DE102018119579A1 - Sensor system, electric motor and hybrid module - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Sensorsystem (14) zur Erkennung einer Drehposition eines um eine Drehachse (100) drehbaren Drehbauteils (16), umfassend ein erstes und zweites Sensorelement (24, 26) und eine erste und zweite Abtastspur (28, 30), die mit dem Drehbauteil (16) verbunden sind, wobei das erste Sensorelement (24) eine erste Position der ersten Abtastspur (28) und das zweite Sensorelement (26) eine erste Position der zweiten Abtastspur (30) erkennt, wobei die erste und zweite Abtastspur (28, 30) auf unterschiedlichen Durchmessern (106, 108) und radial gegenüberliegend zu dem ersten und zweiten Sensorelement (24, 26) angeordnet sind. Weiterhin betrifft die Erfindung einen Elektromotor (12) mit einem Sensorsystem (14) und ein Hybridmodul (10) mit einem Elektromotor (12).The invention relates to a sensor system (14) for detecting a rotational position of a rotary component (16) that can be rotated about an axis of rotation (100), comprising a first and second sensor element (24, 26) and a first and second scanning track (28, 30) that are associated with are connected to the rotary component (16), the first sensor element (24) recognizing a first position of the first scan track (28) and the second sensor element (26) recognizing a first position of the second scan track (30), the first and second scan track (28 , 30) are arranged on different diameters (106, 108) and radially opposite to the first and second sensor elements (24, 26). The invention further relates to an electric motor (12) with a sensor system (14) and a hybrid module (10) with an electric motor (12).

Description

Die Erfindung betrifft ein Sensorsystem gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, einen Elektromotor mit einem derartigen Sensorsystem und ein Hybridmodul mit einem Elektromotor und einem derartigen Sensorsystem.The invention relates to a sensor system according to the preamble of claim 1, an electric motor with such a sensor system and a hybrid module with an electric motor and such a sensor system.

Zur Erkennung der Drehposition eines Drehbauteils gibt es verschiedene Arten von Sensoren. Derartige Sensoren finden beispielsweise bei der Erkennung der Drehposition eines Rotors eines Elektromotors Anwendung. Elektromotoren werden beispielsweise in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs eingesetzt. Dabei kann der Elektromotor zusätzlich zu einer Brennkraftmaschine in einem Hybridantriebsstrang wirken oder aber auch als alleiniges Antriebselement in dem Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs.There are different types of sensors for detecting the rotational position of a rotating component. Such sensors are used, for example, in the detection of the rotational position of a rotor of an electric motor. Electric motors are used, for example, in a drive train of a motor vehicle. The electric motor can act in addition to an internal combustion engine in a hybrid drive train or as the sole drive element in the drive train of the motor vehicle.

Derartige Sensoren zur Erkennung der Drehposition eines Drehbauteils umfassen einen mit dem Drehbauteil verbundenen Ring oder ein Ringsegment und ein Sensorelement, wobei das Sensorelement zusammen mit dem Ring oder mit dem Ringsegment wirkt. Im Speziellen kann das Sensorelement eine Stellung des Rings oder des Ringsegments erkennen, wodurch eine Drehposition des Drehbauteils ermittelt werden kann.Such sensors for detecting the rotational position of a rotary component include a ring or a ring segment connected to the rotary component and a sensor element, the sensor element acting together with the ring or with the ring segment. In particular, the sensor element can recognize a position of the ring or the ring segment, as a result of which a rotational position of the rotating component can be determined.

Die Erkennung der Drehposition eines Drehbauteils kann beispielsweise durch eine Veränderung des Magnetfelds und eine Erkennung dieser Veränderung des Magnetfelds erfolgen. Dabei kann der Ring mit abwechselnder unterschiedlicher Polarität magnetisch sein. Dieses mit Drehung des Rings sich ändernde Magnetfeld kann über das Sensorelement erfasst und dadurch die Stellung des Rings festgestellt werden.The rotational position of a rotary component can be detected, for example, by changing the magnetic field and detecting this change in the magnetic field. The ring can be magnetic with alternating different polarities. This magnetic field, which changes as the ring rotates, can be detected via the sensor element and the position of the ring can thereby be determined.

Auch ist es bekannt, einen Permanentmagneten im Bereich um das Sensorelement anzuordnen. Das Magnetfeld des Permanentmagneten wird durch eine auf dem magnetisierbaren, beispielsweise aus einem weichmagnetischen Material bestehenden, Ring aufgebrachte Abtaststruktur verändert. Diese Veränderung des Magnetfelds kann durch das Sensorelement erfasst und dadurch die Stellung des Rings erkannt werden.It is also known to arrange a permanent magnet in the area around the sensor element. The magnetic field of the permanent magnet is changed by a scanning structure applied to the magnetizable ring, which consists, for example, of a soft magnetic material. This change in the magnetic field can be detected by the sensor element and the position of the ring can thereby be recognized.

Die physikalische Erfassung des sich ändernden Magnetfelds kann über magnetoresistive Sensoren oder über Wirbelstromsensoren möglich sein.The physical detection of the changing magnetic field can be possible using magnetoresistive sensors or eddy current sensors.

Zur Erhöhung der Genauigkeit wird üblicherweise das Nonius-Verfahren angewandt, bei welchem zwei unterschiedliche Abtaststrukturen eingesetzt werden, wobei eine Ermittlung der Drehposition über den Vergleich beider Abtaststrukturen erfolgt.To increase the accuracy, the vernier method is usually used, in which two different scanning structures are used, the rotational position being determined by comparing the two scanning structures.

Ein derartiger das Nonius-Verfahren verwendender Aufbau ist jedoch oftmals ungünstig in Bezug auf den benötigten Bauraum des Sensorsystems. Auch kann es bei einem derartigen Aufbau vorkommen, dass Toleranzen und Ungenauigkeiten bei der Ausrichtung der beteiligten Bauteile die Messung unzuverlässig machen.However, such a structure using the vernier method is often unfavorable in terms of the space required for the sensor system. With such a structure, it can also happen that tolerances and inaccuracies in the alignment of the components involved make the measurement unreliable.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Sensorsystem vorzuschlagen, welches eine verbesserte Erfassung der Drehposition eines Drehbauteils ermöglicht. Eine weitere Aufgabe besteht darin, den Bauraumbedarf eines derartigen Sensorsystems zu verringern. Weiterhin soll die Erfassung der Drehposition unempfindlicher gegenüber Toleranzen oder Ungenauigkeiten in der Ausrichtung der beteiligten Bauteile in dem Sensorsystem sein.The object of the present invention is to propose a sensor system which enables an improved detection of the rotational position of a rotating component. Another object is to reduce the space requirement of such a sensor system. Furthermore, the detection of the rotational position should be less sensitive to tolerances or inaccuracies in the alignment of the components involved in the sensor system.

Eine weitere Aufgabe besteht darin, einen Elektromotor und ein Hybridmodul mit einem derartig verbesserten Sensorsystem vorzuschlagen. Insbesondere soll eine verbesserte Erkennung der Drehposition eines Rotors eines Elektromotors ermöglicht werden.Another object is to propose an electric motor and a hybrid module with such an improved sensor system. In particular, improved detection of the rotational position of a rotor of an electric motor is to be made possible.

Wenigstens eine dieser Aufgaben wird durch ein Sensorsystem mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst. Entsprechend wird ein Sensorsystem zur Erkennung einer Drehposition eines um eine Drehachse drehbaren Drehbauteils vorgeschlagen, aufweisend ein erstes und zweites Sensorelement und eine erste und zweite Abtastspur, die mit dem Drehbauteil verbunden sind, wobei das erste Sensorelement eine erste Position der ersten Abtastspur und das zweite Sensorelement eine erste Position der zweiten Abtastspur erkennt, wobei die erste und zweite Abtastspur auf unterschiedlichen Durchmessern und radial gegenüberliegend zu dem ersten und zweiten Sensorelement angeordnet sind. Dadurch kann eine verbesserte Erfassung der Drehposition eines Drehbauteils ermöglicht werden. Außerdem kann der axiale Bauraumbedarf eines derartigen Sensorsystems verringert werden. Weiterhin kann die Erfassung der Drehposition unempfindlicher gegenüber Toleranzen oder Ungenauigkeiten in der Ausrichtung der beteiligten Bauteile in dem Sensorsystem erfolgen.At least one of these tasks is solved by a sensor system with the features of claim 1. Accordingly, a sensor system for detecting a rotational position of a rotary component rotatable about an axis of rotation is proposed, comprising a first and second sensor element and a first and second scanning track which are connected to the rotating component, the first sensor element having a first position of the first scanning track and the second sensor element recognizes a first position of the second scanning track, the first and second scanning tracks being arranged on different diameters and radially opposite to the first and second sensor elements. This enables improved detection of the rotational position of a rotary component. In addition, the axial installation space requirement of such a sensor system can be reduced. Furthermore, the detection of the rotational position can be made less sensitive to tolerances or inaccuracies in the alignment of the components involved in the sensor system.

Das erste Sensorelement kann die Erkennung von radial außen oder radial innen vornehmen. Das zweite Sensorelement kann die Erkennung in entgegengesetzter Richtung von radial innen oder radial außen vornehmen.The first sensor element can make the detection from radially outside or radially inside. The second sensor element can detect in the opposite direction from the radially inside or radially outside.

Die erste und/oder zweite Abtastspur kann sich umfangsseitig über 360 Grad oder über weniger als 360 Grad erstrecken. Die erste und/oder zweite Abtastspur kann kreisförmig oder ringförmig ausgebildet sein.The circumference of the first and / or second scanning track can extend over 360 degrees or over less than 360 degrees. The first and / or second scanning track can be circular or ring-shaped.

Die erste und zweite Abtastspur können das erste und/oder zweite Sensorelement axial überlappen. The first and second scanning tracks can axially overlap the first and / or second sensor element.

In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist dem ersten und/oder zweiten Sensorelement eine Magnetfeldquelle zugeordnet, die speziell die jeweilige Abtastspur magnetisiert. Die erste und/oder zweite Abtastspur kann aus einem weichmagnetischen Material bestehen. Die Magnetfeldquelle kann einen Permanentmagneten umfassen oder diesen ausbilden.In a preferred embodiment of the invention, a magnetic field source is assigned to the first and / or second sensor element, which magnetizes specifically the respective scanning track. The first and / or second scanning track can consist of a soft magnetic material. The magnetic field source can comprise or form a permanent magnet.

In einer weiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung weist die erste und/oder zweite Abtastspur eine Abtaststruktur auf. Die Abtaststruktur kann an einem Innendurchmesser und/oder an einem Außendurchmesser der jeweiligen Abtastpur angebracht sein. Die Abtaststruktur kann umfangsseitig sich, insbesondere regelmäßige, abwechselnde Erhebungen und Vertiefungen aufweisen. Die Abtaststruktur kann eine zumindest teilweise zahnartige Struktur sein.In a further preferred embodiment of the invention, the first and / or second scanning track has a scanning structure. The scanning structure can be attached to an inner diameter and / or to an outer diameter of the respective scanning track. On the circumference, the scanning structure can have, in particular, regular, alternating elevations and depressions. The scanning structure can be an at least partially tooth-like structure.

In einer speziellen Ausführung der Erfindung hat die erste Abtaststruktur eine erste Teilung, insbesondere umfangsseitige Teilung, mit einem ersten Teilungsintervall. Die zweite Abtaststruktur kann eine zweite Teilung, insbesondere umfangsseitige Teilung, mit einem zweiten Teilungsintervall aufweisen. Das erste Teilungsintervall kann über die erste Abtastspur hinweg konstant sein. Das zweite Teilungsintervall kann über die zweite Abtastspur hinweg konstant sein.In a special embodiment of the invention, the first scanning structure has a first division, in particular circumferential division, with a first division interval. The second scanning structure can have a second division, in particular circumferential division, with a second division interval. The first division interval can be constant over the first scan track. The second division interval can be constant over the second scan track.

In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist das zweite Teilungsintervall unterschiedlich zu dem ersten Teilungsintervall. Das zweite Teilungsintervall kann kleiner als das erste Teilungsintervall sein.In a preferred embodiment of the invention, the second division interval is different from the first division interval. The second division interval can be smaller than the first division interval.

In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung empfängt das erste Sensorelement durch das erste Teilungsintervall ein erstes periodisches Wechselsignal und das zweite Sensorelement durch das zweite Teilungsintervall ein zweites periodisches Wechselsignal.In a special embodiment of the invention, the first sensor element receives a first periodic alternating signal through the first division interval and the second sensor element receives a second periodic alternating signal through the second division interval.

In einer weiteren speziellen Ausführung der Erfindung ermittelt das erste Sensorelement durch die erste Abtastspur eine erste Phasenlage des ersten Wechselsignals und das zweite Sensorelement durch die zweite Abtastspur eine erste Phasenlage des zweiten Wechselsignals. Die Erkennung der Drehposition des Drehbauteils kann abhängig von der Differenz zwischen der jeweiligen ersten Phasenlage sein.In a further special embodiment of the invention, the first sensor element uses the first scanning track to determine a first phase position of the first alternating signal and the second sensor element uses the second scanning track to determine a first phase position of the second alternating signal. The detection of the rotational position of the rotary component can depend on the difference between the respective first phase position.

In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung verwendet das Sensorsystem das Nonius-Prinzip zur Erkennung einer Drehposition eines um eine Drehachse drehbaren Drehbauteils.In a preferred embodiment of the invention, the sensor system uses the vernier principle to identify a rotational position of a rotary component that can be rotated about an axis of rotation.

In einer weiteren speziellen Ausführung der Erfindung sind das erste und zweite Sensorelement auf unterschiedlichen Durchmessern angeordnet.In a further special embodiment of the invention, the first and second sensor elements are arranged on different diameters.

In einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung sind die erste Abtastspur auf einem ersten Durchmesser und die zweite Abtastspur auf einem zweiten Durchmesser und das erste Sensorelement auf einem dritten Durchmesser und das zweite Sensorelement auf einem vierten Durchmesser angeordnet. Der erste Durchmesser kann grösser als der zweite Durchmesser sein. Der dritte Durchmesser kann kleiner als der erste Durchmesser und grösser als der zweite Durchmesser sein. Der vierte Durchmesser kann kleiner als der dritte Durchmesser und grösser als der zweite Durchmesser sein.In a further special embodiment of the invention, the first scanning track is arranged on a first diameter and the second scanning track on a second diameter and the first sensor element on a third diameter and the second sensor element on a fourth diameter. The first diameter can be larger than the second diameter. The third diameter can be smaller than the first diameter and larger than the second diameter. The fourth diameter can be smaller than the third diameter and larger than the second diameter.

In einer speziellen Ausführung der Erfindung ist das erste Sensorelement gegenüber dem zweiten Sensorelement umfangsseitig beabstandet angeordnet.In a special embodiment of the invention, the first sensor element is arranged circumferentially spaced apart from the second sensor element.

In einer weiteren speziellen Ausführung der Erfindung ist die erste und zweite Abtastspur an einem weiteren Bauteil angeordnet, wobei das weitere Bauteil mit dem Drehbauteil verbunden ist.In a further special embodiment of the invention, the first and second scanning tracks are arranged on a further component, the further component being connected to the rotary component.

In einer besonders bevorzugten Ausführung der Erfindung ist das Drehbauteil gestanzt und/oder umgeformt.In a particularly preferred embodiment of the invention, the rotary component is punched and / or formed.

Wenigstens eine der zuvor angegebenen Aufgaben wird auch durch einen Elektromotor mit einem Sensorsystem mit einem oder mehreren der zuvor angegebenen Merkmale gelöst. Der Elektromotor umfasst einen Rotor, der mit dem Drehbauteil verbunden ist oder dieses bildet.At least one of the tasks specified above is also achieved by an electric motor with a sensor system with one or more of the features specified above. The electric motor comprises a rotor, which is connected to the rotary component or forms it.

In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung weist der Elektromotor einen Stator auf und das erste und/oder zweite Sensorelement sind an dem Statorgehäuse angebracht.In a preferred embodiment of the invention, the electric motor has a stator and the first and / or second sensor element are attached to the stator housing.

Um die Toleranzen und Einflüsse durch die Drehbewegung und die Drehkräfte zu verringern, kann das erste und/oder zweite Sensorelement möglichst nah an das Drehbauteil herangeführt werden.In order to reduce the tolerances and influences caused by the rotary movement and the rotary forces, the first and / or second sensor element can be brought as close as possible to the rotary component.

Wenigstens eine der zuvor angegebenen Aufgaben wird auch durch ein Hybridmodul mit einem Elektromotor und mit einem Sensorsystem mit einem oder mehreren der zuvor beschriebenen Merkmale oder mit einem zuvor beschriebenen Elektromotor gelöst. Das Hybridmodul kann eine Kupplung zur Verbindung mit einer Brennkraftmaschine aufweisen. Die Kupplung kann eine Doppelkupplung und/oder eine Trennkupplung K0 umfassen. Auch kann die Kupplung als hydrodynamischer Drehmomentwandler ausgebildet sein.At least one of the tasks specified above is also achieved by a hybrid module with an electric motor and with a sensor system with one or more of the features described above or with a previously described electric motor. The hybrid module can have a clutch for connection to an internal combustion engine. The clutch can be a double clutch and / or a separating clutch K0 include. It can also Clutch can be designed as a hydrodynamic torque converter.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Figurenbeschreibung und den Abbildungen.Further advantages and advantageous embodiments of the invention result from the description of the figures and the figures.

Figurenlistelist of figures

Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Abbildungen ausführlich beschrieben. Es zeigen im Einzelnen:

  • 1: Einen Elektromotor mit einem Sensorsystem nach dem Stand der Technik.
  • 2: Einen Elektromotor mit einem weiteren Sensorsystem nach dem Stand der Technik.
  • 3: Einen Elektromotor mit einem Sensorsystem in einer speziellen Ausführungsform der Erfindung.
  • 4: Eine Draufsicht auf eine erste Abtastspur und eine zweite Abtastspur eines Sensorsystems in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
The invention is described in detail below with reference to the figures. They show in detail:
  • 1 : An electric motor with a state-of-the-art sensor system.
  • 2 : An electric motor with another state-of-the-art sensor system.
  • 3 : An electric motor with a sensor system in a special embodiment of the invention.
  • 4 : A top view of a first scan track and a second scan track of a sensor system in a further embodiment of the invention.

1 zeigt einen Elektromotor 12 mit einem Sensorsystem 14 nach dem Stand der Technik. Das Sensorsystem 14 dient der Erfassung einer Drehposition eines Drehbauteils 16. Das Drehbauteil 16 wird hier durch den um die Drehachse 100 drehbaren Rotor 18 des Elektromotors 12 gebildet. Um den Rotor 18 herum ist ein Stator 20 bis Elektromotors 12 angeordnet. Der Stator 20 ist mit einem Statorgehäuse 22 fest verbunden. An dem Statorgehäuse 22 ist das Sensorsystem 14 angebracht. Hierfür umfasst das Sensorsystem 14 ein erstes Sensorelement 24 und ein zweites Sensorelement 26, die beide in axialer Richtung 102 zueinander beanstandet sind. Das erste und zweite Sensorelement 24,26 ist dabei auf einem gleichen Durchmesser angeordnet. 1 shows an electric motor 12 with a sensor system 14 According to the state of the art. The sensor system 14 serves to detect a rotational position of a rotating component 16 , The rotating component 16 is here by around the axis of rotation 100 rotatable rotor 18 of the electric motor 12 educated. Around the rotor 18 there is a stator around 20 to electric motor 12 arranged. The stator 20 is with a stator housing 22 firmly connected. On the stator housing 22 is the sensor system 14 appropriate. For this, the sensor system includes 14 a first sensor element 24 and a second sensor element 26 both in the axial direction 102 are objectionable to one another. The first and second sensor element 24.26 is arranged on the same diameter.

Radial unterhalb des ersten und zweiten Sensorelements 24,26 ist eine erste Abtastspur 28 und eine zweite Abtastspur 30 angeordnet. Die erste Abtastspur 28 ist dabei radial unterhalb des ersten Sensorelement 24 und die zweite Abtastspur 30 ist radial unterhalb des zweiten Sensorelements 26 angeordnet.Radially below the first and second sensor elements 24.26 is a first scan track 28 and a second scan track 30 arranged. The first trace 28 is radially below the first sensor element 24 and the second scan track 30 is radially below the second sensor element 26 arranged.

Das erste Sensorelement 24 umfasst einen ersten Permanentmagneten 32 und das zweite Sensorelement umfasst einen zweiten Permanentmagneten 34. Die Permanentmagneten 32, 34 bewirken ein radial nach innen gerichtetes Magnetfeld. Drehen sich die erste und zweite Abtastspur 28, 30 verändert sich dadurch dieses Magnetfeld, was wiederum von dem ersten und zweiten Sensorelement 24, 26 erkannt werden kann.The first sensor element 24 comprises a first permanent magnet 32 and the second sensor element comprises a second permanent magnet 34 , The permanent magnets 32 . 34 cause a radially inward magnetic field. The first and second scan tracks rotate 28 . 30 this changes this magnetic field, which in turn from the first and second sensor elements 24 . 26 can be recognized.

Die erste und zweite Abtastspur 28, 30 sind mit dem Rotor 18 drehfest verbunden und dabei axial nebeneinander und auf einem gleichen Durchmesser angeordnet. The first and second scan tracks 28 . 30 are with the rotor 18 non-rotatably connected and axially next to each other and arranged on the same diameter.

Um eine gegenseitige Beeinflussung des ersten und zweiten Sensorelements 24, 26 und der ersten und zweiten Abtastspur 28, 30 zu verringern, ist es vorteilhaft, die erste und zweite Abtastspur 28, 30 axial beabstandet anzuordnen. Dieser Aufbau erfordert jedoch einen großen axialen Bauraum und kann beispielsweise in dem beengten Raum eines Hybridmoduls ungünstig oder nicht umsetzbar sein.Mutual influence of the first and second sensor elements 24 . 26 and the first and second scan tracks 28 . 30 to reduce, it is advantageous to reduce the first and second scan tracks 28 . 30 to be arranged axially spaced. However, this structure requires a large axial installation space and can be unfavorable or cannot be implemented, for example, in the confined space of a hybrid module.

In 2 ist ein Elektromotor 12 mit einem weiteren Sensorsystem 14 nach dem Stand der Technik dargestellt. Das Sensorsystem 14 umfasst ein erstes Sensorelement 24 und ein zweites Sensorelement 26, welche radial übereinander und in Bezug auf die axiale Richtung 102 auf gleicher Höhe angeordnet sind. Dem ersten und zweiten Sensorelement 24, 26 liegt jeweils eine erste Abtastspur 28 und eine zweite Abtastspur 30 gegenüber.In 2 is an electric motor 12 with another sensor system 14 shown according to the prior art. The sensor system 14 comprises a first sensor element 24 and a second sensor element 26 which are radially one above the other and in relation to the axial direction 102 are arranged at the same height. The first and second sensor element 24 . 26 there is a first scan track in each case 28 and a second scan track 30 across from.

Dem ersten und zweiten Sensorelement 24, 26 ist jeweils ein erster Permanentmagnet 32 und ein zweiter Permanentmagnet 34 zugeordnet. Das von dem ersten und zweiten Permanentmagneten 32, 34 in axialer Richtung 102 gerichtete Magnetfeld wird dabei von der ersten und zweiten Abtastspur 28, 30 verändert. Drehen sich die erste und zweite Abtastspur 28, 30, kann das erste und zweite Sensorelement 24, 26 über diese Veränderung eine Drehposition des als Rotor 18 ausgebildeten Drehbauteils 16 ermitteln.The first and second sensor element 24 . 26 is a first permanent magnet 32 and a second permanent magnet 34 assigned. That of the first and second permanent magnets 32 . 34 in the axial direction 102 directional magnetic field is from the first and second scanning track 28 . 30 changed. The first and second scan tracks rotate 28 . 30 , the first and second sensor element 24 . 26 about this change a rotational position of the as a rotor 18 trained rotating component 16 determine.

Die erste und zweite Abtastspur 28, 30 sind radial übereinander und in axialer Richtung 102 auf gleicher Höhe an dem Rotor 18 befestigt. Eine Drehung des Rotors 18 dreht auch die erste und zweite Abtastspur 28, 30.The first and second scan tracks 28 . 30 are radially one above the other and in the axial direction 102 at the same level on the rotor 18 attached. A rotation of the rotor 18 also rotates the first and second scan tracks 28 . 30 ,

Die Anordnung der ersten und zweiten Abtastspur 28, 30 und des jeweils axial gegenüberliegenden ersten und zweiten Sensorelements 24, 26 kann in Bezug auf den Bauraum zwar günstiger als eine wie in 1 gezeigte radiale Anordnung sein, doch ist die axiale Anordnung anfälliger gegenüber axialen Toleranzen und Lagetoleranzen der beteiligten Bauteile, hier dem Statorgehäuse 22, welches den Stator 20 aufnimmt und dem Rotor 18. Eine Änderung des Spaltabstandes zwischen dem jeweiligen ersten und zweiten Sensorelement 24, 26 und der ersten und zweiten Abtastspur 28, 30 kann die Erkennung der Drehposition unzuverlässig werden lassen.The arrangement of the first and second scan tracks 28 . 30 and the axially opposite first and second sensor elements 24 . 26 can be cheaper than one as in 1 radial arrangement shown, but the axial arrangement is more susceptible to axial tolerances and positional tolerances of the components involved, here the stator housing 22 which the stator 20 picks up and the rotor 18 , A change in the gap distance between the respective first and second sensor element 24 . 26 and the first and second scan tracks 28 . 30 can make the detection of the rotational position unreliable.

3 zeigt ein Hybridmodul 10 mit einem Elektromotor 12 mit einem Sensorsystem 14 in einer speziellen Ausführungsform der Erfindung. Dem Hybridmodul 10 ist ein Elektromotor 12 und ein Sensorsystem 14 zugeordnet. Der Elektromotor 12 umfasst ein Drehbauteil 16, hier einen Rotor 18. 3 shows a hybrid module 10 with an electric motor 12 with a sensor system 14 in a special embodiment of the invention. The hybrid module 10 is an electric motor 12 and a sensor system 14 assigned. The electric motor 12 comprises a rotating component 16 , here is a rotor 18 ,

Der Elektromotor 12 weist ein Sensorsystem 14 zur Erkennung einer Drehposition des um die Drehachse 100 drehbaren Rotors 18 auf. Das Sensorsystem 14 umfasst ein erstes Sensorelement 24 und ein zweites Sensorelement 26, welche an dem Statorgehäuse 22 angebracht sind. Weiterhin ist eine erste Abtastspur 28 und zweite Abtastspur 30 vorgesehen, die jeweils mit dem Drehbauteil 16, hier dem Rotor 18, verbunden ist. Das erste Sensorelement 24 erkennt eine erste Position der ersten Abtastspur 28 und das zweite Sensorelement 26 erkennt eine erste Position der zweiten Abtastspur 30.The electric motor 12 has a sensor system 14 to detect a rotational position of the around the axis of rotation 100 rotatable rotor 18 on. The sensor system 14 comprises a first sensor element 24 and a second sensor element 26 which on the stator housing 22 are attached. There is also a first scan track 28 and second scan track 30 provided, each with the rotary member 16 , here the rotor 18 , connected is. The first sensor element 24 recognizes a first position of the first scan track 28 and the second sensor element 26 recognizes a first position of the second scan track 30 ,

Dem ersten Sensorelement 24 ist eine erste Magnetfeldquelle 32 und dem zweiten Sensorelement ist eine zweite Magnetfeldquelle 34 zugeordnet. Die erste und zweite Magnetfeldquelle 32, 34 umfasst jeweils einen oder einen gemeinsamen Permanentmagneten. Die erste und zweite Magnetfeldquelle 32, 34 magnetisiert die jeweilige erste und zweite Abtastspur 28, 30. Hierfür besteht die erste und zweite Abtastspur 28, 30 vorteilhafterweise aus einem weichmagnetischen Material.The first sensor element 24 is a first magnetic field source 32 and the second sensor element is a second magnetic field source 34 assigned. The first and second magnetic field source 32 . 34 each comprises one or a common permanent magnet. The first and second magnetic field source 32 . 34 magnetizes the respective first and second scanning tracks 28 . 30 , The first and second scan tracks exist for this 28 . 30 advantageously made of a soft magnetic material.

Die erste und zweite Abtastspur 28, 30 sind auf unterschiedlichen Durchmessern und radial gegenüberliegend zu dem ersten und zweiten Sensorelement 24, 26 angeordnet. Dadurch kann eine bessere Erfassung der Drehposition des Drehbauteils 16 erfolgen, die auch unempfindlicher gegenüber Toleranzen oder Ungenauigkeiten in der Ausrichtung der beteiligten Bauteile in dem Sensorsystem 14 ist. Die Erfassung der Drehposition des Drehbauteils 16 wird verbessert und der axiale Bauraum eines derartigen Sensorsystems 14 wird verkleinert.The first and second scan tracks 28 . 30 are of different diameters and radially opposite to the first and second sensor elements 24 . 26 arranged. This allows a better detection of the rotational position of the rotating component 16 take place, which are also less sensitive to tolerances or inaccuracies in the alignment of the components involved in the sensor system 14 is. The detection of the rotational position of the rotating component 16 is improved and the axial space of such a sensor system 14 is reduced.

Die erste Abtastspur 28 überlappt das erste Sensorelement 24 axial und die zweite Abtastspur 30 überlappt das zweite Sensorelement 26 axial. Die erste oder zweite Abtastspur 28, 30 kann sich umfangsseitig über 360 Grad oder über weniger als 360 Grad erstrecken. Diese erste und zweite Abtastspur 24, 26 ist vorzugsweise ringförmig oder scheibenförmig.The first trace 28 overlaps the first sensor element 24 axial and the second scan track 30 overlaps the second sensor element 26 axially. The first or second scan track 28 . 30 can extend circumferentially over 360 degrees or over less than 360 degrees. These first and second scan tracks 24 . 26 is preferably ring-shaped or disk-shaped.

Die erste und zweite Abtastspur 28, 30 weist jeweils eine Abtaststruktur auf. Die Abtaststruktur der ersten Abtastspur 28 ist an einem Innendurchmesser 36 der ersten Abtastspur 28 und die Abtaststruktur der zweiten Abtastspur 30 ist an einem Außendurchmesser 38 der zweiten Abtastpur 30 angebracht. Die Abtaststruktur hat umfangsseitig sich, insbesondere regelmäßige, abwechselnde Erhebungen und Vertiefungen. Insbesondere bilden diese sich abwechselnden Strukturen eine zahnartige Struktur aus.The first and second scan tracks 28 . 30 each has a scanning structure. The scan structure of the first scan track 28 is on an inner diameter 36 the first scan track 28 and the scan structure of the second scan track 30 is on an outside diameter 38 the second scan track 30 appropriate. The scanning structure is circumferential, in particular regular, alternating elevations and depressions. In particular, these alternating structures form a tooth-like structure.

Die erste Abtastspur 28 ist auf einem ersten Durchmesser 106 und die zweite Abtastspur 30 ist auf einem zweiten Durchmesser 108 angeordnet. Das erste Sensorelement 24 ist auf einem dritten Durchmesser 110 und das zweite Sensorelement 26 ist auf einem vierten Durchmesser 112 angeordnet, wobei der erste Durchmesser 106 grösser ist als der zweite Durchmesser 108 und der dritte Durchmesser 110 grösser ist als der vierte Durchmesser 112. Der dritte Durchmesser 110 ist kleiner als der erste Durchmesser 106 und grösser als der zweite Durchmesser 108. Der vierte Durchmesser 112 ist grösser als der zweite Durchmesser 108.The first trace 28 is on a first diameter 106 and the second scan track 30 is on a second diameter 108 arranged. The first sensor element 24 is on a third diameter 110 and the second sensor element 26 is on a fourth diameter 112 arranged, the first diameter 106 is larger than the second diameter 108 and the third diameter 110 is larger than the fourth diameter 112 , The third diameter 110 is smaller than the first diameter 106 and larger than the second diameter 108 , The fourth diameter 112 is larger than the second diameter 108 ,

In 4 ist eine Draufsicht auf eine erste Abtastspur 28 und eine zweite Abtastspur 30 eines Sensorsystems 14 in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung dargestellt.In 4 is a top view of a first scan track 28 and a second scan track 30 of a sensor system 14 shown in a further embodiment of the invention.

Die erste Abtastspur 28 umfasst eine erste Abtaststruktur 29, die eine erste Teilung in Umfangsrichtung 104 mit einem ersten Teilungsintervall 40 ausbildet. Die zweite Abtastspur 30 weist eine zweite Abtaststruktur 31 auf, die eine zweite Teilung in Umfangsrichtung 104 mit einem zweiten Teilungsintervall 42 hat. Das erste Teilungsintervall 40 ist über die erste Abtastspur 28 hinweg konstant und das zweite Teilungsintervall 42 ist über die zweite Abtastspur 30 hinweg konstant. Das zweite Teilungsintervall 42 ist unterschiedlich zu dem ersten Teilungsintervall 40. Insbesondere ist das zweite Teilungsintervall 42 kleiner als das erste Teilungsintervall 40.The first trace 28 comprises a first scanning structure 29 that have a first division in the circumferential direction 104 with a first division interval 40 formed. The second trace 30 has a second scanning structure 31 on that a second division in the circumferential direction 104 with a second division interval 42 Has. The first division interval 40 is over the first scan track 28 constant and the second division interval 42 is over the second scan track 30 constant throughout. The second division interval 42 is different from the first division interval 40 , In particular, the second division interval 42 smaller than the first division interval 40 ,

Das erste Sensorelement 24 empfängt durch Drehung des Drehbauteils 16 und damit durch Drehung der ersten Abtastspur 28 mit der sich mitdrehenden ersten Abtaststruktur 29 und dem diese kennzeichnenden Teilungsintervall 40 ein erstes periodisches Wechselsignal. Das zweite Sensorelement 26 empfängt durch Drehung des Drehbauteils 16 und damit durch Drehung der zweiten Abtastspur 30 mit der sich mitdrehenden zweiten Abtaststruktur 31 und dem diese kennzeichnenden Teilungsintervall 42 ein zweites periodisches Wechselsignal.The first sensor element 24 receives by rotating the rotating member 16 and thus by rotating the first scan track 28 with the rotating first scanning structure 29 and the division interval characterizing this 40 a first periodic alternating signal. The second sensor element 26 receives by rotating the rotating member 16 and thus by rotating the second scanning track 30 with the rotating second scanning structure 31 and the division interval characterizing this 42 a second periodic alternating signal.

Das erste Sensorelement 24 erkennt über die erste Abtastspur 28 eine erste Phasenlage des ersten Wechselsignals und das zweite Sensorelement 26 erkennt durch die zweite Abtastspur 30 eine erste Phasenlage des zweiten Wechselsignals. Die Erkennung der Drehposition des Drehbauteils 16 kann durch die Differenz zwischen der ersten Phasenlage des jeweiligen ersten und zweiten Wechselsignals ermittelt werden. Dieses Verfahren basiert auf dem Nonius-Prinzip.The first sensor element 24 recognizes via the first scan track 28 a first phase position of the first alternating signal and the second sensor element 26 recognized by the second scan track 30 a first phase position of the second alternating signal. The detection of the rotational position of the rotating component 16 can be determined by the difference between the first phase position of the respective first and second alternating signal. This process is based on the Nonius principle.

Das erste Sensorelement 24 ist zur Verringerung von gegenseitigen Einflüssen gegenüber dem zweiten Sensorelement 28 umfangsseitig beabstandet angeordnet.The first sensor element 24 is to reduce mutual influences compared to the second sensor element 28 spaced circumferentially.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010
Hybridmodulhybrid module
1212
Elektromotorelectric motor
1414
Sensorsystemsensor system
1616
Drehbauteilrotating member
1818
Rotorrotor
2020
Statorstator
2222
Statorgehäusestator
2424
erstes Sensorelementfirst sensor element
2626
zweites Sensorelementsecond sensor element
2828
erste Abtastspurfirst trace
2929
erste Abtaststrukturfirst scanning structure
3030
zweite Abtastspursecond trace
3131
zweite Abtaststruktursecond scanning structure
3232
erster Permamentmagnetfirst permanent magnet
3434
zweiter Permamentmagnetsecond permanent magnet
3636
InnendurchmesserInner diameter
3838
Außendurchmesserouter diameter
4040
erstes Teilungsintervallfirst division interval
4242
zweites Teilungsintervallsecond division interval

Claims (10)

Sensorsystem (14) zur Erkennung einer Drehposition eines um eine Drehachse (100) drehbaren Drehbauteils (16), umfassend ein erstes und zweites Sensorelement (24, 26) und eine erste und zweite Abtastspur (28, 30), die mit dem Drehbauteil (16) verbunden sind, wobei das erste Sensorelement (24) eine erste Position der ersten Abtastspur (28) und das zweite Sensorelement (26) eine erste Position der zweiten Abtastspur (30) erkennt, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite Abtastspur (28, 30) auf unterschiedlichen Durchmessern (106, 108) und radial gegenüberliegend zu dem ersten und zweiten Sensorelement (24, 26) angeordnet sind.Sensor system (14) for detecting a rotational position of a rotary component (16) rotatable about an axis of rotation (100), comprising a first and second sensor element (24, 26) and a first and second scanning track (28, 30) which are connected to the rotary component (16 ), the first sensor element (24) recognizing a first position of the first scanning track (28) and the second sensor element (26) recognizing a first position of the second scanning track (30), characterized in that the first and second scanning tracks (28, 30) are arranged on different diameters (106, 108) and radially opposite to the first and second sensor elements (24, 26). Sensorsystem (14) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und zweite Sensorelement (24, 26) auf unterschiedlichen Durchmessern (110, 112) angeordnet sind.Sensor system (14) after Claim 1 , characterized in that the first and second sensor elements (24, 26) are arranged on different diameters (110, 112). Sensorsystem (14) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Abtastspur (28) auf einem ersten Durchmesser (106) und die zweite Abtastspur (30) auf einem zweiten Durchmesser (108) und das erste Sensorelement (24) auf einem dritten Durchmesser (110) und das zweite Sensorelement (26) auf einem vierten Durchmesser (112) angeordnet sind, wobei der erste Durchmesser (106) grösser als der zweite Durchmesser (108) ist.Sensor system (14) according to one of the Claims 1 or 2 , characterized in that the first scanning track (28) on a first diameter (106) and the second scanning track (30) on a second diameter (108) and the first sensor element (24) on a third diameter (110) and the second sensor element (26) are arranged on a fourth diameter (112), the first diameter (106) being larger than the second diameter (108). Sensorsystem (14) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Durchmesser (110) kleiner als der erste Durchmesser (106) und grösser als der zweite Durchmesser (108) ist.Sensor system (14) after Claim 3 , characterized in that the third diameter (110) is smaller than the first diameter (106) and larger than the second diameter (108). Sensorsystem (14) nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der vierte Durchmesser (112) kleiner als der dritte Durchmesser (110) und grösser als der zweite Durchmesser (108) ist.Sensor system (14) according to one of the Claims 3 or 4 , characterized in that the fourth diameter (112) is smaller than the third diameter (110) and larger than the second diameter (108). Sensorsystem (14) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Sensorelement (24) gegenüber dem zweiten Sensorelement (26) umfangsseitig beabstandet angeordnet ist.Sensor system (14) according to one of the preceding claims, characterized in that the first sensor element (24) is arranged circumferentially spaced apart from the second sensor element (26). Sensorsystem (14) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite Abtastspur (28, 30) an einem weiteren Bauteil angeordnet sind, wobei das weitere Bauteil mit dem Drehbauteil (16) verbunden ist.Sensor system (14) according to one of the preceding claims, characterized in that the first and second scanning track (28, 30) are arranged on a further component, the further component being connected to the rotary component (16). Elektromotor (12) mit einem Sensorsystem (14) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Drehbauteil (16) den Rotor (18) aufweist oder diesen bildet.Electric motor (12) with a sensor system (14) according to one of the preceding claims, wherein the rotary component (16) has or forms the rotor (18). Elektromotor (12) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (12) einen Stator aufweist und das erste und zweite Sensorelement (24, 26) an dem Statorgehäuse (22) angebracht ist.Electric motor (12) after Claim 8 , characterized in that the electric motor (12) has a stator and the first and second sensor elements (24, 26) are attached to the stator housing (22). Hybridmodul (10) mit einem Elektromotor (12) und mit einem Sensorsystem (14) nach einem der vorangehenden Ansprüche oder mit einem Elektromotor nach Anspruch 8 oder 9.Hybrid module (10) with an electric motor (12) and with a sensor system (14) according to one of the preceding claims or with an electric motor according to Claim 8 or 9 ,
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