JP2021173749A - 誘導式角度測定機構 - Google Patents

Abstract

【課題】受信導体路によって受信された信号から高調波をフィルタ除去することにより、相対角度位置の正確な決定が可能な誘導式角度測定機構を提供する。【解決手段】導体路群ＴＧはそれぞれ、測定方向Ｕを横切って延びている第１、第２、第３、および第４の導体路区間を有している。第１の導体路区間と第２の導体路区間も、第３の導体路区間と第４の導体路区間も、電気的に相互に結合している。１つの導体路群ＴＧ内では、第１の導体路区間が第３の導体路区間に対し、および第４の導体路区間が第２の導体路区間に対し、それぞれ測定方向Ｕに間隔をあけてずれて配置されており、この間隔は、４以上の自然数で割った中心間距離ＴＰに相当する。この角度測定機構は、励磁トラックと、少なくとも２つの受信導体路を備えた受信トラックとを有する走査要素をさらに含んでおり、この受信導体路は、正弦波形の軌道を有している。【選択図】図２

Description

本発明は、請求項１に記載の相対角度位置を決定するための誘導式角度測定機構に関する。

誘導式角度測定機構は、例えば２つの互いに対して相対的に回転可能な機械部分の角度位置を決定するための角度測定機器として使用される。誘導式角度測定機構ではしばしば、励磁トラックと、例えば導体路の形態での受信トラックとが、共通のたいていは多層のプリント基板上に施されており、このプリント基板が、例えば角度測定機器の固定子と固定的に結合している。このプリント基板に対向してスケール要素が存在しており、このスケール要素上には目盛構造が施されており、かつスケール要素は角度測定機器の回転子と回転不能に結合されている。励磁トラックに、時間と共に交番する励磁電流が印加されると、受信トラック内で、回転子と固定子の相対回転中に角度位置に依存する信号が生成される。この信号はその後、評価電子機器内でさらに処理される。

このような誘導式角度測定機構はしばしば、電気駆動装置のための測定機器として、相応の機械部分の相対運動または相対位置の決定に用いられる。この場合には、後続電子機器の生成された角度位置値が、駆動装置の制御のために、相応のインターフェイス構成を介して供給される。

本出願人のＥＰ２３２９２２５Ｂ１では、平均値を出すことにより、とりわけ第３次の、低くされた高調振動または高調波を有する比較的厳密な測定結果が達成される誘導式角度測定機構が説明されている。

ＥＰ０９０９９５５Ａ２からは、回転子要素に短絡配線を有する誘導式角度センサが知られており、短絡配線は受信コイルによって走査可能であり、この受信コイルは、比較的長い真っ直ぐ延びる区間を有している。

ＥＰ２３２９２２５Ｂ１ ＥＰ０９０９９５５Ａ２

本発明の基礎となる課題は、受信導体路によって受信された信号から高調波をフィルタ除去することにより、相対角度位置の正確な測定が可能な誘導式角度測定機構を提供することである。

この課題は本発明により、請求項１の特徴によって解決される。
この誘導式角度測定機構は、走査要素およびスケール要素を備えている。スケール要素は、軸の周りを取り巻いている目盛トラックを含んでおり、この目盛トラックは複数の導体路群を有しており、これらの導体路群は、電気的に結合しており、かつ隣接する導体路群が測定方向に中心間距離を有するように測定方向に並んで配置されている。導体路群はそれぞれ、第１の導体路区間、第２の導体路区間、第３の導体路区間、および第４の導体路区間を有している。この４つの導体路区間は、測定方向を横切って、つまり測定方向に直交する方向成分をもって延びている。測定方向はしばしば、軸に対する、つまり軸の周りを回っている周方向に相当する。第１の導体路区間と第２の導体路区間が電気的に相互に結合している。同様に第３の導体路区間と第４の導体路区間が電気的に相互に結合している。１つの導体路群内では、第１の導体路区間が第３の導体路区間に対し、測定方向に間隔をあけてずれて配置されている。加えて１つの導体路群内では、第４の導体路区間が第２の導体路区間に対し、（同じ）間隔をあけてずれて配置されている。この間隔は、４以上の自然数Ｍで割った中心間距離に相当するよう寸法決定されている。走査要素は、励磁トラックと、少なくとも２つの受信導体路を備えた受信トラックとを有しており、この受信導体路は、正弦波形で周りを取り巻いており空間的に周期的で、中心間距離に相当する周期長をもつ軌道を有している。

この装置を使って、受信導体路により、妨害または干渉する高調波（又は、倍音）成分を実質的には有さない信号が生成可能であり、この正弦波形の受信導体路は真っ直ぐな区間を有さない。

通常は、走査要素とスケール要素は互いに対向して配置されており、かつ軸方向または径方向に延びている空隙によって互いから離隔している。受信導体路はしばしば、互いに対して位相ずれ（例えば９０°の位相ずれ）を有するように配置されている。

この誘導式角度測定機構は、走査要素が２つの励磁トラックを有しており、この励磁トラックがそれぞれ少なくとも１つの導体路を含むように構成されることが有利であり、この励磁トラックは測定方向に延びており、つまり測定方向に沿って延びている。これに加え、受信トラックは励磁トラックの間に配置されている。角度測定機構は電子回路をさらに含んでおり、この電子回路により励磁トラック内で励磁電流が生成可能である。少なくとも２つの励磁トラック内の励磁電流が、ある特定の時点で同方向に流れていることが有利である。

本発明のさらなる形態では、自然数Ｍが６以上である。
以下では、中心間距離および導体路区間の間隔を、角度で、つまり度もしくは周角の一部分でかまたは弧度（ラジアン）で提示する。

１つの導体路群とは、以下ではとりわけスケール要素上の一領域のことであり、この領域内では、中心間距離ＴＰに相当する広がりをもつ測定方向の一区間にわたって、当該区間が中心間距離ＴＰまたはその整数倍の角度を回転した場合と一致する導体路区間の軌道が、とりわけ導体路全体の軌道が存在している。したがってスケール要素は、中心間距離ＴＰに相当する周期で周期的に繰り返し配置された区間、詳しくは導体路群を有している。導体路群は、電気的に直列に相互に結合されており、したがって電気的に閉じた目盛トラックが存在しており、とりわけ導体路群は、特に継目なく形成された導体路の部分領域であり得る。

導体路群は、その中にある導体路区間の軌道が、径方向に延びる対称軸に対して軸対称であるように形成され得る。
スケール要素は、４つの導体路区間が軸に対してそれぞれ径方向の方向成分をもつ方向に延びているように形成されることが有利である。

目盛トラックが、個数Ｎの導体路群を有することが有利であり、その際、中心間距離ＴＰは、周角を導体路群の個数Ｎで割った値に相当し、つまりＴＰ＝３６０°／Ｎである。同じ意味で、この考察は弧度でも実施でき、その場合、ＴＰ＝２π／Ｎである。

本発明の有利な一形態によれば、１つの導体路群内の２つの直接的には隣接していない導体路区間の測定方向の間隔は、中心間距離の半分に相当する。とりわけ、１つの導体路群内では、第１の導体路区間が第４の導体路区間に対し、測定方向に中心間距離の半分に相当する間隔をあけてずれて配置されている。加えて１つの導体路群内では、第３の導体路区間が第２の導体路区間に対し、中心間距離の半分に相当する間隔をあけてずれて配置されている。

有利なのは、第１の導体路区間および第２の導体路区間ならびに第１の結合導体路区間および第２の結合導体路区間が、第１の導体路の区間であることである。さらに、第１の導体路区間と第２の導体路区間は、第１の結合導体路区間および第２の結合導体路区間により、直列に電気的に相互に結合している。第３の導体路区間および第４の導体路区間ならびに第３の結合導体路区間および第４の結合導体路区間は、第２の導体路の区間であり、この第３の導体路区間と第４の導体路区間は、第３の結合導体路区間および第４の結合導体路区間により、直列に電気的に相互に結合している。

結合導体路区間が、測定方向に平行な方向成分をもつ方向に延びていることが有利である。
４つの導体路区間が平らな面に配置されることが有利である。

本発明のさらなる形態では、結合導体路区間は測定方向において、導体路区間に対して径方向の内側および径方向の外側に交互に配置されている。
その代わりに導体路区間は、周りを取り巻いている面、例えば円筒体の側面にも配置され得る。この場合には、４つの導体路区間は、（（回転）軸に対して）軸方向の方向成分をもつ方向に延びている。この場合、スケール要素が湾曲面を有しており、この湾曲面に目盛トラックが配置されている。この場合、導体路群は、その中にある導体路区間の軌道が、（回転）軸に平行に延びる対称軸に対して軸対称であるように形成され得る。

本発明のさらなる一形態によれば、４つの導体路区間が、測定方向に３００μｍ未満、とりわけ２００μｍ未満、または１５０μｍ未満の幅を有している。
本発明のさらなる形態では、導体路群が、４つの導体路区間に加えて、それぞれ第５の導体路区間、第６の導体路区間、第７の導体路区間、および第８の導体路区間を有している。第５の導体路区間と第６の導体路区間が電気的に相互に結合している。同様に第７の導体路区間と第８の導体路区間が電気的に相互に結合している。１つの導体路群内では、第１の導体路区間が第５の導体路区間に対し、測定方向に間隔をあけてずれて配置されており、かつ第３の導体路区間が第７の導体路区間に対し、測定方向に間隔をあけてずれて配置されている。このそれぞれの間隔は、６以上の自然数Ｍで割った中心間距離に相当する。

第１の導体路区間と第５の導体路区間との間の間隔が、第３の導体路区間と第７の導体路区間との間の間隔と同じ大きさであることが有利である。
とりわけ、４つの導体路区間が平らな面に配置される場合、少なくとも２つの受信導体路が平らな面に配置されることが有利であり、これに関してはとりわけ、少なくとも２つの受信導体路の面が、４つの導体路区間の面に対して軸方向にずれて配置されている。

本発明の有利な形成形態は従属請求項から読み取られる。
本発明による誘導式角度測定機構のさらなる詳細および利点は、添付の図に基づく複数の例示的実施形態の以下の説明から明らかである。

第１の例示的実施形態による走査要素の平面図である。 第１の例示的実施形態によるスケール要素の平面図である。 第１の例示的実施形態によるスケール要素の詳細図である。 第２の例示的実施形態によるスケール要素の詳細図である。 第３の例示的実施形態によるスケール要素の詳細図である。 第４の例示的実施形態によるスケール要素の詳細図である。 第５の例示的実施形態による走査要素の平面図である。 第５の例示的実施形態によるスケール要素の平面図である。

本発明が、走査要素１（図１）と、相対的に軸Ａの周りを回転可能なスケール要素２（図２）またはスケールとの間の角度位置φを捕捉するために決定された角度測定機構に基づいて説明され、これに関し、軸Ａは、図ではそれぞれの図平面に直交して方向づけられている。したがって測定方向Ｕとして周方向が定義され得る。

走査要素１は、複数の層を有するプリント基板として実施されており、かつスケール要素２の走査に用いられる。図１に示した走査要素１は、受信トラック１．１内に配置された４つの受信導体路１．１１、１．１２、１．１３、１．１４と、励磁トラック１．３、１．４とを有している。とりわけ、受信導体路１．１１、１．１２、１．１３、１．１４は、励磁トラック１．３、１．４の径方向の間に配置されている。これに加え、受信導体路１．１１、１．１２、１．１３、１．１４は、貫通ビアを有する異なる平面で延びており、これにより交点で望ましくない短絡が回避される。示した例示的実施形態では、プリント基板構造内で少なくとも２つの層が設けられている。受信導体路１．１１、１．１２、１．１３、１．１４は、実質的に正弦波形にまたは正弦波状に形成された、空間的に周期的な軌道を有している。これに関し、関連する正弦波線の（図１の受信導体路１．１１、１．１２、１．１３、１．１４上の矢印によって示された）横座標ｘは、軸Ａの周りの円形の線に沿って延びている。ここで紹介している例示的実施形態では、受信導体路１．１１、１．１２、１．１３、１．１４の各々が、正弦波周期全体を１６回（１６・２πもしくは１６・３６０°）経て延びており、または周りを取り巻いている横座標ｘが、１６・２πもしくは１６・３６０°もしくは１６・ＰＬの長さを有している。受信導体路１．１１、１．１２、１．１３、１．１４は、互いに対して相対的に測定方向Ｕに沿ってずれている。ここで紹介している例示的実施形態では、隣接する受信導体路１．１１、１．１２、１．１３、１．１４は互いに対し、正弦波周期全体の１／８（横座標ｘに対してはπ／４または４５°）ずれて配置されている。受信導体路１．１１、１．１２、１．１３、１．１４は、最終的に９０°移相した信号をもたらし得るように電気的に接続されている。ここで紹介している例示的実施形態では、受信導体路１．１１、１．１２、１．１３、１．１４はそれぞれ、円形の線に沿って１６回の周期を有しており、したがって受信導体路１．１１、１．１２、１．１３、１．１４の各々は、２２．５°の周期長ＰＬを有している。以下では、周方向または測定方向Ｕにおける長さを角度寸法によって提示する。

図２では、スケール要素２が平面図で示されている。スケール要素２は、図示した例示的実施形態ではエポキシ樹脂から製造された基材から成っており、かつ基材上では、目盛トラックＴＳ１内に第１の導体路２．１および第２の導体路２．２が配置されている。第１の導体路２．１および第２の導体路２．２の材料として、示した例では銅が、基材上に施された。導体路２．１および第２の導体路２．２はそれぞれ１５０μｍの幅を有している。

目盛トラックＴＳ１は、軸Ａを中心としており、かつ軸Ａの周りを測定方向Ｕに取り巻いて配置されている。第１の導体路２．１および第２の導体路２．２は、蛇行状の軌道を有しており、かつ継目がない。

目盛トラックＴＳ１（つまり帰属の第１の導体路２．１および第２の導体路２．２）は、いわゆる導体路群ＴＧに区分され得る。ここで紹介している例示的実施形態では、目盛トラックＴＳ１が全部で１６個の導体路群ＴＧを含んでおり、導体路群ＴＧの中心間距離ＴＰは２２．５°（３６０°／１６）または弧度では０．３９（２π／１６）である。したがって、ここで紹介している例示的実施形態では、スケール要素２上の中心間距離ＴＰは走査要素１上の周期長ＰＬに相当する。

ＰＬ＝ＴＰ
導体路群ＴＧは、目盛トラックＴＳ１上にある区間であって、この区間は中心間距離ＴＰに相当する角度間隔にわたって延びている。隣接する導体路群ＴＧでは、それらの１つを軸Ａの周りで中心間距離ＴＰに相当する分だけ回転させたとすると、第１の導体路２．１および第２の導体路２．２の軌道が一致するようになっている。

図３では、１つの導体路群ＴＧが詳細に示されている。１つの導体路群ＴＧは、径方向の線Ｒの間で周方向に延びており、径方向の線Ｒの間隔も２２．５°（２・ＴＰ／２）である。このような導体路群ＴＧは、紹介している例示的実施形態では、第１の導体路区間２．１１、第２の導体路区間２．１２、第３の導体路区間２．２１、および第４の導体路区間２．２２を有しており、この４つの導体路区間２．１１、２．１２；２．２１、２．２２は、測定方向Ｕを横切って、つまり軸Ａに対して径方向に延びており、かつそれぞれ１５０μｍの幅を有している。図３では、導体路区間２．１１、２．１２；２．２１、２．２２の幅が、少し錐状に、軸Ａに向かって減少していく幅で示されている。この形状の場合、幅１５０μｍは、導体路区間２．１１、２．１２；２．２１、２．２２の最大幅のことである。４つの導体路区間２．１１、２．１２；２．２１、２．２２は、２つの導体路区間ペアＰ１１１２、Ｐ２１２２に割り当てられ得る。したがって第１の導体路２．１は、導体路区間ペアＰ１１１２に割り当てられた２つの径方向の導体路区間２．１１、２．１２、すなわち、第１の導体路区間２．１１および第２の導体路区間２．１２を有している。第２の導体路２．２は、導体路区間ペアＰ２１２２に割り当てられた２つの径方向の導体路区間２．２１、２．２２（ここでは第３の導体路区間２．２１および第４の導体路区間２．２２）を有している。第１の導体路２．１および第２の導体路２．２は、結合導体路区間２．１３、２．１４、２．２３、２．２４をさらに有しており、この結合導体路区間２．１３、２．１４、２．２３、２．２４は、ここで紹介している例示的実施形態では、周方向または測定方向Ｕに延びており、かつ１つの導体路区間ペアＰ１１１２、Ｐ２１２２内の径方向の導体路区間２．１１、２．１２；２．２１、２．２２を電気的に相互に結合している。とりわけ、第１の導体路２．１は第１の結合導体路区間２．１３および第２の結合導体路区間２．１４を含んでおり、したがって第１の導体路区間２．１１と第２の導体路区間２．１２は、第１および第２の結合導体路区間２．１３、２．１４により、直列に電気的に相互に結合している。同様に第２の導体路２．２は第３の結合導体路区間２．２３および第４の結合導体路区間２．２４を含んでいる。第３の結合導体路区間２．２３および第４の結合導体路区間２．２４により、第３の導体路区間２．２１と第４の導体路区間２．２２が直列に電気的に相互に結合している。

つまり目盛トラックＴＳ１は、非導電性目盛領域が間に配置された導電性導体路区間２．１１、２．１２；２．２１、２．２２の周期的シーケンスから成っている。１つの同じ導体路２．１、２．２に属する導体路区間２．１１、２．１２；２．２１、２．２２は、直列接続で相互に電気的に結合している。

異なる導体路区間ペアＰ１１１２、Ｐ２１２２に属する径方向の導体路区間２．１１、２．１２；２．２１、２．２２はそれぞれ、周方向に間隔ｄ１２をあけてずれて配置されている。それゆえにつまり、第１の導体路２．１の直接的に隣接する２つの径方向の導体路区間２．１１、２．１２は、第２の導体路２．２の２つの径方向の導体路区間２．２１、２．２２に対し、それぞれ周方向に間隔ｄ１２をあけてずれて配置されている。つまり１つの導体路群ＴＧ内では、第１の導体路区間２．１１が第３の導体路区間２．２１に対し、および第４の導体路区間２．２２が第２の導体路区間２．１２に対し、それぞれ測定方向Ｕに間隔ｄ１２をあけてずれて配置されている。間隔ｄ１２は、ここで紹介している例示的実施形態では、１／６ＴＰである。したがって間隔ｄ１２は、自然数Ｍ、ここではＭ＝６で割った中心間距離ＴＰに相当する。

ｄ１２＝ＴＰ／６
第１の導体路２．１の第１の導体路区間２．１１は、第４の導体路区間２．２２に対し、すなわち、第１の導体路区間２．１１に対して直接的には隣接せずに配置されておりかつ第２の導体路２．２に属している第４の導体路区間２．２２に対し、測定方向Ｕに間隔ｄ１１２２をあけてずれて配置されている。同様に第２の導体路２．２の第３の導体路区間２．２１は、第２の導体路区間２．１２に対し、すなわち、第３の導体路区間２．２１に対して直接的には隣接せずに配置されておりかつ第１の導体路２．１に属している第２の導体路区間２．１２に対し、測定方向Ｕに間隔ｄ２１１２をあけてずれて配置されている。これに関し、間隔ｄ１１２２も間隔ｄ２１１２も、中心間距離ＴＰの半分に相当する。

ｄ１１２２＝ｄ２１１２＝ＴＰ／２
径方向の線Ｒの間で、導体路区間２．１１、２．１２；２．２１、２．２２は、真ん中の径方向に延びる対称軸に対して軸対称に配置されている。結合導体路区間２．１３、２．１４、２．２３、２．２４も、径方向の線Ｒの間で軸対称に配置されている。

組み立てられた状態では、走査要素１とスケール要素２は軸方向に向かい合っており、したがって軸Ａは両方の要素の中心点を通って延びており、かつスケール要素２と走査要素１が相対的に回転すると、受信導体路１．１１、１．１２、１．１３、１．１４内で、それぞれの角度位置に依存する信号が誘導効果によって生成可能である。相応の信号が形成されるための前提条件は、励磁トラック１．３、１．４が、走査される目盛トラックＴＳ１の領域内で、時間と共に変化する電磁励起場を生成することである。図示した例示的実施形態では、励磁トラック１．３、１．４が、平行平面で、電流を通す複数の個別導体路として形成されている。走査要素１は、例えばＡＳＩＣチップを含む電子回路を有している。走査要素１のこの電子回路は、評価要素としてだけでなく、励磁コントロール要素としても働き、この励磁コントロール要素のコントロール下で励磁電流が生成され、励磁電流はその後、励磁トラック１．３、１．４または個別導体路を流れる。したがって両方の励磁トラック１．３、１．４は、１つの同じ励磁コントロール要素によって通電される。

励磁トラック１．３、１．４にどれも同方向で励磁電流が流れると、それぞれの励磁トラック１．３、１．４の周りに管状または円筒形に方向づけられた電磁場が形成される。この生じている電磁場の力線は、同心円の形態で励磁トラック１．３、１．４の周りを延びており、この力線の方向は、既知のように励磁トラック１．３、１．４内の電流方向に依存している。これに関し、励磁トラック１．３、１．４の電流方向Ｉ１３、Ｉ１４（図１）または励磁トラック１．３、１．４の相応の接続は、同方向に選択されるべきであり、したがって受信トラック１．１の領域内の力線は逆方向に方向づけられている。励磁トラック１．３、１．４内の電流フローにより、スケール要素２の第１の導体路２．１および第２の導体路２．２内でそれぞれ電流が誘導され、この誘導された電流はそれぞれ電流方向Ｉ２１、Ｉ２２（図２）を有している。スケール要素２の第１の導体路２．１内の電流方向Ｉ２１および第２の導体路２．２内の電流方向Ｉ２２は互いに対して平行（ただし、反対方向すなわち逆平行ではない）である。励磁電流は交流なので、電流方向Ｉ１３、Ｉ１４；Ｉ２１、Ｉ２２に関連する考察は、１つの同じ時点にしか当てはまらない。

第１の導体路２．１および第２の導体路２．２は、蛇行状に、互いに入り組んで延びている。とりわけ、当該導体路区間２．１１、２．１２；２．２１、２．２２の間隔ｄ１２、ｄ１１２２、ｄ２１１２の寸法決定により、受信導体路１．１１、１．１２、１．１３、１．１４の正弦波形の軌道と関連して、ここで紹介している例示的実施形態では、受信導体路１．１１、１．１２、１．１３、１．１４によって生成される信号はほとんど第３調波（又は、倍音）を有しておらず、かつ偶数次調波を実際的には有していない。これにより、角度位置値の決定に関して補間誤差が最小化される。

図４に基づいて、本発明のさらなる一実施形態（第２の例示的実施形態）を説明する。この実施形態は、それぞれ平行な軌道をもつ結合導体路区間２．１３、２．１４、２．２３、２．２４（図３）の代わりに、ここでは全誘導電流が流れ得る一体的な結合導体路区間２．２３’、２．２４’が設けられている点で、第１の例示的実施形態とは実質的に異なっている。

図５の第３の例示的実施形態によれば、目盛トラックＴＳ１が、第１の導体路２．１および第２の導体路２．２だけでなく第３の導体路２．３および第４の導体路２．４も含み得る。それに応じてこの例示的実施形態では、測定方向Ｕを横切って、つまり軸Ａに対して径方向に延びている８つの導体路区間２．１１、２．１２；２．２１、２．２２；２．３１、２．３２；２．４１、２．４２が存在している。それゆえにここでは、導体路群ＴＧは、追加的にそれぞれ第５の導体路区間２．３１、第６の導体路区間２．３２、第７の導体路区間２．４１、および第８の導体路区間２．４２を有している。

この場合、１つの導体路群ＴＧ内では、第１の導体路区間２．１１が第５の導体路区間２．３１に対し、測定方向Ｕに間隔ｄ１３をあけてずれて配置されている。加えて第３の導体路区間２．２１が第７の導体路区間２．４１に対し、測定方向Ｕに間隔ｄ２４をあけてずれて配置されている。

図３の第１の例示的実施形態に対して付加された導体路区間２．３１、２．３２；２．４１、２．４２も、２つの導体路区間ペアＰ３１３２、Ｐ４１４２に割り当てられ得る。したがって第３の導体路２．３は、導体路区間ペアＰ３１３２に割り当てられた２つの径方向の導体路区間２．３１、２．３２を有しており、かつ第４の導体路２．４は、導体路区間ペアＰ４１４２に割り当てられた２つの径方向の導体路区間２．４１、２．４２を有している。第３の導体路２．３および第４の導体路２．４も、結合導体路区間２．３３、２．３４、２．４３、２．４４をさらに有しており、この結合導体路区間２．３３、２．３４、２．４３、２．４４は、ここで紹介している例示的実施形態では、周方向に延びており、かつ１つの導体路区間ペアＰ３１３２、Ｐ４１４２内の径方向の導体路区間２．３１、２．３２；２．４１、２．４２を電気的に相互に結合している。つまり目盛トラックＴＳ１は、この例示的実施形態でも、非導電性目盛領域が間に配置された導電性導体路区間２．１１、２．１２；２．２１、２．２２；２．３１、２．３２；２．４１、２．４２の周期的シーケンス（配列）から成っている。第１の導体路２．１および第２の導体路２．２の導体路区間２．１１、２．２１の間隔または導体路区間２．１２、２．２２の間隔ｄ１２は、この例示的実施形態でも、１／６ＴＰ（自然数Ｍ＝６）である。したがって、
ｄ１２＝ＴＰ／６
である。

さらに、第１の導体路２．１または第３の導体路２．３の導体路区間２．１１、２．３１の間隔ｄ１３または導体路区間２．１２、２．３２の間隔ｄ１３は、１／１０ＴＰ（自然数Ｍ＝１０）であり、したがって、
ｄ１３＝ＴＰ／１０
である。

さらにｄ２４＝ｄ１３、つまり
ｄ２４＝ＴＰ／１０
である。

これに加えて第３の例示的実施形態でも、１つの導体路群ＴＧの２つの直接的には隣接していない導体路区間２．１１、２．１２；２．２１、２．２２；２．３１、２．３２；２．４１、２．４２は、それぞれ中心間距離ＴＰの半分に相当する間隔を有している。

第３の導体路２．３の第５の導体路区間２．３１は、第４の導体路区間２．２２に対し、すなわち、第５の導体路区間２．３１に対して直接的には隣接せずに配置されておりかつ第２の導体路２．２に属している第４の導体路区間２．２２に対し、測定方向Ｕに間隔ＴＰ／２をあけてずれて配置されている。同じことが、例えば第２の導体路区間２．１２と第７の導体路区間２．４１にも当てはまる（間隔ＴＰ／２）。

すべての導体路２．１〜２．４は蛇行状に延びており、かつ互いに入り組んでいる。ここで紹介している例示的実施形態では、受信導体路１．１１、１．１２、１．１３、１．１４によって生成される信号から、第３調波だけでなく第５調波も、およびすべての偶数次調波がフィルタリングされる。

図６では、スケール要素２の代替的な一形態（第４の例示的実施形態）が示されている。そこでは第１の例示的実施形態に倣って２つの導体路２．１、２．２が設けられており、この場合、第１の導体路２．１および第２の導体路２．２は、電気的に互いに分離した導体として形成されているのではなく、つまり電気的に純粋に並列に配置されているのではなく、直列に接続されている。このためにスケール要素２のプリント基板の２つの平面上にまたは第２の銅層を使って、結合導体路２．５、２．６が配置されている。結合導体路２．５、２．６は、マイクロビア（極小径の接続穴）を使って両方の導体路２．１、２．２を、それらが直列に相互に結合するように結合している。この配置は、とりわけ導体路２．１、２．２内で異なる電流が流れ得ることを阻止するという利点を有している。このような効果（異なる大きさの電流）は、高調波フィルタリングまたは調波のフィルタリングを制限し得る。

第５の例示的実施形態が、図７および図８に示されている。図７によれば、ここでは走査要素１が追加的にもう１つのさらなる内側の受信トラック１．２を含んでおり、内側の受信トラック１．２は、４つの受信導体路１．２１、１．２２、１．２３、１．２４を含んでいる。受信導体路１．２１、１．２２、１．２３、１．２４は、実質的に正弦波形にまたは正弦波状に形成された、空間的に周期的な軌道を有しており、これに関し、正弦波線の横座標は、軸Ａの周りの円形の線に沿って延びている。受信導体路１．２１、１．２２、１．２３、１．２４は、第１の例示的実施形態に倣って配置されており、つまり互いに対して相対的に４５°ずれており、したがって相応の電気接続の場合、９０°移相した信号をもたらし得る。内側の受信トラック１．２の受信導体路１．２１、１．２２、１．２３、１．２４はそれぞれ、円形の線に沿って３回の周期を有している。

そのうえ第５の例示的実施形態による走査要素１は、複数の励磁導線または励磁導体路を含むさらなる励磁トラック１．５を含んでいる。励磁トラック１．５の電流方向は、励磁トラック１．３、１．４の電流方向に対して反対の方向に選択されるべきである。

図８に示しているように、第５の例示的実施形態によるスケール要素２は、さらなる内側の目盛トラックＴＳ２を含んでいる。内側の目盛トラックＴＳ２は、図示した実施形態では、導電性材料、ここでは銅が施された目盛領域２．７から成っている。目盛領域２．７の間には、導電性材料は配置されていない。

受信トラック１．１により、相対角度位置に関する比較的高分解の角度位置値が生成可能であり、その一方でさらなる受信トラック１．２により、比較的粗い角度位置値が生成可能である。電子回路内で、細かい角度位置値と比較的粗い角度位置値との関連付けが行われ、その結果として高分解の絶対角度位置値が回路によって生成される。

１ 走査要素
１．１ 受信トラック
１．１１、１．１２、１．１３、１．１４ 受信導体路
１．３、１．４ 励磁トラック
２ スケール要素
２．１ 第１の導体路
２．１１ 第１の導体路区間
２．１２ 第２の導体路区間
２．１３、２．２３’ 第１の結合導体路区間
２．１４、２．２４’ 第２の結合導体路区間
２．２ 第２の導体路
２．２１ 第３の導体路区間
２．２２ 第４の導体路区間
２．２３、２．２３’ 第３の結合導体路区間
２．２４、２．２４’ 第４の結合導体路区間
２．３１ 第５の導体路区間
２．３２ 第６の導体路区間
２．４１ 第７の導体路区間
２．４２ 第８の導体路区間
Ａ 軸
ｄ１２、ｄ１１２２、ｄ２１１２、ｄ１３、ｄ２４ 間隔
ＰＬ 周期長
ＴＧ 導体路群
ＴＰ 中心間距離
ＴＳ１ 目盛トラック
Ｕ 測定方向

Claims (12)

1. 走査要素（１）およびスケール要素（２）を備えた誘導式角度測定機構であって、
   − 前記スケール要素（２）が、軸（Ａ）の周りを取り巻いている目盛トラック（ＴＳ１）を含んでおり、前記目盛トラック（ＴＳ１）が複数の導体路群（ＴＧ）を有しており、前記導体路群（ＴＧ）が、電気的に結合しており、かつ隣接する導体路群（ＴＧ）が測定方向（Ｕ）に中心間距離（ＴＰ）を有するように測定方向（Ｕ）に並んで配置されており、
   前記導体路群（ＴＧ）がそれぞれ、
   第１の導体路区間（２．１１）、第２の導体路区間（２．１２）、第３の導体路区間（２．２１）、および第４の導体路区間（２．２２）を有しており、前記導体路区間（２．１１、２．１２；２．２１、２．２２）が、測定方向（Ｕ）を横切って延びており、
   前記第１の導体路区間（２．１１）と前記第２の導体路区間（２．１２）が電気的に相互に結合しており、かつ
   前記第３の導体路区間（２．２１）と前記第４の導体路区間（２．２２）が電気的に相互に結合しており、
   １つの導体路群（ＴＧ）内では、
   前記第１の導体路区間（２．１１）が前記第３の導体路区間（２．２１）に対向し、および
   前記第４の導体路区間（２．２２）が前記第２の導体路区間（２．１２）に対し、それぞれ測定方向（Ｕ）に間隔（ｄ１２）をあけてずれて配置されており、
   前記間隔（ｄ１２）が、４以上の自然数（Ｍ）で割った前記中心間距離（ＴＰ）に相当し、
   − 前記走査要素（１）が、励磁トラック（１．３、１．４）と、少なくとも２つの受信導体路（１．１１、１．１２、１．１３、１．１４）を備えた受信トラック（１．１）とを有しており、前記受信導体路（１．１１、１．１２、１．１３、１．１４）が、正弦波形で、前記中心間距離（ＴＰ）に相当する周期長（ＰＬ）をもつ軌道を有している、誘導式角度測定機構。
2. 請求項１に記載の誘導式角度測定機構であって、前記角度測定機構は、前記走査要素（１）が少なくとも２つの励磁トラック（１．３、１．４）を有しており、前記励磁トラック（１．３、１．４）がそれぞれ少なくとも１つの導体路を含むように構成されており、前記励磁トラック（１．３、１．４）が測定方向（Ｕ）に延びており、かつ前記受信トラック（１．１）が前記励磁トラック（１．３、１．４）の間に配置されており、
   前記角度測定機構が電子回路をさらに含んでおり、前記電子回路により前記励磁トラック（１．３、１．４）内で励磁電流が生成可能である、誘導式角度測定機構。
3. 請求項２に記載の誘導式角度測定機構であって、少なくとも２つの励磁トラック（１．３、１．４）内の前記励磁電流が、ある特定の時点で同方向に流れている、誘導式角度測定機構。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載の誘導式角度測定であって、前記自然数（Ｍ）が６以上である、誘導式角度測定。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載の誘導式角度測定機構であって、前記目盛トラック（ＴＳ１）が、個数（Ｎ）の導体路群（ＴＧ）を有しており、かつ前記中心間距離（ＴＰ）が、周角を導体路群（ＴＧ）の前記個数（Ｎ）で割った値に相当する、誘導式角度測定機構。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載の誘導式角度測定機構であって、１つの導体路群（ＴＧ）の２つの直接的には隣接していない導体路区間（２．１１、２．１２；２．２１、２．２２）の測定方向（Ｕ）の間隔（ｄ１１２２、ｄ２１１２）が、前記中心間距離（ＴＰ）の半分に相当する、誘導式角度測定機構。
7. 請求項１から６のいずれか一項に記載の誘導式角度測定機構であって、
   前記第１の導体路区間（２．１１）および前記第２の導体路区間（２．１２）ならびに第１の結合導体路区間（２．１３、２．２３’）および第２の結合導体路区間（２．１４、２．２４’）が、第１の導体路（２．１）の区間であり、前記第１の導体路区間（２．１１）と第２の導体路区間（２．１２）が、前記第１の結合導体路区間（２．１３、２．２３’）および前記第２の結合導体路区間（２．１４、２．２４’）により、直列に電気的に相互に結合しており、かつ
   前記第３の導体路区間（２．２１）および前記第４の導体路区間（２．２２）ならびに第３の結合導体路区間（２．２３、２．２３’）および第４の結合導体路区間（２．２４、２．２４’）が、第２の導体路（２．２）の区間であり、前記第３の導体路区間（２．２１）と前記第４の導体路区間（２．２２）が、前記第３の結合導体路区間（２．２３、２．２３’）および前記第４の結合導体路区間（２．２４、２．２４’）により、直列に電気的に相互に結合している、誘導式角度測定機構。
8. 請求項１から７のいずれか一項に記載の誘導式角度測定機構であって、
   前記第１の導体路区間（２．１１）および前記第２の導体路区間（２．１２）ならびに第１の結合導体路区間（２．１３、２．２３’）および第２の結合導体路区間（２．１４．２．２４’）が、第１の導体路（２．１）の区間であり、前記第１の導体路区間（２．１１）と第２の導体路区間（２．１２）が、前記第１の結合導体路区間（２．１３、２．２３’）および前記第２の結合導体路区間（２．１４、２．２４’）により、直列に電気的に相互に結合しており、かつ
   前記結合導体路区間（２．１３、２．１４、２．２３、２．２４；２．２３’、２．２４’）が、測定方向（Ｕ）に平行な方向成分をもつ方向に延びている、誘導式角度測定機構。
9. 請求項１から８のいずれか一項に記載の誘導式角度測定機構であって、
   前記第１の導体路区間（２．１１）および前記第２の導体路区間（２．１２）ならびに第１の結合導体路区間（２．１３、２．２３’）および第２の結合導体路区間（２．１４、２．２４’）が、第１の導体路（２．１）の区間であり、前記第１の導体路区間（２．１１）と第２の導体路区間（２．１２）が、前記第１の結合導体路区間（２．１３、２．２３’）および前記第２の結合導体路区間（２．１４、２．２４’）により、直列に電気的に相互に結合しており、かつ
   前記結合導体路区間（２．１３、２．１４、２．２３、２．２４；２．２３’、２．２４’）が測定方向（Ｕ）において、前記導体路区間（２．１１、２．１２；２．２１、２．２２）に対して径方向の内側および径方向の外側に交互に配置されている、誘導式角度測定機構。
10. 請求項１から９のいずれか一項に記載の誘導式角度測定機構であって、４つの導体路区間（２．１１、２．１２；２．２１、２．２２）が、測定方向（Ｕ）に３００μｍ未満、とりわけ２００μｍ未満の幅を有している、誘導式角度測定機構。
11. 請求項１から１０のいずれか一項に記載の誘導式角度測定機構であって、前記導体路群（ＴＧ）がそれぞれ第５の導体路区間（２．３１）、第６の導体路区間（２．３２）、第７の導体路区間（２．４１）、および第８の導体路区間（２．４２）を有しており、前記導体路区間（２．３１、２．３２；２．４１、２．４２）が、測定方向（Ｕ）を横切って延びており、
    前記第５の導体路区間（２．３１）と前記第６の導体路区間（２．３２）が電気的に相互に結合しており、かつ
    前記第７の導体路区間（２．４１）と前記第８の導体路区間（２．４２）が電気的に相互に結合しており、
    １つの導体路群（ＴＧ）内では、
    前記第１の導体路区間（２．１１）が前記第５の導体路区間（２．３１）に対し、測定方向（Ｕ）に間隔（ｄ１３）をあけてずれて配置されており、かつ
    前記第３の導体路区間（２．２１）が前記第７の導体路区間（２．４１）に対し、測定方向（Ｕ）に間隔（ｄ２４）をあけてずれて配置されており、
    前記それぞれの間隔（ｄ１３、ｄ２４）が、６以上の自然数（Ｍ）で割った前記中心間距離（ＴＰ）に相当する、誘導式角度測定機構。
12. 請求項１１に記載の誘導式角度測定機構であって、前記第１の導体路区間（２．１１）と前記第５の導体路区間（２．３１）との間の前記間隔（ｄ１３）が、前記第３の導体路区間（２．２１）と前記第７の導体路区間（２．４１）との間の前記間隔（ｄ２４）と同じ大きさである、誘導式角度測定機構。
    

Images