JPH08214533A - 相対的に回転可能な２つの部材の間の相対的位置を同心リングを用いて感知する方法及び装置 - Google Patents
相対的に回転可能な２つの部材の間の相対的位置を同心リングを用いて感知する方法及び装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 可変リアクタンス・モータにおける固定子と
回転子との間の相対的な回転位置を感知する装置を提供
すること。 【解決手段】 この装置は、回転子（３２）に設置され
送信コイル（４６）を有する送信リング（４０）と、固
定子（４６）に設置され受信コイル（５６）を有する受
信リング（４２）とを含む。受信コイル（５６）は、同
じ形状であり相互に絶縁され相互に１２０度の電気角度
だけずれている３つの導体パターン（５６ａ、５６ｂ、
５６ｃ）を含む。駆動信号が送信コイル（４６）に印加
される。また、受信コイルのパターンからの出力をモニ
タして、回転子（３２）と固定子（４６）との相対的な
回転位置を決定するコントローラ（７６）も含まれる。
各受信コイルは、周方向変動型の方形波パターンに構成
されている。
回転子との間の相対的な回転位置を感知する装置を提供
すること。 【解決手段】 この装置は、回転子（３２）に設置され
送信コイル（４６）を有する送信リング（４０）と、固
定子（４６）に設置され受信コイル（５６）を有する受
信リング（４２）とを含む。受信コイル（５６）は、同
じ形状であり相互に絶縁され相互に１２０度の電気角度
だけずれている３つの導体パターン（５６ａ、５６ｂ、
５６ｃ）を含む。駆動信号が送信コイル（４６）に印加
される。また、受信コイルのパターンからの出力をモニ
タして、回転子（３２）と固定子（４６）との相対的な
回転位置を決定するコントローラ（７６）も含まれる。
各受信コイルは、周方向変動型の方形波パターンに構成
されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、相対的に回転可能
な２つの部材の間の相対的な位置を感知する方法及び装
置に関する。本発明は、車両のための電気アシスト・ス
テアリング・システムの可変リラクタンス・モータの回
転子と固定子との間の相対的な位置を感知するのに特に
有用である。
な２つの部材の間の相対的な位置を感知する方法及び装
置に関する。本発明は、車両のための電気アシスト・ス
テアリング・システムの可変リラクタンス・モータの回
転子と固定子との間の相対的な位置を感知するのに特に
有用である。
【０００２】
【従来の技術】自動車用のパワー・アシスト・ステアリ
ング・システムは、多くが知られている。液圧のパワー
を用いてステアリング補助を提供するものもあれば、電
力を用いるものもある。
ング・システムは、多くが知られている。液圧のパワー
を用いてステアリング補助を提供するものもあれば、電
力を用いるものもある。
【０００３】電気アシスト・ステアリング・システム
は、ステアリング可能な車両の車輪に駆動可能に接続さ
れた電気モータを含む。付勢されると、電気モータが、
ステアリング可能な車輪のステアリング動作を補助（ア
シスト）する。電気アシスト・モータは、ステアリング
・ホイールに加えられたステアリング・トルクに応答し
て制御される。
は、ステアリング可能な車両の車輪に駆動可能に接続さ
れた電気モータを含む。付勢されると、電気モータが、
ステアリング可能な車輪のステアリング動作を補助（ア
シスト）する。電気アシスト・モータは、ステアリング
・ホイールに加えられたステアリング・トルクに応答し
て制御される。
【０００４】既知の電気ステアリング・システムは、典
型的には、Ｈブリッジ駆動回路を介して電気的に付勢さ
れる直流永久磁石電気アシスト・モータを含む。その代
わりに、電気アシスト・ステアリング・システムに対し
ては、可変リラクタンス・モータを用いるのが望ましい
が、それは、より小型であって、トルク／慣性比がより
大きいという理由による。可変リラクタンス・モータの
適切な整流には、固定子に対するモータの回転子の位置
を知ることが要求される。
型的には、Ｈブリッジ駆動回路を介して電気的に付勢さ
れる直流永久磁石電気アシスト・モータを含む。その代
わりに、電気アシスト・ステアリング・システムに対し
ては、可変リラクタンス・モータを用いるのが望ましい
が、それは、より小型であって、トルク／慣性比がより
大きいという理由による。可変リラクタンス・モータの
適切な整流には、固定子に対するモータの回転子の位置
を知ることが要求される。
【０００５】電気モータのための回転子位置センサは、
この技術分野では公知である。たとえば、Ｃｈｉｌｄｓ
の米国特許第２６５０３５２号は、２つの相対的に移動
可能な部材（すなわち、回転子と固定子）の間の運動を
測定するシステムに関するものである。このシステム
は、共に非磁性の材料で作られた回転子と固定子とを含
み、任意の強磁性の構造物において生じる磁気結合エラ
ーを回避する。１つの実施例では、導体が、回転子の周
縁部の周りで正確に離間したスロットを介して前後にね
じ切りされている。固定子についても同様である。回転
子と固定子との両者の上の導体パターンは、回転子の移
動の方向を横断する方向に配置された複数の直列に接続
された導体バーを形成する。無線周波数電流が、固定子
の上の導体の端子に与えられる。固定子の導体における
この無線周波数電流は、回転子の導体において信号を誘
導する。回転子導体における誘導された信号の大きさ
は、回転子と固定子との間の相対的な位置の関数であ
る。このように、このシステムは、回転子と固定子の間
の相対的位置を測定する。
この技術分野では公知である。たとえば、Ｃｈｉｌｄｓ
の米国特許第２６５０３５２号は、２つの相対的に移動
可能な部材（すなわち、回転子と固定子）の間の運動を
測定するシステムに関するものである。このシステム
は、共に非磁性の材料で作られた回転子と固定子とを含
み、任意の強磁性の構造物において生じる磁気結合エラ
ーを回避する。１つの実施例では、導体が、回転子の周
縁部の周りで正確に離間したスロットを介して前後にね
じ切りされている。固定子についても同様である。回転
子と固定子との両者の上の導体パターンは、回転子の移
動の方向を横断する方向に配置された複数の直列に接続
された導体バーを形成する。無線周波数電流が、固定子
の上の導体の端子に与えられる。固定子の導体における
この無線周波数電流は、回転子の導体において信号を誘
導する。回転子導体における誘導された信号の大きさ
は、回転子と固定子との間の相対的な位置の関数であ
る。このように、このシステムは、回転子と固定子の間
の相対的位置を測定する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、相対的に回
転可能な２つの部材の間、特に、可変リラクタンス電気
アシスト・ステアリング・モータの回転子と固定子との
間の、相対的な位置を感知する方法及び装置を提供す
る。
転可能な２つの部材の間、特に、可変リラクタンス電気
アシスト・ステアリング・モータの回転子と固定子との
間の、相対的な位置を感知する方法及び装置を提供す
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明の１つの実施例
に従って、第１及び第２の相対的に回転可能な部材の間
の相対的回転位置を感知する装置が提供される。この装
置は、第１の部材に設置可能である送信リングを含む。
この送信リングは、その上に据え付けられ周方向変動型
のシヌソイド（ｓｉｎｕｓｏｉｄ）パターンに配置され
た送信コイルを有する。この装置は、更に、第２の部材
に設置可能な受信リングを含む。受信リングは、その上
に設置され、送信リングから信号を受信し、第１の部材
と第２の部材との間の相対的な回転位置を示す信号を出
力するようなパターンに構成される受信コイルを含む。
に従って、第１及び第２の相対的に回転可能な部材の間
の相対的回転位置を感知する装置が提供される。この装
置は、第１の部材に設置可能である送信リングを含む。
この送信リングは、その上に据え付けられ周方向変動型
のシヌソイド（ｓｉｎｕｓｏｉｄ）パターンに配置され
た送信コイルを有する。この装置は、更に、第２の部材
に設置可能な受信リングを含む。受信リングは、その上
に設置され、送信リングから信号を受信し、第１の部材
と第２の部材との間の相対的な回転位置を示す信号を出
力するようなパターンに構成される受信コイルを含む。
【０００８】本発明の好適実施例によると、装置が提供
され、可変リラクタンス・モータにおける固定子と回転
子との間の相対的な回転位置を感知する。この装置は、
回転子に設置されその上に送信コイルが設置された送信
リングを含む。受信リングは、固定子に設置されその上
に受信コイルが設置されている。この受信コイルは、同
一の形状を有する３つの導体パターンを含み、この導体
パターンのそれぞれは相互に電気的に絶縁され、各導体
パターンは、１２０電気角度だけ隣接する導体パターン
からずれている。駆動信号を発生してその駆動信号を送
信コイルに結合させる手段が、提供される。この装置
は、更に、受信コイル・パターンからの出力をモニタし
て、このモニタされた出力から、回転子と固定子との間
の相対的な回転を決定する手段を含む。受信コイル・パ
ターンは、周方向変動型の矩形波パターンにそれぞれ配
列される。送信コイルは、前記送信リングの円周全体の
周囲に延長する周方向変動型の矩形波パターンであり、
受信コイル・パターンは、前記受信リングの円周全体の
周囲に延長する。
され、可変リラクタンス・モータにおける固定子と回転
子との間の相対的な回転位置を感知する。この装置は、
回転子に設置されその上に送信コイルが設置された送信
リングを含む。受信リングは、固定子に設置されその上
に受信コイルが設置されている。この受信コイルは、同
一の形状を有する３つの導体パターンを含み、この導体
パターンのそれぞれは相互に電気的に絶縁され、各導体
パターンは、１２０電気角度だけ隣接する導体パターン
からずれている。駆動信号を発生してその駆動信号を送
信コイルに結合させる手段が、提供される。この装置
は、更に、受信コイル・パターンからの出力をモニタし
て、このモニタされた出力から、回転子と固定子との間
の相対的な回転を決定する手段を含む。受信コイル・パ
ターンは、周方向変動型の矩形波パターンにそれぞれ配
列される。送信コイルは、前記送信リングの円周全体の
周囲に延長する周方向変動型の矩形波パターンであり、
受信コイル・パターンは、前記受信リングの円周全体の
周囲に延長する。
【０００９】本発明の別の実施例によると、第１及び第
２の相対的に回転可能な部材の間の相対的な回転位置を
感知する方法であって、（ａ）送信リングを提供するス
テップと、（ｂ）送信コイルを前記送信リングに、周方
向変動型のシヌソイド・パターンに固定するステップ
と、（ｃ）前記送信リングを前記第１及び第２の部材の
一方に設置するステップと、（ｄ）受信リングを提供す
るステップと、（ｅ）前記送信リングから信号を受信し
前記第１及び第２の部材の間の相対的な回転位置を示す
信号を出力するようなパターンに、受信コイルを前記受
信リングに固定するステップと、（ｆ）前記受信リング
を前記第１及び第２の部材の他方に設置するステップ
と、を含む方法が提供される。
２の相対的に回転可能な部材の間の相対的な回転位置を
感知する方法であって、（ａ）送信リングを提供するス
テップと、（ｂ）送信コイルを前記送信リングに、周方
向変動型のシヌソイド・パターンに固定するステップ
と、（ｃ）前記送信リングを前記第１及び第２の部材の
一方に設置するステップと、（ｄ）受信リングを提供す
るステップと、（ｅ）前記送信リングから信号を受信し
前記第１及び第２の部材の間の相対的な回転位置を示す
信号を出力するようなパターンに、受信コイルを前記受
信リングに固定するステップと、（ｆ）前記受信リング
を前記第１及び第２の部材の他方に設置するステップ
と、を含む方法が提供される。
【００１０】
【実施例】図１を参照すると、パワー・アシスト・ステ
アリング・システム１０は、ピニオン・ギア１４に動作
的に接続されたステアリング・ホイール１２を含む。詳
細には、車両のステアリング・ホイール１２は入力シャ
フト１６に接続され、ピニオン・ギア１４は出力シャフ
ト１７に接続されている。入力シャフト１６は、トーシ
ョン・バー１８を介して、出力シャフト１７に動作的に
結合される。トーション・バー１８は、印加されたステ
アリング・トルクに応答してねじれ、それによって、入
力シャフト１６と出力シャフト１７との間の相対的な回
転が可能になる。ストップ（図示せず）が、この技術分
野において周知の態様で、入力シャフトと出力シャフト
との間の相対的な回転量を制限する。
アリング・システム１０は、ピニオン・ギア１４に動作
的に接続されたステアリング・ホイール１２を含む。詳
細には、車両のステアリング・ホイール１２は入力シャ
フト１６に接続され、ピニオン・ギア１４は出力シャフ
ト１７に接続されている。入力シャフト１６は、トーシ
ョン・バー１８を介して、出力シャフト１７に動作的に
結合される。トーション・バー１８は、印加されたステ
アリング・トルクに応答してねじれ、それによって、入
力シャフト１６と出力シャフト１７との間の相対的な回
転が可能になる。ストップ（図示せず）が、この技術分
野において周知の態様で、入力シャフトと出力シャフト
との間の相対的な回転量を制限する。
【００１１】ピニオン・ギア１４は、ラックすなわち線
形のステアリング部材２０上の直線状に切られた歯にか
み合って係合した螺旋状の歯を有する。ピニオン・ギア
は、ラック部材上の直線状に切られたギアの歯と組合わ
されて、ラックとピニオン・ギアとの組を形成する。ラ
ック２０は、公知の態様で、ステアリング・リンケージ
を用いて、車両のステアリング可能な車輪２２、２４
に、ステアリング可能に結合されている。ステアリング
・ホイール１２が回転される際には、ラックとピニオン
・ギアとの組は、ステアリング・ホイールの回転運動を
ラックの線形の運動に変換する。ラックが線形に移動す
るときに、ステアリング可能な車輪２２、２４は、関連
するステアリング軸の周囲をピボット運動し、車両がス
テアリングされる。
形のステアリング部材２０上の直線状に切られた歯にか
み合って係合した螺旋状の歯を有する。ピニオン・ギア
は、ラック部材上の直線状に切られたギアの歯と組合わ
されて、ラックとピニオン・ギアとの組を形成する。ラ
ック２０は、公知の態様で、ステアリング・リンケージ
を用いて、車両のステアリング可能な車輪２２、２４
に、ステアリング可能に結合されている。ステアリング
・ホイール１２が回転される際には、ラックとピニオン
・ギアとの組は、ステアリング・ホイールの回転運動を
ラックの線形の運動に変換する。ラックが線形に移動す
るときに、ステアリング可能な車輪２２、２４は、関連
するステアリング軸の周囲をピボット運動し、車両がス
テアリングされる。
【００１２】電気アシスト型の可変リラクタンス・モー
タ２６は、ラック２０に駆動的に接続されている。モー
タ２６は、付勢されると、パワー・アシスト・ステアリ
ングを提供し、車両運転者による車両のステアリング・
ホイールの回転を補助して、それにより、ステアリング
可能な車輪２２、２４のターンを補助する。電気アシス
ト・ステアリング・システムでは、可変リラクタンス・
モータの使用が望ましいが、それは、可変リラクタンス
・モータが、小型で、低摩擦で、トルク対慣性比が高い
という理由による。
タ２６は、ラック２０に駆動的に接続されている。モー
タ２６は、付勢されると、パワー・アシスト・ステアリ
ングを提供し、車両運転者による車両のステアリング・
ホイールの回転を補助して、それにより、ステアリング
可能な車輪２２、２４のターンを補助する。電気アシス
ト・ステアリング・システムでは、可変リラクタンス・
モータの使用が望ましいが、それは、可変リラクタンス
・モータが、小型で、低摩擦で、トルク対慣性比が高い
という理由による。
【００１３】図２は、本発明の好適実施例による可変リ
ラクタンス・モータの断面図である。可変リラクタンス
・モータ２６は、８つの固定子磁極３０を有する固定子
２８と、６つの回転子磁極３４を有する回転子３２と、
を含む。それぞれの固定子磁極３０は、付随する固定子
コイルを有する（図示せず）。固定子磁極は、Ａａ、Ｂ
ｂ、Ｃｃ、Ｄｄで表される対（ペア）で付勢されるよう
に配列され、その結果として、４つの固定子磁極の対と
６つの回転子磁極３４とが得られる。モータ２６は、モ
ータ・ハウジング３６の中に設置されており、固定子２
８はハウジング３６に対して固定されている。
ラクタンス・モータの断面図である。可変リラクタンス
・モータ２６は、８つの固定子磁極３０を有する固定子
２８と、６つの回転子磁極３４を有する回転子３２と、
を含む。それぞれの固定子磁極３０は、付随する固定子
コイルを有する（図示せず）。固定子磁極は、Ａａ、Ｂ
ｂ、Ｃｃ、Ｄｄで表される対（ペア）で付勢されるよう
に配列され、その結果として、４つの固定子磁極の対と
６つの回転子磁極３４とが得られる。モータ２６は、モ
ータ・ハウジング３６の中に設置されており、固定子２
８はハウジング３６に対して固定されている。
【００１４】可変リラクタンス・モータの動作原理は、
この技術分野において広く知られている。基本的には、
固定子磁極は、対で付勢される。詳細には、電流が、与
えられた一対の固定子磁極に付随する固定子コイルに提
供される。回転子は、固定子磁極と回転子磁極との間の
リラクタンスを最小化するように移動する。最小のリラ
クタンスは、一対の回転子磁極が付勢された固定子磁極
と整列したするときに生じる。いったん最小のリラクタ
ンスが達成されれば、すなわち、回転子磁極が付勢され
た固定子磁極と整列すると、これらの付勢された固定子
磁極は消勢され、隣接する一対の固定子磁極が付勢され
る。モータの回転方向は、固定子磁極が付勢されるシー
ケンスによって制御される。モータによって生じるトル
クは、付勢された固定子コイルを流れる電流によって制
御される。電気アシスト・ステアリング・システムにお
ける可変リラクタンス・モータを制御する好適な態様
は、”ＭＥＴＨＯＤ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ Ｆ
ＯＲ ＣＯＮＴＲＯＬＬＩＮＧ ＤＡＭＰＩＮＧ ＩＮ
ＡＮ ＥＬＥＣＴＲＩＣ ＡＳＳＩＳＴ ＳＴＥＥＲ
ＩＮＧ ＳＹＳＴＥＭ ＦＯＲ ＶＥＨＩＣＬＥ ＹＡ
Ｗ ＲＡＴＥ ＣＯＮＴＲＯＬ”と題する、ＴＲＷ社に
譲渡された、Ｍｉｌｌｅｒ他への米国特許第５２５７８
２８号に開示されている。この米国特許は、本明細書で
その全部を援用する。
この技術分野において広く知られている。基本的には、
固定子磁極は、対で付勢される。詳細には、電流が、与
えられた一対の固定子磁極に付随する固定子コイルに提
供される。回転子は、固定子磁極と回転子磁極との間の
リラクタンスを最小化するように移動する。最小のリラ
クタンスは、一対の回転子磁極が付勢された固定子磁極
と整列したするときに生じる。いったん最小のリラクタ
ンスが達成されれば、すなわち、回転子磁極が付勢され
た固定子磁極と整列すると、これらの付勢された固定子
磁極は消勢され、隣接する一対の固定子磁極が付勢され
る。モータの回転方向は、固定子磁極が付勢されるシー
ケンスによって制御される。モータによって生じるトル
クは、付勢された固定子コイルを流れる電流によって制
御される。電気アシスト・ステアリング・システムにお
ける可変リラクタンス・モータを制御する好適な態様
は、”ＭＥＴＨＯＤ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ Ｆ
ＯＲ ＣＯＮＴＲＯＬＬＩＮＧ ＤＡＭＰＩＮＧ ＩＮ
ＡＮ ＥＬＥＣＴＲＩＣ ＡＳＳＩＳＴ ＳＴＥＥＲ
ＩＮＧ ＳＹＳＴＥＭ ＦＯＲ ＶＥＨＩＣＬＥ ＹＡ
Ｗ ＲＡＴＥ ＣＯＮＴＲＯＬ”と題する、ＴＲＷ社に
譲渡された、Ｍｉｌｌｅｒ他への米国特許第５２５７８
２８号に開示されている。この米国特許は、本明細書で
その全部を援用する。
【００１５】回転子位置センサ３８は、本発明に従って
作成されており、モータ回転子３２とモータ固定子２８
又はハウジング３６との間に動作的に接続される。固定
子２８とモータのハウジング３６とは、相対的に静止し
ている。回転子位置センサ３８の機能は、モータ固定子
２８に対する回転子３２の位置を示す電気信号を提供す
ることである。回転方向と印加されたトルクとを含む可
変リラクタンス・モータ２６の適切な動作のためには、
固定子２８に対する回転子３２の位置を知ることが必要
である。
作成されており、モータ回転子３２とモータ固定子２８
又はハウジング３６との間に動作的に接続される。固定
子２８とモータのハウジング３６とは、相対的に静止し
ている。回転子位置センサ３８の機能は、モータ固定子
２８に対する回転子３２の位置を示す電気信号を提供す
ることである。回転方向と印加されたトルクとを含む可
変リラクタンス・モータ２６の適切な動作のためには、
固定子２８に対する回転子３２の位置を知ることが必要
である。
【００１６】図３〜５を参照すると、本発明によって作
成された回転子位置センサ３８は、送信リング４０と受
信リング４２とを含む。図３で示されているリングは、
明確に示すために、軸方向にずらしてある。図４に示し
た組み立てた位置では、複数のリングが、軸４３を共有
して、入れ子状（ｎｅｓｔｅｄ）で同心円状に設置され
ている。リング４０、４２は、好ましくは、２００ＫＨ
ｚの周波数の範囲内に磁束を維持する透磁性材料から作
られる。この材料の透磁率は、好ましくは、この周波数
において１０を超える。そのような特性を示す透磁性材
料は、粉鉄、ソフト・フェライト、フェライトを充填さ
れたプラスチック、を含む。この透磁性材料は、送信及
び受信リングに付随する磁気回路に帰路を提供する。更
に、この透磁性材料は、外部のソースから更にはモータ
自体の動作からのＥＭＦ干渉のフィルタリングを与え
る。
成された回転子位置センサ３８は、送信リング４０と受
信リング４２とを含む。図３で示されているリングは、
明確に示すために、軸方向にずらしてある。図４に示し
た組み立てた位置では、複数のリングが、軸４３を共有
して、入れ子状（ｎｅｓｔｅｄ）で同心円状に設置され
ている。リング４０、４２は、好ましくは、２００ＫＨ
ｚの周波数の範囲内に磁束を維持する透磁性材料から作
られる。この材料の透磁率は、好ましくは、この周波数
において１０を超える。そのような特性を示す透磁性材
料は、粉鉄、ソフト・フェライト、フェライトを充填さ
れたプラスチック、を含む。この透磁性材料は、送信及
び受信リングに付随する磁気回路に帰路を提供する。更
に、この透磁性材料は、外部のソースから更にはモータ
自体の動作からのＥＭＦ干渉のフィルタリングを与え
る。
【００１７】送信リング４０の外側の直径は、ｄ１であ
る。受信リング４２の内側の直径は、ｄ２である。直径
ｄ１は直径ｄ２よりも小さいので、同心円又は入れ子状
の構成に組み合わされた際には、２つのリングの間に
は、比較的小さなエア・ギャップが存在する。
る。受信リング４２の内側の直径は、ｄ２である。直径
ｄ１は直径ｄ２よりも小さいので、同心円又は入れ子状
の構成に組み合わされた際には、２つのリングの間に
は、比較的小さなエア・ギャップが存在する。
【００１８】送信リング４０は、回転子３２に同軸的に
固定されている。送信リング４０は、外面４１に切られ
た２つのシヌソイド状の溝３９ａ、３９ｂを有する。こ
のシヌソイド状の溝３９ａ、３９ｂは、１８０電気角度
だけ位相がずれている。溝３９ａ、３９ｂの向きは、周
方向変動型（ｃｉｒｃｕｍｆｅｒｅｎｔｉａｌｌｙｖａ
ｒｙｉｎｇ）のシヌソイド・パターンと称される。
固定されている。送信リング４０は、外面４１に切られ
た２つのシヌソイド状の溝３９ａ、３９ｂを有する。こ
のシヌソイド状の溝３９ａ、３９ｂは、１８０電気角度
だけ位相がずれている。溝３９ａ、３９ｂの向きは、周
方向変動型（ｃｉｒｃｕｍｆｅｒｅｎｔｉａｌｌｙｖａ
ｒｙｉｎｇ）のシヌソイド・パターンと称される。
【００１９】送信コイル４４は、リング４０の円周全体
の周囲の溝３９ａ、３９ｂの中に配置されている。送信
コイル４４は、溝３９ａ、３９ｂそれぞれの中に配置さ
れる２つ導電性の電気トラック４６ａ、４６ｂを含む。
導電性の電気的トラック４６ａ、４６ｂは、相互に、そ
してリング４０から電気的に絶縁されている。好ましく
は、溝３９ａ、３９ｂの深さと導体４６ａ、４６ｂの寸
法は、いったん組み合わされると、導体４６ａ、４６ｂ
が外面４１と直接接触するようになっている。導電性の
電気トラック４６ａ、４６ｂは、それぞれ、周方向変動
型のシヌソイド・パターンに構成されており、２つのパ
ターンの間は相対的に１８０度だけずれている。導電性
の電気トラック４６ａ、４６ｂのシヌソイド・パターン
は、次の方程式で表現され得る。
の周囲の溝３９ａ、３９ｂの中に配置されている。送信
コイル４４は、溝３９ａ、３９ｂそれぞれの中に配置さ
れる２つ導電性の電気トラック４６ａ、４６ｂを含む。
導電性の電気的トラック４６ａ、４６ｂは、相互に、そ
してリング４０から電気的に絶縁されている。好ましく
は、溝３９ａ、３９ｂの深さと導体４６ａ、４６ｂの寸
法は、いったん組み合わされると、導体４６ａ、４６ｂ
が外面４１と直接接触するようになっている。導電性の
電気トラック４６ａ、４６ｂは、それぞれ、周方向変動
型のシヌソイド・パターンに構成されており、２つのパ
ターンの間は相対的に１８０度だけずれている。導電性
の電気トラック４６ａ、４６ｂのシヌソイド・パターン
は、次の方程式で表現され得る。
【００２０】
【数１】Ｃ46a＝Ｄｓｉｎ（６α）
【数２】Ｃ46b＝Ｄｓｉｎ（６α＋１８０） ただし、ここで、Ｃは円周の基準軸４８に沿ったパター
ンの軸上の位置に等しく、Ｄは円周の基準軸４８からの
パターンの距離のピーク値に等しく、αは機械的な角度
を度数で表している。６という数は、パターンの空間的
な周波数であり、各パターンは、６０度の機械的角度ご
とに３６０度の位相変化を経験する。パターンは、モー
タ２６の回転子磁極３４の数に対応して、６０度の機械
的角度ごとに反復する。
ンの軸上の位置に等しく、Ｄは円周の基準軸４８からの
パターンの距離のピーク値に等しく、αは機械的な角度
を度数で表している。６という数は、パターンの空間的
な周波数であり、各パターンは、６０度の機械的角度ご
とに３６０度の位相変化を経験する。パターンは、モー
タ２６の回転子磁極３４の数に対応して、６０度の機械
的角度ごとに反復する。
【００２１】図６Ａ及び図６Ｂは、リング４０の機械的
角度の尺度とリング４０の電気角度の尺度とをそれぞれ
示している。図６Ｃは、導電性の電気トラック４６ａ、
４６ｂのシヌソイド・パターンを図解している。この２
つの導電性の電気トラック４６ａ、４６ｂは、それぞ
れ、第１の接続端子５０、５２を有する。共通の接続端
子５４は、トラックの他方の接続端子を結合させる。結
果として、導電性の電気トラック４６ａにおける瞬時電
流は、トラック４６ｂにおけるそれと逆向きである。２
つの周方向変動型のシヌソイド・パターンの効果は、２
つの導体パターンによって囲まれた領域における、正負
が交代する電位から成る、明確に規定された（ｗｅｌｌ
−ｄｅｆｉｎｅｄ）瞬間的な磁束パターンである。
角度の尺度とリング４０の電気角度の尺度とをそれぞれ
示している。図６Ｃは、導電性の電気トラック４６ａ、
４６ｂのシヌソイド・パターンを図解している。この２
つの導電性の電気トラック４６ａ、４６ｂは、それぞ
れ、第１の接続端子５０、５２を有する。共通の接続端
子５４は、トラックの他方の接続端子を結合させる。結
果として、導電性の電気トラック４６ａにおける瞬時電
流は、トラック４６ｂにおけるそれと逆向きである。２
つの周方向変動型のシヌソイド・パターンの効果は、２
つの導体パターンによって囲まれた領域における、正負
が交代する電位から成る、明確に規定された（ｗｅｌｌ
−ｄｅｆｉｎｅｄ）瞬間的な磁束パターンである。
【００２２】本発明の１つの実施例に従って、送信リン
グ４０は、粉鉄トロイドから作成される。２つの溝３９
ａ、３９ｂは、トロイドの外面４１に設けられ、上述し
たシヌソイド・パターンを形成する。ワイヤが、それぞ
れの溝の中に置かれ、導電性の電気トラック４６ａ、４
０ｂを形成する。溝３９ａ、３９ｂは、内側向きの径方
向に僅かにテーパ状になっており、その内部でワイヤを
保持する。更に、ワイヤの位置を固定するために、接着
剤が使用されている。一方の溝の深さは、２本のワイヤ
の交点における圧力を回避するために他方より深くなっ
ている。この実施例では、明確に規定された磁気パター
ンが送信されるのを保証するために、ワイヤを可能な限
りリング４０の表面に近い位置に保つことが望まれる。
グ４０は、粉鉄トロイドから作成される。２つの溝３９
ａ、３９ｂは、トロイドの外面４１に設けられ、上述し
たシヌソイド・パターンを形成する。ワイヤが、それぞ
れの溝の中に置かれ、導電性の電気トラック４６ａ、４
０ｂを形成する。溝３９ａ、３９ｂは、内側向きの径方
向に僅かにテーパ状になっており、その内部でワイヤを
保持する。更に、ワイヤの位置を固定するために、接着
剤が使用されている。一方の溝の深さは、２本のワイヤ
の交点における圧力を回避するために他方より深くなっ
ている。この実施例では、明確に規定された磁気パター
ンが送信されるのを保証するために、ワイヤを可能な限
りリング４０の表面に近い位置に保つことが望まれる。
【００２３】本発明の別の実施例によれば、送信リング
４０は、電気メッキ、プラズマ・デポジション、スパッ
タリング法、又は当業者に公知の類似の技術により、リ
ング４０の外面４１にシヌソイド・パターンで固定され
ている導体４６ａ、４６ｂを含む。この実施例では、導
体の配置は、シーケンシャルになされなければならな
い。最初に絶縁層がリング４０上に配置され、シヌソイ
ド状の導体パターンの一方が続き、次に、第２の絶縁層
が配置され、最後に、第２のシヌソイド状導体パターン
が続く。また、２つの導体の間の交点又は交差する位置
のそれぞれにおいて、シヌソイド状の導体の一方に絶縁
されたブリッジが与えられれば、単一の層の配置でもよ
い。
４０は、電気メッキ、プラズマ・デポジション、スパッ
タリング法、又は当業者に公知の類似の技術により、リ
ング４０の外面４１にシヌソイド・パターンで固定され
ている導体４６ａ、４６ｂを含む。この実施例では、導
体の配置は、シーケンシャルになされなければならな
い。最初に絶縁層がリング４０上に配置され、シヌソイ
ド状の導体パターンの一方が続き、次に、第２の絶縁層
が配置され、最後に、第２のシヌソイド状導体パターン
が続く。また、２つの導体の間の交点又は交差する位置
のそれぞれにおいて、シヌソイド状の導体の一方に絶縁
されたブリッジが与えられれば、単一の層の配置でもよ
い。
【００２４】送信リング４０の更に別の実施例は、２層
の可撓性の線形回路を用いる。シヌソイド・パターン
が、リング４０の円周に適合する平均の長さを有する２
層の可撓性の線形回路上に作成される。この可撓性の線
形回路が、当業者には既知の接着方法を用いて、リング
４０の外面４１に接着される。
の可撓性の線形回路を用いる。シヌソイド・パターン
が、リング４０の円周に適合する平均の長さを有する２
層の可撓性の線形回路上に作成される。この可撓性の線
形回路が、当業者には既知の接着方法を用いて、リング
４０の外面４１に接着される。
【００２５】送信リング４０の更に別の実施例が、図７
に示されている。この実施例においては、送信リング４
０’は、径方向に隆起した複数のフットボール型のラン
ド又はボビン５０を有する成形可能なソフト・フェライ
ト材料で作られている。径方向に隆起したボビン５０
は、上述のパターンに類似したシヌソイド・パターンに
対する境界を形成する。径方向に隆起した各ボビン５０
は、磁極と称される。絶縁されたワイヤ５２が、リング
４０’の円周全体の周囲に、正弦（ｓｉｎｅ）パターン
に従って、第１の方向で磁極の周囲に巻かれている。こ
の絶縁されたワイヤは、次に、当初の開始端子に対して
１８０度シフトされた正弦パターンに従い、逆の方向
に、磁極の周囲に巻かれている。絶縁されたワイヤの巻
数は反復されることが可能であり、巻数比（ｔｕｒｎｓ
ｒａｔｉｏ）を増加させる。隆起した磁極のリング４
０’の外側の直径ｄ３は、送信リングと受信リングとの
間のエア・ギャップを保証するために、受信リング４２
の内側の直径ｄ２より小さくなくてはならない。
に示されている。この実施例においては、送信リング４
０’は、径方向に隆起した複数のフットボール型のラン
ド又はボビン５０を有する成形可能なソフト・フェライ
ト材料で作られている。径方向に隆起したボビン５０
は、上述のパターンに類似したシヌソイド・パターンに
対する境界を形成する。径方向に隆起した各ボビン５０
は、磁極と称される。絶縁されたワイヤ５２が、リング
４０’の円周全体の周囲に、正弦（ｓｉｎｅ）パターン
に従って、第１の方向で磁極の周囲に巻かれている。こ
の絶縁されたワイヤは、次に、当初の開始端子に対して
１８０度シフトされた正弦パターンに従い、逆の方向
に、磁極の周囲に巻かれている。絶縁されたワイヤの巻
数は反復されることが可能であり、巻数比（ｔｕｒｎｓ
ｒａｔｉｏ）を増加させる。隆起した磁極のリング４
０’の外側の直径ｄ３は、送信リングと受信リングとの
間のエア・ギャップを保証するために、受信リング４２
の内側の直径ｄ２より小さくなくてはならない。
【００２６】送信リング４０’の図７に示した実施例の
結果として生じる利点がいくつかある。第１に、隆起し
た磁極のデザインによって、低コストでの成形技術によ
る製造が可能になり、大量生産が容易になる。また、隆
起した磁極によって、ワイヤを送信リング４０’上に設
置する際に、従来型の巻線技術を使用することが可能に
なり、更にコスト上の利点が生じる。最後に、隆起した
磁極によって、磁気的に合焦した磁界領域が提供され、
送信リング４０’の効率を高める。
結果として生じる利点がいくつかある。第１に、隆起し
た磁極のデザインによって、低コストでの成形技術によ
る製造が可能になり、大量生産が容易になる。また、隆
起した磁極によって、ワイヤを送信リング４０’上に設
置する際に、従来型の巻線技術を使用することが可能に
なり、更にコスト上の利点が生じる。最後に、隆起した
磁極によって、磁気的に合焦した磁界領域が提供され、
送信リング４０’の効率を高める。
【００２７】受信リング４２はモータ固定子２８に設置
され、他方で、ハウジング３６は、送信リング４０が受
信リング４２の内側に入れ子状になるように、送信リン
グ４０と同軸の関係に設置されている。リング４０とリ
ング４２とが径方向に近接していることにより、それら
の間に電磁気的な結合が与えられ、回転（ロータリ）変
圧器４７を形成する。
され、他方で、ハウジング３６は、送信リング４０が受
信リング４２の内側に入れ子状になるように、送信リン
グ４０と同軸の関係に設置されている。リング４０とリ
ング４２とが径方向に近接していることにより、それら
の間に電磁気的な結合が与えられ、回転（ロータリ）変
圧器４７を形成する。
【００２８】受信リング４２は、内面５４に切り込まれ
た複数の平行な導電性トラック５３を有する。複数の受
信コイル５５が、これらのトラック内に巻かれている。
詳細には、受信コイル５５は、本発明の１つの実施例で
は、それぞれが、関連するトラック５６ａ、５６ｂ、５
６ｃ内に巻かれたコイルの３つの組を有し、各コイル
は、相互に、そしてリング４２から絶縁されている。
た複数の平行な導電性トラック５３を有する。複数の受
信コイル５５が、これらのトラック内に巻かれている。
詳細には、受信コイル５５は、本発明の１つの実施例で
は、それぞれが、関連するトラック５６ａ、５６ｂ、５
６ｃ内に巻かれたコイルの３つの組を有し、各コイル
は、相互に、そしてリング４２から絶縁されている。
【００２９】導電性の電気トラック５６ａ、５６ｂ、５
６ｃは、それぞれが、周方向変動型の方形波パターンに
配列され、残りの２つのパターンから１２０電気角度
（機械角度２０度）だけずれているように３分の１だけ
それぞれから分離している。６０機械角度ごとに、この
パターンが反復される。
６ｃは、それぞれが、周方向変動型の方形波パターンに
配列され、残りの２つのパターンから１２０電気角度
（機械角度２０度）だけずれているように３分の１だけ
それぞれから分離している。６０機械角度ごとに、この
パターンが反復される。
【００３０】図６Ｄ、６Ｅ、６Ｆを参照すると、コイル
５６ａ、５６ｂ、５６ｃのそれぞれの出力が示されてい
る。これらのコイルは、導電性の電気トラック５６ａ、
５６ｂ、５６ｃの方形波パターンを形成している。導電
性の電気トラック５６ａは、接続端子５８を有する。導
電性の電気トラック５６ｂ、５６ｃは、それぞれが、接
続端子６０、６２を有する。導電性の電気トラック５６
ａ、５６ｂ、５６ｃは、共通の接続端子６４を有する。
５６ａ、５６ｂ、５６ｃのそれぞれの出力が示されてい
る。これらのコイルは、導電性の電気トラック５６ａ、
５６ｂ、５６ｃの方形波パターンを形成している。導電
性の電気トラック５６ａは、接続端子５８を有する。導
電性の電気トラック５６ｂ、５６ｃは、それぞれが、接
続端子６０、６２を有する。導電性の電気トラック５６
ａ、５６ｂ、５６ｃは、共通の接続端子６４を有する。
【００３１】溝５３は、送信リング４０によって送信さ
れた磁界のシャープな輪郭（ｄｅｌｉｎｅａｔｉｏｎ）
が保証されるように、周方向には狭く、径方向には浅く
なっている。円周上に３６の等間隔の、つまり、１０度
ごとに１つの割合で、スロットがある。好適実施例で
は、コイル５６ａ、５６ｂ、５６ｃは、それぞれ、スロ
ット５３の中に配置されたワイヤによって作られてお
り、１つのワイヤが３つのスロットに１つの割合で配置
されている。コイル５６ａに対するワイヤは、１つのス
ロット５６ａの中に配置されており、次のスロット５６
ａに達するまでリング４２のエッジに沿って走る。ワイ
ヤ５６ａは、結果的に、リング４２の円周全体の周囲の
スロット５６ａの中の方形波パターンを形成する。５６
ｂ、５６ｃについても、関連するスロットに関して同じ
ことが言える。送信機の巻線に対するスロット内のワイ
ヤは、図６Ｄ〜図６Ｆに示されている。
れた磁界のシャープな輪郭（ｄｅｌｉｎｅａｔｉｏｎ）
が保証されるように、周方向には狭く、径方向には浅く
なっている。円周上に３６の等間隔の、つまり、１０度
ごとに１つの割合で、スロットがある。好適実施例で
は、コイル５６ａ、５６ｂ、５６ｃは、それぞれ、スロ
ット５３の中に配置されたワイヤによって作られてお
り、１つのワイヤが３つのスロットに１つの割合で配置
されている。コイル５６ａに対するワイヤは、１つのス
ロット５６ａの中に配置されており、次のスロット５６
ａに達するまでリング４２のエッジに沿って走る。ワイ
ヤ５６ａは、結果的に、リング４２の円周全体の周囲の
スロット５６ａの中の方形波パターンを形成する。５６
ｂ、５６ｃについても、関連するスロットに関して同じ
ことが言える。送信機の巻線に対するスロット内のワイ
ヤは、図６Ｄ〜図６Ｆに示されている。
【００３２】受信信号のより高い強度が所望であれば、
図６Ｇに示されるワイヤのパターンを各トラックに用い
ることができる。点線は、帰路ワイヤに対応しており、
ワイヤによって形成されたコイルの巻線比を効果的に増
大させ、それによって、そのコイルにおいて受信される
信号の強度を増大させる。
図６Ｇに示されるワイヤのパターンを各トラックに用い
ることができる。点線は、帰路ワイヤに対応しており、
ワイヤによって形成されたコイルの巻線比を効果的に増
大させ、それによって、そのコイルにおいて受信される
信号の強度を増大させる。
【００３３】図４を参照すると、受信コイル５６からの
信号は、受信リング４２が固定子３６に固定されている
ので、静止接点５８、６０、６２を介してアクセス可能
である。送信リング４０は回転子３２に固定されている
ので、コイル４６は、（図８において示されるように）
回転変圧器構成６６を介して付勢される。１次コイル６
８は、固定子２８（ハウジング３６）に固定されてお
り、端子６７、６９を介して電気的に接続されている。
２次コイル７４は、回転子３２に固定されており、端子
５０、５２を介して、送信コイル４６に電気的に接続さ
れる（図８）。１次コイル６８と２次コイル７４とは、
相互に十分に近接し、回転変圧器を形成する。
信号は、受信リング４２が固定子３６に固定されている
ので、静止接点５８、６０、６２を介してアクセス可能
である。送信リング４０は回転子３２に固定されている
ので、コイル４６は、（図８において示されるように）
回転変圧器構成６６を介して付勢される。１次コイル６
８は、固定子２８（ハウジング３６）に固定されてお
り、端子６７、６９を介して電気的に接続されている。
２次コイル７４は、回転子３２に固定されており、端子
５０、５２を介して、送信コイル４６に電気的に接続さ
れる（図８）。１次コイル６８と２次コイル７４とは、
相互に十分に近接し、回転変圧器を形成する。
【００３４】図８を参照すると、１次コイル６８は、１
次駆動回路７２を介して、信号発生器７０に電気的に接
続されている。回転変圧器６６に印加された駆動信号
は、シヌソイド駆動信号である。送信リング４０の送信
コイル４４は、１次駆動回路７２からの２００ＫＨｚの
シヌソイド駆動信号を用いて駆動される。受信コイル５
６は、送信コイル４６によって送信された電磁界に応答
して、シヌソイド信号を出力する。詳細には、導電性の
電気トラック５６ａ、５６ｂ、５６ｃが、それぞれ、シ
ヌソイド信号を出力する。換言すると、導電性の電気ト
ラック５６ａ、５６ｂ、５６ｃは、それぞれが、それ自
体で受信コイルである。受信コイルからのシヌソイド信
号は、相互に１２０電気角度だけ電気機械的にずれてい
る。受信コイルからの出力信号は、次のように表され
る。
次駆動回路７２を介して、信号発生器７０に電気的に接
続されている。回転変圧器６６に印加された駆動信号
は、シヌソイド駆動信号である。送信リング４０の送信
コイル４４は、１次駆動回路７２からの２００ＫＨｚの
シヌソイド駆動信号を用いて駆動される。受信コイル５
６は、送信コイル４６によって送信された電磁界に応答
して、シヌソイド信号を出力する。詳細には、導電性の
電気トラック５６ａ、５６ｂ、５６ｃが、それぞれ、シ
ヌソイド信号を出力する。換言すると、導電性の電気ト
ラック５６ａ、５６ｂ、５６ｃは、それぞれが、それ自
体で受信コイルである。受信コイルからのシヌソイド信
号は、相互に１２０電気角度だけ電気機械的にずれてい
る。受信コイルからの出力信号は、次のように表され
る。
【００３５】
【数３】Ｖ１＝ｖｓｉｎ（ωｔ）ｓｉｎ（α＋０）
【数４】Ｖ２＝ｖｓｉｎ（ωｔ）ｓｉｎ（α＋１２０）
【数５】Ｖ３＝ｖｓｉｎ（ωｔ）ｓｉｎ（α＋２４０） ここで、ωは駆動回路の周波数であり、αは電気機械的
角度におけるシャフト角度であり、ｔは現在時刻であ
る。これらの方程式は、付随するコイルの両端に存する
電圧の値を表す。電圧Ｖ１は、導電性の電気トラック５
６ａによって形成されたコイルの両端の電圧であり、Ｖ
２とＶ３とは、電気トラック５６ｂ、５６ｃそれぞれに
形成されるコイルの両端の電圧である。
角度におけるシャフト角度であり、ｔは現在時刻であ
る。これらの方程式は、付随するコイルの両端に存する
電圧の値を表す。電圧Ｖ１は、導電性の電気トラック５
６ａによって形成されたコイルの両端の電圧であり、Ｖ
２とＶ３とは、電気トラック５６ｂ、５６ｃそれぞれに
形成されるコイルの両端の電圧である。
【００３６】各受信コイル５６の出力は、送信リング４
０と受信リング４２との間で、又は同等に、回転子３２
と固定子２８との間で、それぞれ機械的角度で３６０度
の相対的な回転に対して６サイクル（３６０電気角度）
を経験する。各受信コイルの出力を観察するとすれば、
出力電圧の振幅は、正弦波パターンに従い、固定子２８
と回転子３２との間の相対的な回転のそれぞれ６分の１
番目にある開始端子の位置で終わる。よって、各受信コ
イルの出力における電圧は、回転子３２と固定子２８と
の間の各６０度の機械的回転に対して、３６０電気角度
を経験する。
０と受信リング４２との間で、又は同等に、回転子３２
と固定子２８との間で、それぞれ機械的角度で３６０度
の相対的な回転に対して６サイクル（３６０電気角度）
を経験する。各受信コイルの出力を観察するとすれば、
出力電圧の振幅は、正弦波パターンに従い、固定子２８
と回転子３２との間の相対的な回転のそれぞれ６分の１
番目にある開始端子の位置で終わる。よって、各受信コ
イルの出力における電圧は、回転子３２と固定子２８と
の間の各６０度の機械的回転に対して、３６０電気角度
を経験する。
【００３７】Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３に対する方程式は、３つ
の未知数を有する３つの方程式を与えている。回転子３
２が固定子２８に対して移動する際に生じるように送信
リング４０が受信リング４２に対して回転すると、３つ
の受信コイルから出力される値が変動する。コントロー
ラ７６は、各受信コイル５６が出力する値をモニタす
る。コントローラ７６は、好ましくは、マイクロプロセ
ッサ又はマイクロコンピュータである。任意の時刻ｔに
おいて、コントローラ７６は、受信コイルの出力に存在
する電圧の値を測定し、αに関して方程式を解く。αに
関して方程式を解くことは、固定子２８に対する又はモ
ータのハウジング３６に対するモータ回転子３２の回転
位置を表す。固定子２８に対する回転子３２の位置を知
ることによって、コントローラ７６がモータ２６の整流
を制御することが可能になる。
の未知数を有する３つの方程式を与えている。回転子３
２が固定子２８に対して移動する際に生じるように送信
リング４０が受信リング４２に対して回転すると、３つ
の受信コイルから出力される値が変動する。コントロー
ラ７６は、各受信コイル５６が出力する値をモニタす
る。コントローラ７６は、好ましくは、マイクロプロセ
ッサ又はマイクロコンピュータである。任意の時刻ｔに
おいて、コントローラ７６は、受信コイルの出力に存在
する電圧の値を測定し、αに関して方程式を解く。αに
関して方程式を解くことは、固定子２８に対する又はモ
ータのハウジング３６に対するモータ回転子３２の回転
位置を表す。固定子２８に対する回転子３２の位置を知
ることによって、コントローラ７６がモータ２６の整流
を制御することが可能になる。
【００３８】再び図１を参照すると、シャフト位置セン
サ７８は、入力シャフト１６と出力シャフト１７とに亘
って動作的に接続され、入力シャフト１６と出力シャフ
ト１７との間の相対的な回転位置を示す電気信号を提供
する。シャフト位置センサ７８は、トーション・バー１
８と組合わされて、トルク・センサ８０を形成する。ト
ルク・センサ８０の出力は、車両運転者によって車両の
ステアリング・ホイール１２に印加されたステアリング
・トルクを示す。
サ７８は、入力シャフト１６と出力シャフト１７とに亘
って動作的に接続され、入力シャフト１６と出力シャフ
ト１７との間の相対的な回転位置を示す電気信号を提供
する。シャフト位置センサ７８は、トーション・バー１
８と組合わされて、トルク・センサ８０を形成する。ト
ルク・センサ８０の出力は、車両運転者によって車両の
ステアリング・ホイール１２に印加されたステアリング
・トルクを示す。
【００３９】トルク・センサ８０の出力は、コントロー
ラ７６に接続されている。コントローラ７６は、トルク
・センサ８０によって提供されたトルク信号を処理し、
この技術分野で既知である多くの方法のうちの１つを用
いて、それからトルク・コマンド値を決定する。好まし
くは、トルク・コマンド信号は、上述のＭｉｌｌｅｒ他
への米国特許第５２５７８２８号に記載されたプロセス
に従って決定される。トルク・コマンド値は、モータ２
６によって生じるトルクの量を決定する。トルク・コマ
ンド値とモータ２６の回転子３２の位置とから、コント
ローラ７６は、パワー駆動スイッチ８２を介して固定子
コイルに与えられるシーケンスと電流とによってモータ
２６の付勢を制御する。
ラ７６に接続されている。コントローラ７６は、トルク
・センサ８０によって提供されたトルク信号を処理し、
この技術分野で既知である多くの方法のうちの１つを用
いて、それからトルク・コマンド値を決定する。好まし
くは、トルク・コマンド信号は、上述のＭｉｌｌｅｒ他
への米国特許第５２５７８２８号に記載されたプロセス
に従って決定される。トルク・コマンド値は、モータ２
６によって生じるトルクの量を決定する。トルク・コマ
ンド値とモータ２６の回転子３２の位置とから、コント
ローラ７６は、パワー駆動スイッチ８２を介して固定子
コイルに与えられるシーケンスと電流とによってモータ
２６の付勢を制御する。
【００４０】固定子コイルの対Ａａに対する典型的なパ
ワー・スイッチ８２が、図９に示されている。メイン駆
動スイッチ８４は、固定子コイルの一方の側と電気的な
グランドとの間に動作的に接続されている。コイルの対
Ａａの他方の側は、フィルタ・ネットワーク８６を介し
て、車両バッテリに接続されている。電流の制御は、メ
イン駆動スイッチ８４をパルス幅変調（ＰＷＭ）するコ
ントローラによって達成される。コントローラ７６は、
更に、直列に接続されたダイオード９０を介して固定子
コイル対と並列に接続されたスイッチ８８のスイッチン
グを制御する。スイッチ８８は、コイル対Ａａが消勢さ
れる際に、エネルギーの戻しを提供する。ツェナ・ダイ
オード９２は、電流の帰路を提供する。当業者であれ
ば、これ以外の駆動回路でも用い得ることを理解しよ
う。
ワー・スイッチ８２が、図９に示されている。メイン駆
動スイッチ８４は、固定子コイルの一方の側と電気的な
グランドとの間に動作的に接続されている。コイルの対
Ａａの他方の側は、フィルタ・ネットワーク８６を介し
て、車両バッテリに接続されている。電流の制御は、メ
イン駆動スイッチ８４をパルス幅変調（ＰＷＭ）するコ
ントローラによって達成される。コントローラ７６は、
更に、直列に接続されたダイオード９０を介して固定子
コイル対と並列に接続されたスイッチ８８のスイッチン
グを制御する。スイッチ８８は、コイル対Ａａが消勢さ
れる際に、エネルギーの戻しを提供する。ツェナ・ダイ
オード９２は、電流の帰路を提供する。当業者であれ
ば、これ以外の駆動回路でも用い得ることを理解しよ
う。
【００４１】コントローラ７６からの整流や駆動パルス
は、可変リラクタンス・モータの円滑な動作を保証する
ために、モータ位置データが処理され得るよりも高速で
センサ３８から固定子巻線に出力される必要があり得
る。この問題を解決するためには、回転子３２の位置
が、何らかの既知の条件に基づく実際の回転子の位置測
定と何らかの仮説との間で、所定の回数だけ評価される
ことが好ましい。固定子の位置の評価は、Ｗ．Ｄ．Ｈａ
ｒｒｉｓとＪ．Ｈ．Ｌａｎｇによる、”Ａ Ｓｉｍｐｌ
ｅ Ｍｏｔｉｏｎ Ｅｓｔｉｍａｔｏｒ Ｆｏｒ ＶＲ
Ｍｏｔｏｒｓ”，ＩＥＥＥ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ａｐ
ｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ Ｓｏｃｉｅｔｙ Ａｎｎｕａｌ
Ｍｅｅｔｉｎｇ，Ｏｃｔｏｂｅｒ １９８８と、Ｗ．
Ｄ．ＨａｒｒｉｓとＪ．Ｈ．Ｌａｎｇによる、”Ａ Ｓ
ｔａｔｅ Ｏｂｓｅｒｖｅｒ ｆｏｒＶａｒｉａｂｌｅ
Ｒｅｌｕｃｔａｎｃｅ Ｍｏｔｏｒｓ：Ａｎａｌｙｓ
ｉｓａｎｄ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ”，１９ｔｈ Ａ
ＳＩＬＯＭＡＲ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｃｉｒ
ｃｕｉｔｓ，Ｓｙｓｔｅｍ ＆ Ｃｏｍｐｕｔｅｒｓ，
Ｎｏｖｅｍｂｅｒ ６−８，１９８５に記載されてい
る。この両論文は、共に、本明細書に援用する。
は、可変リラクタンス・モータの円滑な動作を保証する
ために、モータ位置データが処理され得るよりも高速で
センサ３８から固定子巻線に出力される必要があり得
る。この問題を解決するためには、回転子３２の位置
が、何らかの既知の条件に基づく実際の回転子の位置測
定と何らかの仮説との間で、所定の回数だけ評価される
ことが好ましい。固定子の位置の評価は、Ｗ．Ｄ．Ｈａ
ｒｒｉｓとＪ．Ｈ．Ｌａｎｇによる、”Ａ Ｓｉｍｐｌ
ｅ Ｍｏｔｉｏｎ Ｅｓｔｉｍａｔｏｒ Ｆｏｒ ＶＲ
Ｍｏｔｏｒｓ”，ＩＥＥＥ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ａｐ
ｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ Ｓｏｃｉｅｔｙ Ａｎｎｕａｌ
Ｍｅｅｔｉｎｇ，Ｏｃｔｏｂｅｒ １９８８と、Ｗ．
Ｄ．ＨａｒｒｉｓとＪ．Ｈ．Ｌａｎｇによる、”Ａ Ｓ
ｔａｔｅ Ｏｂｓｅｒｖｅｒ ｆｏｒＶａｒｉａｂｌｅ
Ｒｅｌｕｃｔａｎｃｅ Ｍｏｔｏｒｓ：Ａｎａｌｙｓ
ｉｓａｎｄ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ”，１９ｔｈ Ａ
ＳＩＬＯＭＡＲ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｃｉｒ
ｃｕｉｔｓ，Ｓｙｓｔｅｍ ＆ Ｃｏｍｐｕｔｅｒｓ，
Ｎｏｖｅｍｂｅｒ ６−８，１９８５に記載されてい
る。この両論文は、共に、本明細書に援用する。
【００４２】本発明に関する以上の説明から、当業者
は、改良、変更、修正を認識できるであろう。技術範囲
内におけるこのような改良、変更、修正は、冒頭の特許
請求の範囲によってカバーされることが意図されてい
る。
は、改良、変更、修正を認識できるであろう。技術範囲
内におけるこのような改良、変更、修正は、冒頭の特許
請求の範囲によってカバーされることが意図されてい
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従い作成された回転子位置センサを有
するパワー・アシスト・ステアリング・システムを図解
する概略のブロック図である。
するパワー・アシスト・ステアリング・システムを図解
する概略のブロック図である。
【図２】図１に示された可変リラクタンス電気アシスト
・モータの断面図である。
・モータの断面図である。
【図３】図１に示された回転子位置センサの送信リング
と受信リングとの拡大された斜視図である。
と受信リングとの拡大された斜視図である。
【図４】図１に示された回転子位置センサの一部の断面
図である。
図である。
【図５】上に導体パターンを有する、図３に示された送
信リングの斜視図である。
信リングの斜視図である。
【図６】図６Ａ〜図６Ｇは、図１で示された回転子位置
センサの機械的及び電気的角度の尺度に対する、送信及
び受信リングの両方のための導体パターンの図解的な表
現である。
センサの機械的及び電気的角度の尺度に対する、送信及
び受信リングの両方のための導体パターンの図解的な表
現である。
【図７】本発明による送信リングの別の実施例である。
【図８】図１で示された回転子位置センサの回路図であ
る。
る。
【図９】図１で示されたパワー・スイッチの回路図であ
る。
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ドン・ブランディーノ アメリカ合衆国ミシガン州48313，スター リング・ハイツ，プラムリッジ 1132 (72)発明者 マイケル・ジェイ・ボーヤー アメリカ合衆国ミシガン州48362，レー ク・オリオン，エルコーン 1325 (72)発明者 マイケル・ジェイ・メドーラ アメリカ合衆国ミシガン州48312，スター リング・ハイツ，ベルクレスト 37224
Claims (21)
- 【請求項１】 第１及び第２の相対的に回転可能な部材
の間の相対的な回転位置を感知する装置において、 前記第１の部材に設置可能であって、その上に設置され
周方向変動型のシヌソイド・パターンに構成された送信
コイルを有する送信リングと、 前記送信リングと同心となるように前記第２の部材に設
置可能な受信リングであって、その上に設置され前記送
信リングから信号を受信し前記第１及び第２の部材の間
の相対的な回転位置を示す信号を出力するようなパター
ンに構成された受信コイルを有する受信リングと、 を備えていることを特徴とする装置。 - 【請求項２】 請求項１記載の装置において、前記受信
コイルは、周方向変動型の矩形波パターンに構成されて
いることを特徴とする装置。 - 【請求項３】 請求項１記載の装置において、前記受信
コイルは、それぞれのパターンが他のパターンから電気
的に絶縁されている３つの導体パターンを含むことを特
徴とする装置。 - 【請求項４】 請求項３記載の装置において、各導体パ
ターンは、隣接するパターンから１２０電気角度だけず
れていることを特徴とする装置。 - 【請求項５】 請求項１記載の装置において、静止した
部材と前記第１の部材の間に動作的に設置された回転結
合変圧器を更に含み、前記第１の部材は前記静止した部
材に対して回転し、前記回転結合変圧器の１次コイルは
シヌソイド駆動信号に電気的に接続可能であり、前記回
転結合変圧器の２次コイルは前記送信コイルに電気的に
接続され前記送信コイルに駆動信号を与えることを特徴
とする装置。 - 【請求項６】 請求項１記載の装置において、前記送信
コイルは、前記送信リングの円周全体の周囲に延長する
ことを特徴とする装置。 - 【請求項７】 請求項１記載の装置において、前記送信
リングは導体パターンの２つの別個の層を含んでおり、
各パターンは周方向変動型のシヌソイドの形態に構成さ
れ、前記２つのパターンは相互に電気的に絶縁され相互
に１８０電気角度だけずれていることを特徴とする装
置。 - 【請求項８】 請求項１記載の装置において、前記送信
リングと前記受信リングとは、１よりも大きな透磁率を
有する物質でつくられていることを特徴とする装置。 - 【請求項９】 請求項１記載の装置において、前記送信
リングは、前記周方向変動型のシヌソイド・パターンの
形態の機械加工された溝を有し、前記送信コイルは前記
機械加工された溝の中に設置されることを特徴とする装
置。 - 【請求項１０】 請求項１記載の装置において、前記送
信リングは、前記周方向変動型のシヌソイド・パターン
の形態の複数の径方向に延長する磁極を有し、前記送信
コイルは前記径方向に延長する磁極の周囲に巻かれてい
ることを特徴とする装置。 - 【請求項１１】 請求項１記載の装置において、周方向
変動型のシヌソイド・パターンに構成された前記送信コ
イルは可撓性の線形回路上に形成され、前記可撓性の線
形回路は前記送信リングに設置されていることを特徴と
する装置。 - 【請求項１２】 可変リラクタンス・モータにおける固
定子と回転子との間の相対的な回転位置を感知する装置
において、 前記固定子及び回転子の一方に対して静止するように設
置されており、その上に設置され周方向変動型のシヌソ
イド・パターンに構成された送信コイルを有する送信リ
ングと、 前記送信リングと同心で前記固定子及び回転子の他方に
対して静止するように設置されており、その上に設置さ
れ前記送信リングから信号を受信し前記固定子と前記回
転子との相対的な回転位置を示す信号を出力するような
パターンに構成された受信コイルを有する受信リング
と、 を備えていることを特徴とする装置。 - 【請求項１３】 請求項１２記載の装置において、前記
受信コイルは、周方向変動型の矩形波パターンに構成さ
れていることを特徴とする装置。 - 【請求項１４】 請求項１２記載の装置において、前記
受信コイルは、それぞれのパターンが他のパターンから
電気的に絶縁されている３つの導体パターンを含むこと
を特徴とする装置。 - 【請求項１５】 請求項１２記載の装置において、各導
体パターンは、隣接するパターンから１２０電気角度だ
けずれていることを特徴とする装置。 - 【請求項１６】 請求項１２記載の装置において、前記
送信リングは前記回転子に固定されており、前記固定子
と前記回転子との間に動作的に設置された回転結合変圧
器を更に含み、前記回転結合変圧器の１次コイルはシヌ
ソイド駆動信号に電気的に接続可能であり、前記回転結
合変圧器の２次コイルは前記送信コイルに電気的に接続
され前記送信コイルに駆動信号を与えることを特徴とす
る装置。 - 【請求項１７】 請求項１２記載の装置において、前記
送信コイルは、前記送信リングの円周全体の周囲に延長
することを特徴とする装置。 - 【請求項１８】 請求項１２記載の装置において、前記
送信リングは導体パターンの２つの別個の層を含んでお
り、各パターンは周方向変動型のシヌソイドの形態に構
成され、前記２つのパターンは相互に電気的に絶縁され
相互に１８０電気角度だけずれていることを特徴とする
装置。 - 【請求項１９】 第１及び第２の相対的に回転可能な部
材の間の相対的な回転位置を感知する方法において、 （ａ）送信リングを提供するステップと、 （ｂ）送信コイルを、周方向変動型のシヌソイド・パタ
ーンで前記送信リングに固定するステップと、 （ｃ）前記送信リングを前記第１及び第２の部材の一方
に設置するステップと、 （ｄ）受信リングを提供するステップと、 （ｅ）前記送信リングから信号を受信し前記第１及び第
２の部材の相対的な回転位置を示す信号を出力するよう
なパターンで、受信コイルを前記受信リングに固定する
ステップと、 （ｆ）前記受信リングを前記第１及び第２の部材の他方
に設置するステップと、 を含むことを特徴とする方法。 - 【請求項２０】 請求項１９記載の方法において、前記
受信コイルを前記受信リングに固定する前記ステップ
は、３つの導体パターンを固定し各導体パターンを隣接
する導体パターンから電気的に絶縁するステップと、前
記導体パターンを前記受信リングに固定することによっ
て前記パターンが１２０度だけ相互に電気的にずれるよ
うにするステップと、を含むことを特徴とする方法。 - 【請求項２１】 可変リラクタンス・モータにおける固
定子と回転子の間の相対的な回転位置を感知する方法に
おいて、 （ａ）送信リングを提供するステップと、 （ｂ）送信コイルを、周方向変動型のシヌソイド・パタ
ーンで前記送信リングに固定するステップと、 （ｃ）前記送信リングを前記固定子と前記回転子との一
方に設置するステップと、 （ｄ）受信リングを提供するステップと、 （ｅ）前記送信リングから信号を受信し前記固定子と前
記回転子との相対的な回転位置を示す信号を出力するよ
うなパターンで、受信コイルを前記受信リングに固定す
るステップと、 （ｆ）前記受信リングを前記固定子と前記回転子との他
方に設置するステップと、 を含むことを特徴とする方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US329206 | 1994-10-26 | ||
| US08/329,206 US5625239A (en) | 1992-06-03 | 1994-10-26 | Method and apparatus for sensing relative position between two relatively rotatable members using concentric rings |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08214533A true JPH08214533A (ja) | 1996-08-20 |
| JP2648296B2 JP2648296B2 (ja) | 1997-08-27 |
Family
ID=23284342
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7279329A Expired - Fee Related JP2648296B2 (ja) | 1994-10-26 | 1995-10-26 | 相対的に回転可能な２つの部材の間の相対的位置を同心リングを用いて感知する方法及び装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5625239A (ja) |
| EP (1) | EP0709648B1 (ja) |
| JP (1) | JP2648296B2 (ja) |
| BR (1) | BR9504483A (ja) |
| DE (1) | DE69526770T2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008096231A (ja) * | 2006-10-11 | 2008-04-24 | Hitachi Ltd | インダクタンス式回転角度検出装置及びそれを備えたモータ駆動式の絞り弁制御装置 |
| WO2014125725A1 (ja) * | 2013-02-12 | 2014-08-21 | 株式会社村田製作所 | 回転電機 |
Families Citing this family (70)
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|---|---|---|---|---|
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| US6249234B1 (en) | 1994-05-14 | 2001-06-19 | Absolute Sensors Limited | Position detector |
| US6788221B1 (en) | 1996-06-28 | 2004-09-07 | Synaptics (Uk) Limited | Signal processing apparatus and method |
| US6005387A (en) * | 1997-04-16 | 1999-12-21 | Mitutoyo Corporation | Reduced offset high accuracy induced current position transducer |
| DE19719354C2 (de) * | 1997-05-07 | 2000-12-07 | Tyco Electronics Logistics Ag | Magneto-elektronischer Winkelsensor, insbesondere Reluktanz-Resolver |
| US6705511B1 (en) | 1997-05-28 | 2004-03-16 | Synaptics (Uk) Limited | Transducer and method of manufacture |
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