JPS61159101A - 位置および速度センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、センサ特に、位置及び速度センサに関する。

位置センサは、若干の固定データに関して相対的に変化
する運動物体の位置を示す信号を与え、かつ、位置信号
の適当な処理によって、このデータに対する相対的な運
動物体の運動速度を示す別の信号も誘導され得る。この
後者の目的のために働く速度検知システムは、本発明の
もう一つの主題を形成する。

本発明はまた、とりわけ、ブラシレス直流駆動装置およ
び同期モータのような電気機械に使用するセンサにも関
する。この種の機械および駆動装置は、工作機械の工具
の位置ぎめやロボットに使用され、さらには、一般的角
度検知おに よびモータ整流における角度検短１、好ましく使用され
る。本発明による位置および速度センサおよびそれらを
組みこんだ駆動システムは、「可変速度可変リラクタン
ス電気機械」おヨヒ「可変リラクタンスモータの制御シ
ステム」と題する本発明と同一の出願による別の特許出
願の主題を形成する可飽和可変リラクタンス機械および
駆動システムへの使用にも適している。

公知の位置および速度センサには、絶対増分型ディジタ
ルエンコーダ、相互に相対的に運動する巻線の相互イン
ダクタンスの変化にもとづく１ゾ〜バ、可変キャパシタ
ンス装置、永久磁石磁場を感知するホール装置、および
インダクトシン型変換器などがある。

ある種の用途では、位置および速度検知のためのこれら
の解決方法は、費用がかかりすぎ、機械的強度が不十分
であり、または悪い環境での信頼性がなく、または、解
決が不十分である。

容認できるような速度信号の誘導が出来ないものもある
。

本発明の一つの目的は、簡単で堅労な装置でアナログま
たはディジタルコード化した位置信号を発生させ、必要
ならばこれらの信号から高分解能の二方向速度信号を取
り出すことにある。

本発明のもう一つの目的は、相電流のプログラム作成を
容易にするために、ブラシレス電気駆動モータのロータ
位置の情報を与えることにある。

本発明によれば、順方向の励振磁場を形成するための励
振巻線と、当該順方向の励振磁場の存在下において、そ
の中に電圧が誘起される少くとも一つの二次または感知
巻線、および当該順方向の励振磁場の存在においてその
内部に渦電流を発生して、当該順方向磁場と逆の、対向
磁場を形成する少くとも一つの電導性スクリーンから成
り、当該スクリーンおよび二次巻線は当該励振磁場内で
相互に相対的に移動出来、それによって当該二次巻線は
、当該スクリーンによって異った程度に遮蔽され、その
結果、当該二次巻線中に誘起される電圧を変え得るよう
にしたセンサが提供される。

従って、スクリーンの領域内の正味の磁場は励振巻線と
二次または感知巻線の間の相互カップリングが減少する
ように遮蔽される。すなわち、二次巻線内に誘起される
電圧は変化し、交流電圧が励振巻線に印加される場合、
二次巻線からの出力は変調された交流電圧となる。励振
磁場の空間的分布は、スクリーンがそれを横切るときに
変調され、その結果、二次巻線の出力電圧の変調が起こ
る。

本発明によるセンサは、多数の二次または感知巻線をも
ち、当該巻線の各々は、対応する個々のスクリーン移動
方向におけるスクリーンの位置を実質的に示す可変の電
圧出力を与えるように、他のものに対して、相対的に異
なる位置及び姿勢で配置されていてもよい。特別の構造
では、センサは三次元的なスクリーンの移動を検出する
ために配置された三個の二次または感知巻線を有しても
よい。

当該ヌクリーンおよび当該二次または感知巻線の当該相
対的移動は実質上単一の移動方向に限定されてもよい。

当該スクリーンは、当該二次または感知巻線によって決
定される概念上の面に実質的に平行な表面領域を有して
もよい。

当該表面領域は、実質的に平面状であってもよく、当該
二次または感知巻線は実質的に平行な平面を決定する実
質的に平坦な巻線であってもよい。当該スクリーンおよ
び当該二次または感知巻線は実質的に直線状の経路に沿
って相対的に移動できるものであってもよい。当該スク
リーンおよび当該二次または感知巻線は、別の方法とし
て、円形の経路にそって相対的に移動できるものであっ
てもよい。

好ましい実施態様において、当該表面領域は円筒面の部
分的範囲（セクター）であってもよく、また、当該二次
または感知巻線は当該円筒形の表面の部分セクターと実
質的に同心円をなす概念上の円筒の外縁に配置され、当
該スクリーンおよび当該二次または感知巻線が、当該円
筒表面および当該概念上の円筒の実質的に共通な中心軸
のまわシの円周方向に相対的に移動出来るようになって
いてもよい。

別の構造では、当該表面領域は、実質的に円筒状であシ
、当該二次または感知巻線が、当該表面領域と同心円を
なす概念上の円筒の外縁のまわりに配置され、当該スク
リーンおよび当該二次または感知巻線が当該円筒表面領
域および当該概念上の円筒の実質的に共通な中心軸に対
して軸方向に相対的に移動できるようになっていてもよ
い。

本発明のセンサは、さらにもう一つの二次または感知巻
線を含み、そのスクリーンによる前進的な遮蔽が、当該
スクリーンおよび当該第一の二次または感知巻線のｉ該
相対的な移動の間に生ずる当該第一の二次または感知巻
線の前進的な遮蔽と実質的に等しい態様で進行し、さら
に、当該相対移動中のもう一つの二次または感知巻線の
前進的な遮蔽が当該第一の二次または感知巻線のそれと
、時間的に間隔をおくように当該もう一つの二次または
感知巻線が当該第二の二次または感知巻線に対して相対
的に移動するようにしてもよい。

当該二次または感知巻線またはその各々は、一つの電気
的方向に巻かれた正相ループまたはコイル、および逆の
電気的方向に巻かれた逆相ループまたはコイルをもち、
その結果当該順方向の励振磁場の存在下において、当該
スクリーンが存在しないときに、逆相のコイルに誘起さ
れた電圧が正相コイルに誘起された電圧と実質的に等し
い大きさと、逆の極性とを有するようにしてもよい。当
該二次または感知巻線またはその各々は、当該相対的移
動の方向に配列され鳥のコイ／ｌ／またはループをもち
、当該方向に配列された各コイｌＬ／またはループが隣
接するコイ／Ｌ’またはループまたはその各々に対し、
逆の電気的方向に巻かれていてもよい。

二次巻線は少くとも一回の巻き数をもたねばならないが
、この好ましい配列においては、一対以上のμｍデまた
はコイルを形成するように配列された多数の巻き数をも
ち、そのＩレーデまたはコイル自体は各々少くとも一回
の巻き数をもち、連続したル−プまたはコイルは、スク
リーンが存在しない時、各対からの基本的正味の出力電
圧がゼロとなるように正相／逆相関係で隣接するように
配置されている。

それ故、特に好ましい実施態様における本発明のセンサ
では、可動電導性スクリーンによる別の均質な高周波磁
場中において空間的パターンが形成され、そのスクリー
ンの位置は、交互の巻線方向をもつサーチコイルの連鎖
（または連鎖群）の同期検波出力によって与えられる・
スクリーンの速度は、これらの位置信号の微分によって
得られる。すなわち、関連する線状またけ角度範囲に拡
がる干渉性高周波磁場中でのこれらの空間的パターンは
、電導性スクリーンによって印加され、このスクリーン
の位置ハ、交互の巻線方向をもつ固定コイル群の連鎖の
出力を同期検波することによって検出される。

当該二次または感知巻線の各々における、当該進行的遮
蔽間の電圧変化は、周期的パターンに従い、当該もう一
つの二次または感知巻線は当該電圧変化が前記パターン
と直角位相をなすように当該第一の二次または感知巻線
に対し、　　　　□相対的に配置されてもよい。

二次巻線またはその各々の巻き方は、当該二次巻線中に
誘起された電圧が、当該スクリーンと二次巻線の相対的
移動の間に、実質的に予め決められた態様で変化するよ
うな形状にしてもよい。

当該スクリーンと当該二次または感知巻線の相対的移動
の間に、当該スクリーンの増分的進行によって遮蔽され
る当該二次または感知巻線またはその各々の連続した増
分領域は実質的に当該相対的移動の経路に沿って、すべ
ての点で同一であってよい。別の方法として、当該スク
リーンと、当該二次または感知巻線との相対的な移動の
間に、当該スクリーンの増分的な進行によって遮蔽され
る当該二次または感知巻線またはその各々の連続的な増
分領域がその大きさを変化し、それによって例えば、当
該電圧が、当該相対的移動の間に、実質的に正弦波状に
変化するようにしてもよい。

当該相対的移動のために、多数のスクリーンが当該二次
または感知巻線または巻線群またはその各々に関連して
もよい。当該スクリーンまたはヌクリーン群、および当
該二次または感知巻線または巻線群は、当該相対的移動
の間に空隙によって間隔を保たれた近接位置関係にあり
、当該スクリーンまたはその各々が夫々当該二次または
感知巻線または巻線群の各側方に一つ配置されたスクリ
ーン部分をもってもよい。別の方法として、当該巻線ま
たは巻線群の各部分が当該スクリーンまたはスクリーン
群の各側方に配置されてもよい。

励振巻線は当該少くとも一つのスクリーンに関して移動
可能で、そのスクリーンは、電導性材料でコートされた
センサの可動部材の領域によって発成されてもよい。

先行の特許請求の範囲のいずれかによるセンサから成る
検知システムにおいては、当該二次または感知巻線また
は巻線群中に誘起される電圧を検出するだめの手段とと
もに、当該励振巻線に交流電圧を印加するための手段が
装備され、さらに、当該二次または感知巻線または巻線
群の電圧出力または出力群を検波する手段を装備して、
当該スクリーンまたはスクリーン群と当該二次または感
知巻線または巻線群の相対的移動を示す信号を与えても
よい。当該検知シヌテムは、また、当該二次または感知
巻線または巻線群の電圧出力を、当該スクリーンまたは
スクリーン群と当該二次または感知巻線または巻線群の
当該相対的移動の速度を示す信号に変換するための手段
を含んでもよい。

基本的センサは、位置を測定し、位置の変化率として速
度が誘導される。本発明のセンサおよび検知システムの
用途の可能性は多岐にわたり、他にも多数の限りない用
途例がある。

プヲシレス電気モータを整流及び制御、ロボットのアー
ム運動の制御、工具の主要な作動具が回転機械である工
作機械工具における切削部品の運動の制御、および加工
工業および化学工業における弁の開閉制御等のためにロ
ータの位ヲ制御し、歯車列中のバツクラツシ（ｂａｃｋ
１２−ｓｈ　）　　の測定を省略出来るという長所を得
ることができる。

例えば、単に、基体上の電導性材料の面積によって形成
されるように、センサの可動部分は受動的であり、構造
的に単純であるため、航空電子工学やコンピュータ産業
に使われるトラッカーボールへの応用には、球体のよう
な変わった形状で容易に組み込むことができる。それは
また、直線運動の制御のためのシリンダのような部品に
、数えきれない他の不規則形状で包含させ得る。可動ス
クリーンは低コストであるため、成る環境では、使い捨
てとみなされ得るし、また、組み立てまたは製作中は正
確な位置づけが必要であるが、そのあとはもう運動を別
に必要としないような部品に包含させることも出来る。

当該少くとも一つのスクリーンは、適切に、当該運動の
経路に沿って移動出来るメンバーの区域であってもよく
、当該区域は銅の層のような電導性材料でコートされて
いてもよい。別の方法として、スクリーンおよび支持具
は、アルミニウム一体構造でもよい。

本発明のセンサシステムは、また、位置および速度の測
定から誘導され、また、それに関連する多くの他の種々
のパラメータを測定するのにも使用出来る。そのような
パラメータには、限りない例があるが、例えば、タンク
中の液面、圧力、張力または圧縮および負荷をうける物
品の伸びその他の寸法変化を測定することで測られる歪
、および流体流中の回転羽根またはロータと連係しての
流体の流速などがある。

第１図は本発明による変換器（ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）
の基本的平面構造を図示する。一般に平面状で一回巻き
の励振巻線（１２１）　Ｋ電流を通じること直であり、
高周波発振器の手段による励振巻線の励起によって形成
される。したがって、−回巻きの単一コイルからなる変
換器の二次または感知巻線（１２２）中には電圧が誘起
される。二次巻線は木質的に励振巻線と同一平面内にあ
ってもよく、また、それと平行な平面内に位置してもよ
い。一般に平面状の電導性スクリーン（１２３）は磁場
の領域内に配置され、二次巻線に対して相対的に移動可
能である。スクリーンが二次巻線の上に重なっていると
いうスクリーンと二次巻線の相対的配置において、スク
リーンは、二次巻線中に誘起される電圧が変化するよう
にその巻線の一部を遮蔽する。この遮蔽は、スクリーン
の電導性材料内の渦電流の発生によって起こり、この渦
電流は前進励振磁場と逆の対向磁場を形成する。

二次または感知巻線（１２２）内に誘起された電圧の変
化は、磁場内におけるスクリーン位置を示す信号を与え
る。この信号は、しかし、スクリーンの運動の自由度に
若干の拘束が課せられない限りは、スクリーン位置と関
連づけられることは出来ない。そのような拘束がない場
合は第１図に示すように、スクリーンはＸ１ＹまたはＺ
のどの方向にも移動できるととは明白である。Ｙおよび
Ｚの方向にスクリーンの運動に対して拘束が加えられた
場合は、二次または感知巻線出力の変化がＸ方向のスク
リーン位置の目安を与えるであろう。

この効果は平面状の構造に限定されない。第２図は、ソ
レノイド励振巻線（１２４）および感知巻線（１２５）
をもつ、本発明による変換器の概略構造を図示する。軸
方向の磁場がソレノイド励振巻線（１２４）によって形
成されるが、この巻線は、感知巻線（１２５）と実賞的
に同心円をなす。　　。

スクリーン（１２ｆ５）は、感知巻線に軸方向に挿入出
来、ＹおよびＺ方向の運動に対して拘束される電導性の
ロッドまたは他の類似の部品である。

こうして、出力信号は、このロッド軸上またはＸ位置を
示す。

第１図に示されたものと一般的に類似の装置を示す第３
図の平面図において、露出されつつある感知巻線区域の
余分のまたは追加の増分ｄＡをもたらすスクリーン（１
２３）の増分的移動ｄＸが感知巻線電圧の相当する増加
に導くことを示している。励振巻線が、感知巻線の区域
の上に基質的に平坦または均一な磁場を形成するとすれ
ば、後者の中に誘起される電圧はその露出面積または非
遮蔽面積Ａに比例するであろう（スクリーンの遮蔽効果
が１（１６）％有効であると仮定して）。

かくして　Ｖ＝に−Ａ ただし、Ｋは感知巻線と励振磁場の間の結合係数を示し
、かつまた磁場の強さを示す係数である。

第４図に示すように、スクリーン位置に対する電圧Ｖの
曲゛線を誘導して、位置変換器としての装置の機能を定
義づけることが出来る。任意の点Ｘにおいて、電圧曲線
の傾斜または形状はｄＸ　　　　　　　ｄＸ となる、すなわち、曲線の形状は、相対的なスクリーン
／Ｗ！Ｓ知巻線の運動が起こった場合、感知巻線面積が
スクリーンで露出される率に支配される。この面積は、
スクリーンの形状の函数、または感知コイルのそれの函
数、または両方の形状の函数であることは明白である。

すなわちスクリーンまたは感知巻線またはその両方の適
切な幾何学的形状によって、どのような所望の電圧出力
波形をも達成出来る。

すなわち、搬送波周波数における交流電圧が一次または
励振巻＠　（１２１）に印加されると、これで形成され
る励振磁場は、スクリーン（１２３）の存在によって変
調される。そのため第５図に示すように、二次または感
知巻線（１２２）内に誘起された電圧も変調されて感知
巻線とスクリーンの相対的変位を示す位置情報を与える
。第５図は、スクリーンの緑、この例では前縁が励振巻
線の平面に平行な方向に感知巻線を横切って進むことに
よって、いかに感知巻線出力が変調されるかを示し、ス
クリーンによる感知巻線の遮蔽が極大に達したとき、出
力電圧は極小になることがわかる。後述のように、関連
する出力信号の処理手段はこうして得られた情報の解読
と使用を可能にする。スクリーンの後縁も位置照合点と
して働く。

一次または励振巻線、ならびに二次（感知）巻線に対し
て相対的に移動できることはスクリーンにとって必須で
はない。特に限定されたスクリーンの移動を意図した直
線的動作装置において、励振巻線は、スクリーンまたは
スクリーンを支持する素子の上に支持されてもよいし、
スクリーンとともに運動してもよい。ついで、励振巻線
への給電は、可撓性の導線によって与えられる。この配
置は装置の操作に影響を与えず、特殊な環境において適
切な構成を示し得る。

ここに使用される″′遮遮蔽色いう語は、それによって
二次巻線の出力がスクリーンの存在によって影響をうけ
る効果を表わす。第３図の平面状構造において、遮蔽は
感知巻線の上に重なるかまたはオーバーラツプするスク
リーンによって起こるが、第５図に従って感知巻線の出
力が変調されるような、ヌクリーンと感知巻線とのいか
なる相対的移動も、またこの語に包含される。すなわち
、装置の巻線に対して相対的なスクリーンの配置は、臨
界をこえるものではなく、例えばスクリーンは二次巻線
に平行で近接した経路に沿って移動するか、または二次
巻線からもつと離れてもよい。スクリーンと感知巻線の
相対的変位の例は後述する。

本発明のセンサは、また、多数の回転形式、ならびに第
３図に関連して述べた平面配置および第２図の軸状配置
以外の変形構造を呈してもよい。その他の実施態様例は
後述する。第３図による直線状構造において、−次また
は励振巻線は実質的に平坦または平板状の成体、例えば
プラスチック製のものの上に据えつけられてもよい。感
知巻線は同一の成形体上に、または別に据えつけられて
もよく、これらの巻線を据えつける物品は、センサーの
固定部品であってもよい。スクリーンは電導性材料の板
の一部であってもよく、または、非電導性基板の電導性
表面領域であってもよい。その上うな電導性表面領域は
、電解メッキで形成出来る。スクリーンは、また、小さ
い電導性切片の組立品から成ってもよく、網状の材料で
成形してもよい。さらに別の変形では、スクリーンは、
概念上のスクリーン区域の外縁の短い一回巻き構造でも
よく、また、例えば核変換工業におけるような無電導性
液体でもよい。

巻線は、後述するように、プリント回路で形成されても
よく、巻線の各コイルまたはループは、同じく後述する
ように、多数の巻回数をもってもよい。平面図または展
開図に見られるようなスクリーンの形状および感知巻線
の形状は共同して、本発明のセンサに応用される現象に
よって発生される変調後の感知巻線出力の形状を定める
。第３図に示した形状は特別な意味はなく、これらの部
品間の一般的な関係を示すことを意図したにすぎない。

第５図に示した変調方式もまた、この変調の一般的性質
を示したものであり、決定的なものではない。そのあと
に続〈実施態様は、若干の特に望ましい出力波形を達成
出来るスクリーン／ｇ知巻線関係を開示する。

本発明の装置は、一般的な平板状の構成において、第３
図に最も良く図示されているが、装置はこのような配置
に限定されるものではなく、後述のように、直線状構造
、円筒形および円板形の種々の回転構造、ソレノイドコ
イルを用いた配置などを含む多数の変形が可能であシ、
さらに本発明のセンサは二次元および三次元の位置検知
に適用出来る。これらの変形のすべては前述の基本的概
念に従って作動する。

特に、第３図の励振巻線の配置は本発明の必須の特徴で
はなく、装置の適切な領域に、必要とする均一な磁束が
形成され、スクリーンの存在によって磁場の不均一性が
形成されるような特性をもっている限シ、励振巻線の性
質と配置は図示以外のものであってもよい。

感知巻線が単一のループまたはコイルから成る、第３図
に示した配置は、本発明のもととなる原理を説明するも
のであシ、センサをつくるのに適用出来るが、感知巻線
からの検波信号出力は直流バイアスをもち、ゼロに収れ
んしないことは第５図から明白である。この性質をもっ
信号は、すべての実際環境への本発明に従うセンサの応
用に適しない。

第６図に示される本発明によるセンサの構造において、
−次または励振巻線（１２７）は、ここでも−回巻きの
単一コイルから成るが、この例では、感知巻線（１２Ｂ
）は正相／逆相に配列されるように逆に巻かれた二つの
ループまたはコイｌ　（１２８ａ）　　および（１２８
ｂ）　　をもつ。スクリーン（１２９）は第３図の配列
のそれと類似している。

第６図の装置は、構造において平板状として最も適切に
図示されるが、第３図の場合におけるように、本図に関
連して述べられた発明の概念は、平面構造に限定されな
い。

スクリーンが存在しないときは、二次巻線の交互方向の
二〜−プ中に誘起された電圧は互いに逆位相にあシ、従
って感知巻線から正味の出力はない。スクリーンの存在
において達成されるスクリーニングまたは遮蔽はこのバ
ランスを破シ、感知巻線からの正味出力が発生し、その
大きさはヌクリーンと感知巻線の相対的配置に左右され
る。

感知巻線からの電圧出力は、スクリーンが感知巻線のコ
イμ群のうちの一つが他の上に、可能な最大限度まで重
なるときに極大になる。巻線からの出力は、各コイルが
同じ程度に遮蔽されたときゼロとなシ、この相対的配置
におけるスクリーンの効果は、それが全く存在しないか
のようである。

第５図に図示された出力と同様、二次または感知巻線の
出力はこの場合もまた変調された交流電圧である。第７
図のグヲプは第６図に示したような励振および感知巻線
の長さ方向またはＸ方向のスクリーンの移動による感知
巻線出力の変化を示している。出力の大きさは、スクリ
ーンが始め感知巻線の正相ループまたはコイル（１２８
ａ）にオーバーラツプするに従って徐々に増加し、この
コイμの遮蔽がやはシ極大に達したとき極大に達し、つ
いで正相コイル（ｌｚ８ａ）と逆相コイ＃　（１２ｓｂ
）　　が等しい程度に遮蔽されたとき、ゼロ出力に落ち
ることがわかる。出力は、つぎに、逆相コイ／’　（１
ｚｓｂ）　　が遮蔽されるに従って、また増加し、スク
リーンが逆相コイルについてその遮蔽配置から完全に離
れると、また最終的に低下してしまう。復調出力信号は
その点での搬送周波数の位相の逆転によって花托コイ／
Ｖ　（１２８ａ）　　の遮蔽から、逆り相コイル（１２
８ｂ　）の遮蔽への転移における方向の逆転を受ける。

第８図は第３図と一般的に等価であるが、単一の本質的
に長方形のコイルをもつ感知巻線（１３０）を有し、ま
たヌクリーン（１３１）も長方形である。すなわち、こ
れは第３図の一般的な概念的配置の、より特殊な構造を
示す。第９図はこの場合も長方形のスクリーン（１３１
）をもつ、類似の長方形の正相／逆相感知コイル（１３
０ａ入（１３０ｂ　）　　配置を示す。

第８図および第９図の構成は、特別の意味をもつことが
わかっているスクリーンおよび感知巻線またはコイルの
三種の配列または配置の一つを一般的な方法で示してい
る。本発明による変換器の多くの実際的な実施態様は、
これらのうちの一つまたは他のものから誘導されたもの
である。正相／逆相関係にある長方形感知コイルおよび
、同様に測定された、位相コイルスパンにほぼ等しいス
クリーン／感知巻線の相対的移動の方向のスパンをもつ
長方形のヌクリーンにより、直線状のランプ（ｒａｍｐ
　）　　変調が達成され、これは多くの例での信号操作
（ｍａＨ４ｐｕ−ｌａｔｉｏｎ　）　　を促進スル。

スクリーンまたは感知コイｙｖｉたはその両方の形を変
えることによって他の波形が得られる。

第１１図に示すように、Ｘ方向に感知巻＠（１３３）に
対し相対的に移動出来る正弦波状のプロファイルヲもつ
スクリーン（１３２）を使用することによって正弦波状
の出力波形が得られる。第１０図は、木質的に同一の出
力をつくる別の配置を示し、この場合、スクリーン（１
３４）は矩形であるが、感知巻線（１３５）は、所望の
正弦波状の出力を与えるようなプロファイルにしである
。はぼ正弦波状の形状をもち、固有の高調波の含有率が
減少するようなコンピューターによる測定およびレイア
ウト技術によって整形されたプリント感知コイルを使用
できる。いずれの場合も変換器検波出力は変位を示す正
弦Ｉ函数である。

励振巻線は、これらの図面では省略しであるが実際には
存在すべきである。

第１２図および第１３図は、両端から中央の交差点に向
って狭くなっているテーパーのついた感知コイＩＶ　（
１３６ａ）、（１３６ｂ）をもった配置を示す。第１２
図では、スクリーン（１３７）は、スパンの減少したも
のでアシ、これによって、位相コイルスパンよシ大きい
スクリーンのための作動ストロークをもつことが望まし
い状況における有用な構成を与える。このような要求は
、直線的および回動（軌道回転）構造においてしばしば
喚起される。しかし、この配置は、スクリーンされない
面積が大きいので、相殺誤差をもたらす。第１３図の類
似ではあるが、逆の構造においては、二部分のヌクリー
ン（１３８ａ）、（ｘ３８ｂ）　　が使われ、電束窓（
１３９）がスクリーン部分の間に明示されている。この
配置は回転形状の本のに有用であり、第１２図のスクリ
ーニングより、相殺誤差が少ない。スクリーンの移動に
よって、図中に示した面積ｄＡ、およびｄＡ２の間の差
によって、スクリーンされる面積が変わる。移動とサー
チコイル電圧の間のどんな所望の函数関係も感知巻線の
適切なプロファイル設定によって確立出来る。

感知巻線の正相コイ、Ｉｔ／　（１２８ａ）　　の真上
にある配置から、感知巻線の逆相コイ／Ｌ／（ｌｚｓｂ
）　　の真上にある位Ｉｆまで、第６図のスクリーン（
１２９）が移動すると、第７図にだけ例示したように特
別な傾斜またはパターンに従う電圧の変化が生ずる。こ
の図では、励振巻線はやはり省略しである。この移動中
の検波信号は正の極大と負の極大の間またはその逆に動
く。第１４図は、感知巻線を横切る、その移動の間のス
クリーン（１２９）の、次々の位置（１２９’　）、（
１２９”）および（１２９”’　）　　を示す。正相ま
たは逆相コイルの真上にある（１２９’　）、または（
１２９”）の位置から、どちらのコイルも遮蔽しない（
１２９）または（１２９”’）の位置への、またはその
逆のスクリーンの運動Ｘ１　　の同様のスパンが、終端
効果によって、正相コイルの真上にある（１２９’　）
　　位置から逆相コイルの真上にある（１２９”）　　
の位置への移動のそれとは異ったパターンに従う感知巻
線出力を与えるであろう。これは、コイル間の移動が一
方のコイルの遮蔽を増加し、他方のコイルのそれを減ら
すのに対し、終端位＠（１２９）又は（１２９”’）へ
のおよびそれからの移動が一方のコイルの遮蔽しか変え
ないからである。もし、この終端効果を消去したいなら
、第６図に示した単一のスクリーンの両側に別のスクリ
ーンが要シ、そうすると、スクリーンの運動の等しい増
加量が感知巻線信号の同様の変調をもたらすであろう。

すなわち、三個のスクリーンの配置によって、中央のス
クリーンの位置で決定される装置の出力は感知巻線のど
ちらのコイルからも離れた位置と、二つのコイルの一方
または他方の極大のスクリーニングの位置の間にあって
も、また極大のヌクリーニングの二つの位置の間にあっ
ても、そのヌクリーンの運動の各増分量のための同一の
パターンに従がうであろう。

すなわち、第６図のそれに類似した構造について第１５
図に示したように本発明による無限に長いセンサにおい
ては、一連のスクリーン群（１４０ａ、　ｂ、　ｃ　）
　　が与えられ、それによって位相／逆位相コイル（ユ
２８ａ、ｂ）　　の、次々につづ〈各対の相当するコイ
ルは、各々の対応するスクリーンによって同時に遮蔽さ
れる。この無限装置の正相／逆泣相セグメントの隔離は
第６図のそれに実質的に対応する配置をもたらす。この
ような無限装置は直線状センサに関して純粋に理論的な
概念であるが、このような構造は本発明の回転式の実施
態様において容易に実現可能なことはすぐにわかるであ
ろう。

本発明の多くの平面状または円板状の構造におけるスク
リーンの寸法は好ましくは感知巻線の各コイルの面積と
本質的に同しか、または特別に好ましい変形においては
、コイルの面積よシわずかに大きい。同様の関係は円筒
形の構造にも適用され、この場合は、コイルの上に重な
り、または遮蔽するスクリーンの表面積は、コイルの相
当する表面積・、よりわずかに大きいことになる。

本発明のスクリーンまたはスクリーン群は、装置の可動
支持具の上に収容されてもよいし、非電導性支持具によ
って可動部分に接続してもよい。別の方法として、スク
リーンはメッキされた非電導性材料から、ＰＣＢの方法
でエツチングされてもよいし、また、長い長方形の金属
片から長方形のノツチを打ち抜くことによって成形して
もよい。スクリーンは好ましくは非強磁性であるべきで
ある。

スクリーンは金属の切片から成形されてもよく、その各
々は円筒の一部分の形をして、プラスチック円筒の回転
ボディーの外面または内面（それぞれ外側または内側の
ロータ寸法形状の場合）に接合してもよい。別の方法と
して、スクリーンはワンピースプレス成型、七ニルド成
型または鋳造でつくってもよく、また、プラスチック材
料への金属メッキで確立されたプラスチック成型物のメ
ッキされた領域による好ましい構造で形成されてもよい
。射出成型プラスチックロータまたは上にのせたスクリ
ーン移動った他の可動部品の使用は本発明の特に有利で
経済的な実施顔様を与える。

スクリーンのための可能性ある材料はアルミニウムであ
シ、これは容易に鋳造でき、軽い。

銅メッキしたスクリーンをもったプラスチック構造は、
別の特に満足な配置を与える。きわめて薄い銅の層を与
えてよく、１（１６）ＫＨ２では約０．１１Ｅ１１が適
当である。−次巻線に、より低い周波数信号が印加され
るなら、よシ厚いスクリーンが要求される。

第１５図の連続型の実施態様では、励振巻線（１２７）
は、スクリーンの運動の方向または経路の逆側方に沿っ
て拡がる各部分をもち、装置の両長さ方向の末端で架橋
した単一巻線であってもよく、または別の方法として、
別々の励振巻線部分が夫々、スクリーンの経路の各側方
に与えられていてもよい。各感知巻線正相／逆相コイル
対のうちの１つのコイルを遮蔽する位置からの一つの感
知巻線コイルのピッチによる、装置の間隔をおいたスク
リーン（１４０ａ　）、（１４０ｂ　）、（１４０Ｃ）
　　の移動は、各コイル対の他方のコイルを遮蔽し、感
知巻線からの高周波出力電圧中の励振周波数に対して１
８０°の位相の逆転を起こすであろう。第６図の単一対
の場合のように各感知巻線コイル対の両コイルの上に同
じ程度にスクリーンが重なったとき、巻線からの出力電
圧は極小となシ、理想的にはゼロになるであろう。すな
わち、出力電圧は、励振巻線電圧に対して実質的に同相
でおるか、または実質的に１８０°位相がずれるかの間
を動く。高周波出力電圧の同期検波は、一つの巻線ピッ
チすなわち２個のコイル分の運動に相当する一つの電気
　　　□サイクルで、二方向の位置信号をもたらすであ
ろう。

第１６図は、感知巻線の長さの方向における感知巻線の
コイ／’　（１３０ａ）、（１３ｏｂ）を横切るスクリ
ーン（１３１）の移動による第９図の感知巻線（１３０
）の検波理想電圧出力を実線で示す。この検波出力は、
スクリーンと位相コイルが最も大きく重なったとき極大
に達し、つぎに減少してヌクリーンが位相コイルと逆位
相コイルに同じ程度にオーバーラツプしたときにゼロを
通る。

出力は、つぎに負の極大に達し、それからスクリーンが
逆位相コイルから離れるに従って、またゼロにもどる。

出力の初期および終末部分における実線は、前に出た図
に関してすでに述べた末端効果をもって単一スクリーン
によってつくられる波形を示す。点線は、その中央のス
クリーンの各側方に追加のスクリーンを与えることによ
ってこの波形がどう変わるかを示す。各追加のスクリー
ンは、コイルピッチの２倍だけ第９図に示したそれから
間隔をおいである。絶　′射的な位置情報のためには、
前述のような末端効果を与えて、一つの巻線ピッチをス
クリーンの所望の最大の移動中に相当するようにしなけ
ればならない。

第１７図は、第１５図の一般化した配置に相当する、無
限長の長方形コイル構造の一部分を示す。各スクリーン
（１４１）は、感知巻線（１４２）に対するスクリーン
の移動の方向に、出力または二次巻線コイルのピッチに
ほぼ等しい長さを有する。スクリーンは出力コイルの中
心間距離の２倍だけ、その中心間が離れており、そのた
めその間隔もほぼ出力巻線コイルのピッチに等しい。従
って、スクリーンの間隔は、スクリーン移動の方向にお
いて、この同じ方向のスクリーン自体の巾または拡がシ
と実質的に同じ程度である。

第１７図の配置においては、密集した、フルピッチの感
知巻線と７１レピツチのスクリーンを使用し、スクリー
ンの間に位置した、遮蔽されない磁束（強磁場）の断面
積と、スクリーンの真下にあって感知巻線と交鎖してい
る遮蔽された磁束（弱磁場）の断面積がスクリーンの移
動とともに、一本の（ｐｉ６ｃ６−ｗｉｓ６　）　　直
線状に変化する。一様の運動では、検波感知電圧は三角
波形に近づくであろう。

三角出力波形はアナログ微分または引算（ｄ−ｉｆｆｅ
ｒｅｎｃｉｎｇ　）によって速度信号の誘導を許しディ
ジタル位置信号の誘導を容易にする。

第１８図は、第１７図の無限配置から取り出して独立さ
せた。第１７図の感知巻線の正相／逆相コイμ対を示す
。各感知巻線コイル対は第９図の単純な正相／逆位相配
置と本質的に同じであることがわかろう。

二次または感知巻線の数は、一つに限定されず、より正
確な位置情報を与えるために数個のそのような巻線群が
使用されてもよい。正相／逆相コイル対をもつ単一の感
知巻線では、全電気サイクルをカバーする絶対的な位置
情報が得られないことが第１６図かられかるであろう。

各電圧値について、感知巻線に対するスクリーンの位置
は二つの可能性があり、末端効果に影響された出力電圧
を示す実線が正しいのか、上記効果が補償される点線の
方が正しいのかわからない。スクリーンの各位置を唯一
のものとして固定するために必要な追加情報は第二の感
知巻線の使用によって与えられ、この二つの二次または
感知巻線の出力は直角位相関係にあるようにする。

この種の配置は第１９図に示され、この場合一つの感知
巻線（１４３）の各次につづくコイルの隣接した境界ま
たは縁は別の感知巻線（１４４）のコイルの中心点と本
質的に一列に並んでいる。

こうして、スクリーン（１４５）が一つの感知巻線のコ
イルの一つを完全に遮蔽すると、それは別の感知巻線の
正相／逆相コイルの上に同じ程度に重なる。すなわち、
一つの感知巻線からの極大出力は別の感知巻線からのゼ
ロ出力を伴う。

実際の構造では、第１９図に示すように、スクリーン移
動の方向に並んで配置されているよシも、二つの巻線は
例えば実質的に同一平面上にあってよい。

このような二つの感知巻線は、全電気サイクルをカバー
する絶対的位置情報を与えるに必要な最低限の構成であ
り、要すればそれ以上の感知巻線を本発明によるセンサ
に包含させてもよい。この方法で、位置情報の移動セッ
トが与えられる。二つ以上の感知巻線は、正相／逆相の
シーケンスに従う構造に必ずしも限定されず、第３図お
よび第８図の基本配置に示すように、単一コイルの感知
巻線の連続形が使用されてよい。

第２０図は、本発明のセンサのための基本的な信号解読
回路（デコーダ）の概略フローシートである。駆動装置
（１４６）はセンサ（、ユ４７）のスクリーンと感知巻
線の相対的移動を起こして絶対的位置情報を得るのに使
用される。もつとも普通には感知巻線はセンサのボディ
に向かい合って固定され、スクリーンが動くが、その逆
も可能であって、実際スクリーンと感知巻線の両方が夫
々別々に移動出来る配置もある。励振巻線によりセンサ
内に形成される磁場はスクリーンと二次巻線のこの相対
的移動が起こるに従って生じる位置変化のパターンで、
電導性スクリーンによって遮蔽されて出力電圧信号を与
える。

出力電圧信号の検波は、相対的移動の経路に沿った各位
置における二次巻線に対するスクリーンの相対的位置を
示す信号を与える。それぞれ各感知巻線よシ得られるセ
ンサからの二元出力は解読電子回路（１４８）に供給さ
れ、そこから位置信号（１４９）が基本的に誘導される
。この位置信号は微分され（１５０）　、システムの速
度出力（１５））を与える０本発明によるセンサは、基
本的にはアナログ出力を発生し、これは必要に応じてデ
ィジタル形に変換されてもよい。本発明を組み入れたシ
ステムの解読および信号処理の特徴の、さらに包括的な
詳細は後に述べる。

直接アナログ処理は、第２１図のそれのような復調波形
を使用して、直接制御システムに鵜準（ｒｅｆｅｒｅｎ
ｃｅ　）を与える。変換器を適切に設計すると、後述の
ように特殊な形状の波形を得られるが、別の方法として
、波形はアナログ回路により整形してもよい。

出力Ａは第一の二次または感知巻線からの波形を示し、
波形Ｂは空間的に移動した第二の感知巻線からのそれを
示す。これらの巻線の空間的移動はこれらの波形が直角
位相関係にあるように、すなわちそれらの間に９０°の
電気的変位があるように配置される。これらの本質的に
三角波の出力はまた、以下にさらに説明するように、も
との波ＡおよびＢを逆にすることによって得られる追加
の信号ＡおよびＢを与える。

しかし一般に、信号をディジタｙ値に変えてディジタル
処理することによってより大きい融通性が得られる。ア
ナログからディジタｐへの変換は、公知の二つの方法、
すなわち”逐次近似法″または”トラッキング型コンバ
ータ”のいずれかによって達成される。

逐次近似法コンバータは感知電圧を検波し、検波出力は
多重送信されて、波形の直線部分を与える。つぎに、出
力はディジタル形に変換されて、さらに必要に応じて線
形化される。この場合、それ故、本発明による変換器は
三角形に近く、よく整形された直線部分をもつ出力波形
を与えるのに最もよく適用される。。

トラッキング型コンバータを使用するには、本発明によ
る変換器はスクリーン位置に依存する感知電圧の正弦／
余弦変換をするように配置され、つぎに位置信号はコン
バータ中でレシオメータ方式で誘導される。

三角変調をもつ感知電圧で操作することの利点は、速度
信号の誘導を容易にすることである。

感知電圧が良好な直線部分をもっているならば、容易に
微分できて位置の変化率（すなわち速度）を得ることが
出来、合成して連続出力を与え得る。本発明のセンサは
、比較的便利な方法で適当な波形を与え得る。

すなわち本発明による変換器は多種類のシステムや用途
に使用出来、多数の変わった環境での使用に耐える。

本発明のセンサは前述の直線状傾斜電圧波形　　　　・
を使用できるが、前述の巻線の構造によって得られる正
弦波出力電圧信号の特別の長所は、波形の正弦波変調に
よって、本発明のセンサまたは変換器を、市販のディジ
タルコンバータに市販の多数のレゾルバとともに使用出
来るようにすることである。

別の方法として、感知巻線はもつと複雑な形状でもよく
、スクリーンによって起こされる磁束分布を補足し、よ
り尖鋭に形成された三角波出力を得るように、交互の巻
線方向において連続したコイルの特徴を保有していれば
よい。

直線状の形では、ある機構や機械の可動部品の位置、例
えば印刷機のタイプヘッドの運動や工作機械のベッド上
の切削ヘッドの運動を感知するのに、この装置を使って
もよい。

巻線に対するスクリーンの相対的配置は特に限定的では
なく、スクリーンと巻線は種々の相対的配置をとっても
よい。第２２図は可能な選択例の二重を示す。第２２　
（ａ）図では、スクリーン（３）は、−次または励振巻
線（１１と二次または感知巻線（２）との間に移動可能
なように位置される。

第２２　（ｂ）図に示したように、ス、クリーン（３）
は励振巻線（１）に対して二次巻線（２）の反対側に配
置される。第２２　（ｃ）図では、スクリーン（３）は
、二次巻線（２）に対して励振巻線ｆｉ＋の反対側に位
置する。

従って、この最後の例では、スクリーンは二次巻線のす
ぐ隣にはない。スクリーンが二次または感知巻線または
巻線群と極めて近接して並置されていることは一般に必
ずしも必須ではなく、また、スクリーンが二次巻線のコ
イル群を遮蔽するように意図された機能を遂行出来るよ
うに励振および二次巻線に対する相対的位置をとってい
るならば、装置は満足に働くことがわかった。しかし、
もつと要求の厳格な用途では、出力の空隙中位存在をさ
らに減らすために二つの技法が用いられてよい。

第２３図は、スクリーン部分（３ａ）、（３ｂ）が感知
巻線と励振巻線（１）または巻線群（１）、（ｌａ）の
間の感知巻線（２）の両側に各々位置しているような二
重スクリーン構造を示す。（ｌａ）　　の表示は、対称
形の構造における第二の励振巻線または励振巻線部分を
示す。この配置は感知巻線（群）に対する移動の方向に
対して横の方向へのスクリーンの移動に対する補償４手
段を与える。

本発明による円筒形および円板形の両方の装置において
は、後述のように、二重または箱型のスクリーンが特に
好ましい。

第２４図は空隙の変化を補償する別の方法を示す。この
場合は、スクリーン（３）の両側に位置し、直列接続し
た二つの感知巻線または感知巻線部分（２ａ）　、　（
２ｂ）を使用し、これらの平均磁場が出力に現われるよ
うにする。従って、この配置は感知巻線の方へ向いまた
それから離れるスクリーンの横運動には感じない。

巻線が正相／逆相にある一連のコイμ群から成る構成は
、多数の交差を含むが、多くの構造に容易に実施出来る
。例えば、回路板の外部連結で配列された交差をもつプ
リント回路板の両側面に巻線を配してもよい。しかし、
この種の巻線を単一板に配したいとき、例えば、セラミ
ック表面に巻線を適用したいときなどでは、この構造は
プリント／エツチング法で実施するにはあまり便利では
ない。また、信号出力を増やじたいとき、そのため多数
回巻きの巻線が必要なときは、交差の数はそれに比例し
て増加する。

交差を解消する一回巻きの巻線構造を第２５図に示す。

磁束鎖交数の点では、この巻線は第１７図に示した多数
の交差をもつ巻線と等価である。

感知巻線は一回巻きのコイルを有して、巻線コストを下
げ、低インピーダンスの出力を与え、容量性誤検出を拒
絶する。検波のための高電圧への変圧は外圧用変圧器ま
たは増巾器によって行ない得る。別の方法として、感知
巻線が−より多い巻回数をもって、例えば円筒状センサ
の各スロットを多数の電導体が占拠するようにしてもよ
いし、また、各々のコイルが分布した巻線から成って、
特別の出力特性を達成し、寸法許容度を考慮するように
してもよい。

巻線がコイルまたはループを形成する細長い同心円状の
曲線状の多数回の巻き形を有し、その各々の長軸はスク
リーンと二次巻線の相対的移動の当該方向に一列に並ん
でいるような、”正弦波”形状の感知巻線を有する直線
機構の実施顛様が与えられてもよい。多数回巻きの構成
におけるそのような長い曲線状の巻線の例を第２６図に
示す。これはプリント回路板法によって実施された正弦
波変調を意図した感知巻線の例である。この巻線は出発
点（１５３）から内部へ向けて時計方向に伸びる多数回
の巻き数をもった上部トラック（１５２）を有する。下
部トラック（１５４）は巻線の中心部から外側に列んで
巻線の終点（１５５）へ達する巻き部分をもつ。このト
ラックは回路板の両側にあって、上部トラック巻き部分
と下部トラック巻き部分は、板を貫いて連結線（１５６
）で接続されている。上部および下部トラック巻き部分
は一体として感知巻線を定羨づけＪ／影形成る。

第２７図はトラック（１５２）および（１５４）をもっ
た板（１，５７）を端面において示し、点線でもう一つ
のオプションの板（１５７ａ）　　ト）−７ツクα５−
を示す。感知巻線はまた、別の配列として円い末端をも
つ一般に長方形の構成をとってもよい。

一般に、感度を増すためには、感知巻線のコイμ当り一
回よシ多い巻き回数を用いるのが有利である。それ故、
既に示したどの構成でも各コイμについて多数回の巻き
数が使用されている。第２６図に示す配列においては二
つのコイル部分、ＰＣＢの各側面が結合して、各半分の
巻き部分の数の二倍の巻回数をもつ単一コイルの効果を
与える。各コイルまたはループはそれに近接して通るス
クリーンによって掃引される面積が正弦波状に最初増加
しつぎに減少するような形状をしている・ 第２８図は一対の一回巻きの二次または感知巻線の各９
０°の巻線がそのような正弦波の形をもった配列を示す
。第２９図は高調波を減らす分布巻線を与えるように、
非積分ピッチをもつ、多重包装の薄い可撓性プリント回
路を使用した、−位相のための多数回巻きの巻線を示す
。

分布巻線は短ピツチでも完全ピッチでもよい・磁気回路
は強磁性部分なしでよい。そのような部分は、もし使用
するなら励振巻線が常に−定の透磁率を”見る°゛よう
に配置しなければならない。すなわち、高周波磁束パタ
ーンは大きさが一定に保たれ、スクリーンが動くにした
がって位置だけが変シ、相互に干渉しない、任意の数の
移動感知巻線群または位相群をもつことが可能である。

これまで説明し、論議した装置は空気コアの装置であっ
た。これらの構成のどれにおいても磁束通路中に強磁性
（普通フェライト）部品を導入することによって磁場の
強さを増すことが出来る。そのような配列の二種が第３
０図および第３１図に示され、後述の実施態様の特徴を
も形成している。そのような追加品は、近接した金属部
品の影響すなわち外部の影響から装置を遮蔽し、かつ励
振巻線によって形成される磁場の強さを増すという両方
の有利な効果をもっている。両図において、励振巻線（
１）、感知巻線（２）およびスクリーン（３）は、フェ
ライト部品すなわちコア（１５８ａ）、（１５８ｂ）　
（第３０図）および（１５９ａ）、（１５９ｂ）　（第
３１図）によって取囲まれ、またはおおわれている。第
３０図の配列においては、強磁性部品は接合しているが
、第３１図のように、そのような構成が適切ではなくコ
ア同志が離れて置かれた構造もある。

本発明によるセンサの多くの構造に要求されるその他の
実用的な特徴を第３２図に示す。励振巻線（１６０）に
印加された電圧と、感知巻線（（１６１ａ、ｂ）　　に
捕捉された電圧の間の相互結合係数は、それらの相対的
巻数比に比例する。変換器の物理的構造に対する拘束は
典型的にはコイル当たシ２０より少い数に感知巻線の巻
き回数を制限する。出力電圧を合理的な水準に保つため
には、それ故励振巻線の巻き回数も比較的小さい数に抑
えねばならない。その結果は励振巻線が低いインピーダ
ンスをもつことになシ、その結果それは励起回路から強
い電流を引き出すこととなる。第３２図に示されるよう
に、適切な周波数に同調した局部共振コンデンサＣは、
これらの電流を長い連結導線を通して搬送する必要をな
くする。

本発明による装置の多数の特別な実施態様を述べること
とするが、それには直線運動をｉ　ｍりするための構造
、円筒状回転構造、円筒状回転構造、水準測定のために
正確な運動が使用される円板実施態様の適用、水準測定
のための管状またはソレノイ゛ド状の構造および最後に
は二次元または三次元の運動の検出のためのセンサが含
まれる。

本発明の原理を取シ入れた基本的な直線状センサを第３
３図に示す。これは励振巻線（１６２）、正相／逆相感
知巻線（１６３）およびスクリーン（１６４）をもち、
奉賀的に第９図に示す基本構造と同じである。装置が唯
一の出力を与え得る運動のスパンはＸで示される距離す
なわち巻線スパンまたはピッチの半分に限定される。

これは末端効果の消去に関連して、かつ無限形蝮につい
てすでに述べたように、破線で示した第二のスクリーン
（１６４ａ　）　　を与えることで延長出来るが、装置
の物理的長さを延長させる。

巻線スパンのよシ大きい範囲に亘って連続的出力を与え
るための別の配列を第３４図に示す。

これは感知巻線の形状を変えることについて第１２図に
関連してすでに述べた効果を用いており、その結果、感
知出力は形を定められ、スパンｙ７上のスクリーンの各
位置について唯一の信号が与えられる。すなわち、巻線
の各コイル（１６５ａ）、（１６５ｂ）が実賞的に三角
形であるように巻線（１６５）の形状を変え、かつ第′
３３図の配列に比べて移動の方向におけるスクリーンの
寸法を小さくすることによって、感知巻線からの、連続
出力をもって、より大きい移動が可能となるが、これは
感度の低下という犠牲の上に達成される。しかし、この
低下は装置の寸法の小さいことが感度よシも重要な基準
である場合には容認出来る。そうして、この相対的な形
どりは物理的構成の最高の使用と空間の経済的な利用を
もたらす。コイルの巾を変えることによって最初の例で
は結合が変化し、スクリーンのオーバーラツプによって
も結合は改変されるため、コイｌＶＯ三角の形状は、短
いスクリーンヲ補償する。長方形の配列では感知巻線出
力はスクリーンによる一定巾のコイルのオーバーラツプ
によって排他的に決定される。

適切な支持回路部によって、約０．１％のピッチの分解
能が達成され得る。それ故ピッチが短い程、装置の潜在
的な精度は高い。例えば、５０以上の多数のスクリーン
を与えることによって憧めて高水準の精度と位置測定が
達成される。

多数のスクリーンの効果は、変換器の移動の各部分に亘
って完全な測定精度を与えることにある。しかしこの精
度の獲得は絶対的な位置情報を犠牲にしておシ、それで
も後述のようにそのような絶対的な情報は特殊な構造に
よυ高精度性と結合され得る。特に、直線状構造では、
縦列配置の装置を与えることができ、この場合は例えば
細かいピッチと代表的な５０個のスクリーンをもったセ
ンサに、１個のスクリーンと長い感知巻線ピッチをもっ
た第二のユニットが付随し、粗い装置が大ざっばな位置
定めの働きをし、つぎに多数スクリーンの装置が一定範
囲内での正確な測定に使用される。−次巻線に要求され
る寸法精度は本質的に感知巻線に必要なそれよシも低く
、励振巻線コイ）Ｖまたはコイ／Ｌ’ｌｌ’の成形と位
置定めに適用される許容度が比較的置火でよいという点
で装置の構成を容易にする。

例えば１メートルの長さに亘って位置を測定する必要が
あシ、１０個のスクリーンをもった装置を使った場合、
一つの電気的サイクルは１ト メープルの１７１０に当たシ、変換器の完全分解能はこ
の長さに亘って得られる。しかし、この場合１０個のセ
クタのうちどれがある与えられた時間において、問題で
あるのかを決めることは不可能である。この追加情報を
得るためには、もう一つの単一のスクリーン装置が絶対
位置情程を与えるために必要であるが、精度は低下する
。スクリーン１個の装置とスクリーン１０個の装置を併
合して粗／Ｍの配列にすることも出来るが、二つの目盛
のゼロ点を一列に並べるのが難しい。別の方法は、例え
ば１０サイクルの装置と９サイクルの装置を併合させて
、副尺効果を利用するものである。

そのような構成では、夫々ちがった波長をもつ二個の目
盛が、全目盛にわたってそれぞれ波長の積分数をもって
いる。一方の目盛は、微細な位置情報を与え、一方、二
つの目盛の間の読みの差から粗い位置情報が誘導される
。本発明による直線状変換器におけるこの構成の特別の
長所は励振巻線および感知巻線の各セットが全目盛長よ
りもずっと短い距離にしか拡がっていないことである。

目盛長全体に亘って６種お、よび７種の波長をもった副
尺構造の例を第３５図に示す。増分目盛は全目盛に亘っ
て６つのサイクルをもち、副尺目盛に、全目盛に亘って
７つのサイクルをもっている。副尺目盛上の情報の変化
率は増分目盛上のそれより大きく、そのため、絶対的な
位置変化による二組の情報の間の位相ずれに増加がある
。それ故、個別の絶対的位置については増分目盛と副尺
目盛の読みの唯一の一組があるだけである。ディジタル
変換器を使った場合はこ−の１情報は、ＰＲＯＭ中に貯
わ見られた索引表を使って容易に解続できる。２ビツト
のコンバータを使った２／３サイクル構成の副尺構成の
簡単な例を第３６図に示すが、この図面は目盛続みの翻
訳表を含んでいる。

例えば第１５図、第１７図または第１９図の基本的直線
構造の包装型の配列を示す本発明による円筒形の装置を
ユニットの回転軸を含む平面での断面図として第３７図
に示す。一対の環状励振コイ／Ｌ’　（４１がプラスチ
ック成型体（５）中の外を側のスロットの中に巻かれて
いる。二次巻線（６）は交互の方向に巻かれた１７２群
の連鎖から成シ、成型体（５）の内側の縁のまわりに拡
がっている。スクリーンをとりつけた軸（１０）の回転
中にスクリーン（７）で掃引される円筒状の空間と成型
体の内側の緑との間の空隙に位置するように第４図には
図示されているが、実際の構造では、二次または感知巻
線は成型体（５）の内面にある、軸方向および円周方向
に拡がるスロットの組み合わせ中にもつとも適切に受は
入れられる。

別の方法として感知コイルは便利な形状に巻かれ、その
あとでバスケット巻きの直流モータのやり方で正しい形
状に成型してもよい。スクリーン（７）はリムまたは脚
（９）によってボスまたはハブ（８）に接続されておシ
、ボス（８）は軸のまわりに回転するように軸α１に接
合されている。従ってこの実施態様では、スクリーンは
一定の直径をもつ円周方向の経路に沿って円周方向にあ
る二次または感知巻線のコイル群をこえて動き、この円
周方向の相対的な移動の間に直線構造と同様の方法でそ
れらを遮蔽する。この構造は単一のスクリーン（７）を
もつように述べであるが、別の構造で多数のスクリーン
を与えてもよいと考えられる。どの場合も、感知巻線の
交差コイルの数はスクリーンの数に適切に釣合っている
。巻線を固定的に保持し、スクリーンを軸のような回転
体に固定するのが構造的には簡単であるが、逆の装置も
構成出来、この場合スクリーンと感知巻線コイルの間の
相対的移動は、固定巻線に対するスクリーンの相対的移
動によらず、むしろ、固定スクリーンに対する巻線の相
対的移動によって達成されるということも評価されてよ
い。

第３８図は本発明による装置の別の円筒形構造の固定巻
線収容部分を示し、この場合４個のスクリーンをもつ外
部ロータが装置の円筒状の巻線収容部分の上にカップ状
構造に組みつけられており、これは各軸端に環状の励振
コイル群ｌ（１）を組み込んでおり、かつ円筒体の周辺
に沿って軸方向に伸びるスロット中に収容された二次巻
線値ｚの軸方向に伸びる部分を有している。本発明のセ
ンサのこの実施態様はカップ型の外部ロータ内に４個の
スクリーンを有し、従って、各感知巻線は８個のコイル
群または巻き数をもち、各第二の巻き方は巻き方向また
はセンスが逆であり、その結果各コイルは成型体のまわ
りにある円周方向の隣接部に対しセンスの点で逆である
。

第３９図は第３８図のそれと類似の装置の軸方向の端面
図である。励振巻線（１３）は、二次巻線■に対し半径
方向め内側にあってもよく、また二次巻線の軸方向の一
方の端に配置されていてもよい。別の方法として第３８
図に示すように二個の励振巻線を夫々装置の各軸端に与
えてもよい。スクリーン（１５）は図の装置では３個で
あるが、これはロータボディの内部に組み込まれ、ロー
タボディは二次巻線および励振巻線に対し半径方向に外
側に向って回転する。−次または励振巻線０は別の方法
としてはそれが二次巻線の内部に収容された円筒状コイ
μから成るにしても、または二次巻線の軸端にある環状
のコイルまたはコイル群から成るにしても、図のように
半径方向にその内方へ向うよりも、二次巻線と実質的に
同一の半径で配置されてもよい。

第４０図に示す構造は第３９図のそれと比べて木質的に
逆である。励振巻線αＤは半径方向の一番外側にあり、
二次または感知巻線Ｑ＆は半径方向の内側に位置してい
る。スクリーン（１９は、ロータボディ■の周辺に沿っ
て位置し、ロータボディは両方の巻線組に対し半径方向
の内側にある。ロータボディは図に示したように必ずし
も無空であることを要せず、スクリーン群は第３７図に
示したようにハブまたはボスから伸びる脚またはリムの
上に組み付けられてもよい。

この構造では、感知巻線と励振巻線はどちらも円筒状で
ある。

第４１図では本発明による円筒状装置の別の配列が示さ
れ、この場合は円筒状の励振巻線Ｑυは半径方向の一番
外側にあり、スクリーン群のは励振巻線（２］Ｊおよび
半径方向ａ内側にある円筒状巻線＠の間を巻線に対して
相対的に移動する。

第４２図の円筒状の構造では、励振巻線ωは軸Ｇ１）の
まわりに環状に拡がり、強磁性コア５′７）の中の、軸
方向に伸びる円周方向のまたは環状のスロットまたは溝
６咎の底に収容される。円筒状の感知巻線６９）は、こ
のスロットまたは溝の外側の周辺に拡がっている。スク
リーン（６０１はこの構造ではコツプ状であり、スロッ
トの開放端からコア５７）の中のスロットまたは溝■の
中へ伸びている。

第４３図の構造は、第４２図のそれと一般に類似してい
るが、この場合は励振巻線弥はやはり強磁性コア關の内
部に軸方向に伸びる円周方向の溝またはスロワ）　６４
１の一方の軸端に収容されている。この例では、感知巻
線（６５）を形成する可撓性プリント回路が励振巻線６
２１に接着されるか、または接続されておシ、その結果
それは溝またはスロット（財）中を円周方向において実
質的に放射方向及び求心方向に拡がり、かつ励振巻線ω
からスロットの開放端に向かってスロットの長さ方向、
すなわち軸方向にも拡がって円筒状巻線を形成する。箱
型のスクリーン鏝が感知巻線６５）をかかえζみまたは
取り囲み、スロットの軸方向の開放端からスロット（２
）の内部へ伸びている。スクリーン印は、回転可能な軸
６ηの上に組付けられ、強磁性コアと巻線群は装置の固
定部分を形成している。

第４４図の構造では、二個の環状の励振巻線部が絶縁体
器の半径方向に外側に伸びる円周方向のスロット中に収
容されている。絶縁体−自体は装置または機械の固定部
分σ０）に確保され、固定部分σ＠から軸方向に伸びて
いる。感知巻線σＤは堅い円筒に接着された可撓性プリ
ント回路から成り、この円筒は絶縁体器から軸方向に伸
び、かつ励振巻線（６８１の半径方向に内側に位置して
いる。箱型スクリーン＠は回転可能な軸ＩＴ３）の上に
取り付けられている。この実施態様はユニットが独立の
（５ｔａ（１ｄ−ａｌｏｎｅ　）装置でなく、例えば電
気モータのような他の機械に直接付属するか、組み込ま
れたものである本発明による装置の構造に応用出来る。

に開いたスロットまたは溝の中に収容されている。しか
し、この例では、感知巻線Ｃｌ６１はやはり可撓性プリ
ント回路であってもよいが、成型体（７５）およびその
励振巻線σ４をとシかこみ包みこんでいる実質的にカッ
プ状のもう一つの成型体または装着体面の半径方向に内
側の面に取付けられている。この構造ではスクリーンσ
＆は軸（１５））の上にとりつけられ、それぞれ内側と
外側の成型体（１５）、σ力の間にある間隙またはスロ
ットの中に軸方向に伸びておシ、その結果それは励振巻
線と感知巻線の間をそれらに対して相対的に移動するこ
とになる。

第４６図の円筒状構造では、二個の環状励振コイＩｖ■
は装置の両軸端に離れて置かれ、二次または感知巻線侶
υの半径方向に内側に位置しており、この二次巻線は強
磁性コア＠２の内縁のまわりに置かれて円筒状巻線を定
義づける可撓性プリント回路であってもよい。スクリー
ン口は半円筒から成り、前述のように中央ボスまたはハ
ブの所で終わる内側方向に伸びるリムによって軸（財）
の上にとりつけられている。

第４７図に示す配列では、単一の環状励振巻線（へ）が
円周方向および軸方向にのびる円筒状感知巻線（ハ）Ｋ
対しスクリーンのηの反対側に、軸方向に間隔をもって
位置している。ｖｔ紙ｔｂｚｐｖｗＡ（至）にンｙｚｖ
＊箱形スクリーンのηが示λ昶ＸＩ／ンノは軸晧に回転
可能に数例けられる。

第４８図の構造では、励振巻線（１（１６））は板状の
強磁性コア（１０１）の外縁にある、半径方向に外側に
開いた環状スロット中に収容されている。

この例では、感知巻線（１０２）はコア（１０１）の半
径方向に外側に配置され、空隙がコアとの間にあるよう
にそれから半径方向に離れて置かれた別の強磁性コア（
１０３）の内縁のまわりに円周方向に伸びる単一の電導
体を有している。この円周方向に伸びる単一の電導体は
装置の予め定められた円弧角、この例では１８ｏ０をす
ぎたと、ころで外へ出、ループまたはコイルはコアの外
側に沿って電導体を戻すことで完了する。ヌクリーン（
１（１４））も１８ｏ０の拡がりをもち、強磁性コアの
間の空隙内を円周方向に移動するように軸（１０５）上
に取り付けられており、既述のような出力を形成する。

第４９図の構造は本発明の装置が独立の装置としてより
も、モータの一部として適用される場合において第４７
図の構造の適用形態を示す。

励振巻線（１０６）は強磁性コア（１０７）の外側に開
いた環状スロットの中に収容されており、感知巻線（１
（１１））はコア（１１０）の内側に開いた環状スロッ
ト中に収容されている。両方のコアはアルミニウム製の
モータ端枠部分（１０Ｂ　）の上に取りつけられている
。感知巻線（１（１１））はやはりスロットの中を円周
方向に伸びており、１８（１６）まわったところで外に
出る。スクリーン（（１））は軸（１１２）の上に取り
付けられ、軸の回転中はコアの間のスロットまたは空隙
の中を円周方向に移動する。

本発明の装置は、また第５０図および第５）図に始めて
示した円板状の実施態様にも適している。第５０図に示
したように二個の環状励振巻線（２４１が与えられ、そ
の一方はもう一方の半径方向に外側にあり、二次巻線ｃ
！９のコイル群は外側および内側の励振巻線＋２４１の
間に実質的に半径方向に拡がる平面の形で配置される。

スクリーン（至）はロータ（３）の扇形部分として形成
される。

これらの扇形部分は始め円形のロータから部分を打抜く
か切シ抜くことによってつくってもよい。第５０図に示
した二個の半径方向に離して置いた励振巻線でなく、単
一の励振巻線を使ってもよい。この円板構造の二次巻線
またはコイル群は第１７図の展開平面巻線を概念上の円
筒のまわりにまきつけて、これを半径方向の平面上に９
０°ねじ曲げたものにうまく相当する。

しかし、明らかに第１７図の本質的に長方形のものから
本図に示すような各コイルまたはループの各円周方向の
端に弧状の内側と外側の縁（ｒｕｎ）と半径部分をもっ
た扇形に二重に変形させることはコイルの再成形を必要
とする。

円板状のセンサは極めて適度の空間容積を占め軸方向に
２５朋とほっそりしている。独立の装置としては、ベア
リング１個だけで装着出来る。

単一の環状励振コイルをもつ配列を第５）図に示し、こ
の場合は単一の環状励振巻線（至）は感知巻線のの半径
方向の外側に配置され、感知巻線はやはシ半径方向に伸
びる平面に位置し、ヌクリーン■は平板状または円板状
のロータＣ３１１の扇状の周辺部分で同様に形成される
が、これは二次巻線からの所望の変調出力をつくり出す
ように巻線に対して相対的に回転する。

第５２図は本発明による円板状センサ中の二次巻線から
の波形の正弦波変調を達成するための好ましい配列を示
す。この図に示すように巻線の配列は同心状の巻き方の
直列に接続した配列から夫々成っており、この巻き方に
よって決まるループまたはコイルの全磁束鎖交がスクリ
ーンの回転につれて角度の正弦波函数として変化するよ
うに配置されている。この巻線構造は特にプリント回路
法による低コスト生産に適している。完全なセンサでは
９０°移動した類似の巻線が矩形信号または出力、すな
わち余弦信号を作るように与えられる。この追加の巻線
は単一のプリント回路板の反対側に与えてもよい。

次の円板が回転軸に対して斜めに並んで分散した巻線効
果を与えるようべした膜内配列の円板を使ってもよい。

第５２図に示したような円板を４枚使って、高周波を消
去してもよい。

本発明による、その他多数の円板状の装置構造を第５３
図ないし第５９図に示すが、以下これらを簡単に説明す
る。第５３図に示すように励振巻線５ｚは強磁性コア田
の中に収容され、感知巻線゛（ロ）は別の強磁性コア□
□□の中に取りつけられるかまたは収容されている。扇
形スクリーン（至）は環状励振巻線（３２１および感知
巻線（ロ）に対して相対的に回転するために軸Ｃ３７）
の上に固定され、この例では半径方向に拡がる平面上に
位置している。

第５４図の装置では、励振巻線■は強磁性コア１３１に
とりつけられ、第５３図の装置でスクリーンの回転面か
ら軸方向に離れているのに比べて、スクリーン畷の半径
方向にすぐ外側に位置している。感知巻線顛はやはり半
径方向に配置され、別の強磁性コア（４１）の上に取り
付けられている。スクリーン（口は軸（Ｏとともに回転
し、やはり扇形である。

第５５図では、励振巻線（個は強磁性コア群（４５）の
配列の内部に入れられており、コア群は支持円板または
支持板（４６）によシ支持またはその上に取シ付けられ
ている。感知巻線（４ηは、やはり円板状で、半径方向
の平面に配置され、支持板（４Ｇから軸方向に伸びる支
持具（４８の軸方向の自由端にとシつけられている。い
わゆる箱型のスクリーン（４（ト）は軸６■の上にとり
つけられ、二つの半径方向に拡がる扇形部分をもち、こ
の扇形部分はその軸方向に伸びる部分によって、その半
径方向の外側の端が架橋されており、こうしてこの箱型
スクリーンは軸備の回転中、感知巻線（４？）を実質的
につつみこみ、とシかこむ。従って、この配置では、ス
クリーンはその外側の半径方向の縁で感知巻線をかかえ
こんでいる。

第５６図の配置では、第５５図の配置の部分的な逆転が
ある。この構造では励振巻線ｒ５））はやは９強磁性コ
ア６１１内に収容され、このコアは実質的に励振巻線の
領域から半径方向の内向に軸６５）を取りまくように突
出している。しかし、感知巻線５３１は、この例では励
振巻線（５））に支持されそれから半径方向の内側に向
かって実質的に半径方向の平面上に拡がっている。励振
および感知巻線の全組立て物がカプセル状に包まれてい
る。二個の扇形スクリーン５４）が軸５５）から半径方
向に外側に拡がっており、夫々が感知巻線５３）の軸方
向に反対側についている。スクリーンは、やけシ軸５５
）に固定され、軸と−しよに回転する。

従って、やはり箱型スクリーン構造が与えられるが、こ
の場合は軸に向って半径方向の内側に拡がるのではなく
、軸から半径方向の外向に拡がっている。

第５７図では励振巻線嗟は円板状の円周方向に拡がる感
知巻線−によって占められる平面に対して軸方向に配置
される。扇形スクリーン相）も感知巻線部のそれと、励
振巻線翰の軸方向の位置との間にある平面内に半径方向
に拡がる。

スクリーン（９））は回転軸（９りの上にと９つけられ
ている。

第５８図の配列では励振巻線（９３１は感知巻線（９６
）の半径方向のすぐ外側に配置され、感知巻線はやはり
実質的に円板状で半径方向に拡がる平面を占める。励振
巻線（ト）は成型体（９４）中の半径方向に外側に開い
た環状のスロットの中に収容され成型体はそれが付属し
ている装置または機械の固定部分能に付属しているか、
それに取シ付けられ、それから軸方向に伸びている。感
知巻線（（ト）は成型体（財）の内側の緑から半径方向
に内側に伸び、かつその上に取付けられている。成型体
はプラスチック製でよい。二部分から成る箱型スクリー
ン（資）および（晒が与えられ、そのうち内側の部分（
９７）は軸（イ）上に直接取付けられ、部品！ηのハブ
に開けた孔から軸を締めつけるグラブねじによってそれ
に相対する位置に固定される。

箱型スクリーンの第二の部分！秒はスクリーン部分（９
ηのハブの外縁上に収容されておシ、内側のスクリーン
部分に沿ってスライド出来、部品（９８）のハブに開け
た同様の孔から部品（資）のハブの外縁を締めつける第
二のグラブねじＫよってそれに相対する位置に固定され
る。従って、二次または感知巻線に対する箱型スクリー
ンの相対的な間隔づけは軸方向に変化出来る。

第５９図は本発明による装置の、もう一つの特に好まし
い構造を示し、この場合励振巻線（１１３）は半径方向
の内向に延びるステータ（１１４）において、実質上半
径方向の外側部分の両側面に取付けられている。９０°
離れた２個の二次巻線（１１５）が励振コイル群（１１
３）の半径方向の内側におけるステータ（１１４）の部
分に接続または取付けられておシ、感知巻線コイル群の
両方の組は、好ましくはステータの軸方向の同じ側に配
置される。ステータ（１１４）は独立のユニツ、トでは
装置自体の固定ハウジング部分（１１６）に例えば電気
モータのような本発明のユニットが組み込まれる別の電
気機械の場合はその固定部分に確保されるか取付けられ
る。フェライトのカップ（１１７）は各軸方向の側に巻
線の占める領域を包み囲む。２部分のスクリーン（１１
Ｂ）およＵ　（１１９）が箱型スクリーンを形成し、軸
方向の両側に半径方向に内側に伸びるステータを包み込
み、スクリーン自体はスクリーン部品を取りつけた軸（
１２０）から半径方向に外側に拡がっている。部品（１
１Ｂ）は軸に直接取付けられ、部品（１１９）は装置の
組立てに便利なように、部品（１１８）に確保される。

ロータ部品は最も好ましくは、メッキしたプラスチック
板または円板でつくられ、メッキは両側面に行なうのが
好ましい。

ステータは本来巻線群、特に感知巻線または巻線群の構
造支持体であり、これはスロットのない環形の強磁性材
料を含んでいてもよいが、これは必須条件ではない。特
に好ましい構造では、ステータは耐熱プラスチック材料
製である。

別のオプションでは、ステータはセラミック材料製でも
よい。セラミック製ヌテータはキヒシい条件下で熱安定
性を与える。

二次または感知巻線のピッチはセンサの精度を確保する
ため厳密な許容度に保持されねばならない。電導体がプ
ラスチックボディ中の成型スロットへ圧しこまれた配列
ではこの電導体の間隔またはピッチに極めて高い精度が
達成出来る。直線状または円筒状の実施態様では、その
移動方向を横切って伸びる感知巻線部分の間のスクリー
ンの移動の方向における間隔としてピッチが見られよう
。同等の寸法が装置の構造の他の形にも適用される。

第６０図は前述の本発明の回転式の実施態様の円板形の
構造を、前の図の直線構造における８の字または三角形
の巻線の概念と組み合わせて２７（１６）までの極めて
広い角度に亘っての比例的角変換を実現している。直線
状構造中の８の字または三角形の巻線は１８０°以下の
角度すなわち電気サイクルの半分に亘って位相電圧の直
線状変化を与える。２７（１６）の重要性は多くの直線
的抵抗電位差計の標準的な振幅（ｅｘ−ｃｕｒｓｉｏｎ
　）であるということである。

すなわち、第６０図の配列はプヲシなしの電位差計を与
え、ここでは平坦ならせん状のサーチ巻線（１６７）は
点Ｏから始まって、正の変位（′ｐｏｓｉｔｉｖｅ　ｄ
ｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ　）が３６０°をこえる角度で
直線的に増加する半径をもち、一方す−千巻線（１６Ｂ
）は負の角度において同様に増加する半径ｔもっている
。スクリーン（二元スクリーンを使うときは二重スクリ
ーン）は約２７０゜の角度範囲をもち、約９０’の磁束
のための遮蔽されない開口をのこす。励振巻線（１７０
）で形成された磁束は、Ａ＋およびＡ２　　によって示
される面積の差に比例して二個のサーチ巻線（１６７）
、（１６８）の直列配列によって結合され、これはスク
リーンのθで示した移動角度とともに直線的に増加する
。

第６０図の電位差計はこうして第１３図の磁束窓配列の
回転式の用い方を示す。この場合もよりよいゼロ以下の
オフセットをもって、短いスクリーン構造より小さい電
圧が控除されるという、同様の長所がある。実際の構造
ではユニットは適当な容器または岳の中に収容される。

感度を犠牲にはするが、スクリーンの開口を９０°より
小さくすることで有効角度振幅は２７０°をこえるよう
に出来る。この装置のパッケージングは他の実施態様と
同様フェライトの磁気経路を包み込む。

第６１図は、フロート（浮子）で操作される平坦な弧形
の装置を示す。ピボットのまわりに回るようＫしたフロ
ート（１７１）が液面とともに上下し、励振巻線（１７
３）のつくる磁場内で箱形スクリーン（１７２）を移動
させ、それによって感知巻線（１７４）を遮蔽する。寸
法は同心性の不足その他の構造上の拘束に対して比較的
置火なようにベアリングの逃げ角や、流体の性質に適合
するように出来る。図示した装置は前述の実施態様の直
線形の構造に類似し、スクリーン（１７２）、は、扇形
巻線板のまわりを完全に囲む箱の形に成形される。巻線
（１７３）および（１’ｉ’４　’）を取付けた扇形板
の弧の長さは実質上測定すべき移動長の２倍である。

感知巻線の不使用面積を減らすために、第６２図に示す
ように、第１２図の構造に相当する配列を与えてもよく
、この場合、弧状忙曲けた一対の逆三角形コイルの感知
コイル群（１７５）を使い、一方スクリーン箱または板
（１７６）の弧長は短くして直線状の応答を達成する。

第６３図はスパンＷの短いスクリーンされない帯域また
は磁束窓をもつ長行程変換器を示しその構成は第１３図
の概念的配列に相当する。

これは漂遊磁場への磁化率を減少し、精度を上げるが、
スクリーン（１７７）がもつと拡がるという犠牲をはら
うことになる。励振巻線は参照数字（１７Ｂ）で示され
、感知巻線は（１７９）で示されている。

第６４図ないし第６６図は励振および感知巻線がソレノ
イド状であり、スクリーンが円筒形または棒状である軸
方向磁場構造を示す。

基本図について前に説明したように、本発明の現象は平
面構造に依存せず、種々の構造に具体化出来る。第６４
図ではステータ（１８０）は、タンク頂部（１８６）か
らぶら下がった固形の円筒状のカプセルから成っている
。これは励振（１８１）および感知（１８２）巻線を収
容しており、また、スクリーンの役をする中空電導性向
心円筒（１８５）を備えた浮子（１８４）が、液面が過
度に下がったとき、ステータの周辺から離れるのを防ぐ
ための底部受は台（１Ｂ３）をもっている。スクリーン
（１８５）はステータのまわりを上下に滑動して、感知
巻線を遮蔽する。

第６５図の配列では、ステータ（１８７）はタンク（１
８６）の頂部に取りつけた中空のカプセルでアシ、同心
円のソレノイド状励振（１８Ｂ）および感知（１８９）
巻線を収容している。スクリーン（１９０）は巻線（１
８８）および（１８９）と同心円をなして、浮子（１９
））の頂部から上方へ伸びる電導性の固体円筒または中
空の棒状部品から成っている。第６６図に図示したよう
に、感知巻線（１８９）は逆方向に巻いた２個の等価の
直列接続した部分（１８９ａ）　　および（１８９ｂ）
　　から出来ており、前述の図に関連して述べた、有利
な基本構造の正相／逆相コイル群計与える。前述の同等
の直線状構造の場合と同様、変換器の全高は測定すべき
高さ範囲の２倍程度であり、測定可能範囲は正相コイル
の完全遮蔽、および逆相コイルの完全遮蔽忙それぞれ相
当するスクリーン位置の間の移動に限定される。

第６７図および第６８図は、一定範囲の液面変化の測定
のための、変換器の高さを減少させ得る構造と方法を示
す。第６６図の上部感知巻線（１８９ａ）　　は、この
例ではいわゆる電流感知およびバック巻線（ｂｕｃｋ　
ｗｉｎｄｉｎｇ　）　（１９２）　　に集約されている
。この配列では励振巻線の自己インダクタンスはスクリ
ーンすなわち棒の位置に強く影響される。応答を直線化
するため、励振回路は第６８図に示した配列によってス
クリーン帯域の外側にある巻数光たりの検波電圧を一定
水準に保つように制御される。控え巻線の電圧は発振器
水準を制御するのに使用される。感知巻線電圧は控え巻
線電圧より小さく、同期検波され、レシオメータ式のア
ナログからディジタルへの変換器を用いてディジタμ化
される。

第６７図の配列では、インダクタンスはフロートの運動
とともに変化して、その結果励振電流と磁場も変化する
。第６８図の回路は励起を安定化して磁場を一定に保つ
。バック巻線の巻き方は感知巻線（１８９ｂ）　　のそ
れと逆位相にあり、こうして感知信号から控除されてゼ
ロ交差または相殺を与える。

本発明による装置の管状または軸状、の構造のもう一つ
の有利な応用を第６９図および第７０図に示す。カプセ
ルに包んだステータ（１９３）は励振および感知巻線を
備え、後者は第７０図に示すように、正相／逆相構成に
巻かれたコイル群（ｘ９＋ａ）　　および（１９４ｂ　
）　　をもっている。スクリーン（１９５）はフロー）
　（１９６）の移動によってステータの外側に沿って移
動する環状のつげ（（Ｈｏｌｌａｒ　）　　である。受
は台（１９７）はフロートのはずれるのを防ぐ。実際に
は、この配列は第１２図の実施態様の三角形コイル群を
管状に変えたものといえる。感知巻線の巻数比は遮蔽場
所が異ることによって結合が異るように、すなわち軸方
向の巻線ピッチが巻線の軸方向の長さに沿ってだんだん
変化して行くように分布されている。こうして基本構造
の単純な物理的オーバーラツプでは遮蔽の範囲は感知巻
線に向いあっているスクリーンの重なり方の程度の形で
直接見ることが出来るが、その場合とは反対に、この構
成の場合には、三角形巻線の場合のようにスクリー；ン
グ（ｊ２！！ｉ蔽）の効果は遮蔽された感知巻線の部分
によってスクリーンの存在なしに結合される磁束に関連
する。

この構造の特別の長所は、スクリーン（１９５）が極め
て短くてよいことである。棒（１９８）　（第７０図に
各コイル毎に１個、計２個示されている）は、強磁性コ
アをもってもよく、均一なソレノイド状の励振巻線（図
示せず）および二部分の感知巻線（１９４ａ）、（１９
４ｂ）を備えており、その各部分は棒の全長に拡がって
いる。部分（１９４ａ　）、（１９４ｂ）　　は、それ
ぞれ第７０図に示すようにそれぞれ棒の長さ方向に沿っ
て増加および減少する漸変置数密度（１ｍ長当たりの巻
数）をもち、直列に対向して接続されている。巻線を巻
いた棒（１９８）は絶縁さや（１９３）中に包装されて
いる。巻線の末端はタンク屋根（１８６）にあるが、タ
ンク底部にあるボヌ（１９９）を通して外に出す。すべ
ての巻線は同心円状でソレノイド状である。

短い電導性の管（１９５）はフロー）　（１９６）で支
持され、ヌラッグされまたは遮蔽された帯域において磁
束を阻止するスラッグまたはスクリーンとして働く。ス
クリーンを除くか、スクリーンを棒の中程におくと、感
知巻線（’Ｌ９４ａ）、（１９４ｂ）は正味電圧出力を
つくり出さない。他の位置で゛はどこでもヌクリーンさ
れた帯域は極めて異った巻数密度をもつ巻線群（１９４
ａ）　　および（１９４ｂ）の部分を収容するので、フ
ロートの移動に比例する感知電圧が生成する。スクリー
ンは棒（１９８）の長さの１０分の１程度に短くてもよ
い。

第７１図は、単一平面内での二元次のスクリーンの運動
を測定するのに使用される本発明によるセンサの構造を
示す。二個の正相／逆相感知巻線（２（１６））および
（２０１）を十字の形に互に直角に配列し、その一方が
スクリーン（２０２）のＸ方向の運動を検出し、他方が
Ｙ方向のそれを検出するようにする。励振巻線（２０３
）が磁場を形成する。

この方法の変法で、第７２図に示すように互いに直角な
二つの平面内での運動が測定出来る。

この場合、二つの励振コイ／ｌ／　（２（１４））、（
２０５）があり、二つの感知巻線（２０６）　、（２０
７）があってその一方はＸ方向の運動を検出し、他方は
Ｚ方向の運動を検出する。スクリーン（２０日）は二つ
の部分（２ｏｓａ）、（２０８ｂ　）を有し、一方はＸ
方向に平行であり、他方はＺ方向に平行である。実際に
は、スクリーンの各部分および各方向の一つについて第
７３図における端面図に示した配列を適用して、対称性
と空隙の補償を与え、励振コイル群（２（１４）ａ、　
ｂ）　　をスクリーン（２０８ａ）　　の両側に配置し
て、二つの連結した感知巻線部分（２０６ａ　）、（２
０６ｂ）をスクリーンの両側に一つづつ配置する。こう
して二重の感知コイルと二重の巻線が与えられる。

第７４図は、蓄音器のレコード針（２（１１））の垂直
および水平運動を検出してステレオコード化を行なうの
にこの効果を応用した例を示す。この例では箱型のスク
リーン（２１０）を使う。

しがし、配列は見取り図だけで示し、励振巻線は省略し
ている。

夫々の励振コイル群の正弦および余弦励起は検波器の適
切なロッキングによって矩形波信号が消去出来る点で好
まれる。これで装置内に回転磁場が形成される。別の方
法として異った周波数の励振磁場が二つの位相間の干渉
を消去するのに使用出来る。

前述の二つの効果を第７５図に示すように一つの配置に
併用して三次元の運動を測定出来る第７５図は三次元加
速度計の例を示し、この場合スクリーンは既知の圧縮係
数またはばか特性をもったスプリング群（２１２）でつ
った既知、の買置の立方体（２１１）の各面で定義され
る。垂直の励振巻線（２１３）は余弦信号で励起され、
水平巻線（２１４）は正弦信号で励起される。つぎに、
感知コイル（２１５ａ）　　は垂直運動を測定し、一方
コイル群（２１５ｂ　）　　および（２１５Ｃ）　　は
夫々ＸおよびＹ方向の移動を検出する。

第７６図に示すように、この効果は球形で実施出来、こ
の場合、やはり正弦（２２７）および余弦（２２Ｂ）励
振巻線があって、三つの感知コイル（２２９ａ、ｂ、　
ｃ）　　が中空球形の領域の内側の周辺上に互いに直交
して配置されている。実際には、これらは中空の球形領
域の内面上に位置してもよい。この球形領域の内部で、
半球形の電導性材料（２３１）でコートした球（２３０
）を自在的に配置して三つのコイルを異った程度にスク
リーンし、これによって三つの出力を与えてもよい。

実際の構造では、この装置はトラッカーポールまたは類
似物を与えるのに使える。各感知コイルは平面上に展開
すれば、前述の実施態様の場合のような正相／逆相コイ
ル対を与える。

本発明によるセンサの信号処理について次に若干述べる
こととする。

「可変速度可変リラクタンス電気機械」と題する関連特
許出願の主題を形成する可変リラクｐ：ｙス機械およヒ
「可変リラクタンスモータ駆動装置用制御システム」と
題する発明者らのもう一つの関連特許出願に述べられた
りラフタンスモータ制御システムへの使用を意図された
本発明によるセンサの特殊な構造においては６個のスク
リーンと２個の二次巻線があり、その夫々は前述の鎖状
配列をした適当数のコイル群をもち、センサは第２１図
に示すように、検波ののち、直角位相関係にある２つの
三角波形出力ＡおよびＢを生成する。これらの波形は基
本的に各サイクルのより大きい部分に亘って直線状であ
るが、巻線とスクリーンの特性に従って若干丸いピーク
をもってもよい。前述のように、感知巻線の形は、例え
ばこの例のように、三角波のピークの鋭さを改善するた
めに、別の出力波形を与えるように改変されてもよいが
、角度位置測定システムへの使用にはこれらの信号群は
容易に直線状に変換出来るので、このことは必ずしも必
須ではない。さらに、多くの用途では、なんらかの場合
においてディジタルの角度位置情報が要求される。それ
故、本発明のセンサのためのセンサ／ディジタルコンバ
ータ回路は二つの機能を遂行する： ｆｉ＋　　必要なら、センサ出力の完全直線化、および （２）　　ディジタルフォーマットへの変換。

再び第２１図を参照すると、点線ＡおよびＢは、もとの
二つの波形ＡおよびＢを逆にすることによって誘導出来
る二つの追加の信号を示−す。

このグラフから、これらの四つの波形の交差によって一
つの直線状の三角波が生成することがわかる。この直線
状三角波は正確なシーケンスで、一方の信号から別の信
号へ切換えることによって誘導される。切換え点は、入
力信号の対を比較して得られる。第７７図に示したよう
にＡはＢおよびＢと比較されて、そのような切換えを制
御するのに使われる二つの論理信号を生成する。こうし
て得られた出力はセンサの形成する信号の２倍の周波数
と、はぼ半分の振幅をもった二極三角波である。

すなわち、この出力は二極三角波１つとグレーコード化
された論埠信号二つとから成り、一方、所望のディジタ
ル位置出力は直線状のランプ信号である。ディジタルへ
の変換には、自走上−ドで動く逐次近似型のコンバータ
が使える。

変換すべき信号は二極アナログ三角波でありそれ故コン
バータへ入力されるまえに換算されかつ整値されねばな
らない。コンバータの出力は三角波のディジタル化され
た表示である。６極センサの場合、センサは６０’の機
械的角度毎に−サイクルを生成する。すなわちコンバー
タはその期間が３０°の機械的角度に相当するディジタ
ル三角波をつくり出す。二つのコンパレータビットは二
進数（Ａ８およびＡ９）に変換されたのち、第７８図に
示すように象限にわたってデコードするのに使われ、効
果的にｌＯビットの分解能を与える。

コンバータからの８ピツトと二つのコンパレータビット
はプラスされて、ＥＰＲＯＭに供給され、ＥＦＲＯＭは
各入力コードについて単一の出力コードを含んでいる。

コンピュータから出る二つのビット、Ａ８およびＡ９は
ＥＰＲＯＭをアドレスするための二つの最有意のビット
として使われる。第７９図はセンササイクル中に亘る、
この１０ビツトのアドレスのグラフを示す。ＦｉＦＲＯ
Ｍはこの不規則なコードシーケンスを、第７９図の点線
で示すような標準二進数出力すなわち傾斜線に変換する
索引表として働く。

ＥＦＲＯＭは、他のセンサと両立出来る出力フォーマッ
トをつくるのにも使用出来る。例えば、前述の発明者ら
の特許出願の主題を形成するそれのようなリラクタンス
モータ制御システムにおいて、−回転当り７２０個のパ
ルス、すなわち０．５°毎に一つの出力コードをつくる
のが望ましい。第２１図および第７７図ないし第７９図
に関連して述べた方法によって稼動するコンバータはセ
ンサ波長に亘って１０ビツトの分解能を有効に達成でき
、すなわち６極センサについては６０’の機械的角度ま
たは一回転光た１６１４４パルスに相当する０、０５９
°の分解能を達成できる。それ故、７２ｏパルスの出力
を与えるには、出力パルスを整数でない８．５３３で割
算するのが必要である。これは、入力が１０２３（すな
わち６０°　）のとき出力が１１９となるように、貯蔵
した値を目盛づけることによってＥＰＲＯＭ中で近似出
来る。つぎにこの出力は８．５回の入力転移毎に１回の
変化をすべきである。実際には、この比率は８と９の間
を往来する。ＥＰＲＯＭは、それ故、二つの機能を遂行
する。すなわち、 ＋１）　　直線状傾斜線または鋸歯の形成、および（２
）所望の出力フォーマットへの変換。

ブラシレス直流モータへの整流への本発明によるセンサ
の応用を第８０図ないし第８２図によって次に簡単忙説
明する。

アナログからディジタルへのコンバータに使う単一スク
リーンセンサは、単一の回転を多数の部分に再分割する
働きをする。しかし、二進数の分割を使うときは、ブラ
シなしのモータ切換に必要な１８個の間隔の等しい分割
部分を得るには、１８よりずつと高い分解度が必要であ
る。例えば、１°以内の機械的角度までの精度を得るた
めには、８ビツトの位置分解能が要る。

すなわち、二進数コードづけした位置情報を使った構造
では、低分解能のモータ整流情報を与えるためには、高
分解能の角度位置情報が必要である。

第８０図および第８２図に示した配列は１８個の間隔の
等しい切換ポイントを与えるように合計６つのコンパレ
ータを使っている。回路配置酸第８０図に示し、そのオ
ペレーションモードはそれぞれ第８１図および第８２図
に示したように、二段階から成る。第８１図に示すよう
に、二つの論理信号ＸおよびＹは、センサ三角波Ａおよ
びＢをその反転波ＡおよびＢと比較することで誘導され
る。これらの論理信号は、センサ三角波の切換を制御し
て、センサの出す信号の周波数の二倍の二ＦＭ三角波を
与える。この配置は、ディジタル化の構成に関してすで
に述べたものと類似している。

この方法の第二段階では、この三角波は、第８２図に示
すように、４つの予め設定された直流レベルと比較され
る。コンパレータ出力は、４ビツトのグレーコード化さ
れた論理信号を与え、これは一つのサイクルを９つの等
しい部分に分ける。これらの論理信号群Ｐ、Ｑ、Ｒおよ
びＳはＰＲＯＭを使って解読されて、各モーター位相巻
線についてのモータの一回転光り、所望の１８個の整流
点を与える。

速度情報ならびに位置データを導き出すことについて、
第８３図は、本発明によるセンサを使用して、軸の位置
および速度情報を与えるシステムの概略７０−シートを
示すものである。

図に示すように、このシステムは電源発振器（２１６）
　、本発明による変換器またはセンサ（２１７）、同期
検波器（２１８）　、波形ａ、ｂを特別の制御システム
への使用に適した形に処理（ｍａｎｉｐｕｌａ　−む。

これらの素子のうちいくつかについては、後述の図面に
よって別に考察する。

電源発振器（詳細は図示せず）は、１０　ＩＧ（ｚから
ｌ　ＭＨｚのオーダーの周波数の交流電圧を励振巻線に
供給する。発振器は、レベル制御器（２２１）によって
励振電圧または出力信号を安定化するように調節される
。発振器（２１６）を安定化するには、余分の感知コイ
／１／　（２２６）を制御器（２２１）へのフィードバ
ック回路と共に変換器またはセンサ（２１７）中に組み
込まれるのがよい。

このコイルは、励振巻線と−しよに巻かれ、出力波形を
発生する二次または感知巻線と−しよには巻かれない。

この種のフィードバックは、長いケーブル長が問題にな
る場合、特に必要である。励振巻線をコンデンサと共振
させて「タンク回路」を形成させることによって電源発
振器の負担も軽減出来る。

同期検波器（２１Ｂ）は、種々の方法、例えば、励振電
圧と同期する一組のスイッチ群や、一つの入力が励振電
圧であるアナログ掛算器や、ゲート付の演算増巾器や、
または専用の集積回路によって実現される。

ＦＥＴスイッチ（２２２）を使った２つの構成を第８４
図に示す。第一の配列は、（ａ）で示され、巻線電圧を
ステップアップ（段階的上昇）させるために使う変圧器
（２２３）の分割二次巻線を備え、これは平衡した電力
供給を必要とする。第二の配列は（ｂ）で示され、平衡
電力供給を要せず接地装置としてスイッチを使い、その
ためＦＥＴスイッチの特徴をなす「注入電荷Ｊ　（１ｎ
ｊｅ−ｃｔｅｄ　ｃｈａｒｇｅ　）は、アースへ流れ、
他の配列よりずれが少い。

検波出力は、低域ＦｆＩ器（２２４）中で高周波成分を
除いたあと、位置信号を構成し、軸の一回転は、一定の
ピークの大きさで、選択されたセンサ幾何学による実質
的な三角形または正弦波状の波形をもつ一つ以上のサイ
クμの位置情報をもたらすであろう。

信号処理回路（２１９）は例えば （１）　　位置ランプ信号が直接アナログ回路で形成さ
れるか、直接基準レベルと比較される直接化するための
逐次近似コンバータ、または（３）正弦／余弦ａ％ｂ信
号をディジタル形に変換するためのトラッキングコンバ
ータ（このようなコンバータは市販されている）などが
ある。

正弦変換器の設計の別法として、波形発生集積回路に見
られるようなダイオードまたはトランジスタ波形整形回
路網によって正弦および余弦信号が三角信号から誘導さ
れ得る。このような信号は結合されて、例えばスコツト
１０回路網により３相同期機械の制御に適した３相平衡
正弦波を形成する。スコツト１０回路網では、二つの三
角波が正弦波に変えられ、これらの正弦波は、つぎに加
算、減算されて所望の出力をつくる。つぎに本発明の装
置は、特に、リゾルバ、インダクトシンその他類似の装
置の代りにそれを使うような環境での一般的検知に関し
、また、ここに述べる個々の応用に関する。

直接、正弦波信号をつくるセンサについては第８５図に
示したように１演算増巾器のフィードバック経路に、三
角波／正弦波コンバータを使って逆変換が行なえる。

これやその他の変換は、またディジタルメモリに貯蔵さ
れた「索引表」によっても行なえる。

特に、二つ以上の三角位置波から一個の直線情報を結合
させて、システムに絶対ディジタルエンコーダの特性を
与えることによって、一つの波長・にわたブ直線的に増
加する一組のディジタμ数を発生させることが出来る。

このような配置は、すでに第２１図に関連して原理が述
べら。

れている。

第８３図にもどって、センサからの速度出力を考えると
、位置変化率が速度を構成する。微分器ブロック（２２
０）が二つ以上の位置信号の時間変化率を見出し、それ
を合成して単一の速度信号を形成する。

広範囲の技術が選べるが、第８６図に示した配置では一
対の三角位置信号Ａ、Ｂおよびそれらの逆数Ａ、Ｂのた
めの演算増巾器によるアナログ微分器が４つの信号すべ
てを同時に微分し、出力を合成して「速度」電圧を与え
る。

別の配置では、二つの信号ＡおよびＢをアナログ微分器
で微分することによｌ）　−ｄＡ　／　ｄ　ｔ　　およ
び−ｄＢ／ｄｔ　　を形成し、その出力を合成してその
出力を別の演算増巾器に一括供給してもよいし、または
４つの信号Ａ１Ｂ、ＡおよびＢを一括して単一の微分器
へ一括供給してもよい。

これらのすべての構成は、オフセット電圧誤差を受け、
別の構成では、第８７図に示したように、受動的微分器
を使う。この構成では、受動的微分器の整定（ｓ６ｔｔ
ｌｉｎｇ　）　　は加速されるか、又は強制される。各
々の「入り」の微分器は「出」の微分器の、よシ整定の
進んだ水準へ強制される。その効果は、一連の後続する
微分器が先行する微分器の整定を踏襲することによシ直
線状（−直線ではない）の位置信号によって動かされる
一つの微分器としてふるまう。こ自動制御増巾語中へ一
括供給される別の配置に起こり得る問題を克服する。し
かし、受容出来るタコジェネレータ（ｔａｃｈｏｇｅｎ
ｅｒａｔｏｒ　）　　係数（ポμ）／ＲＰＭ　）に必要
なＲおよびＣ値はこれらの構成の出力を高速度で低下さ
せてしまう；固有整定時間係数ＲＣは受動的微分器の応
答を三角波の勾配変化にまで遅延させる。高速では（ま
た三角波の高周波では）それらが整定されるまえに、微
分器は出力に対して一括接続され、その結果出力電圧の
短い低下が電圧−速度特性の非直線性をもたらす。

受動的微分器によって与えられる低速応答を周波数／電
圧変換その他の方法で与えられる高速応答に混合するこ
とによる混成構造を企ててもよい。

これまで述べて来た構成は連続微分を使用している。一
定時間内に検出された位置信号の変化は速度の尺度でも
あり、第８８図に示す配置においてはサンプリング方式
が使われている。

一つのコンデンサの一つの端子が、クロック周波数でア
ースされ、開路により、これは他の端子に印加された位
置信号の変化を追跡する。

実際には”古い”サンプリング値はコンデンサ中に貯え
られ、電流値から引き算される。出力電圧はクロック周
波数における一連のランプ波であり、平均またはピーク
値は速度信号として使われる。入力の合成はサンプリン
グ期間中の整流の禁止とともに使用される。

別の配置では、第８８図の構成と同じ機能を遂行するの
に常套的な抽出・保持回路（ｓａｍｐ−ｌｅ　ａｈｄｈ
ｏｌｄ　ｃｉｒｃｕｉｔ　）および微分増巾器を使って
もよい。アナログ信号がすでにディジタル形に変換され
ている場合は、速度信号は、差として容易に入手出来る
。

第８９図に示す能動的微分器の配置では、入ってくる位
置依存ランプ信号Ａ、Ｂ、Ａ％Ｂはアナログスイッチ（
部品Ｑ１）によって鋸歯波形Ｓ１　　として合成される
。この波形はくりかえしサンプリングされ、その瞬時値
はコンデンサＣ１に保存される。演算増巾器Ｑ２　は鋸
歯波形とこの保存値の間の差を測定する。センサが固定
されていると、この差はゼロのままである。センサが動
いていると、鋸歯の大きさが変るにつれて、この差は速
度で決まる率で時間とともに増加する。この差はコンデ
ンサＣ１上に保持された各折しいサンプル毎にゼロに再
セットされる。

この結果は、速度で決まる大きさと極性をもった時間依
存の鋸歯Ｓ２である。ｐ波により、またはピーク値を抽
出してこれを保持することによって鋸歯の平均値から速
度信号が得られる。

図示の場合は、この後者の方法であり、”２は保持コン
デンサである。直線的なランプ信号と一定の速度にもと
づき、微分器のｐ波出力は一定でなければならないが、
これを確保して初期位置に関連した鋸歯Ｓｌの重畳され
た減衰成分を除去するためには、Ｓｌの一部分を高抵抗
Ｒ１によりＱｚの出力から引き算してもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明にょるセンサの基本的平面状実施態様
を示す斜視図、 第２図は、本発明によるセンサの基本的軸構造を示す斜
視図、 第３図は、単一ループの感知巻線をもった、本発明によ
る基本的センサの平面図、 第４図は、第３図の装置からの出力信号の性質を示すグ
ラフ、 第５図は、第３図の装置の信号変調を示すグラフ、 第６図は、正相／逆相に配置された二個のコイルをもつ
感知巻線を有する本発明のセンサを示す略図、 第７図は、第６図の装置での感知信号変調を示すグラフ
、 第８図は、第３図のそれに類似するが、長方形の感知巻
線をもった本発明によるセンサを示す略図、 第９図は、第８図のそれに類似するが、正相／逆歓相の
長方形感知コイルをもっセンサを示す略図、 第１０図は、′正弦波”形の感知巻線の原理図、 第１１図は、”正弦波”形のスクリーンの原理図、 第１２図は、短かいスクリーンをもつセンサ配列を示す
図、 第１３図は、感知巻線の遮蔽されない区域を定義づける
１窓”をもった大きいスクリーンを有する配置を示す図
、 第１４図は、第６図の配＠における終端効果（６ｎｄ　
６ｆｆｅｃｔ　）　　を示す原理図、第１５図は、無限
長の本発明によるセンサの一部を示す略図、 第１６図は、第９図の配置の理想化された変調感知巻線
出力を示すグラフ、 第１７図は、無限長の配置における一般的な長方形の感
知コイルをもった本発明によるセンサの一部分を示す略
図、 第１８図は、第１７図の配置の単一コイル対を示す図、 第１９図は、第１７図のそれに類似するが、直角位相に
ある二個の感知コイルを有する配置を示す図、 第２０図は、本発明によるセンサのための基本的な解読
回路を示すブロック線図、 第２１図は、本発明によるセンサによってつくられる復
調感知電圧の波形を示す。 第２２図は、本発明による直線形の装置の構成部品の相
対的配置の種々の可能性を示す端面図、 第２３図は、本発明によるセンサのための二元スクリー
ン構造を示す端面図、 第２４図は、本発明によるセンサのための二元感知巻線
配置を示す端面図、 第２５図は、交差なしの一回巻き感知巻線を示す図、 第２６図は、出力電圧波形の正弦波状変調のための二重
側面配置を示す図、 第２７図は、第２６図の巻線配置を達成するための回路
板の端面図、 第２８図は澤ン相矩にある二個の正弦波状出力感知巻線
をもつ配置を示す略図、 第２９図は、正弦波状出力感知巻線の分布配置を示す図
、 第３０図は、磁気回路中に強磁性素子を包含するための
配列を示す断面図、 第３１図は、強磁性素子の包含のための別の配列を示す
図、 第３２図は、本発明によるセンサの一次または励振巻線
のためのタンク回路を示す図、第３３図は、直線状の移
動を示すための本発明によるセンサを示す図、 第３４図は、本発明による直線状センサの長行程バージ
ョンを示す図、 第３５図は、本発明によるセンサのための副尺配列を示
す図、 第３６図は、その機能を説明する表とともにニサイクル
の副尺の配列を示す図、 第３７図は、本発明によるセンサの円筒状構造の肢１回
転軸を含む断面図、 第３８図は、本発明による回転装置の斜視図、第３９図
ないし第４１図は、本発明による円筒状装置の三種の配
置を示す軸端図、 第４２図ないし第４５図は、本発明による円筒状センサ
の構造を示す断面図、 第４６図及び第４７図は、同様の円筒状実施例において
、（ａ）構造断゛面及び（ｂ）スクリーン正面を示す図
、 第４８図及び第４９図は、類似の円筒状実施例の断面図
、 第５０図および第５）図は、本発明による円板状のセン
サの二種の配置を示す図、 第５２図は、正弦波状の変調出力のための円板状巻線の
実際構造を示す図、 第５３図ないし第５５図は、本発明のセンサの別の円板
形センサの実施例の（ａ）断面形及び（ｂ）スクリーン
を示す略図、 第５６図ないし第５９図は、本発明によるセンサのさら
に別の円板状実施態様を示す図、第６０図は、本発明の
原理を組み入れたブラシ無しの電位差計を示す図、 第６１図は、本発明による液面測定のための正確に作動
するセンサを（ａ）全体の断面、及び（ｂ）スクリーン
の断面において示す図、 第６２図は、第６１図のセンサの長行程への適用を示す
図、 第６３図は、液面測定のための本発明による直線状セン
サの別の適用例を示す図、 第６４図は、液面測定のための、本発明によるセンサの
円筒状実施態様を示す図、 第６５図は、浮き棒の運動が液面検知に用いられる、第
６４図の配置の一変形を示す図、第６６図は、第６４図
および第６５図のセンサに使用される巻線の配置を示す
図、 第６７図は、第６４図ないし第６６図のそれ　　　　□
の変形としての、高さの小さい液面測定装置を示す図、 第６８図は、第６７図の配置のための信号誘導システム
を示す７デＱ、ツｑ＃ｍ 第６９図は、感知巻線が可変ピッチである、液面測定の
ための、本発明による円筒状装置を示す図、 第７０図は、第６９図の装置における感知巻線配置を示
す図、 第７１図は、単一平面内の二方向の運動を検出するよう
に本発明の原理を具体化した装置を示す図、 第７２図は、互いに直角をなす二つの平面での運動を検
出するための本発明による装置を示す図、 第７３図は、第７２図の装置の一つの平面のための実際
配置をさらに詳細に示す図、第７４図は、第７２図の装
置の特殊な応用を示す原理構造図、 第７５図は、三次元運動を検出するためのセンサを示す
図、 第７６図は、本発明によるセンサの球形の実施態様を示
す図、 第７７図ないし第７９図は、本発明によるセンサを組み
込んだシステム内で、第２１図のそれのような出力群を
ディジタル情報に変換する段階を示すグラフ、 第８０図、第８１図および第８２図は、本発明による単
一スクリーンセンサを使用した６樺ブラシレス直流モー
タの整流回路図、 第８３図は、位置および速度情報を与えるための本発明
のセンサからの信号を加工するための配置の概略ブロッ
ク線図、 第８４図は、センサ信号を検波するための別の配置を示
すブロック線図、 第８５図は、直接正弦波出力信号をつくる、本発明によ
るセンサのための正弦波又は三角波コンバータを示す図
、 第８６図は、本発明によるセンサの出力から速度信号を
設定するための微分回路を示す図、第８７図は、受動的
微分器を使用する、第８６図のそれへの別の配置を示す
回路図、第８８図は、サンプリング法を使用する速度測
定を設定するための配置を示す回路図、そして 第８９図は、センサ信号を検波するための配置における
受動的微分器の代替となし得るサンプ／Ｌ／／ホールド
配列の回路図である。 （１２１）・・・・・励振巻線 （１２２）・・・・・二次（感知）巻線（１２３）・・
・・・平坦型導電性スクリーン特許出願人　　　コルモ
ーゲン　テクノロジイズ　コーボレイション代　　理　
　人　　新　　実　　健　　部（外１名） Ｆｋｆ；、ｉ Ｈ（芝２０ Ｆ−／σ、２！ Ｒσ、２２ Ｒσ、２０　　　　　　　　　　　　　　Ｆｔ６．７！
７Ｐ１６．２６ Ｒζ５２ Ｆ／６５３ Ｆｌ（５，３４ ＦｌｅＥ；、　４−Ｇ Ｆ／６　＃ Ｐ／ざ、４４ Ｐ／σ、５０ Ｆ’／σ、５ヱ Ｆ々５．５２ （、＝−） ６哀、５と Ｆ／σ、５８ ／”／（プロ０ Ｆｌに；、　Ｇ２ Ｒσ、Ｃと ＦＩ６；、　ｇ７− 緋睦、 Ｒ６潰 ＰｉｅフＧり　　　　　　　　　　Ｆぷ、７ｂＡｔ１Ｉ ＦＩ６．７２ Ｆｌｅａ、　７３ Ｆｔ＜づ脇 Ｆ人夛、７５ Ａ９　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（
ヤサう２ル）０’　　　９！；ｌ’　　　ｍ０Ｚ２Ｑ’
　　３Ｍ１０（ｐ−Ｑｌｐｐｐ （とり肉＆Ｌ六刊（ｂ！７β）ン覧、ン１ａ″　　　　
　１−　　　１虚°１２〜・　　　　１幼゛Ｆｌ（５，
８１ Ｐ７６、１５ （ｂ） Ｆ々５８卆 △／ヱル良つシバづ バを多、θ５ 詐ｌＬ Ｆ／６．θ７ Ｆλゴ、６６ Ｊ屯９Ｚ

Claims (22)

【特許請求の範囲】
1. （１）順方向の励振磁界を形成するための励振巻線と、
   当該順方向励振磁界の存在下において、その中に電圧が
   誘起される少くとも一つの二次または感知巻線、および
   当該順方向励振磁界の存在下においてその内部に渦電流
   を発生して、当該順方向磁界と逆の対向磁界を形成する
   少くとも一つの電導性スクリーンから成り、当該スクリ
   ーンおよび二次巻線は、当該励振磁界内で相互に相対的
   に移動出来、それによって、当該二次巻線は当該スクリ
   ーンによって異った程度に遮蔽され、その結果当該二次
   巻線中に誘起される電圧を変え得るようにしたセンサ。
2. （２）多数の二次または感知巻線から成り、当該巻線の
   各々は、対応する個々の方向のスクリーン移動における
   スクリーンの位置を実質的に示す、可変の電圧出力を与
   えるように、当該巻線の池のものに対して相対的に配置
   されていることを特徴とする、特許請求の範囲第（１）
   項によるセンサ。
3. （３）三次元的なスクリーンの移動を検出するために配
   置された、三個の二次または感知巻線を有することを特
   徴とする特許請求の範囲第（２）項によるセンサ。
4. （４）当該スクリーン、および当該二次または感知巻線
   の当該相対的移動が実質的に単一の方向の移動に限定さ
   れることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項による
   センサ。
5. （５）当該スクリーンが、当該二次または感知巻線によ
   って定まる概念上の面に対して実質的に平行な表面領域
   を有することを特徴とする特許請求の範囲第（４）項に
   よるセンサ。
6. （６）当該表面領域が実質的に平面状であり、当該二次
   または感知巻線が、実質的に平行な平面を決定する実質
   的に平坦な巻線であることを特徴とする特許請求の範囲
   第（５）項によるセンサ。
7. （７）当該スクリーンおよび当該二次または感知巻線が
   、相対的に直線的に移動できることを特徴とする特許請
   求の範囲第（６）項によるセンサ。
8. （８）当該スクリーンおよび当該二次または感知巻線が
   相対的に回転移動できることを特徴とする特許請求の範
   囲第（６）項によるセンサ。
9. （９）当該表面領域が円筒面の部分セクターであり、当
   該二次または感知巻線が当該円筒面セクターと実質的に
   同心円をなす概念上の円筒の外縁に配置され、当該スク
   リーンおよび当該二次または感知巻線が、当該円筒表面
   および当該概念上の円筒の実質的に共通な中心軸のまわ
   りの円周方向に相対的に移動出来ることを特徴とする特
   許請求の範囲第（５）項によるセンサ。
10. （１０）当該表面領域が実質的に円筒状であり、当該二
    次または感知巻線が当該表面領域と同心円をなす概念上
    の円筒の外縁のまわりに配置され、当該スクリーンおよ
    び当該二次または感知巻線が当該円筒表面領域および当
    該概念上の円筒の実質的に共通な中心軸に対して、軸方
    向に相対的に移動できることを特徴とする特許請求の範
    囲第（５）項によるセンサ。
11. （１１）さらにもう一つの二次または感知巻線を含み、
    その前進的な遮蔽が、当該スクリーンおよび当該第一の
    二次または感知巻線の当該相対的な移動中における当該
    スクリーンによる当該第一の二次または感知巻線の前進
    的な遮蔽と実質的に同一の態様で進行し、当該もう一つ
    の二次または感知巻線の相対移動中における前進的な遮
    蔽が当該第一の二次または感知巻線の遮蔽とは時間的に
    間隔をおいて生ずるように、当該もう一つの二次または
    感知巻線を、当該第二の二次または感知巻線に対して相
    対的にずらせて配置したことを特徴とする特許請求の範
    囲第（４）項ないし第（１０）項のいずれか１項による
    センサ。
12. （１２）当該二次または感知巻線が一つの電気的方向に
    巻かれた正相ループまたはコイル、および逆の電気的方
    向に巻かれた逆相ループまたはコイルをもち、その結果
    当該順方向励振磁場の存在下において、当該スクリーン
    が存在しないときに逆相のコイルに誘起された電圧が、
    正相コイルに誘起された電圧と実質上大きさが等しく、
    極性が逆になるようにしたことを特徴とする特許請求の
    範囲第（２）項ないし第（１１）項のいずれかによるセ
    ンサ。
13. （１３）当該二次または感知巻線が当該相対移動の方向
    に展開された多数のコイルまたはループをもち、当該方
    向において連続したコイルまたはループが隣接するコイ
    ルまたはループに対し逆の電気的方向に巻かれているこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第（４）項ないし第（１
    １）項のいずれかによるセンサ。
14. （１４）当該前進的遮蔽の間に生ずる二次または感知巻
    線中の電圧変化が周期的パターンに従い、当該もう一つ
    の二次または感知巻線は、その電圧変化が前記パターン
    の直角位相となるように、前記第一の二次または感知巻
    線に対して相対的に変位して配置されたことを特徴とす
    る特許請求の範囲第（１１）項ないし第（１３）項によ
    るセンサ。
15. （１５）当該スクリーンおよび当該二次または感知巻線
    の少くともいずれかが、当該スクリーンおよび当該二次
    または感知巻線の相対的な移動の間に当該スクリーンの
    増分的進行によって遮蔽される当該二次または感知巻線
    またはその各々の各連続した増分領域が実質的に当該相
    対的移動の経路に沿ってすべての点で同一であるように
    、配列されていることを特徴とする特許請求の範囲第（
    ２）項ないし第（１４）項のいずれかによるセンサ。
16. （１６）当該スクリーンおよび当該二次または感知巻線
    の少くともいずれかが、当該スクリーンおよび当該二次
    または感知巻線の相対的な移動の間に、当該スクリーン
    の増分的進行によって遮蔽される当該二次または感知巻
    線またはその各々の各連続した増分領域が、当該相対的
    移動の経路に沿った点から点へと大きさを変えるように
    配列されていることを特徴とする特許請求の範囲第（２
    ）項ないし第（１４）項のいずれかによるセンサ。
17. （１７）当該スクリーンおよび当該感知巻線の少くとも
    いずれかが、当該電圧が当該相対的移動の間に、本質的
    に正弦波状に変化するように配列されていることを特徴
    とする特許請求の範囲第（１６）項によるセンサ。
18. （１８）当該方向への相対的移動のために、当該二次ま
    たは感知巻線または巻線群またはその夫々に、多数のス
    クリーンが関連装備されたことを特徴とする、特許請求
    の範囲第（４）項または 第（５）項ないし第（１７）項のいずれかによるセンサ
    。
19. （１９）当該スクリーンまたはスクリーン群と、当該二
    次または感知巻線または巻線群とが、当該相対的移動中
    において空隙により隔てられて近接した位置関係に維持
    され、当該スクリーンが夫々当該二次または感知巻線ま
    たは巻線群の各側方に配置されたスクリーン部分をもつ
    ことを特徴とする特許請求の範囲第（２）項ないし第（
    １８）項のいずれか１項によるセンサ。
20. （２０）当該スクリーンまたはスクリーン群および当該
    二次または感知巻線または巻線群が当該相対的移動の間
    に空隙によって間隔を保たれて近接した位置関係に維持
    され、巻線または巻線群の各部分が当該スクリーンまた
    はスクリーン群の各側方に配置されていることを特徴と
    する、特許請求の範囲第（２）項ないし第（１８）項の
    いずれか１項によるセンサ。
21. （２１）前記の特許請求の範囲のいずれかに記載された
    センサと、当該励振巻線に交流電圧を印加するための手
    段、および当該スクリーンまたはスクリーン群および当
    該二次または感知巻線または巻線群の相対的移動を示す
    信号を与えるために、当該二次または感知巻線または巻
    線群の電圧出力または出力群を検波するための手段から
    成る検知システム。
22. （２２）当該二次または感知巻線または巻線群の電圧出
    力を、当該スクリーンまたはスクリーン群および当該二
    次または感知巻線または巻線群の当該相対的移動の速度
    を示す信号に変換するための手段を含む、特許請求の範
    囲第（２１）項による検知システム。