DE19802064B4 - Sensor magnet, in particular for position detection in combination with a sensor element, and magnetizing coil for its magnetization - Google Patents

Abstract

Sensormagnet mit Magnetisierungsmuster mit mindestens zwei verschieden breiten Schaltbereichen zwischen den Polübergängen auf einer oder mehreren Spuren zur Felderzeugung zur Abtastung in Verbindung mit einem bipolar schaltenden Sensor, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Schaltbereich (1a, 1b) des Sensormagneten (1) in der Mitte zwischen den Polübergängen (2) eine stark reduzierte Magnetisierung aufweist und die Magnetisierung im Bereich der Polübergänge (2) am höchsten ist und dort möglichst schnell in der Richtung umkehrt.sensor magnet with magnetization pattern with at least two different widths Switching areas between the pole transitions one or more tracks for field generation for sampling in combination with a bipolar switching sensor, characterized in that each Switching area (1a, 1b) of the sensor magnet (1) in the middle between the pole transitions (2) has a greatly reduced magnetization and the magnetization in the area of pole transitions (2) the highest is and there as possible quickly reversing in the direction.

Description

Die Erfindung betrifft einen Sensormagneten nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 und bezieht sich ferner auf eine Magnetisierspule für dessen Magnetisierung.The The invention relates to a sensor magnet according to the preamble of Claim 1 and further relates to a magnetizing coil for the Magnetization.

Zum Erfassen von Längen, Winkeln und Absolutpositionierungen werden in der Meß- und Automatisierungstechnik bisher vorwiegend optische Meßsysteme eingesetzt. Obwohl diese Meß-Systeme eine hohe Genauigkeit haben, erweisen sie sich unter rauhen Einsatzbedingungen als störanfällig. In letzter Zeit wird daher versucht, derartige Meßsysteme auf der Basis von Magnetfeld-Sensoren und mehrpolig magnetisierten Dauermagneten auszubilden. Die Kodierung der Sensormagnete erfolgt mittels eines aufgeprägten Nord-Süd-Pol-Musters auf einer oder mehreren Spuren. Die Lage von Nord- und Südpolen kann mit einem oder mehreren digitalen Magnetfeld-Sensoren ausgewertet werden. Die Praxis hat jedoch gezeigt, daß bei nicht symmetrisch magnetisierten Dauermagneten (breite und schmale Nord- bzw. Südpole als unmittelbare oder mittelbare Nachbarn) es zu einer Verschiebung der Feldstärke und der Steilheit der Flanken der Induktionskurve in einem definierten Abstand (Lage des Sensors) im Bereich der Nord-Süd-Übergänge kommt.To the Detecting lengths, Angles and absolute positioning are used in measuring and automation technology so far mainly optical measuring systems used. Although these measuring systems have a high accuracy, they prove under harsh operating conditions as susceptible to failure. In the last Time is therefore attempted to such measuring systems on the basis of Form magnetic field sensors and multi-pole magnetized permanent magnet. The coding of the sensor magnets is carried out by means of an impressed north-south pole pattern on one or more tracks. The location of North and South Poland can evaluated with one or more digital magnetic field sensors become. However, practice has shown that when not symmetrically magnetized Permanent magnets (wide and narrow north or south poles as immediate or indirect neighbors) there is a shift in field strength and the steepness of the flanks of the induction curve in a defined Distance (position of the sensor) comes in the area of north-south transitions.

Erschwerend kommt hinzu, daß die zur Verwendung kommenden Magnetfeld-Sensoren eine Schalthysterese besitzen und damit auch eine gewisse Ungenauigkeit bei der Auswertung der Position verursachen. Diese physikalischen Vorgänge haben einen direkten Einfluß auf die Genauigkeit und den Einsatz solcher Positioniersysteme.aggravating is added that the for use coming magnetic field sensors a switching hysteresis own and thus also a certain inaccuracy in the evaluation cause the position. These physical processes have one direct influence on the accuracy and use of such positioning systems.

Aufgrund der Schalthysterese sollte diese Magnetisierung einen möglichst großen Feldgradienten in der Nähe der Schaltempfindlichkeit des Sensormagneten besitzen.by virtue of the switching hysteresis, this magnetization should be as possible huge Field gradients nearby have the switching sensitivity of the sensor magnet.

Ergänzend hierzu ist zu bemerken, daß in zunehmendem Maße Permanentmagnete in Kombination mit einem Sensorelement (z. B. Hallsensor, Feldplatte, GMR- bzw. GIANT MAGNETO RESISTANT-Sensor o.ä.) zur Positionserfassung eingesetzt werden. Hierbei kann eine lineare Verschiebung zwischen Magnet und Sensor oder aber auch eine Drehbewegung eines Magnetrotors bei stirnseitiger oder lateraler Magnetisierung erfaßt werden.In addition to this It should be noted that in increasing Dimensions of permanent magnets in combination with a sensor element (eg Hall sensor, field plate, GMR or GIANT MAGNETO RESISTANT sensor or similar) can be used for position detection. This can be a linear displacement between magnet and sensor or even a rotary motion of a magnet rotor at the front or lateral magnetization.

Die europäische Patentanmeldung EP 0 718 494 A2 betrifft eine Vorrichtung zum Magnetisieren eines magnetischen Materials zur Herstellung von Magnetpolen mit ungleichförmiger Stärke in einem magnetischen Codierer. Die beschriebene Magnetisierungsvorrichtung ist derartig ausgebildet, dass in dem Magnetisierungsmuster des Codierers der Nordpol symmetrisch mit der maximalen Magnetisierung in der Mitte zwischen den Polübergängen liegt, während die maximale Magnetisierung des Südpols in Richtung zu einem Polübergang verschoben ist.The European patent application EP 0 718 494 A2 relates to an apparatus for magnetizing a magnetic material for producing magnetic poles of nonuniform strength in a magnetic encoder. The described magnetization device is designed such that in the magnetization pattern of the coder the north pole is symmetrical with the maximum magnetization in the middle between the pole junctions, while the maximum magnetization of the south pole is shifted towards a pole transition.

Bei vielen Anwendungen werden hohe Anforderungen an die Genauigkeit der Lage des Polüberganges gestellt. Diese Übergangsschärfe wird im Allgemeinen durch die Genauigkeit der Magnetisierspule bestimmt.at Many applications have high accuracy requirements the position of the pole transition posed. This transitional sharpness will generally determined by the accuracy of the magnetizing coil.

In einigen Fällen sind statt regelmäßiger Schaltmuster gleicher Polbreite unregelmäßige Schaltmuster gefordert, das heißt die Breite der Pole, über denen der Schaltzustand des Sensors definiert ein- oder ausgeschaltet ist, variiert von Pol zu Pol. Selbst bei beliebig exakter Magnetisierung wird hierbei durch die Gesetzmäßigkeit der Streufelder magnetostatisch der Nulldurchgang der erfaßten Induktion zwischen den Polen gegenüber dem Magnetisierungswechsel verschoben. Die Verschiebung hängt unter anderem vom Meßabstand ab, so daß auch bei exakter Magnetisierung die Schaltpunkte gegenüber ihrer idealen Lage verschoben sind. Die gleiche Problematik tritt bei mehrspurigen Magnetisierungen auf, bei denen die Pole der Nachbarspuren den Nulldurchgang über einer Spur verschieben.In some cases are instead of regular switching patterns same pole width irregular switching pattern demanded, that is the width of the poles, about which the switching state of the sensor defined on or off is, varies from pole to pole. Even with arbitrary exact magnetization This is by the law the stray fields magnetostatically the zero crossing of the detected induction between the poles opposite moved the magnetization change. The shift is down other from the measuring distance so that too with exact magnetization the switching points opposite to their ideally located. The same problem occurs multi-track magnetizations on which the poles of the neighboring tracks the zero crossing over to move a track.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Magnetisierung des Sensormagneten bei der Entwicklung solcher Positioniersysteme so zu beeinflussen, daß diese Verschiebung sinnvollerweise am geringsten ist, und eine Magnetisierungsart zu entwickeln, bei der die Streufeldwirkung breiter Pole nur geringfügig auf in der Nähe befindliche Polübergänge wirkt.Of the Invention is based on the object, the magnetization of the sensor magnet to influence in the development of such positioning systems so that these Displacement is reasonably least, and a magnetization in which the stray field effect of wide poles is only marginal near located Polübergänge acts.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß jeder Schaltbereich des Sensormagneten in der Mitte zwischen den Polübergängen eine stark reduzierte Magnetisierung aufweist und die Magnetisierung im Bereich der Polübergänge am höchsten ist und dort möglichst schnell in der Richtung umkehrt.According to the invention this task is solved by that everybody Switching range of the sensor magnet in the middle between the pole transitions has greatly reduced magnetization and the magnetization is highest in the area of pole transitions and there as possible quickly reversing in the direction.

Besonders vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 9 gekennzeichnet, während der Anspruch 10 auf eine Magnetisierspule zum Magnetisieren von Sensormagneten nach der Erfindung gerichtet ist.Especially advantageous developments of the invention are in the claims 2 to 9 marked while claim 10 to a magnetizing coil for magnetizing Sensor magnet is directed according to the invention.

Zur Detektion der erfindungsgemäßen Magnetisierung sind bipolar schaltende Sensoren besonders geeignet, bei denen die Schaltzustände in Feldern entgegengesetzter Vorzeichen wechseln. Diese Sensoren haben eine Schalthysterese, die den Nulldurchgang überdeckt, das heißt der Schaltzustand des Sensors bleibt bei dem Rückgang des Feldes auf einen sogar kleinen Feldwert entgegengesetzten Vorzeichens erhalten.to Detection of the magnetization according to the invention bipolar switching sensors are particularly suitable in which the switching states switch to fields of opposite sign. These sensors have a switching hysteresis that covers the zero crossing, this means the switching state of the sensor remains at the fall of the field to a even received small field value of opposite sign.

Ein weiterer Vorteil dieser Magnetisierung besteht auch darin, daß zur Aufmagnetisierung der verwendeten Dauermagnete relativ einfache Spulen verwendet werden können, da Felder in der Größenordnung der Sättigungsfelder beim Magnetisierpuls nur im Bereich der Polübergänge benötigt werden. Die Stromleiter müssen damit den gesamten Polbereich nicht mehr zwangsläufig umschließen.One Another advantage of this magnetization is that for magnetization the permanent magnets used relatively simple coils are used can, there fields in the order of magnitude the saturation fields be required only in the region of the pole transitions Magnetisierpuls. The power conductors have to so that the entire pole area does not necessarily enclose.

Die magnetische Vorzugsrichtung des Magnetmaterials kann entweder in Bewegungsrichtung oder senkrecht zur Bewegungsrichtung verlaufen. Solche Sensormagneten können auch mehrspurig ausgebildet sein und als Teil einer Schalteinheit in Kombination mit einem bipolaren Magnetfeldsensor eingesetzt werden.The magnetic preferred direction of the magnetic material can be in either Moving direction or perpendicular to the direction of movement. Such Sensor magnets can also be formed multi-track and as part of a switching unit be used in combination with a bipolar magnetic field sensor.

Eine Magnetisierspule zum Magnetisieren von derartigen Sensormagneten zeichnet sich außerdem besonders dadurch aus, daß die Stromleiter der Magnetisierspule die Polbereiche nicht vollständig und eng umschließen.A Magnetizing coil for magnetizing such sensor magnets also stands out especially in that the Current conductor of the magnetizing coil, the Polbereiche not completely and tightly enclose.

Als besonders vorteilhaft sowohl für die Magnetisierung als auch für die Abtastung solcher Sensormagnete hat es sich erwiesen, wenn die Magnetisierung des Sensormagneten innerhalb der breiteren Schaltbereiche zwischen den Polübergängen auf weniger als 60 % der absoluten Magnetisierung in der Nähe der Polübergänge zurückgeht. Die Magnetisierung kann dabei im Bereich der Mitte der breiteren Schaltbereiche nahezu verschwinden und unter 10 % der Sättigungsmagnetisierung zurückgehen.When especially beneficial for both the magnetization as well the sampling of such sensor magnets has been found when the Magnetization of the sensor magnet within the wider switching ranges between the pole transitions less than 60% of the absolute magnetization decreases near the pole junctions. The magnetization can be in the middle of the wider switching ranges almost disappear and go back below 10% of the saturation magnetization.

Solche Sensormagnete können vorteilhafterweise als Rotormagnet mit stirnseitiger Magnetisierung oder auch als Rotormagnet mit Magnetisierung am Außenumfang ausgebildet sein. Davon abweichende Ausgestaltungen kommen je nach Einsatz und Verwendungszweck ebenso in Frage.Such Sensor magnets can advantageously as a rotor magnet with frontal magnetization or as a rotor magnet with magnetization on the outer circumference be educated. Deviating configurations come according to Use and purpose as well in question.

Die Erfindung wird anhand der beiliegenden schematischen Zeichnungen näher erläutert. In der Zeichnung zeigenThe The invention will be apparent from the accompanying schematic drawings explained in more detail. In show the drawing

1 einen herkömmlich magnetisierten Sensormagneten mit vier entgegengerichteten Polen unterschiedlicher Breite und die darüber gemessene Induktion schematisch sowie die resultierenden Schaltzustände eines bipolaren Sensors mit den entsprechenden Schaltschwellen, 1 a conventionally magnetized sensor magnet with four opposing poles of different widths and the induction measured above, as well as the resulting switching states of a bipolar sensor with the corresponding switching thresholds,

2 einen erfindungsgemäß magnetisierten Sensormagneten, bei dem die Polübergänge durch drei Einzelleiter erzeugt wurden, 2 a sensor magnet magnetized according to the invention, in which the pole transitions were generated by three individual conductors,

3 die Magnetisierungsart bei einem Sensormagneten, der in Verschiebungsrichtung eine anisotrope Ausrichtung besitzt, bei gleicher Magnetisierung wie in 2, wobei die Empfindlichkeit des abgetasteten Signals gegenüber Störfeldern verkleinert wird, 3 the magnetization in a sensor magnet having anisotropic orientation in the direction of displacement, with the same magnetization as in 2 in which the sensitivity of the sampled signal to interference fields is reduced,

4 einen entsprechenden Sensormagneten zu 2 und 3 bei Vorzugsrichtung senkrecht zur Oberfläche, wodurch die Schaltschärfe und -genauigkeit positiv beeinflußt wird, 4 a corresponding sensor magnet to 2 and 3 in the preferred direction perpendicular to the surface, whereby the switching sharpness and accuracy is positively influenced,

5 den Stromweg zwischen Stromeingang und Stromausgang einer Spule zur 7-spurigen Aufzeichnung eines Digitalmusters zur Drehpositionserfassung einer Scheibe bei stirnseitiger Abtastung, 5 the current path between current input and current output of a coil for 7-track recording of a digital pattern for the rotational position detection of a disk in the case of an end-side scanning,

6 einen mit der Spule von 5 stirnseitig magnetisierten Rotormagneten und 6 one with the coil of 5 magnetically magnetized rotor magnet and

7 einen am Umfang magnetisierten Rotomagneten mit zugeordneten bipolar schaltenden Sensoren, die als Hallsensor, Feldplatte oder GMR-Sensor ausgebildet sein können. 7 a magnetized on the periphery rotomagnet with associated bipolar switching sensors that can be configured as a Hall sensor, field plate or GMR sensor.

Die in 1 bis 4 gezeigten Sensormagnete 1 haben Magnetisierungsmuster mit mindestens zwei verschieden breiten Schaltbereichen 1a, 1b zwischen den Polübergängen 2 auf einer oder mehreren Spuren zur Felderzeugung zur Abtastung in Verbindung mit einem bipolar schaltenden Sensor.In the 1 to 4 shown sensor magnets 1 have magnetization patterns with at least two different width switching ranges 1a . 1b between the pole transitions 2 on one or more tracks for field generation for sampling in conjunction with a bipolar switching sensor.

Bei dem Sensormagneten 1 von 1 handelt es sich um einen herkömmlich magnetisierten Magneten mit vier Polen 3 entgegengerichteter Polarität 4, wobei über den vier Polen 3 die magnetische Flußdichte "B" in Verbindung mit dem Pegel "a" für das EIN-Schalten eines bipolaren Schalters und dem Pegel "b" für das AUS-Schalten eines solchen bipolaren Schalters aufgetragen ist. Die daraus resultierenden Schaltzustände EIN bzw. AUS sind darüber gezeigt, wobei besonders auffällt, daß die EIN- und AUS-Schaltpunkte E und A gegenüber dem Nulldurchgang an den Polübergängen 2 zwischen den verschieden breiten Schaltbereichen 1a, 1b mit entgegengerichteter Polarität 4 mit einem Betrag X_A bzw. X_E vergleichsweise stark verschoben sind.At the sensor magnet 1 from 1 It is a conventional magnetized magnet with four poles 3 opposite polarity 4 , being about the four poles 3 the magnetic flux density "B" is plotted in conjunction with the level "a" for turning ON a bipolar switch and the level "b" for turning OFF such a bipolar switch. The resulting ON or OFF switching states are shown above, and it is particularly noticeable that the ON and OFF switching points E and A are opposite the zero crossing at the pole junctions 2 between the different wide switching ranges 1a . 1b with opposite polarity 4 with an amount X _A or X _E are shifted relatively strong.

Die Größe der Verschiebung X_A bzw. X_E hängt dabei unter anderem auch vom Meßabstand ab, so daß auch bei exakter Magnetisierung die Schaltpunkte E und A zwischen den Polen 3 gegenüber ihrer idealen Lage verschoben sind. Die gleiche Problematik tritt bei mehrspurigen Magnetisierungen auf, bei denen die Pole der Nachbarspuren den Nulldurchgang über einer Spur verschieben.The size of the shift X _A and X _E depends inter alia on the measuring distance, so that even with exact magnetization, the switching points E and A between the poles 3 shifted from their ideal position. The same problem occurs in multi-track magnetizations in which the poles of the neighboring tracks shift the zero crossing over a track.

Um die Verschiebung an den Polübergängen 2 möglichst gering zu halten, weist daher bei den Ausführungsbeispielen der Erfindung gemäß 2 bis 4 jeder Schaltbereich 1a, 1b des Sensormagneten 1 in der Mitte zwischen den Polübergängen 2 eine stark reduzierte Magnetisierung auf, so daß die Magnetisierung im Bereich der Polübergänge 2 am höchsten ist und dort möglichst schnell in der Richtung umkehrt.To the shift at the pole transitions 2 As low as possible, therefore, according to the embodiments of the invention 2 to 4 every switching range 1a . 1b of the sensor magnet 1 in the middle between the pole crossings 2 a greatly reduced magnetization, so that the Magnetization in the area of pole transitions 2 is highest and reverses as quickly as possible in the direction.

Als besonders vorteilhaft für eine möglichst hohe Schaltgenauigkeit hat es sich hierbei erwiesen, wenn die Magnetisierung des Sensormagneten 1 innerhalb der breiteren Schaltbereiche 1b zwischen den Polübergängen 2 auf weniger als 60 der absoluten Magnetisierung in der Nähe der Polübergänge zurückgeht.It has proved to be particularly advantageous for the highest possible switching accuracy if the magnetization of the sensor magnet 1 within the wider switching ranges 1b between the pole transitions 2 to less than 60% of the absolute magnetization near the pole junctions.

Die Magnetisierung kann dabei auch im Bereich der Mitte der breiteren Schaltbereiche 1b nahezu verschwinden und unter 10 % der Sättigungsmagnetisierung zurückgehen.The magnetization can also be in the middle of the wider switching ranges 1b almost disappear and go back below 10% of the saturation magnetization.

Solche Voraussetzungen sind bei den erfindungsgemäß magnetisierten Sensormagneten von 2 bis 4 gegeben.Such conditions are in the magnetized according to the invention sensor magnet of 2 to 4 given.

Bei dem Sensormagneten 1 von 2 wurden die Polübergänge 2 mit den dort gezeigten Magnetisierungsrichtungen 4a durch drei Einzelleiter erzeugt. Die magnetische Flußdichte "B" liegt im mittleren Teil zwischen den Polübergängen 2 dicht oberhalb des Nulldurchganges zwischen den beiden Pegeln "a" und "b" für das EIN- und das AUS-Schalten eines bipolaren Schalters und steigt erst in unmittelbarer Nähe der Polübergänge 2 über die betreffenden Pegel an, so daß die EIN- und AUS-Schaltpunkte E und A des bipolaren Schalters stets in einem gleichbleibend geringen Abstand X_a, X_e, gegenüber den Polübergängen 2 verschoben sind.At the sensor magnet 1 from 2 became the pole crossings 2 with the magnetization directions shown there 4a generated by three individual conductors. The magnetic flux density "B" lies in the middle part between the pole junctions 2 just above the zero crossing between the two levels "a" and "b" for the ON and OFF switching of a bipolar switch and only increases in the immediate vicinity of the pole transitions 2 on the relevant level, so that the ON and OFF switching points E and A of the bipolar switch always in a consistently small distance X _a , X _e , with respect to the Polübergängen 2 are shifted.

Bei dem Ausführungsbeispiel von 3 liegen praktisch die gleichen Voraussetzungen wie bei dem Sensormagneten 1 von 2 vor, nur daß bei diesem zweiten Sensormagneten 1 die magnetische Vorzugsrichtung des Magnetmaterials in Bewegungsrichtung liegt und in Verschiebungsrichtung eine anisotrope Ausrichtung besitzt. Die Empfindlichkeit des abgetasteten Signals gegenüber Störfeldern wird hierdurch verkleinert.In the embodiment of 3 are practically the same conditions as in the sensor magnet 1 from 2 before, except that in this second sensor magnet 1 the magnetic preferred direction of the magnetic material is in the direction of movement and has an anisotropic orientation in the direction of displacement. The sensitivity of the sampled signal to interference fields is thereby reduced.

Auch bei dieser Magnetisierungsart bewegt sich die magnetische Flußdichte "B" im mittleren Teil der verschieden breiten Schaltbereiche 1a, 1b in unmittelbarer Nähe des Nulldurchganges zwischen den Pegeln "a" und "b" für das EIN- und das AUS-Schalten eines bipolaren Schalters, um an den stark magnetisierten Polübergängen 2 plötzlich anzusteigen und dort möglichst schnell in der Richtung umzukehren, was eine nur sehr geringe Verschiebung der Schaltpunkte E und A des bipolaren Schalters gegenüber den Polübergängen 2 zur Folge hat.Also in this type of magnetization, the magnetic flux density "B" moves in the middle part of the different width switching ranges 1a . 1b in the immediate vicinity of the zero crossing between levels "a" and "b" for turning ON and OFF a bipolar switch to close at the highly magnetized pole junctions 2 suddenly rise and reverse as quickly as possible in the direction, which is a very small shift of the switching points E and A of the bipolar switch against the pole transitions 2 entails.

Dies gilt entsprechend auch für die in 4 gezeigte dritte Magnetisierungsart eines solchen Sensormagneten 1 mit unterschiedlich breiten Schaltbereichen 1a, 1b und einer nur sehr geringen Magnetisierung im mittleren Teil zwischen den Polübergängen 2. Dieser Sensormagnet 1 hat eine Magnetisierung des Magnetmaterials mit Vorzugsrichtung 4c senkrecht zur Bewegungsrichtung in unmittelbarer Nähe der Polübergänge 2. Hierdurch wird die Schaltschärfe und -genauigkeit eines bipolar schaltenden Sensors, wie z.B. eines Hallsensors, einer Feldplatte, eines GMR-Sensors oder dergleichen, ebenfalls positiv beeinflußt, wie der Verlauf der magnetischen Flußdichte "B" in 4 und die darüber gezeigte Kurve für die Schaltpunkte EIN und AUS bzw. E und A eines derartigen Schalters oder Sensors erkennen lassen. Solche Sensormagnete können mehrspurig ausgebildet sein.This also applies to the in 4 shown third magnetization of such a sensor magnet 1 with different wide switching ranges 1a . 1b and a very small magnetization in the middle part between the pole junctions 2 , This sensor magnet 1 has a magnetization of the magnetic material in the preferred direction 4c perpendicular to the direction of movement in the immediate vicinity of the pole transitions 2 , As a result, the switching sharpness and accuracy of a bipolar switching sensor, such as a Hall sensor, a field plate, a GMR sensor or the like, also positively influenced, such as the course of the magnetic flux density "B" in 4 and the above curve for the switching points ON and OFF or E and A of such a switch or sensor can be seen. Such sensor magnets may be multi-tracked.

In 5 ist der Stromweg 5 zwischen Stromeingang 5a und Stromausgang 5b einer Spule 6 zur siebenspurigen Aufzeichnung eines Digitalmusters zur Drehpositionserfassung einer Scheibe bei stirnseitiger Abtastung gezeigt. Die Wicklung der Spule 6 ist dabei so angeordnet, daß sich bei der stirnseitigen Magnetisierung eines Rotormagneten 10, wie in 6 gezeigt, eine abwechselnde Aufeinanderfolge von NORD- und SÜD-Polen N und S ergibt, die im äußeren Teil dicht gedrängt unmittelbar nebeneinander aufeinanderfolgen und zur Mitte hin in der Größe zu- und in der Anzahl entsprechend abnehmen, so daß schließlich im Mittelteil nur noch jeweils zwei NORD- und zwei SÜD-Pole N und S einander diametral und jeweils um 180° gegeneinander versetzt gegenüberliegen, wobei an allen NORD- und SÜD-Polen unterschiedlicher Breite jeweils der mittlere Teil zwischen den Polübergängen sehr gering magnetisiert und die Magnetisierung im Bereich der Polübergänge am höchsten ist und dort, wie bei den Ausführungsbeispielen von 2 bis 4 gezeigt, möglichst schnell in der Richtung umkehrt. Zur besseren Übersichtlichkeit sind bei dem Rotormagneten 10 von 6 die NORD- und SÜD-Pole N und S nur im rechten oberen Quadranten vollständig und in den restlichen Quadranten nur teilweise eingetragen.In 5 is the power path 5 between power input 5a and current output 5b a coil 6 for the seven-track recording of a digital pattern for the rotational position detection of a disk in frontal scanning shown. The winding of the coil 6 is arranged so that in the frontal magnetization of a rotor magnet 10 , as in 6 shown, an alternating succession of NORTH and SOUTH poles N and S results, the tightly packed in the outer part immediately adjacent to each other and increase towards the center in size and decrease in number accordingly, so that finally only in the middle part two NORD- and two SOUTH poles N and S diametrically opposite each other and offset by 180 ° to each other, wherein at all NORD and SÜD poles of different widths each of the middle part between the pole junctions magnetized very low and the magnetization in the pole junctions is highest and there, as in the embodiments of 2 to 4 shown, reversed as quickly as possible in the direction. For better clarity are in the rotor magnet 10 from 6 the NORTH and SOUTH poles N and S are complete only in the upper right quadrant and only partially in the remaining quadrants.

Diese Magnetisierungsart an einem derartigen Rotormagneten mit stirnseitiger Magnetisierung ist in 7 in einer gegenüber 6 vergrößerten Darstellung gezeigt. Dabei kennzeichnet die strichpunktierte Linie 7a jeweils den randseitigen Bereich der maximalen Flußdichte an den NORD-Polen und die gestrichelte Linie 7b den Bereich der maximalen Flußdichte an den SÜD-Polen. Die Stromleiter der Magnetisierspule von 5 sind für diese Magnetisierungsart so angeordnet, daß sie die Polbereiche N und S an dem zu magnetisierenden scheibenförmigen oder zylindrischen Sensormagneten nicht vollständig und eng umschließen. Dies kann leicht festgestellt werden, indem die Darstellung der Magnetisierspule 6 von 5 mit dem Rotormagneten 10 von 6 zur Deckung gebracht wird.This type of magnetization on such a rotor magnet with frontal magnetization is in 7 in one opposite 6 shown enlarged view. The dash-dot line indicates this 7a each the edge region of the maximum flux density at the NORD poles and the dashed line 7b the range of maximum flux density at the SOUTH poles. The current conductors of the magnetizing coil of 5 are arranged for this kind of magnetization so that they do not completely and tightly enclose the pole regions N and S on the disk-shaped or cylindrical sensor magnet to be magnetized. This can be easily determined by the representation of the magnetizing coil 6 from 5 with the rotor magnet 10 from 6 is brought to cover.

Bei dem weiteren Ausführungsbeispiel von 8 handelt es sich um einen am Außenumfang magnetisierten Rotormagneten 11 mit mit einer Vielzahl von Schaltbereichen unterschiedlicher Breite und diesen zugeordneten bipolar schaltenden Sensoren 12, die entweder als Hallsensor, Feldplatte, GMR-Sensor oder ähnlich ausgebildet sein können.In the further embodiment of 8th it is a magnetized on the outer circumference rotor magnet 11 with with a plurality of switching areas of different widths and these associated bipolar switching sensors 12 , which can be designed either as a Hall sensor, field plate, GMR sensor or similar.

Auch hierbei haben die NORD- und die SÜD-Pole eine ähnliche Abfolge und unterschiedlicher Breiten wie bei der stirnseitigen Magnetisierungsart des Rotormagneten 10 von 7. Die strichpunktierten Linien 7a zeigen die Bereiche der maximalen magnetischen Flußdichte der NORD-Pole an den Polübergängen und die gestrichelten Linien 7b den Bereich der maximalen Flußdichte der Südpole jeweils in unmittelbarer Nähe der Polübergänge.Again, the NORTH and SOUTH poles have a similar sequence and different widths as in the front-side magnetization of the rotor magnet 10 from 7 , The dash-dotted lines 7a show the regions of maximum magnetic flux density of the NORD poles at the pole junctions and the dashed lines 7b the area of the maximum flux density of the south poles in each case in the immediate vicinity of Polübergänge.

Neben dem am Außenumfang mangetisierten Sensormagneten 1 befinden sich mehrere bipolar schaltende Magnetfeld-Sensoren 12 zur Abtastung der unterschiedlich breiten Schaltbereiche des Sensormagneten mit der stark reduzierten Magnetisierung in der Mitte jedes Schaltbereiches zwischen den randseitigen Magnetisierungen 7a, 7b, die im Bereich der Polübergänge und damit nur in sehr engen, schmalen Bereichen am höchsten ist und dort möglichst schnell in der Richtung umkehrt. Die Magnetfeld-Sensoren 12 können, wie schon oben erwähnt, jeweils wahlweise Hallsensoren, Feldplatten, GMR-Sensoren oder ähnliche Bauelemente sein.In addition to the magnetized on the outer circumference sensor magnet 1 There are several bipolar switching magnetic field sensors 12 for scanning the different width switching ranges of the sensor magnet with the greatly reduced magnetization in the middle of each switching range between the edge magnetizations 7a . 7b , which is highest in the area of the pole transitions and thus only in very narrow, narrow areas and reverses there as quickly as possible in the direction. The magnetic field sensors 12 can, as already mentioned above, each optionally Hall sensors, field plates, GMR sensors or similar components.

11

Sensormagnetsensor magnet

1a1a

Schaltbereichswitching range

1b1b

Schaltbereichswitching range

22

Polübergängepole transitions

33

PolePole

44

Polaritätpolarity

4a4a

Magnetisierungsrichtungmagnetization direction

4b4b

magnetische Vorzugsrichtungmagnetic preferred direction

4c4c

magnetische Vorzugsrichtungmagnetic preferred direction

55

Stromwegcurrent path

5a5a

Stromeingangcurrent input

5b5b

Stromausgangcurrent output

66

Magnetisierspulemagnetizing

7a7a

strichpunktierte Linie =dot-dash Line =

Bereich der maximalen Flußdichte an den NORD-PolenArea the maximum flux density at the NORD Poland

7b7b

gestrichelte Linie =dashed Line =

Bereich der maximalen Flußdichte an den SÜD-PolenArea the maximum flux density at the SOUTH Poland

1010

Rotormagnetrotor magnet

1111

Rotormagnetrotor magnet

1212

bipolare Magnetfeld-Sensorenbipolar Magnetic field sensors

BB

magnetische Flußdichtemagnetic flux density

"a""A"

Pegel für das EIN-Schalten eines bipolaren Schalterslevel for the Turning ON a bipolar switch

"b""B"

Pegel für das AUS-Schalten eines bipolaren Scahlterslevel for the Turning off a bipolar scaler

Ee

EIN-SchaltpunktON switching point

AA

AUS-SchaltpunktOFF switching point

X_A X _A

Betrag einer Verschiebung des AUS-Schaltpunktesamount a shift of the OFF switching point

X_E X _E

Betrag einer Verschiebung des EIN-Schaltpunktesamount a shift of the ON switching point

NN

NordpolNorth Pole

SS

SüdpolSouth Pole

Claims (10)

Sensormagnet mit Magnetisierungsmuster mit mindestens zwei verschieden breiten Schaltbereichen zwischen den Polübergängen auf einer oder mehreren Spuren zur Felderzeugung zur Abtastung in Verbindung mit einem bipolar schaltenden Sensor, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Schaltbereich (1a, 1b) des Sensormagneten (1) in der Mitte zwischen den Polübergängen (2) eine stark reduzierte Magnetisierung aufweist und die Magnetisierung im Bereich der Polübergänge (2) am höchsten ist und dort möglichst schnell in der Richtung umkehrt.Sensor magnet having a magnetization pattern with at least two differently wide switching ranges between the pole transitions on one or more tracks for field generation for scanning in conjunction with a bipolar switching sensor, characterized in that each switching range ( 1a . 1b ) of the sensor magnet ( 1 ) in the middle between the pole transitions ( 2 ) has a greatly reduced magnetization and the magnetization in the region of the pole junctions ( 2 ) is highest and reverses as quickly as possible in the direction. Sensormagnet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetisierung des Sensormagneten (1) innerhalb der breiteren Schaltbereiche (1b) zwischen den Polübergängen (2) auf weniger als 60 % der absoluten Magnetisierung in der Nähe der Polübergänge (2) zurückgeht.Sensor magnet according to claim 1, characterized in that the magnetization of the sensor magnet ( 1 ) within the wider switching ranges ( 1b ) between the pole transitions ( 2 ) to less than 60% of the absolute magnetization near the pole junctions ( 2 ) goes back. Sensormagnet nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß die Magnetisierung im Bereich der Mitte der breiteren Schaltbereiche (1b) nahezu verschwindet, das heißt unter 10 % der Sättigungsmagnetisierung zurückgeht.Sensor magnet according to claim 1 or 2, characterized in that the magnetization in the region of the middle of the wider switching areas ( 1b ) almost disappears, that is less than 10% of the saturation magnetization. Sensormagnet nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch geknnzeichnet, daß er als Rotormagnet (10) mit stirnseitiger Magnetisierung ausgebildet ist.Sensor magnet according to one of Claims 1 to 3, characterized in that it is in the form of a rotor magnet ( 10 ) is formed with frontal magnetization. Sensormagnet nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet daß er als Rotormagnet (11) mit Magnetisierung am Außenumfang ausgebildet ist.Sensor magnet according to one of Claims 1 to 3, characterized in that it is in the form of a rotor magnet ( 11 ) is formed with magnetization on the outer circumference. Sensormagnet nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetische Vorzugsrichtung (4b) des Magnetmaterials in Bewegungsrichtung verläuft.Sensor magnet according to one of claims 1 to 5, characterized in that the magnetic preferred direction ( 4b ) of the magnetic material in the direction of movement. Sensormagnet nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetische Vorzugsrichtung (4c) des Magnetmaterials senkrecht zur Bewegungsrichtung verläuft.Sensor magnet according to one of claims 1 to 5, characterized in that the magnetic preferred direction ( 4c ) of the magnetic material is perpendicular to the direction of movement. Sensormagnet nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß er mehrspurig ausgebildet ist.Sensor magnet according to one of claims 1 to 7, characterized in that it is multi-tracked is trained. Sensormagnet nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß er Teil einer Schalteinheit in Kombination mit einem bipolaren Magnetfeldsensor (12) ist.Sensor magnet according to one of Claims 1 to 8, characterized in that it is part of a switching unit in combination with a bipolar magnetic field sensor ( 12 ). Magnetisierspule zum Magnetisieren eines Sensormagneten nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromleiter (Stromweg 5) der Magnetisierspule (6) die Polbereiche (N und S) nicht vollständig und eng umschließen.Magnetizing coil for magnetizing a sensor magnet according to one of Claims 1 to 9, characterized in that the current conductors (current path 5 ) of the magnetizing coil ( 6 ) do not completely and tightly enclose the pole regions (N and S).