DE102016003993A1 - Arrangement for determining the position and / or speed of a movable part - Google Patents

Arrangement for determining the position and / or speed of a movable part Download PDF

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DE102016003993A1
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Josef Schmidt
Matthias Hauck
Jens Schäfer
Thomas Zöller
Christian Schumann
Firat Altan
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Abstract

Anordnung zur Bestimmung der Position und/oder Geschwindigkeit, insbesondere Winkelposition und/oder Drehzahl, eines bewegbaren Teils, wobei die Anordnung – eine Dauermagnete aufweisende Dauermagnetanordnung – eine, insbesondere auf ihrer den Dauermagneten zugewandten Seite, mit Sensoren bestückte Leiterplatte, – Flussführungsteile und ein Rückschlussteil aufweist, wobei Dauermagnete in Bewegungsrichtung hintereinander angeordnet sind, wobei zwischen dem jeweiligen Sensor und der Dauermagnetanordnung ein jeweiliges Flussführungsteil angeordnet ist, wobei auf der von den Flussführungsteilen abgewandten Seite der Leiterplatte das Rückschlussteil angeordnet ist.Arrangement for determining the position and / or speed, in particular angular position and / or rotational speed, of a movable part, wherein the arrangement - a permanent magnet having permanent magnet arrangement - a, in particular on its side facing the permanent magnet side, equipped with sensors circuit board - flow guide parts and a return part wherein permanent magnets are arranged one behind the other in the direction of movement, wherein between the respective sensor and the permanent magnet arrangement, a respective flux guide member is arranged, wherein on the side facing away from the flux guide parts of the circuit board, the return part is arranged.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Bestimmung der Position und/oder Geschwindigkeit eines bewegbaren Teils.The invention relates to an arrangement for determining the position and / or speed of a movable part.

Es ist allgemein bekannt, dass das Magnetfeld von Dauermagneten mittels Hallsensoren detektierbar ist.It is well known that the magnetic field of permanent magnets is detectable by means of Hall sensors.

Aus der JP 2013-128 377 A ist eine Anordnung zur Bestimmung der Position und/oder Geschwindigkeit bekannt.From the JP 2013-128 377 A An arrangement for determining the position and / or speed is known.

Aus der DE 103 29 150 A1 ist eine elektrische Maschine bekannt.From the DE 103 29 150 A1 An electric machine is known.

Aus der DE 38 01 171 C1 ist eine Einrichtung zur Erfassung der Drehzahl der Welle eines Abgasturboladers bekannt.From the DE 38 01 171 C1 a device for detecting the rotational speed of the shaft of an exhaust gas turbocharger is known.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Bestimmung der Position weiterzubilden.The invention is therefore based on the object to develop an arrangement for determining the position.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei der Anordnung nach den in Anspruch 1 oder 10 angegebenen Merkmalen gelöst.According to the invention the object is achieved in the arrangement according to the features indicated in claim 1 or 10.

Wichtige Merkmale der Erfindung bei der Anordnung zur Bestimmung der Position und/oder Geschwindigkeit, insbesondere Winkelposition und/oder Drehzahl, eines bewegbaren Teils, sind, dass die Anordnung

  • – eine Dauermagnete aufweisende Dauermagnetanordnung
  • – eine, insbesondere auf ihrer den Dauermagneten zugewandten Seite, mit Sensoren bestückte Leiterplatte,
  • – Flussführungsteile und ein Rückschlussteil
aufweist,
wobei Dauermagnete in Bewegungsrichtung hintereinander angeordnet sind,
wobei zwischen dem jeweiligen Sensor und der Dauermagnetanordnung ein jeweiliges Flussführungsteil angeordnet ist,
wobei auf der von den Flussführungsteilen abgewandten Seite der Leiterplatte das Rückschlussteil angeordnet ist.Important features of the invention in the arrangement for determining the position and / or speed, in particular angular position and / or rotational speed, of a movable part, are that the arrangement
  • - A permanent magnet having permanent magnet assembly
  • A printed circuit board equipped with sensors, in particular on its side facing the permanent magnet,
  • - Flow guide parts and a return part
having,
wherein permanent magnets are arranged one behind the other in the direction of movement,
wherein a respective flux guide part is arranged between the respective sensor and the permanent magnet arrangement,
wherein on the side remote from the flow guide parts of the circuit board, the return part is arranged.

Von Vorteil ist dabei, dass ein von der Dauermagnetanordnung erzeugter magnetischer Fluss durch die Flussführungsteile zu einem Rückschlussteil leitbar ist, in welchem sich die von den Flussführungsteilen eingeleiteten magnetischen Flüsse vektoriell summieren. Daher ist der im Rückschlussteil vorhandene effektive Fluss im Wesentlichen verschwindend klein.It is advantageous in this case that a magnetic flux generated by the permanent magnet arrangement can be conducted through the flux guide parts to form a return element, in which the magnetic fluxes introduced by the flux guide elements add up vectorially. Therefore, the effective flux present in the return part is essentially vanishingly small.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weisen die Dauermagnete in Bewegungsrichtung jeweils dieselbe Länge auf und/oder die Dauermagnete sind in Bewegungsrichtung regelmäßig voneinander beabstandet. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache Herstellung ausführbar ist.In an advantageous embodiment, the permanent magnets each have the same length in the direction of movement and / or the permanent magnets are regularly spaced apart in the direction of movement. The advantage here is that a simple production is executable.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weisen die Dauermagnete eine zur Bewegungsrichtung senkrechte Magnetisierungsrichtung auf,
wobei direkt benachbarte Dauermagnete zueinander umgekehrte Magnetisierungsrichtung aufweisen. Von Vorteil ist dabei, dass die Magnetisierungsrichtung transversal ist. Bei rotatorischer Bewegung ist somit eine radial oder axial gerichtete Magnetisierung vorteilhaft.
In an advantageous embodiment, the permanent magnets have a direction of magnetization perpendicular to the direction of movement,
wherein directly adjacent permanent magnets have mutually reverse magnetization direction. The advantage here is that the magnetization direction is transversal. In the case of rotational movement, a radially or axially directed magnetization is thus advantageous.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Beabstandung der Flussführungsteile, insbesondere der der Dauermagnetanordnung zugewandten Endbereiche, insbesondere Stirnseiten, der Flussführungsteile in Bewegungsrichtung derart, dass

  • – bei gleichmäßiger Bewegung des bewegbaren Teils die Sensorsignale eines jeweiligen Paares von Sensoren um m·360°/N zueinander verschoben sind, wobei N die Anzahl der Sensoren und m eine natürliche Zahl zwischen 0 und N, insbesondere eins oder zwei, ist,
  • insbesondere wobei zu jeder natürlichen Zahl zwischen 0 und N mindestens ein Paar zuordenbar ist.
In an advantageous embodiment, the spacing of the flow guide parts, in particular the end regions facing the permanent magnet arrangement, in particular end faces, of the flux guide parts in the direction of movement is such that
  • With uniform movement of the movable part, the sensor signals of a respective pair of sensors are shifted by m.sup.360.degree. / N relative to one another, where N is the number of sensors and m is a natural number between 0 and N, in particular one or two,
  • in particular, wherein at least one pair can be assigned to each natural number between 0 and N.

Von Vorteil ist dabei, dass eine Sinus/Cosinus-auswertung ausführbar ist und/oder aus dem Verlauf der Sensorsignale die Winkelposition oder deren Verlauf bestimmbar ist und gegebenenfalls die Drehgeschwindigkeit.The advantage here is that a sine / cosine evaluation is executable and / or from the course of the sensor signals, the angular position or its course can be determined and optionally the rotational speed.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Dauermagnete derart angeordnet, dass das von der Dauermagnetanordnung erzeugte magnetische Feld in Bewegungsrichtung eine Periodenlänge L aufweist,
wobei der Abstand der Flussführungsteile, insbesondere der der Dauermagnetanordnung zugewandten Endbereiche, insbesondere Stirnseiten, der Flussführungsteile in Bewegungsrichtung k·L + m·L/N beträgt, wobei N die Anzahl der Sensoren und k eine natürliche Zahl ist und m eine natürliche Zahl zwischen 0 und N ist,
insbesondere wobei zu jeder natürlichen Zahl zwischen 0 und N mindestens ein Paar von Flussführungsteilen zuordenbar ist. Von Vorteil ist dabei, dass eine hochgenaue Bestimmung der Winkellage ermöglicht ist.
In an advantageous embodiment, the permanent magnets are arranged such that the magnetic field generated by the permanent magnet arrangement has a period length L in the direction of movement,
wherein the distance of the flux guide parts, in particular of the permanent magnet assembly facing end portions, in particular end faces, the flow guide parts in the direction k · L + m · L / N, where N is the number of sensors and k is a natural number and m is a natural number between 0 and N is,
in particular, wherein at least one pair of flow guide parts can be assigned to any natural number between 0 and N. The advantage here is that a highly accurate determination of the angular position is possible.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist zwischen den Dauermagneten der Dauermagnetanordnung und dem jeweiligen Flussführungsteil ein Luftspalt angeordnet. Von Vorteil ist dabei, dass keine Berührung zwischen den drehfest mit dem drehbaren Teil verbundenen Dauermagneten und dem stationär angeordnete Flussführungsteilen auftritt.In an advantageous embodiment, an air gap is arranged between the permanent magnets of the permanent magnet arrangement and the respective flow guide part. The advantage here is that no Contact between the non-rotatably connected to the rotatable member permanent magnet and the stationary flow guide parts occurs.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Bewegungsrichtung die Drehrichtung und/oder Umfangsrichtung, wobei die Magnetisierungsrichtung radial oder axial ausgeführt ist,
insbesondere wobei eine Normale der Leiterplattenebene die Drehachse des drehbaren Teils schneidet und/oder die Leiterplattenebene parallel zur Drehachse des drehbaren Teils ausgerichtet ist. Von Vorteil ist dabei, dass eine rotatorische Ausführung einfach herstellbar ist.
In an advantageous embodiment, the direction of movement is the direction of rotation and / or circumferential direction, wherein the magnetization direction is designed radially or axially,
in particular, wherein a normal of the circuit board plane intersects the axis of rotation of the rotatable part and / or the circuit board plane is aligned parallel to the axis of rotation of the rotatable part. The advantage here is that a rotary design is easy to produce.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die auf der Leiterplatte bestückten Sensoren in einem Luftspalt zwischen Flussführungsteil und Rückschlussteil angeordnet. Von Vorteil ist dabei, dass die Sensoren in einer Ebene anordenbar sind, obwohl die Dauermagnetanordnung ringartig ausgeführt ist, insbesondere als auf einen Ring aufgeklebte Dauermagnete.In an advantageous embodiment, the sensors fitted on the printed circuit board are arranged in an air gap between the flow guide part and the return part. The advantage here is that the sensors can be arranged in a plane, although the permanent magnet assembly is designed like a ring, especially as glued to a ring permanent magnets.

Bei einer alternativen Ausgestaltung ist jedes Flussführungsteil mit einer Wicklung umwickelt ist, die als Sensor fungiert,
wobei das Rückschlussteil die Flussführungsteile jeweils berührt. Von Vorteil ist dabei, dass kein Luftspalt zwischen Rückschlussteil und Flussführungsteilen angeordnet ist.
In an alternative embodiment, each flow guide part is wrapped with a winding which acts as a sensor,
wherein the return part touches the flow guide parts respectively. The advantage here is that no air gap between the return part and flow guide parts is arranged.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Sensoren als Hallsensoren ausgeführt. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache Detektion ausführbar ist.In an advantageous embodiment, the sensors are designed as Hall sensors. The advantage here is that a simple detection is executable.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind Rückschlussteil und Flussführungsteile aus Ferrit sind. Von Vorteil ist dabei, dass eine kostengünstige Herstellung ermöglicht ist.In an advantageous embodiment, the return part and flow guide parts are made of ferrite. The advantage here is that a cost-effective production is possible.

Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung ist nicht auf die Merkmalskombination der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und/oder einzelnen Anspruchsmerkmalen und/oder Merkmalen der Beschreibung und/oder der Figuren, insbesondere aus der Aufgabenstellung und/oder der sich durch Vergleich mit dem Stand der Technik stellenden Aufgabe.Further advantages emerge from the subclaims. The invention is not limited to the combination of features of the claims. For the skilled person, further meaningful combination possibilities of claims and / or individual claim features and / or features of the description and / or figures, in particular from the task and / or posing by comparison with the prior art task arise.

Die Erfindung wird nun anhand von Abbildungen näher erläutert:The invention will now be explained in more detail with reference to figures:

In der 1 ist eine erfindungsgemäße Anordnung zur Erfassung der Winkellage eines drehbar gelagerten Teils schematisch gezeigt.In the 1 an arrangement according to the invention for detecting the angular position of a rotatably mounted part is shown schematically.

In der 2 ist ein vergrößerter Ausschnitt der 1 gezeigt.In the 2 is an enlarged section of the 1 shown.

In der 3 ist eine Schrägansicht der Anordnung gezeigt.In the 3 an oblique view of the arrangement is shown.

Wie in den Figuren gezeigt, ist das drehbar gelagerte Teil als Ring 2 ausgeführt, auf dem in Umfangsrichtung hintereinander Dauermagnete 1 angeordnet sind.As shown in the figures, the rotatably mounted part is a ring 2 executed on the circumferentially one behind the other permanent magnets 1 are arranged.

Dabei weist der zu einem der Dauermagneten 1 jeweils in Umfangsrichtung nächstbenachbarte Dauermagnet 1 eine umgekehrte Magnetisierungsrichtung auf.It points to one of the permanent magnets 1 each adjacent circumferentially next permanent magnet 1 a reverse magnetization direction.

Die Magnetisierungsrichtung ist vorzugsweise in radialer Richtung beziehungsweise entgegen der radialen Richtung vorgesehen.The magnetization direction is preferably provided in the radial direction or opposite to the radial direction.

An drei, in Umfangsrichtung voneinander beabstandeten Stellen sind Flussführungsteile 3 angeordnet, welche einen geringen radialen Abstand zum Ring 2 und den Dauermagneten 1 aufweisen. Zwischen den Dauermagneten 1 und dem jeweiligen Endbereich des jeweiligen Flussführungsteils 3 ist also jeweils ein Luftspalt vorgesehen. Die Dauermagnete 1 sind in Umfangsrichtung äquidistant angeordnet und/oder weisen in Umfangsrichtung jeweils dieselbe Länge auf. Die Beabstandung der Stellen ist derart gewählt, dass bei gleichmäßiger Drehgeschwindigkeit der zeitliche Verlauf des Betrags des in das jeweilige Flussführungsteil eingeleiteten Flusses einen um 120° phasenverschobenen Verlauf im Vergleich zu einem der beiden anderen Flussführungsteile 3 aufweist.At three circumferentially spaced locations are flux guide members 3 arranged, which has a small radial distance to the ring 2 and the permanent magnet 1 exhibit. Between the permanent magnets 1 and the respective end region of the respective flow guide part 3 So each one air gap is provided. The permanent magnets 1 are arranged equidistantly in the circumferential direction and / or each have the same length in the circumferential direction. The spacing of the points is chosen such that, with a uniform rotational speed, the time profile of the amount of the flow introduced into the respective flux guide part has a phase-shifted phase by 120 ° in comparison to one of the two other flux guide parts 3 having.

Die Flussführungsteile 3 leiten den Fluss an ihrem anderen Endbereich über einen jeweiligen weiteren Luftspalt in ein Rückschlussteil 4, das als magnetischer Rückschluss fungiert. Hierzu ist nur ein einziges einstückig ausgeführte Rückschlussteil 4 vorgesehen.The flow guide parts 3 conduct the flow at its other end region via a respective further air gap in a return part 4 which acts as a magnetic inference. For this purpose, only a single integrally executed return part 4 intended.

Eine Leiterplatte 5 ist mit Sensoren 6 bestückt, wobei in dem jeweiligen weiteren Luftspalt jeweils ein Sensor 6 angeordnet ist. Auf diese Weise ist der magnetische Fluss im jeweiligen Flussführungsteil 3 bestimmbar. Infolge des gemeinsamen Rückschlussteils 4 verschwindet der überlagerte Fluss.A circuit board 5 is with sensors 6 equipped, wherein in the respective further air gap in each case a sensor 6 is arranged. In this way, the magnetic flux is in the respective flux guide part 3 determinable. As a result of the common conclusion part 4 The superimposed river disappears.

Durch die Bestückung der Leiterplatte 5 ist eine einfache Herstellung ermöglicht, wobei die Auswerteeinheit zur Auswertung der Sensorsignale ebenfalls auf der Leiterplatte 5 bestückbar ist.By the assembly of the printed circuit board 5 is a simple production allows, wherein the evaluation unit for the evaluation of the sensor signals also on the circuit board 5 can be equipped.

Die Flussführungsteile 3 verlaufen jeweils vom Sensor 6 zum Ring 2 mit den Dauermagneten 1. Die Normale des dem nächstbenachbarten Dauermagnet 1 zugewandten, eben geformten Oberflächenabschnitts des Endbereichs ist jeweils in radialer Richtung gerichtet. Diese Oberflächenabschnitte sind somit auf die Dauermagnete 1 hin gerichtet. Weil die Flussführungsteile 3 jedoch zu den auf der Leiterplatte 5 angeordneten Sensoren 6 sich erstrecken und auch dort die Normalen der jeweiligen der Leiterplatte 5 zugewandten, eben geformten Oberflächenabschnitte, also Stirnseiten, des Endbereichs parallel zur Normale der Leiterplattenebene ausgerichtet sind, müssen zumindest zwei der Flussführungsteile gekrümmt ausgeformt sein. Eine geradlinige Ausführung ist also nur bei einem Flussführungsteil 3 ausführbar. Dabei ist die Drehachse des drehbar gelagerten Teils parallel zur Leiterplattenebene ausgerichtet.The flow guide parts 3 each run from the sensor 6 to the ring 2 with the permanent magnets 1 , The normals of the next adjacent permanent magnet 1 facing, just shaped Surface portion of the end portion is directed in each case in the radial direction. These surface sections are thus on the permanent magnets 1 directed towards. Because the flow guide parts 3 however, to those on the circuit board 5 arranged sensors 6 extend and also there the normal of each of the circuit board 5 facing, just shaped surface portions, ie end faces, the end portion are aligned parallel to the normal of the circuit board level, at least two of the flux guide parts must be curved. A rectilinear design is therefore only with a flow guide part 3 executable. In this case, the axis of rotation of the rotatably mounted part is aligned parallel to the printed circuit board plane.

Vorzugsweise sind die Flussführungsteile 3 und das Rückschlussteil 4 aus Ferrit oder aus einem anderen weichmagnetischen Stoff ausgeführt.Preferably, the flow guide parts 3 and the rear part 4 made of ferrite or of another soft magnetic material.

Das Rückschlussteil 4 ist auf der von den Flussführungsteilen 3 abgewandten Seite der Leiterplatte 5 angeordnet. Somit ist im jeweiligen Luftspalt zwischen jeweiligem Flussführungsteil 3 und dem Rückschlussteil 4 nur der jeweilige Sensor 6 und ein Leiterplattenbereich angeordnet.The conclusion part 4 is on the of the river guide parts 3 opposite side of the circuit board 5 arranged. Thus, in the respective air gap between the respective flow guide part 3 and the rear part 4 only the respective sensor 6 and a printed circuit board area.

Die senkrechten, also in radialer Richtung jeweiligen Projektionen der Endbereiche der Flussführungsteile 3 auf die äußere Oberfläche des Rings 2 sind in Umfangsrichtung voneinander derart beabstandet, dass der Abstand vom ersten zum zweiten projizierten Bereich zwei Drittel oder vier Drittel des regelmäßigen Abstandes zwischen zwei jeweils benachbarten Dauermagneten 1 beträgt, wobei ganzzahlige Vielfache dieses regelmäßigen Abstandes hinzukommen können.The vertical, so in the radial direction projections of the end portions of the flow guide parts 3 on the outer surface of the ring 2 are circumferentially spaced from each other such that the distance from the first to the second projected area two thirds or four-thirds of the regular distance between two adjacent permanent magnets 1 is, where integer multiples of this regular distance can be added.

Die Dauermagnete 1 sind in Umfangsrichtung gleich lang ausgeführt und voneinander regelmäßig beabstandet. Somit ist der Abstand zwischen zwei in Umfangsrichtung hintereinander angeordneten Dauermagneten jeweils gleich.The permanent magnets 1 are made equal in the circumferential direction and spaced from each other regularly. Thus, the distance between two circumferentially successively arranged permanent magnet is the same.

Der jeweils in Umfangsrichtung benachbarte Dauermagnet 1 ist jeweils in umgekehrter Richtung magnetisiert. Somit ist entspricht die Periodenlänge der Anordnung in Umfangsrichtung dem Doppelten des Abstandes zweier in Umfangsrichtung benachbarter Dauermagnete 1. Der Abstand zwischen dem ersten und in Umfangsrichtung nächstbenachbarten projizierten Bereich des jeweiligen Flussführungsteils 3 beträgt ein ganzzahliges Vielfaches der Periodenlänge plus ein Drittel der Periodenlänge. Der Abstand zwischen dem dritten und entgegen der Umfangsrichtung nächstbenachbarten projizierten Bereich des jeweiligen Flussführungsteils 3 beträgt ebenfalls ein ganzzahliges Vielfaches der Periodenlänge plus ein Drittel der Periodenlänge.The respective circumferentially adjacent permanent magnet 1 is magnetized in the opposite direction. Thus, the period length of the arrangement in the circumferential direction is twice the distance between two circumferentially adjacent permanent magnets 1 , The distance between the first and circumferentially adjacent projected region of the respective flow guide part 3 is an integer multiple of the period length plus one third of the period length. The distance between the third and opposite to the circumferential direction next adjacent projected area of the respective flow guide part 3 is also an integer multiple of the period length plus one third of the period length.

Somit beträgt der Abstand zwischen dem ersten und in Umfangsrichtung übernächsten, also dritten, projizierten Bereich des jeweiligen Flussführungsteils 3 ein ganzzahliges Vielfaches der Periodenlänge plus ein zwei Drittel der Periodenlänge.Thus, the distance between the first and in the circumferential direction after the second, so third, projected area of the respective flow guide part 3 an integer multiple of the period length plus a two-thirds of the period length.

Bei Drehung des Polrades sind somit die Verläufe der Sensorsignale der Sensoren 6 jeweils um 120° beziehungsweise 240° gegeneinander verschoben.Upon rotation of the pole wheel thus the curves of the sensor signals of the sensors 6 each shifted by 120 ° or 240 ° to each other.

Durch Auswertung der Sensorsignale ist somit die relative Drehwinkel zu einer Anfangsposition bestimmbar und/oder auch die Drehzahl, also Drehgeschwindigkeit des Rings 2.By evaluating the sensor signals, the relative angle of rotation to an initial position can thus be determined and / or the rotational speed, ie the rotational speed of the ring 2 ,

Als Sensoren 6 eignen sich hierbei besonders Hallsensoren.As sensors 6 Hall sensors are particularly suitable here.

Bei einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel ist kein Luftspalt zwischen dem Rückschlussteil und dem jeweiligen Flussführungsteil 3 vorhanden. Somit sind geringere Verluste vorhanden. Da jedoch dann die Sensoren 5 nicht in einem Luftspalt anordenbar sind, wird jedes der Flussführungsteile 3 mit einer Wicklung umwickelt und die darin induzierte Spannung erfasst und ausgewertet. Aus den Spannungsverläufen werden somit die zurückgelegten Winkelbereiche und/oder die Drehzahl bestimmt. Allerdings ist eine Mindestgeschwindigkeit notwendig, die von der Empfindlichkeitsschwelle der Spannungserfassung abhängt, also von dem Wert der kleinsten, erfassbaren, nicht verschwindenden Spannung.In a further embodiment according to the invention, there is no air gap between the return part and the respective flow guide part 3 available. Thus, lower losses are present. But then there are the sensors 5 can not be arranged in an air gap, each of the flow guide parts 3 wrapped with a winding and the induced voltage detected and evaluated. From the voltage curves, the angular ranges covered and / or the rotational speed are thus determined. However, a minimum speed is necessary, which depends on the sensitivity threshold of the voltage detection, ie the value of the smallest, detectable, non-zero voltage.

Bei einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel sind die Flussführungsteile 3 an einer Gehäusewand unterbrochen ausgeführt, so dass eine einfache Abdichtung und/oder Montage erreichbar ist. Besonders vorteilhaft wird die Gehäusewand hierbei aus Kunststoff oder Aluminium oder einem anderen nicht magnetischen Material, insbesondere also nicht ferromagnetischem, nicht antiferromagnetischem, nicht ferrimagnetischem und nicht antiferrimagnetischem Material ausgeführt. Ein diamagnetisches Material eignet sich also besonders gut.In a further embodiment of the invention, the flow guide parts 3 executed interrupted on a housing wall, so that a simple seal and / or installation can be achieved. Particularly advantageously, the housing wall is made of plastic or aluminum or other non-magnetic material, in particular therefore not ferromagnetic, not antiferromagnetic, non-ferrimagnetic and not antiferrimagnetischem material. A diamagnetic material is therefore particularly well suited.

Bei einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel ist/sind der Ring 2 und/oder die Dauermagnete 1 in einem Lüfter einer elektrischen Maschine, insbesondere Elektromotor, integriert angeordnet.In a further embodiment of the invention is / are the ring 2 and / or the permanent magnets 1 in a fan of an electric machine, in particular electric motor, integrated.

Bei einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel ist eine Sinus/Kosinus-Auswertung der Sensorsignale vorgesehen, da somit die Winkellage und die Drehzahl in einfacher und wenig aufwendiger Weise ausführbar ist. In a further embodiment of the invention, a sine / cosine evaluation of the sensor signals is provided, since thus the angular position and the speed can be executed in a simple and inexpensive manner.

Bei einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel ist eine axiale Magnetisierungsrichtung von Dauermagneten 1 vorgesehen wobei die in Umfangsrichtung direkt benachbarten Dauermagnete jeweils umgekehrte Magnetisierungsrichtung aufweisen. Somit sind dann die Sensoren und/oder Flussführungselemente 3 axial hinter den Dauermagneten 1 anordenbar.In a further embodiment of the invention is an axial direction of magnetization of permanent magnets 1 provided wherein the circumferentially directly adjacent permanent magnets each have reverse magnetization direction. Thus, then the sensors and / or flux guide elements 3 axially behind the permanent magnets 1 arranged.

Bei einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel ist die Anordnung nicht rotatorisch sondern linear ausgeführt. Somit sind die Ausführungsbeispiele sozusagen abgerollt ausgeführt.In a further embodiment of the invention, the arrangement is not rotational but linear. Thus, the embodiments are carried out, so to speak, unrolled.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Dauermagnetepermanent magnets
22
Ringring
33
FlussführungsteilRiver guide part
44
RückschlussteilReturn part
55
Leiterplattecircuit board
66
Sensor, insbesondere HallsensorSensor, in particular Hall sensor

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • JP 2013-128377 A [0003] JP 2013-128377 A [0003]
  • DE 10329150 A1 [0004] DE 10329150 A1 [0004]
  • DE 3801171 C1 [0005] DE 3801171 C1 [0005]

Claims (11)

Anordnung zur Bestimmung der Position und/oder Geschwindigkeit, insbesondere Winkelposition und/oder Drehzahl, eines bewegbaren Teils, wobei die Anordnung – eine Dauermagnete aufweisende Dauermagnetanordnung – eine, insbesondere auf ihrer den Dauermagneten zugewandten Seite, mit Sensoren bestückte Leiterplatte, – Flussführungsteile und ein Rückschlussteil aufweist, wobei Dauermagnete in Bewegungsrichtung hintereinander angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem jeweiligen Sensor und der Dauermagnetanordnung ein jeweiliges Flussführungsteil angeordnet ist, wobei auf der von den Flussführungsteilen abgewandten Seite der Leiterplatte das Rückschlussteil angeordnet ist.Arrangement for determining the position and / or speed, in particular angular position and / or rotational speed, of a movable part, the arrangement comprising a permanent magnet arrangement having permanent magnets, a printed circuit board equipped with sensors, in particular on its side facing the permanent magnet, flow guide parts and a return part wherein permanent magnets are arranged one behind the other in the direction of movement, characterized in that between the respective sensor and the permanent magnet arrangement, a respective flux guide member is arranged, wherein on the side facing away from the flux guide parts of the circuit board, the return part is arranged. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dauermagnete in Bewegungsrichtung jeweils dieselbe Länge aufweisen und/oder die Dauermagnete in Bewegungsrichtung regelmäßig voneinander beabstandet sind.Arrangement according to claim 1, characterized in that the permanent magnets each have the same length in the direction of movement and / or the permanent magnets are regularly spaced apart in the direction of movement. Anordnung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dauermagnete eine zur Bewegungsrichtung senkrechte Magnetisierungsrichtung aufweisen, wobei direkt benachbarte Dauermagnete zueinander umgekehrte Magnetisierungsrichtung aufweisen.Arrangement according to at least one of the preceding claims, characterized in that the permanent magnets have a direction of magnetization perpendicular to the direction of movement, wherein directly adjacent permanent magnets have mutually reverse magnetization direction. Anordnung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beabstandung der Flussführungsteile, insbesondere der der Dauermagnetanordnung zugewandten Endbereiche, insbesondere Stirnseiten, der Flussführungsteile in Bewegungsrichtung derart beabstandet voneinander sind, dass – bei gleichmäßiger Bewegung des bewegbaren Teils die Sensorsignale eines jeweiligen Paares von Sensoren um m·360°/N zueinander verschoben sind, wobei N die Anzahl der Sensoren und m eine natürliche Zahl zwischen 0 und N, insbesondere eins oder zwei, ist, insbesondere wobei zu jeder natürlichen Zahl zwischen 0 und N mindestens ein Paar zuordenbar ist.Arrangement according to at least one of the preceding claims, characterized in that the spacing of the flow guide parts, in particular of the permanent magnet arrangement facing end portions, in particular end faces of the flow guide parts are spaced apart in the direction of movement such that - with uniform movement of the movable member, the sensor signals of a respective pair of Sensors are shifted by m · 360 ° / N to each other, where N is the number of sensors and m is a natural number between 0 and N, in particular one or two, in particular wherein at any natural number between 0 and N at least one pair is assigned , Anordnung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dauermagnete derart angeordnet sind, dass das von der Dauermagnetanordnung erzeugte magnetische Feld in Bewegungsrichtung eine Periodenlänge L aufweist, wobei der Abstand der Flussführungsteile, insbesondere der der Dauermagnetanordnung zugewandten Endbereiche, insbesondere Stirnseiten, der Flussführungsteile in Bewegungsrichtung k·L + m·L/N beträgt, wobei N die Anzahl der Sensoren und k eine natürliche Zahl ist und m eine natürliche Zahl zwischen 0 und N ist, insbesondere wobei zu jeder natürlichen Zahl zwischen 0 und N mindestens ein Paar von Flussführungsteilen zuordenbar ist.Arrangement according to at least one of the preceding claims, characterized in that the permanent magnets are arranged such that the magnetic field generated by the permanent magnet arrangement in the direction of movement has a period length L, wherein the distance of the flux guide parts, in particular of the permanent magnet assembly facing end portions, in particular end faces, the Flow direction parts in the direction of movement k · L + m · L / N, where N is the number of sensors and k is a natural number and m is a natural number between 0 and N, in particular where each natural number between 0 and N at least one pair is attributable to flow guide parts. Anordnung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Dauermagneten der Dauermagnetanordnung und dem jeweiligen Flussführungsteil ein Luftspalt angeordnet ist.Arrangement according to at least one of the preceding claims, characterized in that an air gap is arranged between the permanent magnets of the permanent magnet arrangement and the respective flux guide part. Anordnung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungsrichtung die Drehrichtung und/oder Umfangsrichtung ist, wobei die Magnetisierungsrichtung radial oder axial ausgeführt ist, insbesondere wobei eine Normale der Leiterplattenebene die Drehachse des drehbaren Teils schneidet und/oder die Leiterplattenebene parallel zur Drehachse des drehbaren Teils ausgerichtet ist.Arrangement according to at least one of the preceding claims, characterized in that the movement direction is the direction of rotation and / or circumferential direction, wherein the magnetization direction is carried out radially or axially, in particular wherein a normal of the printed circuit board plane intersecting the axis of rotation of the rotatable member and / or the printed circuit board plane parallel to the Rotary axis of the rotatable part is aligned. Anordnung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die auf der Leiterplatte bestückten Sensoren in einem Luftspalt zwischen Flussführungsteil und Rückschlussteil angeordnet sind.Arrangement according to at least one of the preceding claims, characterized in that the assembled on the circuit board sensors are arranged in an air gap between the flow guide part and the return part. Anordnung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren als Hallsensoren ausgeführt sind.Arrangement according to at least one of the preceding claims, characterized in that the sensors are designed as Hall sensors. Anordnung, insbesondere nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, zur Bestimmung der Position und/oder Geschwindigkeit, insbesondere Winkelposition und/oder Drehzahl, eines bewegbaren Teils, wobei die Anordnung – eine Dauermagnete aufweisende Dauermagnetanordnung – eine Leiterplatte, – Wicklungen, – Flussführungsteile und ein Rückschlussteil aufweist, wobei Dauermagnete in Bewegungsrichtung hintereinander angeordnet sind, wobei zwischen dem jeweiligen Sensor und der Dauermagnetanordnung ein jeweiliges Flussführungsteil angeordnet ist, wobei auf der von den Flussführungsteilen abgewandten Seite der Leiterplatte das Rückschlussteil angeordnet ist. dadurch gekennzeichnet, dass jedes Flussführungsteil mit einer Wicklung umwickelt ist, die als Sensor fungiert, wobei das Rückschlussteil die Flussführungsteile jeweils berührt.Arrangement, in particular according to at least one of claims 1 to 7, for determining the position and / or speed, in particular angular position and / or rotational speed, of a movable part, wherein the arrangement - a permanent magnet having permanent magnet assembly - a circuit board, - windings - flow guide parts and a return part, wherein permanent magnets are arranged one behind the other in the direction of movement, wherein between the respective sensor and the permanent magnet arrangement, a respective flux guide member is arranged, wherein on the side facing away from the flow guide parts of the circuit board, the return part is arranged. characterized in that each flux guide part is wound with a winding which acts as a sensor, wherein the return part touches the flux guide parts respectively. Anordnung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Rückschlussteil und Flussführungsteile aus Ferrit ausgeführt sind.Arrangement according to at least one of the preceding claims, characterized in that the return part and flow guide parts are made of ferrite.
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