DE102019213389A1 - Sensor arrangement for detecting an angle of rotation of a flux element - Google Patents

Sensor arrangement for detecting an angle of rotation of a flux element Download PDF

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Abstract

Eine Sensoranordnung (2) zur Erfassung eines Drehwinkels (D) eines Flusselements (12), das entlang einer Kreisbahn (14) um eine Drehachse (10) drehbar ist, enthält mindestens eine Spulengruppe (4a,b) mit jeweils mindestens zwei Spulen (6a-d) in einer die Drehachse (10) konzentrisch umgebenden Fläche (16) parallel zur und entlang der Kreisbahn (14), wobei eine jeweilige Spulengruppe (4a,b) auf einen jeweiligen Spulenwinkel (S1,2) begrenzt ist, wobei sich die Spulenwinkel (S1,2) aller Spulengruppen (4a,b) zu einem Gesamtwinkel (G) von weniger als 360° addieren, und mindestens einen Leerbereich (8a,b), der sich über einen jeweiligen Leerwinkel (E1,2) erstreckt, und das Flusselement (12) parallel zur Fläche (16), das eine Winkelausdehnung (W) aufweist, die größer als der größte Spulenwinkel (S1,2) ist, und eine Auswerteeinrichtung (18) zur Ermittlung der aktuelle Induktivität (L1-4) der Spulen (6a-d) und des aktuellen Drehwinkels (D) auf der Basis der Induktivitäten (L1-4).A sensor arrangement (2) for detecting an angle of rotation (D) of a flux element (12) which can be rotated along a circular path (14) about an axis of rotation (10) contains at least one coil group (4a, b) each with at least two coils (6a) -d) in a surface (16) concentrically surrounding the axis of rotation (10) parallel to and along the circular path (14), a respective coil group (4a, b) being limited to a respective coil angle (S1,2), the Add the coil angles (S1,2) of all coil groups (4a, b) to a total angle (G) of less than 360 °, and at least one empty area (8a, b) which extends over a respective empty angle (E1,2), and the flux element (12) parallel to the surface (16), which has an angular extent (W) that is greater than the largest coil angle (S1,2), and an evaluation device (18) for determining the current inductance (L1-4) of the Coils (6a-d) and the current angle of rotation (D) based on the inductances (L1-4).

Description

Die Erfindung betrifft eine Sensoranordnung zur Erfassung eines Drehwinkels eines Flusselements, das entlang einer Kreisbahn um eine Drehachse drehbar ist.The invention relates to a sensor arrangement for detecting an angle of rotation of a flux element that is rotatable about an axis of rotation along a circular path.

Ein Rotor-Positions-Sensor für Antriebsmotoren z.B. von Elektrofahrzeugen, der auf der Modulation von Wirbelströmen und der Verwendung von Spulenpaaren basiert, ist aus „Development of Eddy-Current Rotor Position Sensor, Markus Simon, Business Unit 8, SUMIDA Components & Modules GmbH, Presented at EVTeCand APE Japan on May 23, 2014, JSAE Paper No. 20144103‟ („140523_EVTeC_speech.pdf“, Download von „https://www.sumida.com/news/index.php?categoryld=3&newsld=116“ am 19.06.2019) bekannt.A rotor position sensor for drive motors, for example of electric vehicles, which is based on the modulation of eddy currents and the use of coil pairs, is off "Development of Eddy-Current Rotor Position Sensor, Markus Simon, Business Unit 8, SUMIDA Components & Modules GmbH, Presented at EVTeCand APE Japan on May 23, 2014, JSAE Paper No. 20144103 ‟ ("140523_EVTeC_speech.pdf", download from "https://www.sumida.com/news/index.php?categoryld=3&newsld=116" on June 19, 2019).

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Verbesserungen in Bezug auf eine Drehwinkelerfassung vorzuschlagen.The object of the present invention is to propose improvements in relation to a rotation angle detection.

Die Aufgabe wird gelöst durch eine Sensoranordnung gemäß Patentanspruch 1. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sowie anderer Erfindungskategorien ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.The object is achieved by a sensor arrangement according to patent claim 1. Preferred or advantageous embodiments of the invention and other categories of the invention emerge from the further claims, the following description and the attached figures.

Die Sensoranordnung dient zur Erfassung eines Drehwinkels eines Flusselements. Das Flusselement ist entlang einer Kreisbahn um eine Drehachse drehbar. Die Sensoranordnung enthält mindestens eine, insbesondere genau eine, in einer bevorzugten Ausführungsform mindestens zwei, mit dem Flusselement wechselwirkende Spulengruppe(n). Jede der Spulengruppen enthält mindestens zwei Spulen. Die Wechselwirkung umfasst eine Relativdrehung zwischen Spulen und Flusselement um verschiedene Drehwinkel. Je nach Drehwinkel erzeugt ein von der Spule erzeugtes Magnetfeld im Flusselement verschieden starke Wirbelströme, sodass sich jeweils veränderte Induktivitäten der Spule ergeben. Diese Induktivitäten können gemessen werden und somit auf die Relativlage zwischen Spule und Flusselement und somit auf den Drehwinkel geschlossen werden. Die Spulen sind insbesondere Flachspulen, das Flusselement ist insbesondere plattenförmig, zum Beispiel eine Kupferplatte bzw. ein Kupferaktivator. Insbesondere sind Spulen und Flusselement unter Zwischenschaltung eines insbesondere schmalen Luftspalts flächig parallel zueinander angeordnet bzw. zueinander verdrehbar.The sensor arrangement is used to detect an angle of rotation of a flux element. The flux element can be rotated about an axis of rotation along a circular path. The sensor arrangement contains at least one, in particular exactly one, in a preferred embodiment at least two, coil group (s) interacting with the flux element. Each of the coil groups contains at least two coils. The interaction comprises a relative rotation between the coil and the flux element through different angles of rotation. Depending on the angle of rotation, a magnetic field generated by the coil generates eddy currents of varying strength in the flux element, so that the inductances of the coil change in each case. These inductances can be measured and thus conclusions can be drawn about the relative position between coil and flux element and thus about the angle of rotation. The coils are in particular flat coils, the flux element is in particular plate-shaped, for example a copper plate or a copper activator. In particular, the coils and the flux element are arranged flat parallel to one another or rotatable with respect to one another with the interposition of an in particular narrow air gap.

Die Spulengruppen erstrecken sich in einer die Drehachse konzentrisch umgebenden Fläche. Die Orientierung der Fläche zur Drehachse kann hierbei unterschiedlich gewählt sein, siehe unten. Die Fläche verläuft parallel zur Kreisbahn und entlang der Kreisbahn. Eine jeweilige Spulengruppe ist entlang der Kreisbahn auf einen jeweiligen Spulenwinkel, d.h. einen Teil des Kreisumfangs, begrenzt. Die Spulengruppe ist also auf einen bestimmten Winkelabschnitt in Umfangsrichtung der Drehachse begrenzt, z.B. maximal oder genau auf 180° (für eine Spulengruppe) oder maximal oder genau auf einen Quadranten von 90° (für mindestens zwei Spulengruppen).The coil groups extend in a surface concentrically surrounding the axis of rotation. The orientation of the surface to the axis of rotation can be selected differently, see below. The area runs parallel to the circular path and along the circular path. A respective coil group is limited along the circular path to a respective coil angle, i.e. a part of the circumference. The coil group is therefore limited to a certain angular section in the circumferential direction of the axis of rotation, e.g. a maximum or exactly 180 ° (for a coil group) or a maximum or exactly to a quadrant of 90 ° (for at least two coil groups).

Die Spulenwinkel aller Spulengruppen addieren sich zu einem Gesamtwinkel von weniger als 360°. Nicht der gesamte Umfang um die Drehachse ist also von Spulengruppen besetzt. Entlang der Kreisbahn ist daher mindestens ein Leerbereich (in der Ausführungsform von mindestens zwei Spulengruppen: zwischen je zwei Spulengruppen) vorhanden, in dem keine Spulengruppe bzw. Spule vorhanden ist. Der jeweilige Leerbereich erstreckt sich dabei über einen jeweiligen Leerwinkel. Die Summe aller Leerwinkel und des Gesamtwinkels ergibt den gesamten Kreisumfang von 360° um die Drehachse.The coil angles of all coil groups add up to a total angle of less than 360 °. So not the entire circumference around the axis of rotation is occupied by groups of coils. Along the circular path there is therefore at least one empty area (in the embodiment of at least two coil groups: between two coil groups each) in which there is no coil group or coil. The respective empty area extends over a respective empty angle. The sum of all empty angles and the total angle results in the entire circumference of 360 ° around the axis of rotation.

Die Sensoranordnung enthält außerdem das Flusselement, das sich parallel unter Zwischenlage eines Abstandsspalts zur Fläche und damit zu den Spulen erstreckt, um je nach Drehwinkel unterschiedlich stark auf die Induktivitäten der Spulen einzuwirken. Das Flusselement weist entlang der Kreisbahn eine Winkelausdehnung auf, die größer als der größte Spulenwinkel ist.The sensor arrangement also contains the flux element, which extends parallel with the interposition of a spacing gap to the surface and thus to the coils in order to act differently depending on the angle of rotation on the inductances of the coils. The flux element has an angular extent along the circular path that is greater than the largest coil angle.

Die Sensoranordnung enthält eine Auswerteeinrichtung, die dazu eingerichtet ist, für jede der Spulen deren aktuelle (also je nach Relativlage zwischen Flusselement und Spule bzw. Drehwinkel sich einstellende) Induktivität zu ermitteln und einen aktuellen Drehwinkel des Flusselements auf der Basis wenigstens zweier, insbesondere aller, ermittelter Induktivitäten zu ermitteln.The sensor arrangement contains an evaluation device which is set up to determine for each of the coils their current inductance (i.e. depending on the relative position between flux element and coil or angle of rotation) and to determine a current angle of rotation of the flux element on the basis of at least two, especially all, to determine determined inductances.

Sämtliche Winkel sind jeweils als Winkel bezüglich der Drehachse, d.h. in Umfangsrichtung der Drehachse, also entlang der Kreisbahn zu betrachten.All angles are to be considered as angles with respect to the axis of rotation, i.e. in the circumferential direction of the axis of rotation, i.e. along the circular path.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass induktive Rotor-Winkelmeßsensoren (inductive rotor angular-position measurement sensor, IRPS) eine große Leiterplattenfläche benötigen, wenn trapezoide Planarspulen mit Rotationsform auf einer gesamten ringförmigen Leiterplatte gedruckt werden müssen. Außerdem erzeugen derartige große trapezoide Spulen die Veränderung in den Induktivitäts-Signalen (welche komplexe Funktionen der Drehwinkel-Position des Kupferaktivators oder Targets sind). Daher sind die erzeugten Funktionen der Induktivitäten gegenüber dem Drehwinkel nicht leicht mit einer kostengünstigen Signalformungs-Hardware und Mikrocontroller / Signalprozessor zu verarbeiten. Kurz zusammengefasst, komplexe Signalverarbeitungsalgorithmen müssen entwickelt werden und deren Implementierung erfordert kostenintensive Mikrocontroller / Signalprozessoren (DSP, digital signal processor).The invention is based on the knowledge that inductive rotor angular-position measurement sensors (IRPS) require a large circuit board area when trapezoidal planar coils with a rotational shape have to be printed on an entire ring-shaped circuit board. In addition, such large trapezoidal coils produce the change in inductance signals (which are complex functions of the angular position of the copper activator or target). Therefore, the generated functions of the inductances versus the angle of rotation are not easy to achieve with inexpensive signal shaping hardware and microcontroller / signal processor to process. In short, complex signal processing algorithms have to be developed and their implementation requires expensive microcontrollers / signal processors (DSP, digital signal processors).

Gemäß der Erfindung ergibt sich damit eine Reduktion der Kosten für Leiterplatten bzw. Spulen und eine einfachere Ermittlung des Drehwinkels durch eine einfachere Auswertung des Sensorsignals bzw. der ermittelten Induktivitäten.According to the invention, this results in a reduction in the costs for circuit boards or coils and a simpler determination of the angle of rotation through a simpler evaluation of the sensor signal or the determined inductances.

Die Erfindung kann sowohl für Radial- als auch für Axialversionen von Sensoranordnungen bzw. Sensoren umgesetzt werden, siehe unten. Die Erfindung kann insbesondere zur Erfassung der Rotorposition einer elektrischen Maschine bzw. eines elektrischen Motors, und insbesondere in Projekten der E-Mobilität, eingesetzt werden.The invention can be implemented for both radial and axial versions of sensor arrangements or sensors, see below. The invention can be used in particular for detecting the rotor position of an electric machine or an electric motor, and in particular in e-mobility projects.

In einer bevorzugten Ausführungsform sind - wie oben erläutert - mindestens zwei Spulengruppen vorhanden, und entlang der Kreisbahn ist mindestens ein Leerbereich zwischen je zwei Spulengruppen vorhanden. So ergeben sich verteilte Spulenstrukturen, die insbesondere punkt- / rotationssymmetrisch ausgeführt werden können.In a preferred embodiment - as explained above - at least two coil groups are present, and along the circular path there is at least one empty area between every two coil groups. This results in distributed coil structures which, in particular, can be designed to be point-symmetrical / rotationally symmetrical.

In einer bevorzugten Ausführungsform sind entlang der Kreisbahn gleich viele Spulengruppen und Leerbereiche abwechselnd angeordnet. Hierdurch wird ein einfacher und ab zwei Spulengruppen ein besonders symmetrischer und einfacher Aufbau ermöglicht, bei dem sich in Umfangsrichtung um die Drehachse stets Spulengruppen mit Leerbereichen abwechseln. Auch ergeben sich so Vorteile in Bezug auf ein Flusselement, welches über die Spulengruppen hinausragt, siehe unten.In a preferred embodiment, the same number of coil groups and empty areas are arranged alternately along the circular path. This enables a simple and, from two coil groups, a particularly symmetrical and simple structure, in which coil groups with empty areas always alternate in the circumferential direction around the axis of rotation. This also results in advantages with regard to a flux element which protrudes beyond the coil groups, see below.

In einer bevorzugten Variante der Ausführungsform mit mindestens zwei Spulengruppen sind mindestens zwei der Spulenwinkel gleich groß und/oder mindestens zwei der Leerwinkel sind gleich groß. Insbesondere sind alle Spulenwinkel gleich groß und/oder alle Leerwinkel gleich groß. Alternativ oder zusätzlich sind mindestens ein, insbesondere alle, Spulenwinkel und ein, insbesondere alle, Leerwinkel gleich groß. Dies führt zu besonders einfachen Anordnungen.In a preferred variant of the embodiment with at least two coil groups, at least two of the coil angles are of the same size and / or at least two of the empty angles are of the same size. In particular, all coil angles are the same size and / or all empty angles are the same size. Alternatively or additionally, at least one, in particular all, coil angles and one, in particular all, empty angles are the same size. This leads to particularly simple arrangements.

In einer bevorzugten Variante der Ausführungsform mit mindestens zwei Spulengruppen sind genau zwei Spulengruppen und genau zwei Leerbereiche vorhanden. Insgesamt sind somit minimal vier, insbesondere genau vier, Spulen vorhanden. Somit ergibt sich eine besonders einfache Ausführungsform. Insbesondere kann so eine Zwei-Quadranten-Anordnung erfolgen, siehe unten.In a preferred variant of the embodiment with at least two coil groups, there are exactly two coil groups and exactly two empty areas. In total, there are thus a minimum of four, in particular exactly four, coils. This results in a particularly simple embodiment. In particular, a two-quadrant arrangement can thus take place, see below.

In einer bevorzugten Ausführungsform - insbesondere der Variante mit genau einer Spulengruppe - beträgt der Gesamtwinkel 180° und/oder die Winkelausdehnung beträgt 360° und/oder mindestens einer der Spulenwinkel beträgt 180° und/oder mindestens einer der Leerwinkel beträgt 180°. Für einen Gesamtwinkel von 180° ergibt sich nur die Hälfte des Umfangs um die Drehachse als Flächenbedarf für Spulen bzw. Leiterplatten, auf welchen Spulen angeordnet sind. Eine Winkelausdehnung von 360° für das Flusselement eignet sich besonders in einer 180°-Anordnung genau einer Spulengruppe.In a preferred embodiment - in particular the variant with exactly one coil group - the total angle is 180 ° and / or the angular extent is 360 ° and / or at least one of the coil angles is 180 ° and / or at least one of the empty angles is 180 °. For a total angle of 180 °, only half of the circumference around the axis of rotation results as the area required for coils or circuit boards on which coils are arranged. An angular expansion of 360 ° for the flux element is particularly suitable in a 180 ° arrangement of precisely one coil group.

In einer bevorzugten Variante der Ausführungsform mit mindestens zwei Spulengruppen beträgt der Gesamtwinkel 180° und/oder die Winkelausdehnung beträgt 180° und/oder mindestens einer der Spulenwinkel beträgt 90° und/oder mindestens einer der Leerwinkel beträgt 90°. Für einen Gesamtwinkel von 180° ergibt sich nur die Hälfte des Umfangs um die Drehachse als Flächenbedarf für Spulen bzw. Leiterplatten, auf welchen Spulen angeordnet sind. Eine Winkelausdehnung von 180° für das Flusselement eignet sich besonders in einer Zwei-Quadranten-Anordnung, siehe unten. Auch entsprechende 90°-Winkel eignen sich für diese Zwei-Quadranten-Anordnung, siehe unten.In a preferred variant of the embodiment with at least two coil groups, the total angle is 180 ° and / or the angular extent is 180 ° and / or at least one of the coil angles is 90 ° and / or at least one of the empty angles is 90 °. For a total angle of 180 °, only half of the circumference around the axis of rotation results as the area required for coils or circuit boards on which coils are arranged. An angular expansion of 180 ° for the flow element is particularly suitable in a two-quadrant arrangement, see below. Corresponding 90 ° angles are also suitable for this two-quadrant arrangement, see below.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Flusselement entlang der Kreisbahn zusammenhängend ausgeführt. Somit ergibt sich ein besonders einfaches Flusselement. Alternativ ist das Flusselement in mindestens zwei Abschnitte aufgeteilt. Hier ergeben sich wieder die Alternativen, dass mindestens zwei der Abschnitte aneinander anschließen und/oder voneinander beabstandet sind. Das Flusselement kann also verschiedene Abschnitte bzw. Teile aufweisen, die nicht alle zusammenhängen müssen; eine oder mehrere Lücken können zwischen benachbarten Abschnitten vorhanden sein. Vorteile für entsprechend ausgestaltete Flusselemente ergeben sich je nach konkreter Anordnung und Aufteilung der Spulengruppen.In a preferred embodiment, the flow element is designed to be contiguous along the circular path. This results in a particularly simple flow element. Alternatively, the flow element is divided into at least two sections. Here again the alternatives arise that at least two of the sections adjoin one another and / or are spaced apart from one another. The flow element can thus have different sections or parts that do not all have to be connected; one or more gaps may exist between adjacent sections. Advantages for correspondingly designed flux elements arise depending on the specific arrangement and division of the coil groups.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Winkelausdehnung mindestens so groß wie die größte Summe eines Spulenwinkels und eines angrenzenden Leerwinkels bei der jeweils gegebenen Aufteilung für eine bestimmte Sensoranordnung. Damit wird für alle Drehwinkel sichergestellt, dass das Flusselement stets vollständig jedes Paar aus benachbarter Spulengruppe und Leerwinkel überdecken kann. Dies führt zu einer besonders leichten Auswertbarkeit des Drehwinkels aus den Induktivitäten.In a preferred embodiment, the angular extent is at least as large as the largest sum of a coil angle and an adjacent empty angle with the given division for a specific sensor arrangement. This ensures for all angles of rotation that the flux element can always completely cover every pair of adjacent coil groups and empty angles. This leads to a particularly easy evaluation of the angle of rotation from the inductances.

In einer bevorzugten Variante der Ausführungsform mit mindestens zwei Spulengruppen ist mindestens ein Spulentyp für gleiche Spulen vorhanden und mindestens zwei Spulengruppen enthalten je eine der gleichen Spulen. Diese Spulen sind dann rotationssymmetrisch zur Drehachse angeordnet. Hierunter ist zu verstehen, dass diese durch Verdrehung um den Differenzwinkel der Spulengruppen auseinander hervorgehen bzw. deckungsgleich sind. Innerhalb des Spulentyps findet also eine Rotationsspiegelung bzw. -drehung der Spulen statt, insbesondere um einen Winkel von 360° geteilt durch die Anzahl der Spulengruppen. Insbesondere sind vier Spulen in zwei Spulentypen in zwei Spulengruppen zu je zwei Spulen vorgesehen. Durch entsprechend gleiche Spulen kann eine besonders einfache und homogene Auswertung der Induktivitäten erfolgen.In a preferred variant of the embodiment with at least two coil groups, there is at least one coil type for identical coils and at least two coil groups each contain one of the same coils. These coils are then arranged rotationally symmetrical to the axis of rotation. This is to be understood as meaning that these emerge from one another or are congruent by rotating them by the difference angle of the coil groups. Thus, within the coil type, the coils are mirrored or rotated, in particular by an angle of 360 ° divided by the number of coil groups. In particular, four coils are provided in two coil types in two coil groups of two coils each. A particularly simple and homogeneous evaluation of the inductances can take place by means of correspondingly identical coils.

In einer bevorzugten Variante dieser Ausführungsform ist mindestens einem Spulentyp ein jeweiliger Abschnitt des Flusselements zugeordnet. Insbesondere sind genau zwei verschiedene Spulentypen vorgesehen, und damit genau zwei Abschnitte, also je einer pro Spulentyp. Dies führt zu einer weiteren Homogenisierung der Auswertung der Induktivitäten.In a preferred variant of this embodiment, a respective section of the flux element is assigned to at least one type of coil. In particular, exactly two different coil types are provided, and thus exactly two sections, that is to say one per coil type. This leads to a further homogenization of the evaluation of the inductances.

In einer bevorzugten Variante dieser Ausführungsform ist mindestens einer der Abschnitte deckungsgleich zum zugeordneten Spulentyp. Insbesondere deckt dabei für einen bestimmten Drehwinkel der Abschnitt exakt eine jeweilige Spule des Spulentyps ab, bildet also quer zu deren Erstreckungsrichtung ein paralleles Abbild der entsprechenden Spule. Somit werden bei maximaler Wirkung auf die Induktivitäten der Spule die Abmessungen bzw. die Querausdehnung des Abschnitts parallel zur Spule so klein wie möglich gehalten.In a preferred variant of this embodiment, at least one of the sections is congruent with the assigned coil type. In particular, for a specific angle of rotation the section covers exactly a respective coil of the coil type, that is to say forms a parallel image of the corresponding coil transversely to its direction of extension. Thus, with maximum effect on the inductances of the coil, the dimensions or the transverse extent of the section parallel to the coil are kept as small as possible.

In einer bevorzugten Ausführungsform liegen in mindestens einer der Spulengruppen mindestens zwei der Spulen in der Fläche senkrecht zur Kreisbahn nebeneinander. Dies gilt insbesondere in Radialrichtung oder Axialrichtung der Drehachse. Insbesondere gilt dies für alle Spulengruppen und alle Spulen. So können insbesondere auch im Flusselement verschiedene Abschnitte, die entsprechenden Spulen bzw. Spulentypen zugeordnet sind, besonders günstig angeordnet werden.In a preferred embodiment, in at least one of the coil groups, at least two of the coils lie next to one another in the area perpendicular to the circular path. This applies in particular in the radial direction or axial direction of the axis of rotation. This applies in particular to all coil groups and all coils. In particular, different sections that are assigned to corresponding coils or coil types can be arranged particularly favorably in the flux element.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist mindestens eine der Spulen eine sich entlang der Kreisbahn verjüngende Form auf. Die Verjüngung bezieht sich auf einen bestimmten Drehsinn bezüglich der Drehachse, in der Gegenrichtung ist die Spule dann erweiternd ausgeführt. Insbesondere sind Verjüngung bzw. Erweiterung für unterschiedliche Spulen einer Spulengruppe gegenläufig ausgeführt, insbesondere bei zwei Spulen. Somit können besonders günstige Induktivitäts-Verläufe über dem Drehwinkel des Flusselements erzeugt werden.In a preferred embodiment, at least one of the coils has a shape that tapers along the circular path. The tapering relates to a certain direction of rotation with respect to the axis of rotation, in the opposite direction the coil is then designed to widen. In particular, tapering or widening for different coils of a coil group are designed in opposite directions, in particular in the case of two coils. In this way, particularly favorable inductance curves can be generated over the angle of rotation of the flux element.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist mindestens eine der Spulengruppen die Form eines Kreisringsegments oder eines Umfangsabschnitts eines Kreiszylindermantels auf. Somit ergeben sich geometrisch besonders einfache Ausführungsformen für die Spulengruppen. Damit sind auch besonders einfache geometrische Formen für das Flusselement möglich. Insbesondere kann diese Ausführungsform mit der Anordnung der Spulen „nebeneinander“ kombiniert werden.In a preferred embodiment, at least one of the coil groups has the shape of a circular ring segment or a circumferential section of a circular cylinder jacket. This results in geometrically particularly simple embodiments for the coil groups. In this way, particularly simple geometric shapes are also possible for the flow element. In particular, this embodiment can be combined with the arrangement of the coils “next to one another”.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Fläche die Form einer Scheibe quer zur Drehachse auf. So kann eine Axialanordnung geschaffen werden. Alternativ weist die Fläche die Form eines Mantels eines geraden Kreiszylinders bezüglich der Drehachse auf. So kann eine radiale Anordnung geschaffen werden. Alternativ weist die Fläche die Form eines Mantels eines geraden Kreiskegelstumpfes bezüglich der Drehachse auf. Dies ergibt eine kegelförmige „Mischform“ der Anordnung zwischen Kreisscheiben- und Zylinder-Form. Somit kann für viele geometrische Anforderungen eine stets passende Geometrie der Sensoranordnung gewählt werden.In a preferred embodiment, the surface has the shape of a disk transverse to the axis of rotation. An axial arrangement can thus be created. Alternatively, the surface has the shape of the jacket of a straight circular cylinder with respect to the axis of rotation. A radial arrangement can thus be created. Alternatively, the surface has the shape of a jacket of a right circular truncated cone with respect to the axis of rotation. This results in a conical "mixed form" of the arrangement between circular disk and cylinder form. In this way, a suitable geometry of the sensor arrangement can always be selected for many geometrical requirements.

Die Erfindung beruht auf folgenden Erkenntnissen, Beobachtungen bzw. Überlegungen und weist noch die nachfolgenden Ausführungsformen auf. Die Ausführungsformen werden dabei teils vereinfachend auch „die Erfindung“ genannt. Die Ausführungsformen können hierbei auch Teile oder Kombinationen der oben genannten Ausführungsformen enthalten oder diesen entsprechen und/oder gegebenenfalls auch bisher nicht erwähnte Ausführungsformen einschließen.The invention is based on the following findings, observations and considerations and also has the following embodiments. The embodiments are sometimes also referred to as “the invention” in a simplified manner. The embodiments can here also contain parts or combinations of the above-mentioned embodiments or correspond to them and / or optionally also include embodiments not mentioned so far.

Gemäß der Erfindung sind insbesondere planare trapezoide Spulen (in Rotationsform) in einem (bezogen auf den Umfang um die Drehachse) ersten Halbkreisumfang (für eine einzige Spulengruppe) oder einem ersten und dritten Quadranten (für mindestens zwei oder genau zwei Spulengruppen) einer Kreisscheibe (Leiterplatte, PCB, printed circuit board) implementiert. Daher wird die Hälfte der Leiterplattenfläche im Vergleich zu einem Sensor benötigt, bei dem die Leiterplatte die Drehachse vollständig umgibt. Dies reduziert sowohl die Größe der Sensoren als auch die Leiterplattenkosten. Vorgeschlagen wird eine ganz spezielle Form des Flusselements, insbesondere Kupfer(Cu)-Aktivator-Elements, nämlich ähnlich, insbesondere entsprechend bzw. gleich, den Spulenkonturen. Die Drehbewegung dieses Flusselements (Cu-Aktivator-Elements) erzeugt einen einfachen „Scheren- / X-förmigen“ Verlauf der Induktivität L (nH) der Spulen über dem Drehwinkel bzw. einer Theta(°)-Drehposition. Aufgrund der einfachen Natur der Induktivitätskurve kann ein Winkelpositionserfassungsalgorithmus (Algorithmus zur Ermittlung des Drehwinkels) und dessen Implementierungsprozessor (Mikrocontroller) in Form einer kostengünstigen (low cost) Lösung verwendet werden.According to the invention, planar trapezoidal coils (in the form of rotation) are in particular in a first semicircular circumference (for a single coil group) or in a first and third quadrant (for at least two or exactly two coil groups) of a circular disk (circuit board, based on the circumference around the axis of rotation) , PCB, printed circuit board). Therefore, half the board area is required compared to a sensor in which the circuit board completely surrounds the axis of rotation. This reduces both the size of the sensors and the circuit board costs. A very special form of the flux element is proposed, in particular a copper (Cu) activator element, namely similar, in particular corresponding or identical to the coil contours. The rotary movement of this flux element (Cu activator element) creates a simple "scissors / X-shaped" course of the inductance L (nH) of the coils over the angle of rotation or a theta (°) rotation position. Due to the simple nature of the inductance curve, an angular position detection algorithm (algorithm for determining the angle of rotation) and its implementation processor (microcontroller) can be used in the form of a low-cost solution.

Weitere Merkmale, Wirkungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung sowie der beigefügten Figuren. Dabei zeigen, jeweils in einer schematischen Prinzipskizze:

  • 1 zwei Spulengruppen und zwei Leerbereiche einer Sensoranordnung,
  • 2 ein Flusselement der Sensoranordnung aus 1,
  • 3 die zusammengebaute Sensoranordnung aus 1,2 bei Drehwinkeln des Flusselements von a) 0°, b) 90°, c) 180° und d) 270°.
  • 4 den Verlauf der Induktivitäten der Spulen der Sensoranordnung aus den 1-3 über dem Drehwinkel,
  • 5 a) Spulengruppen und Leerbereiche und b) ein Flusselement einer alternativen Sensoranordnung,
  • 6 Simulationsergebnisse für ein im Uhrzeigersinn rotierendes Flusselement,
  • 7 eine Zustandstabelle für eine Flusselement-Rotation im Uhrzeigersinn,
  • 8 eine alternative Sensoranordnung mit einer einzigen Spulengruppe.
Further features, effects and advantages of the invention emerge from the following description of a preferred exemplary embodiment of the invention and the attached figures. They show, in each case in a schematic principle sketch:
  • 1 two coil groups and two empty areas of a sensor arrangement,
  • 2 a flow element of the sensor arrangement 1 ,
  • 3rd the assembled sensor assembly 1 , 2 at angles of rotation of the flux element of a) 0 °, b) 90 °, c) 180 ° and d) 270 °.
  • 4th the course of the inductances of the coils of the sensor arrangement from the 1-3 over the angle of rotation,
  • 5 a) Coil groups and empty areas and b) a flux element of an alternative sensor arrangement,
  • 6th Simulation results for a clockwise rotating flux element,
  • 7th a state table for a clockwise flow element rotation,
  • 8th an alternative sensor arrangement with a single coil group.

Die 1 und 2 zusammen zeigen eine zerlegte Sensoranordnung 2. 1 zeigt einen ersten Teil der Sensoranordnung 2, nämlich zwei Spulengruppen 4a,b mit je zwei Spulen 6a-d sowie zwei Leerbereiche 8a,b. Jede der Spulen 6a-d weist dabei eine jeweilige Induktivität L1-L4 auf. Die Sensoranordnung weist eine Drehachse 10 auf, die in den 1-3 jeweils senkrecht zur Zeichenebene verläuft.The 1 and 2 together show a disassembled sensor assembly 2 . 1 shows a first part of the sensor arrangement 2 , namely two groups of coils 4a , b with two coils each 6a-d as well as two empty areas 8a , b . Each of the coils 6a-d has a respective inductance L1-L4 on. The sensor arrangement has an axis of rotation 10 on that in the 1-3 each runs perpendicular to the plane of the drawing.

2 zeigt einen zweiten und damit restlichen Teil der Sensoranordnung 2, nämlich ein Flusselement 12, welches um die Drehachse 10 entlang einer Kreisbahn 14 drehbar ist. Die Kreisbahn 14 verläuft in 2 in der Papierebene und ist nur teilweise dargestellt. Die Sensoranordnung 2 dient zur Erfassung eines Drehwinkels D des Flusselements 12 um die Drehachse 10 relativ zu dem in 1 dargestellten Teil der Sensoranordnung 2. 2 shows a second and thus remaining part of the sensor arrangement 2 , namely a flow element 12th , which is around the axis of rotation 10 along a circular path 14th is rotatable. The circular path 14th runs in 2 in the plane of the paper and is only partially shown. The sensor arrangement 2 is used to detect an angle of rotation D. of the flow element 12th around the axis of rotation 10 relative to the in 1 shown part of the sensor arrangement 2 .

Das Flusselement 12 weist entlang der Kreisbahn 14 eine Winkelausdehnung W von 180° auf.The flow element 12th points along the circular path 14th an angular extent W. from 180 ° to.

Im zusammengebauten Zustand der Sensoranordnung 2 (siehe 3) befindet sich das Flusselement 12 nur durch einen hier symbolisch angedeuteten Abstandsspalt a, hier einen Luftspalt, getrennt oberhalb (d.h. in der Figur dem Betrachter zugewandt) der Anordnung aus 1. Deshalb entsteht eine Wechselwirkung zwischen Flusselement 12 und Spulen 6a-d dahingehend, dass die Induktivitäten L1-4 der Spulen 6a-d je nach Drehwinkel D des Flusselements 12 variieren.In the assembled state of the sensor arrangement 2 (please refer 3rd ) is the flow element 12th only by a spacing gap symbolically indicated here a , here an air gap, separated above (ie facing the viewer in the figure) of the arrangement 1 . Therefore there is an interaction between the flux element 12th and coils 6a-d in that the inductors L1-4 of the coils 6a-d depending on the angle of rotation D. of the flow element 12th vary.

Die Spulengruppen 4a,b erstrecken sich in einer die Drehachse 10 konzentrisch umgebenden Fläche 16, die in 1 der Papierebene entspricht und quer zur Drehachse 10 verläuft. Die Fläche 16 verläuft damit parallel zur Kreisbahn 14 und auch entlang der Kreisbahn 14. Das Flusselement 12 erstreckt sich daher parallel unter Zwischenlage des Abstandsspalts a zur Fläche 16.The coil groups 4a , b extend in one of the axis of rotation 10 concentrically surrounding area 16 , in the 1 corresponds to the plane of the paper and transversely to the axis of rotation 10 runs. The area 16 runs parallel to the circular path 14th and also along the circular path 14th . The flow element 12th therefore extends parallel with the interposition of the spacing gap a to the surface 16 .

Entlang der Kreisbahn 14, das heißt in Umfangsrichtung bezüglich der Drehachse 10 sind sowohl die Spulengruppe 4a als auch die Spulengruppe 4b jeweils auf einen Spulenwinkel S1 und S2 von 90° begrenzt. Beide Spulenwinkel S1 und S2 addieren sich damit zu einem Gesamtwinkel G von 180°.Along the circular path 14th , that is, in the circumferential direction with respect to the axis of rotation 10 are both the coil group 4a as well as the coil group 4b each on a bobbin angle S1 and S2 limited by 90 °. Both spool angles S1 and S2 add up to a total angle G of 180 °.

Die beiden Leerbereiche 8a,b befinden sich jeweils zwischen den beiden Spulengruppen 4a,b und erstrecken sich über einen jeweiligen Leerwinkel E1 und E2 von je 90°. Insgesamt ergibt sich so eine Zwei-Quadranten-Anordnung mit Spulen 6a-d in nur zwei Quadranten Q1,3.The two empty areas 8a , b are located between the two coil groups 4a , b and extend over a respective empty angle E1 and E2 of 90 ° each. Overall, this results in a two-quadrant arrangement with coils 6a-d in just two quadrants Q1 , 3rd .

Die Winkelausdehnung W von 180° ist damit mindestens (bzw. hier genau gleich) so groß wie die größte mögliche Summe eines Spulenwinkels (hier beide S1,2 = 90°) und eines Leerwinkels (hier auch beide E1,2 = 90°) bei der gegebenen Sensoranordnung 2. Die größte Summe sind damit ebenfalls 180°.The angular extent W. of 180 ° is at least (or here exactly the same) as large as the largest possible sum of a coil angle (here both S1, 2 = 90 °) and an empty angle (here also both E1, 2 = 90 °) with the given sensor arrangement 2 . The largest sum is thus also 180 °.

Lediglich symbolisch ist in 1 noch eine Auswerteeinrichtung 18 der Sensoranordnung 2 dargestellt. Diese ist - hier durch Programmierung eines nicht dargestellten digitalen Signalprozessors - dazu eingerichtet, für jede der Spulen 6a-d zu einem bestimmten Zeitpunkt deren aktuelle Induktivitäten L1-4 bzw. den entsprechenden Induktivitätswert zu ermitteln und einen aktuellen Drehwinkel D des Flusselements 12 auf Basis der vier ermittelten Induktivitäten L1-L4 zu ermitteln. Die Ermittlung erfolgt anhand fachüblicher, im Wesentlichen einfacher geometrischer bzw. feldtheoretischer, Überlegungen entsprechend zu aus der Praxis bekannten prinzipiell gleichartig arbeitenden Winkelsensoren und soll hier nicht näher erläutert werden.Is only symbolic in 1 another evaluation device 18th the sensor arrangement 2 shown. This is set up - here by programming a digital signal processor (not shown) - for each of the coils 6a-d their current inductances at a certain point in time L1-4 or to determine the corresponding inductance value and a current angle of rotation D. of the flow element 12th based on the four determined inductances L1-L4 to determine. The determination takes place on the basis of essentially simple geometric or field-theoretical considerations that are customary in the art, in accordance with angle sensors that are known in principle and that work in the same way, and will not be explained in more detail here.

Die 1 und 2 zeigen damit einen kleinen und kompakten induktiven Rotor-Winkelpositions-Meßsensor (Small and Compact Inductive Rotor Angular-Position Measurement Sensor: SCIRAMS). Insbesondere zeigen sie einen Axialtyp eines IRAMS, d.h. einen Axial-IRPS (Inductive Rotor Position Sensor).The 1 and 2 show a small and compact inductive rotor angular position measurement sensor (Small and Compact Inductive Rotor Angular Position Measurement Sensor: SCIRAMS). In particular, they show an axial type of IRAMS, ie an axial IRPS (Inductive Rotor Position Sensor).

1 zeigt dabei zwei kleine Leiterplatten 20a,b (PCB) in Form je eines Viertels einer Scheibe (Viertel-Kreisring-Segmente), die in einem ersten Quadranten Q1 (Drehwinkel 0° bis 90°) und dritten Quadranten Q3 (Drehwinkel 180° bis 270°) montiert sind, jeweils auf einer nicht-metallischen Kreisscheibe 22 (Kreisring). In der Leiterplatte 20a, also im Q1-PCB, sind die beiden trapezförmige Spulen vom planaren Typ, nämlich Spule 6a bzw. L1 und Spule 6b bzw. L2 gedruckt, die in Rotationsform (also die Drehachse 10 entlang der Kreisbahn 14 umgebend) vorliegen. In ähnlicher Weise sind in der Leiterplatte 20b, also im Q3-PCB, zwei ebene trapezförmige Spulen, nämlich Spule 6c bzw. L3 und Spule 6d bzw. L4 angeordnet, die ebenfalls in Rotationsform vorliegen. 1 shows two small circuit boards 20a , b (PCB) in the form of a quarter of a disc (quarter-circular ring segments), which are in a first Quadrant Q1 (Angle of rotation 0 ° to 90 °) and third quadrant Q3 (Angle of rotation 180 ° to 270 °) are mounted, each on a non-metallic circular disc 22nd (Circular ring). In the circuit board 20a , so in the Q1-PCB, the two trapezoidal coils are of the planar type, namely coil 6a or. L1 and coil 6b or. L2 printed in rotation form (i.e. the axis of rotation 10 along the circular path 14th surrounding). Similarly are in the circuit board 20b , i.e. in the Q3-PCB, two flat trapezoidal coils, namely coil 6c or. L3 and coil 6d or L4 arranged, which are also in rotation form.

Es ist zu beachten, dass die radial äußeren Spulen 6a,c (Q1-PCB und Q3-PCB) ungerade nummeriert sind (L1 und L3) und die radial inneren Spulen 6b,d (Q1-PCB und Q3-PCB) gerade nummeriert sind (L2 und L4). Im Gegensatz dazu haben die Q2- und Q4-Quadranten der Kreisscheibe 22 keine PCBs und enthalten daher keine planaren Trapezspulen. Darüber hinaus sind die beiden ungeradzahligen Spulen 6a (L1) und 6c (L3) vom gleichen Spulentyp 24a (Geometrie / Form / Kontur, Spur-Breite, Windungsabstand und Windungszahlen usw.), und in gleicher Weise sind auch die beiden geradzahligen Spulen 6b (L2) und 6d (L4) vom gleichen Spulentyp 24b (Geometrie / Form / Kontur, Spur-Breite, Windungsabstand und Windungszahl usw.). 1 zeigt damit die Kreisscheibe 22, die PCBs mit trapezoiden Planar-Spulen 6a-d trägt.It should be noted that the radially outer coils 6a , c (Q1-PCB and Q3-PCB) are odd numbered ( L1 and L3 ) and the radially inner coils 6b , d (Q1-PCB and Q3-PCB) are even numbered ( L2 and L4 ). In contrast, the Q2 and Q4 quadrants have the circular disk 22nd no PCBs and therefore do not contain any planar trapezoidal coils. In addition, the two are odd-numbered coils 6a ( L1 ) and 6c ( L3 ) of the same coil type 24a (Geometry / shape / contour, track width, winding spacing and number of windings, etc.), and the two even-numbered coils are also in the same way 6b ( L2 ) and 6d ( L4 ) of the same coil type 24b (geometry / shape / contour, track width, winding spacing and number of windings, etc.). 1 shows the circular disk 22nd who have favourited PCBs with Trapezoidal Planar Coils 6a-d wearing.

2 zeigt einen dünnen / laminaren CU-Aktivator in Form des Flusselements 12, der knapp oberhalb der trapezoiden Spulen 6a-d gleitet / rotiert und dabei einen fixen Zwischenraum (Abstandsspalt a) aufrecht erhält. 2 shows a thin / laminar CU activator in the form of the flow element 12th that is just above the trapezoidal coils 6a-d slides / rotates while leaving a fixed gap (spacing gap a ) maintains.

Zentral weist die Kreisscheibe 22 eine kreisförmige Aussparung bzw. ein Loch 26 für die Montage (Durchsetzen) einer nicht dargestellten Rotorwelle auf.The circular disc points in the center 22nd a circular recess or hole 26th for the assembly (enforcement) of a rotor shaft, not shown.

2 zeigt eine dünne und laminare metallische (aus Cu gefertigte) halbkreisförmige Platte in Form des Flusselements 12, die als Aktivator / Target für den induktiven Sensor bzw. die Sensoranordnung 2 fungiert. Das Flusselement 12 weist zwei Abschnitte A1 und A2 auf, die hier zusammenhängend ausgeführt sind. Das rotierende Flusselement 12 hat den Zweck, die Induktivitäten L1-4 der betreffenden ruhenden Spulen 6a-d (die unter dem A1- oder A2-Teil bzw. -Abschnitt des Flusselements 12 liegt) unter dem Einfluss von Wirbelströmen zu ändern / zu verringern, die sich im metallischen Flusselement 12 bilden. Die Kontur des A2-Abschnitts des Flusselements 12 ist identisch mit der Kontur der geradzahligen (L2 und L4) inneren trapezförmigen planaren Spulen 6b,d (Spulentyp 24b). In ähnlicher Weise ist die Kontur des A1-Abschnitts des Flusselements 12 identisch mit der Kontur der ungeradzahligen (L1 und L3) äußeren trapezförmigen planaren Spulen 6a,c (Spulentyp 24a). Die jeweiligen Abschnitte A1 und A2 und die zugehörigen Spulen 6a,c und 6b,d sind also jeweils deckungsgleich. 2 shows a thin and laminar metallic (made of Cu) semicircular plate in the form of the flux element 12th that act as an activator / target for the inductive sensor or the sensor arrangement 2 acts. The flow element 12th has two sections A1 and A2 which are detailed here in a coherent manner. The rotating flux element 12th has the purpose of the inductors L1-4 of the respective stationary coils 6a-d (the one under the A1 or A2 part or section of the flow element 12th is) to change / decrease under the influence of eddy currents, which are in the metallic flux element 12th form. The contour of the A2 section of the flow element 12th is identical to the contour of the even-numbered ( L2 and L4 ) inner trapezoidal planar coils 6b , d (Coil type 24b). Similarly, the contour of the A1 section of the flow element is 12th identical to the contour of the odd ( L1 and L3 ) outer trapezoidal planar coils 6a , c (Coil type 24a ). The respective sections A1 and A2 and the associated coils 6a , c and 6b , d are therefore each congruent.

Die Bogenlängen B1,2 von A1 - Abschnitt und A2- Abschnitt des Flusselements 12 sind so bemessen, dass der A1-Abschnitt z.B. einen Quadranten der Scheibe, z.B. auf der linken Seite der Kreisscheibe 22, vollständig abdeckt und der A2- Abschnitt einen anderen Quadranten, z.B. auf der rechten Seite der Kreisscheibe 22, vollständig abdeckt. Daher bedeckt die gesamte Bogenlänge (Winkelausdehnung W) des Flusselements 12 (A1- und A2- Abschnitte zusammen) zwei benachbarte Quadranten oder einen Halbkreis der Kreisscheibe 22. Die Verbindungslinie (bzw. Mitte in Umfangsrichtung) der A1- und A2- Abschnitte des Flusselements 12 dient als Zeiger für die Winkelpositionsmessung (siehe 3).The arc lengths B1 , 2 from A1 - section and A2- section of the flow element 12th are dimensioned in such a way that the A1 section is e.g. one quadrant of the disc, e.g. on the left side of the circular disc 22nd , completely covers and the A2 section another quadrant, e.g. on the right side of the circular disc 22nd , completely covers. Therefore it covers the entire length of the arc (angular extent W. ) of the flow element 12th (A1 and A2 sections together) two neighboring quadrants or a semicircle of the circular disc 22nd . The connecting line (or center in the circumferential direction) of the A1 and A2 sections of the flow element 12th serves as a pointer for the angular position measurement (see 3rd ).

3 zeigt die fertigmontierte Sensoranordnung 2 mit Komponenten aus 1 und 2. 3rd shows the fully assembled sensor arrangement 2 with components 1 and 2 .

In 3a ist der dünne / laminare Cu-Aktivator in Form des Flusselements 12 so positioniert, dass er die L1-Spule 6a vollständig abdeckt. Diese Position wird als 0°-Position des Drehwinkels D betrachtet, da die Verbindungslinie zwischen den Abschnitten A1 und A2 des Flusselements 12 auf die 0°-Position des Drehwinkels D ausgerichtet ist. Das Flusselement 12 befindet sich bzw. rotiert nun oberhalb der Spulen 6a-d und hält dabei den festen Abstandsspalt a aufrecht.In 3a is the thin / laminar Cu activator in the form of the flow element 12th positioned so that it has the L1 coil 6a completely covers. This position is called the 0 ° position of the angle of rotation D. considered as the line connecting the sections A1 and A2 of the flow element 12th to the 0 ° position of the angle of rotation D. is aligned. The flow element 12th is now located or rotating above the coils 6a-d and keeps the fixed gap a upright.

Der Abschnitt A1 befindet sich vollständig im Quadranten Q1 und bedeckt daher die Spule 6a (L1). Der Abschnitt A2 befindet sich im Quadranten Q4 über der Kreisscheibe 22 und bedeckt keine der Spulen 6a-d. Daher wird nur die L1-Spule 6a vom A1-Abschnitt des Cu-Aktivators beeinflusst und ihr Induktivitätswert L1 wird auf den niedrigsten Wert Llow (nH) reduziert. Die Spulen 6b-d (L2, L3 und L4) unterliegen jedoch keinem Einfluss eines Teils des Flusselements 12 und zeigen ihre jeweiligen maximalen Induktivitätswerte L2,3,4 von (bzw. in der Nähe von etwa) Lhigh (nH).The section A1 is completely in the quadrant Q1 and therefore covers the coil 6a ( L1 ). The section A2 is located in quadrant Q4 above the circular disk 22nd and does not cover any of the coils 6a-d . Hence, only the L1 coil becomes 6a influenced by the A1 section of the Cu activator and its inductance value L1 is reduced to the lowest value Llow (nH). The coils 6b-d ( L2 , L3 and L4 ) are not subject to any influence of any part of the flux element 12th and show their respective maximum inductance values L2 , 3rd .4 of (or near about) Lhigh (nH).

Wenn sich der Aktivator im Uhrzeigersinn um beispielsweise 45° dreht (nicht dargestellte Zwischenstellung zwischen den Positionen aus den 3a,b), bedecken die Abschnitte A1 und A2 des Flusselements 12 teilweise beide Spulen 6a und 6b (L1 bzw. L2), wodurch beide Spulen einen Zwischen-Induktivitätswert L1,2 zwischen Llow und Lhigh erzeugen.If the activator rotates clockwise by 45 °, for example (not shown intermediate position between the positions from the 3a , b ), cover the sections A1 and A2 of the flow element 12th partly both coils 6a and 6b ( L1 or. L2 ), which gives both coils an intermediate inductance value L1 , 2 between Llow and Lhigh.

Gemäß 3b bedeckt das Flusselement 12 die L2-Spule 6b vollständig. Dies wird als 90°-Position des Drehwinkels D angesehen, da die Verbindungslinie von A1 und A2 jetzt auf die 90°-Position ausgerichtet ist. Der Abschnitt A1 befindet sich nun im Quadranten Q2 über der Kreisscheibe 22 und bedeckt keinerlei Spulen 6a-d, der Abschnitt A2 befindet sich im Quadranten Q1 über der Spule 6b (L2). Es wird also nur die L2-Spule 6b vom A2-Abschnitt des Flusselements 12 beeinflusst.According to 3b covers the flow element 12th the L2 coil 6b Completely. This is called the 90 ° position of the angle of rotation D. viewed as the line connecting A1 and A2 now to the 90 ° position is aligned. The section A1 is now in quadrant Q2 above the circular disk 22nd and does not cover any coils 6a-d , the section A2 is in the quadrant Q1 above the coil 6b ( L2 ). So it just becomes the L2 coil 6b from the A2 section of the flow element 12th influenced.

Gemäß 3c liegt das Flusselement 12 vollständig über der L3-Spule 6c, dies wird als 180°-Winkelposition des Drehwinkels D betrachtet. Der Abschnitt A1 befindet sich im Quadranten Q3 und bedeckt die Spule 6C (L3), der Abschnitt A2 befindet sich im Quadranten Q2. Die Spule L3 ist unter dem A1-Abschnitt des Flusselements 12 beeinflusst.According to 3c lies the flux element 12th completely over the L3 coil 6c , this is called the 180 ° angular position of the angle of rotation D. considered. The section A1 is in the quadrant Q3 and covers the coil 6C ( L3 ), the section A2 is in quadrant Q2. The sink L3 is below the A1 section of the flow element 12th influenced.

Gemäß 3d ist das Flusselement 12 so positioniert, dass es die L4-Spule 6d vollständig bedeckt. Dies entspricht der 270°-Winkelstellung des Drehwinkels D. In diesem Fall befindet sich der Abschnitt A1 im Quadranten Q4 und der Abschnitt A2 im Quadranten Q3 (Spule 6d, L4). Die L4-Spule 6d ist unter dem Einfluss des Abschnitts A2 des Flusselements 12.According to 3d is the flow element 12th positioned so that it completely covers the L4 coil 6d. This corresponds to the 270 ° angular position of the angle of rotation D. . In this case, the section is A1 in quadrant Q4 and the section A2 in the quadrant Q3 (Coil 6d, L4 ). The L4 coil 6d is under the influence of the section A2 of the flow element 12th .

In 4 ist der Verlauf der Induktivitäten L1-4 dargestellt, wenn - je nach Drehwinkel D - das Flusselement die Spulen 6a-d teilweise oder vollständig bedeckt. Die Spuleninduktivitäten L1-4 ändern sich über dem Drehwinkel D entsprechend der dargestellten Kurven. Der jeweilige Induktivitätswert L1-4 wird in ein geeignetes elektrisches Signal (mV) umgewandelt, und danach wird ein Mikrocontroller / ASIC (in der Auswerteeinrichtung 18, nicht dargestellt) verwendet, um die Mittelposition des Flusselements 12 (Drehwinkel D) zu schätzen bzw. zu ermitteln. Dabei ist das Flusselement 12 fest an einer sich drehenden (nichtmetallischen, nicht dargestellten) Scheibe angebracht. Letztere ist dazu ebenfalls starr an einer sich drehenden Welle des Rotors einer nicht dargestellten elektrischen Maschine angebracht. Der Teil der Sensoranordnung 2 aus 1 dagegen ist ortsfest in Bezug auf den Stator der Maschine fixiert. Der Drehwinkel D der Sensoranordnung 2 gibt daher den Drehwinkel D des Rotors zum Stator an. Die Zuordnung der Quadranten Q1-4 zu den Drehwinkeln ist in 4 eingetragen. Pfeil 32 deutet die Rotation des Flusselements 12 im Uhrzeigersinn an.In 4th is the course of the inductances L1-4 shown if - depending on the angle of rotation D. - the flux element the coils 6a-d partially or completely covered. The coil inductances L1-4 change over the angle of rotation D. according to the curves shown. The respective inductance value L1-4 is converted into a suitable electrical signal (mV), and then a microcontroller / ASIC (in the evaluation device 18th , not shown) used to indicate the middle position of the flow element 12th (Angle of rotation D. ) to estimate or determine. Here is the flow element 12th firmly attached to a rotating (non-metallic, not shown) disc. For this purpose, the latter is also rigidly attached to a rotating shaft of the rotor of an electrical machine (not shown). The part of the sensor assembly 2 out 1 on the other hand, it is fixed in place with respect to the stator of the machine. The angle of rotation D. the sensor arrangement 2 therefore gives the angle of rotation D. of the rotor to the stator. The assignment of the quadrants Q1-4 to the angles of rotation is in 4th registered. arrow 32 indicates the rotation of the flux element 12th clockwise.

5 zeigt eine alternative Ausführungsform einer Sensoranordnung 2, nämlich einen Radial Type Inductive Rotor Angular-Position Measurement Sensor (Radial IRPS): Gegenüber den 1-3 wurde eine leichte Modifikation durchgeführt, damit die Sensoranordnung 2 als radialer Winkelpositionssensor funktioniert. 5 shows an alternative embodiment of a sensor arrangement 2 , namely a Radial Type Inductive Rotor Angular-Position Measurement Sensor (Radial IRPS): Opposite the 1-3 A slight modification was made to allow the sensor arrangement 2 functions as a radial angular position sensor.

Hier wird gemäß 5a (vergleichbar 1) anstelle einer nichtmetallischen Scheibe 22 ein nichtmetallischer Zylinder bzw. Zylindermantel 28 eines geraden Kreiszylinders verwendet. Dessen Länge L bzw. Höhe entspricht der Differenz der Radien R2-R1 der Kreisscheibe 22 in 1. Der Radius des Zylinders ist z.B. vom E-Motor abhängig, an dem die Sensoranordnung 2 eingesetzt werden soll. Die zwei PCBs bzw. Leiterplatten 20a,b, die die Spulen 6a-d tragen, sind auf der Innenseite des nichtmetallischen Zylinders bzw. Zylindermantels 28 in den inneren Quadranten Q1 und Q3 angeordnet. Die Fläche 16 ist also ein Kreiszylindermantel (radiale Innenseite).Here is according to 5a (comparable 1 ) instead of a non-metallic disc 22nd a non-metallic cylinder or cylinder jacket 28 of a straight circular cylinder is used. Its length L. or height corresponds to the difference between the radii R2-R1 of the circular disk 22nd in 1 . The radius of the cylinder depends, for example, on the electric motor on which the sensor arrangement is attached 2 should be used. The two PCBs or printed circuit boards 20a , b who have favourited the coils 6a-d are on the inside of the non-metallic cylinder or cylinder jacket 28 in the inner quadrant Q1 and Q3 arranged. The area 16 is therefore a circular cylinder jacket (radial inside).

Die Spulengruppen 4a,b weisen hier also jeweils die Form eines Viertels des Umfangs eines Kreiszylindermantels auf.The coil groups 4a , b thus each have the shape of a quarter of the circumference of a circular cylinder jacket.

Gemäß 5b dient ein weiterer nichtmetallischer Zylinder 30 dazu, den Aktivator bzw. das Flusselement 12 an der Außenfläche des zweiten Zylinders 30 anzubringen. Der äußere Radius des Zylinders 30 ist derart, dass er sich, wenn er fest mit der Rotorwelle verbunden ist, innerhalb des Zylindermantels 28 dreht, wobei ein vorbestimmter vertikaler Luftspalt (Abstandsspalte a, in mm oder) zwischen der PCB-Spule 6a-d (radial innere Oberfläche) und der radial äußeren Oberfläche des Flusselements 12 am Zylinder 30 aufrechterhalten wird.According to 5b Another non-metallic cylinder is used 30th to do this, the activator or the flow element 12th on the outer surface of the second cylinder 30th to attach. The outer radius of the cylinder 30th is such that, when it is firmly connected to the rotor shaft, it is inside the cylinder jacket 28 rotates, with a predetermined vertical air gap (spacing gap a , in mm or) between the PCB reel 6a-d (radially inner surface) and the radially outer surface of the flow element 12th on the cylinder 30th is maintained.

Für beide Ausführungsformen (1-3 und 5) liegen also auf der Fläche 16 die Spulen 6a,b und die Spulen 6c,d jeweils senkrecht zur Kreisbahn 14 nebeneinander. For both versions ( 1-3 and 5 ) therefore lie on the surface 16 the spools 6a , b and the coils 6c , d each perpendicular to the circular path 14th side by side.

6 zeigt Simulationsergebnisse für das im Uhrzeigersinn rotierende Flusselement 12 gemäß der 1 bis 3. Es ist zu betonen, dass die Spulen 6a (auch „T1 / L1) und 6c (auch „T3 / L3“) als „Top“-Spulen und die Spulen 6b (auch „B2 / L2“) und 6d (auch „B4 / L4“) als „Bottom“-Spulen zusammen eine trapezoide Spulengruppe 4a,b bilden und hier zwei solcher Spulengruppen 4a,b verwendet werden. Spulengruppe 4a ist im Quadranten Q1, Spulengruppe 4b im Quadranten Q3 platziert. 6 zeigt der Verlauf der Induktivitäten L1 bis L4 über dem Drehwinkel D. 6th shows simulation results for the clockwise rotating flux element 12th according to the 1 to 3rd . It should be emphasized that the coils 6a (also "T1 / L1 ) and 6c (also "T3 / L3") as "Top" coils and the coils 6b (also "B2 / L2") and 6d (also "B4 / L4") as "bottom" coils together form a trapezoidal coil group 4a , b form and here two such coil groups 4a , b be used. Coil group 4a is in the quadrant Q1 , Coil group 4b in the quadrant Q3 placed. 6th shows the course of the inductances L1 to L4 over the angle of rotation D. .

7 zeigt in einer Tabelle, für welche Spulen 6a-d (T1, B2, T3, B4) sich jeweils fallende (obere Zeile 34, angedeutet durch Pfeil nach unten) oder steigende (untere Zeile 36, angedeutet durch Pfeil nach oben) Induktivitätswerte (L in µH), also Tendenzen, ergeben. Die Spulen 6a-d sind dabei über die o.g. Bezeichnungen „T“ für „Top“ und „B“ für „Bottom“ angegeben und auch nochmals in den jeweiligen Quadranten-Spalten Q1 und Q3, in denen sie sich befinden, eingetragen. Die Rotation des Flusselements 12 findet wieder im Uhrzeigersinn (in der Tabelle von links nach rechts) statt. 7 stellt damit eine Zustandstabelle für die Sensoranordnung 2 dar. Der Drehwinkel D ist als steigender Winkel (0° bis 720°) dargestellt. 7th shows in a table for which coils 6a-d (T1, B2, T3, B4) falling (top line 34 , indicated by the down arrow) or increasing (lower line 36 , indicated by the arrow pointing upwards) Inductance values ( L. in µH), i.e. tendencies. The spools 6a-d are specified using the above designations “T” for “Top” and “B” for “Bottom” and again in the respective quadrant columns Q1 and Q3 in which they are located. The rotation of the flow element 12th takes place clockwise again (from left to right in the table). 7th thus provides a status table for the sensor arrangement 2 The angle of rotation D. is shown as a rising angle (0 ° to 720 °).

Dabei ist es sehr wichtig, folgendes zu betonen: Für eine Drehung des Flusselements 12 im Uhrzeigersinn (untere Zeile in der Tabelle, 7) zeigt die Tabelle für die Rotation (Q1 -> Q2 -> Q3 -> Q4) sequentiell für die T1-, B2-, T3- und B4-Spulen 4a-d ansteigende Induktivitäten (Werte).It is very important to emphasize the following: For a rotation of the flux element 12th clockwise (lower line in the table, 7th ) shows the table for the rotation (Q1 -> Q2 -> Q3 -> Q4) sequentially for the T1, B2, T3 and B4 coils 4a-d increasing inductances (values).

Für die Rotation entgegen dem Uhrzeigersinn zeigt die untere Zeile der Tabelle, dass sequentiell die B4-, T3-, B2- und T1-Spulen 4a-d ansteigende Induktivitäten (Werte) aufweisen.For the counterclockwise rotation, the lower line of the table shows that sequentially the B4, T3, B2 and T1 coils 4a-d have increasing inductances (values).

Bezüglich der Figuren ist zu beachten, dass die Quadrantenreihenfolge von einer konventionellen Nummerierung (übliche Konvention) abweicht: Q1, Q3 sind konventionell nummeriert, Q2 und Q4 sind demgegenüber vertauscht.With regard to the figures, it should be noted that the order of the quadrants differs from conventional numbering (common convention): Q1 , Q3 are conventionally numbered, while Q2 and Q4 are swapped.

Die 8 zeigt entsprechend zu 1 - 3 eine alternative Sensoranordnung 2 mit nur einer Spulengruppe 4a mit zwei Spulen 6a,b und nur einem Leerbereich 8a. The 8th shows accordingly 1 - 3rd an alternative sensor arrangement 2 with only one coil group 4a with two coils 6a , b and only one blank area 8a .

Dieser erstreckt sich über einen Leerwinkel E1 von 180°. Die Spulengruppe 4a erstreckt sich über die Quadranten Q1,2 über einen Spulenwinkel S1 von 180°, der gleich dem Gesamtwinkel G ist. Das bogenförmige dünne / laminare Flusselement 12 (CU-Aktivator) erstreckt sich über eine Winkelausdehnung W von 360°, die Abschnitte A1, A2 jeweils über Bogenlängen B1,2 von jeweils 180°. Die Kreisbahn 14 um die Drehachse 10 ist hier nur gestrichelt angedeutet. Ansonsten ist die Sensoranordnung 2 entsprechend bzw. sinngemäß zu 1-3 aufgebaut und wird wie diese betrieben. Obschon hier die Spulengruppe 4a nur 180° der Kreisscheibe 22 abdeckt, kann die Sensoranordnung 2 den vollen 360° Drehwinkel D einer Rotorbewegung messen.This extends over an empty angle E1 of 180 °. The coil group 4a extends across the quadrants Q1 , 2 over a coil angle S1 of 180 °, which is equal to the total angle G is. The arched thin / laminar flow element 12th (CU activator) extends over an angular extent W. of 360 °, the sections A1 , A2 each over arc lengths B1 , 2 of 180 ° each. The circular path 14th around the axis of rotation 10 is only indicated here by dashed lines. Otherwise the sensor arrangement is 2 accordingly or analogously to 1-3 constructed and operated like this. Although the coil group is here 4a only 180 ° of the circular disc 22nd covers, the sensor arrangement 2 the full 360 ° angle of rotation D. measure a rotor movement.

Die Spulen 4a,b befinden sich auf einer einzigen Leiterplatte 20a (Kreisringsegment) auf der nichtmetallischen Kreisscheibe 22 (Kreisring).The spools 4a , b are on a single circuit board 20a (Circular ring segment) on the non-metallic circular disc 22nd (Circular ring).

BezugszeichenlisteList of reference symbols

22
SensoranordnungSensor arrangement
4a,b4a, b
SpulengruppeCoil group
6a-d6a-d
SpuleKitchen sink
8a,b8a, b
LeerbereichEmpty area
1010
DrehachseAxis of rotation
1212th
FlusselementFlow element
1414th
KreisbahnCircular path
1616
Flächearea
1818th
AuswerteeinrichtungEvaluation device
20a,b20a, b
LeiterplatteCircuit board
2222nd
KreisscheibeCircular disc
24a,b24a, b
SpulentypCoil type
2626th
Lochhole
2828
ZylindermantelCylinder jacket
3030th
Zylindercylinder
3232
Pfeilarrow
3434
Zeile (oben)Line (top)
3636
Zeile (unten) Line (bottom)
L1-4L1-4
InduktivitätenInductors
DD.
DrehwinkelRotation angle
WW.
WinkelausdehnungAngular expansion
S1,2S1.2
SpulenwinkelSpool angle
GG
GesamtwinkelTotal angle
E1,2E1,2
LeerwinkelEmpty angle
aa
AbstandsspaltSpacing gap
Q1-4Q1-4
Quadrantquadrant
A1,2A1.2
Abschnittsection
B1,2B1.2
BogenlängeArc length
LL.
Längelength
R1,2R1.2
Radiusradius

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte Nicht-PatentliteraturNon-patent literature cited

  • „Development of Eddy-Current Rotor Position Sensor, Markus Simon, Business Unit 8, SUMIDA Components & Modules GmbH, Presented at EVTeCand APE Japan on May 23, 2014, JSAE Paper No. 20144103‟ [0002]"Development of Eddy-Current Rotor Position Sensor, Markus Simon, Business Unit 8, SUMIDA Components & Modules GmbH, Presented at EVTeCand APE Japan on May 23, 2014, JSAE Paper No. 20144103 ‟[0002]

Claims (16)

Sensoranordnung (2) zur Erfassung eines Drehwinkels (D) eines Flusselements (12), das entlang einer Kreisbahn (14) um eine Drehachse (10) drehbar ist, - mit mindestens einer mit dem Flusselement (12) wechselwirkenden Spulengruppe (4a,b) mit jeweils mindestens zwei Spulen (6a-d), - wobei sich die Spulengruppen (6a-d) in einer die Drehachse (10) konzentrisch umgebenden Fläche (16) erstrecken, - wobei die Fläche (16) parallel zur und entlang der Kreisbahn (14) verläuft, und eine jeweilige Spulengruppe (4a,b) entlang der Kreisbahn (14) auf einen jeweiligen Spulenwinkel (S1,2) begrenzt ist, - wobei sich die Spulenwinkel (S1,2) aller Spulengruppen (4a,b) zu einem Gesamtwinkel (G) von weniger als 360° addieren, - wobei entlang der Kreisbahn (14) mindestens ein Leerbereich (8a,b) vorhanden ist, der sich über einen jeweiligen Leerwinkel (E1,2) erstreckt, - mit dem Flusselement (12), das sich parallel unter Zwischenlage eines Abstandsspalts (a) zur Fläche (16) erstreckt, - wobei das Flusselement (12) entlang der Kreisbahn (14) eine Winkelausdehnung (W) aufweist, die größer als der größte Spulenwinkel (S1,2) ist, - mit einer Auswerteeinrichtung (18), die dazu eingerichtet ist, für jede der Spulen (6a-d) deren aktuelle Induktivität (L1-4) zu ermitteln und einen aktuellen Drehwinkel (D) des Flusselements (12) auf der Basis wenigstens zweier ermittelter Induktivitäten (L1-4) zu ermitteln.Sensor arrangement (2) for detecting an angle of rotation (D) of a flux element (12) which can be rotated along a circular path (14) about an axis of rotation (10), - With at least one coil group (4a, b) interacting with the flux element (12), each with at least two coils (6a-d), - wherein the coil groups (6a-d) extend in a surface (16) concentrically surrounding the axis of rotation (10), - wherein the surface (16) runs parallel to and along the circular path (14), and a respective coil group (4a, b) is limited along the circular path (14) to a respective coil angle (S1,2), - where the coil angles (S1,2) of all coil groups (4a, b) add up to a total angle (G) of less than 360 °, - wherein at least one empty area (8a, b) is present along the circular path (14) which extends over a respective empty angle (E1,2), - With the flux element (12), which extends parallel to the surface (16) with the interposition of a spacing gap (a), - wherein the flux element (12) along the circular path (14) has an angular extent (W) which is greater than the largest coil angle (S1,2), - With an evaluation device (18) which is set up to determine the current inductance (L1-4) of each of the coils (6a-d) and a current angle of rotation (D) of the flux element (12) on the basis of at least two determined To determine inductances (L1-4). Sensoranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Spulengruppen (4a,b) vorhanden sind, und entlang der Kreisbahn (14) mindestens ein Leerbereich (8a,b) zwischen je zwei Spulengruppen (4a,b) vorhanden ist.Sensor arrangement according to Claim 1 , characterized in that at least two coil groups (4a, b) are present, and along the circular path (14) there is at least one empty area (8a, b) between each two coil groups (4a, b). Sensoranordnung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass entlang der Kreisbahn (14) gleich viele Spulengruppen (4a,b) und Leerbereiche (8a,b) abwechselnd angeordnet sind.Sensor arrangement (2) according to one of the preceding claims, characterized in that the same number of coil groups (4a, b) and empty areas (8a, b) are arranged alternately along the circular path (14). Sensoranordnung (2) nach einem der Ansprüche 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei der Spulenwinkel (S1,2) gleich groß sind und/oder mindestens zwei der Leerwinkel (E1,2) gleich groß sind.Sensor arrangement (2) according to one of the Claims 2 to 3rd , characterized in that at least two of the coil angles (S1,2) are of the same size and / or at least two of the empty angles (E1,2) are of the same size. Sensoranordnung (2) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass genau zwei Spulengruppen (4a,b) und genau zwei Leerbereiche (8a,b) vorhanden sind.Sensor arrangement (2) according to one of the Claims 2 to 4th , characterized in that exactly two coil groups (4a, b) and exactly two empty areas (8a, b) are present. Sensoranordnung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Gesamtwinkel (G) 180° beträgt und/oder die Winkelausdehnung (W) 360° beträgt und/oder mindestens einer der Spulenwinkel (S1,2) 180° beträgt und/oder mindestens einer der Leerwinkel (E1,2) 180°beträgt.Sensor arrangement (2) according to one of the Claims 1 to 5 , characterized in that the total angle (G) is 180 ° and / or the angular extent (W) is 360 ° and / or at least one of the coil angles (S1,2) is 180 ° and / or at least one of the empty angles (E1,2 ) Is 180 °. Sensoranordnung (2) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Gesamtwinkel (G) 180° beträgt und/oder die Winkelausdehnung (W) 180° beträgt und/oder mindestens einer der Spulenwinkel (S1,2) 90° beträgt und/oder mindestens einer der Leerwinkel (E1,2) 90° beträgt.Sensor arrangement (2) according to one of the Claims 2 to 5 , characterized in that the total angle (G) is 180 ° and / or the angular extent (W) is 180 ° and / or at least one of the coil angles (S1,2) is 90 ° and / or at least one of the empty angles (E1,2 ) Is 90 °. Sensoranordnung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Flusselement (12) entlang der Kreisbahn (14) zusammenhängend ausgeführt ist oder in mindestens zwei aneinander anschließende oder voneinander beabstandete Abschnitte (A1,2) aufgeteilt ist.Sensor arrangement (2) according to one of the preceding claims, characterized in that the flow element (12) is designed to be contiguous along the circular path (14) or is divided into at least two adjoining or spaced apart sections (A1,2). Sensoranordnung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Winkelausdehnung (W) mindestens so groß ist wie die größte Summe eines Spulenwinkels (S1,2) und eines angrenzenden Leerwinkels (E1,2).Sensor arrangement (2) according to one of the preceding claims, characterized in that the angular extent (W) is at least as large as the largest sum of a coil angle (S1,2) and an adjacent empty angle (E1,2). Sensoranordnung (2) nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Spulentyp (24a,b) für gleiche Spulen (6a-d) vorhanden ist und mindestens zwei Spulengruppen (4a,b) je eine der gleichen Spulen (6a-d) enthalten, die rotationssymmetrisch zur Drehachse (10) angeordnet sind.Sensor arrangement (2) according to one of the Claims 2 to 9 , characterized in that there is at least one coil type (24a, b) for the same coils (6a-d) and at least two coil groups (4a, b) each contain one of the same coils (6a-d) which are rotationally symmetrical to the axis of rotation (10 ) are arranged. Sensoranordnung (2) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einem Spulentyp (24a,b) ein jeweiliger Abschnitt (A1,2) des Flusselements (12) zugeordnet ist.Sensor arrangement (2) according to Claim 10 , characterized in that a respective section (A1,2) of the flux element (12) is assigned to at least one type of coil (24a, b). Sensoranordnung (2) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Abschnitte (A1,2) deckungsgleich zum zugeordneten Spulentyp (24a,b) ist.Sensor arrangement (2) according to Claim 11 , characterized in that at least one of the sections (A1,2) is congruent with the assigned coil type (24a, b). Sensoranordnung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in mindestens einer der Spulengruppen (4a,b) mindestens zwei der Spulen (6a-d) in der Fläche (16) senkrecht zur Kreisbahn (14) nebeneinander liegen.Sensor arrangement (2) according to one of the preceding claims, characterized in that in at least one of the coil groups (4a, b) at least two of the coils (6a-d) lie next to one another in the surface (16) perpendicular to the circular path (14). Sensoranordnung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Spulen (6a-d) eine sich entlang der Kreisbahn (14) verjüngende Form aufweist.Sensor arrangement (2) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the coils (6a-d) has a shape which tapers along the circular path (14). Sensoranordnung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Spulengruppen (4a,b) die Form eines Kreisringsegments oder eines Umfangsabschnitts eines Kreiszylindermantels aufweist.Sensor arrangement (2) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the coil groups (4a, b) has the shape of a circular ring segment or a circumferential section of a circular cylinder jacket. Sensoranordnung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fläche (16) die Form einer Scheibe quer zur Drehachse (10) oder eines Mantels eines geraden Kreiskegelstumpfes oder eines Mantels eines geraden Kreiszylinders bezüglich der Drehachse (10) aufweist.Sensor arrangement (2) according to one of the preceding claims, characterized in that the surface (16) has the shape of a disk transversely to the axis of rotation (10) or a jacket of a straight truncated circular cone or a jacket of a straight circular cylinder with respect to the axis of rotation (10).
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