DE102016009010A1 - magnetic field sensor - Google Patents

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Helmut Koeck
Frank Heinrichs
Udo Ausserlechner
Tobias Werth
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Abstract

Eine Ausführungsform eines Magnetfeldsensors beinhaltet eine Magnetfeldsensoranordnung und einen Magnetkörper, der zum Beispiel ein nichtkonvexes Querschnittsgebiet in Bezug auf eine Querschnittsebene aufweist, die durch den Magnetkörper verläuft, wobei der Magnetkörper eine inhomogene Magnetisierung umfasst.One embodiment of a magnetic field sensor includes a magnetic field sensor assembly and a magnetic body having, for example, a non-convex cross-sectional area with respect to a cross-sectional plane passing through the magnetic body, the magnetic body comprising inhomogeneous magnetization.

Description

Diese Anmeldung ist eine Teilfortführung der US-Patentanmeldung Nr. 14/290 780 mit dem Titel ”Magnetic-Field Sensor” ist, die am 29.05.2014 eingereicht wurde, die eine Ausscheidung der US-Patentanmeldung Nr. 12/130 678 mit dem Titel ”Magnetic-Field Sensor” ist, die am 30.05.2008 eingereicht wurde und das Prioritätsrecht der deutschen Patentanmeldung Nr. 10 2007 025 000.4 beansprucht, die am 30.05.2007 eingereicht wurde, wobei alle diese Anmeldungen hiermit durch Bezugnahme aufgenommen sind.This application is a continuation-in-part of US Patent Application No. 14 / 290,780 entitled "Magnetic Field Sensor" filed Mar. 29, 2014 entitled Excretion of US Patent Application No. 12 / 130,678 entitled "Magnetic Field Sensor""Magnetic Field Sensor", which was filed on 30.05.2008 and the priority right of German Patent Application No. 10 2007 025 000.4 filed May 30, 2007, all of which applications are hereby incorporated by reference.

TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA

Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beziehen sich auf einen Magnetfeldsensor, der einen Magneten umfasst, der auch als Back-Bias-Magnet bezeichnet wird.Embodiments of the present invention relate to a magnetic field sensor that includes a magnet, also referred to as a back-bias magnet.

HINTERGRUNDBACKGROUND

In vielen Bereichen der Technik werden Magnetfeldsensoren beispielsweise eingesetzt, um Bewegungen von Objekten zu detektieren. In einigen Anwendungen wird ein Magnetfeld, das auf den Magnetfeldsensor wirkt, durch die Bewegung der jeweiligen Objekte so beeinflusst, dass Schlussfolgerungen hinsichtlich der Bewegung des Objektes auf der Grundlage der Änderung des Magnetfelds, das durch den Magnetfeldsensor detektiert wird, gezogen werden können.In many fields of technology, for example, magnetic field sensors are used to detect movements of objects. In some applications, a magnetic field acting on the magnetic field sensor is influenced by the movement of the respective objects so that conclusions about the movement of the object based on the change of the magnetic field detected by the magnetic field sensor can be drawn.

Beispiele finden sich unter anderem im Bereich von Automobilanwendungen, wobei beispielsweise die Bewegung der Räder im Rahmen einer ABS-Anwendung (ABS = Antiblockiersystem) überwacht wird, beispielsweise unter Verwendung jeweiliger Magnetfeldsensoren. Weitere Anwendungen im Bereich der Automobiltechnik umfassen das Beobachten oder Überwachen der Bewegung von Kurbelwellen, Nockenwellen und anderen Wellen im Bereich von Kraftfahrzeugen.Examples are found, inter alia, in the field of automotive applications, wherein, for example, the movement of the wheels in the context of an ABS application (ABS = Antilock Braking System) is monitored, for example using respective magnetic field sensors. Other automotive applications include monitoring or monitoring the motion of crankshafts, camshafts and other shafts in the field of automobiles.

In Abhängigkeit von der spezifischen Implementierung der jeweiligen Magnetfeldsensoren umfassen sie sogenannte Back-Bias-Magneten, die in einer festen Anordnung in Bezug auf die tatsächlichen Magnetsensorelemente des Magnetfeldsensors angeordnet sind. Bei solch einem Magnetfeldsensor kann das Magnetfeld, das durch den Magnetfeldsensor selbst detektiert wird, somit zumindest teilweise durch den Back-Bias-Magnet verursacht sein. Das Objekt, dessen Bewegung beispielsweise über den Magnetfeldsensor überwacht werden soll, beeinflusst und/oder ergänzt möglicherweise durch eigene Magneten oder magnetische Komponenten das Gesamtmagnetfeld, das dann durch den Magnetfeldsensor detektiert wird.Depending on the specific implementation of the respective magnetic field sensors, they comprise so-called back-bias magnets, which are arranged in a fixed arrangement with respect to the actual magnetic sensor elements of the magnetic field sensor. In such a magnetic field sensor, the magnetic field detected by the magnetic field sensor itself may thus be at least partially caused by the back-bias magnet. The object whose movement is to be monitored, for example, via the magnetic field sensor, possibly influences and / or supplements the overall magnetic field, which is then detected by the magnetic field sensor, by means of its own magnets or magnetic components.

In Abhängigkeit von der Technik, die im Zusammenhang mit den tatsächlichen Magnetfeldsensorelementen eingesetzt wird, weisen die Back-Bias-Magneten, die häufig als Permanentmagnete implementiert sind, andere Anforderungen auf. Dies kann unter anderem dadurch berücksichtigt werden, dass einige Magnetfeldsensorelement-Technologien für unterschiedliche magnetische Feldkomponenten empfindlich sind, unterschiedliche Reaktionen auf Magnetfelder zeigen und unterschiedliche Magnetfeldgrenzen, die spezifisch für den jeweiligen Typ sind, umfassen.Depending on the technique used in conjunction with the actual magnetic field sensor elements, back-bias magnets, which are often implemented as permanent magnets, have other requirements. This may be taken into account, inter alia, in that some magnetic field sensor element technologies are sensitive to different magnetic field components, exhibit different responses to magnetic fields, and include different magnetic field boundaries specific to the particular type.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION

Eine Ausführungsform eines Magnetfeldsensors umfasst eine Magnetfeldsensoranordnung und einen Magnetkörper, der eine nicht-konvexe Querschnittsfläche in Bezug auf eine Querschnittsebene, die durch den Magnetkörper verläuft, aufweist, wobei der Magnetkörper eine inhomogene Magnetisierung aufweist.An embodiment of a magnetic field sensor includes a magnetic field sensor assembly and a magnetic body having a non-convex cross-sectional area with respect to a cross-sectional plane passing through the magnetic body, the magnetic body having inhomogeneous magnetization.

Eine weitere Ausführungsform eines Magnetfeldsensors umfasst eine Magnetfeldsensoranordnung, einen ersten Magnetkörper, der eine erste Magnetisierungsrichtung aufweist, und einen zweiten Magnetkörper, der eine zweite Magnetisierungsrichtung aufweist, wobei sich die erste und zweite Magnetisierungsrichtung voneinander unterscheiden.Another embodiment of a magnetic field sensor includes a magnetic field sensor array, a first magnetic body having a first magnetization direction, and a second magnetic body having a second magnetization direction, wherein the first and second magnetization directions are different from each other.

Eine Ausführungsform eines Verfahrens zum Herstellen eines Magnetfeldsensors umfasst ein Bereitstellen eines Magnetkörpers, der eine nicht-konvexe Querschnittsfläche in Bezug auf eine Querschnittsebene, die durch den Magnetkörper läuft, umfasst, wobei der Magnetkörper eine inhomogene Magnetisierung aufweist, ein erster und ein zweiter Raumbereich in Bezug auf den Magnetkörper vorhanden sind, so dass in dem ersten Raumbereich eine magnetische Flussdichte, die durch den Magnetkörper verursacht wird, in einem ersten Flussdichtebereich in Bezug auf eine vorbestimmte Raumrichtung liegt, und so dass in dem zweiten Raumbereich eine magnetische Flussdichte durch den Magnetkörper in Bezug auf die vorbestimmte Raumrichtung verursacht wird, die innerhalb einer zweiten Flussdichtebereichs liegt, und Anordnen einer Magnetfeldsensoranordnung, die ein erstes und ein zweites Magnetfeldsensorelement umfasst, derart, dass das erste Magnetfeldsensorelement in dem ersten Raumbereich angeordnet ist und das zweite Magnetfeldsensorelement in dem zweiten Raumbereich angeordnet ist.An embodiment of a method of manufacturing a magnetic field sensor includes providing a magnetic body having a non-convex cross-sectional area with respect to a cross-sectional plane passing through the magnetic body, the magnetic body having inhomogeneous magnetization, first and second spatial regions on the magnetic body, so that in the first space region, a magnetic flux density caused by the magnetic body is in a first flux density region with respect to a predetermined spatial direction, and so in the second spatial region, a magnetic flux density through the magnetic body with respect to the predetermined Spatial direction, which is within a second range of flux density, and arranging a magnetic field sensor arrangement comprising a first and a second magnetic field sensor element, such that the first magnetic field sensor element is arranged in the first space region and the second magnetic field sensor element is arranged in the second space region.

Eine weitere Ausführungsform eines Verfahrens zum Herstellen eines Magnetfeldsensors umfasst ein Bereitstellen eines ersten Magnetkörpers, der eine erste Magnetisierungsrichtung aufweist, und eines zweiten Magnetkörpers, der eine zweite Magnetisierungsrichtung aufweist, wobei sich die erste und die zweite Magnetisierungsrichtung unterscheiden, ein erster Raumbereich und ein zweiter Raumbereich in Bezug auf den ersten Magnetkörper und den zweiten Magnetkörper vorhanden sind, so dass in dem ersten Raumbereich eine magnetische Flussdichte durch den ersten Magnetkörper und den zweiten Magnetkörper in Bezug auf eine vorbestimmte Raumrichtung verursacht wird, wobei die magnetische Flussdichte innerhalb eines ersten Flussdichtebereichs liegt, und so dass in dem zweiten Raumbereich eine magnetische Flussdichte durch den ersten Magnetkörper und den zweiten Magnetkörper in Bezug auf eine vorbestimmte Raumrichtung verursacht wird, wobei die magnetische Flussdichte innerhalb eines zweiten Flussdichtebereichs liegt, und ein Bereitstellen einer Magnetfeldsensoranordnung, die ein erstes und ein zweites Magnetfeldsensorelement umfasst, derart, dass das erste Magnetfeldsensorelement in dem ersten Raumbereich angeordnet ist und das zweite Magnetfeldsensorelement in dem zweiten Raumbereich angeordnet ist.Another embodiment of a method of manufacturing a magnetic field sensor includes providing a first magnetic body having a first magnetization direction and a second magnetic body having a second magnetization direction with the first and second magnetization directions different, a first space area, and a second space area with respect to the first magnetic body and the second magnetic body, so that in the first space region, a magnetic flux density is caused by the first magnetic body and the second magnetic body with respect to a predetermined spatial direction, wherein the magnetic flux density is within a first range of flux density, and such that in the second space region a magnetic flux density is caused by the first magnetic body and the second magnetic body with respect to a predetermined spatial direction, the magnetic flux density being within a second spatial range A flux density range, and providing a magnetic field sensor arrangement comprising a first and a second magnetic field sensor element, such that the first magnetic field sensor element is arranged in the first space region and the second magnetic field sensor element is arranged in the second space region.

Gemäß einigen Ausführungsformen lehrt die vorliegende Offenlegung einen Magnetfeldsensor, der eine Magnetfeldsensoranordnung und einen Back-Bias-Magneten umfasst. Der Back-Bias-Magnet umfasst eine inhomogene Magnetisierung.In accordance with some embodiments, the present disclosure teaches a magnetic field sensor that includes a magnetic field sensor assembly and a back-bias magnet. The back-bias magnet comprises an inhomogeneous magnetization.

Gemäß einigen Ausführungsformen lehrt die vorliegende Offenlegung, dass der Back-Bias-Magnet als ein einheitliches Element und von würfelförmiger Gestalt, kreisförmiger Gestalt, elliptischer oder stumpfförmiger Gestalt formbar ist.According to some embodiments, the present disclosure teaches that the back-bias magnet is shapeable as a unitary member and of cube shape, circular shape, elliptical or truncated shape.

Gemäß einigen Ausführungsformen lehrt die vorliegende Offenlegung, dass der Back-Bias-Magnet Materialien umfasst, die aus der Gruppe ausgewählt werden, die aus Ferriten, Aluminium-Nickel-Kobalt (AlNiCo), Samarium-Kobalt (SmCo) und Neodym-Eisen-Bor (NdFeB) besteht.According to some embodiments, the present disclosure teaches that the back-bias magnet comprises materials selected from the group consisting of ferrites, aluminum-nickel-cobalt (AlNiCo), samarium-cobalt (SmCo), and neodymium-iron-boron (NdFeB).

Gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenlegung ist die inhomogene Magnetisierung des Back-Bias-Magneten symmetrisch zu einer ersten Symmetrielinie innerhalb mindestens eines Querschnitts des Back-Bias-Magneten.According to some embodiments of the present disclosure, the inhomogeneous magnetization of the back-bias magnet is symmetrical to a first line of symmetry within at least one cross-section of the back-bias magnet.

Gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenlegung ist die erste Symmetrielinie eine Symmetrielinie einer im Wesentlichen spiegelsymmetrischen inhomogenen Magnetisierung innerhalb des mindestens einen Querschnitts des Back-Bias-Magneten.According to some embodiments of the present disclosure, the first line of symmetry is a line of symmetry of substantially mirror-symmetric inhomogeneous magnetization within the at least one cross-section of the back-bias magnet.

Gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenlegung ist die erste Symmetrielinie innerhalb des mindestens einen Querschnitts des Back-Bias-Magneten eine Symmetrielinie von höherer Ordnung, von Rotationssymmetrie oder ellipsoider Symmetrie.According to some embodiments of the present disclosure, the first line of symmetry within the at least one cross-section of the back-bias magnet is a line of symmetry of higher order, rotational symmetry or ellipsoid symmetry.

Gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenlegung ist die inhomogene Magnetisierung ferner symmetrisch zur Symmetrielinie innerhalb eines weiteren Querschnitts des Back-Bias-Magneten, wobei der weitere Querschnitt den Querschnitt an der Symmetrielinie schneidet.Further, in accordance with some embodiments of the present disclosure, the inhomogeneous magnetization is symmetrical about the line of symmetry within another cross section of the back bias magnet, the further cross section intersecting the cross section at the line of symmetry.

Gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenlegung verursacht die inhomogene Magnetisierung des Back-Bias-Magneten eine magnetische Flussdichte außerhalb des Back-Bias-Magneten.According to some embodiments of the present disclosure, the inhomogeneous magnetization of the back-bias magnet causes a magnetic flux density outside the back-bias magnet.

Gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenlegung ist der durch die Magnetisierung verursachte magnetische Fluss im Wesentlichen nicht in das Innere des Back-Bias-Magneten eingeschlossen.According to some embodiments of the present disclosure, the magnetic flux caused by the magnetization is substantially not enclosed in the interior of the back-bias magnet.

Gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenlegung umfasst der Back-Bias-Magnet die inhomogene Magnetisierung in mindestens 50% eines Volumens des Back-Bias-Magneten.According to some embodiments of the present disclosure, the back-bias magnet comprises the inhomogeneous magnetization in at least 50% of a volume of the back-bias magnet.

Gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenlegung wird der mindestens eine Querschnitt von einer ersten Richtung und einer zweiten Richtung aufgespannt, wobei die erste und die zweite Richtung nicht parallel sind, und wenn man für einen vorgegebenen Koordinatenwert der ersten Richtung entlang der zweiten Richtung läuft, ein Winkel zwischen der zweiten Richtung und einer lokalen Richtung der Magnetisierung mindestens über einen Teil des Verlaufswegs variiert, wobei der Verlaufsweg von der ersten Symmetrielinie abweicht.According to some embodiments of the present disclosure, the at least one cross section is spanned by a first direction and a second direction, wherein the first and second directions are not parallel, and when passing for a given coordinate value of the first direction along the second direction, an angle between the second direction and a local direction of Magnetization varies over at least a portion of the path, the path deviates from the first line of symmetry.

Gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenlegung variiert der Winkel monoton, wenn man entlang des Verlaufswegs läuft.According to some embodiments of the present disclosure, the angle varies monotonically as one walks along the path.

Gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenlegung variiert der Winkel nichtmonoton, wenn man entlang des Verlaufswegs läuft, falls der Verlaufsweg senkrecht zur Symmetrielinie verläuft.According to some embodiments of the present disclosure, the angle does not vary monotonically when traveling along the path if the path is perpendicular to the line of symmetry.

Gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenlegung umfasst die Magnetfeldsensoranordnung ein erstes Magnetfeldsensorelement und ein zweites Magnetfeldsensorelement. Das erste Magnetfeldsensorelement ist derart angeordnet, in Bezug auf den Back-Bias-Magneten, dass das erste Magnetfeldsensorelement, in Bezug auf eine vorbestimmte Raumrichtung, einer von dem Back-Bias-Magneten verursachten magnetischen Flussdichte und innerhalb eines ersten Flussdichtebereichs ausgesetzt ist. Allerdings ist das zweite Magnetfeldsensorelement derart angeordnet, in Bezug auf den Back-Bias-Magneten, dass das zweite Magnetfeldsensorelement, in Bezug auf die vorbestimmte Raumrichtung, einer von dem Back-Bias-Magneten verursachten magnetischen Flussdichte und innerhalb eines zweiten Flussdichtebereichs ausgesetzt ist.According to some embodiments of the present disclosure, the magnetic field sensor assembly includes a first magnetic field sensor element and a second magnetic field sensor element. The first magnetic field sensor element is arranged, with respect to the back bias magnet, to expose the first magnetic field sensor element, with respect to a predetermined spatial direction, to a magnetic flux density caused by the back bias magnet and within a first range of flux density. However, the second magnetic field sensor element is arranged such that the second magnetic field sensor element is exposed to a magnetic flux density caused by the back bias magnet and within a second flux density region with respect to the back-biased magnet with respect to the predetermined spatial direction.

Gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenlegung erlauben der erste Flussdichtebereich und der zweite Flussdichtebereich Betrieb des ersten und des zweiten Magnetfeldsensorelements außerhalb eines Sättigungsbereichs.According to some embodiments of the present disclosure, the first flux density range and the second flux density range allow operation of the first and second magnetic field sensor elements outside a saturation region.

Gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenlegung umfassen der erste und der zweite Flussdichtebereich nur Werte kleiner oder gleich einer Größe von 20 mT.According to some embodiments of the present disclosure, the first and second flux density ranges only include values less than or equal to 20 mT.

Gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenlegung umfasst der erste Flussdichtebereich Flussdichten von dem zweiten Flussdichtebereich entgegengesetztem Vorzeichen.According to some embodiments of the present disclosure, the first flux density range includes flux densities of the opposite polarity from the second flux density range.

Gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenlegung sind das erste und das zweite Magnetfeldsensorelement magneto-resistive Sensorelemente.According to some embodiments of the present disclosure, the first and second magnetic field sensor elements are magneto-resistive sensor elements.

Gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenlegung sind das erste und das zweite Magnetfeldsensorelement auf einem Substrat angeordnet und die vorbestimmte Raumrichtung ist im Wesentlichen parallel zu einer Hauptoberfläche des Substrats.According to some embodiments of the present disclosure, the first and second magnetic field sensor elements are disposed on a substrate, and the predetermined spatial direction is substantially parallel to a main surface of the substrate.

Gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenlegung ist der Back-Bias-Magnet ringförmig oder umfasst einen ringförmigen Abschnitt.According to some embodiments of the present disclosure, the back-bias magnet is annular or comprises an annular portion.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind im Folgenden unter Bezugnahme auf die angehängten Zeichnungen erklärt, wobei:Embodiments of the present invention are explained below with reference to the attached drawings, wherein:

1a eine Querschnittsansicht einer ersten Ausführungsform eines Magnetfeldsensors zeigt; 1a shows a cross-sectional view of a first embodiment of a magnetic field sensor;

1b eine Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform eines Magnetfeldsensors zeigt; 1b a cross-sectional view of another embodiment of a magnetic field sensor shows;

2 eine schematische Darstellung einer möglichen beispielhaften Verwendung einer Ausführungsform eines Magnetfeldsensors zeigt; 2 a schematic representation of a possible exemplary use of an embodiment of a magnetic field sensor shows;

3a und 3b Querschnittsansichten von weiteren Ausführungsformen von Magnetfeldsensoren zeigen; 3a and 3b Show cross-sectional views of further embodiments of magnetic field sensors;

4 ein Ergebnis einer numerischen Simulation einer sich ergebenden Magnetflussdichte in dem Fall einer Ausführungsform eines Magnetfeldsensors und eines zugehörigen Back-Bias-Magneten zeigt; 4 shows a result of a numerical simulation of a resulting magnetic flux density in the case of an embodiment of a magnetic field sensor and an associated back-bias magnet;

5 eine Repräsentation einer x-Komponente der Magnetflussdichte in dem Fall des in 4 gezeigten Back-Bias-Magneten zeigt; 5 a representation of an x component of the magnetic flux density in the case of in 4 shows back-bias magnets shown;

6a und 6b Querschnittsansichten weiterer Ausführungsformen von Magnetfeldsensoren zeigen; 6a and 6b Show cross-sectional views of further embodiments of magnetic field sensors;

7 ein Ergebnis einer numerischen Simulation einer Magnetflussdichte für eine Ausführungsform eines Magnetfeldsensors oder eines zugehörigen Back-Bias-Magneten zeigt; 7 shows a result of a numerical simulation of a magnetic flux density for an embodiment of a magnetic field sensor or an associated back-bias magnet;

8 eine Kurve von x-Komponenten der Magnetflussdichte für die in 7 gezeigte numerische Simulation zeigt; 8th a plot of x components of the magnetic flux density for the in 7 shows numerical simulation shown;

9 eine vergrößerte Repräsentation der in 8 gezeigten Kurven zeigt; 9 an enlarged representation of in 8th shows curves shown;

10a und 10b Querschnittsansichten von weiteren Ausführungsformen von Magnetfeldsensoren zeigen; 10a and 10b Show cross-sectional views of further embodiments of magnetic field sensors;

11 ein Ergebnis einer numerischen Simulation in Bezug auf eine Magnetflussdichte einer Ausführungsform eines Magnetfeldsensors zeigt; 11 shows a result of a numerical simulation with respect to a magnetic flux density of an embodiment of a magnetic field sensor;

12a und 12b verschiedene Kurven von x-Komponenten der Magnetflussdichte für die in 11 gezeigte numerische Simulation zeigen; 12a and 12b different curves of x components of the magnetic flux density for the in 11 show numerical simulation shown;

13 eine Querschnittsdarstellung einer weiteren Ausführungsform eines Magnetfeldsensors zeigt; 13 a cross-sectional view of another embodiment of a magnetic field sensor shows;

14A eine Querschnittsansicht eines weiteren inhomogenen Magneten gemäß der vorliegenden Offenlegung zeigt; 14A a cross-sectional view of another inhomogeneous magnet according to the present disclosure shows;

14B eine räumliche Ansicht einer beispielhaften Form des weiteren inhomogenen Magneten zeigt; 14B shows a spatial view of an exemplary form of the further inhomogeneous magnet;

14C den inhomogenen Back-Bias-Magneten in Kombination mit einem Nackt-Chip-Sensor zeigt; 14C shows the inhomogeneous back-bias magnet in combination with a nude-chip sensor;

14D eine weitere Implementierung des inhomogenen Back-Bias-Magneten gemäß der vorliegenden Offenlegung zeigt; 14D another implementation of the inhomogeneous back-bias magnet according to the present disclosure shows;

15 eine Bx-Komponente für ein inhomogenes und ein homogenes Magnetfeld zeigt; 15 shows a B x component for an inhomogeneous and a homogeneous magnetic field;

16 eine simulierte Verteilung der Magnetisierung für den weiteren inhomogenen Magneten zeigt; und 16 shows a simulated distribution of magnetization for the further inhomogeneous magnet; and

17 simulierte Bx-Komponenten für verschiedene α-Winkel, die verschiedene Niveaus inhomogener Magnetisierung für den weiteren Magneten angeben, zeigt. 17 shows simulated B x components for different α angles indicating different levels of inhomogeneous magnetization for the further magnet.

GENAUE BESCHREIBUNG BEISPIELHAFTER AUSFÜHRUNGSFORMENDETAILED DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS

1a bis 13 zeigen schematische Darstellungen verschiedener Ausführungsformen von Magnetfeldsensoren mit ihren Magnetkörpern oder Back-Bias-Magneten sowie Ergebnisse von numerischen Simulationen in Form von Kurven und weiteren Darstellungen. Allerdings wird, bevor eine genauere Beschreibung eines potentiellen Anwendungsszenarios eines Magnetfeldsensors im Zusammenhang mit 2 erfolgt, zuerst eine Beschreibung einer ersten Ausführungsform eines Magnetfeldsensors zusammen mit einem Magnetkörper oder Back-Bias-Magneten im Zusammenhang mit 1a gegeben. 1a to 13 show schematic representations of various embodiments of magnetic field sensors with their magnetic bodies or back-bias magnets and results of numerical simulations in the form of curves and other representations. However, before a more detailed description of a potential application scenario of a magnetic field sensor is related to 2 First, a description will be given of a first embodiment of a magnetic field sensor together with a magnetic body or back-bias magnet in connection with FIG 1a given.

1a zeigt eine erste Ausführungsform eines Magnetfeldsensors 100, der einen Magnetkörper oder Back-Bias-Magneten 110 und eine Magnetfeldsensoranordnung 120 umfasst. Der Magnetkörper 110 in 1a umfasst eine Aussparung 130, die der Magnetfeldsensoranordnung 120 gegenüberliegt und einen polygonalen Querschnitt in Bezug auf eine Querschnittsebene, die durch den Magnetkörper wie in 1a abgebildet verläuft, aufweist. 1a shows a first embodiment of a magnetic field sensor 100 who has a magnet body or back-bias magnet 110 and a magnetic field sensor arrangement 120 includes. The magnetic body 110 in 1a includes a recess 130 , that of the magnetic field sensor arrangement 120 and a polygonal cross-section with respect to a cross-sectional plane passing through the magnetic body as in 1a shown extends.

Hier weist die Aussparung 130 einen polygonalen Querschnitt mit insgesamt sieben Ecken 140-1 bis 140-7 in der Ausführungsform, die in 1a gezeigt ist, auf. Anders als die Querschnittsform des Magnetkörpers 110, die in 1a gezeigt ist, kann die Aussparung 130 des Magnetkörpers 110 in anderen Ausführungsformen eines Magnetfeldsensors 100 auch eine Anzahl von Ecken 140 umfassen, die von sieben abweicht. Beispielsweise könnte in einem Fall einer dreieckigen Aussparung in Bezug auf die jeweilige Querschnittsebene, die durch den Magnetkörper 110 verläuft, diese auch nur drei Ecken 140 umfassen. Im Allgemeinen kann jedoch eine beliebige Anzahl von Ecken 140 die jeweilige Querschnittsform der Aussparung 130 in Bezug auf die Querschnittsebene definieren.Here shows the recess 130 a polygonal cross-section with a total of seven corners 140-1 to 140-7 in the embodiment shown in FIG 1a is shown on. Unlike the cross-sectional shape of the magnetic body 110 , in the 1a The recess can be shown 130 of the magnetic body 110 in other embodiments of a magnetic field sensor 100 also a number of corners 140 include, which deviates from seven. For example, in a case of a triangular recess with respect to the respective one Cross-sectional plane passing through the magnetic body 110 runs, these only three corners 140 include. In general, however, any number of corners 140 the respective cross-sectional shape of the recess 130 define with respect to the cross-sectional plane.

In Bezug auf die Ausdehnung und die Form des Magnetkörpers 110 senkrecht zu der Querschnittsebene von 1a kann ein jeweiliger Magnetkörper 110 beispielsweise dieselbe Querschnittsform in Bezug auf eine Querschnittsebene, die über die in 1a gezeigte Querschnittsebene hinausragt oder senkrecht dazu ist, umfassen. Mit anderen Worten kann sich in Abhängigkeit von der spezifischen Implementierung der Aussparung 130 dieselbe Form der Aussparung in Bezug auf eine Querschnittsebene, die durch einen Mittelpunkt oder irgendeinen anderen festgelegten Punkt verläuft, ergeben. Beispielsweise würde in einem solchen Fall die Menge aller möglichen Ecken 140 in Bezug auf eine Ebene senkrecht zu der in 1a gezeigten Ecke eine kreisförmige und/oder ellipsenförmige Menge von Punkten oder möglicherweise eine Menge von Punkten, die die Form eines Teilkreises oder einer Teilellipse aufweist, bilden.With respect to the extent and shape of the magnetic body 110 perpendicular to the cross-sectional plane of 1a may be a respective magnetic body 110 For example, the same cross-sectional shape with respect to a cross-sectional plane, over the in 1a shown cross-sectional plane or perpendicular thereto include. In other words, depending on the specific implementation of the recess 130 the same shape of the recess with respect to a cross-sectional plane passing through a center point or any other fixed point arise. For example, in such a case, the set of all possible vertices 140 with respect to a plane perpendicular to the in 1a shown corner form a circular and / or elliptical set of points or possibly a set of points, which has the shape of a partial circle or a partial ellipse.

In anderen Ausführungsformen eines Magnetfeldsensors 100 kann der Magnetkörper 110 andere Formen der Aussparung 130 in Bezug auf eine Ebene, die nicht die Querschnittsebene ist, aufweisen. Beispielsweise kann eine solche Aussparung 130 in Bezug auf eine Ebene senkrecht zu der in 1a gezeigten Ebene eine Querschnittsform umfassen, die davon abweicht. Somit ist es beispielsweise möglich, dass die jeweilige Aussparung 130 in der Form einer Nut innerhalb des Magnetkörpers 110 umgesetzt ist, so dass in diesem Fall ein jeweiliger Querschnitt durch den jeweiligen Magnetkörper 110 beispielsweise eine rechteckige Form, eine quadratische Form oder irgendeine andere Form, die konvex ist, aufweist.In other embodiments of a magnetic field sensor 100 can the magnetic body 110 other forms of recess 130 with respect to a plane that is not the cross-sectional plane. For example, such a recess 130 with respect to a plane perpendicular to the in 1a level shown include a cross-sectional shape that deviates from it. Thus, it is possible, for example, that the respective recess 130 in the form of a groove within the magnetic body 110 is implemented, so that in this case a respective cross section through the respective magnetic body 110 For example, a rectangular shape, a square shape or any other shape that is convex.

Natürlich gibt es andere Konfigurationen eines Magnetkörpers 110 einer Ausführungsform eines Magnetfeldsensors 100, wobei die jeweiligen Querschnitte senkrecht zu der in 1a gezeigten Ebene auch polygonale, ellipsenförmige oder irgendeine andere Querschnittsform aufweisen.Of course, there are other configurations of a magnetic body 110 an embodiment of a magnetic field sensor 100 , wherein the respective cross-sections perpendicular to the in 1a level shown also have polygonal, elliptical or any other cross-sectional shape.

Darüber hinaus können natürlich auch andere Anordnungen eines Magnetkörpers 110, der auf eine inhomogene Weise magnetisiert ist, in Ausführungsformen eines Magnetfeldsensors 100 eingesetzt werden. Beispielsweise kann der Magnetkörper 110, der auf eine inhomogene Weise magnetisiert ist, in Bezug auf die gerade verbindende Linie 160, die in 1a als gepunktete Linie gezeichnet ist, und/oder in Bezug auf die nicht-konvexe Querschnittsform, die im Allgemeinen hier definiert ist, auch eine ”als dazu gespiegelt anzusehende” Querschnittsform annehmen, solange der Magnetkörper 110 in einer inhomogenen Weise magnetisiert ist.In addition, of course, other arrangements of a magnetic body 110 which is magnetized in an inhomogeneous manner, in embodiments of a magnetic field sensor 100 be used. For example, the magnetic body 110 which is magnetized in an inhomogeneous manner with respect to the straight line connecting 160 , in the 1a is drawn as a dotted line, and / or with respect to the non-convex cross-sectional shape which is generally defined herein, also assume a "mirror-like" cross-sectional shape as long as the magnetic body 110 is magnetized in an inhomogeneous way.

Allerdings sollte in den Ausführungsformen, die unten vorgelegt werden, insbesondere Bezug auf nicht-konvexe Magnetkörper 110 genommen werden, um die Beschreibung zu vereinfachen, wobei die folgenden Zeichnungen jedoch im Wesentlichen auf alle Magnetkörper 110, die auf eine inhomogenen Weise magnetisiert sind, anwendbar sind.However, in the embodiments presented below, particular reference should be made to non-convex magnetic bodies 110 to simplify the description, however, the following drawings are basically applied to all magnetic bodies 110 which are magnetized in an inhomogeneous manner are applicable.

Der Magnetkörper 110 wie er beispielsweise in 1a abgebildet ist umfasst somit eine nichtkonvexe Querschnittsfläche 150 in Bezug auf eine Querschnittsebene, die durch den Magnetkörper 110 verläuft. In diesem Zusammenhang ist eine Menge von Punkten innerhalb einer Ebene, das heißt z. B. auch die Querschnittsflächen wie die Querschnittsfläche 150, genau dann konvex, wenn für irgendwelche zwei Punkte der jeweiligen Menge jeweils wahr ist, dass auch die direkte gerade Verbindungslinie zwischen diesen zwei Punkten gänzlich innerhalb der jeweiligen Menge verläuft, d. h. innerhalb der Querschnittsfläche 150. Mit anderen Worten ist eine Menge innerhalb einer Ebene genau dann konvex, wenn alle möglichen geraden Verbindungslinien aller möglichen Punkte der jeweiligen Menge gänzlich innerhalb der Menge verlaufen.The magnetic body 110 as he is for example in 1a Thus, a non-convex cross-sectional area is included 150 with respect to a cross-sectional plane passing through the magnetic body 110 runs. In this context, a set of points within a plane, that is z. B. also the cross-sectional areas as the cross-sectional area 150 , if and only convex, if it is true for any two points of the respective set that the direct straight connecting line between these two points also runs entirely within the respective set, ie within the cross-sectional area 150 , In other words, a set within a plane is convex if and only if all possible straight connecting lines of all possible points of the respective set are entirely within the set.

Wie oben erklärt ist die Querschnittsfläche 150 des Magnetkörpers 110 nicht-konvex, da beispielsweise eine gerade Verbindungslinie 160, die als gepunktete Linie in 1a eingezeichnet ist, deren Endpunkte beide innerhalb der Querschnittsfläche 150 angeordnet sind, d. h. Elemente der jeweiligen Menge sind, jedoch nicht gänzlich innerhalb der jeweiligen Menge, d. h. innerhalb der Querschnittsfläche 150, liegt. Vielmehr schneidet die Verbindungslinie 160 die Aussparung 130. Die Querschnittsfläche 150 ist daher nicht-konvex, so dass sie auch als konkav bezeichnet werden kann. Die Begriffe konkav und nicht-konvex können daher gegebenenfalls synonym verwendet werden.As explained above, the cross-sectional area 150 of the magnetic body 110 non-convex, because, for example, a straight connecting line 160 as a dotted line in 1a whose endpoints are both within the cross-sectional area 150 are arranged, that is, elements of the respective amount, but not entirely within the respective amount, ie within the cross-sectional area 150 , lies. Rather, the connecting line cuts 160 the recess 130 , The cross-sectional area 150 is therefore non-convex, so that it can also be called concave. The terms concave and non-convex can therefore be used interchangeably if necessary.

Der Magnetkörper 110 der Ausführungsform eines Magnetfeldsensors 100 wie er in 1a gezeigt ist kann z. B. aus einem permanentmagnetischen Material hergestellt sein. Je nach Randbedingungen, unter denen eine Ausführungsform eines Magnetfeldsensors eingesetzt wird, also nicht zuletzt in Bezug auf potentielle Einsatztemperaturen, Kosten, nützliche Magnetfelder und andere Parameter, kann der Magnetkörper 110 auch beispielsweise aus Eisen, Kobalt, Nickel oder anderen relativ komplexen Zusammensetzungen und Verbindungen, die möglicherweise die oben erwähnten Metalle als Komponenten umfassen, hergestellt sein. Im Allgemeinen können jeweilige Magnetkörper oder Back-Bias-Magneten 110 aus Ferriten, Aluminium-Nickel-Kobalt (AlNiCo), auch aus Samarium-Kobalt (SmCo) oder Neodym-Eisen-Bor (NdFeB) hergestellt sein. Natürlich sind auch andere Materialkombinationen oder Materiale als Einsatzgebiet für die jeweiligen Magnetkörper 110 denkbar.The magnetic body 110 the embodiment of a magnetic field sensor 100 as he in 1a can be shown for. B. be made of a permanent magnetic material. Depending on the boundary conditions, under which an embodiment of a magnetic field sensor is used, not least in terms of potential operating temperatures, costs, useful magnetic fields and other parameters, the magnetic body 110 also, for example, iron, cobalt, nickel or other relatively complex compositions and Compounds that may include the above-mentioned metals as components, be prepared. In general, respective magnetic bodies or back-bias magnets 110 made of ferrites, aluminum-nickel-cobalt (AlNiCo), also made of samarium-cobalt (SmCo) or neodymium-iron-boron (NdFeB). Of course, other combinations of materials or materials as a field of application for the respective magnetic body 110 conceivable.

Wie in 1a durch die Pfeile 170 angezeigt hat der Magnetkörper oder der Back-Bias-Magnet 110 eine inhomogene Magnetisierung. Die Magnetisierung M des Magnetkörpers 110 wurde hier gezielt inhomogen erzeugt, wobei verschiedene Magnetisierungen an verschiedenen Punkten insbesondere innerhalb der Querschnittsfläche 150 auftreten, die sich mindestens in Bezug auf ihre Größe bzw. Intensität und/oder ihre Richtung unterscheiden.As in 1a through the arrows 170 has displayed the magnetic body or the back-bias magnet 110 an inhomogeneous magnetization. The magnetization M of the magnetic body 110 was here produced intentionally inhomogeneous, with different magnetizations at different points, especially within the cross-sectional area 150 occur that differ at least in terms of their size or intensity and / or their direction.

Mit anderen Worten ist eine Magnetisierung eines Magnetkörpers inhomogen, wenn sie in weiten Teilen nicht homogen ist, wobei unter einer homogenen Magnetisierung im Zusammenhang dieser Anmeldung eine Magnetisierung verstanden wird, die konstant und gleichgerichtet in Bezug auf ihre Richtung und Intensität ist. Anders gesagt weist der Magnetkörper 110 eine inhomogene Magnetisierung auf, wie sie durch die Pfeile 170 gezeigt ist, da seine Magnetisierung im vektoriellen Sinne nicht über den gesamten Magnetkörper bzw. über einen wesentlichen Anteil des gesamten Magnetkörpers eine konstante Richtung und/oder einen konstanten Betrag der Magnetisierung M aufweist. Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung wird ein wesentlicher Abschnitt des gesamten Magnetkörpers 110 oder des Magnetkörpers 110 als ein Volumenanteil des Magnetkörpers 110 verstanden, der von 50% bis 100% reicht, d. h. beispielsweise 95%, 90%, 80%, 75%, 70% oder 60%, wobei sich die betreffenden Volumenanteile je nach unterschiedlichem Anwendungsgebiet und Implementierungen eines Ausführungsbeispiels eines Magnetfeldsensors ergeben können.In other words, magnetization of a magnetic body is inhomogeneous unless it is largely homogeneous, and homogeneous magnetization in the context of this application is understood to mean magnetization that is constant and rectified with respect to its direction and intensity. In other words, the magnetic body 110 an inhomogeneous magnetization, as indicated by the arrows 170 is shown, since its magnetization in the vector sense does not have a constant direction and / or a constant amount of the magnetization M over the entire magnetic body or over a substantial proportion of the entire magnetic body. In the context of the present application, an essential portion of the entire magnetic body 110 or the magnetic body 110 as a volume fraction of the magnetic body 110 which ranges from 50% to 100%, ie, for example, 95%, 90%, 80%, 75%, 70% or 60%, whereby the respective volume fractions may result depending on the different field of application and implementations of an embodiment of a magnetic field sensor.

Darüber hinaus sollte an dieser Stelle angemerkt werden, dass bei vielen Magneten, die eine betrags- und richtungsmäßig konstante Magnetisierung im gesamten Volumen aufweisen, die also homogen magnetisiert sind, das daraus resultierende Magnetfeld sowohl im Außenbereich des Magneten als auch im Innenbereich des Magneten inhomogen sein kann. Mit anderen Worten ist somit das Vorhandensein eines inhomogenen Magnetfeldes im Außen- und/oder im Innenbereich eines Magneten nicht notwendigerweise ein Indiz dafür, dass auch die Magnetisierung inhomogen ist. Homogene Magnetisierungen sind in vielen Fällen besonders deshalb schon attraktiv, da diese vergleichsweise einfach und kostengünstig herstellbar sind.In addition, it should be noted at this point that in many magnets that have a magnitude and direction constant magnetization in the entire volume, which are thus homogeneously magnetized, the resulting magnetic field both in the outer region of the magnet and in the interior of the magnet be inhomogeneous can. In other words, therefore, the presence of an inhomogeneous magnetic field in the outer and / or inner region of a magnet is not necessarily an indication that the magnetization is also inhomogeneous. Homogeneous magnetizations are in many cases particularly attractive because they are relatively easy and inexpensive to produce.

Der Magnetkörper 110 oder der Back-Bias-Magnet 110 der Ausführungsform des Magnetfeldsensors 100, wie er beispielsweise in 5a gezeigt ist, umfasst häufig eine remanente Magnetflussdichte, die in Abhängigkeit von dem verwendeten Beispiel zwischen mehreren hundert Millitesla (≥ 100 mT) bis zu mehreren Tesla (3 T) schwankt. Abhängig von der bestimmten Umsetzung und Spezifikation einer Ausführungsform eines Magnetfeldsensors 110 kann der Magnetkörper 100 somit beispielsweise eine ”Magnetisierung” bzw. eine aufgrund der Magnetisierung herrschenden remanenten magnetischen Flussdichte Brem von typischerweise 500 mT oder 1 T aufweisen. Allerdings sollte in diesem Zusammenhang erwähnt werden, dass die oben erwähnten Flussdichtebereiche nicht in einem einschränkenden Sinn betrachtet werden sollen. Vielmehr dienen sie einfach als Beispiele, die in manchen Anwendungsfeldern von Ausführungsformen eines Magnetfeldsensors 100 verwendet werden können. Grundsätzlich können auch andere Magnetisierungen in Abhängigkeit verschiedener Parameter, also etwa der Technologie der einzelnen Magnetfeldsensorelemente, der Abmessungen des betreffenden Magnetfeldsensors und anderer Parameter verwendet werden.The magnetic body 110 or the back-bias magnet 110 the embodiment of the magnetic field sensor 100 as he is for example in 5a is often shown to have a remanent magnetic flux density which varies between several hundred millitesla (≥ 100 mT) to several tesla (3 T), depending on the example used. Depending on the particular implementation and specification of an embodiment of a magnetic field sensor 110 can the magnetic body 100 Thus, for example, have a "magnetization" or prevailing due to the magnetization remanent magnetic flux density Brem of typically 500 mT or 1 T. However, it should be noted in this connection that the above-mentioned flux density ranges should not be considered in a limiting sense. Rather, they simply serve as examples that in some application fields of embodiments of a magnetic field sensor 100 can be used. In principle, other magnetizations can also be used depending on various parameters, such as the technology of the individual magnetic field sensor elements, the dimensions of the relevant magnetic field sensor and other parameters.

Neben dem Magnetkörper bzw. dem Back-Bias-Magneten 110 umfasst das in 1a gezeigte Ausführungsbeispiel eines Magnetfeldsensors 100 darüber hinaus auch die Magnetfeldsensoranordnung 120, die beispielsweise als optionale Komponenten ein Substrat bzw. einen Chip 180 und ein oder mehrere Magnetfeldsensorelemente 190 aufweist. Bei dem in 1a gezeigten Ausführungsbeispiel weist so die Sensoranordnung 120 mindestens zwei in 1a eingezeichnete Magnetfeldsensorelemente 190-1, 190-2 auf. Je nach verwendeter Technologie kann es sich bei den Magnetfeldsensorelementen 190 beispielsweise um magnetoresistive Sensorelemente (xMR-Sensorelemente), um Hall-Sensorelemente oder andere auf einen magnetischen Einfluss ansprechende Sensorelemente wie etwa magnetische Dioden oder magnetische Transistoren handeln.In addition to the magnetic body or the back-bias magnet 110 includes the in 1a shown embodiment of a magnetic field sensor 100 beyond that also the magnetic field sensor arrangement 120 , for example, as optional components, a substrate or a chip 180 and one or more magnetic field sensor elements 190 having. At the in 1a embodiment shown so has the sensor arrangement 120 at least two in 1a drawn magnetic field sensor elements 190-1 . 190-2 on. Depending on the technology used, the magnetic field sensor elements may be 190 For example, to magnetoresistive sensor elements (xMR sensor elements), to Hall sensor elements or other act on a magnetic influence responsive sensor elements such as magnetic diodes or magnetic transistors.

In Bezug auf die vorliegende Erfindung sollte beachtet werden, dass diese vorteilhaft insbesondere mit solchen Sensoren oder Sensorelementen eingesetzt werden kann, die ein Sättigungsverhalten aufweisen, d. h. beispielsweise mit xMR-Sensorelementen.With respect to the present invention, it should be noted that it can be advantageously used in particular with such sensors or sensor elements which have a saturation behavior, ie. H. for example with xMR sensor elements.

Dagegen haben beispielsweise Hall-Sonden praktisch keine Sättigung. Da aber die der Hall-Sonde nachgeschalteten Verstärker immer ein Sättigungsverhalten (weil der Verstärker außerhalb seines Aussteuerbereichs in Sättigung geht), kann es auch bei Hall-Sonden von Vorteil sein, die hier beschriebenen Magnetkörper zu verwenden. In contrast, Hall probes, for example, have virtually no saturation. Since, however, the amplifiers connected downstream of the Hall probe always have a saturation behavior (because the amplifier saturates outside its modulation range), it may also be advantageous for Hall probes to use the magnetic bodies described here.

Zu den magnetoresistiven Sensorelementen zählen u. a. AMR-Sensorelemente (AMR = anisotropic magneto resistance = anisotroper Magnetwiderstand), GMR-Sensorelemente (GMR = giant magneto resistance = Riesenmagnetwiderstand), CMR-Sensorelemente (CMR = colossal magneto resistance = kolossaler Magnetwiderstand), EMR-Sensorelemente (EMR = extraordinary magneto resistance = außergewöhnlicher Magnetwiderstand), TMR-Sensorelemente (TMR = tunnel magneto resistance = Tunnelmagnetwiderstand) oder Spin-Ventil-Sensorelemente. Hall-Sensoren können horizontale oder vertikale Hall-Sensoren sein.The magnetoresistive sensor elements include u. a. AMR sensor elements (AMR = anisotropic magneto resistance), giant magneto resistance (GMR) sensor elements, colossal magneto resistance CMR elements (CMR), and EMR (extraordinary magneto resistance) sensor elements = exceptional magnetoresistance), TMR sensor elements (TMR = tunnel magneto resistance) or spin valve sensor elements. Hall sensors can be horizontal or vertical Hall sensors.

Abhängig von der spezifischen Umsetzung kann die Magnetfeldsensoranordnung 120 weitere Komponenten wie eine Auswertungsschaltung, eine Sensorschaltung oder ein jeweils bedeckendes Material zum Schutz der individuellen Magnetfeldsensorelemente 190 umfassen.Depending on the specific implementation, the magnetic field sensor arrangement 120 other components such as an evaluation circuit, a sensor circuit or a respective covering material for protecting the individual magnetic field sensor elements 190 include.

In manchen Ausführungsformen eines Magnetfeldsensors 100, wie er in 1a gezeigt ist, weist die Magnetisierung M beispielsweise die folgenden symmetrischen Bedingungen in Bezug auf eine in 1a gezeigte Symmetrielinie 195 bei einer x-Koordinate (x = 0) in Bezug auf die x-Komponente Mx der Magnetisierung M und die y-Komponente My der Magnetisierung auf: Mx(x) = –Mx(–x) My(x) = My(x) (1). In some embodiments of a magnetic field sensor 100 as he is in 1a is shown, the magnetization M has, for example, the following symmetrical conditions with respect to a 1a shown symmetry line 195 at an x-coordinate (x = 0) with respect to the x-component M x of the magnetization M and the y-component M y of the magnetization M x (x) = -M x (-x) M y (x) = M y (x) (1).

Das bedeutet, dass die x-Komponente der Magnetisierung Mx eine ungerade Symmetrie bezüglich der Symmetrielinie 195 bei x = 0 und die y-Komponente My eine gerade Symmetrie bezüglich der x-Koordinate und der Symmetrielinie 195 aufweist. Allgemeiner gesagt, weist die Magnetisierung M bei manchen Ausführungsbeispielen eines Magnetfeldsensors mit Bezug auf den zugehörigen Magnetkörper 110 in Bezug auf eine Komponente eine ungerade Symmetriebeziehung und in Bezug auf eine andere Komponente eine gerade Symmetriebeziehung auf. Genauer gesagt, weist bei einigen Ausführungsbeispielen eines Magnetfeldsensors die Magnetisierung M des Magnetkörpers 110 bezüglich einer Vektorkomponente eine gerade Symmetriebeziehung auf und bezüglich einer Vektorkomponente senkrecht zu der Vektorkomponente eine ungerade Symmetriebeziehung auf.This means that the x-component of the magnetization M x has an odd symmetry with respect to the symmetry line 195 at x = 0 and the y-component M y a straight symmetry with respect to the x-coordinate and the symmetry line 195 having. More generally, in some embodiments, the magnetization M includes a magnetic field sensor with respect to the associated magnetic body 110 an odd symmetry relationship with respect to one component and a straight symmetry relationship with respect to another component. More specifically, in some embodiments of a magnetic field sensor, the magnetization M of the magnetic body 110 with respect to a vector component, a straight symmetry relationship on and with respect to a vector component perpendicular to the vector component an odd symmetry relationship.

Bevor weitere Ausführungsformen von Magnetfeldsensoren beschrieben und in Verbindung mit 1b bis 13 erläutert werden, sollte erwähnt werden, dass Objekte, Strukturen und Komponenten mit identischen oder ähnlichen funktionalen Eigenschaften und Merkmalen durch identische Bezugszeichen angegeben sind. Sollte es nicht explizit anderweitig erwähnt sein, können die Beschreibungen von Objekten, Strukturen und Komponenten mit ähnlichen oder identischen funktionalen Eigenschaften oder Merkmalen ausgetauscht werden. Zusätzlich sollen im weiteren Verlauf der vorliegenden Anwendung zusammenfassende Bezugszeichen für Objekte, Strukturen und Komponenten, die mehrere Male in einer Ausführungsform auftauchen, in einer identischen oder ähnlichen Weise verwendet werden, es sei denn, dass Merkmale oder Eigenschaften eines/r ganz bestimmten Objekts, Struktur oder Komponente erklärt oder diskutiert werden. Die Verwendung zusammenfassender Bezugszeichen ermöglicht daher eine kompaktere und klarere Beschreibung der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.Before further embodiments of magnetic field sensors described and in connection with 1b to 13 It should be noted that objects, structures and components having identical or similar functional characteristics and features are indicated by identical reference numerals. Unless explicitly stated otherwise, the descriptions of objects, structures and components having similar or identical functional characteristics or features may be interchanged. In addition, in the further course of the present application, summary reference numbers for objects, structures, and components that appear multiple times in an embodiment are to be used in an identical or similar manner, unless features or properties of a particular object, structure or component explained or discussed. The use of summary reference numerals therefore enables a more compact and clearer description of the embodiments of the present invention.

1b zeigt eine weitere Ausführungsform eines Magnetfeldsensors 100, die nur marginal von der in 1a gezeigten Ausführungsform abweicht. Die Ausführungsform eines in 1b gezeigten Magnetfeldsensors 100 umfasst einen Magnetkörper 110, dessen Magnetisierung M wiederum durch die Pfeile 170 angezeigt ist. Auch in der in 1b dargestellten Ausführungsform ist die Magnetisierung M in einem wesentlichen Teil des Magnetkörpers wie durch die Richtung der Pfeile 170 gezeigt inhomogen. Genauer weist die Magnetisierung M des Magnetkörpers 110 wiederum die Symmetriebedingungen auf, die in Verbindung mit Gleichung (1) beschrieben sind. 1b shows a further embodiment of a magnetic field sensor 100 which is only marginal from the in 1a differs embodiment shown. The embodiment of an in 1b shown magnetic field sensor 100 includes a magnetic body 110 whose magnetization M in turn by the arrows 170 is displayed. Also in the in 1b In the illustrated embodiment, the magnetization M is in a substantial part of the magnetic body as by the direction of the arrows 170 shown inhomogeneous. More specifically, the magnetization M of the magnetic body 110 again the symmetry conditions described in connection with equation (1).

Im Unterschied zu dem in 1a gezeigten Ausführungsbeispielen weist der Magnetkörper 110 des in 1b gezeigten Ausführungsbeispiels eines Magnetfeldsensors 100 eine im Hinblick auf eine obere Kante unterschiedlichen Verlauf auf. Genauer gesagt ist bei dem in 1a gezeigten Ausführungsbeispiel eine obere Kante des Magnetkörpers 110 durch eine gerade Linie begrenzt, während bei dem Magnetkörper 110 in 1b der Magnetkörper sich über den in 1b dargestellten Bereich nach oben hinaus erstreckt. Unabhängig davon ist jedoch bei dem in 1b dargestellten Magnetkörper die Querschnittsfläche 150 bezüglich der in 1b wiedergegebenen Querschnittsebene nicht-konvex, da wiederum die direkte Verbindungsgerade 160, deren Endpunkte innerhalb der Querschnittsfläche 150 liegen, selber die Aussparung 130 schneidet und somit innerhalb der Querschnittsfläche 150 liegt. Mit anderen Worten ist unabhängig von der oberen Form bzw. der äußeren Form die Querschnittsfläche 150 des Magnetkörpers 110 unabhängig von der genauen Ausformung der äußeren, der oberen oder der seitlichen Begrenzungsflächen des Magnetkörpers 110 nicht-konvex.Unlike the in 1a shown embodiments, the magnetic body 110 of in 1b shown embodiment of a magnetic field sensor 100 a different course with respect to an upper edge. More specifically, at the in 1a shown embodiment, an upper edge of the magnetic body 110 bounded by a straight line, while in the magnetic body 110 in 1b the magnetic body over the in 1b shown area extends upward. Regardless, however, is in the in 1b shown magnetic body, the cross-sectional area 150 regarding the in 1b non-convex, since again the direct connecting line 160 whose endpoints are within the cross-sectional area 150 lie, yourself the recess 130 cuts and thus within the cross-sectional area 150 lies. In other words, regardless of the upper mold or the outer mold is the cross-sectional area 150 of the magnetic body 110 regardless of the exact shape of the outer, the upper or the lateral boundary surfaces of the magnetic body 110 not convex.

Darüber hinaus unterscheidet sich das in 1b gezeigte Ausführungsbeispiel bezüglich der Aussparung 130. Während bei dem in 1a gezeigten Ausführungsbeispiel diese einen polygonalen Querschnitt aufgewiesen hat, ist bei dem in 1b gezeigten Ausführungsbeispiel der dort gezeigte Querschnitt der Aussparung ellipsenförmig.In addition, this differs in 1b embodiment shown with respect to the recess 130 , While at the in 1a shown embodiment, this has exhibited a polygonal cross-section is in the in 1b shown embodiment of the cross-section of the recess shown there elliptical.

Darüber hinaus unterscheiden sich die in 1a und 1b gezeigten Ausführungsbeispiele eines Magnetfeldsensors 100 kaum. So kann auch bei dem in 1b gezeigten Ausführungsbeispiel bezüglich einer Ebene senkrecht zu der in 1b gezeigten Querschnittsebene ein Querschnitt des Magnetkörpers 110 andere Formen aufweisen, oder eine ähnliche Form bzw. sogar die gleiche Form aufweisen.In addition, the in 1a and 1b shown embodiments of a magnetic field sensor 100 barely. So can also at the in 1b shown embodiment with respect to a plane perpendicular to the in 1b shown cross-sectional plane of a cross section of the magnetic body 110 have other shapes, or have a similar shape or even the same shape.

In beiden Ausführungsbeispielen, die in 1a und 1b gezeigt sind, ist die Magnetfeldsensoranordnung 120 so bezüglich des Magnetkörpers 110 angeordnet, dass diese im Idealfall ebenfalls mit einem Schwerpunkt bzw. Mittelpunkt der Magnetfeldsensoranordnung 120 auf der Symmetrielinie 195 liegt. Darüber hinaus ist im Idealfall die Magnetfeldsensoranordnung 120 bezüglich der Symmetrielinie 195 derart ausgerichtet, dass eine in 1a und 1b nicht eingezeichnete Verbindungslinie der beiden dort gezeigten Magnetfeldsensorelemente 190 die Symmetrielinie 195 in einem rechten Winkel schneidet. Anders ausgedrückt, ist die Magnetfeldsensoranordnung 120 idealerweise so angeordnet, dass diese die zuvor beschriebene Symmetrie der Magnetisierung M des Magnetkörpers 110 nachbildet bzw. übernimmt. Selbstverständlich kann es im Falle realer Implementierungen eines entsprechenden Ausführungsbeispiels eines Magnetfeldsensors 100 zu Abweichungen hinsichtlich der Verschiebungen in x-Richtung und/oder in y-Richtung sowie hinsichtlich einer Rotation um eine dieser Achsen bzw. eine dazu senkrecht stehende Achse kommen.In both embodiments, in 1a and 1b are shown is the magnetic field sensor arrangement 120 so with respect to the magnetic body 110 arranged, that in the ideal case also with a center of gravity or center of the magnetic field sensor arrangement 120 on the symmetry line 195 lies. In addition, ideally, the magnetic field sensor arrangement 120 with respect to the symmetry line 195 aligned such that an in 1a and 1b not shown connecting line of the two magnetic field sensor elements shown there 190 the symmetry line 195 cuts at a right angle. In other words, the magnetic field sensor arrangement 120 ideally arranged so that this the previously described symmetry of the magnetization M of the magnetic body 110 imitates or takes over. Of course, in the case of real implementations of a corresponding embodiment of a magnetic field sensor 100 to deviations with respect to the displacements in the x-direction and / or in the y-direction and with respect to a rotation about one of these axes or an axis perpendicular thereto come.

Wie im weiteren Verlauf der vorliegenden Anmeldung noch erläutert werden wird, ermöglicht gerade die zuvor beschriebene inhomogene Magnetisierung M des Magnetkörpers 110 in Verbindung mit seiner Querschnittsform in manchen Ausführungsbeispielen eines Magnetfeldsensors unter Berücksichtigung der verwendeten Technologie der Magnetfeldsensorelemente 190 eine Verbesserung einer Vergrößerung der Positionstoleranz der Magnetfeldsensoranordnung 120 bezüglich des Magnetkörpers 110. Mit anderen Worten kann in manchen Ausführungsbeispielen eines Magnetfeldsensors 100 eine größere Toleranz bezüglich der genauen Anordnung der Magnetfeldsensoranordnung 120 erreicht werden, ohne dass in einem späteren Betrieb des Ausführungsbeispiels des Magnetfeldsensors 100 nachteilige Effekte hinsichtlich der Messgenauigkeit, der Funktionstüchtigkeit oder anderer Parameter in Kauf genommen werden müssen, die gegebenenfalls durch nachteilig bezüglich des Magnetkörpers 110 positionierte Magnetfeldsensorelemente 190 hervorgerufen werden können.As will be explained in the further course of the present application, just enables the previously described inhomogeneous magnetization M of the magnetic body 110 in connection with its cross-sectional shape in some embodiments of a magnetic field sensor taking into account the technology used the magnetic field sensor elements 190 an improvement in an increase in the positional tolerance of the magnetic field sensor device 120 with respect to the magnetic body 110 , In other words, in some embodiments of a magnetic field sensor 100 a greater tolerance with respect to the exact arrangement of the magnetic field sensor arrangement 120 can be achieved without in a later operation of the embodiment of the magnetic field sensor 100 adverse effects in terms of measurement accuracy, functionality or other parameters must be taken into account, if necessary, by adversely affecting the magnetic body 110 positioned magnetic field sensor elements 190 can be caused.

Gerade im Falle magnetoresistiver Magnetfeldsensorelemente 190 kann es so in manchen Ausführungsbeispielen eines Magnetfeldsensors 100 ein Vorteil sein, einen Magnetkörper 110 zu implementieren, wie er im Rahmen eines Ausführungsbeispiels enthalten ist. So kann, wie später noch erläutert wird, gegebenenfalls in manchen Ausführungsbeispielen eine Übersteuerung der betreffenden magnetoresistiven Sensorelemente 190 unterbunden werden bzw. die Positionierungstoleranz der betreffenden Sensorelemente vergrößert werden, während für den eigentlichen Messbetrieb keine bzw. kaum negative Folgen zu befürchten sind.Especially in the case of magnetoresistive magnetic field sensor elements 190 Thus, in some embodiments of a magnetic field sensor 100 be an advantage, a magnetic body 110 to implement, as it is included in the context of an embodiment. Thus, as will be explained later, optionally in some embodiments, an override of the relevant magnetoresistive sensor elements 190 be prevented or the positioning tolerance of the relevant sensor elements are increased, while for the actual measurement operation no or hardly negative consequences are to be feared.

2 zeigt ein typisches Anwendungsgebiet eines Ausführungsbeispiels eines Magnetfeldsensors 100 im Zusammenhang mit einer Bestimmung einer Drehrate bzw. Drehzahl einer Welle. Genauer gesagt ist in 2 ein Ausführungsbeispiel eines Magnetfeldsensors 100 gezeigt, der neben einem beispielsweise als Permanentmagnet ausgeführtem Magnetkörper 110 und der Magnetfeldsensoranordnung 120 auch über ein Schutzgehäuse verfügt, das in dem Magnetfeldsensor 100 enthalten ist. Wie bereits zuvor erläutert weist darüber hinaus die Magnetfeldsensoranordnung 120 wiederum zwei Magnetfeldsensorelemente 190 auf, bei denen es sich beispielsweise um magnetoresistive magnetisch-sensitive Sensorelemente handeln kann. Wie zuvor erläutert ist in 2 der Magnetkörper 110 vereinfacht gezeichnet worden, ohne dass die zuvor erläuterten Merkmale des Magnetkörpers hinsichtlich der Magnetisierung und des Querschnitts bezüglich der in 2 gezeigten Querschnittsebene dargestellt sind. Diese Merkmale sind in 2 lediglich zur Vereinfachung der Darstellung nicht wiedergeben worden. 2 shows a typical field of application of an embodiment of a magnetic field sensor 100 in connection with a determination of a rate of rotation or speed of a shaft. More specifically, in 2 an embodiment of a magnetic field sensor 100 shown, in addition to a running example of a permanent magnet magnet body 110 and the magnetic field sensor arrangement 120 also has a protective housing, which in the magnetic field sensor 100 is included. As previously explained, moreover, the magnetic field sensor arrangement 120 again two magnetic field sensor elements 190 on, which may be, for example, magnetoresistive magnetically-sensitive sensor elements. As explained above, in 2 the magnetic body 110 has been drawn in a simplified manner, without the previously explained characteristics of the magnetic body with respect to the magnetization and the cross-section with respect to the in 2 shown cross-sectional plane are shown. These features are in 2 merely for the sake of simplicity of illustration.

In einem Abstand von einer Ebene der Magnetfeldsensorelemente 190, der durch einen Pfeil 200 in 2 markiert ist und der auch als magnetischer Luftspalt bzw. Luftspalt bezeichnet wird, ist ein Geberobjekt 210 unterhalb des Ausführungsbeispiels des Magnetfeldsensors 100 angebracht, bei dem es sich um ein Zahnrad handelt, das gelegentlich auch als permeables Geberrad bezeichnet wird. Andere Geberobjekte 210 umfassen Lochräder, Polräder und andere runde oder ellipsenförmige Objekte, die geeignet sind, aufgrund ihrer Materialwahl und/oder ihrer Topologie ein von dem Magnetkörper 110 hervorgerufenes Magnetfeld bei einer Bewegung des Geberobjekts 210 zu beeinflussen bzw. gegebenenfalls im Falle eines Polrades selbst eine magnetische Flussdichte zu erzeugen. At a distance from a plane of the magnetic field sensor elements 190 that by an arrow 200 in 2 is marked and which is also referred to as a magnetic air gap or air gap, is a donor object 210 below the embodiment of the magnetic field sensor 100 attached, which is a gear, which is sometimes referred to as permeable encoder wheel. Other donor objects 210 Bolt wheels, pole wheels and other round or elliptical objects that are suitable, due to their choice of material and / or their topology one of the magnetic body 110 caused magnetic field in a movement of the encoder object 210 to influence or, where appropriate, in the case of a pole wheel itself to generate a magnetic flux density.

Je nach konkreter Implementierung und Anwendungsszenario kann ein Ausführungsbeispiel eines Magnetfeldsensors 100 auch im Zusammenhang mit anderen Geberobjekten 210 zum Einsatz kommen. So kann beispielsweise ein entsprechendes Ausführungsbeispiel im Zusammenhang mit einer Polstange, Lochstange oder Zahnstange als Geberobjekt 210 verwendet werden, um beispielsweise eine lineare Bewegung zu detektieren bzw. detektierbar zu machen. In sehr vielen Fällen weisen die Geberobjekte 210 hierbei eine periodische Struktur bezüglich der Magnetisierung, der Topologie oder anderer Merkmale auf, so dass im Falle einer Bewegung der Geberobjekte 210 eine periodische Änderung des Magnetfeldes (u. a. das des Magnetkörpers 110) hervorgerufen wird. Die betreffenden Geberobjekte 210 sind häufig entweder als Teil einer entsprechenden sich bewegenden Komponente ausgeführt oder sind mit dieser verbunden.Depending on the specific implementation and application scenario, an embodiment of a magnetic field sensor 100 also in connection with other donor objects 210 be used. Thus, for example, a corresponding embodiment in connection with a pole rod, hole rod or rack as a donor object 210 be used, for example, to detect a linear movement or detectable. In many cases, the donor objects point 210 In this case, a periodic structure with respect to the magnetization, the topology or other features, so that in case of movement of the encoder objects 210 a periodic change of the magnetic field (including that of the magnetic body 110 ) is caused. The relevant donor objects 210 are often either part of or associated with a corresponding moving component.

Im Falle eines Zahnrades als Geberobjekt 210, wie es in 2 gezeigt ist, kann dieses beispielsweise mit einer Welle, also etwa einer Kurbelwelle oder einer Nockenwelle, gekoppelt sein oder auch mit einem Rad. Wird so das Geberobjekt 210 bewegt, also im Falle des in 2 dargestellten Zahnrades gedreht, wie dies der Pfeil 220 andeutet, kommt es zu einer Änderung des Magnetfeldes, was der Magnetfeldsensor 100 detektieren kann.In the case of a gear as a donor object 210 as it is in 2 is shown, this may for example be coupled to a shaft, that is about a crankshaft or a camshaft, or with a wheel. So is the donor object 210 moved, so in the case of in 2 Turned gear shown, as the arrow 220 indicates, there is a change in the magnetic field, which is the magnetic field sensor 100 can detect.

Somit kann je nach Aufgabenstellung im Bereich des Einsatzes eines Ausführungsbeispiels eines Magnetfeldsensors 100 beispielsweise eine Bewegung von Rädern mittels magnetischer Sensoren detektiert werden, wie es beispielsweise im Rahmen eines ABS-Systems erwünscht sein kann. Andere Ausführungsbeispiele eines Magnetfeldsensors 100 können beispielsweise im Bereich einer Motorsteuerung und -überwachung, beispielsweise als Kurbelwellensensoren oder Nockenwellensensoren, eingesetzt werden. Hierbei werden u. a. Zahnräder 210 im Zusammenhang mit kleinen Permanentmagneten als Magnetkörper 110 an der Rückseite der eigentlichen Sensoren bzw. der Magnetfeldsensoranordnung 120 verwendet. Durch Bewegen bzw. Drehen des Rades entsteht dann im Bereich der Magnetfeldelemente 190 ein sinusförmiges Magnetfeld, wobei im Falle magnetoresistiver Sensoren (xMR-Sensoren) dabei die Komponente des Magnetfeldes in der Chip-Ebene bzw. Substratebene ausgewertet wird. Zugleich kann gegebenenfalls durch einen weiteren Sensor oder durch andere technische Maßnahmen auch die Richtung der Drehbewegung des Rades ausgewertet und erfasst werden.Thus, depending on the task in the field of use of an embodiment of a magnetic field sensor 100 For example, a movement of wheels can be detected by means of magnetic sensors, as may be desired, for example, in the context of an ABS system. Other embodiments of a magnetic field sensor 100 For example, they can be used in the field of engine control and monitoring, for example as crankshaft sensors or camshaft sensors. These include gears 210 in connection with small permanent magnets as magnetic body 110 at the back of the actual sensors or the magnetic field sensor arrangement 120 used. By moving or rotating the wheel then arises in the region of the magnetic field elements 190 a sinusoidal magnetic field, wherein in the case of magnetoresistive sensors (xMR sensors) while the component of the magnetic field in the chip level or substrate level is evaluated. At the same time, if appropriate, the direction of the rotational movement of the wheel can also be evaluated and recorded by a further sensor or by other technical measures.

In vielen Anwendungen ist also ein kleiner Permanentmagnet als Magnetkörper 110 an einer Magnetfeldsensoranordnung 120 angebracht, so dass beide vor einer zahnradförmigen permeablen Scheibe angeordnet sein können, wie dies in 2 schematisch dargestellt ist. Wird die Scheibe gedreht, durchlaufen die Zähne des Zahnrades 210 die Ebene der Magnetfeldsensorelemente 190 in dem Abstand des magnetischen Luftspalts und erzeugen so eine kleine Feldvariation, die von dem Ausführungsbeispiel des Magnetfeldsensors 100 detektiert werden kann und die Informationen bezüglich der Winkelposition und der Drehgeschwindigkeit der Scheibe umfasst. Hierbei ist in vielen Fällen die Wellenform der Magnetfeldvariation nahezu sinusförmig und ihre Amplitude verringert sich drastisch als Funktion eines wachsenden (magnetischen) Luftspalts.In many applications, therefore, a small permanent magnet as a magnetic body 110 on a magnetic field sensor arrangement 120 attached, so that both can be arranged in front of a gear-shaped permeable disc, as shown in FIG 2 is shown schematically. If the disc is rotated, go through the teeth of the gear 210 the plane of the magnetic field sensor elements 190 in the distance of the magnetic air gap, thus producing a small field variation, that of the embodiment of the magnetic field sensor 100 can be detected and includes the information regarding the angular position and the rotational speed of the disc. Here, in many cases, the waveform of the magnetic field variation is nearly sinusoidal, and its amplitude drastically decreases as a function of a growing (magnetic) air gap.

Im Falle eines Zahnrades als Geberobjekt 210, wie dies in 2 gezeigt ist, nimmt die Amplitude der Wellenform häufig etwa exponentiell, proportional zu einem Verhältnis des magnetischen Luftspalts und der sogenannten Teilung (gegebenenfalls multipliziert mit dem Faktor 2π) ab. Hierbei ist die sogenannte Teilung als der Quotient des halben Umfangs des Zahnrads dividiert durch die Zahl der Zähne definiert, wenn diese äquidistant über den Umfang des Zahnrades verteilt sind. Die Teilung stellt somit die halbe Periode des Zahnrades dar. Aus diesem Grund kann es in manchen Ausführungsbeispielen eines Magnetfeldsensors 100 und in verschiedenen Anwendungsgebieten derselben ratsam sein, Ausführungsbeispiele möglichst nah an dem Geberobjekt 190 zu betreiben, um beispielsweise magnetische Luftspalte, die größer sind als etwa eine Zahnbreite, zu umgehen und zu verhindern. Eine Vergrößerung des magnetischen Luftspalts von etwa einer Zahnbreite zu etwa 150% der Zahnbreite kann so beispielsweise je nach den genauen Umständen eine magnetische Feldamplitude um mehr als einen Faktor 5 reduzieren. So geht beispielsweise die Amplitude mit exp(–2Pi·z/lamda) ein, wobei lamda die magnetische Periode ist, d. h. also lamda/2 ist eine Zahnbreite bzw. eine Zahnlückenbreite. Wenn z = lamda/2 auf z = 1.5·lamda/2, so ändert sich die Amplitude folglich um Faktor exp(–Pi)/exp(–Pi·1.5) = 4,8.In the case of a gear as a donor object 210 like this in 2 is shown, the amplitude of the waveform often decreases approximately exponentially, in proportion to a ratio of the magnetic gap and the so-called pitch (possibly multiplied by the factor 2 π ). Here, the so-called division is defined as the quotient of half the circumference of the gear divided by the number of teeth when they are distributed equidistantly over the circumference of the gear. The pitch thus represents half the period of the gear. For this reason, in some embodiments of a magnetic field sensor 100 and be advisable in various fields of application of the same, embodiments as close as possible to the donor object 190 to operate, for example, to avoid and prevent magnetic air gaps that are greater than about a tooth width. For example, increasing the magnetic gap from about a tooth width to about 150% of the tooth width may reduce a magnetic field amplitude by more than a factor of 5, depending on the exact circumstances. For example, the amplitude enters with exp (-2Pi * z / lambda), where lambda is the magnetic period, ie, lambda / 2 is a tooth width or a tooth width Gap width. If z = lamda / 2 to z = 1.5 · lamda / 2, then the amplitude changes accordingly by factor exp (-Pi) / exp (-Pi · 1.5) = 4.8.

Im Falle magnetoresistiver Sensorelemente, also beispielsweise GMR-Sensorelementen 190, kann es dazu kommen, dass eine entsprechende Magnetanordnung bezüglich der Magnetfeldkomponenten in der Ebene des Substrats bzw. des Chips die einzelnen GMR-Sensorelemente 190 übersteuert. In einem solchen Fall kann es dazu kommen, dass der oder die betroffenen Magnetfeldsensorelemente 190 keine verwertbare oder kaum noch verwertbare Messsignale liefern.In the case of magnetoresistive sensor elements, so for example GMR sensor elements 190 , It may happen that a corresponding magnet arrangement with respect to the magnetic field components in the plane of the substrate or the chip, the individual GMR sensor elements 190 overdriven. In such a case, it may happen that the or the affected magnetic field sensor elements 190 provide no usable or barely usable measurement signals.

Selbst wenn also beispielsweise das Zahnrad 210 symmetrisch zu dem Chip der Magnetfeldsensoranordnung 120 angeordnet ist, wenn also zum Beispiel eine Zahnmitte oder eine Lückenmitte des Zahnrads 210 direkt in einer in 2 auch eingezeichneten Position (xx = 0) ist, kann es passieren, dass die Flusslinien des Magneten divergieren, wodurch unzulässig große Bx-Komponenten auf die beiden in 2 gezeigten (magnetoresistiven) Magnetfeldsensorelemente 190 einwirken. Wie bereits im Zusammenhang mit 1a und 1b erläutert ist hierbei die Position (x = 0) durch die Symmetrielinie 195 definiert, die sich im Zusammenhang mit 2 auf die Position exakt zwischen die beiden in 2 gezeigten magnetoresistiven Sensorelementen 190 bezieht.So even if, for example, the gear 210 symmetrical to the chip of the magnetic field sensor arrangement 120 is arranged, so if, for example, a tooth center or a center of the gap of the gear 210 right in a 2 also drawn position (xx = 0), it can happen that the flux lines of the magnet diverge, causing unacceptably large Bx components on the two in 2 shown (magnetoresistive) magnetic field sensor elements 190 act. As already related to 1a and 1b Here, the position (x = 0) is explained by the symmetry line 195 defined, related to 2 to the exact position between the two in 2 shown magnetoresistive sensor elements 190 refers.

In einem solchen Fall werden beide magnetoresistiven Sensorelemente 190 in die Sättigung getrieben und können kein (verwertbares) Signal mehr abgeben. In manchen Anwendungen, in denen ein Ausführungsbeispiel eines Magnetfeldsensors 100 eingesetzt wird, liegt eine übliche Remanenz der verwendeten Magnetkörper bzw. Back-Bias-Magnete 110 in einem Bereich von knapp über einem Tesla (T). Typische Zahnräder als Geberobjekte 210 weisen etwa 3 mm breite Zähne und Lücken auf, wobei die Lückentiefe ebenfalls etwa 3 mm entspricht. Selbstverständlich können in anderen Anwendungsbeispielen andere Abmessungen entsprechender Zahnräder oder anderer Geberobjekte auftreten. Ebenfalls sind die entsprechenden Ausführungsbeispiele von Magnetfeldsensoren 100 nicht auf diese Werte beschränkt. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wird darauf hingewiesen, dass große Magnetfelder an dem xMR-Element beispielsweise mit großen Magneten oder auch mit großen Remanenzen oder mit kleinem Entmagnetisierungsfaktor erzielt werden können.In such a case, both magnetoresistive sensor elements 190 driven into saturation and can no longer deliver a (usable) signal. In some applications, where an embodiment of a magnetic field sensor 100 is used, is a usual remanence of the magnetic body or back-bias magnets used 110 in a range of just over a Tesla (T). Typical gears as donor objects 210 have about 3 mm wide teeth and gaps, the gap depth also corresponds to about 3 mm. Of course, other dimensions of corresponding gears or other donor objects may occur in other application examples. Likewise, the corresponding embodiments of magnetic field sensors 100 not limited to these values. In the context of the present invention, it is pointed out that large magnetic fields can be achieved at the xMR element, for example with large magnets or even with large remanences or with a small demagnetization factor.

Je nach konkreter Anwendung sind hierbei die magnetoresistiven Sensorelemente 190 typischerweise etwa im Bereich von etwa 1 mm vor dem Magneten bzw. Magnetkörper 110 angeordnet und das Zahnrad selber ist etwa 1 bis 4 mm vor dem magnetoresistiven Sensorelementen 190 angeordnet, so dass der magnetische Luftspalt ebenfalls in diesem Bereich liegt. Der Magnet bzw. Magnetkörper 110 hat in manchen Anwendungen und damit in manchen Ausführungsbeispielen eines Magnetfeldsensors 100 einen Querschnitt von 5 mm in x-Richtung und 6 mm in y-Richtung, wobei die magnetoresistiven Sensorelemente 190 an dem Chip etwa 2,5 mm voneinander beabstandet sind. In einem solchen Fall kann es passieren, dass die Bx-Komponente der magnetischen Feldstärke auf dem rechten der beiden Magnetfeldelemente 190 im Bereich von ca. 95 bis 117 mT liegt, wobei sich die unterschiedlichen Werte als Funktion des (magnetischen) Luftspalts ergeben. Entsprechend wirken im Falle einer symmetrischen Auslegung auf das linke Sensorelement 190 Bx-Komponenten im Bereich zwischen –95 bis –117 mT. Je nach konkreter Implementierung des Magnetfeldsensorelements 190, insbesondere im Falle eines GMR-Magnetfeldsensorelements, hat ein solches Sensorelement häufig einen linearen Ansteuerbereich im Bereich von bis zu +/–15 mT. Wird ein solches GMR-Sensorelement 190 durch den Magneten weit übersteuert, so funktioniert dieses nicht mehr sinnvoll und ist nicht mehr in der Lage, sinnvolle Messsignale zu liefern.Depending on the specific application here are the magnetoresistive sensor elements 190 typically in the range of about 1 mm in front of the magnet or magnet body 110 arranged and the gear itself is about 1 to 4 mm in front of the magnetoresistive sensor elements 190 arranged so that the magnetic air gap is also in this area. The magnet or magnetic body 110 has in some applications, and thus in some embodiments, a magnetic field sensor 100 a cross section of 5 mm in the x-direction and 6 mm in the y-direction, wherein the magnetoresistive sensor elements 190 at the chip about 2.5 mm apart. In such a case, it may happen that the Bx component of the magnetic field strength on the right of the two magnetic field elements 190 is in the range of approximately 95 to 117 mT, the different values resulting as a function of the (magnetic) air gap. Correspondingly, in the case of a symmetrical design, the left sensor element is effective 190 Bx components in the range between -95 to -117 mT. Depending on the concrete implementation of the magnetic field sensor element 190 In particular, in the case of a GMR magnetic field sensor element, such a sensor element often has a linear drive range in the range of up to +/- 15 mT. Will such a GMR sensor element 190 Overdriven by the magnet, this does not work any more meaningfully and is no longer able to deliver meaningful measuring signals.

Bei anderen GMR-Sensorelementen 190 kann es passieren, dass diese bereits bei einer magnetischen Flussdichte von etwa 10 mT in Sättigung gehen. Liegen also beispielsweise Magnetfeldkomponenten bzw. magnetische Flussdichtkomponenten von mehr als 100 mT an dem Ort der GMR-Sensorelemente 190 vor, so werden diese in die Sättigung getrieben, so dass kleine überlagerte magnetische Wechselfelder, wie sie von dem Geberobjekt 210 hervorgerufen werden können, nicht mehr detektierbar sind. In einem solchen Fall kann es daher notwendig sein, die zuvor beschriebene magnetische Flussdichte um einen Faktor von 15 zu reduzieren.For other GMR sensor elements 190 It can happen that they saturate already at a magnetic flux density of about 10 mT. Thus, for example, magnetic field components or magnetic flux density components of more than 100 mT are at the location of the GMR sensor elements 190 before, so they are driven into saturation, so that small superimposed alternating magnetic fields, such as those of the donor object 210 can be caused, are no longer detectable. In such a case, therefore, it may be necessary to reduce the above-described magnetic flux density by a factor of 15.

Wird also beispielsweise bei einer Sättigungsfeldstärke von etwa 10 mT eines GMR-Sensorelements durch einen Zahn lediglich eine Modulation zwischen 12 mT und 14 mT hervorgerufen, kann in vielen Fällen das betreffende GMR-Sensorelement kein verwertbares Ausgangssignal mehr liefern, so dass der Sensor insgesamt möglicherweise nicht mehr in der Lage ist, die Drehung des Geberobjekts 210 zu detektieren.If, for example, a saturation field strength of about 10 mT of a GMR sensor element causes only a modulation between 12 mT and 14 mT, in many cases the relevant GMR sensor element can no longer deliver a usable output signal so that the sensor as a whole may not more capable of rotating the encoder object 210 to detect.

Wie bereits zuvor erläutert dienen die zuvor gemachten numerischen Angaben insbesondere der Illustration und sind nicht als einschränkend zu verstehen. So können Ausführungsbeispiele von Magnetfeldsensoren 100 für eine sehr breite Auswahl von Magneten bzw. Magnetkörpern 110 und für eine sehr breite Auswahl verschiedener Magnetfeldsensorelementen 190 eingesetzt werden. Ebenso können im Falle entsprechender Anwendungsszenarien Ausführungsbeispiele mit sehr vielen verschiedenen Geberobjekten 210 kombiniert werden, um beispielsweise Geschwindigkeitssensoren oder andere magnetbasierte Sensoren zu bilden.As already explained above, the numerical data given above serve in particular for the illustration and are not to be understood as limiting. Thus, embodiments of magnetic field sensors 100 for a very wide selection of magnets or magnetic bodies 110 and for a very wide variety of different magnetic field sensor elements 190 be used. Likewise, in the case of corresponding application scenarios, embodiments with very many different donor objects 210 combined to form, for example, speed sensors or other magnet-based sensors.

3a und 3b zeigen zwei weitere Ausführungsbeispiele von Magnetfeldsensoren 100. Genauer sind die beiden Ausführungsbeispiele zusammen jeweils mit einem Geberobjekt 210 dargestellt, wobei es sich bei dem Geberobjekt 210 beispielsweise um eine Zahnstange oder um ein Zahnrad handeln kann, das zur Vereinfachung der Darstellung in 3a und in 3b ohne Krümmung dargestellt ist. 3a and 3b show two further embodiments of magnetic field sensors 100 , More precisely, the two embodiments are each together with a donor object 210 represented, wherein it is the donor object 210 For example, to act a rack or a gear that simplifies the representation in 3a and in 3b is shown without curvature.

Die in 3a und 3b gezeigten Ausführungsbeispiele von Magnetfeldsensoren 100 weisen somit jeweils einen Magnetkörper 110 auf, der wiederum bezogen auf die in 3a und 3b gezeigte Querschnittsebene einen nicht-konvexen Querschnitt mit einer Aussparung 130 aufweist, die im Falle der in 3a und 3b gezeigten Ausführungsbeispiele kreisförmig ausgebildet ist. Selbstverständlich ist in diesem Zusammenhang anzumerken, dass die Bezeichnung kreisförmig bzw. ellipsenförmig auch auf entsprechende Sektoren und Abschnitte der betreffenden geometrischen Figuren, also eines Kreises oder einer Ellipse, anzuwenden ist.In the 3a and 3b shown embodiments of magnetic field sensors 100 thus each have a magnetic body 110 in turn, referring to the in 3a and 3b cross-sectional plane shown a non-convex cross-section with a recess 130 which, in the case of 3a and 3b shown embodiments is circular. Of course, it should be noted in this context that the term circular or elliptical is also applicable to corresponding sectors and sections of the relevant geometric figures, ie a circle or an ellipse.

Bei den in 3a und 3b dargestellten Ausführungsbeispielen eines Magnetfeldsensors 100 weisen die Magnetkörper 110 bzw. die beiden Back-Bias-Magneten 110 wiederum eine inhomogene Magnetisierung auf, wie dies in beiden Figuren durch die Pfeile 170 dargestellt ist. Je nach konkreter Ausgestaltung eines Ausführungsbeispiels kann auch hier wiederum die Magnetfeldsensoranordnung 120 gegebenenfalls neben dem Chip bzw. Substrat 180 und den (magnetoresistiven) Magnetfeldsensorelementen 190, also beispielsweise GMR-Magnetfeldsensorelementen, ein Gehäuse, das auch als Package bezeichnet wird, umfassen.At the in 3a and 3b illustrated embodiments of a magnetic field sensor 100 have the magnetic body 110 or the two back-bias magnets 110 again an inhomogeneous magnetization, as in both figures by the arrows 170 is shown. Depending on the specific embodiment of an embodiment, here again, the magnetic field sensor arrangement 120 optionally next to the chip or substrate 180 and the (magnetoresistive) magnetic field sensor elements 190 Thus, for example, GMR magnetic field sensor elements, a housing, which is also referred to as a package include.

Der Magnet bzw. Magnetkörper 110 ist bei den in 3a und 3b dargestellten Ausführungsbeispielen als Teil eines Rings ausgebildet und im Wesentlichen radial magnetisiert, wie dies die Pfeile 170 zeigen. Genauer gesagt ist hier der Magnetkörper 110 kreisringförmig, kann jedoch in anderen Ausführungsbeispielen eines Magnetfeldsensors 100 auch andere Formen, etwa eine flache oder aufgestellte Ellipse, haben. Wie bereits im Zusammenhang mit 1b erläutert kann es genügen, dass der Magnetkörper 110 eine innere Aussparung aufweist, damit die zuvor beschriebene Magnetisierung des Magnetkörpers 110 vorgenommen werden kann. Grundsätzlich kann so im Prinzip eine beliebige äußere Begrenzungskurve vorgesehen werden. Wie zuvor erläutert kann in einigen Ausführungsbeispielen eines Magnetfeldsensors 100 die innere Aussparung kreisrund, elliptisch oder polygonförmig sein. Mit anderen Worten kann in unterschiedlichen Ausführungsbeispielen eines Magnetfeldsensors der Magnetkörper bezüglich einer Querschnittsebene einen nicht-konvexen Querschnitt oder eine nicht-konvexe Querschnittsfläche aufweisen.The magnet or magnetic body 110 is at the in 3a and 3b illustrated embodiments formed as part of a ring and magnetized substantially radially, as the arrows 170 demonstrate. More specifically, here is the magnetic body 110 annular, but may in other embodiments of a magnetic field sensor 100 Other forms, such as a flat or erected ellipse, have. As already related to 1b explained it may be sufficient that the magnetic body 110 has an inner recess, thus the previously described magnetization of the magnetic body 110 can be made. Basically, in principle, any outer boundary curve can be provided. As previously discussed, in some embodiments of a magnetic field sensor 100 the inner recess may be circular, elliptical or polygonal. In other words, in different embodiments of a magnetic field sensor, the magnetic body may have a non-convex cross-section or a non-convex cross-sectional area with respect to a cross-sectional plane.

So zeigt 3a ein Ausführungsbeispiel, bei dem der Magnetkörper 110 sich über 180° erstreckt und als Kreisring ausgebildet ist. Im Unterschied hierzu erstreckt sich bei dem in 3b dargestellten Ausführungsbeispiel der als Kreisring dargestellte Magnetkörper 110 über weniger als 180°. Je nach konkreter Implementierung kann sich der Magnetkörper 110 auch über mehr als 180° erstrecken.So shows 3a an embodiment in which the magnetic body 110 extends over 180 ° and is designed as a circular ring. In contrast, in the case of 3b illustrated embodiment of the magnetic body shown as a circular ring 110 over less than 180 °. Depending on the concrete implementation, the magnetic body can 110 extend over more than 180 °.

Der Sensor-IC (IC = integrated circuit = integrierte Schaltung) bzw. die Magnetfeldsensoranordnung 120 kann dabei sowohl ”in das Innere des Magneten” als auch in den Bereich der Aussparung 130 geschoben oder verlagert werden, wie dies in 3a gezeigt ist. Im Falle kleinerer Magneten 110 oder auch im Falle eines begrenzten Bauraums kann der Magnet 110 auch auf der Hinterseite des Sensors-IC platziert werden, wobei je nach konkreter Implementierung eines Ausführungsbeispiels eines Magnetfeldsensors 100 eine Vorderseite und eine Unterseite des ICs 120 im Hinblick auf die beschriebene Fixierung in vielen Fällen gleich gut verwendet werden können.The sensor IC (IC = Integrated Circuit) or the magnetic field sensor arrangement 120 can be both "inside the magnet" as well as in the area of the recess 130 be pushed or relocated, as in 3a is shown. In the case of smaller magnets 110 or even in the case of a limited space, the magnet 110 also be placed on the back of the sensor IC, depending on the concrete implementation of an embodiment of a magnetic field sensor 100 a front and a bottom of the IC 120 in view of the described fixation can be used equally well in many cases.

In vielen Anwendungsfällen mag es jedoch ratsam sein, die GMR-Sensorelemente 190 möglichst nahe an das Zahnrad bzw. das Geberobjekt 210 zu bewegen, so dass es in einem solchen Fall gegebenenfalls ratsam sein kann, den Magneten 110 auf jener Seite des Chips 120, der keine Bauteile (z. B. die Magnetfeldsensorelemente 190) enthält, zu befestigen. In einem solchen Fall kann es also ratsam sein, die Magnetfeldsensoranordnung 120 im Vergleich zu der Darstellung von 3a und 3b um 180° gedreht im Hinblick auf den Magnetkörper 110 an diesem zu befestigen, also genau umgekehrt zu der Darstellung in 3a und 3b. Die Magnetfeldsensorelemente 190 können so also in Bezug auf das Substrat 180 und das Geberobjekt 210 um 180° gedreht liegen.In many applications, however, it may be advisable to use the GMR sensor elements 190 as close as possible to the gear or the encoder object 210 To move so that it may be advisable in such a case, the magnet 110 on that side of the chip 120 containing no components (eg the magnetic field sensor elements 190 ) to fix. In such a case, it may therefore be advisable to use the magnetic field sensor arrangement 120 in comparison to the representation of 3a and 3b rotated by 180 ° with respect to the magnetic body 110 to attach to this, exactly opposite to the representation in 3a and 3b , The magnetic field sensor elements 190 so so in terms of the substrate 180 and the donor object 210 are rotated by 180 °.

Je nach konkreter Implementierung kann so eine typische Abmessung im Falle von Ausführungsbeispielen, wie sie in 3a und 3b gezeigt sind, einen Außendurchmesser von etwa 9 mm und einen Innendurchmesser von etwa 5 mm, bezogen auf die Form des Magnetkörpers 110, aufweisen. Eine Stärke der remanenten Magnetisierung mag wiederum, je nach konkreter Ausgestaltung eines Ausführungsbeispiels, oberhalb von etwa 500 mT oder oberhalb von etwa 1 mT liegen. Depending on the concrete implementation, such a typical dimension can be used in the case of embodiments as described in US Pat 3a and 3b are shown, an outer diameter of about 9 mm and an inner diameter of about 5 mm, based on the shape of the magnetic body 110 , exhibit. A strength of the remanent magnetization may in turn, depending on the specific embodiment of an embodiment, be above about 500 mT or above about 1 mT.

Die Beabstandung zwischen den beiden Sensorelemente 190 ist in manchen Ausführungsbeispielen etwa so weit wie ein Zahn oder eine Zahnlücke eines Geberobjekts 210 groß ist. In manchen Ausführungsbeispielen bzw. in manchen Anwendungsfällen können dies beispielsweise 2,5 mm für den Abstand der beiden in 3a und 3b gezeigten äußeren Sensorelemente sein. Je nach konkreter Implementierung kann beispielsweise ein mittleres Sensorelement zur Richtungserkennung eingesetzt werden, dass gegebenenfalls in der Mitte zwischen dem linken und dem rechten Sensorelement angeordnet sein kann. Allerdings sind in manchen Anwendungsgebieten auch andere Abstände zwischen den Sensorelementen 190 sinnvoll. So können beispielsweise auch andere Entfernungen, etwa 1,7 mm, verwendet werden.The spacing between the two sensor elements 190 is in some embodiments, as far as a tooth or a tooth gap of a donor object 210 is great. In some embodiments or in some applications, this can be, for example, 2.5 mm for the distance between the two in 3a and 3b be shown outer sensor elements. Depending on the specific implementation, for example, a middle sensor element can be used for direction detection, which can optionally be arranged in the middle between the left and the right sensor element. However, in some applications, other distances between the sensor elements 190 meaningful. For example, other distances, such as 1.7 mm, can be used.

Die Oberfläche des Chips 180 ist in vielen Fällen im Bereich von ca. 0,5 mm bis ca. 2 mm vor dem Magneten 110 angeordnet, wobei Entfernungen von etwa 0,7 mm häufig einen brauchbaren Kompromiss darstellen, da einerseits der Magnet 110 möglichst nahe an dem Chip 180 und somit an dem Polrad 210 sein sollte und andererseits eine Dicke von Montagekomponenten (Gehäuseunterseite, Leiterrahmendicke, Chipanbringungs-Dicke und Siliciumdicke) häufig im Bereich von etwa 0,7 mm liegt. Ein Abstand des Chips 180 von dem Geberobjekt 210, der auch als Luftspalt bezeichnet wird, kann minimal einige Zehntel mm betragen, sollte in manchen Anwendungsgebieten maximal jedoch einem Abstand von etwa vier Zahnbreiten bzw. vier Zahnlücken nicht überschreiten, da bei größeren Luftspalten die Magnetfeldsignalamplitude exponentiell absinkt.The surface of the chip 180 is in many cases in the range of about 0.5 mm to about 2 mm in front of the magnet 110 Distances of about 0.7 mm often represent a useful compromise, since on the one hand the magnet 110 as close to the chip as possible 180 and thus on the pole wheel 210 On the other hand, a thickness of mounting components (case bottom, conductor frame thickness, die attach thickness, and silicon thickness) should often be in the range of about 0.7 mm. A distance of the chip 180 from the donor object 210 , which is also referred to as the air gap, can be at least a few tenths of a mm, but should not exceed a distance of about four tooth spaces or four tooth gaps in some applications maximum, since at larger air gaps, the magnetic field signal amplitude decreases exponentially.

4 zeigt ein Ergebnis einer numerischen Simulation eines magnetischen Feldstärkeverlaufs und magnetischer Feldlinien, wie sich diese im Falle eines Magnetkörpers 110 ergeben, wie er im Zusammenhang mit 3a und dem dort diskutierten Ausführungsbeispiel beschrieben ist. Eine Berechnung von Magnetfeldern, wie sie beispielsweise den in 4 gezeigten Magnetfeldverlaufs bewirkt haben, ist in vielen Fällen alles andere als trivial und läuft grundsätzlich immer auf die Lösung der vier Maxwell'schen Differenzialgleichungen für elektromagnetische Felder hinaus. Es gibt zwar für Spezialfälle vereinfachte Formen, die gegebenenfalls in geschlossener Form gelöst werden können, aber gerade für die Berechnung von Magnetfeldern, magnetischen Flussdichten und anderen im Rahmen der vorliegenden Anmeldung erörterten Verläufen und Kennzahlen ist im Allgemeinen eine numerische Simulation unabdingbar, die beispielsweise auf Basis einer 2-dimensionalen oder 3-dimensionalen Simulation unter Verwendung der Methode finiter Elemente durchgeführt werden kann. Entsprechende Simulationen und Berechnungen können unter Berücksichtigung der entsprechenden Randbedingungen beispielsweise auf Basis der Gleichung

Figure DE102016009010A1_0002
durchgeführt werden, wobei B die magnetische Induktion bzw. die magnetische Flussdichte als vektorielle Größe, μ0 die Permeabilität des Vakuums, rot M die Rotation der (vektoriellen) Magnetisierung, gradA r den Gradienten der Ortskoordinate bezüglich des Aufpunkts A und wobei r den Abstand zwischen dem Aufpunkt und dem Quellpunkt bezeichnet. Die Integration wird hierbei über den gesamten Raum durchgeführt, also nicht nur im Innern des Materials des Magnetkörpers 110, sondern auch über dessen Oberfläche, was durch die ”Integrationsgrenze” V in Gleichung (2) angedeutet ist. 4 shows a result of a numerical simulation of a magnetic field strength course and magnetic field lines, as in the case of a magnetic body 110 show how he related to 3a and the embodiment discussed there is described. A calculation of magnetic fields, such as those in 4 In many cases, however, it is anything but trivial, and in principle always results in the solution of the four Maxwell differential equations for electromagnetic fields. Although there are simplified forms for special cases, which can be solved in closed form, if necessary, but for the calculation of magnetic fields, magnetic flux densities and other processes and characteristics discussed in the present application, a numerical simulation is generally essential a 2-dimensional or 3-dimensional simulation using the finite element method. Corresponding simulations and calculations can take into account the corresponding boundary conditions, for example based on the equation
Figure DE102016009010A1_0002
where B is the magnetic induction or magnetic flux density as the vectorial quantity, μ 0 the permeability of the vacuum, red M the rotation of the (vectorial) magnetization, degrees A r the gradient of the spatial coordinate with respect to the point A and where r is the distance between the receptor point and the source point. The integration is carried out over the entire space, not only inside the material of the magnetic body 110 but also across its surface, which is indicated by the "integration limit" V in equation (2).

Neben dem Magnetkörper 110 ist in 4 darüber hinaus schematisch das in 3a und 3b gezeigte Geberobjekt 210 dargestellt. Neben einer Vielzahl von Feldlinien 230 ist darüber hinaus in 4 für einige Bereiche die jeweilige magnetische Flussdichte zwischen 0,2 T bis maximal 0,5 T dargestellt. Hierbei kennzeichnet ein Pfeil 240 im Inneren der Darstellung in 4 eine Abnahme der magnetischen Feldstärke, wie sie durch einen Pfeil 250 im Bereich der Legende dargestellt ist.Next to the magnetic body 110 is in 4 moreover, the schematic in 3a and 3b shown encoder object 210 shown. In addition to a variety of field lines 230 is beyond in 4 For some areas the respective magnetic flux density between 0.2 T to a maximum of 0.5 T is shown. Here, an arrow indicates 240 inside the illustration in 4 a decrease in magnetic field strength, as indicated by an arrow 250 is represented in the legend area.

4 stellt somit also den Querschnitt des Magnetkörpers in Form eines Kreisrings dar, der sich über 180° erstreckt und in radialer Richtung magnetisiert ist, wie dies bereits im Zusammenhang mit 3a beschrieben wurde. Das Zahnrad als Geberobjekt 210 ist hierbei symmetrisch zu dem Magneten 110 positioniert. In dieser Position sollte idealerweise die Bx-Komponente der magnetischen Flussdichte an dem Ort der Magnetfeldsensorelemente 190 (nicht gezeigt in 4) möglichst nahe bei null liegen, zumindest jedoch innerhalb des linearen Ansteuerbereichs eines GMR-Sensorelements, also beispielsweise zwischen ca. –15 mT und +15 mT. 4 Thus, thus represents the cross section of the magnetic body in the form of a circular ring which extends over 180 ° and is magnetized in the radial direction, as already in connection with 3a has been described. The gear as a donor object 210 is symmetrical to the magnet 110 positioned. Ideally, in this position, the Bx component of the magnetic flux density should be at the location of the magnetic field sensor elements 190 (not shown in 4 ) are as close to zero as possible, but at least within the linear drive range of a GMR sensor element, that is, for example, between about -15 mT and +15 mT.

Das in 4 gezeigte Ergebnis einer numerischen Simulation basiert im Hinblick auf den Magnetkörper 110 auf einer Remanenz des Magnetkörpers 110 von 1 T, die sich betragsmäßig homogen über den gesamten Magnetkörper 110 erstreckt. Ausgenommen hiervon ist jedoch die Richtung der Magnetisierung, die aufgrund ihrer radialen Ausprägung inhomogen ist.This in 4 shown result of a numerical simulation based on the magnetic body 110 on a remanence of the magnetic body 110 of 1 T, which is homogeneous in magnitude over the entire magnetic body 110 extends. However, this does not apply to the direction of magnetization, which is inhomogeneous due to its radial shape.

Darüber hinaus sind in 4 zwischen den Endflächen des Magneten waagerechte Linien 260 eingezeichnet, im Bereich derer die magnetische Feldstärke Bx als Funktion der x-Koordinate im Rahmen in der in der nachfolgenden 5 dargestellten Verläufe ausgewertet wurde.In addition, in 4 horizontal lines between the end faces of the magnet 260 in the area of which the magnetic field strength Bx was evaluated as a function of the x-coordinate in the frame in the course shown in the following 5.

5 zeigt so insgesamt elf Verläufe 270-1 bis 270-11, die die magnetische Flussdichte Bx in Tesla (T) für die in 4 dargestellten Linien 260 wiedergeben. Die Kurven bzw. Verläufe 270 entsprechen hierbei in aufsteigender Reihenfolge ihrer Nummern, die hinter dem Bindestrich im Rahmen des Bezugszeichens angegeben sind, den y-Positionen y = –0,5 mm, –0,4 mm, –0,3 mm, –0,2 mm, –0,1 mm, 0 mm, +0,1 mm, +0,2 mm, +0,3 mm, +0,4 mm und +0,5 mm. 5 shows a total of eleven courses 270-1 to 270-11 , which determine the magnetic flux density Bx in Tesla (T) for the in 4 illustrated lines 260 play. The curves or gradients 270 correspond here in ascending order of their numbers, which are indicated behind the hyphen in the reference numeral, the y-positions y = -0.5 mm, -0.4 mm, -0.3 mm, -0.2 mm, - 0.1 mm, 0 mm, +0.1 mm, +0.2 mm, +0.3 mm, +0.4 mm and +0.5 mm.

Die Verläufe 270 zeigen somit, dass aufgrund der Symmetrie der Anordnung die x-Komponente der magnetischen Flussdichte Bx als Funktion der x-Koordinate x für den Fall y = 0 (Verlauf 270-6) nahezu identisch verschwindet und somit eine im Prinzip ideale Position für die GMR-Sensorelemente darstellen würde. Liegen beispielsweise die Magnetfeldsensorelemente 190 symmetrisch verteilt um x = 0 in einem Abstand von 1,25 mm, also bei den x-Positionen x = +/–1,25 mm, so sind y-Positionen im Bereich zwischen y = –0,1 mm und y = +0,1 mm durchaus geeignet, um x-Komponenten der magnetischen Feldstärke von betragsmäßig weniger als 20 mT sicherzustellen (|Bx| < 20 mT), wie die Verläufe 270-5, 270-6, 270-7 für die y-Positionen y = –0,1 mm, 0 mm, +0,1 mm zeigen. Die Verläufe 270 weisen hierbei im Wesentlichen eine Spiegelsymmetrie bezüglich des Punktes (x, Bx) = (0 m, 0 T). Gegenüber einem einfachen quaderförmigen Magneten mit einer durchgängig homogenen Magnetisierung kann so durch Verwendung eines Ausführungsbeispiels eines Magnetfeldsensors 100 eine Reduktion der x-Komponente der magnetischen Flussdichte Bx erzielt werden, die manchmal sogar eine Größenordnung betragen kann.The courses 270 show that due to the symmetry of the arrangement, the x-component of the magnetic flux density Bx as a function of the x-coordinate x for the case y = 0 (course 270-6 ) disappears almost identically and thus would represent an ideal position for the GMR sensor elements in principle. For example, if the magnetic field sensor elements 190 symmetrically distributed around x = 0 at a distance of 1.25 mm, ie at x-positions x = +/- 1.25 mm, y-positions are in the range between y = -0.1 mm and y = + 0.1 mm is quite suitable to ensure x-components of the magnetic field strength of less than 20 mT ( | Bx | <20 mT), as the gradients 270-5 . 270-6 . 270-7 for the y-positions y = -0.1 mm, 0 mm, +0.1 mm. The courses 270 in this case essentially have a mirror symmetry with respect to the point (x, Bx) = (0 m, 0 T). Compared to a simple cuboid magnet with a homogeneous magnetization throughout can thus by use of an embodiment of a magnetic field sensor 100 a reduction of the x component of the magnetic flux density Bx can be achieved, which can sometimes be even an order of magnitude.

6a und 6b zeigen weitere Ausführungsbeispiele eines Magnetfeldsensors 100, die den Ausführungsbeispielen von 3a und 3b ähneln, sich jedoch von diesen dadurch unterscheiden, dass die Magnetkörper 110 in azimutaler Weise magnetisiert sind, wie dies die Pfeile 170 zeigen. Bei dieser Möglichkeit eines Ausführungsbeispiels eines Magnetfeldsensors 100 kann wie beispielsweise in 6a gezeigt der Magnetkörper 110 einen ringförmigen Querschnitt aufweisen, der sich über 180° erstreckt. Ebenso kann er wie in 6b gezeigt einen Querschnitt aufweisen, der sich über weniger als 180° erstreckt. Der Magnet 110 aus dem in 6b gezeigten Ausführungsbeispiel kann daher als ”in radialer Richtung abgeschnitten” betrachtet werden, wobei selbstverständlich auch andere Formen des Magnetkörpers 110 möglich sind. So sind beispielsweise auch Magnetkörper 110 denkbar, bei denen die Endflächen beispielsweise in x-Richtung oder auch in y-Richtung abgeschnitten sind. Wie bereits zuvor im Zusammenhang mit 1a, 1b, 3a und 3b erläutert wurde, ist in diesem Zusammenhang die äußere Form des Magnetkörpers weniger ausschlaggebend. Daher sind selbstverständlich auch andere, zu den zuvor genannten Richtungen schiefe, Richtungen als ”Schnittrichtungen” des Magnetkörpers 110 möglich. 6a and 6b show further embodiments of a magnetic field sensor 100 that the embodiments of 3a and 3b However, they differ from each other in that the magnetic bodies 110 magnetized in an azimuthal manner, as are the arrows 170 demonstrate. In this possibility of an embodiment of a magnetic field sensor 100 can be like in 6a shown the magnetic body 110 have an annular cross-section which extends over 180 °. Likewise he can like in 6b shown to have a cross section which extends over less than 180 °. The magnet 110 from the in 6b The embodiment shown can therefore be considered as "cut off in the radial direction", of course, other forms of the magnetic body 110 possible are. For example, magnetic bodies are also used 110 conceivable in which the end surfaces are cut off, for example in the x-direction or in the y-direction. As previously related to 1a . 1b . 3a and 3b has been explained, in this context, the outer shape of the magnetic body is less crucial. Therefore, of course, other directions which are skewed to the aforementioned directions are also "cut directions" of the magnetic body 110 possible.

Abgesehen von der Magnetisierung M, wie sie durch die Pfeile 170 in 6a und 6b gezeigt ist, unterscheiden sich die in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele eines Magnetfeldsensors 100 hinsichtlich der weiteren Komponenten nicht bzw. kaum von den in 3a und 3b gezeigten Ausführungsbeispielen. Aus diesem Grund wird insbesondere im Hinblick auf die weiteren Komponenten auf die betreffende Beschreibung derselben verwiesen.Apart from the magnetization M, as indicated by the arrows 170 in 6a and 6b is shown, the embodiments of a magnetic field sensor shown in the figures differ 100 with respect to the other components not or hardly from the in 3a and 3b shown embodiments. For this reason, reference is made in particular with regard to the other components to the description of the same.

Die Magnetisierung des Magnetkörpers 110, wie er in 6a und 6b gezeigt ist, gehorcht somit hinsichtlich der x-Komponente Mx(x) und der y-Komponente My(x) den folgenden Symmetriebedingungen: Mx(x) = Mx(–x) My(x) = –My(–x) (3). The magnetization of the magnetic body 110 as he is in 6a and 6b Thus, with respect to the x-component M x (x) and the y-component M y (x), the following symmetry conditions obey: M x (x) = M x (-x) M y (x) = -M y (-x) (3).

Das heißt, dass in diesem Fall die x-Komponente der Magnetisierung eine gerade Symmetriebeziehung bezüglich der Symmetrielinie 195 (x = 0) aufweist, während die y-Komponente der Magnetisierung in diesem Fall eine ungerade Symmetriebeziehung bezüglich x erfüllt. Auch in diesem Fall kann also in manchen Ausführungsbeispielen eines Magnetfeldsensors 100 gesagt werden, dass eine der beiden Magnetisierungskomponenten Mx und My eine ungerade Symmetriebeziehung bezüglich x erfüllt, während die andere eine gerade Symmetriebeziehung bezüglich der x-Koordinate erfüllt.That is, in this case, the x component of the magnetization has a straight symmetry relation with respect to the line of symmetry 195 (x = 0), while the y-component of the magnetization in this case satisfies an odd symmetry relation with respect to x. Also in this case can be so in some Embodiments of a magnetic field sensor 100 It can be said that one of the two magnetization components M x and M y satisfies an odd symmetry relation with respect to x, while the other satisfies a straight symmetry relation with respect to the x coordinate.

7 zeigt eine Darstellung eines Ergebnisses einer numerischen Simulation, der ein Magnetkörper 110 mit einer Erstreckung von mehr als 180°, der in azimutaler Richtung magnetisiert ist, zugrundeliegt, wobei der Betrag der Magnetisierung über das Volumen des Magnetkörpers 110 als konstant angesetzt ist. Anders ausgedrückt basieren die Ergebnisse der in 7 gezeigten Simulation auf einem Ausführungsbeispiel eines Magnetfeldsensors mit einem Magnetkörper 110, der mit einem konstanten Betrag in azimutaler Richtung magnetisiert ist, so dass ebenfalls wiederum aufgrund der sich verändernden Richtung der Magnetisierung diese inhomogen ist. Hierbei zeigt 7 wiederum mehrere Feldlinien 230 sowie einen Pfeil 240 im Inneren der Darstellung, der eine Richtung entlang einer geringer werdenden magnetischen Flussdichte im Bereich zwischen 0,5 T und 0,2 T entspricht, wie dies durch den Pfeil 250 angezeigt ist. Darüber hinaus sind in 7 wiederum verschiedene Linien 260 eingezeichnet, auf die sich die in 8 und 9 wiedergegebenen Verläufe 270 beziehen. Anders ausgedrückt wird also im Rahmen der folgenden 8 und 9 eine Eignung der verschiedenen Linien 260 im Hinblick auf eine mögliche Position für die Magnetfeldsensorelemente 190 untersucht. 7 FIG. 12 is an illustration of a result of a numerical simulation of a magnetic body. FIG 110 is based on an extent of more than 180 °, which is magnetized in the azimuthal direction, wherein the amount of magnetization on the volume of the magnetic body 110 is set as constant. In other words, the results are based on 7 shown simulation on an embodiment of a magnetic field sensor with a magnetic body 110 which is magnetized with a constant amount in the azimuthal direction, so that again due to the changing direction of the magnetization, this is inhomogeneous. This shows 7 again several field lines 230 as well as an arrow 240 inside the illustration, which corresponds to a direction along a decreasing magnetic flux density in the range between 0.5 T and 0.2 T, as indicated by the arrow 250 is displayed. In addition, in 7 again different lines 260 marked on which the in 8th and 9 reproduced gradients 270 Respectively. In other words, in the context of the following 8th and 9 a fitness of the different lines 260 with regard to a possible position for the magnetic field sensor elements 190 examined.

8 zeigt Verläufe 270-1 bis 270-8 der x-Komponente der magnetischen Flussdichte Bx als Funktion der x-Koordinate für verschiedene y-Koordinaten. Genauer gesagt entspricht hierbei der Verlauf 270-1 einer y-Koordinate von y = –0,8 mm, wobei mit steigender Nummer des betreffenden Verlaufs, die hinter dem Bindestrich im Rahmen des Bezugszeichens wiedergegeben ist, die y-Koordinate jeweils um 0,1 mm verringert wird. Folglich entspricht also der Verlauf 270-2 einer y-Koordinate von y = –0,9 mm und beispielsweise der Verlauf 270-8 einer y-Koordinate von y = –1,5 mm. Hierbei zeigt 8 zunächst die betreffenden Verläufe 270 in einem groben Maßstab in einem Bereich zwischen x = –2 mm bis x = +2 mm, während in 9 eine Vergrößerung des dargestellten Bereichs von etwa x = 1,0 mm bis x = 1,85 mm dargestellt ist. 8th shows gradients 270-1 to 270-8 the x-component of the magnetic flux density Bx as a function of the x-coordinate for different y-coordinates. More precisely, this corresponds to the course 270-1 a y-coordinate of y = -0.8 mm, with the increasing number of the respective course, which is shown behind the hyphen within the reference numeral, the y-coordinate is reduced by 0.1 mm. Consequently, therefore, the course corresponds 270-2 a y-coordinate of y = -0.9 mm and, for example, the gradient 270-8 a y-coordinate of y = -1.5 mm. This shows 8th first, the relevant gradients 270 in a rough scale in a range between x = -2 mm to x = +2 mm, while in 9 an enlargement of the illustrated range of approximately x = 1.0 mm to x = 1.85 mm is shown.

Somit zeigt 8 zunächst, dass fast unabhängig von dem jeweilig gewählten y-Parameter alle Verläufe bzw. Kurven 270 im Bereich zwischen etwa x = 1,3 mm und x = 1,4 mm eine x-Komponente der magnetischen Flussdichte Bx im Bereich zwischen etwa +/–(20 mT–40 mT) aufweisen. In geringerem Abstand von dem Magneten bzw. Magnetkörper 110, also für größere y-Werte, laufen die Verläufe 270 im Bereich bei etwa x = +/–1,4 mm durch die Linie Bx = 0, so dass dies einen durchaus geeigneten Ort für magnetoresistive Sensorelemente 190, also beispielsweise GMR-Sensorelemente 190, darstellen kann.Thus shows 8th First of all, almost all the curves or curves are independent of the selected y-parameter 270 in the range between about x = 1.3 mm and x = 1.4 mm have an x-component of the magnetic flux density Bx in the range between about +/- (20 mT-40 mT). At a shorter distance from the magnet or magnet body 110 , so for larger y-values, the gradients run 270 in the range at about x = +/- 1.4 mm through the line B x = 0, so this is a very suitable location for magnetoresistive sensor elements 190 , so for example GMR sensor elements 190 , can represent.

Dementsprechend ist in 9 der Bereich der in 8 gezeigten Verläufe im Bereich um x = 1,4 mm vergrößert dargestellt. So zeigt 9 beispielsweise, dass insbesondere die Verläufe 270-2, 270-3 und 270-4, die den y-Parametern y = –0,9 mm, –1,0 mm und –1,1 mm entsprechen, im Bereich um x = 1,4 mm die Linie ”Bx = 0” schneiden, wie dies das Detailbild in 9 zeigt.Accordingly, in 9 the area of in 8th shown courses enlarged in the range by x = 1.4 mm. So shows 9 for example, that in particular the gradients 270-2 . 270-3 and 270-4 , which correspond to the y-parameters y = -0.9 mm, -1.0 mm and -1.1 mm, intersect the line "Bx = 0" in the area around x = 1.4 mm, as the detail image in FIG 9 shows.

Bevor im Zusammenhang mit 10a und 10b weitere Ausführungsbeispiele eines Magnetfeldsensors 100 beschrieben werden, soll zunächst ein Verfahren, mit dem die in den vorangegangenen Figuren erläuterten inhomogenen Magnetisierungen realisiert werden können, kurz skizziert werden. Im Falle der Magnetkörper 110, die eine radiale oder quasi radiale Magnetisierung aufweisen, wie sie also beispielsweise in 1a, 1b, 3a und 3b gezeigt sind, kann in die Aussparung 130 des jeweiligen Magnetkörpers ein entsprechend geformtes Gegenstück, beispielsweise aus Eisen, eingesetzt werden, das nahtlos an die entsprechend geformte Oberfläche des Magnetkörpers 110 ansetzt. Ebenso kann von außen ein entsprechend geformtes Eisenteil an der äußeren Oberfläche platziert werden, so dass der spätere Magnetkörper 110 von außen und innen durch entsprechende Eisenteile bedeckt wird. Anschließend können die beiden Eisenteile durch einen fast beliebig geformten Bügel miteinander verbunden werden. Um den Bügel kann dann eine Wicklung gewickelt werden, die zur Erzeugung der Magnetisierung dann bestromt wird.Before related to 10a and 10b further embodiments of a magnetic field sensor 100 will first be briefly outlined a method by which the inhomogeneous magnetizations explained in the preceding figures can be realized. In the case of the magnetic body 110 , which have a radial or quasi-radial magnetization, as they so for example in 1a . 1b . 3a and 3b can be shown in the recess 130 the respective magnetic body, a correspondingly shaped counterpart, for example made of iron, are used, which fits seamlessly to the correspondingly shaped surface of the magnetic body 110 attaches. Likewise, from the outside, a correspondingly shaped iron part can be placed on the outer surface, so that the later magnetic body 110 is covered from outside and inside by appropriate iron parts. Subsequently, the two iron parts can be connected by an almost arbitrarily shaped bracket. Then, a winding can be wound around the bracket, which is then energized to generate the magnetization.

Im Falle eines Magnetkörpers mit einer azimutalen Magnetisierung kann ein kreisrunder Leiter in das Innere des Magneten, also in die Aussparung 130 des Magnetkörpers 110, gesetzt werden und ein kreisförmiger Leiter kann auf der Außenseite idealerweise nahtlos an den Magnetkörper 110 angeschmiegt werden. Wird nun ein Strom in dem innenliegenden metallischen Leiter aus der jeweils in 6a bzw. 6b gezeichneten Zeichenebene heraus und im Außenleiter ein entsprechender Strom in die Zeichenebene hineingeschickt, so wird die betreffende Magnetisierung in dem Magneten 110 in azimutaler Richtung im Gegenuhrzeigersinn ausgerichtet.In the case of a magnetic body having an azimuthal magnetization, a circular conductor may enter the interior of the magnet, that is, the recess 130 of the magnetic body 110 , and a circular conductor on the outside can ideally be seamlessly attached to the magnet body 110 be nestled. Now, a current in the inner metallic conductor from the respectively in 6a respectively. 6b drawn drawing plane out and sent in the outer conductor a corresponding current in the plane of the drawing, so the magnetization in question in the magnet 110 aligned in azimuthal direction counterclockwise.

10a und 10b zeigen weitere Ausführungsbeispiele eines Magnetfeldsensors 300, der sich von den zuvor gezeigten Ausführungsbeispielen entsprechend der Magnetfeldsensoren 100 darin unterscheidet, dass die hier gezeigten Ausführungsbeispiele einen ersten Magnetkörper 310 und einen zweiten Magnetkörper 320 aufweisen, wobei der erste Magnetkörper 310 eine erste Magnetisierungsrichtung aufweist, die in 10a und 10b jeweils durch einen Pfeil 330 gekennzeichnet ist. Der zweite Magnetkörper 320 weist ebenso eine Magnetisierungsrichtung auf, die in 10a und 10b durch jeweils einen Pfeil 340 eingetragen ist. Die beiden Magnetisierungsrichtungen der beiden Magnetkörper 310, 320 sind hierbei hinsichtlich ihrer Magnetisierungsrichtungen unterschiedlich und schließen einen Winkel miteinander ein. 10a and 10b show further embodiments of a magnetic field sensor 300 , which differs from the previously shown embodiments according to the magnetic field sensors 100 differs in that the embodiments shown here a first magnetic body 310 and a second magnetic body 320 have, wherein the first magnetic body 310 has a first magnetization direction, which in 10a and 10b each by an arrow 330 is marked. The second magnetic body 320 also has a magnetization direction which is in 10a and 10b by an arrow 340 is registered. The two magnetization directions of the two magnetic bodies 310 . 320 are different in terms of their magnetization directions and include an angle with each other.

Bezüglich einer Symmetrielinie 195, die wiederum einer x-Koordinate von x = 0 entspricht, schließen die Magnetisierungsrichtungen (Pfeile 330, 340) der beiden Magnetkörper 310, 320 mit der Symmetrielinie 195 jeweils einen Winkel ein, der betragsmäßig für die beiden Magnetkörper 310, 320 identisch ist bzw. voneinander um nicht mehr als typischerweise 20°, 10°, 5° oder 2° abweicht, je nach konkreter Ausgestaltung eines entsprechenden Ausführungsbeispiels eines Magnetfeldsensors 300 und seiner Spezifikationen. Mit anderen Worten weisen die beiden Magnetkörper 310, 320 bezogen auf die Symmetrielinie 195 in vielen Ausführungsbeispielen eines Magnetfeldsensors 300 eine symmetrische Magnetisierung bezüglich der Symmetrielinie 195 auf.Regarding a symmetry line 195 , which in turn corresponds to an x-coordinate of x = 0, close the magnetization directions (arrows 330 . 340 ) of the two magnetic bodies 310 . 320 with the symmetry line 195 in each case an angle, the amount of the two magnetic body 310 . 320 is identical or different from each other by no more than typically 20 °, 10 °, 5 ° or 2 °, depending on the specific embodiment of a corresponding embodiment of a magnetic field sensor 300 and its specifications. In other words, the two magnetic bodies 310 . 320 related to the symmetry line 195 in many embodiments of a magnetic field sensor 300 a symmetric magnetization with respect to the symmetry line 195 on.

Darüber hinaus weisen die in 10a und 10b dargestellten Ausführungsbeispiele eines Magnetfeldsensors 300 wiederum eine Magnetfeldsensoranordnung 120 mit einem Substrat 180 und einem oder mehreren Magnetfeldsensorelementen 190 auf. Wie bereits im Zusammenhang mit den zuvor erläuterten Ausführungsbeispielen eines Magnetfeldsensors 100 beschrieben wurde, kann die Magnetfeldsensoranordnung ein einzelnes Magnetfeldsensorelement 190 oder auch mehrere entsprechende Magnetfeldsensorelemente 190 aufweisen. Bei den in 10a und 10b dargestellten Ausführungsbeispielen umfasst die Magnetfeldsensoranordnung 120 jeweils zwei, im Wesentlichen symmetrisch zur Symmetrielinie 195 angeordnete Magnetfeldsensorelemente 190, bei denen es sich beispielsweise um die bereits zuvor erläuterten möglichen Magnetfeldsensorelement-Technologien handelt. So können auch in diesem Fall die Magnetfeldsensorelemente Hall Sensorelemente, magnetoresistive Sensorelemente oder andere entsprechende Magnetfeldsensorelemente umfassen.In addition, the in 10a and 10b illustrated embodiments of a magnetic field sensor 300 again a magnetic field sensor arrangement 120 with a substrate 180 and one or more magnetic field sensor elements 190 on. As already mentioned in connection with the previously explained embodiments of a magnetic field sensor 100 has been described, the magnetic field sensor arrangement, a single magnetic field sensor element 190 or several corresponding magnetic field sensor elements 190 exhibit. At the in 10a and 10b illustrated embodiments includes the magnetic field sensor arrangement 120 two each, substantially symmetrical to the line of symmetry 195 arranged magnetic field sensor elements 190 which are, for example, the previously described possible magnetic field sensor element technologies. Thus, in this case too, the magnetic field sensor elements Hall can comprise sensor elements, magnetoresistive sensor elements or other corresponding magnetic field sensor elements.

In diesem Zusammenhang sollte darauf hingewiesen werden, dass aufgrund der zuvor geschilderten Problematik der Positionierungstoleranz im Falle realer Implementierungen von Ausführungsbeispielen von Magnetfeldsensoren 100, 300 die zuvor beschriebenen Symmetrieeigenschaften der verschiedenen Komponenten hinsichtlich der Symmetrielinie 195 nur innerhalb einer vorgegebenen Toleranzgrenze, also beispielsweise innerhalb einer je nach Anwendung abhängigen Positionierungstoleranz in lateraler Richtung oder auch in vertikaler Richtung, abweichen darf. Anders ausgedrückt bezieht sich die Symmetrielinie 195 auf eine Mitte beispielsweise zweier Magnetfeldsensorelemente 190 auf dem Substrat 180 der Magnetfeldsensoranordnung 120. Sie beiden Magnetkörper 310, 320, die zusammen den Back-Bias-Magneten bilden, können gegebenenfalls innerhalb vorgegebener Positionierungstoleranzen von ihrer jeweiligen Position abweichen. Die entsprechenden Positionierungstoleranzen sind hierbei in vielen Fällen anwendungsspezifisch und werden beispielsweise gewiss von der Technologie der verwendeten Magnetfeldsensorelemente 190 beeinflusst.In this connection, it should be pointed out that due to the above-described problem of positioning tolerance in the case of real implementations of embodiments of magnetic field sensors 100 . 300 the previously described symmetry properties of the various components with respect to the symmetry line 195 may deviate only within a predetermined tolerance limit, so for example within a depending on the application positioning tolerance in the lateral direction or in the vertical direction. In other words, the symmetry line refers 195 on a center, for example, two magnetic field sensor elements 190 on the substrate 180 the magnetic field sensor arrangement 120 , They both magnetic body 310 . 320 , which together form the back-bias magnets, may optionally deviate from their respective position within predetermined positioning tolerances. In many cases, the corresponding positioning tolerances are application-specific and, for example, certainly depend on the technology of the magnetic field sensor elements used 190 affected.

In 10a und 10b ist darüber hinaus wiederum das Geberobjekt 210 eingezeichnet, bei dem es sich beispielsweise wiederum um eine Zahnstange, eine Polstange, eine Lochstange, ein Zahnrad, ein Lochrad oder ein Polrad handeln kann. Je nach konkreter Anwendung können auch andere Geberobjekte 210 zum Einsatz kommen, wobei es je nach konkreter Ausgestaltung in vielen Fällen gegebenenfalls hilfreich sein kann, das betreffende Geberobjekt 210 derart auszubilden, dass dieses in der Lage ist, eine Modulation, etwa eine periodische oder sinusförmige Modulation, eines Magnetfeldes hervorzurufen, das (unter anderem) in diesem Fall von dem häufig als Permanentmagneten ausgeführten ersten Magnetkörper 310 und dem zweiten Magnetkörper 320 der Back-Bias-Magnetanordnung bzw. des Back-Bias-Magneten erzeugt wird.In 10a and 10b is in turn the donor object 210 drawn, which in turn may be, for example, a rack, a pole rod, a perforated rod, a gear, a pinwheel or a flywheel. Depending on the specific application, other donor objects can also be used 210 be used depending on the specific design in many cases, where appropriate, the relevant donor object 210 such that it is capable of producing a modulation, such as a periodic or sinusoidal modulation, of a magnetic field, which (among other things) in this case of the first often executed as a permanent magnet magnetic body 310 and the second magnetic body 320 the back-bias magnet arrangement or the back-bias magnet is generated.

Bezogen auf die Symmetrielinie 195 sind in vielen Ausführungsbeispielen eines Magnetfeldsensors 300 der erste Magnetkörper 310 und der zweite Magnetkörper 320 symmetrisch zu dieser ausgebildet bzw. angeordnet. Neben der zuvor erwähnten Möglichkeit, eine Definition der Symmetrielinie 195 bezüglich einer Mittenposition von Magnetfeldsensorelementen 190 vorzunehmen, wenn diese in einer entsprechenden Anzahl und Anordnung vorhanden sind, besteht natürlich ebenfalls die Möglichkeit, die Symmetrielinie 195 bezüglich eines Mittenpunkts oder einer anderen entsprechenden Linie oder Markierung bezogen auf das Substrat 180 zu definieren. Unter Berücksichtigung der beispielsweise durch Fertigungstoleranzen hervorgerufenen Positionierungsabweichungen bzw. Positionierungstoleranzen der einzelnen Magnetkörper 310, 320 weisen sie jeweils eine symmetrische Einbauposition bezüglich der Symmetrielinie 195 auf.Relative to the symmetry line 195 are in many embodiments of a magnetic field sensor 300 the first magnetic body 310 and the second magnetic body 320 formed or arranged symmetrically to this. In addition to the previously mentioned possibility, a definition of the symmetry line 195 with respect to a center position of magnetic field sensor elements 190 If these are present in a corresponding number and arrangement, of course, there is also the possibility of the symmetry line 195 with respect to a midpoint or other corresponding line or mark with respect to the substrate 180 define. Taking into account the positioning deviations or positioning tolerances of the individual magnet bodies caused, for example, by manufacturing tolerances 310 . 320 each have a symmetrical mounting position with respect to the symmetry line 195 on.

Hierbei können wie zuvor erläutert je nach konkreter Definition des Orts der Symmetrielinie 195 die beiden Magnetkörper 310, 320 und/oder die Orte der einzelnen Magnetfeldsensorelemente 190 entsprechende Einbautoleranzen oder Positionierungstoleranzen bezüglich der Symmetrielinie 195 aufweisen. Anders ausgedrückt kann beispielsweise ein Schwerpunkt der beiden Magnetkörper 310, 320 um einen Abstand von der Symmetrielinie 195 entfernt liegen, der typischerweise kleiner als eine entsprechende Positionierungstoleranz ist. Here, as explained above, depending on the specific definition of the location of the symmetry line 195 the two magnetic bodies 310 . 320 and / or the locations of the individual magnetic field sensor elements 190 corresponding installation tolerances or positioning tolerances with respect to the symmetry line 195 exhibit. In other words, for example, a center of gravity of the two magnetic body 310 . 320 at a distance from the line of symmetry 195 are removed, which is typically smaller than a corresponding positioning tolerance.

Entsprechendes gilt nicht nur in der x-Richtung, sondern ebenso in der senkrecht dazu verlaufenden y-Richtung, wie dies in 10a und 10b eingezeichnet ist. Je nach verwendeter Fertigungstechnik, insbesondere der Befestigungstechnik der Magnetkörper bezogen auf die Magnetfeldsensoranordnung 120, können so in x-Richtung und/oder y-Richtung sowie in der in 10a und 10b nicht gezeigten z-Richtung Positionierungsfehler auftreten, die im Bereich einiger 100 μm bis in den Bereich einiger weniger Millimeter liegen. Mit anderen Worten können die entsprechenden Positionierungstoleranzen im Bereich bis einige 100 μm bzw. im Bereich bis einige wenige Millimeter, also im Bereich bis etwa 1000 μm oder im Bereich bis etwa 2 mm liegen.The same applies not only in the x-direction, but also in the perpendicular y-direction, as in 10a and 10b is drawn. Depending on the production technology used, in particular the fastening technique of the magnetic body with respect to the magnetic field sensor arrangement 120 , so in the x-direction and / or y-direction and in the in 10a and 10b not shown z-direction positioning errors occur that are in the range of a few 100 microns to the range of a few millimeters. In other words, the corresponding positioning tolerances may be in the range up to a few 100 μm or in the range up to a few millimeters, that is in the range up to about 1000 μm or in the range up to about 2 mm.

Bezogen auf die Positionierung der einzelnen Magnetfeldsensorelemente 190 relativ zu jeweils einem Magnetkörper der beiden Magnetkörper 310, 320 gilt, dass in vielen Ausführungsbeispielen eines entsprechenden Magnetfeldsensors 300, eine symmetrische Anordnung der Magnetfeldsensorelemente 190 und/oder der Magnetkörper 310, 320 vorausgesetzt, die Magnetfeldsensorelemente 190 jeweils x-Koordinaten aufweisen, die in dem Bereich der x-Koordinaten eines der beiden Magnetkörper 310, 320 liegen. Mit anderen Worten liegen in solchen Ausführungsbeispielen eines Magnetfeldsensors 300 die zugehörigen Magnetfeldsensorelemente 190 oberhalb oder unterhalb der betreffenden Magnetkörper 310, 320.Relative to the positioning of the individual magnetic field sensor elements 190 relative to a respective magnetic body of the two magnetic body 310 . 320 is true that in many embodiments of a corresponding magnetic field sensor 300 , a symmetrical arrangement of the magnetic field sensor elements 190 and / or the magnetic body 310 . 320 provided the magnetic field sensor elements 190 each have x-coordinates which are in the range of the x-coordinates of one of the two magnetic bodies 310 . 320 lie. In other words, in such embodiments of a magnetic field sensor 300 the associated magnetic field sensor elements 190 above or below the relevant magnetic body 310 . 320 ,

Hinsichtlich der Winkel, die die Magnetisierungsrichtung der einzelnen Magnetkörper 310, 320 mit der Symmetrielinie 195 bzw. der ebenfalls in 10a und 10b eingezeichneten, dazu senkrecht verlaufenden Linie 350 einschließen, gilt für viele Ausführungsbeispiele eines Magnetfeldsensors 300, dass ein Winkel der Magnetisierung eines der beiden Magnetkörper 310 mit der Symmetrielinie 195 in vielen Fällen betragsmäßig einen Winkel zwischen 10° und 80° einschließt. In vielen Ausführungsbeispielen eines Magnetfeldsensors 300 verläuft die Symmetrielinie 195 senkrecht zu einer Hauptoberfläche oder Oberfläche des Substrats 180, auf der die Magnetfeldsensorelemente 190 angeordnet sind. Entsprechend schließen die betreffenden Magnetisierungen bezüglich der Linie 350 ebenfalls betragsmäßig einen Winkel im Bereich zwischen 10° und 80° ein. Darüber hinaus schließen im Falle einer symmetrischen Auslegung der beiden Magnetkörper 310, 320 die betreffenden Magnetisierungen jeweils zueinander einen Winkel ein, der betragsmäßig im Bereich zwischen 20° und 160° liegt. Je nach konkretem Anwendungsgebiet, können in Ausführungsbeispielen eines Magnetfeldsensors 300 auch andere Winkelbereiche auftreten, die im weiteren Verlauf der vorliegenden Anmeldung im Rahmen von numerischen Simulationen noch näher erläutert werden.With regard to the angle, the direction of magnetization of each magnet body 310 . 320 with the symmetry line 195 or also in 10a and 10b drawn, perpendicular line 350 includes, applies to many embodiments of a magnetic field sensor 300 in that an angle of magnetization of one of the two magnetic bodies 310 with the symmetry line 195 in many cases an angle between 10 ° and 80 ° includes. In many embodiments of a magnetic field sensor 300 runs the symmetry line 195 perpendicular to a major surface or surface of the substrate 180 on which the magnetic field sensor elements 190 are arranged. Accordingly, the respective magnetizations close with respect to the line 350 also in terms of magnitude an angle in the range between 10 ° and 80 °. In addition, in the case of a symmetrical design of the two magnetic body close 310 . 320 the respective magnetizations in each case an angle to one another, the amount is in the range between 20 ° and 160 °. Depending on the specific field of application, in embodiments of a magnetic field sensor 300 Other angular ranges occur, which will be explained in more detail in the further course of the present application in the context of numerical simulations.

Die in 10a und 10b dargestellten Ausführungsbeispiele eines Magnetfeldsensors 300 unterscheiden sich im Wesentlichen hinsichtlich der Anordnung der beiden Magnetkörper 310, 320 zueinander. Während bei dem in 10a gezeigten Ausführungsbeispiel die beiden Magnetkörper 310, 320 direkt unmittelbar aneinander angrenzen, indem sie beispielsweise aneinander durch eine Verklebung fixiert sind, sind bei dem in 10b gezeigten Ausführungsbeispiel die beiden Magnetkörper 310, 320 durch einen entsprechenden Spalt voneinander getrennt. Der Spalt zwischen den beiden Magnetkörpern 310, 320 kann beispielsweise mit einem magnetischen oder nichtmagnetischen Material gefüllt sein, das beispielsweise der Befestigung oder dem Gesamtaufbau des Ausführungsbeispiels eines Magnetfeldsensors 300 dient. So kann beispielsweise teilweise oder vollständig zwischen den beiden Magnetkörpern 310, 320 eine Kunststoffbefestigung eingebracht werden, an die die beiden Magnetkörper 310, 320 geklebt oder anderweitig befestigt werden. Alternativ oder ergänzend können auch im Rahmen der Gesamtmontage der Magnetfeldsensoranordnung 120 die beiden Magnetkörper 310, 320 durch ein Vergießen aneinander fixiert werden, so dass in den Spalt zwischen den beiden Magnetkörpern 310, 320 wenigstens teilweise Verkapselungsmaterial gelangt.In the 10a and 10b illustrated embodiments of a magnetic field sensor 300 differ essentially in terms of the arrangement of the two magnetic body 310 . 320 to each other. While at the in 10a embodiment shown, the two magnetic body 310 . 320 directly adjacent to each other, for example, by being fixed to each other by a bond are in the in 10b embodiment shown, the two magnetic body 310 . 320 separated by a corresponding gap. The gap between the two magnetic bodies 310 . 320 may for example be filled with a magnetic or non-magnetic material, for example, the attachment or the overall structure of the embodiment of a magnetic field sensor 300 serves. For example, partially or completely between the two magnetic bodies 310 . 320 a plastic fastening are introduced, to which the two magnetic body 310 . 320 glued or otherwise secured. Alternatively or additionally, in the context of the overall assembly of the magnetic field sensor arrangement 120 the two magnetic bodies 310 . 320 be fixed by casting together, so that in the gap between the two magnetic bodies 310 . 320 at least partially encapsulating material passes.

Wie bereits im Zusammenhang mit dem in 3a, 3b gezeigten Ausführungsbeispiel eines Magnetfeldsensors 100 dargelegt kann auch bei Ausführungsbeispielen eines Magnetfeldsensors 300 die Magnetfeldsensoranordnung 120 mit ihrem Substrat 180 und den Magnetfeldsensorelementen 190 ihrerseits eine Baugruppe (Package) umfassen.As already related to the in 3a . 3b shown embodiment of a magnetic field sensor 100 can also be stated in embodiments of a magnetic field sensor 300 the magnetic field sensor arrangement 120 with her substrate 180 and the magnetic field sensor elements 190 in turn comprise an assembly (package).

Grundsätzlich ist es selbstverständlich auch möglich, dass zwischen den beiden Magnetkörpern 310, 320, wie dies in 10b gezeigt ist, kein festes Material eingefügt ist, sondern dass vielmehr die beiden Magnetkörper 310, 320 mit der Magnetfeldsensoranordnung 120 direkt verbunden oder verklebt sind. In einem solchen Fall kann gegebenenfalls ein Einbringen eines Materials zwischen die beiden Magnetkörper 310, 320 entfallen.In principle, it is of course also possible that between the two magnetic bodies 310 . 320 like this in 10b is shown, no solid material is inserted, but rather that the two magnetic body 310 . 320 with the magnetic field sensor arrangement 120 directly connected or glued. In one Such a case may optionally include introducing a material between the two magnetic bodies 310 . 320 omitted.

Bei den in 10a und 10b gezeigten Ausführungsbeispielen eines Magnetfeldsensors 300 werden also zwei einzelne Magnete als Magnetkörper 310, 320 zu einem neuen Magneten bzw. Back-Bias-Magneten so zusammengesetzt, dass wiederum für die Magnetisierungskomponenten der Gesamtanordnung der beiden Magnetkörper die in Gleichung (1) gegebenen Symmetriebedingungen gelten. Auch dies entspricht wiederum bezogen auf die Gesamtanordnung der beiden Magnetkörper 310, 320 einer inhomogenen (Gesamt-)Magnetisierung. Genauer gesagt entspricht dies einem inhomogen magnetisierten Gesamtmagneten, der jeweils etwa zur Hälfte des Volumens aus zwei homogen magnetisierten Magnetkörpern bzw. zwei homogenen Bereichen besteht. In 10a und 10b ist bei den dort gezeigten Ausführungsbeispielen eines Magnetfeldsensors als viel leicht einfachstes Beispiel jeweils ein zweiter Quader mit einer schiefen Magnetisierung hinzugefügt.At the in 10a and 10b shown embodiments of a magnetic field sensor 300 So are two individual magnets as a magnetic body 310 . 320 to a new magnet or back-bias magnet so assembled that in turn apply to the magnetization components of the overall arrangement of the two magnetic body given in Symmetry conditions (1). Again, this corresponds in turn based on the overall arrangement of the two magnetic body 310 . 320 an inhomogeneous (total) magnetization. More precisely, this corresponds to an inhomogeneously magnetized total magnet, which consists in each case about half of the volume of two homogeneously magnetized magnetic bodies or two homogeneous regions. In 10a and 10b In the exemplary embodiments of a magnetic field sensor shown there, a second cuboid with an oblique magnetization is added as a most easily simplistic example.

Je nach konkreter Implementierung, können beispielsweise die beiden Magnetkörper 310, 320 als zwei Blockmagnete mit einer Breite von etwa 2 mm und einer Höhe von etwa 5 mm ausgebildet sein und Rücken an Rücken aneinander geklebt sein. Beide einzelnen Magnetkörper 310, 320 sind hierbei homogen magnetisiert, wobei wiederum je nach konkreter Ausführung beispielsweise eine Remanenz von etwa Brem = 1 T in der betreffenden Richtung vorherrscht, die durch die Magnetisierung bzw. die Pfeile 330, 340 gezeigt ist. In manchen Ausführungsbeispielen kann so beispielsweise die Magnetisierungsrichtung einen Winkel von +/–50° bezogen auf die Symmetrielinie 195, also die vertikale Richtung, aufweisen.Depending on the specific implementation, for example, the two magnetic body 310 . 320 be formed as two block magnets with a width of about 2 mm and a height of about 5 mm and glued back to back together. Both individual magnetic bodies 310 . 320 are in this case homogeneously magnetized, again depending on the specific embodiment, for example, a remanence of about Brem = 1 T prevails in the relevant direction, by the magnetization or the arrows 330 . 340 is shown. For example, in some embodiments, the direction of magnetization may be at an angle of +/- 50 ° with respect to the line of symmetry 195 , ie the vertical direction.

Manche Ausführungsbeispiele eines Magnetfeldsensors 300, die den Anordnungen aus 10a und 10b entsprechen, liefern sehr gute Ergebnisse im Hinblick auf eine Kombination mit einer Magnetfeldsensoranordnung mit magnetoresistiven Sensorelementen. Darüber hinaus können diese häufig besonders einfach hergestellt werden, da die betreffenden Magnetkörper 310, 320 als homogen magnetisierte einzelne Magnete vergleichsweise leicht herstellbar sind.Some embodiments of a magnetic field sensor 300 that made the arrangements 10a and 10b provide very good results with regard to a combination with a magnetic field sensor arrangement with magnetoresistive sensor elements. In addition, these can often be made particularly easy, since the relevant magnetic body 310 . 320 as homogeneous magnetized individual magnets are relatively easy to produce.

Wie bereits im Zusammenhang mit dem in 3a und 3b gezeigten Ausführungsbeispielen eines Magnetfeldsensors 300, kann es auch in diesem Fall je nach konkreter Implementierung sinnvoll sein, die Magnetfeldsensoranordnung 120 bezüglich der Linie 350 gespiegelt zu implementieren, so dass die Magnetfeldsensorelemente 190 im Rahmen des fertigen Magnetfeldsensors dem Geberobjekt 210 zugewandt sind.As already related to the in 3a and 3b shown embodiments of a magnetic field sensor 300 , it may also be useful in this case, depending on the specific implementation, the magnetic field sensor arrangement 120 concerning the line 350 to implement mirrored, so that the magnetic field sensor elements 190 in the context of the finished magnetic field sensor the encoder object 210 are facing.

Wie in 10b schematisch dargestellt können die beiden Magnetkörper 310, 320 auch durch einen nichtmagnetischen Spalt voneinander beabstandet sein. Je nach konkreter Implementierung kann dies beispielsweise der Montage dienlich sein, da ein entsprechender Abstand als Klebefläche ausgebildet sein kann. Darüber hinaus besteht ebenfalls die Möglichkeit, durch das Einbringen eines solchen nichtmagnetischen Spalts eine Wechselwirkung der beiden Magnetkörper 310, 320 so zu beeinflussen, dass diese sich beispielsweise nicht so stark überlagern bzw. beeinflussen können.As in 10b shown schematically, the two magnetic body 310 . 320 be spaced apart by a non-magnetic gap. Depending on the specific implementation, this may be useful, for example, for mounting, since a suitable distance may be formed as an adhesive surface. In addition, it is also possible by introducing such a non-magnetic gap, an interaction of the two magnetic body 310 . 320 so that they can not overlap or influence each other so much.

Manche Ausführungsbeispiele eines Magnetfeldsensors 300 basieren im Hinblick auf den durch die beiden Magnetkörper 310, 320 gebildeten Back-Bias-Magneten auf der Idee, dass, wenn die Feldlinien eines Magneten divergieren, ein zweiter Magnet daneben angeordnet werden kann, der die unerwünschten Komponenten des ersten Magneten aufhebt.Some embodiments of a magnetic field sensor 300 based in terms of by the two magnetic body 310 . 320 formed back-bias magnets on the idea that when the field lines of a magnet diverge, a second magnet can be placed next to it, which picks up the unwanted components of the first magnet.

11 zeigt ein Ergebnis einer numerischen Simulation einer magnetischen Flussdichteverteilung eines Ausführungsbeispiels eines Magnetfeldsensors 300, wie er in 10a schematisch gezeigt ist. 11 zeigt neben einer Anzahl von Feldlinien 230 eine im Bereich der beiden Magnetkörper 310, 320 berechnete magnetische Flussdichteverteilung in einem Bereich zwischen 0,2 und 0,5 T. Wie dies bereits in 10a schematisch gezeigt ist, weisen hierbei die beiden Magnetkörper 310, 320 eine Magnetisierung mit einer magnetischen Remanenz von Brem = 1 T auf, die durch die Pfeile 330, 340 in 11 ebenfalls angedeutet ist. Die hieraus resultierende magnetische Flussdichteverteilung ist gemäß der rechts in 11 dargestellten Graustufenverteilung wiedergegeben, wobei an einer Berührungsfläche der beiden Magnetkörper 310, 320 eine maximale magnetische Flussdichte herrscht, während außerhalb der beiden Magnetkörper 310, 320 eine deutlich kleinere magnetische Flussdichte vorherrscht. 11 shows a result of a numerical simulation of a magnetic flux density distribution of an embodiment of a magnetic field sensor 300 as he is in 10a is shown schematically. 11 shows next to a number of field lines 230 one in the area of the two magnetic bodies 310 . 320 calculated magnetic flux density distribution in a range between 0.2 and 0.5 T. As already stated in 10a is shown schematically, in this case have the two magnetic body 310 . 320 a magnetization with a magnetic remanence of Brem = 1 T, which is indicated by the arrows 330 . 340 in 11 also indicated. The resulting magnetic flux density distribution is in accordance with the right in 11 represented gray scale distribution, wherein at a contact surface of the two magnetic body 310 . 320 a maximum magnetic flux density prevails, while outside the two magnetic body 310 . 320 a significantly smaller magnetic flux density prevails.

Darüber hinaus zeigt 11 eine Linie 260, bezüglich der in 12a eine x-Komponente der magnetischen Flussdichte Bx in einem Bereich von x = –2 mm bis x = +2 mm für eine y-Koordinate von y = –1 mm dargestellt ist. Hierbei liegen der in 11 gezeigten numerischen Simulation zwei quaderförmige Magnete bzw. Magnetkörper 310, 320 mit jeweils einer homogenen Magnetisierung zugrunde, die jedoch mit der vertikal nach unten laufenden y-Achse bzw. By-Achse einen Winkel von +/–35° einschließt. Folglich liegt zwischen den beiden Magnetisierungen der beiden Magnetkörper 310, 320 und der Horizontalen betragsmäßig ein Winkel von 55° vor.In addition, shows 11 a line 260 , regarding in 12a an x-component of the magnetic flux density Bx is shown in a range of x = -2 mm to x = +2 mm for a y-coordinate of y = -1 mm. Here are the in 11 shown numerical simulation two cuboid magnets or magnetic body 310 . 320 each with a homogeneous magnetization, but with the vertical downwards y-axis or by-axis an angle of +/- 35 °. Consequently, lies between the two magnetizations of the two magnetic body 310 . 320 and the horizontal in terms of magnitude an angle of 55 ° before.

Wie zuvor kurz angedeutet zeigt 12a die x-Komponente Bx als Funktion der x-Koordinate für einen y-Wert von y = –1 mm, was der in 11 gezeigten Linie 260 entspricht. In 12b sind anschließend die entsprechenden x-Komponenten der magnetische Flussdichte Bx als Funktion der x-Koordinate für einen y-Wert von y = –1,5 mm dargestellt, der jedoch in 11 nicht eingezeichnet ist.As previously briefly indicated 12a the x-component Bx as a function of the x-coordinate for a y-value of y = -1 mm, which is the in 11 shown line 260 equivalent. In 12b Then, the corresponding x-components of the magnetic flux density Bx are plotted as a function of the x-coordinate for a y-value of y = -1.5 mm 11 is not shown.

Für den Fall eines y-Wertes y = –1 mm zeigt 12a die x-Komponente der magnetischen Flussdichte Bx im Bereich von x = –2 mm bis x = +2 mm für verschiedene Winkel der Magnetisierung der beiden Magnetkörper 310, 320. Hierbei liegt den Simulationen die zuvor erläuterte Symmetrie der Magnetisierungsrichtungen der beiden Magnetkörper 310, 320 zugrunde, wobei diese betragsmäßig jeweils mit der Horizontalen die im Rahmen der Bezugszeichen der einzelnen Verläufe 270 wiedergegebenen Winkel einschließen. Der Verlauf 270-70 basiert auf einem Winkel der Magnetisierungen der beiden Magnetkörper 310, 320 mit der Horizontalen von 70°, so dass für diese Simulation bzw. Berechnung die Magnetisierungen der beiden Magnetkörper mit der Symmetrielinie 195 aus 10a einen Winkel von 20° einschließen. Dementsprechend entspricht der Verlauf 270-55 dem in 11 gezeigten Fall eines Winkels zwischen der senkrecht verlaufenden Symmetrielinie 195 von 35° bzw. einem Winkel der Magnetisierung mit der Horizontalen von 55°.For the case of a y-value y = -1 mm shows 12a the x-component of the magnetic flux density Bx in the range of x = -2 mm to x = +2 mm for different angles of magnetization of the two magnetic bodies 310 . 320 , In this case, the simulations are based on the previously explained symmetry of the magnetization directions of the two magnetic bodies 310 . 320 on the basis of which, in terms of amount, in each case with the horizontal, those in the context of the reference signs of the individual courses 270 include reproduced angle. The history 270-70 based on an angle of the magnetizations of the two magnetic bodies 310 . 320 with the horizontal of 70 °, so that for this simulation or calculation, the magnetizations of the two magnetic bodies with the line of symmetry 195 out 10a enclose an angle of 20 °. Accordingly, the course corresponds 270-55 the in 11 shown case of an angle between the perpendicular symmetry line 195 of 35 ° or an angle of magnetization with the horizontal of 55 °.

12b zeigt dementsprechend mehrere Verläufe 270 für Winkel zwischen 40° und 70°, die die Magnetisierungen der beiden Magnetkörper 310, 320 mit der Horizontalen einschließen. Folglich entsprechen die in 12b dargestellten Verläufe 270-40 bis 270-70 Winkeln der Magnetisierungen der Magnetkörper 310, 320 bezüglich der in 10a gezeigten vertikalen Symmetrielinie 195 zwischen 20° (Verlauf 270-70) und 50° (Verlauf 270-40). Gerade bei dem in 12b gezeigten Fall eines vertikalen Abstands der Magnetfeldsensorelemente 190 von der Unterkante der beiden Magnetkörper 310, 320 von 1,5 mm (y = –1,5 mm; der Magnet endet bei y = 0 mm) ist ersichtlich, dass die Bedingung |Bx| < 20 mT für weite Bereiche der x-Koordinaten im Fall y = –1,5 mm erfüllt werden kann. Da dies auch für den in 12a gezeigten Fall im Bereich weiterer x-Koordinaten erfüllt werden kann, besteht somit insbesondere die Möglichkeit, unter Verwendung eines Ausführungsbeispiels eines Magnetfeldsensors 300, wie er schematisch beispielsweise in 10a oder 10b gezeigt ist, magnetoresistive Magnetfeldsensorelemente 190 zu implementieren, ohne dass die Magnetfeldsensorelemente 190 durch die betreffenden x-Komponenten der durch die Magnetkörper 310, 320 hervorgerufenen Magnetfelder in die Sättigung getrieben werden. 12b shows accordingly several courses 270 for angles between 40 ° and 70 ° representing the magnetizations of the two magnetic bodies 310 . 320 to include with the horizontal. Consequently, the in 12b illustrated courses 270-40 to 270-70 Angles of the magnetizations of the magnetic bodies 310 . 320 regarding the in 10a shown vertical line of symmetry 195 between 20 ° (course 270-70 ) and 50 ° (course 270-40 ). Especially at the in 12b shown case of a vertical distance of the magnetic field sensor elements 190 from the lower edge of the two magnetic bodies 310 . 320 of 1.5 mm (y = -1.5 mm, the magnet ends at y = 0 mm) it can be seen that the condition | Bx | <20 mT can be satisfied for wide ranges of the x-coordinates in the case y = -1.5 mm. As this is also true for the 12a In the case shown in the range of further x-coordinates can be met, there is thus in particular the possibility of using an embodiment of a magnetic field sensor 300 as he is schematic example in 10a or 10b is shown, magnetoresistive magnetic field sensor elements 190 to implement without the magnetic field sensor elements 190 through the relevant x-components of the by the magnetic body 310 . 320 caused magnetic fields are driven into saturation.

Anders ausgedrückt kann somit mit Hilfe eines Ausführungsbeispiels eines Magnetfeldsensors 300 in einem vergleichsweise weiten Bereich von x-Koordinaten und y-Koordinaten eine horizontale Komponente einer magnetischen Flussdichte (zum Beispiel x-Komponente) Bx erzeugt werden, die nicht zu einer Sättigung magnetoresistiver Sensorelemente 190 führt. Im Falle von GMR-Sensorelementen zeigen somit also 12a und 12b, dass eine für viele GMR-Sensorelemente gültige Bedingung |Bx| < 20 mT für weite Bereiche von x-Koordinaten und y-Koordinaten erfüllt werden kann.In other words, with the aid of an exemplary embodiment of a magnetic field sensor 300 In a comparatively wide range of x-coordinates and y-coordinates, a horizontal component of a magnetic flux density (for example, x-component) Bx which does not cause saturation of magnetoresistive sensor elements is generated 190 leads. In the case of GMR sensor elements thus show so 12a and 12b in that a condition | Bx |. valid for many GMR sensor elements <20 mT can be fulfilled for wide ranges of x-coordinates and y-coordinates.

Darüber hinaus zeigen 12a und 12b, dass durch eine Variation der Richtung der beiden Magnetkörper 310, 320 die betreffenden Bereiche so verschoben werden können, dass unterschiedliche Abstände zwischen Magnetfeldsensorelementen 190 realisiert werden können. Somit ist es möglich, verschiedene Ausführungsbeispiele von Magnetfeldsensoren 300 zu schaffen, die unterschiedliche Abstände der Magnetfeldsensorelemente 190 zueinander aufweisen.In addition, show 12a and 12b that by a variation of the direction of the two magnetic body 310 . 320 the respective areas can be shifted so that different distances between magnetic field sensor elements 190 can be realized. Thus, it is possible to use various embodiments of magnetic field sensors 300 to create the different distances of the magnetic field sensor elements 190 to each other.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass durch den Einsatz entsprechender Ausführungsbeispiele von Magnetfeldsensoren 300 mit (wenigstens) zwei Magnetkörpern 310, 320, Magnetsysteme so aufgebaut werden können, dass die entsprechenden Magnetfeldsensorelemente 190 auch im Falle empfindlicher magnetoresistiver Sensorelemente, also etwa GMR-Sensorelemente, nicht in eine Sättigung getrieben werden.In summary, it can be said that through the use of corresponding embodiments of magnetic field sensors 300 with (at least) two magnetic bodies 310 . 320 , Magnetic systems can be constructed so that the corresponding magnetic field sensor elements 190 even in the case of sensitive magnetoresistive sensor elements, so about GMR sensor elements are not driven into saturation.

13 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Magnetfeldsensors 300, das sich von den in 10a und 10b dargestellten Ausführungsbeispielen eines Magnetfeldsensors 300 im Wesentlichen dadurch unterscheidet, dass die beiden Magnetkörper 310, 320 bezogen auf ihre geometrische Form nicht mehr eine schiefe Magnetisierung aufweisen, sondern dass diese vielmehr bezogen auf eine Stirnfläche senkrecht magnetisiert sind. In diesem Fall sind die beiden Magnetkörper 310, 320 nicht mehr parallel bezüglich ihrer Seitenflächen angeordnet, wie dies der Fall in den Ausführungsbeispielen in 10a und 10b war. Vielmehr sind zum Erzielen der zwei unterschiedlichen Magnetisierungsrichtungen der beiden Magnetkörper 310, 320 diese nunmehr ihrerseits in einem entsprechenden Winkel bezüglich der Symmetrielinie 195 bzw. der dazu senkrechten Linie 350 angeordnet. 13 shows a further embodiment of a magnetic field sensor 300 extending from the in 10a and 10b illustrated embodiments of a magnetic field sensor 300 essentially differs in that the two magnetic body 310 . 320 no longer have a skewed magnetization with respect to their geometric shape, but rather that they are perpendicularly magnetized relative to an end face. In this case, the two magnetic bodies 310 . 320 no longer arranged parallel with respect to their side surfaces, as is the case in the embodiments in FIG 10a and 10b was. Rather, to achieve the two different magnetization directions of the two magnetic body 310 . 320 these now in turn at a corresponding angle with respect to the line of symmetry 195 or the perpendicular line 350 arranged.

Somit weisen auch in diesem Fall der erste Magnetkörper 310 und der zweite Magnetkörper 320 eine erste Magnetisierungsrichtung bzw. eine zweite Magnetisierungsrichtung auf, die sich unterscheiden. Somit wird auch im Falle einer solchen Anordnung von Magnetkörpern 310, 320 eine inhomogene Gesamtmagnetisierung durch Überlagern der Magnetfelder der beiden (homogen magnetisierten) Magnetkörper 310, 320 erzielt.Thus, also in this case, the first magnetic body 310 and the second magnetic body 320 a first magnetization direction and a second magnetization direction, which differ. Thus, even in the case of such an arrangement of magnetic bodies 310 . 320 an inhomogeneous total magnetization by superimposing the magnetic fields of the two (homogeneously magnetized) magnetic body 310 . 320 achieved.

Mit anderen Worten, lassen sich entsprechende Anordnungen von Magnetkörpern 310, 320 mit entsprechend unterschiedlichen Magnetisierungsrichtungen dadurch finden, dass anstelle zweier schräg oder schief magnetisierter Magnetkörper 310, 320 zwei quaderförmige Magnete bzw. Magnetkörper zum Einsatz kommen, die in Längsrichtung magnetisiert sind und um einen entsprechenden Winkel, beispielsweise +/–35° relativ zur y-Achse gekippt, implementiert und eingebaut sind. Mit anderen Worten ist es für Ausführungsbeispiele von Magnetfeldsensoren 300 unerheblich, ob die zwei unterschiedlichen Magnetisierungsrichtungen der beiden Magnetkörper 310, 320, wie sie durch die Pfeile 330 und 340 dargestellt werden, dadurch erzeugt werden, dass Magnetkörper mit unterschiedlicher, schräger Magnetisierung eingesetzt werden oder ob Magnetkörper mit identischer Magnetisierung verwendet werden, die jedoch im Rahmen des jeweiligen Ausführungsbeispiels des Magnetfeldsensors 300 entsprechend schräg bzw. mit entsprechenden Einbaurichtungen eingebaut sind.In other words, can be appropriate arrangements of magnetic bodies 310 . 320 Find accordingly with different magnetization directions in that instead of two obliquely or obliquely magnetized magnet body 310 . 320 two parallelepiped magnets or magnetic bodies are used which are magnetized in the longitudinal direction and are tilted, implemented and installed at a corresponding angle, for example +/- 35 ° relative to the y-axis. In other words, it is for embodiments of magnetic field sensors 300 irrelevant whether the two different magnetization directions of the two magnetic body 310 . 320 as indicated by the arrows 330 and 340 can be generated by the fact that magnetic bodies are used with different, oblique magnetization or whether magnetic body are used with identical magnetization, but in the context of the respective embodiment of the magnetic field sensor 300 are installed according to diagonally or with appropriate mounting directions.

Hinsichtlich der genaueren Einbaupositionen der einzelnen Magnetkörper 310, 320 bei einem Ausführungsbeispiel, wie es in 13 gezeigt ist, gelten selbstverständlich die vorherigen Erläuterungen ebenso, wobei in diesem Fall der einzige Unterschied darin besteht, dass die betreffenden Magnetkörper 310, 320 nunmehr entsprechend gedreht sind.Regarding the more precise installation positions of each magnet body 310 . 320 in one embodiment, as in 13 Of course, the previous explanations also apply, in which case the only difference is that the respective magnetic bodies 310 . 320 now turned accordingly.

Tatsächlich gibt es hinsichtlich der genauen Ausformung der einzelnen Magnetkörper 310, 320 sehr große Freiheiten. So können grundsätzlich alle erdenklichen Formen entsprechender Magnetkörper eingesetzt werden. So sind beispielsweise quaderförmige, zylinderförmige oder andere, beispielsweise spitz zulaufende, Magnetkörper denkbar. Darüber hinaus können selbstverständlich im Rahmen der beiden Magnetkörper 310, 320 nicht nur homogen magnetisierte Magnetkörper eingesetzt werden, wie dies implizit bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen angenommen wurde, sondern es können selbstverständlich auch inhomogen magnetisierte Magnetkörper Verwendung finden. Anders ausgedrückt, können die Magnetkörper 310, 320 auch hinsichtlich ihrer Magnetisierungsrichtungen und/oder ihrer Magnetisierungsstärke inhomogen ausgeführt sein.In fact, there is an exact shape of each magnet body 310 . 320 very big freedoms. In principle, all imaginable forms of corresponding magnetic bodies can be used. For example, cuboid, cylindrical or other, for example tapered, magnetic body are conceivable. In addition, of course, in the context of the two magnetic body 310 . 320 not only homogeneously magnetized magnetic body are used, as was implicitly assumed in the embodiments described above, but it can of course be used inhomogeneously magnetized magnetic body. In other words, the magnetic bodies 310 . 320 also be inhomogeneous with respect to their magnetization directions and / or their magnetization strength.

Ausführungsbeispiele von Magnetfeldern 100, 300 erlauben es also, horizontale Magnetfeldkomponenten bzw. horizontale Komponenten der magnetischen Flussdichte durch Verwendung einer inhomogenen Magnetisierung des Magnetkörpers 110 bzw. des Back-Bias-Magneten, der mindestens die beiden Magnetkörper 310, 320 umfasst, so weit zu reduzieren, dass beispielsweise magnetoresistive Sensoren (xMR-Sensoren) nicht mehr übersteuert, also in die Sättigung getrieben werden. Wie zuvor erläutert ermöglichen es Ausführungsbeispiele von Magnetfeldsensoren 100 daher, die im Rahmen der vorliegenden Anmeldung etwas salopp als Bx-Feld des Back-Bias-Magneten bezeichnete Flussdichtekomponente durch die beschriebenen inhomogenen Magnetisierungen so weit zu reduzieren, dass eine entsprechende Übersteuerung der Sensoren bzw. Sensorelemente nicht auftritt.Embodiments of magnetic fields 100 . 300 thus allow horizontal magnetic field components or horizontal components of the magnetic flux density by using an inhomogeneous magnetization of the magnetic body 110 or the back-bias magnet, the at least the two magnetic body 310 . 320 includes reducing so far that, for example, magnetoresistive sensors (xMR sensors) are no longer overdriven, that is driven into saturation. As explained above, embodiments of magnetic field sensors are possible 100 Therefore, in the context of the present application, somewhat loosely described as the Bx field of the back-bias magnet flux density component by the described inhomogeneous magnetizations so far to reduce that a corresponding override of the sensors or sensor elements does not occur.

Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung in Form von Magnetfeldsensoren 100, 300 erzielen einen gewünschten Feldlinienverlauf also unter anderem dadurch, dass durch eine inhomogene Magnetisierung der Magnetkörper 110, 310, 320 die betreffenden Komponenten der resultierenden magnetischen Flussdichte beschränkt werden. Entsprechend können Ausführungsbeispiele von Magnetfeldsensoren 100, 300 gegebenenfalls auch ohne eine Implementierung von Magnetkörpern mit extrem filigranen Ausformungen oder Aussparungen erzeugt werden, bzw. es können entsprechende Ausführungsbeispiele von Magnetfeldsensoren 100, 300 gegebenenfalls auch ohne einen Einsatz hochpermeabler Teile als magnetische Linsen für Feldlinienverformung entwickelt und gebaut werden. Ausführungsbeispiele von entsprechenden Magnetfeldsensoren 100, 300 können so unter Verwendung entsprechender Back-Bias-Magnet-Schaltungen in Form der Magnetkörper 110, 310, 320 unter anderem für magnetoresistive Geschwindigkeitssensoren herangezogen werden. Anwendungsbeispiele entsprechender Ausführungsformen von Magnetfeldsensoren finden sich im Automobilsektor ebenso wie in anderen Sektoren wie dem Maschinenbau, dem Anlagenbau, dem Flugzeugbau, dem Schiffsbau und anderen Technologiebereichen, in denen Magnetfelder detektiert werden müssen.Embodiments of the present invention in the form of magnetic field sensors 100 . 300 achieve a desired field line course, among other things, characterized in that by an inhomogeneous magnetization of the magnetic body 110 . 310 . 320 the respective components of the resulting magnetic flux density are limited. Accordingly, embodiments of magnetic field sensors 100 . 300 possibly also be produced without an implementation of magnetic bodies with extremely filigree formations or recesses, or it may be corresponding embodiments of magnetic field sensors 100 . 300 where appropriate, also be developed and built without the use of highly permeable parts as magnetic lenses for field line deformation. Embodiments of corresponding magnetic field sensors 100 . 300 can so using appropriate back-bias magnet circuits in the form of the magnetic body 110 . 310 . 320 be used among other things for magnetoresistive speed sensors. Application examples of corresponding embodiments of magnetic field sensors can be found in the automotive sector as well as in other sectors such as mechanical engineering, plant construction, aircraft construction, shipbuilding and other areas of technology in which magnetic fields must be detected.

14A zeigt eine Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform eines inhomogenen Magneten 400, der als Back-Bias-Magnet geeignet ist, der wie oben erörtert in Kombination mit dem Magnetsensor 120 verwendet werden soll. Der inhomogene Magnet 400 ähnelt ein wenig dem Magneten 110 oder dem Magnetkörper 310, 320. Es ist jedoch zu beachten, dass der inhomogene Magnet 400 nicht zwei verschiedene magnetische Körper von im Wesentlichen homogener Magnetisierung umfasst, die zusammengefügt sind oder sich unter einem bestimmten Winkel treffen, der zu dem oben beschriebenen Grad an inhomogener Magnetisierung führt. Im Gegenteil ist der inhomogene Magnet 400 als ein einheitliches Element formbar, besitzt aber die inhomogene Magnetisierung, wie es durch die Pfeile 14-1, 14-2, 14-3 angedeutet ist, die eine Magnetisierungsrichtung in einer bestimmten Position innerhalb der Querschnittsansicht des Magneten 400 darstellen. Die Querschnittsansicht von 14A ist entlang der x-z-Ebene dargestellt, d. h. eine Bx-Komponente der Magnetisierung ist im unteren Teil der Figur angedeutet, während eine By-Komponente der Magnetisierung auf der linken Seite der Figur angedeutet ist. Es versteht sich, dass diese Wahl illustrativen Zwecken dient und der Magnet 400 anstelle dessen eine inhomogene Magnetisierung innerhalb anderer Querschnitte aufweisen kann. Die Magnetisierung, die in 14A dargestellt ist, ist symmetrisch zu einer Symmetrielinie 14-0 abgebildet, wie es durch die Strichpunktlinie dargestellt ist. 14A shows a cross-sectional view of another embodiment of an inhomogeneous magnet 400 which is suitable as a back-bias magnet, as discussed above in combination with the magnetic sensor 120 should be used. The inhomogeneous magnet 400 is a bit like the magnet 110 or the magnetic body 310 . 320 , It should be noted, however, that the inhomogeneous magnet 400 does not comprise two distinct magnetic bodies of substantially homogeneous magnetization joined together or meeting at a certain angle resulting in the degree of inhomogeneous magnetization described above. On the contrary, the inhomogeneous magnet 400 malleable as a unitary element but possesses the inhomogeneous magnetization as indicated by the arrows 14-1 . 14-2 . 14-3 is indicated, the one magnetization direction in a certain position within the cross-sectional view of the magnet 400 represent. The cross-sectional view of 14A is shown along the xz plane, ie a B x component of the magnetization is indicated in the lower part of the figure, while a B y component of the magnetization is indicated on the left side of the figure. It is understood that this choice serves illustrative purposes and the magnet 400 instead may have inhomogeneous magnetization within other cross sections. The magnetization in 14A is symmetrical to a symmetry line 14-0 imaged as shown by the dashed line.

Obwohl die inhomogene Magnetisierung von 14A als vollständig symmetrisch zu der Symmetrielinie 14-0 veranschaulicht ist, wird erkannt werden, dass für einen echten Querschnitt des inhomogenen Magneten 400 verschiedene Effekte eine Symmetrie der Magnetisierung im Querschnitt brechen können, so dass diese Magnetisierung nicht mehr vollständig symmetrisch ist. Solche Effekte können Flächen, die den Magneten 400 begrenzen, (magnetische) Verunreinigungen innerhalb des Magneten 400 und/oder magnetische Stoffe, die ausreichend nahe an dem Magneten sind, sein, sind jedoch nicht darauf beschränkt. Für die vorliegende Offenbarung soll eine Magnetisierung innerhalb eines Querschnitts auch als symmetrisch betrachtet werden, wenn nur 90%, 80% oder 50% der Querschnittsfläche in der Tat eine symmetrische Magnetisierung in Bezug auf die Symmetrielinie 14-0 innerhalb des Querschnitts aufweisen.Although the inhomogeneous magnetization of 14A as completely symmetrical to the symmetry line 14-0 is illustrated, it will be appreciated that for a true cross section of the inhomogeneous magnet 400 different effects can break a symmetry of the magnetization in cross section, so that this magnetization is no longer completely symmetrical. Such effects can be areas that affect the magnet 400 limit (magnetic) impurities within the magnet 400 and / or magnetic materials that are sufficiently close to the magnet, but are not limited thereto. For the present disclosure, magnetization within a cross section should also be considered symmetrical if only 90%, 80% or 50% of the cross sectional area is in fact symmetric magnetization with respect to the line of symmetry 14-0 within the cross section.

Für diese Offenbarung der Magnetisierung (wie in 14 dargestellt) gilt es zu verstehen, dass diese Symmetrielinie 14-0 eine spiegelsymmetrische Magnetisierung des Magneten 400 angeben kann. Ohne Einschränkung kann die Symmetrielinie 14-0, wie sie in dem Querschnitt von 14A angedeutet ist, eine Symmetrie höherer Ordnung des Magneten 400 andeuten, beispielsweise eine dreifache oder höhere Ordnung von Symmetrie. Ein Objekt von höherer Ordnung der Symmetrie umfasst mehr als eine Querschnittsebene, zu der oder in der einige Eigenschaften des Objekts symmetrisch sind, wie zum Beispiel eine Magnetisierung des Objekts oder die Kristallstruktur eines Minerals. Also kann es für eine Symmetrielinie höherer Ordnung mehr als einen Querschnitt geben, zu dem oder in dem die Eigenschaft des symmetrischen Objekts symmetrisch ist, während sich die mehreren Querschnitte tatsächlich bei der Symmetrielinie höherer Ordnung schneiden.For this revelation of magnetization (as in 14 shown) it is to be understood that this line of symmetry 14-0 a mirror-symmetric magnetization of the magnet 400 can specify. Without limitation, the symmetry line 14-0 as seen in the cross section of 14A is indicated, a higher order symmetry of the magnet 400 indicate, for example, a triple or higher order of symmetry. An object of higher order of symmetry includes more than one cross-sectional plane to which or in which some properties of the object are symmetric, such as a magnetization of the object or the crystal structure of a mineral. Thus, for a higher order symmetry line, there may be more than one cross section to or in which the property of the symmetric object is symmetric, while the multiple cross sections actually intersect at the higher order symmetry line.

Es wird ferner erkannt werden, dass die Symmetrielinie 14-0 des Magneten 400, wie sie in 14A dargestellt ist, in der Tat eine Rotationssymmetrieachse oder eine ellipsoide Symmetrieachse sein. Fachleute werden somit leicht erkennen, dass der Back-Bias-Magnet 400 auch rotationssymmetrisch sein kann. Daher kann jede Offenlegung, die den inhomogenen (Back-Bias-)Magneten wie etwa den Back-Bias-Magneten 400 betrifft, auf Objekte von Rotationssymmetrie übertragen werden. Eine Rotationssymmetrie oder ellipsoide Symmetrie des Magneten kann in Abhängigkeit von den Umständen von Interesse sein. Es versteht sich, dass eine ellipsoide Symmetrieachse einer Rotationssymmetrie mit nicht nur einem Radius, jedoch einer Rotation zwischen einem ersten und einem zweiten Radius, die insgesamt eine ellipsoide Charakteristik ergibt, wenn sie in einem Querschnitt im Wesentlichen senkrecht zu der Symmetrielinie 14-0 betrachtet wird, entspricht.It will further be appreciated that the line of symmetry 14-0 of the magnet 400 as they are in 14A in fact, be a rotational symmetry axis or an ellipsoidal symmetry axis. Experts will thus easily recognize that the back-bias magnet 400 can also be rotationally symmetric. Therefore, any disclosure that uses the inhomogeneous (back-bias) magnet such as the back-bias magnet 400 relates to objects of rotational symmetry. A rotational symmetry or ellipsoidal symmetry of the magnet may be of interest, depending on the circumstances. It is understood that an ellipsoidal symmetry axis of rotational symmetry having not only a radius but a rotation between a first and a second radius gives an overall ellipsoidal characteristic when in a cross section substantially perpendicular to the line of symmetry 14-0 considered corresponds.

Wie zuvor soll eine Magnetisierung mit einer Symmetrie höherer Ordnung, einer Rotationssymmetrie oder einer ellipsoiden Symmetrie innerhalb eines Querschnitts noch als symmetrisch zur Symmetrie höherer Ordnung, Rotationssymmetrie oder ellipsoiden Symmetrie betrachtet werden, auch wenn nur 90%, 80% oder 50% der Querschnittsfläche in der Tat eine Magnetisierung von höherer Symmetrie in Bezug auf die Symmetrielinie 14-0 aufweisen. In ähnlicher Weise soll die Magnetisierung des Back-Bias-Magneten als von Symmetrie höherer Ordnung, Rotationssymmetrie oder ellipsoide Symmetrie betrachtet werden, auch wenn nur 90%, 80% oder 50% des Volumens des Magneten in der Tat eine Magnetisierung von höherer Symmetrie in Bezug auf die Symmetrielinie 14-0 aufweisen.As before, a magnetization with higher order symmetry, rotational symmetry, or ellipsoidal symmetry within a cross section should still be considered symmetric to higher order symmetry, rotational symmetry, or ellipsoid symmetry, even though only 90%, 80%, or 50% of the cross sectional area in the Did a magnetization of higher symmetry with respect to the symmetry line 14-0 exhibit. Similarly, the magnetization of the back-bias magnet is considered to be of higher order symmetry, rotational symmetry or ellipsoidal symmetry, even though only 90%, 80% or 50% of the volume of the magnet is magnetization of higher symmetry on the symmetry line 14-0 exhibit.

Es ist zu beachten, dass in einem unteren Abschnitt der Querschnittsansicht (niedrigere z-Werte oder z-Werte gleich null) die Magnetisierung des Magneten 400 fast vollständig entlang der z-Achse ausgerichtet ist. Mit zunehmender z-Koordinate ist die Magnetisierung jedoch zunehmend inhomogen. Das heißt, umso höher die z-Koordinate ist, umso größer ist ein Winkel α zwischen der z-Richtung und der Orientierung der Magnetisierung, wie aus 14A beim Vergleich der Winkel α für steigende z-Koordinaten ersichtlich ist. Offensichtlich ist die Magnetisierung parallel entlang der Symmetrieachse 140-0 ausgerichtet. Parallel zu der Symmetrielinie 14-0, aber nicht auf der Symmetrielinie, was für eine gegebene x-Koordinate in der z-Richtung wäre, wird der Winkel α mit zunehmendem z-Werte deutlich steigen. Ein solches Verhalten kann als monoton, genauer monoton steigend, bezeichnet werden.It should be noted that in a lower portion of the cross-sectional view (lower z values or z values equal to zero) magnetization of the magnet 400 Almost completely aligned along the z-axis. However, as the z-coordinate increases, the magnetization becomes increasingly inhomogeneous. That is, the higher the z-coordinate, the larger is an angle α between the z-direction and the orientation of the magnetization, as shown 14A when comparing the angle α is visible for increasing z-coordinates. Obviously, the magnetization is parallel along the axis of symmetry 140-0 aligned. Parallel to the symmetry line 14-0 but not on the line of symmetry, which would be a given x-coordinate in the z-direction, the angle α will increase significantly with increasing z-values. Such behavior can be described as monotonous, more precisely monotonically increasing.

Entlang eines Weges senkrecht zu der Symmetrielinie 14-0 kann ein nichtmonotones Verhalten des Winkels α auftreten. Das heißt, senkrecht zu der Symmetrielinie 14-0 kann der Winkel α zunächst sinken, bis die Symmetrielinie 14-0 erreicht wird, und wieder steigen, nachdem die Symmetrielinie passiert ist. Ein Verlauf senkrecht zu der Symmetrielinie 14-0 würde in 14A dem Verlauf in x-Richtung entlang dem Querschnitt für einen gegebenen z-Wert entsprechen.Along a path perpendicular to the line of symmetry 14-0 a nonmonotonic behavior of the angle α can occur. That is, perpendicular to the line of symmetry 14-0 the angle α may initially decrease until the symmetry line 14-0 is reached, and rise again after the line of symmetry has passed. A course perpendicular to the symmetry line 14-0 would in 14A corresponding to the course in the x direction along the cross section for a given z value.

Ebenso nimmt der Winkel α der Magnetisierung im Verlauf weg von der Symmetrielinie in einer horizontalen Richtung (konstante z-Koordinate) für jene Teile des Magneten 400 zu, die nicht in dem unteren Teil von 14 sind. Die zunehmend inhomogene Magnetisierung ist am besten zu sehen, wenn der Winkel α für Pfeile 14-1, 14-2 und 14-3 verglichen wird. Eine alternative Möglichkeit, die zunehmend inhomogene Magnetisierung im Verlauf entlang der z-Richtung (mit Ausnahme entlang der Symmetrielinie 14-0) zu beschreiben, ist es, sie zunehmend divergent zu nennen. Es versteht sich, dass die Querschnittsverteilung der Magnetisierung zu illustrativen Zwecken dient und die Lehre der vorliegenden Offenbarung nicht in irgendeiner Weise beschränken soll.Similarly, the angle α of the magnetization in the course away from the line of symmetry in a horizontal direction (constant z-coordinate) for those parts of the magnet 400 too, which is not in the lower part of 14 are. The increasingly inhomogeneous magnetization is best seen when the angle α for arrows 14-1 . 14-2 and 14-3 is compared. An alternative possibility is the increasingly inhomogeneous magnetization along the z-direction (except along the line of symmetry 14-0 ) is to call them increasingly divergent. It should be understood that the cross-sectional distribution of the magnetization is for illustrative purposes and is not intended to limit the teachings of the present disclosure in any way.

Fachleute werden erkennen, dass es möglich ist, einen Gesamtmagneten unter Verwendung eines Formprozesses herzustellen, der eine inhomogene Magnetisierung aufweist, wie sie in 14A dargestellt ist. Gemäß einer ersten Variante eines solchen Formprozesses und ähnlich zu der Diskussion mit Bezug auf eine Herstellung von radial magnetisierten Magneten (jeweils 3a, 3b) kann das Formwerkzeug dazu ausgelegt sein, eine räumlich variierende magnetische Flussdichte im Inneren des Werkzeugs zu erzeugen, während ein magnetisierbares Formmaterial eingespritzt wird und/oder im Inneren des Formwerkzeuges geschmolzen wird. Die räumlich variierende magnetische Flussdichte im Inneren des Formwerkzeugs wird auf das magnetisierbare Formmaterial projiziert und soll fortdauern, sobald der Formprozess abgeschlossen ist, was den Gesamtmagneten 400 mit inhomogener Magnetisierung als ein einheitliches Element ergibt. Tatsächlich können das Formwerkzeug, das magnetisierbare Formmaterial und die räumlich variierende magnetische Flussdichte innerhalb des Werkzeugs ausgewählt werden, um praktisch jede gewünschte räumlich variierende magnetische Flussdichte innerhalb des Magneten 400 zu erreichen, wenn der Formprozess abgeschlossen ist.Those skilled in the art will recognize that it is possible to fabricate a total magnet using a molding process that has inhomogeneous magnetization as described in US Pat 14A is shown. According to a first variant of such a molding process and similar to the discussion with respect to a preparation of radially magnetized magnets (each 3a . 3b ), the molding tool may be configured to generate a spatially varying magnetic flux density in the interior of the tool while a magnetizable molding material is injected and / or melted inside the molding tool. The spatially varying magnetic flux density in the interior of the mold is projected onto the magnetizable mold material and is to continue as soon as the molding process is complete, which is the total magnet 400 with inhomogeneous magnetization as a unitary element. In fact, the mold, the magnetizable mold material, and the spatially varying magnetic flux density within the tool can be selected to virtually any desired spatially varying magnetic flux density within the magnet 400 to reach when the molding process is completed.

Es sei darauf hingewiesen, dass ein alternativer Formprozess verwendet werden kann, einen Gesamtmagneten zu erzeugen, der eine inhomogene Magnetisierung aufweist, wie sie in 14A dargestellt ist. Das Formwerkzeug kann mit einem herkömmlichen magnetisierbaren oder magnetischen Formmaterial gefüllt werden und kann in der gewünschten Form des inhomogenen Magneten, die erzeugt werden soll, aushärten. Es ist denkbar, dass während des Härtens des inhomogenen Magneten, der hergestellt werden soll, kein externes Magnetfeld oder ein homogenes externes Magnetfeld angelegt wird. Dies würde zu einem Magneten führen, der eine mehr oder weniger verschwindende Magnetisierung oder eine gleichmäßige Magnetisierung zeigt. Sobald das magnetisierbare Formmaterial ausgehärtet ist, kann ein inhomogenes externes Magnetfeld an das ausgehärtete Formmaterial in die Form des inhomogenen Magneten, der erzeugt werden soll, angelegt werden. Es kann von Vorteil sein, das inhomogene Magnetfeld an das ausgehärtete Formmaterial anzulegen, während es noch in dem Formwerkzeug ist. Ein solcher Ansatz kann von Vorteil sein, wenn der inhomogen Magnet 400 das Formwerkzeug verlässt. Eine Austauschzeit pro Einheit, die in dem Formwerkzeug benötigt wird, kann mit diesem Ansatz erhöht werden. Je nach Umständen kann es jedoch von Interesse sein, das ausgehärtete Formmaterial in die Form des inhomogenen Magneten in eine Magnetisierungsvorrichtung, die ein ausreichend großes inhomogenes Magnetfeld bereitstellt, zu bewegen, um es auf das magnetisierbare ausgehärtete Formmaterial in der Form des inhomogenen Magneten zu projizieren; dadurch wird die Herstellung des inhomogenen Magnet 400 gemäß der vorliegenden Offenbarung abgeschlossen.It should be noted that an alternative molding process can be used to produce a total magnet having inhomogeneous magnetization, such as that shown in FIG 14A is shown. The mold can be filled with a conventional magnetizable or magnetic molding material and can cure in the desired shape of the inhomogeneous magnet to be produced. It is conceivable that during the hardening of the inhomogeneous magnet to be produced, no external magnetic field or a homogeneous external magnetic field is applied. This would lead to a magnet showing a more or less vanishing magnetization or a uniform magnetization. Once the magnetizable mold material has cured, an inhomogeneous external magnetic field can be applied to the cured mold material in the shape of the inhomogeneous magnet to be generated. It may be advantageous to apply the inhomogeneous magnetic field to the cured molding material while it is still in the mold. Such an approach can be beneficial if the inhomogeneous magnet 400 the mold leaves. An exchange time per unit needed in the mold can be increased with this approach. However, depending on the circumstances, it may be of interest to move the cured molding material into the shape of the inhomogeneous magnet into a magnetizing device that provides a sufficiently large inhomogeneous magnetic field to project it onto the magnetizable cured molding material in the form of the inhomogeneous magnet; This will produce the inhomogeneous magnet 400 completed in accordance with the present disclosure.

14B veranschaulicht eine beispielhafte Form des inhomogenen Magneten 400 gemäß der vorliegenden Offenbarung. Es kann zweckmäßig sein, den Magneten 400 ziegelartig bereitzustellen, d. h. quaderförmig oder in einer leicht konischen ziegelartigen Form, wie es in 14B dargestellt ist. Eine solche Form kann von Interesse sein, um bekannte Back-Bias-Magneten mit dem inhomogenen Magneten 400, der formbar ist, zu ersetzen. Ein Back-Bias-Magnet-Lieferant würde in der Regel den Back-Bias-Magneten 400 und die Sensoranordnung 120 (nicht dargestellt) überformen, um ein Modul zu erstellen, das an einen Kunden des Lieferanten verkauft wird, wobei das Modul nun Kommunikationsmittel von den Sensorelementen zu einer ECU umfasst, die in Bezug auf diese Offenbarung nicht im Detail diskutiert werden. 14B illustrates an exemplary form of the inhomogeneous magnet 400 according to the present disclosure. It may be convenient to the magnet 400 to provide brick-like, ie cuboid or in a slightly conical brick-like shape, as in 14B is shown. Such a shape may be of interest to known back-bias magnets with the inhomogeneous magnet 400 which is malleable to replace. A back-biased magnet supplier would usually use the back-biased magnet 400 and the sensor arrangement 120 (not shown) to create a module which is sold to a customer of the supplier, the module now comprising communication means from the sensor elements to an ECU, which are not discussed in detail with respect to this disclosure.

Ohne Einschränkung kann auch der Sensor 100 (siehe 2), der von dem Automobillieferanten gebaut wird, eine ziegelartige Form aufweisen, wie sie in 14B gezeigt ist, während die Kommunikationsmittel von den Sensorelementen zu der ECU nicht gezeigt sind. Der Sensor 100 kann auch eine rotationssymmetrische oder ellipsoid-symmetrische Form aufweisen. Der rotationssymmetrische oder ellipsoid-symmetrische Sensor 100 kann abhängig von den Umständen gegebenenfalls eine Kegelstumpfform annehmen. Fachleute werden einsehen, dass eine ellipsoide Form des Sensors 100 den Vorteil haben kann, dass eine Drehung des Sensors 100 bei der Installation leicht nur durch irgendein Gehäuse, das in dem Fahrzeug bereitgestellt ist und der ellipsoiden Form entspricht und dadurch den Sensor 100 in einer vorgesehenen Position anordnet, verhindert werden kann. Without restriction, the sensor can also 100 (please refer 2 ), which is built by the automotive supplier, have a brick-like shape, as in 14B while the communication means from the sensor elements to the ECU are not shown. The sensor 100 may also have a rotationally symmetric or ellipsoidal-symmetrical shape. The rotationally symmetric or ellipsoid-symmetric sensor 100 may optionally take a truncated cone shape depending on the circumstances. Professionals will realize that an ellipsoidal shape of the sensor 100 may have the advantage that a rotation of the sensor 100 easily at installation only by any housing provided in the vehicle and corresponding to the ellipsoidal shape and thereby the sensor 100 arranges in a designated position can be prevented.

Wenn der Sensor 100 jedoch rotationssymmetrisch wäre, könnte eine Nut oder eine Kerbe an einer Fläche des Sensors bereitgestellt werden, um eine Anordnung des Sensors bereitzustellen, wie es für die ellipsoide Form erreichbar ist. Es kann vorteilhaft sein, die Nut oder die Kerbe entfernt von der Magnetfeldsensoranordnung 120 anzuordnen, damit die Nut oder Kerbe die Magnetfeldverteilung in der Nähe der Magnetfeldsensoranordnung 120 nicht beeinflusst (nicht gezeigt).If the sensor 100 however, would be rotationally symmetric, a groove or notch could be provided on a surface of the sensor to provide an array of the sensor as achievable for the ellipsoidal shape. It may be advantageous to have the groove or notch removed from the magnetic field sensor assembly 120 to arrange the groove or notch magnetic field distribution in the vicinity of the magnetic field sensor assembly 120 not affected (not shown).

14C veranschaulicht eine solche Form für den Sensor 100, die eine Nut 101 entfernt von den Erfassungselementen 190 umfasst. Eine derartige Kerbe kann mit einem Vorsprung in dem Gehäuse für den Sensor 100 zusammenpassen, der in einer Vorrichtung, die den Sensor verwendet, wie beispielsweise einem Fahrzeug vorgesehen ist. Als Alternative zu der Kerbe kann ein kegelstumpfförmiger Sensor 100 nicht-parallele obere und untere Flächen umfassen (allgemeiner nicht-parallele Nicht-Umfangsflächen), so dass der Sensor 100 nur mit einem entsprechenden Gehäuse in einer definierten Umfangsposition zusammenpasst. Andere Möglichkeiten der Positionierung des rotationssymmetrischen Sensors 100 innerhalb des entsprechenden Gehäuses werden für Fachleute auf dem Gebiet offensichtlich sein und werden daher nicht weiter hier erläutert. 14C illustrates such a shape for the sensor 100 that a groove 101 away from the detection elements 190 includes. Such a notch may be provided with a projection in the housing for the sensor 100 mate, which is provided in a device using the sensor, such as a vehicle. As an alternative to the notch may be a frusto-conical sensor 100 non-parallel top and bottom surfaces include (more generally non-parallel non-circumferential surfaces) so that the sensor 100 only mates with a corresponding housing in a defined circumferential position. Other ways of positioning the rotationally symmetric sensor 100 within the corresponding housing will be apparent to those skilled in the art and therefore will not be discussed further here.

14C offenbart eine weitere Alternative des Implementierens des Sensors 100. In der Implementierung von 2 sind die Sensorelemente 190 in einer Sensorbaugruppe angeordnet, die die Magnetfeldsensoranordnung 120 bildet. Anders als in 2 umfasst der Sensor 100 von 14C nicht die Baugruppe, die die Magnetfeldsensoranordnung 120 bildet. Man wird feststellen, dass ein Verpackungs-/Formschritt durch die Implementierung des Sensors 100 mit einem Nackt-Chip 195, der die Sensorelemente 190 trägt, ohne die Baugruppe eingespart werden kann. Eine solche Implementierung des Sensors 100 wird für den (Automobil-)Lieferanten kostengünstiger. Im Austausch muss darauf geachtet werden, dass die Sensorelemente 190 und folglich der Nackt-Chip 195 räumlich in Bezug auf den Back-Bias-Magneten 400 korrekt angeordnet sind. Während für ihre korrekte Ausrichtung in den vorhergehenden Implementierungen des Sensors 100 durch den Chiphersteller gesorgt wurde, ist die korrekte Ausrichtung nun eine Aufgabe, die dem Lieferanten zufällt. 14C discloses another alternative of implementing the sensor 100 , In the implementation of 2 are the sensor elements 190 arranged in a sensor assembly containing the magnetic field sensor assembly 120 forms. Unlike in 2 includes the sensor 100 from 14C not the assembly containing the magnetic field sensor assembly 120 forms. One will find that a packaging / molding step is through the implementation of the sensor 100 with a nude chip 195 that the sensor elements 190 carries, without the assembly can be saved. Such an implementation of the sensor 100 becomes cheaper for the (automotive) supplier. In exchange, care must be taken that the sensor elements 190 and consequently the nude chip 195 spatially related to the back-bias magnet 400 are arranged correctly. While for their correct alignment in previous implementations of the sensor 100 has been taken care of by the chipmaker, the correct alignment is now a task that falls to the supplier.

Obwohl zwischen dem Nackt-Chip 195 und dem Back-Bias-Magnet 400 in 14C eine räumliche Distanz ist, wird erkannt werden, dass die inhomogene Magnetisierung des Back-Bias-Magnet 400 so ausgebildet sein kann, dass der Nackt-Chip 195 direkt auf dem Back-Bias-Magneten 400 angeordnet werden kann. Fachleute werden erkennen, dass der Nackt-Chip 195 typischerweise gewisse Kopplungsmittel benötigt, um eine elektrische Verbindung von dem Nackt-Chip 195 zu einer Außenseite davon zu schaffen. Solche Mittel zum Bereitstellen von elektrischer Kommunikation können die Form eines Leiterrahmens annehmen, sind aber nicht darauf beschränkt. Fachleute werden andere Optionen zum Bereitstellen der elektrischen Kommunikation erkennen, die nicht die Lehre der vorliegenden Offenbarung einschränken und werden daher nicht weiter im Detail beschrieben werden. Für den Rest der vorliegenden Offenbarung soll der Nackt-Chip 195 als optional die Kopplungsmittel umfassend betrachtet werden. In verschiedenen Ausführungsformen erleichtert die Gestaltung des Back-Bias-Magneten 400 mit dem Nackt-Chip 195 die korrekte räumliche Anordnung des Nackt-Chips 195 in Bezug auf den Back-Bias-Magneten 400.Although between the nude chip 195 and the back-bias magnet 400 in 14C is a spatial distance, it will be recognized that the inhomogeneous magnetization of the back-bias magnet 400 can be designed so that the nude chip 195 directly on the back bias magnet 400 can be arranged. Professionals will realize that the nude chip 195 typically requires some coupling means to make electrical connection from the naked chip 195 to create an outside of it. Such means of providing electrical communication may take the form of a leadframe, but are not limited thereto. Persons skilled in the art will recognize other options for providing electrical communication that do not limit the teachings of the present disclosure and, therefore, will not be described in further detail. For the remainder of the present disclosure, the naked chip is intended 195 as optional, the coupling agents are considered to be comprehensive. In various embodiments, the design of the back-bias magnet facilitates 400 with the nude chip 195 the correct spatial arrangement of the naked chip 195 in terms of the back-bias magnet 400 ,

14D veranschaulicht eine weitere Alternative des Implementierens des Sensors 100, der den Back-Bias-Magneten 400 umfasst. In der Tat dient zur Implementierung von 14D der inhomogene Magnet 400 auch als das Gehäuse des Sensors 100. Durch geeignetes Steuern sowohl einer räumlichen Verteilung der inhomogenen Magnetisierung des Magneten 400 als auch der Positionierung des Nackt-Chips 195 relativ zu der inhomogenen Magnetisierung, kann die Baugruppe, die die Erfassungselemente 190 bedeckt, und das weitere Formmaterial, dass das Gehäuse bereitstellt, eingespart werden. In 14D ist die räumliche Verteilung der Magnetisierung im Wesentlichen symmetrisch zu der Symmetrielinie 14-0 und zeigt verschiedene Grade an Inhomogenität 14-1, 14-2, 14-3, die sich auf den Winkel α beziehen, wie es in Bezug auf 14A erläutert wurde. 14D illustrates another alternative of implementing the sensor 100 who cares the back-bias magnet 400 includes. In fact, it is used to implement 14D the inhomogeneous magnet 400 also as the housing of the sensor 100 , By properly controlling both a spatial distribution of the inhomogeneous magnetization of the magnet 400 as well as the positioning of the naked chip 195 Relative to the inhomogeneous magnetization, the assembly that houses the sensing elements 190 covered, and the other molding material that provides the housing can be saved. In 14D the spatial distribution of the magnetization is substantially symmetrical to the symmetry line 14-0 and shows different degrees of inhomogeneity 14-1 . 14-2 . 14-3 , which refer to the angle α, as it relates to 14A was explained.

Es ist ersichtlich, dass der inhomogene Magnet 400 von Vorteil ist, wenn er zusammen mit einer Magnetfeldsensoranordnung 120 verwendet wird, da weniger magnetisches Material erforderlich ist, um eine vergleichbare inhomogene magnetische Flussdichte an den Sensorelementen 190 zu erreichen. Dies rührt von der Tatsache her, dass der Magnet 400 (siehe 14A, C, D) näher an der Magnetfeldsensor-Anordnung 120, wobei beispielsweise ein erstes und ein zweites Sensorelement 190-1, 190-2 (siehe 2, 14C, 14D) angeordnet sind, als für die Magnetanordnungen angeordnet sein kann, die keine konvexe Form wie der Magnet 400 aufweisen. It can be seen that the inhomogeneous magnet 400 is beneficial when combined with a magnetic field sensor assembly 120 is used because less magnetic material is required to achieve a comparable inhomogeneous magnetic flux density at the sensor elements 190 to reach. This stems from the fact that the magnet 400 (please refer 14A , C, D) closer to the magnetic field sensor arrangement 120 wherein, for example, a first and a second sensor element 190-1 . 190-2 (please refer 2 . 14C . 14D ) are disposed as may be arranged for the magnet assemblies, which is not a convex shape like the magnet 400 exhibit.

Als weiterer Vorteil des Magneten 400 erfordern der Sensor 100 und/oder der Magnet 400 weniger Platz als jene Systeme, die nichtkonvexe Magneten umfassen (wie beispielsweise den Magneten 150 von 1A, den Magneten 110 von 3A, 3B, 6A oder 6B). In räumlich beschränkten Umgebungen wie beispielsweise einem Motorraum eines Verbrennungsmotors auf dem Automobilgebiet ist die kleinere Größe des Back-Bias-Sensorsystems von Interesse.Another advantage of the magnet 400 require the sensor 100 and / or the magnet 400 less space than those systems that include non-convex magnets (such as the magnet) 150 from 1A , the magnet 110 from 3A . 3B . 6A or 6B ). In confined spaces such as an engine compartment of an automotive internal combustion engine, the smaller size of the back-bias sensor system is of interest.

Es ist anzumerken, dass ein sich bewegendes Zielrad, das sich in Richtung 220 dreht, nur zu Darstellungszwecken in 14C und 14D gezeigt ist und keinen Teil des beschriebenen (Back-Bias-)Sensors 100 bildet.It should be noted that a moving target wheel, which is in the direction 220 rotates, for illustration purposes only 14C and 14D is shown and no part of the described (back-bias) sensor 100 forms.

Es wird von Fachleuten auf dem Gebiet erkannt werden, dass der inhomogene Magnet 400 unter Verwendung eines harten Ferritmaterials oder seltener Erden als magnetisierbarem Formmaterial ausgebildet sein kann, wie beispielsweise Ferriten, Aluminium-Nickel-Kobalt (AlNiCo) oder Samarium-Kobalt (SmCo) oder Neodym-Eisen-Bor (NdFeB), um einige nicht beschränkende Beispiele zu nennen.It will be recognized by experts in the field that the inhomogeneous magnet 400 may be formed by using a hard ferrite material or rare earth as a magnetizable molding material such as ferrites, aluminum-nickel-cobalt (AlNiCo) or samarium-cobalt (SmCo) or neodymium-iron-boron (NdFeB), by some non-limiting examples call.

Im Allgemeinen sind Hartferritmagneten billiger als auf seltenen Erden basierende Magnete und würden an sich Magnetkosten reduzieren. Hartferritmagneten haben jedoch ein schwächeres magnetisches Moment und werden daher schwächere homogene Magnetfelder im Vergleich zu auf seltenen Erden basierenden Magneten für homogene Magneten gleicher Größe produzieren. Um diesen Nachteil zu kompensieren, trägt die Verwendung von inhomogenen Hartferritmagneten gemäß der vorliegenden Offenbarung zur Erhöhung ihres jeweiligen Magnetfelds bei, um der Magnetfeldstärke der auf seltenen Erden basierenden Magneten bei Kostenvorteil für Hartferritmagneten zu entsprechen. In der Vergangenheit wurden auf seltenen Erden basierende Magneten zweckmäßigerweise für die oben beschriebenen nicht-konvexen Magneten verwendet (siehe beispielsweise Magnet 150 von 1A, Magnet 110 von 3A, 3B, 6A oder 6B). Deshalb bringt der inhomogene Magnet 400, der Hartferritmaterialien nutzt, mit einem weiteren Vorteil gegenüber nicht-konvexen Magneten aus auf seltenen Erden basierenden Magnetmaterialien, wie beispielsweise Samarium-Kobalt (SmCo) oder Neodym-Eisen-Bor (NdFeB).In general, hard ferrite magnets are cheaper than rare earth based magnets and would in themselves reduce magnetic costs. However, hard ferrite magnets have a weaker magnetic moment and will therefore produce weaker homogeneous magnetic fields compared to rare earth based magnets for homogeneous magnets of the same size. To compensate for this disadvantage, the use of inhomogeneous hard ferrite magnets according to the present disclosure contributes to increasing their respective magnetic field to correspond to the magnetic field strength of the rare earth based magnets at a cost advantage for hard ferrite magnets. In the past, rare earth based magnets have been suitably used for the non-convex magnets described above (see, for example, Magnet 150 from 1A , Magnet 110 from 3A . 3B . 6A or 6B ). That's why the inhomogeneous magnet brings 400 using hard ferrite materials, with a further advantage over non-convex magnets made of rare earth based magnetic materials such as samarium cobalt (SmCo) or neodymium iron boron (NdFeB).

15 veranschaulicht schematisch die Bx-Komponente in Bezug auf die Symmetrielinie eines Magneten (x = 0) für eine gegebene y-Koordinate. In dieser Hinsicht entspricht die Darstellung von 15 etwa dem Szenario in 5, wie es oben erläutert ist. Es wird deutlich, dass, während die Bx-Komponente für einen homogenen Magneten (siehe durchgezogene Linie 15-3) eine ungerade Symmetrie in Bezug auf x = 0 aufweist, die Bx-Komponente für einen inhomogenen Magneten (z. B. den Magnet 400 wie oben erörtert) über einen erheblichen Bereich von x-Koordinaten nahezu verschwindet, wie aus der langgestrichelten Linie 15-4 ersichtlich ist. Die kurzgestrichelten Linien 15-1 und 15-2 zeigen typische Positionen für magnetoresistive Sensoren, beispielsweise GMR-Erfassungselemente. 15 schematically illustrates the B x component with respect to the symmetry line of a magnet (x = 0) for a given y-coordinate. In this regard, the representation of 15 about the scenario in 5 as explained above. It becomes clear that while the B x component is for a homogeneous magnet (see solid line 15-3 ) has an odd symmetry with respect to x = 0, the B x component for an inhomogeneous magnet (eg the magnet 400 as discussed above) almost disappears over a substantial range of x coordinates, as seen from the long dashed line 15-4 is apparent. The short-dashed lines 15-1 and 15-2 show typical positions for magnetoresistive sensors, for example GMR detection elements.

Wie zuvor in Bezug auf den Verlauf 270-6 diskutiert (siehe 5), zeigt die Bx-Komponente des inhomogenen Magneten 400 einen erhöhten linearen Bereich und würde daher eine bevorzugte Position für GMR-Sensorelemente darstellen. Die Magnetfeldsensorelemente 190 (d. h. 2) können, wie es durch Positionslinien 15-1, 15-2 angedeutet ist, jeweils über einen breiteren x-Bereich als für den homogenen Magneten (siehe Linie 15-3 von 15) bequem symmetrisch um x = 0 positioniert werden. In 15 ist für die simulierten Magnetfeldkomponenten für den homogenen und den inhomogenen Magneten (siehe Linien 15-3 und 15-4) ein Abstand von der Sensorebene mit den Sensorelementen 0,7 mm über dem Magneten in z-Richtung. Wie angegeben zeigen die Sensorelemente eine Sensorteilung oder einen Abstand von 2,5 mm in x-Richtung.As before regarding the course 270-6 discussed (see 5 ), shows the B x component of the inhomogeneous magnet 400 an increased linear range and would therefore represent a preferred position for GMR sensor elements. The magnetic field sensor elements 190 (ie 2 ), as can be done by position lines 15-1 . 15-2 is indicated, in each case over a wider x-range than for the homogeneous magnet (see line 15-3 from 15 ) can be positioned symmetrically around x = 0. In 15 is for the simulated magnetic field components for the homogeneous and the inhomogeneous magnet (see lines 15-3 and 15-4 ) a distance from the sensor plane with the sensor elements 0.7 mm above the magnet in the z-direction. As indicated, the sensor elements show a sensor pitch or a distance of 2.5 mm in the x-direction.

16 zeigt eine 3D-Darstellung einer beispielhaften Simulation der Magnetisierung für den inhomogenen Magneten 400 von 14 unter Verwendung eines polymergebundenen Standard-Hartferrit-Formmaterials. Diese Formmaterialien zeigen typischerweise ein Remanenz-Magnetfeld von etwa 270 bis 280 mT und eine entsprechende Koerzitivfeldstärke von 180 kA/m. Wie deutlich ersichtlich ist, ist eine räumliche Verteilung der Magnetisierung innerhalb des Magneten 400 inhomogen, wie es bereits schematisch mit Bezug auf 14A erörtert wurde. Die Farbcodierung, wie sie auf der Skala auf der rechten Seite von 16 angegeben ist, zeigt eine Stärke und Richtung der Magnetisierung. Es wird erkannt werden, dass die Magnetisierung des inhomogenen (Back-Bias-)Magneten 400 eine magnetische Flussdichte außerhalb des Magneten 400 auslösen wird, die anders als sogenannte Halbach-Magnetanordnungen ist, die Magnetkonfigurationen darstellen, bei denen nahezu die gesamte magnetische Flussdichte innerhalb des Halbach-Magneten eingeschlossen ist. Eine solche Beschränkung des Magnetflusses auf das Innere des Magneten würde mit Nicht-Halbach-Magneten erreichbar sein, wenn der Magnet unendlich lang, hoch, und/oder breit wäre. Aus 16 werden Fachleute auf dem Gebiet auch leicht erkennen, dass wie bereits oben erläutert praktisch jede gewünschte inhomogene Verteilung der Magnetisierung innerhalb des Magneten 400 erzeugt werden kann. 16 shows a 3D representation of an exemplary simulation of the magnetization for the inhomogeneous magnet 400 from 14 using a standard polymer hard ferrite molding material. These molding materials typically exhibit a remanence magnetic field of about 270 to 280 mT and a corresponding coercive force of 180 kA / m. As can be clearly seen, a spatial distribution of the magnetization within the magnet 400 inhomogeneous, as it is already schematic with respect to 14A was discussed. The color coding as shown on the right side of the scale 16 stated is, shows a strength and direction of magnetization. It will be recognized that the magnetization of the inhomogeneous (back-bias) magnet 400 a magnetic flux density outside the magnet 400 unlike so-called Halbach magnet arrangements, which represent magnet configurations in which nearly the entire magnetic flux density is confined within the Halbach magnet. Such a limitation of magnetic flux to the interior of the magnet would be achievable with non-Halbach magnets if the magnet were infinitely long, high, and / or wide. Out 16 It will also be readily apparent to those skilled in the art that as discussed above, virtually any desired inhomogeneous distribution of magnetization within the magnet 400 can be generated.

17 veranschaulicht weitere Einzelheiten, die aus der Simulation von 16 entnommen sind. Gezeigt ist die simulierte Bx-Komponente des magnetischen Feldes in mT, die durch den Magneten 400 erzeugt wird, der an der Symmetrielinie (siehe 14-0 von 14) zentriert ist, für realistische Abstände der Sensorelemente von der Oberfläche des Magneten 400 jeweils in y- und z-Richtung. Die angenommenen Abstände sind 0,7 mm in z-Richtung und eine zentrale Anordnung in y-Richtung (y = 0 mm). 17 illustrates further details resulting from the simulation of 16 are taken. Shown is the simulated B x component of the magnetic field in mT passing through the magnet 400 generated at the symmetry line (see 14-0 from 14 ) for realistic distances of the sensor elements from the surface of the magnet 400 in each case in the y and z directions. The assumed distances are 0.7 mm in the z-direction and a central arrangement in the y-direction (y = 0 mm).

Linie 17-1 zeigt die Bx-Komponente für einen im Wesentlichen homogenen Magneten, während die Linien 17-2, 17-3 und 17-4 die Bx-Komponente für einen zunehmend inhomogenen Magneten 400 zeigen. Die zunehmende Inhomogenität, die für die Linien 17-2, 17-3 und 17-4 gezeigt ist, kann durch eine Erhöhung eines Winkels α (siehe 14) in Verbindung mit der Linie 14-0 bis 14-1, 14-2 und 14-3 dargestellt werden. Wie bereits für 15 erörtert erhöht die zunehmend inhomogene Magnetisierung, wie in 17 für die Linien 17-2, 17-3 und 17-4 gezeigt, einen linearen Bereich der magnetoresistiven Sensorelemente 190 (nicht gezeigt), die in x-Richtung platziert werden sollen, wie es jeweils durch die gepunkteten Linien 15-1, 15-2 angegeben ist.line 17-1 shows the B x component for a substantially homogeneous magnet, while the lines 17-2 . 17-3 and 17-4 the B x component for an increasingly inhomogeneous magnet 400 demonstrate. The increasing inhomogeneity for the lines 17-2 . 17-3 and 17-4 can be shown by increasing an angle α (see 14 ) in connection with the line 14-0 to 14-1 . 14-2 and 14-3 being represented. As already for 15 discussed increases the increasingly inhomogeneous magnetization, as in 17 for the lines 17-2 . 17-3 and 17-4 shown a linear region of the magnetoresistive sensor elements 190 (not shown) to be placed in the x direction, as indicated by the dotted lines 15-1 . 15-2 is specified.

Da die Bx-Komponente für die stärkste Inhomogenität, die durch die Linie 17-4 dargestellt ist, an den Sensorpositionen 15-1 bzw. 15-2 fast verschwindet, würde dieser Grad an Inhomogenität der Bx-Komponente die Sensorpositionen 15-1 und 15-2 zu idealen Positionen zum Anordnen der Sensorelemente in der x-Richtung machen, wie es zuvor mit Bezug auf 5 beschrieben wurde.As the B x component for the strongest inhomogeneity by the line 17-4 is shown at the sensor positions 15-1 respectively. 15-2 almost disappears, this degree of inhomogeneity of the B x component would affect the sensor positions 15-1 and 15-2 to make ideal positions for arranging the sensor elements in the x-direction, as previously with reference to 5 has been described.

Es wird von Fachleuten auf dem Gebiet beschrieben wurde, dass die vorliegende Offenbarung eine inhomogene Magnetisierung des Magneten 400 (siehe 1A, 1B, 3A, 3B, 4-14, 14A, 14D, 1517) in Querschnitten des inhomogenen Magneten wie beispielsweise der xy- oder xz-Ebene nur zu Veranschaulichungszwecken darstellt. Der inhomogene Magnet der vorliegenden Offenbarung ist jedoch in keiner Weise auf ein solches Szenario beschränkt. Der Magnet kann daher weitere inhomogene Magnetisierungsbeiträge innerhalb weiterer Querschnitte des Magneten umfassen, wobei die weiteren Querschnitte senkrecht zu den in den Figuren der vorliegenden Offenbarung dargestellten sind.It has been described by those skilled in the art that the present disclosure includes inhomogeneous magnetization of the magnet 400 (please refer 1A . 1B . 3A . 3B . 4 - 14 . 14A . 14D . 15 - 17 ) in cross sections of the inhomogeneous magnet, such as the xy or xz plane, for illustrative purposes only. However, the inhomogeneous magnet of the present disclosure is in no way limited to such a scenario. The magnet may therefore comprise further inhomogeneous magnetization contributions within further cross sections of the magnet, the further cross sections being perpendicular to those illustrated in the figures of the present disclosure.

Abhängig von den Gegebenheiten können Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Verfahren in Hardware oder in Software implementiert werden. Die Implementierung kann auf einem digitalen Speichermedium, insbesondere einer Diskette, CD oder DVD mit elektronisch auslesbaren Steuersignalen erfolgen, die so mit einem programmierbaren Computersystem zusammenwirken können, dass ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens ausgeführt wird. Allgemein besteht ein Ausführungsbeispiel einer Erfindung somit auch in einem Softwareprogrammprodukt bzw. einem Computerprogrammprodukt bzw. einem Programmprodukt mit einem auf einem maschinenlesbaren Träger gespeicherten Programmcode zur Durchführung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens, wenn das Softwareprogrammprodukt auf einem Rechner oder einem Prozessor abläuft. Mit anderen Worten kann ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Anmeldung somit als ein Computerprogramm bzw. ein Softwareprogramm bzw. Programm mit einem Programmcode zur Durchführung eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens realisiert werden, wenn das Programm auf einem Prozessor abläuft. Der Prozessor kann jeweils von einem Computer, einer Chipkarte (Smartcard), einem Zentralprozessor (CPU), einem anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC) oder einer anderen integrierten Schaltung gebildet sein.Depending on the circumstances, embodiments of the inventive method can be implemented in hardware or in software. The implementation can be carried out on a digital storage medium, in particular a floppy disk, CD or DVD with electronically readable control signals, which can cooperate with a programmable computer system so that an embodiment of a method according to the invention is carried out. In general, an exemplary embodiment of an invention thus also exists in a software program product or a computer program product with a program code stored on a machine-readable carrier for carrying out an exemplary embodiment of a method according to the invention when the software program product runs on a computer or a processor. In other words, an embodiment of the present application can thus be realized as a computer program or a software program or program with a program code for carrying out an embodiment of a method, when the program runs on a processor. The processor may each be constituted by a computer, a smart card, a central processing unit (CPU), an application specific integrated circuit (ASIC) or other integrated circuit.

Computerprogramme, Softwareprogramme oder Programme können hierbei beispielsweise im Rahmen des Herstellungsverfahrens, also beispielsweise zur Steuerung der Herstellung entsprechender Ausführungsbeispiele von Magnetfeldsensoren eingesetzt werden. Entsprechende Programme können also im Rahmen von Fertigungsanlagen zur Steuerung dieser, jedoch auch im Rahmen des Entwurfs und im Rahmen der Auslegung entsprechender Ausführungsbeispiele von Magnetfeldsensoren eingesetzt und verwendet werden. Prozessoren werden also, wie bereits die vorangegangene Aufstellung gezeigt hat, nicht nur im Sinne klassischer Computerprozessoren verstanden, sondern auch im Sinne von anwendungsspezifischen Prozessoren, wie sie beispielsweise im Rahmen von Werkzeugmaschinen und anderen fertigungsrelevanten Anlagen auftreten.Computer programs, software programs or programs can be used here, for example, in the context of the production method, that is to say, for example, for controlling the production of corresponding exemplary embodiments of magnetic field sensors. Corresponding programs can therefore be used and used in the context of manufacturing systems for controlling these, but also in the context of the design and in the context of the design of corresponding embodiments of magnetic field sensors. Processors are thus, as already shown in the previous list, understood not only in the sense of classical computer processors, but also in the sense of application-specific processors, as they occur, for example, in the context of machine tools and other production-related equipment.

Obwohl diese Erfindung in Bezug auf mehrere Ausführungsformen beschrieben worden ist, gibt es Abänderungen, Permutationen und Äquivalente, die in den Schutzbereich dieser Erfindung fallen. Es ist auch zu beachten, dass es viele alternative Möglichkeiten gibt, um die Verfahren und Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung zu implementieren. Es ist daher beabsichtigt, dass die folgenden beigefügten Ansprüche so ausgelegt werden, dass sie alle derartigen Abänderungen, Permutationen und Äquivalente, die unter den wahren Gedanken und den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung fallen, umfassen. Although this invention has been described in terms of several embodiments, there are variations, permutations, and equivalents that fall within the scope of this invention. It should also be noted that there are many alternative ways to implement the methods and compositions of the present invention. It is therefore intended that the following appended claims be interpreted as including all such alterations, permutations, and equivalents as fall within the true spirit and scope of the present invention.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Claims (20)

Magnetfeldsensor, der Folgendes umfasst: eine Magnetfeldsensoranordnung; und einen Back-Bias-Magneten, wobei der Back-Bias-Magnet eine inhomogene Magnetisierung umfasst.Magnetic field sensor comprising: a magnetic field sensor arrangement; and a back-bias magnet, wherein the back-bias magnet comprises an inhomogeneous magnetization. Magnetfeldsensor nach Anspruch 1, wobei der Back-Bias-Magnet als ein einheitliches Element und von würfelförmiger Gestalt, kreisförmiger Gestalt, elliptischer oder stumpfförmiger Gestalt formbar ist.A magnetic field sensor according to claim 1, wherein said back bias magnet is shapeable as a unitary element and of cube shape, circular shape, elliptical or frusto-conical shape. Magnetfeldsensor nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Back-Bias-Magnet Materialien umfasst, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Ferriten, Aluminium-Nickel-Kobalt (AlNiCo), Samarium-Kobalt (SmCo) und Neodym-Eisen-Bor (NdFeB) besteht.A magnetic field sensor according to claim 1 or 2, wherein the back-bias magnet comprises materials selected from the group consisting of ferrites, aluminum-nickel-cobalt (AlNiCo), samarium-cobalt (SmCo), and neodymium-iron-boron ( NdFeB). Magnetfeldsensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die inhomogene Magnetisierung des Back-Bias-Magneten symmetrisch zu einer ersten Symmetrielinie innerhalb mindestens eines Querschnitts des Back-Bias-Magneten ist.Magnetic field sensor according to one of the preceding claims, wherein the inhomogeneous magnetization of the back-bias magnet is symmetrical to a first line of symmetry within at least one cross-section of the back-bias magnet. Magnetfeldsensor nach Anspruch 4, wobei die erste Symmetrielinie eine Symmetrielinie einer im Wesentlichen spiegelsymmetrischen inhomogenen Magnetisierung innerhalb des mindestens einen Querschnitts des Back-Bias-Magneten ist.The magnetic field sensor of claim 4, wherein the first line of symmetry is a line of symmetry of substantially mirror-symmetric inhomogeneous magnetization within the at least one cross-section of the back-bias magnet. Magnetfeldsensor nach Anspruch 4, wobei die erste Symmetrielinie innerhalb des mindestens einen Querschnitts des Back-Bias-Magneten eine Symmetrielinie von höherer Ordnung, von Rotationssymmetrie oder ellipsoider Symmetrie ist.The magnetic field sensor of claim 4, wherein the first line of symmetry within the at least one cross-section of the back-bias magnet is a line of symmetry of higher order, rotational symmetry, or ellipsoidal symmetry. Magnetfeldsensor nach Anspruch 4, wobei die inhomogene Magnetisierung ferner symmetrisch zur Symmetrielinie innerhalb eines weiteren Querschnitts des Back-Bias-Magneten ist, wobei der weitere Querschnitt den Querschnitt an der Symmetrielinie schneidet.The magnetic field sensor of claim 4, wherein the inhomogeneous magnetization is further symmetrical about the line of symmetry within a further cross section of the back bias magnet, the further cross section intersecting the cross section at the line of symmetry. Magnetfeldsensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die inhomogene Magnetisierung des Back-Bias-Magneten eine magnetische Flussdichte außerhalb des Back-Bias-Magneten verursacht.Magnetic field sensor according to one of the preceding claims, wherein the inhomogeneous magnetization of the back-bias magnet causes a magnetic flux density outside of the back-bias magnet. Magnetfeldsensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der durch die Magnetisierung verursachte magnetische Fluss im Wesentlichen nicht in das Innere des Back-Bias-Magneten eingeschlossen ist.Magnetic field sensor according to one of the preceding claims, wherein the magnetic flux caused by the magnetization is substantially not enclosed in the interior of the back-bias magnet. Magnetfeldsensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Back-Bias-Magnet die inhomogene Magnetisierung in mindestens 50% eines Volumens des Back-Bias-Magneten umfasst.Magnetic field sensor according to one of the preceding claims, wherein the back-bias magnet comprises the inhomogeneous magnetization in at least 50% of a volume of the back-bias magnet. Magnetfeldsensor nach einem der Ansprüche 4 bis 10, wobei der mindestens eine Querschnitt von einer ersten Richtung und einer zweiten Richtung aufgespannt wird, wobei die erste und die zweite Richtung nicht parallel sind, und wobei, wenn man für einen vorgegebenen Koordinatenwert der ersten Richtung entlang der zweiten Richtung läuft, ein Winkel zwischen der zweiten Richtung und einer lokalen Richtung der Magnetisierung mindestens über einen Teil des Verlaufswegs variiert, wobei der Verlaufsweg von der ersten Symmetrielinie abweicht.A magnetic field sensor according to any one of claims 4 to 10, wherein the at least one cross section is spanned by a first direction and a second direction, wherein the first and second directions are not parallel, and wherein, for a given coordinate value of the first direction along the second direction, an angle between the second direction and a local direction of the magnetization varies over at least a portion of the path, wherein the path deviates from the first line of symmetry. Magnetfeldsensor nach Anspruch 11, wobei die lokale Richtung der Magnetisierung monoton variiert, wenn man entlang des Verlaufswegs läuft.A magnetic field sensor according to claim 11, wherein the local direction of magnetization varies monotonously as one travels along the path. Magnetfeldsensor nach Anspruch 11, wobei der Winkel nichtmonoton variiert, wenn man entlang des Verlaufswegs läuft, falls der Verlaufsweg senkrecht zur Symmetrielinie verläuft.A magnetic field sensor according to claim 11, wherein the angle varies non-monotonically when traveling along the path if the path is perpendicular to the line of symmetry. Magnetfeldsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die Magnetfeldsensoranordnung ein erstes Magnetfeldsensorelement und ein zweites Magnetfeldsensorelement umfasst, wobei das erste Magnetfeldsensorelement derart angeordnet ist, in Bezug auf den Back-Bias-Magneten, dass das erste Magnetfeldsensorelement, in Bezug auf eine vorbestimmte Raumrichtung, einer von dem Back-Bias-Magneten verursachten magnetischen Flussdichte und innerhalb eines ersten Flussdichtebereichs ausgesetzt ist, und wobei das zweite Magnetfeldsensorelement derart angeordnet, in Bezug auf den Back-Bias-Magneten, dass das zweite Magnetfeldsensorelement, in Bezug auf die vorbestimmte Raumrichtung, einer von dem Back-Bias-Magneten verursachten magnetischen Flussdichte und innerhalb eines zweiten Flussdichtebereichs ausgesetzt ist.Magnetic field sensor according to one of claims 1 to 13, wherein the magnetic field sensor arrangement comprises a first magnetic field sensor element and a second magnetic field sensor element, wherein the first magnetic field sensor element is arranged, with respect to the back-bias magnet, that the first magnetic field sensor element, with respect to a predetermined spatial direction , a magnetic flux density caused by the back-bias magnet and exposed within a first range of flux density, and wherein the second magnetic field sensor element arranged, with respect to the back-bias magnet, that the second magnetic field sensor element, with respect to the predetermined spatial direction, is exposed to a magnetic flux density caused by the back-bias magnet and within a second range of flux density. Magnetfeldsensor nach Anspruch 14, wobei der erste Flussdichtebereich und der zweite Flussdichtebereich Betrieb des ersten und des zweiten Magnetfeldsensorelements außerhalb eines Sättigungsbereichs erlauben. The magnetic field sensor of claim 14, wherein the first flux density region and the second flux density region permit operation of the first and second magnetic field sensor elements outside a saturation region. Magnetfeldsensor nach Anspruch 14 oder 15, wobei der erste und der zweite Flussdichtebereich nur Werte kleiner oder gleich einer Größe von 20 mT umfassen.A magnetic field sensor according to claim 14 or 15, wherein the first and second flux density ranges only include values less than or equal to 20 mT. Magnetfeldsensor nach einem der Ansprüche 14 bis 16, wobei der erste Flussdichtebereich Flussdichten von dem zweiten Flussdichtebereich entgegengesetztem Vorzeichen umfassen.A magnetic field sensor according to any one of claims 14 to 16, wherein the first flux density region comprises flux densities of the opposite polarity of the second flux density region. Magnetfeldsensor nach einem der Ansprüche 14 bis 17, wobei das erste und das zweite Magnetfeldsensorelement magneto-resistive Sensorelemente sind.A magnetic field sensor according to any one of claims 14 to 17, wherein the first and second magnetic field sensor elements are magneto-resistive sensor elements. Magnetfeldsensor nach einem der Ansprüche 14 bis 18, wobei das erste und das zweite Magnetfeldsensorelement auf einem Substrat angeordnet sind und wobei die vorbestimmte Raumrichtung im Wesentlichen parallel zu einer Hauptoberfläche des Substrats ist.A magnetic field sensor according to any one of claims 14 to 18, wherein the first and second magnetic field sensor elements are disposed on a substrate, and wherein the predetermined spatial direction is substantially parallel to a major surface of the substrate. Magnetfeldsensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Back-Bias-Magnet ringförmig ist oder einen ringförmigen Abschnitt umfasst.Magnetic field sensor according to one of the preceding claims, wherein the back-bias magnet is annular or comprises an annular portion.
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10534047B2 (en) * 2017-03-30 2020-01-14 Qualcomm Incorporated Tunnel magneto-resistive (TMR) sensors employing TMR devices with different magnetic field sensitivities for increased detection sensitivity
DE102017121467A1 (en) * 2017-09-15 2019-03-21 Infineon Technologies Ag MAGNETIC SENSOR COMPONENT AND METHOD FOR DETERMINING A ROTATIONAL SPEED, A ROTATIONAL DIRECTION, AND / OR A ROTATION ANGLE OF A MAGNETIC COMPONENT FOR A ROTATIONAL AXIS
JP2019082429A (en) * 2017-10-31 2019-05-30 Tdk株式会社 Magnetic sensor
DE102019122360B4 (en) * 2018-08-22 2024-02-01 Tdk Corporation POSITION DETECTION SYSTEM
US20210372819A1 (en) * 2020-05-28 2021-12-02 Tdk Corporation Position detection unit, lens module, and imaging apparatus
CN116018048B (en) * 2023-03-27 2023-06-02 珠海多创科技有限公司 Magneto-resistive element, method for manufacturing magneto-resistive element, and magnetic sensor device

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007025000B3 (en) 2007-05-30 2008-12-11 Infineon Technologies Ag Magnetic field sensor for monitoring wheel movement in anti-skid system of automobiles, has magnetic field sensor arrangement and magnet body

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3061485D1 (en) * 1979-05-04 1983-02-03 Gen Electric Co Plc Carrier-domain magnetometers
US4849666A (en) * 1987-12-29 1989-07-18 The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. Electromagnetic isolator/actuator system
US5021736A (en) * 1989-09-19 1991-06-04 Texas Instruments Incorporated Speed/position sensor calibration method with angular adjustment of a magnetoresistive element
DE10158052A1 (en) * 2001-11-27 2003-06-05 Philips Intellectual Property Arrangement for determining the position of a motion sensor element
DE102007025965A1 (en) * 2007-06-04 2008-12-11 Robert Bosch Gmbh magnetic field sensor
CN101118807B (en) * 2007-06-22 2010-05-19 董中天 Magnetic aligning device of aeolotropism adhesive bonding or sintered multipolar annular magnetic body
US8080993B2 (en) * 2008-03-27 2011-12-20 Infineon Technologies Ag Sensor module with mold encapsulation for applying a bias magnetic field
CN102360914B (en) * 2011-08-10 2013-06-05 周大鹏 Method for manufacturing annular magnet with radial magnetic orientation
CN103310970B (en) * 2012-03-09 2016-01-06 江苏东瑞磁材科技有限公司 The preparation method of permanent-magnetic ring of radial orientation and radial orientation device thereof
US9153369B2 (en) * 2012-04-23 2015-10-06 Infineon Technologies Ag Bias field generator including a body having two body parts and holding a packaged magnetic sensor

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007025000B3 (en) 2007-05-30 2008-12-11 Infineon Technologies Ag Magnetic field sensor for monitoring wheel movement in anti-skid system of automobiles, has magnetic field sensor arrangement and magnet body

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CN106405455A (en) 2017-02-15

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