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Diese Erfindung bezieht sich auf einen Rotationssensor mit variabler Reluktanz,
der ein großes Ausgangssignal bei sehr niedrigen Rotationsgeschwindigkeiten erzeugt.
Solch ein Sensor wäre besonders nützlich in einem Anti-Blockier-Bremssystem oder
einer Antriebsregelung auf einem Motorfahrzeug, in welchem ein Messen niedriger
Rotationsgeschwindigkeiten erforderlich ist.
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Ein Rotationssensor mit variabler Reluktanz herkömmlicher Technik kann
typischerweise ein drehbares magnetisches Zahnrad und eine stationäre Sensoreinheit mit
einem Permanentmagneten und einem Gerät aufweisen, das eine Haupt-Flußschleife
ausbildet, welche den Permanentmagneten und das magnetische Zahnrad einschließt,
und eine Luftlücke zwischen einem Bauteil der Sensoreinheit und dem oder den
nächstgelegenen Zahn oder Zähnen des magnetischen Zahnrades definiert. Das die Luftlücke
definierende Bauteil kann ein magnetisches Flußbauteil oder der Permanentmagnet
selbst sein. Somit variiert die Luftlücke bei einer Rotation des magnetischen
Zahnrades zwischen einer kleinen Lücke, wenn das Bauteil mit einem Zahn ausgerichtet ist,
und einer größeren Lücke, wenn es das nicht ist. Die Haupt-Flußschleife ist mit all den
Windungen einer elektrischen Wicklung verbunden, die das magnetische Flußbauteil
umgibt; und eine elektrische Spannung wird in der Wicklung proportional der
Änderungsrate des damit verbundenen Flusses erzeugt. Wenn das magnetische Zahnrad
rotiert, ändert sich der gesamte Fluß in der mit der elektrischen Wicklung verbundenen
Haupt-Flußschleife mit der sich ändernden Luftlücke, wenn die Zähne und die zwischen
den Zähnen gelegenen Schlitze alternierend die stationäre Sensoreinheit passieren; und
ein elektrisches Ausgangssignal wird in einem sinusförmigen Muster erzeugt, mit einem
Maximum immer zu der Zeit, wenn das Bauteil mit einem Zahn ausgerichtet ist, und
einem Minimum immer zu der Zeit, wenn es mit einem Schlitz ausgerichtet ist. Solch
eine Anordnung wird in dem US-Patent No. 2 304 866 dargelegt.
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Die Amplitude des Signals in einem Rotationssensor mit variabler Reluktanz
herkömmlicher Technik variiert mit solch wohlbekannten Konstruktionsfaktoren, wie
dem Energieprodukt des Permanentmagneten und der minimalen Luftlückengröße; und
eine gute Konstruktion in der herkömmlichen Technik hat die Tendenz, die größte
magnetische Energie von einem Magneten einer gegebenen Größe, die kleinste gleichmäßig
herstellbare minimale Luftlücke und die größtmögliche Konzentration eines
Hauptflusses
durch den Zahn, der dem Magneten oder dem Flußbauteil benachbart ist, zu liefern.
Obwohl ein Leckfluß, der den Hauptflußweg verläßt, unvermeidlich ist, ist die
Konstruktionstendenz gewesen, ihn zu minimieren, um den größtmöglichen Prozentanteil
des gesamten magnetischen Flusses in der Haupt-Flußschleife, die mit der gesamten
elektrischen Wicklung verbunden ist, zu erhalten. Der kürzliche Gebrauch neuer
magnetischer Materialien mit hohem Energieprodukt hat dabei geholfen, einen hohen
Pegel eines magnetischen Flusses von einem kleinen Magneten in einem begrenzten Raum
zu liefern. Jedoch ist es schwierig, eine enge minimale Luftlücke gleichmäßig in einer
Massenherstellung zu vernünftigen Kosten zu erhalten. Auch nimmt die Amplitude
des Sensorsignals mit der Rotationsgeschwindigkeit ab, da die Änderungsrate des
Flusses aufgrund der Luftlückenvariation abnimmt, wenn der Zahn sich langsamer an dem
stationären Bauteil vorbei bewegt. Daher sind billige Rotationssensoren mit variabler
Reluktanz, die ein großes Ausgangssignal bei sehr niedrigen
Rotationsgeschwindigkeiten erzeugen, nicht ohne weiters verfügbar.
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In einem Anti-Blockier-Bremssystem eines Fahrzeuges wird das sinusförmige
Ausgangssignal eines Rotationssensors mit variabler Reluktanz mit einem
Rauschunterdrückungs-Totband gefiltert. Eine Rotation wird nur gezählt, wenn die sinusförmige
Spitze des Signals das Totband übersteigt, wobei irgendein Signalereignis innerhalb
des Totbandes, das nicht von einem Verlassen des Totbandes begleitet wird, als
Rauschen betrachtet und ignoriert wird. Je größer der Signalpegel von Spitze zu Spitze
ist, desto größer kann das Totband ausgebildet sein und desto größer ist die Rausch-
Unempfindlichkeit. Wenn jedoch die Rotationsgeschwindigkeit auf einen Wert nahe
Null Drehungen pro Minute (DPM) fällt, fällt das Ausgangssignal der meisten
verfügbaren Rotationssensoren auf sehr niedrige Pegel, was das verwendbare Totband begrenzen
und somit die Rausch-Unempfindlichkeit vermindern kann. Dies macht die Verwendung
solcher Sensoren in Anti-Blockier-Bremssytemen schwieriger.
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Ein Rotationssensor mit variabler Reluktanz gemäß der vorliegenden Erfindung
ist durch die in dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 spezifizierten Merkmale
gekennzeichnet.
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Der Rotationssensor mit variabler Reluktanz dieser Erfindung erzeugt ein
größeres Ausgangssignal bei sehr niedrigen Rotationsgeschwindigkeiten als jene
herkömmlicher Technik und liefert daher ein verbessertes Rotationsgeschwindigkeitssignal für
eine Verwendung in Fahrzeug-Anti-Blockier-Brems- und -Antriebsregelungssystemen.
Zusätzlich liefert der Sensor dieser Erfindung solch ein Signal mit einer größeren
minimalen
Luftlücke als typische Rotationssensoren mit variabler Reluktanz herkömmlicher
Technik. Während Rotationssensoren mit variabler Reluktanz herkömmlicher Technik
konstruiert sind, um Variationen in dem gesamten Flußpegel in der Haupt-Flußschleife
zu messen, die mit der gesamten elektrischen Wicklung verbunden ist, stützt sich der
Rotationssensor mit variabler Reluktanz dieser Erfindung mehr auf Änderungen in der
räumlichen Flußverteilung, um die Verbindungen des Flusses zu einzelnen
Wicklungswindungen zu variieren. Dies wird erreicht durch Ausbilden wesentlicher Flußschleifen,
die gewöhnlich als Leckfluß betrachtet werden, welche für jeden Magneten getrennt
sind und Rückkehrwege einschließen, die die Luftlücke von dem Flußbauteil zu dem
Zahnrad zwischen den Magneten kreuzen, um mit einer variablen Anzahl der gesamten
Windungen der elektrischen Wicklung, die um das Flußbauteil gewickelt ist, verbunden
zu werden. Wir haben entdeckt, daß dieser Zugang einen signifikant empfindlicheren
Sensor mit einem größeren Ausgangssignal liefert, als von dem Gerät herkömmlicher
Technik erhalten werden kann, besonders bei niedrigen Rotationsgeschwindigkeiten und
mit einer größeren minimalen Luftlücke.
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In dem Forschungsbericht von Dezember 1988, Artikel 29634, legen wir einen
Rotationssensor mit variabler Reluktanz dar unter Verwendung eines Paares von
Permanentmagneten, die alle dem Zahnrad benachbart montiert sind und entgegengesetzte
Pole besitzen, die den Zähnen gegenüberliegen. Die Magnete dieses Sensors sind
umfangsmäßig beabstandet, um simultan mit Zähnen oder Schlitzen ausgerichtet zu
werden, wenn das Zahnrad rotiert. Ein Flußbauteil verbindet die anderen Pole der Magnete
in einer gleichsinnig in Reihe angeordneten Beziehung, um einen gemeinsamen Flußweg
durch beide Magnete und das Zahnrad herzustellen; aber das Flußbauteil erstreckt sich
dem Zahnrad benachbart, um signifikante zusätzliche Flußschleifen für jeden Magneten
zu liefern, welche die Luftlücke zwischen dem Flußbauteil und dem Zahnrad zwischen
den Magneten kreuzen und nur einige der Windungen einer elektrischen Wicklung, die
das Flußbauteil umgibt, einschließen. Diese zusätzlichen Flußschleifen werden
beeinflußt durch das Passieren alternierender Zähne und Schlitze zwischen den Magneten, um
umfangsmäßig zu fluktuieren und somit die Flußverbindungen zu einzelnen
Windungen der elektrischen Wicklung zu variieren. Die Folge ist ein größeres Ausgangssignal
gegenüber dem, das von einer Variation einer Haupt-Luftlücke in der gemeinsamen
Flußschleife allein erhalten wird, wie in Standardsensoren herkömmlicher Technik.
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Jedoch haben wir entdeckt, daß der Rotationssensor mit variabler Reluktanz der
hierin dargelegten Erfindung, der auch auf einer Änderung einer Flußverteilung eher
als auf einer Änderung eines Flußpegels in der Haupt-Flußschleife basiert, sogar dem
Sensor der oben erwähnten Veröffentlichung überlegen ist, obwohl dies nicht durch
eine herkömmliche Theorie vorhergesagt wird, die nur auf einer
Haupt-Luftlückenvariation der gesamten Flußpegel basiert. Der Sensor dieser Erfindung verwendet eine
ähnliche Anordnung zweier Magnete und ein Flußbauteil, das sich dem Zahnrad
benachbart erstreckt, um Flußschleifen zu liefern, die nur einige der Wicklungswindungen
einschließen; allerdings gibt es zwei Unterschiede: (1) die Magnete besitzen Pole, die in
serieller entgegengesetzter Beziehung orientiert sind - das heißt, mit gleichartigen eher
als entgegengesetzten Polen, die dem Zahnrad benachbart sind - und (2) die Magnete
sind umfangsmäßig beabstandet, so daß, wenn einer mit einem Zahn des Zahnrades
ausgerichtet ist, der andere mit einem nicht benachbarten Schlitz ausgerichtet ist. Der
erste dieser Unterschiede bestimmt, daß es keine gemeinsame Haupt-Flußschleife gibt,
die beide Magnete einschließt. Jeder Magnet bildet eher seine eigenen Flußschleifen
aus; und der Großteil des Flusses ist äber die Luftlücke zwischen den Magneten verteilt,
um nur einen Teil der elektrischen Wicklung einzuschließen. Somit werden die
zusätzlichen Flußwege der vorher identifizierten Anwendung in dem Gerät dieser Erfindung
erhöht, worin sie die Haupt-Flußwege sind. Der zweite dieser Unterschiede bestimmt,
daß die Beiträge der Variationen in dem Fluß von den zwei Magneten periodisch in
entgegengesetzter Phase mit dem Durchgang der Zähne variieren werden und daher
über die elektrische Wicklung additiv sein werden.
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Die Erfindung ist ein Rotationssensor mit variabler Reluktanz, der ein
magnetisches Zahnrad aufweist, das durch Schlitze gleichmäßig beabstandete Zähne um dessen
Umfang besitzt und drehbar bezüglich einer festgemachten magnetischen
Aufnehmeranordnung getragen wird. Die Aufnehmeranordnung weist ein Paar von
Permanentmagneten auf, wobei jeder ein Paar von Polen besitzt und ein gleichartiger Pol von dessen
Paar dem magnetischen Zahnrad benachbart ist: das heißt, beide Magnete besitzen
zum Beispiel dem magnetischen Zahnrad benachbarte Nordpole. Die
Permanentmagnete sind voneinander umfangsmäßig um den Umfang des magnetischen Zahnrades
getrennt durch einen Bogen, der gleich dem Bogen zwischen einem der Zähne und
einem nicht benachbarten Schlitz ist, wobei die ersten und zweiten Permanentmagnete
alternierend und entgegengesetzt mit Zähnen und Schlitzen ausgerichtet sind, wenn
das magnetische Zahnrad rotiert.
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Die magnetische Aufnehmeranordnung weist weiter ein magnetisches Flußbauteil
auf mit einer mehrfach gewundenen elektrischen Wicklung, die darum gewickelt ist,
wobei das magnetische Flußbauteil die anderen Pole der ersten und zweiten
Permanentmagnete in serieller entgegengesetzter Beziehung verbindet und sich zwischen den
Permanentmagneten in enger Nähe zu dem magnetischen Zahnrad erstreckt, um
getrennte, entgegengesetzt gerichtete Flußschleifen für jeden der Permanentmagnete, die
entlang des magnetischen Flußbauteils verteilt sind, auszubilden. Die Flußschleifen
werden variabel räumlich bestimmt durch die Position der Zähne und Schlitze, die
dem magnetischen Flußbauteil zwischen den Permanentmagneten benachbart sind, und
fluktuieren somit umfangsmäßig über die elektrische Wicklung beim Passieren
alternierender Zähne und Schlitze, wenn das magnetische Zahnrad rotiert, um ein elektrisches
Signal in der elektrischen Wicklung durch Variation von Flußverbindungen zu einzelnen
Wicklungswindungen bei einer Radrotation zu erzeugen.
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In dem Sensor dieser Erfindung scheinen die Änderungen in der räumlichen
Flußverteilung aufgrund des Passierens der Zähne und Schlitze in dem Gebiet zwischen den
Magneten mit sich daraus ergebenden Änderungen in den Flußverbindungen zu
einzelnen Wicklungswindungen, die Änderungsrate in dem Fluß bei niedrigen
Rotationsgeschwindigkeiten in hohem Maße zu erhöhen gegenüber der, die durch die Änderung in
dem gesamten Fluß bei der Luftlücke einer Haupt-Flußschleife erzeugt werden würde.
Die Erfindung liefert somit einen Vorteil gegenüber der herkömmlichen Technik durch
Maximieren der Ausnutzung zusätzlicher Flußschleifen, die normalerweise als Leckfluß
betrachtet werden, der in Sensoren herkömmlicher Technik minimiert werden soll.
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Die Variation in den Flußverbindungen zu einzelnen Wicklungswindungen wird
durch die Verwendung zweier Permanentmagnete möglich gemacht, von denen jeder
getrennte Nord- und Südpole besitzt und somit getrennte Flußschleifen tragen kann,
und durch die Nähe des magnetischen Flußbauteils zu dem magnetischen Zahnrad,
was hilft, signifikante Flußschleifen auszubilden, die durch die elektrische Wicklung
zwischen den Magneten hindurchgehen. Der Betrag des beeinflußten Flusses wird
maximiert durch Anordnen der Magnete in serieller entgegengesetzter Beziehung, um
eine gemeinsame Haupt-Flußschleife zu eliminieren, eine entgegengesetzte und daher
additive Phasenbeziehung zwischen den Flußschleifen der zwei Magnete zu erzeugen
und sicherzustellen, daß ein Großteil der Flußschleifen entlang der elektrischen
Wicklung verteilt wird, die mit einer variablen Anzahl von Wicklungswindungen verbunden
sind. Obwohl nicht gefordert für alle Ausführungsformen dieser Erfindung, plaziert
eine bevorzugte Ausführungsform die Magnete ausreichend weit auseinander, daß
immer mehrere Zähne des magnetischen Zahnrades zwischen den Magneten sind. Diese
Zähne befinden sich in enger Nähe zu dem Flußbauteil und helfen, die Flußschleifen zu
konzentrieren für eine umfangsmäßige Fluktuation bei einer Radrotation.
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Die vorliegende Erfindung wird nun beispielhaft unter Bezugnahme auf die
beiliegenden Zeichnungen beschrieben werden, in welchen:
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Figur 1, teilweise im Querschnitt, einen Rotationssensor mit variabler Reluktanz
gemäß dieser Erfindung zeigt;
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Figur 2 eine schematische Ansicht eines Rotationssensors mit variabler Reluktanz
gemäß dieser Erfindung zeigt, die magnetische Flußlinien einschließt, um das gesamte
Flußmuster zu veranschaulichen; und
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Figur 3 eine vergrößerte schematische Ansicht eines Rotationssensors mit variabler
Reluktanz gemäß dieser Erfindung zeigt, die magnetische Flußschleifen einschließt mit
Rückkehrwegen, welche durch die Wicklung zwischen den Magneten hindurchgehen,
wobei die durchgezogenen Flußlinien das Flußmuster zeigen, wenn einer der Magnete
einem Zahn benachbart ist, und die unterbrochenen Linien das Flußmuster zeigen,
wenn der andere der Magnete einem Zahn benachbart ist.
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In Figur 1 ist ein magnetisches Zahnrad 10 drehbar in, zum Beispiel, dem
Radgehäuse eines Motorfahrzeuges montiert, das mit einem Anti-Blockier-Bremssystem
ausgestattet ist. Das magnetische Zahnrad 10 steht für eine Rotation im Eingriff
mit einem der Fahrzeugstraßenräder, deren Rotationsgeschwindigkeit benötigt wird.
Das magnetische Zahnrad 10 weist bei dessen äußerer Umfangskante eine Vielzahl von
(rechteckigen) Zähnen 11 auf, die durch Schlitze 12 getrennt sind. Die Zähne 11 sind
gleichmäßig beabstandet durch die Schlitze 12 um den Umfang oder Umkreis des
magnetischen Zahnrades 10 und sind im wesentlichen identisch in Größe und Form. Solche
magnetischen Zahnräder sind ihrerseits wohlbekannt in einer Vorrichtung zur Messung
einer Rotationsgeschwindigkeit.
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Das magnetische Zahnrad 10 ist innerhalb einer Abdeckung 15 eingeschlossen,
die auch eine Sensoreinheit 20 einschließt, welche als eine festgemachte magnetische
Aufnehmeranordnung wirkt. Die Abdeckung 15 kann, obwohl nicht notwendig, eine
Schmier-Abdeckung für eine Radlagereinheit sein. Die Sensoreinheit 20 wird in einem
thermoplastischen Gehäuse 50 geformt, das in eine geeignet geformte Vertiefung in
der Abdeckung 15 druckgepaßt ist, obwohl es geschweißt oder auf andere Weise an
der Radabdeckung befestigt werden könnte mittels Montierungsklammern, die sich aus
dem geformten thermoplastischen Gehäuse 50 erstrecken, wenn gewünscht. In jedem
Fall ist die Sensoreinheit 20 in einer stationären Position den Zähnen 11 des
magnetischen
Zahnrades 10 benachbart festgemacht, so daß die Zähne 11 und Schlitze 12
des magnetischen Zahnrades 10 alternierend die Sensoreinheit 20 passieren, wenn das
magnetische Zahnrad 10 rotiert.
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Die Sensoreinheit 20 weist ein Paar von Permanentmagneten 25 und 26 auf, die
dem magnetischen Zahnrad 10 benachbart sind, wobei jeder der Permanentmagnete 25
und 26 einen Nordpol und einen Südpol bei gegenüberliegenden Enden davon besitzt.
Die Permanentmagnete 25 und 26 werden als trapezförmig dargestellt. Dies liefert
Anordnungsvorteile, insofern als die Form dazu beiträgt, daß sie leichter in dem
thermoplastischen Gehäuse 50 gehalten werden. Jedoch wird dies erreicht auf Kosten von
mehr Magnetmasse und Material als bei einem rechteckigen Magneten mit
äquivalentem Energieprodukt. Die Permanentmagnete 25 und 26 sind mit ihren Polen radial
mit dem magnetischen Zahnrad 10 ausgerichtet, so daß gleichartige Pole von jedem
der Permanentmagnete 25 und 26 Luftlücken bilden mit alternierenden Zähnen 11 und
Schlitzen 12 des magnetischen Zahnrades 10, wenn das letztgenannte rotiert. Zum
Beispiel besitzen in dieser Ausführungsform beide Permanentmagnete 25 und 26 Nordpole,
die dem magnetischen Zahnrad 10 benachbart sind. Die Permanentmagnete 25 und
26 sind umfangsmäßig beabstandet um den Umkreis des magnetischen Zahnrades 10
durch einen Bogen, der gleich dem zwischen einem Zahn und einem nicht benachbarten
Schlitz ist, so daß, wenn einer der Permanentmagnete 25 und 26 einem Zahn des
magnetischen Zahnrades 10 benachbart ist, der andere einem Schlitz benachbart ist mit
mindestens einem anderen Zahn zwischen den Magneten. In der gezeigten bevorzugten
Ausführungform werden mehrere Zähne zwischen den Permanentmagneten 25, 26 sein,
wie anhand der Zähne 11b, 11c und 11d in Figur 2 ersichtlich; und diese Zähne werden,
wie bei einem späteren Punkt beschrieben werden wird, den Fluß der Rückkehrwege
konzentrieren und somit helfen, eine umfangsmäßige Fluktuation der Flußschleifen zu
verursachen, wenn das magnetische Zahnrad 10 rotiert.
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Die Sensoreinheit 20 weist weiter ein magnetisches Flußbauteil 30 auf, welches ein
langes gerades Teilstück 31 mit kurzen Polteilstücken 32 und 33 senkrecht zu dem
langen geraden Teilstück 31 bei dessen zwei Enden aufweist. Das kurze Polteilstück 32
besitzt eine schräge Endoberfläche 35, an welche der Südpol des Permanentmagneten
25 befestigt ist, wobei die Schräge der Oberfläche die benötigte radiale Orientierung
des Permanentmagneten 25 relativ zu dem magnetischen Zahnrad 10 liefert. Ähnlich
besitzt das kurze Polteilstück 33 eine schräge Endoberfläche 36, an welche der Südpol
des Permanentmagneten 26 befestigt ist, um die benötigte radiale Orientierung des
Permanentmagneten 26 relativ zu dem magnetischen Zahnrad 10 zu liefern. Das lange
gerade Teilstück 31 des magnetischen Flußbauteils 30 erstreckt sich dem magnetischen
Zahnrad 10 benachbart zwischen den Permanentmagneten 25 und 26. Das lange gerade
Teilstück 31 muß nicht perfekt gerade sein, solange es sich nahe dem magnetischen
Zahnrad 10 zwischen den Permanentmagneten 25 und 26 erstreckt. Jedoch scheint ein
gerades Teilstück gut zu funktionieren aufgrund der Tatsache, daß die Krümmung des
magnetischen Zahnrades es näher zu dem langen geraden Teilstück 31 nahe der Mitte
des letztgenannten anordnet; und es ist leicht herzustellen.
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Das magnetische Flußbauteil 30 wird aus einem magnetischen Material, so wie
Stahl, hergestellt. Die Anordnung der Pole der Permanentmagnete 25 und 26 ist
eine serielle entgegengesetzte Beziehung. Somit wird keine gemeinsame magnetische
Flußschleife durch beide Permanentmagnete 25, 26 ausgebildet. Vielmehr bildet jeder
der Permanentmagnete 25 und 26 seine eigenen getrennten Flußschleifen aus, wie in
Figur 2 dargestellt. Für jeden Permanentmagneten ist ein großer Prozentanteil des
Flusses in Schleifen enthalten, die von dem Südpol des Permanentmagneten durch einen
Teil des langen geraden Teilstückes 31 des magnetischen Flußbauteils 30, über eine
große Luftlücke zu dem magnetischen Zahnrad 10 und zurück durch das magnetische
Zahnrad 10 und eine kleinere Luftlücke zu dem Nordpol des Permanentmagneten
verfolgt werden können. Da es eine größere Luftlücke in dem Rückkehrweg von jeder dieser
Flußschleifen gibt, erwartet man, daß die gesamten Flußpegel niedriger sein werden,
als sie in dem Fall wären, wenn ein einzelner Flußweg durch beide Permanentmagnete
und die gesamte Länge des magnetischen Flußbauteils 30 durch gleichsinnige serielle
Magnete ausgebildet wäre. Vergleicht man jedoch die nämlichen zwei Anordnungen,
wird diejenige dieser Erfindung einen größeren Fluß in Schleifen mit Rückkehrwegen,
die das magnetische Flußbauteil 30 verlassen und zwischen den Permanentmagneten
zu dem magnetischen Zahnrad 10 hindurchgehen, und somit den meisten Fluß, der für
räumliche Verteilungsänderungen verfügbar ist, liefern, wenn das magnetische Zahnrad
10 rotiert.
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Figur 3 zeigt die Flußänderungen in dem Rotationssensor mit variabler Reluktanz
dieser Ausführungsform, wenn das magnetische Zahnrad 10 nach links in den
Figuren von einer ersten Position rotiert, in durchgezogenen Linien dargestellt, in welcher
der Permanentmagnet 25 mit dem Zahn 11a ausgerichtet ist und der
Permanentmagnet 26 mit dem Schlitz zwischen den Zähnen 11d und 11e ausgerichtet ist, und einer
zweiten Position, in unterbrochenen Linien dargestellt, in welcher der Magnet 26 mit
dem Zahn 11e' und der Magnet 25 mit dem Schlitz zwischen den Zähnen 11a' und
11b' ausgerichtet ist. Die Figuren 2 und 3 werden von einer Computersimulation
des Flusses reproduziert und sind somit innerhalb einer geraden linearen Anordnung
gezeichnet; jedoch würden die Flußlinien bei Berücksichtigung der Krümmung des
magnetischen Zahnrades 10 nicht signifikant verschieden sein. Figur 3 zeigt eine
Flußverschiebung seitwärts nach links oder in eine Umfangsrichtung von den Positionen, die
durch die durchgezogenen Linien dargestellt werden, zu jenen, die durch die
unterbrochenen Flußlinien dargestellt werden, wenn das magnetische Zahnrad 10 sich zwischen
den zwei Positionen bewegt, aufgrund des Fluß konzentrierenden Einflusses des sich
bewegenden Zahnes. Wenn das magnetische Zahnrad 10 sich wieder um eine ähnliche
Distanz bewegt, wird sich der Fluß zurück nach rechts zu den Positionen verschieben,
die durch die durchgezogenen Flußlinien dargestellt sind, wenn der nächste Zahn folgt.
Somit erzeugt die Rotation des magnetischen Zahnrades 10 eine Umfangsfluktuation
der Flußschleifen in dem Gebiet zwischen den Permanentmagneten 25, 26.
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Eine elektrische Wicklung 40 aus einem isolierten, elektrisch leitenden Draht ist auf
eine Spule 41 um das magnetische Flußbauteil 30 gewickelt. Die elektrische Wicklung
40 erstreckt sich über im wesentlichen die ganze Länge des magnetischen Flußbauteils
30, um von den maximalen Flußschleifen zwischen den Permanentmagneten 25, 26
gekreuzt zu werden. Mit dem über die elektrische Wicklung 40 umfangsmäßig
verteilten und, wenn das magnetische Zahnrad 10 rotiert, umfangsmäßig fluktuierenden
Fluß werden die Flußverbindungen der elektrischen Wicklung 40 verändert, um eine
sinusförmige Spannung darin zu erzeugen. Die Spitzenamplitude dieser Spannung ist
im wesentlichen höher für eine ähnliche minimale Luftlückengröße als diese, welche
durch eine Haupt-Luftlückenvariation im gesamten Fluß der zwei Permanentmagnete
25, 26 getrennt oder in einer gemeinsamen Flußschleife, die beide Permanentmagnete
einschließt, erzeugt werden würde. Das Ausgangssignal der elektrischen Wicklung 40
wird über Ausgangsleitungen 52 und 53 erzeugt, die mit entgegengesetzten Leitungen
der elektrischen Wicklung verbunden sind.
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Die stationären Elemente innerhalb der Sensoreinheit 20, so wie die
Permanentmagnete 25 und 26, das magnetische Flußbauteil 30 und die elektrische Wicklung
40, sind in dem thermoplastischen Gehäuse 50 geformt, das in einer Vertiefung
zwischen Wänden 60 und 61 innerhalb der Abdeckung 15 zurückgehalten wird. Alternativ
könnte das thermoplastische Gehäuse 50 weiter eingeformte Klammern einschließen,
die an die Abdeckung 15 geschweißt werden könnten. Der Strom von der elektrischen
Wicklung 40 wird der Außenumgebung durch das Paar von Ausgangsleitungen 52 und
53 geliefert, die mit gegenüberliegenden Enden der elektrischen Wicklung innerhalb
des thermoplastischen Gehäuses 50 verbunden sind und Teilstücke besitzen, die aus
dem thermoplastischen Gehäuse 50 für einen elektrischen Kontakt mit Anschlußstellen
56 beziehungsweise 57 herausragen, welche das Signal außerhalb der Abdeckung 15
liefern. Die sich umfangsmäßig erstreckende Anordnung der stationären Sensoreinheit
20 besitzt, obwohl sie direkt aus den Anforderungen der Schaffung der gewünschten
Leckflußwege folgt, den zusätzlichen Vorteil, daß sie gut in den beschränkten Raum,
der innerhalb der Abdeckung 15 verfügbar ist, paßt.
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Es ist sorgfältig bedacht worden, daß die Permanentmagnete 25 und 26, welche aus
solchen Materialien mit einem großen magnetischen Energieprodukt hergestellt werden
können, wie das Seltene Erdmetall Neodym oder Samarium-Kobalt, am Ort
magnetisiert werden sollen nach dem Aufbau unter Verwendung eines Magnetisierers, welcher
ein gegabeltes Polstück mit jeder Gabel gegen die radial innere Oberfläche von einem
der Permanentmagnete aufweist, und wobei ein einzelnes Rückkehrpolstück sich dem
magnetischen Flußbauteil 30 benachbart erstreckt. Der Strompegel des Magnetisierers
kann als Antwort auf ein Ausgangssignal von der elektrischen Wicklung in einer
geschlossenen Schleifenregelung eingestellt werden, um den geeigneten magnetisierenden
Pegel zu erzeugen.
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Zusammengefaßt plaziert der Rotationssensor mit variabler Reluktanz dieser
Erfindung das magnetische Flußbauteil nahe bei dem magnetischen Zahnrad und die
Permanentmagnete in entgegengesetzter Beziehung, so daß jeder Permanentmagnet
getrennte Flußschleifen von dem magnetischen Flußbauteil zu den Zähnen ausbildet.
Eine Rotation des magnetischen Zahnrades verursacht ein laterales (umfangsmäßiges)
Verschieben der Flußschleifen, was die Zahl der verbundenen Wicklungswindungen
verändert. Dies erzeugt eine größere Ausgangsspannung als der herkömmliche Zugang.