DE202010018201U1

DE202010018201U1 - Anordnung von Spulen für die Bestimmung von Ort und Ausrichtung eines Magnetfeldsensors

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Publication number: DE202010018201U1
Application number: DE202010018201.8U
Authority: DE
Original assignee: CARSTENS MEDIZINELEKTRONIK GmbH
Current assignee: CARSTENS MEDIZINELEKTRONIK GmbH
Priority date: 2010-02-19
Filing date: 2010-02-19
Publication date: 2014-09-08
Anticipated expiration: 2020-02-20
Also published as: DE102010002145A1

Abstract

Anordnung (1) von Spulen (2 bis 10) für die Bestimmung von Ort und Ausrichtung eines Magnetfeldsensors in einem an die Anordnung (1) angrenzenden Messraum (11), wobei die Spulen (2 bis 10) in einem kartesischen Koordinatensystem mit einem Ursprung (28) in dem Messraum (11) aufeinander abgestimmte Ortsvektoren (23, 26) ihrer Spulenmittelpunkte und Richtungsvektoren ihrer Spulenachsen (12 bis 20) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass von den im Folgenden definierten neun Spulen (2 bis 10) mindestens sieben vorhanden sind: – drei Zentralspulen (2 bis 4) mit zueinander orthogonalen Ortsvektoren (23, 26) und zueinander orthogonalen Richtungsvektoren, wobei der Richtungsvektor jeder Zentralspule (2 bis 4) orthogonal zu ihrem Ortsvektor (24, 26) verläuft, und – sechs Satellitenspulen (5 bis 10), von denen jeweils zwei einer der Zentralspulen (2 bis 4) zugeordnet und in einander entgegen gesetzten, orthogonal zu dem Ortsvektor (23, 26) der zugehörigen Zentralspule (2 bis 4) verlaufenden Richtungen (22, 24) von der zugehörigen Zentralspule (2 bis 4) angeordnet sind, wobei die einander entgegen gesetzten Richtungen (22, 24) der drei Paare von Satellitenspulen (5 bis 10) orthogonal zueinander verlaufen und wobei die Richtungsvektoren der Satellitenspulen jeweils – unter einem Pitchwinkel (21) zu der Richtung der Satellitenspule (5 bis 10) von der zugehörigen Zentralspule (2 bis 4) von 135 bis 15° zu dem Messraum (11) hin und – in einer von dieser Richtung (22, 24) und dem Ortsvektor (23) der zugehörigen Zentralspule aufgespannten Ebene verlaufen, wobei mindestens die drei Zentralspulen (2 bis 4) vorhanden sind und zu jeder Zentralspule (2 bis 4) mindestens eine Satellitenspule (5 bis 10) vorhanden ist und wobei die generischen Winkelangaben ”orthogonal”, ”in entgegen gesetzten Richtungen” und ”in der Ebene” jeweils einen Winkelfehler von maximal ± 30° zulassen.

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung von Spulen für die Bestimmung von Ort und Ausrichtung eines Magnetfeldsensors in einem an die Anordnung angrenzenden Messraum mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Schutzanspruchs 1.
Mit einer derartigen Anordnung von Spulen können insbesondere der Ort und die Ausrichtung eines solchen Magnetfeldsensors bestimmt werden, der für optische Messverfahren nicht zugänglich ist. Zum Beispiel können der Ort und die Ausrichtung eines Magnetfeldsensors in Form einer Spule oder eines Hallsensors erfasst werden, der an der Zunge eines Probanden angebracht ist, um die Bewegungen der Zunge des Probanden beim Sprechen zu erfassen. Dies ist aber nur eine mögliche Anwendung einer derartigen Anordnung von Spulen.
Es ist hervorzuheben, dass sich die vorliegende Erfindung nicht mit Anordnungen von Spulen befasst, die nur für die Bestimmung von Ort und Ausrichtung eines Magnetfeldsensors innerhalb einer Ebene geeignet sind. Vielmehr geht es darum, sowohl den Ort als auch die Ausrichtung des Magnetfeldsensors innerhalb eines dreidimensionalen Messrahmens zu bestimmen.
STAND DER TECHNIK
Die DE 43 00 529 A1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung der räumlichen Anordnung eines richtungsempfindlichen Magnetfeldsensors und dabei auch eine Anordnung von Spulen mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Schutzanspruchs 1. Hier sind sechs Spulen zu einem dreidimensionalen Bezugssystem angeordnet, wobei der Ortsvektor jeder Spule nicht als Linearkombination mit positiven Faktoren der Ortsvektoren der fünf anderen Spulten darstellbar ist und wobei das Skalarprodukt eines beliebigen Richtungsvektors in dem Bezugssystem mit den Richtungsvektoren aller Spulen für höchstens drei Spulen verschwindet. Damit ist sichergestellt, dass aus mit den sechs Spulen in dem Magnetfeldsensor induzierten Signalen der Ort und die Ausrichtung des Magnetfeldsensors an allen Punkten eines Messraums ermittelbar sind, an dessen Umfang die Spulen angeordnet sind. Die tatsächliche Ermittlung von Ort und Ausrichtung des Magnetfeldsensors aus den mit den Spulen der bekannten Anordnung induzierten Signalen ist aber komplex. Zudem ist die Zugänglichkeit des Messraums durch die über seinen Umgang verteilten Spulen eingeschränkt.
Bei einer anderen bekannten Anordnung von sechs Spulen für die Bestimmung von Ort und Ausrichtung eines Magnetfeldsensors sind die Spulen mit ihren Spulenachsen zu einer gleichschenkligen Dreieckspyramide angeordnet. Diese bekannte Anordnung ist zur Platzierung in dem Messraum vorgesehen. Günstige Voraussetzungen für die Bestimmung von Ort und Ausrichtung eines Magnetfeldsensors ergeben sich im Umkreis der Anordnung. Ein geschlossener Messraum neben der Anordnung, in dem Ort und Ausrichtung des Magnetfeldsensors mit hoher Genauigkeit bestimmbar sind, bleibt nur klein. Zudem ist die Auswertung der in dem Magnetfeldsensor induzierten Signale auch hier komplex, und die erreichbare Genauigkeit bei Bestimmung von Ort und Ausrichtung des Magnetfeldsensors weist erhebliche Schwankungen über die Umgebung der Anordnung auf.
Weiter sind Spulenanordnungen bekannt, bei denen die Spulenachsen von zwölf Spulen längs der Kanten eines Würfels ausgerichtet sind. Innerhalb des Würfels sind zwar Ort und Ausrichtung eines Magnetfeldsensors mit vergleichsweise geringer Komplexität genau bestimmbar. Dieser Messraum ist aber nicht besonders gut zugänglich. Zudem ist die Anzahl der Spulen mit 12 recht hoch, wobei zu berücksichtigen ist, dass die mittels der einzelnen Spulen in dem Magnetfeldsensor induzierten Signale unterscheidbar sein müssen.
Aus der US 2008/0033282 A2 ist eine Anordnung von neun Spulen bekannt, um den Ort und die Ausrichtung eines Magnetfeldsensors in einem an die Anordnung angrenzenden Messraum zu bestimmen. Die Spulen weisen drei an den Ecken eines Dreiecks angeordnete Zentralspulen auf, wobei die Spulenachsen in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind. Den Zentralspulen sind jeweils zwei Satellitenspulen zugeordnet, deren Spulenachsen orthogonal zueinander und zu der Spulenachse der zugehörigen Zentralspule verlaufen.
Aus der DE 601 20 051 T2 sind Anordnungen mit neun Spulen bekannt, wobei jeweils drei dieser neun Spulen um ein gemeinsames Zentrum gewickelt sind und dabei zueinander orthogonale und sich in einem Punkt kreuzende Spulenachsen aufweisen. Die drei Spulen jeder Gruppe können auch nebeneinander angeordnet sein, und ihre Spulenachsen müssen nicht genau orthogonal zueinander verlaufen. Auch diese bekannte Spulenanordnung dient zur Bestimmung von Ort und Ausrichtung eines Magnetfeldsensors.
Aus der US 6,073,043 A sind verschiedene Spulenanordnungen mit beispielsweise acht Spulen bekannt, um Ort und Ausrichtung eines Magnetfeldsensors zu ermitteln. Die Spulen sind jeweils paarweise an verschiedenen Orten angeordnet.
AUFGABE DER ERFINDUNG
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung von Spulen für die Bestimmung von Ort und Ausrichtung eines Magnetfeldsensors und einem an die Anordnung angrenzenden Messraum mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Schutzanspruchs 1 aufzuzeigen, bei der über einen gut zugänglichen, geschlossenen Messraum die Bestimmung von Ort und Ausrichtung des Magnetfeldsensors mit gleichmäßig hoher Genauigkeit in weniger komplexer Weise als bislang möglich ist.
LÖSUNG
Die Aufgabe der Erfindung wird durch eine Anordnung von Spulen mit den Merkmalen des unabhängigen Schutzanspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen dieser Anordnung sind in den abhängigen Schutzansprüchen definiert.
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung lehrt eine spezielle Anordnung von neun Spulen, die besonders günstige Verhältnisse für die Bestimmung von Ort und Richtung eines Magnetfeldsensors in einem an die Anordnung der Spulen angrenzenden Messraum bereitstellt. Von den neun Spulen dieser Anordnung können maximal zwei Spulen weggelassen werden. Vorzugsweise sind jedoch alle neun Spulen vorhanden, auch wenn hierdurch Redundanzen bei der Aussage der Signale auftreten, die mit den einzelnen Spulen in dem jeweiligen Magnetfeldsensor induziert werden. Diese Redundanzen stellen eine hohe Genauigkeit bei der Bestimmung von Ort und Ausrichtung des Magnetfeldsensors über den gesamten Messraum sicher, und sie erlauben die Ausbildung von einander äquivalenten oder symmetrischen Teilanordnungen der Anordnung der Spulen, woraus sich grundsätzliche Vereinfachungen bei der Auswertung der in dem Magnetfeldsensor induzierten Signale ergeben. Konkret umfasst die Anordnung der neun Spulen drei Zentralspulen mit zueinander orthogonalen Ortsvektoren ihrer Spulenmittelpunkte und zueinander orthogonalen Richtungsvektoren ihrer Spulenachsen, wobei der Richtungsvektor jeder Zentralspule orthogonal zu ihrem Ortsvektor verläuft, und sechs Satellitenspulen, von denen jeweils zwei einer Zentralspule zugeordnet und in einander entgegen gesetzten, orthogonal zu dem Ortsvektor der zugehörigen Zentralspule verlaufenden Richtungen von der Zentralspule angeordnet sind, wobei die einander entgegen gesetzten Richtungen der drei Paare von Satellitenspulen orthogonal zueinander verlaufen und wobei die Spulenachsen der Satellitenspulen jeweils unter einem Pitchwinkel zu der Richtung der Satellitenspule von der zugehörigen Zentralspule von 135° bis 15° zu dem Messraum hin und in der von dieser Richtung und in einer von dieser Richtung und dem Ortsvektor der zugehörigen Zentralspule aufgespannten Ebene verlaufen. Bei dieser Definition der erfindungsgemäßen Anordnung von Spulen lassen alle generischen Winkelangaben wie ”orthogonal”, ”in entgegen gesetzten Richtungen” und ”in der Ebene”, jeweils einen Winkelfehler von maximal ± 30° zu. Vorzugsweise beträgt der Winkelfehler dieser generischen Winkelangaben jedoch nur maximal ± 10°.
Wenn tatsächlich eine oder sogar zwei der neun Spulen der erfindungsgemäßen Anordnung weggelassen werden, um mit möglichst wenig Spulen auszukommen, so sind aber mindestens die drei Zentralspulen vorhanden und zu jeder Zentralspule ist auch mindestens eine Satellitenspule vorhanden.
Der Abstand jeder Satellitenspule zu der von dem Ortsvektor der zugehörigen Zentralspule definierten Achse ist vorzugsweise maximal so groß wie die Länge dieses Ortsvektors. Noch mehr bevorzugt beträgt der Abstand jeder Satellitenspule zu der von dem Ortsvektor der zugehörigen Zentralspule definierten Achse vom 1,5-fachen des Spulendurchmessers der Satellitenspule bis zu 90% der Länge des Ortsvektors der Zentralspule.
Es wurde bereits angesprochen, dass Symmetrien in der neuen Anordnung von Spulen vorteilhaft sind. Entsprechend können insbesondere die beiden Abstände der einer Zentralspule zugeordneten Satellitenspulen zu der von dem Ortsvektor der Zentralspule definierten Achse gleich groß sein.
Eine besonders gute Zugänglichkeit des Messraums der neuen Anordnung wird erreicht, wenn die Zentralspule und die zugehörigen Satellitenspulen jeweils auf derselben Seite des Messraums angeordnet sind. Dann wird der Messraum nur an drei von sechs Seiten durch die Anordnung der Spulen begrenzt und ist an seinen anderen drei Seiten völlig frei.
Wenn die Zentralspule und die zugehörigen Satellitenspulen jeweils auf derselben Seite des Messraums angeordnet sind, ist es aus Symmetriegründen bevorzugt, wenn die Zentralspule jeweils auf halbem Abstand zwischen den zugehörigen Satellitenspulen angeordnet ist.
Die Länge der Ortsvektoren der Zentralspulen beträgt vorzugsweise 120 bis 200% des Radius des Messraums. D. h., die Zentralspulen weisen durchaus einen gewissen Abstand zu dem Messraum auf, innerhalb dessen optimale Verhältnisse zum Bestimmen von Ort und Ausrichtung des Magnetfeldsensors herrschen.
Aus den jetzt schon wiederholt angesprochenen Symmetriegründen sind die Längen der Ortsvektoren der Zentralspulen vorzugsweise gleich groß.
Die Pitchwinkel der Spulenachsen, der Satellitenspulen betragen vorzugsweise 100° bis 30° und noch mehr bevorzugt 90° bis 40° zu der Richtung der Satellitenspule von dem Ortsvektor der zugehörigen Zentralspule und in Richtung hin zu dem Messraum. D. h., die Spulenachsen der Satellitenspulen sind tendenziell eher von dem Mittelpunkt des Messraums weg geneigt. Idealerweise schneiden die Spulenachsen der Satellitenspulen den Messraum nicht.
Die Spulenachsen der Zentralspulen verlaufen vorzugsweise jeweils orthogonal zu den Richtungen von dem Ortsvektor der Zentralspule zu den zugehörigen Satellitenspulen.
Zur Definition der Lage und Ausrichtung der einzelnen Spulen der neuen Anordnung können diese sämtlich an einer starren, nichtmagnetischen Trägerstruktur angeordnet sein. Dabei ist es bevorzugt, wenn die Längen der Ortsvektoren, der Zentralspulen und/oder die Abstände der Satellitenspulen von dem Ortsvektor der zugehörigen Zentralspule und/oder die Pitchwinkel der Spulenachsen der Satellitenspulen einstellbar sind, um die Spulen der Anordnung für einen jeweils abzudeckenden Messraum optimal justieren zu können.
Die jeweils optimale Justierung der einzelnen Spulen kann unter Beachtung des Kriteriums eines Gütefaktors ermittelt werden. Ein solcher Gütefaktor ist so zu definieren, dass er ein Indiz für die minimale Auflösung des Orts und der Ausrichtung des Magnetfeldsensors in dem jeweiligen Messraum ist. Ein möglicher Gütefaktor ist die Summe über alle Werte (2 – sin(φ_ij))², wobei φ_ij der Winkel zwischen den Feldlinien der Spulen i und j an einem Punkt des Messraums ist und wobei die Summe über alle φ_ij gebildet wird. Der Gütefaktor der Anordnung ist dann der minimale Gütefaktor in dem betrachteten Messraum.
Der Gütefaktor der Anordnung der Spulen für die Bestimmung von Ort und Ausrichtung des Magnetfeldsensors verbessert sich tendenziell, wenn die Anordnung der Spulen im Verhältnis zum Messraum größer wird. Mit im Verhältnis zum Messraum größer werdender Anordnung der Spulen erhöht sich zudem der optimale Abstand zwischen der jeweiligen Zentralspule und den zugehörigen Satellitenspulen.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Schutzansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Die in der Beschreibungseinleitung genannten Vorteile von Merkmalen und von Kombinationen mehrerer Merkmale sind lediglich beispielhaft und können alternativ oder kumulativ zur Wirkung kommen, ohne dass die Vorteile zwingend von erfindungsgemäßen Ausführungsformen erzielt werden müssen. Weitere Merkmale sind den Zeichnungen – insbesondere den dargestellten Geometrien und den relativen Abmessungen mehrerer Bauteile zueinander sowie deren relativer Anordnung und Wirkverbindung – zu entnehmen. Die Kombination von Merkmalen unterschiedlicher Ausführungsformen der Erfindung oder von Merkmalen unterschiedlicher Schutzansprüche ist ebenfalls abweichend von den gewählten Rückbeziehungen der Schutzansprüche möglich und wird hiermit angeregt. Dies betrifft auch solche Merkmale, die in separaten Zeichnungen dargestellt sind oder bei deren Beschreibung genannt werden. Diese Merkmale können auch mit Merkmalen unterschiedlicher Schutzansprüche kombiniert werden. Ebenso können in den Schutzansprüchen aufgeführte Merkmale für weitere Ausführungsformen der Erfindung entfallen.
KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher erläutert und beschrieben. Dabei zeigt
1 eine Anordnung von neun Spulen in einer perspektivischen Ansicht mit Blickrichtung von jenseits der Anordnung auf dem Messraum; und
2 eine Ansicht der Anordnung gemäß 1 mit Blickrichtung längs des Ortsvektors einer Zentralspule durch den Messraum, wobei bei einer Satellitenspule ein Pitchwinkel ungleich 90° eingestellt ist.
FIGURENBESCHREIBUNG
1 zeigt eine Anordnung 1 von insgesamt neun Spulen 2 bis 10. Dabei handelt es sich um drei Zentralspulen 2 bis 4, die von dem Mittelpunkt eines an die Anordnung 1 angrenzenden kugelförmigen Messraums 11 als Ursprung eines kartesischen Koordinatensystems aus betrachtet, zueinander orthogonale Ortsvektoren aufweisen. Jeder Zentralspule 2 bis 4 ist dabei ein Paar von Satellitenspulen 5 und 6 bzw. 7 und 8 bzw. 9 und 10 zugeordnet. Die Spulenachsen 12 bis 14 der Zentralspulen 2 bis 4 verlaufen ebenfalls orthogonal zueinander und jeweils orthogonal zu dem Ortsvektor der zugehörigen Zentralspule sowie orthogonal zu den Richtungen in denen die der jeweiligen Zentralspule zugeordneten Satellitenspulen von der Zentralspule aus angeordnet sind. Die Satellitenspulen 6 bis 10 sind in den genannten Paaren in einander entgegen gesetzten, orthogonal zu dem Ortsvektor der zugehörigen Zentralspule verlaufenden Richtungen jeweils neben der zugehörigen Zentralspule angeordnet, wobei die einander entgegen gesetzten Richtungen der drei Paare von Satellitenspulen 5 und 6 bzw. 7 und 8 bzw. 9 und 10 orthogonal zueinander verlaufen. Die Spulenachsen 16 bis 20 der Satellitenspulen 6 bis 10 verlaufen gemäß 1 jeweils parallel zu dem Ortsvektor der zugehörigen Zentralspule. Ausreichend ist jedoch ein Verlauf innerhalb der jeweils von dem Ortsvektor der Zentralspule und den Richtungen von der Zentralspule zu den zugehörigen Satellitenspulen aufgespannten Ebene.
Für die Satellitenspule 7 skizziert 2 einen Pitchwinkel 21 zwischen der Spulenachse 17 und der Richtung 22 von der zugehörigen Zentralspule 3 zu der Satellitenspule 7 von weniger als 90° in Richtung zu dem Messraum 11 hin, woraus auch ein Winkel zwischen der Spulenachse 17 und dem vom Ursprung 28 des Messraums 11 ausgehenden Ortsvektor 23 der Zentralspule 3 resultiert. Insbesondere verhindert der Pitchwinkel 21, dass die Spulenachse 17 durch den Messraum 11 verläuft. Dies ist hier zwar auch bei der Spule 8 nicht der Fall, deren Spulenachse 18 unter einem rechten Winkel zu der Richtung 24 von der Zentralspule 3 zu der Satellitenspule 8 verläuft, doch liegt dies nur daran, dass der Messraum 11 mit vergleichsweise kleinem Radius 25 dargestellt ist, der nur etwa 60% der Länge der Ortsvektors 23 beträgt. Wenn jedoch ein größerer Messraum 11 mit einem Radius 25 von beispielsweise 80% des Ortsvektors 23 zugrunde gelegt wird, würde die Spulenachse 18 den Messraum 11 bereits schneiden. Dem könnte alternativ auch dadurch begegnet werden, dass der Abstand der Satellitenspule 8 von der Zentralspule 3 in der Richtung 24 vergrößert wird. Vorzugsweise ist die Anordnung 1 der Spulen 2 bis 10 möglichst symmetrisch. Dies schließt ein, dass alle Satellitenspulen 5 bis 10, zumindest aber die jeweils einer Zentralspule 2 bis 4 zugeordneten Satellitenspulen 5 und 6 bzw. 7 und 8 bzw. 9 und 10 gleiche Pitchwinkel 21 aufweisen. Ebenso sind die Ortsvektoren 24, 26 aller Zentralspulen 2 bis 4 vorzugsweise gleich lang, und auch die Abstände aller Satellitenspulen 5 bis 10 von den zugehörigen Zentralspulen 2 bis 4. Während der Messraum 11 kein Gegenstand ist, sondern nur den Raum definiert, in dem unter Verwendung der Anordnung 1 der Spulen 2 bis 10 Ort und Ausrichtung eines richtungsempfindlichen Magnetfeldsensors bestimmt werden können, sind die Spulen 2 bis 10 vorzugsweise an einer starren, nichtmagnetischen Trägerstruktur 27 gelagert.
Bezugszeichenliste

1: Anordnung
2: Zentralspule
3: Zentralspule
4: Zentralspule
5: Satellitenspule
6: Satellitenspule
7: Satellitenspule
8: Satellitenspule
9: Satellitenspule
10: Satellitenspule
11: Messraum
12: Spulenachse
13: Spulenachse
14: Spulenachse
15: Spulenachse
16: Spulenachse
17: Spulenachse
18: Spulenachse
19: Spulenachse
20: Spulenachse
21: Pitchwinkel
22: Richtung
23: Ortsvektor
24: Richtung
25: Radius
26: Ortsvektor
27: Struktur
28: Ursprung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 4300529 A1 [0004]
US 2008/0033282 A2 [0007]
DE 60120051 T2 [0008]
US 6073043 A [0009]

Claims

Anordnung (1) von Spulen (2 bis 10) für die Bestimmung von Ort und Ausrichtung eines Magnetfeldsensors in einem an die Anordnung (1) angrenzenden Messraum (11), wobei die Spulen (2 bis 10) in einem kartesischen Koordinatensystem mit einem Ursprung (28) in dem Messraum (11) aufeinander abgestimmte Ortsvektoren (23, 26) ihrer Spulenmittelpunkte und Richtungsvektoren ihrer Spulenachsen (12 bis 20) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass von den im Folgenden definierten neun Spulen (2 bis 10) mindestens sieben vorhanden sind: – drei Zentralspulen (2 bis 4) mit zueinander orthogonalen Ortsvektoren (23, 26) und zueinander orthogonalen Richtungsvektoren, wobei der Richtungsvektor jeder Zentralspule (2 bis 4) orthogonal zu ihrem Ortsvektor (24, 26) verläuft, und – sechs Satellitenspulen (5 bis 10), von denen jeweils zwei einer der Zentralspulen (2 bis 4) zugeordnet und in einander entgegen gesetzten, orthogonal zu dem Ortsvektor (23, 26) der zugehörigen Zentralspule (2 bis 4) verlaufenden Richtungen (22, 24) von der zugehörigen Zentralspule (2 bis 4) angeordnet sind, wobei die einander entgegen gesetzten Richtungen (22, 24) der drei Paare von Satellitenspulen (5 bis 10) orthogonal zueinander verlaufen und wobei die Richtungsvektoren der Satellitenspulen jeweils – unter einem Pitchwinkel (21) zu der Richtung der Satellitenspule (5 bis 10) von der zugehörigen Zentralspule (2 bis 4) von 135 bis 15° zu dem Messraum (11) hin und – in einer von dieser Richtung (22, 24) und dem Ortsvektor (23) der zugehörigen Zentralspule aufgespannten Ebene verlaufen, wobei mindestens die drei Zentralspulen (2 bis 4) vorhanden sind und zu jeder Zentralspule (2 bis 4) mindestens eine Satellitenspule (5 bis 10) vorhanden ist und wobei die generischen Winkelangaben ”orthogonal”, ”in entgegen gesetzten Richtungen” und ”in der Ebene” jeweils einen Winkelfehler von maximal ± 30° zulassen.
Anordnung (1) von Spulen (2 bis 10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die generischen Winkelangaben jeweils einen Winkelfehler von maximal ± 10° zulassen.
Anordnung (1) von Spulen (2 bis 4) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand jeder Satellitenspule (5 bis 10) zu der von dem Ortsvektor (23) der zugehörigen Zentralspule (2 bis 4) definierten Achse maximal so groß ist wie die Länge des Ortsvektors (24, 26).
Anordnung (1) von Spulen (2 bis 10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand jeder Satellitenspule (5 bis 10) zu der von dem Ortsvektor (23, 26) der zugehörigen Zentralspule (2 bis 4) definierten Achse vom 1,5-fachen des Spulendurchmessers der Satellitenspule (5 bis 10) bis 90% der Länge des Ortsvektors (23) der Zentralspule (2 bis 4) beträgt.
Anordnung (1) von Spulen (2 bis 10) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Abstände der einer Zentralspule (2 bis 4) zugeordneten Satellitenspulen (5 bis 10) zu der von dem Ortsvektor (23) der Zentralspule (2 bis 4) definierten Achse gleich groß sind.
Anordnung (1) von Spulen (2 bis 10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass jede Zentralspule (2 bis 4) und die zugehörigen Satellitenspulen (5 bis 10) auf derselben Seite des Messraums (11) angeordnet sind.
Anordnung (1) von Spulen (2 bis 10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentralspule (2 bis 4) auf halbem Abstand zwischen den zugehörigen Satellitenspulen (5 bis 10) angeordnet ist.
Anordnung (1) von Spulen (2 bis 10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Längen der Ortsvektoren (23, 26) der Zentralspulen (2 bis 4) 120 bis 200% des Radius des Messraums (11) betragen.
Anordnung (1) von Spulen (2 bis 10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Längen der Ortsvektoren (23, 26) aller Zentralspulen (2 bis 4) gleich groß sind.
Anordnung (1) von Spulen (2 bis 10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pitchwinkel (21) der Spulenachsen (15 bis 20) der Satellitenspulen (5 bis 10) von 100 bis 30°, vorzugsweise von 90 bis 40°, betragen.
Anordnung (1) von Spulen (2 bis 10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulenachsen (15 bis 20) der Satellitenspulen (5 bis 10) den Messraum (11) nicht schneiden.
Anordnung (1) von Spulen (2 bis 10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulenachsen (12 bis 14) der Zentralspulen (2 bis 4) orthogonal zu den Richtungen (22, 24) von dem Ortsvektor (23) der Zentralspule (2 bis 4) zu den zugehörigen Satellitenspulen (5 bis 10) verlaufen.
Anordnung (1) von Spulen (2 bis 10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass alle Spulen (2 bis 10) an einer starren, nicht magnetischen Trägerstruktur (27) angeordnet sind.
Anordnung (1) von Spulen (2 bis 10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Längen der Ortsvektoren (23, 26) der Zentralspulen (2 bis 4) und/oder die Abstände der Satellitenspulen (5 bis 10) von dem Ortsvektor (23) der zugehörigen Zentralspule (2 bis 4) und/oder die Pitchwinkel (21) der Spulenachsen (15 bis 20) der Satellitenspulen (5 bis 10) einstellbar sind.