EP3918293A1

EP3918293A1 - Arrangement and method for measuring a mechanical load on a test object, with the detection of changes in the magnetic field

Info

Publication number: EP3918293A1
Application number: EP20703419.0A
Authority: EP
Inventors: Christoph Schanz; Philipp COERLIN
Original assignee: TRAFAG AG
Current assignee: TRAFAG AG
Priority date: 2019-01-31
Filing date: 2020-01-31
Publication date: 2021-12-08
Also published as: DE102019102454B3; WO2020157278A1; US11988571B2; US20220099507A1

Abstract

The invention relates to an arrangement (100) for measuring a mechanical load on a test object, with the detection of changes in the magnetic field, said arrangement comprising a test object (14), which extends in a longitudinal direction L, and at least one sensor element (18) comprising a magnetic field generation device (20) for generating a magnetic field in the test object (14) and a magnetic field detection device (22) for measuring a change in the magnetic field in the test object (14). The sensor element (18) is arranged on a measurement surface (15) of the test object (14), at least one directional component of said measurement surface extending radially and/or transversely to the longitudinal direction L of the test object (14). A magnetic field is generated in the test object (14) and a change in the magnetic field in the test object (14) is measured on the measurement surface (15). The load measured is, in particular, a torque.

Description

Anordnung und Verfahren zur Messung einer mechanischen Belastung eines Testobjekts unter Erfassung von Magnetfeldänderungen Arrangement and method for measuring a mechanical load on a test object while detecting changes in the magnetic field

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Messung einer mechanischen Belastung eines Testobjekts unter Erfassung von Magnetfeldänderungen. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Messung einer mechanischen Belastung eines Testobjekts unter Erfassung von Magnetfeldänderungen. The invention relates to an arrangement for measuring a mechanical load on a test object while detecting changes in the magnetic field. Furthermore, the invention relates to a method for measuring a mechanical load on a test object while detecting changes in the magnetic field.

Mechanische Belastungen sind insbesondere Drehmomente oder Kräfte, die auf ein Bauteil, wie zum Beispiel eine Welle, wirken. In vielen Anwendungen ist es von Bedeutung, die auf das Bauteil oder die Welle wirkenden Drehmomente oder Kräfte zu erfassen. Mechanical loads are, in particular, torques or forces that act on a component, such as a shaft. In many applications it is important to record the torques or forces acting on the component or the shaft.

Dabei kommen beispielsweise Drehmomentsensoren zum Einsatz, die For example, torque sensors are used that

Drehmomente in Wellen aufgrund von Magnetfeldänderungen erfassen. Derartige Drehmomentsensoren sowie die wissenschaftlichen Grundlagen hierfür sind in den folgenden Literaturstellen beschrieben: Record torques in waves due to changes in the magnetic field. Such torque sensors and the scientific basis for this are described in the following references:

01 Gerhard Hinz und Heinz Voigt„Magnoelastic Sensors" in 01 Gerhard Hinz and Heinz Voigt "Magnoelastic Sensors" in

„Sensors", VCH Verlagsgesellschaft mbH, 1989, Seiten 97-152 02 US 3 311 818 "Sensors", VCH Verlagsgesellschaft mbH, 1989, pages 97-152 02 US 3 311 818

03 EP O 384 042 A2 03 EP O 384 042 A2

04 DE 30 31 997 A 04 DE 30 31 997 A

05 US 3 011 340 A 05 US 3,011,340 A.

06 US 4 135 391 A 06 US 4 135 391 A

Insbesondere eine Bauart von Drehmomentmessgebern, wie sie in der 04 (DE 30 31 997 A1 ) beschrieben ist, hat sich als besonders wirkungsvoll für die Messung von Drehmomenten in Wellen und anderen Messstellen herausgestellt. Die Druckschrift WO 2018/185018 beschreibt einen Drehmomentmessgeber zur Messung eines Drehmoments an einer Welle. Dabei sind Sensorelemente zur Erfassung von Magnetfeldänderungen an der Oberfläche der Welle auf einer Trägerplatte angeordnet. Zur Verringerung einer Abhängigkeit bzw. zur In particular, a type of torque transducer, as described in 04 (DE 30 31 997 A1), has proven to be particularly effective for the measurement of torques in shafts and other measuring points. The publication WO 2018/185018 describes a torque sensor for measuring a torque on a shaft. Sensor elements for detecting changes in the magnetic field on the surface of the shaft are arranged on a carrier plate. To reduce dependency or

Kompensation der RSN („Rotational Signal Non-Uniform ity“) hat die Trägerplatte mehrere Trägerplattenbereiche, auf denen jeweils ein Sensorelement angeordnet ist, sowie einen Umgreifbereich zum Umgreifen der Welle. Mittels eines flexiblen Verbindungsbereichs sind die Trägerplattenbereiche relativ zueinander verschwenkbar. Compensation of the RSN ("Rotational Signal Non-Uniformity"), the carrier plate has several carrier plate areas, on each of which a sensor element is arranged, and a gripping area for gripping the shaft. The carrier plate areas can be pivoted relative to one another by means of a flexible connecting area.

Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, Belastungen wie insbesondere Drehmomente und/oder Kräfte, die an einem Testobjekt bzw. Bauteil und insbesondere an einer Welle wirken, zuverlässig und mit hoher Genauigkeit unter Erfassung von Magnetfeldänderungen zu messen. The object of the invention is to measure loads such as, in particular, torques and / or forces which act on a test object or component, and in particular on a shaft, reliably and with high accuracy while detecting changes in the magnetic field.

Zum Lösen dieser Aufgabe schafft die Erfindung gemäß einem Aspekt eine Anordnung zur Messung einer mechanischen Belastung eines Testobjekts unter Erfassung von Magnetfeldänderungen, umfassend ein Testobjekt, das sich in seiner Längsrichtung erstreckt, mindestens ein Sensorelement, das eine To achieve this object, the invention provides, in one aspect, an arrangement for measuring a mechanical load on a test object while detecting changes in the magnetic field, comprising a test object that extends in its longitudinal direction, at least one sensor element that has a

Magnetfelderzeugungseinrichtung zum Erzeugen eines Magnetfelds in dem Testobjekt und eine Magnetfelderfassungseinrichtung zum Messen einer Magnetic field generating device for generating a magnetic field in the test object and a magnetic field detecting device for measuring a

Magnetfeldänderung in dem Testobjekt umfasst, wobei das Sensorelement an einer Messfläche des Testobjekts angeordnet ist, die sich mit mindestens einer Richtungskomponente radial und/oder quer zur Längsrichtung des Testobjekts erstreckt. Magnetic field change in the test object comprises, wherein the sensor element is arranged on a measuring surface of the test object, which extends with at least one directional component radially and / or transversely to the longitudinal direction of the test object.

Bevorzugt ist die Messfläche eine stirnseitige Fläche des Testobjekts. The measuring surface is preferably an end surface of the test object.

Vorteilhaft ist das Testobjekt als eine Welle zum Übertragen eines Drehmoments ausgestaltet. Insbesondere ist die Anordnung zur Messung eines auf das Testobjekt wirkenden Drehmoments ausgestaltet. The test object is advantageously designed as a shaft for transmitting a torque. In particular, the arrangement is designed to measure a torque acting on the test object.

Insbesondere hat der Flächenvektor der Messfläche eine Richtungskomponente in Richtung des Vektors des zu übertragenden Drehmoments. Der Flächenvektor der Messfläche kann auch mit der Richtung des Vektors des zu übertragenden In particular, the surface vector of the measuring surface has a directional component in the direction of the vector of the torque to be transmitted. The area vector of the measurement area can also correspond to the direction of the vector to be transmitted

Drehmoments übereinstimmen. Torque match.

Beispielsweise kann das Testobjekt zum Übertragen einer Kraft in seiner For example, the test object can be used to transmit a force in its

Längsrichtung ausgestaltet sein. Be designed in the longitudinal direction.

Es ist bevorzugt, dass das Testobjekt einstückig oder monolithisch ausgebildet ist. It is preferred that the test object is formed in one piece or monolithically.

Es ist bevorzugt, dass das Testobjekt eine Krafteinleitungsstelle zum Einleiten einer Kraft oder eines Drehmoments und eine Kraftausgangsstelle zur Abgabe der Kraft oder des Drehmoments aufweist, die in axialer Richtung oder Längsrichtung des Testobjekts beabstandet sind, wobei die Messfläche an einer Stufenflanke einer Stufe an dem Testobjekt zwischen der Krafteinleitungsstelle und der It is preferred that the test object has a force introduction point for introducing a force or a torque and a force output point for delivering the force or the torque, which are spaced apart in the axial direction or longitudinal direction of the test object, the measuring surface on a step flank of a step on the test object between the force application point and the

Kraftausgangsstelle angeordnet ist. Force output point is arranged.

Es ist bevorzugt, dass das Testobjekt einen ersten Bereich mit kleinerem Radius und einen zweiten Bereich mit größerem Radius aufweist, wobei die Bereiche ohne Materialgrenzen dazwischen einstückig oder monolithisch ausgebildet sind, wobei die Messfläche am Übergang zwischen dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich angeordnet ist. It is preferred that the test object has a first region with a smaller radius and a second region with a larger radius, the regions without material boundaries being formed in one piece or monolithically, the measuring surface being arranged at the transition between the first region and the second region.

Insbesondere kann der Flächenvektor der Messfläche eine Richtungskomponente in Richtung des Vektors der zu übertragenden Kraft haben. Der Flächenvektor der Messfläche kann auch mit der Richtung des Vektors der zu übertragenden Kraft übereinstimmen. In particular, the surface vector of the measuring surface can have a directional component in the direction of the vector of the force to be transmitted. The area vector of the measuring area can also match the direction of the vector of the force to be transmitted.

Die ein oder mehreren Sensorelemente können als ein PCB (Printed Circuit Board) oder als ein Teil davon ausgestaltet sein. Insbesondere kann das Sensorelement oder PCB direkt mit dem Testobjekt verbunden sein. The one or more sensor elements can be configured as a PCB (Printed Circuit Board) or as a part thereof. In particular, the sensor element or PCB can be connected directly to the test object.

Vorteilhaft ist das Sensorelement oder PCB berührungslos mit dem Testobjekt verbunden. The sensor element or PCB is advantageously connected to the test object without contact.

Bevorzugt umfasst die Anordnung eine Einrichtung, insbesondere zusätzliche Induktivitäten, zur Abstandsmessung und /oder Kompensation. The arrangement preferably comprises a device, in particular additional inductors, for measuring distance and / or compensation.

Vorteilhafterweise umfasst die Anordnung zur Belastungsmessung eine The arrangement for measuring the load advantageously comprises a

Einrichtung zur Kompensation einer Signalvariation, die bei einer Drehung des Testobjekts auftritt. Insbesondere ist die Einrichtung zur Kompensation von RSN Effekten ausgebildet. Beispielsweise kann dies dadurch erfolgen, dass die Device for compensating a signal variation that occurs when the test object is rotated. In particular, the device is designed to compensate for RSN effects. For example, this can be done in that the

Einrichtung zur Absolutwinkelmessung ausgestaltet ist bzw. eine Device for absolute angle measurement is designed or a

Absolutwinkelmessung in die Messanordnung integriert ist. Absolute angle measurement is integrated in the measuring arrangement.

Bevorzugt umfasst die Magnetfelderzeugungseinrichtung eine Erregerspule und die Magnetfelderfassungseinrichtung umfasst beispielsweise mehrere The magnetic field generating device preferably comprises one excitation coil and the magnetic field detecting device comprises, for example, several

Messspulen. Measuring coils.

Vorteilhaft sind mehrere Sensorelemente und/oder mehrere Messspulen bevorzugt über die gesamte Messfläche des Testobjekts verteilt angeordnet, um das Magnetfeld zu erfassen. A plurality of sensor elements and / or a plurality of measuring coils are advantageously arranged distributed over the entire measuring surface of the test object in order to detect the magnetic field.

Bevorzugt sind die ein oder mehreren Sensorelemente in Leiterplattentechnologie bzw. als PCB gefertigt. Vorteilhafterweise umfasst ein Trägerelement bzw. Träger- PCB Bauteile zur Signalverarbeitung und/oder Induktivitäten. The one or more sensor elements are preferably manufactured in printed circuit board technology or as PCB. A carrier element or carrier PCB advantageously comprises components for signal processing and / or inductors.

Beispielsweise umfasst das Sensorelement mehrlagige, zum Beispiel in For example, the sensor element comprises multi-layer, for example in

Leiterplattentechnologie bzw als PCB gefertigte Spulen, die vorteilhafterweise auf einem in Leiterplattentechnologie gefertigten Trägerelement bzw. Träger-PCB angeordnet sind, beispielsweise durch Auflöten. Insbesondere kann das Testobjekt zumindest zwei sich in Längsrichtung erstreckende, aneinandergrenzende Bereiche mit unterschiedlichen Printed circuit board technology or coils manufactured as PCB, which are advantageously arranged on a carrier element or carrier PCB manufactured in printed circuit board technology, for example by soldering. In particular, the test object can have at least two regions that extend in the longitudinal direction and adjoin one another with different regions

Durchmessern umfassen, wobei zum Beispiel ein oder mehrere Sensorelemente an der freiliegenden, stirnseitigen Fläche des Bereichs mit größerem Durchmesser angeordnet sind. Diameters include, for example, one or more sensor elements are arranged on the exposed end face of the region with a larger diameter.

Gemäß einem weiteren Aspekt schafft die Erfindung ein Verfahren zur Messung einer mechanischen Belastung eines Testobjekts unter Erfassung von According to a further aspect, the invention provides a method for measuring a mechanical load on a test object while detecting

Magnetfeldänderungen, mit den Schritten: Erzeugen eines Magnetfelds in einem Testobjekt mittels einer Magnetfelderzeugungseinrichtung eines Sensorelements; Messen einer Magnetfeldänderung in dem Testobjekt mittels einer Magnetic field changes, comprising the steps of: generating a magnetic field in a test object by means of a magnetic field generating device of a sensor element; Measuring a magnetic field change in the test object using a

Magnetfelderfassungseinrichtung des Sensorelements, wobei das Sensorelement an einer Messfläche des Testobjekts angeordnet ist, die sich mit mindestens einer Richtungskomponente radial und/oder quer zur Längsrichtung des Testobjekts erstreckt. Magnetic field detection device of the sensor element, the sensor element being arranged on a measuring surface of the test object, which extends with at least one directional component radially and / or transversely to the longitudinal direction of the test object.

Bevorzugt ist das Sensorelement an einer stirnseitigen Fläche des Testobjekts angeordnet. The sensor element is preferably arranged on an end face of the test object.

Besonders bevorzugt wird bei dem Verfahren eine erfindungsgemäße Anordnung verwendet. An arrangement according to the invention is particularly preferably used in the method.

Ein Ausführungsbeispiel wird im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigt: An embodiment is explained below with reference to the accompanying drawings. It shows:

Fig. 1 eine schematische seitliche Ansicht eines Teils einer Welle, die einen Fig. 1 is a schematic side view of part of a shaft that a

Teil einer Anordnung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung bildet; Forms part of an arrangement according to a preferred embodiment of the invention;

Fig. 2 eine schematische Darstellung der in Fig. 1 dargestellte Welle mit mehreren Sensorelementen als Ansicht von vorne; und FIG. 2 shows a schematic illustration of the shaft shown in FIG. 1 with a plurality of sensor elements as a view from the front; and

Fig. 3 ein Sensorelement einer Anordnung gemäß einem weiteren Fig. 3 shows a sensor element of an arrangement according to another

Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer schematischen Draufsicht. Anhand der Figuren 1 und 2 wird eine Anordnung 100 zur Messung eines auf ein Testobjekt wirkenden Drehmoments erläutert, die ein bevorzugtes Embodiment of the invention in a schematic plan view. 1 and 2, an arrangement 100 for measuring a torque acting on a test object is explained, which is a preferred one

Ausführungsbeispiel der Erfindung ist. Embodiment of the invention is.

In Fig. 1 ist als Testobjekt 14 eine Welle dargestellt, die in diesem Beispiel zwei Teilbereiche 14a, 14b mit unterschiedlichem Durchmesser umfasst. Die Welle bzw. das Testobjekt 14 erstreckt sich in seiner Längsrichtung L. Die Längsrichtung L ist dabei die axiale Richtung der Welle bzw. des Testobjekts 14. Auf das 1 shows a test object 14, which in this example comprises two sub-areas 14a, 14b with different diameters. The shaft or the test object 14 extends in its longitudinal direction L. The longitudinal direction L is the axial direction of the shaft or the test object 14

Testobjekt 14 wirkt ein Drehmoment D, das links in der Figur durch einen in Umfangsrichtung des Testobjekts 14 verlaufenden Pfeil dargestellt ist. Das als Welle ausgebildete Testobjekt 14 dient zum Übertragen des Drehmoments D entlang der Längsrichtung L. Das Testobjekt 14 ist zumindest bereichsweise, insbesondere an der Oberfläche aus einem Material mit magnetorestriktiven Eigenschaften gebildet, dessen Permeabilität sich unter mechanischer Belastung ändert. Es kann insgesamt einstückig aus einem solchen magnetorestriktiven Material gebildet sein oder an seiner Oberfläche, insbesondere zumindest an der später noch erläuterten Messfläche 15, mit einem solchem magnetorestriktiven Material beschichtet sein. Test object 14 acts on a torque D, which is shown on the left in the figure by an arrow running in the circumferential direction of test object 14. The test object 14 designed as a shaft is used to transmit the torque D along the longitudinal direction L. The test object 14 is formed at least in regions, in particular on the surface, from a material with magnetorestrictive properties, the permeability of which changes under mechanical stress. Overall, it can be formed in one piece from such a magnetorestrictive material or be coated on its surface, in particular at least on the measuring surface 15, which will be explained later, with such a magnetorestrictive material.

Dabei kann das Drehmoment z.B. an einem ersten, z.B. in Fig. 1 links gezeigten Endbereich der Welle eingeleitet werden, welches dann ein Beispiel für eine Krafteinleitungsstelle ist, und an einem zweiten, hier zum Beispiel den in Fig. 1 rechts gezeigten Endbereich abgegriffen werden, welcher dann ein Beispiel für eine Kraftausgangsstelle ist. The torque can e.g. on a first e.g. End region of the shaft shown on the left in FIG. 1, which is then an example for a force introduction point, and tapped at a second end region, shown here for example on the right in FIG. 1, which is then an example for a force output point.

Die Teilbereiche 14a, 14b sind einstückig zueinander ausgebildet. Insbesondere ist das Testobjekt 14 aus einem Stück gebildet. The partial areas 14a, 14b are formed in one piece with one another. In particular, the test object 14 is formed from one piece.

An dem Übergang zwischen den Teilbereichen 14a, 14b ist eine Stufe dargestellt, mit einer sich in Radialrichtung erstreckenden Stufenflanke (bei Bezugszeichen 15 gezeigt). In Fig. 2 ist das als Welle ausgebildete Testobjekt 14 in einer Ansicht von vorne dargestellt, das heißt, die Längsrichtung L bzw. die axiale Richtung des At the transition between the partial areas 14a, 14b, a step is shown, with a step flank extending in the radial direction (shown at reference number 15). In Fig. 2, the test object 14 designed as a shaft is shown in a view from the front, that is, the longitudinal direction L or the axial direction of the

Testobjekts 14 steht hier senkrecht zur Zeichenebene. Test object 14 is here perpendicular to the drawing plane.

An einer Messfläche 15 des Testobjekts 14 sind mehrere Sensorelemente 18 angeordnet. Sie bilden einen Drehmomentsensor 12. Die Sensorelemente 18 haben jeweils eine Magnetfelderzeugungseinrichtung 20, die zum Erzeugen eines Magnetfelds ausgestaltet ist, sowie eine Magnetfelderfassungseinrichtung 22, die zum Erfassen einer Magnetfeldänderung ausgestaltet ist. Die Messfläche 15, an der die Sensorelemente 18 angeordnet sind, ist in diesem Beispiel eine stirnseitige Fläche des Testobjekts 14. A plurality of sensor elements 18 are arranged on a measuring surface 15 of the test object 14. They form a torque sensor 12. The sensor elements 18 each have a magnetic field generating device 20, which is designed to generate a magnetic field, and a magnetic field detecting device 22, which is configured to detect a change in the magnetic field. In this example, the measuring surface 15 on which the sensor elements 18 are arranged is an end surface of the test object 14.

Genauer gesagt ist die Messfläche 15 die freiliegende stirnseitige Fläche des Teilbereichs 14b des Testobjekts 14, der den größeren Durchmesser aufweist. Sie erstreckt sich vom äußeren Rand des Teilbereichs 14a radial nach außen, das heißt in einer radialen Richtung R. In dem gezeigten Beispiel ist die Messfläche durch die Stufenflanke gebildet oder an der Stufenflanke ausgebildet. More precisely, the measuring surface 15 is the exposed front surface of the partial region 14b of the test object 14 which has the larger diameter. It extends radially outward from the outer edge of the partial region 14a, that is to say in a radial direction R. In the example shown, the measuring surface is formed by the step flank or is formed on the step flank.

Drehmomente, die über die Welle 14 übertragen werden, verlaufen in einer Schneckenform in einem 45 Grad Winkel entlang der Welle. Bei einer Torques that are transmitted via the shaft 14 run in a screw shape at a 45 degree angle along the shaft. At a

Veränderung des Wellendurchmessers von einer relativ dünnen zu einer dickeren Stelle des Wellendurchmessers, im vorliegenden Fall von dem Teilbereich 14a zum Teilbereich 14b der Welle 14, übertragen sich die mechanischen Changes in the shaft diameter from a relatively thin to a thicker point in the shaft diameter, in the present case from the partial area 14a to the partial area 14b of the shaft 14, the mechanical are transmitted

Spannungen entlang der stirnseitigen Fläche. Tensions along the face.

Dies ermöglicht die Messung des Drehmoments an der stirnseitigen Fläche, die daher als Messfläche 15 dient. Dabei ist zu beachten, dass der Verlauf der Spannungslinien von der dünneren zur dickeren Wellengeometrie nicht homogen ist und die Spannungen daher mit wachsendem Durchmesser kleiner werden. Daher ist der Drehmomentsensor bevorzugt so gestaltet, dass die Messstelle möglichst nahe an dem minimalen Durchmesser der Welle 14 ist. This enables the measurement of the torque on the end face, which therefore serves as the measuring face 15. It should be noted that the stress lines from the thinner to the thicker shaft geometry are not homogeneous and the stresses therefore become smaller with increasing diameter. The torque sensor is therefore preferably designed such that the measuring point is as close as possible to the minimum diameter of the shaft 14.

Die Messfläche 15 des Testobjekts 14 erstreckt sich in der radialen Richtung R des Testobjekts 14, d.h. radial nach außen (siehe Fig. 1 ). Das heißt, der Flächenvektor A der Messfläche 15 stimmt im Wesentlichen mit der Richtung der Längsachse L des Testobjekts 14 überein. The measuring surface 15 of the test object 14 extends in the radial direction R of the test object 14, ie radially outwards (see FIG. 1). That is, the The area vector A of the measurement area 15 essentially coincides with the direction of the longitudinal axis L of the test object 14.

Es ist aber ebenso möglich, dass die Messfläche 15 leicht schräg oder schräg zur radialen Richtung R des Testobjekts 14 ausgerichtet ist. Das heißt, dass sich eine Richtungskomponente der Messfläche 15 in radialer Richtung R des TestobjektsHowever, it is also possible for the measuring surface 15 to be oriented slightly obliquely or obliquely to the radial direction R of the test object 14. This means that there is a directional component of the measuring surface 15 in the radial direction R of the test object

14 bzw. senkrecht zu dessen Längsachse L erstreckt, während sich eine andere Richtungskomponente der Messfläche 15 in axialer Richtung des Testobjekts 14 bzw. in Richtung dessen Längsachse L erstreckt. Das heißt, mindestens eine Richtungskomponente des Flächenvektors A der Messfläche 15 weist in Richtung des durch das Testobjekt 14 zu übertragenden Drehmoments D bzw. in der Längsrichtung L. 14 or extends perpendicular to its longitudinal axis L, while another directional component of the measuring surface 15 extends in the axial direction of the test object 14 or in the direction of its longitudinal axis L. This means that at least one directional component of the area vector A of the measurement area 15 points in the direction of the torque D to be transmitted by the test object 14 or in the longitudinal direction L.

Bevorzugt beträgt der Winkel zwischen dem Flächenvektor A der Messfläche 15 und der Längsrichtung L des Testobjekts weniger als 60 Grad, mehr bevorzugt weniger als 45 Grad, besonders bevorzugt weniger als 30 Grad, und insbesondere bevorzugt weniger als 15 Grad, weniger als 5 Grad oder auch weniger als 1 Grad. Dieser Winkel bezeichnet somit die Abweichung der Ausrichtung der MessflächeThe angle between the surface vector A of the measuring surface 15 and the longitudinal direction L of the test object is preferably less than 60 degrees, more preferably less than 45 degrees, particularly preferably less than 30 degrees, and particularly preferably less than 15 degrees, less than 5 degrees or else less than 1 degree. This angle therefore denotes the deviation of the alignment of the measuring surface

15 von der radialen Richtung R des Testobjekts 14. 15 from the radial direction R of the test object 14.

Die Magnetfelderzeugungseinrichtung 20 des jeweiligen Sensorelements 18 dient zum Erzeugen eines Magnetfeldes in und insbesondere an der Oberfläche der Welle 14. Sie wird bevorzugt durch eine Erreger- oder Generatorspule 26 gebildet. The magnetic field generating device 20 of the respective sensor element 18 serves to generate a magnetic field in and in particular on the surface of the shaft 14. It is preferably formed by an excitation or generator coil 26.

Die Magnetfelderfassungseinrichung 22 wird bevorzugt durch mehrere Messpulen 28 gebildet. Sie ist zum Erfassen von Änderungen des Magnetfeldes aufgrund des auf die Welle 14 wirkenden Drehmoments D aufgrund des magnetoelastischen Effekts ausgebildet. Für nähere Einzelheiten zu möglichen Ausführungen und Geometrien sowie zu den physikalischen Grundlagen wird auf die eingangs erwähnten Dokumente 01 bis 04 verwiesen. The magnetic field detection device 22 is preferably formed by a plurality of measuring coils 28. It is designed to detect changes in the magnetic field due to the torque D acting on the shaft 14 due to the magnetoelastic effect. For more details on possible designs and geometries as well as the physical basics, please refer to documents 01 to 04 mentioned at the beginning.

Bevorzugt sind die Spulen 26, 28 als Planarspulen ausgebildet. Vorteilhafterweise umgreift jede der Spulen einen Magnetflusskonzentrator, der vorzugsweise einen Ferritkern aufweist. In der in Figur 2 gezeigten Ausführungsform sind die Spulen 26, 28 V-förmig angeordnet, um jeweils ein Sensorelement 18 zu bilden. The coils 26, 28 are preferably designed as planar coils. Each of the coils advantageously encompasses a magnetic flux concentrator, which preferably has one Has ferrite core. In the embodiment shown in FIG. 2, the coils 26, 28 are arranged in a V-shape in order to form a sensor element 18 in each case.

Die Anordnung von Sensorelementen 18 bildet einen Drehmomentmessgeber bzw. Drehmomentsensor 12, der zum Messen des Drehmoments an der Welle 14 eingesetzt wird und derart ausgebildet ist, dass er an einer stirnseitigen Fläche der Welle 14 angeordnet werden kann, welche die Messfläche 15 bildet. The arrangement of sensor elements 18 forms a torque sensor or torque sensor 12, which is used to measure the torque on the shaft 14 and is designed such that it can be arranged on an end face of the shaft 14, which forms the measuring surface 15.

Der Drehmomentsensor 12 ist bevorzugt als PCB (Printed Circuit Board) ausgestaltet bzw. in Leiterplattentechnologie gefertigt. Dabei können die The torque sensor 12 is preferably designed as a PCB (Printed Circuit Board) or manufactured using printed circuit board technology. The

Sensorelemente 18 zum Beispiel auf einer Trägerplatte bzw. Träger-PCB bzw. oder auf mehreren Trägerplatten hergestellt sein. Die Trägerplatte kann zum Beispiel ein Substrat aufweisen, auf dem die Planarspulen sowie der Ferritkern oder Magnetflusskonzentrator nach Methoden der Halbleitertechnik aufgebracht bzw. ausgebildet worden sind. Sensor elements 18 can be produced, for example, on a carrier plate or carrier PCB or on a plurality of carrier plates. The carrier plate can, for example, have a substrate on which the planar coils and the ferrite core or magnetic flux concentrator have been applied or formed using methods of semiconductor technology.

Für Details des PCB ^'s und der Spulen 26, 28 wird auf die Druckschrift WO For details of the PCB ^'s and of the coils 26, 28 is applied to the document WO

2018/019859 A1 und auf die deutschen Patentanmeldungen Nr. 10 2018 108 869.8 und 10 2018 114 785.6 verwiesen 2018/019859 A1 and to German patent applications No. 10 2018 108 869.8 and 10 2018 114 785.6

Das PCB für die stirnseitige Messung des Drehmoments kann direkt auf dem Testobjekt 14 aufgebracht sein, beispielsweise durch Kleben, mittels Schrauben oder allgemein durch Befestigungsmittel. Die Übertragung der von den The PCB for the end-side measurement of the torque can be applied directly to the test object 14, for example by gluing, by means of screws or generally by means of fasteners. The transfer of the from the

Sensorelementen 18 zu einer Auswerteeinheit übertragenen Daten sowie die Spannungsversorgung kann drahtlos bzw. durch drahtloses Laden erfolgen. Sensor elements 18 for data transmitted to an evaluation unit and the power supply can be wireless or by wireless charging.

Ebenso ist es möglich, die Sensorelemente 18 bzw. den Drehmomentsensor 12 nicht berührend anzubringen, das heißt mit einem Abstand zur Messfläche 15. In diesem Fall werden vorteilhafterweise zusätzliche Induktivitäten zur It is also possible not to attach the sensor elements 18 or the torque sensor 12 in a contacting manner, that is to say at a distance from the measuring surface 15. In this case, additional inductances are advantageously used

Abstandsmessung und ggf. Kompensation in die Anordnung integriert, ebenso wie zum Beispiel eine Absolutwinkelmessung, um RSN Effekte (RSN =„Rotational Signal Non-Uniform ity“) zu kompensieren. Hierzu wird im Detail auf die Anordnung bzw. Einrichtung verwiesen, die in der Druckschrift WO 2018/185018 beschrieben ist, auf die hier ausdrücklich Bezug genommen wird und in der auch weitere Details der Spulen gezeigt sind. Distance measurement and, if necessary, compensation are integrated into the arrangement, as is an absolute angle measurement, for example, to compensate for RSN effects (RSN = "Rotational Signal Non-Uniformity"). For this purpose, reference is made in detail to the arrangement or device described in the publication WO 2018/185018 which is expressly referred to here and in which further details of the coils are also shown.

Die Anordnung ist derart, dass die Spulen 20, 22 über die gesamte Messfläche 15 verteilt sind, um das Magnetfeld bzw. dessen Änderung zu erfassen. Dabei wird das Träger PCB, welches zum Beispiel auch Bauteile zur Signalverarbeitung aufnimmt, mit Induktivitäten versehen. Es können auch mehrlagige PCB Spulen auf das Träger PCB aufgebracht bzw. aufgelötet werden. The arrangement is such that the coils 20, 22 are distributed over the entire measuring surface 15 in order to detect the magnetic field or its change. The carrier PCB, which also houses components for signal processing, for example, is provided with inductors. Multi-layer PCB coils can also be applied or soldered onto the carrier PCB.

Die Spulen 20, 22 für die Drehmomentmessung sind so anzuordnen oder zu implementieren, dass sie möglichst maximale Spannungsverläufe innerhalb des Testobjekts 14 sehen bzw. erfassen. Dies ist insbesondere von Vorteil, wenn die Kraftaufnahme auf dem dickeren Teil 14 b der Welle 14, d.h. dem Teil mit dem größeren bzw. relativ großen Durchmesser, nicht homogen ist. The coils 20, 22 for the torque measurement are to be arranged or implemented in such a way that they see or record the maximum possible voltage profiles within the test object 14. This is particularly advantageous if the force absorption on the thicker part 14 b of the shaft 14, i.e. the part with the larger or relatively large diameter is not homogeneous.

Für den Fall, dass der Drehmomentsensor 12 nicht auf der Welle 14 montiert ist und sich nicht mit der Welle 14 dreht, ist es vorteilhaft, dass zum Beispiel bei einer inhomogenen Kraftausleitung möglichst viele kleine Induktivitäten integriert sind, um ein möglichst homogenes Signal zu erhalten. In the event that the torque sensor 12 is not mounted on the shaft 14 and does not rotate with the shaft 14, it is advantageous that, for example in the case of an inhomogeneous force diversion, as many small inductances as possible are integrated in order to obtain a signal that is as homogeneous as possible.

Bei der in Fig. 2 gezeigten Konfiguration der Sensorelemente 18 sind jeweils eine Generatorspule 26 sowie eine erste Messspule A1 und eine zweite Messspule B1 vorgesehen, so dass pro Sensorelement 18 drei Planarspulen vorgesehen sind. In the configuration of the sensor elements 18 shown in FIG. 2, a generator coil 26 as well as a first measuring coil A1 and a second measuring coil B1 are provided, so that three planar coils are provided per sensor element 18.

Figur 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Figure 3 shows a further embodiment of the invention

Anordnung, bei dem das an der Messfläche 15 des Testobjekts angeordnete Sensorelement 18 bzw. die Sensorelemente 18 jeweils eine kreuzförmige bzw. X- förmige Anordnung von Spulen aufweisen. Dabei ist das Sensorelement 18 als Draufsicht gezeigt. Im Übrigen ist die Anordnung zur Drehmomentmessung wie oben unter Bezugnahme auf die Figuren 1 und 2 beschrieben ausgestaltet. Arrangement in which the sensor element 18 arranged on the measuring surface 15 of the test object or the sensor elements 18 each have a cross-shaped or X-shaped arrangement of coils. The sensor element 18 is shown as a top view. Otherwise, the arrangement for torque measurement is configured as described above with reference to FIGS. 1 and 2.

Bei dieser Konfiguration ist in dem jeweiligen Sensorelement 18 ein Paar erster Messspulen A1 , A2 und ein Paar zweiter Messspulen B1 , B2 With this configuration, there is a pair of first measuring coils A1, A2 and a pair of second measuring coils B1, B2 in the respective sensor element 18

vorgesehen, die jeweils gegenüberliegend auf einer Trägerplatte 34 angeordnet sind. In einer zentralen Position zwischen den Messpulen A1 ,provided, each opposite on a support plate 34 are arranged. In a central position between the measuring coils A1,

A2, B1 , B2 ist eine Generatorspule 26 auf der Trägerplatte 34 angeordnet. Sowohl die Generatorspule 26 als auch jede der Messspulen 28 ist als Planarspule ausgebildet. A2, B1, B2, a generator coil 26 is arranged on the carrier plate 34. Both the generator coil 26 and each of the measuring coils 28 are designed as a planar coil.

Nachfolgend wird ein Beispiel für das Verfahren zur Messung einer mechanischen Belastung des Testobjekts 14 unter Bezugnahme auf die Figuren 1 und 2 beschrieben. An example of the method for measuring a mechanical load on the test object 14 is described below with reference to FIGS. 1 and 2.

Bei dem Verfahren wird mittels der Magnetfelderzeugungseinrichtung 20 des Sensorelements 18 ein Magnetfeld in dem Testobjekt 14 erzeugt; mittels der Magnetfelderfassungseinrichtung 22 des Sensorelements 18 wird eine In the method, a magnetic field is generated in the test object 14 by means of the magnetic field generating device 20 of the sensor element 18; by means of the magnetic field detection device 22 of the sensor element 18

Magnetfeldänderung in dem Testobjekt 14 gemessen. Dabei wird bzw. ist das Sensorelement 18 an einer Messfläche 15 des Testobjekts 14 angeordnet ist, die sich mit mindestens einer Richtungskomponente radial zur Längsrichtung L des Testobjekts 14 erstreckt. Magnetic field change measured in the test object 14. The sensor element 18 is or is arranged on a measuring surface 15 of the test object 14, which extends with at least one directional component radially to the longitudinal direction L of the test object 14.

Zur Messung wird das Sensorelement 18 wie oben beschrieben an der stirnseitigen Fläche des Testobjekts 14 angeordnet, die die Messfläche 15 bildet. For the measurement, the sensor element 18 is arranged, as described above, on the front surface of the test object 14, which forms the measurement surface 15.

Die Merkmale und Details der in dem Verfahren verwendeten Sensorelemente 18 wurden ebenfalls oben bereits beschrieben The features and details of the sensor elements 18 used in the method have also already been described above

Insbesondere wird bei dem Verfahren die oben beschriebene Anordnung verwendet. Das Verfahren weist in dem hier beschriebenen Beispiel eines oder mehrere der folgenden weiteren Merkmale auf: In particular, the arrangement described above is used in the method. In the example described here, the method has one or more of the following further features:

- das Sensorelement 18 wird direkt oder berührungslos mit dem Testobjekt 14 verbunden; - The sensor element 18 is connected directly or without contact to the test object 14;

- zur Abstandsmessung und gegebenenfalls Kompensation werden - for distance measurement and compensation if necessary

zusätzliche Induktivitäten verwendet; - Signalvariationen bzw. RSN-Effekte die bei einer Drehung des Testobjekts auftreten, werden kompensiert, wobei bevorzugt eine additional inductors used; - Signal variations or RSN effects that occur when the test object is rotated are compensated, preferably one

Absolutwinkelmessung durchgeführt wird; Absolute angle measurement is carried out;

- die Magnetfelderzeugungseinrichtung 20 umfasst eine Erreger- oder - The magnetic field generating device 20 comprises an exciter or

Generatorspule 26; Generator coil 26;

- die Magnetfelderfassungseinrichtung 22 umfasst mehrere Messspulen 28; - The magnetic field detection device 22 comprises a plurality of measuring coils 28;

- mehrere Sensorelemente 18 bzw. Messspulen 28 werden über die - Several sensor elements 18 or measuring coils 28 are over the

Messfläche 15 des Testobjekts 14 verteilt angeordnet, um das darin generierte Magnetfeld zu erfassen, wobei die Verteilung bevorzugt über die gesamte Messfläche 15 erfolgt; Measuring surface 15 of the test object 14 is arranged in a distributed manner in order to detect the magnetic field generated therein, the distribution preferably taking place over the entire measuring surface 15;

- das Sensorelement 18 ist in Leiterplattentechnologie bzw. als PCB - The sensor element 18 is in printed circuit board technology or as a PCB

gefertigt; manufactured;

- das Sensorelement 18 umfasst Bauteile zur Signalverarbeitung; - The sensor element 18 comprises components for signal processing;

- das Sensorelement 18 umfasst zusätzliche Induktivitäten; - The sensor element 18 includes additional inductors;

- das Sensorelement 18 umfasst mehrlagige, in Leiterplattentechnologie gefertigte Spulen 26, 28; - The sensor element 18 comprises multi-layer coils 26, 28 manufactured in printed circuit board technology;

- das Sensorelement 18 umfasst mehrere Spulen 26, 28, die auf einem in Leiterplattentechnologie gefertigten Trägerelement 34 bzw. Träger-PCB angeordnet sind; - The sensor element 18 comprises a plurality of coils 26, 28 which are arranged on a carrier element 34 or carrier PCB manufactured using printed circuit board technology;

- das Testobjekt 14 umfasst zwei oder mehr sich in Längsrichtung L - The test object 14 comprises two or more in the longitudinal direction L.

erstreckende, aneinandergrenzende Bereiche 14a, 14 b mit extending, adjacent regions 14a, 14b with

unterschiedlichen Durchmessern; different diameters;

- eines oder mehrere Sensorelemente 18 werden an der freiliegenden, one or more sensor elements 18 are attached to the exposed

stirnseitigen Fläche 15 des Bereichs 14b mit größerem Durchmesser angeordnet; face 15 of the region 14b with a larger diameter arranged;

- die Sensorelemente 18 werden an der stirnseitigen Fläche 15 des Bereichs mit größerem Durchmesser 14b möglichst nah an dem Bereich mit geringerem Durchmesserl 4a angeordnet. - The sensor elements 18 are arranged on the end face 15 of the area with a larger diameter 14b as close as possible to the area with a smaller diameter 14a.

Insbesondere sind die Anordnung zur Belastungsmessung, der In particular, the arrangement for load measurement, the

Drehmomentsensor und das Messverfahren zur Erfassung von Torque sensor and the measuring method for the detection of

Magnetfeldänderungen aufgrund des Villari-Effektes, und mehr insbesondere zur magnetoelastischen (=invers magnetorestriktiven) Erfassung von Drehmomenten ausgebildet. Magnetic field changes due to the Villari effect, and more particularly designed for magnetoelastic (= inverse magnetorestrictive) detection of torques.

Bezugszeichenliste: Reference symbol list:

12 Drehmomentsensor 12 torque sensor

14 Welle 14 wave

14a, 14b Teilbereiche 14a, 14b partial areas

15 Messfläche 15 measuring surface

18 Sensorelement 18 sensor element

20 Magnetfelderzeugungseinrichtung 22 Magnetfelderfassungseinrichtung 26 Generatorspule 20 magnetic field generating device 22 magnetic field detecting device 26 generator coil

28 Messspule 28 measuring coil

A1 erste Messspule A1 first measuring coil

B1 zweite Messspule B1 second measuring coil

A2 erste Messspule A2 first measuring coil

B2 zweite Messspule B2 second measuring coil

34 Trägerplatte 34 carrier plate

100 Anordnung zur Belastungsmessung 100 Arrangement for load measurement

A Flächenvektor A area vector

D Drehmoment D torque

L Längsrichtung L longitudinal direction

R radiale Richtung R radial direction

Claims

Ansprüche: Expectations:

1. Anordnung zur Messung einer mechanischen Belastung eines 1. Arrangement for measuring a mechanical load

Testobjekts unter Erfassung von Magnetfeldänderungen, umfassend ein Testobjekt (14), das sich in seiner Längsrichtung L erstreckt, mindestens ein Sensorelement (18), das eine Test object under detection of magnetic field changes, comprising a test object (14) which extends in its longitudinal direction L, at least one sensor element (18), the one

Magnetfelderzeugungseinrichtung (20) zum Erzeugen eines Magnetfelds in dem Testobjekt (14) und eine Magnetfelderfassungseinrichtung (22) zum Messen einer Magnetfeldänderung in dem Testobjekt (14) umfasst, wobei das Sensorelement (18) an einer Messfläche (15) des Testobjekts (14) angeordnet ist, die sich mit mindestens einer Richtungskomponente radial und/oder quer zur Längsrichtung L des Testobjekts (14) erstreckt. Magnetic field generating device (20) for generating a magnetic field in the test object (14) and a magnetic field detection device (22) for measuring a magnetic field change in the test object (14), the sensor element (18) being arranged on a measuring surface (15) of the test object (14) which extends with at least one directional component radially and / or transversely to the longitudinal direction L of the test object (14).

2. Anordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die 2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the

Messfläche (15) eine stirnseitige Fläche des Testobjekts (14) ist. Measuring surface (15) is an end surface of the test object (14).

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass3. Arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that

3.1. das Testobjekt (14) als eine Welle zum Übertragen eines 3.1. the test object (14) as a wave for transmitting a

Drehmoments (D) ausgestaltet ist; und/oder Torque (D) is designed; and or

3.2. die Anordnung zur Messung eines auf das Testobjekt (14) wirkenden Drehmoments (D) ausgestaltet ist; und/oder 3.2. the arrangement is designed to measure a torque (D) acting on the test object (14); and or

3.3. der Flächenvektor (A) der Messfläche (15) eine 3.3. the surface vector (A) of the measuring surface (15) one

Richtungskomponente in Richtung des Vektors des zu übertragenden Drehmoments (D) hat. Direction component in the direction of the vector of the torque to be transmitted (D).

4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch 4. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized

gekennzeichnet, dass characterized that

4.1. das Testobjekt (14) zum Übertragen einer Kraft in seiner 4.1. the test object (14) for transmitting a force in it

Längsrichtung ausgestaltet ist, und/oder Is configured in the longitudinal direction, and / or

4.2. der Flächenvektor der Messfläche (15) eine 4.2. the surface vector of the measuring surface (15) one

Richtungskomponente in Richtung des Vektors der zu übertragenden Kraft hat, und/oder Directional component in the direction of the vector of the force to be transmitted, and / or

4.3. das Testobjekt einstückig oder monolithisch ausgebildet ist; 4.3. the test object is made in one piece or monolithic;

und/oder and or

4.4. das Testobjekt eine Krafteinleitungsstelle zum Einleiten einer 4.4. the test object is a force introduction point for initiating a

Kraft oder eines Drehmoments und eine Kraftausgangsstelle zur Abgabe der Kraft oder des Drehmoments aufweist, die in axialer Richtung oder Längsrichtung des Testobjekts Force or a torque and a force output point for delivering the force or torque, which is in the axial direction or longitudinal direction of the test object

beabstandet sind, wobei die Messfläche an einer Stufenflanke einer Stufe an dem Testobjekt zwischen der are spaced, the measuring surface on a step flank of a step on the test object between the

Krafeinleitungsstelle und der Kraftausgangsstelle angeordnet ist; und/oder Force introduction point and the force output point is arranged; and or

4.5. das Testobjekt einen ersten Bereich mit kleinerem Radius und einen zweiten Bereich mit größerem Radius aufweist, wobei die Bereiche ohne Materialgrenzen dazwischen einstückig oder monolithisch ausgebildet sind, wobei die Messfläche am 4.5. the test object has a first area with a smaller radius and a second area with a larger radius, the areas without material boundaries being formed in one piece or monolithically therebetween, the measuring surface on

Übergang zwischen dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich angeordnet ist. Transition between the first area and the second area is arranged.

5. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch 5. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized

gekennzeichnet, dass das Sensorelement (18) direkt mit dem Testobjekt (14) verbunden ist. characterized in that the sensor element (18) is connected directly to the test object (14).

6. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch 6. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized

gekennzeichnet, dass das Sensorelement (18) berührungslos mit dem Testobjekt (14) verbunden ist. characterized in that the sensor element (18) is connected to the test object (14) without contact.

7. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Abstandsmessung und/oder Kompensation. 7. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized by a device for distance measurement and / or compensation.

8. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Kompensation einer Signalvariation, die bei einer Drehung des Testobjekts (14) auftritt. 8. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized by a device for compensating for a signal variation, the a rotation of the test object (14) occurs.

9. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch 9. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized

gekennzeichnet, dass die Magnetfelderzeugungseinrichtung (20) eine Erregerspule (26) und die Magnetfelderfassungseinrichtung (22) mehrere Messspulen (28) aufweist. characterized in that the magnetic field generating device (20) has an excitation coil (26) and the magnetic field detecting device (22) has a plurality of measuring coils (28).

10. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch 10. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized

gekennzeichnet, dass mehrere Sensorelemente (18) und/oder mehrere Messspulen (28) über die Messfläche (15) des Testobjekts (14) verteilt angeordnet sind, um das Magnetfeld zu erfassen. characterized in that several sensor elements (18) and / or several measuring coils (28) are arranged distributed over the measuring surface (15) of the test object (14) in order to detect the magnetic field.

11. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch 11. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized

gekennzeichnet, dass das Sensorelement (18) in characterized in that the sensor element (18) in

Leiterplattentechnologie gefertigt ist, wobei ein Trägerelement des Sensorelements (18) Bauteile zur Signalverarbeitung und/oder Printed circuit board technology is manufactured, wherein a carrier element of the sensor element (18) components for signal processing and / or

Induktivitäten umfasst. Includes inductors.

12. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch 12. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized

gekennzeichnet, dass das Sensorelement (18) mehrlagige, in characterized in that the sensor element (18) multilayer, in

Leiterplattentechnologie gefertigte Spulen umfasst, die auf einem in Leiterplattentechnologie gefertigten Trägerelement (34) angeordnet sind. Printed circuit board technology comprises coils which are arranged on a carrier element (34) manufactured in printed circuit board technology.

13. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch 13. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized

gekennzeichnet, dass das Testobjekt (14) zumindest zwei sich in characterized in that the test object (14) is at least two in

Längsrichtung erstreckende, aneinandergrenzende Bereiche (14a, 14b) mit unterschiedlichen Durchmessern umfasst, wobei ein oder mehrere Sensorelemente (18) an der freiliegenden, stirnseitigen Messfläche (15) des Bereichs (14b) mit größerem Durchmesser angeordnet sind. Includes regions (14a, 14b) which extend in the longitudinal direction and which have different diameters, one or more sensor elements (18) being arranged on the exposed, front-side measuring surface (15) of the region (14b) with a larger diameter.

14. Verfahren zur Messung einer mechanischen Belastung eines Testobjekts (14) unter Erfassung von Magnetfeldänderungen, mit den Schritten: Erzeugen eines Magnetfelds in einem Testobjekt (14) mittels einer Magnetfelderzeugungseinrichtung (20) eines Sensorelements (18); Messen einer Magnetfeldänderung in dem Testobjekt (14) mittels einer Magnetfelderfassungseinrichtung (22) des Sensorelements (18), wobei das Sensorelement (18) an einer Messfläche (15) des Testobjekts (14) angeordnet ist, die sich mit mindestens einer Richtungskomponente radial und/oder quer zur Längsrichtung (L) des Testobjekts (14) erstreckt. 14. A method for measuring a mechanical load on a test object (14) while detecting changes in the magnetic field, comprising the steps of: generating a magnetic field in a test object (14) by means of a magnetic field generating device (20) of a sensor element (18); Measuring a change in the magnetic field in the test object (14) by means of a magnetic field detection device (22) of the sensor element (18), the sensor element (18) being arranged on a measuring surface (15) of the test object (14) which is radially and / or with at least one directional component. or extends transversely to the longitudinal direction (L) of the test object (14).

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das 15. The method according to claim 14, characterized in that the

Sensorelement (18) an einer stirnseitigen Fläche des Testobjekts (14) angeordnet ist, die die Messfläche (15) bildet. Sensor element (18) is arranged on an end face of the test object (14), which forms the measuring surface (15).

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 15, bei dem eine Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13 verwendet wird. 16. The method according to any one of claims 14 to 15, in which an arrangement according to one of claims 1 to 13 is used.