DE102014208763A1 - Magnet for rotation angle sensor - Google Patents
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Abstract
Ein Magnet (10) für einen Drehwinkelsensor (28) umfasst einen Zentralbereich (12) aus einem Dauermagnetmaterial zum Erzeugen eines Magnetfelds (M), das von einer Sensorkomponente (26) des Drehwinkelsensors (28) erfassbar ist, und einen Befestigungsbereich (16), zum Befestigen des Magneten (10) an einem rotierbaren Bauteil (22), dessen Drehwinkel durch den Drehwinkelsensor (28) erfassbar ist. Der Befestigungsbereich (16) weist eine Mehrzahl von Befestigungsstellen (18) auf, die zur Aufnahme eines Befestigungsmittels (24) ausgeführt sind. Der Befestigungsbereich (16) ist aus dem Dauermagnetmaterial des Zentralbereichs (12) hergestellt.A magnet (10) for a rotation angle sensor (28) comprises a central area (12) of permanent magnet material for generating a magnetic field (M) detectable by a sensor component (26) of the rotation angle sensor (28) and a mounting area (16), for fastening the magnet (10) to a rotatable component (22) whose angle of rotation can be detected by the rotation angle sensor (28). The fastening region (16) has a plurality of attachment points (18) which are designed to receive a fastening means (24). The attachment portion (16) is made of the permanent magnet material of the central portion (12).
Description
Gebiet der Erfindung Field of the invention
Die Erfindung betrifft einen Magneten für einen Drehwinkelsensor, eine Sensoranordnung und ein Herstellverfahren für einen Magneten. The invention relates to a magnet for a rotation angle sensor, a sensor arrangement and a manufacturing method for a magnet.
Hintergrund der Erfindung Background of the invention
Um bei einem rotierbaren Bauteil, wie etwa einer Drosselklappe oder einem Fahrpedal, die aktuelle Stellung erfassen zu können, werden berührungslose Drehwinkelsensoren verwendet, die in der Regel einen am rotierbaren Bauteil befestigten Dauermagneten und einen Magnetfeldsensor umfassen, der das rotierende Magnetfeld detektiert. In order to be able to detect the current position in a rotatable component, such as a throttle or an accelerator pedal, contactless rotation angle sensors are used, which usually comprise a permanent magnet attached to the rotatable component and a magnetic field sensor which detects the rotating magnetic field.
Ein derartiger Magnet kann mit dem rotierbaren Bauteil beispielsweise durch Umspritzen oder Verkleben verbunden werden. Ebenso besteht die Möglichkeit, den Magneten selbst mit einer weiteren Kunststoffkontur zu umspritzen und den Magneten über die Kunststoffkontur beispielsweise durch Ultraschallschweißen oder Heißgaskaltstempeln mit dem rotierbaren Bauteil zu verbinden. Such a magnet can be connected to the rotatable component, for example by encapsulation or gluing. It is also possible to overmold the magnet itself with a further plastic contour and to connect the magnet via the plastic contour, for example by ultrasonic welding or hot gas stamping with the rotatable component.
Zusammenfassung der Erfindung Summary of the invention
Das Umspritzen des Magneten mit Kunststoff stellt einen weiteren Arbeitsschritt dar, der teurer als das Herstellen des Magneten sein kann. Mit der Erfindung kann das Herstellen und Verbauen eines Drehwinkelsensors bei gleichbleibender Qualität verbilligt werden. The encapsulation of the magnet with plastic represents a further step, which can be more expensive than the production of the magnet. With the invention, the manufacture and installation of a rotation angle sensor can be cheapened while maintaining quality.
Diese Vorteile können mit dem Gegenstand der unabhängigen Ansprüche erreicht werden. Weitere Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und aus der folgenden Beschreibung. These advantages can be achieved with the subject matter of the independent claims. Further embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims and from the following description.
Ein Aspekt der Erfindung betrifft einen Magneten für einen Drehwinkelsensor. Der Drehwinkelsensor kann ein berührungsloser Sensor sein, bei dem der Magnet an einem rotierbaren Bauteil axial befestigt ist und ein darüber angeordneter Magnetfeldsensor über einen Luftspalt das rotierende Magnetfeld detektiert. One aspect of the invention relates to a magnet for a rotation angle sensor. The rotation angle sensor may be a non-contact sensor in which the magnet is axially fixed to a rotatable component and an overlying magnetic field sensor detects the rotating magnetic field via an air gap.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst der Magnet einen Zentralbereich aus einem Dauermagnetmaterial zum Erzeugen eines Magnetfelds, das von einer Sensorkomponente des Drehwinkelsensors erfassbar ist und einen Befestigungsbereich, der beispielsweise den Zentralbereich mit einem Ring umgibt, zum Befestigen des Magneten an einem rotierbaren Bauteil, dessen Drehwinkel durch den Drehwinkelsensor erfassbar ist. Insbesondere kann der Magnet einstückig aus einem Dauermagnetmaterial geformt sein. According to one embodiment of the invention, the magnet comprises a central area of permanent magnet material for generating a magnetic field detectable by a sensor component of the rotation angle sensor and a mounting area surrounding, for example, the central area with a ring for fixing the magnet to a rotatable component whose rotation angle can be detected by the rotation angle sensor. In particular, the magnet may be integrally molded from a permanent magnet material.
Der Befestigungsbereich weist eine Mehrzahl von Befestigungsstellen auf, die jeweils zur Aufnahme eines Befestigungspins bzw. eines Niets ausgeführt sind. Durch eine geeignete Kontur des Magneten (die den Befestigungsbereich bereitstellt) kann beispielsweise in Verbindung mit einem Heißgaskaltstempelprozess eine direkte Montage mit dem rotierbaren Bauteil ermöglicht werden. The attachment region has a plurality of fastening points, which are each designed to receive a fastening pin or a rivet. By a suitable contour of the magnet (which provides the mounting area), for example, in connection with a Heißgaskaltstempelprozess direct mounting with the rotatable component can be made possible.
Auch der Befestigungsbereich ist aus dem Dauermagnetmaterial des Zentralbereichs hergestellt, so dass der gesamte Magnet in einem Arbeitsschritt hergestellt werden kann. Der Magnet kann direkt (ohne eine zusätzliche Umspritzung) am rotierbaren Bauteil befestigt werden. Also, the fixing portion is made of the permanent magnet material of the central portion, so that the entire magnet can be manufactured in one operation. The magnet can be attached directly to the rotatable component (without an additional encapsulation).
Durch die direkte Montage kann in Verbindung mit dem günstigen Heißgaskaltstempelprozess die zusätzliche Umspritzung des Magneten entfallen. Die Kontur des Befestigungsbereichs kann dabei so gewählt sein, dass ein Heißgaskaltstempelprozess sicher angewendet werden kann, ohne den Magneten durch die in den Prozessen technisch üblichen Kräfte und Temperaturen zu beschädigen. Due to the direct mounting can be omitted in connection with the favorable Heißgaskaltstempelprozess the additional encapsulation of the magnet. The contour of the attachment area can be chosen so that a hot gas stamping process can be safely applied without damaging the magnet by the forces and temperatures that are technically customary in the processes.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist jede der Befestigungsstellen gabelförmig ausgeführt, mit einer Aufnahme, die von einer Achse des Magneten weg weist. Beispielsweise kann der im Wesentlichen rotationssymmetrische Zentralbereich um drei oder vier gabelförmige Bereiche erweitert werden. Dadurch, dass die Aufnahmen rückversetzt und/oder gabelförmig ausgeführt sind, kann ein Einfluss des Montagebereichs auf die Magnetfeldhomogenität minimiert werden. According to one embodiment of the invention, each of the attachment points is fork-shaped, with a receptacle facing away from an axis of the magnet. For example, the essentially rotationally symmetrical central region can be widened by three or four fork-shaped regions. The fact that the recordings are set back and / or bifurcated, an influence of the mounting area can be minimized to the magnetic field homogeneity.
Die gabelförmigen Bereiche erlauben eine Montage des Magneten mittels Pins auf dem rotierbaren Bauteil. Beispielsweise können die Pins erhitzt und anschließend verpresst werden, um eine Kunststoffniete auszuformen. The bifurcated areas allow mounting of the magnet by means of pins on the rotatable component. For example, the pins may be heated and then crimped to form a plastic rivet.
Die drei gabelförmigen Befestigungsstellen können rotationssymmetrisch zueinander angeordnet sein. Die Aufnahmen können jeweils als Nut ausgeführt sein, die zum Aufnehmen eines Pins bzw. eines Niets dient. The three fork-shaped attachment points can be arranged rotationally symmetrical to each other. The recordings can each be designed as a groove, which serves to receive a pin or a rivet.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind die Befestigungsstellen rotationssymmetrisch um eine Achse des Magneten verteilt. Diese Achse kann gleichzeitig die Drehachse des rotierbaren Bauteils sein, wenn der Magnet an dem Bauteil befestigt wird. According to one embodiment of the invention, the fastening points are distributed rotationally symmetrically about an axis of the magnet. This axis can simultaneously be the axis of rotation of the rotatable component when the magnet is attached to the component.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist der Befestigungsbereich einen Ring auf, der den Zentralbereich umgibt. Im Allgemeinen kann der Befestigungsbereich eine geringere Höhe aufweisen als der Zentralbereich. Auch der Zentralbereich kann rotationssymmetrisch sein und/oder kann im Wesentlichen zylinderförmig sein. Der zylinderförmige Zentralbereich kann von einem ringförmigen Befestigungsbereich umgeben sein, der eine geringere Höhe als der Zentralbereich aufweist. Beispielsweise ist der Befestigungsbereich gegenüber dem Zentralbereich zurückversetzt, um das vom Zentralbereich erzeugte homogene Magnetfeld nicht wesentlich zu stören. According to one embodiment of the invention, the attachment portion has a ring which surrounds the central area. In general, the attachment area may be lower in height than the central area. Also, the central region may be rotationally symmetric and / or may be substantially cylindrical. The cylindrical central region may be surrounded by an annular attachment region having a lower height than the central region. For example, the attachment area is set back from the central area in order not to significantly disturb the homogeneous magnetic field generated by the central area.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind die Befestigungsstellen am Außenumfang des Rings bereitgestellt. Beispielsweise kann der Ring eine Außenkontor aufweisen, die in Abschnitten gabelförmig ausgeführt ist und dazwischen einen im Wesentlichen konstanten Radius aufweist. According to one embodiment of the invention, the attachment points are provided on the outer circumference of the ring. For example, the ring may have an outer contour, which is fork-shaped in sections and has a substantially constant radius therebetween.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist der Zentralkörper eine mittige Vertiefung auf. Beispielsweise kann der Zentralbereich an seiner Oberseite (die Seite, die nach dem Befestigen dem rotierbaren Bauteil gegenüberliegt) eine Vertiefung aufweisen, die zur Formung des vom Magneten erzeugten Magnetfelds dient. According to one embodiment of the invention, the central body has a central depression. For example, the central region on its upper side (the side which faces the rotatable component after fastening) may have a depression which serves to shape the magnetic field generated by the magnet.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist das Dauermagnetmaterial eine Mischung von Dauermagnetpartikeln (wie etwa Ferritpartikeln) und einem Kunststoffmaterial. Das Material des (integral aus diesem Material geformten) Magneten besteht aus bzw. kann eine Mischung von Ferritpartikeln und Kunststoff aufweisen. Auf diese Weise kann der auf diese Weise kunststoffgebundene Magnet aus dem Mischmaterial gespritzt werden. According to one embodiment of the invention, the permanent magnet material is a mixture of permanent magnet particles (such as ferrite particles) and a plastic material. The material of the magnet (formed integrally from this material) consists of or may comprise a mixture of ferrite particles and plastic. In this way, the plastic bonded in this way magnet can be injected from the mixed material.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist das durch den Magneten erzeugte Magnetfeld axial, diametral oder lateral zu einer Achse des Magneten ausgerichtet. Die Ausrichtung des Magnetfelds kann beispielsweise entlang des Durchmessers des zylinderförmigen Zentralbereichs verlaufen. Auf diese Weise kann das Magnetfeld und dessen Richtung beispielsweise durch einen Hall-Sensor detektiert werden. According to one embodiment of the invention, the magnetic field generated by the magnet is aligned axially, diametrically or laterally to an axis of the magnet. The orientation of the magnetic field may, for example, run along the diameter of the cylindrical central region. In this way, the magnetic field and its direction can be detected, for example, by a Hall sensor.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Sensoranordnung mit einem derartigen Magneten. Die Sensoranordnung kann weiter einen Magnetfeldsensor und/oder ein rotierbares Bauteil umfassen, an dem der Magnet mittels in den Befestigungsstellen platzierter Nieten oder Stifte befestigt ist. Diese Nieten oder Stifte können beispielsweise von dem rotierbaren Bauteil bereitgestellt werden oder in entsprechenden Befestigungsstellen im rotierbaren Bauteil eingepasst werden. Another aspect of the invention relates to a sensor arrangement with such a magnet. The sensor arrangement may further comprise a magnetic field sensor and / or a rotatable component, to which the magnet is attached by means of rivets or pins placed in the attachment locations. These rivets or pins can be provided for example by the rotatable component or be fitted in corresponding attachment points in the rotatable component.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen Magneten. Es ist zu verstehen, dass Merkmale des Verfahrens, so wie obenstehend und untenstehend beschrieben, auch Merkmale der Vorrichtung sein können und umgekehrt. Another aspect of the invention relates to a method of making such a magnet. It should be understood that features of the method as described above and below may also be features of the device and vice versa.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Verfahren: Bereitstellen eines Granulats aus Dauermagnetpartikeln und Kunststoffpartikeln; Spritzgießen des Magneten mit dem Zentralbereich und dem Befestigungsbereich in einem Arbeitsschritt. Mit anderen Worten kann der Dauermagnet ein kunststoffgebundener Magnet sein, der in einem Arbeitsschritt hergestellt werden kann und/oder bei dem die Befestigungsstellen durch das Dauermagnetmaterial bereitgestellt werden. Anschließend kann der Magnet an dem rotierbaren Bauteil befestigt werden, beispielsweise mittels Kunststoffnieten, die in etwa mittels eines Heißgaskaltstempelprozesses geformt werden können. According to one embodiment of the invention, the method comprises: providing granules of permanent magnet particles and plastic particles; Injection molding of the magnet with the central area and the mounting area in one step. In other words, the permanent magnet may be a plastic-bonded magnet that can be manufactured in one operation and / or in which the attachment locations are provided by the permanent magnet material. Subsequently, the magnet can be fixed to the rotatable component, for example by means of plastic rivets, which can be shaped approximately by means of a Heißgaskaltstempelprozesses.
Kurze Beschreibung der Figuren Brief description of the figures
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung mit Bezug auf die beiliegenden Figuren detailliert beschrieben. Embodiments of the invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings.
Detaillierte Beschreibung von Ausführungsbeispielen Detailed description of embodiments
Beispielsweise kann das dauermagnetische Material auf einer Mischung aus Ferritpartikeln mit einem Kunststoffgranulat basieren, die in einem Spritzprozess zu dem Magneten
Die Magnetisierungsrichtung M des Magneten
Der Magnet
Der Zentralbereich
Der Befestigungsbereich
Die Befestigungsstellen
Jede der Befestigungsstellen
Der Magnet
Gemäß dem Ausführungsbeispiel sind an dem Bauteil
Weiter ist in der
Ergänzend ist darauf hinzuweisen, dass „umfassend“ keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und „eine“ oder „ein“ keine Vielzahl ausschließt. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen. In addition, it should be noted that "encompassing" does not exclude other elements or steps, and "a" or "an" does not exclude a multitude. It should also be appreciated that features or steps described with reference to any of the above embodiments may also be used in combination with other features or steps of other embodiments described above. Reference signs in the claims are not to be considered as limiting.
Claims (10)
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