DE10058732A1 - Kleinwinkelsensor - Google Patents
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- G01D5/145—Mechanical 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 relative movement between the Hall device and magnetic fields
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Abstract
Damit eine genaue Erfassung kleiner Winkelveränderungen möglich ist, sind zwei Winkel (alpha) lange, teilkreisförmige Ringmagnetsegmente (11, 13) auf einer Durchmessergeraden (DM) sich gegenüberliegend angeordnet und unter Belassung eines Luftspalts an Statorteilelementen vorbei zu bewegen.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur berührungslosen
Erfassung eines Drehwinkels, die wenigstens aufweist:
- - eine Statoreinheit mit wenigstens zwei Statorteilele menten, die unter Belassung wenigstens einer Abstandsausneh mung zueinander angeordnet sind,
- - wenigstens ein magnetempfindliches Element, das in einer der Abstandsausnehmungen angeordnet ist, und
- - eine Rotoreinheit mit wenigstens einem Ringmagnetseg ment, das unter Belassung eines Luftspalts gegenüber den Statorteilelementen zu bewegen ist.
Eine Vorrichtung der eingangs genannten Art ist aus der DE 196 34 281 A1
bekannt. Sie besteht aus einem Stator mit zwei
Teilen aus magnetisch leitendem Material und einem Rotor, der
als scheibenförmig ausgebildeter Magnet unter Belassung eines
Luftspalts sich um die Teile des Stators bewegt. Die Teile
des Stators lassen zwischen sich eine Abstandsausnehmung
frei, in der ein magnetempfindliches Element angeordnet ist.
Um einen linearen Meßbereich in beiden Richtungen größer als
110° zu erhalten, wird ein Statorteil mit einem Gehäuse aus
magnetisch leitendem Material verbunden und das zweite gegen
über diesem Gehäuse magnetisch isoliert angeordnet. Vernach
lässigt wird dabei allerdings die genaue Messung kleiner Win
kel bis 15°.
Ein Drehwinkelsensor ist weiterhin aus der WO 92 10 722 A1,
der WO 95 14 911 A1 bzw. der DE 200 08 633 U1 bekannt. Er be
steht aus einer stationären und einer rotierenden Formation.
Die stationäre Formation enthält zwei halbmondförmige Stator
teilelemente, zwischen denen sich eine Abstandsausnehmung be
findet, in der eine Hall-Einheit angeordnet ist. Die rotie
rende Formation weist ein ringförmig ausgebildetes Magnetele
ment auf, das von einer Halterungseinheit gehalten wird und
unter Belassung eines Luftspalts bewegbar ist.
Nachteilig ist, daß das Ringmagnetelement bei kleinen Winkeln
in den Statorelementen eine zu kleine Luftspaltinduktion in
der Abstandsausnehmung erzeugt, die bei etwa 15 mT liegt und
sich nicht so verstärken läßt, daß ein verwertbares Ausgangs
signal entsteht. Hierdurch ist es nicht möglich, kleine Win
kel für Änderungen bis 15° genau zu erfassen.
Aus der DE 197 16 985 A1 ist ein Drehwinkelsensor bekannt,
bei dem das Ringmagnetelement mit einer Welle verbunden ist. Um
das Ringmagnetelement sind unter Belassung eines Luftspalts
vier viertelkreisförmige Statorelemente gruppiert, die zwi
schen sich vier Abstandsausnehmungen frei lassen. In wenig
stens einer der Abstandsausnehmungen ist ein Hall-IC-Element
angeordnet.
Nachteilig ist auch hier, daß das Ringmagnetelement eine zu
geringe Induktion bei kleinen Drehwinkeln erzeugt und damit
deren genaue Erfassung nicht möglich ist.
Aus der WO 98 55 828 A1 ist ein Drehwinkelsensor bekannt, der
aus zwei Stator- und zwei Magnetsegmenten besteht. Zwischen
den Statorsegmenten befindet sich ein Luftspalt, in dem ein
Hall-Element angeordnet ist. Die beiden Magnetsegmente sind
in einem ferromagnetischen Teil angeordnet und bewegen sich
relativ zu den Statorsegmenten.
Die DE 299 08 409 U1 bildet diesen Drehwinkelsensor gemäß der
WO 98 55 828 A1 zum einen derart weiter, daß zwischen zwei
sich gegenüberliegenden Statorsegmenten in dessen Luftspalt sich
ein sichelförmig ausgebildetes Magnetelement bewegt. Am Ende
des Luftspalts ist ein Hall-Element angeordnet.
Die DE 299 09 201 U1 bildet den Drehwinkelsensor gemäß der WO 98 55 826 A1
zum anderen derart weiter, daß gegenüber zwei
beabstandeten Statorsegmenten unter Belassung eines Luft
spalts sich ein Magnetsegment bewegt. In dem Abstand zwischen
den Statorsegmenten befindet sich ein Hall-IC-Schaltkreis.
Den drei letztgenannten Lösungen ist gemeinsam, daß mit den
Segmenten lediglich das Ziel verfolgt wird, den gleichen Aus
gangssignalverlauf wie bei einem vollständigen Ringmagnetele
ment und massiven Statorelementen zu erhalten, der über einen
möglichst weiten Winkelbereich von 90° und mehr linear ist.
Damit ist auch hier die Erfassung kleiner Bewegungen bis 15°
wegen der geringen Luftspaltinduktion sehr ungenau.
Es stellt sich damit die Aufgabe, eine Vorrichtung zur berüh
rungslosen Erfassung eines Drehwinkels so weiter zu entwic
keln, daß eine genaue Erfassung kleiner Winkelveränderungen
möglich ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des An
spruchs 1 gelöst.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesonde
re darin, daß durch die beiden sich gegenüberliegenden, teil
kreisförmigen Ringmagnetsegmente eine höhere Induktion in der
Abstandsausnehmung erzeugbar ist. Die beiden sich gegenüber
liegenden Ringmagnetsegmente bilden den Teil des vollständi
gen Ringmagnetelements, der bei der Erzeugung der höheren In
duktion zur Wirkung kommt. Der besondere Vorteil der Ringma
gnetsegmente liegt darin, daß für die Ausbildung der Ro
toreinheit weniger weichmagnetisches Material verwendet zu
werden braucht. Hierdurch ist es möglich, die beiden Ringma
gnetsegmente so lang und so dick in Richtung der Durchmesser
geraden zu machen, daß die Luftspaltinduktion sich um das
Doppelte erhöht und das erzeugte Ausgangssignal sich so ver
stärken läßt, daß genaue und reproduzierende Ausgangssignale
entstehen.
Der Winkel, der die Länge der beiden teilkreisförmigen Ring
magnetsegmente bestimmt, kann zwischen 5° und 90°, vorzugs
weise 30°, betragen.
Die Dicke der Ringmagnetsegmente in Richtung Durchmessergera
den kann zwischen 1,8 und 3,2 mm betragen. Die Dicke kann
vorteilhafterweise bei 2,5 mm liegen. Damit ist sie doppelt
so dick wie die Dicke der bisherigen Ringmagnetelemente und
der bekannterweise eingesetzten Ringmagnetsegmente.
Damit sich die beiden teilkreisförmigen Ringmagnetsegmente
lagegerecht zueinander um die Statorteilelemente bewegen kön
nen, können sie von einer Ringmagnetsegment-Halteeinrichtung
gehalten sein. Diese Halteeinrichtung kann so ausgebildet
sein, daß die Ringmagnetsegmente in Taschen eines Kunststoff
körpers eingesteckt werden. Eine weitere Ausführungsform der
Halteeinrichtung kann darin bestehen, daß zwischen den beiden
teilkreisförmigen Ringmagnetsegmenten teilkreisförmige Kunst
stoff-Ringsegmente liegen, so daß sich letztendlich eine
vollständig ringförmige Einheit um die Statorteilelemente be
wegt. Ein weitere Ausführungsform kann darin bestehen, daß
zwischen den Ringmagnetsegmenten magnetisch nicht leitende
Metallsegmente liegen, die aus einem magnetisch nicht leiten
den Material bestehen. Der gesamte Ringkörper kann dabei in
einem Sintervorgang hergestellt werden und erscheint äußer
lich als einheitlicher Körper.
Die beschriebene Rotoreinheit mit den beiden sich gegenüber
liegenden, teilkreisförmigen Ringmagnetsegmenten kann in sämt
liche bekannte und mögliche Ausführungsformen der Statorein
heit eingesetzt werden.
Die Statoreinheit kann dabei aus magnetisch isoliert zueinan
der angeordneten Statorteilelementen stehen.
Es besteht aber auch die Möglichkeit, daß wenigstens ein
Statorteilelement keine und wenigstens ein weiteres Stator
teilelement eine magnetisch leitende Verbindung gegenüber den
übrigen Statorelementen hat.
Eines der Statorteilelemente kann dabei magnetisch leitend
mit einem Gehäusekörper verbunden sein.
Die Ringmagnetelemente können sich um oder auch in den
Statorteilelementen unter Belassung des Luftspalts bewegen.
In wenigstens einer der Abstandsausnehmungen kann als magnet
empfindliches Element eine Hall-Einheit, ein Hall-IC-Element
oder ein Hall-IC-Schaltkreis angeordnet sein. Welche Ausfüh
rungsform des magnetempfindlichen Elementes zum Einsatz
kommt, hängt davon ab, inwieweit das erzeugte Hallsignal wei
ter aufbereitet bzw. weiter verarbeitet werden soll.
Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im
folgenden näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine erste Ausführungsform eines Kleinwinkelsensors
in einer schematisch dargestellten Schnittdarstel
lung,
Fig. 2a einen Schnitt durch einen Kleinwinkelsensor gemäß
Fig. 1 entlang der Linie IIA-IIA,
Fig. 2b einen Schnitt durch einen Kleinwinkelsensor gemäß
Fig. 1 entlang der Linie IIB-IIB,
Fig. 3 eine Rotoreinheit für einen Kleinwinkelsensor gemäß
Fig. 1 bis 2b in einer schematisch dargestellten
Draufsicht,
Fig. 4 eine zweite Ausführungsform eines Kleinwinkelsen
sors in einer schematisch dargestellten Draufsicht,
Fig. 5 einen Schnitt durch einen Kleinwinkelsensor gemäß
Fig. 4 entlang der Linie V-V,
Fig. 6 einen Schnitt durch einen Kleinwinkelsensor gemäß
Fig. 4 entlang der Linie VI-VI,
Fig. 7 eine dritte Ausführungsform eines Kleinwinkelsen
sors in einer schematisch dargestellten Schnittdar
stellung und
Fig. 8 einen Schnitt durch einen Kleinwinkelsensor gemäß
Fig. 7 entlang der Linie VIII-VIII.
In den Fig. 1 bis 3 werden für gleiche Teile zur einfacheren
Erläuterung gleiche Bezugszeichen verwendet.
Wie Fig. 1 bis 3 zeigen, weist ein Kleinwinkelsensor:
- - eine Rotoreinheit 1 und
- - eine Statoreinheit 2 auf.
Die Statoreinheit 2 besteht gemäß Fig. 2a aus zwei Statorele
menten 21, 22, die apfelsinenscheibenförmig ausgebildet sind.
Zwischen den beiden Statorelementen 21, 22 befindet sich eine
Abstandsausnehmung 9.1, in der zwei Hall-Einheiten 4, 5 ange
ordnet sind. Beide Hall-Einheiten können aus Hall-Element
oder als Hall-IC-Schaltkreis ausgebildet sein.
Die Elemente 21, 22 werden an einem Achsenplattenkörper 61
gehalten, der im rechten Winkel zu einer Rotationsachse 15
angeordnet ist. Auf dem Körper 61 befindet sich eine Leiter
platte 8, deren Bauelemente oder dergleichen mit den Hall-
Einheiten verbunden sind. Wie Fig. 1 zeigt, ist mit Achsen
plattenkörper ein Achsenhohlzylinder 62 verbunden. Der Ach
senhohlzylinder befindet sich unterhalb des Achsenplattenkör
pers 61.
Eine weitere Ausführungsform der Statoreinheit 2 ist in Fig.
2b gezeigt. Sie besteht aus vier Statorelementen 21, 22, 23,
24, zwischen denen sich zwei um 90° versetzt angeordnete Ab
standsausnehmungen 9.1, 9.2 befinden. Die Segmente 21, . . . 24
sind viertelkreisförmig ausgebildet. Ihre Ecken sind gerun
det. In der Abstandsausnehmung 9.1 befinden sich die Hall-
Einheiten 4, 5, in der Abstandsausnehmung 9.2 Hall-Einheiten
4', 5', die alle mit der Leiterplatte 8 verbunden sind. Die
vier Hall-Einheiten ermöglichen unterschiedlichste Winkeler
fassungsvarianten zwischen 90° und 360°.
Die Rotoreinheit, die in Fig. 3 vergrößert dargestellt ist,
weist zwei auf einer Durchmessergeraden DM sich gegenüberlie
gende, teilkreisförmige Ringmagnetsegmente 11, 13 auf. Die
Länge der Ringmagnetsegmente bemißt sich nach einem Winkel α
zwischen 5° und 90°. Ihre Dicke d in Richtung der Durchmes
sergeraden DM beträgt zwischen 1,8 und 3,2 mm. Durch eine
Vielfalt von Versuchen wurde eine Länge von α = 30° und eine
Dicke d = 2,5 mm ermittelt. Damit sind die Ringmagnetsegmente
doppelt so dick wie die herkömmlichen, kreisförmigen Ringma
gnetelemente.
Beide Ringmagnetsegmente werden von einer Ringmagnetsegment-
Halteeinrichtung 12 gehalten. Die Halteeinrichtung 12 sorgt
dafür, daß beide Ringmagnetsegmente sich wie ein kreisförmi
ges Ringmagnetelement verhalten.
An der diagonal durchgehenden Durchmessergeraden DM weisen
die beiden Ringmagnetsegmente auf einer Seite eine Nord-Süd-
Polung N-S und auf einer gegenüberliegenden Seite eine Süd-
Nord-Polung S-N auf.
Beide Ringmagnetsegmente 11, 13 werden mit ihrer Halteein
richtung 12 in einen topfförmigen Gehäusekörper 7 gehalten.
Ist der Gehäusekörper aus Kunststoff, lassen sich beide Ring
magnetsegmente 11, 13 regelrecht in diesen einformen, so daß
der Gehäusekörper zugleich Halteeinrichtung ist.
Mit dem Gehäusekörper ist eine Rotorwelle 10 verbunden, die
in der Rotorachse 15 rotiert. Die Rotorwelle ist durch den
Achsenhohlkörper 62 (vgl. Fig. 1) geführt. In den Gehäusebo
den ist sie entweder eingeformt oder eingeklipst.
Bewegt sich die Rotoreinheit 1 mit den beiden sich gegenüberlie
genden Ringmagnetsegmenten 11, 13, wie insbesondere Fig. 2a
und 2b zeigen, um die Statorelemente, erhöht sich die Induk
tion BL in der Abstandsausnehmung 9.1, . . . gegenüber herkömm
lichen Magnetelementen von 15 mT auf bis zu 60 mT. Hierdurch
werden bereits bei kleinsten Winkeländerungen im Anfangsbe
reich größer 0° so hohe Induktionswerte BL erzeugt, daß sich
diese Werte zu verwertbaren und vor allem zu reproduzierbaren
Winkelwerten darstellen lassen.
Der weitere Vorteil der speziell sich gegenüberliegend ange
ordneten Ringmagnetsegmente besteht darüber hinaus darin, daß
nicht ein gesamtes Ringmagnetsegment mit doppelter Dicke ein
gesetzt werden muß, sondern nur zwei Segmente, vorteilhafter
weise von 30° Länge, so daß sich der Materialaufwand und die
Materialkosten auf 16,7% senken.
In Fig. 4 ist ein Kleinwinkelsensor mit einer Rotoreinheit 30
und einer Statoreinheit 40 gezeigt.
Die Rotoreinheit 30 entspricht in ihrem Aufbau der Rotorein
heit 1, d. h. es liegen sich auch hier zwei, einen Winkel α
lange, teilkreisförmige Ringmagnetsegmente 31, 32 auf der
Durchmessergeraden DM gegenüber. Die Länge der Ringmagnetseg
mente 31, 32 kann auch hier 5° bis 90°, vorzugsweise 30°, be
tragen. Beide Ringmagnetsegmente können eine Dicke d zwischen
1,8 und 3,2 mm, vorzugsweise 2,5 mm, haben.
Der Aufbau der Statoreinheit 40 hingegen unterscheidet sich
von dem Aufbau der Statoreinheit des in den Fig. 1 bis 2a
dargestellten Kleinwinkelsensors.
In einem becherförmig ausgebildeten Gehäusekörper 47 sind
zwei apfelsinenscheibenförmig ausgebildete Statorelemente 41,
42 unter Belassung einer Abstandsausnehmung 49 eingebracht.
In der Abstandsausnehmung 49 ist eine Hall-Einheit 44 ange
ordnet.
Wie insbesondere Fig. 5 und 6 zeigen, besteht der Gehäusekör
per 47 und damit auch sein Gehäuseboden 48 und sein Gehäuse
ringelement 50 aus einem magnetisch leitenden, d. h. aus einem
weichmagnetischen Material.
Das Statorteilelement 42 ist mit dem Gehäuseboden 48 direkt
verbunden, während zwischen dem Statorteilelement 41 und dem
Gehäuseboden ein Kunststoffkörper 46 angeordnet ist, so daß
zwischen dem Statorteilelement 41 und dem Gehäuseboden keine
magnetisch leitende Verbindung besteht.
Zwischen dem Gehäuseboden und dem Gehäuseringelement ist ein
umlaufendes Kunststoff-Ringelement angeordnet. Der Gehäusebo
den hat eine Dicke = D und das umlaufende Kunststoff-Ring
element eine Dicke D'.
Aufgrund der konstruktiven Ausgestaltung der Statoreinheit
und der Zuordnung der Rotoreinheit ist es möglich, die Ma
gnetlinien der beiden Magnetsegmente 31, 33 aufzuspalten und
somit eine Verschiebung des linearen Bereiches der Signalkur
ve zu erreichen.
In Fig. 5 ist die Winkelposition der Rotoreinheit 30 gegen
über der Statoreinheit 40 dargestellt, die in der Hall-
Einheit 44 ein maximales Ausgangssignal erzeugt. Hierbei pas
sieren die aus dem Magnetsegment 11 austretenden Feldlinien
den Luftspalt 43 und durchströmen das Statorelement 41. Nach
dem die Feldlinien die Hall-Einheit 44 passiert haben, teilt
sich der magnetische Fluß in die Teilflüsse F1 und F2 auf. Der
magnetische Teilfluß F2 biegt im Statorelement 42 ab und wird
über den Gehäuseboden 48, das Kunststoff-Ringelement 51 und
das Gehäuseringelement 50 zum Statorteilelement zurückge
führt. Die Feldlinien des magnetischen Teilflusses F2 verlau
fen in einer Ebene parallel zum Gehäuseboden 48, durchfließen
das Statorteilelement 42, passieren den Luftspalt und gelan
gen über das Gehäuseringelement und den Luftspalt zurück zum
Ringmagnetelement. Auf der gegenüberliegenden Seite ergibt
sich die in Fig. 6 dargestellte Position des minimalen Ma
gnetflusses durch die Hall-Einheit 44 und somit das minimale
Ausgangssignal. Wie aus Fig. 6 ersichtlich, entspricht der
Verlauf des magnetischen Flusses F1 dem in Fig. 5, wobei die
Richtung entgegengesetzt verläuft. Der magnetische Teilfluß F2
durchströmt nicht mehr die Hall-Einheit 44. Vielmehr wird der
Teilfluß F2 bei Austritt aus dem Magnetsegment und Passieren
des Luftspalts im Statorteilelement 42 axial abgelenkt, und
der magnetische Teilfluß verläuft über den Gehäuseboden, das
Kunststoff-Ringelement 51 und das Gehäuseringelement 50 zum
Gegenpol des Ringmagnetsegments. Aus dieser Unsymmetrie des
gesamten magnetischen Flusses der beiden sich gegenüberlie
genden Ringmagnetsegmente 11, 13, d. h. aufgrund der Auftei
lung des magnetischen Flusses in die magnetischen Teilflüsse
F1 und F2 ergibt sich eine vertikale Verschiebung der Kennli
nien des Meßsignals des Winkelsensors. Der Grad, d. h. die
Größe der vertikalen Verschiebung, ergibt sich aus dem Ver
hältnis der Teilflüsse F1 und F2. Die Größe des Teilflusses F2
läßt sich durch die Dicke des Gehäusebodenelements 48
und/oder über die Dicke des nicht magnetischen Spalts 51 zwi
schen dem Gehäusebodenelement und dem Gehäuseringelement 50
steuern. Eine maximale, vertikale Verschiebung der Kennlinie
ergibt sich, wenn das Kunststoff-Ringelement 51 entfällt. In
allen zwischen den in den Fig. 5 und 6 dargestellten Extrem-
Positionen teilen sich die magnetischen Flüsse, so daß sich eine mög
lichst große lineare Kennlinie des Kleinwinkelsensors er
gibt.
Die beiden sich gegenüberliegenden Ringmagnetsegmente sorgen
auch hier dafür, daß die Induktion BL in der Abstandsausneh
mung 49 bei kleinen Drehwinkeln so groß ist, daß sich exakte
und vor allem reproduzierbare Meßwerte ergeben.
In Fig. 7 und 8 ist eine dritte Ausführungsform eines Klein
winkelsensors gezeigt.
Der Drehwinkelsensor weist:
- - eine Statoreinheit 80, bestehend aus vier Statorteilelemen ten 81, 82, 83 und 84 auf, die untereinander eine Abstands ausnehmung 89.1, 89.2, 89.3 und 89.4 in einem Winkel ϕ von 90° frei lassen,
- - eine Rotoreinheit 70 mit zwei auf einer Geraden gegenüber liegenden Ringmagnetsegmenten 71, 73 und
- - zwei Hall-Einheiten 84, 85, die in zwei gegenüberliegenden Abstandsausnehmungen 89.2 und 89.4 eingebracht sind.
Das Ringmagnetsegment 71 weist eine Nord-Süd-Polung N-S und
das Ringmagnetsegment 73 eine Süd-Nord-Polung S-N auf. Beide
Ringmagnetsegmente 71, 73 sind hinsichtlich ihrer Halterung
und ihrer Ausbildung ähnlich aufgebaut, wie in Fig. 3 darge
stellt und beschrieben.
Der eigentliche funktionelle Unterschied gegenüber den beiden
vorbeschriebenen Kleinwinkelsensoren besteht darin, daß sich
die Rotoreinheit 70 unter Belassung eines Luftspalts 83' in
nerhalb der durch die Statorelemente gebildeten Statoreinheit
80 bewegt. Hierbei ist die Rotoreinheit 70 an eine Welle 100
gekoppelt.
Die Rotor- und Statoreinheit sind wenigstens teilweise von
einem Gehäusekörper 87 umschlossen. Der Gehäusekörper 87 ist
mit einem Deckel 90 verschlossen, dem gegenüberliegend eine
Leiterplatte angeordnet ist, mit der die Hall-Einheiten 84,
85 verbunden sind.
Durch die sich gegenüberliegenden Ringmagnetsegmente 71, 72
ist die gesamte Rotoreinheit 70 zweigeteilt. Durch diese
Zweiteilung verhalten sich beide wie ein Stabmagnet. Der Ma
gnetfluß in den mit N und S bezeichneten Bereichen radial.
Durch die Ausbildung beider Ringmagnetsegmente 71, 73 in ei
ner Winkellänge α von 30° und einer Dicke d in Richtung ihrer
Durchmessergeraden DM von 2,5 mm wird auch hier eine derart
hohe Induktion BL in den Abstandsausnehmungen 89.2, 89.4 rea
lisiert, daß sich kleinste Winkelveränderungen bis 15° durch
entsprechend starke Ausgangssignale feststellen lassen.
Das beschriebene Prinzip der Teilung des Ringmagneten in zwei
dickere, sich gegenüberliegende Ringmagnetsegmente läßt sich
auch auf alle anderen Winkelsensoren übertragen, die dann ge
nau einen Drehwinkel bis zu 15° aufnehmen.
Analog lassen sich mit dem gleichen Lösungsprinzip auch klei
ne lineare Wegveränderungen messen. Hierbei werden die be
schriebenen Teile Stator und Rotor für die Erfassung der li
nearen Kleinstwege so angepaßt, daß der Rotor linear verlän
gert wird, wobei am Anfang und am Ende jeweils kurze, aber
Magnete mit einem sehr hohen magnetischen Fluß sich gegen
überliegend angeordnet werden. Der sich so ergebende beidsei
tige Stabmagnet wird in dem Stator hin und her geführt und in
der am Ende eines U-förmig ausgebildeten Statorelements in
deren Luftspalt angeordneten Hall-Einheit zu- bzw. wegbewegt.
Claims (10)
1. Vorrichtung zur berührungslosen Erfassung eines Drehwin
kels, die wenigstens aufweist:
eine Statoreinheit (2; 40; 80) mit wenigstens zwei Statorteilelementen (21, 22, 23, 24; 41, 42; 81, 82, 83, 84), die unter Belassung wenigstens einer Abstandsausneh mung (9.1, 9.2; 49; 89.1, 89.2, 89.3, 89.4) zueinander an geordnet sind,
wenigstens ein magnetempfindliches Element (4, 5, 4', 5'; 44; 84, 85), das in einer der Abstandsausnehmungen (9.1, 9.2; 49; 89.1, 89.2, 89.3, 89.4) angeordnet ist, und
eine Rotoreinheit (1; 30; 70) mit wenigstens einem Ring magnetsegment (11, 13; 31, 32; 71, 73), das unter Belassung eines Luftspalts (3; 43; 83') gegenüber den Statorteilele menten zu bewegen ist,
dadurch gekennzeichnet, daß
zwei einen Winkel (α) lange, teilkreisförmige Ringmagnet segmente (11, 13; 31, 33; 71, 73) auf einer Durchmesserge raden (DM) sich gegenüberliegend angeordnet sind und unter Belassung des Luftspalts (3; 43; 83) an den Statorteilele menten (21, 22, 23, 24; 41, 42; 81, 82, 83, 84) vorbei zu bewegen sind.
eine Statoreinheit (2; 40; 80) mit wenigstens zwei Statorteilelementen (21, 22, 23, 24; 41, 42; 81, 82, 83, 84), die unter Belassung wenigstens einer Abstandsausneh mung (9.1, 9.2; 49; 89.1, 89.2, 89.3, 89.4) zueinander an geordnet sind,
wenigstens ein magnetempfindliches Element (4, 5, 4', 5'; 44; 84, 85), das in einer der Abstandsausnehmungen (9.1, 9.2; 49; 89.1, 89.2, 89.3, 89.4) angeordnet ist, und
eine Rotoreinheit (1; 30; 70) mit wenigstens einem Ring magnetsegment (11, 13; 31, 32; 71, 73), das unter Belassung eines Luftspalts (3; 43; 83') gegenüber den Statorteilele menten zu bewegen ist,
dadurch gekennzeichnet, daß
zwei einen Winkel (α) lange, teilkreisförmige Ringmagnet segmente (11, 13; 31, 33; 71, 73) auf einer Durchmesserge raden (DM) sich gegenüberliegend angeordnet sind und unter Belassung des Luftspalts (3; 43; 83) an den Statorteilele menten (21, 22, 23, 24; 41, 42; 81, 82, 83, 84) vorbei zu bewegen sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Winkel (α) 5° bis 90° beträgt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Ringmagnetsegmente (11, 13; . . .) in Richtung der
Durchmessergeraden eine Dicke (d) zwischen 1,8 und 3,2 mm
haben.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Ringmagnetsegmente (11, 13; . . .) von
einer Ringmagnetsegment-Halteeinrichtung (12) gehalten
sind.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Statorteilelemente (21, 22, 23,
24; . . .) magnetisch isoliert zueinander angeordnet sind.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge
kennzeichnet, daß eines der Statorteilelemente (21, 22, 23,
24; . . .) mit einem Gehäusekörper (47) magnetisch leitend
verbunden ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge
kennzeichnet, daß wenigstens ein Statorteilelement (21, 22,
23, 24; . . .) keine und wenigstens ein weiteres Statorteile
lement (21, 22, 23, 24; . . .) eine magnetisch leitende Ver
bindung gegenüber den übrigen Statorteilelementen (21, 22,
23, 24; . . .) hat.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge
kennzeichnet, daß in wenigstens einer Abstandsausnehmung
(9.1, 9.2; 49; 89.1, 89.2, 89.3, 89.4) zwischen den Stator
teilelementen (21, 22, 23, 24; 41, 42; 81, 82, 83, 84) als
magnetempfindliches Element eine Halleinheit (4, 5, 4', 5';
44; 84; 85), ein Hall-IC-Element oder ein Hall-IC-
Schaltkreis angeordnet ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge
kennzeichnet, daß erste Ringmagnetsegmente (11, 13; . . .)
unter Belassung eines ersten Luftspalts (3; 43) um erste
Statorteilelemente (21, . . .) zu bewegen sind.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß zweite Ringmagnetsegmente (71, 72) un
ter Belassung eines zweiten Luftspalts (83') in zweiten
Statorteilelementen (81, 82, 83, 84) zu bewegen sind.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2000158732 DE10058732A1 (de) | 2000-09-22 | 2000-09-22 | Kleinwinkelsensor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2000158732 DE10058732A1 (de) | 2000-09-22 | 2000-09-22 | Kleinwinkelsensor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE10058732A1 true DE10058732A1 (de) | 2002-04-11 |
Family
ID=7664762
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2000158732 Withdrawn DE10058732A1 (de) | 2000-09-22 | 2000-09-22 | Kleinwinkelsensor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE10058732A1 (de) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE20200302U1 (de) | 2002-01-10 | 2002-03-28 | Ab Elektronik Gmbh, 59368 Werne | Drehwinkelsensor |
DE102005061708A1 (de) * | 2005-12-21 | 2007-06-28 | Ab Elektronik Gmbh | Drehwinkelsensor |
DE10131455B4 (de) * | 2001-06-29 | 2010-09-16 | Robert Bosch Gmbh | Sensoranordnung zur Detektion eines aus einem ferromagnetischen Material bestehenden Elements |
DE102004008527B4 (de) * | 2003-02-21 | 2013-09-26 | Aisan Kogyo K.K. | Erfassungseinrichtungen für den Rotationswinkel |
-
2000
- 2000-09-22 DE DE2000158732 patent/DE10058732A1/de not_active Withdrawn
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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DE102005061708A1 (de) * | 2005-12-21 | 2007-06-28 | Ab Elektronik Gmbh | Drehwinkelsensor |
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