DE102007031301A1 - Rotating magnetic fields detecting device for e.g. permanently excited direct current motor in motor vehicle, has magnetic field line area partially enclosed between north and south poles of sensor magnets, and sensor arranged in line area - Google Patents
Rotating magnetic fields detecting device for e.g. permanently excited direct current motor in motor vehicle, has magnetic field line area partially enclosed between north and south poles of sensor magnets, and sensor arranged in line area Download PDFInfo
- Publication number
- DE102007031301A1 DE102007031301A1 DE102007031301A DE102007031301A DE102007031301A1 DE 102007031301 A1 DE102007031301 A1 DE 102007031301A1 DE 102007031301 A DE102007031301 A DE 102007031301A DE 102007031301 A DE102007031301 A DE 102007031301A DE 102007031301 A1 DE102007031301 A1 DE 102007031301A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- magnetic field
- sensor
- line area
- sensor magnet
- magnet
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
- G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
- G01D5/142—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices
- G01D5/145—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices influenced by the relative movement between the Hall device and magnetic fields
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P3/00—Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
- G01P3/42—Devices characterised by the use of electric or magnetic means
- G01P3/44—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed
- G01P3/48—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage
- G01P3/481—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage of pulse signals
- G01P3/487—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage of pulse signals delivered by rotating magnets
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
- G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
- G01R33/06—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using galvano-magnetic devices
- G01R33/09—Magnetoresistive devices
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
- H02K11/20—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection for measuring, monitoring, testing, protecting or switching
- H02K11/21—Devices for sensing speed or position, or actuated thereby
- H02K11/215—Magnetic effect devices, e.g. Hall-effect or magneto-resistive elements
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Erfassung eines rotierenden Magnetfelds nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.The The invention relates to a device for detecting a rotating magnetic field according to the preamble of claim 1.
Stand der TechnikState of the art
Um die aktuelle Drehlage des Rotors in Verstellmotoren, beispielsweise bei Wischern in Kraftfahrzeugen oder in elektrisch betätigbaren Lenkantrieben feststellen zu können, werden Einrichtungen zur Erfassung eines rotierenden Magnetfelds eingesetzt, die einen Sensor- bzw. Gebermagneten und einen Magnetfeldsensor zur Detektierung des vom Magneten erzeugten Magnetfelds umfassen. Der Sensormagnet wird mit dem Rotor des Elektromotors drehfest verbunden und läuft daher mit der Drehzahl des Rotors um, wobei das sich periodisch ändernde Magnetfeld von dem Sensor erfasst wird, woraus der aktuelle Drehwinkel des Rotors ermittelt werden kann.Around the current rotational position of the rotor in adjusting motors, for example in wipers in motor vehicles or in electrically operated To detect steering drives, become means for detecting a rotating magnetic field used, the a sensor or encoder magnet and a magnetic field sensor for detecting the magnetic field generated by the magnet. The sensor magnet is rotatably connected to the rotor of the electric motor and runs Therefore, with the rotational speed of the rotor, wherein the periodically changing magnetic field is detected by the sensor, from which the current angle of rotation of the Rotor can be determined.
Als Sensormagnete werden zweipolige magnetisierte Platten aus Ferrit oder NdFeB eingesetzt. Der Sensor ist mit Abstand zu der Magnetoberfläche positioniert und erfasst das von dem rotierenden Sensormagneten erzeugte Magnetfeld, wobei die Amplitude des gemessenen Signals mit zunehmendem Abstand zur Magnetoberfläche stark abfällt, so dass die Relativposition des Sensors einen maßgebenden Einfluss auf die Stärke des ermittelten Signales hat. Aufgrund von Fertigungs- und Bauteiltoleranzen kann die Position des Sensors und damit auch die Amplitude der magnetischen Flussdichte am Ort des Sensors variieren. Um die Änderung der Flussdichte innerhalb tolerabler Grenzen zu halten, muss der Abstand zwischen Sensor und Magnetoberfläche vergrößert werden, da mit zunehmendem Abstand der Abfall der Flussdichte weniger groß ist. Allerdings nimmt hierdurch auch die absolute Stärke des Magnetfeldes ab, so dass empfindlichere Sensoren eingesetzt werden müssen bzw. hochremanente Magnete eingesetzt werden müssen, die jedoch entsprechend teuer sind.When Sensor magnets become bipolar magnetised plates of ferrite or NdFeB. The sensor is positioned at a distance from the magnet surface and detects the magnetic field generated by the rotating sensor magnet, where the amplitude of the measured signal increases with increasing distance to the magnetic surface falls sharply, so that the relative position of the sensor has a decisive influence on the Strength of the detected signal has. Due to manufacturing and component tolerances can determine the position of the sensor and thus the amplitude of the magnetic Flux density at the location of the sensor vary. To the change The flux density must be kept within tolerable limits Distance between sensor and magnetic surface to be enlarged, as increasing Distance the drop in flux density is less large. However, this will take away also the absolute strength of the magnetic field, so that used more sensitive sensors Need to become or highly remanent magnets must be used, however, accordingly are expensive.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung mit einem Sensor- bzw. Gebermagneten und einem zugeordneten Magnetfeldsensor zur Erfassung eines rotierenden Magnetfeldes mit einfachen konstruktiven Maßnahmen möglichst unempfindlich gegenüber Lagetoleranzen des Sensors bezogen auf den Magneten auszubilden. Dies soll in bevorzugter Ausführung mit kostengünstigen Magnetmaterialien und mit geringem Bauraum erzielt werden.Of the Invention is based on the object, a device with a Sensor or encoder magnet and an associated magnetic field sensor for Detection of a rotating magnetic field with simple constructive activities preferably insensitive to Forming tolerances of the sensor relative to the magnet. This should be in a preferred embodiment with low cost Magnetic materials and can be achieved with little space.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.These Task is according to the invention with the Characteristics of claim 1 solved. The dependent claims give expedient further education at.
Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Erfassung eines rotierenden Magnetfeldes ist der Sensor- bzw. Gebermagnet in der Weise ausgebildet, dass zwischen dem Nord- und dem Südpol des Magneten ein freier Magnetlinienraum zumindest teilweise, zweckmäßigerweise aber zumindest in der Ebene der Magnetfeldlinien vollständig eingeschlossen ist. Der Magnetfeldsensor ist in diesem Magnetfeldlinienraum angeordnet, um das Magnetfeld zu sensieren. Diese Ausführung hat im Vergleich zu Ausführungen aus dem Stand der Technik den Vorteil, dass der Sensor nicht mit axialem Abstand oberhalb der Magnetoberfläche angeordnet ist, sondern vielmehr durch die Positionierung im Magnetfeldlinienraum in den Magneten eintauchen und somit im Bereich der größten Flussdichte positioniert werden kann. Dies ermöglicht zum einen die Verwendung von relativen niederremanenten und kostengünstigen Magnetmaterialien wie zum Beispiel Ferrit, mit denen die für die Funktion erforderliche Flussdichte erzeugt werden kann. Zum andern ist das Sensorsystem auch unempfindlicher gegenüber axialen Lagetoleranzen. Im Sensormagnet wird ein im Wesentlichen homogenes, linienförmiges Magnetfeld mit geringer Variation der magnetischen Flussdichte in axialer Richtung erzeugt.at the device according to the invention for detecting a rotating magnetic field is the sensor or Encoder magnet formed in the way that between the north and the South Pole the magnet is a free magnetic line space at least partially, expediently but is completely enclosed at least in the plane of the magnetic field lines. The magnetic field sensor is arranged in this magnetic field line space, to sense the magnetic field. This version has compared to versions from the prior art has the advantage that the sensor is not with axial distance is arranged above the magnetic surface, but rather by the positioning in the magnetic field line space in the Submerge magnets and thus positioned in the region of the largest flux density can be. this makes possible on the one hand, the use of relatively low-handed and cost-effective Magnetic materials such as ferrite, which are used for the function required flux density can be generated. The other is Sensor system also less sensitive to axial position tolerances. The sensor magnet becomes a substantially homogeneous, linear magnetic field with little variation of the magnetic flux density in the axial direction generated.
Ein weiterer Vorteil ist die reduzierte Baulänge der Einrichtung, welche durch die Positionierung des Sensors im Magnetfeldlinienraum innerhalb des Sensormagneten erreicht wird. Insbesondere bei Verwendung von GMR(Giant Magneto Resistance)-Sensoren kann eine deutliche Reduzierung der Baulänge erreicht werden. Es kommt aber auch eine Anwendung der Erfindung auf AMR(anisotroper magnetoresistiver Effekt)-Sensoren in Betracht.One Another advantage is the reduced length of the device, which by positioning the sensor in the magnetic field line space inside the sensor magnet is reached. Especially when using GMR (Giant Magneto Resistance) sensors can be achieved a significant reduction in length. It comes but also an application of the invention to AMR (anisotropic magnetoresistive Effect) sensors into consideration.
Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass die Homogenität des Feldes durch Anpassung der Magnetform und der magnetischen Vorausrichtung gezielt optimiert werden kann. Dies ist insbesondere auch bei der Verwendung von spritzgegossenen, gebundenen Magneten einfach zu realisieren.One Another advantage is that the homogeneity of the field through adaptation the magnet shape and the magnetic pre-alignment are optimized can be. This is especially true when using injection molded, easy to realize bonded magnets.
Der Sensormagnet ist zweckmäßigerweise derart ausgeführt, dass der Magnetfeldlinienraum zumindest in der Ebene, in der sich die Magnetfeldlinien zwischen Süd- und Nordpol erstrecken, vollständig vom Sensormagneten eingeschlossen ist. Dadurch werden Streuverluste reduziert.Of the Sensor magnet is suitably such executed that the magnetic field line space at least in the plane in which the magnetic field lines between South and North Pole, completely from the Sensor magnet is included. This causes scattering losses reduced.
Der Sensormagnet bildet bevorzugt einen Ring, dessen Geometrie insbesondere kreisförmig ist, gegebenenfalls aber auch eine abweichende Geometrieform aufweisen kann, beispielsweise Rechteckform, wofür die Magnetteile mit Plus- und Minuspol jeweils U-förmig ausgebildet sind und zu dem Rechteck zusammengesetzt werden. Die Magnetfeldlinien erstrecken sich innerhalb des Magnetfeldlinienraumes axial zwischen Plus- und Minuspol.The sensor magnet preferably forms a ring whose geometry is in particular circular, but may also have a different geometry shape, for example a rectangular shape, for which the magnet parts with plus and minus poles are each U-shaped and to which Rectangle be assembled. The magnetic field lines extend axially between the plus and minus poles within the magnetic field line space.
Die erfindungsgemäße Einrichtung eignet sich vorteilhaft für einen Einsatz in einem elektrischen Gleichstrommotor, vorzugsweise einem permanenterregten Gleichstrommotor, wobei der Sensormagnet drehfest mit dem Rotor des Elektromotors verbunden ist. Derartige Elektromotoren können in vielfältiger Weise insbesondere in Kraftfahrzeugen oder auch in Werkzeugmaschinen, insbesondere in handgeführten Werkzeugmaschinen eingesetzt werden. Beispielsweise kommt bei einem Einsatz in Kraftfahrzeugen eine Verwendung als Wischermotor, als Stellmotor für die Verstellung der Fahrzeugscheiben oder in elektrischen Lenkantrieben in Betracht.The inventive device is suitable for an insert in a DC electric motor, preferably a permanent magnet DC motor, wherein the sensor magnet rotatably connected to the rotor of the electric motor. such Electric motors can in more diverse In particular in motor vehicles or in machine tools, especially in hand-held Machine tools are used. For example, one comes at a Use in motor vehicles a use as a wiper motor, as Actuator for the adjustment of the vehicle windows or in electric steering drives into consideration.
Der Sensor ist an einem ortsfesten Bauteil gehalten, beispielsweise an einer Leiterplatte bzw. Platine, die weitere elektronische Bauteile enthalten kann. Die Platine bildet den Träger für den Sensor, wobei gegebenenfalls zwischen Sensor und Platine ein zusätzlicher Sockel vorgesehen sein kann, um die axiale Distanz in die Mitte des Magnetlinienraumes zu überwinden.Of the Sensor is held on a stationary component, for example on a circuit board or board, the other electronic components may contain. The board forms the support for the sensor, where appropriate between the sensor and board provided an additional socket may be the axial distance in the middle of the magnetic line space to overcome.
Mit dem erfindungsgemäßen Aufbau des Sensormagneten können Winkelinhomogenitäten des magnetischen Feldes gezielt minimiert bzw. ausgeschlossen werden. Das magnetische Feld im Inneren des Magneten weist eine höhere Homogenität und eine geringere Variation der Axialkomponente der Flussdichte auf als bei Lösungen, die aus dem Stand der Technik bekannt sind.With the structure of the invention of the sensor magnet can Angular inhomogeneities of the magnetic field targeted minimized or excluded. The magnetic field inside the magnet has a higher homogeneity and a less variation of the axial component of the flux density than in solutions, which are known from the prior art.
Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:Further Advantages and expedient designs are the further claims, the figure description and the drawings. Show it:
Die
in den
Anstelle
eines kreisringförmig
ausgebildeten Sensormagneten kommen auch andere Geometrien in Betracht,
bei denen ein Magnetfeldlinienraum zwischen Nord- und Südpol eingeschlossen
ist, beispielsweise zwei U-förmige,
die Pole bildende Magnetteile, die zu einem Rechteck zusammengesetzt werden.
In jedem Fall ist es zweckmäßig, dass
der Magnetfeldlinienraum
Im
Zentrum des Magnetfeldlinienraumes
In
Einbaulage der Einrichtung
Claims (11)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102007031301A DE102007031301A1 (en) | 2007-07-05 | 2007-07-05 | Rotating magnetic fields detecting device for e.g. permanently excited direct current motor in motor vehicle, has magnetic field line area partially enclosed between north and south poles of sensor magnets, and sensor arranged in line area |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102007031301A DE102007031301A1 (en) | 2007-07-05 | 2007-07-05 | Rotating magnetic fields detecting device for e.g. permanently excited direct current motor in motor vehicle, has magnetic field line area partially enclosed between north and south poles of sensor magnets, and sensor arranged in line area |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102007031301A1 true DE102007031301A1 (en) | 2009-01-08 |
Family
ID=40092438
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102007031301A Withdrawn DE102007031301A1 (en) | 2007-07-05 | 2007-07-05 | Rotating magnetic fields detecting device for e.g. permanently excited direct current motor in motor vehicle, has magnetic field line area partially enclosed between north and south poles of sensor magnets, and sensor arranged in line area |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102007031301A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2014106732A3 (en) * | 2013-01-04 | 2015-03-26 | Controlled Power Technologies Ltd | Position sensing system |
-
2007
- 2007-07-05 DE DE102007031301A patent/DE102007031301A1/en not_active Withdrawn
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2014106732A3 (en) * | 2013-01-04 | 2015-03-26 | Controlled Power Technologies Ltd | Position sensing system |
CN104704726A (en) * | 2013-01-04 | 2015-06-10 | 可控动力技术有限公司 | Position sensing system |
KR20150102932A (en) * | 2013-01-04 | 2015-09-09 | 컨트롤드 파워 테크놀로지스 엘티디 | Position sensing system |
JP2016505852A (en) * | 2013-01-04 | 2016-02-25 | コントロールド パワー テクノロジーズ リミテッド | Position sensing system |
CN104704726B (en) * | 2013-01-04 | 2018-07-27 | 联邦墨古尔电力控制有限公司 | Position sensing |
US10110096B2 (en) | 2013-01-04 | 2018-10-23 | Federal-Mogul Controlled Power Limited | Position sensing system |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0807256B1 (en) | Device for measuring the rotation speed or detecting the direction of rotation of a rotary magnetic field | |
DE102007013755B4 (en) | Indicator element for a magnetic rotary encoder | |
EP1607720B1 (en) | Steering angle sensor | |
EP0736183B1 (en) | Device for detecting rotary or angular movements | |
EP1975569B1 (en) | Measuring device for contactless recording of the rotation angle with a magnet sensitive element fitted into a recess of the magnet | |
DE102009051978B4 (en) | Arrangement for angular position detection of a shaft and electric motor | |
EP2350594B1 (en) | Sensor for measuring torque in a steering system | |
WO2013014071A2 (en) | Electric motor having a rotor position magnet | |
EP2338031A2 (en) | Sensor device for measuring the rotational position of a rotating component | |
EP2808983B1 (en) | Encoder for a compact rotary encoder and electric motor with a compact rotary encoder | |
DE102012109787A1 (en) | Steering angle sensor for motor vehicles | |
DE102009019719A1 (en) | Energy-independent magnetic detection arrangement for detecting absolute positions and rotation of e.g. hollow shaft, has magnets arranged on radius of carrier element such that shaft rotation is divided into angular sections | |
DE102010040857B4 (en) | Electronically commutated electric motor with a shielded rotor position sensor | |
DE202008018076U1 (en) | Angle-determining device, in particular for the steering shaft of a motor vehicle | |
EP1256778A1 (en) | Angle sensor | |
DE102007031301A1 (en) | Rotating magnetic fields detecting device for e.g. permanently excited direct current motor in motor vehicle, has magnetic field line area partially enclosed between north and south poles of sensor magnets, and sensor arranged in line area | |
EP1998147B1 (en) | Measuring device for contactless calculation of a rotation angle with radially polarised magnets | |
DE10228663A1 (en) | Arrangement for determining the position of a body | |
DE10123513A1 (en) | Magnetic control unit for a magneto-resistive rotation angle sensor, e.g. for use in motor vehicle sensor technology, has an improved method of manufacture that is economical while providing acceptable tolerances | |
DE10349937B4 (en) | Device for the contactless detection of switching positions in motor vehicle locking systems | |
DE202019100608U1 (en) | Sensor device for detecting the rotational position of a rotating shaft | |
WO2010003801A1 (en) | System for detecting a rotating magnetic field | |
DE102013200931A1 (en) | angle sensor | |
EP2142889B1 (en) | Sensor array comprising a closed magnet and a hall sensor in the neutral zone of the magnet | |
DE102004045810B4 (en) | The magnetic sensor system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R005 | Application deemed withdrawn due to failure to request examination | ||
R005 | Application deemed withdrawn due to failure to request examination |
Effective date: 20140708 |