JPH0843010A - 軸方向および半径方向の動きを検出するモニタシステム - Google Patents

軸方向および半径方向の動きを検出するモニタシステム

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JPH0843010A
JPH0843010A JP7044680A JP4468095A JPH0843010A JP H0843010 A JPH0843010 A JP H0843010A JP 7044680 A JP7044680 A JP 7044680A JP 4468095 A JP4468095 A JP 4468095A JP H0843010 A JPH0843010 A JP H0843010A
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monitor system
axis
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JP7044680A
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Ronald William Kipp
ウィリアム キップ ロナルド
Steven Anthony Marinelli
アンソニー マリネリ スティーブン
Paul Eugene Vaughn
ユージン ボーン ポール
Wayne Alan Fearn
アラン フェーン ウェイン
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Kingsbury Inc
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Crane Co
Kingsbury Inc
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 回転するロータの位置を１０００分の１イン
チのオーダーの精度で検出するシステムであって、ステ
ータおよびロータの筐体に貫通孔を設ける必要のないシ
ステムを提供する。 【構成】 ロータの位置を検出するシステムにおいて、
システムは、ロータの近傍に配置された少なくとも１つ
のインダクタンスセンサと、軸に対するロータの軸方向
の動きの関数として、インダクタンスセンサの出力に変
化を発生する材料と、インダクタンスセンサの出力を分
析する回路とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、発明の名称に示される
ように、軸方向および半径方向の動きを検出するための
システムに関する。より詳しくは、本発明は、回転体の
軸方向および半径方向の動きを、回転速度および方向と
併せて検出する高精度なシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】多くの種類の装置は、軸を中心として回
転する物体を有する。例えば、モータ、ポンプのような
装置は、回転するシャフトを有する。
【０００３】ある具体的な装置としては、キャンドモー
タポンプ（canned motor pump）がある。キャンドモー
タポンプはよく知られているように、ステータおよびロ
ータを有しており、それぞれ別の筐体に封入されてい
る。筐体に封入されている結果、ロータシャフトは簡単
には見えない。そのため、ベアリングの磨耗、シャフト
の動き、シャフトの回転などを検出することは難しい。
しかもキャンドモータポンプは、典型的には、毒性があ
り、かつ／または腐食性のある液体をポンプで送り出す
ために、そのような液体に浸されるように設計されてい
る。キャンドモータポンプは、耐腐食シャフト（coersi
on resistant shaft）を支持するためにスリーブタイプ
のベアリングを使っており、処理液が潤滑剤となる。こ
のような環境においては、スリーブベアリングは、ポン
プで送り出される液体の潤滑度と液体中に含まれる汚染
粒子（particle contaminate）の量とによって決まる速
度で磨耗する。したがって、ポンプを使う者にとって
は、ベアリングの状態を継続的にモニタすることが重要
である。
【０００４】キャンドモータポンプにおいて、回転する
シャフトの物理的な位置を測定するために商業ベースで
用いられる可能性のある方法は、多々存在する。従来技
術によるそのような方法は、光、音、キャパシタンスお
よびうず電流（高周波インダクタンス）を用いるものに
大きく分類できる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来技術においては、次に示す固有の問題があった。例
えば、光学的およびうず電流を用いた測定プローブの場
合は、プローブが、圧力保持筐体（pressure containme
nt can）を貫通していなければならない。さらに、これ
らのタイプのプローブは、非常に過酷な化学的環境、す
なわち処理液に耐えなければならない。キャパシタンス
方式の基本的な制限は、処理液がコンデンサの誘電体に
なるために、処理液の特性が測定の質を決めてしまうこ
とである。音響プローブは、処理液に浸す必要があるこ
とに併せて、ミル（０．００１インチ）オーダーの距離
を測定するときには不正確であるため、取りうる選択肢
とはならない。
【０００６】したがって、キャンドモータポンプのシャ
フト位置を測定するセンサとしての動作基準としては、 １．ミルオーダー未満の精度でシャフト位置を決定でき
ること、 ２．処理液の環境に影響されないこと、 ３．ステータ筐体もロータ筐体も貫通しないこと、が挙
げられる。
【０００７】過去にも、上記基準を満たすセンサを提供
するための試みがなされてきたが、いずれも、完全に満
足のいくものではなかった。例えば、米国特許証4,924,
180号は、封入されたポンプ（sealed pump）の回転する
軸の位置を検出する装置を開示している。しかし、この
装置は、シャフトの半径方向の動きしか検出できない。
シャフトの軸方向の動きは検出できないのである。さら
に半径方向の動きの向きや回転の向きは、それぞれ同じ
ように重要であるのにもかかわらず検出できない。
【０００８】回転するシャフトの位置を検出する従来の
装置がもつ前述の問題点を鑑みれば、回転するシャフト
の軸方向の動きも半径方向の動きも高精度で検出するシ
ステムが、この分野では望まれている。この分野におい
ては、さらに、回転の向きと同様、シャフトの軸方向お
よび半径方向の動きの向きを検出するシステムも望まれ
てきた。さらに、キャンドモータポンプのように多様な
環境においても使用できるだけの柔軟なシステムが望ま
れてきた。
【０００９】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたものであり、その目的とするところは、１０００分
の１インチのオーダーの精度で、例えばロータのような
回転体の半径方向および軸方向の動きを測定できるシス
テムを提供することにある。本発明の他の目的は、ロー
タの回転速度および回転の向きを測定できるシステムを
提供することにある。このようなシステムは、特にステ
ータおよびロータを保護するためにキャンに封入された
モータポンプに適する。またこのようなシステムは、ポ
ンプが液体に浸されるにもかかわらず、シャフトの位
置、向き、速度の情報を提供できる。
【００１０】本発明の他の目的は、モータを使用する処
理液体の環境の影響を受けずに測定できるシステムを提
供することにある。
【００１１】本発明の他の目的は、ステータ筐体および
ロータ筐体に貫通する孔を設ける必要がないシステムを
提供することにある。
【００１２】本発明の他の目的は、測定時のコモンモー
ドノイズをキャンセルできるシステムを提供することに
ある。
【００１３】本発明の他の目的は、システムの動作温度
を測定できるシステムを提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明による軸の周りに
回転する物体の位置を検出するシステムは、該物体の近
傍に配置された少なくとも１つのインダクタンスセンサ
であって、該少なくとも１つのインダクタンスセンサの
それぞれは出力を与えるインダクタンスセンサと、該軸
に対する該物体の軸方向の動きの関数として該少なくと
も１つのインダクタンスセンサの出力に変化を発生す
る、該物体の一部を形成する手段と、該軸方向の動きを
示すシステム出力を発生するために、該少なくとも１つ
のインダクタンスセンサの出力を分析する手段と、を有
しており、そのことにより上記目的が達成される。
【００１５】ある実施例では、前記システムは、前記軸
に垂直な平面に配置された複数のインダクタンスセンサ
を有する。
【００１６】ある実施例では、前記変化を発生する手段
は、前記少なくとも１つのインダクタンスセンサの近傍
に、前記変化を発生する透磁率を有する材料を有する。
【００１７】ある実施例では、前記システムは、前記軸
に垂直な平面に配置された複数の前記インダクタンスセ
ンサを有し、前記材料は、比較的高い透磁率を有する第
１材料を有し、比較的低い透磁率を有する第２材料の間
の該平面に広く配置されている。
【００１８】ある実施例では、前記分析手段は、変化を
発生する手段に依存して、前記軸方向の動きの向きを確
定する。
【００１９】ある実施例では、前記変化を発生する手段
は、前記少なくとも１つのインダクタンスセンサの近傍
の前記物体上に表面を有しており、該表面は前記軸につ
いてテーパが形成されている。
【００２０】ある実施例では、前記システムは、複数の
前記インダクタンスセンサを有し、前記分析手段は、前
記変化を発生する手段に依存して、該インダクタンスセ
ンサに誘導されるコモンモードノイズを低減する手段を
さらに有する。
【００２１】ある実施例では、前記変化を発生する手段
は、対応する前記インダクタンスセンサの近傍にそれぞ
れ表面の対をを有し、該表面のそれぞれは、前記軸につ
いて異なる向きにテーパが形成されており、前記低減す
る手段は、該対応するインダクタンスセンサの１つの出
力から、他の該対応するインダクタンスセンサの出力を
差し引くことによりコモンモードノイズを低減する手段
を有する。
【００２２】ある実施例では、前記変化を発生する手段
は、前記軸に対して前記物体の半径方向の動きに対応し
て前記少なくとも１つのインダクタンスセンサの出力に
変化を発生する手段を有し、前記システムは、該半径方
向の動きを示す出力を発生するために該少なくとも１つ
のインダクタンスセンサの出力を評価する手段をさらに
有する。
【００２３】ある実施例では、前記システムは、複数の
前記インダクタンスセンサを有し、前記評価する手段
は、前記変化を発生する手段に依存して、該インダクタ
ンスセンサに誘導されたコモンモードノイズを低減する
手段を有する。
【００２４】ある実施例では、前記変化を発生する手段
は、前記物体の回転速度の関数として前記少なくとも１
つのインダクタンスセンサの出力に変化を発生する手段
を有し、前記システムは、該回転速度を示す出力を発生
するために該少なくとも１つのインダクタンスセンサの
出力を評価する手段をさらに有する。
【００２５】ある実施例では、前記変化を発生する手段
は、前記物体の回転の向きの関数として前記少なくとも
１つのインダクタンスセンサの出力に変化を発生手段を
さらに有し、前記システムは、該回転の向きを示す出力
を発生するために該少なくとも１つのインダクタンスセ
ンサの出力を評価する手段をさらに有する。
【００２６】ある実施例では、前記少なくとも１つのイ
ンダクタンスセンサは、コイルを有し、該コイルの動作
温度特性を確定する手段をさらに有する。
【００２７】本発明によるステータおよび軸の周りに回
転するロータを有する電気・機械装置のためのモニタシ
ステムは、該ステータの一部として含まれ、該ロータの
近傍に位置した少なくとも１つのインダクタンスセンサ
であって、該少なくとも１つのインダクタンスセンサの
それぞれは出力を発生するインダクタンスセンサと、該
軸に対する該物体の軸方向の動きの関数として該少なく
とも１つのインダクタンスセンサの出力に変化を発生す
る、該物体の一部を形成する手段と、該軸方向の動きを
示すシステム出力を発生するために、該少なくとも１つ
のインダクタンスセンサの出力を分析する手段と、を有
しており、そのことにより上記目的が達成される。
【００２８】ある実施例では、前記システムは、リング
状のステータアセンブリに配置された複数の前記インダ
クタンスセンサを有し、該アセンブリの中心が前記軸に
なるよう配置されており、該軸に垂直な平面に配置され
ている。
【００２９】ある実施例では、前記システムは、リング
状のステータアセンブリの対と、該アセンブリのそれぞ
れに配置された複数の前記インダクタンスセンサとを有
し、該アセンブリの中心が前記軸になるよう配置されて
おり、該軸に垂直な各平面に配置されている。
【００３０】ある実施例では、前記分析手段は、前記ア
センブリの１つに設けられた前記インダクタンスセンサ
の出力と、他の該アセンブリに設けられた該インダクタ
ンスセンサとの間でコモンモードノイズをキャンセルす
る手段を有する。
【００３１】ある実施例では、前記変化を発生する手段
は、前記ロータの周囲に、前記変化を発生する透磁率を
もつ材料を有する。
【００３２】ある実施例では、前記分析手段は、前記変
化を発生する手段に依存して、前記軸方向の動きの向き
を確定する手段を有する。
【００３３】ある実施例では、前記変化を発生する手段
は、前記少なくとも１つのインダクタンスセンサの近傍
の前記ロータに表面を有し、該表面は、前記軸について
テーパが形成されている。
【００３４】ある実施例では、前記システムは、前記軸
について互いにずらされている１対のインダクタンスセ
ンサを有し、前記変化を発生する手段は、該１対のイン
ダクタンスセンサの対応する１つの近傍の前記ロータに
１対の表面を有し、該表面のそれぞれは、該軸について
異なる向きにテーパが形成されており、前記低減する手
段は、該対応するインダクタンスセンサの１つの出力か
ら、他の該対応するインダクタンスセンサの出力を差し
引くことによりコモンモードノイズを低減する手段を有
する。
【００３５】ある実施例では、前記変化を発生する手段
は、前記軸に対して前記物体の半径方向の動きに対応し
て前記少なくとも１つのインダクタンスセンサの出力に
変化を発生する手段を有し、前記システムは、該半径方
向の動きを示す出力を発生するために該少なくとも１つ
のインダクタンスセンサの出力を評価する手段をさらに
有する。
【００３６】ある実施例では、前記変化を発生する手段
は、前記ロータの回転速度の関数として前記少なくとも
１つのインダクタンスセンサの出力に変化を発生する手
段をさらに有し、前記システムは、該回転速度を示す出
力を発生するために該少なくとも１つのインダクタンス
センサの出力を評価する手段をさらに有する。
【００３７】ある実施例では、前記変化を発生する手段
は、前記ロータの回転の向きの関数として前記少なくと
も１つのインダクタンスセンサの出力に変化を発生する
手段をさらに有し、前記システムは、該回転の向きを示
す出力を発生するために該少なくとも１つのインダクタ
ンスセンサの出力を評価する手段をさらに有する。
【００３８】ある実施例では、前記少なくとも１つのイ
ンダクタンスセンサは、コイルを有しており、該コイル
の周囲の動作温度特性を確定する手段をさらに有する。
【００３９】ある実施例では、前記ロータを封入するロ
ータキャンと、前記少なくとも１つのインダクタンスセ
ンサに対して変化を発生する手段とをさらに有する。
【００４０】ある実施例では、前記システムは、前記軸
について互いにずらされている１対のインダクタンスセ
ンサを有し、前記変化を発生する手段は、該１対のイン
ダクタンスセンサの対応する１つの近傍の前記ロータに
１対の表面を有し、該表面のそれぞれは、該軸について
異なる向きにテーパが形成されており、前記低減する手
段は、該対応するインダクタンスセンサの１つの出力か
ら、他の該対応するインダクタンスセンサの出力を差し
引くことによりコモンモードノイズを低減し、感度を増
す手段を有する。
【００４１】ある実施例では、前記分析する手段は、他
の信号に対する、前記少なくとも１つのセンサの出力の
位相を評価する手段を有する。
【００４２】
【作用】本発明によれば、回転体（ロータ）の半径方向
および軸方向の動きがインダクタンスの変化として検出
される。インダクタンスの変化を検出するインダクタン
スセンサは、回転体の軸に垂直な平面に円状に複数個配
置されているので、半径方向の動きは、磁路のギャップ
の変化になり、さらにギャップの変化がインダクタンス
の変化になる。そのため、半径方向の動きを高精度に決
定できる。
【００４３】また複数個のインダクタンスセンサのイン
ダクタンスを合計して測定すると、軸方向の動きも高精
度に決定できる。
【００４４】本発明によれば、回転体に設けられたロー
タラミネーションには、テーパが形成されているので、
回転体が軸方向に動くとロータラミネーションとステー
タラミネーションとの間のギャップが変化する。このギ
ャップの変化は、やはりインダクタンスセンサにインダ
クタンスの変化を生じる。
【００４５】また回転体に設けられたロータラミネーシ
ョンには、相補的な形の２つのテーパが形成されてお
り、２つのテーパに対応する位置にステータラミネーシ
ョンが配置されている。軸方向の動きは、２つのギャッ
プによるインダクタンスの変化で検出される。
【００４６】インダクタンスの変化を検出するときに、
互いに逆位相の複数のコイル対の出力を加算することに
よってコモンモードノイズは打ち消し合う。
【００４７】ロータラミネーションの材料の特性が軸方
向に変化していると、軸方向の動きとインダクタンスと
の関係を線形に近く設定できる。
【００４８】ロータラミネーションに平坦部が設けられ
ると、ロータが回転するときにはギャップが変化し、そ
の結果、インダクタンスセンサによって検出されるイン
ダクタンスも変化する。また、平坦部の深さに複数の種
類があれば、インダクタンスセンサからの出力パルス列
の順序は、ロータの回転の向きに依存する。
【００４９】インダクタンスセンサに用いられるコイル
の電気抵抗は、その周囲の温度により変化する。
【００５０】冗長なインダクタンスセンサが設けられて
いることにより、軸の複数の箇所において半径方向およ
び軸方向の位置を決定できる。
【００５１】本発明によれば、インダクタンスセンサお
よびセンサに磁気的な変化を及ぼす部材は、筐体に封入
されている。
【００５２】
【実施例】本発明は、以下に図面を参照して詳細に述べ
られる。なお、同じ参照記号は、同じ要素を示すものと
する。
【００５３】はじめに、図１〜図３を参照して、ロータ
アセンブリ６の軸方向の動きを検出するために使われる
本発明におけるインダクタンスセンサアセンブリ５の第
１の実施例を示す。ロータアセンブリ６は、電気−機械
変換装置におけるロータの一部であり、軸Ａ１を中心に
回転する。ロータアセンブリ６は、円筒型ディスク８が
取り付けられたロータシャフト７を有する。円筒ディス
ク８は、比較的低い透磁率をもつ非磁性体材料13で挟ま
れた、比較的高い透磁率をもつ材料（例えば、ＳｉＦ
ｅ）からできたロータラミネーション（rotor laminati
on）12の積層（stack）を有する。ラミネーション12は
円形の断面をもち、軸Ａ１がその中心になるよう配置さ
れている。ロータアセンブリ６は、ステンレス鋼のよう
な非磁性体でできたロータキャン（rotor can）14に封
入されている。ロータアセンブリ６の軸方向の動きは、
軸Ａ１と平行かつ／または一致するＺ軸に沿った動きと
して定義される。ロータアセンブリ６の半径方向の動き
は、Ｚ軸に垂直で、Ｘ軸およびＹ軸に平行な動きとして
定義される。
【００５４】インダクタンスセンサアセンブリ５は、電
気−機械変換装置のステータアセンブリ（不図示）に固
定されたセンサリング15を有する。センサリング15は、
比較的高い透磁率をもつ材料（例えば、ＳｉＦｅ）から
できたステータラミネーション（stator lamination）1
6の積層から形成される。好ましくは、ステータラミネ
ーション16の積層は、ロータラミネーション12の積層
と、軸方向の厚さが実質的に等しい。図２に示すよう
に、センサリング15は、Ｘ−Ｙ平面内において、ロータ
アセンブリ６の周囲に同心円状に配置されており、ステ
ータラミネーション16およびロータラミネーション12
は、好ましくは、図１に示すようにＺ軸に関して全体的
に整合（aligned）されている。センサリング15は、８
個の内側を向いた半径方向のレッグ（radial leg）Ｐを
有する。図２に示すように、レッグＰは45°の等間隔を
もって配置されており、各レッグＰは、後述のインダク
タンスセンサを形成するためにレッグのまわりに形成さ
れたコイルを有している。しかし、これと異なる個数の
レッグＰもセンサリング15において用いることができ、
好ましくは、幾何学的に等間隔で配置されている。各レ
ッグＰの端部16は、ロータアセンブリ６、特にロータラ
ミネーション12のカーブに均一に沿うように凹型の形状
になっている。図２に示す実施例においては、コイルは
対をなして配置されている。後述するように、コイル対
ＹＡ１、ＹＡ２およびコイル対ＹＢ１、ＹＢ２は、Ｙ軸
コイルを形成し、コイル対ＸＡ１、ＸＡ２およびコイル
対ＸＢ１、ＸＢ２はＸ軸コイルを形成する。ステータキ
ャン（stator can）17は、センサリング15をロータアセ
ンブリ６に対して封入しており、やはりステンレス鋼の
ような非磁性材料からできている。
【００５５】本発明は、軸方向および半径方向の位置、
回転速度およびロータアセンブリ６、すなわちシャフト
７の回転の向きを決定するためにコイル対によって形成
されたインダクタンスセンサを利用している。本発明の
動作をよりよく理解するために、以下のことを考えれば
よいだろう。
【００５６】典型的には「鉄」または鉄を含む物質でで
きたコアをもつインダクタとして言及される、閉じた磁
束ループをもつインダクタのインダクタンスは、一般的
なインダクタンスの方程式により、次のようになる。
【００５７】
【数１】
【００５８】ここで、
【００５９】
【数２】
【００６０】である。
【００６１】もし、単一の磁気ギャップがコアの磁路
（core path）を「切る」なら、コアのリラクタンスＲ
は増加し、数２は以下のように変形される。
【００６２】
【数３】
【００６３】「切られた」コアの磁気ギャップｇは、磁
束線が、よくない、つまり非磁性の材料中を通る距離と
して定義される。よい磁性材料は、比較的高いμr値
（３５００＜ＳｉＦｅ＜５０００）をもつことが特徴で
あり、磁気特性がよくない材料、例えば真鍮、アルミ、
空気、多くの液体、ある種のステンレス鋼は低いμ
r値、例えば１をもつ。
【００６４】再び図１を参照して、各レッグＰの端部1
6'におけるステータラミネーション16とロータラミネー
ション12との間隔は、ギャップ（参照記号20）とみなさ
れる。図３はギャップ20の拡大図であり、ギャップ20が
特にステータラミネーション16とロータラミネーション
12との間隔であることを示し、ステータキャン17および
ロータキャン14のそれぞれの厚みも示してある。ステー
タキャン17とロータキャン14との間隔は、空気または液
体のギャップ21を形成する。
【００６５】もし図２に示すように、ＹＡコイル対（す
なわちコイルＹＡ１およびＹＡ２）について、２つの等
しいギャップ20がコアの磁路（core path）23を切るな
ら、コアのリラクタンスＲYAは増加し、数２は次のよう
になる。
【００６６】
【数４】
【００６７】数４を数１に代入し、ギャップについて解
けば、次のようになる。
【００６８】
【数５】
【００６９】このように、物理量Ｎ2、μ0、Ａ、ｌi、
μrがわかり、インダクタンスＬを測定するか推定する
ことができれば、ギャップ20の距離ｇが導ける。これが
本発明の動作原理であり、ここでＮは、ＹＡ１、ＹＡ
２、ＹＢ１などのコイルの巻数であり、Ａは、センサリ
ング15によって形成されたコアとロータラミネーション
12とが重なる面積であり、ｌiはセンサリング15を通る
コアの磁路、例えば磁路23の長さである。
【００７０】再び、図１〜図３を参照すると、コイルレ
ッグＰは、各コイル対ＸＡ、ＸＢおよびＹＡ、ＹＢのコ
イルのなす角が、それぞれＸ軸およびＹ軸によって２等
分されるように配置されている。もしロータアセンブリ
６がセンサリング15の中心にあれば（その結果、ステー
タの中心にあれば）、対応するギャップ20は等しく、そ
のためコイル対ＸＡ、ＸＢ、ＹＡおよびＹＢのインダク
タンス値も等しくなる（ここで前述の物理量は全て等し
いとしている）。ロータアセンブリ６が中心位置からず
れれば、例えばＸ軸の負の方向にずれれば、ＸＡおよび
ＸＢコイル対に対応するギャップ20が変化し、その結
果、ＸＡコイル対のインダクタンスが減少するいっぽう
で、ＸＢコイル対のインダクタンスは増加する。同様
に、ロータアセンブリ６の位置は、デカルト座標系
（Ｘ、Ｙ）のどこに存在していても、さらに後で詳述す
るように、コイル対のインダクタンス値を調べることに
より決定できる。
【００７１】上記数５を注意深く吟味し、図１〜図３を
よく見れば、洞察力のある観察者には、Ｘ軸の正の方向
のようにロータが１方向に動いたとき、ギャップ20内の
体積が直線的に変化しないことがわかるだろう。もちろ
ん、これは同心円状ではない２つの円状カーブ間で体積
が積分されることによる。しかしながら、示された形状
のセンサリング15およびその等価物については、通常の
半径方向の動きは、相補的なコイル対のインダクタンス
を比較すれば、例えばＬXAとＬXBとを比較すれば、直線
的に変化すると近似できる。ここで、ＬXAはコイルＸＡ
１およびＸＡ２の合計のインダクタンスであり、ＬXBは
コイルＸＢ１およびＸＢ２の合計のインダクタンスであ
る。
【００７２】図４は、相補的コイル対のインダクタンス
を比較することでロータアセンブリ６の動きや位置をモ
ニタするためのシステムの１実施例である。具体的に
は、図４は、図１〜図３に示すように構成されたセンサ
アセンブリ５およびロータアセンブリ６を有するモニタ
システム30の略線図である。システム30は、種々のコイ
ル対のインダクタンスを表す、種々のコイル対にかかる
電圧を分析する分析回路32も有する。
【００７３】分析回路32は、出力端子ＯＵＴ１およびＯ
ＵＴ２に発振電圧を供給する交流電源33を有する。この
電源33は、好ましくは、１キロヘルツから１００キロヘ
ルツの正弦波出力電圧を出力するが、本発明の範囲から
逸脱しない限り、コイルの大きさなどに応じて、他の波
形や周波数を用いてもよい。
【００７４】コイルＸＢ１およびＸＢ２は、インダクタ
ンスＬXBをもつコイル対ＸＢを形成するように直列に接
続され、コイルＸＡ１およびＸＡ２は、インダクタンス
ＬXAをもつコイル対ＸＡを形成するように直列に接続さ
れる。同様に、コイルＹＡ１およびＹＡ２は、インダク
タンスＬYAをもつコイル対ＹＡを形成するように直列に
接続され、コイルＹＢ１およびＹＢ２は、インダクタン
スＬYBをもつコイル対ＹＢを形成するように直列に接続
される。各コイルの極性は、図示される通りである。コ
イル対ＸＢは、ノード35においてコイル対ＸＡと直列に
接続されている。コイル対ＸＢの他の端子は、電源33の
出力端子ＯＵＴ１に接続されており、コイル対ＸＡの他
の端子は出力端子ＯＵＴ２に接続されている。その結
果、直列に接続されたコイル対ＸＢおよびＸＡは、出力
端子ＯＵＴ１およびＯＵＴ２間においてＸ軸分圧器（vo
ltage-divider）を構成する。Ｘ軸分圧器の出力はノー
ド３５に与えられる。
【００７５】同様に、コイル対ＹＡは、ノード３７にお
いてコイル対ＹＢと直列に接続されている。コイル対Ｙ
Ａの他の端子は、電源33の出力端子ＯＵＴ１に接続され
ており、コイル対ＹＢの残りの端子は出力端子ＯＵＴ２
に接続されている。その結果、直列に接続されたコイル
対ＹＡおよびＹＢは、出力端子ＯＵＴ１およびＯＵＴ２
間においてＹ軸分圧器を構成する。Ｙ軸分圧器の出力は
ノード37に与えられる。スイッチＳ１は、ノード35のＸ
軸出力およびノード37のＹ軸出力を、オペアンプ39およ
び40の非反転入力に選択的に結合する（ライン41を介し
て）。オペアンプ39の反転入力は、電源33の出力端子Ｏ
ＵＴ１に接続される。オペアンプ40の反転入力は、電源
33の出力端子ＯＵＴ２に接続される。
【００７６】その結果、ライン43に現れるオペアンプ39
の出力は、スイッチＳ１の位置によって、コイル対ＸＢ
またはＹＡ間の電圧を表す。ライン44に現れるオペアン
プ40の出力は、スイッチＳ１の位置によって、コイル対
ＸＡまたはＹＢ間の電圧を表す。しかし、出力端子ＯＵ
Ｔ１およびＯＵＴ２においては、１８０度位相がずれて
いるので、オペアンプ39および40からの出力は極性が逆
である。
【００７７】Ｘ軸に関してロータアセンブリ６の半径方
向の位置を測定するために、スイッチＳ１は、図４に示
す位置にセットされる。ロータアセンブリ６がセンサリ
ング15の中心に位置していたとすれば（すなわちＸ＝０
ならば）、コイル対ＸＡおよびＸＢのインダクタンス値
は等しくなり、電圧降下も等しくなる。その場合、ライ
ン43および44に現れる出力信号は大きさが等しく、位相
が逆になる。ライン43および44の信号は、ライン47ａを
介してＯＵＴ２端子から与えられる電圧基準と併せて、
アナログ加算回路47によって加算される。加算回路47か
らの出力は、バンドパスフィルタ48およびバンドパスフ
ィルタ48から平均直流電圧を検出する正の（＋の）ＲＭ
Ｓ−ＤＣ電圧コンバータ49へと送られる。ＲＭＳ−ＤＣ
コンバータ49の出力は、第２のアナログ加算回路50によ
って、第２のＲＭＳ−ＤＣコンバータ49ａからの出力と
加算される。この第２のＲＭＳ−ＤＣコンバータ49ａ
は、端子ＯＵＴ２の出力に基づき、負の（−の）ＲＭＳ
をＤＣ基準電圧に与える。アナログ加算回路50の出力
は、ライン53に直流出力信号をつくるためにアンプ52の
入力として与えられる。ライン53の出力信号の値は、コ
イル対ＸＡおよびＸＢの電圧、つまりインダクタンスの
差を表しており、結果として、上述の理由で、ロータア
センブリ６のＸ軸半径方向の位置を表す。
【００７８】ロータアセンブリ６が中心に位置するとき
は、やはり各コイルが同じであるということを仮定すれ
ば、加算回路50の出力はゼロとなる。ロータアセンブリ
６が中心位置（Ｘ＝０）からずれると、例えば、Ｘ軸の
正の方向にずれると、コイル対ＸＡのインダクタンスが
増加し、コイル対ＸＢのインダクタンスが減少する。そ
の結果、加算回路50の出力は正になり、その具体的な数
値は、正のＸ軸におけるロータアセンブリ６の位置と実
質的に直線的な関係となる。いっぽう、もしロータアセ
ンブリ６がＸ軸の負の方向にずれると、コイル対ＸＡの
インダクタンスが減少し、コイル対ＸＢのインダクタン
スが増加する。その結果、加算回路50の出力は負にな
り、その具体的な数値は、負のＸ軸におけるロータアセ
ンブリ６の位置と実質的に直線的な関係となる。どちら
の場合も、加算回路50の出力は、ライン53に直流出力を
つくるためにフィルタリングされる。
【００７９】ライン53の信号は、さらにコンピュータお
よび／またはディスプレイ55などによって処理がなされ
る。ライン53の出力信号は、Ｘ軸方向における半径方向
の位置を定量的に測定するために、かつ／またはさらに
大きいシステムの一部として自動制御するために用いら
れる。その結果、モニタシステム30は、半径方向の動き
を生じるベアリングの磨耗やその他の状況をモニタする
ことが可能である。
【００８０】Ｙ軸方向の半径方向の動きをモニタするた
めには、スイッチＳ１は、Ｙ軸分圧器の出力をノード37
においてライン41に接続するようにセットされる。その
場合、モニタシステム30の動作は、Ｘ軸方向の半径方向
の動きを検出するための、上述の動作と同様である。た
だしこのときは、ＹＡおよびＹＢコイル対の相対的なイ
ンダクタンス値が比較されて、Ｙ軸の位置を決定する点
が異なる。したがって、これ以上詳細に述べるのは省略
する。
【００８１】ロータアセンブリ６の半径方向の位置は、
改変された実施例において、相補的なコイル対（ＺＡお
よびＺＢ、不図示）をＺ軸についてロータラミネーショ
ン12の両側に設けることによって決定できる。しかし本
発明の特徴は、軸方向の位置が、半径方向の位置を決定
するための同一のセンサリング15を用いて決定できるこ
とにある。このような設計のおかげで、回路全体の複雑
さおよびコストが低減される。
【００８２】再び図１を参照する。例えば、センサアセ
ンブリ５に対してロータアセンブリ６が軸方向に動くと
き、ロータシャフト７およびロータアセンブリ６の軸方
向の動きは、コイル対の合計のインダクタンスの変化に
なる。コイル対の合計のインダクタンスは、ＬXT＝ＬXA
＋ＬXBおよびＬYT＝ＬYA＋ＬYBとすると、ＬXTおよびＬ
YTによって表現できる。ＬXTおよびＬYTは、センサリン
グステータラミネーション16とロータラミネーション12
とが重なっている部分Ａ（図３）の面積によって決ま
る。したがって、もしロータラミネーション12およびス
テータラミネーション16の軸方向の厚みが等しいなら、
ＬXTおよびＬYTは、ロータラミネーションおよびステー
タラミネーションが軸方向に整合したときに最大にな
る。いっぽう、Ｚ軸方向に動けば、数５によって決まる
ように、ＬXTおよびＬYTの値に変化が生じる。例えば、
ロータラミネーション12の層の中心をステータラミネー
ション16のどちらかの端に合わせれば、ＬXTおよびＬYT
は実質的に半分の値になる（Ａne w＝Ａmax／２）。
【００８３】図５は、ロータアセンブリ６の軸方向の位
置を検出するためのモニタシステム（30'とする）の他
の実施例の略線図である。モニタシステム30'は、図１
〜図３に示すように構成されたセンサアセンブリ５およ
びロータアセンブリ６を有する。システム30'もやはり
分析回路32'を有する。分析回路32'は後述するように、
種々のコイル対のインダクタンスを表す、コイル対にか
かる電圧を分析する。図５の実施例において、コイルＹ
Ａ２、ＹＡ１、ＹＢ１およびＹＢ２は、スイッチＳ２の
端子ＮＣ１およびＮＣ２に直列に接続されている。コイ
ルＸＢ１、ＸＢ２、ＸＡ２およびＸＡ１は、スイッチＳ
２の端子ＮＯ１およびＮＯ２に直列に接続されている。
【００８４】スイッチＳ２が図示される位置にあると
き、直列に接続されたコイルＹＡ２、ＹＡ１、ＹＢ１お
よびＹＢ２は、基準インピーダンスＺrefに直列に接続
された合計のインダクタンスＬYTを呈し、電源33の出力
端子ＯＵＴ１およびＯＵＴ２の間に分圧器を形成する。
ノード60は、分圧器の出力を示し、オペアンプ39および
40の両方の非反転入力に接続されている。その結果、ラ
イン43上のオペアンプ39の出力は、全てのＹコイルにか
かる電圧を表し、ライン44上のオペアンプ40の出力は、
インピーダンスＺrefにかかる電圧を表す。
【００８５】Ｚrefは、ＬXTのインピーダンスおよびＬ
YTのインピーダンスがＺrefと既知の関係、例えばロー
タアセンブリ６とステータアセンブリ５が整合したとき
にＺre f＝ＸＬXT＝ＸＬYTである関係、をもつように選
ばれたインピーダンス（誘導性または抵抗性）である。
Ｆを電源33の周波数とすれば、ＸＬYT＝２πＦＬYTであ
る。ロータアセンブリ６がセンサアセンブリ５に対して
軸方向に正の方向か負の方向かに動けば、合計のインピ
ーダンスＬYTは減少し、その結果、インピーダンスＺ
refにかかる電圧は増加する。加算回路47は、オペアン
プ39および40からの出力を、ライン47ａに与えられる電
圧基準と併せて加算し、加算回路47の出力はバンドパス
フィルタ48によってフィルタリングされる。バンドパス
フィルタ48からの平均直流電圧はコンバータ49によって
与えられ、得られた信号は、加算回路50によってコンバ
ータ49ａからの負の（negative）ＲＭＳ−ＤＣ基準電圧
と加算される。再び、加算回路50の出力はアンプ52を介
してライン53に出力信号を生成する。その結果、ロータ
アセンブリ６が軸方向に動けば、ライン53の出力は、軸
方向の動きの距離の関数として実質的に直線的に変化す
る。やはり、ライン53の出力は、ＣＰＵかつ／またはデ
ィスプレイ55によって処理され、制御かつ／またはディ
スプレイ情報を出力する。しかしながら、軸方向の動き
の向きについては未解決である。
【００８６】軸方向の動きもまた、スイッチＳ２を点線
で示す位置に変えることにより、Ｘコイルに基づいて検
出できる。こうすることにより、直列に接続されたＸＢ
１、ＸＢ２、ＸＡ２およびＸＡ１は、基準インピーダン
スＺrefに直列に接続されたインダクタンスＬXTを呈
し、電源33の出力端子ＯＵＴ１およびＯＵＴ２に接続さ
れた分圧器ができるからである。システム30'の操作
は、Ｘコイルを用いることを除いては、Ｙコイルについ
て上述したものと同様である。したがってこれ以上は詳
細には述べない。
【００８７】当業者には、図４および図５の回路を公知
のスイッチング技術を用いて組み合わせることによっ
て、半径方向および軸方向、両方の動きをまったく同じ
センサアセンブリ５およびロータアセンブリ６を用いて
検出できることがわかるだろう。そのような組み合わせ
も本発明の範囲に含まれる。
【００８８】図６および図７は、図１〜図３のセンサア
センブリ５およびロータアセンブリの他の実施例（６'
で表す）を示す。ロータアセンブリ６'は、以下の例外
を除けば、図１〜図３のロータアセンブリと同じであ
る。予想される軸方向の動きの範囲にわたってロータラ
ミネーション12がいつもステータラミネーション16の影
響の及ぶところに存在するように、ロータラミネーショ
ン12の積層の軸方向の厚さは、ステータラミネーション
（ステータ巻線）16の積層の軸方向の厚さよりも、じゅ
うぶん厚い。したがって、実効面積Ａは、一定である。
ロータラミネーション12の積層の外側直径（ＯＤ）は、
図６および図８に示すように直線テーパ70を含むように
も改変されている。テーパ70の目的は、ロータアセンブ
リ６'が軸方向に動いたときに、ＬXTおよびＬYTの両方
について、後述のように、ギャップ20に実効ギャップ変
化（ΔｇZ）を生じるようにすることである。
【００８９】図１〜図３のロータアセンブリ６の代わり
に図６〜図８のロータアセンブリ６'を用いることを除
いて、図５に示すシステム30'を使えば、軸方向の動き
の距離と向きとを検出することができる。例えば、ロー
タアセンブリ６'が中心にあるとき（つまりＺ＝０のと
き）に、もしインピーダンスＺrefが、Ｙコイルの合計
のインダクタンスＬYTおよび／またはＸコイルの合計の
インダクタンスＬXTで表されるインピーダンスと等しく
選ばれていれば、軸方向の動きの向きは、ライン53の出
力における符号付きの関係（−または＋）で電子的に表
現されうる。
【００９０】例えば、スイッチＳ２を図５に示す位置に
して、Ｙコイルを用いて軸方向の動きを決定するとき、
ロータアセンブリ６'がＺ＝０である中心に位置してい
るときに、インピーダンスＺrefが合計のインダクタン
スＬYTによって表現されるインピーダンスに等しくなる
ように選ばれる。その結果、加算回路50の出力は、アン
プ52の出力同様、ゼロとなる。もしロータアセンブリ
６'が図６において左に動けば、ステータラミネーショ
ン16およびロータラミネーション12間の実効ギャップ20
は、テーパ70のために減少し、そのためインダクタンス
ＬYTは増加する。その結果、合計のインダクタンスＬYT
間の電圧は、インピーダンスＺref間の電圧よりも大き
くなる。このようにして、アンプ52の出力は正になる。
【００９１】さらに、テーパ70をもったロータアセンブ
リ６'は図４に示すシステム30においてもロータアセン
ブリ６の代わりに利用できる。テーパ70は、半径方向の
動きについてはコイル対に均一な効果をもつ。その結
果、ロータアセンブリ６'は半径方向および軸方向の動
き、およびそのような動きの符号付きの向きを検出する
のに有効である。
【００９２】図９および図10は、センサアセンブリおよ
びロータアセンブリのさらに他の実施例（それぞれ５''
および６''と参照する）を示す。この実施例において
は、図６〜図８を用いて説明された単一のテーパ70の代
わりに、相補的テーパ対70ａおよび70ｂが用いられる。
具体的には、ロータラミネーション12の積層は、それぞ
れテーパ70ａおよび70ｂをもつ積層12Ｙおよび12Ｘを有
する。テーパ70ａおよび70ｂは、その頂点75が、それぞ
れ別々の２つのステータラミネーション積層16Ｙおよび
16Ｘの間のほぼ中心に位置している。非磁性体でできた
スペーサ77は、ロータアセンブリ６''がステータアセン
ブリ５''に対して軸方向に最大に動いたときの量が、ス
ペーサ77の軸方向の大きさよりは小さいように選ばれて
いる。ステータラミネーション積層16Ｙは、コイルＹＡ
１、ＹＡ２、ＹＢ１およびＹＢ２を有し、ステータラミ
ネーション積層16Ｘは、コイルＸＡ１、ＸＡ２、ＸＢ１
およびＸＢ２を有しており、これらは図10に示されるよ
うに配置されている。ステータラミネーション積層12Ｙ
のコイルは、ロータラミネーション積層12Ｙから影響を
受け、ステータラミネーション積層16Ｘは、ロータラミ
ネーション積層12Ｘから影響を受ける。テーパ70ａおよ
び70ｂは相補的であるので、ロータアセンブリ６''が動
いたときには、ラミネーション積層16Ｘとラミネーショ
ン積層12Ｘとの実効ギャップ変化ΔｇZが生じ、いっぽ
うでラミネーション積層16Ｙとラミネーション積層12Ｙ
との実効ギャップ変化−ΔｇZが生じることになる。
【００９３】図９および図10に示す実施例が、図６〜図
８に示す実施例より優るところは、コモンモードノイズ
をさらにキャンセルできる点である。図６〜図８のロー
タアセンブリ６'を用いる、図５のシステム30'において
は、一定であるＺrefを、変化するＬXTまたはＬYTのイ
ンダクタンスと比較するために、ＬXTまたはＬYTに誘導
されるコモンモードノイズを除去するには、限界があ
る。さらに、理論的な実効ギャップ変化（ΔｇZ）は線
形な量であるにもかかわらず、実際には、テーパ状の表
面について誘導磁束線から見ると、軸方向に動く距離が
線形に変化しても、ギャップは、指数関数的に変化する
非線形な量である。理論的には、この効果は、誘導コア
磁束線（inductive core flux line）がステータから出
て、最寄りのロータラミネーション材料に入るときに、
曲げられたり、密になったりすることと関係しており、
そのために線形な軸方向の動きが非線形なインダクタン
スの変化になってしまう。にもかかわらず、平方則マル
チプライヤ（square law multiplier）のような非線形
電子デバイスによって、図５の標準的な線形アンプ52を
置き換えることもできよう。またＣＰＵ55上のコンピュ
ータアルゴリズムによってライン53の出力信号を線形に
することもできるだろう。
【００９４】しかし、図９および図10の実施例によれ
ば、相補的テーパ70ａおよび70ｂは、コモンモードノイ
ズを低減し、軸方向が変化したときにインダクタンス変
化が非線形にならないようにし、かつシステムの感度を
向上させるために導入された。２つのほぼ等しい、しか
し逆位相の非線形インダクタンスの関係を比較すれば、
つまり、結果として得られるＬXTおよびＬYTの変化を調
べれば、軸方向の位置について、線形に近い相関関係が
確立されうる。
【００９５】図11は、図９および図10のステータアセン
ブリ５''およびロータアセンブリ６''を用いたモニタシ
ステム（参照記号30''）の実施例の略線図である。シス
テム30''において、ＬXTとＬYTとを比較することは、軸
方向の位置の情報を与えるとともに、後述するように、
コモンモードノイズをキャンセルし、コイル対に対して
共通の環境条件を提供する。さらに、各コイル対ＸＡ、
ＸＢ、ＹＡおよびＹＢのインダクタンスを比較すること
によって、図４に関連して述べたのと同じ方法で半径方
向の位置情報が得られる。
【００９６】図４と同様に図11においては、例えばコイ
ルＸＢ１およびＸＢ２は、コイル対ＸＢを形成するよう
直列に接続されており、コイルＸＡ１およびＸＡ２は、
コイル対ＸＡを形成するよう直列に接続されている。同
様に、コイルＹＡ１およびＹＡ２は、コイル対ＹＡを形
成するよう直列に接続されており、コイルＹＢ１および
ＹＢ２は、コイル対ＹＢを形成するよう直列に接続され
ている。コイル対ＸＢは、ノード35においてコイル対Ｘ
Ａと直列に接続されている。コイル対ＸＢの他の端子
は、スイッチＳ４の接点Ｃ２に接続されており、スイッ
チＳ５の接点Ｃ２に接続されている。コイル対ＸＡの他
の端子は、出力端子ＯＵＴ２に接続されている。その結
果、スイッチＳ４の接点Ｃ２が接点ＮＣ２に接続される
と、直列接続されたコイル対ＸＢおよびＸＡは、再び、
出力端子ＯＵＴ１およびＯＵＴ２間に接続されたＸ軸分
圧器を構成し、Ｘ軸分圧器の出力は、ノード35に与えら
れる。
【００９７】同様に、コイル対ＹＡは、ノード37におい
てコイル対ＹＢと直列に接続される。コイル対ＹＡの他
の端子は、スイッチＳ４の接点Ｃ１に接続され、コイル
対ＹＢの他の接点は電源33の出力端子ＯＵＴ１に接続さ
れる。その結果、スイッチＳ４の接点Ｃ１が接点ＮＣ１
に接続されると、直列接続されたコイル対ＹＡおよびＹ
Ｂは、電源33の出力端子ＯＵＴ１およびＯＵＴ２間に接
続されたＹ軸分圧器を形成する。Ｙ軸分圧器の出力は、
ノード37において与えられる。スイッチＳ１は、ノード
35のＸ軸の出力と、ノード37のＹ軸の出力とをライン80
を介して選択的にスイッチＳ５の接点Ｃ３に結合する。
スイッチＳ５の接点Ｃ１は、ライン41を介して、オペア
ンプ39および40の非反転入力に接続されている。
【００９８】オペアンプ39の反転入力は、電源33の出力
端子ＯＵＴ１に接続される。同様にオペアンプ40の反転
入力は、電源33の出力端子ＯＵＴ２に接続される。ロー
タアセンブリの半径方向の位置を測定するために、スイ
ッチＳ４は、図示のように設定されており、これにより
接点Ｃ１およびＣ２は、それぞれ接点ＮＣ１およびＮＣ
２に接続されている。スイッチＳ５は図示のように設定
されており、これにより接点Ｃ１は、Ｃ３に接続されて
いる。スイッチＳ１が図示されたように設定され、接点
Ｃ３が接点Ｃ１に接続されると、システム30''は、図４
を用いて説明したのと同様に動作する。特にノード35
は、ライン41に接続され、オペアンプ39および40は、そ
れぞれコイル対ＸＢおよびＸＡ間の電圧を検出する。加
算回路47および50は、上述したのと同様に、オペアンプ
39および40からの出力を加算し、ライン53に出力信号を
発生する。この信号は、Ｘ軸に対するロータアセンブリ
６''の半径方向の位置と、実質的に線形な関係を有す
る。スイッチＳ１の設定を変えるだけで、接点Ｃ１が接
点Ｃ２に接続され、ノード37がライン41に接続されるよ
うにでき、その結果、システム30''は、Ｙ軸に対するロ
ータアセンブリ６''の半径方向位置に実質的に線形に変
化する出力をライン53に与える。
【００９９】システム30''において、ロータアセンブリ
６''の軸方向の動きを測定するために、スイッチＳ５
は、点線に示すように、接点Ｃ１が接点Ｃ２に接続され
るように設定される。さらにスイッチＳ４は、点線に示
すように、接点Ｃ１およびＣ２が、それぞれ接点ＮＯ１
およびＮＯ２に接続されるように設定される。接点ＮＯ
１およびＮＯ２は、互いに接続されているので、その結
果、コイル対ＹＡおよびＹＢは、電源33の出力端子ＯＵ
Ｔ１およびノード82の間に直列に接続される。またコイ
ル対ＸＡおよびＸＢは、ノード82および電源33の出力端
子ＯＵＴ２の間に直列に接続される。
【０１００】その結果、オペアンプ39の出力は、コイル
対ＹＡおよびＹＢにかかる電圧を表し、オペアンプ40の
出力は、コイル対ＸＡおよびＸＢにかかる電圧を表す。
相補的テーパ70ａおよび70ｂのために、ロータアセンブ
リ６''が軸方向に動くと、ステータラミネーション積層
16Ｙおよび16Ｘに対する実効ギャップが変化することに
なるが、この変化は大きさが等しく、かつ逆位相であ
る。そのため、コイル対の各組にかかる電圧も大きさが
等しく、逆に変化することになる。したがって、アンプ
39および40の出力が加算回路47によって加えられると、
加算回路47の出力は、相補的テーパのために、コイルＸ
Ａ、ＸＢおよびＹＡ、ＹＢにおける電圧の変化の累算
（accumulation of the change）を表す。いっぽう、コ
イル対ＸＡおよびＸＢに誘導されたコモンモードノイズ
は、コイル対ＹＡおよびＹＢに誘導されたコモンモード
ノイズによってキャンセルされる。ライン53にその結
果、得られた出力は、ロータアセンブリ６''の軸方向の
位置について実質的に線形に変化する。軸方向の動きの
向きは、ライン53の出力が増加するか減少するかに基づ
いて確定される。
【０１０１】線形テーパ70ａおよび70ｂは、例として挙
げただけであり、ステップ状の形状、複合した曲線、Ｖ
字形、Ｕ字形などがテーパの形として使用できる。テー
パは、後述するように、異なった透磁率特性をもった異
なった材料を用いることによって、性能を高めることも
できる。
【０１０２】図13は、半径方向および軸方向の位置を決
定するために、コイル対にかかる電圧の位相関係を分析
する、改良された図11のシステムを示す。例として、コ
イル対ＸＡおよびＸＢを用いたロータ６''の半径方向の
位置は、以下のように検出される。具体的には、図示さ
れたスイッチの設定において、直列接続された抵抗Ｒ５
およびキャパシタＣ１が、端子ＯＵＴ１およびコイル対
ＸＢ間に挿入されている。同様に、直列接続された抵抗
Ｒ６およびキャパシタＣ２が、端子ＯＵＴ２およびコイ
ル対ＸＡ間に挿入されている。抵抗Ｒ５およびＲ６は、
それぞれ固定された抵抗値を与える基準抵抗である。キ
ャパシタＣ１およびＣ２は、電源33の動作周波数におい
て、かつロータアセンブリ６''が中心に位置していると
き（つまりＸ＝０）、それぞれコイル対ＸＢおよびＸＡ
の誘導性リアクタンスと等しい容量性リアクタンスを与
えるように選ばれている。キャパシタＣ１およびコイル
対ＸＢ間のノードにおける電圧は、ライン157を介して
オペアンプ39の反転入力に結合されている。キャパシタ
Ｃ２およびコイル対ＸＡ間のノードにおける電圧は、図
示のように、オペアンプ40の反転入力に結合されてい
る。
【０１０３】アンプ39および40の出力は、加算回路47に
よって加算され、加算された結果は、バンドパスフィル
タ48によってフィルタリングされる。しかし、この実施
例においては、バンドパスフィルタの出力は、位相検出
器160の入力になる。位相検出器160は、フィルタ48の出
力と、キャパシタＣ２およびコイル対ＸＢ間のノードか
らライン162を介して与えられる基準信号との位相差を
比較する。ライン53の位相検出器160の出力は、ロータ
アセンブリ６''の動きの向きと量とを表す。例えば、ロ
ータアセンブリ６''が、Ｘ軸の正の方向に動くとコイル
ＸＡおよびＸＢの誘導性リアクタンスは、キャパシタＣ
１およびＣ２の容量性リアクタンスに比べて変化し、位
相検出器160の出力は、フィルタ48の出力と、ライン162
の基準との間の、正の位相変化を反映する。位相変化の
大きさは、動きの量に実質的に線形に変化する。もし、
ロータアセンブリ６''がＸ軸の負の方向に動いたら、位
相検出器160の出力は、負の位相変化を反映するだろ
う。上記実施例においては、位相検出器160の出力は、
ＣＰＵ／ディスプレイ55に与えられ、さらに処理、制
御、表示などが行われる。
【０１０４】Ｙ軸方向の半径方向の動きを測定するに
は、スイッチＳ１を単に点線の位置に動かし、コイル対
ＸＡおよびＸＢの代わりに、コイル対ＹＡおよびＹＢを
使えばよい。再び、位相検出器160の出力は、Ｙ方向に
おける半径方向の動きを表す、向きと大きさとの情報を
与える。軸方向の動きは、スイッチＳ５を点線で示すよ
うに、接点Ｃ１が接点Ｃ２と接続されるように設定する
ことで検出される。またスイッチＳ４は点線で示すよう
に、接点Ｃ１およびＣ２が、それぞれ接点ＮＯ１および
ＮＯ２に接続されるように設定される。その結果、位相
検出器160は、ＸコイルおよびＹコイル間の相対的な位
相変化を検出し、軸方向の動きの向きと大きさとを表す
出力をつくりだす。やはり本実施例においても、コモン
モードノイズは打ち消し合うので、コモンモードノイズ
が低減する。
【０１０５】位相検出器160は、商業的に入手可能なフ
ェーズロックループ（ＰＬＬ）のようなアナログデバイ
スでもよい。またはリアクタンス素子の波形（reactive
waveform）と電源33との時間差が、高周波ディジタル
電源（例えば、１ＭＨｚ）およびそれらの時間間隔を計
測するためのディジタルカウンタを用いることによって
測定され、直接、ディジタル値に変換されてもよい。抵
抗Ｒ５およびＲ６は、ディスクリートな部品であっても
よいし、実際には、各コイル対に固有の抵抗によって実
現されてもよい。図11の振幅に基づくアプローチと比べ
たときの、図13の位相に基づいたアプローチによって得
られる重要な利点は、例えば、システムが振幅性のノイ
ズに影響を受けにくくなることである。図13の位相に基
づくアプローチは、各実施例で述べた振幅に基づくアプ
ローチの代わりに用いることができ、これは、本発明の
範囲から逸脱するものではない。
【０１０６】図14および15は、図９および図10のロータ
アセンブリに関して記載された、原則のバリエーション
を示す。テーパ状表面70ａおよび70ｂを導入することで
実効ギャップを変化させる代わりに、ＵおよびＶで参照
される２つの材料が実効透磁率（μr）の関係を変化さ
せるために用いられ、その結果、軸方向の位置に変化が
生じたときにインダクタンスも変化するようになってい
る。本実施例においてロータアセンブリ６'''は、材料
Ｕで分離された別個のロータラミネーション積層12Ｙお
よび12Ｘを有し、材料Ｖは、ロータラミネーション積層
12Ｙおよび12Ｘの外側に位置する。好ましくは、中心位
置（つまりＺ＝０）において、ロータラミネーション積
層12Ｙおよび12Ｘは、図示するように、対応するステー
タラミネーション積層16Ｙおよび16Ｘに整合している。
ロータラミネーション積層12Ｙおよび12Ｘは、好ましく
は、対応するステータラミネーション積層16Ｙおよび16
Ｘと同じ軸方向の厚さを有している。
【０１０７】数４のリラクタンスパス（reluctance pat
h）は、この実施例に応用することによる異なるパラメ
ータのために生じた変更点を含むように書き換えられ
る。簡単のために、コイル対ＹＡについての数学的関係
だけが記されるが、これと同様な関係がコイル対ＹＢ、
ＸＡおよびＸＢについても導ける。以下でパス（path）
とは、一般に「磁路」とよばれているもののことをい
う。
【０１０８】
【数６】
【０１０９】数１にＲYAを代入すれば、ＬYA＝Ｎ2／Ｒ
YAが得られる。同様に、ＬYB、ＬXAおよびＬXBについて
も代入する。結局、図14および図15に示す軸のコイル対
の合計のインダクタンスは、次のようになる。
【０１１０】ＬYT＝（Ｎ2／ＲYA）＋（Ｎ2／ＲYB） ＬXT＝（Ｎ2／ＲXA）＋（Ｎ2／ＲXB） 本実施例において重要なパラメータは、μrUおよびμrV
が大きく異なるように選ばれなければならないことで、
例えば、μrよりも２倍以上大きくなければならない。
また２つの材料のうち１つは、大きい透磁率特性をも
ち、他方は、小さい透磁率特性をもたなければならな
い。例えば、μrV＝８０００、μr＝４０００およびμ
rU＝１（空気）、または、逆の順でもよい。材料特性に
大きな差があればあるほど、この効果による感度も大き
くなる。
【０１１１】磁束線は、最も磁気的リラクタンス（Ｒ）
が小さい経路を通ろうとするので、この効果もまた、非
線形である。材料Ｕ、Ｖおよびロータラミネーションの
材料は、ほぼ線形の関係が得られるように選べばよい。
例えば、ロータラミネーション積層12Ｙおよび12Ｘの各
々は、物理的にＵおよびＶ領域に入り込んでいてもよ
い。つまり、異なる材料が始まり、また終わる明瞭な輪
郭がなくてもよい。所望の複合されたμr特性を得るた
めに、複数種類のμrをもつ材料を積層した材料も、異
なるロータ材料として選びうる。これらの薄層の各々
は、μrが増加するような特性値をもっていても、減少
するような特性値をもっていてもよい。したがって、ロ
ータラミネーション積層12Ｙの各薄層を、連続的にμr
値が増加するように選べば、軸対インダクタンスの関係
は、より線形に近くすることができる。この材料の積み
重ね方の関係と逆のものが、ロータラミネーション積層
12Ｘに適用できる。μr値の変化が線形であればあるほ
ど、インダクタンスの関係も線形になる。所望の線形性
と感度とを実現するために、例えば、図11に示すシステ
ムにおいて、電子的マルチプライヤ（electronic multi
plier）、コンピュータアルゴリズムなどが単独で、あ
るいは、異なる幾何学的構成、かつ／または上述のテー
パのような材料と組み合わされて用いられるには、実際
は、いくつかの材料が変わればよく、それによって、こ
の非線形性は、改善される。したがって、軸方向に動く
と、ＬYTまたはＬXTのどちらにも合計のインダクタンス
の変化が生じ、このインダクタンスの変化は、ライン53
上に軸方向の位置を表す符号付きの電圧出力を発生す
る。
【０１１２】図16〜図18は、図９および図10に示す実施
例の構成と類似のセンサおよびロータアセンブリの他の
実施例を示す。センサアセンブリ５''は、２つの実施例
において同一であるが、ロータアセンブリ６''''のロー
タラミネーション積層12Ｙおよび12Ｘの各々には、軸の
平坦部が４つ刻まれている。これらの平坦部によって、
本発明のモニタシステムは、後述するように、シャフト
７の回転の向きおよび速度を検出することができる。具
体的には、ロータラミネーション積層12Ｙは、２つの平
坦部Ｙ１およびＹ２を有している。ロータラミネーショ
ン積層12Ｘは、２つの平坦部Ｘ１およびＸ２を有してい
る。各ロータラミネーション積層に設けられた同じ種類
の平坦部（例えば、Ｘ１、Ｘ１およびＸ２、Ｘ２）は１
８０°角度がずらされて配置されている。同時に違う種
類の平坦部（例えば、Ｘ１、Ｘ２およびＹ１、Ｙ２）
は、図17に示すように、各ステータラミネーション積層
上のコイルの間を２等分する中心線と交わるように一定
の角度を置いて配置されている。ロータラミネーション
積層16Ｘおよび16Ｙは、コイル対ＸＡおよびＸＢ、およ
びコイル対ＹＡおよびＹＢ間のずれと対応するように、
互いに９０°ずれている。これにより、ＬYTまたはＬXT
の両方が、同時にしかも等しくロータの平坦部の影響を
受けないことが確実になる。
【０１１３】このような構成の結果、ロータラミネーシ
ョン積層が１回転する間には、対応するステータラミネ
ーション積層に対して、４つの異なる整合（alignmen
t）のしかたが可能である。例えば、ロータラミネーシ
ョン積層12Ｙがステータラミネーション積層16Ｙに対し
て整合することを考えれば、次の場合がある。
【０１１４】(1) 平坦部Ｙ１が、それぞれコイルＹＢ２
およびＹＡ１に整合して、平坦部Ｙ２が、それぞれコイ
ルＹＢ１およびＹＡ２に整合している。
【０１１５】(2) 平坦部Ｙ１が、それぞれコイルＹＢ１
およびＹＡ２に整合して、平坦部Ｙ２は、いずれのコイ
ルにも整合しない。
【０１１６】(3) 平坦部Ｙ２が、それぞれコイルＹＢ２
およびＹＡ１に整合して、平坦部Ｙ１が、いずれのコイ
ルにも整合しない。
【０１１７】(4) 平坦部Ｙ１もＹ２も、いずれのコイル
にも整合しない。
【０１１８】同様の整合は、ロータラミネーション積層
12Ｘ上の平坦部およびステータラミネーション積層16Ｘ
についてもあてはまる。
【０１１９】好ましい実施例においては、平坦部Ｙ１お
よびＸ１は、既知の半径方向の深さ、例えば回転の軸Ａ
１に対して０．０１０インチの深さ、をもつ弦であり、
平坦部Ｙ２およびＸ２は、異なる深さ、例えば０．０２
０インチの深さをもつ。これらの平坦部は、コイルおよ
び対応するロータラミネーション積層の間の実効ギャッ
プを変化させるように作用する。例えば、ロータアセン
ブリ６''''の回転中、与えられた時刻において上記の
(1)〜(4)のどの整合かによって、コイル対を通る磁束の
パス（flux path）に生じるギャップの実効的な差が、
０．０、０．０１０、０．０３０および０．０２０イン
チの間を順に変化する。したがって、例えば、もし平坦
部Ｙ１だけが、それぞれコイルＹＡ２およびＹＢ１の下
に位置すると、コイルＹＡの平均ギャップは０．００５
インチだけ減少し、その結果、ＬYAは数４にしたがい減
少する。同様に、ＬYBの値も同時に減少しうる。したが
って、ＬYTの値は、０．０１０インチの実効ギャップの
変化にしたがい減少する。ＬXTについても同様の議論が
なりたち、同時にＬXTが変化することも起こりうる。平
坦部Ｙ１、Ｘ１およびＹ２、Ｘ２がすべて各コイルに整
合すると、ＬYTおよびＬXTの値が０．０３０インチ分だ
け減少する。平坦部Ｙ２、Ｘ２だけが各コイルに整合し
た場合は、ＬYTおよびＬXTの値は０．０２０インチ分だ
け減少する。
【０１２０】後述するように、本発明によるシステム
は、回転の速度および向きを決定するため、電子的な比
較器回路を利用して、平坦部による実効ギャップの変化
にともなうインダクタンスの変化を検出している。図12
は、回転の速度および向きを検出するために、図11の回
路と結合される付加回路の略線図である。この実施例に
おいては、図16および図17のロータアセンブリ６''''
は、図11についてもともと説明されたロータアセンブリ
６''の代わりに用いられている。理解しやすくするため
に、図12は、図11に示す要素を数多く用いている（オペ
アンプ39および40の入力から始まっている）。後述の理
由により、図11および図12に表されるシステムは前述し
たのと同様に、ロータアセンブリ６''''の半径方向およ
び軸方向の位置を検出するのに使われる。したがって、
回転の速度および方向に関して、システム30''における
違いだけを詳細に説明することにする。
【０１２１】具体的には、アンプ39の出力は、アンプの
出力をフィルタリングするバンドパスフィルタ90にも接
続されている。ＲＭＳ−ＤＣ電圧コンバータ92は、その
出力として、フィルタ90から出力される電圧の平均直流
電圧を出力する。検出器92からの出力は、ローパスフィ
ルタ94によってフィルタリングされ、アンプ96によって
増幅される。スイッチＳ４（図11）は、接点Ｃ１および
Ｃ２が接点ＮＯ１およびＮＯ２を介して接続される位置
にあり、スイッチＳ５が、接点Ｃ１が接点Ｃ２に接続さ
れる位置にあれば、アンプ96および97の出力は、直列に
接続されたコイル対ＹＡおよびＹＢにかかる電圧を表
す。
【０１２２】コイル対ＹＡおよびＹＢにかかる電圧は、
コイルＹＡ１、ＹＡ２、ＹＢ１およびＹＢ２に対してさ
まざまな整合の状態をとりながら回転する平坦部Ｙ１お
よびＹ２の関数として時間とともに変化する。上述の理
由で、ロータアセンブリ６''''が回転すると平均ギャッ
プ変化は、各コイル対に対する平坦部の位置に依存し
て、０．０、０．０１０、０．０２０または０．０３０
インチのどれかをとり、これにより、インダクタンスに
も対応する変化が生じ、コイルにかかる電圧も変化す
る。ライン97の絶対値のピークは、すべての平坦部の中
心が各コイルの中心を横切るとき（つまり、すべての平
坦部がコイルに整合したとき）に生じる。同じことは、
コイルＸについて、ロータラミネーション積層12Ｘ上の
平坦部についてもあてはまる。
【０１２３】したがって、アンプ96の出力は、コイル対
ＹＡおよびＹＢに対する平坦部対Ｙ１、Ｙ２の位置を表
す。しかし、対向する平坦部対Ｙ１、Ｙ２およびＸ１、
Ｘ２の効果は、アンプ52の出力において半径方向および
軸方向動きの前述した検出方法に影響を及ぼさない。し
たがってアンプ52の出力は、比較器回路100に入力され
る基準電圧の役割をする。アンプ96の出力も比較器回路
100に入力される。比較器回路100は、ライン97の信号を
ライン53に与えられた基準電圧と比較する。比較器回路
100は、ライン97および53の信号の差が、前述の理由に
より０．０１０、０．０２０および０．０３０インチの
平均実効ギャップにおける変化にあたる量だけ変わるた
びに、ライン102に電圧パルスを出力するように設計さ
れている。各パルスの振幅は、図12に示すように平均実
効ギャップの変化に比例するように選ばれている。その
ような比較器回路100の設計および構成は、本発明の開
示をみれば、当業者には明らかだろう。したがって、こ
れ以上詳細に述べることはしない。
【０１２４】ライン102の比較器回路は、比較器105Ａ〜
105Ｃの非反転入力に接続されている。抵抗Ｒ１〜Ｒ４
は、直流電源電圧ＶCCとグラウンドとの間に直列に接続
されて、分圧器網107を形成する。抵抗Ｒ１およびＲ
２、Ｒ２およびＲ３、およびＲ３およびＲ４の間のノー
ドは、それぞれ比較器105Ａ〜105Ｃの反転入力に接続さ
れている。抵抗Ｒ１〜Ｒ４の値は、ライン102のパルス
が０．０３０インチのギャップ変化を表すときには、比
較器105Ａ〜105Ｃすべての出力が論理「ロー」レベルか
ら論理「ハイ」レベルへ変わる。ライン102のパルスが
０．０２０インチのギャップ変化を表すときは、比較器
105Ｂおよび105Ｃの出力だけが論理「ロー」から論理
「ハイ」に変わる。ライン102のパルスが０．０１０イ
ンチのギャップ変化を表すときには、比較器105Ｃの出
力だけが論理「ロー」から論理「ハイ」に変わる。
【０１２５】ロータアセンブリ６''''が回転すると、各
コイル対ＹＡおよびＹＢは、１回毎に平坦部対Ｙ１、Ｙ
２と２回合うことになる。よって、０．０３０インチの
ギャップ変化に対応するパルスは、１回転に２回発生す
る。その結果、ライン110の比較器105Ａからの出力は、
ロータアセンブリ６''''の回転速度の２倍の周波数をも
ったパルス信号になる。ライン110の出力は、ＣＰＵ／
ディスプレイ55に与えられ、従来の手段を用いて、回転
の速度の表示をおこなうように処理される。
【０１２６】それぞれ図４および図11に示される分析回
路32および32''がコイルのインダクタンス間の差分を比
較して半径方向の動きを検出することを考えれば、平坦
部は、ここに記載の半径方向検出方法には、与える影響
が非常に少ないことがわかる。図４および図11に関して
述べられた軸方向の動きを決定する方法も図16〜図18の
構成によっては影響を受けないことがわかる。その結
果、図16〜図18のセンサおよびロータアセンブリは、コ
モンモードノイズを低減しつつも、同様にして半径方向
および軸方向の動きを検出するのに利用できる。
【０１２７】さらに本発明によれば、ロータアセンブリ
６''''の回転の向きを、平坦部を用いることで確定する
ことができる。回転の向きを決定するときは、図11のス
イッチＳ４およびＳ５の位置を、回転速度を測定する上
述の場合と同じにする。図17に示すように、平坦部Ｘ
１、Ｘ２およびＹ１、Ｙ２は、各ロータラミネーション
積層12Ｘおよび12Ｙ上に交互に配置されている。したが
って、ロータアセンブリ６''''の回転の向きにしたがっ
て、比較器回路100の出力は、時間軸上に並んだパルス
列になり、この順番から回転の向きがわかる。具体的に
は、例えば、もしロータアセンブリ6''''が半時計回り
（ＣＣＷ）に回転すれば、比較器回路100の出力は、
０．０２０インチ、０．０３０インチおよび０．０１０
インチの実効平均ギャップ変化に対応するパルスが時間
軸上に並んだパルス列となり、この順番で繰り返され
る。同様に、もしロータアセンブリ６''''が時計回り
（ＣＷ）に回転すれば、比較器回路100の出力は、比較
器回路100の出力は、０．０１０インチ、０．０３０イ
ンチおよび０．０２０インチの実効平均ギャップ変化に
対応するパルスが時間軸上に並んだパルス列となり、こ
の順番で繰り返される。
【０１２８】ライン102の比較器回路100から与えられる
パルスは、対応するパルスに同期して、比較器105Ａ〜1
05Ｃの出力を論理「ロー」から論理「ハイ」にトリップ
させる。回転の向きを調べるため、比較器105Ａ〜105Ｃ
に接続された検出回路120は、ライン102に与えられたパ
ルス列の順序を検出する。具体的には、検出回路120
は、イクスクルーシブＯＲ（ＸＯＲ、排他的論理和）ゲ
ート122、セット・リセット（ＳＲ）フリップフロップ1
23、およびデータ（Ｄ）フリップフロップ124を有す
る。比較器105Ｂおよび105Ｃの出力は、ＸＯＲゲート12
2の各入力に接続されている。その結果、ＸＯＲゲート1
22の出力は、０．０１０インチの平均ギャップ変化に対
応するパルスがライン102に現れているときだけ、論理
「１」になる。ＸＯＲゲート122の出力は、ＳＲフリッ
プフロップ123のリセット入力に接続されている。同時
に、比較器105Ｂの出力は、ＳＲフリップフロップ123の
セット入力に接続されている。そのため、０．０２０の
平均ギャップ変化に対応するライン102のパルスは、Ｓ
Ｒフリップフロップ123のＱ出力を論理「１」にセット
する。０．０１０の平均ギャップ変化に対応するライン
102上のパルスは、いっぽう、ＳＲフリップフロップ123
のＱ出力を論理「０」にセットする。
【０１２９】ＳＲフリップフロップ123のＱ出力は、Ｄ
フリップフロップのＤ入力に接続されており、比較器10
5Ａの出力は、Ｄフリップフロップ124のクロックとして
はたらく。もしロータアセンブリ６''''が時計回り（Ｃ
Ｗ）に回転していれば、ライン102の時間軸上に並んだ
パルス列は、０．０１０、０．０３０および０．０２０
インチに相当し、上述のようにこの順番に並ぶ。０．０
１０インチパルスが発生すると、ＳＲフリップフロップ
123のＱ出力は、０．０１０パルスの間だけ、論理
「０」にリセットされる。続いて０．０３０パルスが発
生すると、ＳＲフリップフロップ123のＱ出力が論理
「０」の状態でクロックが発生し、その結果、Ｄフリッ
プフロップ124のＱ出力がライン130において論理「０」
になり、Ｑバー出力はライン131において論理「１」に
なる。０．０３０パルスの後に、０．０２０パルスは、
ＳＲフリップフロップ123をセットし、ＳＲフリップフ
ロップ123のＱ出力を論理「１」レベルにする。しかし
Ｄフリップフロップ124は、次の０．０３０パルスまで
状態を変えることができず、したがって、ＱおよびＱバ
ー出力は、ＣＷ回転を示す、それぞれ論理「０」および
「１」レベルを維持する。
【０１３０】０．０１０、０．０３０および０．０２０
インチに対応する、時間軸上で順序づけられたパルス列
は、ロータアセンブリ６''''が時計回りに回転し続ける
限りライン102上で繰り返して入力され続ける。その結
果、Ｄフリップフロップ124のＱおよびＱバー出力は、
それぞれ論理「０」および「１」レベルを維持し、それ
により時計回りの回転であることが示される。Ｄフリッ
プフロップ124の出力は、ＣＰＵおよび／またはディス
プレイ55に結合され、時計回りの回転であることを伝え
る。
【０１３１】もし、ロータアセンブリ６''''が、反時計
回り（ＣＣＷ）に回転しているなら、逆に、ライン102
の時間軸上のパルス列は、上述のように０．０２０、
０．０３０および０．０１０インチの順番に並ぶ。０．
０２０パルスが発生すると、比較器105Ｂの出力がハイ
になり、ＳＲフリップフロップ123をセットし、その結
果、そのＱ出力は、論理「１」レベルになる。０．０３
０パルスが発生すると、ＳＲフリップフロップ123のＱ
出力が論理「１」の状態でクロックが発生し、ライン13
0のＤフリップフロップ124のＱ出力は、論理「１」レベ
ルになり、ライン131のＱバー出力は、論理「０」レベ
ルになる。次にライン102に０．０１０パルスが発生す
るとＳＲフリップフロップのＱ出力は、論理「０」にリ
セットされるが、Ｄフリップフロップ124は状態が変わ
らず、したがってＱおよびＱバーの出力は、ＣＣＷ回転
を示す、それぞれ論理「１」および「０」レベルのまま
である。
【０１３２】０．０２０、０．０３０および０．０１０
インチに対応する、時間軸上で順序づけられたパルス列
は、ロータアセンブリ６''''が反時計回りに回転し続け
る限りライン102上で繰り返して入力され続ける。その
結果、Ｄフリップフロップ124のＱおよびＱバー出力
は、それぞれ論理「１」および「０」レベルを維持し、
それにより反時計回りの回転であることが示される。Ｄ
フリップフロップ124の出力は、ＣＰＵおよび／または
ディスプレイ55に結合され、反時計回りの回転であるこ
とを伝える。
【０１３３】好ましい実施例においては、ロータアセン
ブリの物理的回転の属性を表現するために平坦部が用い
られているが、実効ギャップ変化の異なる値を発生する
には他の方法もあることがわかるだろう。例えば、ロー
タアセンブリ６''''は、平坦部の代わりに、溝、切り欠
き（slot）または挿入された材料の組を含んでいてもよ
い。これらは、幅や材料の特性が異なるために、回転の
速度および向きの検出において同じ結果が得られるもの
である。これらの異なる技術の各々、およびそれらと等
価な技術は、本発明の範囲内であると考えられる。
【０１３４】さて再び図19を参照し、本発明によるモニ
タシステムのさらに他の実施例を説明する。軸方向およ
び半径方向の位置を検出することに関しては、システム
およびその動作は、図11において述べたのと同様であ
る。したがって、軸方向および半径方向の位置の検出に
関しては、システムの動作を繰り返して説明はしない。
【０１３５】しかしシステムは、さらにシステムの動作
温度を調べる手段を有している。システムは、回路から
電源33を切り離し、定電流源150および温度による抵抗
値変化の少ない抵抗152を回路に接続するためのスイッ
チＳ６を有する。さらにシステムは、加算回路47の出力
を直接、アンプ52の入力に接続することもできるように
スイッチＳ７も有する。特に、スイッチＳ６およびＳ４
が点線で示されるような位置にあり、スイッチＳ５が示
されている元の位置にあるときは、コイル対ＸＡ、Ｘ
Ｂ、ＹＡおよびＹＢはすべて直列に接続される。直列接
続されたコイル対は、基準抵抗152とノード82において
直列に接続され、電流源150の端子間に分圧器を形成す
る。
【０１３６】ノード82における電圧は、ライン153を介
してオペアンプ39および40の非反転入力に入力される。
オペアンプ40の出力は、基準抵抗152にかかる電圧を表
し、オペアンプ39の出力は、コイル対ＸＡ、ＸＢ、ＹＡ
およびＹＢにかかる電圧を表すことが理解できるだろ
う。ライン43および44の出力は、ライン47ａの基準信号
とともに加算され、加算回路47によって効果的に比較さ
れる。加算回路47の出力は、コイル対にかかる電圧およ
び基準抵抗152にかかる電圧の差を示す。この信号は、
アンプ52の入力に直接、入力され、出力信号はＣＰＵお
よび／またはディスプレイ55に与えられる。
【０１３７】インダクタンスセンサのコイルはどれも導
線を有しており、この導線の抵抗は、その周囲の温度に
よって直接、変化する。このよく知られた特性は、以下
の式で表現できる。
【０１３８】
【数７】
【０１３９】したがって、コイル対ＸＡ、ＸＢ、ＹＡお
よびＹＢにかかる電圧の変化（これは抵抗の変化を表
す）と、基準抵抗152にかかる電圧（これは一定の抵抗
を表す）とを比較すれば、合計の抵抗、つまり平均コイ
ル温度を示す、アンプ52の出力における電圧が得られ
る。平均コイル温度は、もちろん、コイルの置かれた環
境に関係する。その結果、アンプ52の出力は、コイルの
動作環境を反映するものとなる。好ましくは、抵抗152
の抵抗値は、コイル対の合成されたコイル抵抗ＲLX＋Ｒ
LYが、都合のよい温度、例えば27℃の抵抗と等しいよう
に選ばれる。温度によらず一定の抵抗値をもつ抵抗152
は、炉で安定化されたり、温度特性が等しいが、逆の特
性をもつ２つの抵抗からできていたりする。これらの特
性は、材料に依存し、これらの特殊な抵抗素子の、負の
温度係数（ＮＴＣ：Negative Temperature Coefficien
t）および正の温度係数（ＰＴＣ：Positive Temperatur
e Coefficient）などとよばれる。
【０１４０】図20は、キャンドモータポンプ200に利用
された本発明のモニタシステム30を示す。センサアセン
ブリ５およびロータアセンブリ６は、それぞれロータキ
ャン14およびステータキャン17に封入されている。ステ
ータアセンブリ５の中にあるコイルからの配線は、ステ
ータハウジング202の中に納められており、コイルを制
御パネル204の中にある分析回路32に接続している。こ
こで述べる他の実施例によるモニタシステム30は、１０
００分の数インチ以内のシャフトの位置を検出すること
ができる。さらに、ロータアセンブリ６およびステータ
アセンブリ５が、それぞれのキャンの中に別々に封入す
ることができるので、モニタシステム30は、液体の環境
によって影響を受けない。またモニタシステム30は、ス
テータキャンにもロータキャンにも貫通孔を設ける必要
がない。
【０１４１】図21は、本発明の他の実施例を示してお
り、この実施例においては、冗長な（redundant）セン
サが、設けられているために、回転シャフト７の非均一
性または異常を検出することができ、感度を増すことが
できる。図21の実施例は、インダクタンスセンサアセン
ブリの対５Ａおよび５Ｂを有し、それぞれは、図２に示
したインダクタンスセンサアセンブリ５と同一である。
具体的には、センサアセンブリ５Ａおよび５Ｂは、それ
ぞれコイル対ＸＡ、ＸＢ、ＹＡおよびＹＢを有する。セ
ンサアセンブリ５Ａおよび５Ｂは、例えば図16の実施例
のようにスペーサ77によって間隔をおかれて固定されて
いる。センサアセンブリ５Ａおよび５Ｂは、ロータアセ
ンブリ６''''のロータラミネーション積層12Ｙおよび12
Ｘの近傍に位置しており、例えば図16のロータアセンブ
リと同一のものである。
【０１４２】各インダクタンスセンサ５Ａおよび５Ｂの
ためのコイル対ＸＡ、ＸＢ、ＹＡおよびＹＢは、それぞ
れ分析回路32''Ａおよび32''Ｂに接続されており、これ
らは例えば、図11および図12に示した分析回路32''と同
一である。特に、インダクタンスセンサ５Ａのコイル対
ＸＡ、ＸＢ、ＹＡおよびＹＢは、分析回路32''Ａに接続
されて、上述の原理を用いて、ロータラミネーション積
層12ＹのＸ軸およびＹ軸上の位置を示す出力をライン53
Ａに与える。同様に、インダクタンスセンサ５Ｂのコイ
ル対ＸＡ、ＸＢ、ＹＡおよびＹＢは、分析回路32''Ｂに
接続されて、ロータラミネーション積層12ＸのＸ軸およ
びＹ軸上の位置を示す出力をライン53Ｂに与える。さら
にスイッチング手段（不図示）は、各センサアセンブリ
のコイル対ＸＡおよびＸＢが、選択的に他のセンサアセ
ンブリに対応する分析回路32''に接続されるようにし、
Ｚ軸に沿った軸方向の動きは、上述の方法と同じ方法で
各分析回路32''によって検出される。例えば、センサア
センブリ５Ａのコイル対ＹＡおよびＹＢの出力は、セン
サアセンブリ５Ｂのコイル対ＸＡおよびＸＢの出力と組
み合わせて、分析回路32''Ａによって分析され、ロータ
アセンブリ６''''の軸方向の動きを表す出力をライン53
Ａに与える。そのようなスイッチング手段の制御は、Ｃ
ＰＵ55を介して行われる。
【０１４３】ライン53Ａおよび53Ｂの出力信号は、それ
ぞれアナログ・ディジタル変換器340によって、ディジ
タル化され、ＣＰＵ55に入力される。ＣＰＵ55は、分析
回路32''Ａおよび32''Ｂからの出力を同時にモニタする
ようにプログラムされている。出力の差を分析すること
によって、シャフトの回転の非均一性や他の物理的異常
が検出されうる。例えば、シャフト７が曲がっていると
すれば、ロータアセンブリ６''''の位置は、２つのイン
ダクタンスセンサ５Ａおよび５Ｂについて異なる。Ｘ
軸、Ｙ軸およびＺ軸についてライン53Ａおよび53Ｂに与
えられる出力を比較すると、非均一性が検出される。さ
らに、冗長なセンサアセンブリを用いれば、システムの
総合的な感度が高まる。また２つより多いセンサアセン
ブリを使えば、システムの冗長性が大きくなり、より多
くの情報をＣＰＵ55に与えることができる。
【０１４４】本発明は、いくつかの好ましい実施例につ
いて説明されてきたが、当業者ならば、明細書を読み、
理解することで等価なものや変形したものを思いついて
当然である。例えば、上述のモニタシステムは、所望の
透磁率特性をもったロータラミネーションを用いてい
る。しかし、ロータアセンブリ６の周囲に設けられた溝
に配置された挿入材料のようなもので所望特性を得るな
ど、多くの方法がある。
【０１４５】さらに、いくつかの実施例において説明し
てきた本発明は、テーパをもつロータアセンブリ６を用
いることによって、軸方向の動きによる実効ギャップの
変化を利用したが、同じ効果は、既知の関数で軸方向の
透磁率が変化するロータアセンブリ材料を用いても得ら
れる。同様に、好ましい実施例においては、直線型のテ
ーパを用いることが説明されたが、曲線が複合されたも
のなどを用いることも本発明の範囲に入る。さらに、セ
ンサリングは、８つのコイルを有するように説明されて
きたが、それ以外の個数を用いても本発明の範囲から逸
脱するものではない。ここで述べてきたさまざまな実施
例および発明の特徴は、いろいろな方法で組み合わせる
ことが可能である。ここで説明された特定の実施例は、
本発明を表現するものではあるが、これに限定されるも
のではない。加えて、さまざまなタイプのスイッチを含
む実施例が説明されてきた。そのようなスイッチング
は、機械的なスイッチや同じ結果を得るための他のタイ
プのスイッチング手段によっても行うことができる。
【０１４６】また、本発明は、主にキャンドモータポン
プにおける使用について説明されてきた。しかし、本発
明は、軸の周りに回転可能に固定された物体ならなんで
も、半径方向および軸方向の位置を検出する手段として
利用できる。
【０１４７】本発明は、そのような等価物および変形物
を含み、請求項が規定する発明の範囲にのみ限定される
ものである。
【０１４８】
【発明の効果】本発明によれば、回転体（ロータ）の半
径方向および軸方向の動きがインダクタンスの変化とし
て検出される。そのため、非接触でロータの位置を測定
できる。またロータおよびステータが封入されている筐
体に貫通孔を設ける必要がない。
【０１４９】インダクタンスの変化を検出するインダク
タンスセンサは、回転体の軸に垂直な平面に円状に複数
個配置されているので、半径方向の動きは、磁路のギャ
ップの変化になり、さらにギャップの変化がインダクタ
ンスの変化になる。そのため、半径方向の動きを１００
０分の１インチのオーダーで高精度に決定できる。
【０１５０】また複数個のインダクタンスセンサのイン
ダクタンスを合計して測定すると、軸方向の動きも高精
度に決定できる。
【０１５１】本発明によれば、回転体に設けられたロー
タラミネーションには、テーパが形成されているので、
軸方向の動きの向きによってインダクタンスセンサによ
って検出されるインダクタンスが増減する。このインダ
クタンスの変化を検出すれば、軸方向の動きの向きも決
定できる。
【０１５２】また回転体に設けられたロータラミネーシ
ョンには、相補的な形の２つのテーパが形成されてお
り、２つのテーパに対応する位置にステータラミネーシ
ョンが配置されているので、２つのギャップによるイン
ダクタンスの変化を検出すれば、軸方向の変化とインダ
クタンスの変化とは、より線形に近くなり、測定に好都
合である。
【０１５３】インダクタンスの変化を検出するときに、
互いに逆位相の複数のコイル対の出力を加算することに
よってコモンモードノイズは打ち消し合う。その結果、
インダクタンスセンサに誘導される振幅性のノイズが減
少し、高精度な測定が可能になる。
【０１５４】ロータラミネーションの材料の特性を軸方
向に変化させることによって、軸方向の動きとインダク
タンスとの関係を線形に近く設定できる。
【０１５５】ロータラミネーションに平坦部が設けられ
ると、ロータの回転する速度を検出できる。また、平坦
部の深さに複数の種類があれば、ロータの回転の向きを
検出できる。
【０１５６】インダクタンスセンサに用いられるコイル
の電気抵抗を測定することによって、その周囲の温度が
わかる。
【０１５７】冗長なインダクタンスセンサが設けられて
いることにより、軸が曲がっているなどの異常を検出す
ることができる。
【０１５８】本発明によれば、インダクタンスセンサお
よびセンサに磁気的な変化を及ぼす部材は、筐体に封入
されているので、ポンプの使用される環境（処理液体）
の影響を受けにくい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例によるセンサリングおよびロ
ータアセンブリの部分断面図である。
【図２】図１のセンサリングおよびロータアセンブリの
部分平面図である。
【図３】図１のセンサリングおよびロータアセンブリ間
の空気または液体のギャップを示す分解図である。
【図４】ロータアセンブリの半径方向の動きを検出する
ための本発明の第１の実施例の略線図である。
【図５】ロータアセンブリの半径方向および軸方向の動
きを検出するための本発明の第２の実施例の略線図であ
る。
【図６】本発明の他の実施例によるセンサリングおよび
ロータアセンブリの部分断面図である。
【図７】図６のセンサリングおよびロータアセンブリの
部分平面図である。
【図８】図６の円で囲まれた部分を拡大した図である。
【図９】本発明のさらに他の実施例によるデュアルセン
サリングおよびロータアセンブリの部分断面図である。
【図１０】図９のデュアルセンサリングおよびロータア
センブリの部分平面図である。
【図１１】コモンモードノイズを低減しつつ、ロータア
センブリの半径方向および軸方向の動きを検出し、回転
の速度および回転の向きを検出するための本発明の第３
の実施例の略線図である。
【図１２】コモンモードノイズを低減しつつ、ロータア
センブリの半径方向および軸方向の動きを検出し、回転
の速度および回転の向きを検出するための本発明の第３
の実施例の略線図である。
【図１３】位相関係に基づいて半径方向および軸方向の
動きを検出するように変形された図１１の実施例の略線
図である。
【図１４】本発明のさらに他の実施例によるデュアルセ
ンサリングおよびロータアセンブリの部分断面図であ
る。
【図１５】図１４のデュアルセンサリングおよびロータ
アセンブリの部分平面図である。
【図１６】本発明のさらに他の実施例による、回転の速
度および回転の向きを検出するための軸の平坦部をもつ
デュアルセンサリングおよびロータアセンブリの部分断
面図である。
【図１７】図１６のデュアルセンサリングおよびロータ
アセンブリの部分平面図である。
【図１８】図１７のロータアセンブリの拡大図である。
【図１９】半径方向および軸方向の動きに加えて、動作
温度も検出するための本発明の第４の実施例の略線図で
ある。
【図２０】本発明によるモニタシステムを有するキャン
ドモータポンプの断面図である。
【図２１】冗長なセンサを用いることによって異常を検
出するための本発明の第５の実施例の略線図である。
【符号の説明】
５ インダクタンスセンサアセンブリ ６ ロータアセンブリ ７ ロータシャフト ８ 円筒ディスク １２ ロータラミネーション １３ 非磁性体材料 １４ ロータキャン １５ センサリング １６ ステータラミネーション １７ ステータキャン ２０ ギャップ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 595032288 キングスベリー，インコーポレイテッド Ｋｉｎｇｓｂｕｒｙ，Ｉｎｃ. アメリカ合衆国 ペンシルバニア，フィラ デルフィア，ドラモンド ロード 10385 ＃ 10385 Ｄｒｕｍｍｏｎｄ Ｒｏａ ｄ，Ｐｈｉｌａｄｅｌｐｈｉａ，Ｐｅｎｎ ｓｙｌｖａｎｉａ，Ｕ．Ｓ．Ａ. (72)発明者 ロナルド ウィリアム キップ アメリカ合衆国 ペンシルバニア 19021, クロイドン，クローバー アベニュー 129 (72)発明者 スティーブン アンソニー マリネリ アメリカ合衆国 ペンシルバニア 19047, ラングホーン，バーンズベリー ロード 346 (72)発明者 ポール ユージン ボーン アメリカ合衆国 ペンシルバニア 18933, ランバービル，ピー．オー． ボックス 17（番地なし) (72)発明者 ウェイン アラン フェーン アメリカ合衆国 ペンシルバニア 18974, ワーミンスター，ディクソン レーン 1153

Claims (28)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 軸の周りに回転する物体の位置を検出す
    るモニタシステムであって、 該物体の近傍に配置され
    た少なくとも１つのインダクタンスセンサであって、該
    少なくとも１つのインダクタンスセンサのそれぞれは出
    力を与えるインダクタンスセンサと、 該軸に対する該物体の軸方向の動きの関数として該少な
    くとも１つのインダクタンスセンサの出力に変化を発生
    する、該物体の一部を形成する手段と、 該軸方向の動きを示すシステム出力を発生するために、
    該少なくとも１つのインダクタンスセンサの出力を分析
    する手段と、 を有するモニタシステム。
  2. 【請求項２】 前記モニタシステムは、前記軸に垂直な
    平面に配置された複数のインダクタンスセンサを有する
    請求項１に記載のモニタシステム。
  3. 【請求項３】 前記変化を発生する手段は、前記少なく
    とも１つのインダクタンスセンサの近傍に、前記変化を
    発生する透磁率を有する材料を有する請求項１に記載の
    モニタシステム。
  4. 【請求項４】 前記モニタシステムは、前記軸に垂直な
    平面に配置された複数の前記インダクタンスセンサを有
    し、前記材料は、比較的高い透磁率を有する第１材料を
    有し、比較的低い透磁率を有する第２材料の間の該平面
    に広く配置されている請求項３に記載のモニタシステ
    ム。
  5. 【請求項５】 前記分析手段は、変化を発生する手段に
    依存して、前記軸方向の動きの向きを確定する請求項１
    に記載のモニタシステム。
  6. 【請求項６】 前記変化を発生する手段は、前記少なく
    とも１つのインダクタンスセンサの近傍の前記物体上に
    表面を有しており、該表面は前記軸についてテーパが形
    成されている請求項５に記載のモニタシステム。
  7. 【請求項７】 前記モニタシステムは、複数の前記イン
    ダクタンスセンサを有し、前記分析手段は、前記変化を
    発生する手段に依存して、該インダクタンスセンサに誘
    導されるコモンモードノイズを低減する手段をさらに有
    する請求項１に記載のモニタシステム。
  8. 【請求項８】 前記変化を発生する手段は、対応する前
    記インダクタンスセンサの近傍にそれぞれ表面の対をを
    有し、該表面のそれぞれは、前記軸について異なる向き
    にテーパが形成されており、前記低減する手段は、該対
    応するインダクタンスセンサの１つの出力から、他の該
    対応するインダクタンスセンサの出力を差し引くことに
    よりコモンモードノイズを低減する手段を有する請求項
    ７に記載のモニタシステム。
  9. 【請求項９】 前記変化を発生する手段は、前記軸に対
    して前記物体の半径方向の動きに対応して前記少なくと
    も１つのインダクタンスセンサの出力に変化を発生する
    手段を有し、前記モニタシステムは、該半径方向の動き
    を示す出力を発生するために該少なくとも１つのインダ
    クタンスセンサの出力を評価する手段をさらに有する請
    求項１に記載のモニタシステム。
  10. 【請求項１０】 前記モニタシステムは、複数の前記イ
    ンダクタンスセンサを有し、前記評価する手段は、前記
    変化を発生する手段に依存して、該インダクタンスセン
    サに誘導されたコモンモードノイズを低減する手段を有
    する請求項９に記載のモニタシステム。
  11. 【請求項１１】 前記変化を発生する手段は、前記物体
    の回転速度の関数として前記少なくとも１つのインダク
    タンスセンサの出力に変化を発生する手段を有し、前記
    モニタシステムは、該回転速度を示す出力を発生するた
    めに該少なくとも１つのインダクタンスセンサの出力を
    評価する手段をさらに有する請求項１に記載のモニタシ
    ステム。
  12. 【請求項１２】 前記変化を発生する手段は、前記物体
    の回転の向きの関数として前記少なくとも１つのインダ
    クタンスセンサの出力に変化を発生手段をさらに有し、
    前記モニタシステムは、該回転の向きを示す出力を発生
    するために該少なくとも１つのインダクタンスセンサの
    出力を評価する手段をさらに有する請求項１に記載のモ
    ニタシステム。
  13. 【請求項１３】 前記少なくとも１つのインダクタンス
    センサは、コイルを有し、該コイルの動作温度特性を確
    定する手段をさらに有する請求項１に記載のモニタシス
    テム。
  14. 【請求項１４】 ステータおよび軸の周りに回転するロ
    ータを有する電気・機械装置のためのモニタシステムで
    あって、 該ステータの一部として含まれ、該ロータの近傍に位置
    した少なくとも１つのインダクタンスセンサであって、
    該少なくとも１つのインダクタンスセンサのそれぞれは
    出力を発生するインダクタンスセンサと、 該軸に対する該物体の軸方向の動きの関数として該少な
    くとも１つのインダクタンスセンサの出力に変化を発生
    する、該物体の一部を形成する手段と、 該軸方向の動きを示すシステム出力を発生するために、
    該少なくとも１つのインダクタンスセンサの出力を分析
    する手段と、 を有するモニタシステム。
  15. 【請求項１５】 前記モニタシステムは、リング状のス
    テータアセンブリに配置された複数の前記インダクタン
    スセンサを有し、該アセンブリの中心が前記軸になるよ
    う配置されており、該軸に垂直な平面に配置されている
    請求項１４に記載のモニタシステム。
  16. 【請求項１６】 前記モニタシステムは、リング状のス
    テータアセンブリの対と、該アセンブリのそれぞれに配
    置された複数の前記インダクタンスセンサとを有し、該
    アセンブリの中心が前記軸になるよう配置されており、
    該軸に垂直な各平面に配置されている請求項１４に記載
    のモニタシステム。
  17. 【請求項１７】 前記分析手段は、前記アセンブリの１
    つに設けられた前記インダクタンスセンサの出力と、他
    の該アセンブリに設けられた該インダクタンスセンサと
    の間でコモンモードノイズをキャンセルする手段を有す
    る請求項１６に記載のモニタシステム。
  18. 【請求項１８】 前記変化を発生する手段は、前記ロー
    タの周囲に、前記変化を発生する透磁率をもつ材料を有
    する請求項１４に記載のモニタシステム。
  19. 【請求項１９】 前記分析手段は、前記変化を発生する
    手段に依存して、前記軸方向の動きの向きを確定する手
    段を有する請求項１４に記載のモニタシステム。
  20. 【請求項２０】 前記変化を発生する手段は、前記少な
    くとも１つのインダクタンスセンサの近傍の前記ロータ
    に表面を有し、該表面は、前記軸についてテーパが形成
    されている請求項１４に記載のモニタシステム。
  21. 【請求項２１】 前記モニタシステムは、前記軸につい
    て互いにずらされている１対のインダクタンスセンサを
    有し、前記変化を発生する手段は、該１対のインダクタ
    ンスセンサの対応する１つの近傍の前記ロータに１対の
    表面を有し、該表面のそれぞれは、該軸について異なる
    向きにテーパが形成されており、前記低減する手段は、
    該対応するインダクタンスセンサの１つの出力から、他
    の該対応するインダクタンスセンサの出力を差し引くこ
    とによりコモンモードノイズを低減する手段を有する請
    求項１４に記載のモニタシステム。
  22. 【請求項２２】 前記変化を発生する手段は、前記軸に
    対して前記物体の半径方向の動きに対応して前記少なく
    とも１つのインダクタンスセンサの出力に変化を発生す
    る手段を有し、前記モニタシステムは、該半径方向の動
    きを示す出力を発生するために該少なくとも１つのイン
    ダクタンスセンサの出力を評価する手段をさらに有する
    請求項１４に記載のモニタシステム。
  23. 【請求項２３】 前記変化を発生する手段は、前記ロー
    タの回転速度の関数として前記少なくとも１つのインダ
    クタンスセンサの出力に変化を発生する手段をさらに有
    し、前記モニタシステムは、該回転速度を示す出力を発
    生するために該少なくとも１つのインダクタンスセンサ
    の出力を評価する手段をさらに有する請求項１４に記載
    のモニタシステム。
  24. 【請求項２４】 前記変化を発生する手段は、前記ロー
    タの回転の向きの関数として前記少なくとも１つのイン
    ダクタンスセンサの出力に変化を発生する手段をさらに
    有し、前記モニタシステムは、該回転の向きを示す出力
    を発生するために該少なくとも１つのインダクタンスセ
    ンサの出力を評価する手段をさらに有する請求項１４に
    記載のモニタシステム。
  25. 【請求項２５】 前記少なくとも１つのインダクタンス
    センサは、コイルを有しており、該コイルの周囲の動作
    温度特性を確定する手段をさらに有する請求項１４に記
    載のモニタシステム。
  26. 【請求項２６】 前記ロータを封入するロータキャン
    と、前記少なくとも１つのインダクタンスセンサに対し
    て変化を発生する手段とをさらに有する請求項１４に記
    載のモニタシステム。
  27. 【請求項２７】 前記モニタシステムは、前記軸につい
    て互いにずらされている１対のインダクタンスセンサを
    有し、前記変化を発生する手段は、該１対のインダクタ
    ンスセンサの対応する１つの近傍の前記ロータに１対の
    表面を有し、該表面のそれぞれは、該軸について異なる
    向きにテーパが形成されており、前記低減する手段は、
    該対応するインダクタンスセンサの１つの出力から、他
    の該対応するインダクタンスセンサの出力を差し引くこ
    とによりコモンモードノイズを低減し、感度を増す手段
    を有する請求項１４に記載のモニタシステム。
  28. 【請求項２８】 前記分析する手段は、他の信号に対す
    る、前記少なくとも１つのセンサの出力の位相を評価す
    る手段を有する請求項１４に記載のモニタシステム。
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