DE102018202721A1 - Drehwinkelmesseinrichtung zur Messung einer Rotation einer Welle - Google Patents

Drehwinkelmesseinrichtung zur Messung einer Rotation einer Welle Download PDF

Info

Publication number
DE102018202721A1
DE102018202721A1 DE102018202721.8A DE102018202721A DE102018202721A1 DE 102018202721 A1 DE102018202721 A1 DE 102018202721A1 DE 102018202721 A DE102018202721 A DE 102018202721A DE 102018202721 A1 DE102018202721 A1 DE 102018202721A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
magnetic field
field sensor
measuring device
angle
base portion
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.)
Pending
Application number
DE102018202721.8A
Other languages
English (en)
Inventor
Claus Stoll
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 DE102018202721.8A priority Critical patent/DE102018202721A1/de
Publication of DE102018202721A1 publication Critical patent/DE102018202721A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • G01B7/30Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Drehwinkelmesseinrichtung (10) zur Messung einer Rotation einer Welle (14) um eine Rotationsachse (23), mit einem Magnetelement (12), das in einem Messraum (20) ein Magnetfeld erzeugt, wobei das Magnetelement (12) drehfest mit der Welle (14) gekoppelt ist, mit einer Sensoreinheit (15), die einen Magnetfeldsensor (16) aufweist, der einen Magnetfeldwinkel in einer Messebene (21) bestimmen kann und der in dem Messraum (20) angeordnet ist, und wobei die Sensoreinheit (15) einen Basisabschnitt (24) und einen Magnetfeldsensorträger (18) aufweist, wobei der Magnetfeldsensorträger (18) sich von dem Basisabschnitt (24) aus in Richtung einer Hauptlängserstreckungsrichtung (26) in den Messraum (20) hinein erstreckt, und wobei an dem Magnetfeldsensorträger (18) der Magnetfeldsensor (16) gehalten ist.
Um die mögliche Einsatztemperatur zu erhöhen, wird vorgeschlagen, dass der Magnetfeldsensorträger (18) ein Wärmeleitelement (32) umfasst, das sich von dem Basisabschnitt (24) aus in der Hauptlängserstreckungsrichtung (26) des Magnetfeldsensorträgers (18) erstreckt, und dass das Wärmeleitelement (32) ein Material aufweist, das eine Wärmeleitfähigkeit aufweist, die größer ist als 50 W/mK und dass der Basisabschnitt (24) ein Material aufweist, das eine Wärmeleitfähigkeit aufweist, die größer ist als 50 W/mK.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Drehwinkelmesseinrichtung zur Messung einer Rotation einer Welle um eine Rotationsachse gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Solche Drehwinkelmesseinrichtungen weisen üblicherweise ein Magnetelement, das in einem Messraum ein Magnetfeld erzeugt, auf, wobei das Magnetelement drehfest mit der Welle gekoppelt ist. Dadurch rotiert das derart erzeugte Magnetfeld synchron mit der Rotation der Welle. Ferner weisen solche Drehwinkelmesseinrichtungen üblicherweise eine Sensoreinrichtung auf, die einen Magnetfeldsensor aufweist, der einen Magnetfeldwinkel in einer Messebene bestimmen kann und der in dem Messraum angeordnet ist. Dadurch kann durch den Magnetfeldsensor die Lage des Magnetfeldes bestimmt werden, welche einen Rückschluss auf die Rotationslage der Welle zulässt. Dabei ist üblicherweise vorgesehen, dass die Sensoreinheit einen Basisabschnitt und einen Magnetfeldsensorträger aufweist, der sich von dem Basisabschnitt aus in Richtung einer Haupterstreckungsrichtung in den Messraum hinein erstreckt und an dem der Magnetfeldsensor gehalten ist. Dadurch kann der Magnetfeldsensor derart in dem Messraum angeordnet werden, dass die Messung der Richtung des Magnetfeldes ermöglicht ist. Dies führt allerdings dazu, dass der Magnetfeldsensorträger langgestreckt ist, so dass eine Wärmeabfuhr von dem Magnetfeldsensor über den Magnetfeldsensorträger schlecht ist. In Kombination mit hohen Temperaturen in dem Messraum kann dies zu Überhitzung und damit beschleunigte Alterung des Magnetfeldsensors führen.
  • Je nach Anwendung kann erforderlich sein, dass die Sensoreinheit Temperaturen von bis zu 180°C in dem Messraum verkraften muss. Daher kann eine ausreichende Wärmeabfuhr vom Magnetfeldsensor aus zu einer Umgebung notwendig werden, auch wenn der Magnetfeldsensor selbst nur wenig Verlustwärme erzeugt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte oder zumindest andere Ausführungsform einer Drehwinkelmesseinrichtung bereitzustellen, die sich insbesondere durch eine höhere mögliche Einsatztemperatur auszeichnet.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Die Erfindung basiert auf der Grundidee, in den Magnetfeldsensorträger ein Wärmeleitelement zu integrieren, über welches Wärme von dem Magnetfeldsensor abgeführt werden kann. Erfindungsgemäß ist daher vorgesehen, dass der Magnetfeldsensorträger ein Wärmeleitelement umfasst, das sich von dem Basisabschnitt aus in der Hauptlängserstreckungsrichtung des Magnetfeldsensorträgers erstreckt, und dass das Wärmeleitelement ein Material aufweist bzw. aus einem Material besteht, das eine Wärmeleitfähigkeit aufweist, die größer ist als 50 W/mK, und dass der Basisabschnitt ein Material aufweist bzw. aus einem Material besteht, das eine Wärmeleitfähigkeit aufweist, die größer ist als 50 W/mK. Eine Wärmeleitfähigkeit von mehr als 50 W/mK ist größer als die Wärmeleitfähigkeit üblicher Kunststoffe, so dass eine erhöhte Wärmeableitung von dem Magnetfeldsensor zu dem Basisabschnitt möglich ist. Der Basisabschnitt kann dann die Wärme an eine Umgebung abgeben.
  • Eine günstige Möglichkeit sieht vor, dass der Basisabschnitt und das Wärmeleitelement materialeinheitlich einstückig miteinander ausgebildet sind. Dadurch ist eine besonders gute Wärmeübertragung zwischen dem Wärmeleitelement und dem Basisabschnitt gegeben, da keine Stoffunterbrechungen zwischen den beiden Elementen vorhanden sind. Somit kann die über das Wärmeleitelement abgeführte Wärme aus dem Magnetfeldsensor besonders gut an den Basisabschnitt abgegeben werden, über welchen wiederum die Wärme an die Umgebung abgegeben werden kann.
  • Eine weitere günstige Möglichkeit sieht vor, dass der Basisabschnitt und das Wärmeleitelement durch Spritzguss hergestellt sind. Spritzgussverfahren sind günstige Herstellungsverfahren, die bei Massenfertigung einen günstigen Stückpreis ermöglichen. Besonders bevorzugt wird ein Zinkspritzguss verwendet. Durch die Verwendung von Zink ist eine hohe Wärmeleitfähigkeit des Materials gegeben, so dass sowohl der Basisabschnitt und das Wärmeleitelement einstückig materialeinheitlich miteinander ausgebildet sind und zusätzlich eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweisen.
  • Eine vorteilhafte Lösung sieht vor, dass der Magnetfeldsensorträger eine Sensoraufnahme aufweist, die an einem in der Hauptlängserstreckungsrichtung liegenden Ende des Magnetfeldsensorträgers angeordnet ist. Dadurch liegt die Sensoraufnahme innerhalb des Messraums, so dass der Magnetfeldsensor besonders günstig in dem Messraum angeordnet werden kann. Insbesondere kann somit der Magnetfeldsensor durch eine axiale Öffnung einer Hohlwelle in den Messraum eingeführt wird.
  • Eine weitere vorteilhafte Lösung sieht vor, dass die Verbindung zwischen dem Magnetfeldsensor und der Sensoraufnahme direkt oder über eine Sensorplatine erfolgt. Im Falle einer direkten Verbindung wird das IC-Gehäuse des Magnetfeldsensors direkt mit der Sensoraufnahme verbunden. Im Falle der Verbindung über die Sensorplatine wird die Sensorplatine mit der Sensoraufnahme verbunden.
  • Diese Verbindung zwischen dem Sensor und der Sensoraufnahme kann beispielsweise durch Klebung mit einem Wärmeleitkleber erfolgen. Solche Wärmeleitkleber können beispielsweise Partikel aus gut wärmeleitfähigem Material wie Silber oder Carbon aufweisen. Ferner sind auch Wärmeleitkleber mit isolierenden aber wärmeleitfähigen Partikeln aus Keramiken, wie beispielsweise Aluminiumnitrit möglich.
  • Eine weitere besonders vorteilhafte Lösung sieht vor, dass die Sensoraufnahme an dem Wärmeleitelement ausgebildet ist. Dadurch ist eine besonders gute Wärmeübertragung zwischen dem Sensor und dem Wärmeleitelement möglich, so dass die Wärme aus dem Magnetfeldsensor besonders gut abgeführt werden kann.
  • Eine weitere besonders günstige Lösung sieht vor, dass der Magnetfeldsensorträger einen Endabschnitt aufweist, welcher an dem Wärmeleitelement angeordnet ist und an welchem die Sensoraufnahme ausgebildet ist. Dadurch kann ein Abstand zwischen dem Magnetfeldsensor und Metall vergrößert werden, so dass durch in dem Metall auftretende Wirbelströme die Messung weniger stark beeinflusst wird. Beispielsweise kann der Endabschnitt aus einem elektrisch isolierenden Material hergestellt sein, beispielsweise Keramiken wie Aluminiumnitrit, die eine Wärmeleitfähigkeit von über 200 W/mK aufweisen können.
  • Eine zweckmäßige Variante sieht vor, dass das Wärmeleitelement einen zylindrischen oder prismatischen Körper aufweist. Solche Körper weisen eine langgestreckte Form auf, so dass der Magnetfeldsensor ausreichend weit in den Messraum eingeführt und dort gehalten werden kann.
  • Eine weitere zweckmäßige Variante sieht vor, dass das Wärmeleitelement an einer ersten Seite des Basisabschnittes angeordnet ist, und dass der Basisabschnitt an einer zweiten Seite, die der ersten Seite gegenüberliegt, eine Kühlfläche aufweist, über welche der Basisabschnitt Wärme an die Umgebung abgeben kann. Durch die an dem Basisabschnitt ausgebildete Kühlfläche wird eine besonders gute Wärmeabfuhr möglich, so dass insgesamt die Wärmeabfuhr vom Magnetfeldsensor aus verbessert wird. Dies führt zu einer Reduktion der an dem Magnetfeldsensor auftretenden Temperaturen.
  • Eine vorteilhafte Möglichkeit sieht vor, dass die Sensoreinheit eine Hülse aufweist, die den Magnetfeldsensorträger zumindest radial umschließt, dass die Hülse ein Material aufweist, das eine Wärmeleitfähigkeit aufweist, die kleiner als 5 W/mK ist. Die Hülse bewirkt somit eine thermische Isolierung der Sensoreinheit gegenüber dem Messraum. Dadurch kann der Wärmeeintrag vom Messraum in die Sensoreinheit reduziert werden. In Verbindung mit der guten Wärmeableitung vom Sensorelement über das Wärmeleitelement und dem Basisabschnitt an die Umgebung kann somit eine Reduktion der Betriebstemperatur des Magnetfeldsensors erreicht werden. Darüber hinaus kann diese Hülse als Form für eine Vergussmasse dienen, in welche zumindest der Magnetfeldsensor eingebettet werden kann. Eine solche Hülse kann beispielsweise Kunststoff aufweisen. Daher kann eine solche Hülse besonders günstig hergestellt werden.
  • Eine weitere besonders vorteilhafte Möglichkeit sieht vor, dass die Hülse schwimmend an dem Basisabschnitt befestigt ist. Die schwimmende Lagerung der Hülse an dem Basisabschnitt ermöglicht einen Ausgleich unterschiedlicher thermischer Ausdehnungen, die durch Materialien mit unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffzienten verursacht werden. Insbesondere kann die unterschiedliche Wärmeausdehnung des vorzugsweise aus Metall hergestellten Wärmeleiterelements und der vorzugsweise aus Kunststoff hergestellten Hülse ausgeglichen werden.
  • Eine zweckmäßige Lösung sieht vor, dass die Sensoreinheit mehrere, beispielsweise drei, Quetschrippen aufweist, die einstückig an dem Basisabschnitt ausgebildet sind, und dass die Hülse auf die Quetschrippen aufgesteckt ist. Die Verbindung zwischen der Hülse und dem Basisabschnitt über die Quetschrippen ermöglicht eine in axialer Richtung schwimmende Lagerung der Hülse. Auch in radialer Richtung kann durch die Quetschrippen eine Spannungsreduzierung erzielt werden, da sowohl die Quetschrippen elastisch sind, als auch die Quetschrippen lediglich linienförmige Anlageflächen an der Hülse darstellen.
  • Eine günstige Variante sieht vor, dass die Hülse an einem dem Basisabschnitt abgewandten Ende offen ist. Dadurch kann ein zusätzlicher Spannungsausgleich erzielt werden. Eine eventuell vorhandene elastische Vergussmasse kann sich dann durch das offene Ende hinaus in den Messraum hinein ausdehnen und somit einen Spannungsausgleich bewirken.
  • Eine weitere zweckmäßige Möglichkeit sieht vor, dass die Hülse an einem dem Basisabschnitt abgewandten Ende mit einem Deckel verschlossen ist. Dies erleichtert das Vergießen eines Hohlraums innerhalb der Hülse, so dass das Vergießen des Magnetfeldsensors erleichtert ist.
  • Eine weitere besonders zweckmäßige Möglichkeit sieht vor, dass der Magnetfeldsensor und zumindest teilweise der Magnetfeldsensorträger in eine Vergussmasse eingebettet sind, und dass die Vergussmasse ein Material aufweist, das elastischer ist als das Material der Hülle. Dadurch ermöglicht die Vergussmasse aufgrund der erhöhten Elastizität einen Spannungsausgleich zwischen der Hülse und dem Wärmeleitelement des Magnetfeldsensorträgers.
  • Eine vorteilhafte Variante sieht vor, dass das Material der Vergussmasse eine Elastizitätskonstante aufweist, die kleiner als 1 N/mm2 ist, vorzugsweise kleiner als 0,7 N/mm2. Solch niedrige Elastizitätsmodule erlauben einen besonders guten Spannungsausgleich.
  • Besonders vorteilhaft wird eine Vergussmasse verwendet, die Silikon aufweist. Solche auf Silikon basierten Vergussmassen weisen üblicherweise eine ausreichende Elastizität auf, so dass der notwendige Spannungsausgleich erzielt werden kann.
  • Eine weitere günstige Variante sieht vor, dass die Sensoreinheit eine Sensorplatine aufweist, die einen ersten Abschnitt aufweist, auf welchem der Magnetfeldsensorträger befestigt ist und elektrisch kontaktiert ist, dass die Sensorplatine einen flexiblen Abschnitt aufweist, der sich an den ersten Abschnitt der Sensorplatine anschließt. Der flexible Abschnitt der Sensorplatine ermöglicht die Kontaktierung bzw. das Nachaußenführen der elektrischen Signale des Magnetfeldsensors mit einer geringen Anzahl an Lötstellen. Dadurch können die Fertigungskosten reduziert werden.
  • Eine weitere günstige Variante sieht vor, dass der Magnetfeldsensor durch ein Stanzgitter kontaktiert ist. Dies ermöglicht ebenfalls eine Kontaktierung des Magnetfeldsensors, so dass die Signale des Magnetfeldsensors nach außen geführt werden können.
  • Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Magnetfeldsensor derart angeordnet ist, dass die Messebene im Wesentlichen senkrecht zu der Rotationsachse der Welle verläuft. Dadurch kann der Magnetfeldsensor die Rotationslage des Magnetfeldvektors und damit die rotatorische Lage der Welle messen.
  • Ferner ist es besonders günstig, wenn die Welle eine Hohlwelle ist, dass das Magnetelement in der Hohlwelle angeordnet ist, und dass der Magnetfeldsensorträger derart angeordnet ist, dass der Magnetfeldsensorträger in die Hohlwelle ragt. Insbesondere ist dann der Basisabschnitt der Sensoreinheit außerhalb der Hohlwelle und kann somit besonders gut die Wärme an die Umgebung abgeben.
  • Ferner sieht eine günstige Variante vor, dass der Basisabschnitt einen Stecker aufweist, mit welchem die Sensoreinheit elektrisch kontaktiert werden kann oder ist, oder dass die Sensorplatine sich durch den Basisabschnitt hindurch in einen abgesetzten, über die Sensorplatine verbundenen Stecker erstreckt.
  • Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
  • 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.
  • 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.
  • Es zeigen, jeweils schematisch
    • 1 eine Schnittdarstellung durch eine Drehwinkelmesseinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform,
    • 2 eine axiale Ansicht auf einen Basisabschnitt einer Sensoreinheit der Drehwinkelmesseinrichtung aus 1, und
    • 3 eine Schnittdarstellung durch eine Drehwinkelmesseinrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform.
  • Eine in den 1 bis 2 dargestellte erste Ausführungsform einer Drehwinkelmesseinrichtung 10 weist ein Magnetelement 12 auf, das drehfest an einer Welle 14, insbesondere einer Hohlwelle eines Synchronelektromotors, angeordnet ist und das ein Magnetfeld in einem Messraum 20 erzeugt. Ferner weist die Drehwinkelmesseinrichtung eine Sensoreinheit 15 mit einem Magnetfeldsensor 16 und einen Magnetfeldsensorträger 18, an welchem der Magnetfeldsensor 16 gehalten ist auf.
  • Das von dem Magnetelement 12 in dem Messraum 20 erzeugte Magnetfeld, kann durch den Magnetfeldsensor 16 detektiert werden kann. Das Magnetelement 12 kann einstückig oder mehrteilig ausgebildet sein. Vorzugsweise ist es allerdings 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.
  • 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.
  • Der Magnetfeldsensor 16 ist derart ausgebildet, dass er den Winkel des Magnetfeldes innerhalb einer Messebene 21 messen kann. Vorzugsweise ist der Magnetfeldsensor in einem IC-Gehäuse ausgebildet, wobei die Messebene 21 des Magnetfeldsensors 16 parallel zu einer Anschlussebene des ICs verläuft, in welcher die Anschlusspins des ICs liegen. Ein solcher Magnetfeldsensor 16 ist beispielsweise der TLE 5012 B der Firma Infineon.
  • Der Magnetfeldsensor 16 ist daher derart angeordnet, dass die Anschlussebene, und damit die Messebene 21, im Wesentlichen senkrecht zu einer Rotationsachse 23 der Welle 14 liegt.
  • Um eine radial möglichst platzsparende Ausbildung der Drehwinkelmesseinrichtung 10 zu erhalten, ist der Magnetfeldsensor 16 auf dem Magnetfeldsensorträger 18 angeordnet. Der Magnetfeldsensorträger 18 erstreckt sich von einem Basisabschnitt 24 der Sensoreinheit 15 aus in Richtung einer Hauptlängserstreckungsrichtung 26 des Magnetfeldsensorträgers 18. Dadurch kann der Magnetfeldsensorträger 18 in die Hohlwelle 14 und damit in das Magnetelement 12 und somit auch in den Messraum 20 greifen und somit den Magnetfeldsensor 16 in dem Messraum 20 positionieren. Der Magnetfeldsensorträger 18 weist also an einem in dem Messraum 20 liegenden Ende eine Sensoraufnahme 28 auf, an welchem der Magnetfeldsensor 16 angeordnet ist. Der Magnetfeldsensor 16 kann dabei entweder direkt an der Sensoraufnahme 28 anliegen oder alternativ über eine Anschlussplatine 30, an welcher der Magnetfeldsensor 16 angeordnet ist, anliegen.
  • Der Magnetfeldsensorträger 18 weist ein Wärmeleitelement 32 auf, das sich von dem Basisabschnitt 24 aus in Richtung der Hauptlängserstreckungsrichtung 26 des Magnetfeldsensorträgers 18 erstreckt. Das Wärmeleitelement 32 ist dabei materialeinheitlich einstückig mit dem Basisabschnitt 24 ausgebildet. Das Material des Wärmeleitelements 32 und des Basisabschnitts 24 weist eine Wärmeleitfähigkeit auf, die größer als 50 W/mK ist, vorzugsweise größer als 100 W/mK. Der Basisabschnitt 24 und das Wärmeleitelement 32 können in einem Zinkspritzgussverfahren hergestellt werden.
  • Das Wärmeleitelement 32 kann sich entweder bis zur Sensoraufnahme 28 erstrecken und somit im direkten Kontakt entweder mit dem Magnetfeldsensor 16 oder der Anschlussplatine 30 gelangen. Alternativ kann der Magnetfeldsensorträger 18 einen Endabschnitt aufweisen, der elektrisch isolierend ausgebildet ist, um induzierte Wirbelströme im Bereich des Magnetfeldsensors 16 zu reduzieren. Ein solcher Endabschnitt ist vorzugsweise aus wärmeleitfähigem Material, beispielsweise wärmeleitfähiger Keramik, wie Aluminiumnitrit (AIN), hergestellt.
  • Der Magnetfeldsensor 16 kann entweder durch eine stoffschlüssige Verbindung, beispielsweise durch Kleben, mit der Sensoraufnahme 28 des Magnetfeldsensorträgers 18 verbunden sein. Vorzugsweise wird dabei ein Wärmeleitkleber verwendet. Solche Wärmeleitkleber enthalten beispielsweise Partikel aus wärmeleitfähgem Material, wie Silber, Kohlenstoff oder verschiedene Keramiken. Alternativ kann der Magnetfeldsensor 16 oder die Anschlussplatine 30 auch gegen die Sensoraufnahme 28 des Magnetfeldsensorträgers 18 gepresst werden. Dabei kann eine Wärmeleitpaste zwischen dem Magnetfeldsensor 16 bzw. der Anschlussplatine 30 und der Sensoraufnahme 28 des Magnetfeldsensorträgers 18 angeordnet bzw. verwendet werden.
  • Schließlich ist eine Hülse 34 vorgesehen, welche den Magnetfeldsensor 16 und zumindest teilweise den Magnetfeldsensorträger 18 zumindest radial umschließt. Vorzugsweise ist allerdings der Magnetfeldsensor 16 auch in axialer Richtung durch einen Deckel 36 der Hülse 34 abgedeckt.
  • Die Hülse 34 weist ein Material auf, das eine Wärmeleitfähigkeit aufweist, die kleiner als 5 W/mK beträgt. Solche Wärmeleitfähigkeiten werden üblicherweise von den meisten Kunststoffen erfüllt. Dadurch ist eine Wärmeisolation gegenüber dem Messraum 20 gegeben. Die Hülse 34 kann beispielsweise durch Kunststoffspritzguss hergestellt werden.
  • Der von der Hülse 34 umschlossene Raum wird vorzugsweise durch eine Vergussmasse 38 aufgefüllt. Dadurch wird die Lage des Magnetfeldsensors 16 stabilisiert, so dass Messfehler reduziert werden. Die Vergussmasse 38 weist dabei ein Material auf, das eine hohe Flexibilität aufweist. Dadurch können thermisch bedingte Spannungen zwischen dem Wärmeleitelement 32 und der Hülse 34 reduziert werden.
  • Für einen optimalen Ausgleich der thermischen Spannungen weist die Vergussmasse 38 vorzugsweise ein Elastizitätsmodul auf, das kleiner als 1 N/mm2 ist. Solche Vergussmassen mit entsprechenden Elastizitätsmodulen können beispielsweise silikonbasiert sein.
  • Ferner weist die Sensoreinheit 15 mehrere, beispielsweise drei Quetschrippen 40, auf, die sich in der Hauptlängserstreckungsrichtung 26 von dem Basisabschnitt 24 aus in Richtung des Messraums 20 erstrecken. Die Quetschrippen 40 dienen als schwimmende Lagerung der Hülse 34. Die Hülse 34 kann auf die Quetschrippen aufgesteckt werden.
  • Die Quetschrippen 40 weisen dabei eine dreieckige Form auf, so dass die Quetschrippen 40 mit einer Kante an einer Innenseite der Hülse 34 anliegen. Dadurch ist eine gewisse radiale Toleranz gegeben. Des Weiteren erlauben die Quetschrippen 40, eine axiale Bewegung der Hülse 34 gegenüber den Quetschrippen 40. Dies ermöglicht insgesamt die unterschiedlichen thermischen Ausdehnungen der einzelnen Teile auszugleichen und somit thermische Spannungen zu reduzieren.
  • Die Quetschrippen 40 sind ebenfalls materialeinheitlich und einstückig mit dem Basisabschnitt 24 ausgebildet. Daher können die Quetschrippen 40 zusammen mit dem Wärmeleitelement 32 und dem Basisabschnitt 24 in einem Zinkspritzgussverfahren hergestellt werden.
  • Die Kontaktierung des Magnetfeldsensors 16 bzw. der Anschlussplatine 30 erfolgt vorzugsweise über eine flexible Platine bzw. ein Flachbandkabel 42. Die flexible Platine 42 kann von der Anschlussplatine 30 ausgehend entlang des Magnetfeldsensorträgers 18 geführt werden, wobei die flexible Platine 42 an dem Basisabschnitt 24 durch eine Öffnung 44 geführt werden kann. Es ist auch denkbar, dass die Platine 42 einen ersten Abschnitt aufweist, der die Anschlussplatine 30 bildet und einen zweiten flexiblen Abschnitt aufweist, der den flexiblen Teil der Platine bildet.
  • Das Wärmeleitelement 32, das aus einem gut wärmeleitfähigem Material einstückig und materialeinheitlich mit dem Basisabschnitt 24 verbunden ist, ermöglicht eine gute Wärmeleitung von dem Magnetfeldsensor 16 aus zu dem Basisabschnitt 24. Dadurch kann Wärme vom Magnetfeldsensor 16 gut abgeführt werden.
  • Um die Wärmeabfuhr noch weiter zu verbessern, kann an dem Basisabschnitt 24 an einer dem Wärmeleitelement abgewandten Seite eine Kühlfläche 46 ausgebildet sein, in welcher beispielsweise Kühlrippen angeordnet sind. Somit kann über diese Kühlfläche 46 die Wärmeabfuhr an die Umgebung noch weiter verbessert werden. Zusammen mit der Isolationswirkung durch die Hülse 34 kann somit die maximal im Betrieb auftretende Temperatur im Magnetfeldsensor 16 deutlich niedriger als die Temperatur im Messraum 20 gehalten werden.
  • Eine in der 3 dargestellte zweite Ausführungsform der Drehwinkelmesseinrichtung 10 unterscheidet sich von der in den 1 und 2 dargestellten ersten Ausführungsform der Drehwinkelmesseinrichtung 10 dadurch, dass die Hülse keinen Deckel 36 aufweist. Zwar muss beim Vergießen des Innenraums der Hülse 34 das axiale Ende der Hülse 34 temporär abgedeckt werden, was zwar die Produktion etwas aufwendiger macht. Allerdings kann dadurch eine Druckausgleichsöffnung erzielt werden, über welche die flexible Vergussmasse 38 unterschiedliche thermische Ausdehnungen des Wärmeleitelements 32 und der Hülse 34 noch besser ausgleichen kann.
  • Im Übrigen stimmt die in 3 dargestellte zweite Ausführungsform der Drehwinkelmesseinrichtung mit der in den 1 und 2 dargestellten ersten Ausführungsform der Drehwinkelmesseinrichtung 10 hinsichtlich Aufbau und Funktion überein, auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.

Claims (18)

  1. Drehwinkelmesseinrichtung (10) zur Messung einer Rotation einer Welle (14) um eine Rotationsachse (23), - mit einem Magnetelement (12), das in einem Messraum (20) ein Magnetfeld erzeugt, wobei das Magnetelement (12) drehfest mit der Welle (14) gekoppelt ist, - mit einer Sensoreinheit (15), die einen Magnetfeldsensor (16) aufweist, der einen Magnetfeldwinkel in einer Messebene (21) bestimmen kann und der in dem Messraum (20) angeordnet ist, und - wobei die Sensoreinheit (15) einen Basisabschnitt (24) und einen Magnetfeldsensorträger (18) aufweist, - wobei der Magnetfeldsensorträger (18) sich von dem Basisabschnitt (24) aus in Richtung einer Hauptlängserstreckungsrichtung (26) in den Messraum (20) hinein erstreckt, und - wobei an dem Magnetfeldsensorträger (18) der Magnetfeldsensor (16) gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, - dass der Magnetfeldsensorträger (18) ein Wärmeleitelement (32) umfasst, das sich von dem Basisabschnitt (24) aus in der Hauptlängserstreckungsrichtung (26) des Magnetfeldsensorträgers (18) erstreckt, und - dass das Wärmeleitelement (32) ein Material aufweist, das eine Wärmeleitfähigkeit aufweist, die größer ist als 50 W/mK, und - dass der Basisabschnitt (24) ein Material aufweist, das eine Wärmeleitfähigkeit aufweist, die größer ist als 50 W/mK.
  2. Drehwinkelmesseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Basisabschnitt (24) und das Wärmeleitelement (32) materialeinheitlich einstückig miteinander ausgebildet sind.
  3. Drehwinkelmesseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Basisabschnitt (24) und das Wärmeleitelement (32) durch Spritzguss, insbesondere Zinkspritzguss hergestellt sind.
  4. Drehwinkelmesseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetfeldsensorträger (18) eine Sensoraufnahme (28) aufweist, die an einem in der Hauptlängserstreckungsrichtung (26) liegenden Ende des Magnetfeldsensorträgers (18) angeordnet ist.
  5. Drehwinkelmesseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, - dass die Sensoraufnahme (28) an dem Wärmeleitelement (32) ausgebildet ist, oder - dass der Magnetfeldsensorträger (18) einen Endabschnitt aufweist, welcher an dem Wärmeleitelement (32) angeordnet ist und an welchem die Sensoraufnahme (28) ausgebildet ist.
  6. Drehwinkelmesseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeleitelement (32) einen zylindrischen oder prismatischen Körper aufweist.
  7. Drehwinkelmesseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, - dass das Wärmeleitelement (32) an einer ersten Seite des Basisabschnittes (24) angeordnet ist, und - dass der Basisabschnitt (24) an einer zweiten Seite, die der ersten Seite gegenüberliegt, eine Kühlfläche (46) aufweist, über welche der Basisabschnitt (24) Wärme an eine Umgebung abgeben kann.
  8. Drehwinkelmesseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (15) eine Hülse (34) aufweist, die den Magnetfeldsensorträger (18) zumindest radial umschließt, dass die Hülse (34) ein Material aufweist, das eine Wärmeleitfähigkeit aufweist, die kleiner als 5 W/mK ist.
  9. Drehwinkelmesseinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (34) schwimmend an dem Basisabschnitt (24) befestigt ist.
  10. Drehwinkelmesseinrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet dass die Sensoreinheit (15) mehrere Quetschrippen (40) aufweist, die einstückig an dem Basisabschnitt (24) ausgebildet sind, und dass die Hülse (34) auf die Quetschrippen (40) aufgesteckt ist.
  11. Drehwinkelmesseinrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (34) an einem dem Basisabschnitt (24) abgewandten Ende offen ist, oder dass die Hülse (34) an einem dem Basisabschnitt (24) abgewandten Ende mit einem Deckel (36) verschlossen ist.
  12. Drehwinkelmesseinrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, - dass der Magnetfeldsensor (16) und zumindest teilweise der Magnetfeldsensorträger (18) in eine Vergussmasse (38) eingebettet sind, und - dass die Vergussmasse (38) ein Material aufweist, das elastischer als das Material der Hülse (34) ist.
  13. Drehwinkelmesseinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Material der Vergussmasse (38) ein Elastizitätsmodul aufweist, das kleiner als 1 N/mm2 ist.
  14. Drehwinkelmesseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, - dass die Sensoreinheit (15) eine Anschlussplatine (30) aufweist, die einen ersten Abschnitt aufweist, auf welchen der Magnetfeldsensor (16) befestigt und elektrisch kontaktiert ist, - dass die Anschlussplatine (30) einen flexiblen Abschnitt (42) aufweist, der sich an den ersten Abschnitt der Anschlussplatine (30) anschließt.
  15. Drehwinkelmesseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, - dass der Magnetfeldsensor (16) durch ein Stanzgitter kontaktiert ist.
  16. Drehwinkelmesseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetfeldsensor (16) derart angeordnet ist, dass die Messebene (21) im Wesentlichen senkrecht zu der Rotationsachse (23) der Welle (14) verläuft.
  17. Drehwinkelmesseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (14) eine Hohlwelle 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.
  18. Drehwinkelmesseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Basisabschnitt (24) einen Stecker aufweist, mit welchem die Sensoreinheit (15) elektrisch kontaktiert werden kann oder ist, oder dass die Anschlussplatine (30) sich durch den Basisabschnitt (24) hindurch in einen abgesetzten, über die Anschlussplatine (30) verbundenen Stecker erstreckt.
DE102018202721.8A 2018-02-22 2018-02-22 Drehwinkelmesseinrichtung zur Messung einer Rotation einer Welle Pending DE102018202721A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018202721.8A DE102018202721A1 (de) 2018-02-22 2018-02-22 Drehwinkelmesseinrichtung zur Messung einer Rotation einer Welle

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018202721.8A DE102018202721A1 (de) 2018-02-22 2018-02-22 Drehwinkelmesseinrichtung zur Messung einer Rotation einer Welle

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102018202721A1 true DE102018202721A1 (de) 2019-08-22

Family

ID=67482119

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102018202721.8A Pending DE102018202721A1 (de) 2018-02-22 2018-02-22 Drehwinkelmesseinrichtung zur Messung einer Rotation einer Welle

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102018202721A1 (de)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015206975A1 (de) * 2015-04-17 2016-10-20 Magna powertrain gmbh & co kg Aktuatoreinheit für ein Getriebe eines Kraftfahrzeugs
DE102016002417A1 (de) * 2016-03-02 2017-09-07 Infineon Technologies Ag Wellenintegrierte Winkelerfassungsvorrichtung für Elektrofahrrad und Elektrofahrrad mit einer solchen Vorrichtung

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015206975A1 (de) * 2015-04-17 2016-10-20 Magna powertrain gmbh & co kg Aktuatoreinheit für ein Getriebe eines Kraftfahrzeugs
DE102016002417A1 (de) * 2016-03-02 2017-09-07 Infineon Technologies Ag Wellenintegrierte Winkelerfassungsvorrichtung für Elektrofahrrad und Elektrofahrrad mit einer solchen Vorrichtung

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2282179B1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Temperatursensors
DE2614917A1 (de) Fuellkoerper
DE2163002C2 (de) Elektronisches Schaltungsbauteil
DE102006025179A1 (de) Sensoranordnung
DE10214368A1 (de) Meßanordnung, Energiespeichermodul und Elektrogerät
EP2030309B1 (de) Antriebseinrichtung mit einem elektromotor und einer ansteuerelektronik mit schaltungsträger
DE10344493A1 (de) Fluid-Massenströmungssensor mit reduziertem Fluideintritt
EP1006766A2 (de) Elektronische Vorrichtung
DE102018111167A1 (de) Messeinsatz mit Schutzrohr
CH675033A5 (de)
WO2018114336A1 (de) Temperatursensor
DE4435510C1 (de) Frequenzumrichtergespeistes Pumpenaggregat
DE102018202721A1 (de) Drehwinkelmesseinrichtung zur Messung einer Rotation einer Welle
DE102013219090B4 (de) Gehäuse für ein Sensorsystem in einem Fahrzeug
DE102012204817A1 (de) Temperatursensor
DE2336878C3 (de) Elektrisches Gerät
DE102016115665B3 (de) Steckverbinder
EP1464934A1 (de) Vorrichtung zur Bestimmung der Temperatur eines strömenden Mediums in einer Rohr- oder Schlauchleitung
DE10153173B4 (de) Elektrischer Antrieb mit einem Wärmeleitelement zur Wärmeabführung von einer elektrischen Schaltung
DE2134709C3 (de) Gehäuse für einen hohen Temperaturen ausgesetzten elektrischen Meßwertgeber
DE102012207675A1 (de) Anordnung zur Wärmeableitung für ein Kunststoffgehäuse mit darin angeordneten elektronischen Bauelementen
DE102019103117B4 (de) Sensorträger für einen Temperatursensor und Temperatursensor
DE102014112826A1 (de) Thermoelektrischer Energiewandler
DE102016115453B4 (de) Messgerät mit Wärmeleitvorrichtung, Wärmeleitvorrichtung und Verfahren
DE19501895C2 (de) Elektrische Schaltungsanordnung für Kraftfahrzeuge

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication