもできる。とりわけ、制御ユニットは、集積回路として形成されている。好適には、個々の構成要素がすべて共通して１つの半導体モジュールにモノリシックに集積されている。

【0016】

磁場センサの位置の場所における磁場の補償によって、ほぼまたは正確にゼロ磁場が生成されることを言及しておく。本発明では、Ｘ軸の方向における磁場の強度が求められるが、とりわけ配置を別の空間方向に回転させることによって、別の空間方向における磁場の強度を同様にして求めることができることは言うまでもない。

【0017】

外部磁場、つまり一次磁場が大きくなればなるほど、補償コイルによって生成される磁場をより大きくしなければならないことも言及しておく。補償コイルの磁場の磁力線は、第２の磁束ガイド部材において正のＸ方向に形成されている。換言すれば、外部磁場と補償コイルの磁場とが同一方向に重なり合っている。これに対して、外部磁場と補償コイルの磁場とが逆向きに重なり合っており、補償し合っている。

【0018】

磁束ガイド部材が、適切な材料、とりわけ強磁性の材料から形成されていることは言うまでもない。好適には、ヒステリシスの小さい軟磁性の材料が使用される。換言すれば、磁束ガイド部材の少なくとも一部は、補償コイルのコイルコアとして機能する。

【0019】

磁束ガイド部材が補償コイルのすべての磁場成分を収集し、これによって効率、すなわち補償磁場（単位ｍＴ）／補償電流（単位ｍＡ）の比が改善されることも理解される。

【0020】

それと同時に、磁束ガイド部材の一部が、外部磁場を弱化または改善することができる。これによって効率、すなわち一次磁場（単位ｍＴ）／補償電流（単位ｍＡ）の比が向上する。

【0021】

磁場補償装置の利点は、磁場補償装置によって補償電流の大きさから、電流が流れている導体の一次磁場を正確かつ確実に求めることができることである。この場合、導体は、磁場補償装置の内部には配置されていない。

【0022】

さらなる利点は、磁場センサを流れる動作電流をそれぞれ非常に小さく保つことができることである。これによって、補償コイルおよび磁気センサの加熱を回避することができ、求める精度が向上する。

【0023】

２つの磁束ガイド部材が磁気的に結合されていない場合、またはわずかにしか磁気的に結合されていない場合には、補償コイルの一部が第１の磁束ガイド部材の周囲にも配置されることも言及しておく。この場合、第１の磁束ガイド部材の周囲に配置された補償コイルの部分は、第２の磁束ガイド部材の周囲に形成された補償コイルの部分と比較して逆向きの巻回方向を有する。

【0024】

補償コイルに電流が流れると、第１の磁束ガイド部材において、第２の磁束ガイド部材と比較して逆向きの磁場が誘導されるか、または換言すれば、補償コイルにおける補償電流の向きに応じて、磁束方向が、一方の磁束ガイド部材においては正のＸ方向において形成され、他方の磁束ガイド部材においては負のＸ方向において形成される。しかしながら、本発明では、第１の磁束ガイド部材において負のＸ方向に形成された磁束方向が誘導されるように、そしてこの負のＸ方向に形成された磁束方向が、正のＸ方向に形成された磁場を補償するように、磁場補償装置が補償コイルによって形成されている。

【0025】

好適には、第２の磁束ガイド部材は、補償コイルによって主にまたは完全に包囲されている。

【0026】

１つの発展形態では、前記Ｘ方向において、前記第２の磁束ガイド部材の長さは、前記第１の磁束ガイド部材の長さよりも長い。２つの磁束ガイド部材の長さの比によって、減衰または増幅を調整することができる。

【0027】

上述した長さの比では、減衰と増幅との間の挙動がほぼ同じ大きさである。１つの実施形態では、第１の磁束ガイド部材は、第２の磁束ガイド部材よりも短い。

【0028】

１つの発展形態では、２つの前記磁束ガイド部材の長さは、ほぼ同じ長さであるか、または正確に同じ長さである。

【0029】

別の１つの発展形態では、前記第２の磁束ガイド部材が、前記補償コイルを完全に貫通している。

【0030】

１つの実施形態では、前記Ｙ方向に形成された長手方向軸線を有するロッド状の第３の磁束ガイド部材が設けられている。好適には、前記第３の磁束ガイド部材は、前記第１の磁束ガイド部材および／または前記第２の磁束ガイド部材に磁気的に結合されている。

【0031】

別の１つの実施形態では、前記補償コイルは、前記第３の磁束ガイド部材の周囲および／または前記第１の磁束ガイド部材の周囲に形成されている。

【0032】

１つの発展形態では、前記Ｘ方向に形成された長手方向軸線を有するロッド状の第４の磁束ガイド部材が設けられており、前記第４の磁束ガイド部材は、前記Ｙ方向とは逆向きに、前記第１の磁束ガイド部材から間隔を空けて設けられており、前記第１の磁束ガイド部材の前記長手方向軸線および前記第４の磁束ガイド部材の前記長手方向軸線は、相互に実質的に平行に形成されている。

【0033】

別の１つの発展形態では、前記Ｙ方向に形成された長手方向軸線を有するロッド状の第５の磁束ガイド部材が設けられている。好適には、前記第５の磁束ガイド部材は、前記第１の磁束ガイド部材および／または前記第４の磁束ガイド部材に磁気的に結合されている。

【0034】

１つの実施形態では、前記磁束ガイド部材のアセンブリおよび前記補償コイルのアセンブリは、２つの関連する部分アセンブリが形成されるように、Ｙ－Ｚ面について鏡面対称に形成されている。

【0035】

別の１つの発展形態では、前記２つのアセンブリは、相互に磁気的に結合されている。

【0036】

好適には、前記磁束ガイド部材は、それぞれ一体形に形成されている。

【0037】

１つの実施形態では、前記磁場センサと、前記第１の磁束ガイド部材と、前記第２の磁束ガイド部材と、前記補償コイルと、前記制御ユニットとは、同一の半導体基板に集積されている。

【0038】

別の１つの実施形態では、前記磁場センサは、前記半導体基板に形成されたＭＲセンサとして、またはホールセンサとして、またはフラックスゲートセンサとして形成されている。

【0039】

１つの発展形態では、前記磁束ガイド部材は、相互に導磁的に結合されているか、または前記磁束ガイド部材同士の間に間隙が形成されており、前記磁束ガイド部材同士の間の前記間隙は、前記第１の磁束ガイド部材の直径の４倍よりも小さく形成されているか、または前記第１の磁束ガイド部材の直径の１倍よりも小さく形成されている。

【0040】

好適には、すべての前記磁束ガイド部材および前記磁気センサは、前記補償コイルによって完全に、またはほぼ完全に包囲されている。

【0041】

別の１つの実施形態では、前記第２の磁束ガイド部材は、前記補償コイルによって包囲されていない。

【0042】

１つの実施形態では、前記補償コイルの巻線は、延びに沿って異なる横断面積を有する。好適には、補償コイルの中央では、巻線の横断面積が最も小さい。１つの発展形態では、巻線の横断面積は、補償コイルの中央における巻線の横断面積と比較して、補償コイルの２つの端部に向かって増加していき、すなわち、補償コイルの２つの端部では、巻線の横断面積が最も大きい。

【0043】

好適には、補償コイルの巻線の横断面積は、磁場センサの近傍においては最も小さく、第１の磁束ガイド部材の２つの部分の２つの端部においては最も大きい。

【0044】

１つの発展形態では、第１の磁束ガイド部材および磁場センサのみが完全に、またはほぼ完全に包囲されているが、第２の磁束ガイド部材または場合によっては他の磁束ガイド部材は包囲されていない。

【0045】

１つの発展形態では、２つの異なる種類の磁場センサが形成されている。この場合、これら２つの種類の磁場センサは、第１の磁束ガイド部材の頭頂部側の端部に配置されているか、または２つの磁束ガイド部材の間の間隙に配置されている。

【0046】

以下では、本発明を、図面を参照しながらより詳細に説明する。この場合、同じ種類の部分には、同一の参照符号が付されている。図示された実施形態は、非常に概略的である。すなわち、間隔、横方向寸法、および縦方向寸法は、縮尺通りではなく、別段の記載がない限り、相互に対して導出可能な幾何学的関係性を有さない。

【図面の簡単な説明】

【0047】

【図1a】第１の実施形態の断面図である。

【図1b】補償場が印加された状態での第１の実施形態の断面図である。

【図2】補償場が印加された状態での第２の実施形態の断面図である。

【図3】補償場が印加された状態での第３の実施形態の断面図である

【図4】補償場が印加された状態での第４の実施形態の断面図である。

【図5】補償場が印加された状態での本発明による第５の実施形態の断面図である。

【図6】補償場が印加された状態での第６の実施形態の断面図である。

【図7】補償場が印加された状態での第７の実施形態の断面図である。

【図8】第８の実施形態の断面図である。

【図9】第９の実施形態の断面図である。

【図10】第１０の実施形態の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0048】

図１ａは、電流が流れていない状態での、磁場補償装置１０の第１の実施形態の断面図を示す。図面を見やすくするために、デカルト座標系が示されている。

【0049】

磁場補償装置１０は、頭頂部側の端部２２を有するロッド状の第１の磁束ガイド部材２０と、ロッド状の第２の磁束ガイド部材３０と、補償コイル４０と、磁場センサ５０と、図示していない制御ユニットと、を含む。以下では端面とも記す、第１の磁束ガイド部材２０の頭頂部側の端部２２には、磁場センサ５０が配置されている。図面を見やすくするために、補償コイル４０においては上側の巻線部分のみが図示されている。

【0050】

磁場センサ５０と、第１の磁束ガイド部材２０と、第２の磁束ガイド部材３０と、補償コイル４０と、図示していない制御ユニットと、は、それぞれ主にまたは完全に半導体基板に集積されていることを言及しておく。磁束ガイド部材２０および３０は、同一のまたは異なる導体路平面に形成されている。補償コイル４０を、導体路およびビアを用いて実現することができる。制御ユニットは、集積回路として形成されている。１つの実施形態では、個々の構成要素がすべて共通して１つの半導体モジュールに、好適にはモノリシックに集積されている。

【0051】

第１の磁束ガイド部材２０および第２の磁束ガイド部材３０は、それぞれＸ方向に形成された長手方向軸線を有し、第１の磁束ガイド部材２０および第２の磁束ガイド部材３０は、相互にＹ方向において間隔を空けて設けられており、第１の磁束ガイド部材２０の長手方向軸線および第２の磁束ガイド部材３０の長手方向軸線は、相互に実質的に平行に配置されている。Ｘ方向において、第２の磁束ガイド部材３０の長さは、第１の磁束ガイド部材２０の長さよりも長い。

【0052】

補償コイル４０は、第２の磁束ガイド部材３０をほぼ完全に包囲している。好適には、補償コイル４０は、少なくとも部分的に第１の磁束ガイド部材２０も包囲しており、また図示していない実施形態では磁場センサ５０も包囲している。

【0053】

第１の磁束ガイド部材２０および磁場センサの周囲に配置された補償コイル４０の部分は、第２の磁束ガイド部材３０の周囲に形成された補償コイル４０の部分と比較して逆向きの巻回方向を有する。

【0054】

これによって、補償コイルを流れる補償電流が、以下のことをもたらす。つまり、第１の磁束ガイド部材２０において、第２の磁束ガイド部材３０と比較して逆向きの磁場が誘導されるか、または換言すれば、補償コイルにおける補償電流の向きに応じて、磁束方向が、２つの磁束ガイド部材２０、３０のうちの一方においては正のＸ方向において形成され、２つの磁束ガイド部材２０、３０のうちの他方においては負のＸ方向において形成される。

【0055】

磁場補償装置１０は、正のＸ方向において形成された外部の一次磁場ＨＰに配置されている。したがって、第１の磁束ガイド部材２０および第２の磁束ガイド部材３０においては、それぞれ正のＸ方向において形成された一次磁束ＢＰが誘導される。

【0056】

図１ｂは、補償場が印加された状態での、すなわち電流が流れている状態での、図１ａに図示した本発明による第１の実施形態の断面図を示す。

【0057】

制御ユニットは、磁場センサ５０および補償コイル４０と電気的に相互作用関係にある。制御ユニットは、磁場センサ５０の測定信号に基づいて、一次磁場ＢＰの強度を検出するように構成されており、制御ユニットはさらに、補償コイル４０に補償電流ＩＦＢを流すことによって、Ｘ方向に形成された外部の一次磁場ＢＰが、磁場センサ５０の場所において補償電流ＩＦＢによって第１の磁束ガイド部材２０において二次磁場ＢＦＢを誘導するように構成されており、制御ユニットはさらに、磁場センサ５０の場所においてＸ方向にいわゆるゼロ磁場が生じるように、補償電流ＩＦＢの大きさを閉ループ制御するように構成されている。

【0058】

換言すれば、本発明では、第１の磁束ガイド部材２０においては、負のＸ方向において形成された二次磁束ＢＦＢが誘導され、また第２の磁束ガイド部材３０においては、正のＸ方向において形成された二次磁束ＢＦＢが誘導される。第２の磁束ガイド部材３０においては、一次磁場ＢＰおよび二次磁場ＢＦＢが同一方向を向いている。

【0059】

制御ユニットはさらに、補償電流ＩＦＢの大きさから一次磁場ＢＰの大きさを求めるように構成されている。

【0060】

図２には、補償場が印加されている状態での、第２の実施形態の断面図が図示されている。以下では、前述の実施形態との相異のみを説明する。

【0061】

第１の磁束ガイド部材２０と第２の磁束ガイド部材３０との間には、Ｙ方向に形成された長手方向軸線を有するロッド状の第３の磁束ガイド部材１００が設けられている。第３の磁束ガイド部材１００は、補償コイルの効率を改善するために、第１の磁束ガイド部材２０および第２の磁束ガイド部材３０に導磁的に結合されており、つまり素材結合されている。

【0062】

補償コイル４０は、第２の磁束ガイド部材３０の周囲に形成されており、また第３の磁束ガイド部材１００の周囲に部分的に形成されている。３つの磁束ガイド部材２０、３０および１００は、Ｕ字状に配置されている。

【0063】

図３には、補償場が印加されている状態での、第３の実施形態の断面図が図示されている。以下では、図２の実施形態との相異のみを説明する。

【0064】

第３の磁束ガイド部材１００は、第２の磁束ガイド部材３０に磁気的に結合されており、他方、第３の磁束ガイド部材１００と第１の磁束ガイド部材２０との間には、第１の磁束ガイド部材２０の直径よりも小さい間隙が形成されている。第１の磁束ガイド部材２０と第３の磁束ガイド部材１００との間の間隙が非常に小さいことによって、２つの磁束ガイド部材がさらに磁気的に結合されている。

【0065】

図４には、補償場が印加されている状態での、第４の実施形態の断面図が図示されている。以下では、図２の実施形態との相異のみを説明する。

【0066】

補償コイル４０は、３つすべての磁束ガイド部材２０、３０および１００の周囲に形成されており、また好適には磁場センサの周囲にも形成されている。

【0067】

図５には、補償場が印加されている状態での、第５の実施形態の断面図が図示されている。以下では、図３の実施形態との相異のみを説明する。

【0068】

図５のアセンブリは、Ｙ－Ｚ平面において形成される面について鏡面対称に広がっており、鏡面は、Ｘ方向において、図３に図示した構造のコピーが形成されるように配置されている。磁場センサ５０は、第１の磁束ガイド部材２０の２つの部分の２つの頭頂部側の端部の間に配置されている。換言すれば、鏡面は、磁場センサ５０の中心を通っている。

【0069】

補償コイル４０は、本実施形態では延長されている第２の磁束ガイド部材３０のみを完全に包囲している。第１の磁束ガイド部材２０の２つの部分の間には、第３の磁束ガイド部材１００の２つの部分に対してそれぞれ１つの小さい間隙が形成されている。

【0070】

図６には、補償場が印加されている状態での、第６の実施形態の断面図が図示されている。以下では、図５の実施形態との相異のみを説明する。

【0071】

図６のアセンブリは、Ｙ－Ｚ平面において形成される面について鏡面対称に広がっており、鏡面は、Ｘ方向において、図２に図示した構造のコピーが形成されるように配置されている。磁場センサ５０は、第１の磁束ガイド部材２０の２つの部分の２つの頭頂部側の端部の間に配置されている。

【0072】

補償コイル４０は、本実施形態では延長されている第２の磁束ガイド部材３０のみを完全に包囲している。第２の磁束ガイド部材３０は、鏡面の箇所に形成された小さい間隙を備えた２つの部分を有する。しかしながら、第２の磁束ガイド部材の２つの部分は、相互に磁気的に結合されている。

【0073】

図７には、補償場が印加されている状態での、第７の実施形態の断面図が図示されている。以下では、図６の実施形態との相異のみを説明する。

【0074】

本実施形態では、第２の磁束ガイド部材３０の２つの部分が相互に結合されている。補償コイル４０は、延長された第２の磁束ガイド部材３０と、第３の磁束ガイド部材１００の２つの部分と、をほぼ完全に包囲している。

【0075】

図８は、第８の実施形態の断面図を示す。以下では、前述の実施形態との相異のみを説明する。図面を見やすくするために、磁束ガイド部材のみが図示されている。

【0076】

図８のアセンブリは、Ｘ－Ｚ平面において形成される面について鏡面対称に広がっており、鏡面は、Ｙ方向において、図２に図示した構造のコピーが形成されるように配置されており、鏡面は、磁場センサ５０の中心を通っている。

【0077】

換言すれば、Ｘ方向に形成された長手方向軸線を有するロッド状の第４の磁束ガイド部材３００が設けられている。第４の磁束ガイド部材３００は、Ｙ方向とは逆向きに、第１の磁束ガイド部材２０から間隔を空けて設けられており、第１の磁束ガイド部材２０の長手方向軸線および第４の磁束ガイド部材３００の長手方向軸線は、相互に実質的に平行に形成されている。ロッド状の第５の磁束ガイド部材４００には、Ｙ方向に形成された長手方向軸線が設けられている。第５の磁束ガイド部材４００は、第１の磁束ガイド部材２０および第４の磁束ガイド部材３００と導磁的に結合されており、つまり直接的に結合されている。

【0078】

図９は、第９の実施形態の断面図を示す。以下では、図８との関係において示した実施形態との相異のみを説明する。

【0079】

図９のアセンブリは、Ｙ－Ｚ平面において形成される面について鏡面対称に広がっており、鏡面は、Ｘ方向において、図８に図示した構造のコピーが形成されるように配置されており、鏡面は、磁場センサ５０の中心を通っている。第４の磁束ガイド部材３００の２つの部分の間には、小さい間隙が形成されている。しかしながら、第４の磁束ガイド部材３００の２つの部分は、磁気的に結合されている。

【0080】

図１０は、第１０の実施形態の断面図を示す。以下では、図５との関係において示した実施形態との相異のみを説明する。図面を見やすくするために、電流が流れていない図が選択されている。

【0081】

第１の磁束ガイド部材２０の２つの部分は、第２の磁束ガイド部材３０よりも短い。本実施形態では、補償コイル４０が、第１の磁束ガイド部材２０および磁場センサ５０のみを包囲しており、それぞれ異なる横断面積を備えた複数の巻線を有している。この場合、横断面積は、磁場センサ５０の近傍においては最も小さく、第１の磁束ガイド部材２０の２つの部分の２つの端部においては最も大きい。

【図1a】

【図1b】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】