DE102006000046B4

DE102006000046B4 - Rotationswinkelerfassungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102006000046B4
Application number: DE102006000046.3A
Authority: DE
Inventors: Osamu Shimomura; Tsutomu Nakamura; Kenji Takeda; Takashi Kawashima; Tatsuya Kitanaka; Koichiro Matsumoto; Takao Ban
Original assignee: Denso Corp; Nippon Soken Inc
Current assignee: Denso Corp; Soken Inc
Priority date: 2005-02-03
Filing date: 2006-02-02
Publication date: 2021-06-02
Anticipated expiration: 2026-02-03
Also published as: JP4679358B2; JP2006242939A; DE102006000046A1; US20060170419A1; US7339371B2

Abstract

Rotationswinkelerfassungsvorrichtung miteiner Welle (1), die aus einem magnetischen Material geformt ist,einer Magnetflusserzeugungseinrichtung (3) zur Erzeugung eines Magnetflusses, der von einer ersten Seite zu einer zweiten Seite der Welle (1) in einer Ebene verläuft, die senkrecht zu einer Achse der Welle (1) ausgerichtet ist,einem Magnetsensor (4) zur Erfassung einer Änderung in dem Magnetfluss, undeinem zusätzlichen Magneten (11), der eine Länge in der Richtung der Achse der Welle (1) aufweist, die größer als die Länge der Magnetflusserzeugungseinrichtung (3) in der Richtung der Achse der Welle (1) ist,wobei der Magnetsensor (4) in einem Raum angeordnet ist, der sich von einer äußeren Oberfläche der Welle (1) radial nach außen erstreckt und von einem radialen Umfang der Magnetflusserzeugungseinrichtung (3) radial nach innen zwischen beiden Enden der Welle (1) in der Ebene, die senkrecht zu der Achse der Welle (1) ist, erstreckt,der zusätzliche Magnet (11) in einem Raum angeordnet ist, der sich radial nach innen von einer Bahn des Magnetsensors (4) um die Welle (1) erstreckt, undein Rotationswinkel der Magnetflusserzeugungseinrichtung (3) relativ zu dem Magnetsensor (4) durch Erfassung der Änderung in dem Magnetfluss durch den Magnetsensor (4) erfasst wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine Rotationswinkelerfassungsvorrichtung.
Die Druckschrift DE 102 54 552 A1 offenbart einen Winkelpositionsgeber zur Erfassung der Winkelposition eines um eine Drehachse drehbaren Bauteils, mit einem Magnetring, der koaxial zur Drehachse mit dem Bauteil drehfest verbunden, quer zur Drehachse magnetisiert und an seinem Außenumfang von einem ferromagnetischen äußeren Abschirmring umschlossen ist. Weiterhin ist ein magnetisches Sensorelement vorhanden, das radial innerhalb des Magnetrings ortsfest angeordnet ist. Das drehbare Bauteil ist von einem zur Drehachse koaxial und zum äußeren Abschirmring etwa radial angeordneten ferromagnetischen inneren Abschirmring umschlossen, der wiederum von einem inneren Magnetring umschlossen ist. Dabei ist der innere Abschirmring und der innere Magnetring drehfest mit dem drehbaren Bauteil verbunden und das magnetische Sensorelement in einem zwischen dem äußeren Magnetring und dem inneren Magnetring gebildeten Ringspalt angeordnet. Die Magnetisierung des inneren Magnetrings ist der Magnetisierung des äußeren Magnetrings entgegengesetzt und derart dimensioniert, dass die Magnetflussdichte am Ort des inneren Abschirmrings etwa einer Magnetflussdichte bei nicht vorhandenem inneren Abschirmring entspricht.
Die Druckschrift DE 199 26 895 A2 offenbart eine Messeinrichtung zur Ermittlung der Stellung einer Stellorgans, beispielsweise einer Drosselklappe. Dabei ist ein temperaturbeständiger Hall-Sensor in einem einseitig offenen, runden diametralen Dauermagneten angeordnet ist, welcher über eine Welle mit einem Stellorgan verbunden ist. Dabei wird durch die besondere Gestaltung des Dauermagneten eine bauliche Komponente geschaffen, die eine Beeinflussung weiterer Magnetfelder auf den Hall-Sensor verhindert.
Die Druckschrift DE 196 34 282 A offenbart eine Messvorrichtung zur berührungslosen Erfassung eines Drehwinkels, die einen Rotor und einen Stator aufweist. In der Innenwand des Rotors sind zwei Ringmagnete angeordnet, die gegensinnig ausgerichtete magnetische Polaritäten aufweisen. Im Stator ist in einem schlitzartigen Luftspalt ein Hall-Element angeordnet. Ferner befindet sich in einem zweiten schlitzartigen Luftspalt ein Zusatzmagnet, der im Hall-Element eine Vormagnetisierung erzeugt, so dass der lineare Messbereich keinen Vorzeichenwechsel aufweist.
Die Druckschrift US 3 162 804 A offenbart eine Rotationswinkelerfassungsvorrichtung, bei dem ein Permanentmagnet in einem Rotor vorgesehen ist, wobei Magnetfeldänderungen durch mehrere Hall-Effektgeneratoren erfasst werden.
Herkömmlich erfasst eine Rotationswinkelerfassungsvorrichtung einen Rotationswinkel unter Verwendung einer magnetischen Erfassungsvorrichtung im Umfeld (an der Peripherie) eines rotierenden Magneten (beispielsweise eines Permanentmagneten, eines Permanentmagneten mit einem Joch oder dergleichen), der einen Magnetfluss erzeugt.
13A und 13B zeigen eine Rotationswinkelerfassungsvorrichtung, die eine Welle 1, einen an der Welle 1 angebrachten zylindrischen Magneten 3 und eine magnetische Erfassungsvorrichtung 4 aufweist, die an einem Rotationszentrum des Magneten 3 angeordnet ist, um einen durch den Magneten 3 erzeugten Magnetfluss zu erfassen. Der Magnet 3 ist ein Beispiel für eine Magnetflusserzeugungseinrichtung, und die magnetische Erfassungsvorrichtung 4 weist zwei Magnetsensoren, d.h. einen ersten Magnetsensor 6 und einen Magnetsensor 7 zur Erfassung eines breiten Rotationswinkelbereichs auf. Die ersten und zweiten Magnetsensoren 6 und 7 erfassen den Magnetfluss in einer Ebene, die senkrecht zu der Welle 1 verläuft, und die Sensoren 6 und 7 werden zur Erfassung eines Winkels des Magnetflusses mit einem Winkelintervall von 90° und zur Ausgabe eines Erfassungssignals verwendet.
Die Magnetsensoren 6 und 7 in der Magneterfassungsvorrichtung 4 geben das Erfassungssignal relativ zu dem Magnetfluss in Form einer Sinuskurve und in Form einer Cosinuskurve aus, wobei die Erfassungssignale durch eine Einheit zur inversen trigonometrischen Berechnung (einem Mikrocomputer) derart umgewandelt werden, dass sie eine lineare Charakteristik mit ansteigender Natur in einem Intervall von 180° aufweisen. Die auf diese Weise umgewandelten Erfassungssignale werden für eine Abdeckung von 360° miteinander verbunden. Dieses Verfahren der Rotationswinkelerfassung ist in der japanischen Offenlegungsschrift JP 2003 - 75 108 A offenbart, wobei die in 3A, 3B und 3C gezeigten Diagramme die Sinus-/Cosinuskurven und umgewandelte lineare Ausgänge aus der Erfassungsvorrichtung 4 zeigen.
Jedoch ist der von dem zylindrischen Magneten erzeugte Magnetfluss um die Welle 1 unter dem Einfluss des Magnetismus der Welle 1 verzerrt, wenn die Magneterfassungsvorrichtung 4 der Rotationswinkelerfassungsvorrichtung von dem Rotationszentrum des zylindrischen Magneten 3 entfernt angeordnet ist, wie es in 14A und 14B gezeigt ist. Daher kann der Rotationswinkel nicht korrekt erfasst werden, wenn der Magnetfluss in einem Raum verzerrt wird, der von dem zylindrischen Magneten 3 umgeben ist.
Gemäß einem Versuch zur Vermeidung einer Verzerrung des Magnetflusses weist die in 15A und 15B gezeigte Rotationswinkelerfassungsvorrichtung einem Magneten in einer Scheibenform auf.
In diesem Fall wird der Magnetfluss immer noch unter dem Einfluss der Welle 1 in einer Laufbahn (trace line) α gemäß 16 verzerrt. Die Verzerrung der Richtung des Magnetflusses wird durch Pfeile um einen Punkt β in 16 dargestellt. Als Ergebnis weisen die Erfassungssignale auf den Sensoren 6 und 7 mit Magneterfassungsoberflächen, die auf eine tangentialen Linie und eine normale Linie (senkrechte Linie) der Laufbahn (einem Kreis) α ausgerichtet sind, keine zueinander passende Amplitude auf, wodurch die Größe des Erfassungsfehlers G erhöht wird, wie es in 17 gezeigt ist.
Weiterhin bildet der Magnetfluss in einem Kreis γ ein offenes Magnetfeld in der Nähe der Laufbahn α der Magneterfassungsvorrichtung 4, wie es in 18 gezeigt ist. Das heißt, dass die Richtung des Magnetflusses nicht gleichförmig zu einer gewissen Richtung ausgerichtet ist, wodurch Fehler in dem Erfassungssignal aufgrund eines kleinen Versatzes der Magnetsensoren oder dergleichen erhöht werden. Als Ergebnis leidet ein nomineller (minimaler) Anordnungsversatz der ersten oder zweiten Sensoren 6 und 7 an einem erhöhten Ausmaß der Verzerrung in dem Magnetfluss als dem Fehler in dem Erfassungssignal.
Im Hinblick auf die vorstehend beschriebenen und andere Probleme liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Rotationswinkelerfassungsvorrichtung anzugeben, die den Rotationswinkel selbst dann erfasst, wenn ein Magnetsensor um eine Welle angeordnet ist, die aus einem magnetischen Material geformt ist.
Diese Aufgabe wird durch eine Rotationswinkelerfassungsvorrichtung gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
Genauer weist gemäß der Erfindung eine Rotationswinkelerfassungsvorrichtung zur Erfassung einer Änderung in dem Magnetfluss durch den Magnetsensor einen Magnetsensor auf, der an einer Position in einem Raum zwischen einer äußeren Oberfläche einer Welle und einem Umfang einer Magnetflusserzeugungseinheit zwischen beiden Enden der Welle angeordnet ist. Ein zusätzlicher Magnet ist in einem Raum angeordnet, der sich innerhalb einer ringförmigen Bahn des Magnetsensors um die Welle befindet, um den von der Magnetflusserzeugungseinheit erzeugten Magnetfluss gleichförmig zu verteilen. Auf diese Weise kann der Magnetsensor die Änderung in dem Magnetfluss ohne einen Einfluss der mit dem magnetischen Material hergestellten Welle erfassen, wodurch die Erfassung des Rotationswinkels der Magnetflusserzeugungseinheit relativ zu dem Magnetsensor gewährleistet wird.
Die Rotationswinkelerfassungsvorrichtung kann einen ersten und einen zweiten Magnetsensor zur Erfassung des Magnetflusses aufweisen, die in einer zu der Welle senkrechten Ebene ausgerichtet sind. Der erste Sensor und der zweite Sensor können mit einem Winkel von 90° angeordnet sein. Die zwei Sensoren können im Hinblick auf die Erfassung eines breiten Winkelbereichs komplementär zueinander sein.
Die Magnetpole in dem zusätzlichen Magneten können in entgegengesetzter Richtung zu den Polen der Magnetflusserzeugungseinheit ausgerichtet sein. Auf diese Weise sind Magnetflussvektoren (Intensität und Richtung des von dem Magnetfluss dargestellten Magnetfeldes) gleichförmig verteilt. Als Ergebnis wird ein Positionsversatz zwischen der Magnetflusserzeugungseinheit und dem Magnetsensor die Genauigkeit des Magnetsensors nicht beeinträchtigen.
Weiterhin ist die Kombination der zwei orthogonal (in einem Winkel von 90°) zueinander angeordneten Magnetsensoren und des zusätzlichen Magneten effektiv zur Verhinderung der Richtungsänderung (d.h. Verzerrung) des Magnetflusses um diese Sensoren herum. Daher wird ein Fehler in dem Rotationswinkel aufgrund des Positionsversatzes unterdrückt, weshalb die Genauigkeit des erfassten Winkels verbessert wird.
Weiterhin trägt die Anordnung der Magnetpole in dem zusätzlichen Magneten in entgegengesetzter Richtung zu derjenigen der Magnetflusseinheit zu der Bildung eines Grenzbereichs in einer Abstoßung zu dem Magnetfluss der Magnetflusserzeugungseinheit bei. Auf diese Weise werden Vektoren des Magnetflusses (Intensität und Richtung des Magnetfeldes, die durch den Magnetfluss dargestellt werden) gleichförmig verteilt. Als Ergebnis wird ein Positionsversatz zwischen der Magnetflusserzeugungseinheit und dem Magnetsensor die Genauigkeit des Magnetsensors nicht verschlechtern, wenn der Magnetsensor in einem sich radial nach außen erstreckenden Raum von der Grenzfläche angeordnet ist.
Weiterhin ist die Kombination der zwei Magnetsensoren mit dem Winkel von 90° und dem zusätzlichen Magneten, die in dieselbe Magnetflussrichtung ausgerichtet sind, effektiv, um eine Richtungsänderung des von diesen Sensoren erfassten Magnetflusses zu verhindern. Daher wird ein Fehler in dem Rotationswinkel aufgrund des Positionsversatzes zwischen den zwei Sensoren unterdrückt, weshalb die Genauigkeit des erfassten Winkels verbessert wird.
Die Magnetflusserzeugungseinheit in zylindrischer Form dient zur Bereitstellung eines geschlossenen Magnetfeldes in einem Raum zwischen der Magnetflusserzeugungseinheit und dem zusätzlichen Magneten. Als Ergebnis sind die Vektoren des Magnetflusses (Intensität und Richtung des Magnetfeldes, die durch den Magnetfluss dargestellt werden) für eine verbesserte Genauigkeit des erfassten Winkels hoch genau standardisiert (genormt, einheitlich).
Die Magnetflusserzeugungseinheit kann die Form einer Scheibe annehmen, die am Rotationszentrum senkrecht durch die Welle gehalten wird.
Die zwei Magnetflusserzeugungseinheiten in der Scheibenform lassen Raum für ein Platzieren des Magnetsensors in axialer Richtung an dem Rotationszentrum. Die Magnetpole in jeder der zwei Magnetflusserzeugungseinheiten sind in dieselbe Richtung ausgerichtet. Auf diese Weise bildet der Magnetfluss zwischen den zwei Magnetflusserzeugungseinheiten ein geschlossenes Magnetfeld in einem Bereich zwischen dem Umfang der Scheibe und einer äußeren Oberfläche des zusätzlichen Magneten, wodurch eine genaue Erfassung des Rotationswinkels ermöglicht wird.
Die Magnetflusserzeugungseinheiten können einen Permanentmagneten zur Erzeugung des Magnetflusses verwenden, wobei der Permanentmagnet und der zusätzliche Magnet einstückig in einem Körper geformt sein können. Auf diese Weise kann eine Erhöhung der Kosten für ein zusätzliches Teil und eine zusätzliche Anordnung verhindert werden.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
Die Erfindung ist nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:

1A eine Draufsicht einer Rotationswinkelerfassungsvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
1B eine Seitenansicht mit einem Teilschnitt der Rotationswinkelerfassungsvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,
2 eine schematische Darstellung einer elektronischen Schaltung der Rotationswinkelerfassungsvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,
3A eine Darstellung eines Ausgangssignalverlaufs (Ausgangswellenform) aus Sensoren der Rotationswinkelerfassungsvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,
3B eine Darstellung einer inversen trigonometrischen Berechnung, die an dem Ausgang der Sensoren der Rotationswinkelerfassungsvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel vorgenommen wird,
3C eine Darstellung eines linearen Ausgangs aus den Sensoren nach einem Verbindungsvorgang gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,
4A eine Draufsicht einer Rotationswinkelerfassungsvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,
4B eine Seitenansicht der Rotationswinkelerfassungsvorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel,
5A eine Draufsicht mit einem Teilschnitt der Rotationswinkelerfassungsvorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel,
5B eine Seitenansicht der Rotationswinkelerfassungsvorrichtung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel,
6A eine Querschnittsansicht der Rotationswinkelerfassungsvorrichtung gemäß einer Linie VIa-VIa gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel,
6B eine Seitenansicht der Rotationswinkelerfassungsvorrichtung gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel,
7 eine Darstellung eines Magnetfeldes in einer Ebene, die senkrecht zu einer Achse der Rotationswinkelerfassungsvorrichtung gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel verläuft,
8 eine Darstellung eines Magnetfeldes in einer axialen Ebene der Rotationswinkelerfassungsvorrichtung gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel,
9A eine Querschnittsansicht der Rotationswinkelerfassungsvorrichtung gemäß einer Linie IXa-IXa gemäß dem Stand der Technik,
9B eine Seitenansicht der Rotationswinkelerfassungsvorrichtung gemäß dem Stand der Technik,
10 eine Darstellung des Magnetfeldes in einer Ebene, die senkrecht zu der Achse der Rotationswinkelerfassungsvorrichtung gemäß dem Stand der Technik verläuft,
11A eine Darstellung des Ausgangssignals (Ausgangssignalverlaufs) aus Sensoren mit einem Winkelfehler gegenüber einem Rotationswinkel in der Rotationswinkelerfassungsvorrichtung gemäß dem Stand der Technik,
11B eine Darstellung des Ausgangs aus Sensoren mit einem Winkelfehler gegenüber dem Rotationswinkel der Rotationswinkelerfassungsvorrichtung gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel,
12A eine Darstellung eines Winkelfehlers gegenüber dem relativen Versatz in x-/y-/z-Richtung gemäß dem Stand der Technik,
12B eine Darstellung des Winkelfehlers gegenüber dem relativen Versatz in x-/y-/z-Richtung gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel,
13A eine Draufsicht einer Rotationswinkelerfassungsvorrichtung gemäß einem ersten Stand der Technik,
13B eine Seitenansicht mit einem Teilquerschnitt der Rotationswinkelerfassungsvorrichtung gemäß dem ersten Stand der Technik,
14A eine Draufsicht einer Rotationswinkelerfassungsvorrichtung gemäß einem zweiten Stand der Technik,
14B eine Seitenansicht mit einem Teilquerschnitt der Rotationswinkelerfassungsvorrichtung gemäß dem zweiten Stand der Technik,
15A eine Draufsicht einer Rotationswinkelerfassungsvorrichtung gemäß einem dritten Stand der Technik,
15B eine Seitenansicht mit einem Teilquerschnitt der Rotationswinkelerfassungsvorrichtung gemäß dem dritten Stand der Technik,
16 eine Darstellung eines Magnetfeldes in einer Ebene, die senkrecht zu der Achse der Rotationswinkelerfassungsvorrichtung gemäß dem dritten Stand der Technik verläuft,
17 eine Darstellung des Ausgangssignalverlaufs (Ausgangswellenform) aus den Sensoren der Rotationswinkelerfassungsvorrichtung gemäß dem dritten Stand der Technik, und
18 eine Darstellung des Magnetfeldes in einer axialen Ebene der Rotationswinkelerfassungsvorrichtung gemäß dem dritten Stand der Technik.

Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Eine Rotationswinkelerfassungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet eine Magnetflusserzeugungseinheit zur Erzeugung eines Magnetflusses in einer Ebene, die senkrecht zu einer Welle der Rotationswinkelerfassungsvorrichtung verläuft, und einen Magnetsensor zur Erfassung einer Änderung in dem Magnetfluss. Die Magnetflusserzeugungseinheit und der Magnetsensor drehen sich relativ zueinander um die Welle. Die Magnetflusserzeugungseinheit nimmt eine Form an, die sich allgemein von einer äußeren Oberfläche der mit einem magnetischen Material hergestellten Welle der Rotationswinkelerfassungsvorrichtung sich radial nach außen erstreckt, und der Magnetsensor ist in einem Raum zwischen der äußeren Oberfläche der Welle und einem Umfang der Magnetflusserzeugungseinheiten zwischen beiden Enden der Welle angeordnet. Ein zusätzlicher Magnet wird zur gleichförmigen Anordnung der Richtung des von der Magnetflusserzeugungseinheit erzeugten Magnetflusses in einem Raum verwendet, der näher an der Welle als an dem Magnetsensor liegt.
Erstes Ausführungsbeispiel
Ein erstes Ausführungsbeispiel für die Rotationswinkelerfassungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf 1A bis 3 beschrieben.
1A, 1B und 2 zeigen eine Draufsicht, eine Seitenansicht mit einem Teilquerschnitt und eine schematische Darstellung einer elektrischen Schaltung der Rotationswinkelerfassungsvorrichtung.
In der nachstehenden Beschreibung sind die X-Achse und die Y-Achse orthogonal zueinander in einer Ebene angeordnet, die senkrecht zu der Welle verläuft und ist die Z-Achse parallel zu der Welle ausgerichtet.
Die Rotationswinkelerfassungsvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel weist eine Welle 1 (gemäß diesem Beispiel ein rotierendes Teil), einen zylindrischen Magneten 3, der fest an der Welle 1 unter Verwendung eines Stützteils 2 angeordnet ist, und eine Magneterfassungsvorrichtung 4 sowie eine Winkelberechnungseinheit 5 auf, die beide an einem (in der Zeichnung nicht dargestellten) Teil angeordnet sind, das sich relativ zu der Welle 1 dreht (beispielsweise eine Schaltungsplatine oder dergleichen, die beispielsweise an bzw. in einem Gehäuse angeordnet ist).
Die Welle 1 nimmt eine zylindrische Form auf, und ist mit einem magnetischen Material (beispielsweise Eisen oder dergleichen) hergestellt. Die Welle 1 kann beispielsweise mit einer Drosselklappe eines Drosselklappenöffnungssensors zur Erfassung eines Rotationswinkels sich drehen.
Das Stützteil 2 nimmt die Form einer Scheibe an, die mit einem nichtmagnetischen Material wie Harz oder dergleichen hergestellt ist, und ist fest an der Welle 1 mit einem zusätzlichen Magneten 11 an einem inneren Umfang angeordnet, um den zylindrischen Magneten 3 an der Welle 1 an einem äußeren Umfang radial zu stützen.
Der Magnet 3 ist ein Permanentmagnet in einer zylindrischen Form mit einer gleichförmigen Dicke, und ist fest an der Welle 1 angeordnet, wobei dessen zylindrische Achse auf die Z-Achse (d.h. mit der Welle 1) ausgerichtet ist, in dem das Stützteil 2 zur einstückigen Rotation mit der Welle 1 verwendet wird. Das heißt, dass die Achse des Magneten mit der Z-Achse zusammenfällt.
Der Magnet 3 erzeugt einen Magnetfluss in einer Richtung, die senkrecht zu der Z-Achse verläuft. Die Richtung des Magnetflusses ist durch einen gestrichelten Pfeil dargestellt, der in der Darstellung gemäß 1A nach links zeigt. In diesem Fall ist die Richtung in der Richtung der X-Achse ausgerichtet.
Die Magneterfassungsvorrichtung 4 ist fest in einem Raum angeordnet, der von dem Magneten 3 umgeben ist, und weist einen ersten Magnetsensor 6 und einen zweiten Magnetsensor 7 auf, wie es in 2 dargestellt ist. Der erste Magnetsensor 6 und der zweite Magnetsensor 7 erfassen jeweils den Magnetfluss in orthogonal zueinander unterschiedlichen Richtungen, d.h. beispielsweise in den Richtungen der X-Achse und der Y-Achse. In diesem Fall sind der erste Sensor 6 und der zweite Sensor 7 in einem einzelnen Chipteil bzw. einem einzelnen Baustein implementiert.
Der erste Sensor 6 weist ein Hall-Element 6a zur Erzeugung eines Ausgangs relativ zu der Richtung und der Dichte des Magnetflusses auf, der eine Magnetflusserfassungsoberfläche des Elementes 6a durchdringt. Der Ausgang aus dem Element 6a wird durch einen Verstärker 6b verstärkt. Der Verstärker 6b ist in dem Sensor 6 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel angeordnet. Der Verstärker 6b kann jedoch stattdessen getrennt von dem Sensor 6 angeordnet sein.
Der zweite Sensor 7 weist denselben Aufbau wie der erste Sensor 6 auf. Das heißt, dass der Sensor 7 einen Ausgang relativ zu dem Magnetfluss erzeugt und ein zweites Hall-Element 7a als auch einen Verstärker 7b aufweist. Der Verstärker 7b kann einstückig in dem Sensor 7 angeordnet sein, oder kann stattdessen auch getrennt von dem Sensor 7 entfernt angeordnet sein.
Die Magnetflusserfassungsoberfläche des ersten Hall-Elementes 6a ist auf die X-Achse ausgerichtet, und die Magnetflusserfassungsoberfläche des zweiten Hall-Elementes 7a ist gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel auf die Y-Achse ausgerichtet. Das heißt, dass der erste Sensor 6 und der zweite Sensor 7 in einer Umgebung innerhalb des Umfangs des Magneten 3 unter Verwendung eines Befestigungsteils angeordnet sind.
Auf diese Weise entsprechen der Ausgang aus dem ersten Sensor 6 und der Ausgang aus dem zweiten Sensor 7 jeweils der Erfassung des Magnetflusses durch orthogonal versetzte Sensoren. Das heißt, dass die Ausgangskurve aus dem Sensor 6 die Form einer Sinuskurve A gemäß 3A annimmt und dass die Ausgangskurve aus dem Sensor 7 die Form einer Cosinuskurve B gemäß 3A annimmt.
Die Winkelberechnungseinheit 5 führt einen Winkelberechnungsvorgang aus. Das heißt, dass die Berechnungseinheit 5 die Sinuskurve A aus dem Sensor 6 und die Cosinuskurve B aus dem Sensor 7 in einen linearen Ausgang C gemäß 3B durch eine inverse trigonometrische Berechnung (d.h. tan θ = sin θ/cos θ zu θ = tan^-1(sine/cose) bzw. θ = arctan(sinθ/cosθ)) bei einem Intervall von 180° umwandelt. Die Berechnungseinheit 5 führt weiterhin eine Berechnung zur Umwandlung des Ausgangs C in einen linearen Ausgang D (einen analogen Ausgang) in einem Bereich von 360° durch, wie es in 3C gezeigt ist.
Die Richtung des Magnetflusses an der Position des Magnetsensors 4 zwischen beiden Enden der Welle 1 wird unter dem Einfluss der mit einem magnetischen Material hergestellten Welle 1 gestört. Die Rotationswinkelerfassungsvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendet den zusätzlichen Magneten 11, der die Welle 1 in einem Raum innerhalb des Magnetsensors 4 abdeckt. Auf diese Weise ist der Magnetsensor 4 zwischen dem Magneten 3 und dem zusätzlichen Magneten 11 positioniert, wodurch dieser vor dem Einfluss der Welle 1 geschützt ist, der die Richtung des Magnetflusses stört, wobei die Verteilung des Magnetflusses zwischen diesen Magneten gleichförmig gemacht wird.
Der zusätzliche Magnet 11 weist die Form eines Zylinders mit einer gleichförmigen Dicke um die Welle 1 in einem Raum innerhalb von den Sensoren 4 auf. Die Achse des Magneten 11 und die Achse der Welle 1 sind zueinander ausgerichtet, und der Magnet 11 und die Achse 1 drehen sich einstückig. Das heißt, dass sich der Magnet 3 und der Magnet 11 einstückig drehen. Weiterhin fällt das Zentrum des Magneten 11 in einer Ebene senkrecht zu der Z-Achse allgemein mit dem Zentrum des Magneten 3 in der Ebene senkrecht zu der Z-Achse zusammen.
Der zusätzliche Magnet 11 gemäß diesem Ausführungsbeispiel weist eine Länge auf, die größer als diejenige des Magneten 3 in Z-Achsenrichtung ist. Jedoch kann die Länge des Magneten 11 gleich oder kleiner als die Länge des Magneten 3 in der Z-Achse sein.
Der zusätzliche Magnet 11 weist Magnetpole auf, die invers zu denjenigen des Magneten 3 positioniert sind. Das heißt, dass ein N-Pol des zusätzlichen Magneten 11 einem S-Pol des Magneten 3 zugewandt ist, und dass der S-Pol des zusätzlichen Magneten 11 dem N-Pol des Magneten 3 zugewandt ist, wobei der Magnetfluss auf die gestrichelten Pfeilen in der Darstellung gemäß 1a ausgerichtet ist.
Der Magnetfluss ist gleichförmig mit einer Genauigkeit verteilt, da er in einem geschlossenen Magnetfeld zwischen dem Magneten 3 und dem Magneten 11 geformt ist. Weiterhin sind Vektoren, die die Intensität und die Richtung des Magnetfeldes zwischen den zwei Magneten 3 und 11 darstellen, gleichförmig verteilt. Daher ist der Magnetsensor 4 in einem Raum zwischen den Magneten 3 und 11 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung angeordnet.
Die Rotationswinkelerfassungsvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel kann unter Verwendung der zwei Sensoren 6 und 7 die Rotation in einem Bereich erfassen, der größer als 180° ist. Jedoch kann einer der zwei Sensoren 6 und 7 entfallen, wenn der erforderliche Bereich der Rotationserfassung kleiner als 180° ist.
Die ersten und zweiten Sensoren 6 und 7 sind gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel auf einem Chip angeordnet. Jedoch können die zwei Sensoren 6 und 7 getrennt auf unterschiedlichen Chips angeordnet sein. Selbst in diesem Fall beeinträchtigt ein Positionsversatz von zumindest einem der zwei Sensoren 6 und 7 die von diesen Sensoren erfasste Richtung des Magnetflusses nicht, wodurch gewährleistet wird, dass der Ausgang aus den zwei Sensoren 6 und 7 dieselbe Amplitude aufweist.
Zweites Ausführungsbeispiel
Nachstehend ist ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 4a und 4b beschrieben. Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Teile, wie sie gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel dargestellt sind.
Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel wird der Magnet 3 in einer Scheibenform anstelle der gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel verwendeten zylindrischen Form verwendet. Der Permanentmagnet 3 weist die Form einer Scheibe mit einer konstanten Dicke auf. Das Zentrum des Magneten 3 fällt mit dem Zentrum (d.h. der Z-Achse) der Welle 1 zusammen, und ein innerer Umlauf des Magneten 3 ist direkt an die Welle 1 angebracht. Daher dreht sich der Magnet 3 einstückig mit der Welle 1.
Die Magnetpole des Magneten 3 sind auf eine Linie ausgerichtet, die senkrecht zu der Z-Achse verläuft. Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ist der Magnetfluss auf einen gestrichelten Pfeil in 4a mit der Unterstützung des zusätzlichen Magneten 11 ausgerichtet, der direkt an die Welle 1 in einem inneren Raum angebracht ist, der sich von dem Magnetsensor 4 zu der Welle 1 hin erstreckt. Der Magnetfluss ist in einem geschlossenen Magnetfeld zwischen den Magneten 3 und 11 geformt, wodurch er vor dem Einfluss der mit dem magnetischen Material hergestellten Welle 1 geschützt ist und gleichförmig in dem Raum mit dem Magnetsensor 4 verteilt ist.
Der zusätzliche Magnet 11 weist die Form eines Zylinders auf, der in dem Raum innerhalb des Magnetsensors 4 mit einer konstanten radialen Dicke angeordnet ist. Die Welle 1 und der Magnet 11 drehen sich einstückig miteinander, wobei deren Mittelpunkte im selben Punkt übereinstimmen.
Bei dem zusätzlichen Magnet 11 sind die Magnetpole in dieselbe Richtung wie gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ausgerichtet. Der Magnetfluss wird in derselben Weise wie gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben gleichmäßig verteilt, da das Magnetfeld zwischen dem Magneten 3 und dem Magneten 11 geschlossen ist. Der Magnetsensor 4 ist in dem Raum angeordnet, der sich von der äußeren Oberfläche des Magneten 3 zu dem Umfang des Magneten 11 nach außen erstreckt.
Die Rotationswinkelerfassungsvorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel kann den Rotationswinkel selbst dann erfassen, wenn die Position der Magneterfassungsvorrichtung 4 zu einem gewissen Ausmaß verlagert ist. Dies liegt daran, dass der von den Sensoren 6 und 7 erfasste Magnetfluss durch die Änderung der Positionen dieser Sensoren 6 und 7 nicht beeinträchtigt wird. Auf diese Weise kann der Rotationswinkel unter Verwendung der Erfassungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung mit hoher Genauigkeit erfasst werden. Gleichzeitig kann der Ausgang der Sensoren 6 und 7 auf einem Pegel derselben Intensität beibehalten werden, um dieselbe Amplitude für die Erfassung des Rotationswinkels zu haben.
Der zusätzliche Magnet 11 ist einstückig mit dem Magneten 3 geformt, wodurch die Kosten für erforderliche Teile und den Zusammenbau verringert werden. Der zusätzliche Magnet 11 kann getrennt zur Befestigung an den Magneten 1 vorbereitet werden.
Drittes Ausführungsbeispiel
Nachstehend ist ein drittes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 5a und 5b beschrieben. In dem dritten Ausführungsbeispiel bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Teile wie gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
Gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel sind zwei Magnete 3 in Scheibenform anstelle der gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel verwendeten zylindrischen Form verwendet. Zwei der Permanentmagnete 3 weisen dieselbe konstante Dicke und dieselbe magnetische Intensität mit denselben Ausmaßen auf. Das Zentrum der Magneten 3 fällt mit dem Zentrum (d.h. der Z-Achse) der Welle 1 zusammen, und ein innerer Umlauf der Magnete 3 sind direkt mit der Welle 1 mit einer dazwischen angeordneten vorbestimmten Raumgröße angebracht. Die Magnete 3 drehen sich einstückig mit der Welle 1, die mit dem magnetischen Material hergestellt ist.
Der zusätzliche Magnet 11 weist die Form eines Zylinders auf, der in dem Raum innerhalb von dem Magnetsensor 4 mit einer konstanten radialen Dicke angeordnet ist. Die Welle 1 und der Magnet 11 drehen sich einstückig miteinander, wobei deren Mittelpunkte an demselben Punkt zusammenfallen. Die Magnetpole des Magneten 11 sind invers zu der Anordnung der Pole in dem Magneten 3 angeordnet.
Aufgrund des Aufbaus des zusätzlichen Magneten 11 wird der Magnetfluss gleichförmig in derselben Weise wie gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben verteilt, da das Magnetfeld zwischen den zwei Magneten 3 und dem Magneten 11 geschlossen ist. Der Magnetsensor 4 ist in dem Raum angeordnet, der sich von der äußeren Oberfläche des Magneten 3 zu dem Umfang des Magneten 11 nach außen erstreckt. Weiterhin sind Vektoren, die die Intensität und die Richtung des Magnetfeldes zwischen den zwei Magneten 3 und dem Magneten 11 wiedergeben, in der Mitte zwischen den zwei Magneten 3 in Z-Achsenrichtung und in der Mitte zwischen der äußeren Oberfläche des Magneten 11 und dem Umfang des Magneten 3 gleichförmig verteilt. Daher ist der Magnetsensor 4 in dem durch diese Grenzen definierten Raum in dessen Mitte angeordnet.
Die Rotationswinkelerfassungsvorrichtung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel kann den Rotationswinkel selbst dann erfassen, wenn die Position der Magneterfassungsvorrichtung 4 zu einem gewissen Ausmaß verlagert ist, wie es die Erfassungsvorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel kann. Dies liegt daran, dass der Magnetfluss zu einem höheren Ausmaß als gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel gleichmäßig und dicht verteilt ist. Auf diese Weise kann der Rotationswinkel mit hoher Genauigkeit durch Verwendung der Erfassungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung erfasst werden. Gleichzeitig kann der Ausgang der Erfassungsvorrichtung erhöht werden.
Der zusätzliche Magnet 11 ist einstückig mit dem Magneten 3 geformt, wodurch Kosten für erforderliche Teile und den Zusammenbau verringert werden. Der zusätzliche Magnet 11 und der Magnet 3 können zur Befestigung einer Welle 1 getrennt vorbereitet werden.
Viertes Ausführungsbeispiel
Nachstehend ist ein viertes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 6A bis 12A beschrieben.
Gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel sind die Magnetpole in dem zusätzlichen Magneten 11 in derselben Richtung wie die Pole in dem Magneten 3 angeordnet, wie es in 6A gezeigt ist.
Das vierte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist unter Verwendung einer ähnlichen Technik als Basis beschrieben. Die ähnliche Technik ist unter Bezugnahme auf 9a bis 12A beschrieben. Die ähnliche Technik weist eine Form auf, bei der der zusätzliche Magnet 11 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel entfällt, wie es in 9a und 9b gezeigt ist. Genauer weist die ähnliche Technik zwei Magnetringe 3 mit demselben Durchmesser/Dicke/magnetische Intensitäten auf. Die zwei Magnetringe 3 sind an der mit dem magnetischen Material hergestellten Welle 1 fest mit einem vorbestimmten dazwischen angeordneten Raum angeordnet. Die Magnetpole in den zwei Magnetringen 3 sind in derselben Richtung wie die durch Pfeile in 9a gezeigt angeordnet.
Auf diese Weise ist ein geschlossenes Magnetfeld mit Magnetvektoren, die auf radiale Richtungen ausgerichtet sind, zwischen den zwei Magnetringen 3 in der Z-Richtung gebildet. Der Magnetsensor 4 ist in dem Raum zwischen den zwei Magnetringen mit dem geschlossenen Magnetfeld angeordnet.
Die Rotationswinkelerfassungsvorrichtung gemäß dem vorstehend beschriebenen Beispiel soll in dem Raum mit dem Magnetsensor 4 eine Robustheit aufweisen.
Jedoch ist der Magnetfluss in dem Raum zwischen den zwei Magnetringen nicht frei von dem Einfluss der Welle 1, wie es in 10 an einem Punkt β an einer kreisförmigen Bahn α der Magneterfassungsvorrichtung 4 gezeigt ist. Als Ergebnis passen die Amplituden des ersten Sensors 6 und des zweiten Sensors 7 nicht zueinander, wie es in 11A gezeigt ist. Das heißt, dass ein Fehler G in der Rotationswinkelerfassung ansteigt.
In diesem Fall sind (1) eine elektrische Korrektur der Amplitude des Ausgangs und/oder (2) präzises Neigen der Magnetflusserfassungsvorrichtung des Hall-Elements eines der Sensoren 6 und 7 mögliche Lösungen zur Anpassung der Amplitude des Ausgangs aus den zwei Sensoren 6 und 7. Jedoch sind beide Lösungen zu kompliziert für eine tatsächliche Umsetzung.
Weiterhin erhöht der Einfluss der Welle 1 den Erfassungsfehler G des Rotationswinkels in der Magneterfassungsvorrichtung 4 (den ersten und zweiten Sensoren 6 und 7), die durch einen Positionsversatz beim Zusammenbau oder dergleichen verursacht wird. Der Einfluss der Welle 1 ist in der Darstellung gemäß 12A gezeigt.
Gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel werden die Nachteile der ähnlichen Technik dadurch überwunden, dass eine ähnliche Struktur wie gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel angewandt wird. Das heißt, dass die Rotationswinkelerfassungsvorrichtung gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel zwei Magnetringe 3 aufweist, die an der Welle 1 angeordnet sind, wobei der zusätzliche Magnet 11 dazwischen angeordnet ist. Der Unterschied zwischen dem dritten Ausführungsbeispiel und dem vierten Ausführungsbeispiel besteht in der Anordnung der Magnetpole in den zwei Magnetringen 3 und dem zusätzlichen Magneten 11. Das heißt, dass die Pole in den Magnetringen 3 und dem Magneten 11 in derselben Richtung angeordnet sind, wie es in 6A und 6B gezeigt ist.
Die Anordnung der Magnetpole in der vorstehend beschriebenen Weise erzeugt die Wirkung, dass die Vektoren, die die Richtungen und Intensitäten des Magnetfeldes darstellen, in einem Raum außerhalb einer Grenze gleichförmig gemacht werden, die in abstoßender Weise durch den Magnetfluss aus den zwei Magnetringen 3 gebildet wird, wie es in 7 und 8 gezeigt ist. Daher ist der Raum außerhalb der Grenze frei von dem Einfluss der Welle 1. Als Ergebnis wird der Einfluss der Welle 1 an dem Punkt β in 10 an einem Punkt β' in 7 aufgrund der Verwendung des zusätzlichen Magneten 11 entfernt, wodurch ermöglicht wird, dass der Fehler G in der Rotationswinkelerfassung auf der Grundlage der zueinander passenden Amplituden der Ausgänge aus den Sensoren 6 und 7 nominell (minimal) ist, wie es 11B gezeigt ist.
Weiterhin führt die Entfernung des Einflusses der Welle 1 in einem Raum y, der für die Magneterfassungsvorrichtung 4 reserviert ist, wie es in 8 gezeigt ist, zu einer Erzeugung von zueinander passenden Magnetvektoren, weshalb die Fehler in der Rotationswinkelerfassung gegenüber eines Positionsversatzes bei einem Zusammenbau oder dergleichen in den x-/y-/z-Richtungen derart verringert werden, dass sie, wie es 12A gezeigt ist, nominell (minimal) sind.
Weiterhin ist der zusätzliche Magnet 11 einstückig mit dem Magneten 3 geformt, wodurch Kosten erforderlicher Teile und für den Zusammenbau verringert werden. Der zusätzliche Magnet 11 kann getrennt zur Befestigung an der Welle 1 vorbereitet werden.
Weiterhin sind die ersten und zweiten Sensoren 6 und 7 gemäß den ersten bis vierten Ausführungsbeispielen in einem Chip (Baustein) als die Magneterfassungsvorrichtung 4 implementiert. Auf diese Weise wird die Kompaktheit der Sensoren 6 und 7 erhöht als auch Kosten für die Teile verringert.
Weiterhin kann der erste Sensor 6 und der zweite Sensor 7 in einem Winkel von 90° zueinander in der Rotationswinkelerfassungsvorrichtung angeordnet werden, wobei deren Magnetflusserfassungsoberflächen jeweils auf normale (senkrechte) Richtungen (oder Tangentenrichtungen) ausgerichtet sind, um dieselbe Wirkung zu erzielen.
Obwohl die vorliegende Erfindung vollständig im Zusammenhang mit deren bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung beschrieben worden ist, sei bemerkt, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen für den Fachmann deutlich sind.
Beispielsweise kann der Magnet 3 in Kombination mit einem aus einem magnetischen Material hergestellten Joch in der Magnetflusserzeugungseinheit verwendet werden.
Weiterhin können die Magnetpole in dem zusätzlichen Magneten 11 in radialer Richtung für eine feste Anordnung des Magneten 11 anstelle der linearen/inverslinearen Richtungen der Magnetpolanordnung zur einstückigen Rotation mit dem Magneten 3 angeordnet werden.
Außerdem kann die Magneterfassungsvorrichtung 4 mit dem Magneten 3 in einer festen Position gedreht werden, oder können sowohl der Magnet 3 als auch die Magneterfassungsvorrichtung 4 gedreht werden.
Weiterhin können magnetoresistive Elemente (MRE, magnetoresistive elements) oder Magnetsensoren anderer Bauarten anstelle der Hall-Elemente verwendet werden, wie sie gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen als die ersten und zweiten Sensoren 6 und 7 verwendet werden.
Weiterhin kann die Rotationswinkelerfassungsvorrichtung zur Erfassung des Rotationswinkels einer Kurbelwelle, eines Roboterarms oder eines anderen Teils einer Maschine oder dergleichen verwendet werden, anstelle zur Erfassung eines Öffnungswinkels der Drosselklappe, wie es in den vorstehenden Ausführungsbeispielen beschrieben worden ist.
Derartige Änderungen und Modifikationen sind innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung enthalten, wie er durch die beigefügten Patentansprüche definiert ist.
Wie es vorstehend ausführlich beschrieben worden ist, weist eine Rotationswinkelerfassungsvorrichtung zur Erfassung einer Änderung in dem Magnetfluss einen Magnetsensor 4 auf, der in einer Position in einem Raum zwischen einer äußeren Oberfläche einer Welle 1 und einem Umfang der Magnetflusserzeugungseinrichtung 3 angeordnet ist. Ein zusätzlicher Magnet 11 wird in einem Raum, der in einer kreisförmigen Bahn des Magnetsensors 4 um die Welle 1 eingeschlossen ist, zur gleichmäßigen Verteilung des von der Magnetflusserzeugungseinrichtung 3 erzeugten Magnetflusses verwendet.

Claims

Rotationswinkelerfassungsvorrichtung mit einer Welle (1), die aus einem magnetischen Material geformt ist, einer Magnetflusserzeugungseinrichtung (3) zur Erzeugung eines Magnetflusses, der von einer ersten Seite zu einer zweiten Seite der Welle (1) in einer Ebene verläuft, die senkrecht zu einer Achse der Welle (1) ausgerichtet ist, einem Magnetsensor (4) zur Erfassung einer Änderung in dem Magnetfluss, und einem zusätzlichen Magneten (11), der eine Länge in der Richtung der Achse der Welle (1) aufweist, die größer als die Länge der Magnetflusserzeugungseinrichtung (3) in der Richtung der Achse der Welle (1) ist, wobei der Magnetsensor (4) in einem Raum angeordnet ist, der sich von einer äußeren Oberfläche der Welle (1) radial nach außen erstreckt und von einem radialen Umfang der Magnetflusserzeugungseinrichtung (3) radial nach innen zwischen beiden Enden der Welle (1) in der Ebene, die senkrecht zu der Achse der Welle (1) ist, erstreckt, der zusätzliche Magnet (11) in einem Raum angeordnet ist, der sich radial nach innen von einer Bahn des Magnetsensors (4) um die Welle (1) erstreckt, und ein Rotationswinkel der Magnetflusserzeugungseinrichtung (3) relativ zu dem Magnetsensor (4) durch Erfassung der Änderung in dem Magnetfluss durch den Magnetsensor (4) erfasst wird.
Rotationswinkelerfassungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Magnetsensor (4) einen ersten Sensor (6) und einen zweiten Sensor (7) aufweist, und der zweite Sensor (7) senkrecht mit einem Winkel von angenähert 90° in Bezug auf den ersten Sensor (6) im Hinblick auf eine Erfassungsoberfläche für den Magnetfluss positioniert ist.
Rotationswinkelerfassungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine Orientierung eines Paars von Magnetpolen in dem zusätzlichen Magneten (11) umgekehrt zu der Orientierung eines Magnetpolpaars in der Magnetflusserzeugungseinrichtung (3) ausgerichtet ist.
Rotationswinkelerfassungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Orientierung des Magnetpolpaars in dem zusätzlichen Magneten (11) in derselben Richtung wie die Orientierung des Magnetpolpaars in der Magnetflusserzeugungseinrichtung (3) ausgerichtet ist.
Rotationswinkelerfassungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Magnetflusserzeugungseinrichtung (3) die Form eines Zylinders aufweist, der den Magnetsensor (4) umgibt.
Rotationswinkelerfassungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Magnetflusserzeugungseinrichtung (3) die Form einer Scheibe mit einer Rotationsachse aufweist, die senkrecht zu einem ebenen Abschnitt der Scheibe verläuft.
Rotationswinkelerfassungsvorrichtung nach Anspruch 6, wobei an der Welle (1) zwei Magnetflusserzeugungseinrichtungen (3) mit einem dazwischen in der Richtung der Achse der Welle (1) vorhandenen Raum angeordnet sind, die Orientierungen der von den zwei Magnetflusserzeugungseinrichtungen (3) erzeugten Magnetflüssen in dieselbe Richtung ausgerichtet ist, und der Magnetsensor (4) in dem Raum zwischen den zwei Magnetflusserzeugungseinrichtungen (3) angeordnet ist.
Rotationswinkelerfassungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Magnetflusserzeugungseinrichtung (3) ein Permanentmagnet ist, und der Permanentmagnet und der zusätzliche Magnet (11) einstückig als ein Körper gebildet sind.