DE10055288B4 - Kontaktloser Drehwinkelsensor und darin verwendeter Sensorkern - Google Patents

Kontaktloser Drehwinkelsensor und darin verwendeter Sensorkern Download PDF

Info

Publication number
DE10055288B4
DE10055288B4 DE10055288A DE10055288A DE10055288B4 DE 10055288 B4 DE10055288 B4 DE 10055288B4 DE 10055288 A DE10055288 A DE 10055288A DE 10055288 A DE10055288 A DE 10055288A DE 10055288 B4 DE10055288 B4 DE 10055288B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
core
sensor
gap
rotation angle
rotation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE10055288A
Other languages
English (en)
Other versions
DE10055288A1 (de
Inventor
Makoto Handa Mase
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Aisan Industry Co Ltd
Original Assignee
Aisan Industry Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP32078599A external-priority patent/JP2001141412A/ja
Priority claimed from JP2000128051A external-priority patent/JP2001304806A/ja
Application filed by Aisan Industry Co Ltd filed Critical Aisan Industry Co Ltd
Publication of DE10055288A1 publication Critical patent/DE10055288A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE10055288B4 publication Critical patent/DE10055288B4/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D11/00Arrangements for, or adaptations to, non-automatic engine control initiation means, e.g. operator initiated
    • F02D11/06Arrangements for, or adaptations to, non-automatic engine control initiation means, e.g. operator initiated characterised by non-mechanical control linkages, e.g. fluid control linkages or by control linkages with power drive or assistance
    • F02D11/10Arrangements for, or adaptations to, non-automatic engine control initiation means, e.g. operator initiated characterised by non-mechanical control linkages, e.g. fluid control linkages or by control linkages with power drive or assistance of the electric type
    • F02D11/106Detection of demand or actuation
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/14Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
    • G01D5/142Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices
    • G01D5/147Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices influenced by the movement of a third element, the position of Hall device and the source of magnetic field being fixed in respect to each other

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)

Abstract

Sensorkern (114, 145, 147, 148) für einen Drehwinkelsensor der kontaktlosen Bauart (111) zur kontaktlosen Erfassung eines Drehwinkels eines Objektes durch Umwandlung des Drehwinkels in eine Änderung der Magnetkraft, wobei der Sensorkern folgende Bauteile enthält:
einen ringförmigen äußeren Kern (127, 146), der mit zwei Blöcken versehen ist, die aus einem magnetischen Material hergestellt sind;
einen inneren Kern (128), der mit zwei Blöcken (25A, 25B) versehen ist, die aus einem magnetischen Material hergestellt sind, der koaxial zum äußeren Kern angeordnet ist;
einen ersten Spalt (131) zwischen dem äußeren und dem inneren Kern;
einen zweiten Spalt (132) zwischen den zwei Blöcken des äußeren Kerns;
einen dritten Spalt (133) zwischen den zwei Blöcken des inneren Kerns;
einen rechtwinkligen, quaderförmigen Magneten (130), der im dritten Spalt angeordnet ist und in einer Richtung quer über dem dritten Spalt magnetisiert ist, um die Blöcke des inneren Kerns zu verbinden, wobei die...

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Drehwinkelsensor, der zur Erfassung eines Drehwinkels eines Objektes verwendet werden soll, und insbesondere auf einen kontaktlosen Drehwinkelsensor zur kontaktlosen Erfassung des Drehwinkels eines Objektes durch Umwandlung des Drehwinkels in eine Änderung der Magnetkraft, sowie auf einen Sensorkern, der in dem Drehwinkelsensor der kontaktlosen Bauart verwendet wird.
  • Herkömmlicherweise waren Drehwinkelsensoren der Kontaktbauart bekannt, die einen Potentiometer verwendeten. Dieser Potentiometer ist so aufgebaut, dass eine Schleifbürste auf einem Widerstandselement gleitet, wodurch sich die elektrischen Widerstandswerte ändern. Dementsprechend können Staubpartikel, die aus der Reibung zwischen dem Widerstandselement und der Schleifbürste resultieren, in einem dazwischenliegenden Gleitabschnitt erzeugt werden. Die Staubpartikel würden Erfassungsfehler bei den Widerstandswerten hervorrufen. Ferner könnte ein Reibungswiderstand in dem Gleitabschnitt zu einem Betriebswiderstand hinsichtlich eines zu erfassenden Objektes werden, was die Betriebsansprechempfindlichkeit des Objektes beeinflussen würde.
  • Um die obigen Nachteile des Drehwinkelsensors der Kontaktbauart zu beseitigen, wurde ein Drehwinkelsensor einer kontaktlosen Art ohne einem Gleitbauteil oder -abschnitt entwickelt. Einer solcher Drehwinkelsensoren der kontaktlosen Bauart ist konstruiert, um einen Drehwinkel eines Objektes in einer kontaktlosen Art zu erfassen, indem der Drehwinkel in eine Änderung der Magnetkraft konvertiert wird. Das japanische Patent Nr. 2842482 und die ungeprüfte japanische Patentveröffentli chung Nr. 8-35809 offenbaren ein Beispiel eines Drehwinkelsensors der kontaktlosen Bauart dieser Art.
  • 18 zeigt Hauptteile des Drehwinkelsensors, der in dem japanischen Patent Nr. 2842482 offenbart ist. Dieser Drehwinkelsensor ist mit einem zylindrischen Gehäuse 151 und einer drehbar in der Mitte des Gehäuses 151 angeordneten Verbindungswelle 152 versehen. Ein erstes Bauteil 153 ist auf der inneren Umfangsoberfläche des Gehäuses 151 befestigt. Das erste Bauteil 153 ist aus zwei halbkreisförmigen Ringen 153A und 153B aufgebaut, die beide aus einem weichmagnetischen Material hergestellt wurden. Zwischen den halbkreisförmigen Ringen 153A und 153B sind zwei Hilfs-Luftspalte 154 vorgesehen. Eine elektrische Spule 156 ist in einem Spalt 154 angeordnet und eine Hallsonde ist in dem anderen Spalt 154 angeordnet. Ein zweites Bauteil 157, das aus einem weichmagnetischen Material hergestellt wurde, ist auf der Verbindungswelle 152 befestigt. Ein rohrförmiger Magnet 158, der aus zwei dünnen Bauteilen 158A und 158B aufgebaut ist, ist auf dem äußeren Umfang des zweiten Bauteiles 157 befestigt. Der rohrförmige Magnet 158 ist aus einer Samarium-Kobalt-Form geformt und in einer rohrförmigen Gestalt magnetisiert. Ein Hauptluftspalt 159 ist zwischen dem rohrförmigen Magnet 158 und dem ersten Bauteil 153 angeordnet. Der Hauptluftspalt 159 sollte wünschenswerterweise so eng wie möglich sein. In der obigen Veröffentlichung beträgt die Breite des Hauptluftspaltes 159 die Größenordnung von 0,2 mm, wenn der durchschnittliche innere Durchmesser des zweiten Bauteiles 157 5 mm beträgt und die Dicke des rohrförmigen Magnetes 158 1 mm beträgt. Auf diese Weise wird ein magnetisches Feld zwischen dem ersten Bauteil 153 und dem rohrförmigen Magneten 158 und dem zweiten Bauteil 157 erzeugt. Wenn das zweite Bauteil 157 und der rohrförmige Magnet 158 zusammen mit der Verbindungswelle 152 gedreht werden, wird das magnetische Feld gedreht, wodurch sich die Dichte des magnetischen Flusses, der durch die Hallsonde 156 und die elektrische Spule 155 strömt, verändert. Die Änderung der magnetischen Flussdichte wird in Gestalt von elektrischen Signalen ausgegeben.
  • 19 zeigt Hauptteile des Drehwinkelsensors, der in der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung Nr. 8-35809 offenbart ist. Dieser Drehwinkelsensor ist mit einem rohrförmigen Joch 161 und einer angetriebenen Welle 162, die sich in der Mitte des Joches 161 befindet, versehen, wobei beide integral konfiguriert sind. Ein rohrförmiger Permanentmagnet 163 ist auf der inneren Umfangsoberfläche des rohrförmigen Joches 161, das aus einem Weichmaterial hergestellt ist, versehen. Der rohrförmige Magnet 163 wurde in einer Radialrichtung im Querschnitt magnetisiert. Um die angetriebene Welle 162 sind zwei separate rohrförmige Statoren 64A und 64B fest angeordnet. Es ist der angetriebenen Welle 162 gestattet, in einem Mittelbereich, der von den Statoren 164A und 164B umgeben ist, zu drehen. Ein Hallelement 166 ist in einem Spalt 165 zwischen den zwei Statoren 164A und 164B vorgesehen. Das rohrförmige Joch 161 und der rohrförmige Magnet 163 sind drehbar in Bezug auf die Statoren 164A und 164B angeordnet. Ein ringförmiger Luftspalt 167 wird zwischen dem rohrförmigen Magneten 163 und den Statoren 164A und 164B erzeugt. Auf diese Weise wird zwischen dem rohrförmigen Joch 161, dem rohrförmigen Magneten 163 und den Statoren 164A und 164B ein magnetisches Feld erzeugt. Demgemäß erzeugt die Drehung des rohrförmigen Magneten 163 zusammen mit dem rohrförmigen Joch 161 eine Drehung des magnetischen Feldes, wodurch die Dichte des magnetischen Flusses, der durch das Hallelement 166 strömt, verändert wird. Die Änderung der magnetischen Felddichte wird in Gestalt von elektrischen Signalen ausgegeben.
  • Bei dem Drehwinkelsensor des japanischen Patents Nr. 2842482 wird der rohrförmige Magnet 158 jedoch aus einer Samarium-Kobalt-Form geformt und in einer rohrförmigen Gestalt mit einer sehr geringen Dicke von ungefähr 1 mm magnetisiert, was ihn physikalisch sehr spröde und schwierig herzustellen macht. Zusätzlich muss der rohrförmige Magnet 158 nach der Einpassung auf dem äußeren Umfang des zweiten Bauteiles 157 mit der Welle 152 zusammenmontiert werden, während der extrem enge Hauptluftspalt 159 hinsichtlich des ersten Bauteiles 153 aufrecht erhalten werden müsste. Deshalb kann bei der Montage sogar eine kleine Neigung des rohrförmigen Magneten 158 oder des ersten Bauteiles 153 diese in Kontakt bringen, was den rohrförmigen Magneten 158 leicht beschädigen könnte. Dies resultiert in einer Herstellungsschwierigkeit des Drehwinkelsensors und einer Verschlechterung der Genauigkeit der Erfassung des Drehwinkels.
  • Bei dem Drehwinkelsensor der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung Nr. 8-35809 besteht andererseits ein Problem, dass es schwierig ist, den rohrförmigen Magneten 163 herzustellen. Zusätzlich musste der rohrförmige Magnet 163 auf der inneren Umfangsoberfläche des rohrförmigen Joches 161 befestigt werden und im Inneren des Magneten 163 ist es notwendig, dass die Statoren 164A und 164B mit dem Luftspalt 167 einer vorbestimmten Dimension montiert werden. Während der Montage würde ein Kontakt zwischen dem rohrförmigen Magneten 63 und den Statoren 164A und 164B diesen einen Schaden zufügen. Dies erschwert es, den Drehwinkelsensor herzustellen und es würde zu einer Verschlechterung der Genauigkeit der Erfassung eines Drehwinkels führen.
  • Aus der DE 197 26 691 A1 ist ein Sensorkern bekannt, der einen Statorkern aufweist, der aus zwei Blöcken besteht, die aus einem magnetischen Material hergestellt sind, einen Läuferkern, der mit zwei Blöcken versehen ist, die aus einem magnetischen Material hergestellt sind, und der koaxial zum Statorkern angeordnet ist, einen ersten Spalt zwischen dem Statorkern und dem Läuferkern, einen zweiten Spalt zwischen den zwei Statorblöcken, einen dritten Spalt zwischen den zwei Läuferblöcken und einen rechtwinkligen, quaderförmigen Magneten, der im dritten Spalt angeordnet ist und in einer Richtung quer über den dritten Spalt magnetisiert ist, um die Läuferblöcke zu verbinden.
  • Ferner ist aus der DE 197 19 019 A1 ein Drehwinkelsensor bekannt, zum Erfassen rotatorischer Bewegungen. Auch dieser Drehwinkelsensor weist einen Statorkern mit zwei Blöcken auf, die aus einem magnetischen Material hergestellt sind, und einen Läuferkern, der mit zwei Blöcken versehen ist, die aus einem magnetischen Material hergestellt sind und die koaxial zum Statorkern angeordnet sind. Ein erster Spalt ist zwischen dem Statorkern und dem Läuferkern vorgesehen, ein zweiter Spalt zwischen den zwei Statorblöcken und ein dritter Spalt zwischen den zwei Läuferblöcken, wobei ein rechtwinkliger, quaderförmiger Magnet im dritten Spalt angeordnet ist. Im zweiten Spalt ist ein Detektor beispielsweise als Hallelement vorgesehen, um die rotatorische Bewegung zu erfassen. Der Statorkern besitzt Schenkelabschnitte, um einen größeren Abstand des Detektors von dem Geber zu erreichen, wodurch eine große Änderung des Magnetflusses erreicht wird, um Streuwirkungen zu vermeiden.
  • Die vorliegende Erfindung wurde angesichts der obigen Umstände getätigt und hat zur Aufgabe, die obigen Probleme zu beseitigen und einen kontaktlosen Drehwinkelsensor zu schaffen, der. in der Lage ist, eine verstärkte Produktivität der Magneten, Sensorkernen mit Magneten und Drehwinkelsensoren bereitzustellen, und die Montageeigenschaften der Bauteile und Elemente zu verbessern, um die Erfassungsgenauigkeit eines Drehwinkels zu erhöhen, indem lineare Ausgangskennlinien bereitgestellt wer den, sowie einen Sensorkern, der in dem Sensor verwendet wird. Diese Aufgabe wird mittels einem Sensorkern gemäß Anspruch 1 bzw. mittels einem Drehwinkelsensor gemäß Anspruch 5 gelöst. Weitere Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Zusätzliche Ziele und Vorteile der Erfindung werden zum Teil in der nachfolgenden Beschreibung fortgeführt und werden zum Teil anhand der Beschreibung offensichtlich sein oder können durch die praktische Ausführung der Erfindung erlernt werden. Die Ziele und Vorteile der Erfindung können mit Hilfe der Instrumente und Kombinationen, die im Einzelnen in den beigefügten Ansprüchen ausgeführt sind, realisiert und erzielt werden.
  • 1 ist eine Draufsicht des Sensorkerns in einem ersten Ausführungsbeispiel.
  • 2 ist eine Schnittansicht entlang der Linie IX-IX aus 1.
  • 3 ist eine Draufsicht des Sensorkerns im ersten Ausführungsbeispiel, die dessen konstruktive Merkmale zeigt.
  • 4 ist eine vergrößerte Ansicht eines Hauptteiles des Sensorkerns, der in 10 gezeigt ist.
  • 5 ist eine Schnittansicht eines Drosselklappenkörpers im ersten Ausführungsbeispiel.
  • 6 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung eines Drehwinkelsensors im ersten Ausführungsbeispiel.
  • Die 7A bis 7C sind erläuternde Darstellungen, die Bewegungen eines magnetischen Feldes zeigen, das in dem Sensorkern erzeugt wird.
  • 8 ist ein Graph, der die Ausgangsleistungsmerkmale des Drehwinkelsensors zeigt.
  • 9 ist ein Graph, der die Dichtekennlinien des magnetischen Flusses, der in dem Sensorkern erzeugt wird, zeigt.
  • 10 ist eine erläuternde Darstellung, die Messpunkte zeigt.
  • 11 ist eine Draufsicht eines Sensorkerns in einem zweiten Ausführungsbeispiel.
  • 12 ist eine Schnittansicht entlang der Linie XIX-XIX aus 11.
  • 13 ist eine perspektivische Ansicht einer Unterseite des Sensorkerns aus 11.
  • 14 ist eine Draufsicht eines Sensorkerns in einem dritten Ausführungsbeispiel.
  • 15 ist eine vergrößerte Ansicht eines Hauptteiles des Sensorkerns aus 14.
  • 16 ist eine Draufsicht des Sensorkerns in einem vierten Ausführungsbeispiel.
  • 17 ist eine vergrößerte Ansicht eines Hauptteiles des Sensorkerns aus 16.
  • 18 ist eine Draufsicht eines Hauptteiles eines Drehwinkelsensors aus dem Stand der Technik.
  • 19 ist eine Draufsicht eines Hauptteiles eines anderen Drehwinkelsensors aus dem Stand der Technik.
  • Es folgt nun eine detaillierte Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen eines Drehwinkelsensors der kontaktlosen Bauart, die die vorliegende Erfindung verkörpern, unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen.
  • [Erstes Ausführungsbeispiel]
  • Das erste Ausführungsbeispiel eines Drehwinkelsensors der kontaktlosen Bauart der vorliegenden Erfindung und dessen Sensorkern werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
  • 5 ist eine Schnittansicht, die einen Aufbau eines Drosselklappenkörpers 112 zeigt, auf dem ein Drehwinkelsensor der kontaktlosen Bauart 111 im ersten Ausführungsbeispiel angewandt wird. Der Drehwinkelsensor 111 wird als Drosselklappensensor zur Erfassung einer Öffnung (Drosselklappenwinkel) einer Drosselklappe 113, die ein zu erfassendes Objekt in einem Fahrzeugmotor ist, verwendet. Ferner enthält der Drehwinkelsensor 111 einen Sensorkern 114 zur kontaktlosen Erfassung eines Drehwinkels der Drosselklappe 113, indem der Drehwinkel in eine Änderung der Magnetkraft umgewandelt wird.
  • Die Drosselklappe 113 wird in einem Ansaugkanal 115, der in dem Drosselklappenkörper 112 ausgebildet ist, gelagert, so dass sie um eine Drosselklappenwelle 116 herum drehbar ist.
  • Eine Ausgangswelle 117a eines Motors 117, der in einem Drosselklappenkörper 112 vorgesehen ist, ist mit der Drosselklappenwelle 116 verbunden und wird über ein Antriebszahnrad 118, ein Vorgelegerad 119 und ein Drosselklappenzahnrad 120 angetrieben. Der Drehwinkelsensor 111 ist auf einer Abdeckung 121, die an dem Drosselklappenkörper 112 befestigt ist, montiert.
  • Diese Abdeckung 121 ist aus einem nichtmagnetischen Material (beispielsweise einem Harz) hergestellt.
  • 6 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung, die den Drehwinkelsensor 111 zeigt. Wie in den 12 und 13 gezeigt ist, enthält der Drehwinkelsensor 111 ein Substrat 125, das als Basis verwendet wird, die an der Abdeckung 121 befestigt ist, ein Paar Hall-ICs 126, das auf dem Substrat 125 befestigt ist und als Magnetkrafterfassungsvorrichtung dient, und einen Sensorkern 114, der auf dem Substrat 125 befestigt ist. Das Substrat 125 ist mit einem im Wesentlichen ringförmigen vorstehenden Abschnitt 125A ausgebildet. Jeder der Hall-ICs 126 ist durch Zapfen 126a an dem vorstehenden Abschnitt 125a befestigt, um elektrisch mit dem Substrat 125 verbunden zu sein. Der Sensorkern 114 enthält einen äußeren Kern 127, der ein Stator ist, der in einer im Wesentlichen zylindrischen Gestalt ausgebildet ist, und einen Rotor 128, der in dem Inneren des äußeren Kerns 127 eingebaut ist. Der äußere Kern 127 ist fest auf dem vorstehenden Abschnitt 125a befestigt. Der Rotor 128 enthält einen inneren Kern 129, der ein Läufer ist, der einstückig angebaut ist, wie ein Zylinder, und einen plattenförmigen Magneten 130. Der innere Kern 129 enthält ein Paar Kernstücke 129A und 129B, die in einer im Wesentlichen halbkreisförmigen Gestalt ausgebildet sind. Der Plattenmagnet 130 ist zwischen beiden Kernstücken 129A und 129B befestigt. Wie in 13 gezeigt ist, ist jeder der Kernstücke 129A und 129B mit einem bogenförmigen vorstehenden Abschnitt 129a an dessen Oberseite ausgebildet. Wie in 12 gezeigt ist, bilden diese vorstehenden Abschnitte 129a ein Paar, um an einem Endabschnitt der Drosselklappenwelle 116 befestigt zu werden, und dadurch wird der Sensorkern 114 mit der Drosselklappenwelle 116 gekoppelt.
  • 1 ist eine Draufsicht des Sensorkerns 114 und 2 ist eine Schnittansicht entlang der Linie IX-IX aus 1. Im in neren Kern 129, der in den 8 und 9 gezeigt ist, sind die vorstehenden Abschnitte 129a nicht dargestellt. Wie vorstehend beschrieben wurde, enthält der Sensorkern 114 den äußeren Kern 127 und den Rotor 128, der aus dem inneren Kern 129 und dem Plattenmagnet 130 aufgebaut ist. Ein ringförmiger erster Luftspalt 131 ist zwischen einer inneren Umfangsoberfläche des äußeren Kerns 127 und einer äußeren Umfangsoberfläche des inneren Kerns 129 gebildet.
  • Der äußere Kern 127 ist aus einem weichmagnetischen Material in einer im Wesentlichen ringförmigen Gestalt in einer Draufsicht hergestellt. In diesem ersten Ausführungsbeispiel wird reines eisengesintertes Material als weichmagnetisches Material verwendet. Alternativ können Siliziumstahl, eine Eisen-Nickellegierung, eine Eisen-Kobaltlegierung oder dergleichen verwendet werden. Der äußere Kern 127 enthält ein Paar zweiter Luftspalte 132, die sich in einer diametralen Richtung des Kerns 127 erstrecken. Diese Luftspalte 132 sind an zwei Positionen angeordnet, die in einem symmetrischen Verhältnis einer 180° Drehung im äußeren Kern 127 angeordnet sind und mit dem ersten Luftspalt 131 kommunizieren. Der äußere Kern 127 enthält ein Paar Rippen 127a, die sich an jeder Position der zweiten Luftspalte 132 gegenüberliegen. Jeder dieser zweiten Luftspalte 132 ist mit dem Hall-IC 126 versehen. Wie bereits bekannt, enthält der Hall-IC 126 ein Hallelement, das einen Halleffekt benutzt und eine Spannung unter einem konstanten Strom misst, um ein magnetisches Feld einschließlich der Größe einer Magnetkraft zu erfassen.
  • Der innere Kern 129 ist koaxial im Inneren des äußeren Kerns 127 angeordnet. Des weiteren ist der innere Kern 129 in einer scheibenförmigen Gestalt ausgebildet, die aus zwei halbkreisförmigen Kernstücken 129A und 129B aufgebaut ist, die beide aus einem weichmagnetischen Material hergestellt sind. Die vorgenannten Materialien für den äußeren Kern 127 können als das weichmagnetische Material für die Kernstücke 129A und 129B verwendet werden. Ein Montagespalt 133 zur Montage des Plattenmagneten 130 ist zwischen den zwei Kernstücken 129A und 129B ausgebildet. Der Montagespalt 133 erstreckt sich längs der diametralen Richtung des inneren Kerns 129 und wird durch ein Paar Innenwandseiten 129b und 129c definiert, die einander mit einem vorbestimmten Abstand gegenüberliegen.
  • Der Plattenmagnet 130 hat eine rechtwinklige, quaderförmige Plattengestalt, bei der eine Länge kürzer als der Durchmesser des inneren Kerns 129 ist, und ist in seiner Dickenrichtung magnetisiert. Des weiteren hat der Plattenmagnet 130 Plattenseiten 130a und 130b, die jeweils mit den zwei inneren Wandseiten 129b und 129c, die den Montagespalt 133 bilden, verbunden sind. Die Dicke des Plattenmagneten 130 wird so festgelegt, dass sie fast gleich zu der Breite des Montagespaltes 133 ist. Im ersten Ausführungsbeispiel ist der Plattenmagnet 130 aus einem Material wie beispielsweise Samarium-Kobalt, Ferrit, oder Neodym, etc. hergestellt. Wie in den 1 und 2 gezeigt ist, wird der Plattenmagnet 130 zwischen den Kernstücken 129A und 129B in dem Montagespalt 133 gehalten, wodurch der Rotor 128 aufgebaut wird.
  • Der Sensorkern 114 im ersten Ausführungsbeispiel hat ein Merkmal bei der Konstruktion des ersten Luftspaltes 131 und des inneren Kerns 129. Das Merkmal wird im nachfolgenden unter Bezugnahme auf die 3 und 4 beschrieben. 3 ist eine Draufsicht, die das konstruktive Merkmal des Sensorkerns 114 zeigt. 4 ist eine vergrößerte Ansicht, die einen Hauptteil des Sensorkerns 114 in 3 zeigt. Wie in 3 gezeigt ist, sind der äußere Kern 127 und der Rotor 128 in einem Zustand angeordnet, bei dem eine gerade Linie L1, die durch die zwei zweiten Luftspalte 132 des äußeren Kerns 127 geht, orthogonal zu einer geraden Linie L2 ist, die durch die Längsrichtung des Plattenmagneten 130 des Rotors 128 geht.
  • Im inneren Kern 129, der wie oben aufgebaut ist, ist eine kegelige Seite 129d an beiden Enden eines jeden der Kernstücke 129A und 129B vorgesehen. Die kegelige Seite 129d ist von jedem äußeren Umfang der Kernstücke 129A und 129B zu einer Endseite des Plattenmagneten 130, der zwischen den Kernstücken 129A und 129B gehalten wird, geneigt. Die kegelige Seite 129d bildet einen vorbestimmten Kegelwinkel Θt mit den inneren Wandseiten 129b und 129c der Kernstücke 129A und 129B. Im ersten Ausführungsbeispiel beträgt der Kegelwinkel Θt 45°. Darüber hinaus kann der Kegelwinkel Θt geeignet in dem Bereich von 40° bis 60° festgelegt werden. Im ersten Ausführungsbeispiel wird eine Länge der kegeligen Seite 129d auf ungefähr 40% des Radius des inneren Kerns 129 festgelegt.
  • Der erste Luftspalt 131 wird zwischen der äußeren Umfangsoberfläche des inneren Kerns 129 und der inneren Umfangsoberfläche des äußeren Kerns 127 ausgebildet. Wie in 11 gezeigt ist, wird im ersten Ausführungsbeispiel der erste Luftspalt 131 zwischen jeder äußeren Unfangsoberfläche 129e der Kernstücke 129A und 129B mit Ausnahme der kegeligen Seite 129d, und der inneren Umfangsoberfläche 127b des äußeren Kerns 127 ausgebildet. Grob gesagt ist der erste Luftspalt 131 so konstruiert, dass er sich in seinen Dimensionen in Annäherung zum zweiten Luftspalt 132 hin ändert. Im ersten Ausführungsbeispiel wird der erste Luftspalt 131 so bestimmt, dass die Abmessung an einer Position nahe des zweiten Luftspaltes 132 relativ gesehen größer als an anderen Positionen ist. Darüber hinaus ist die innere Umfangsoberfläche des äußeren Kerns 127 im ersten Ausführungsbeispiel so festgelegt, dass sie eine vorbestimmte Gestalt hat, um dadurch die Form des ersten Luftspaltes 131 zu bestimmen. Genauer gesagt wird die innere Umfangsoberfläche 127b des äußeren Kerns 127 teilweise mit einem gestuften Abschnitt ausgebildet, so dass die Abmessung des ersten Luftspaltes 131 mit der Annäherung zum zweiten Luftspalt 132 stufenweise zunimmt und in der Nähe des Spaltes 132 am größten wird.
  • In den 3 und 4 wird ein effektiver Bereichswinkel Θo definiert, und der effektive Bereichswinkel Θo ist ein Bereich, in dem die innere Umfangsoberfläche 127b des äußeren Kerns 127 jede der äußeren Umfangsoberflächen 129e der Kernstücke 129A und 129B gegenüberliegt, wobei die gerade Linie L1 als Referenz verwendet wird. In dem effektiven Bereichswinkel Θo sind ein erster Bereichswinkel Θ1, ein zweiter Bereichswinkel Θ2 und ein dritter Bereichswinkel Θ3 in Folge von dem Bereich nahe des zweiten Luftspaltes 132 definiert. Im ersten Ausführungsbeispiel wird in den 3 und 4 unter der Annahme, dass eine erste Krümmung des ersten Bereichswinkels Θ1 nahe des zweiten Luftspaltes 132 als S1 festgelegt wird, und eine dritte Krümmung des dritten Bereichswinkels Θ3 weit von dem zweiten Luftspalt 132 entfernt als S2 festgelegt wird, die Gestalt der inneren Umfangsoberfläche des äußeren Kerns 127 bestimmt, so dass S1 < S2 wird und eine kegelförmige Gestalt im zweiten Winkelbereich Θ2 gebildet wird. In diesem Fall bedeutet die Krümmung einen Wert, der für einen Grad einer Kurve einer gekrümmten Linie oder einer gekrümmten Oberfläche an jedem Punkt der gekrümmten Linie oder Oberfläche steht. Je höher die Krümmung ist, desto größer wird eine Kurve. Wie durch die gestrichelte Linie in 1 gezeigt ist, ist die Gestalt der inneren Umfangsoberfläche an vier Abschnitten angrenzend an vier Rippen 127a des äußeren Kerns 127 festgesetzt.
  • Im ersten Ausführungsbeispiel wird, wie in den 3 und 4 gezeigt ist, im ersten Luftspalt 131 eine Abmessung G3 im dritten Bereichswinkel Θ3 auf 0,5 mm festgelegt und eine Abmessung G1 im ersten Bereichswinkel Θ1 wird auf 0,85 mm fest gelegt. Der erste Bereichswinkel Θ1 kann auf einen Bereich von 25° bis 35° festgelegt werden. Ein Winkel, der den ersten Bereichswinkel Θ1 und den zweiten Bereichswinkel Θ2 kombiniert, kann auf einen Bereich von 40° bis 50° festgelegt werden.
  • Bei der Konstruktion des Drehwinkelsensors 111, der wie oben aufgebaut ist, wird ein magnetisches Feld zwischen dem inneren Kern 129, der den Sensorkern 114 bildet, dem Plattenmagneten 130 und dem äußeren Kern 127, wie durch die gestrichelten Linien in 7A dargestellt ist, erzeugt.
  • In diesem Fall ist der Rotor 128 mit der Drosselklappenwelle 116 der Drosselklappe 113 verbunden, die ein Objekt darstellt, deren Drehwinkel erfasst werden soll. Somit wird der Rotor 128 in dem äußeren Kern 127 zusammen mit der Drehung der Drosselklappe 113 gedreht, wodurch sich das magnetische Feld dem nachfolgend dreht, wie durch die gestrichelten Linien in den 7A, 7B und 7C gezeigt ist. Die Dichte des magnetischen Flusses, der durch die zwei Luftspalte 132 des äußeren Kerns 127 geht, ändert sich durch die Drehung des magnetischen Feldes. Diese Änderung der magnetischen Flussdichte wird durch jeden der Hall-ICs 126 als ein Wert erfasst, der in Beziehung zu einer Größe eines Drehwinkels der Drosselklappe 113 steht. Der Hall-IC 126 wandelt die Änderung der magnetischen Flussdichte in eine Spannungsänderung um und gibt diese anschließend aus. Der Rotationswinkelsensor 111 im ersten Ausführungsbeispiel kann somit den Drehwinkel der Drosselklappe 113 in einem vorbestimmten Erfassungsbereich erfassen und kann lineare Ausgangskennlinien in dem Bereich bereitstellen.
  • Der Plattenmagnet 130 wird in seiner Dickenrichtung magnetisiert; dabei besteht eine kleine Vorspannung hinsichtlich einer magnetischen Flussdichte des sich drehenden magnetischen Feldes in Abhängigkeit von den Positionen des Magneten 130. In diesem ersten Ausführungsbeispiel wird andererseits der Dreh winkelsensor 111 der den Sensorkern 114 enthält, so konfiguriert, dass die Gestalt der inneren Umfangsoberfläche des äußeren Kerns 127 so bereitsteht, dass sich die Abmessung des ersten Luftspaltes 131 mit der Annäherung zu den zweiten Luftspalten 132 ändert. Insbesondere die Gestalt der inneren Umfangsoberfläche des äußeren Kerns 127 ist so konstruiert, dass die Abmessung des ersten Luftspaltes 131 an der Position nahe jeden zweiten Luftspaltes 132 relativ größer ist. Genauer gesagt ist die innere Umfangsoberfläche des äußeren Kerns 127 mit einem gestuften Abschnitt ausgebildet, um den ersten Luftspalt 131 mit einer Abmessung zu erzeugen, die schrittweise in Annäherung zu jedem der zweiten Luftspalte 132 größer wird. Deshalb wird eine Vorspannung der magnetischen Flussdichte des sich drehenden magnetischen Feldes schrittweise mit der Annäherung in Richtung des zweiten Luftspaltes 132 beseitigt, sogar wenn die Abmessung des ersten Luftspaltes 131 insgesamt klein gemacht wird, wodurch eine Änderung der Dichte des magnetischen Flusses, der durch den zweiten Luftspalt 132 geht, eingestellt wird. Als ein Ergebnis kann der Sensor eine Linearität der Sensorausgangskennlinien sicherstellen, sogar wenn ein klein dimensionierter Drehwinkelsensor 111 hergestellt wird. Somit kann die Größe des Sensorkerns 114 und des Drehwinkelsensors 111, der den Sensorkern 114 verwendet, reduziert werden, während die Linearität der Ausgangskennlinien sichergestellt wird.
  • Bei der Konstruktion des Drehwinkelsensors 111 im ersten Ausführungsbeispiel wird der Plattenmagnet 130 in seiner Dickenrichtung magnetisiert; aus diesem Grund und unter Berücksichtigung einer magnetischen Flussverteilung eines magnetischen Feldes, das zwischen dem inneren Kern 129, dem Plattenmagnet 130 und dem äußeren Kern 127 erzeugt wird, besteht eine Tendenz, dass eine magnetische Flussdichte insbesondere in der Nähe der beiden Enden des Plattenmagneten 130 hoch wird. Andererseits werden in dem Sensorkern 114 des Drehwinkelsensors 111 beide Enden eines jeden der Kernstücke 129A und 129B mit den kegeligen Seiten 129d ausgebildet, von denen jede von der äußeren Umfangsoberfläche 129e eines jeden der Kernstücke 129A und 129B zu der Endseite des Plattenmagneten 130, der zwischen den Kernstücken 129A und 129B gehalten wird, geneigt ist. Deshalb wird eine Zunahme der magnetischen Flussdichte in der Nähe der beiden Enden des Plattenmagneten 130 unterdrückt und die magnetische Flussverteilung wird im gesamten magnetischen Feld vergleichmäßigt. Es ist somit möglich, die Linearität der Ausgangskennlinien des Drehwinkelsensors 111 weiter zu verbessern und zur Reduzierung der Größe des Sensorkerns 114 und des Drehwinkelsensors 111 beizutragen.
  • 8 ist ein Diagramm, das Ausgangskennlinien des Drehwinkelsensors zeigt. In dem Diagramm aus 15 gibt die horizontale Achse einen Drehwinkel (Grad (deg)), und die Vertikallinie eine Ausgangsspannung (V) des Hall-ICs 126 an. In dem Diagramm zeigt eine durchgezogenen Linie ein Ausgangssignalergebnis des Drehwinkelsensors unter Verwendung des Sensorkerns 114 (durch (a) dargestellt) des ersten Ausführungsbeispieles, bei dem die kegeligen Seiten 129d an beiden Enden eines jeden der Kernstücke 129A und 129B des inneren Kerns 129 ausgebildet sind und ein gestufter Abschnitt auf der inneren Umfangsoberfläche 127b des äußeren Kerns 127 ausgebildet ist. Andererseits zeigt eine gestrichelte Linie ein Ausgangssignalergebnis des Drehwinkelsensors unter Verwendung des Sensorkerns (durch (b) gezeigt) aus dem Stand der Technik, bei dem keine kegelige Seite an beiden Enden der Kernstücke des inneren Kerns ausgebildet ist und kein abgestufter Abschnitt auf der inneren Umfangsoberfläche des äußeren Kerns ausgebildet ist.
  • Aus dem Diagramm wird offensichtlich, dass sich bei dem Drehwinkelsensor 111 unter Verwendung des Sensorkerns 114 des ersten Ausführungsbeispieles die Ausgangsspannung im gesamten Bereich von einem kleinen Drehwinkel bis zu einem großen Dreh winkel linear ändert. Bei dem Drehwinkelsensor unter Verwendung des Sensorkerns aus dem Stand der Technik ändert sich die Ausgangsspannung andererseits mit einer gekrümmten Linie jeweils bei einem kleineren Drehwinkel und bei einem größeren Drehwinkel. Aus dem obigen Ausgangssignalergebnis kann festgestellt werden, dass der Drehwinkelsensor 111 unter Verwendung des Sensorkerns 114 des ersten Ausführungsbeispieles eine Linearität der Ausgangssignalkennlinien, die als Sensor benötigt werden sicherstellen kann und einen Drehwinkel (Drosselklappenöffnung) der Drosselklappe 113 mit hoher Genauigkeit erfassen kann.
  • 9 ist ein Diagramm, das die Dichtekennlinien eines magnetischen Flusses zeigt, der in dem Sensorkern 114 erzeugt wird. In dem Diagramm aus 9 gibt die horizontale Achse Messpunkte an, die nacheinander über die Hälfte eines äußeren Umfanges eines Rotors 140 festgelegt sind, wie in 170 gezeigt ist. Der Rotor 140 ist in einer solchen Art und Weise aufgebaut, dass ein Plattenmagnet 142 zwischen einem Paar Kernstücke 141A und 141B gehalten wird. Die vertikale Achse gibt die Dichte eines magnetischen Flusses an jeden Messpunkt an. In dem Diagramm zeigt eine durchgezogene Linie ein Messergebnis unter Verwendung des Sensorkerns 114 (durch (a) gezeigt) des ersten Ausführungsbeispieles, das den Rotor 128 enthält, der die kegeligen Seiten 129d an beiden Enden der Kernstücke 129A und 129B des inneren Kerns 129 hat. Die gestrichelte Linie zeigt andererseits ein Messergebnis des herkömmlichen Sensorkerns (durch (b) gezeigt), der keine kegelige Seite an beiden Enden der Kernstücke des inneren Kerns hat.
  • Wie aus dem Diagramm in 9 offensichtlich hervorgeht, ist ein gleichmäßiger Verteilungsbereich der magnetischen Flussdichte in dem Sensorkern 114 des ersten Ausführungsbeispieles im Vergleich zu dem Sensorkern des Standes der Technik breiter. Der Drehwinkelsensor 111 unter Verwendung des Sensorkerns 114 des ersten Ausführungsbeispieles kann nämlich vorteilhafterweise eine Linearität der Ausgangskennlinien, die als Sensor benötigt wird, sicherstellen.
  • In dem Drehwinkelsensor 111 des ersten Ausführungsbeispieles sind die zwei Hall-ICs 126 insgesamt an den zweiten Luftspalten 132 an zwei Positionen angeordnet, die rotationssymmetrisch zum äußeren Kern 127 sind. Somit kann sogar dann, wenn einer der zwei Hall-ICs 126 ausfällt, der übrige Hall-IC 126 zur Erfassung einer magnetischen Flussdichte verwendet werden. Der auf diese Weise aufgebaute Drehwinkelsensor 111 kann eine Sicherungsfunktion (Fail-Safe-Funktion) bereitstellen, so dass die Zuverlässigkeit des Drehwinkelsensors 111 vergrößert werden kann.
  • Wie vorstehend beschrieben wurde, sieht das erste Ausführungsbeispiel den Drehwinkelsensor der kontaktlosen Bauart 111 vor, der keinen Gleitabschnitt am Sensorkern 114 hat; deshalb wird im Gegensatz zum herkömmlichen Drehwinkelsensor der Kontaktbauart keine fehlerhafte Erfassung aufgrund von Reibungspartikeln hervorgerufen, die im Gleitabschnitt erzeugt werden. Somit kann die Zuverlässigkeit, die als Sensor benötigt wird, für einen langen Zeitraum aufrecht erhalten werden. Zusätzlich wird im Gegensatz zum Drehwinkelsensor der herkömmlichen Kontaktbauart ein Reibungswiderstand des Gleitabschnittes nicht zu einem Betriebswiderstand für das zu erfassende Objekt. Demgemäß wird der Drehwinkelsensor 111, der als Drosselklappensensor verwendet wird, keine Reduzierung einer Betriebsansprechempfindlichkeit der Drosselklappe 113, die das zu erfassende Objekt ist, hervorrufen.
  • [Zweites Ausführungsbeispiel]
  • Als nächstes wird ein Drehwinkelsensor der kontaktlosen Bauart und dessen Sensorkern in einem zweiten Ausführungsbeispiel ge mäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen nachfolgend beschrieben.
  • In den folgenden Ausführungsbeispielen werden gleiche Bezugszeichen verwendet, um dieselben Bestandteile wie im ersten Ausführungsbeispiel zu bezeichnen und die Details werden weggelassen. Es folgt hauptsächlich eine Beschreibung hinsichtlich der Merkmale, die unterschiedlich zum ersten Ausführungsbeispiel sind.
  • 11 ist eine Draufsicht eines Sensorkerns 145, der in dem Drehwinkelsensor verwendet wird und 12 ist eine Schnittansicht entlang der Linie XIX-XIX aus 11. 13 ist eine perspektivische Ansicht einer Unterseite des Sensorkerns 145. In dem zweiten Ausführungsbeispiel unterscheidet sich eine Rippe 146a eines äußeren Kerns 146 von der Gestalt des Sensorkerns 114 im ersten Ausführungsbeispiel. Der Rotor 128 und die konstruktiven Merkmale, die von den gestrichelten Linien in 11 umgeben sind, sind dieselben wie im Sensorkern 114.
  • Wie in den 11 bis 13 gezeigt ist, hat jede der Rippen 146a des äußeren Kerns 146 eine Breite, die breiter als die Rippe 127a des äußeren Kerns 127 im ersten Ausführungsbeispiel ist. Die Rippe 146a ist in ihrer Mitte mit einem Positionierungsdurchgangsloch 146c ausgebildet. Das Durchgangsloch 146c wird als Positionierungsloch zur Befestigung des Sensorkerns 145 auf einem Substrat verwendet.
  • Deshalb kann der Sensorkern 145 im zweiten Ausführungsbeispiel und der Drehwinkelsensor, der den Sensorkern 145 verwendet, den gleichen Effekt und die gleiche Funktion wie im ersten Ausführungsbeispiel bereitstellen. Zusätzlich kann der Sensorkern 145 ohne Änderung der Gestalt des Substrates an dem Substrat befestigt werden, da der äußere Kern 146 mit einer Vielzahl an Positionierdurchgangslöchern 146b ausgebildet ist.
  • Demgemäß kann ein Sensorkern 145 erhalten werden, der einen hohen Allgemeinverwendungsgrad besitzt.
  • [Drittes Ausführungsbeispiel]
  • Als nächstes wird ein Drehwinkelsensor der kontaktlosen Bauart und dessen Sensorkern in einem dritten Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen nachfolgend beschrieben.
  • 14 ist eine Draufsicht eines Sensorkerns 147, der in dem Drehwinkelsensor verwendet wird, und 15 ist eine vergrößerte Ansicht eines Abschnittes, der von einer gestrichelten Linie in 14 umgeben wird. In dem dritten Ausführungsbeispiel unterscheidet sich eine innere Umfangsoberfläche 127b des äußeren Kerns 127 in der Gestalt von dem Sensorkern 114 des ersten Ausführungsbeispieles. Es soll betont werden, dass der Rotor 128 den gleichen Aufbau wie der Sensorkern 114 im ersten Ausführungsbeispiel hat.
  • Im dritten Ausführungsbeispiel wird, wie in den 14 und 15 gezeigt ist, die innere Umfangsoberfläche 127b des äußeren Kerns 127 kegelig ausgebildet, so dass die Abmessung des ersten Luftspaltes 131 kontinuierlich in Annäherung zu dem zweiten Luftspalt 132 zunimmt und anschließend ganz nahe am zweiten Luftspalt 132 im effektiven Bereichswinkel am größten wird. Genauer gesagt hat die innere Umfangsoberfläche 127b, wie in 15 gezeigt ist, in einem vierten Bereichswinkel Θ4 unter Kombination der ersten und zweiten Bereichswinkel Θ1 und Θ2 eine kegelige Gestalt, so dass der erste Luftspalt 131 zum zweiten Luftspalt 132 hin kontinuierlich erweitert wird.
  • Wie vorstehend erwähnt ist der Sensorkern 147 und der Drehwinkelsensor, der den Sensorkern 147 verwendet, so konfiguriert, dass die innere Umfangsoberfläche 127b des äußeren Kerns 127 mit einer kegeligen Gestalt ausgebildet ist, um eine Zunahme der Dimension des ersten Spaltes 131 in Annäherung zu dem zweiten Luftspalt 132 zu erzeugen. Es ist deshalb möglich, eine Vorspannung der magnetischen Flussdichte eines magnetischen Feldes, das in dem so aufgebauten Sensorkern 147 erzeugt wird, kontinuierlich zu beseitigen und eine Änderung der magnetischen Flussdichte, die durch den zweiten Luftspalt 132 geht, einzustellen. Dementsprechend kann das dritte Ausführungsbeispiel den gleichen Effekt wie das obige erste Ausführungsbeispiel bereitstellen.
  • [Viertes Ausführungsbeispiel]
  • Als nächstes wird ein Drehwinkelsensor der kontaktlosen Bauart und dessen Sensorkern in einem vierten Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen nachfolgend beschrieben.
  • 16 ist eine Draufsicht eines Sensorkerns 148, der in dem Drehwinkelsensor verwendet wird, und 16 ist eine vergrößerte Ansicht eines Abschnittes, der von einer gestrichelten Linie in 16 umgeben wird. In diesem vierten Ausführungsbeispiel unterscheidet sich eine innere Umfangsoberfläche 127b des äußeren Kerns 127 in seiner Gestalt von dem Sensorkern 114 im ersten Ausführungsbeispiel.
  • Im vierten Ausführungsbeispiel ist, wie in den 16 und 17 gezeigt ist, die innere Umfangsoberfläche 127b des äußeren Kerns 127 in einer Draufsicht elliptisch, so dass die Abmessung des ersten Luftspaltes 131 in Annäherung zu dem zweiten Luftspalt 132 im effektiven Bereichswinkel kontinuierlich zunimmt. Genauer gesagt wird, wie in 17 gezeigt ist, in einem fünften Winkelbereich Θ5 unter Kombination der ersten bis dritten Winkelbereiche Θ1 bis Θ3 die gesamte innere Umfangs oberfläche 127b des äußeren Kerns 127 wie eine Ellipse geformt, so dass der erste Luftspalt 131 in Annäherung an den zweiten Spalt 132 kontinuierlich erweitert wird.
  • In dem Sensorkern 148 und dem Drehwinkelsensor unter Verwendung des Sensorkerns 148 ist die innere Umfangsoberfläche 127b des äußeren Kerns 127 so geformt, dass die Abmessung des ersten Spaltes 131 in Annäherung an den zweiten Luftspalt 132 zunimmt. Somit kann eine Vorspannung der magnetischen Flussdichte eines magnetischen Feldes, das in dem Sensorkern 148 erzeugt wird, kontinuierlich beseitigt werden und eine Änderung der magnetischen Flussdichte, die durch den zweiten Luftspalt 132 geht, eingestellt werden. Demgemäß kann das vierte Ausführungsbeispiel den gleichen Effekt wie das obige erste Ausführungsbeispiel bereitstellen.
  • Die vorliegende Erfindung kann in anderen spezifischen Ausgestaltungen verkörpert werden, ohne die wesentlichen Merkmale davon wegzulassen. Beispielsweise können die oben beschriebenen ersten bis vierten Ausführungsbeispiele wie folgt modifiziert werden:
    • 1) In den obigen Ausführungsbeispielen werden die Sensorkerne 114, 145, 147 und 148 mit zwei zweiten Luftspalten 132 ausgebildet und jeder dieser Luftspalte 132 ist mit dem Hall-IC 126 versehen. Eine alternative Konstruktion ist es, einen oder drei oder mehr zweite Luftspalte am Sensorkern vorzusehen, wobei in jedem Spalt ein Hall-IC angeordnet ist.
    • 2) In den obigen Ausführungsbeispielen wird der Hall-IC 126 als Magnetkrafterfassungsvorrichtung verwendet. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf diesen Hall-IC beschränkt, sondern es können andere Erfassungselemente als der Hall-IC verwendet werden.

Claims (5)

  1. Sensorkern (114, 145, 147, 148) für einen Drehwinkelsensor der kontaktlosen Bauart (111) zur kontaktlosen Erfassung eines Drehwinkels eines Objektes durch Umwandlung des Drehwinkels in eine Änderung der Magnetkraft, wobei der Sensorkern folgende Bauteile enthält: einen ringförmigen äußeren Kern (127, 146), der mit zwei Blöcken versehen ist, die aus einem magnetischen Material hergestellt sind; einen inneren Kern (128), der mit zwei Blöcken (25A, 25B) versehen ist, die aus einem magnetischen Material hergestellt sind, der koaxial zum äußeren Kern angeordnet ist; einen ersten Spalt (131) zwischen dem äußeren und dem inneren Kern; einen zweiten Spalt (132) zwischen den zwei Blöcken des äußeren Kerns; einen dritten Spalt (133) zwischen den zwei Blöcken des inneren Kerns; einen rechtwinkligen, quaderförmigen Magneten (130), der im dritten Spalt angeordnet ist und in einer Richtung quer über dem dritten Spalt magnetisiert ist, um die Blöcke des inneren Kerns zu verbinden, wobei die Krümmung der inneren Umfangsoberfläche des äußeren Kerns (127, 146) mit der Annäherung zum zweiten Spalt (132) abnimmt.
  2. Sensorkern gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Krümmung sich stufenweise ändert.
  3. Sensorkern gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Krümmung sich kontinuierlich ändert.
  4. Sensorkern gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Umfangsoberfläche elliptisch ist.
  5. Drehwinkelsensor der kontaktlosen Bauart mit einem Sensorkern gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Sensorkern (114) einen Rotor (128) enthält, der aus einem Magneten (130) aufgebaut ist, der in dem dritten Spalt (133) der Blöcke des inneren Kerns eingebaut ist, wobei der Sensor folgende Bauteile enthält: eine Basis (125) zur Befestigung des äußeren Kerns (127); und eine Magnetkrafterfassungsvorrichtung (126), die in dem zweiten Spalt (132) angeordnet ist, zur Erfassung einer Änderung der magnetischen Kraft in Reaktion auf die Drehung des Rotors (128); wobei der Rotor (128) mit dem Objekt verbunden wird.
DE10055288A 1999-11-11 2000-11-08 Kontaktloser Drehwinkelsensor und darin verwendeter Sensorkern Expired - Fee Related DE10055288B4 (de)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11-320785 1999-11-11
JP32078599A JP2001141412A (ja) 1999-11-11 1999-11-11 非接触式回転角センサ及びセンサコア
JP00-128051 2000-04-27
JP2000128051A JP2001304806A (ja) 2000-04-27 2000-04-27 非接触式回転角センサのセンサコア

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE10055288A1 DE10055288A1 (de) 2001-05-31
DE10055288B4 true DE10055288B4 (de) 2004-06-03

Family

ID=26570210

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE10055288A Expired - Fee Related DE10055288B4 (de) 1999-11-11 2000-11-08 Kontaktloser Drehwinkelsensor und darin verwendeter Sensorkern

Country Status (2)

Country Link
US (1) US6414482B1 (de)
DE (1) DE10055288B4 (de)

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6693424B2 (en) * 2001-06-08 2004-02-17 Denso Corporation Magnetic rotation angle sensor
DE10140750B4 (de) * 2001-08-20 2004-08-26 Ab Elektronik Gmbh Kleinwinkelsensor
US6817253B2 (en) * 2002-03-14 2004-11-16 Sauer-Danfoss Inc. Method and means for measuring torque in hydraulic power units
DE10226062A1 (de) * 2002-06-12 2004-01-08 Ab Elektronik Gmbh Weitwinkel-Drehwinkelsensor
JP4204294B2 (ja) * 2002-09-30 2009-01-07 株式会社日本自動車部品総合研究所 回転角検出装置
JP4224382B2 (ja) * 2003-11-18 2009-02-12 株式会社日立製作所 回転位置センサ及び内燃機関の電子制御式スロットル装置
US7009388B2 (en) * 2003-12-11 2006-03-07 Wabash Technologies, Inc. Magnetic position sensor having dual electronic outputs
US7023201B2 (en) * 2003-12-15 2006-04-04 Texas Instruments Incorporated Magnetic position sensor apparatus and method
US6940275B2 (en) * 2003-12-15 2005-09-06 Texas Instruments Incorporated Magnetic position sensor apparatus and method
US6925892B2 (en) * 2003-12-17 2005-08-09 Sauer-Danfoss, Inc. Method and means for monitoring torque in a hydraulic power unit
JP4640692B2 (ja) * 2004-02-13 2011-03-02 株式会社デンソー アクセル装置
US7302841B2 (en) * 2005-01-11 2007-12-04 Estes James D Free point tool with low mass sensor
US20080252285A1 (en) * 2007-02-28 2008-10-16 Caterpillar Inc. Machine with a rotary position-sensing system
JP4960209B2 (ja) * 2007-12-11 2012-06-27 ナイルス株式会社 非接触式回転角度検出センサ
US20100043589A1 (en) * 2008-08-20 2010-02-25 Honeywell International Inc. Drive-by-wire throttle control apparatus and method of forming the same
CN101358833B (zh) * 2008-09-17 2011-01-12 联合汽车电子有限公司 角度位置传感器
US20100145516A1 (en) * 2008-12-08 2010-06-10 Illinois Tool Works Inc. High voltage monitoring system and method for spray coating systems
JP4947321B2 (ja) * 2009-07-30 2012-06-06 Tdk株式会社 回転角度検出装置
US10215550B2 (en) 2012-05-01 2019-02-26 Allegro Microsystems, Llc Methods and apparatus for magnetic sensors having highly uniform magnetic fields
JP5757285B2 (ja) * 2012-12-27 2015-07-29 株式会社デンソー 位置検出装置
JP2016099190A (ja) * 2014-11-20 2016-05-30 アイシン精機株式会社 回転角検出装置
DE102017113627A1 (de) * 2017-06-21 2018-12-27 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Stator für einen Resolver, Resolver und dessen Verwendung

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0835809A (ja) * 1994-02-01 1996-02-06 Moving Magnet Technol Sa ホール素子による磁気位置センサー
DE19719019A1 (de) * 1996-05-11 1997-11-13 Itt Mfg Enterprises Inc Vorrichtung zum Erfassen rotatorischer Bewegungen
DE19705835A1 (de) * 1997-02-15 1998-08-20 Itt Mfg Enterprises Inc Drehwinkelsensor mit in einem Ringjoch angeordneten Hall-Elementen
JP2842482B2 (ja) * 1990-12-05 1999-01-06 ムーヴィング マグネット テクノロジィーズ エス.エイ. ホール素子を有する磁気的位置および速度センサ
DE19726691A1 (de) * 1997-06-24 1999-01-07 Itt Mfg Enterprises Inc Drehwinkelsensor mit einem asymmetrisch angeordneten Permanentmagneten

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1375070A (fr) * 1963-07-05 1964-10-16 Csf Appareils électriques tournants à effet hall
US5444369A (en) * 1993-02-18 1995-08-22 Kearney-National, Inc. Magnetic rotational position sensor with improved output linearity
DE19634281C2 (de) * 1996-08-24 2000-01-27 Bosch Gmbh Robert Meßvorrichtung zur berührungslosen Erfassung eines Drehwinkels bzw. einer linearen Bewegung
DE19634282A1 (de) * 1996-08-24 1998-02-26 Bosch Gmbh Robert Meßvorrichtung zur berührungslosen Erfassung eines Drehwinkels

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2842482B2 (ja) * 1990-12-05 1999-01-06 ムーヴィング マグネット テクノロジィーズ エス.エイ. ホール素子を有する磁気的位置および速度センサ
JPH0835809A (ja) * 1994-02-01 1996-02-06 Moving Magnet Technol Sa ホール素子による磁気位置センサー
DE19719019A1 (de) * 1996-05-11 1997-11-13 Itt Mfg Enterprises Inc Vorrichtung zum Erfassen rotatorischer Bewegungen
DE19705835A1 (de) * 1997-02-15 1998-08-20 Itt Mfg Enterprises Inc Drehwinkelsensor mit in einem Ringjoch angeordneten Hall-Elementen
DE19726691A1 (de) * 1997-06-24 1999-01-07 Itt Mfg Enterprises Inc Drehwinkelsensor mit einem asymmetrisch angeordneten Permanentmagneten

Also Published As

Publication number Publication date
DE10055288A1 (de) 2001-05-31
US6414482B1 (en) 2002-07-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE10055288B4 (de) Kontaktloser Drehwinkelsensor und darin verwendeter Sensorkern
DE60131245T2 (de) Drosselklappeneinheit mit einer magnetisch abgeschirmten Vorrichtung für kontaktlose Positionsmessung
DE112006000444B4 (de) Lager mit Rotationsdetektionsvorrichtung
DE69906917T2 (de) Berührungsloses Positionsmessgerät mit sich verjüngenden bipolaren Magneten
EP2603774B1 (de) Vorrichtung mit einem drehmomentsensor und einem drehwinkelsensor
DE19634281C2 (de) Meßvorrichtung zur berührungslosen Erfassung eines Drehwinkels bzw. einer linearen Bewegung
DE3935261A1 (de) Mehrfachumdrehungswellen-positionssensor mit spielkompensation
EP3403056B1 (de) Anordnung eines drehwinkelmesssystems an einem gehäuse
DE102009031016A1 (de) Drehwinkelsensor
DE10234436A1 (de) Winkelsensor
DE112004002011B4 (de) Magnetische Kodiereinrichtung und Stellglied
EP1902288A1 (de) Sensoranordnung zur erfassung eines differenzwinkels
DE10222118A1 (de) Drehmomentsensor und elektrisches Servolenkungssystem mit Drehmomentsensor
DE102006007005A1 (de) Drehgeber
DE102006018627A1 (de) Magnetischer Drehwinkelgeber
DE112008002341T5 (de) Rotationssensoreinheit
EP1009972B1 (de) Vorrichtung zum erfassen rotatorischer bewegungen
DE102005005111A1 (de) Drehgeber
WO2016112901A1 (de) Anordnung zur messung einer kraft oder eines momentes mit einem magnetfeldsensor und mit einem magnetfeldleitelement
EP0920605B1 (de) Magnetischer positionssensor
DE10225417A1 (de) Magnetischer Drehwinkelsensor
DE102008013377A1 (de) Winkelmesssystem und Verfahren zur Herstellung eines Winkelmesssystems
DE102016119094A1 (de) Drehmomentsensor-Baugruppe für einen Motor umfassend eine zentrale Scheibe und einen äußeren Kranz
WO2000029813A1 (de) Messvorrichtung zur berührungslosen erfassung eines drehwinkels
DE102017221753A1 (de) Antriebseinrichtung mit einer magnetischen Sensoreinrichtung

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee