DE102017212039B4 - Rotation angle measuring device - Google Patents

Rotation angle measuring device Download PDF

Info

Publication number
DE102017212039B4
DE102017212039B4 DE102017212039.8A DE102017212039A DE102017212039B4 DE 102017212039 B4 DE102017212039 B4 DE 102017212039B4 DE 102017212039 A DE102017212039 A DE 102017212039A DE 102017212039 B4 DE102017212039 B4 DE 102017212039B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
magnetic field
sensor
section
field sensor
measuring device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
DE102017212039.8A
Other languages
German (de)
Other versions
DE102017212039A1 (en
Inventor
Thi Hong Hanh Nguyen
Bernd Mack
Michael Geiger
Remy Lefevre
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
HARTMANN EXACT KG
Hartmann-exact KG
Original Assignee
HARTMANN EXACT KG
Hartmann-exact KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by HARTMANN EXACT KG, Hartmann-exact KG filed Critical HARTMANN EXACT KG
Priority to DE102017212039.8A priority Critical patent/DE102017212039B4/en
Publication of DE102017212039A1 publication Critical patent/DE102017212039A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE102017212039B4 publication Critical patent/DE102017212039B4/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/20—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection for measuring, monitoring, testing, protecting or switching
    • H02K11/21—Devices for sensing speed or position, or actuated thereby
    • H02K11/215—Magnetic effect devices, e.g. Hall-effect or magneto-resistive elements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D11/00—Component parts of measuring arrangements not specially adapted for a specific variable
    • G01D11/24—Housings ; Casings for instruments
    • G01D11/245—Housings for sensors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
    • G01D5/142—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices
    • G01D5/145—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices influenced by the relative movement between the Hall device and magnetic fields

Abstract

Drehwinkelmesseinrichtung (10) zur Messung einer Rotation einer Welle (14) um eine Rotationsachse (22),- mit einem Magnetelement (12), das in einem Messraum (20) ein Magnetfeld erzeugt, wobei das Magnetelement (12) drehfest mit der Welle (14) gekoppelt ist,- mit einem Magnetfeldsensor (16), der einen Magnetfeldwinkel in einer Messebene bestimmen kann und der in dem Messraum (20) angeordnet ist, und- mit einem Magnetfeldsensorträger (18), an welchem der Magnetfeldsensor (16) gehalten ist und der eine Hauptlängserstreckungsrichtung (27) aufweist,- wobei der Magnetfeldsensor (16) derart angeordnet ist, dass die Messebene im Wesentlichen senkrecht zu der Rotationsachse (22) der Welle (14) verläuft,- wobei der Magnetfeldsensorträger (18) eine Sensorplatine (32) aufweist, die einen ersten Abschnitt (42) aufweist, auf welchem der Magnetfeldsensor (16) befestigt und elektrisch kontaktiert ist,- wobei die Sensorplatine (32) einen flexiblen Abschnitt (44) aufweist, der sich an den ersten Abschnitt (42) der Sensorplatine (32) anschließt,- wobei der Magnetfeldsensorträger (18) eine Sensoraufnahme (26) aufweist, die an einem in der Hauptlängserstreckungsrichtung (27) liegenden Ende des Magnetfeldsensorträgers (18) angeordnet ist, und- wobei der erste Abschnitt (42) der Sensorplatine (32) an der Sensoraufnahme (26) gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetfeldsensorträger (18) einen Abschlussabschnitt (24) aufweist, wobei die Sensorplatine (32) sich durch den Abschlussabschnitt (24) hindurch in einen abgesetzten, über die Sensorplatine (32) mit dem Magnetfeldsensor (16) elektrisch verbundenen Stecker erstreckt.Angle of rotation measuring device (10) for measuring a rotation of a shaft (14) around an axis of rotation (22), - with a magnetic element (12) which generates a magnetic field in a measuring space (20), the magnetic element (12) being rotationally fixed to the shaft ( 14), - with a magnetic field sensor (16) which can determine a magnetic field angle in a measuring plane and which is arranged in the measuring space (20), and - with a magnetic field sensor carrier (18) on which the magnetic field sensor (16) is held and which has a main longitudinal direction (27), - the magnetic field sensor (16) being arranged such that the measuring plane runs essentially perpendicular to the axis of rotation (22) of the shaft (14), - the magnetic field sensor carrier (18) has a sensor board (32) ), which has a first section (42) on which the magnetic field sensor (16) is fastened and electrically contacted, - wherein the sensor board (32) has a flexible section (44) which is attached to the first section tt (42) connects to the sensor board (32), - wherein the magnetic field sensor carrier (18) has a sensor receptacle (26) which is arranged at an end of the magnetic field sensor carrier (18) lying in the main longitudinal direction (27), and - the first section (42) of the sensor board (32) is held on the sensor receptacle (26), characterized in that the magnetic field sensor carrier (18) has a terminating section (24), the sensor board (32) extending through the terminating section (24) into an offset , extends over the sensor board (32) with the magnetic field sensor (16) electrically connected plug.

Description

Die Erfindung betrifft eine Drehwinkelmesseinrichtung beispielsweise für einen Elektromotor zur Messung einer Rotation einer Welle um eine Rotationsachse, insbesondere einer Welle des Elektromotors, mit einem Magnetelement, das in einem Messraum ein Magnetfeld erzeugt, wobei das Magnetelement drehfest mit der Welle gekoppelt ist, mit einem Magnetfeldsensor, der einen Magnetfeldwinkel in einer Messebene bestimmen kann und der in dem Messraum angeordnet ist, und mit einem Magnetfeldsensorträger, an welchem der Magnetfeldsensor gehalten ist, und der eine Längserstreckungsrichtung aufweist. Ferner betrifft die Erfindung einen Elektromotor mit einer solchen Drehwinkelmesseinrichtung.The invention relates to a rotation angle measuring device, for example for an electric motor for measuring a rotation of a shaft about an axis of rotation, in particular a shaft of the electric motor, with a magnetic element that generates a magnetic field in a measuring space, the magnetic element being rotationally fixedly coupled to the shaft, with a magnetic field sensor which can determine a magnetic field angle in a measuring plane and which is arranged in the measuring space, and with a magnetic field sensor carrier on which the magnetic field sensor is held and which has a longitudinal direction. The invention also relates to an electric motor with such a rotation angle measuring device.

Solche Drehwinkelmesseinrichtungen können vielfältig verwendet werden. Bei sogenannten Synchronelektromotoren oder Reluktanzmotoren werden die Spulen elektronisch kommutiert. Das heißt, es ist eine Leistungselektronik vorhanden, welche die Magnetfeldspulen des Elektromotors mit elektrischer Leistung beaufschlagt bzw. versorgt. Diese Leistungselektronik muss in Abhängigkeit vom Drehwinkel der Welle des Elektromotors angesteuert werden. Um den Drehwinkel zu bestimmen, sind verschiedene Messmethoden möglich. Beispielsweise kann der Strom durch die Magnetfeldspulen ausgewertet werden, um die passenden Umschaltzeitpunkte zu bestimmen. Alternativ kann, um eine höhere Präzision zu erzielen, eine zusätzliche Drehwinkelmesseinrichtung vorgesehen sein. Eine solche kann beispielsweise auf optischen Messmethoden basierend oder auf der Messung eines Magnetfeldes, das von einem sich mitdrehenden Magnetelement erzeugt wird.Such rotary angle measuring devices can be used in many ways. In so-called synchronous electric motors or reluctance motors, the coils are electronically commutated. That is to say, there is power electronics which act on or supply the magnetic field coils of the electric motor with electrical power. These power electronics must be controlled depending on the angle of rotation of the shaft of the electric motor. Various measurement methods are possible to determine the angle of rotation. For example, the current through the magnetic field coils can be evaluated in order to determine the appropriate switching times. Alternatively, in order to achieve greater precision, an additional rotational angle measuring device can be provided. Such a device can, for example, be based on optical measurement methods or on the measurement of a magnetic field that is generated by a rotating magnetic element.

Aus DE 10 2007 018 758 A1 ist eine gattungsgemäße Drehwinkelmesseinrichtung mit einem Magnetfeldsensor und einem Magnetelement bekannt. Das Magnetelement ist mit der Welle festverbunden und erzeugt Magnetfeld, das von dem Magnetfeldsensor gemessen wird. Der Magnetfeldsensor ist dabei mit einer Sensorplatte elektrisch leitend verbunden, die ein Teil eines Sensorträgers abbildet. Aus DE 10 2008 053 036 A1 ; WO 2010/038103 A1 ; US 2017/0052038 A1 und US 2011/0080162 A1 sind weitere Drehwinkelmesseinrichtungen bekannt. Zudem sind flexible Sensorplatten aus dem Stand der Technik bereits bekannt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte oder zumindest alternative Ausführungsform für eine Drehwinkelmesseinrichtung bereitzustellen, die sich durch eine kompakte Bauweise und hohe Präzision der Messung auszeichnet.Out DE 10 2007 018 758 A1 a generic rotation angle measuring device with a magnetic field sensor and a magnetic element is known. The magnetic element is firmly connected to the shaft and generates a magnetic field that is measured by the magnetic field sensor. The magnetic field sensor is connected in an electrically conductive manner to a sensor plate that depicts part of a sensor carrier. Out DE 10 2008 053 036 A1 ; WO 2010/038103 A1 ; US 2017/0052038 A1 and US 2011/0080162 A1 further rotation angle measuring devices are known. In addition, flexible sensor plates are already known from the prior art.
The present invention is based on the object of providing an improved or at least alternative embodiment for a rotational angle measuring device which is characterized by a compact design and high measurement precision.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.According to the invention, this object is achieved by the subjects of the independent claims. Advantageous further developments are the subject of the dependent claims.

Die Erfindung basiert auf der Grundidee, den Magnetfeldsensor auf einem Magnetfeldsensorträger anzuordnen und den Magnetfeldsensorträger derart auszubilden, dass möglichst wenig radialer Bauraum benötigt wird, um den Magnetfeldsensor in der Messposition anzuordnen. Es ist vorgesehen, dass der Magnetfeldsensor derart angeordnet ist, dass die Messebene im Wesentlichen senkrecht zu der Rotationsachse der Welle verläuft. Dadurch kann der Magnetfeldsensor den Rotationswinkel des Magnetfeldes und damit des Magnetelements und daraus wiederum den Rotationswinkel der Welle bestimmen. Ferner ist vorgesehen, dass der Magnetfeldsensorträger eine Sensorplatine aufweist, die einen ersten Abschnitt aufweist, auf welchen der Magnetfeldsensor befestigt und elektronisch kontaktiert ist. Die meisten Magnetfeldsensoren werden in einem IC-Gehäuse angeordnet und benötigen daher eine Sensorplatine, auf welcher sie befestigt und elektrisch kontaktiert werden. Darüber hinaus ist vorgesehen, dass die Sensorplatine einen flexiblen Abschnitt aufweist, der sich an dem ersten Abschnitt der Sensorplatine anschließt. Durch die Verwendung des flexiblen Abschnitts der Sensorplatine kann eine besonders platzsparende Anordnung erzielt werden. Vorzugsweise ist der erste Abschnitt der Sensorplatine, auf welchem der Magnetfeldsensor befestigt ist, gerade groß genug, um den Magnetfeldsensor aufzunehmen. Der flexible Abschnitt der Sensorplatine ermöglicht eine Verkippung des ersten Abschnitts der Sensorplatine gegenüber der Hauptlängserstreckungsrichtung des Magnetfeldsensorträgers. Dadurch kann der erste Abschnitt der Sensorplatine senkrecht zu der Haupterstreckungsrichtung des Magnetfeldsensorträgers angeordnet sein. Des Weiteren ist vorgesehen, dass der Magnetfeldsensorträger eine Sensoraufnahme aufweist, die an einem in der Hauptlängserstreckungsrichtung liegenden Ende des Magnetfeldsensorträgers angeordnet ist, und dass der erste Abschnitt der Sensorplatine an der Sensoraufnahme gehalten ist. Im Ergebnis ermöglicht diese Ausgestaltung, dass der erste Abschnitt der Sensorplatine in radialer Richtung keinen zusätzlichen Bauraum für Anschlusskabel benötigt, da die elektrischen Signale und elektrische Energieversorgung für den Magnetfeldsensor über den flexiblen Abschnitt der Sensorplatine in axiale Richtung geleitet werden können.The invention is based on the basic idea of arranging the magnetic field sensor on a magnetic field sensor carrier and designing the magnetic field sensor carrier in such a way that as little radial installation space as possible is required to arrange the magnetic field sensor in the measuring position. It is provided that the magnetic field sensor is arranged in such a way that the measurement plane runs essentially perpendicular to the axis of rotation of the shaft. As a result, the magnetic field sensor can determine the angle of rotation of the magnetic field and thus of the magnetic element and from this in turn the angle of rotation of the shaft. Furthermore, it is provided that the magnetic field sensor carrier has a sensor board which has a first section on which the magnetic field sensor is attached and contacted electronically. Most magnetic field sensors are arranged in an IC housing and therefore require a sensor board on which they are attached and electrically contacted. In addition, it is provided that the sensor board has a flexible section, which connects to the first section of the sensor board. By using the flexible section of the sensor board, a particularly space-saving arrangement can be achieved. The first section of the sensor board, on which the magnetic field sensor is attached, is preferably just large enough to accommodate the magnetic field sensor. The flexible section of the sensor board enables the first section of the sensor board to be tilted relative to the main longitudinal direction of the magnetic field sensor carrier. As a result, the first section of the sensor board can be arranged perpendicular to the main direction of extent of the magnetic field sensor carrier. Furthermore, it is provided that the magnetic field sensor carrier has a sensor receptacle which is arranged at an end of the magnetic field sensor carrier lying in the main longitudinal direction, and that the first section of the sensor board is held on the sensor receptacle. As a result, this configuration makes it possible that the first section of the sensor board does not require any additional installation space for connecting cables in the radial direction, since the electrical signals and electrical energy supply for the magnetic field sensor can be conducted in the axial direction via the flexible section of the sensor board.

In der Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen wird unter im Wesentlichen senkrecht eine Abweichung von kleiner als 5 Grad, vorzugsweise kleiner als 2 Grad und besonders bevorzugt kleiner als 1 Grad zu „senkrecht“, verstanden.In the description and the appended claims, essentially perpendicular is understood to mean a deviation of less than 5 degrees, preferably less than 2 degrees and particularly preferably less than 1 degree from “perpendicular”.

In der Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen ist der Begriff „flexibler Abschnitt“ der Sensorplatine so zu verstehen, dass flexible Abschnitt dünn genug ist, um Biegeradien von kleiner als 5 mm zu ermöglichen.In the description and the appended claims, the term "flexible portion" is used Sensor board is understood to mean that flexible section is thin enough to allow bending radii of less than 5 mm.

Es versteht sich, dass das Magnetelement einstückig oder aus mehreren Teilmagnetelementen bestehen kann.It goes without saying that the magnetic element can consist of one piece or of several partial magnetic elements.

Eine zweckmäßige Lösung sieht vor, dass der erste Abschnitt stabilisiert ist, so dass der erste Abschnitt eine höhere Steifigkeit aufweist als der flexible Abschnitt, dabei kann der erste Abschnitt durch eine größere Dicke gegenüber der Dicke des flexiblen Abschnitts oder durch stoffschlüssige Verbindung mit der Sensoraufnahme stabilisiert sein. Dadurch können Biegebeanspruchungen der Lötstellen zwischen der Sensorplatine und dem Magnetfeldsensor reduziert werden.An expedient solution provides that the first section is stabilized so that the first section has a higher rigidity than the flexible section, while the first section can be stabilized by a greater thickness compared to the thickness of the flexible section or by a material connection with the sensor receptacle be. As a result, bending stresses on the soldered joints between the sensor board and the magnetic field sensor can be reduced.

Eine günstige Möglichkeit sieht vor, dass sich der flexible Abschnitt der Sensorplatine zumindest abschnittsweise in Richtung der Hauptlängserstreckungsrichtung des Magnetfeldsensorträgers erstreckt. Dadurch ermöglicht der flexible Abschnitt der Sensorplatine ausgehend vom ersten Abschnitt der Sensorplatine eine Umlenkung von etwa 90 Grad, wodurch die Signale in Richtung der Hauptlängserstreckungsrichtung geführt werden können.A favorable possibility provides that the flexible section of the sensor board extends at least in sections in the direction of the main longitudinal extension direction of the magnetic field sensor carrier. As a result, the flexible section of the sensor board, starting from the first section of the sensor board, enables a deflection of approximately 90 degrees, as a result of which the signals can be guided in the direction of the main longitudinal extension direction.

Eine weitere günstige Möglichkeit sieht vor, dass die Sensoraufnahme eine Aufnahmefläche aufweist, die im Wesentlichen senkrecht zu der Hauptlängserstreckungsrichtung des Magnetfeldsensorträgers ausgebildet ist. An der Aufnahmefläche liegt vorzugsweise der erste Abschnitt an. Dadurch kann der Magnetfeldsensor in der benötigten Lage in dem Messraum gehalten werden.Another favorable possibility provides that the sensor receptacle has a receptacle surface which is designed essentially perpendicular to the main longitudinal direction of extent of the magnetic field sensor carrier. The first section preferably rests on the receiving surface. As a result, the magnetic field sensor can be held in the required position in the measuring room.

Es versteht sich, dass die Aufnahmefläche in axialer Richtung gesehen nach innen oder nach außen gerichtet sein kann. Nach innen heißt dabei, zu einem Mittelpunkt der Welle hin, nach außen heißt dabei von dem Mittelpunkt der Welle weg.It goes without saying that the receiving surface can be directed inwards or outwards as seen in the axial direction. Inwardly means towards a center point of the shaft, outwardly means away from the center point of the shaft.

Eine vorteilhafte Lösung sieht vor, dass die Sensoraufnahme ein Rastelement aufweist, das mit dem ersten Abschnitt der Sensorplatine zusammenwirkt und den ersten Abschnitt der Sensorplatine formschlüssig an der Aufnahmefläche hält. Dadurch ist eine einfache und reproduzierbare Montage der Sensorplatine an dem Magnetfeldsensorträger möglich.An advantageous solution provides that the sensor receptacle has a latching element which interacts with the first section of the sensor board and holds the first section of the sensor board in a form-fitting manner on the receiving surface. This enables simple and reproducible assembly of the sensor board on the magnetic field sensor carrier.

Eine besonders vorteilhafte Lösung sieht vor, dass der erste Abschnitt der Sensorplatine an der Sensoraufnahme stoffschlüssig gehalten ist. Beispielsweise kann der erste Abschnitt der Sensorplatine mit der Sensoraufnahme, insbesondere mit der Aufnahmefläche der Sensoraufnahme verklebt sein. Dadurch lässt sich eine besonders positionsstabile Befestigung der Sensorplatine und damit des Magnetfeldsensors erzielen.A particularly advantageous solution provides that the first section of the sensor board is held firmly on the sensor receptacle. For example, the first section of the sensor board can be glued to the sensor receptacle, in particular to the receptacle surface of the sensor receptacle. This enables the sensor board and thus the magnetic field sensor to be fastened in a particularly stable position.

Eine zweckmäßige Lösung sieht vor, dass das Magnetelement ringförmig ausgebildet ist und den Messraum umschließt. Dadurch ist eine besonders genaue Justierung des von dem Magnetelement erzeugten Magnetfeldes in dem Messraum möglich. Insbesondere kann dadurch bei entsprechender Magnetisierung des Magnetelements ein nahezu homogenes Magnetfeld in dem Messraum erzeugt werden.An expedient solution provides that the magnetic element is annular and encloses the measuring space. This enables a particularly precise adjustment of the magnetic field generated by the magnetic element in the measuring space. In particular, a nearly homogeneous magnetic field can be generated in the measuring space with appropriate magnetization of the magnetic element.

Eine günstige Variante sieht vor, dass die Welle eine Hohlwelle ist, dass das Magnetfeldelement in der Hohlwelle angeordnet ist, und dass der Magnetfeldsensorträger derart angeordnet ist, dass der Magnetfeldsensorträger in die Hohlwelle ragt. Dadurch kann das Magnetelement besonders platzsparend mit der Welle gekoppelt werden, so dass insgesamt eine Drehwinkelmesseinrichtung gegeben ist, die kompakt aufgebaut ist.A favorable variant provides that the shaft is a hollow shaft, that the magnetic field element is arranged in the hollow shaft, and that the magnetic field sensor carrier is arranged such that the magnetic field sensor carrier protrudes into the hollow shaft. As a result, the magnetic element can be coupled to the shaft in a particularly space-saving manner, so that overall there is a rotational angle measuring device that is compact in design.

Bei einer nicht erfindungsgemäßen Variante kann vorgesehen sein, dass der Magnetfeldsensorträger einen Abschlussabschnitt aufweist, welcher einen Stecker aufweist, mit welchem der Magnetfeldsensorträger elektrisch kontaktiert werden kann oder ist. Dies ermöglicht einen besonders einfachen Einbau des Synchronelektromotors und damit eine einfache Wartung. Es versteht sich, dass der Stecker mit Sensorplatine elektrisch verbunden ist, so dass über den Stecker elektrische Signale und elektrische Versorgung zu dem Magnetfeldsensor geleitet werden können.In a variant not according to the invention, it can be provided that the magnetic field sensor carrier has a terminating section which has a plug with which the magnetic field sensor carrier can or is electrically contacted. This enables a particularly simple installation of the synchronous electric motor and thus simple maintenance. It goes without saying that the connector is electrically connected to the sensor board, so that electrical signals and electrical supply can be conducted to the magnetic field sensor via the connector.

Die erfindungsgemäße Variante sieht vor, dass der Magnetfeldsensorträger einen Abschlussabschnitt aufweist, wobei die Sensorplatine sich durch den Abschlussabschnitt hindurch in einen abgesetzten, über die Sensorplatine verbundenen Stecker erstreckt. Dies ermöglicht einen besonders einfachen Einbau des Synchronelektromotors und damit eine einfache Wartung.The variant according to the invention provides that the magnetic field sensor carrier has a terminating section, the sensor circuit board extending through the terminating section into a remote plug connected via the sensor circuit board. This enables a particularly simple installation of the synchronous electric motor and thus simple maintenance.

Eine vorteilhafte Möglichkeit sieht vor, dass der Magnetfeldsensorträger einen Schaft aufweist, der sich von der Sensoraufnahme bis zu dem Abschlussabschnitt erstreckt, und dass der Schaft eine Führungsfläche für die Sensorplatine aufweist, an welcher die Sensorplatine zumindest teilweise anliegt. Der Schaft überbrückt somit einen axialen Abstand zwischen dem Abschlussabschnitt und der Sensraufnahme. Dadurch ist es möglich, dass der Magnetfeldsensorträger in die Hohlwelle ragt und somit den Magnetfeldsensor innerhalb der Hohlwelle und damit auch innerhalb des Magnetelements anordnet. Die Führungsfläche ermöglicht eine ausreichende Positionierung der Sensorplatine in bzw. an dem Magnetfeldsensorträger.An advantageous possibility provides that the magnetic field sensor carrier has a shaft that extends from the sensor receptacle to the terminating section, and that the shaft has a guide surface for the sensor board on which the sensor board is at least partially in contact. The shaft thus bridges an axial distance between the terminating section and the sensor receptacle. This makes it possible for the magnetic field sensor carrier to protrude into the hollow shaft and thus to arrange the magnetic field sensor within the hollow shaft and thus also within the magnetic element. The guide surface enables sufficient positioning of the sensor board in or on the magnetic field sensor carrier.

Eine günstige Lösung sieht vor, dass die Sensorplatine einen zweiten starren Abschnitt aufweist, der an der Führungsfläche anliegt. Der zweite starre Abschnitt und der erste Abschnitt sind dadurch durch den flexiblen Abschnitt miteinander verbunden. Der zweite starre Abschnitt kann somit die Überbrückung in axialer Richtung entlang der Hauptlängserstreckungsrichtung des Magnetfeldsensorträgers ermöglichen. Der flexible Abschnitt erlaubt die Verkippung des ersten Abschnitts um 90 Grad gegenüber dem zweiten starren Abschnitt und damit auch gegenüber der Hauptlängserstreckungsrichtung.A favorable solution provides that the sensor board has a second rigid section which rests against the guide surface. The second rigid section and the first section are thereby connected to one another by the flexible section. The second rigid section can thus enable bridging in the axial direction along the main longitudinal extension direction of the magnetic field sensor carrier. The flexible section allows the first section to be tilted by 90 degrees relative to the second rigid section and thus also relative to the main longitudinal extension direction.

Eine weitere besonders günstige Lösung sieht vor, dass der flexible Abschnitt der Sensorplatine zumindest teilweise an der Führungsfläche anliegt. Somit kann sich der flexible Abschnitt von der Sensoraufnahme bis zu dem Abschlussabschnitt erstrecken und somit die Übertragung der elektrischen Signale zwischen dem Stecker und dem Magnetfeldsensor ermöglichen.Another particularly favorable solution provides that the flexible section of the sensor board is at least partially in contact with the guide surface. The flexible section can thus extend from the sensor receptacle to the terminating section and thus enable the electrical signals to be transmitted between the plug and the magnetic field sensor.

Eine weitere vorteilhafte Möglichkeit sieht vor, dass der Magnetfeldsensorträger eine Zugentlastungseinrichtung aufweist. Die Zugentlastungseinrichtung weist beispielsweise mindestens einen an der Führungsfläche ausgebildeten Zapfen aufweist, wobei in der Sensorplatine mindestens eine Ausnehmung ausgebildet ist, und der mindestens eine Zapfen der Zugentlastungseinrichtung in die mindestens eine Ausnehmung der Sensorplatine eingreift. Dadurch wird die Positionierung der Sensorplatine innerhalb bzw. an dem Magnetfeldsensorträger verbessert. Insbesondere kann der Zapfen auch axiale Kräfte zwischen der Sensorplatine und dem Magnetfeldsensorträger übertragen, so dass dadurch eine Zugentlastung gegeben ist.Another advantageous possibility provides that the magnetic field sensor carrier has a strain relief device. The strain relief device has, for example, at least one pin formed on the guide surface, at least one recess being formed in the sensor board, and the at least one pin of the strain relief device engaging the at least one recess of the sensor board. This improves the positioning of the sensor board within or on the magnetic field sensor carrier. In particular, the pin can also transmit axial forces between the sensor circuit board and the magnetic field sensor carrier, so that strain relief is thereby provided.

Alternativ oder ergänzend hierzu kann die Zugentlastung auch durch eine Kontur an der Führungsfläche gebildet sein, die den flexiblen Teil Platine in einer S-Form führt.As an alternative or in addition to this, the strain relief can also be formed by a contour on the guide surface that guides the flexible part of the board in an S shape.

Eine vorteilhafte Variante sieht vor, dass die Drehwinkelmesseinrichtung ein Gehäuse aufweist, und dass der Magnetfeldsensorträger in dem Gehäuse angeordnet ist. Dadurch kann ein gegen Umwelteinflüsse abgedichtetes Sensormodul hergestellt werden, das einfach bei der Montage des Synchronelektromotors positioniert werden kann.An advantageous variant provides that the rotation angle measuring device has a housing and that the magnetic field sensor carrier is arranged in the housing. As a result, a sensor module that is sealed against environmental influences can be produced, which can be easily positioned during the assembly of the synchronous electric motor.

Das Gehäuse weist dabei beispielsweise eine länglich ausgebildete Hülle auf, welche platzsparend den Schaft und die Sensoraufnahme des Magnetfeldsensorträgers umgibt.The housing has, for example, an elongated shell that surrounds the shaft and the sensor receptacle of the magnetic field sensor carrier in a space-saving manner.

Eine weitere besonders vorteilhafte Lösung vor, dass der erste Abschnitt der Sensorplatine zumindest teilweise von dem Material des Gehäuses umschlossen ist. Dadurch ist ebenfalls eine besonders positionssichere Befestigung des Magnetfeldsensors gegeben.Another particularly advantageous solution provides that the first section of the sensor board is at least partially enclosed by the material of the housing. This also ensures that the magnetic field sensor is fastened in a particularly secure position.

Eine alternative Variante sieht vor, dass der Magnetfeldsensorträger und die Sensorplatine von einem Material des Gehäuses zusammen umspritzt sind. Als Materialien für das Umspritzen können beispielsweise Duroplasten und/oder Hotmelt verwendet werden.An alternative variant provides that the magnetic field sensor carrier and the sensor board are encapsulated together by a material of the housing. Thermosetting plastics and / or hotmelt, for example, can be used as materials for the encapsulation.

Eine weitere vorteilhafte Variante sieht vor, dass der Magnetfeldsensor zwei redundante Magnetsensoreinheiten aufweist, die in einem gemeinsamen IC-Gehäuse angeordnet sind. Solche Magnetfeldsensoren können beispielsweise auf dem GMR oder dem AMR-Effekt (Giant Magneto Resistance) (Anisotrope Magneto Resistive Effekt). Vorzugsweise sind die Sensoreinheiten als Widerstandsmessbrücken aufgebaut, wobei die Messsignale der beiden Magnetsensoreinheiten separat ausgegeben werden.A further advantageous variant provides that the magnetic field sensor has two redundant magnetic sensor units which are arranged in a common IC housing. Such magnetic field sensors can, for example, be based on the GMR or the AMR effect (Giant Magneto Resistance) (Anisotropic Magneto Resistive Effect). The sensor units are preferably constructed as resistance measuring bridges, the measuring signals of the two magnetic sensor units being output separately.

Ferner beruht die Erfindung auf der Grundidee, bei einem Elektromotor eine Drehwinkelmesseinrichtung gemäß der vorstehenden Beschreibung zu verwenden, wobei das Magnetelement mit einer Welle des Elektromotors rotatorisch gekoppelt ist. Dadurch übertragen sich die Vorteile der Drehwinkelmesseinrichtung auf den Elektromotor, auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.Furthermore, the invention is based on the basic idea of using a rotational angle measuring device according to the above description in an electric motor, the magnetic element being rotationally coupled to a shaft of the electric motor. As a result, the advantages of the rotation angle measuring device are transferred to the electric motor, reference being made to the above description.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.Further important features and advantages of the invention emerge from the subclaims, from the drawings and from the associated description of the figures on the basis of the drawings.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It goes without saying that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the respectively specified combination, but also in other combinations or alone, without departing from the scope of the present invention.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.Preferred exemplary embodiments of the invention are shown in the drawings and are explained in more detail in the following description, with the same reference symbols referring to the same or similar or functionally identical components.

Es zeigen, jeweils schematisch

  • 1 eine Teilschnittdarstellung einer Drehwinkelmesseinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform,
  • 2 eine Seitenansicht auf eine Sensorplatine der Drehwinkelmesseinrichtung aus 1,
  • 3 eine Aufsicht auf die Sensorplatine aus 2,
  • 4 eine Seitenansicht eines Magnetfeldsensorträgers der Drehwinkelmesseinrichtung aus 1,
  • 5 eine Aufsicht aus den Magnetfeldsensorträger aus 4,
  • 6 eine Seitenansicht eines Magnetelements und angedeuteten Magnetfeldlinien,
  • 7 eine Teilschnittdarstellung einer Drehwinkelmesseinrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform,
  • 8 eine Seitenansicht auf eine Sensorplatine der Drehwinkelmesseinrichtung aus 7, und
  • 9 eine Aufsicht auf die Sensorplatine aus 8.
It show each schematically
  • 1 a partial sectional view of a rotation angle measuring device according to a first embodiment,
  • 2 a side view of a sensor board of the rotation angle measuring device 1 ,
  • 3 a plan view of the sensor board 2 ,
  • 4th a side view of a magnetic field sensor carrier of the rotation angle measuring device 1 ,
  • 5 a plan view of the magnetic field sensor carrier 4th ,
  • 6th a side view of a magnetic element and indicated magnetic field lines,
  • 7th a partial sectional view of a rotation angle measuring device according to a second embodiment,
  • 8th a side view of a sensor board of the rotation angle measuring device 7th , and
  • 9 a plan view of the sensor board 8th .

Eine in den 1 bis 6 dargestellte erste Ausführungsform einer Drehwinkelmesseinrichtung 10 weist ein Magnetelement 12, das drehfest an einer Welle 14, insbesondere einer Hohlwelle eines Synchronelektromotors, angeordnet ist, einen Magnetfeldsensor 16 und einen Magnetfeldsensorträger 18, an welchen der Magnetfeldsensor 16 gehalten ist, auf. Ferner weist die Drehwinkelmesseinrichtung 10 ein Gehäuse 11 auf, in welchen die der Magnetfeldsensorträger 18 angeordnet ist.One in the 1 to 6th illustrated first embodiment of a rotation angle measuring device 10 has a magnetic element 12 , that rotatably on a shaft 14th , in particular a hollow shaft of a synchronous electric motor, is arranged, a magnetic field sensor 16 and a magnetic field sensor carrier 18th to which the magnetic field sensor 16 is kept on. Furthermore, the rotation angle measuring device 10 a housing 11 in which the magnetic field sensor carrier 18th is arranged.

Das Magnetelement 12 erzeugt ein Magnetfeld in einem Messraum 20, in welchem das Magnetfeld durch den Magnetfeldsensor 16 detektiert werden kann. Das Magnetelement 12 kann einstückig oder mehrteilig ausgebildet sein. Vorzugsweise ist es allerding einstückig ausgebildet. Es sind verschiedene Formen des Magnetelements 12 möglich, solange ein Magnetfeld im Messraum 20 erzeugt wird. Als besonders vorteilhaft haben sich ringförmige Magnetelemente 12 herausgestellt.The magnetic element 12 creates a magnetic field in a measuring room 20th in which the magnetic field through the magnetic field sensor 16 can be detected. The magnetic element 12 can be designed in one piece or in several parts. However, it is preferably formed in one piece. There are different shapes of the magnetic element 12 possible as long as there is a magnetic field in the measuring room 20th is produced. Ring-shaped magnetic elements have proven to be particularly advantageous 12 exposed.

Das Magnetelement 12 ist vorzugsweise ringförmig und umschließt dadurch den Messraum 20, in welchem der Magnetfeldsensor 16 angeordnet ist. Vorzugsweise erzeugt das Magnetelement 12 ein im Wesentlichen homogenes Magnetfeld in dem Messraum 20. Das Magnetelement 12 ist drehfest mit der Welle 14 gekoppelt, so dass sich das in dem Messraum 20 vom Magnetelement 12 erzeugte Magnetfeld synchron mit der Welle 14 dreht.The magnetic element 12 is preferably ring-shaped and thereby encloses the measuring space 20th , in which the magnetic field sensor 16 is arranged. The magnetic element preferably generates 12 a substantially homogeneous magnetic field in the measuring space 20th . The magnetic element 12 rotates with the shaft 14th coupled so that it is in the measuring room 20th from the magnetic element 12 generated magnetic field synchronous with the shaft 14th turns.

Der Magnetfeldsensor 16 ist derart ausgebildet, dass er den Winkel des Magnetfeldes innerhalb der Messebene messen kann. Vorzugsweise ist der Magnetfeldsensor 16 in einem IC-Gehäuse ausgebildet, wobei die Messebene des Magnetfeldsensors 16 parallel zu der Anschlussebene des ICs verläuft, in welcher die Anschlusspins des ICs liegen. Ein solcher Magnetfeldsensor 16 ist beispielsweise der TLE5012B der Firma Infineon.The magnetic field sensor 16 is designed in such a way that it can measure the angle of the magnetic field within the measuring plane. The magnetic field sensor is preferably 16 formed in an IC housing, the measuring plane of the magnetic field sensor 16 runs parallel to the connection plane of the IC in which the connection pins of the IC are located. Such a magnetic field sensor 16 is for example the TLE5012B from Infineon.

Der Magnetfeldsensor 16 ist daher derart angeordnet, dass die Anschlussebene, und damit die Messebene, im Wesentlichen senkrecht zu einer Rotationsachse der Welle 14 liegen.The magnetic field sensor 16 is therefore arranged such that the connection plane, and thus the measurement plane, is essentially perpendicular to an axis of rotation of the shaft 14th lie.

Um eine radial möglichst platzsparende Ausbildung der Drehwinkelmesseinrichtung 10 zu erhalten, ist der Magnetfeldsensor 16 auf dem Magnetfeldsensorträger 18 angeordnet. Der Magnetfeldsensorträger 18 weist einen Abschlussabschnitt 24 auf und eine Sensoraufnahme 26 auf, die in einem Abstand in einer Hauptlängserstreckungsrichtung 27 zu dem Abschlussabschnitt 24 angeordnet ist. Die Sensoraufnahme 26 und der Abschlussanschnitt 24 sind durch einen Schaft 28 miteinander verbunden.In order to achieve the most space-saving radial configuration of the rotary angle measuring device 10 to get is the magnetic field sensor 16 on the magnetic field sensor carrier 18th arranged. The magnetic field sensor carrier 18th has a final section 24 on and a sensor mount 26th on that at a distance in a main longitudinal direction 27 to the final section 24 is arranged. The sensor mount 26th and the final bleed 24 are through a shaft 28 connected with each other.

Die Sensoraufnahme 26 weist eine Aufnahmefläche 30 auf, an welcher der Magnetfeldsensor 16 oder eine Sensorplatine 32, an welcher der Magnetfeldsensor 16 befestigt und elektrisch kontaktiert ist, anliegt. Die Aufnahmefläche 30 kann dabei entweder zu dem Abschlussabschnitt 24 hin oder von dem Abschlussabschnitt 24 weg gerichtet sein. Vorzugsweise ist die Anschlussfläche 30 im Wesentlichen senkrecht zu der Hauptlängserstreckungsrichtung 27 des Magnetfeldsensorträgers 18 und damit im Wesentlichen senkrecht zu der Rotationsachse 22.The sensor mount 26th has a receiving surface 30th on which the magnetic field sensor 16 or a sensor board 32 at which the magnetic field sensor 16 is attached and electrically contacted, is present. The recording area 30th can either go to the final section 24 to or from the final section 24 be directed away. The connection surface is preferably 30th substantially perpendicular to the main longitudinal direction 27 of the magnetic field sensor carrier 18th and thus essentially perpendicular to the axis of rotation 22nd .

Des Weiteren weist die Sensoraufnahme 26 ein Rastelement 34 auf, mit welchem die Sensorplatine 32 oder der Magnetfeldsensor 16 an der Aufnahmefläche 30 gehalten werden kann.Furthermore, the sensor holder 26th a locking element 34 with which the sensor board 32 or the magnetic field sensor 16 at the receiving surface 30th can be held.

Der Schaft 28 weist eine Führungsfläche 36 für die Sensorplatine 32 auf, welche sich von der Sensoraufnahme 26 bis zu dem Abschlussabschnitt 24 erstreckt. Auf der Führungsfläche 36 ist mindestens ein, beispielsweise zwei, Zapfen 38 ausgebildet, welche mit Ausnehmungen 40 in der Sensorplatine 32 zusammenwirken, insbesondere in die Ausnehmungen 40 eingreifen, um die Lage der Sensorplatine 32 zu fixieren und somit eine Zugentlastung zu ermöglichen.The shaft 28 has a guide surface 36 for the sensor board 32 on which differs from the sensor mount 26th until the final section 24 extends. On the guide surface 36 is at least one, for example two, pegs 38 formed, which with recesses 40 in the sensor board 32 cooperate, especially in the recesses 40 intervene to locate the sensor board 32 to fix and thus enable strain relief.

Die Zapfen 38 können, wie es beispielhaft in den 4 und 5 dargestellt ist, zylinderförmig ausgebildet sein. Andere Querschnitte wie beispielsweise rechteckige Quadrate, Dreiecke, Sterne, Kreuze oder ähnliches sind ebenfalls möglich.The cones 38 can, as exemplified in the 4th and 5 is shown to be cylindrical. Other cross-sections such as, for example, rectangular squares, triangles, stars, crosses or the like are also possible.

Der Magnetfeldsensor 16 ist auf einer Sensorplatine 32 angeordnet. Insbesondere ist der Magnetfeldsensor auf einem ersten Abschnitt 42 der Sensorplatine 32 befestigt und elektrisch kontaktiert. Der erste Abschnitt 42 weist eine Fläche auf, die nur unwesentlich größer ist als der Magnetfeldsensor 16. Insbesondere sind die benötigten Lötpads für das IC-Gehäuse des Magnetfeldsensors 16 vollständig vorgesehen. Ein weiterer Rand über diese Lötpads hinaus ist vorzugsweise nicht vorhanden.The magnetic field sensor 16 is on a sensor board 32 arranged. In particular, the magnetic field sensor is on a first section 42 the sensor board 32 attached and electrically contacted. The first paragraph 42 has an area that is only slightly larger than the magnetic field sensor 16 . In particular, the required solder pads are for the IC housing of the magnetic field sensor 16 fully provided. A further edge beyond these solder pads is preferably not present.

Der erste Abschnitt 42 ist vorzugsweise stabilisiert, so dass Biegebeanspruchungen von Lötstellen zwischen der Sensorplatine 32 und dem Magnetfeldsensor 16 reduziert sind. Die Stabilisierung des ersten Abschnitts kann durch Erhöhung der Dicke des ersten Abschnitts 42 oder durch stoffschlüssige Verbindung mit einem weiteren Bauteil, beispielsweise der Sensoraufnahme 26, insbesondere mit der Aufnahmefläche 30, erfolgen.The first paragraph 42 is preferably stabilized so that bending stresses from soldering points between the sensor board 32 and the magnetic field sensor 16 are reduced. The stabilization of the first section can be achieved by increasing the thickness of the first section 42 or by a material connection with another component, for example the sensor holder 26th , especially with the receiving surface 30th , respectively.

Des Weiteren weist die Sensorplatine 32 einen flexiblen Abschnitt 44 auf, auf welchen ebenfalls Leiterbahnen aufgebracht sind, die elektrisch mit den Lötpads für den Magnetfeldsensor 16 verbunden sind. Der flexible Abschnitt 44 verläuft gebogen, so dass die elektrischen Leitungen zumindest abschnittsweise entlang der Hauptlängserstreckungsrichtung 27 geführt werden können.Furthermore, the sensor board 32 a flexible section 44 on which conductor tracks are also applied, which are electrically connected to the soldering pads for the magnetic field sensor 16 are connected. The flexible section 44 runs bent so that the electrical lines at least in sections along the main longitudinal direction 27 can be guided.

Vorzugsweise weist die Sensorplatine 32 einen zweiten starren Abschnitt 46 auf, welcher durch den flexiblen Abschnitt 44 mit dem ersten Abschnitt 42 verbunden ist. Der zweite starre Abschnitt 46 liegt an der Führungsfläche 36 des Schaftes 28 an. Entsprechend sind auch die Ausnehmungen 40 in dem zweiten starren Abschnitt 46 ausgebildet.The sensor board preferably has 32 a second rigid section 46 on which through the flexible section 44 with the first section 42 connected is. The second rigid section 46 lies on the guide surface 36 of the shaft 28 at. The recesses are also corresponding 40 in the second rigid section 46 educated.

Der zweite starre Abschnitt 46 verläuft im Wesentlichen senkrecht zu dem ersten Abschnitt 42. Der zweite starre Abschnitt 46 kann somit die elektrische Verbindung zwischen der Sensoraufnahme 26 und dem Abschlussabschnitt 24 des Magnetfeldsensorträgers 18 bewirken.The second rigid section 46 runs essentially perpendicular to the first section 42 . The second rigid section 46 can thus establish the electrical connection between the sensor mount 26th and the final section 24 of the magnetic field sensor carrier 18th cause.

Der flexible Abschnitt 44 bewirkt eine Umsetzung zwischen den in unterschiedlichen Ebenen zueinander verlaufenden beiden Abschnitten 42, 46 der Sensorplatine 32. Somit ist es möglich, den Magnetfeldsensor 16 in der benötigten Orientierung innerhalb des ringförmigen Magnetelements 12 anzuordnen und gleichzeitig eine in radialer Richtung platzsparende Konstruktion zu ermöglichen.The flexible section 44 causes a conversion between the two sections, which run in different levels to each other 42 , 46 the sensor board 32 . Thus it is possible to use the magnetic field sensor 16 in the required orientation within the annular magnetic element 12 to be arranged and at the same time to enable a space-saving construction in the radial direction.

Der Abschlussabschnitt 24 weist einen Stecker zum Anschließen an einen kabelbaum auf. Die elektrische Kontaktierung zwischen dem Stecker mit der Sensorplatine 32, insbesondere dem zweiten starren Abschnitt 46 der Sensorplatine 32 kann durch eine Lötverbindung, eine Steckverbindung oder Krimverbindung ermöglicht sein.The final section 24 has a plug for connection to a wiring harness. The electrical contact between the connector and the sensor board 32 , especially the second rigid section 46 the sensor board 32 can be made possible by a soldered connection, a plug connection or a Krim connection.

Ergänzend hierzu ist der Stecker separat zu dem Abschlussabschnitt 24 ausgebildet. Erfindungsgemäß erstreckt sich dann die Sensorplatine 32 durch den Abschlussabschnitt 24 hindurch, so dass der Stecker zu dem Abschlussabschnitt 24 einen Abstand aufweist und die Sensorplatine die elektrische Verbindung zwischen dem Stecker und dem Magnetfeldsensor 16 ermöglichen kann. Besonders bevorzugt erstreckt sie der flexible Abschnitt 44 oder ein weiterer flexibler Abschnitt der Sensorplatine 32 durch den Abschlussabschnitt 24 hindurch.In addition to this, the plug is separate from the terminating section 24 educated. According to the invention, the sensor board then extends 32 through the final section 24 through so that the plug to the terminating section 24 has a distance and the sensor board provides the electrical connection between the plug and the magnetic field sensor 16 can enable. The flexible section particularly preferably extends it 44 or another flexible section of the sensor board 32 through the final section 24 through.

Die Sensorplatine 32 ist beispielsweise eine Doppellagenplatine, wobei die Lötpads für den Magnetfeldsensor 16 auf einer ersten Lage des ersten Abschnitts 42 angeordnet sind. Die Leiterbahnen des flexiblen Abschnitts 44 sind dann beispielsweise auf einer zweiten Ebene der Sensorplatine 32 angeordnet. Auf dem ersten Abschnitt 42 sind die Leiterbahnen des flexiblen Abschnitts 44 mit den Lötpads für den Magnetfeldsensor 16 verbunden.The sensor board 32 is for example a double-layer board, with the soldering pads for the magnetic field sensor 16 on a first layer of the first section 42 are arranged. The conductor tracks of the flexible section 44 are then, for example, on a second level of the sensor board 32 arranged. On the first section 42 are the conductor tracks of the flexible section 44 with the soldering pads for the magnetic field sensor 16 connected.

Es versteht sich, dass Einzellagenplatinen als Sensorplatine 32 verwendet werden können.It goes without saying that single-layer boards are used as sensor boards 32 can be used.

Auf der dem Magnetfeldsensor 16 abgewandten Seite des ersten Abschnitts 42 der Sensorplatine 32 ist der flexible Abschnitt 44 nicht bis zum radial äußeren Rand des ersten Abschnitts 42 befestigt. Dadurch kann sich der flexible Abschnitt 44 radial weiter innen von dem ersten Abschnitt 42 ablösen, so dass die notwendige Winkelumsetzung mit Hilfe des flexiblen Abschnitts 44 möglich ist, ohne zusätzlich radialen Bauraum zu benötigen.On the magnetic field sensor 16 facing away from the first section 42 the sensor board 32 is the flexible section 44 not up to the radially outer edge of the first section 42 attached. This allows the flexible section 44 radially further inward from the first section 42 detach it, making the necessary angular conversion with the help of the flexible section 44 is possible without requiring additional radial installation space.

Eine in den 7 bis 9 dargestellte zweite Ausführungsform der Drehwinkelmesseinrichtung 10 unterscheidet sich von der in den 1 bis 6 dargestellten ersten Ausführungsform der Drehwinkelmesseinrichtung 10 dadurch, dass kein zweiter starrer Abschnitt 46 vorgesehen ist. Stattdessen wird der flexible Abschnitt 44 von der Sensoraufnahme 26 bis zu dem Abschlussabschnitt 24 oder durch diesen hindurch geführt. Entsprechend sind dann auch die Ausnehmungen 40 in der Sensorplatine 32 in dem flexiblen Abschnitt 44 ausgebildet. Der flexible Abschnitt 44 wird dadurch durch die Zapfen 38 in der Position gehalten.One in the 7th to 9 illustrated second embodiment of the rotation angle measuring device 10 differs from that in the 1 to 6th illustrated first embodiment of the rotation angle measuring device 10 in that no second rigid section 46 is provided. Instead, it uses the flexible section 44 from the sensor mount 26th until the final section 24 or passed through it. The recesses are then also corresponding 40 in the sensor board 32 in the flexible section 44 educated. The flexible section 44 is thereby through the tenons 38 held in position.

Im Übrigen stimmt die in den 7 bis 9 dargestellte zweite Ausführungsform der Drehwinkelmesseinrichtung 10 mit der in den 1 bis 6 dargestellten ersten Ausführungsform hinsichtlich Aufbau und Funktion überein, auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.Incidentally, it is correct in the 7th to 9 illustrated second embodiment of the rotation angle measuring device 10 with the in the 1 to 6th first embodiment shown in terms of structure and function, reference is made to the above description.

Bei nicht dargestellten Varianten der ersten und der zweiten Ausführungsform der Drehwinkelmesseinrichtung 10 kann an der Sensoraufnahme 26 zur Befestigung der Sensorplatine 32 statt eines Rastelements 34 eine Klebeverbindung vorgesehen sein. Alternativ oder ergänzend kann auch eine Führungsnut vorgesehen sein, in welche der erste Abschnitt 42 der Sensorplatine 32 eingeschoben werden kann. Schließlich ist es auch möglich, dass der erste Abschnitt 42 zumindest teilweise von dem Material des Gehäuses 11 umschlossen wird. Dies kann beispielsweise erreicht werden, wenn das Gehäuse 11 durch Kunststoffspritzguss hergestellt wird. Dadurch kann der erste Abschnitt 42 umspritzt werden, so dass der erste Abschnitt 42 zumindest teilweise von dem Material des Gehäuses umschlossen ist.In the case of variants of the first and the second embodiment of the rotation angle measuring device, which are not shown 10 can be attached to the sensor mount 26th for fastening the sensor board 32 instead of a locking element 34 an adhesive connection can be provided. Alternatively or in addition, a guide groove can also be provided into which the first section 42 the sensor board 32 can be inserted. Finally, it is also possible that the first section 42 at least partially from the material of the housing 11 is enclosed. This can be achieved, for example, when the housing 11 is made by plastic injection molding. This allows the first section 42 overmolded so that the first section 42 is at least partially enclosed by the material of the housing.

Im Übrigen stimmen die nicht dargestellten Varianten der ersten und der zweiten Ausführungsform der Drehwinkelmesseinrichtung 10 hinsichtlich Aufbau und Funktion mit der ersten und der zweiten Ausführungsform der Drehwinkelmesseinrichtung 10 überein, auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.Otherwise, the non-illustrated variants of the first and second embodiment of the rotation angle measuring device are correct 10 in terms of structure and function with the first and the second embodiment of the rotation angle measuring device 10 in this respect, reference is made to the above description.

Claims (15)

Drehwinkelmesseinrichtung (10) zur Messung einer Rotation einer Welle (14) um eine Rotationsachse (22), - mit einem Magnetelement (12), das in einem Messraum (20) ein Magnetfeld erzeugt, wobei das Magnetelement (12) drehfest mit der Welle (14) gekoppelt ist, - mit einem Magnetfeldsensor (16), der einen Magnetfeldwinkel in einer Messebene bestimmen kann und der in dem Messraum (20) angeordnet ist, und - mit einem Magnetfeldsensorträger (18), an welchem der Magnetfeldsensor (16) gehalten ist und der eine Hauptlängserstreckungsrichtung (27) aufweist, - wobei der Magnetfeldsensor (16) derart angeordnet ist, dass die Messebene im Wesentlichen senkrecht zu der Rotationsachse (22) der Welle (14) verläuft, - wobei der Magnetfeldsensorträger (18) eine Sensorplatine (32) aufweist, die einen ersten Abschnitt (42) aufweist, auf welchem der Magnetfeldsensor (16) befestigt und elektrisch kontaktiert ist, - wobei die Sensorplatine (32) einen flexiblen Abschnitt (44) aufweist, der sich an den ersten Abschnitt (42) der Sensorplatine (32) anschließt, - wobei der Magnetfeldsensorträger (18) eine Sensoraufnahme (26) aufweist, die an einem in der Hauptlängserstreckungsrichtung (27) liegenden Ende des Magnetfeldsensorträgers (18) angeordnet ist, und - wobei der erste Abschnitt (42) der Sensorplatine (32) an der Sensoraufnahme (26) gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetfeldsensorträger (18) einen Abschlussabschnitt (24) aufweist, wobei die Sensorplatine (32) sich durch den Abschlussabschnitt (24) hindurch in einen abgesetzten, über die Sensorplatine (32) mit dem Magnetfeldsensor (16) elektrisch verbundenen Stecker erstreckt.Angle of rotation measuring device (10) for measuring a rotation of a shaft (14) about an axis of rotation (22), - with a magnetic element (12) which generates a magnetic field in a measuring space (20), the magnetic element (12) being rotationally fixed to the shaft 14) is coupled, - with a magnetic field sensor (16) which can determine a magnetic field angle in a measuring plane and which is arranged in the measuring space (20), and - with a magnetic field sensor carrier (18) on which the magnetic field sensor (16) is held and which has a main longitudinal direction (27), - the magnetic field sensor (16) being arranged such that the measuring plane runs essentially perpendicular to the axis of rotation (22) of the shaft (14), - the magnetic field sensor carrier (18) has a sensor board (32) ), which has a first section (42) on which the magnetic field sensor (16) is fastened and electrically contacted, - wherein the sensor board (32) has a flexible section (44) which is attached to the first A. section (42) of the sensor board (32), - the magnetic field sensor carrier (18) having a sensor receptacle (26) which is arranged at an end of the magnetic field sensor carrier (18) lying in the main longitudinal direction (27), and - the first section (42) of the sensor board (32) is held on the sensor receptacle (26), characterized in that the magnetic field sensor carrier (18) has a terminating section (24), the sensor board (32) extending through the terminating section (24) into an offset , extends over the sensor board (32) with the magnetic field sensor (16) electrically connected plug. Drehwinkelmesseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Abschnitt (42) stabilisiert ist, so dass der erste Abschnitt (42) eine höhere Steifigkeit aufweist als der flexible Abschnitt (44), wobei der erste Abschnitt durch eine größere Dicke gegenüber der Dicke des flexiblen Abschnitts (44) oder durch stoffschlüssige Verbindung mit der Sensoraufnahme (26) stabilisiert ist.Rotation angle measuring device according to Claim 1 , characterized in that the first section (42) is stabilized, so that the first section (42) has a higher rigidity than the flexible section (44), the first section being more thick than the thickness of the flexible section (44) ) or is stabilized by a material connection with the sensor mount (26). Drehwinkelmesseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich der flexible Abschnitt (44) der Sensorplatine (32) zumindest abschnittsweise in Richtung der Hauptlängserstreckungsrichtung (27) des Magnetfeldsensorträgers (18) erstreckt.Rotation angle measuring device according to Claim 1 or 2 , characterized in that the flexible section (44) of the sensor board (32) extends at least in sections in the direction of the main longitudinal extension direction (27) of the magnetic field sensor carrier (18). Drehwinkelmesseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoraufnahme (26) eine Aufnahmefläche (30) aufweist, die im Wesentlichen senkrecht zu der Hauptlängserstreckungsrichtung (27) des Magnetfeldsensorträgers (18) ausgebildet ist.Rotation angle measuring device according to one of the Claims 1 to 3 , characterized in that the sensor receptacle (26) has a receptacle surface (30) which is formed substantially perpendicular to the main longitudinal direction (27) of the magnetic field sensor carrier (18). Drehwinkelmesseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoraufnahme (26) ein Rastelement (34) aufweist, das mit dem ersten Abschnitt (42) der Sensorplatine (32) zusammenwirkt und den ersten Abschnitt (42) der Sensorplatine (32) formschlüssig an der Aufnahmefläche (30) hält.Rotation angle measuring device according to one of the Claims 1 to 4th , characterized in that the sensor receptacle (26) has a latching element (34) which interacts with the first section (42) of the sensor board (32) and the first section (42) of the sensor board (32) positively on the receiving surface (30) holds. Drehwinkelmesseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Abschnitt (42) der Sensorplatine (32) an der Sensoraufnahme (26) stoffschlüssig gehalten ist.Rotation angle measuring device according to one of the Claims 1 to 5 , characterized in that the first section (42) of the sensor board (32) is held firmly on the sensor receptacle (26). Drehwinkelmesseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetelement (12) ringförmig ausgebildet ist und den Messraum (20) umschließt.Rotation angle measuring device according to one of the Claims 1 to 6th , characterized in that the magnetic element (12) is annular and encloses the measuring space (20). Drehwinkelmesseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (14) eine Hohlwelle (14) ist, dass das Magnetelement (12) in der Hohlwelle (14) angeordnet ist, und dass der Magnetfeldsensorträger (18) derart angeordnet ist, dass der Magnetfeldsensorträger (18) in die Hohlwelle (14) ragt.Rotation angle measuring device according to one of the Claims 1 to 7th , characterized in that the shaft (14) is a hollow shaft (14), that the magnetic element (12) is arranged in the hollow shaft (14), and that the magnetic field sensor carrier (18) is arranged such that the magnetic field sensor carrier (18) is in the hollow shaft (14) protrudes. Drehwinkelmesseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetfeldsensorträger (18) einen Schaft (28) aufweist, der sich von der Sensoraufnahme (26) bis zu dem Abschlussabschnitt (24) erstreckt, und dass der Schaft (28) eine Führungsfläche (36) für die Sensorplatine (32) aufweist, an welcher die Sensorplatine (32) zumindest teilweise anliegt.Rotation angle measuring device according to one of the Claims 1 to 8th , characterized in that the magnetic field sensor carrier (18) has a shaft (28) which extends from the sensor receptacle (26) to the terminating section (24), and that the shaft (28) has a guide surface (36) for the sensor board ( 32) on which the sensor board (32) at least partially rests. Drehwinkelmesseinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorplatine (32) einen zweiten starren Abschnitt (46) aufweist, der an der Führungsfläche (36) anliegt, oder dass der flexible Abschnitt (44) der Sensorplatine (32) zumindest teilweise an der Führungsfläche (36) anliegt.Rotation angle measuring device according to Claim 9 , characterized in that the sensor board (32) has a second rigid section (46) which rests on the guide surface (36), or that the flexible section (44) of the sensor board (32) at least partially rests on the guide surface (36) . Drehwinkelmesseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetfeldsensorträger (18) eine Zugentlastungseinrichtung aufweist.Rotation angle measuring device according to one of the Claims 1 to 10 , characterized in that the magnetic field sensor carrier (18) has a strain relief device. Drehwinkelmesseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehwinkelmesseinrichtung (10) ein Gehäuse (11) aufweist, und dass der Magnetfeldsensorträger (18) in dem Gehäuse (11) angeordnet ist.Rotation angle measuring device according to one of the Claims 1 to 11 , characterized in that the rotation angle measuring device (10) has a housing (11), and that the magnetic field sensor carrier (18) is arranged in the housing (11). Drehwinkelmesseinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Abschnitt (42) der Sensorplatine (26) zumindest teilweise von dem Material des Gehäuses (11) umschlossen ist.Rotation angle measuring device according to Claim 12 , characterized in that the first section (42) of the sensor board (26) is at least partially enclosed by the material of the housing (11). Drehwinkelmesseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetfeldsensor (16) zwei redundante Magnetsensoreinheiten aufweist, die in einem gemeinsamen IC-Gehäuse angeordnet sind.Rotation angle measuring device according to one of the Claims 1 to 13th , characterized in that the magnetic field sensor (16) has two redundant magnetic sensor units which are arranged in a common IC housing. Elektromotor mit einer Drehwinkelmesseinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei das Magnetelement (12) drehfest mit einer Welle (14) des Elektromotors gekoppelt ist.Electric motor with a rotation angle measuring device (10) according to one of the Claims 1 to 14th , wherein the magnetic element (12) is rotatably coupled to a shaft (14) of the electric motor.
DE102017212039.8A 2017-07-13 2017-07-13 Rotation angle measuring device Active DE102017212039B4 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017212039.8A DE102017212039B4 (en) 2017-07-13 2017-07-13 Rotation angle measuring device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017212039.8A DE102017212039B4 (en) 2017-07-13 2017-07-13 Rotation angle measuring device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102017212039A1 DE102017212039A1 (en) 2019-01-17
DE102017212039B4 true DE102017212039B4 (en) 2021-01-21

Family

ID=64745230

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102017212039.8A Active DE102017212039B4 (en) 2017-07-13 2017-07-13 Rotation angle measuring device

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102017212039B4 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102019122046A1 (en) * 2019-08-16 2021-02-18 Infineon Technologies Ag DEVICE FOR MEASURING THE ANGLE POSITION OF A SHAFT
DE102020202519A1 (en) * 2020-02-27 2021-09-02 Thyssenkrupp Ag Ring magnet for rotating shaft
FR3116896B1 (en) * 2020-11-27 2022-11-18 Ntn Snr Roulements Sensor capable of detecting the magnetic field of an air gap remote encoder

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007018758A1 (en) * 2007-01-08 2008-07-10 Asm Automation Sensorik Messtechnik Gmbh angle sensor
DE102008053036A1 (en) * 2008-08-08 2010-02-11 Brose Fahrzeugteile Gmbh & Co. Kg, Hallstadt Drive assembly for the motorized adjustment of an adjusting element in a motor vehicle
WO2010038103A1 (en) * 2008-10-03 2010-04-08 Aktiebolaget Skf Detection assembly and pin for a joint between two pivoting parts
US20110080162A1 (en) * 2009-10-06 2011-04-07 Asm Automation Sensorik Messtechnik Gmbh Assembly for detecting more than one rotation through a position encoder magnet
US20170052038A1 (en) * 2014-09-02 2017-02-23 Infineon Technologies Ag Shaft-integrated angle sensing device

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007018758A1 (en) * 2007-01-08 2008-07-10 Asm Automation Sensorik Messtechnik Gmbh angle sensor
DE102008053036A1 (en) * 2008-08-08 2010-02-11 Brose Fahrzeugteile Gmbh & Co. Kg, Hallstadt Drive assembly for the motorized adjustment of an adjusting element in a motor vehicle
WO2010038103A1 (en) * 2008-10-03 2010-04-08 Aktiebolaget Skf Detection assembly and pin for a joint between two pivoting parts
US20110080162A1 (en) * 2009-10-06 2011-04-07 Asm Automation Sensorik Messtechnik Gmbh Assembly for detecting more than one rotation through a position encoder magnet
US20170052038A1 (en) * 2014-09-02 2017-02-23 Infineon Technologies Ag Shaft-integrated angle sensing device

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
CONTAG: Rigid-flex printed circuits – Product information. [01.12.2008].URL: http://www.contag.eu/uploads/pi_ti/rigid_flex_printed_circuits_e.pdf[abgerufen am 21.12.2017] *
WÜRTH ELEKTRONIK: Starrflex Design Guide. Teil 1. [Mai 2012].URL: http://www.we-online.com/web/de/index.php/show/media/04_leiterplatte/2012_2/3d_2/design_rules_neu_/110502_DesignGuide_starrflex.pdf[abgerufen am 21.12.2017] *
WÜRTH ELEKTRONIK: Starrflex Design Guide. Teil 1. [Mai 2012].URL: http://www.we-online.com/web/de/index.php/show/media/04_leiterplatte/2012_2/3d_2/design_rules_neu_/110502_DesignGuide_starrflex.pdf[abgerufen am 21.12.2017]

Also Published As

Publication number Publication date
DE102017212039A1 (en) 2019-01-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102017212039B4 (en) Rotation angle measuring device
EP2870053B1 (en) Angular position sensor
EP2870054B1 (en) Angular position sensor
WO2006100143A1 (en) Magnetic field sensor
DE102013222534A1 (en) electric machine
EP3683551B1 (en) Sampling unit for an angle measuring device
EP2762839B1 (en) Adapter device with a mechanical interface for a measuring device housing
WO2010072359A1 (en) Kit for an electric motor having a rotary encoder
DE102006056461A1 (en) encoders
EP2631608B1 (en) Rotary encoder
DE19916958A1 (en) Drive control assembly for vehicle, has guide rail of electronic control unit coupled to counter guide such that counter guide and guide rail extends along width of electronic control unit
EP2326921B1 (en) Rotary transducer and series of rotary transducers
DE19913262A1 (en) Angle measuring equipment for measuring rotations of shaft or as rotation shaft encoders has part of connecting cable fastened by holder on housing while holder may release tension of connecting cable
EP2088399A2 (en) Angle measuring device
EP1450135A1 (en) Inductive sensor and rotary encoder using the same
DE102020214483A1 (en) Torque and angle sensor
EP3683552B1 (en) Sampling unit for an angle measuring device
DE102005050016A1 (en) Multi-turn shaft encoder used in machine tools and industrial robots for measuring angle positions comprises a fixing element fixed to a support element
DE102006036746A1 (en) Position measuring device and method for mounting a position measuring device
DE102010009498B4 (en) Rotary sensor
EP3295523B1 (en) Plug connector structure for electronic printed circuit boards
EP0035700A1 (en) Digital electronic angle measurement device
DE19944909A1 (en) Electrical connection unit for electrically driven system, esp. positional measurement system, has first and second electrical contacts connected together in pairs
DE102019111846B4 (en) Torque sensor assembly, torque sensor device and vehicle
DE102018111216B3 (en) Circuit arrangement for current measurement in a power semiconductor group and power semiconductor module hereby

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final