DE112014007097B4 - Magnetpositionsdetektionsvorrichtung und Magnetpositionsdetektionsverfahren - Google Patents

Abstract

Magnetpositions-Detektionsvorrichtung, umfassend:eine Magnetskala (1), welche durch eine erste Magnetskala (1a), auf der N-Magnetpole und S-Magnetpole einer gleichförmigen Länge λ1 abwechselnd in einer Bewegungsrichtung angeordnet sind, und eine zweite Magnetskala (1b), welche parallel zur ersten Magnetskala (1a) vorgesehen ist, und auf welcher N-Magnetpole und S-Magnetpole einer gleichförmigen Länge λ2 abwechselnd in der Bewegungsrichtung angeordnet sind, gebildet ist;eine Magnetismus-Sensorvorrichtung (2), die über entsprechende Luftspalten hinweg gegenüberliegend der ersten Magnetskala (1a) und der zweiten Magnetskala (1b) angeordnet ist, und welche ausgelegt ist, sich in der Bewegungsrichtung relativ zur ersten Magnetskala (1a) und zur zweiten Magnetskala (1b) durch Magnetfelder zu bewegen, die durch die erste Magnetskala (1a) und die zweite Magnetskala (1b) gebildet werden, während die Luftspalten aufrechterhalten werden, und unter Verwendung von Magnetismus-Sensorelementen (21a-21g) eine Variation in den Magnetfeldern während der Relativbewegung zu messen; undeine Positionsrechenvorrichtung (3), in der Signalmuster der Magnetismus-Sensorelemente (21a-21g) und Information, welche Absolutpositionen der Magnetismus-Sensorelemente (21a-21g) auf der Magnetskala (1) angeben, in Assoziierung miteinander vorab gespeichert sind, und welche ausgelegt ist, die Absolutpositionen der Magnetismus-Sensorelemente (21a-21g) auf der Magnetskala (1) aus Ausgabewerten der Magnetismus-Sensorelemente (21a-21g), ausgegeben durch die Magnetismus-Sensorvorrichtung (2), zu berechnen,wobei eine Gesamtanzahl von Magnetpolen, welche durch Addieren entsprechender Anzahlen der N-Magnetpole und der S-Magnetpole, die auf der ersten Magnetskala (1a) enthalten sind, k ist, und eine Gesamtanzahl von Magnetpolen, welche durch Zusammenaddieren entsprechender Anzahlen der N-Magnetpole und der S-Magnetpole, die in der zweiten Magnetskala (1b) enthalten sind, k + 2 ist, wobei eine Differenz zwischen den entsprechenden Anzahlen von Magnetpolen 2 ist;wobei die Magnetismus-Sensorvorrichtung (2) umfasst:- eine erste Magnetismus-Sensorelementgruppe (2a), die durch ein oder mehrere Magnetismus-Sensorelemente (21a-21d) zum Detektieren der Variation im durch die erste Magnetskala (1a) gebildeten Magnetfeld konstituiert ist, und- eine zweite Magnetismus-Sensorelementgruppe (2b), die durch ein oder mehrere Magnetismus-Sensorelemente (21e-21g) zum Detektieren von Variation in dem durch die zweite Magnetskala (1b) gebildeten Magnetfeld konstituiert ist,wobei die Magnetismus-Sensorvorrichtung (2) dafür ausgelegt ist, Messergebnisse, welche eine Variation in den Magnetfeldern während der Relativbewegung angeben, die parallel durch die jeweiligen Magnetismus-Sensorelemente (21a-21g) ausgegeben werden, welche die erste Magnetismus-Sensorelementgruppe (2a) und die zweite Magnetismus-Sensorelementgruppe (2b) konstituiert, auszugeben;wobei ein Verhältnis einer Anzahl n von Magnetismus-Sensorelementen (21a-21d) in der ersten Magnetismus-Sensorelementgruppe (2a) zu einer Anzahl m von Magnetismus-Sensorelementen (21e-21g) in der zweiten Magnetismus-Sensorelementgruppe (2b) gleich einem Verhältnis eines Kehrwerts der Anzahl k von Magnetpolen auf der ersten Magnetskala (1a) zu einem Kehrwert der Anzahl k + 2 von Magnetpolen auf der zweiten Magnetskala (1b) ist; undwobei die Magnetismus-Sensorelemente (21a-21g) angeordnet sind, durch- Einstellen eines Anordnungsintervalls zwischen den Magnetismus-Sensorelementen (21a-21d) der ersten Magnetismus-Sensorelementgruppe (2a) bei P1, so dass Ausgangswellenformen von jeweils durch die Magnetismus-Sensorelemente (21a-21d) der ersten Magnetismus-Sensorelementgruppe (2a) ausgegebenen Signalen voneinander sukzessive um eine Phase P1 = λ1/n abweichen, welche durch Dividieren der Länge λ1 eines Magnetpols der ersten Magnetskala (1a) gleichermaßen durch die Anzahl n von Magnetismus-Sensorelementen (21a-21d) ermittelt wird, und- Einstellen eines Anordnungsintervalls zwischen den Magnetismus-Sensorelementen (21e-21g) der zweiten Magnetismus-Sensorelementgruppe (2b) bei P2, so dass Ausgangswellenformen von jeweils durch die Magnetismus-Sensorelemente (21e-21g) der zweiten Magnetismus-Sensorelementgruppe (2b) ausgegebenen Signalen voneinander sukzessive um eine Phase P2 = λ2/m abweichen, welche durch Dividieren der Länge λ2 eines Magnetpols der zweiten Magnetskala (1b) gleichermaßen durch die Anzahl m von Magnetismus-Sensorelementen (21e-21g) ermittelt wird.

Description

• Technisches Gebiet
• Diese Erfindung bezieht sich auf eine Magnetpositions-Detektionsvorrichtung und ein Magnetpositions-Detektionsverfahren, die eine Magnetskala und ein Magnetismus-Sensorelement verwenden, und genauer gesagt auf eine Magnetpositions-Detektionsvorrichtung und ein Magnetpositions-Detektionsverfahren, mit welchem eine hochpräzise Antwort bei hoher Geschwindigkeit mittels einer einfachen Konfiguration erhalten werden kann.
• Hintergrund
• Eine konventionelle Magnetpositions-Detektionsvorrichtung (siehe beispielsweise WO 2014/ 174 586 A1 ) ist mit einer Magnetskala versehen, die aus einer Mehrzahl von Magnetpolpaaren gebildet ist, wobei jedes Paar eine Breite 2λ hat und einen ersten Magnetbereich und einen zweiten Magnetbereich beinhaltet, die unterschiedliche magnetische Eigenschaften zeigen und beide eine Breite λ aufweisen. Die Paare von magnetischen Polen sind in einer Reihe bei gleichen Intervallen in Perioden der Magnetpolpaarbreite 2λ angeordnet.
• Des Weiteren ist eine Magnetsensorvorrichtung gegenüberliegend der Magnetskala über einem vorbestimmten Luftspalt hinweg angeordnet. Die Magnetsensorvorrichtung wird relativ zur Magnetskala durch ein Magnetfeld bewegt, welches durch die Magnetskala in einer Anordnungsrichtung der Magnetskala unter Aufrechterhaltung des Luftspalts gebildet wird, und eine Variation beim Magnetfeld während dieser Relativbewegung wird unter Verwendung von Magnetismus-Sensorelementen gemessen.
• Als die Magnetismus-Sensorelemente beinhaltet die Magnetismus-Sensorvorrichtung eine Gruppe erster Magnetismus-Sensorelemente, die durch n (wobei n eine natürliche Zahl nicht kleiner als 2 ist) erste Magnetismus-Sensorelemente gebildet ist, die unter gleichen Intervallen eines Magnetismus-Sensorelementintervalls P wie etwa λ = nP angeordnet sind. Die jeweiligen ersten Magnetismus-Sensorelemente geben Messergebnisse, welche eine Variation beim Magnetfeld während der Relativbewegung angeben, parallel aus.
• Eine Positionsrechenschaltung berechnet eine Relativposition einer Magnetismus-Sensorvorrichtung auf der Magnetskala durch Analysieren von durch die Magnetismus-Sensorvorrichtung ausgegebenen Ausgangswerten. Die Positionsrechenschaltung berechnet die Relativposition der Magnetismus-Sensorvorrichtung auf der Magnetskala bei einer Positionsdetektionsauflösung von λ/n durch Analysieren der Ausgabewerte, die parallel durch die ersten Magnetismus-Sensorelemente ausgegeben werden.
• Aus WO 2013 / 114 705 A1 beschreibt eine Magnetpositionsdetektionsvorrichtung im Zusammenhang mit einem Kamerazoomobjektiv, bei der eine Vielzahl von Magneten auf einer ersten und einer zweiten Aufzeichnungsskala ringförmig angeordnet sind. Daneben ist ein Magnetdetektor vorhanden, dessen Ausgangssignale einer Recheneinheit zugeführt werden, die aus den Signalen die absolute Position des Zoomobjektivs bestimmt.
• Aus DE 10 2007 022 119 A1 ist ein magnetischer Längensensor bekannt, bei dem je eine Sensoreinrichtung an einem Maßträger angeordnet ist, der hintereinander angeordnete Magnetpole abwechselnder Polarität aufweist. Die beiden Maßträger weisen unterschiedliche Polteilungen auf.
• US 2007 / 0 103 343 A1 offenbart einen berührungslosen linearen Absolutpositionssensor, der einen ersten magnetischen Kodierer mit n + 1 Polpaaren, einen zweiten magnetischen Kodierer mit n Polpaaren umfasst. Zwei Paare von Hall-Effekt-Sensoren befinden sich in der Nähe jedes der ersten und zweiten magnetischen Kodierer und erzeugen lineare Positionssignale. Ein Prozessor ist vorgesehen, um die linearen Positionssignale zu verarbeiten, um ein Ausgangssignal zu erzeugen, das eine lineare absolute Position anzeigt.
• JP H05-26 684 A beschreibt einen Absolutpositionsdetektor mit zwei Magnetskalen, die von jeweils einem Magnetkopf abgetastet werden. Eine Verarbeitungsschaltung ermittelt aus den Ausgangssignalen der Magnetköpfe die Absolutposition.
• US 2006 / 0 202 681 A1 offenbart einen magnetischen Kodierer, der ein magnetisches Medium und mindestens drei magnetische Sensorelemente umfasst, die dem magnetischen Medium gegenüberliegen und sequentiell innerhalb eines Bereichs gleich oder kürzer als ein magnetisierter Abstand oder magnetisierte Abstände des magnetischen Mediums entlang einer relativen Bewegungsrichtung in Bezug auf das magnetische Medium angeordnet sind. Ferner ist eine Signalverarbeitungsschaltung vorgesehen, die Ausgangssignale von den Sensorelementen empfängt und die eine Eingabeeinheit zum Erfassen von logischen Zuständen der empfangenen Ausgangssignale und zum Erzeugen einer Folge von Zustandserfassungssignalen, die in der Reihenfolge der mindestens drei Magnetsensorelemente angeordnet sind, und Beurteilungseinheit umfasst, die feststellt, dass die empfangenen Ausgangssignale korrekte Ausgangssignale sind, nur wenn die erzeugte Zustandserkennungssignalsequenz mit einer von zwei erwarteten Zustandserkennungssignalsequenzen übereinstimmt.
• DE 11 2013 006 974 T5 (nachveröffentlicht) beschreibt eine Magnetpositions-Detektionsvorrichtung mit einer magnetisierten Skala, in welcher Magnetpolpaare, die alle aus einem ersten magnetischen Bereich und einem zweiten magnetischen Bereich mit unterschiedlichen magnetischen Eigenschaften gebildet sind, innerhalb einer Periode einer Magnetpol-Paarbreite 2λ angeordnet sind, und mit einer magnetsensitiven Vorrichtung, in welcher n magnetsensitive Elemente mit einem Magnetsensitivelementabstand P so angeordnet sind, dass λ = nP eingehalten wird. Die magnetisierte Skala und die magnetsensitive Vorrichtung sind so angeordnet, dass sie einander mit einem vorbestimmten Luftspalt dazwischen gegenüberliegen. Ausgangswerte, welche aus den n magnetsensitiven Elementen parallel ausgegeben werden, werden analysiert, um eine Relativposition zwischen der magnetsensitiven Vorrichtung und der magnetisierten Skala mit einer Positions-Detektionsauflösung von λ/n zu berechnen.
• Zusammenfassung der Erfindung
• Technisches Problem
• Bei der konventionellen, aus WO 2014/ 174 586 A1 bekannten Magnetpositions-Detektionsvorrichtung wird Information, welche detektierte Positionen der Magnetpolpaare angibt, in einem Speicher so gespeichert, dass die gespeicherte Positionsinformation verwendet werden kann, um eine Absolutposition zu detektieren. In einem Fall, bei dem der Speicher ein flüchtiger Speicher ist, wird jedoch die in dem Speicher gespeicherte Positionsinformation gelöscht, wenn eine Stromversorgung der Magnetpositions-Detektionsvorrichtung ausgeschaltet wird. Als Ergebnis kann eine Absolutposition nicht detektiert werden, wenn die Stromversorgung der Magnetpositions-Detektionsvorrichtung eingeschaltet wird.
• Weiter, selbst in einem Fall, bei dem der Speicher ein nichtflüchtiger Speicher ist, falls die Positionen der Magnetismus-Sensorelemente auf der Magnetskala bewegt werden, nachdem die Stromversorgung der Magnetpositions-Detektionsvorrichtung ausgeschaltet wird, weicht die, die Positionen der Magnetpolpaare angebende Information, die im Speicher gespeichert ist, von deren tatsächlichen Positionen ab, und daher können die Absolutpositionen nicht genau detektiert werden, wenn die Stromversorgung der Magnetpositions-Detektionsvorrichtung eingeschaltet wird.
• Diese Erfindung ist gemacht worden, um die oben beschriebenen Probleme zu lösen und eine Aufgabe derselben ist es, eine Magnetpositions-Detektionsvorrichtung und ein Magnetpositions-Detektionsverfahren zu erhalten, mit denen eine Absolutposition präzise und bei hoher Geschwindigkeit mittels einer einfachen Konfiguration detektiert werden kann.
• Problemlösung
• Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Magnetpositions-Detektionsvorrichtung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Magnetpositions-Detektionsverfahren gemäß Anspruch 10.
• Voreilhafte Effekte der Erfindung
• Gemäß dieser Erfindung werden die zwei Magnetskalen und die Mehrzahl von Magnetismus-Sensorelementen bereitgestellt und daher kann eine Magnetpositions-Detektionsvorrichtung und ein Magnetpositions-Detektionsverfahren, mit welchem eine Absolutposition präzise und bei hoher Geschwindigkeit mittels einer einfachen Konfiguration detektiert werden kann, erhalten werden.
• Figurenliste
• 1 ist eine Ansicht, die eine Anordnung einer Magnetskala und von Magnetismus-Sensorelementen gemäß einer ersten Ausführungsform dieser Erfindung zeigt.
• 2 ist eine Ansicht, die eine Beispielkonfiguration einer Positionsrechenvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform dieser Erfindung zeigt.
• 3 ist eine Ansicht, die Ausgangswellenformen zeigt, welche durch eine Magnetismus-Sensorvorrichtung und eine Impulserzeugungseinheit ausgegeben werden, wenn sich die Magnetismus-Sensorvorrichtung relativ zur Magnetskala bewegt, gemäß der ersten Ausführungsform dieser Erfindung.
• 4 ist eine Ansicht, die ein Beispiel entsprechender Ausgaben der Impulserzeugungseinheit und einer Hi/Lo-Bestimmungseinheit und Positionen auf der Magnetskala, die ermittelt werden, wenn sich die Magnetismus-Sensorvorrichtung relativ zur Magnetskala bewegt, gemäß der ersten Ausführungsform dieser Erfindung zeigt.
• 5 ist eine Ansicht, die eine Anordnung einer Magnetskala und von Magnetismus-Sensorelementen gemäß einer zweiten Ausführungsform dieser Erfindung zeigt.
• 6 ist eine Ansicht, die ein Beispiel von Ausgaben einer Hi/Lo-Bestimmungseinheit und Positionen auf der Magnetskala zeigt, welche ermittelt werden, wenn eine Magnetismus-Sensorvorrichtung sich relativ zur Magnetskala bewegt, gemäß der zweiten Ausführungsform dieser Erfindung.
• 7 ist eine Ansicht, die eine Anordnung einer Magnetskala und von Magnetismus-Sensorelementen gemäß einer dritten Ausführungsform dieser Erfindung zeigt.
• 8 ist eine Ansicht, die eine Beispielkonfiguration einer Positionsrechenvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform dieser Erfindung zeigt.
• 9 ist eine Ansicht, die ein Beispiel entsprechender Ausgaben einer Hi/Lo-Bestimmungseinheit und einer Positionszählereinheit und von Positionen auf einer Magnetskala zeigt, die erhalten werden, wenn eine Magnetismus-Sensorvorrichtung relativ zur Magnetskala bewegt wird, gemäß der vierten Ausführungsform dieser Erfindung.
• 10 ist eine Ansicht, die eine Anordnung einer Magnetskala und von Magnetismus-Sensorelementen zeigt, die in einem Halbleiterchip gebündelt sind, gemäß einer fünften Ausführungsform dieser Erfindung.
• Beschreibung von Ausführungsformen
• Bevorzugte Ausführungsformen einer Magnetpositions-Detektionsvorrichtung und eines Magnetpositions-Detektionsverfahrens gemäß dieser Erfindung werden unten unter Verwendung der Zeichnungen beschrieben. Es ist anzumerken, dass identische oder entsprechende Teile der Zeichnungen unter Verwendung identischer Bezugszeichen beschrieben werden.
• Erste Ausführungsform
• Eine Magnetpositions-Detektionsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform dieser Erfindung beinhaltet zwei Magnetskalen, von denen eine zwei Magnetpole mehr als die andere hat, eine Magnetismus-Sensorvorrichtung, die durch die entsprechenden Magnetskalen gebildeten Magnetfelder unter Verwendung von Magnetismus-Sensorelementen detektiert und eine Positionsrecheneinheit, welche Absolutpositionen der Magnetismus-Sensorelemente auf den Magnetskalen aus Ausgabewerten berechnet, welche durch die Magnetismus-Sensorelemente ausgegeben werden. Mit dieser Magnetpositions-Detektionsvorrichtung werden die Absolutpositionen präzise und bei hoher Geschwindigkeit mittels einer einfachen Konfiguration detektiert.
• 1 ist eine Ansicht, die eine Beispielkonfiguration der Magnetpositions-Detektionsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform dieser Erfindung zeigt. Die Magnetpositions-Detektionsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform beinhaltet eine Magnetskala 1, eine Magnetismus-Sensorvorrichtung 2, und eine Positionsrechenvorrichtung 3 (in der Zeichnung nicht gezeigt; siehe 2).
• Die Magnetskala 1 besteht aus einer ersten Magnetskala 1a und einer zweiten Magnetskala 1b. Die erste Magnetskala 1a und die zweiten Magnetskala 1b sind parallel zueinander über einen offenen Luftspalt W1 angeordnet. Der Luftspalt W1 wird vorab auf eine gewünschte Breite eingestellt. Es ist anzumerken, dass die Breite des Luftspalts W1 nicht konstant sein muss, sondern gemäß Position variieren kann.
• Weiter, wie in 1 gezeigt, ist die erste Magnetskala 1a durch N-Magnetpole 12a und S-Magnetpole 11a aufgebaut. Die N-Magnetpole 12a und die S-Magnetpole 11a weisen eine gleichförmige Länge λ1 (= L/k) auf. Die N-Magnetpole 12a und die N-Magnetpole 11a sind abwechselnd angeordnet.
• Die zweite Magnetskala 1b besteht aus N-Magnetpolen 12b und S-Magnetpolen 11b. Die N-Magnetpole 12b und die S-Magnetpole 11b weisen eine gleichförmige Länge λ2 (= L/(k + 2)) auf. Die N-Magnetpole 12b und die S-Magnetpole 11b sind abwechselnd angeordnet.
• Nachfolgend wird ein angrenzendes Paar von aus einem N-Magnetpol und einem S-Magnetpol gebildeten Magnetpolen als ein „Magnetpolpaar“ bezeichnet.
• Die Länge λ1 der Magnetpole 11a, 12a der ersten Magnetskala 1a ist größer als die Länge λ2 der Magnetpole 11b, 12b der zweiten Magnetskala 1b.
• Daher differieren die Anzahl von Magnetpolen auf der ersten Magnetskala 1a und die Anzahl von Magnetpolen auf der zweiten Magnetskala 1b voneinander beim Vergleich über eine Positionsdetektionslänge L der Magnetskala 1. Hier ist die Anzahl von Magnetpolen der ersten Magnetskala 1a eine Summe der Anzahl von N-Magnetpolen 12a und der Anzahl von S-Magnetpolen 11a. Ähnlich ist die Anzahl von Magnetpolen auf der zweiten Magnetskala 1b eine Summe der Anzahl von N-Magnetpolen 12b und der Anzahl von S-Magnetpolen 11b.
• Im in 1 gezeigten Beispiel beträgt die Anzahl von Magnetpolen auf der ersten Magnetskala 1a sechs und beträgt die Anzahl von Magnetpolen auf der zweiten Magnetskala 1b acht, und daher beträgt eine Differenz zwischen den Anzahlen von Magnetpolen zwei.
• Bei dieser Ausführungsform sind daher die erste Magnetskala 1a und die zweite Magnetskala 1b so ausgebildet, dass die Differenz zwischen den entsprechenden Anzahlen von Magnetpolen darauf zwei beträgt.
• Wie in 1 gezeigt, wenn die Anzahl von Magnetpolen auf der ersten Magnetskala 1a über die Länge L der ersten Magnetskala 1a als Kanal eingestellt ist, ist die Länge λ1 des Magnetpols 11a, 12a λ1 = L/k. Zu dieser Zeit ist die Anzahl von Magnetpolen auf der zweiten Magnetskala 1b, wo die Länge L der zweiten Magnetskala 1b (k + 2) ist, und daher beträgt die Länge λ2 eines Magnetpols 11b, 12b λ2 = L/(k + 2) .
• Es ist anzumerken, dass in 1 eine Positionsdetektionslänge L1 der ersten Magnetskala 1a und eine Positionsdetektionslänge L2 der zweiten Magnetskala 1b auf eine identische Länge L eingestellt sind, aber die Erfindung nicht auf diese Konfiguration beschränkt ist und stattdessen L1 und L2 auf unterschiedliche Längen eingestellt sein können. Weiter sind in 1 die Magnetpole 11a, 12a der ersten Magnetskala 1a und die Magnetpole 11b, 12b der zweiten Magnetskala 1b rechteckig, aber die Erfindung ist nicht auf diese Konfiguration beschränkt und solange wie die entsprechenden N-Pole und S-Pole gleiche Längen aufweisen und abwechselnd angeordnet sind, kann deren Form wie gewünscht eingestellt werden. Beispielsweise können die Magnetpole Parallelogramme sein. Weiterhin weist in 1 die erste Magnetskala 1a sechs Magnetpole auf und weist die zweite Magnetskala 1b acht Magnetpole auf, aber die Erfindung ist nicht auf diese Konfiguration beschränkt und die entsprechenden Anzahlen von Magnetpolen auf den zwei Magnetskalen können nach Wunsch eingestellt werden, solange wie die Differenz zwischen ihnen auf Zwei gehalten wird. In der nachfolgenden Beschreibung wird die Anzahl von Magnetpolen auf der ersten Magnetskala 1a und die Anzahl von Magnetpolen auf der zweiten Magnetskala 1b als k bzw. k + 2 bezeichnet.
• Die Magnetismus-Sensorvorrichtung 2 besteht aus einer ersten Magnetismus-Sensorelementgruppe 2a und einer zweiten Magnetismus-Sensorelementgruppe 2b. Die erste Magnetismus-Sensorelementgruppe 2a besteht aus n Magnetismus-Sensorelementen 21a bis 21d und die zweite Magnetismus-Sensorelementgruppe 2b besteht aus m Magnetismus-Sensorelementen 21e bis 21g. Die Magnetismus-Sensorvorrichtung 2 ist gegenüberliegend der Magnetskala 1 über einen Luftspalt W2 angeordnet. Die Magnetismus-Sensorvorrichtung 2 kann von der Magnetskala 1 durch den Luftspalt W2 in entweder einer horizontalen Richtung oder einer vertikalen Richtung entfernt sein. Die Magnetismus-Sensorvorrichtung 2 bewegt sich relativ zur Magnetskala 1 durch ein durch die Magnetskala 1 in einer Anordnungsrichtung der Magnetskala 1 gebildetes Magnetfeld, während der Luftspalt W2 aufrechterhalten wird, und detektiert Variation beim Magnetfeld während dieser Relativbewegung unter Verwendung der n Magnetismus-Sensorelemente 21a bis 21d und der m Magnetismus-Sensorelemente 21e bis 21g. Es ist anzumerken, dass im durch die Magnetskala 1 gebildeten Magnetfeld eine Magnetstärke und eine Magnetrichtung der N Pole und der S Pole, welche die Magnetpolpaare der Magnetskala 1 bilden, in Perioden der Magnetpolpaare variieren. Mit anderen Worten variiert das durch die erste Magnetskala 1a gebildete Magnetfeld in Perioden von 2 × λ1 und variiert das durch die zweite Magnetskala 1b gebildete Magnetfeld in Perioden von 2 × λ2.
• Die Luftspalten W2 zwischen den jeweiligen Magnetismus-Sensorelementen 21a bis 21g und der Magnetskala 1 müssen nicht identisch sein und können zwischen den Magnetismus-Sensorelementen 21a bis 21g differieren. Es ist jedoch anzumerken, dass der Luftspalt W2 aufrechterhalten werden sollte, wenn sich die jeweiligen Magnetismus-Sensorelemente 21a bis 21g relativ zur Magnetskala 1 bewegen. Hall-Elemente, anisotrope Magnetwiderstands- (AMR) Vorrichtungen, Riesen (Gigant)-Magnetwiderstands-(GMR)-Vorrichtungen, Tunnelmagnetwiderstands-(TMR) Vorrichtungen oder dergleichen werden als die Magnetismus-Sensorelemente 21a bis 21g, welche die Magnetismus-Sensorvorrichtung 2 bilden, verwendet. 1 zeigt ein Beispiel, in welchem die erste Magnetismus-Sensorelementgruppe 2a aus vier Magnetismus-Sensorelementen aufgebaut ist und die zweite Magnetismus-Sensorelementgruppe 2b aus drei Magnetismus-Sensorelementen aufgebaut ist. Jedoch sind die entsprechenden Anzahlen von Magnetismus-Sensorelementen nicht darauf beschränkt und werden in der nachfolgenden Beschreibung als n und m bezeichnet werden.
• Die n Magnetismus-Sensorelemente 21a bis 21d der ersten Magnetismus-Sensorelementgruppe 2a detektieren ein durch die erste Magnetskala 1a gebildetes Magnetfeld. Die m Magnetismus-Sensorelemente 21e bis 21g der zweiten Magnetismus-Sensorelementgruppe 2b detektieren ein durch die zweite Magnetskala 1b gebildetes Magnetfeld.
• Ein Verhältnis der Anzahl n von Magnetismus-Sensorelementen 21a bis 21d in der ersten Magnetismus-Sensorelementgruppe 2a zur Anzahl m von Magnetismus-Sensorelementen 21e bis 21g in der zweiten Magnetismus-Sensorvorrichtung 2b wird auf ein Verhältnis eines Kehrwerts der Anzahl k von Magnetpolen der ersten Magnetskala 1a zu einem Kehrwert der Anzahl (k + 2) von Magnetpolen auf der zweiten Magnetskala 1b eingestellt (n:m = (1/k) : (1/(k + 2))). Daher kann die Anzahl n von Magnetismus-Sensorelementen 21 in der ersten Magnetismus-Sensorelementgruppe 2a und die Anzahl m von Magnetismus-Sensorelementen 21 in der zweiten Magnetismus-Sensorelementgruppe 2b jeweils durch die Gleichungen (1) und (2), die unten gezeigt sind, ausgedrückt werden. $$\text{n}=\text{k}/2+1$$

  

  $$\text{m}=\text{k}/2$$

  
• Es ist anzumerken, dass entweder die Anzahl n der Magnetismus-Sensorelemente 21 in der ersten Magnetismus-Sensorelementgruppe 2a oder die Anzahl m von Magnetismus-Sensorelementen 21 in der zweiten Magnetismus-Sensorelementgruppe 2b reduziert werden kann. Wie aus den Gleichungen (1) und (2) evident, ist eine von n und m eine gerade Zahl und die andere ist eine ungerade Zahl. Wenn die gerade Zahl von Magnetismus-Sensorelementen 21 reduziert wird, kann die Anzahl von Magnetismus-Sensorelementen halbiert werden und wenn die ungerade Zahl von Magnetismus-Sensorelementen 21 zu reduzieren ist, kann die Anzahl von Magnetismus-Sensorelementen nach Hinzu-Addieren von 1 halbiert werden.
• Wenn beispielsweise die Anzahl n von Magnetismus-Sensorelementen in der ersten Magnetismus-Sensorelementgruppe 2a, welche unter Verwendung von Gleichung (1) berechnet wird, gerade ist und die Anzahl m von Magnetismus-Sensorelementen in der zweiten Magnetismus-Sensorelementgruppe 2b, welche unter Verwendung von Gleichung (2) berechnet wird, ungerade ist, kann die Anzahl n von Magnetismus-Sensorelementen in der ersten Magnetismus-Sensorelementgruppe 2a reduziert werden, werden n und m jeweils durch Gleichungen (3) und (4), die unten gezeigt sind, ausgedrückt. $$\begin{array}{l}\text{n}=\left(\text{k}/2+1\right)\times \left(1/2\right)\\ =\text{k}/2+1/2\end{array}$$

  

  $$\text{m}=\text{k}/2$$

  
• Alternativ, wenn die Anzahl n von Magnetismus-Sensorelementen in der ersten Magnetismus-Sensorelementgruppe 2a gerade ist und die Anzahl m von Magnetismus-Sensorelementen in der zweiten Magnetismus-Sensorelementgruppe 2b ungerade ist und die Anzahl m von Magnetismus-Sensorelementen in der zweiten Magnetismus-Sensorelementgruppe 2b reduziert ist, werden n und m durch Gleichungen (5) bzw. (6), die unten gezeigt sind, ausgedrückt. $$\text{n}=\text{k}/2+1$$

  

  $$\begin{array}{l}\text{m}=\left(\text{k}/2+1\right)\times \left(1/2\right)\\ =\text{k}/4+1/2\end{array}$$

  
• Wenn andererseits die Anzahl n von Magnetismus-Sensorelementen 21 in der ersten Magnetismus-Sensorelementgruppe 2a, berechnet unter Verwendung von Gleichung (1), ungerade ist und die Anzahl m von Magnetismus-Sensorelementen 21 in der zweiten Magnetismus-Sensorelementgruppe 2b, berechnet unter Verwendung von Gleichung (2), gerade ist und die Anzahl n von Magnetismus-Sensorelementen in der ersten Magnetismus-Sensorelementgruppe 2a reduziert ist, werden n und m durch Gleichungen (7) bzw. (8) ausgedrückt, unten gezeigt. $$\begin{array}{l}\text{n}=\left(\text{k}/2+1+1\right)\times \left(1/2\right)\\ =\left(\text{k}/2+2\right)\times \left(1/2\right)\\ =\text{k}/4+1/2\end{array}$$

  

  $$\text{m}=\text{k}/2$$

  
• Weiter, wenn die Anzahl m von Magnetismus-Sensorelementen in der zweiten Magnetismus-Sensorelementgruppe 2b reduziert wird, werden n und m durch die Gleichungen (9) bzw. (10), die unten gezeigt sind, ausgedrückt. $$\text{n}=\text{k}/2+1$$

  

  $$\begin{array}{l}\text{m}=\left(\text{k}/2\right)\times \left(1/2\right)\\ =\text{k}/4\end{array}$$

  
• Wenn von Magnetismus-Sensorelementen in der ersten Magnetismus-Sensorelementgruppe 2a bei n unter Verwendung von Gleichung (1) und die Anzahl von Magnetismus-Sensorelementen in der zweiten Magnetismus-Sensorelementgruppe 2b bei m unter Verwendung von Gleichung (2) berechnet wird, werden ein Anordnungsintervall zwischen den Magnetismus-Sensorelementen 21 der ersten Magnetismus-Sensorelementgruppe 2a und einem Anordnungsintervall zwischen den Magnetismus-Sensorelementen 21 der zweiten Magnetismus-Sensorelementgruppe 2b auf P1 bzw. P2 eingestellt. Hier, wie durch P in 1 angezeigt, wird eine Länge der Anordnungsintervalle P1, P2 eingestellt, die von einem Ende eines Magnetismus-Sensorelements 21 in der Bewegungsrichtung zum Ende des angrenzenden Magnetismus-Sensorelements 21 auf derselben Seite zu erstrecken.
• Die Anordnungsintervalle P1 zwischen den Magnetismus-Sensorelementen 21a bis 21d der ersten Magnetismus-Sensorelementgruppe 2a sind alle gleich. Wie in 1 gezeigt, sind die n Magnetismus-Sensorelemente 21a bis 21d innerhalb eines Bereichs angeordnet, welcher der Länge λ1 (= L/k) eines Magnetpols 11a oder 12a entspricht. Spezifischer ist eine kombinierte Länge (P1 × n) der Anordnungsintervalle P1 zwischen den Magnetismus-Sensorelementen 21a bis 21d identisch zur Länge (L/k) von einem Magnetpol 11a oder 12a der ersten Magnetskala 1a.
• Ähnlich sind die Anordnungsintervalle P2 zwischen den Magnetismus-Sensorelementen 21a bis 21g der zweiten Magnetismus-Sensorelementgruppe 2b alle gleich. Wie in 1 gezeigt, sind die m Magnetismus-Sensorelemente 21e bis 21g innerhalb eines Bereichs angeordnet, welcher der Länge λ2 (= L/(k + 2)) eines Magnetpols 11b oder 12b entspricht. Spezifischer ist eine kombinierte Länge (P2 × m) der Anordnungsintervalle P2 zwischen den m Magnetismus-Sensorelementen 21e bis 21g identisch zur Länge (L/(k + 2)) eines Magnetpols 11b oder 12b der zweiten Magnetskala 1b.
• Daher, wenn die Positionsdetektionslänge der ersten Magnetskala 1a und die Positionsdetektionslänge der zweiten Magnetskala 1b als L1 bzw. L2 eingestellt werden, werden das Anordnungsintervall P1 zwischen den Magnetismus-Sensorelementen 21 der ersten Magnetismus-Sensorelementgruppe 2a und das Anordnungsintervall P2 zwischen den Magnetismus-Sensorelementen 21 der zweiten Magnetismus-Sensorelementgruppe 2b durch Gleichungen (11) bzw. (12), die unten gezeigt sind, ausgedrückt. $$\text{P}1=\text{L}1/\text{n}/\text{k}$$

  

  $$\text{P}2=\text{L}2/\text{m}/\left(\text{k}+2\right)$$

  
• In 1 werden die Positionsdetektionslänge L1 der ersten Magnetskala 1a und die Positionsdetektionslänge L2 der zweiten Magnetskala 1b auf dieselbe Länge L eingestellt und daher weisen das Anordnungsintervall P1 zwischen den Magnetismus-Sensorelementen 21 der ersten Magnetismus-Sensorelementgruppe 2a und das Anordnungsintervall P2 zwischen den Magnetismus-Sensorelementen 21 der zweiten Magnetismus-Sensorelementgruppe 2b eine identische Länge P auf. Es ist anzumerken, dass die Magnetismus-Sensorelemente 21a bis 21g nicht auf einer geraden Linie angeordnet sein müssen, um parallel zur Bewegungsrichtung relativ zu den Magnetskalen 1a, 1b zu sein, und solange wie die durch die Magnetskala 1 gebildeten Magnetfelder detektiert werden können, während das Anordnungsintervall P, in welchem die jeweiligen Magnetismus-Sensorelemente 21ab bis 21d angeordnet sind, aufrechterhalten werden, können die Magnetismus-Sensorelemente 21a bis 21g nach Wunsch angeordnet sein.
• Es ist anzumerken, dass, wenn der Wert von n unter Verwendung von Gleichung (3) berechnet wird und der Wert von m unter Verwendung von Gleichung (4) berechnet wird, oder wenn der Wert von n unter Verwendung von Gleichung (9) berechnet wird und der Wert von m unter Verwendung von Gleichung (10) berechnet wird, das in Gleichung (11) berechnete P1 und das in Gleichung (12) berechnete P2 als die Anordnungsintervalle P eingesetzt werden können. Wenn der Wert von n unter Verwendung von Gleichung (5) berechnet wird und der Wert von m unter Verwendung von Gleichung (6) berechnet wird, werden andererseits das Anordnungsintervall P1 zwischen den Magnetismus-Sensorelementen 21 der ersten Magnetismus-Sensorelementgruppe 2a und das Anordnungsintervall P2 zwischen den Magnetismus-Sensorelementen 21 der zweiten Magnetismus-Sensorelementgruppe 2b durch Gleichungen (13) bzw. (14), die unten gezeigt sind, ausgedrückt. $$\text{P}1=\text{L}1/\text{n}/\text{k}$$

  

  $$\text{P}2=\text{L}2/\left(\text{m}-1/2\right)/\left(\text{k}+2\right)$$

  
• Jedoch muss das Anordnungsintervall P2 zwischen den Magnetismus-Sensorelementen 21 der zweiten Magnetismus-Sensorelementgruppe 2b nicht nur durch unter Verwendung von Gleichung (14) berechnetes P2 aufgebaut sein. Spezifischer kann das Anordnungsintervall von nur einem der Magnetismus-Sensorelemente bei P2' eingestellt sein, wie unten in Gleichung (15) gezeigt, während die anderen Anordnungsintervalle der Magnetismus-Sensorvorrichtungen bei unter Verwendung von Gleichung (14) berechnetem P2 eingestellt werden. $$\text{P}2\text{'}=\text{L}2/\left(2\times \text{m}-1\right)/\left(\text{k}+2\right)$$

  
• Weiter, wenn der Wert von n unter Verwendung von Gleichung (7) berechnet wird und der Wert von m unter Verwendung von Gleichung (8) berechnet wird, werden das Anordnungsintervall P1 zwischen den Magnetismus-Sensorelementen 21 der ersten Magnetismus-Sensorelementgruppe 2a und das Anordnungsintervall P2 zwischen den Magnetismus-Sensorelementen 21 der zweiten Magnetismus-Sensorelementgruppe 2b durch Gleichungen (16) bzw. (17), die unten gezeigt sind, ausgedrückt. $$\text{P}1=\text{L}1/\left(\text{n}-1/2\right)/\text{k}$$

  

  $$\text{P}2=\text{L}2/\text{m}/\left(\text{k}+2\right)$$

  
• Jedoch muss das Anordnungsintervall P1 zwischen den Magnetismus-Sensorelementen 21 der ersten Magnetismus-Sensorelementgruppe 2a nicht nur durch, unter Verwendung von Gleichung (16) berechnetem P1 aufgebaut sein. Spezifischer kann das Anordnungsintervall von nur einem der Magnetismus-Sensorelemente 21a bis 21d in der ersten Magnetismus-Sensorelementgruppe 2a auf P1' eingestellt sein, wie unten in Gleichung (18) gezeigt, während die anderen Anordnungsintervalle der Magnetismus-Sensorvorrichtung auf unter Verwendung von Gleichung (16) berechnetem P1 eingestellt werden. $$\text{P}1\text{'}=\text{L}1/\left(2\times \text{n}-1\right)/\text{k}$$

  
• 2 ist eine Ansicht, die eine Beispielkonfiguration der Positionsrechenvorrichtung 3 gemäß der ersten Ausführungsform dieser Erfindung zeigt. Die Positionsrechenvorrichtung 3 berechnet eine Relativposition der Magnetismus-Sensorvorrichtung 2 auf der Magnetskala 1 durch Analysieren der Ausgangswerte der Magnetismus-Sensorvorrichtung 2. Wie in 2 gezeigt, beinhaltet die Positionsrechenvorrichtung 3 eine Impulserzeugungseinheit 31, eine Hi/Lo- (Hoch/Tief)-Bestimmungseinheit 32, eine Positionsrecheneinheit 33, eine Positionsumwandlungstabelleneinheit 34 und eine Ausgabeeinheit 35.
• Die Impulserzeugungseinheit 31 ist mit der Magnetismus-Sensorvorrichtung 2 verbunden. Die Impulserzeugungseinheit 31 wandelt in 3(a) gezeigte Ausgaben, die unten zu beschreiben sind, der Magnetismus-Sensorelemente 21a bis 21g der Magnetismus-Sensorvorrichtung 2 in Impulsausgaben 31a bis 31g, gezeigt in 3(b), die unten zu beschreiben ist, um.
• Die Hi/Lo-Bestimmungseinheit 32 ist mit der Impulserzeugungseinheit 31 verbunden. Die Hi/Lo-Bestimmungseinheit 32 digitalisiert die Impulsausgaben 31a bis 31g, die aus der Impulserzeugungseinheit 31 ausgegeben werden, durch bestimmen, ob die Impulserzeugungseinheiten 31a bis 31g hoch oder tief sind, und gibt die digitalisierten Impulsausgaben als Hi/Lo-Ausgaben 32a bis 32g aus. Es ist anzumerken, dass die Hi/Lo-Ausgaben 32a bis 32g durch entweder ein Hochsignal oder ein Tiefsignal aufgebaut sind.
• Die Positionsrecheneinheit 33 berechnet eine Absolutposition auf der Magnetskala 1 unter Bezugnahme auf in 4(b), die unten zu beschreiben ist, gezeigte Tabellendaten, unter Verwendung der Hi/Lo-Ausgaben 32a bis 32g aus der Hi/Lo-Bestimmungseinheit 32.
• Die Positionsumwandlungstabelleneinheit 34 (eine Speichereinheit) ist mit der Positionsrecheneinheit 33 verbunden und die vorgenannten Tabellendaten werden darin vorab gespeichert.
• Die Ausgabeeinheit 35 ist mit der Positionsrecheneinheit 33 verbunden und gibt Information, welche die Position auf der Magnetskala 1 anzeigt, welche durch die Positionsrecheneinheit 33 berechnet ist, aus.
• Durch die entsprechenden Einheiten 31 bis 35 durchgeführte Operationen werden nunmehr beschrieben.
• Ausgangssignale aus den Magnetismus-Sensorelementen 21a bis 21g der Magnetismus-Sensorvorrichtung 2 werden an der Impulserzeugungseinheit 31 eingegeben. Wie in 3(a), die unten zu beschreiben ist, gezeigt, sind Ausgangssignale aus den Magnetismus-Sensorelementen 21a bis 21g Signale, die Sinuswellen ähneln. Die Ausgangssignale aus den Magnetismus-Sensorelementen 21a bis 21g werden bei Null in Umschaltteilen zwischen den N-Polen und den S-Polen der Magnetskala 1 Null und schalten entweder von Positiv zu Negativ oder von Negativ zu Positiv an den Umschaltteilen um. Die Impulserzeugungseinheit 31 wandelt die Ausgangssignale aus den Magnetismus-Sensorelementen 21a bis 21g in Impulsausgaben (Rechteckwellen) 31a bis 31g um, wie in 3(b) gezeigt. Diese Impulsausgaben sind Impulswellen, die an den Umschaltteilen zwischen den N-Polen und den S-Polen der Magnetskala 1 revertieren.
• Die Hi/Lo-Bestimmungseinheit 32 bestimmt, ob die Impulsausgaben 31a bis 31g, die aus der Impulserzeugungseinheit 31 ausgegeben werden, hoch oder tief sind, und gibt die Hi/Lo-Ausgaben 32a bis 32g (Hochsignale oder Tiefsignale) aus.
• Die Positionsrecheneinheit 33 berechnet Absolutpositionsinformation durch Einlesen der in der Positionsumwandlungstabelleneinheit 34 gespeicherten Tabellendaten unter Verwendung der Hi/Lo-Ausgaben 32a bis 32g (Hochsignale oder Tiefsignale) aus der Hi/Lo-Bestimmungseinheit 32.
• Wie in 4(b) gezeigt, werden Signalmuster der Hi/Lo-Ausgaben 32a bis 32g, welche aus der Hi/Lo-Bestimmungseinheit 32 ausgegeben werden, und Information, die Absolutpositionen (1 bis 24) der Magnetismus-Sensorvorrichtung 2 auf der Magnetskala 1 anzeigen, in Tabellendaten verwandelt, die vorab in der Positionsumwandlungstabelleneinheit 34 gespeichert werden.
• Die Ausgabeeinheit 35 ist eine Übertragungsschnittstelle, welche die, die Absolutposition der Magnetismus-Sensorvorrichtung 2 auf der Magnetskala 1 angebende Information ausgibt, ausgegeben durch die Positionsrecheneinheit 33.
• 3 ist eine Ansicht, die durch die Magnetismus-Sensorvorrichtung 2 und die Impulserzeugungseinheit 31 ausgegebene Ausgabewellenformen zeigen, wenn sich die Magnetismus-Sensorvorrichtung 2 relativ zur Magnetskala 1 bewegt, gemäß der ersten Ausführungsform dieser Erfindung.
• 3(a) zeigt Ausgabewellenformen, welche durch die Magnetismus-Sensorelemente 21a bis 21g an einem Punkt S in 2 während der Relativbewegung der Magnetismus-Sensorvorrichtung 2 ausgegeben werden. Eine Variation beim Magnetfeld während der Relativbewegung der Magnetismus-Sensorvorrichtung 2 wird parallel durch die Magnetismus-Sensorelemente 21a bis 21g ausgegeben.
• 3(b) zeigt Ausgabewellenformen, welche durch die Impulserzeugungseinheit 31 an einem Punkt T in 2 während der Relativbewegung der Magnetismus-Sensorvorrichtung 2 ausgegeben werden.
• Wie in 3(a) gezeigt, sind die Ausgangswellenformen der Magnetismus-Sensorelemente 21a bis 21g, obwohl von den Charakteristika der eingesetzten Magnetismus-Sensorvorrichtung 2 und der Magnetskala 1 abhängig, typischerweise im Wesentlichen sinuswellenförmige Wellenformen. Wenn die Ausgangswellenformen der Magnetismus-Sensorelemente 21a bis 21d in der ersten Magnetismus-Sensorelementgruppe 2a mit den Ausgangswellenformen der Magnetismus-Sensorelemente 21e bis 21g in der zweiten Magnetismus-Sensorelementgruppe 2b zu dieser Zeit verglichen werden, weisen die jeweiligen Wellenformen unterschiedliche Perioden auf. Der Grund dafür ist, dass die Differenz zwischen der Länge 2 × λ1 jedes Magnetpolpaars (11a und 12a) der Magnetskala 1a und der Länge 2 × λ2 jedes Magnetpolpaars (11b und 12b) der Magnetskala 1b als die Periodendifferenz dienen.
• Die jeweiligen Ausgangswellenformen der Magnetismus-Sensorelemente 21a bis 21d in der ersten Magnetismus-Sensorelementgruppe 2a zeigen sukzessive Phasenverschiebungen entsprechend den Anordnungsintervall P1 zwischen den Magnetismus-Sensorelementen 21 der ersten Magnetismus-Sensorelementgruppe 2a.
• Ähnlich zeigen die jeweiligen Ausgangswellenformen der Magnetismus-Sensorelemente 21e bis 21g in der zweiten Magnetismus-Sensorelementgruppe 2b sukzessive Phasenverschiebungen entsprechend dem Anordnungsintervall P2 zwischen den Magnetismus-Sensorelementen 21 der zweiten Magnetismus-Sensorelementgruppe 2b.
• Es ist anzumerken, dass in 3 die Periode der Ausgangswellenformen der Magnetismus-Sensorelemente 21a bis 21g einer Periode auf ein Magnetpolpaar eingestellt wird, die Erfindung jedoch nicht darauf beschränkt ist, und in einer anisotropen magnetresistiven Vorrichtung die Ausgangswellenform bei einer Periode auf einen Magnetpol eingestellt werden kann, während bei einem Hall-Element einer gigant-magnetresistiven Vorrichtung und einer tunnelmagnetresistiven Vorrichtung die Ausgangswellenform bei einer Periode auf ein Magnetpolpaar eingestellt werden kann. In 1 sind die Magnetismus-Sensorelemente 21a bis 21g der Magnetismus-Sensorvorrichtung 2 relativ zu einem Magnetpol der Magnetskala 1 angeordnet, aber diese Erfindung ist nicht darauf beschränkt und stattdessen kann beispielsweise die Ausgangswellenform der Magnetismus-Sensorelemente 21a bis 21g, die in 3(a) gezeigt sind, mittels einer Brückenkonfiguration ermittelt werden, in der ein Magnetismus-Sensorelement auf dem N-Pol der Magnetskala 1 angeordnet ist, ein Magnetismus-Sensorelement auf dem S-Pol der Magnetskala 1 angeordnet ist und diese zwei Magnetismus-Sensorelemente bei einer Distanz zueinander entsprechend der Länge eines Magnetpols angeordnet sind.
• Die Ausgangswellenformen der Impulsausgaben 31a bis 31g, welche durch die Impulserzeugungseinheit 31 ausgegeben werden, wie in 3(b) gezeigt, sind impulsförmige Wellenformen mit einem Lastverhältnis von im Wesentlichen 50%.
• Ähnlich zu den Ausgangswellenformen der Magnetismus-Sensorelemente 21a bis 21g weisen die durch die Impulserzeugungseinheit 31 ausgegebenen Ausgangswellenformen der Impulsausgaben 31a bis 31d und die durch die Impulserzeugungseinheit 31 ausgegebenen Ausgangswellenformen der Impulsausgaben 31e bis 31g unterschiedliche Perioden auf. Der Grund dafür ist, dass dies die Differenz zwischen der Länge jedes Magnetpolpaars der Magnetskala 1a und der Länge jedes Magnetpolpaars der Magnetskala 1b als die Periodendifferenz dient.
• Die jeweiligen Ausgangswellenformen der Impulsausgaben 31a bis 31d, welche durch die Impulserzeugungseinheit 31 ausgegeben werden, zeigen sukzessiv Phasenverschiebungen entsprechend dem Anordnungsintervall P1 zwischen den Magnetismus-Sensorelementen 21 der ersten Magnetismus-Sensorelementgruppe 2a.
• Ähnlich zeigen die jeweiligen Ausgangswellenformen der Impulsausgaben 31e bis 31g, welche durch die Impulserzeugungseinheit 31e ausgegeben werden, sukzessive Phasenverschiebungen entsprechend dem Anordnungsintervall P2 zwischen den Magnetismus-Sensorelementen 21 der zweiten Magnetismus-Sensorelementgruppe 2b.
• 4(a) zeigt ein Beispiel der Anordnung der Magnetskala 1 und der Magnetismus-Sensorvorrichtung 2 und der durch die Impulserzeugungseinheit 31 ausgegebenen Ausgangssignale, wenn die Magnetismus-Sensorvorrichtung 2 sich relativ zur Magnetskala 1 bewegt, gemäß der ersten Ausführungsform dieser Erfindung.
• 4(b) zeigt ein Beispiel der in der Positionsumwandlungstabelleneinheit 34 gespeicherten Tabellendaten.
• 4(a) zeigt die Anordnung der Magnetskala 1 und der Magnetismus-Sensorvorrichtung 2 und der Impulsausgänge 31a bis 31g, welche durch die Impulserzeugungseinheit 31 ausgegeben werden, wenn die Magnetismus-Sensorvorrichtung 2 sich relativ zur Magnetskala 1 bewegt, in Form eines Timing-Diagramms. Hier bezeichnen auf der Abszisse von 4(a) gezeigte Magnetskalapositionen Absolutpositionen der Magnetismus-Sensorvorrichtung 2 relativ zur Magnetskala 1.
• 4(b) zeigt ein Beispiel der gespeicherten Tabellendaten, in welchen die Magnetskalapositionen mit Signalmuster von Hi/Lo-Ausgaben (Hochsignale oder Tiefsignale) assoziiert sind, welche durch die Hi/Lo-Bestimmungseinheit 32 ausgegeben werden, wenn sich die Magnetismus-Sensorvorrichtung 2 relativ zur Magnetskala 1 bewegt. Wenn die Magnetismus-Sensorvorrichtung 2 sich relativ zur Magnetskala 1 bewegt, bestimmt die Hi/Lo-Bestimmungseinheit 32, ob entsprechende Signalpegel der Impulsausgaben 31a bis 31g, welche durch die Impulserzeugungseinheit 31 ausgegeben werden, hoch oder tief sind (das heißt führt eine Hi/Lo-Bestimmung durch) und gibt Hochsignale oder Tiefsignale als Bestimmungsergebnisse aus. ?
• In der in 4(b) gezeigten Datentabelle wird die durch die Positionsrechenvorrichtung 3 berechnete Absolutpositionsinformation (1 bis 24), wenn sich die Magnetismus-Sensorvorrichtung 2 relativ zur Magnetskala 1 bewegt, in Reihe 1 gezeigt. Hi/Lo-Signalmuster der Hi/Lo-Ausgänge 32a bis 32g, welche durch die Hi/Lo-Bestimmungseinheit 32 ausgegeben werden, sind in Reihen 2 bis 8 von 4(b) in Assoziierung mit der, die jeweiligen Absolutpositionen (1 bis 24) auf der Magnetskala 1 anzeigenden Position gezeigt.
• Es kann aus 4(a) und 4(b) gesehen werden, dass die Hi/Lo-Ausgaben 32a bis 32g, ausgegeben durch die Hi/Lo-Bestimmungseinheit 32, die Hi/Lo-Ausgaben 32a bis 32d in ähnlichen Perioden zu den Magnetpolpaaren der Magnetskala 1a variieren, während die Hi/Lo-Ausgaben 32e bis 32g in ähnlichen Perioden zu dem Magnetpolpaaren der Magnetskala 1b variieren. Es ist auch ersichtlich, dass das Hi/Lo-Muster der Hi/Lo-Ausgaben 32a bis 32g in jeder Magnetskalaposition unterscheidet.
• Daher erzeugt in dieser Ausführungsform die Positionsrecheneinheit 33 die in 4(b) gezeigten Tabellendaten vorab und speichert die erzeugten Tabellendaten in der Positionsumwandlungstabelleneinheit 34 (der Speichereinheit). Dann, nachdem die Hi/Lo-Ausgaben 32a bis 32g aus der Hi/Lo-Bestimmungseinheit 32 empfangen sind, ermittelt die Positionsrecheneinheit 33 die entsprechende Absolutposition auf der Magnetskala 1 durch Einlesen der Absolutposition aus den Tabellendaten.
• Wenn beispielsweise die Hi/Lo-Ausgaben 32a bis 32g aus der Hi/Lo-Bestimmungseinheit 32 alle hoch sind, bestimmt die Positionsrecheneinheit 33, dass das endständigste Magnetismus-Sensorelement 21a der ersten Magnetismus-Sensorelementgruppe 2a und das endständigste Magnetismus-Sensorelement 21e der zweiten Magnetismus-Sensorelementgruppe 2b in Position „13“ auf der Magnetskala 1 sind.
• Weiter, wenn die Hi/Lo-Ausgaben 32a bis 32e aus der Hi/Lo-Bestimmungseinheit 32 hoch sind und die Hi/Lo-Ausgaben 32f und 32g tief sind, bestimmt die Positionsrecheneinheit 33, dass die Magnetismus-Sensorelemente 21a und 21e der Magnetismus-Sensorvorrichtung 2 in Position „21“ auf der Magnetskala 1 sind.
• Die in 2 gezeigte Ausgabeeinheit 35 gibt dann Information, welche die Position der Magnetskala 1, welche durch die Positionsrecheneinheit 33 ausgeben wird, anzeigende Information aus.
• Daher kann Information, welche die Absolutposition der Magnetismus-Sensorvorrichtung 2 auf der Magnetskala 1 angibt, aus dem Hi/Lo-Signalmuster detektiert werden, welches aus durch die Magnetismus-Sensorelemente 21a bis 21g der Magnetismus-Sensorvorrichtung 2 ausgegebenen Ausgangssignalen bestimmt werden. Ein Hi/Lo-Signalmuster entspricht einer Auflösung der Absolutposition der Magnetismus-Sensorvorrichtung 2 auf der Magnetskala 1 und Wechsel zwischen den Signalmustern werden in Übereinstimmung mit Anordnungsintervallen P1, P2 bestimmt, zwischen den Magnetismus-Sensorelementen 21 der Magnetismus-Sensorvorrichtung 2. Daher, wenn eine Auflösung der Absolutpositionen der ersten Magnetismus-Sensorelementgruppe 2a auf der ersten Magnetskala 1a bei δ1 eingestellt wird und die Auflösung der Absolutpositionen der zweiten Magnetismus-Sensorelementgruppe 2b auf der zweiten Magnetskala 1b bei δ2 eingestellt ist, werden δ1 und δ2 jeweils durch Gleichungen (19) bzw. (20), die unten gezeigt sind, ausgedrückt. $$\mathrm{\delta }1=\text{L}1/\text{n}/\text{k}$$

  

  $$\mathrm{\delta }2=\text{L}2/\text{m}/\left(\text{k}+2\right)$$

  
• Der Wert von n, der verwendet wird, um die Auflösung δ1 zu berechnen, und der Wert von m, der verwendet wird, um die Auflösung von δ2 zu berechnen, werden aus dem Wert von n, berechnet unter Verwendung von Gleichung (1) bzw. dem Wert von n, berechnet unter Verwendung von Gleichung (2) bestimmt, und nicht aus den Werten von Gleichungen (3) bis (18), in welchen die Werte von n und m reduziert sind. Es ist anzumerken, dass in 1 entsprechende Absolutdetektionsbereiche der ersten Magnetskala 1a und der zweiten Magnetskala 1b dieselbe Länge L aufweisen und daher auch das Anordnungsintervall δ1 zwischen den Magnetismus-Sensorelementen 21 der ersten Magnetismus-Sensorelementgruppe 2a und das Anordnungsintervall δ2 zwischen den Magnetismus-Sensorelementen 21 der zweiten Magnetismus-Sensorelementgruppe 2b identisch sind.
• In der ersten Ausführungsform werden, wie oben beschrieben, die zwei Magnetskalen 1a, 1b bereitgestellt und wird die Magnetismus-Sensorvorrichtung 2 gegenüberliegend den jeweiligen Magnetskalen 1a, 1b über vorbestimmte Luftspalte hinweg angeordnet. Die Magnetskalen 1a, 1b werden gebildet durch abwechselnd Anordnen der Magnetpole 11a, 12a, 11b, 12b, die durch S-Pole und N-Pole gebildet sind. Die Differenz zwischen den entsprechenden Anzahlen von Magnetpolen auf den Magnetskalen 1a, 1b beträgt zwei. Die Magnetismus-Sensorvorrichtung 2 besteht aus einer Mehrzahl von Magnetismus-Sensorelementen 21a bis 21g. Die Magnetismus-Sensorelemente 21a bis 21d und 21e bis 21g sind in Intervallen des Anordnungsintervalls P in Übereinstimmung mit der Länge von einem Magnetpol der Magnetskalen 1a, 1b angeordnet. Somit, wenn die Magnetismus-Sensorvorrichtung 2 relativ zu den Magnetskalen 1a, 1b bewegt wird, wird die Absolutposition der Magnetismussensorvorrichtung 2 auf den Magnetskalen 1a, 1b durch Detektieren der Variation bei den durch die Magnetskalen 1a, 1b gebildeten Magnetfelder unter Verwendung der Magnetismus-Sensorelemente berechnet.
• Als Ergebnis kann die Absolutposition der Magnetismus-Sensorvorrichtung 2 relativ zur Magnetskala 1 durch die n oder m Magnetismus-Sensorelemente 21 innerhalb derselben Länge L der zwei Magnetskalen 1a, 1b mit k Magnetpolen bzw. k + 2 Magnetpolen an einer Positionsdetektionsauflösung von δ = L/n/k = L/m/(k+2) detektiert werden. Gemäß dieser Ausführungsform kann daher eine Magnetpositions-Detektionsvorrichtung und ein Magnetpositions-Detektionsverfahren, die eine Hochgeschwindigkeitsantwort mittels einfacher Konfiguration ermöglichen, erhalten werden.
• Zweite Ausführungsform
• In einer zweiten Ausführungsform dieser Erfindung werden eine Magnetpositions-Detektionsvorrichtung und ein Verfahren, die in einem Fall eingesetzt werden, bei dem die Anzahl von Magnetismus-Sensorelementen 21 in der ersten Magnetismus-Sensorelementgruppe 2a und die Anzahl von Magnetismus-Sensorelementen 21 in der zweiten Magnetismus-Sensorelementgruppe 2b im Vergleich mit der ersten Ausführungsform gesteigert sind, beschrieben. In der zweiten Ausführungsform ist die Auflösung im Vergleich mit der ersten Ausführungsform verbessert, indem die Anzahlen von Magnetismus-Sensorelementen 21 gesteigert werden und als Ergebnis wird eine verbesserte Präzision erhalten.
• 5 ist eine Ansicht, die eine Beispielkonfiguration der Magnetpositions-Detektionsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt. Ein Merkmal der Magnetpositions-Detektionsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform ist, dass die Anzahlen der Magnetismus-Sensorelemente 21, die jeweils die erste Magnetismus-Sensorelementgruppe 2a und die zweite Magnetismus-Sensorelementgruppe 2b der Magnetismus-Sensorvorrichtung 2 bilden, im Vergleich mit der ersten Ausführungsform erhöht sind. Alle anderen Konfigurationen sind identisch zur ersten Ausführungsform und daher ist deren Beschreibung weggelassen worden.
• Die erste Magnetismus-Sensorelementgruppe 2a besteht aus Magnetismus-Sensorelementen 21a bis 21h. Eine Anzahl n_multi der Magnetismus-Sensorelemente 21a bis 21h ist das Doppelte der Anzahl n von Magnetismus-Sensorelementen 21a bis 21d gemäß der ersten Ausführungsform Ein Anordnungsintervall P1_multi zwischen den Magnetismus-Sensorelementen 21, welche die Magnetismus-Sensorelemente 21a bis 21h der ersten Magnetismus-Sensorelementgruppe 2a zu dieser Zeit bilden, ist die Hälfte des Anordnungsintervalls P1 der ersten Ausführungsform. Gleichermaßen sind in dieser Ausführungsform, ähnlich zur ersten Ausführungsform, die Magnetismus-Sensorelemente 21 gleichförmig innerhalb des Bereichs eines Magnetpols 11a oder 12a angeordnet.
• Ähnlich besteht die zweite Magnetismus-Sensorelementgruppe 2b aus Magnetismus-Sensorelementen 21i bis 21n. Eine Anzahl m_multi der Magnetismus-Sensorelemente 21i bis 21n ist das Doppelte der Anzahl m von Magnetismus-Sensorelementen 21e bis 21g gemäß der ersten Ausführungsform. Ein Anordnungsintervall P2_muiti zwischen den Magnetismus-Sensorelementen 21, welche die Magnetismus-Sensorelemente 21i bis 21n der zweiten Magnetismus-Sensorelementgruppe 2b zu dieser Zeit bilden, ist die Hälfte des Anordnungsintervalls p2 der ersten Ausführungsform. Gleichermaßen werden in dieser Ausführungsform, ähnlich zur ersten Ausführungsform, die Magnetismus-Sensorelemente 21 gleichförmig innerhalb des Bereichs eines Magnetpols 11b oder 12b angeordnet.
• In 5 werden die Positionsdetektionslänge L1 der ersten Magnetskala 1a und die Positionsdetektionslänge L2 der zweiten Magnetskala 1b auf eine identische Länge L eingestellt. Entsprechend sind das Anordnungsintervall P1_multi zwischen den Magnetismus-Sensorelementen 21 in der ersten Magnetismus-Sensorelementgruppe 2a und das Anordnungsintervall P2_multi zwischen den Magnetismus-Sensorelementen 21 in der zweiten Magnetismus-Sensorelementgruppe 2b auf ein identisches Anordnungsintervall P_multi eingestellt.
• 6 zeigt ein Beispiel der Anordnung der Magnetskala 1 und der Magnetismus-Sensorvorrichtung 2 und die in der Positionsumwandlungstabelleneinheit 34 gespeicherten Tabellendaten gemäß der zweiten Ausführungsform. Gleichermaßen werden in der zweiten Ausführungsform Hi/Lo-Ausgaben 32a bis 32n, welche durch die Hi/Lo-Bestimmungseinheit 32 ausgegeben werden, wenn sich die Magnetismus-Sensorvorrichtung 2 relativ zur Magnetskala 1 bewegt, und Positionen der Magnetskala in Assoziierung miteinander in der Datentabelle gespeichert.
• Wie in 6 gezeigt, sind die Magnetismus-Sensorelemente 21a bis 21h der ersten Magnetismus-Sensorelementgruppe 2a in Relation zu dem durch die erste Magnetskala 1a gebildeten Magnetfeld angeordnet. Weiter sind die Magnetismus-Sensorelemente 21i bis 21n der zweiten Magnetismus-Sensorelementgruppe 2b in Relation zu dem durch die zweite Magnetskala 1b gebildeten Magnetfeld angeordnet. Es ist anzumerken, dass Information, welche Positionen (1 bis 48) angibt, auf der in 6 gezeigten Magnetskala 1 über die Positionsdetektionslänge L vorgesehen ist.
• Weiter zeigt 6 die in der Positionsumwandlungstabelleneinheit 34 gespeicherten Tabellendaten, in welchen die Hi/Lo-Ausgaben 32a bis 32n, die durch die Hi/Lo-Bestimmungseinheit 32 ausgegeben werden, wenn sich die Magnetismus-Sensorvorrichtung 2 über die Positionsdetektionslänge L der Magnetskala 1 bewegt, mit Information assoziiert sind, welche Positionen auf der Magnetskala 1 entsprechend den Werten der Hi/Lo-Ausgaben 32a bis 32n angibt. In den in 6 gezeigten Tabellendaten ist die, die Position (1 bis 48) auf der Magnetskala 1 anzeigende Information in Reihe 1 gezeigt und sind Signalmuster der Hi/Lo-Ausgaben 32a bis 32n, die durch die Hi/Lo-Bestimmungseinheit 32 ausgegeben werden, in Reihen 2 bis 15 in Assoziierung mit der die jeweiligen Positionen (1 bis 48) auf der Magnetskala 1 anzeigenden Information gezeigt. Die Positionsrecheneinheit 33 erzeugt die in 6 gezeigten Tabellendaten vorab und speichert die erzeugten Tabellendaten in der Positionsumwandlungstabelleneinheit 34.
• Wenn beispielsweise die Hi/Lo-Ausgaben 32a bis 32n aus der Hi/Lo-Bestimmungseinheit 32 alle hoch sind, bestimmt die Positionsrecheneinheit 33, dass das endständigste Magnetismus-Sensorelement 21a der ersten Magnetismus-Sensorelementgruppe 2a und das endständigste Magnetismus-Sensorelement 21i der zweiten Magnetismus-Sensorelementgruppe 2b in Position „25“ auf der Magnetskala 1 sind. Weiter, wenn die Hi/Lo-Ausgaben 32a bis 32j aus der Hi/Lo-Bestimmungseinheit 32 hoch sind und die Hi/Lo-Ausgaben 32k und 32n tief sind, bestimmt die Positionsrecheneinheit 33, dass die Magnetismus-Sensorelemente 21a und 21i der Magnetismus-Sensorvorrichtung 2 in Position „41“ auf der Magnetskala 1 sind.
• In der zweiten Ausführungsform, wie oben beschrieben, werden die Anzahl von Magnetismus-Sensorelementen 21 in der ersten Magnetismus-Sensorelementgruppe 2a und die Anzahl von Magnetismus-Sensorelementen 21 in der zweiten Magnetismus-Sensorelementgruppe 2b jeweils im Vergleich mit der ersten Ausführungsform verdoppelt. Gleichermaßen wird in der ersten Ausführungsform, ähnlich zur zweiten Ausführungsform, die Absolutposition innerhalb der Positionsdetektionslänge L der Magnetskala 1 detektiert. Zu dieser Zeit wird die Auflösung der zweiten Ausführungsform halbiert. Es ist anzumerken, dass die Anzahlen von Magnetismus-Sensorelementen 21 nicht auf die oben beschriebenen beschränkt sind.
• Durch Einstellen der Anzahlen der Magnetismus-Sensorelemente 21, welche die Magnetismus-Sensorvorrichtung 2 bilden, auf i bzw. j Mal die Anzahlen n und m der ersten Ausführungsform, wie in den Gleichungen (1) und (2) gezeigt, kann auf diese Weise die Positionsdetektionsauflösung variiert werden. Die Positionsdetektionsauflösung wird in Übereinstimmung mit dem größeren numerischen Wert von i und j bestimmt, i und j können jegliche natürliche Zahlen sein und können auf unterschiedliche Werte zueinander eingestellt werden. Wenn i und j auf zueinander verschiedene Werte eingestellt werden, muss der kleinere Wert ein Teiler des größeren Werts sein. Wenn beispielsweise i auf den größeren Wert eingestellt wird und der Wert von i auf 6 eingestellt wird, kann j auf 1, 2 oder 3 eingestellt werden. Alternativ kann j auf denselben Wert eingestellt werden, das heißt 6. Somit werden die Anzahl n_multi von Magnetismus-Sensorelementen in der ersten Magnetismus-Sensorelementgruppe 2a, die Anzahl m_multi von Magnetismus-Sensorelementen in der zweiten Magnetismus-Sensorelementgruppe 2b, das Anordnungsintervall P1_multi zwischen den Magnetismus-Sensorelementen der ersten Magnetismus-Sensorelementgruppe 2a, das Anordnungsintervall P2_muiti zwischen den Magnetismus-Sensorelementen der zweiten Magnetismus-Sensorelementgruppe 2b, eine Auflösung δ1_multi der Absolutpositionen der ersten Magnetismus-Sensorelementgruppe 2a auf der ersten Magnetskala 1a und eine Auflösung δ2_multi der Absolutpositionen der zweiten Magnetismus-Sensorelementgruppe 2b auf der zweiten Magnetskala 1b, wenn n und m jeweils mit i und j multipliziert werden, aus Gleichung (1), Gleichung (2), Gleichung (11), Gleichung (12), Gleichung (19) bzw. Gleichung (20) gemäß der ersten Ausführungsform abgeleitet, um wie unten gezeigt ausgedrückt zu werden. Hier bezeichnet h den größeren numerischen Wert von i und j. $${\text{n}}_{\text{multi}}=\text{n}\times \text{i}=\left(\text{k}+2\right)/2\times \text{i}$$

  

  $${\text{m}}_{\text{multi}}=\text{m}\times \text{j}=\text{k}/2\times \text{j}$$

  

  $$\text{P}{1}_{\text{multi}}=\text{P}1/\text{i}=\text{L}1/\text{n}/\text{k}/\text{i}$$

  

  $$\text{P}{2}_{\text{multi}}=\text{P}2/\text{j}=\text{L}2/\text{m}/\left(\text{k}+2\right)/\text{j}$$

  

  $$\mathrm{\delta }{1}_{\text{multi}}=\mathrm{\delta }1/\text{h}=\text{L}1/\text{n}/\text{k}/\text{h}$$

  

  $$\mathrm{\delta }{2}_{\text{multi}}=\mathrm{\delta }2/\text{h}=\text{L}2/\text{m}/\left(\text{k}+2\right)/\text{h}$$

  
• Wenn entweder i oder j auf 1 eingestellt wird, kann die Anzahl von Magnetismus-Sensorelementen 21 in der ersten Magnetismus-Sensorelementgruppe 2a oder die Anzahl von Magnetismus-Sensorelementen 21 in der zweiten Magnetismus-Sensorelementgruppe 2b unter Verwendung von Gleichungen (3) bis (10) der ersten Ausführungsform verringert werden.
• Daher kann gemäß der zweiten Ausführungsform die Positionsdetektionsauflösung variiert werden, indem die Anzahl von Magnetismus-Sensorelementen 21 variiert wird, welche über die Positionsdetektionslänge L der Magnetskala 1 angeordnet sind. Durch Erhöhen der Anzahl von Magnetismus-Sensorelementen 21 kann daher eine Magnetpositions-Detektionsvorrichtung und ein Magnetpositions-Detektionsverfahren erhalten werden, die einen hohen Präzisionsgrad aufweisen.
• Dritte Ausführungsform
• In einer dritten Ausführungsform wird eine Magnetpositions-Detektionsvorrichtung und ein Magnetpositions-Detektionsverfahren, in welchem die Magnetskala in einer kreisförmigen Form ausgebildet ist, so dass ein Rotationswinkel detektiert werden kann, beschrieben.
• 7 ist eine Ansicht, die eine Beispielkonfiguration der Magnetpositions-Detektionsvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform dieser Erfindung zeigt. Ein Merkmal der Magnetpositions-Detektionsvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform ist, dass die Magnetskala 1 der ersten Ausführungsform, die oben beschrieben ist, aus einem ringförmigen oder kreisförmigen Magnetrotor 1A gebildet ist, so dass eine Rotationswinkel detektiert wird. Alle anderen Konfigurationen sind identisch zur ersten Ausführungsform und daher ist deren Beschreibung weggelassen worden.
• Die Magnetpositions-Detektionsvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform besteht aus dem Magnetrotor 1A, der Magnetismus-Sensorvorrichtung 2 und der Positionsrechenvorrichtung 3 (in 7 nicht gezeigt; siehe 8).
• Der Magnetrotor 1A besteht aus einem ersten Magnetrotor 41a und einem zweiten Magnetrotor 41b. Der erste Magnetrotor 41a und der zweite Magnetrotor 41b sind koaxial angeordnet, um so über einen Luftspalt hinweg einander gegenüberliegend zu sein. Der Luftspalt ist identisch zum Luftspalt W1 der ersten Ausführungsform und wird vorab auf eine gewünschte Breite eingestellt.
• Wie in 7 gezeigt, besteht der erste Magnetrotor 41a aus S-Magnetpolen 11a und N-Magnetpolen 12a. Die Magnetpole 11a, 12a weisen eine gleichförmige Länge λ1 auf. Weiter sind die Magnetpole 11a, 12a abwechselnd angeordnet. Ähnlich, wie in 7 gezeigt, besteht der zweite Magnetrotor 41b aus S-Magnetpolen 11b und N-Magnetpolen 12b. Die Magnetpole 11b, 12b weisen eine gleichförmige Länge λ2 auf. Weiter sind die Magnetpole 11b, 12b abwechselnd angeordnet.
• In der dritten Ausführungsform wird die Positionsdetektionslänge L auf den Umfang des Magnetrotors 1A eingestellt.
• Wie in 7 gezeigt, ist die Länge λ1 der Magnetpole 11a, 12a des ersten Magnetrotor 41a größer als die Länge λ2 der Magnetpole 11b, 12b des zweiten Magnetrotors 41b, ähnlich zur ersten Ausführungsform.
• Daher unterscheiden sich die Anzahl von Magnetpolen des ersten Magnetrotors 41a und die Anzahl von Magnetpolen des zweiten Magnetrotors 41b voneinander über die Positionsdetektionslänge L des Magnetrotors 1A. Hier ist die Anzahl von Magnetpolen auf dem ersten Magnetrotor 41a eine Summe der Anzahl von N-Magnetpolen 12a und der Anzahl von S-Magnetpolen 11a. Ähnlich ist die Anzahl von Magnetpolen auf dem zweiten Magnetrotor 41b eine Summe der Anzahl von N-Magnetpolen 12b und der Anzahl von S-Magnetpolen 11b.
• Im in 7 gezeigten Beispiel beträgt die Differenz zwischen der Anzahl von Magnetpolen auf dem ersten Magnetrotor 41a und der Anzahl von Magnetpolen auf dem zweiten Magnetrotor 41b Zwei.
• In der dritten Ausführungsform, ähnlich zur ersten Ausführungsform, sind der erste Magnetrotor 41a und der zweite Magnetrotor 41b so ausgebildet, dass die Differenz zwischen den Anzahlen von Magnetpolen zwei beträgt.
• Wenn die Anzahl von Magnetpolen auf dem ersten Magnetrotor 41a auf k eingestellt wird, kann eine Winkelbreite eines Magnetpoles 11a, 12a durch 360/k ausgedrückt werden. Wenn die Anzahl von Magnetpolen auf dem zweiten Magnetrotor 41b auf k + 2 eingestellt wird, kann eine Winkelbreite eines Magnetpoles 11b, 12b des zweiten Magnetrotors 41b durch 360/(k + 2) ausgedrückt werden.
• Es ist anzumerken, dass die jeweiligen Durchmesser des ersten Magnetrotors 41a und des zweiten Magnetrotors 41b nicht gleich sein müssen und können auf unterschiedliche Werte eingestellt werden. Weiter werden in 7 Grenzen zwischen den Magnetpolen 11a, 12a des ersten Magnetrotors 41a und den Magnetpolen 11b, 12b des zweiten Magnetrotors 41b eingestellt, lotrecht zu einer Umfangsrichtung (einer Rotationsrichtung) zu sein. Mit anderen Worten sind die Magnetpole 11a, 12a, 11b, 12b in 7 durch Biegen der rechteckigen Magnetpole 11a, 12a, 11b, 12b der ersten Ausführungsform in Ausrichtung zu einer Bogenform auf den äußeren Peripherien des ersten Magnetrotors 41a und des zweiten Magnetrotors 41b gebildet. Die entsprechenden Magnetpole 11a, 12a, 11b, 12b sind jedoch nicht auf diese Form beschränkt und können in einer anderen Form ausgebildet sein, solange wie sie abwechselnd angeordnet sind und eine gleichförmige Länge aufweisen. Beispielsweise können die Magnetpole 11a, 12a, 11b, 12b in eine Parallelogrammform so gebogen sein, das die Grenzen zwischen den Magnetpolen 11a, 12a des ersten Magnetrotors 41a und den Magnetpolen 11b, 12b des zweiten Magnetrotors 41b durch gerade Linie gebildet sind, die um einen festen Winkel relativ zur Umfangsrichtung rotiert sind (Rotationsrichtung). Weiterhin weist in 7 der erste Magnetrotor 41a acht Magnetpole auf und weist der zweite Magnetrotor 41b sechs auf, aber die Erfindung ist nicht auf diese Konfiguration beschränkt und die entsprechenden Anzahlen von Magnetpolen auf den zwei Magnetrotoren können nach Wunsch eingestellt werden, solange wie die Differenz zwischen ihnen auf Zwei gehalten wird. In der nachfolgenden Beschreibung werden diese Anzahlen jeweils als k und k + 2 bezeichnet werden.
• Die Magnetismus-Sensorvorrichtung 2 besteht aus der ersten Magnetismus-Sensorelementgruppe 2a und der zweiten Magnetismus-Sensorelementgruppe 2b. Die erste Magnetismus-Sensorelementgruppe 2a besteht aus den n Magnetismus-Sensorelementen 21a bis 21d und die zweite Magnetismus-Sensorelementgruppe 2b besteht aus den m Magnetismus-Sensorelementen 21e bis 21g. Die Magnetismus-Sensorvorrichtung 2 ist entgegenliegend dem Magnetrotor 1A über einen vorbestimmten Luftspalt hinweg angeordnet. Die Magnetismus-Sensorvorrichtung 2 bewegt sich relativ zum Magnetrotor 1A durch ein durch den Magnetrotor 1A gebildetes Magnetfeld in einer Anordnungsrichtung des Magnetrotors 1A, während der Luftspalt aufrechterhalten wird, und detektiert eine Variation im Magnetfeld während dieser Relativbewegung unter Verwendung der Magnetismus-Sensorelemente 21a bis 21g. Um die Variation beim Magnetfeld zu beschreiben, variieren die Magnetstärke und Magnetrichtung der N-Magnetpole und S-Magnetpole im Magnetfeld in Perioden der Magnetpolpaare.
• Die jeweiligen Luftspalten zwischen den Magnetismus-Sensorelementen 21a bis 21g und dem Magnetrotor 1A müssen nicht identisch sein, und solange wie die Luftspalten aufrechterhalten werden, während sich die Magnetismus-Sensorelemente 21a bis 21g relativ zum Magnetrotor 1A bewegen, können die Luftspalten zwischen den jeweiligen Magnetismus-Sensorelementen 21a bis 21g differieren. Hall-Elemente, anisotrope magnetresistive (AMR) Vorrichtungen, gigant-magnetresistive (TMR) Vorrichtungen, tunnelmagnetresistive (TMR) Vorrichtung oder dergleichen werden als Magnetismus-Sensorelemente 21a bis 21g, welche die Magnetismus-Sensorvorrichtung 2 bilden, verwendet. 1 zeigt ein Beispiel, in welchem die erste Magnetismus-Sensorelementgruppe 2a aus vier Magnetismus-Sensorelementen aufgebaut ist und die zweite Magnetismus-Sensorelementgruppe 2b aus drei Magnetismus-Sensorelementen aufgebaut ist. Jedoch sind die entsprechenden Anzahlen von angeordneten Magnetismus-Sensorelementen nicht darauf beschränkt und werden in der nachfolgenden Beschreibung als n und m bezeichnet.
• Die n Magnetismus-Sensorelemente 21a bis 21d der ersten Magnetismus-Sensorelementgruppe 2a detektieren das durch den ersten Magnetrotor 41a gebildete Magnetfeld. Die m Magnetismus-Sensorelemente 21e bis 21g der zweiten Magnetismus-Sensorelementgruppe 2b detektieren das durch den zweiten Magnetrotor 41b gebildete Magnetfeld.
• Die Anzahl von Magnetismus-Sensorelementen 21 in der ersten Magnetismus-Sensorelementgruppe 2a und die Anzahl von Magnetismus-Sensorelementen 21 in der zweiten Magnetismus-Sensorelementgruppe 2b werden auf ein Verhältnis des Kehrwerts der Anzahl k von Magnetpolen auf dem ersten Magnetrotor 41a zum Kehrwert der Anzahl k + 2 von Magnetpolen auf dem zweiten Magnetrotor 41b eingestellt. Daher, wenn die Anzahl von Magnetismus-Sensorelementen in der ersten Magnetismus-Sensorelementgruppe 2a auf n eingestellt wird und die Anzahl von Magnetismus-Sensorelementen in der zweiten Magnetismus-Sensorelementgruppe 2b auf m eingestellt wird, können n und m durch die Gleichungen (27) bzw. (28), die unten gezeigt sind, ausgedrückt werden. $$\text{n}=\text{k}/2+1$$

  

  $$\text{m}=\text{k}/2$$

  
• Es ist anzumerken, dass entweder die Anzahl n von Magnetismus-Sensorelementen 21 in der ersten Magnetismus-Sensorelementgruppe 2a oder die Anzahl m von Magnetismus-Sensorelementen 21 in der zweiten Magnetismus-Sensorelementgruppe 2b reduziert werden kann. Entweder n oder m, die jeweils durch Gleichungen (27) und (28) berechnet werden, ist eine gerade Zahl und die andere ist eine ungerade Zahl. Wenn die gerade Zahl von Magnetismus-Sensorelementen 21 zu reduzieren ist, kann die Anzahl von Magnetismus-Sensorelementen halbiert werden und wenn die ungerade Zahl von Magnetismus-Sensorelementen 21 zu reduzieren ist, kann die Anzahl von Magnetismus-Sensorelementen nach Hinzu-Addieren von 1 halbiert werden.
• Wenn die Anzahl n von Magnetismus-Sensorelementen 21 in der ersten Magnetismus-Sensorelementgruppe 2a, welche unter Verwendung von Gleichung (27) berechnet wird, gerade ist und die Anzahl m von Magnetismus-Sensorelementen 21 in der zweiten Magnetismus-Sensorelementgruppe 2b, welche unter Verwendung von Gleichung (28) berechnet ist, ungerade ist, und die Anzahl n von Magnetismus-Sensorelementen 21 in der ersten Magnetismus-Sensorelementgruppe 2a reduziert wird, werden n und m durch Gleichungen (29) bzw. (30), die unten gezeigt sind, ausgedrückt. $$\text{n}=\text{k}/4+\raisebox{1ex}{$1$}\!\left/ \!\raisebox{-1ex}{$2$}\right.$$

  

  $$\text{m}=\text{k}/2$$

  
• Wenn die Anzahl m von Magnetismus-Sensorelementen 21 in der zweiten Magnetismus-Sensorelementgruppe 2b reduziert ist, werden andererseits n und m durch Gleichungen (31) bzw. (32), die unten gezeigt sind, ausgedrückt. $$\text{n}=\text{k}/2+1$$

  

  $$\text{m}=\text{k}/4+\raisebox{1ex}{$1$}\!\left/ \!\raisebox{-1ex}{$2$}\right.$$

  
• Weiter, wenn die Anzahl n von Magnetismus-Sensorelementen 21 in der ersten Magnetismus-Sensorelementgruppe 2a, welche unter Verwendung von Gleichung (27) berechnet wird, ungerade ist und die Anzahl m von Magnetismus-Sensorelementen 21 in der zweiten Magnetismus-Sensorelementgruppe 2b, die unter Verwendung von Gleichung (28) berechnet ist, gerade ist und die Anzahl n von Magnetismus-Sensorelementen 21 in der ersten Magnetismus-Sensorelementgruppe 2a reduziert wird, werden n und m durch Gleichungen (33) bzw. (34), die unten gezeigt sind, ausgedrückt. $$\text{n}=\text{k}/4+1$$

  

  $$\text{m}=\text{k}/2$$

  
• Wenn die Anzahl m von Magnetismus-Sensorelementen in der zweiten Magnetismus-Sensorelementgruppe 2b reduziert wird, werden andererseits n und m durch Gleichungen (35) bzw. (36), die unten gezeigt sind, ausgedrückt. $$\text{n}=\text{k}/2+1$$

  

  $$\text{m}=\text{k}/4$$

  
• Wenn die Anzahl von Magnetismus-Sensorelementen 21 in der ersten Magnetismus-Sensorelementgruppe 2a bei n berechnet wird, unter Verwendung von Gleichung (27), und die Anzahl von Magnetismus-Sensorelementen 21 in der zweiten Magnetismus-Sensorelementgruppe 2b bei m unter Verwendung von Gleichung (28) berechnet wird, werden die Magnetismus-Sensorelemente 21 der ersten Magnetismus-Sensorelementgruppe 2a gleichförmig innerhalb des Bereichs der Winkelbreite eines Magnetpols 11a, 12a des ersten Magnetrotors 41a angeordnet und werden die Magnetismus-Sensorelemente 21 der zweiten Magnetismus-Sensorelementgruppe 2b gleichförmig innerhalb des Bereichs der Winkelbreite eines Magnetpols 11b, 12b des zweiten Magnetrotors 41b angeordnet. Wenn das Anordnungsintervall zwischen den Magnetismus-Sensorelementen 21 der ersten Magnetismus-Sensorelementgruppe 2a auf P1 eingestellt wird und das Anordnungsintervall zwischen den Magnetismus-Sensorelementen 21 der zweiten Magnetismus-Sensorelementgruppe 2b auf P2 eingestellt wird, werden P1 und P2 durch Gleichungen (37) bzw. (38), die unten gezeigt sind, ausgedrückt. $$\text{P}1=360/\text{n}/\text{k}$$

  

  $$\text{P}2=360/\text{m}/\left(\text{k}+2\right)$$

  
• Es ist anzumerken, dass, wenn der Wert von n unter Verwendung von Gleichung (29) berechnet wird und der Wert von m unter Verwendung von Gleichung (30) berechnet wird, oder wenn der Wert von n unter Verwendung von Gleichung (35) berechnet wird, und der Wert von m unter Verwendung von Gleichung (36) berechnet wird, in Gleichung (37) berechnetes P1 und in Gleichung (38) berechnetes P2 als die Anordnungsintervalle der Magnetismus-Sensorelemente 21 eingesetzt werden können. Wenn der Wert von n unter Verwendung von Gleichung (31) berechnet wird und der Wert von m unter Verwendung von Gleichung (32) berechnet wird, werden andererseits das Anordnungsintervall P1 zwischen den Magnetismus-Sensorelementen 21 der ersten Magnetismus-Sensorelementgruppe 2a und das Anordnungsintervall P2 zwischen den Magnetismus-Sensorelementen 21 der zweiten Magnetismus-Sensorelementgruppe 2b durch Gleichungen (39) bzw. (40), die unten gezeigt sind, ausgedrückt. $$\text{P}1=360/\text{n}/\text{k}$$

  

  $$\text{P}2=360/\left(\text{m}-1/2\right)/\left(\text{k}+2\right)$$

  
• Jedoch muss das Anordnungsintervall P2 zwischen den Magnetismus-Sensorelementen 21 der zweiten Magnetismus-Sensorelementgruppe 2b nur durch unter Verwendung von Gleichung (40) berechnetem P2 gebildet sein. Spezifischer kann das Anordnungsintervall von nur einem der Magnetismus-Sensorelemente auf P2' eingestellt werden, wie unten in Gleichung (41) gezeigt, während die anderen Anordnungsintervalle der Magnetismus-Sensorvorrichtung auf unter Verwendung von Gleichung (40) berechnetem P2 eingestellt werden. $$\text{P}2\text{'}=360/\left(2\times \text{m}-1\right)/\left(\text{k}+2\right)$$

  
• Weiter, wenn der Wert von n unter Verwendung von Gleichung (33) berechnet wird und der Wert von m unter Verwendung von Gleichung (34) berechnet wird, werden das Anordnungsintervall P1 zwischen den Magnetismus-Sensorelementen 21 der ersten Magnetismus-Sensorelementgruppe 2a, und das Anordnungsintervall P2 zwischen den Magnetismus-Sensorelementen 21 der zweiten Magnetismus-Sensorelementgruppe 2b durch die Gleichungen (42) bzw. (43), die unten gezeigt sind, ausgedrückt. $$\text{P}1=360/\left(\text{n}-1/2\right)/\text{k}$$

  

  $$\text{P}2=360/\text{m}/\left(\text{k}+2\right)$$

  

  Jedoch muss das Anordnungsintervall P1 zwischen den Magnetismus-Sensorelementen 21 der ersten Magnetismus-Sensorelementgruppe 2a nicht nur durch das unter Verwendung von Gleichung (42) berechnete P1 gebildet sein. Spezifischer kann das Anordnungsintervall eines der Magnetismus-Sensorelemente auf P1' eingestellt sein, wie unten in Gleichung (44) gezeigt, während die anderen Anordnungsintervalle der Magnetismus-Sensorvorrichtung auf unter Verwendung von Gleichung (42) berechnetes P1 eingestellt werden. $$\text{P}1\text{'}=360/\left(2\times \text{n}-1\right)/\text{k}$$

  
• Das Positionsdetektions- und Rechenverfahren ist im Wesentlichen identisch zum Positionsdetektions- und Rechenverfahren der ersten Ausführungsform, die oben beschrieben ist, außer dass in der dritten Ausführungsform die detektierte Position ein Rotationswinkel ist. Entsprechend besteht, die Position der Magnetismus-Sensorvorrichtung 2 auf dem Magnetrotor 1A anzeigende Information, die vorab in der Positionsumwandlungstabelleneinheit 34 gespeichert wird, aus Rotationswinkelinformation. Da die detektierte Positionsinformation durch Rotationswinkel gebildet ist, wird die Positionsdetektionsauflösung so eingestellt, dass, wenn die Auflösung der Absolutposition der ersten Magnetismus-Sensorelementgruppe 2a auf dem ersten Magnetrotor 41a auf δ1 eingestellt wird und die Auflösung der Absolutposition der zweiten Magnetismus-Sensorelementgruppe 2b auf dem zweiten Magnetrotor 41b auf δ2 eingestellt wird, δ1 und δ2 durch Gleichungen (45) bzw. (46), die unten gezeigt sind, ausgedrückt werden. $$\mathrm{\delta }1=360/\text{n}/\text{k}$$

  

  $$\mathrm{\delta }2=360/\text{m}/\left(\text{k}+2\right)$$

  
• Der zum Berechnen der Auflösung δ1 verwendete Wert von n und der zur Berechnung der Auflösung δ2 verwendete Wert von m werden aus dem durch Gleichung (27) berechneten Wert von n bzw. dem unter Verwendung von Gleichung (28) berechneten Wert von m bestimmt, und nicht aus den Werten von Gleichungen (29) bis (36), in welchen die Werte von n und m reduziert sind.
• Weiter wird in 7 die Positionsdetektionslänge L auf gleich dem Umfang des Magnetrotors 1A eingestellt, aber diese Erfindung ist nicht darauf beschränkt und ein Teil des Umfangs des Magnetrotors 1A kann als L eingestellt werden. Wenn ein Verhältnis des Teils L zum Umfang des Magnetrotors 1A auf r (= L/R, wobei R den Umfang angibt) eingestellt wird, wird die Anzahl von Magnetismus-Sensorelementen 21 in der ersten Magnetismus-Sensorelementgruppe 2a auf n = (k + 2)/2 × r eingestellt und wird die Anzahl von Magnetismus-Sensorelementen 21 in der zweiten Magnetismus-Sensorelementgruppe 2b auf m = k/2 × r eingestellt. Weiterhin können Gleichungen (37) bis (46), die zum Berechnen des Anordnungsintervalls P1 zwischen den Magnetismus-Sensorelementen 21 der ersten Magnetismus-Sensorelementgruppe 2a, des Anordnungsintervalls P2 zwischen den Magnetismus-Sensorelementen 21 der zweite Magnetismus-Sensorelementgruppe 2b, der Positionsdetektionsauflösung δ1 der Positionen, in welchen der erste Magnetrotor 41a und die erste Magnetismus-Sensorelementgruppe 2a detektiert werden und der Positionsdetektionsauflösung δ2 der Positionen, in welchen der zweite Magnetrotor 41b und die zweite Magnetismus-Sensorelementgruppe 2b detektiert werden, jeweils durch unten gezeigte Gleichungen (47) bis (56) ausgedrückt werden. $$\text{P}1=360/\text{n}/\text{k}\times \text{r}$$

  

  $$\text{P}2=360/\text{m}/\left(\text{k}+2\right)\times \text{r}$$

  

  $$\text{P}1=360/\text{n}/\text{k}\times \text{r}$$

  

  $$\text{P}2=360/\left(\text{m}-1/2\right)/\left(\text{k}+2\right)\times \text{r}$$

  

  $$\text{P}2\text{'}=360/\left(2\times \text{m}-1\right)/\left(\text{k}+2\right)\times \text{r}$$

  

  $$\text{P}1=360/\left(\text{n}-1/2\right)/\text{k}\times \text{r}$$

  

  $$\text{P}2=360/\text{m}/\left(\text{k}+2\right)\times \text{r}$$

  

  $$\text{P}1\text{'}=360/\left(2\times \text{n}-1\right)/\text{k}\times \text{r}$$

  

  $$\mathrm{\delta }1=360/\text{n}/\text{k}\times \text{r}$$

  

  $$\mathrm{\delta }2=360/\text{m}/\left(\text{k}+2\right)\times \text{r}$$

  
• Gemäß der dritten Ausführungsform, wie oben beschrieben, werden die zwei Magnetrotoren 41A, 41B, auf welchen die Magnetpolpaare angeordnet sind, wobei jedes Magnetpolpaar durch einen N-Pol und S-Pol gebildet sind, und die Differenz zwischen den jeweiligen Anzahlen von Magnetpolen der zwei Magnetrotoren 41A, 41B zwei ist, und die Magnetismus-Sensorvorrichtung 2, auf welche die Mehrzahl von Magnetismus-Sensorelementen 21 in Ausrichtung zur Länge des einen Magnetpols des Magnetrotors 1A angeordnet sind, gegenüberliegend zueinander über einen vorbestimmten Luftspalt hinweg angeordnet und indem die Magnetismus-Sensorvorrichtung 2 Magnetfeldvariation detektiert, kann der Rotationswinkel der Magnetismus-Sensorvorrichtung 2 relativ zum Magnetrotor 1A berechnet werden.
• Als Ergebnis ist es möglich, eine Magnetpositions-Detektionsvorrichtung und ein Magnetpositions-Detektionsverfahren mit einer einfachen Konfiguration und eine Hochgeschwindigkeitsantwort zeigend zu erhalten, womit ein Absolutwinkel der Magnetismus-Sensorvorrichtung 2 relativ zum Magnetrotor 1A an einer Positionsdetektionsauflösung δ = 360/n/k = 360/m/(k + 2) unter Verwendung der zwei Magnetrotoren 41a, 41b berechnet werden kann, die jeweils die Anzahlen von Magnetpolen k und k + 2 aufweisen, wenn die zwei Anzahlen von Magnetismus-Sensorelementen auf n bzw. m eingestellt sind.
• Vierte Ausführungsform
• In einer Magnetpositions-Detektionsvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform verwendet die Positionsrechenvorrichtung 3 ein anderes Positionsrechenverfahren als dasjenige der ersten bis dritten Ausführungsformen, das oben beschrieben ist. Bei der Magnetpositions-Detektionsvorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform können ähnliche Effekte zu jenen der Magnetpositions-Detektionsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform erhalten werden. In der vierten Ausführungsform ist die Positionsrechenvorrichtung 3 anders als die erste Ausführungsform konfiguriert, aber alle anderen Konfigurationen sind identisch zur ersten Ausführungsform und daher wird deren detaillierte Beschreibung unter Bezugnahme auf 1, 3 und 4 weggelassen.
• 8 ist eine Ansicht, die eine Beispielkonfiguration der Positionsrechenvorrichtung 3 der Magnetpositions-Detektionsvorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform dieser Erfindung zeigt. Die in 8 gezeigte Positionsrechenvorrichtung 3 unterscheidet sich von der Positionsrechenvorrichtung 3 der ersten Ausführungsform, die in 2 gezeigt ist, darin, dass eine Positionszählereinheit 36 hinzugefügt worden ist.
• In der vierten Ausführungsform, wenn eine Positionsdetektion zum ersten Mal durchgeführt wird, nachdem eine Stromversorgung der Magnetpositions-Detektionsvorrichtung eingeschaltet wird, detektiert die Positionsrecheneinheit 33 der Positionsrechenvorrichtung 3 die Position auf der Magnetskala 1 unter Verwendung desselben Positionsdetektionsverfahrens wie demjenigen der ersten Ausführungsform. Die, die Absolutposition auf der Magnetskala 1 anzeigende Information, detektiert durch die Positionsrecheneinheit 33, wird in die Positionszählereinheit 36 eingegeben. Die Positionszählereinheit 36 wandelt die Absolutpositionsinformation in einen vor-zugewiesenen Wert um, unter Verwendung von vorab gespeicherten Tabellendaten.
• In der vierten Ausführungsform, wenn eine Positionsdetektion zum zweiten Mal und später durchgeführt wird, detektiert die Positionsrecheneinheit 33 die Absolutposition auf der Magnetskala 1 auf Basis der Signale aus einer der Magnetismus-Sensorelementgruppen (hier die zweite Magnetismus-Sensorelementgruppe 2b) und einem Signal aus der Positionszählereinheit 36.
• Wie in der ersten Ausführungsform beschrieben, bilden die Hi/Lo-Ausgaben 32e bis 32g, welche durch die Hi/Lo-Bestimmungseinheit 32 ausgegeben werden, Signalmuster einer Einzelperiode in Bezug auf jedes Magnetpolpaar und daher hat die Positionszählereinheit 36 die Funktion, die, die Absolutposition auf der Magnetskala 1 in Relation zu jedem Magnetpolpaar angebende Information zu inkrementieren oder zu dekrementieren.
• Die Positionszählereinheit 36 wird nunmehr im Detail beschrieben.
• Eine in 9 gezeigte Datentabelle wird vorab erzeugt und in der Positionszählereinheit 36 gespeichert.
• 9 zeigt ein Beispiel der in der Positionszählereinheit 36 gespeicherten Datentabelle. Auf der in 9 gezeigten Datentabelle werden die Hi/Lo-Ausgaben 32e bis 32g, welche durch die Hi/Lo-Bestimmungseinheit 32 ausgegeben werden, wenn sich die Magnetismus-Sensorvorrichtung 2 relativ zur Magnetskala 1 bewegt, und die Ausgabe der Positionszählereinheit 36 in Assoziierung miteinander für jede Position auf der Magnetskala 1 gespeichert.
• Information, die Absolutpositionen (1 bis 24) auf der Magnetskala 1 angibt, welche durch die Positionsrecheneinheit 33 berechnet wird, wenn sich die Magnetismus-Sensorvorrichtung 2 relativ zur Magnetskala 1 bewegt, ist in Reihe 1 von 9 gezeigt.
• Ein durch die Positionszählereinheit 36 in Relation auf die, jede Absolutposition (1 bis 24) auf der Magnetskala 1 angebende Information ausgegebenes Signal α ist in Reihe 2 von 9 gezeigt.
• Information, die eines von Hi/Lo-Signalmustern „1“ bis „6“ der Hi/Lo-Ausgaben 32e bis 32g aus der Positionsrechenvorrichtung 3 angibt, ist in Reihe 3 von 9 in Relation auf die Information gezeigt, welche jede Absolutposition (1 bis 24) auf der Magnetskala 1 angibt. Die Signalmuster „1“ bis „6“ geben die Positionen der Magnetismus-Sensorelemente 21a und 21e an.
• Die (Hoch/Tief)-Signalmuster der Hi/Lo-Ausgaben 32e bis 32g aus der Hi/Lo-Bestimmungseinheit 32 sind in Reihen 4 bis 6 von 9 in Relation auf die, jeder Absolutposition (1 bis 24) auf der Magnetskala 1 anzeigenden Information gezeigt.
• Hier, wie oben angemerkt, ist das durch die Magnetskala 1 gebildete Magnetfeld derart, dass die Magnetstärke und Magnetrichtung der N-Magnetpole und S-Magnetpole in Perioden der Magnetpolpaare variieren. In der zweiten Magnetskala 1b beinhaltet die Positionsdetektionslänge L vier Perioden. Spezifischer entspricht Position „1“ bis Position „6“ auf der Magnetskala 1 einer Periode, entspricht Position „7“ bis Position „12“ auf der Magnetskala einer Periode, entspricht Position „13“ bis Position „18“ auf der Magnetskala einer Periode und entspricht Position „19“ bis Position „24“ auf der Magnetskala einer Periode. Eine dieser Perioden, „0“, „1“, „2“ und „3“ wird jeder Position „1“ bis „24“ auf der Magnetskala zugewandt und in Reihe 2 von 9 als das Ausgabesignal α der Positionszählereinheit 36 gespeichert.
• Weiter, wie in 9 gezeigt, beinhalten die jeweiligen Perioden „0“, „1“, „2“ und „3“ die Hi/Lo-Signalmuster „1“ bis „6“ der Hi/Lo-Ausgaben 32e bis 32g. Im Signalmuster „1“ sind 32e, 32f und 32g alle hoch, im Signalmuster „2“ sind 32e und 32f hoch, während 32g tief ist, im Signalmuster „3“ ist 32e hoch, während 32f und 32g tief sind, im Signalmuster „4“ sind 32e, 32f und 32g alle tief, in Signalmuster „5“ sind 32e und 32f tief, während 32g hoch ist, und im Signalmuster „6“ ist 32e tief, während 32f und 32g hoch sind. Die Signalmuster „1“ bis „6“ sind in Reihe 3 von 9 gespeichert.
• In der vierten Ausführungsform, wenn eine Positionsdetektion zum ersten Mal durchgeführt wird, wird die, die Absolutposition auf der Magnetskala 1 angebende Information, detektiert durch die Positionsrecheneinheit 33, in die Positionszählereinheit 36 eingegeben. Wenn eine Positionsdetektion für das zweite Mal und danach durchgeführt wird, wandelt die Positionszählereinheit 36 die, die Absolutposition angebende Information in die der zugewiesenen Periode „0“, „1“, „2“ oder „3“ um und gibt die zugewiesene Periode als das Signal α aus.
• Es ist anzumerken, dass, wenn die Positionsdetektion das zweite Mal und danach durchgeführt wird, die Hi/Lo-Ausgaben 32e bis 32g aus der Hi/Lo-Bestimmungseinheit 32 in die Positionszählereinheit 36 eingegeben werden. Die Positionszählereinheit 36 ruft das Signalmuster aus den Signalmusters „1“ bis „6“ ab, welchen die eingegebene Hi/Lo-Ausgaben 32e bis 32g entsprechen, aus Reihe 3 von 9 unter Bezugnahme auf die in 9 gezeigt Datentabelle und gibt das abgerufene Signalmuster als ein Signal β aus. Weiter, wenn das abgerufene Signalmuster sich von „6“ zu „1“ ändert, inkrementiert die Positionszählereinheit 36 den Wert des Signals α, und wenn sich das Signalmuster von „1“ zu „6“ ändert, dekrementiert die Positionszählereinheit 36 den Wert des Signals α.
• Daher führt die Magnetpositions-Detektionsvorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform eine Positionsdetektion unter Verwendung eines identischen Verfahrens zum Positionsdetektionsverfahren der ersten Ausführungsform durch, wenn eine Positionsdetektion zum ersten Mal nach Einschalten der Stromversorgung durchgeführt wird, und führt eine Positionsdetektion auf Basis der Signale α und β aus der Positionszählereinheit 36 durch, wenn die Positionsdetektion zum zweiten Mal und danach durchgeführt wird.
• Als Nächstes, unter Verwendung von 8 und 9, wird ein Betrieb der Magnetpositions-Detektionsvorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform beschrieben. Wenn eine Positionsdetektion zum ersten Mal nach Einschalten der Stromversorgung oder dergleichen durchgeführt wird, gibt die Impulserzeugungseinheit 31 die Impulsausgaben 31a bis 31g entsprechend den durch die Magnetismus-Sensorelemente 21a bis 21d der ersten Magnetismus-Sensorelementgruppe 2a, welche das Magnetfeld der ersten Magnetskala 1a detektiert, ausgegebenen Ausgabesignale und der durch die Magnetismus-Sensorelemente 21e bis 21g der zweiten Magnetismus-Sensorelementgruppe 2b, welche das Magnetfeld der zweiten Magnetskala 1b detektiert, ausgegebenen Signale, wie oben in der ersten Ausführungsform beschrieben, aus. Als Nächstes bestimmt die Hi/Lo-Bestimmungseinheit 32, ob die Impulsausgaben 31a bis 31g hoch oder tief sind und gibt die Bestimmungsergebnisse als die Hi/Lo-Ausgaben 32a bis 32g aus. Die Positionsrecheneinheit 33 berechnet dann die Absolutposition auf der Magnetskala 1 unter Verwendung der Hi/Lo-Ausgaben 32a bis 32g und der in 4(b) gezeigten Tabellendaten, die vorab in der Positionsumwandlungstabelleneinheit 34 gespeichert sind. Diese Operation ist identisch zu der in der ersten Ausführungsform beschriebenen Operation.
• Information, welche die Absolutposition anzeigt, die zum ersten Mal auf diese Weise berechnet ist, wird an die Positionszählereinheit 36 unmittelbar nach deren Berechnung gesendet. Die Positionszählereinheit 36 wandelt die gesendete Absolutpositionsinformation in den entsprechenden Wert „0“, „1“, „2“ oder „3“ um, durch Bezugnahme auf die in 9 gezeigte Datentabelle, die darin gespeichert sind, und gibt das Ergebnis an die Positionsrecheneinheit 33 aus. Danach in inkrementiert oder dekrementiert die Positionszählereinheit 36 den Wert von α in Bezug auf jedes Magnetpolpaar der Magnetskala 1, wenn immer das Hi/Lo-Signalmuster der Signale 32e bis 32g aus der Hi/Lo-Bestimmungseinheit 32 sich ändern und gibt den präsentierenden Wert an die Positionsrecheneinheit 33 aus.
• Wenn eine Positionsdetektion durchgeführt wird zum zweiten Mal und danach, berechnet die Positionsrecheneinheit 33 die Absolutposition auf der Magnetskala 1 unter Verwendung der Signale α und β aus der Positionszählereinheit 36.
• Information, welche die Absolutposition angibt, die in dieser Weise berechnet ist, wird aus der Ausgabeeinheit 35 ausgegeben.
• Ein durch die Positionsrecheneinheit 33 eingesetztes Rechenverfahren wird nunmehr beschrieben. Wenn die durch die Positionsrecheneinheit 33 berechnete Magnetskalaposition als X eingestellt wird, ist die durch die Positionsrecheneinheit 33 durchgeführte Berechnung wie unten in Gleichung (57) gezeigt. $$\text{X}=6\times \mathrm{\alpha }+\mathrm{\beta }$$

  
• Wenn, nachdem die Stromversorgung der Magnetpositions-Detektionsvorrichtung eingeschaltet ist, die Position der Magnetismus-Sensorvorrichtung 2 auf der Magnetskala 1 als die Magnetskalaposition „1“ bestimmt ist, berechnet die Positionszählereinheit 36 „0“ als den Wert von α entsprechend „1“, unter Bezugnahme auf die Datentabelle in 9. Wenn die Position der Magnetismus-Sensorvorrichtung 2 auf der Magnetskala 1 sich dann um einen Betrag entsprechend einem Magnetpolpaar bewegt, wird das Ausgabesignal α der Positionszählereinheit 36 auf „1“ inkrementiert, wodurch die Hi/Lo-Ausgaben 32e bis 32g der Hi/Lo-Bestimmungseinheit 32 alle hoch werden und die Position β der Magnetismus-Sensorelemente 21e bis 21g sich zu „1“ verschieben. Entsprechend wird die durch die Positionsrecheneinheit 33 in Gleichung (57) berechnete Magnetskalaposition X zu „7“.
• Gemäß der vierten Ausführungsform, wie oben beschrieben, kann die Absolutposition der Magnetismussensorvorrichtung auf der Magnetskala berechnet werden. Weiter, wenn einmal die Positionsinformation ausgegeben worden ist, ..? Stromversorgung eingeschaltet ist, kann die Absolutposition unter Verwendung nur der Magnetismus-Sensorelemente 21e bis 21g der Magnetismus-Sensorvorrichtung 2 berechnet werden, und da die Magnetismus-Sensorelemente 21a bis 21d der Magnetismus-Sensorvorrichtung 2, die Impulsausgaben 31a bis 31d der Impulserzeugungseinheit 31 und die Hi/Lo-Ausgaben 32a bis 32d der Hi/Lo-Bestimmungseinheit 32 zu diesem Zeitpunkt inoperativ ist, können deren Stromversorgungen gestoppt werden.
• Als Ergebnis ist es möglich, eine Magnetpositions-Detektionsvorrichtung und ein Magnetpositions-Detektionsverfahren zu erhalten, mit denen die Absolutposition der Magnetismussensorvorrichtung auf der Magnetskala mittels einer einfachen Konfiguration mit einer Positionsdetektionsauflösung δ = P/2, welche der Anzahl von verwendeten Magnetismus-Sensorelementen korrespondiert, detektiert werden kann.
• Es ist anzumerken, dass ein Beispiel, in welchem die vierte Ausführungsform auf die erste Ausführungsform angewendet wird, oben beschrieben wurde, aber die Erfindung nicht auf diesen Fall beschränkt ist und die vierte Ausführungsform selbstverständlich gleichermaßen auf die zweiten und dritten Ausführungsformen angewendet werden kann.
• Fünfte Ausführungsform
• In einer fünften Ausführungsform wird ein Fall beschrieben, in welchem die Magnetismus-Sensorvorrichtung 2 auf einem Einzelhalbleiterchip 22 gebildet ist, um die Positionsdetektionsauflösung der Magnetismus-Sensorvorrichtung 2 zu verbessern.
• 10 ist eine Ansicht, die eine Beispielkonfiguration der Magnetismus-Sensorvorrichtung 2 gemäß einer fünften Ausführungsform dieser Erfindung zeigt. Wie in 10 gezeigt, wird die Magnetismus-Sensorvorrichtung 2 gemäß der fünften Ausführungsform auf einem Einzelhalbleiterchip 22 mittels eines Halbleiterprozesses gebildet. Alle andere Konfigurationen sind identisch zu den ersten und zweiten Ausführungsformen und daher ist deren Beschreibung weggelassen worden.
• In der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform wird die Positionsdetektion unter Verwendung der Magnetismus-Sensorelemente 21a bis 21h der ersten Magnetismus-Sensorelementgruppe durchgeführt, die verwendet wird, um das durch die Magnetskala 1a gebildete Magnetfeld zu detektieren, und der Magnetismus-Sensorelemente 21i bis 21n der zweiten Magnetismus-Sensorelementgruppe, die verwendet wird, um das durch die Magnetskala 1b gebildete Magnetfeld zu detektieren. Um die Positionsdetektionsauflösung zu verbessern, ist es wünschenswert, die Anzahl von Magnetismus-Sensorelementen 21 zu erhöhen und das Anordnungsintervall zwischen den Magnetismus-Sensorelementen 21 zu reduzieren. Um eine hochpräzise Magnetpositions-Detektionsvorrichtung zu dieser Zeit zu erhalten, müssen die Magnetismus-Sensorelemente 21 der Magnetismus-Sensorvorrichtung 2 in gleichen Intervallen angeordnet werden.
• Daher werden in der fünften Ausführungsform, wie in 10 gezeigt, die Anordnungsintervalle zwischen den Magnetismus-Sensorelementen 21a bis 21h der ersten Magnetismus-Sensorelementgruppe und den Magnetismus-Sensorelementen 21i bis 21n der zweiten Magnetismus-Sensorelementgruppe reduziert, während sichergestellt ist, dass die Magnetismus-Sensorelemente in gleichen Intervallen angeordnet sind, durch Ausbilden der Magnetismus-Sensorvorrichtung 2 insgesamt auf dem Halbleiterchip 22 mittels eines Halbleiterprozesses. Zu dieser Zeit sind die zum Detektieren des durch die Magnetskala 1a gebildeten Magnetfelds verwendete erste Magnetismus-Sensorelementgruppe 2a und die zum Detektieren des durch die Magnetskala 1b gebildeten Magnetfeldes verwendete zweite Magnetismus-Sensorelementgruppe 2b vorzugsweise auf einer identischen Ebene angeordnet.
• Dadurch kann die Positionsdetektionsauflösung der Magnetismus-Sensorvorrichtung 2 verbessert werden. Weiter können Irregularitäten, wie etwa eine Schiefe zwischen den Elementen so reduziert werden, dass eine gleichförmige Magnetismussensor-Charakteristik erhalten wird und als Ergebnis können die Phasendifferenzen zwischen den Ausgaben gleich gemacht werden, was eine Verbesserung bei der Präzision, mit der die Absolutposition detektiert wird, ermöglicht.
• Gemäß der fünften Ausführungsform, wie oben beschrieben, kann die Genauigkeit, mit der die Absolutposition detektiert wird, verbessert werden, indem die Magnetismussensorvorrichtung auf einem einzelnen Halbleiterchip ausgebildet wird und als Ergebnis kann die Positionsdetektionsauflösung verbessert werden.
• Bezugszeichenliste

1

Magnetskala

1A

Magnetrotor

1a, 41a

Erste Magnetskala

1b, 41b

Zweite Magnetskala

2

Magnetismus-Sensorvorrichtung

2a

Magnetismus-Sensorelementgruppe

2b

Magnetismus-Sensorelementgruppe

3

Positionsrechenvorrichtung

11a, 11b, 12a, 12b

Magnetpole

21a, 21b, 21c, 21d, 21e, 21f, 21g, 21h, 21i, 21j, 21k, 211, 21m, 21n

Magnetismus-Sensorelement

31

Impulserzeugungseinheit

31a, 31b, 31c, 31d, 32e, 32f, 32g

Impulsausgabe

32

Hi/Lo-Bestimmungseinheit

32a, 32b, 32c, 32d, 32e, 32f, 32g

Hi/Lo-Ausgabe

33

Positionsrecheneinheit

34

Positionsumwandlungstabelleneinheit

35

Ausgabeeinheit

36

Positionszählereinheit

Claims (8)

1. Magnetpositions-Detektionsvorrichtung, umfassend: eine Magnetskala (1), welche durch eine erste Magnetskala (1a), auf der N-Magnetpole und S-Magnetpole einer gleichförmigen Länge λ1 abwechselnd in einer Bewegungsrichtung angeordnet sind, und eine zweite Magnetskala (1b), welche parallel zur ersten Magnetskala (1a) vorgesehen ist, und auf welcher N-Magnetpole und S-Magnetpole einer gleichförmigen Länge λ2 abwechselnd in der Bewegungsrichtung angeordnet sind, gebildet ist; eine Magnetismus-Sensorvorrichtung (2), die über entsprechende Luftspalten hinweg gegenüberliegend der ersten Magnetskala (1a) und der zweiten Magnetskala (1b) angeordnet ist, und welche ausgelegt ist, sich in der Bewegungsrichtung relativ zur ersten Magnetskala (1a) und zur zweiten Magnetskala (1b) durch Magnetfelder zu bewegen, die durch die erste Magnetskala (1a) und die zweite Magnetskala (1b) gebildet werden, während die Luftspalten aufrechterhalten werden, und unter Verwendung von Magnetismus-Sensorelementen (21a-21g) eine Variation in den Magnetfeldern während der Relativbewegung zu messen; und eine Positionsrechenvorrichtung (3), in der Signalmuster der Magnetismus-Sensorelemente (21a-21g) und Information, welche Absolutpositionen der Magnetismus-Sensorelemente (21a-21g) auf der Magnetskala (1) angeben, in Assoziierung miteinander vorab gespeichert sind, und welche ausgelegt ist, die Absolutpositionen der Magnetismus-Sensorelemente (21a-21g) auf der Magnetskala (1) aus Ausgabewerten der Magnetismus-Sensorelemente (21a-21g), ausgegeben durch die Magnetismus-Sensorvorrichtung (2), zu berechnen, wobei eine Gesamtanzahl von Magnetpolen, welche durch Addieren entsprechender Anzahlen der N-Magnetpole und der S-Magnetpole, die auf der ersten Magnetskala (1a) enthalten sind, k ist, und eine Gesamtanzahl von Magnetpolen, welche durch Zusammenaddieren entsprechender Anzahlen der N-Magnetpole und der S-Magnetpole, die in der zweiten Magnetskala (1b) enthalten sind, k + 2 ist, wobei eine Differenz zwischen den entsprechenden Anzahlen von Magnetpolen 2 ist; wobei die Magnetismus-Sensorvorrichtung (2) umfasst: - eine erste Magnetismus-Sensorelementgruppe (2a), die durch ein oder mehrere Magnetismus-Sensorelemente (21a-21d) zum Detektieren der Variation im durch die erste Magnetskala (1a) gebildeten Magnetfeld konstituiert ist, und - eine zweite Magnetismus-Sensorelementgruppe (2b), die durch ein oder mehrere Magnetismus-Sensorelemente (21e-21g) zum Detektieren von Variation in dem durch die zweite Magnetskala (1b) gebildeten Magnetfeld konstituiert ist, wobei die Magnetismus-Sensorvorrichtung (2) dafür ausgelegt ist, Messergebnisse, welche eine Variation in den Magnetfeldern während der Relativbewegung angeben, die parallel durch die jeweiligen Magnetismus-Sensorelemente (21a-21g) ausgegeben werden, welche die erste Magnetismus-Sensorelementgruppe (2a) und die zweite Magnetismus-Sensorelementgruppe (2b) konstituiert, auszugeben; wobei ein Verhältnis einer Anzahl n von Magnetismus-Sensorelementen (21a-21d) in der ersten Magnetismus-Sensorelementgruppe (2a) zu einer Anzahl m von Magnetismus-Sensorelementen (21e-21g) in der zweiten Magnetismus-Sensorelementgruppe (2b) gleich einem Verhältnis eines Kehrwerts der Anzahl k von Magnetpolen auf der ersten Magnetskala (1a) zu einem Kehrwert der Anzahl k + 2 von Magnetpolen auf der zweiten Magnetskala (1b) ist; und wobei die Magnetismus-Sensorelemente (21a-21g) angeordnet sind, durch - Einstellen eines Anordnungsintervalls zwischen den Magnetismus-Sensorelementen (21a-21d) der ersten Magnetismus-Sensorelementgruppe (2a) bei P1, so dass Ausgangswellenformen von jeweils durch die Magnetismus-Sensorelemente (21a-21d) der ersten Magnetismus-Sensorelementgruppe (2a) ausgegebenen Signalen voneinander sukzessive um eine Phase P1 = λ1/n abweichen, welche durch Dividieren der Länge λ1 eines Magnetpols der ersten Magnetskala (1a) gleichermaßen durch die Anzahl n von Magnetismus-Sensorelementen (21a-21d) ermittelt wird, und - Einstellen eines Anordnungsintervalls zwischen den Magnetismus-Sensorelementen (21e-21g) der zweiten Magnetismus-Sensorelementgruppe (2b) bei P2, so dass Ausgangswellenformen von jeweils durch die Magnetismus-Sensorelemente (21e-21g) der zweiten Magnetismus-Sensorelementgruppe (2b) ausgegebenen Signalen voneinander sukzessive um eine Phase P2 = λ2/m abweichen, welche durch Dividieren der Länge λ2 eines Magnetpols der zweiten Magnetskala (1b) gleichermaßen durch die Anzahl m von Magnetismus-Sensorelementen (21e-21g) ermittelt wird.
2. Magnetpositions-Detektionsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei entweder die Anzahl n von Magnetismus-Sensorelementen (21a-21d) in der ersten Magnetismus-Sensorelementgruppe (2a) mit einem Wert i multipliziert wird, um so auf eine Anzahl n_multi eingestellt werden, oder die Anzahl m von Magnetismus-Sensorelementen (21e-21g) in der zweiten Magnetismus-Sensorelementgruppe (2b) mit einem Wert j multipliziert wird, um so auf eine Anzahl m_multi eingestellt zu werden, oder die Anzahl n von Magnetismus-Sensorelementen (21a-21d) in der ersten Magnetismus-Sensorelementgruppe (2a) mit dem Wert i und die Anzahl m von Magnetismus-Sensorelementen (21e-21g) in der zweiten Magnetismus-Sensorelementgruppe (2b) mit dem Wert j multipliziert sind, um so auf die Anzahl n_multi und die Anzahl m_multi eingestellt zu werden, wobei der Wert i und der Wert j natürliche Zahlen sind, wenn die Anzahl n von Magnetismus-Sensorelementen (21a-21d) in der ersten Magnetismus-Sensorelementgruppe (2a) auf die Anzahl n_multi eingestellt ist, ein Anordnungsintervall P1_multi zwischen den Magnetismus-Sensorelementen (21a-21d) in der ersten Magnetismus-Sensorelementgruppe (2a) auf ein gleichförmiges Intervall P1_multi = P1/i eingestellt wird, und wenn die Anzahl m von Magnetismus-Sensorelementen (21e-21g) in der zweiten Magnetismus-Sensorelementgruppe (2b) auf die Anzahl m_multi eingestellt wird, ein Anordnungsintervall P2_multi zwischen den Magnetismus-Sensorelementen (21e-21g) in der zweiten Magnetismus-Sensorelementgruppe (2b) auf ein gleichförmiges Intervall P2_multi = P2/j eingestellt wird, und wenn die Anzahl n von Magnetismus-Sensorelementen (21a-21d) in der ersten Magnetismus-Sensorelementgruppe (2a) und die Anzahl m von Magnetismus-Sensorelementen (21e-21g) in der zweiten Magnetismus-Sensorelementgruppe (2b) jeweils auf die Anzahl n_multi und die Anzahl m_multi eingestellt wird, das Anordnungsintervall P1_multi zwischen den Magnetismus-Sensorelementen (21a-21d) in der ersten Magnetismus-Sensorelementgruppe (2a) auf ein gleichförmiges Intervall P1_multi = P1/i eingestellt wird, und das Anordnungsintervall P2_multi zwischen den Magnetismus-Sensorelementen (21e-21g) in der zweiten Magnetismus-Sensorelementgruppe (2b) auf ein gleichförmiges Intervall P2_multi = P2/j eingestellt ist.
3. Magnetpositions-Detektionsvorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei eine Positionsdetektionslänge, über welche die Positionen der Magnetismus-Sensorelemente (21a-21d) in der ersten Magnetismus-Sensorelementgruppe (2a) auf der ersten Magnetskala (1a) detektiert werden, auf L1 eingestellt ist, eine Positionsdetektionslänge, über welche die Positionen der Magnetismus-Sensorelemente (21e-21g) in der zweiten Magnetismus-Sensorelementgruppe (2b) auf der zweiten Magnetskala detektiert werden, auf L2 eingestellt ist, der Wert i oder der Wert j ein Teiler des anderen ist, und wenn eine Positionsdetektionsauflösung, an welcher die Positionen der Magnetismus-Sensorelemente (21a-21d) in der ersten Magnetismus-Sensorelementgruppe (2a) auf der ersten Magnetskala (1a) detektiert werden, auf δ1_multi eingestellt wird, und eine Positionsdetektionsauflösung, an welcher die Positionen der Magnetismus-Sensorelemente (21e-21g) in der zweiten Magnetismus-Sensorelementgruppe (2b) auf der zweiten Magnetskala (1b) detektiert werden, auf δ2_multi eingestellt wird, die Anzahl n_multi, die Anzahl m_multi, das Anordnungsintervall P1_multi, das Anordnungsintervall P2_multi, die Positionsdetektionsauflösung δ1_multi und die Positionsdetektionsauflösung δ2_multi jeweils erfüllen $${\text{n}}_{\text{multi}}=\left(\text{k}+2\right)/2\times \text{i},$$

   

   $${\text{m}}_{\text{multi}}=\text{k}/2\times \text{j},$$

   

   $$\text{P}{1}_{\text{multi}}=\text{L}1/\text{n}/\text{k}/\text{i},$$

   

   $$\text{P}{2}_{\text{multi}}=\text{L}2/\text{m}/\left(\text{k}+2\right)/\text{j},$$

   

   $$\mathrm{\delta }{1}_{\text{multi}}=\text{L}1/\text{n}/\text{k}/\text{i},\text{und}$$

   

   $$\mathrm{\delta }{2}_{\text{multi}}=\text{L}2/\text{m}/\left(\text{k}+2\right)/\text{j}.$$

   
4. Magnetpositions-Detektionsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Magnetskala (1A) eine ringförmige Form hat, die Bewegungsrichtung eine Umfangsrichtung ist, und die Positionsrechenvorrichtung (3) Rotationswinkel des Magnetismus-Sensorelements (21a-21g) auf der Magnetskala (1A) als die Absolutpositionen der Magnetismus-Sensorelemente (21a-21g) auf der Magnetskala (1A) detektiert.
5. Magnetpositions-Detektionsvorrichtung gemäß Anspruch 4, wobei, wenn eine Positionsdetektion an einem Teil der ringförmigen Form durchgeführt wird, ein Verhältnis eines Positionsdetektionsbereichs zu einem Umfang auf r eingestellt ist, und eine Positionsdetektionsauflösung, auf welche die Positionen der Magnetismus-Sensorelemente (21a-21d) in der ersten Magnetismus-Sensorelementgruppe (2a) auf der ersten Magnetskala (41a) detektiert werden, auf δ1 eingestellt ist und eine Positionsdetektionsauflösung, an welcher die Positionen der Magnetismus-Sensorelemente (21e-21g) in der zweiten Magnetismus-Sensorelementgruppe (2b) auf der zweiten Magnetskala (41n) detektiert werden, auf δ2 eingestellt ist, die Anzahl n, die Anzahl m, das Anordnungsintervall P1, das Anordnungsintervall P2, die Positionsdetektionsauflösung δ1 und die Positionsdetektionsauflösung δ2 jeweils erfüllen $$\text{n}=\left(\text{k}+2\right)/2\times \text{r},$$

   

   $$\text{m}=\text{k}/2\times \text{r},$$

   

   $$\text{P}1=360/\text{n}/\text{k}\times \text{r},$$

   

   $$\text{P}2=360/\text{m}/\left(\text{k}+2\right)\times \text{r},$$

   

   $$\mathrm{\delta }1=360/\text{n}/\text{k}\times \text{r},\text{und}$$

   

   $$\mathrm{\delta }2=360/\text{m}/\left(\text{k}+2\right)\times \text{r}.$$

   
6. Magnetpositions-Detektionsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei, wenn während einer ersten Operation, nachdem eine Stromversorgung eingeschaltet ist, die Positionsrechenvorrichtung die Absolutposition basierend auf durch die Magnetismus-Sensorelemente (21a-21g) der ersten Magnetismus-Sensorelementgruppe (2a) und der zweiten Magnetismus-Sensorelementgruppe (2b) ausgegebene Ausgangssignale berechnet, und während einer zweiten Operation und danach der ersten Operation folgend, die Positionsrechenvorrichtung (3) die Absolutposition basierend auf einem Wert berechnet, der durch Inkrementieren oder Dekrementieren des während der ersten Operation ermittelten Absolutwerts und den durch die Magnetismus-Sensorelemente (21a-21g) entweder der ersten Magnetismus-Sensorelementgruppe (2a) oder der zweiten Magnetismus-Sensorelementgruppe (2b) ausgegebenen Ausgangssignalen ermittelt wird.
7. Magnetpositions-Detektionsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Magnetismus-Sensorelemente (21a-21n) auf einem einzelnen Halbleiterchip (22) montiert sind.
8. Magnetpositions-Detektionsverfahren, das durch eine Magnetpositions-Detektionsvorrichtung verwendet wird, wobei die Magnetpositions-Detektionsvorrichtung beinhaltet: eine Magnetskala (1), welche durch eine erste Magnetskala (1a), auf der N-Magnetpole und S-Magnetpole einer gleichförmigen Länge λ1 abwechselnd in einer Bewegungsrichtung angeordnet sind, und eine zweite Magnetskala (1b), welche parallel zur ersten Magnetskala (1a) vorgesehen ist, und auf welcher N-Magnetpole und S-Magnetpole einer gleichförmigen Länge λ2 abwechselnd in der Bewegungsrichtung angeordnet sind, gebildet ist; eine Magnetismus-Sensorvorrichtung (2), die über entsprechende Luftspalten hinweg gegenüberliegend der ersten Magnetskala (1a) und der zweiten Magnetskala (1b) angeordnet ist, und welche ausgelegt ist, sich in der Bewegungsrichtung relativ zur ersten Magnetskala (1a) und zur zweiten Magnetskala (1b) durch Magnetfelder zu bewegen, die durch die erste Magnetskala (1a) und die zweite Magnetskala (1b) gebildet werden, während die Luftspalten aufrechterhalten werden, und unter Verwendung von Magnetismus-Sensorelementen (21a-21g) eine Variation in dem Magnetfeldern während der Relativbewegung zu messen; und eine Positionsrechenvorrichtung (3), welche ausgelegt ist, die Absolutpositionen der Magnetismus-Sensorelemente (21a-21g) auf der Magnetskala (1) aus Ausgabewerten der Magnetismus-Sensorelemente (21a-21g), ausgegeben durch die Magnetismus-Sensorvorrichtung (2), zu berechnen, wobei eine Gesamtanzahl von Magnetpolen, welche durch Addieren entsprechender Anzahlen der N-Magnetpole und der S-Magnetpole, die auf der ersten Magnetskala (1a) enthalten sind, k ist, und eine Gesamtanzahl von Magnetpolen, welche durch Zusammenaddieren entsprechender Anzahlen der N-Magnetpole und der S-Magnetpole, die in der zweiten Magnetskala (1b) enthalten sind, k + 2 ist, wobei eine Differenz zwischen den entsprechenden Anzahlen von Magnetpolen 2 ist; wobei die Magnetismus-Sensorvorrichtung (2) umfasst: - eine erste Magnetismus-Sensorelementgruppe (2a), die durch ein oder mehrere Magnetismus-Sensorelemente (21a-21d) zum Detektieren der Variation im durch die erste Magnetskala (1a) gebildeten Magnetfeld konstituiert ist, und - eine zweite Magnetismus-Sensorelementgruppe (2b), die durch ein oder mehrere Magnetismus-Sensorelemente (21e-21g) zum Detektieren von Variation in dem durch die zweite Magnetskala (1b) gebildeten Magnetfeld konstituiert ist, wobei die Magnetismus-Sensorvorrichtung (2) dafür ausgelegt ist, Messergebnisse, welche eine Variation in den Magnetfeldern während der Relativbewegung angeben, die parallel durch die jeweiligen Magnetismus-Sensorelemente (21a-21g) ausgegeben werden, welche die erste Magnetismus-Sensorelementgruppe (2a) und die zweite Magnetismus-Sensorelementgruppe (2b) konstituiert, auszugeben; wobei ein Verhältnis einer Anzahl n von Magnetismus-Sensorelementen (21a-21d) in der ersten Magnetismus-Sensorelementgruppe (2a) zu einer Anzahl m von Magnetismus-Sensorelementen (21e-21g) in der zweiten Magnetismus-Sensorelementgruppe (2b) gleich einem Verhältnis eines Kehrwerts der Anzahl k von Magnetpolen auf der ersten Magnetskala (1a) zu einem Kehrwert der Anzahl k + 2 von Magnetpolen auf der zweiten Magnetskala (1b) ist; und wobei die Magnetismus-Sensorelemente (21a-21g) angeordnet sind, durch Einstellen eines Anordnungsintervalls zwischen den Magnetismus-Sensorelementen (21a-21g) der ersten Magnetismus-Sensorelementgruppe (2a) bei P1, so dass Ausgangswellenformen von jeweils durch die Magnetismus-Sensorelemente (21a-21d) der ersten Magnetismus-Sensorelementgruppe (2a) ausgegebenen Signalen voneinander sukzessive um eine Phase P1 = λ1/n abweichen, welche durch Dividieren der Länge λ1 eines Magnetpols der ersten Magnetskala (1a) gleichermaßen durch die Anzahl n von Magnetismus-Sensorelementen (21a-21d) ermittelt wird, und - Einstellen eines Anordnungsintervalls zwischen den Magnetismus-Sensorelementen (21e-21g) der zweiten Magnetismus-Sensorelementgruppe (2b) bei P2, so dass Ausgangswellenformen von jeweils durch die Magnetismus-Sensorelemente (21e-21g) der zweiten Magnetismus-Sensorelementgruppe (2b) ausgegebenen Signalen voneinander sukzessive um eine Phase P2 = λ2/m abweichen, welche durch Dividieren der Länge λ2 eines Magnetpols der zweiten Magnetskala gleichermaßen durch die Anzahl m von Magnetismus-Sensorelementen ermittelt wird; wobei das Magnetpositions-Detektionsverfahren die nachfolgenden Schritte umfasst, die durch die Positionsrechenvorrichtung (3) ausgeführt werden: einen Hi/Lo-Bestimmungsschritt zum Digitalisieren von n + m Ausgangswerten, die parallel durch die jeweiligen Magnetismus-Sensorelemente (21a-21g) der Magnetismus-Sensorvorrichtung (2) ausgegeben sind, durch Bestimmen, ob die Ausgangswerte Hi oder Lo sind, und Ausgeben der digitalisierten Ausgangswerte als n + m Hi/Lo-Ausgaben; einen Speicherschritt zum Speichern, in einer Speichereinheit einer Datentabelle, in welcher eine Beziehung zwischen der die Absolutpositionen der Magnetismus-Sensorelemente (21a-21g) auf der Magnetskala (1) anzeigenden Information und Mustern der n + m Hi/Lo-Ausgaben vorab definiert ist, und einen Positionsrechenschritt zum Berechnen, auf Basis der in der Speichereinheit im Speicherschritt gespeicherten Datentabelle, der Absolutpositionen der Magnetismus-Sensorelemente (21a-21g) auf der Magnetskala (1), welche den in dem Hi/Lo-Bestimmungsschritt ausgegebenen n + m Hi/Lo-Ausgaben korrespondieren.

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