KR102208373B1 - 자기 탄성 토크 감지 디바이스에서 회전 잡음을 감소시키기 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

자기 탄성 토크 감지 디바이스에서 회전 잡음을 감소시키기 위한 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

회전가능 샤프트 또는 디스크-형태의 토크 감지 요소 상에서 하나 이상의 자기적으로 조절된 영역들을 생성하는 시스템 및 방법으로서, 자기장 변동들로 인해 용소에 의해 발생된 회전 잡음은 실질적으로 무효로 된다. 토크 감지 요소의 자화시, 자기적으로 조절된 영역에 의해 발생된 회전 잡음이 측정된다. 조정 인자들은 측정된 회전 잡음에 기초하여 계산되고, 조정 인자들은 토크 감지 요소의 후속 자화 동안 자기장 소스를 조정하는데 사용된다.

Description

자기 탄성 토크 감지 디바이스에서 회전 잡음을 감소시키기 위한 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR REDUCING ROTATION NOISE IN A MAGNETOELASTIC TORQUE SENSING DEVICE}
본 발명은 자기 탄성 토크 감지 디바이스에서 회전 잡음을 감소시키는 시스템 및 방법에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 발명은 회전가능 샤프트 또는 디스크-형태의 토크 감지 요소 상에 하나 이상의 자기적으로 조절된 영역들을 생성하는 시스템 및 방법에 관한 것으로, 자기장 변동들로 인해 요소에 의해 발생된 회전 잡음이 실질적으로 무효로 된다.
회전 구동 샤프트들을 갖는 시스템들의 제어에서, 토크 및 속도는 해당 기본 파라미터들이다. 그러므로, 정밀하고 신뢰성있고 저렴한 방식으로 토크의 감지 및 측정은 오랫동안 그러한 제어 시스템 설계들의 1차 목적이 되어 왔다.
그 전체가 본 명세서에 참고용으로 병합된 Garshelis의 미국 특허 번호 5,351,555 및 5,520,059는 샤프트와, 샤프트 둘레에 배치된 자기 탄성적인 활성 물질의 링을 포함하는 토크 감지 디바이스들을 기재한다. 그 전체가 본 명세서에 참고용으로 병합된 Garshelis의 미국 특허 번호 6,047,605는 링을 포함하지 않은 토크 감지 디바이스를 기재하며, 샤프트 자체는 자기 탄성적으로 활성 영역을 포함하는 물질로 형성된다. 이들 토크 감지 디바이스들 각각에서, 자기 탄성적으로 활성 영역은 하나 이상의 자기적으로 조절된 영역을 포함하고, 자기적으로 조절된 영역은 원주 방향으로 자기적으로 편광되고, 영역에서 자화를 복귀시키기 위해 충분한 자기 이방성을 소유하여, 뒤이어 가해진 토크가 0으로 감소할 때 원주 방향으로 샤프트로의 토크의 인가가 후속한다. 토크가 샤프트에 가해질 때, 자기적으로 조절된 영역들의 원주 방향의 자기 배향들은 원주 방향 및 축방향 성분들 모두를 갖는 나선형 자기 배향들을 나타내도록 재배향된다. 영역들과 접촉하지 않고도 자기적으로 조절된 영역들에 근접하여 장착된 자기장 센서들은 영역들에 의해 발생된 자기장의 축방향 성분들만을 감지하도록 구성된다.
이론적으로, '555, '059, 또는 '695 특허들의 샤프트에 토크가 가해지지 않을 때, 어떠한 축방향 자기장 성분들도 존재하지 않고, 자기장 센서들을 출력을 발생시키지 않는다. 토크가 샤프트에 가해질 때, 축방향 자기장 성분들은 가해진 토크에 비례하여 발생되고, 자기장 센서들은 가해진 토크를 나타내는 전기 신호를 출력한다.
그 전체가 본 명세서에 참고용으로 병합되는 Jones의 미국 특허 6,513,395는 그 위에 배치된 자기 탄성적으로 활성 영역을 갖는 디스크-형태의 부재를 포함하는 토크 감지 디바이스를 기재한다. 자기 탄성적으로 활성 영역은, 디스크에 토크가 가해지지 않을 때 원주 방향으로 자기적으로 편광되는 하나 이상의 자기적으로 조절된 영역들을 포함한다. 토크가 디스크에 가해질 때, 자기적으로 조절된 영역들의 원주 방향의 자기 배향들은, 원주 방향, 축방향 및 방사상 방향의 성분들을 나타내도록 재배향된다. 영역들과 접촉하지 않고도, 자기적으로 조절된 영역들에 근접하여 장착된 자기장 센서들은 영역들에 의해 발생된 자기장의 축방향만, 또는 방사상 방향만의 성분들을 감지하도록 구성된다.
이론적으로, 토크가 '395 특허의 디스크에 가해지지 않을 때, 축방향 또는 방사상 방향의 자기장 성분들이 존재하지 않고, 자기장 센서들은 출력을 발생시키지 않는다. 토크가 디스크에 가해질 때, 축방향 및 방사상 방향의 자기장 성분들은 가해진 토크에 비례하여 발생되고, 자기장 센서들은 가해진 토크를 나타내는 전기 신호를 출력한다.
그 전체가 본 명세서에 참고용으로 병합되는 Lee의 미국 특허 출원 13/368,079는 축방향으로 자기적으로 편광되는 자기적으로 조절된 영역들을 포함하는 자기 탄성적으로 활성 영역을 갖는 디스크-형태의 부재를 갖는 토크 감지 디바이스를 기재한다. 원주 방향으로 배향된 자기장 센서들은 디스크에 가해진 토크를 나타내는 전기 신호를 출력한다.
전술한 토크 감지 디바이스 각각은 일반적으로, 가해진 토크가 0으로 감소될 때 자화를 정지 또는 초기 방향으로 복귀시키기 위해 충분한 이방성을 소유하는 물질을 먼저 제공함으로써 형성되는 자기 탄성적 활성 영역을 갖는 토크 트랜스듀서(예를 들어, 링, 샤프트 또는 디스크)를 병합한다. 자기 이방성은 트랜스듀서의 물리적 작용 또는 다른 방법들에 의해 유도될 수 있다. 자기 이방성을 유도하는 예시적인 방법은 '555 및 '059 특허들에 개시된다.
트랜스듀서로의 자기 이방성의 도입에 후속하여, 트랜스듀서는 원하는 방향 또는 방향들에서 편광되어야 한다(즉, 하나 이상의 자기적으로 조절된 영역들은 자기 탄성적으로 활성 영역에 형성되어야 한다). '555 및 '059 특허들은 편자 자석에 의해 제공된 바와 같이 2개의 대향 자극들 근처에 자기장에서 이를 회전함으로써 트랜스듀서를 편광하는 방법을 기재한다. '079 출원은 직사각형 NdFeB 자석 근처의 자기장에서 이를 회전함으로써 트랜스듀서를 편광하는 방법을 기재한다.
동작 동안, 전술한 토크 감지 디바이스들 각각은 일반적으로, 트랜스듀서가 정지 상태에 있을 때(즉, 트랜스듀서에 토크가 가해지지 않을 때) 제 1 방향으로 자기적으로 편광되는 자기적으로 조절된 영역과 토크 트랜스듀서를 병합한다. 하나 이상의 자기장 센서들은, 각 자기장 센서가 제 1 방향에 수직인 감지 방향을 갖도록 자기적으로 조절된 영역에 근접하여 장착된다. 토크 감지 디바이스들은, 자기장 센서들이 그 감지 방향들에 수직인 자기장 성분들을 감지할 수 있기 때문에, 트랜스듀서가 정지 상태에 있을 때 각 자기장 센서가 출력을 발생시키지 않는다는 원리에 의존한다. 토크가 트랜스듀서에 가해질 때, 자기적으로 조절된 영역에 의해 발생된 자기장은, 자기장 성분들이 자기장 센서들에 의해 감지가능하고, 자기장 센서들이 가해진 도크를 나타내는 전기 신호를 출력하도록 배향된다.
이론적으로, 종래 기술의 토크 감지 디바이스들의 트랜스듀서들을 자화(즉, 편광)하는데 사용된 방법들은 특정 방향으로 그리고 일정한 세기에서 가해진 자기장에 따라 일관된 쌍극자 정렬을 초래한다. 하지만, 이들 종래 기술의 트랜스듀서들은 종종, 일관되지 않은 합금 조성물 또는 결정 변위들로부터 초래될 수 있거나, 제조 프로세스 동안 다른 경우 우연으로 도입될 수 있는 물리적 불규칙성들을 갖는다. 그러한 불규칙성들은, 자기장의 방향 및/또는 세기가 이론값으로부터 변하는 자기 탄성적으로 활성 영역 내의 국부화된 영역들을 초래할 수 있다. 예를 들어, 이론적으로, 원주 방향으로 편광된 영역은 정지 상태에 있는 동안 방사상 방향 또는 축방향으로 자기장 성분들을 나타내지 않는다. 하지만, 실제로, 그러한 영역은 전술한 자기장 변동들로 인해 정지 상태에 있는 동안 방사상 방향 및/또는 축방향 자기장 성분들을 나타낼 것이다. 그러한 자기장 변동들은 회전 잡음이라 불리고, 종래 기술의 토크 감지 디바이스들의 정밀도에 악영향을 줄 수 있다.
그러므로, 토크 트랜스듀서를 자화하는 방법이 필요하고, 여기서 방법은 트랜스듀서에서 물리적 불규칙성들을 설명하고, 방법은, 트랜스듀서가 토크 감지 디바이스로서 사용될 때 회전 잡음의 제거를 초래한다. 그러한 방법을 수행하는 시스템이 추가로 필요하다.
본 명세서에 기재된 본 발명은 일반적으로 축 주위에서 회전가능하고 토크 트랜스듀서로서 기능할 수 있는 임의의 샤프트 또는 디스크-형태의 부재의 자화에 적용가능하다.
본 발명의 주요 목적은, 자기장 방향이 트랜스듀서에서 회전 잡음을 제거하기 위해 자화 프로세스 동안 조정되는 토크 트랜스듀서를 자화하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 본질적으로 회전 잡음을 발생시키지 않는 자기 탄성 토크 트랜스듀서를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 자기장 방향이 트랜스듀서에서의 회전 잡음을 제거하기 위해 자화 프로세스 동안 조정되는 토크 트랜스듀서를 자화하는 시스템을 제공하는 것이다.
요약하여 말하면, 본 발명의 이들 및 다른 목적들, 장점들 및 특징들은 자기 탄성 토크 감지 디바이스를 제조하기 위한 방법에 의해 본 명세서에서 구현되고 완전히 기재된 바와 같이 달성되고, 방법은 자기 탄성 요소 상의 제 1 장소에서 초기에 자기적으로 조절된 영역을 형성하는 단계; 초기에 자기적으로 조절된 영역의 다양한 영역들에 의해 발생된 자기장을 측정하는 단계; 측정된 자기장에 기초하여 조정 인자들을 계산하는 단계; 자기 탄성 요소로부터 초기의 자기적으로 조절된 영역을 제거하는 단계; 및 자기 탄성 요소 상의 제 1 장소에서 최종의 자기적으로 조절된 영역을 형성하는 단계를 포함하고, 최종의 자기적으로 조절된 영역에 의해 발생된 자기장은 조정 인자들에 기초하여 조정된다.
본 발명의 이들 및 다른 목적들, 장점들 및 특징들은 상기 방법에 의해 제조된 자기 탄성 토크 감지 디바이스에 의해 본 명세서에서 구현되고 완전히 기재된 바와 같이 달성된다. 토크 감지 디바이스는 디스크-형태의 부재를 포함할 수 있거나, 샤프트를 포함할 수 있다.
더욱이, 본 발명의 이들 및 다른 목적들, 장점들 및 특징들은 자기 탄성 토크 감지 디바이스를 제조하기 위한 시스템에 의해 본 명세서에 구현되고 완전히 기재된 바와 같이 달성되며, 시스템은 DC 자기장 소스; 자기 탄성 요소에 근접하여 DC 자기장을 유지하도록 구성된 홀더; 자기 탄성 요소에 의해 발생된 자기장을 감지하도록 구성된 자기장 센서; 및 자기장 센서로부터 수신된 정보에 기초하여 홀더의 위치를 제어하도록 구성된 컴퓨터 시스템을 포함한다. 홀더는 자기 탄성 요소의 표면에 수직인 축 주위로 회전가능하거나, 자기 탄성 요소의 표면에 접하는(tangent to) 평면에 수직인 축 주위에서 회전가능할 수 있다. DC 자기장 소스는 그 둘레에 배치된 솔레노이드를 갖는 영구 자석을 포함할 수 있고, 솔레노이드의 중심축은 영구 자석의 자기 배향에 수직이다.
이후에 명백하게 될 수 있는 본 발명의 이들 및 다른 목적들, 장점들 및 특징들을 통해, 본 발명의 다음의 상세한 설명, 본 명세서에 첨부된 청구항 및 여러 개의 도면들을 참조함으로써 더 명백히 이해될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따라 자화될 수 있는 예시적인 디스크를 위에서 본 평면도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따라 디스크를 자화하기 위한 시스템의 측면도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 디스크를 자화하기 위한 시스템을 위에서 본 평면도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 자기 탄성 토크 감지 디바이스를 제조하기 위한 방법을 도시한 흐름도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 디스크를 자화하기 위한 시스템을 위에서 본 평면도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 디스크를 자화하기 위한 시스템을 도시한 측면도.
도 7은 본 발명의 실시예에 따라 디스크를 자화하기 위한 시스템을 위에서 본 평면도.
도 8은 본 발명의 실시예에 따라 디스크를 자화하기 위한 시스템을 도시한 측면도.
도 9는 본 발명의 실시예에 따라 디스크를 자화하기 위한 시스템을 도시한 측면도.
본 발명의 여러 개의 바람직한 실시예들은 예시적인 목적들을 위해 기재되고, 본 발명이 도면들에 특히 도시되지 않은 다른 형태들로 구현될 수 있다는 것이 이해된다. 본 명세서에의 도면들은 예시적인 목적들을 위해 제공되고, 축적대로 도시되지 않는다.
먼저 도 1을 참조하면, 예시적인 디스크-형태의 부재(즉, 디스크)(110)의 평면도가 도시되며, 이러한 예시적인 디스크-형태의 부재(110)는 본 발명에 따라 자화될 수 있다. 본 발명이 또한 토크 트랜스듀싱 요소로서 샤프트와 함께 사용될 수 있다는 것이 주지되어야 한다. 디스크(110)는 강자성 물질로 형성되고, 자기 탄성적으로 활성 영역(140)이거나, 적어도 이를 포함한다. 디스크(110)를 형성하기 위해 선택된 물질은 자기 탄성적으로 활성 영역(140)에서 잔류 자화를 적어도 형성하기 위한 자기 도메인들(domains)의 존재를 보장하기 위해 적어도 강자성이어야 하고, 자기 탄성적으로 활성 영역(140)에서의 자기장선의 배향이 가해진 토크와 연관된 응력(stresses)에 의해 변경될 수 있도록 자왜식(magnetostrictive)이어야 한다. 디스크(110)는 완전히 고체일 수 있거나, 부분적으로 중공일 수 있다. 디스크(110)는 균일한 물질로 형성될 수 있거나, 물질들의 혼합물로 형성될 수 있다. 디스크(110)는 임의의 두께를 가질 수 있고, 바람직하게 약 3mm 두께이다.
디스크(110)의 상부 및 하부 표면들은 평평할 수 있거나, 디스크(110)의 중심으로부터 외부 에지로 단면에서 가변적인 두께를 가질 수 있다. 하지만, 자기 탄성적으로 활성 영역(140)을 구성하는 디스크의 부분은 바람직하게 평평하다. 예를 들어, 자동차 응용들에서 사용하기 위해 의도될 때, 디스크(110)는 내부 구멍들(116) 및 외부 구멍들(118)을 포함할 수 있어서, 엔진들 및 트랜스미션들과 같은 구동 트레인 요소들로의 부착을 허용한다.
자화 이후에, 디스크(110)의 자기 탄성적으로 활성 영역(140)은 하나 이상의 자기적으로 조절된 영역들(142, 144)을 포함한다. 바람직하게 디스크(110)는 디스크(110)의 자기 탄성적으로 활성 영역(140)을 한정하는 ㅈ거어도 2개의 방사상 별개의 고리형 대향하여 편광된 자기적으로 조절된 영역들(142, 144)을 포함한다. 내부 자기적으로 조절된 영역(142) 및 외부 자기적으로 조절된 영역(144)은 그 사이에 갭을 가지거나 갖지 않게 형성될 수 있다. 다른 예시적인 디스크들에서, 자기 탄성적으로 활성 영역은 2개 미만, 또는 2개보다 많은 자기적으로 조절된 영역들을 포함할 수 있다.
디스크(110)가 토크 감지 디바이스로서 사용될 때, 자기장 센서들(152, 154)은 자기 탄성적으로 활성 영역(140)에 근접하여 위치되어, 각 자기장 센서(152, 154)는 대응하는 자기적으로 조절된 영역(142, 144) 위에 배치된다. 자기장 센서들(152, 154)은, 그 감지 방향들이 대응하는 자기적으로 조절된 영역들(142, 144)에서의 자화 방향에 수직이 되도록 배향된다. 그러한 구성은, 자기장 센서들(152, 154)에 의해 출력된 표시 신호가 디스크(110)에 가해진 토크에서의 변동들에 대해 선형으로 변하는 것을 보장한다. 자기장 센서들(152, 154)은 하나 이상의 플랫폼들(160) 상에 장착될 수 있어서, 이것은 디스크(110)에 근접하여 자기장 센서들을 유지시키면서, 이들이 디스크(110)와 접촉하는 것을 방지한다.
토크 감지 디바이스로서 사용하는 동안, 디스크(110)는 초당 수회 회전할 수 있고, 이는 디스크(110)의 상이한 부분들이 상이한 시간에 자기장 센서들(152, 154)에 가까이 있도록 한다. 그러므로, 토크 감지 디바이스는 다중 센서 플랫폼들(160)을 포함할 수 있고, 이것은 회전 잡음의 부정적인 효과를 감소시킬 수 있다. 바람직하게, 2개의 자기적으로 조절된 영역들(142, 144)의 극들은 디스크(110) 상의 특정한 각도 위치에 대해 역평행(anti-parallel)이고, 이것은 토크 감지 디바이스가 원거리 자기 잡음의 바람직하지 않은 효과들을 해소하도록 한다. 예시적인 자기장 센서 장치들(arrangements)은 '079 출원에 기재된다.
도 1의 예시적인 디스크(!10)를 자화하기 위한 방법은 회전되는 디스크(110)로서 디스크(110)에 근접하여 영구 자석들을 배치시켜, 내부 및 외부 자기적으로 조절된 영역들(142,144)을 생성하는 것을 포함할 수 있다. 그러한 방법은 '079 출원에 기재된다. 자석들이 제거된 후에, 자기적으로 조절된 영역들(142, 144)은 예를 들어, 실질적으로 원주 방향인 잔류 자화 상태들을 가질 수 있다. 하지만, 디스크(110)의 화학 조성물 및/또는 결정 구조가 균일하지 않기 때문에, 또는 다른 요인들로 인해, 발생된 잔류 자화는 완전히 원주 방향이 아니고, 그 대신 디스크(110)의 상이한 각도 위치들에 대해 균일하지 않은 방사상 자기장 성분들을 나타낸다. 이들 비-균일성들은 디스크(110)의 회전 잡음 패턴에 기여하고, 이것은 디스크(110)가 다수 경우들에 자기장 제거되었고 재자화되었다.
도 2 및 도 3은, 자기적으로 조절된 영역(242)이 예시적인 디스크(210)의 고리형 부분 상에 형성될 수 있는 프로세스를 수행하는 시스템(200)을 도시한다. 도 2는 디스크(210)의 측면도를 도시하고, 도 3은 디스크(210)의 위에서 본 평면도를 도시한다. 간략함을 위해, 도 2 및 3에 도시된 시스템(200)은, 단일의 자기적으로 조절된 영역(242)(또는 자기적으로 조절된 "밴드")이 디스크(210) 상에 형성되는 프로세스에 적용가능하다. 하지만, 디스크(210) 상에 2개 이상의 자기적으로 조절된 영역들을 형성하는 프로세스들은 본 발명의 범주 내에 있고, 본 명세서에 제공된 설명 및 도면들을 고려하여 이해될 것이다.
시스템(200)은 디스크(210)의 표면에 근접하여 자화 자석(202)을 유지하기 위한 자석 홀더(201)를 포함한다. 자화 자석(202) 상에 도시된 도 2에서 X와, 도 3에서의 화살표는, 자화 자석(202)이 원주 방향으로 디스크(210)의 표면에 평행한 자기 배향을 갖는다는 것을 나타낸다. 자석 홀더(201)는 디스크의 표면에 수직인 자화 자석(202)의 중심축 주위를 회전할 수 있어서, 영구 자석(202)의 자화 배향은 원주 방향으로부터 벗어나지만, 디스크(210)의 표면에 평행하게 남아있다. 도 2에 도시된 자석 홀더(201)의 회전 능력은 도 3에서의 자화 자석(202)의 우측으로 도시된 화살표들에 의해 표시된다.
시스템(200)은 자기적으로 조절된 영역(242)에 의해 발생된 자기장을 축정하기 위한 자기장 센서(252)를 더 포함한다. 자기장 센서들(252)은 종래 기술에 알려져 있고, 플럭스-게이트 인덕터들, 홀 효과 센서들, 등과 같은 자기장 벡터 센서 디바이스들을 포함한다. 자기장 센서(252)는 센서 플랫폼(260) 상에 장착되고, 이것은 디스크(210)의 표면에 근접하여 자기장 센서(252)를 유지한다.
시스템(200)은 하나 이상의 컴퓨팅(computing) 디바이스를 포함할 수 있는 컴퓨터 시스템(미도시)을 더 포함한다. 컴퓨터 시스템은 하나 이상의 자기장 센서들(252)에 의해 발생된 측정 데이터뿐 아니라 디스크(210)의 각도 위치를 나타내는 데이터를 포함하는 데이터를 수신, 저장 및 분석할 수 있다. 컴퓨터 시스템은 또한 하나 이상의 자화 자석들(202)의 위치(예를 들어, 회전각)를 제어하기 위해 출력을 발생시킬 수 있고 및/또는 아래에 추가로 구체적으로 논의되는 바와 같이, 하나 이상의 솔레노이드 전류를 제어할 수 있다. 따라서, 컴퓨터 시스템은 하나 이상의 메모리 디바이스들 및 하나 이상의 프로세서들을 포함할 수 있고, 본 발명에 따른 단계들을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 알고리즘들을 실행할 수 있다.
도 4는, 자기적으로 조절된 영역(242)이 본 발명에 따라 회전 잡음을 거의 또는 전혀 나타내지 않도록 디스크(210) 상에서 자기적으로 조절된 영역(242)을 형성하기 위한 예시적인 단계들을 도시하는 흐름도이다.
단계(401)에서, 디스크(210)의 자화 상태는 무작위화된다{즉, 디스크(210)는 자기장 제거/자화 제거된다}. 자화 제거는, 디스크(210)가 중심축(O) 주위를 회전하는 동안, 디스크(210)의 자기 탄성적으로 활성 영역 근처에 AC 자기장 소스를 놓음으로써 달성될 수 있다. AC 자기장의 도입은 무작위 배향들을 갖는 많은 작은 자기 도메인들이 자기 탄성적으로 활성 영역(240)의 다양한 부분들에서 발생되도록 한다. 따라서, 자기 탄성적으로 활성 영역(240)에 의해 발생된 순 자기장은 작다. 대안적으로, 순 자화가 없는 자기 탄성적으로 활성 영역(240)을 갖는 디스크(210)가 제공될 수 있고, 이 경우에 무작위화 단계(401)가 요구되지 않는다.
단계(402)에서, 자기적으로 조절된 영역(242)은, 디스크(210)가 중심축(O) 주위를 회전하는 동안, 디스크(210)의 표면 근처에 영구 자화 자석(202)과 같은 DC 자기장 소스를 놓음으로써 디스크(210) 상에 형성된다. 바람직한 실시예에서, 자화 자석(202)은 영구 NdFeB 자석이다. 도 3에 도시된 비제한적인 예에서, 자기적으로 조절된 영역(242)의 형성 동안, 자화 자석(202)은, 디스크(210)가 반시계 방향으로 회전하는 동안 원주 시계 방향으로 자기 배향에 유지된다. 이것은 영구 자석(202)의 자기 배향과 반대인 원주 반시계 방향으로 일반적으로 편광되는 자기적으로 조절된 영역(242)의 형성을 초래한다. 자기적으로 조절된 영역(242)에 도시된 도 3에서의 화살표들은, 자기적으로 조절된 영역(242)이 일반적으로 원주 반시계 방향인 자기 배향을 갖는다는 것을 나타낸다.
하나의 자기적으로 조절된 영역(242)이 간략함을 위해 도 3에 도시되지만, 단계(402)가 그 위에 2개 이상의 자기적으로 조절된 영역들을 형성하기 위해 디스크(210)의 표면 근처에 2개 이상의 자화 자석들을 위치 지정(positioning)하는 것을 포함할 수 있다. '079 출원은 단계(402)와 일관되는 디스크 상에 다중 자기적으로 조절된 영역들을 형성하기 위한 예시적인 프로세스를 기재한다.
단계(402)는 원주 방향으로 일반적으로 편광되는 자기적으로 조절된 영역(242)(또는 영역들)의 형성을 초래한다. 하지만, 디스크(210)에서의 물리적 불규칙성들로 인해, 또는 다른 이유들로 인해, 자기적으로 조절된 영역(242)의 편광은 약간 비-원주 방향이다. 예를 들어, 자기적으로 조절된 영역(242)의 부분들은 방사상 성분들을 갖는 자기장을 발생시킬 수 있다. 더욱이, 원주 방향으로부터의 극 편이는 자기적으로 조절된 영역(242)의 상이한 각도 부분들에서 상이하다. 따라서, 단게(402)에 후속하여, 자기적으로 조절된 영역(242)은 바람직하지 않은 회전 잡음을 나타낸다. 특정 디스크의 회전 잡음 패턴이 반복가능하다는 것이 발견되었다. 즉, 자기적으로 조절된 영역의 특정 각도 부분은, 동일한 프로세스가 자화 및 재자화에 사용되는 경우, 후속 자화 제거 및 재자화 이후에 나타날 때 초기 자화 이후에 동일한 회전 잡음을 나타낼 것이다.
단계(403)에서, 자화 자석(202)은 디스크(210)의 근접부로부터 제거되고, 자기장 센서(252)는, 디스크(210)가 정지 상태에 있을 때 자기적으로 조절된 영역(242)의 상이한 각도 부분들에 의해 발생된 자기장을 측정하는데 사용된다. 단계(403)를 수행할 때, 일련의 이산 측정들이 취해지고, 각 이산 측정은 디스크(210)의 상이한 각도 위치에 대응한다.
예를 들어, 제 1 이산 측정을 얻기 위해, 고정식 자기장 센서(252)는 자기적으로 조절된 영역(42)에 근접하여 위치될 수 있는 한편, 디스크(210)는 정지 상태에 있다. 자기장 센서(252)는 방사 방향으로 디스크(210)의 표면에 평행한 감지 방향으로 위치되어, 자기장 센서(252)는 자기적으로 조절된 영역(242)에 의해 발생된 원하는 원주 방향의 자기장 성분들에 기초하여 출력을 생성하지 않을 것이다. 하지만, 자기장 센서(252)는 자기적으로 조절된 영역(242)에 의해 발생된 바람직하지 않은 방사상 자기장 성분들에 기초하여 출력을 생성할 것이고, 이것은 단계(402)에서 디스크(210)의 자화 동안 존재하는 물리적 불규칙성들로부터 초래될 수 있다. 컴퓨터 시스템은 디스크(210)의 대응하는 가도 위치를 나타내는 값과 함께 자기장 센서(252)의 출력(즉, 회전 잡음 측정)을 저장한다. 디스크(210)의 각도 위치를 나타내는 값은 추가 각도 위치 센서(미도시)에 의해 컴퓨터 시스템에 제공될 수 있다. 대안적으로, 또는 이에 더하여, 컴퓨터 시스템은 그 위에 제공된 알고리즘에 따라 디스크의 각도 위치를 제어하도록 구성될 수 있다.
제 2 이산 측정은 디스크(210)를 제 2 각도 위치로 약간 회전함으로써 얻어질 수 있어서, 디스크(210)가 정지 상태로 남아있도록 한다. 자기장 센서(252)는 제 2 각도 위치를 나타내는 값과 함께 저장되는 제 2 회전 잡음 측정을 획득한다. 바람직하게, 이산 측정들을 얻는 프로세스는, 디스크(210)가 적어도 하나의 완전히 360도 회전을 겪고 데이터 맵이 디스크(210)에 대해 생성될 때까지 반복된다. 디스크(210)의 각각의 각도 위치에 대해, 데이터 맵은 대응하는 회전 잡음 측정을 포함한다. 이산 측정들이 얻어지는 각도 위치들의 수를 증가시킴으로써, 데이터 맵의 회전은 증가하고, 본 발명의 효율은 개선된다. 바람직한 실시예에서, 이산 측정들은 디스크(210)의 360개의 각도 위치들에 대해 얻어진다. 하나보다 많은 자기적으로 조절된 영역(242)을 갖는 디스크(210)에 대해, 다중 자기장 센서들(252)은 회전 잡음을 측정하는데 사용될 수 있고, 결과적인 데이터 맵이 각각의 자기적으로 조절된 영역들(242)에 대한 회전 잡음 데이터를 포함한다는 것이 구상된다. 디스크(210)의 회전 속도가 실질적으로 일관적인 상태로 남아있도록 측정 프로세스 동안 디스크(210)에 약간의 토크가 가해질 수 있다는 것이 주지되어야 한다. 하지만, 약간의 토크의 값은 토크 감지 디바이스 응용에서 실제 사용할 동안 디스크(210)에 가해지는 일반적인 토크들의 것들보다 작은 자릿수이다. 따라서, 측정 프로세스 동안 디스크(210)에 가해진 임의의 약간의 토크는 얻어진 측정들에 악영향을 주지 않는다.
단계(404)에서, 디스크(210)의 자화 상태는 다시 무작위화된다. 즉, 단계(404)에서, 단계(402) 동안 형성된 자기적으로 조절된 영역(242)은 단계(401)에 대해 기재된 것과 유사한 프로세스를 이용하여 자기장 제거된다. 예를 들어, 단계(404)는, 디스크(210)가 중심축(O) 주위를 회전하는 동안, 자기적으로 조절된 영역(242) 근처에 AC 자기장 소스를 위치시키는 것을 수반할 수 있다. 자기장 제거 단계는 유리한데, 이는 디스크(210) 상에서 모든 이전에 자화된 영역들을 소거하고, 후속 재자화 동안 이루어진 조정들이 디스크(210)의 자화 상태에 예측가능한 영향을 주도록 하기 때문이다. 하지만, 디스크(210)의 자기장 제거가 개시된 방법의 원하는 결과들(즉, 감소된 회전 잡음)을 달성하는데 항상 필요한 것은 아니라는 것이 주지되어야 한다. 그러므로, 단계(404)는 요구된 단계가 아니다.
단계(405)에서, 컴퓨터 시스템은 단계(403)에서 얻어진 측정들에 기초하여 조정 인자들을 계산한다. 본 발명의 예시적인 실시예에서, 조정 인자들은 디스크(210)의 각각의 각도 위치에 대해, 자화 자석(202)에 대한 조정 각도 값을 포함한다. 조정 인자들을 계산할 때, 컴퓨터 시스템은 데이터 맵을 분석하고, 자화 자석(202)이 각각의 각도 위치에서 디스크(210)의 후속 재자화 동안 오프셋되어야 하는 각도를 결정하여, 자기적으로 조절된 영역(242)의 대응하는 부분은 재자화 이후에 회전 잡음을 발생시키지 않을 것이다.
예를 들어, 자기적으로 조절된 영역(242)이 단계(402)에 따라 원주 방향으로 편광된 자화 자석(202)을 이용하여 형성된 후에, 자기장 센서(252)는 단계(403)에서, 디스크(210)가 정지 상태에 있을 때 자기적으로 조절된 영역(242)의 제 1 각도 부분에 의해 발생된 약간 방사상의 자기장 성분을 측정한다. 물론, 이러한 방사상 성분은 바람직하지 않은 회전 잡음이다. 단계(405)에서, 컴퓨터 시스템은, 자기적으로 조절된 영역(242)의 제 1 각도 부분의 형성 동안 원주 방향으로부터 자화 자석(202)의 극성을 1도만큼 오프셋함으로써 그 부분이, 자기적으로 조절된 영역(242)의 형성이 완료된 후에 디스크(210)가 정지 상태에 있을 때 임의의 방사상 자기장 성분을 발생시키지 않을 것을 결정할 수 있다. 따라서, 컴퓨터 시스템은 자기적으로 조절된 영역(242)의 제 1 각도 부분에 대응하는 디스크(210)의 각도 위치에 대해 1도의 조정 인자를 생성할 것이다. 단계(405)가 단계(404)와 독립적이라는 것이 주지되어야 한다. 그러므로, 단계(404)가 수행되는 경우들에서, 단계(405)는 단계(404) 이전, 이후, 또는 이와 동시에 수행될 수 있다.
단계(406)에서, 새로운 자기적으로 조절된 영역(242)은 단계(402)에서 형성된 자기적으로 조절된 영역과 동일한 장소에서 단계(402)에 기재된 것과 유사한 프로세스에 의해 디스크(210) 상에 형성된다. 하지만, 단계(406) 동안, 컴퓨터 시스템은 회전 동안 디스크(210)의 각도 위치를 모니터링하고, 자화 자석(202)의 각도 오프셋은 디스크(210)의 각도 위치 및 이전에 계산된 조정 인자들에 기초하여 계속해서 조정된다. 자화 자석(202)의 각도 오프셋은, 자화 자석(202)이 부착되는 자석 홀더(201)를 회전시킴으로써 조정될 수 있다. 단계(406)에서 디스크(210)의 재자화 동안 자화 자석(202)의 각도 오프셋은 회전 잡음을 초래할 수 있는 디스크(210)의 물리적 불규칙성들의 바람직하지 않은 효과를 제거한다.
도 5는 단계(406)의 성능 동안 디스크(210)를 도시한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 자화 자석(202)의 극성은 자화 자석(202) 바로 아래에 위치된 자기적으로 조절된 영역(242)의 각도 부분에 대응하는 조정 인자에 따라 원주 방향으로부터 약간 오프셋된다. 조정 인자들이 디스크(210)의 상이한 각도 위치들에 대해 상이할 수 있기 때문에, 자화 자석(202)의 각도 오프셋은 디스크(210)의 각각의 단일 회전 동안 여러번 조정될 수 있다. 단계(406)를 수행할 때, 디스크(210)는 중심축(O) 주위를 여러번 회전할 수 있고, 그 동안, 자화 자석(202)은 디스크(210)의 표면 근처에 놓이고, 여러 번의 회전 동안 디스크(210) 근처에 유지되고, 그런 후에 디스크(210)의 근접부로부터 제거된다. 단계(406)에 따라 디스크(210)의 재자화에 후속하여, 자기적으로 조정된 영역(242)은 실질적으로 회전 잡음을 발생시키지 않는다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 대안적인 예시적인 실시예에 따라 디스크(210) 상에 자기적으로 조절된 영역(242)을 형성하는 시스템(200)을 도시한다. 도 6은 디스크(210)의 측면도를 도시하고, 도 7은 디스크(210)를 위에서 본 평면도를 도시한다. 도 2 및 도 3에서와 같이, 도 6 및 도 7에서의 영구 자화 자석(202)의 자기 배향은 원주 방향에 있다. 하지만, 도 2 및 도 3과 달리, 도 6 및 도 7은 자화 자석(202) 둘레에 배치된 솔레노이드(204)를 더 포함하는 시스템(200)을 도시하고, 솔레노이드(204)의 중심축은 자화 자석(202)의 자기 배향에 수직인 방사상 방향으로 배향된다. 솔레노이드(204)는, 전류가 이에 인가될 때, 솔레노이드(204)와 자화 자석(202)의 조합이 방사상 방향으로 자기적으로 배향되는 추가 전자석을 형성하도록 배치된다. 간략함을 위해, 도 6 및 도 7에서의 솔레노이드(204)는 4개의 권수들을 갖게 도시된다. 하지만, 솔레노이드는 바람직하게 4개보다 많은 권수들을 포함하고, 일반적으로 대략 150 권수들을 포함할 것이다. 솔레노이드(204)가 자화 자석(202) 근접하지만, 그 둘레에 있지 않도록 위치될 수 있다는 것이 주지되어야 한다.
본 발명의 이러한 대안적인 실시예엥서, 단계(405) 동안 계산된 조정 인자들은, 디스크(210)의 각각의 각도 위치에 대해, 솔레노이드(204)에 대한 조정 전류 값을 포함한다. 조정 인자들을 계산할 때, 컴퓨터 시스템은 단계(403)에서 발생된 데이터 맵을 분석하고, 각각의 각도 위치에서 디스크(210)의 후속 재자화 동안 솔레노이드(204)에 인가되어야 하는 전류를 결정하여, 자기적으로 조절된 영역(242)의 대응하는 부분은 재자화 이후에 회전 잡음을 발생시키지 않을 것이다.
예를 들어, 단계(405)에서, 컴퓨터 시스템은, 자기적으로 조절된 영역(242)의 제 1 각도 부분의 형성 동안 100mA의 직류 전류를 솔레노이드(204)에 인가함으로써, 그 부분이, 자기적으로 조절된 영역(242)이 완료된 후에 디스크(210)가 정지 상태에 있을 때 어떠한 방사상 자기장 성분도 발생하지 않을 것임을 결정할 수 있다. 따라서, 컴퓨터 시스템은 자기적으로 조절된 영역(242)의 제 1 각도 부분에 대응하는 디스크(210)의 각도 위치에 대해 100mA의 조정 인자를 생성할 것이다.
본 발명의 대안적인 실시예를 참조하여, 단계(406) 동안, 컴퓨터 시스템은 회전 동안 디스크(210)의 각도 위치를 모니터링하고, 전류를 솔레노이드(204)에 인가하도록 하고, 전류는 디스크(210)의 각도 위치 및 이전에 계산된 조정 인자들에 기초하여 계속해서 조정된다. 단계(406) 동안 재자화 동안 솔레노이드(204)에 인가된 전류는 회전 잡음을 초래할 수 있는 디스크(210)의 물리적 불규칙성들의 바람직하지 않은 효과를 제거한다.
본 발명의 다른 예시적인 실시예들에서, 자기적으로 조절된 영역(242)의 형성은 빠른 조정 프로세스를 수행함으로써 달성될 수 있다. 그 프로세스에서, 자기장 센서(252)는, 디스크(210)가 회전하는 동안 디스크(210)의 대응하는 각도 위치들에 대한 이산 자기장 측정들을 얻는다. 조정 인자들(예를 들어, 각도 오프셋들 또는 조정 전류 값들)은 대응하는 자기장 측정에 기초하여 디스크(210)의 각각의 각도 위치에 대해 계산된다. 동시에, 자화 자석(202)은 디스크(210)에 근접하고, 자기적으로 조절된 영역(242)의 특정한 각도 부분이 자화 자석(202) 아래에 있을 때, 대응하는 각도 위치에 대한 가장 최근의 조정 인자가 자화 자석(202)에 인가되도록 조정된다. 자화 자석의 조정은 예를 들어, 자화 자석(202)에 각도 오프셋을 인가함으로써, 또는 조정 솔레노이드(204)에 전류를 인가함으로써 달성될 수 있다. 자기장의 빠른 측정과, 조정 인자들의 계산과, 자화 자석(202)의 조정을 수반하는 프로세스는 디스크(210)의 여러 번의 회전 동안 계속된다. 바람직하게, 프로세스는, 자기장 센서들(252)이 전체 자기적으로 조절된 영역(242)에 대한 수용가능한 낮은 레벨의 회전 잡음을 나타낼 때까지 계속된다. 회전 잡음의 레벨이 수용가능하게 낮을 때, 측정, 계산 및 조정의 프로세스는 자화 자석(210)이 디스크(210)의 근접부로부터 느리게 후퇴될 때 계속되고, 그 후에 프로세스는 완료된다.
디스크-형태의 토크 감지 디바이스에 대한 상기 개시 전체가 샤프트들, 링들 등과 같은 다른 유형들의 토크 감지 디바이스들에 유사하게 적용가능하다는 것이 주지되어야 한다. 도 8 및 도 9는 샤프트-유형 토크 감지 디바이스의 자화에 적용될 때 본 발명의 다른 대안적인 예시적인 실시예들을 도시한다. 도 4에 대해 전술한 방법에 따라, 자기 탄성적으로 활성 영역을 갖는 샤프트(810)가 제공된다. 자화 자석(802)은 샤프트(810) 상에 일반적으로 원주 방향으로 편광된 자기적으로 조절된 영역(842)을 형성하는데 사용될 수 있다. 하지만, 그러한 초기 자화 이후에, 자기적으로 조절된 영역(842)의 부분들은 바람직하지 않은 축방향 성분들(즉, 회전 잡음)을 갖는 자기장을 발생시킬 수 있다. 축방향으로 배향된 감지 방향을 갖고, 센서 플랫폼(860) 상에 배치된 자기장 센서(852)는 샤프트(810)의 상이한 각도 위치들에 대응하는 회전 잡음 측정들을 얻는데 사용될 수 있다. 이들 회전 잡음 측정들은 자화 자석(802)에 대한 조정 각도들, 또는 솔레노이드(804)에 대한 조정 전류 값들을 포함하는 조정 인자들을 계산하는데 사용될 수 있다. 샤프트(810)는 필요시, 자기장 제거되고, 새로운 자기적으로 조절된 영역(842)은 재자화 단계 동안 샤프트(810) 상에 형성된다. 샤프트(810)의 재자화 동안, 자화 자석(820)의 각도 오프셋, 또는 솔레노이드(804)에 인가된 전류는 회전 잡음을 실질적으로 발생시키지 않는 자기적으로 조절된 영역(842)의 형성을 초래하도록 조정 인자들에 기초하여 계속해서 조정된다. 예를 들어, 도 8에 도시된 바와 같이, 자화 자석(802)은 샤프트(810)의 표면에 접하는 평면에 수직인 축 주위를 회전할 수 있다. 간략함을 위해, 도 8 및 도 9에 도시된 샤프트(810)는 그 위에 형성된 단일의 자기적으로 조절된 영역(842)을 포함한다. 하지만, 샤프트(810) 상에 2개 이상의 자기적으로 조절된 영역들을 형성하는 프로세스들은 본 발명의 범주 내에 있고, 본 명세서에 제공된 설명 및 도면들을 고려하여 이해될 것이다.
본 명세서에 제공된 설명 및 도면들은 예시적인 목적들을 위한 것이고, 본 발명의 범주를 제한하도록 의도되지 않는다. 예를 들어, 개시된 시스템 및 방법은 축방향으로 편광된 자기적으로 조절된 영역들을 갖는 토크 트랜스듀서를 형성하는데 사용될 수 있고, 바람직하지 않은 원주 방향으로 또는 방사상 방향으로 편광된 자기장을 방지하도록 계산된 조정 인자들은 회전 잡음을 감소시키도록 적용된다.
개시된 발명의 특정한 현재 바람직한 실시예들이 본 명세서에 특히 기재되었지만, 본 명세서에 도시되고 기재된 다양한 실시예들의 변경들 및 변형들이 본 발명의 사상 및 범주에서 벗어나지 않고도 이루어질 수 있다는 것이 당업자에게 명백할 것이다. 따라서, 본 발명이 첨부된 청구항들 및 적용가능한 법률에 의해 요구된 정도로만 제한되도록 의도된다.

Claims (28)

  1. 자기 탄성 토크 감지 디바이스를 제조하는 방법에 있어서,
    자기 탄성 요소 상의 제 1 장소에서 초기의 자기적으로 조절된 영역을 형성하는 단계;
    상기 초기의 자기적으로 조절된 영역의 다양한 부분들에 의해 발생된 자기장을 측정하는 단계;
    상기 측정된 자기장들에 기초하여 조정 인자들을 계산하는 단계; 및
    상기 자기 탄성 요소 상의 상기 제 1 장소에서 최종의 자기적으로 조절된 영역을 형성하기 위해 상기 계산된 조정 인자들을 이용하는 단계
    를 포함하는, 자기 탄성 토크 감지 디바이스를 제조하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 초기의 자기적으로 조절된 영역을 형성하는 단계는, 상기 자기 탄성 요소에 근접하여 영구 자석을 위치시키는 단계, 및 중심축 주위로 상기 자기 탄성 요소를 회전시키는 단계를 포함하고,
    상기 최종의 자기적으로 조절된 영역을 형성하는 단계는, 상기 자기 탄성 요소에 근접하여 상기 영구 자석을 위치시키는 단계, 및 상기 중심축 주위로 상기 자기 탄성 요소를 회전시키는 단계를 포함하는 것인, 자기 탄성 토크 감지 디바이스를 제조하는 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 최종의 자기적으로 조절된 영역을 형성하는 단계는, 상기 자기 탄성 요소의 회전 동안 상기 조정 인자들에 기초하여 상기 영구 자석의 각도 오프셋을 조정하는 단계를 포함하는 것인, 자기 탄성 토크 감지 디바이스를 제조하는 방법.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 영구 자석 둘레에 솔레노이드를 제공하는 단계를 더 포함하고,
    상기 최종의 자기적으로 조절된 영역을 형성하는 단계는, 상기 솔레노이드에 전류를 인가하는 단계, 및 상기 자기 탄성 요소의 회전 동안 상기 조정 인자들에 기초하여 상기 전류의 값을 조정하는 단계를 포함하는 것인, 자기 탄성 토크 감지 디바이스를 제조하는 방법.
  5. 제 2 항에 있어서, 상기 영구 자석에 근접하지만, 그 둘레에 있지 않도록 솔레노이드를 제공하는 단계를 더 포함하고,
    상기 최종의 자기적으로 조절된 영역을 형성하는 단계는, 상기 솔레노이드에 전류를 인가하는 단계, 및 상기 자기 탄성 요소의 회전 동안 상기 조정 인자들에 기초하여 상기 전류의 값을 조정하는 단계를 포함하는 것인, 자기 탄성 토크 감지 디바이스를 제조하는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 자기 탄성 요소로부터 상기 초기의 자기적으로 조절된 영역을 제거하는 단계를 더 포함하는, 자기 탄성 토크 감지 디바이스를 제조하는 방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 자기 탄성 요소로부터 상기 초기의 자기적으로 조절된 영역을 제거하는 단계는, 상기 자기 탄성 요소에 근접하여 AC 자기장 소스를 위치시키는 단계, 및 중심축 주위로 상기 자기 탄성 요소를 회전시키는 단계를 포함하는 것인, 자기 탄성 토크 감지 디바이스를 제조하는 방법.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 자기장을 측정하는 단계는,
    (a) 상기 자기 탄성 요소를 정지(quiescent) 상태로 배치시키는 단계;
    (b) 상기 자기 탄성 요소의 각도 위치에 대응하는 이산 자기장 측정을 얻는 단계;
    (c) 중심축 주위로 상기 자기 탄성 요소를 약간 회전시키는 단계; 및
    (d) 상기 자기 탄성 요소가 하나의 완전한 360도 회전이 될 때까지 서브 단계들 (a) 내지 (c)를 반복하는 단계
    를 포함하는 것인, 자기 탄성 토크 감지 디바이스를 제조하는 방법.
  9. 제 1 항에 있어서, 데이터 맵을 생성하는 단계를 더 포함하고,
    상기 데이터 맵은 상기 초기의 자기적으로 조절된 영역의 상기 다양한 부분들 각각에 대해, 자기장 측정 및 대응하는 각도 위치 측정을 포함하는 것인, 자기 탄성 토크 감지 디바이스를 제조하는 방법.
  10. 제 1 항의 방법에 의해 제조된 자기 탄성 토크 감지 디바이스.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 자기 탄성 요소는 디스크-형태의 부재를 포함하는것인, 자기 탄성 토크 감지 디바이스.
  12. 제 10 항에 있어서, 상기 자기 탄성 요소는 샤프트를 포함하는 것인, 자기 탄성 토크 감지 디바이스.
  13. 자기 탄성 토크 감지 디바이스를 제조하는 시스템에 있어서,
    DC 자기장 소스;
    자기 탄성 요소에 근접하여 상기 DC 자기장 소스를 유지하도록 구성된 홀더;
    상기 자기 탄성 요소에 의해 발생된 자기장을 감지하도록 구성된 자기장 센서; 및
    상기 자기장 센서로부터 수신된 정보에 기초하여 상기 홀더의 위치를 제어하도록 구성된 컴퓨터 시스템
    을 포함하는, 자기 탄성 토크 감지 디바이스를 제조하는 시스템.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 홀더는 상기 자기 탄성 요소의 표면에 수직인 축 주위로 회전가능하도록 구성되는 것인, 자기 탄성 토크 감지 디바이스를 제조하는 시스템.
  15. 제 13 항에 있어서, 상기 홀더는 상기 자기 탄성 요소의 표면에 접하는(tangent to) 평면에 수직인 축 주위로 회전가능하도록 구성되는 것인, 자기 탄성 토크 감지 디바이스를 제조하는 시스템.
  16. 제 13 항에 있어서, 상기 자기 탄성 요소의 각도 위치를 감지하기 위한 위치 센서를 더 포함하는 것인, 자기 탄성 토크 감지 디바이스를 제조하는 시스템.
  17. 제 13 항에 있어서, 상기 컴퓨터 시스템은 또한 상기 자기장 센서에 의해 출력된 전기 신호들을 수신하도록 구성되는 것인, 자기 탄성 토크 감지 디바이스를 제조하는 시스템.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 컴퓨터 시스템은 또한 상기 자기장 센서에 의해 출력된 상기 전기 신호들에 기초하여 조정 인자들을 계산하도록 구성되고, 상기 컴퓨터 시스템은 또한 상기 조정 인자들에 기초하여 상기 홀더의 위치를 제어하도록 구성되는 것인, 자기 탄성 토크 감지 디바이스를 제조하는 시스템.
  19. 자기 탄성 토크 감지 디바이스를 제조하는 시스템에 있어서,
    자기 탄성 요소에 근접하여 위치되도록 구성된 영구 자석;
    상기 영구 자석의 자기 배향에 수직인 중심축을 갖는 솔레노이드;
    상기 자기 탄성 요소에 의해 발생된 자기장을 감지하도록 구성된 자기장 센서; 및
    상기 자기장 센서로부터 수신된 정보에 기초하여 상기 솔레노이드에 인가된 전류를 제어하도록 구성된 컴퓨터 시스템
    을 포함하는, 자기 탄성 토크 감지 디바이스를 제조하는 시스템.
  20. 제 19 항에 있어서, 상기 솔레노이드는 상기 영구 자석 둘레에 배치되는 것인, 자기 탄성 토크 감지 디바이스를 제조하는 시스템.
  21. 제 19 항에 있어서, 상기 솔레노이드는 상기 영구 자석에 근접하지만 그 둘레에 있지 않도록 배치되는 것인, 자기 탄성 토크 감지 디바이스를 제조하는 시스템.
  22. 제 19 항에 있어서, 상기 자기 탄성 요소의 각도 위치를 감지하기 위한 위치 센서를 더 포함하는, 자기 탄성 토크 감지 디바이스를 제조하는 시스템.
  23. 제 19 항에 있어서, 상기 컴퓨터 시스템은 또한 상기 자기장 센서에 의해 출력된 전기 신호들을 수신하도록 구성되는 것인, 자기 탄성 토크 감지 디바이스를 제조하는 시스템.
  24. 제 23 항에 있어서, 상기 컴퓨터 시스템은 또한 상기 자기장 센서에 의해 출력된 상기 전기 신호들에 기초하여 조정 인자들을 계산하도록 구성되고, 상기 컴퓨터 시스템은 또한 상기 조정 인자들에 기초하여 상기 솔레노이드에 인가된 상기 전류를 제어하도록 구성되는 것인, 자기 탄성 토크 감지 디바이스를 제조하는 시스템.
  25. 자기 탄성 토크 감지 디바이스를 제조하는 방법에 있어서,
    DC 자기장 소스가 자기 탄성 요소 상에, 자기적으로 조절된 영역을 형성할 수 있도록 자기 탄성 요소에 근접하여 상기 DC 자기장 소스를 위치시키는 단계;
    자기장 센서가 상기 자기적으로 조절된 영역의 다양한 부분들에 의해 발생된 자기장들을 측정할 수 있도록 상기 자기 탄성 요소에 근접하여 상기 자기장 센서를 위치시키는 단계;
    축 주위로 상기 자기 탄성 요소를 회전시키는 단계;
    상기 자기 탄성 요소 상의 자기적으로 조절된 영역의 다양한 부분들에 의해 발생된 자기장들을 측정하는 단계;
    상기 측정된 자기장들에 기초하여 조정 인자들을 계산하는 단계; 및
    상기 계산된 조정 인자들에 기초하여 상기 DC 자기장 소스를 조정하는 단계
    를 포함하는, 자기 탄성 토크 감지 디바이스를 제조하는 방법.
  26. 제 25 항에 있어서, 상기 자기 탄성 요소를 회전시키는 단계, 상기 자기장들을 측정하는 단계, 상기 조정 인자들을 계산하는 단계, 및 상기 DC 자기장 소스를 조정하는 단계는 동시에 수행되는 것인, 자기 탄성 토크 감지 디바이스를 제조하는 방법.
  27. 제 25 항에 있어서, 상기 자기장 소스는 영구 자석을 포함하고, 상기 DC 자기장 소스를 조정하는 단계는 상기 조정 인자들에 기초하여 상기 영구 자석의 각도 오프셋을 조정하는 단계를 포함하는 것인, 자기 탄성 토크 감지 디바이스를 제조하는 방법.
  28. 제 25 항에 있어서, 상기 DC 자기장 소스는, 솔레노이드의 중심축이 영구 자석의 자기 배향(magnetic orientation)에 수직이도록, 상기 솔레노이드가 둘레에 배치된 상기 영구 자석을 포함하고, 상기 DC 자기장 소스를 조정하는 단계는 상기 솔레노이드에 전류를 인가하는 단계, 및 상기 조정 인자들에 기초하여 상기 전류의 값을 조정하는 단계를 포함하는 것인, 자기 탄성 토크 감지 디바이스를 제조하는 방법.
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