DE102010004830A1

DE102010004830A1 - Anordnung zur Bestimmung der Winkellage eines drehbar gelagerten Teils

Info

Publication number: DE102010004830A1
Application number: DE102010004830A
Authority: DE
Inventors: Jochen Dr. 76139 Mahlein; Steffen 76139 Quadt
Original assignee: SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Current assignee: SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Priority date: 2010-01-15
Filing date: 2010-01-15
Publication date: 2011-07-21
Anticipated expiration: 2030-01-16
Also published as: WO2011085968A2; DE102010004830B4; WO2011085968A3; EP2524193B1; EP2524193A2

Abstract

Anordnung zur Bestimmung der Winkellage eines drehbar gelagerten Teils, wobei am drehbar gelagerten Teil zumindest ein Dauermagnet angeordnet ist, wobei ein erster Sensor auf einer ersten Seite einer Leiterplatte angeordnet ist, wobei ein zweiter Sensor auf der Leiterplatte angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Bestimmung der Winkellage eines drehbar gelagerten Teils.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Winkellagebestimmung weiterzubilden.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei der Anordnung zur Bestimmung der Winkellage eines drehbar gelagerten Teils nach den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
Wichtige Merkmale der Erfindung bei der Anordnung zur Bestimmung der Winkellage eines drehbar gelagerten Teils sind, dass am drehbar gelagerten Teil zumindest ein Dauermagnet angeordnet ist,
wobei ein erster Sensor auf einer ersten Seite einer Leiterplatte angeordnet ist,
wobei ein zweiter Sensor auf der Leiterplatte angeordnet ist.
Von Vorteil ist dabei, dass im Normalbetrieb die Signale der Sensoren vergleichbar sind und somit eine Fehlfunktion oder ein Versagen eines Sensors detektierbar ist. Außerdem sind bei Ausfall eines Sensors die Signale des anderen zur Winkellagebestimmung verwendbar.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung funktionieren erster und zweiter Sensor nach verschiedenen Wirkprinzipien. Von Vorteil ist dabei, dass ein gleichzeitiger Ausfall beider Sensoren unwahrscheinlich ist. Wenn nämlich der Wert einer für einen der Sensoren kritischen physikalischen Größe, beispielsweise Temperatur oder zu niedrige Magnetfeldstärke, überschritten oder unterschritten wird, ist dies mit hoher Wahrscheinlichkeit nicht derselbe Wert oder dieselbe kritische Größe für den anderen Sensor.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der erste Sensor ein Kreuzhall-Sensor. Von Vorteil ist dabei, dass eine Bestimmung der Winkellage in einfacher Weise ermöglicht ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der erste Sensor auf der dem Dauermagneten zugewandten Seite der Leiterplatte angeordnet,
wobei der zweite Sensor auf der dem Dauermagneten abgewandten Seite der Leiterplatte angeordnet ist. Von Vorteil ist dabei, dass somit eine zweiseitige Bestückung der Leiterplatte ein möglichst kompaktes Vorsehen des zweiten und somit die Sicherheit erhöhenden Sensors ermöglicht.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der erste Sensor auf der dem Dauermagneten zugewandten Seite der Leiterplatte angeordnet,
wobei der zweite Sensor ebenfalls auf der dem Dauermagneten zugewandten Seite der Leiterplatte angeordnet ist. Von Vorteil ist dabei, dass die Sensoren im Wesentlichen derselben Magnetfeldstärke ausgesetzt sind und somit geringe Fehlerraten erreichbar sind.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind der erste und der zweite Sensor in einem Bauteil integriert ausgeführt, insbesondere das Gehäuse des ersten Sensors als Gehäuse des zweiten Sensors fungiert. Von Vorteil ist dabei, dass eine integrierte kompakte Lösung erreichbar ist und beim Bestücken der Leiterplatte nicht zwei sondern nur ein Bauteil zu bestücken ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Dauermagnet formschlüssig mit einem mit dem drehbar gelagerten Teil verbundenen Aufnahmeteil oder direkt mit dem drehbar gelagerten Teil verbunden. Von Vorteil ist dabei, dass somit eine mechanisch sichere Verbindung erreichbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der Dauermagnet eine axial verlaufende Nut und/oder einen axial verlaufenden Schlitz auf, mittels dessen die formschlüssige Verbindung mit dem Aufnahmeteil oder drehbar gelagerten Welle ausgeführt ist. Von Vorteil ist dabei, dass auch auf diese Weise eine mechanische sichere Verbindung erreichbar ist, wobei die Nut einfach und kostengünstig herstellbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Dauermagnet als Rundmagnet oder als quaderförmiger Magnetkörper ausgeführt. Von Vorteil ist dabei, dass ein einfach herstellbarer Magnetkörper verwendbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist mittels der Auswerteschaltung das Versagen oder der fehlerhaften Betrieb eines der Sensoren erkennbar und daraufhin werden nur die Signale eines der Sensoren zur Bestimmung der Winkellage verwendet. Von Vorteil ist dabei, dass eine redundante Anordnung ausgeführt ist und somit die Sicherheit erhöhbar ist, insbesondere ist die Anordnung auch in einer höheren Sicherheitskategorie ausführbar.
Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung ist nicht auf die Merkmalskombination der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und/oder einzelnen Anspruchsmerkmalen und/oder Merkmalen der Beschreibung und/oder der Figuren, insbesondere aus der Aufgabenstellung und/oder der sich durch Vergleich mit dem Stand der Technik stellenden Aufgabe.
Die Erfindung wird nun anhand von Abbildungen näher erläutert:
In der 1 bis 6 sind verschiedene erfindungsgemäße Ausführungsbeispiele skizziert.
In 1 ist eine Leiterplatte 1 mit einem Sensor 2 bestückt zur Detektion der Winkellage eines von einem mit einer drehbar gelagerten Welle verbundenen Dauermagnet 3 erzeugten Magnetfeldes. Dabei ist der Dauermagnet 3 in einem Aufnahmeteil 4 vorgesehen, das mit der Welle formschlüssig und/oder kraftschlüssig verbindbar ist. Vorzugsweise ist der Dauermagnet 3 mit dem Aufnahmeteil 4 stoffschlüssig verbunden, insbesondere verklebt.
Der Sensor 2 ist dabei an der dem Dauermagneten 3 zugewandten Seite der Leiterplatte 1 angeordnet. Beispielhaft ist der Sensor 2 ausführbar als Kreuzhallsensor
Der Dauermagnet 3 ist als Rundmagnet, also vorzugsweise mit zylindrischer Form ausgeführt.
In 2 ist im Unterschied zur 2 ein weiterer Sensor 2 zusätzlich vorgesehen, der auf der vom Dauermagnet 3 abgewandten Seite der Leiterplatte 1 angeordnet ist.
Somit ist bei Ausfall eines der Sensoren 2 ein weiterer verfügbar, um eine Winkelerkennung zu ermöglichen und die Sicherheit ist somit erhöht.
In 3 ist im Unterschied zur 2 der weitere Sensor mit dem ersten Sensor auf der selben Seite der Leiterplatte bestückt und vorzugsweise integriert ausgeführt und somit als Doppelsensor 5 ausgeführt. Auch auf diese Weise ist die Sicherheit erhöhbar.
In 4 ist im Unterschied zu den 1 bis 3 der Dauermagnet 6 statt des Dauermagneten 3 formschlüssig in das mit der Welle verbundene Aufnahmeteil oder in die Welle eingesetzt. Beispielhaft ist der Dauermagnet 6 hierzu quaderförmig ausgeführt und in eine entsprechende Ausnehmung der Welle beziehungsweise des Aufnahmeteils eingesetzt. In der 4 ist der Quader in Schrägansicht gezeigt, also etwas aus seiner wirklichen räumlichen Lage herausgedreht, um seine Form darzustellen. Im realen Ausführungsbeispiel ist er axial ausgerichtet.
Durch den Formschluss ist die Sicherheit der Verbindung zwischen Dauermagnet und Welle verbessert.
In 5 ist im Unterschied zur 4 der Dauermagnet mit als Rundmagnetkörper 9 ausgeführt, wobei ein axial durchgehender Schlitz oder eine axial durchgehende Nut 8 vorgesehen ist, mit der eine formschlüssige Verbindung mit dem Aufnahmeteil oder der Welle ermöglicht ist. In der 5 ist der Rundmagnetkörper 9 in Schrägansicht gezeigt, also etwas aus seiner wirklichen räumlichen Lage herausgedreht, um seine Form darzustellen. Im realen Ausführungsbeispiel ist er axial ausgerichtet.
In 6 ist im Unterschied zur 2 zwar ein erster Sensor 2 an der dem Dauermagneten 3 zugewandten Seite der Leiterplatte bestückt. Auf der vom Dauermagneten 3 abgewandten Seite der Leiterplatte 1 ist wiederum ein weiterer Sensor 7 bestückt, der allerdings ein anderes Wirkprinzip als der Sensor 2 aufweist.
Auf diese Weise ist die Sicherheit weiter erhöht. Denn bei einem durch Überschreiten eines kritischen Wertes einer physikalischen Größe bedingten Ausfall eines der Sensoren ist der andere Sensor noch funktionstüchtig. Denn bei verschiedenen Wirkprinzipien sind verschiedenartige physikalische Größen kritisch.
Bezugszeichenliste

1: Leiterplatte
2: Sensor
3: Dauermagnet
4: Aufnahmeteil
5: Doppelsensor
6: Dauermagnet
7: Sensor
8: Nut
9: Rundmagnetkörper

Claims

Anordnung zur Bestimmung der Winkellage eines drehbar gelagerten Teils, wobei am drehbar gelagerten Teil zumindest ein Dauermagnet angeordnet ist, wobei ein erster Sensor auf einer ersten Seite einer Leiterplatte angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Sensor auf der Leiterplatte angeordnet ist.
Anordnung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass erster und zweiter Sensor nach verschiedenen Wirkprinzipien funktionieren.
Anordnung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Sensor ein Kreuzhall-Sensor ist.
Anordnung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Sensor auf der dem Dauermagneten zugewandten Seite der Leiterplatte angeordnet ist, wobei der zweite Sensor auf der dem Dauermagneten abgewandten Seite der Leiterplatte angeordnet ist.
Anordnung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Sensor auf der dem Dauermagneten zugewandten Seite der Leiterplatte angeordnet ist, wobei der zweite Sensor ebenfalls auf der dem Dauermagneten zugewandten Seite der Leiterplatte angeordnet ist.
Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite Sensor in einem Bauteil integriert ausgeführt sind, insbesondere das Gehäuse des ersten Sensors als Gehäuse des zweiten Sensors fungiert.
Anordnung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dauermagnet formschlüssig mit einem mit dem drehbar gelagerten Teil verbundenen Aufnahmeteil oder direkt mit dem drehbar gelagerten Teil verbunden ist.
Anordnung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dauermagnet eine axial verlaufende Nut und/oder einen axial verlaufenden Schlitz aufweist, mittels dessen die formschlüssige Verbindung mit dem Aufnahmeteil oder drehbar gelagerten Welle ausgeführt ist.
Anordnung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dauermagnet als Rundmagnet oder als quaderförmiger Magnetkörper ausgeführt ist.
Anordnung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Auswerteschaltung das Versagen oder den fehlerhaften Betrieb eines der Sensoren erkennbar ist und daraufhin nur die Signale eines der Sensoren zur Bestimmung der Winkellage verwendet werden.