DE102019216988A1 - Position measuring system - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Positionsmesssystem (10), aufweisend einen Permanentmagneten (12) und einen sich entlang einer seitlich neben dem Permanentmagneten (12) entlang desselben verlaufenden Messstrecke (14) bewegbar angeordneten Magnetfeldsensor (16), um anhand einer mittels des Magnetfeldsensors (16) bestimmten Richtung des Magnetfeldes eine Position des Magnetfeldsensors (16) entlang der Messstrecke (14) bestimmen zu können. Um eine Störanfälligkeit des Positionsmesssystems (10) im Hinblick auf Störfelder zu reduzieren und die Abhängigkeit der Richtung des Magnetfeldes von der Position entlang der Messstrecke (14) flexibler vorgeben zu können und eine Beeinträchtigung der Messgenauigkeit durch mechanische Toleranzen oder ein mechanisches Spiel reduzieren zu können, weist das erfindungsgemäße Positionsmesssystem (10) ferner wenigstens ein ferromagnetisches Flussleitstück (20-1, 20-2) auf, das sich unterhalb oder überhalb der Messstrecke (14) plattenförmig einerseits in Richtung der Messstrecke (14) und wenigstens einem Teil der Messstrecke (14) folgend und andererseits in seitlicher Richtung erstreckt.The invention relates to a position measuring system (10), comprising a permanent magnet (12) and a magnetic field sensor (16) which is movably arranged along a measuring section (14) running laterally next to the permanent magnet (12), in order to use a magnetic field sensor (16) specific direction of the magnetic field to be able to determine a position of the magnetic field sensor (16) along the measuring section (14). In order to reduce the susceptibility of the position measuring system (10) to interference with regard to interference fields and to be able to specify the dependency of the direction of the magnetic field on the position along the measuring section (14) more flexibly and to be able to reduce the impairment of the measuring accuracy due to mechanical tolerances or mechanical play, the position measuring system (10) according to the invention furthermore has at least one ferromagnetic flux guide piece (20-1, 20-2) which extends in a plate shape below or above the measuring section (14) on the one hand in the direction of the measuring section (14) and at least part of the measuring section (14 ) following and on the other hand extends in the lateral direction.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Positionsmesssystem, aufweisend einen Permanentmagneten und einen sich entlang einer seitlich neben dem Permanentmagneten entlang desselben verlaufenden Messstrecke bewegbar angeordneten Magnetfeldsensor, um anhand einer mittels des Magnetfeldsensors bestimmten Richtung des Magnetfeldes eine Position des Magnetfeldsensors entlang der Messstrecke bestimmen zu können.The present invention relates to a position measuring system, comprising a permanent magnet and a magnetic field sensor arranged movably along a measuring section running laterally next to the permanent magnet, in order to be able to determine a position of the magnetic field sensor along the measuring section using a direction of the magnetic field determined by means of the magnetic field sensor.

Bei einem derartigen Positionsmesssystem kann z. B. die Bestimmung der Position des Magnetfeldsensors bzw. einer mit dem Magnetfeldsensor versehenen Komponente entlang einer geradlinig verlaufend vorgesehenen Messstrecke vorgesehen sein. Alternativ kann bei einer solchen Messung jedoch auch z. B. eine gekrümmt verlaufende Messstrecke vorgesehen sein, z. B. eine kreisbogenförmig gekrümmte Messstrecke.In such a position measuring system, for. B. the determination of the position of the magnetic field sensor or a component provided with the magnetic field sensor can be provided along a straight measuring section provided. Alternatively, however, in such a measurement, z. B. a curved measuring section can be provided, for. B. a circular arc curved measuring section.

Die Funktion eines derartigen „magnetischen“ Positionsmesssystems beruht auf der Ausnutzung des Umstands, dass das Magnetfeld eines Permanentmagneten ortsabhängig ist und somit eine für einen bestimmten Ort mittels eines Magnetfeldsensors bestimmte Richtung des Magnetfeldes eine für die entsprechende Position (des Magnetfeldsensors relativ zum Permanentmagneten) repräsentative Größe darstellt bzw. anhand des Ergebnisses einer Messung der Richtung des Magnetfeldes auf diese Position geschlossen werden kann. Es versteht sich, dass die Position, die Bewegbarkeit und die Bewegung des Magnetfeldsensors entlang der Messstrecke hierbei und auch im Rahmen der Erfindung als Relativposition bzw. Relativbewegbarkeit bzw. Relativbewegung des Magnetfeldsensors relativ zum Permanentmagneten zu verstehen sind.The function of such a "magnetic" position measuring system is based on the fact that the magnetic field of a permanent magnet is location-dependent and thus a direction of the magnetic field determined for a specific location by means of a magnetic field sensor is a value representative of the corresponding position (of the magnetic field sensor relative to the permanent magnet) represents or can be inferred from the result of a measurement of the direction of the magnetic field on this position. It goes without saying that the position, the movability and the movement of the magnetic field sensor along the measuring section are to be understood here and also within the scope of the invention as the relative position or relative mobility or relative movement of the magnetic field sensor relative to the permanent magnet.

Derartige gattungsgemäße Positionsmesssysteme sind in vielfältigen Ausführungen aus dem Stand der Technik bekannt. Beispielsweise sei hierzu auf die Veröffentlichungen EP 0 979 988 B1 , DE 199 10 636 A1 , EP 1 989 505 B1 und WO 2011/135063 A2 verwiesen.Such generic position measuring systems are known in various designs from the prior art. For example, refer to the publications EP 0 979 988 B1 , DE 199 10 636 A1 , EP 1 989 505 B1 and WO 2011/135063 A2 referenced.

Nachteilig ist bei den aus dem Stand der Technik bekannten Positionsmesssystemen eine mehr oder weniger große Anfälligkeit für eine Beeinträchtigung des Messergebnisses durch etwaig in der Installationsumgebung des Systems auftretende magnetische Störfelder. Darüber hinaus besteht ein Nachteil bekannter Systeme oftmals darin, dass aufgrund von prinzipiell vorgegebenen Eigenschaften eines Magnetfeldes die Abhängigkeit des Magnetfeldes des Permanentmagneten von der Position des Magnetfeldsensors entlang der Messstrecke durch die Konstruktion (z. B. durch Formgestaltung und Magnetisierung des Permanentmagneten, und Verlauf der Messstrecke relativ zum Permanentmagneten) zwar beeinflusst werden kann, jedoch nicht völlig beliebig vorgegeben werden kann. Ein weiterer Nachteil bekannter Systeme liegt in der Toleranzempfindlichkeit der Messung gegenüber mechanischen Toleranzen wie z. B. Fertigungs- und Montagetoleranzen sowie mechanischem Spiel. Insbesondere spielbedingte Positionsänderungen des Magnetfeldsensors quer zur Richtung des zu messenden Magnetfeldes bewirken eine erhebliche Messunsicherheit.The disadvantage of the position measuring systems known from the prior art is that they are more or less susceptible to impairment of the measurement result due to any magnetic interference fields that may occur in the installation environment of the system. In addition, known systems often have the disadvantage that, due to the properties of a magnetic field, which are predetermined in principle, the dependency of the magnetic field of the permanent magnet on the position of the magnetic field sensor along the measurement path is caused by the construction (e.g. through the shape and magnetization of the permanent magnet, and the course of the Measuring distance relative to the permanent magnet) can be influenced, but cannot be specified as desired. Another disadvantage of known systems is the sensitivity of the measurement to mechanical tolerances such. B. Manufacturing and assembly tolerances and mechanical play. In particular, changes in the position of the magnetic field sensor caused by play at right angles to the direction of the magnetic field to be measured cause considerable measurement uncertainty.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bei einem Positionsmesssystem der eingangs genannten Art die vorstehend erläuterten Nachteile zu beseitigen oder zumindest abzumildern. Insbesondere soll mit der Erfindung ein Positionsmesssystem der eingangs genannten Art ermöglicht werden, dass weniger störanfällig ist, und bei dem die Abhängigkeit des Magnetfeldes von der Position entlang der Messstrecke flexibler vorgegeben werden kann.It is an object of the present invention to eliminate or at least alleviate the disadvantages explained above in a position measuring system of the type mentioned at the beginning. In particular, the invention is intended to enable a position measuring system of the type mentioned at the outset that is less susceptible to interference and in which the dependence of the magnetic field on the position along the measuring section can be specified more flexibly.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Positionsmesssystem nach Anspruch 1 gelöst. Die abhängigen Ansprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.According to the invention, this object is achieved by a position measuring system according to claim 1. The dependent claims relate to advantageous developments of the invention.

Das erfindungsgemäße Positionsmesssystem ist dadurch gekennzeichnet, dass es ferner (wenigstens) ein ferromagnetisches Flussleitstück aufweist, das sich unterhalb oder überhalb der Messstrecke plattenförmig einerseits in Richtung der Messstrecke und wenigstens einem Teil der Messstrecke folgend und andererseits in seitlicher Richtung (Lateralrichtung) erstreckt.The position measuring system according to the invention is characterized in that it furthermore has (at least) one ferromagnetic flux guiding piece, which extends below or above the measuring section in the form of a plate on the one hand in the direction of the measuring section and following at least part of the measuring section and on the other hand in the lateral direction.

Vorteilhaft können mit der Erfindung durch das (wenigstens eine) ferromagnetische Flussleitstück etwaig auftretende magnetische Störfelder zumindest teilweise abgeschirmt werden. Daher ist der Einfluss von Störfeldern auf das Messergebnis verringert. Die Abschirmwirkung hängt hierbei von der räumlichen Anordnung und Ausdehnung des ferromagnetischen Materials ab und lässt sich somit vorteilhaft durch die Konstruktion dem konkreten Anwendungsfall anpassen. Als besonders günstig erweist sich die Abschirmwirkung, wenn unterhalb und überhalb der Messstrecke sich erstreckende ferromagnetische Flussleitstücke angebracht sind. With the invention, the (at least one) ferromagnetic flux guide piece can advantageously at least partially screen any magnetic interference fields that may occur. Therefore, the influence of interference fields on the measurement result is reduced. The shielding effect depends on the spatial arrangement and extent of the ferromagnetic material and can thus be advantageously adapted to the specific application through the design. The shielding effect proves to be particularly favorable if ferromagnetic flux guide pieces extending below and above the measuring section are attached.

Die hier bei der Beschreibung des Positionsmesssystems zur Definition relativer räumlicher Anordnungen und räumlicher Richtungen verwendeten Begriffe wie z. B. „unterhalb“, „unten“, „überhalb“, „oben“, „vertikal“, „seitlich“ bzw. „lateral“, „horizontal“ dienen lediglich zur Vereinfachung der Beschreibung des Positionsmesssystems. Die Begriffe definieren gewissermaßen ein räumliches Koordinatensystem des Positionsmesssystems als solchem, wurden jedoch insofern willkürlich gewählt, als letztlich erst in Verwendungssituation des Positionsmesssystems z. B. bestimmt wird, wo oben und wo unten ist.The terms used here in the description of the position measuring system to define relative spatial arrangements and spatial directions, such as B. "below", "below", "above", "above", "vertical", "side" or "lateral", "horizontal" are only used to simplify the description of the position measuring system. The terms define, so to speak, a spatial coordinate system of the position measuring system as such, but were chosen arbitrarily insofar as ultimately only in Use situation of the position measuring system z. B. determines where is up and where is down.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass durch das (wenigstens eine) ferromagnetische Flussleitstück eine gezielte Beeinflussung und somit Modifikation der Abhängigkeit der Richtung des Magnetfeldes des Permanentmagneten von der Position des Magnetfeldsensors entlang der Messstrecke realisiert werden kann. Die Abhängigkeit des Magnetfeldes von der Position des Magnetfeldsensors kann bei der Erfindung nicht nur durch die Formgestaltung und Magnetisierung des Permanentmagneten sowie den Verlauf der Messstrecke relativ zum Permanentmagneten beeinflusst werden, sondern vorteilhaft zusätzlich durch die konkrete Anordnung und Formgestaltung des oder der Flussleitstücke.Another advantage of the invention is that the (at least one) ferromagnetic flux guide piece can be used to influence and thus modify the dependency of the direction of the magnetic field of the permanent magnet on the position of the magnetic field sensor along the measurement path. In the invention, the dependence of the magnetic field on the position of the magnetic field sensor can be influenced not only by the shape and magnetization of the permanent magnet and the course of the measuring path relative to the permanent magnet, but also advantageously by the specific arrangement and shape of the flux guide (s).

Als vorteilhaft hat sich herausgestellt, dass viele Anordnungen und Formgestaltungen des oder der Flussleitstücke existieren und somit eingesetzt werden können, mit denen gleichzeitig sowohl eine große Abschirmwirkung gegenüber Störfeldern als auch eine vorteilhafte Modifikation der die Messsystemcharakteristik mitbestimmenden Abhängigkeit der Richtung des Magnetfeldes von der Position des Magnetfeldsensors erzielt werden können.It has turned out to be advantageous that there are many arrangements and shapes of the flux guiding piece or pieces that can be used, with which at the same time both a large shielding effect against interference fields and an advantageous modification of the dependence of the direction of the magnetic field on the position of the magnetic field sensor, which co-determines the measuring system characteristics can be achieved.

Insbesondere kann z. B. jegliche Art von Linearisierung der genannten Abhängigkeit bzw. der Messsystemcharakteristik eine solche vorteilhafte Modifikation darstellen. Linearisierung bedeutet hierbei, dass der Zusammenhang zwischen einerseits der Richtung des Magnetfeldes (bzw. des entsprechenden Sensorsignals), und andererseits der zu bestimmenden Position exakter durch eine relativ einfache mathematische Funktion, insbesondere lineare Funktion, beschreibbar ist, als dies ohne den erfindungsgemäßen Einsatz eines oder mehrerer Flussleitstücke der Fall wäre.In particular, z. B. any kind of linearization of the mentioned dependency or the measuring system characteristic represent such an advantageous modification. In this context, linearization means that the relationship between the direction of the magnetic field (or the corresponding sensor signal) on the one hand and the position to be determined on the other hand can be described more precisely by a relatively simple mathematical function, in particular a linear function, than without the inventive use of a or several flux guide pieces would be the case.

Ein noch weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass eine hinsichtlich etwaiger Toleranzen relativ unempfindliche Abhängigkeit der Richtung des Magnetfeldes von der Position des Magnetfeldsensors erzielt werden kann. Beispielsweise kann mit der Erfindung durch eine Homogenisierung des Magnetfeldes im Bereich der Messstrecke z. B. mechanisches Spiel des Magnetfeldsensors hinsichtlich dessen Anordnung auf der Messstrecke und/oder bei dessen Führung entlang der Messstrecke vorteilhaft ausgeglichen werden.Yet another advantage of the invention is that a dependency of the direction of the magnetic field on the position of the magnetic field sensor that is relatively insensitive with regard to any tolerances can be achieved. For example, with the invention by a homogenization of the magnetic field in the area of the measuring section z. B. mechanical play of the magnetic field sensor with regard to its arrangement on the measuring section and / or when it is guided along the measuring section can be advantageously compensated.

Die Messstrecke verläuft seitlich neben dem (wenigstens einen) Permanentmagneten entlang des Permanentmagneten. In einer Ausführungsform ist die Messstrecke geradlinig verlaufend vorgesehen. Alternativ kann jedoch auch eine nicht-geradlinig verlaufende Messstrecke vorgesehen sein, insbesondere z. B. eine gekrümmt verlaufende Messstrecke, z. B. eine kreisbogenförmig gekrümmte Messstrecke. Eine gekrümmt verlaufende Messstrecke kann z. B. einem Bogenwinkel von mindestens 20°, insbesondere mindestens 40° und/oder maximal 180°, insbesondere maximal 120°, entsprechen. Der Verlauf der Messstrecke kann hierbei insbesondere z. B. parallel (d. h. mit einem vorgegebenen einheitlichen Abstand in Lateralrichtung des Positionsmesssystems) zu einem Verlauf eines insbesondere z. B. langgestreckt formgestalteten Permanentmagneten vorgesehen sein. In einer bevorzugten Ausführungsform behält der Magnetfeldsensor bei dessen Bewegung entlang der Messstrecke (d. h. relativ zum Permanentmagneten) seine Orientierung bezüglich der (lokalen) Orientierung des Messstrecke.The measuring section runs laterally next to the (at least one) permanent magnet along the permanent magnet. In one embodiment, the measuring section is provided to run in a straight line. Alternatively, however, a non-rectilinear measuring section can also be provided, in particular z. B. a curved measuring section, z. B. a circular arc curved measuring section. A curved measuring section can, for. B. correspond to an arc angle of at least 20 °, in particular at least 40 ° and / or a maximum of 180 °, in particular a maximum of 120 °. The course of the measuring section can in particular, for. B. parallel (i.e. with a predetermined uniform distance in the lateral direction of the position measuring system) to a course of an in particular e.g. B. elongated shaped permanent magnets can be provided. In a preferred embodiment, the magnetic field sensor retains its orientation with respect to the (local) orientation of the measuring section during its movement along the measuring section (i.e. relative to the permanent magnet).

In einer weiter unten noch detaillierter beschriebenen Ausführungsform der Erfindung ist der Permanentmagnet als ein ringförmig geschlossen verlaufender Körper ausgebildet. In diesem Fall kann auch die Messstrecke ringförmig geschlossen seitlich neben dem Permanentmagneten entlang des Permanentmagneten verlaufen. Insbesondere können hierbei kreisbogenförmig gekrümmte, geschlossene, konzentrische Verläufe des Permanentmagneten und der Messstrecke vorgesehen sein, so dass der Verlauf der Messstrecke einem Bogenwinkel von 360° entspricht.In an embodiment of the invention that is described in more detail below, the permanent magnet is designed as an annularly closed body. In this case, the measuring section can also run in a closed ring laterally next to the permanent magnet along the permanent magnet. In particular, closed, concentric courses of the permanent magnet and the measuring section which are curved in the shape of an arc of a circle can be provided, so that the course of the measuring section corresponds to an arc angle of 360 °.

Im Rahmen der Erfindung soll nicht ausgeschlossen sein, dass mehrere Permanentmagneten vorgesehen sind, insbesondere z. B. wenigstens zwei Permanentmagneten, wobei der Magnetfeldsensor z. B. entlang einer seitlich neben beiden Permanentmagneten (also in Lateralrichtung betrachtet zwischen den beiden Permanentmagneten) entlang beider Permanentmagneten verlaufenden Messstrecke bewegbar angeordnet sein kann.In the context of the invention, it should not be ruled out that several permanent magnets are provided, in particular, for. B. at least two permanent magnets, the magnetic field sensor z. B. along a laterally next to the two permanent magnets (that is, viewed in the lateral direction between the two permanent magnets) along both permanent magnets can be arranged movable measuring section.

Im Rahmen der Erfindung soll nicht ausgeschlossen sein, dass mehrere Magnetfeldsensoren vorgesehen sind, insbesondere z. B. wenigstens zwei Magnetfeldsensoren, die beide entlang der seitlich neben dem (wenigstens einen) Permanentmagneten entlang desselben verlaufenden Messstrecke bewegbar angeordnet sind, jedoch im Verlauf der Messstrecke versetzt zueinander. In diesem Fall kann eine Bestimmung einer Position entlang der Messstrecke unter Verwendung der mehreren (von mehreren Magnetfeldsensoren gemessenen) Magnetfelder realisiert werden.In the context of the invention, it should not be excluded that several magnetic field sensors are provided, in particular z. B. at least two magnetic field sensors, both of which are arranged movably along the measuring section running laterally next to the (at least one) permanent magnet along the same, but offset from one another in the course of the measuring section. In this case, a position along the measurement path can be determined using the multiple magnetic fields (measured by multiple magnetic field sensors).

In einer Ausführungsform der Erfindung ist der Permanentmagnet aus einem Stück eines hartmagnetischen Materials gebildet, insbesondere z. B. einer Legierung enthaltend Eisen (z. B. Ferrit) und z. B. Kobalt und/oder Nickel. Alternativ kann der Permanentmagnet z. B. aus einem Verbundmaterial gebildet sein, wie z. B. einer Kunststoffmatrix mit darin eingebetteten Partikeln aus magnetischem Material. Letztere Magneten können z. B. durch Pressen oder Spritzen hergestellt werden.In one embodiment of the invention, the permanent magnet is formed from a piece of a hard magnetic material, in particular, for. B. an alloy containing iron (z. B. ferrite) and z. B. cobalt and / or nickel. Alternatively, the permanent magnet z. B. be formed from a composite material, such as. B. a plastic matrix with therein embedded particles of magnetic material. The latter magnets can, for. B. be produced by pressing or spraying.

In einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Permanentmagnet als ein langgestrecktes Profil ausgebildet ist.In one embodiment of the invention it is provided that the permanent magnet is designed as an elongated profile.

In diesem Fall besitzt der Permanentmagnet einen über dessen Länge (Verlauf) einheitlichen Querschnitt (Profilquerschnitt). Der Profilquerschnitt kann hierbei insbesondere z. B. eine rechteckige, z. B. etwa quadratische, oder z. B. eine etwa trapezförmige Form besitzen.In this case, the permanent magnet has a uniform cross-section (profile cross-section) over its length (profile). The profile cross-section can in particular, for. B. a rectangular, z. B. approximately square, or z. B. have an approximately trapezoidal shape.

In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass eine Profilachse des Profils geradlinig verläuft. In diesem Fall kann der Permanentmagnet also z. B. eine prismatische, z. B. quaderförmige Form besitzen.In one embodiment it is provided that a profile axis of the profile runs in a straight line. In this case, the permanent magnet can, for. B. a prismatic, e.g. B. have cuboid shape.

In einer anderen Ausführungsform ist vorgesehen, dass eine Profilachse des Profils gekrümmt verläuft. Beispielsweise kann eine kreisbogenförmig gekrümmte Profilachse vorgesehen sein.In another embodiment it is provided that a profile axis of the profile is curved. For example, a profile axis curved in the shape of a circular arc can be provided.

In einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Permanentmagnet als ein langgestrecktes Profil ausgebildet ist und die seitlich neben dem Permanentmagneten entlang desselben verlaufende Messstrecke parallel zu einer Profilachse des Profils verläuft.In one embodiment of the invention it is provided that the permanent magnet is designed as an elongated profile and the measuring section running laterally next to the permanent magnet along the same runs parallel to a profile axis of the profile.

Der Begriff „parallel“ soll in diesem Zusammenhang unabhängig davon zu verstehen sein, ob die Profilachse und die Messstrecke beide geradlinig verlaufen oder beide gekrümmt verlaufen.In this context, the term “parallel” should be understood regardless of whether the profile axis and the measuring section both run in a straight line or both run in a curved manner.

Insbesondere kann hierbei also vorgesehen sein, dass die Profilachse und die Messstrecke beide geradlinig, seitlich voneinander beabstandet parallel zueinander verlaufen, oder dass die Profilachse und die Messstrecke z. B. mit jeweiligen Krümmungen, seitlich voneinander beabstandet, parallel zueinander verlaufen (beispielsweise auf jeweiligen Kreisbögen von zwei konzentrischen Kreisen).In particular, it can be provided here that the profile axis and the measuring section both run in a straight line, laterally spaced from one another, parallel to one another, or that the profile axis and the measuring section z. B. with respective curvatures, laterally spaced from each other, run parallel to each other (for example on respective arcs of two concentric circles).

In einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Permanentmagnet als ein langgestreckter Körper mit einem über dessen Länge (Verlauf) variierenden Querschnitt ausgebildet ist.In one embodiment of the invention it is provided that the permanent magnet is designed as an elongated body with a cross section that varies over its length (course).

Der Begriff „Querschnitt“ ist so zu verstehen, dass der Querschnitt sowohl durch dessen Form (Querschnittsform) als auch dessen Größe (Querschnittsflächeninhalt) bestimmt ist. Insofern kann sich ein über die Länge des Permanentmagneten variierender Querschnitt aufgrund einer Variation der Querschnittsform und/oder einer Variation des Querschnittsflächeninhalts ergeben.The term “cross-section” is to be understood in such a way that the cross-section is determined both by its shape (cross-sectional shape) and its size (cross-sectional area). In this respect, a cross-section that varies over the length of the permanent magnet can result due to a variation in the cross-sectional shape and / or a variation in the cross-sectional area content.

In einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Permanentmagnet als ein langgestreckter Körper mit einem über dessen Länge einheitlichen (nicht variierenden) Querschnittsflächeninhalt ausgebildet ist.In one embodiment of the invention it is provided that the permanent magnet is designed as an elongated body with a uniform (not varying) cross-sectional area over its length.

In einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Permanentmagnet als ein langgestreckter Körper mit einer über dessen Länge variierenden Querschnittsform ausgebildet ist. Hierzu kann insbesondere z. B. vorgesehen sein, dass der Querschnitt die Form eines Vierecks (z. B. Form eines Trapezes) besitzt, bei welchem über die Länge des Permanentmagneten die Orientierung einer der Messstrecke zugewandte Seite des Vierecks variiert.In one embodiment of the invention it is provided that the permanent magnet is designed as an elongated body with a cross-sectional shape that varies over its length. For this purpose, in particular z. For example, it can be provided that the cross section has the shape of a square (z. B. shape of a trapezoid), in which the orientation of a side of the square facing the measuring section varies over the length of the permanent magnet.

In einer Weiterbildung dieser Ausführungsform ist vorgesehen, dass die genannte Seite des Vierecks an einer mittleren Stelle im Verlauf der Länge des Permanentmagneten vertikal verläuft (und der Querschnitt dort z. B. wenigstens annähernd rechteckig ist), jedoch mit zunehmendem Abstand von der mittleren Stelle zunehmend schräg (bezüglich der Vertikalen) verläuft.In a further development of this embodiment it is provided that the mentioned side of the square runs vertically at a central point along the length of the permanent magnet (and the cross-section there is at least approximately rectangular, for example), but increases with increasing distance from the central point runs obliquely (with respect to the vertical).

Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die genannte Seite des Vierecks in einem Winkel bezüglich der Vertikalen verläuft, der im Verlauf der Länge des Permanentmagneten monoton, insbesondere streng monoton, insbesondere proportional zur Position im Verlauf dieser Länge variiert. In einer bevorzugten Weiterbildung variiert der Winkel bezüglich der Vertikalen hierbei insgesamt (über die volle Länge des Permanentmagneten) um einen Winkelbetrag von mindestens 10°, insbesondere mindestens 30° oder mindestens 60°. Andererseits ist es in vielen Fällen vorteilhaft, wenn dieser Winkelbetrag maximal 120°, insbesondere maximal 90° beträgt. Insbesondere kann auch hierbei vorgesehen sein, dass der Querschnitt des Permanentmagneten einen über die Länge desselben einheitlichen (nicht variierenden) Querschnittsflächeninhalt besitzt. In einer Ausführungsform ist das genannte Viereck ein Trapez, bei dem zwei zueinander parallele Trapezseiten wenigstens annähernd in Lateralrichtung des Positionsmesssystems verlaufen und eine der Messstrecke abgewandte Trapezseite wenigstens annähernd in Vertikalrichtung des Positionsmesssystems verläuft.Alternatively or additionally it can be provided that the mentioned side of the quadrilateral extends at an angle with respect to the vertical which varies monotonically, in particular strictly monotonically, in particular proportionally to the position in the course of this length over the course of the length of the permanent magnet. In a preferred development, the angle with respect to the vertical varies overall (over the full length of the permanent magnet) by an angular amount of at least 10 °, in particular at least 30 ° or at least 60 °. On the other hand, it is advantageous in many cases if this angular amount is a maximum of 120 °, in particular a maximum of 90 °. In particular, it can also be provided here that the cross-section of the permanent magnet has a uniform (not varying) cross-sectional area over the length of the same. In one embodiment, said square is a trapezoid in which two parallel trapezoid sides run at least approximately in the lateral direction of the position measuring system and one side of the trapezoid facing away from the measuring section runs at least approximately in the vertical direction of the position measuring system.

In einer Ausführungsform ist der Permanentmagnet als ein ringförmig (z. B. kreisringförmig) geschlossen verlaufender Körper ausgebildet, wobei die Messstrecke z. B. ebenfalls ringförmig (z. B. kreisringförmig) geschlossen radial außerhalb des Permanentmagneten verlaufen kann.In one embodiment, the permanent magnet is designed as an annular (z. B. circular) closed body, wherein the measuring path z. B. also ring-shaped (z. B. circular ring) closed radially outside of the permanent magnet.

Auch in diesem Fall können vorteilhaft die vorstehend beschriebenen Ausgestaltungen des Permanentmagneten vorgesehen werden, wobei hinsichtlich der Begrifflichkeiten zu beachten ist: „entlang der Länge (des Permanentmagneten)“ bedeutet dann „entlang des Umfangs“, und „eine volle Länge (des Permanentmagneten)“ bedeutet dann „einen vollen 360°-Umfang/Umlauf“. Außerdem ist folgende Restriktion zu beachten: Ein Querschnitt an einer bestimmten Stelle muss nach Fortschreiten entlang des Umfangs (spätestens) alle 360° reproduziert werden. Bei der Ausgestaltung des Permanentmagneten als ein Profil ist das zwar immer der Fall, bei einer Ausgestaltung mit einem über die Länge (Verlauf, d. h. hier 360°-Umlauf) variierenden Querschnitt stellt dies jedoch eine Restriktion dar.In this case too, the above-described configurations of the permanent magnet can advantageously be provided, with The following should be noted with regard to the terminology: "along the length (of the permanent magnet)" then means "along the circumference", and "a full length (of the permanent magnet)" then means "a full 360 ° circumference / rotation". In addition, the following restriction must be observed: A cross-section at a certain point must be reproduced every 360 ° after progressing along the circumference (at the latest). This is always the case with the design of the permanent magnet as a profile, but with a design with a cross-section that varies over the length (course, ie here 360 ° rotation), this represents a restriction.

Unter Berücksichtigung dieser Restriktion bedarf bei einem ringförmig geschlossen verlaufenden Permanentmagneten die vorstehend beschriebene Ausgestaltung, bei der „die genannte Seite des Vierecks an einer mittleren Stelle im Verlauf der Länge des Permanentmagneten vertikal verläuft (und der Querschnitt dort z. B. wenigstens annähernd rechteckig ist), jedoch mit zunehmendem Abstand von der mittleren Stelle zunehmend schräg (bezüglich der Vertikalen) verläuft“, einer Modifikation. Bei Ausgestaltung mit einem über den 360°-Umlauf variierenden Querschnitt ist gemäß einer modifizierten Ausgestaltung vorgesehen, dass die genannte Seite des Vierecks an (wenigstens) einer bestimmten ersten Stelle im Verlauf des Permanentmagneten vertikal verläuft (und der Querschnitt dort z. B. wenigstens annähernd rechteckig ist) und mit zunehmendem Abstand von dieser ersten Stelle bis hin zu (wenigstens) einer zweiten Stelle zunehmend schräg (bezüglich der Vertikalen) verläuft, wobei jedoch nach Überschreiten jeder solchen zweiten Stelle die Viereckseite wieder abnehmend schräg (bezüglich der Vertikalen) verläuft.Taking this restriction into account, an annularly closed permanent magnet requires the configuration described above, in which "the mentioned side of the quadrangle runs vertically at a central point along the length of the permanent magnet (and the cross-section there, for example, is at least approximately rectangular). , but with increasing distance from the central point runs increasingly obliquely (with respect to the vertical) ”, a modification. In the case of an embodiment with a cross-section that varies over the 360 ° rotation, a modified embodiment provides that the mentioned side of the quadrilateral runs vertically at (at least) a certain first point in the course of the permanent magnet (and the cross-section there, for example, at least approximately rectangular) and with increasing distance from this first point up to (at least) a second point runs increasingly obliquely (with respect to the vertical), but after each such second point is exceeded, the side of the square again runs decreasingly obliquely (with respect to the vertical).

Ferner bedarf unter Berücksichtigung der Restriktion bei einem ringförmig geschlossen verlaufenden Permanentmagneten die vorstehend beschriebene Ausgestaltung einer Modifikation, bei der „die genannte Seite des Vierecks in einem Winkel bezüglich der Vertikalen verläuft, der im Verlauf der Länge des Permanentmagneten monoton, insbesondere streng monoton, insbesondere proportional zur Position im Verlauf dieser Länge variiert“, wobei in einer bevorzugten Weiterbildung „der Winkel bezüglich der Vertikalen hierbei insgesamt (über die volle Länge des Permanentmagneten) um einen Winkelbetrag von mindestens 10°, insbesondere mindestens 30° oder mindestens 60° variiert“. Bei Ausgestaltung mit einem über den 360°-Umlauf variierenden Querschnitt ist gemäß einer modifizierten Ausgestaltung vorgesehen, dass die genannte Seite des Vierecks in einem Winkel bezüglich der Vertikalen verläuft, der im Verlauf des Umfangs des Permanentmagneten abschnittweise monoton, insbesondere streng monoton, insbesondere proportional zur Position im Verlauf dieses Umfangs variiert, wobei wenigstens ein Abschnitt des Umfangs mit monotoner Zunahme und wenigstens ein Abschnitt des Umfangs mit monotoner Abnahme vorgesehen ist, wobei in einer bevorzugten Weiterbildung der Winkel bezüglich der Vertikalen über den vollen Umfang des Permanentmagneten und/oder jeden der genannten Abschnitte um einen Winkelbetrag von mindestens 10°, insbesondere mindestens 30° oder mindestens 60° variiert (und z. B. um maximal 120°, insbesondere um maximal 90°, variiert).Furthermore, taking into account the restriction in an annularly closed permanent magnet, the configuration described above requires a modification in which “the mentioned side of the quadrilateral extends at an angle with respect to the vertical that is monotonous, in particular strictly monotonous, in particular proportional, over the length of the permanent magnet to the position in the course of this length varies ”, whereby in a preferred development“ the angle with respect to the vertical varies here overall (over the full length of the permanent magnet) by an angular amount of at least 10 °, in particular at least 30 ° or at least 60 ° ”. In the case of an embodiment with a cross-section that varies over the 360 ° circumference, a modified embodiment provides that the mentioned side of the quadrilateral extends at an angle with respect to the vertical that is monotonous in sections, in particular strictly monotonous, in particular proportional to the course of the circumference of the permanent magnet Position varies over the course of this circumference, at least a portion of the circumference with a monotonic increase and at least a portion of the circumference with a monotonic decrease is provided, in a preferred development the angle with respect to the vertical over the full circumference of the permanent magnet and / or each of the mentioned Sections varied by an angular amount of at least 10 °, in particular at least 30 ° or at least 60 ° (and varied, for example, by a maximum of 120 °, in particular by a maximum of 90 °).

Hinsichtlich der Magnetisierung des Permanentmagneten gibt es verschiedene Möglichkeiten.There are various possibilities with regard to the magnetization of the permanent magnet.

In einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Permanentmagnet homogen magnetisiert ist, wobei in diesem Fall der Permanentmagnet beispielsweise als ein langgestrecktes Profil ausgebildet und insbesondere orthogonal zu einer Profilachse des Profils magnetisiert sein kann (z. B. vertikal).In one embodiment of the invention it is provided that the permanent magnet is magnetized homogeneously, in which case the permanent magnet can be designed, for example, as an elongated profile and in particular be magnetized orthogonally to a profile axis of the profile (e.g. vertically).

Im Falle einer homogenen Magnetisierung des Permanentmagneten ist bevorzugt eine zumindest annähernd orthogonal zu einem Verlauf des Permanentmagneten orientierte Magnetisierungsrichtung vorgesehen, insbesondere z. B. eine zumindest annähernd vertikal orientierte Magnetisierungsrichtung.In the case of a homogeneous magnetization of the permanent magnet, a magnetization direction oriented at least approximately orthogonally to a course of the permanent magnet is preferably provided, in particular z. B. an at least approximately vertically oriented direction of magnetization.

Eine homogene Magnetisierung in Richtung der Profilachse des Profils, oder allgemein in Richtung der Länge des Permanentmagneten, soll im Rahmen der Erfindung jedoch nicht ausgeschlossen sein.Homogeneous magnetization in the direction of the profile axis of the profile, or generally in the direction of the length of the permanent magnet, should not, however, be excluded within the scope of the invention.

In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Ausführungsform mit homogener Magnetisierung ist vorgesehen, dass die Anordnung und/oder Formgestaltung des oder der Flussleitstücke über die Länge des Permanentmagneten betrachtet derart ungleichmäßig ist, dass dadurch die Abhängigkeit des Magnetfeldes von der Position des Magnetfeldsensors entlang der Messstrecke und somit die Messsystemcharakteristik nennenswert modifiziert wird, oder dass dadurch diese Abhängigkeit sogar erst hervorgerufen wird. Hierzu zwei Ausführungsbeispiele:

  1. 1. Beispiel: Bei einem Permanentmagneten, der als ein langgestrecktes (z. B. geradlinig) verlaufendes Profil ausgebildet und homogen in Richtung seiner Profilachse magnetisiert ist, ergibt sich entlang einer parallel zur Profilachse verlaufenden Messstrecke eine qualitativ relativ komplizierte und quantitativ relativ schwache Abhängigkeit des Magnetfeldes von der Position entlang der Messstrecke. Mit dem Einsatz eines oder mehrerer über die Länge des Permanentmagneten betrachtet ungleichmäßiger Flussleitstücke lässt sich die Abhängigkeit jedoch vorteilhaft sowohl qualitativ (z. B. Linearisierung) als auch quantitativ (z. B. Vergrößerung eines „Hubs“ der vom Magnetfeldsensor gemessenen Größe(n)) modifizieren bzw. verbessern.
  2. 2. Beispiel: Bei einem Permanentmagneten, der als ein langgestrecktes (z. B. geradlinig) verlaufendes Profil ausgebildet und homogen orthogonal zu seiner Profilachse (z. B. vertikal) magnetisiert ist, ergibt sich entlang einer seitlich neben dem Permanentmagneten entlang desselben parallel zur Profilachse verlaufenden Messstrecke überhaupt keine Abhängigkeit des Magnetfeldes von der Position entlang der Messstrecke (abgesehen von „Randeffekten“ an den Enden einer bis an die beiden Enden des Permanentmagneten heranreichenden Messstrecke). Mit dem Einsatz eines oder mehrerer über die Länge des Permanentmagneten betrachtet ungleichmäßiger Flussleitstücke lässt sich eine solche Abhängigkeit jedoch vorteilhaft hervorrufen und sogar qualitativ in einem gewissen Ausmaß in gewünschter Weise einstellen.
In a particularly advantageous further development of the embodiment with homogeneous magnetization, it is provided that the arrangement and / or shape of the flux guide piece (s), viewed over the length of the permanent magnet, is so uneven that as a result, the dependence of the magnetic field on the position of the magnetic field sensor along the measurement path and thus the measuring system characteristic is significantly modified, or that this dependency is even caused in the first place. Two examples of this:
  1. 1st example: In the case of a permanent magnet, which is designed as an elongated (e.g. straight) profile and is magnetized homogeneously in the direction of its profile axis, there is a qualitatively relatively complicated and quantitatively relatively weak dependency of the measurement path running parallel to the profile axis Magnetic field from the position along the measuring section. With the use of one or more non-uniform flux guide pieces viewed over the length of the permanent magnet, the dependency can be advantageously reduced both qualitatively (e.g. linearization) as well as quantitatively (e.g. increasing a "stroke" of the variable (s) measured by the magnetic field sensor) or improving it.
  2. 2nd example: In the case of a permanent magnet, which is designed as an elongated (e.g. straight) profile and is magnetized homogeneously orthogonally to its profile axis (e.g. vertically), the result is along a side next to the permanent magnet along the same parallel to Measuring section running along the profile axis, there is absolutely no dependence of the magnetic field on the position along the measuring section (apart from "edge effects" at the ends of a measuring section that extends to both ends of the permanent magnet). With the use of one or more non-uniform flux guide pieces viewed over the length of the permanent magnet, however, such a dependency can advantageously be brought about and can even be set qualitatively to a certain extent in the desired manner.

Gemäß einer spezielleren Ausführungsform ist der Permanentmagnet homogen mit einer im Wesentlichen orthogonal zu einem Verlauf des Permanentmagneten orientierten Magnetisierungsrichtung magnetisiert, insbesondere mit einer im Wesentlichen vertikal orientierten Magnetisierungsrichtung, wobei ein unteres und ein oberes Flussleitstück vorgesehen sind, die sich im gesamten Verlauf der Messstrecke in seitlicher Richtung betrachtet jeweils bis hin zum Permanentmagneten erstrecken und jeweils am Permanentmagneten anliegen (und z. B. bündig mit dem Permanentmagneten abschließen), und die sich jeweils an einer Stelle im Verlauf der Messstrecke in seitlicher Richtung betrachtet bis hin zur Messstrecke oder über die Messstrecke hinaus erstrecken und über wenigstens einen Teil des Verlaufs der Messstrecke eine variierende seitliche Erstreckung besitzen. Die Konturen (von oben oder unten betrachtet) der beiden Flussleitstücke können hierbei insbesondere z. B. spiegelbildlich zueinander verlaufen, bezogen auf eine in einem mittleren Bereich der Messstrecke vertikal sich erstreckende Spiegelebene. Eine Längsmittellinie des Permanentmagneten kann hierbei geradlinig oder gekrümmt verlaufen.According to a more specific embodiment, the permanent magnet is magnetized homogeneously with a magnetization direction oriented essentially orthogonally to a course of the permanent magnet, in particular with an essentially vertically oriented magnetization direction, with a lower and an upper flux guide being provided, which extend laterally over the entire course of the measuring section Viewed in direction, each extend up to the permanent magnet and lie against the permanent magnet (and e.g. end flush with the permanent magnet), and each at one point in the course of the measuring section, viewed in a lateral direction, up to the measuring section or beyond the measuring section extend and have a varying lateral extent over at least part of the course of the measuring section. The contours (viewed from above or below) of the two flux guide pieces can in particular, for. B. run mirror images of each other, based on a mirror plane extending vertically in a central region of the measuring section. A longitudinal center line of the permanent magnet can be straight or curved.

In einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Permanentmagnet inhomogen magnetisiert ist, wobei auch in diesem Fall der Permanentmagnet beispielsweise als ein langgestrecktes Profil ausgebildet sein kann, und wobei insbesondere z. B. eine „wendelförmig“ entlang einer Profilachse des Profils, oder allgemeiner entlang der Länge des Permanentmagneten, variierende Magnetisierung vorgesehen sein kann.In another embodiment of the invention it is provided that the permanent magnet is magnetized inhomogeneously, wherein in this case too the permanent magnet can be designed, for example, as an elongated profile, and where in particular, for. B. a “helical” along a profile axis of the profile, or more generally along the length of the permanent magnet, varying magnetization can be provided.

Eine solche wendelförmige Variation kann insbesondere derart vorgesehen sein, dass eine (lokale) Magnetisierungsrichtung im Wesentlichen ausschließlich von der Position entlang der Profilachse des Profils (allgemein: entlang der Länge des Permanentmagneten) abhängt.Such a helical variation can in particular be provided such that a (local) direction of magnetization depends essentially exclusively on the position along the profile axis of the profile (generally: along the length of the permanent magnet).

Im Falle einer inhomogenen Magnetisierung des Permanentmagneten ist bevorzugt eine zumindest annähernd orthogonal zu einem Verlauf des Permanentmagneten orientierte und im Verlauf des Permanentmagneten variierende Magnetisierungsrichtung vorgesehen.In the case of an inhomogeneous magnetization of the permanent magnet, a magnetization direction which is at least approximately orthogonal to a course of the permanent magnet and which varies in the course of the permanent magnet is preferably provided.

In einer Weiterbildung der Ausführungsform mit inhomogener Magnetisierung ist vorgesehen, dass die Anordnung und Formgestaltung des oder der Flussleitstücke über die Länge des Permanentmagneten betrachtet gleichmäßig ist. Zu diesem Zweck kann das Flussleitstück bzw. z. B. jedes von zwei unterhalb bzw. überhalb der Messstrecke angeordneten Flussleitstücken jeweils als eine Platte formgestaltet sein, die sich unterhalb oder überhalb der Messstrecke einerseits in Richtung der Messstrecke und hierbei der Messstrecke über deren gesamte Länge folgend und andererseits in seitlicher Richtung mit konstanter Erstreckung (z. B. Plattenbreite) erstreckt. In diesem Fall ergibt sich keine nennenswerte qualitative Änderung der Messsystemcharakteristik, die im Wesentlichen bereits durch die inhomogene (z. B. wendelförmige) Magnetisierung vorgegeben sein kann. Jedoch ergibt sich vorteilhaft eine hohe Abschirmwirkung hinsichtlich Störfeldern, und ferner kann vorteilhaft eine gewisse quantitative Modifikation der Messsystemcharakteristik durch Verstärkung und Homogenisierung des Magnetfeldes im Bereich der Messstrecke erzielt werden.In a further development of the embodiment with inhomogeneous magnetization, it is provided that the arrangement and shape of the flux guide piece (s) are uniform over the length of the permanent magnet. For this purpose, the flux guide or z. B. each of two flux guide pieces arranged below or above the measuring section can each be designed as a plate, which extends below or above the measuring section on the one hand in the direction of the measuring section and here the measuring section over its entire length and on the other hand in the lateral direction with constant extension ( e.g. plate width). In this case, there is no significant qualitative change in the measuring system characteristic, which can essentially already be predetermined by the inhomogeneous (e.g. helical) magnetization. However, there is advantageously a high shielding effect with regard to interference fields and, furthermore, a certain quantitative modification of the measuring system characteristics can advantageously be achieved by amplifying and homogenizing the magnetic field in the area of the measuring section.

In einer anderen Weiterbildung der Ausführungsform mit inhomogener Magnetisierung ist vorgesehen, dass die Anordnung und/oder Formgestaltung des oder der Flussleitstücke über die Länge des Permanentmagneten betrachtet ungleichmäßig ist, um durch eine damit bewerkstelligte Modifikation der Abhängigkeit des Magnetfeldes von der Position des Magnetfeldsensors entlang der Messstrecke die Messsystemcharakteristik in einer gewünschten Weise zu modifizieren (z. B. Linearisierung).In another development of the embodiment with inhomogeneous magnetization, it is provided that the The arrangement and / or shape of the flux guide piece (s) over the length of the permanent magnet is uneven, in order to modify the measuring system characteristics in a desired way (e.g. linearization) by modifying the dependence of the magnetic field on the position of the magnetic field sensor along the measuring section ).

Hierzu ein Ausführungsbeispiel: Bei einem Permanentmagneten, der als ein langgestrecktes (z. B. geradlinig) verlaufendes Profil ausgebildet und inhomogen, orthogonal zu seiner Profilachse „wendelförmig“ magnetisiert ist, ergibt sich entlang einer parallel zur Profilachse verlaufenden Messstrecke bereits eine qualitativ einfache und quantitativ relativ starke Abhängigkeit des Magnetfeldes von der Position entlang der Messstrecke. Der erfindungsgemäße Einsatz eines oder mehrerer Flussleitstücke kann dann z. B. in erster Linie zur Störfeldabschirmung dienen. Dennoch kann auch in diesem Beispiel durch eine gezielt eingesetzte Ungleichmäßigkeit von Anordnung und/oder Formgestaltung des oder der Flussleitstücke über die Länge des Permanentmagneten betrachtet die Messsystemcharakteristik vorteilhaft modifiziert (z. B. linearisiert) werden.Here is an exemplary embodiment: In the case of a permanent magnet, which is designed as an elongated (e.g. straight) profile and is magnetized inhomogeneously, orthogonally to its profile axis, "helically", a qualitatively simple and quantitative result is obtained along a measurement section running parallel to the profile axis Relatively strong dependence of the magnetic field on the position along the measuring section. The inventive use of one or more flux guide pieces can then, for. B. serve primarily to shield interference fields. Nevertheless, in this example too, the measuring system characteristics can advantageously be modified (e.g. linearized) through a targeted non-uniformity of the arrangement and / or shape of the flux guide piece (s) considered over the length of the permanent magnet.

Zu diesem Zweck kann das Flussleitstück bzw. z. B. jedes von zwei unterhalb bzw. überhalb der Messstrecke angeordneten Flussleitstücken jeweils als eine Platte formgestaltet sein, die sich unterhalb oder überhalb der Messstrecke einerseits in Richtung der Messstrecke und hierbei der Messstrecke z. B. über deren gesamte Länge folgend und andererseits in seitlicher Richtung mit ungleichmäßiger Erstreckung (z. B. Plattenbreite) erstreckt.For this purpose, the flux guide or z. B. each of two flux guide pieces arranged below or above the measuring section can each be designed as a plate that extends below or above the measuring section on the one hand in the direction of the measuring section and here the measuring section z. B. following over the entire length and on the other hand in the lateral direction with uneven extension (z. B. plate width).

Gemäß einer spezielleren Ausführungsform ist der Permanentmagnet inhomogen mit einer im Wesentlichen orthogonal zu einem Verlauf des Permanentmagneten orientierten und im Verlauf des Permanentmagneten variierenden Magnetisierungsrichtung magnetisiert, wobei ein unteres und ein oberes Flussleitstück vorgesehen sind, die sich im gesamten Verlauf der Messstrecke in seitlicher Richtung betrachtet jeweils einerseits bis hin zum Permanentmagneten erstrecken und am Permanentmagneten anliegen und sich jeweils andererseits bis hin zur Messstrecke oder über die Messstrecke hinaus erstrecken. Der Permanentmagnet kann hierbei z. B. als ein langgestreckter Körper mit einem über dessen Länge variierenden Querschnitt ausgebildet sein, insbesondere wobei der Querschnitt die Form eines Vierecks besitzt, bei welchem über die Länge des Permanentmagneten die Orientierung einer der Messstrecke zugewandten Seite des Vierecks variiert. Insbesondere kann die im Verlauf des Permanentmagneten variierende Magnetisierungsrichtung als eine („wendelförmige“) Verdrehung der Magnetisierungsrichtung vorgesehen sein, wobei sich über den gesamten Verlauf des Permanentmagneten z. B. ein Verdrehwinkel ergeben kann, der mindestens 10°, insbesondere mindestens 20° beträgt. Andererseits ist es in vielen Fällen ausreichend, wenn dieser Verdrehwinkel maximal 120°, insbesondere maximal 90° beträgt. Eine Längsmittellinie des Permanentmagneten kann hierbei geradlinig oder gekrümmt verlaufen.According to a more specific embodiment, the permanent magnet is inhomogeneously magnetized with a magnetization direction oriented essentially orthogonally to a course of the permanent magnet and varying in the course of the permanent magnet, with a lower and an upper flux guide being provided, which are viewed in the lateral direction over the entire course of the measuring section on the one hand extend up to the permanent magnet and bear against the permanent magnet and on the other hand each extend up to the measuring section or beyond the measuring section. The permanent magnet can here, for. B. be designed as an elongated body with a varying cross-section over its length, in particular wherein the cross-section has the shape of a square, in which the orientation of a side of the square facing the measuring section varies over the length of the permanent magnet. In particular, the direction of magnetization, which varies in the course of the permanent magnet, can be provided as a (“helical”) rotation of the direction of magnetization. B. can result in a twist angle which is at least 10 °, in particular at least 20 °. On the other hand, it is sufficient in many cases if this angle of rotation is a maximum of 120 °, in particular a maximum of 90 °. A longitudinal center line of the permanent magnet can run straight or curved.

Wie bereits erwähnt kann der Permanentmagnet im Rahmen der Erfindung als ein ringförmig geschlossen verlaufender Körper (z. B. Profil) ausgebildet sein. Auch in diesem Fall können vorteilhaft die vorstehend beschriebenen Ausgestaltungen mit homogener oder inhomogener Magnetisierung vorgesehen werden, wenn hinsichtlich der Begrifflichkeiten beachtet wird, dass „entlang der Länge (des Permanentmagneten)“ dann „entlang des Umfangs“ bedeutet, und „eine volle Länge (des Permanentmagneten)“ dann z. B. „einen vollen 360°-Umfang/Umlauf“ bedeuten kann, und die Restriktion beachtet wird, dass eine Magnetisierung (in Betrag und Richtung) an einer bestimmten Stelle nach Fortschreiten entlang des Umfangs (spätestens) alle 360° reproduziert werden muss. Der Begriff „in seitlicher Richtung“ ist dann zu verstehen als „in radialer Richtung“. In einer Ausführungsform ist entlang des Umfangs eine periodisch sich ändernde Magnetisierungsrichtung vorgesehen, wobei über den vollen Umfang (360°) betrachtet nur eine Periode oder aber mehrere Perioden (z. B. 2, 3, 4 oder mehr Perioden) eines Umfangswinkel-abhängigen Verlaufs der Magnetisierungsrichtung vorgesehen sein können.As already mentioned, within the scope of the invention, the permanent magnet can be designed as an annularly closed body (e.g. profile). In this case, too, the configurations described above with homogeneous or inhomogeneous magnetization can advantageously be provided if, with regard to the terminology, it is noted that “along the length (of the permanent magnet)” then means “along the circumference” and “a full length (of the Permanent magnets) "then z. B. can mean "a full 360 ° circumference / rotation", and the restriction is observed that a magnetization (in amount and direction) at a certain point after progressing along the circumference (at the latest) must be reproduced every 360 °. The term “in the lateral direction” is then to be understood as “in the radial direction”. In one embodiment, a periodically changing direction of magnetization is provided along the circumference, with only one period or several periods (e.g. 2, 3, 4 or more periods) of a circumferential angle-dependent curve viewed over the full circumference (360 °) the direction of magnetization can be provided.

In einer Ausführungsform der Erfindung weist das Positionsmesssystem (wenigstens) ein unteres ferromagnetisches Flussleitstück auf, das sich unterhalb der Messstrecke plattenförmig einerseits in Richtung der Messstrecke und wenigstens einem Teil der Messstrecke folgend und andererseits in seitlicher Richtung erstreckt, und weist das Positionsmesssystem (wenigstens) ein oberes ferromagnetisches Flussleitstück auf, das sich überhalb der Messstrecke plattenförmig einerseits in Richtung der Messstrecke und wenigstens einem Teil der Messstrecke folgend und andererseits in seitlicher Richtung erstreckt.In one embodiment of the invention, the position measuring system has (at least) one lower ferromagnetic flux guiding piece, which extends below the measuring section in the form of a plate on the one hand in the direction of the measuring section and following at least part of the measuring section and on the other hand in a lateral direction, and (at least) one of the position measuring system upper ferromagnetic flux guiding piece, which extends above the measuring section in the form of a plate on the one hand in the direction of the measuring section and following at least part of the measuring section and on the other hand in the lateral direction.

Bei der Beschreibung von besonderen Details oder Ausführungsformen betreffend die Gestaltung eines bzw. des Flussleitstücks kann diese Beschreibung im Falle des Vorhandenseins mehrerer Flussleitstücke, beispielsweise eines unteren und eines oberen Flussleitstücks wie vorstehend erwähnt, auf eines oder mehrere oder alle dieser vorhandenen Flussleitstücke bezogen werden.When describing particular details or embodiments relating to the design of a flux guide piece, this description can be related to one or more or all of these flux guide pieces in the case of the presence of several flow guide pieces, for example a lower and an upper flow guide piece as mentioned above.

In einer Ausführungsform ist das Flussleitstück aus einem weichmagnetischen Material, insbesondere einem Metall oder einer Metalllegierung, gebildet.In one embodiment, the flux guide piece is formed from a soft magnetic material, in particular a metal or a metal alloy.

Bei dem Material des Flussleitstücks kann es sich insbesondere z. B. um Eisen oder eine Metalllegierung enthaltend Eisen (z. B. Eisennickellegierung) handeln.In the case of the material of the flux guide piece, it can in particular be e.g. B. iron or a metal alloy containing iron (z. B. iron-nickel alloy) act.

In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Flussleitstück als ein massives Blech („Flussleitblech“) ausgebildet ist, insbesondere als ein Blech mit einheitlicher Dicke. Geeignete Bleche können z. B. als Stanzblech ausgebildet bzw. gefertigt sein.In one embodiment it is provided that the flux guide piece is designed as a solid sheet metal (“flux guide sheet”), in particular as a sheet with a uniform thickness. Suitable sheets can, for. B. be designed or manufactured as a stamped sheet.

In einer vorteilhaften Ausführungsform beträgt eine Dicke (bzw. eine über eine Blechfläche gemittelte Dicke) mindestens das 0,05-fache, insbesondere mindestens das 0,1-fache einer (ggf. maximalen) Erstreckung des Permanentmagneten in Vertikalrichtung, und/oder beträgt diese Dicke maximal das 0,5-fache, insbesondere maximal das 0,4-fache dieser Erstreckung.In an advantageous embodiment, a thickness (or a thickness averaged over a sheet metal area) is at least 0.05 times, in particular at least 0.1 times, and / or is at least 0.1 times the (possibly maximum) extension of the permanent magnet in the vertical direction Thickness a maximum of 0.5 times, in particular a maximum of 0.4 times this extension.

In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Flussleitstück die Form einer ebenen Platte besitzt, wobei eine Plattenebene sich einerseits zumindest annähernd parallel zur Messstrecke (unterhalb oder überhalb derselben) und andererseits in seitlicher Richtung, insbesondere zumindest annähernd in horizontaler Richtung, erstrecken kann.In one embodiment it is provided that the flux guiding piece has the shape of a flat plate, a plate plane on the one hand being able to extend at least approximately parallel to the measuring section (below or above the same) and on the other hand in the lateral direction, in particular at least approximately in the horizontal direction.

In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Flussleitstück sich an wenigstens einer Stelle im Verlauf der Messstrecke in seitlicher Richtung betrachtet bis hin zum Permanentmagneten erstreckt (z. B. horizontal erstreckt), insbesondere am Permanentmagneten anliegt. So kann z. B. ein unterhalb der Messstrecke angeordnetes Flussleitstück mit einem stirnseitigen Rand oder mit einem Teil seiner oberen Flachseite am Permanentmagneten anliegen, wohingegen ein überhalb der Messstrecke angeordnetes Flussleitstück mit einem stirnseitigen Rand oder mit einem Teil seiner unteren Flachseite am Permanentmagneten anliegen kann.In one embodiment, it is provided that the flux guiding piece extends at least at one point in the course of the measuring section as far as the permanent magnet when viewed in the lateral direction (e.g. extends horizontally), in particular rests against the permanent magnet. So z. B. a flux guide arranged below the measuring section with a front edge or with part of its upper flat side rest on the permanent magnet, whereas a flux guide arranged above the measurement section can rest with a front edge or with part of its lower flat side on the permanent magnet.

Bevorzugt ist eine flächige Anlage des (sich plattenförmig erstreckenden) Flussleitstücks an einer entsprechenden Anlagefläche des Permanentmagneten vorgesehen. Die Anlagefläche kann z. B. als eine ebene Fläche ausgestaltet sein. Die Anlagefläche kann z. B. eine untere oder eine obere Abschlussfläche des Permanentmagneten darstellen, wobei in diesem Fall bevorzugt ist, dass das betreffende Flussleitstück vollflächig an dieser Anlagefläche anliegt. Die Anlagefläche kann z. B. horizontal orientiert sein.A flat contact of the (plate-shaped extending) flux guide piece on a corresponding contact surface of the permanent magnet is preferably provided. The contact surface can, for. B. be designed as a flat surface. The contact surface can, for. B. represent a lower or an upper end surface of the permanent magnet, in which case it is preferred that the flux guide piece in question is in full contact with this contact surface. The contact surface can, for. B. be oriented horizontally.

In einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Flussleitstück sich an wenigstens einer Stelle im Verlauf der Messstrecke in seitlicher Richtung betrachtet bis hin zur Messstrecke oder über die Messstrecke hinaus erstreckt.In one embodiment of the invention it is provided that the flux guiding piece extends at least at one point in the course of the measuring section viewed in the lateral direction up to the measuring section or beyond the measuring section.

In einer Weiterbildung dieser Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Flussleitstück sich über den gesamten Verlauf der Messstrecke in seitlicher Richtung betrachtet bis hin zur Messstrecke oder über die Messstrecke hinaus erstreckt. Im Falle einer geradlinig verlaufenden Messstrecke kann hierfür z. B. ein Flussleitstück mit einer rechteckigen Kontur vorgesehen sein. Im Falle einer ringförmig (z. B. kreisringförmig) geschlossen verlaufenden Messstrecke kann hierfür z. B. ein Flussleitstück mit einer einheitlich breit ringförmigen bzw. mit einer kreisringförmigen Kontur vorgesehen sein.In a further development of this embodiment it is provided that the flux guiding piece extends over the entire course of the measuring section viewed in the lateral direction up to the measuring section or beyond the measuring section. In the case of a rectilinear measuring section, this z. B. be provided a flux guide with a rectangular contour. In the case of an annular (z. B. circular) closed measuring section, this can be, for. B. a flux guide with a uniformly wide annular or with a circular contour can be provided.

In einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Flussleitstück im gesamten Verlauf der Messstrecke in seitlicher Richtung betrachtet sich einerseits bis hin zum Permanentmagneten erstreckt und am Permanentmagneten anliegt und sich andererseits bis hin zur Messstrecke oder über die Messstrecke hinaus erstreckt.In one embodiment of the invention, it is provided that the flux guide piece extends as far as the permanent magnet and rests on the permanent magnet in the entire course of the measuring section viewed in the lateral direction, and on the other hand extends to the measuring section or beyond the measuring section.

In einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Flussleitstück über wenigstens einen Teil des Verlaufs der Messstrecke eine variierende seitliche Erstreckung besitzt. Bevorzugt variiert hierbei nur die seitliche Erstreckung des dem Permanentmagneten abgewandten Teils des Flussleitstücks, wohingegen der dem Permanentmagneten zugewandte Teil des Flussleitstücks eine einheitliche seitliche Erstreckung besitzt und z. B. mit einer Stirnseite oder (bevorzugt) einem Teil der Flachseite am Permanentmagneten anliegt.In one embodiment of the invention it is provided that the flux guide piece has a varying lateral extent over at least part of the course of the measuring section. Preferably, only the lateral extension of the part of the flux guide piece facing away from the permanent magnet varies, whereas the part of the flux guide piece facing the permanent magnet has a uniform lateral extension and z. B. with an end face or (preferably) a part of the flat side rests on the permanent magnet.

In einer Weiterbildung dieser Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Flussleitstück über den gesamten Verlauf der Messstrecke eine variierende seitliche Erstreckung besitzt. Auch in diesem Fall variiert hierbei bevorzugt nur die seitliche Erstreckung des dem Permanentmagneten abgewandten Teils des Flussleitstücks. Im Falle einer geradlinig verlaufenden Messstrecke kann hierfür z. B. ein Flussleitstück mit einer trapezförmigen Kontur vorgesehen sein.In a further development of this embodiment it is provided that the flux guiding piece has a varying lateral extent over the entire course of the measuring section. In this case too, only the lateral extent of the part of the flux guide piece facing away from the permanent magnet preferably varies. In the case of a rectilinear measuring section, this z. B. be provided a flux guide with a trapezoidal contour.

Wie bereits erwähnt kann der Permanentmagnet im Rahmen der Erfindung als ein ringförmig (z. B. kreisringförmig) geschlossen verlaufender Körper (z. B. Profil) ausgebildet sein. Auch dann können vorteilhaft vorstehend beschriebene Ausgestaltungen des Flussleitstücks vorgesehen werden, insbesondere z. B. auch mit (wenigstens) einem ringförmig geschlossen verlaufenden Flussleitstück. Zu beachten ist die Restriktion, dass der Querschnitt des Flussleitstücks an einer bestimmten Stelle nach Fortschreiten entlang des Umfangs (spätestens) alle 360° reproduziert werden muss. Der Begriff „in seitlicher Richtung“ ist dann zu verstehen als „in radialer Richtung“. Die Restriktion ist z. B. erfüllt, wenn das bzw. jedes Flussleitstück im Verlauf des Umfangs einen einheitlichen Querschnitt besitzt. Möglich sind jedoch auch Ausführungen, bei denen das Flussleitstück im Verlauf des Umfangs einen uneinheitlichen Querschnitt besitzt (insbesondere z. B. eine uneinheitliche seitliche bzw. radiale Erstreckung, z. B. auf dessen der Messstrecke zugewandten (radial äußeren) Seite). In einer Ausführungsform ist entlang des Umfangs eine periodisch sich ändernde radiale Erstreckung des Flussleitstücks vorgesehen, wobei über den vollen Umfang (360°) des Systems betrachtet nur eine Periode oder aber mehrere Perioden (z. B. 2, 3, 4 oder mehr Perioden) eines Umfangswinkel-abhängigen Verlaufs dieser radialen Erstreckung vorgesehen sein können.As already mentioned, within the scope of the invention, the permanent magnet can be designed as a ring-shaped (for example circular ring-shaped) body (for example profile) running in a closed manner. Even then, the above-described configurations of the flux guide piece can advantageously be provided, in particular, for. B. also with (at least) one annularly closed flux guide. Note the restriction that the cross-section of the flux guide must be reproduced at a certain point after progressing along the circumference (at the latest) every 360 °. The term “in the lateral direction” is then to be understood as “in the radial direction”. The restriction is e.g. B. fulfilled when the or each flux guide has a uniform cross section over the circumference. However, designs are also possible in which the flux guide piece has a non-uniform cross-section in the course of the circumference (in particular, for example, a non-uniform lateral or radial extension, e.g. on its (radially outer) side facing the measuring section). In one embodiment, a periodically changing radial extension of the flux guide piece is provided along the circumference, with only one period or several periods (e.g. 2, 3, 4 or more periods) viewed over the full circumference (360 °) of the system. a circumferential angle-dependent course of this radial extension can be provided.

Mit dem bei der Erfindung eingesetzten (wenigstens einen) Magnetfeldsensor wird das Magnetfeld am Ort des Magnetfeldsensors zur Bestimmung einer Richtung des Magnetfeldes gemessen, um basierend auf der Bestimmung dieser Richtung des Magnetfeldes die Position des Magnetfeldsensors entlang der neben dem Permanentmagneten verlaufenden Messstrecke zu bestimmen.With the (at least one) magnetic field sensor used in the invention, the magnetic field is measured at the location of the magnetic field sensor to determine a direction of the magnetic field in order to determine the position of the magnetic field sensor based on the determination of this direction of the magnetic field to be determined along the measuring section running next to the permanent magnet.

In einer Ausführungsform ist der Magnetfeldsensor zur Bereitstellung (wenigstens) eines analogen Sensorsignals (z. B. Spannungssignal) ausgebildet.In one embodiment, the magnetic field sensor is designed to provide (at least) one analog sensor signal (e.g. voltage signal).

In einer Ausführungsform ist der Magnetfeldsensor zur Bereitstellung (wenigstens) eines digitalen Sensorsignals (Datensignal) ausgebildet.In one embodiment, the magnetic field sensor is designed to provide (at least) one digital sensor signal (data signal).

Der Begriff „Magnetfeldsensor“ ist im Sinne der Erfindung insofern breit zu verstehen, als es bei dieser Messung in der Regel weder erforderlich noch zweckmäßig ist, den Magnetfeldvektor am Ort des Magnetfeldsensors vollständig, d. h. hinsichtlich Betrag und Richtung, zu messen.The term “magnetic field sensor” is to be understood broadly in the sense of the invention insofar as it is generally neither necessary nor expedient to completely, i.e., completely divide the magnetic field vector at the location of the magnetic field sensor. H. in terms of amount and direction.

In einer bevorzugten Ausführungsform werden mittels des Magnetfeldsensors z. B. (mindestens) zwei verschiedene Magnetfeldkomponenten gemessen und daraus die Richtung des Magnetfeldes bestimmt.In a preferred embodiment, by means of the magnetic field sensor z. B. (at least) two different magnetic field components are measured and the direction of the magnetic field is determined from them.

In einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Magnetfeldsensor dazu ausgebildet ist, mindestens zwei Magnetfeldkomponenten des Magnetfeldes zu messen und ein von der Richtung des Magnetfeldes abhängiges Sensorsignal bereitzustellen. Letzteres Sensorsignal kann insbesondere z. B. repräsentativ für einen Winkel bzw. Drehwinkel sein, um den die Richtung des Magnetfeldes von einer durch den Magnetfeldsensor definierten Richtung abweicht bzw. verdreht ist. Derartige Magnetfeldsensoren sind in vielfältigen Ausführungen kommerziell erhältlich und können vorteilhaft bei der Erfindung eingesetzt werden.In one embodiment of the invention it is provided that the magnetic field sensor is designed to measure at least two magnetic field components of the magnetic field and to provide a sensor signal that is dependent on the direction of the magnetic field. The latter sensor signal can in particular, for. B. be representative of an angle or angle of rotation by which the direction of the magnetic field deviates from a direction defined by the magnetic field sensor or is rotated. Such magnetic field sensors are commercially available in diverse designs and can advantageously be used in the invention.

In einer Ausführungsform ist der Magnetfeldsensor als magnetoresistiver Sensor ausgebildet, z. B. als ein so genannter XMR-Sensor, also z. B. als AMR („anisotropic magneto-resistive“)-Sensor, GMR („giant magneto-resistive“)-Sensor oder TMR („tunneling magneto-resistive“)-Sensor. Alternativ kann der Magnetfeldsensor z. B. als ein Hall-Sensor wie insbesondere z. B. ein 2D-Hallsensor oder 3D-Hallsensor ausgebildet sein.In one embodiment, the magnetic field sensor is designed as a magnetoresistive sensor, e.g. B. as a so-called XMR sensor, so z. B. as AMR ("anisotropic magneto-resistive") - sensor, GMR ("giant magneto-resistive") - sensor or TMR ("tunneling magneto-resistive") - sensor. Alternatively, the magnetic field sensor z. B. as a Hall sensor such as in particular z. B. a 2D Hall sensor or 3D Hall sensor.

In einer spezielleren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Magnetfeldsensor dazu ausgebildet ist, ein für einen Drehwinkel, um den die Richtung des Magnetfeldes von einer durch den Magnetfeldsensor und dessen Anordnung im Positionsmesssystem definierten Richtung verdreht ist, repräsentatives Sensorsignal (z. B. analoges Spannungssignal oder digitales Datensignal) bereitzustellen.In a more specific embodiment of the invention, it is provided that the magnetic field sensor is designed to transmit a sensor signal (e.g. analogue sensor signal) representative of an angle of rotation by which the direction of the magnetic field is rotated from a direction defined by the magnetic field sensor and its arrangement in the position measuring system Voltage signal or digital data signal).

Bei der so definierten Richtung kann es sich insbesondere um eine Lateralrichtung des Positionsmesssystems handeln, d. h. eine horizontale Richtung orthogonal zur Richtung der Messstrecke, wobei als der zu messende Drehwinkel insbesondere z. B. der in einer Ebene orthogonal zur Richtung der Messstrecke sich ergebende Drehwinkel vorgesehen sein kann.The direction defined in this way can in particular be a lateral direction of the position measuring system, i. H. a horizontal direction orthogonal to the direction of the measurement section, wherein as the angle of rotation to be measured in particular z. B. the angle of rotation resulting in a plane orthogonal to the direction of the measurement section can be provided.

In einer Ausführungsform eines Magnetfeldsensors, der einen Drehwinkel des Magnetfeldes misst, ist dieser dazu ausgebildet, den Drehwinkel in einem Drehwinkelbereich von mindestens 10°, insbesondere mindestens 20° (z. B. +/-10°) zu messen. Andererseits ist es in vielen Fällen ausreichend, wenn der messbare Drehwinkelbereich maximal 90° (z. B. +/- 45°) beträgt.In one embodiment of a magnetic field sensor that measures an angle of rotation of the magnetic field, the latter is designed to measure the angle of rotation in an angle of rotation range of at least 10 °, in particular at least 20 ° (e.g. +/- 10 °). On the other hand, in many cases it is sufficient if the measurable angle of rotation range is a maximum of 90 ° (e.g. +/- 45 °).

In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass eine Positionsabhängigkeit eines mittels der Messung des Magnetfeldsensors bestimmten Drehwinkels des Magnetfeldes entlang der Messstrecke zumindest abschnittweise durch eine wenigstens annähernd lineare Funktion oder durch eine wenigstens annähernd sinusförmige Funktion beschreibbar ist. Bei nicht ringförmig geschlossenem Verlauf der Messtrecke ist in vielen Fällen eine wenigstens annähernd lineare Funktion bevorzugt, wohingegen bei ringförmig geschlossenem Verlauf der Messtrecke in vielen Fällen eine wenigstens annähernd sinusförmige Funktion bevorzugt ist.In one embodiment it is provided that a position dependency of a rotation angle of the magnetic field determined by means of the measurement of the magnetic field sensor along the measurement path can be described at least in sections by an at least approximately linear function or by an at least approximately sinusoidal function. If the course of the measuring section is not closed in a ring shape, an at least approximately linear function is preferred in many cases, whereas if the measuring section is closed in a ring shape, an at least approximately sinusoidal function is preferred in many cases.

In einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Messsystem eine Einrichtung zur Kennlinien-Kompensation aufweist, die dazu ausgebildet ist, (wenigstens) ein von dem Magnetfeldsensor in Abhängigkeit von dem Magnetfeld erzeugtes Messsignal in vorbestimmter Weise zu modifizieren und somit ein modifiziertes Sensorsignal (für eine weitere Verwendung oder weitere Verarbeitung) bereitzustellen.In one embodiment of the invention it is provided that the measuring system has a device for characteristic curve compensation, which is designed to modify (at least) one measuring signal generated by the magnetic field sensor as a function of the magnetic field in a predetermined manner and thus a modified sensor signal (for further use or further processing).

In einer Ausführungsform wird die Einrichtung zur Kennlinien-Kompensation von einer Schaltungsanordnung zur Signalverarbeitung gebildet, die einen integralen Bestandteil des Magnetfeldsensors darstellt. Alternativ oder zusätzlich kann die Einrichtung zur Kennlinien-Kompensation oder zumindest ein Teil einer diese bildenden Schaltungsanordnung zur Signalverarbeitung auch baulich separat vom Magnetfeldsensor vorgesehen sein. Beispielsweise kann das Positionsmesssystem eine Auswerteeinrichtung (z. B. programmgesteuerte elektronische Auswerteeinrichtung) aufweisen, an welche ein von dem Magnetfeldsensor erzeugtes Sensorsignal geliefert wird, und welche dazu ausgebildet ist, die Kennlinien-Kompensation (oder zumindest einen Teil derselben) durchzuführen, um das modifizierte Sensorsignal bereitzustellen.In one embodiment, the device for characteristic curve compensation is formed by a circuit arrangement for signal processing, which is an integral part of the magnetic field sensor. As an alternative or in addition, the device for characteristic curve compensation or at least part of a circuit arrangement for signal processing which forms it can also be provided structurally separate from the magnetic field sensor. For example, the position measuring system can have an evaluation device (e.g. program-controlled electronic evaluation device) to which a sensor signal generated by the magnetic field sensor is supplied and which is designed to carry out the characteristic curve compensation (or at least part of it) in order to achieve the modified Provide sensor signal.

In einer Ausführungsform ist die Einrichtung zur Kennlinien-Kompensation als eine digitale Signalverarbeitungseinrichtung ausgebildet, welcher (wenigstens) ein vom Magnetfeldsensor in Form eines digitalen Datensignals erzeugtes Sensorsignal zugeführt wird. Alternativ kann z. B. vorgesehen sein, dass der digitalen Datenverarbeitungseinrichtung (wenigstens) ein digitales Datensignal zugeführt wird, welches durch eine Analog/Digital-Wandlung aus einem vom Magnetfeldsensor in analoger Form bereitgestellten Sensorsignal gewonnen wurde.In one embodiment, the device for characteristic curve compensation is designed as a digital signal processing device to which (at least) one sensor signal generated by the magnetic field sensor in the form of a digital data signal is fed. Alternatively, z. For example, it can be provided that (at least) one digital data signal is fed to the digital data processing device, which was obtained by analog / digital conversion from a sensor signal provided in analog form by the magnetic field sensor.

In einer Ausführungsform ist die Einrichtung zur Kennlinien-Kompensation dazu ausgebildet, eine Modifikation der Messsystemcharakteristik derart zu realisieren, dass der Zusammenhang zwischen einerseits dem Wert (analog oder digital) eines vom Magnetfeldsensor bereitgestellten Signals, wie z. B. eines für einen Drehwinkel des Magnetfeldes repräsentativen Sensorsignals, und andererseits der Position (entlang der Messstrecke) exakter durch eine relativ einfache mathematische Funktion, insbesondere eine lineare Funktion („Linearisierung“), beschreibbar ist, als dies ohne den Einsatz der Kennlinien-Kompensation der Fall wäre.In one embodiment, the device for characteristic curve compensation is designed to implement a modification of the measuring system characteristic in such a way that the relationship between on the one hand the value (analog or digital) of a signal provided by the magnetic field sensor, such as e.g. B. a sensor signal representative of an angle of rotation of the magnetic field and, on the other hand, the position (along the measurement path) can be described more precisely by a relatively simple mathematical function, in particular a linear function ("linearization"), than without the use of characteristic curve compensation would be the case.

In einer Ausführungsform ist die Einrichtung zur Kennlinien-Kompensation zur Durchführung einer so genannten „Multipoint-Kalibrierung“ ausgebildet, bei welcher das betreffende Sensorsignal in Abhängigkeit von dem davon repräsentierten Wert (z. B. Drehwinkelwert) innerhalb des betreffenden Wertebereiches (z. B. +/- 45%) unter Verwendung einer Kompensationskurve kalibriert (modifiziert) wird, wobei diese Kompensationskurve für diesen Wertebereich durch mehrerer Stützpunkte definiert ist. Beispielsweise können in der Einrichtung zur Kennlinien-Kompensation hierfür die Stützpunkte (bzw. diese repräsentierende Daten) abgespeichert sein. Im Betrieb des Positionsmesssystems kann die Einrichtung anhand der Stützpunkte oder einer damit ermittelten Kompensationskurve die entsprechende Kompensation durchführen (z. B. durch Multiplizieren des vom Sensorsignal repräsentierten Wertes mit einem sich aus der Kompensationskurve für diesen Wert ergebenden Korrekturfaktor).In one embodiment, the device for characteristic curve compensation is designed to carry out a so-called “multipoint calibration” in which the relevant sensor signal is within the relevant value range (e.g. +/- 45%) is calibrated (modified) using a compensation curve, this compensation curve being defined for this value range by several interpolation points. For example, the support points (or data representing them) can be stored in the device for characteristic curve compensation. When the position measuring system is in operation, the device can use the support points or a compensation curve determined therewith to carry out the corresponding compensation (e.g. by multiplying the value represented by the sensor signal with a correction factor resulting from the compensation curve for this value).

Wenngleich bei der Erfindung wie bereits erwähnt durch geeignete Anordnung und Formgestaltung eines oder mehrerer Flussleitstücke bereits vorteilhaft eine gewisse Einstellung der Messsystemcharakteristik realisiert werden kann, so kann ein zusätzlicher Einsatz der beschriebenen Kennlinien-Kompensation vorteilhaft diese Einstellung hinsichtlich ihrer Genauigkeit weiter verbessern und/oder weitere Freiheitsgrade der Einstellbarkeit ermöglichen.Although, as already mentioned, a certain setting of the measuring system characteristics can already advantageously be implemented in the invention by suitable arrangement and shape of one or more flux guiding pieces, an additional use of the characteristic curve compensation described can advantageously further improve this setting in terms of its accuracy and / or further degrees of freedom enable adjustability.

In einer diesbezüglich in vielen Fällen ebenfalls vorteilhaften Ausführungsform ist eine Verkippung eines Verlaufes der Messstrecke bezüglich eines (horizontalen) Verlaufes des Permanentmagneten und/oder eines oder mehrerer Flussleitstücke vorgesehen, derart, dass sich die (vertikalen) Positionen der beiden Enden der Messstrecke nennenswert voneinander unterscheiden, so dass die Messstrecke zwischen den beiden Enden geneigt (bezüglich des Verlaufes des Permanentmagneten bzw. des Flussleitstücks, bzw. bezüglich der Horizontalen) von einem Ende zum anderen Ende verläuft. Insbesondere kann hierbei ein über die Länge der Messstrecke betrachtet einheitlicher Neigungswinkel des geneigten Verlaufes der Messstrecke bezüglich des Verlaufes des Permanentmagneten und/oder eines Flussleitstücks vorgesehen sein.In an embodiment that is also advantageous in this regard, a tilting of a course of the measuring section with respect to a (horizontal) course of the permanent magnet and / or one or more flux guide pieces is provided in such a way that the (vertical) positions of the two ends of the measuring section differ significantly from one another , so that the measuring section between the two ends is inclined (with respect to the course of the permanent magnet or the flux guide, or with respect to the horizontal) from one end to the other end. In particular, a uniform angle of inclination of the inclined course of the measuring section with respect to the course of the permanent magnet and / or a flux guide piece, viewed over the length of the measuring section, can be provided.

Äquivalent dazu könnte man auch von einer Verkippung der aus Permanentmagnet und Flussleitstück(en) gebildeten Anordnung bezüglich eines (horizontalen) Verlaufes der Messstrecke sprechen. Wesentlich ist für diese Ausführungsform die relative Verkippung der genannten Komponenten zueinander.Equivalent to this, one could also speak of a tilting of the arrangement formed from the permanent magnet and flux guide piece (s) with respect to a (horizontal) course of the measuring section. What is essential for this embodiment is the tilting of the components mentioned relative to one another.

Die Verkippung führt zu einer entsprechenden Modifikation der Messsystemcharakteristik. Als vorteilhaft hat sich insbesondere herausgestellt, dass mit der definierten Verkippung der Magnetfeldsensor entlang der Messstrecke in einem homogeneren Feld geführt werden kann und somit eine Verringerung einer Empfindlichkeit der Messsystemcharakteristik bzw. der Messgenauigkeit gegenüber mechanischen Toleranzen (z. B. Spiel in horizontaler und/oder vertikaler Richtung, sowie z. B. Fertigungs- und/oder Montagetoleranzen) erzielt werden kann.The tilting leads to a corresponding modification of the measuring system characteristics. It has been shown to be particularly advantageous that with the defined tilting the magnetic field sensor can be guided along the measuring section in a more homogeneous field and thus a reduction in the sensitivity of the measuring system characteristics or the measuring accuracy to mechanical tolerances (e.g. play in horizontal and / or vertical direction, as well as e.g. manufacturing and / or assembly tolerances) can be achieved.

In einer Ausführungsform beträgt der oben erwähnte Neigungswinkel (bzw. im Falle eines nicht einheitlichen Neigungswinkels dessen über den Verlauf der Messstrecke gemittelter Wert) mindestens 1°, insbesondere mindestens 2°. Andererseits ist in vielen Fällen ein Wert von maximal 10°, insbesondere maximal 5° zweckmäßig.In one embodiment, the above-mentioned angle of inclination (or, in the case of a non-uniform angle of inclination, its value averaged over the course of the measurement section) is at least 1 °, in particular at least 2 °. On the other hand, a value of a maximum of 10 °, in particular a maximum of 5 °, is expedient in many cases.

Gemäß eines weiteren Aspekts der Erfindung wird eine Verwendung eines Positionsmesssystems der hier beschriebenen Art als eine Linearpositionsmesseinrichtung oder eine Winkelpositionsmesseinrichtung an einer linear verstellbaren Komponente bzw. drehverstellbaren Komponente eines Fahrzeuges vorgeschlagen. Als drehverstellbaren Komponente kommt z. B. eine Turboladerklappe oder eine Ventilklappe eines Kraftfahrzeuges in Betracht.According to a further aspect of the invention, the use of a position measuring system of the type described here as a linear position measuring device or an angular position measuring device on a linearly adjustable component or rotationally adjustable component of a vehicle is proposed. As a rotatable component comes z. B. a turbocharger flap or a valve flap of a motor vehicle into consideration.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen weiter beschrieben. Es stellen dar:

  • 1 ein Positionsmesssystem gemäß eines ersten Ausführungsbeispiels,
  • 2 ein Diagramm zur Veranschaulichung einer idealen und einer realen Positionsabhängigkeit des Magnetfeldes am Beispiel des in 1 gezeigten Positionsmesssystems,
  • 3 einen bei einem Positionsmesssystem einsetzbaren Magnetfeldsensor,
  • 4 ein Positionsmesssystem gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels,
  • 5 eine Darstellung zur Veranschaulichung des Magnetfeldes für das in 4 gezeigte Positionsmesssystem,
  • 6 ein Positionsmesssystem gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels,
  • 7 ein Positionsmesssystem gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels,
  • 8 ein Positionsmesssystem gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels,
  • 9 eine Darstellung zur Veranschaulichung einer Kennlinien-Kompensation bei einem Positionsmesssystem,
  • 10 ein Blockschaltbild eines Magnetfeldsensors eines Positionsmesssystems gemäß eines Ausführungsbeispiels,
  • 11 ein Positionsmesssystem gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels, in einer Draufsicht,
  • 12 das Positionsmesssystem von 11 in mehreren Querschnittsansichten,
  • 13 ein Positionsmesssystem gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels, in einer Draufsicht,
  • 14 das Positionsmesssystem von 11 in mehreren Querschnittsansichten,
  • 15 ein Positionsmesssystem gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels, in einer Draufsicht, und
  • 16 und 17 beispielhafte Verläufe von mittels Magnetfeldsensoren bei dem Positionsmesssystem von 15 bestimmten Magnetfeldwinkeln.
The invention is described in more detail below on the basis of exemplary embodiments with reference to the accompanying drawings. They represent:
  • 1 a position measuring system according to a first embodiment,
  • 2 a diagram to illustrate an ideal and a real position dependency of the magnetic field using the example of the in 1 position measuring system shown,
  • 3 a magnetic field sensor that can be used in a position measuring system,
  • 4th a position measuring system according to a further embodiment,
  • 5 a representation to illustrate the magnetic field for the in 4th shown position measuring system,
  • 6th a position measuring system according to a further embodiment,
  • 7th a position measuring system according to a further embodiment,
  • 8th a position measuring system according to a further embodiment,
  • 9 a representation to illustrate a characteristic curve compensation in a position measuring system,
  • 10 a block diagram of a magnetic field sensor of a position measuring system according to an embodiment,
  • 11 a position measuring system according to a further embodiment, in a plan view,
  • 12th the position measuring system from 11 in several cross-sectional views,
  • 13th a position measuring system according to a further embodiment, in a plan view,
  • 14th the position measuring system from 11 in several cross-sectional views,
  • 15th a position measuring system according to a further embodiment, in a plan view, and
  • 16 and 17th exemplary courses of by means of magnetic field sensors in the position measuring system of 15th certain magnetic field angles.

1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines Positionsmesssystems 10, aufweisend einen Permanentmagneten 12 und einen sich entlang einer seitlich neben dem Permanentmagneten 12 entlang desselben verlaufenden Messstrecke 14 bewegbar angeordneten Magnetfeldsensor 16. 1 shows a first embodiment of a position measuring system 10 , comprising a permanent magnet 12th and one along a side next to the permanent magnet 12th along the same measuring section 14th movably arranged magnetic field sensor 16 .

Mit diesem Positionsmesssystem 10 kann anhand einer mittels des Magnetfeldsensors 16 bestimmten Richtung des Magnetfeldes eine Position des Magnetfeldsensors 16 entlang der Messstrecke 14 bestimmt werden. Unerheblich ist hierbei, ob im praktischen Einsatz des Positionsmesssystems in einer bestimmten Installationsumgebung (technische Einrichtung, wie z. B. Fahrzeug) der Permanentmagnet feststehend montiert ist und der Magnetfeldsensor in dieser Installationsumgebung bewegt wird, oder ob umgekehrt der Magnetfeldsensor feststehend montiert ist und der Permanentmagnet (samt nachfolgend beschriebenen Flussleitstücken) bewegt wird. Insofern kommt es bei der Messung lediglich auf die relative Position bzw. relative Bewegung des Magnetfeldsensors relativ zum Permanentmagneten an. Die in 1 eingezeichneten drei Pfeile 18 veranschaulichen für drei verschiedene Positionen entlang der Messstrecke 14 die Richtung des dort jeweils vorliegenden Magnetfeldes.With this position measuring system 10 can be based on a means of the magnetic field sensor 16 specific direction of the magnetic field a position of the magnetic field sensor 16 along the measuring section 14th to be determined. It is irrelevant here whether the permanent magnet is fixedly mounted and the magnetic field sensor is moved in this installation environment in the practical use of the position measuring system in a certain installation environment (technical facility, e.g. vehicle), or, conversely, whether the magnetic field sensor is fixedly mounted and the permanent magnet (including flux guide pieces described below) is moved. In this respect, only the relative position or relative movement of the magnetic field sensor relative to the permanent magnet is important for the measurement. In the 1 three arrows 18th illustrate for three different positions along the measuring section 14th the direction of the respective magnetic field present there.

Im dargestellten Beispiel ist der Permanentmagnet 12 aus einer hartmagnetischen Metalllegierung hergestellt und als ein langgestrecktes Profil ausgebildet. Der Permanentmagnet 12 besitzt hierbei einen über dessen Länge (Verlauf) einheitlichen Querschnitt (Profilquerschnitt) von rechteckiger Form und ist mit einer geradlinig verlaufenden Profilachse ausgebildet.In the example shown, the permanent magnet is 12th made of a hard magnetic metal alloy and designed as an elongated profile. The permanent magnet 12th has a cross-section (profile cross-section) of rectangular shape that is uniform over its length (profile) and is designed with a profile axis running in a straight line.

Die seitlich neben dem Permanentmagneten 12 entlang desselben verlaufende Messstrecke 14 ist im dargestellten Beispiel ebenfalls geradlinig verlaufend vorgesehen und verläuft hier parallel zur Profilachse des Profils des Permanentmagneten 12. Die Messstrecke 14 verläuft somit in einer Lateralrichtung des Positionsmesssystems 10 betrachtet in einem bestimmten Abstand parallel zum Permanentmagneten 12 bzw. dessen Profilachse.The one next to the permanent magnet 12th measuring section running along the same 14th is also provided to run in a straight line in the example shown and here runs parallel to the profile axis of the profile of the permanent magnet 12th . The measuring section 14th thus runs in a lateral direction of the position measuring system 10 viewed at a certain distance parallel to the permanent magnet 12th or its profile axis.

Das Positionsmesssystem 10 eignet sich somit insbesondere zur Linearpositionserfassung an einer Komponente (z. B. Stössel eines elektromechanischen Aktuators oder dergleichen), die in einer technischen Einrichtung (z. B. Fahrzeug) verschiebbar angeordnet ist.The position measuring system 10 is therefore particularly suitable for linear position detection on a component (e.g. the plunger of an electromechanical actuator or the like) which is arranged displaceably in a technical device (e.g. vehicle).

Im dargestellten Beispiel ist der Permanentmagnet 12 homogen magnetisiert, wobei eine Magnetisierungsrichtung vertikal orientiert ist, d. h. orthogonal zur Profilachse und orthogonal zur Lateralrichtung des Positionsmesssystems 10.In the example shown, the permanent magnet is 12th homogeneously magnetized, with one direction of magnetization oriented vertically, ie orthogonal to the profile axis and orthogonal to the lateral direction of the position measuring system 10 .

Das Positionsmesssystem 10 weist im dargestellten Beispiel ferner zwei ferromagnetische Flussleitstücke 20-1, 20-2 auf, nämlich ein unteres ferromagnetisches Flussleitstück 20-1, das sich unterhalb der Messstrecke 14 plattenförmig einerseits in Richtung der Messstrecke 14 und der Messstrecke 14 folgend und andererseits in seitlicher Richtung (Lateralrichtung) erstreckt, und ein oberes ferromagnetisches Flussleitstück 20-2, das sich überhalb der Messstrecke 14 plattenförmig einerseits in Richtung der Messstrecke 14 und der Messstrecke 14 folgend und andererseits in seitlicher Richtung erstreckt.The position measuring system 10 also has two ferromagnetic flux guide pieces in the example shown 20-1 , 20-2 on, namely a lower ferromagnetic flux guide 20-1 that is below the measuring section 14th plate-shaped on the one hand in the direction the measuring section 14th and the measuring section 14th following and on the other hand in the lateral direction (lateral direction) extends, and an upper ferromagnetic flux guide 20-2 that is above the measuring section 14th plate-shaped on the one hand in the direction of the measuring section 14th and the measuring section 14th following and on the other hand extends in the lateral direction.

Die Flussleitstücke 20-1, 20-2 erstrecken sich im dargestellten Beispiel in seitlicher Richtung betrachtet einerseits (in 1 links) jeweils bis hin zum Permanentmagneten 12 und liegen dort an, so dass die betreffenden Seitenränder der Flussleitstücke 20-1, 20-2 bündig mit dem Permanentmagneten 12 abschließen. Andererseits (in 1 rechts) erstrecken sich die Flussleitstücke 20-1, 20-2 in seitlicher Richtung betrachtet jeweils an einem ihrer Längsenden im Verlauf der Messstrecke 14 deutlich über die Messstrecke 14 hinaus, besitzen jedoch jeweils eine über den Verlauf der Messstrecke 14 kontinuierlich sich verringernde seitliche Erstreckung, so dass die Flussleitstücke 20-1, 20-2 an ihrem jeweils anderen Längsende im Bereich des Permanentmagneten 12 enden und somit in Lateralrichtung den Permanentmagneten 12 nicht überragen.The flux guide pieces 20-1 , 20-2 extend in the example shown in the lateral direction on the one hand (in 1 left) up to the permanent magnet 12th and lie there, so that the relevant side edges of the flux guide pieces 20-1 , 20-2 flush with the permanent magnet 12th to lock. On the other hand (in 1 right) the flux guide pieces extend 20-1 , 20-2 viewed in the lateral direction at one of their longitudinal ends in the course of the measuring section 14th clearly over the measuring section 14th but each have one over the course of the measuring section 14th continuously decreasing lateral extension, so that the flux guide pieces 20-1 , 20-2 at their respective other longitudinal end in the area of the permanent magnet 12th end and thus the permanent magnet in the lateral direction 12th not tower above.

Die (von oben oder unten betrachteten) Konturen der beiden Flussleitstücke 20-1, 20-2 verlaufen, bezogen auf eine in der Mitte der Messstrecke 14 vertikal sich erstreckende Spiegelebene, spiegelbildlich zueinander.The contours of the two flux guide pieces (viewed from above or below) 20-1 , 20-2 run, based on one in the middle of the measuring section 14th vertically extending mirror plane, mirror images of each other.

Vorteilhaft ist bei dieser Ausführungsform neben einer durch die Flussleitstücke 20-1, 20-2 erzielten Abschirmwirkung gegenüber etwaigen Störfeldern vor allem auch der Umstand, dass durch die ungleichmäßige Formgestaltung der Flussleitstücke 20-1, 20-2 über die Länge des Permanentmagneten 12 betrachtet eine Abhängigkeit des Magnetfeldes (vgl. Pfeile 18 in 1) von der Position des Magnetfeldsensors 16 entlang der Messstrecke 14 hervorgerufen wird. Zu bedenken ist hierbei, dass bei dem Permanentmagneten 12 sich ohne solche Flussleitstücke 20-1, 20-2 überhaupt keine Abhängigkeit des Magnetfeldes von der Position entlang der Messstrecke 14 ergeben würde (abgesehen von „Randeffekten“ an den Enden der im dargestellten Beispiel bis an die beiden Enden des Permanentmagneten 12 heranreichenden Messstrecke14).In this embodiment it is advantageous in addition to one through the flux guide pieces 20-1 , 20-2 The shielding effect achieved against any interference fields is primarily the fact that due to the uneven shape of the flux guide pieces 20-1 , 20-2 over the length of the permanent magnet 12th considers a dependency of the magnetic field (see arrows 18th in 1 ) from the position of the magnetic field sensor 16 along the measuring section 14th is caused. It should be noted here that with the permanent magnet 12th without such flux guide pieces 20-1 , 20-2 no dependence of the magnetic field at all on the position along the measuring section 14th would result (apart from "edge effects" at the ends of the example shown up to the two ends of the permanent magnet 12th approaching measuring section 14th ).

Mit dem Einsatz der ungleichmäßig formgestalteten Flussleitstücke 20-1, 20-2 lässt sich die genannte Abhängigkeit jedoch vorteilhaft hervorrufen und sogar qualitativ in einem gewissen Ausmaß in gewünschter Weise einstellen. Dazu könnten abweichend von den im dargestellten Beispiel geradlinig vorgesehenen Verläufen der in 1 rechten Seitenränder der Flussleitstücke 20-1, 20-2 beispielsweise gekrümmte und/oder abgewinkelte Verläufe derart vorgesehen werden, dass damit die Abhängigkeit des Magnetfeldes von der Position entlang der Messstrecke 14 entsprechend modifiziert wird.With the use of the irregularly shaped flux guide pieces 20-1 , 20-2 however, the named dependency can advantageously be brought about and even qualitatively adjusted to a certain extent in the desired manner. For this purpose, deviating from the straight lines provided in the example shown, the curves in 1 right side edges of the flux guide pieces 20-1 , 20-2 For example, curved and / or angled courses can be provided in such a way that the dependence of the magnetic field on the position along the measurement section 14th is modified accordingly.

2 zeigt eine beispielhafte, hierfür das Ausführungsbeispiel von 1 dargestellte Abhängigkeit der Richtung des Magnetfeldes von der Position. 2 shows an exemplary, for this purpose the embodiment of 1 Dependence of the direction of the magnetic field on the position shown.

Die Richtung des Magnetfeldes wird in 2 repräsentiert durch einen Winkel „ang“ der Magnetfeldrichtung bezüglich der Vertikalrichtung, und die Position entlang der Messstrecke 14 wird repräsentiert durch einen normierten Positionsparameter „pos“ (pos=0% am Beginn der Messstrecke, pos=50% in der Mitte der Messstrecke, pos=100% am Ende der Messstrecke).The direction of the magnetic field is in 2 represented by an angle "ang" of the direction of the magnetic field with respect to the vertical direction, and the position along the measuring section 14th is represented by a standardized position parameter "pos" (pos = 0% at the beginning of the measuring section, pos = 50% in the middle of the measuring section, pos = 100% at the end of the measuring section).

Wenn der Magnetfeldsensor 16 entlang der Messstrecke 14 bewegt wird (1), so variiert der Winkel „ang“ zwischen den Werten a1 (bei pos=0%) und a2 (bei pos=100%). Im Beispiel von 1 gilt a2 = -α1.When the magnetic field sensor 16 along the measuring section 14th is moved ( 1 ), the angle "ang" varies between the values a1 (with pos = 0%) and a2 (with pos = 100%). In the example of 1 we have a2 = -α1.

Die durchgezogene Linie in 2 zeigt die reale Positionsabhängigkeit des Winkels „ang“, wohingegen die gestrichelte Linie in 2 eine in der Praxis zumeist als ideal zu bevorzugende Abhängigkeit darstellt, bei der sich der Winkel „ang“ linear mit der Position „pos“ verändert.The solid line in 2 shows the real position dependency of the angle "ang", whereas the dashed line in 2 represents a dependency, which is mostly to be preferred as ideal in practice, in which the angle “ang” changes linearly with the position “pos”.

Durch eine entsprechend gewählte Anordnung und Formgestaltung eines oder mehrerer Flussleitstücke (ortsfest relativ zum Permanentmagneten, und insbesondere z. B. damit verbunden oder daran anliegend) kann bei der Erfindung die Positionsabhängigkeit des Magnetfeldes vorteilhaft beeinflusst werden, beispielsweise um die vorstehend erläuterte ideale Abhängigkeit zu erzielen oder zumindest anzunähern.With an appropriately selected arrangement and shape of one or more flux guide pieces (stationary relative to the permanent magnet, and in particular e.g. connected to or adjacent to it), the position dependency of the magnetic field can be advantageously influenced in the invention, for example in order to achieve the ideal dependency explained above or at least approximate.

3 zeigt nochmals isoliert den im Ausführungsbeispiel von 1 eingesetzten Magnetfeldsensor 16, der ein von der Richtung des Magnetfeldes abhängiges Sensorsignal bereitstellt, welches repräsentativ für den Winkel bzw. Drehwinkel „ang“ ist, um den die Richtung des Magnetfeldes von einer durch den Magnetfeldsensor definierten Richtung verdreht ist. 3 shows again isolated in the embodiment of 1 used magnetic field sensor 16 that provides a sensor signal that is dependent on the direction of the magnetic field and that is representative of the angle or angle of rotation "ang" by which the direction of the magnetic field is rotated from a direction defined by the magnetic field sensor.

3 veranschaulicht auch den Winkelmessbereich des Magnetfeldsensors 16, der sich in diesem Beispiel z. B. über einen Bereich von +/- 45° erstreckt. Beim Einsatz im Positionsmesssystem 10 von 1 liegt der zu messende Drehwinkel „ang“ in einer Ebene orthogonal zur Richtung der Messstrecke 14. 3 also illustrates the angular measuring range of the magnetic field sensor 16 , which in this example is z. B. extends over a range of +/- 45 °. When used in the position measuring system 10 of 1 the angle of rotation "ang" to be measured lies in a plane orthogonal to the direction of the measuring section 14th .

Bei der nachfolgenden Beschreibung von weiteren Ausführungsbeispielen werden für gleichwirkende Komponenten die gleichen Bezugszahlen verwendet, jeweils ergänzt durch einen kleinen Buchstaben zur Unterscheidung der Ausführungsform. Dabei wird im Wesentlichen nur auf die Unterschiede zu dem bzw. den bereits beschriebenen Ausführungsbeispielen eingegangen und im Übrigen hiermit ausdrücklich auf die Beschreibung vorangegangener Ausführungsbeispiele verwiesen.In the following description of further exemplary embodiments, the same reference numbers are used for components with the same effect, each supplemented by a small letter to distinguish the embodiment. Essentially, only the differences from the exemplary embodiment (s) already described are discussed here, and for the rest herewith express reference is made to the description of previous exemplary embodiments.

4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Positionsmesssystems 10a, welches sich, wie aus der nachfolgenden Erläuterung ersichtlich, in zwei Aspekten von dem Beispiel von 1 unterscheidet: Zum einen weist das Positionsmesssystems 10a einen inhomogen magnetisierten Permanentmagneten auf, und zum anderen werden gleichmäßig formgestaltete Flussleitstücke eingesetzt. 4th shows a further embodiment of a position measuring system 10a which, as can be seen from the following explanation, differs in two aspects from the example of 1 differs: On the one hand, the position measuring system 10a an inhomogeneously magnetized permanent magnet, and on the other hand uniformly shaped flux guide pieces are used.

Das in 4 gezeigte Positionsmesssystem 10a weist wie bei dem Beispiel von 1 einen als langgestrecktes Profil mit rechteckigem Profilquerschnitt und mit geradliniger Profilachse ausgebildeten Permanentmagneten 12a auf, zu dem seitlich versetzt eine Messstrecke 14a verläuft, entlang der ein Magnetfeldsensor 16a bewegbar ist.This in 4th Position measuring system shown 10a as in the example of 1 a permanent magnet designed as an elongated profile with a rectangular profile cross-section and with a straight profile axis 12a to the laterally offset a measuring section 14a runs along which a magnetic field sensor 16a is movable.

Der Permanentmagnet 12a ist jedoch inhomogen magnetisiert ist, wobei im dargestellten Beispiel eine überall orthogonal zur Profilachse des Permanentmagneten 12a orientierte, „wendelförmig“ entlang der Profilachse variierende Magnetisierung vorgesehen ist. Eine (lokale) Magnetisierungsrichtung hängt hierbei nur von der Position entlang der Profilachse des Permanentmagneten 12a ab.The permanent magnet 12a is, however, inhomogeneously magnetized, whereby in the example shown one is orthogonal to the profile axis of the permanent magnet 12a oriented, "helically" varying magnetization along the profile axis is provided. A (local) direction of magnetization only depends on the position along the profile axis of the permanent magnet 12a from.

Das Positionsmesssystem 10a umfasst wie bei dem Beispiel von 1 ferner ein unteres ferromagnetisches Flussleitstück 20-1, das sich unterhalb einer Messstrecke 14a plattenförmig einerseits in Richtung der Messstrecke 14a und dieser folgend und andererseits in seitlicher Richtung (Lateralrichtung) erstreckt, sowie ein oberes ferromagnetisches Flussleitstück 20a-2, das sich überhalb der Messstrecke 14a plattenförmig einerseits in Richtung der Messstrecke 14a und dieser folgend und andererseits in seitlicher Richtung erstreckt.The position measuring system 10a includes as in the example of 1 also a lower ferromagnetic flux guide 20-1 that is located below a measuring section 14a plate-shaped on the one hand in the direction of the measuring section 14a and following this and on the other hand in the lateral direction (lateral direction) extends, as well as an upper ferromagnetic flux guide 20a-2 that is above the measuring section 14a plate-shaped on the one hand in the direction of the measuring section 14a and following this and on the other hand extends in the lateral direction.

Jedoch ist bei dem Positionsmesssystem 10a die Anordnung und Formgestaltung der Flussleitstücke 20a-1, 20a-2 über die Länge des Permanentmagneten 12a betrachtet insofern gleichmäßig, als die Flussleitstücke 20a-1, 20a-2 sich in seitlicher Richtung jeweils mit konstanter Erstreckung (Plattenbreite) erstrecken. Damit ergibt sich keine nennenswerte qualitative Veränderung der Positionsabhängigkeit des Magnetfeldes (vgl. Pfeile 18 in 4), die hier bereits durch die inhomogene wendelförmige Magnetisierung bewirkt wird. Jedoch ergibt sich vorteilhaft eine hohe Abschirmwirkung hinsichtlich Störfeldern, und ferner wird vorteilhaft eine gewisse Verstärkung des Magnetfeldes im Bereich der Messstrecke 14a erzielt.However, in the position measuring system 10a the arrangement and shape of the flux guide pieces 20a-1 , 20a-2 over the length of the permanent magnet 12a considered evenly as the flux guide pieces 20a-1 , 20a-2 extend in the lateral direction with a constant extension (plate width). This results in no significant qualitative change in the position dependency of the magnetic field (see arrows 18th in 4th ), which is already caused here by the inhomogeneous helical magnetization. However, there is advantageously a high shielding effect with regard to interference fields, and a certain amplification of the magnetic field in the area of the measuring section is also advantageous 14a achieved.

Im dargestellten Beispiel besitzen die Flussleitstücke 20a-1, 20a-2 jeweils eine rechteckige Kontur.In the example shown, the flux guide pieces have 20a-1 , 20a-2 each a rectangular contour.

Abweichend davon könnte die Anordnung und/oder die Formgestaltung der Flussleitstücke 20a-1, 20a-2 über die Länge des Permanentmagneten 12a betrachtet jedoch so modifiziert werden, um damit eine Modifikation der Abhängigkeit des Magnetfeldes von der Position des Magnetfeldsensors 16a entlang der Messstrecke 14a zu bewerkstelligen. Hierfür könnten insbesondere die geradlinigen Verläufe der in 4 rechten Seitenränder der Flussleitstücke 20-1, 20-2 durch gekrümmte und/oder abgewinkelte Verläufe ersetzt werden.The arrangement and / or the shape of the flux guiding pieces could deviate from this 20a-1 , 20a-2 over the length of the permanent magnet 12a considered, however, should be modified in order to modify the dependence of the magnetic field on the position of the magnetic field sensor 16a along the measuring section 14a to accomplish. The straight lines of the in 4th right side edges of the flux guide pieces 20-1 , 20-2 be replaced by curved and / or angled courses.

Auch im Falle einer derartigen Modifikation ist es zumeist vorteilhaft, wenn die Konturen der beiden Flussleitstücke bezogen auf eine in einem mittleren Bereich der Messstrecke 14a vertikal sich erstreckende Spiegelebene weiterhin spiegelbildlich zueinander verlaufen. Auch ist es zumeist vorteilhaft, wenn die modifizierten Seitenränder weiterhin in Lateralrichtung betrachtet die Messstrecke 14a überragen.In the case of such a modification, too, it is mostly advantageous if the contours of the two flux guide pieces are related to one in a central region of the measuring section 14a vertically extending mirror planes continue to run mirror images of one another. It is also mostly advantageous if the modified side edges continue to cover the measurement section when viewed in the lateral direction 14a tower above.

5 zeigt in drei verschiedenen Querschnitten des in 4 gezeigten Positionsmesssystems 10a, für Positionen mit pos=0%, pos=50% und pos=100% entlang der Messstrecke 14a, durch entsprechende Simulationsrechnungen ermittelte Magnetfeldlinien des Magnetfeldes. 5 shows in three different cross-sections of the in 4th position measuring system shown 10a , for positions with pos = 0%, pos = 50% and pos = 100% along the measuring section 14a , magnetic field lines of the magnetic field determined by corresponding simulation calculations.

Ferner veranschaulicht 5 beispielhaft eine gegenüber den Beispielen der 1 und 4 abgewandelte Ausführungsform, die darin besteht, dass der Verlauf der Messstrecke bezüglich eines horizontalen Verlaufes eines oder mehrerer Flussleitstücke verkippt ist, derart, dass sich die vertikalen Positionen der beiden Enden der Messstrecke nennenswert voneinander unterscheiden. Diese Abwandlung ist in 5 ersichtlich. Während in der Mitte der Messstrecke (pos=50%) der Magnetfeldsensor 16a (und somit die Messstrecke) vertikal betrachtet in der Mitte zwischen den Flussleitstücken 20a-1, 20a-2 angeordnet ist bzw. verläuft, so befinden sich der Magnetfeldsensor 16a bzw. die entsprechenden Verlaufsabschnitte der Messstrecke an den beiden Enden der Messstrecke (pos=0% und pos=100%) vertikal nach oben (für pos=0%) bzw. unten (für pos=100%) versetzt. Insbesondere kann hierbei ein über die Länge der Messstrecke betrachtet einheitlicher Neigungswinkel des geneigten Verlaufes der Messstrecke bezüglich der Horizontalrichtung im Bereich von z. B. etwa 1° bis 5° vorgesehen sein. Mit dieser Abwandlung kann vorteilhaft eine Verringerung der Empfindlichkeit der Messsystemcharakteristik und somit der Messgenauigkeit gegenüber mechanischem Spiel sowie mechanischen Fertigungs- und Montagetoleranzen erzielt werden, da der Magnetfeldsensor 16a in einem Bereich bewegt wird, in dem ein homogeneres Magnetfeld herrscht.Also illustrated 5 exemplary one compared to the examples of 1 and 4th Modified embodiment, which consists in the fact that the course of the measuring section is tilted with respect to a horizontal course of one or more flux guide pieces in such a way that the vertical positions of the two ends of the measuring section differ significantly from one another. This variation is in 5 evident. While in the middle of the measuring section (pos = 50%) the magnetic field sensor 16a (and thus the measuring section) viewed vertically in the middle between the flux guide pieces 20a-1 , 20a-2 is arranged or runs, so are the magnetic field sensor 16a or the corresponding sections of the measuring section at the two ends of the measuring section (pos = 0% and pos = 100%) offset vertically upwards (for pos = 0%) or downwards (for pos = 100%). In particular, a uniform angle of inclination of the inclined course of the measuring path with respect to the horizontal direction in the range of z. B. be provided about 1 ° to 5 °. With this modification, a reduction in the sensitivity of the measurement system characteristics and thus the measurement accuracy with respect to mechanical play and mechanical manufacturing and assembly tolerances can advantageously be achieved, since the magnetic field sensor 16a is moved in an area in which there is a more homogeneous magnetic field.

6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Positionsmesssystems 10b, welches sich von dem in 4 gezeigten Positionsmesssystem 10a dadurch unterscheidet, dass eine Profilachse eines Permanentmagneten 12b sowie dementsprechend eine parallel dazu verlaufende Messstrecke 14b nicht geradlinig, sondern kreisbogenförmig gekrümmt verlaufen. Der in 6 eingezeichnete Bogenwinkel α beträgt etwa 45°, kann jedoch dem konkreten Anwendungsfall angepasst auch andere Werte annehmen. Insbesondere könnte abweichend von 6 auch ein Bogenwinkel α von 360° vorgesehen sein. In diesem Fall wäre der Permanentmagnet also als ein kreisringförmig geschlossen verlaufendes Profil ausgebildet, bei dem die Messstrecke insbesondere ebenfalls kreisringförmig geschlossen um den Permanentmagneten herum (radial außerhalb desselben) verlaufen kann, wobei eine „wendelförmig“ entlang der Profilachse variierende Magnetisierung bei einem Fortschreiten entlang des Umfangs (spätestens) alle 360° reproduziert werden muss (Ausführungsbeispiele hierzu werden unten mit Bezug auf die 11 und 12 sowie 13 und 14 erläutert). 6th shows a further embodiment of a position measuring system 10b which differs from the in 4th position measuring system shown 10a differs in that a profile axis of a permanent magnet 12b and accordingly a measuring section running parallel to it 14b run not in a straight line, but curved in a circular arc. The in 6th The arc angle α drawn in is approximately 45 °, but can also assume other values adapted to the specific application. In particular, could differ from 6th an arc angle α of 360 ° can also be provided. In this case, the permanent magnet would be designed as a circular, closed profile, in which the measuring section can also in particular also run circularly closed around the permanent magnet (radially outside of the permanent magnet), with a “helical” magnetization varying along the profile axis as it progresses along the Must be reproduced every 360 ° (at the latest) (examples of this are described below with reference to the 11 and 12th as 13th and 14th explained).

Das Positionsmesssystem 10b eignet sich somit z. B. zur Drehwinkelerfassung an einer drehbar gelagerten Komponente (z. B. Drehwelle an einer Turboladerklappe oder an einer Ventilklappe) einer technischen Einrichtung (z. B. Fahrzeug). Bei einer derartigen Verwendung kann die aus Permanentmagnet 12b und Flussleitstücken 20b-1, 20b-2 gebildete Anordnung an einer betreffenden Drehwelle befestigt werden, so dass diese sich bei einer Drehung der Drehwelle mit dreht, wohingegen ein Magnetfeldsensor 16b im entsprechenden seitlichen Abstand stationär befestigt werden kann. Bei einer Drehung der Drehwelle bewegt sich der Magnetfeldsensor 16b dann relativ zum Permanentmagneten 12b entlang der Messstrecke 14b.The position measuring system 10b is therefore suitable for. B. for detecting the angle of rotation on a rotatably mounted component (e.g. rotary shaft on a turbocharger flap or on a valve flap) of a technical device (e.g. vehicle). When used in this way, the permanent magnet 12b and flux guide pieces 20b-1 , 20b-2 formed arrangement are attached to a respective rotary shaft, so that this rotates with a rotation of the rotary shaft, whereas a magnetic field sensor 16b can be fixed stationary at the appropriate lateral distance. When the rotating shaft rotates, the magnetic field sensor moves 16b then relative to the permanent magnet 12b along the measuring section 14b .

Abgesehen von der gekrümmten, hier kreisbogenförmigen Formgestaltung des Positionsmesssystems 10b und somit Messung entlang eines Kreisbogens funktioniert dieses System wie das mit Bezug auf 4 beschriebene System. Apart from the curved, here circular arc shape of the position measuring system 10b and thus measuring along an arc of a circle, this system works like the one with reference to 4th described system.

Auch das mit Bezug auf 1 beschriebene Positionsmesssystems 10 kann gemäß einer Abwandlung gekrümmt, insbesondere kreisbogenförmig gekrümmt ausgeführt werden, sei es mit einem Bogenwinkel von weniger als 360° oder mit einem Bogenwinkel von 360° (d. h. ringförmig geschlossen). Die für das Positionsmesssystem 10 (bzw. 10a) unter Bezugnahme auf die Länge des Permanentmagneten oder der Messstrecke, und unter Bezugnahme auf die Lateralrichtung beschriebenen möglichen Details und Ausgestaltungen sind auch für gekrümmte Abwandlungen einsetzbar. Zu beachten ist, dass dann die Länge gekrümmt verläuft und es daher keine einheitliche Lateralrichtung des Systems mehr gibt, sondern die Lateralrichtung über die Länge variiert (Die Lateralrichtung verläuft dann an jeder Stelle orthogonal zur Orientierung der Längsrichtung an dieser Stelle und kann dann auch als Radialrichtung bezeichnet werden).Also related to 1 position measuring system described 10 can according to a modification be curved, in particular curved in the shape of a circular arc, be it with an arc angle of less than 360 ° or with an arc angle of 360 ° (ie closed in a ring). The one for the position measuring system 10 (or 10a) with reference to the length of the permanent magnet or the measuring section, and possible details and configurations described with reference to the lateral direction can also be used for curved modifications. It should be noted that the length is then curved and therefore there is no longer a uniform lateral direction of the system, but the lateral direction varies over the length (the lateral direction then runs orthogonally at each point to the orientation of the longitudinal direction at this point and can then also be used as a radial direction are designated).

7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Positionsmesssystems 10c, welches sich von dem in 4 gezeigten Positionsmesssystem 10a dadurch unterscheidet, dass ein Permanentmagnet 12c als ein langgestreckter Körper mit einem über dessen Länge (Verlauf) variierenden Querschnitt ausgebildet ist. 7th shows a further embodiment of a position measuring system 10c which differs from the in 4th position measuring system shown 10a differs in that it is a permanent magnet 12c is designed as an elongated body with a cross-section that varies over its length (course).

Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Permanentmagnet 12c mit einem über dessen Länge einheitlichen (nicht variierenden) Querschnittsflächeninhalt ausgebildet ist. Es variiert jedoch die Querschnittsform. Der Querschnitt besitzt die Form eines Vierecks, bei welchem über die Länge des Permanentmagneten 12c die Orientierung einer der Messstrecke 14c zugewandte Seite des Vierecks variiert. Die genannte Seite des Vierecks verläuft in der Mitte des Verlaufs der Länge des Permanentmagneten vertikal, und der Querschnitt ist dort rechteckig ist. Mit zunehmendem Abstand von der Mitte verläuft die Seite jedoch zunehmend schräg bezüglich der Vertikalen.In the illustrated embodiment, the permanent magnet is 12c is designed with a uniform (not varying) cross-sectional area over its length. However, the cross-sectional shape varies. The cross section has the shape of a square, in which over the length of the permanent magnet 12c the orientation of one of the measuring sections 14c facing side of the square varies. Said side of the square runs vertically in the middle of the course of the length of the permanent magnet, and the cross-section there is rectangular. However, as the distance from the center increases, the side runs increasingly obliquely with respect to the vertical.

Im dargestellten Beispiel verläuft die Seite des Vierecks in einem Winkel bezüglich der Vertikalen, der im Verlauf der Länge des Permanentmagneten streng monoton und insbesondere z. B. proportional zur Position im Verlauf dieser Länge variiert.In the example shown, the side of the square runs at an angle with respect to the vertical which is strictly monotonous and in particular z. B. varies proportionally to the position in the course of this length.

Im dargestellten Beispiel variiert der Winkel bezüglich der Vertikalen insgesamt (über die volle Länge des Permanentmagneten 12c) um einen Winkelbetrag von 90°.In the example shown, the angle with respect to the vertical varies as a whole (over the full length of the permanent magnet 12c) by an angle of 90 °.

Der Permanentmagnet 12c ist wie bei dem Beispiel von 4 inhomogen magnetisiert, wobei eine überall orthogonal zur Profilachse des Permanentmagneten 12c orientierte, „wendelförmig“ entlang der Profilachse variierende Magnetisierung vorgesehen ist.The permanent magnet 12c is like the example of 4th inhomogeneously magnetized, one everywhere orthogonal to the profile axis of the permanent magnet 12c oriented, "helically" varying magnetization along the profile axis is provided.

In vielen Fällen ist bevorzugt, dass der Winkel, um den sich die Magnetisierung im Verlauf des Permanentmagneten 12c dreht, zumindest annähernd gleich demjenigen Winkel ist (z. B. mit Abweichung von maximal 20°, insbesondere maximal 10°), um den sich im Verlauf des Permanentmagneten 12c die Orientierung der genannten Vierecksseite dreht. Dies ist bei dem Beispiel von 7 der Fall, bei dem sich im Verlauf des Permanentmagneten 12c die Richtung der Magnetisierung um 90° dreht.In many cases it is preferred that the angle by which the magnetization moves in the course of the permanent magnet 12c rotates, is at least approximately equal to that angle (e.g. with a deviation of a maximum of 20 °, in particular a maximum of 10 °) by which the permanent magnet moves 12c the orientation of the said quadrangle side rotates. This is in the example of 7th the case in which in the course of the permanent magnet 12c the direction of magnetization rotates by 90 °.

8 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Positionsmesssystems 10d, welches sich von dem in 7 gezeigten Positionsmesssystem 10c dadurch unterscheidet, dass ein Verlauf (z. B. Längsmittelachse) eines Permanentmagneten 12d sowie dementsprechend eine parallel dazu verlaufende Messstrecke 14d nicht geradlinig, sondern kreisbogenförmig gekrümmt verlaufen. Ansonsten entspricht das Beispiel von 8 in Aufbau und Funktion dem Beispiel von 7. 8th shows a further embodiment of a position measuring system 10d which differs from the in 7th position measuring system shown 10c is distinguished by the fact that a course (e.g. longitudinal center axis) of a permanent magnet 12d and accordingly a measuring section running parallel to it 14d run not in a straight line, but curved in a circular arc. Otherwise the example corresponds to 8th in structure and function the example of 7th .

Das Positionsmesssystem 10d eignet sich somit (wie auch z. B. das in 6 gezeigte Positionsmesssystem 10b) beispielsweise zur Drehwinkelerfassung an einer drehbar gelagerten Komponente einer technischen Einrichtung (z. B. Fahrzeug).The position measuring system 10d is therefore suitable (like e.g. the one in 6th Position measuring system shown 10b) For example, for detecting the angle of rotation on a rotatably mounted component of a technical device (e.g. vehicle).

Das mit Bezug auf 8 beschriebene Positionsmesssystems 10d kann gemäß einer Abwandlung ringförmig (z. B. kreisringförmig) geschlossen ausgeführt werden. Zur Reproduktion des Querschnitts und der Magnetisierung alle 360° bestünde eine mögliche Abwandlung z. B. darin, die in 8 gezeigte Variation des Querschnitts und der Magnetisierung für einen ersten 180°-Teilumfang vorzusehen und für einen sich daran anschließenden zweiten 180°-Teilumfang invertiert vorzusehen (so dass Querschnitt und Magnetisierung am Ende des zweiten 180°-Teilumfangs denjenigen am Beginn des ersten 180°-Teilumfangs entsprechen). Allgemeiner betrachtet könnte eine Variation des Querschnitts und der Magnetisierung (wie z. B. die in 8 gezeigte Variation des Querschnitts und der Magnetisierung) und deren invertierte Variation alternierend für eine gerade Anzahl „n“ von mehr als zwei aufeinanderfolgende, sich zum vollen 360°-Umfang ergänzende Teilumfänge vorgesehen werden. Für n=4 wären dies also z. B. vier 90°-Teilumfänge, für n=6 sechs 60°-Teilumfänge, für n=8 acht 45°-Teilumfänge usw. That related to 8th position measuring system described 10d can, according to a modification, be designed in a ring-shaped manner (e.g. circular ring-shaped). To reproduce the cross-section and the magnetization every 360 ° there would be a possible modification z. B. in the in 8th The variation of the cross-section and the magnetization shown should be provided for a first 180 ° partial circumference and provided inverted for an adjoining second 180 ° partial circumference (so that the cross-section and magnetization at the end of the second 180 ° partial circumference match those at the beginning of the first 180 ° - Partial scope). More generally, a variation in cross-section and magnetization (such as that in 8th shown variation of the cross-section and the magnetization) and their inverted variation are provided alternately for an even number “n” of more than two successive partial circumferences that complement each other to the full 360 ° circumference. For n = 4 this would be e.g. B. four 90 ° partial circumferences, for n = 6 six 60 ° partial circumferences, for n = 8 eight 45 ° partial circumferences, etc.

9 veranschaulicht eine bei jedem Positionsmesssystem der hier beschriebenen Art optional einsetzbare Kennlinien-Kompensation, die dazu dient, (wenigstens) ein von dem (wenigstens einen) Magnetfeldsensor in Abhängigkeit von dem Magnetfeld erzeugtes Messsignal in vorbestimmter Weise zu modifizieren und somit ein modifiziertes Sensorsignal (für eine weitere Verwendung oder weitere Verarbeitung) bereitzustellen. 9 illustrates a characteristic curve compensation, which can be optionally used in every position measuring system of the type described here, which serves to modify (at least) one measurement signal generated by the (at least one) magnetic field sensor as a function of the magnetic field in a predetermined manner and thus a modified sensor signal (for a further use or further processing).

9 zeigt im oberen Teil eine beispielhafte Auftragung eines relativen Fehlers „err“ des vom Magnetfeldsensor erzeugten Sensorsignals in Abhängigkeit von der Position bzw. hier dem normierten Positionsparameter „pos“ (pos=0% am Beginn der Messstrecke, pos=50% in der Mitte der Messstrecke, pos=100% am Ende der Messstrecke). 9 shows in the upper part an exemplary plot of a relative error "err" of the sensor signal generated by the magnetic field sensor depending on the position or here the standardized position parameter "pos" (pos = 0% at the beginning of the measuring section, pos = 50% in the middle of the Measuring section, pos = 100% at the end of the measuring section).

Falls ein ringförmig (z. B. kreisringförmig) geschlossener Verlauf der Messstrecke vorgesehen ist, so bezeichnen 0% und 100% dieselbe Stelle auf der Messstrecke, und pos=0% kann z. B. als Winkelposition von 0° und pos=100% als Winkelposition von 360° interpretiert werden.If an annular (e.g. circular) closed course of the measuring section is provided, 0% and 100% designate the same point on the measuring section, and pos = 0% can e.g. B. can be interpreted as an angular position of 0 ° and pos = 100% as an angular position of 360 °.

Der mittels der Kennlinien-Kompensation zu beseitigende oder zumindest zu reduzierende relative Fehler „err“ kann im Prinzip beliebig definiert werden als das Verhältnis, zwischen dem vom Sensorsignal repräsentierten „realen“ Wert (z. B. digitaler Wert) und einem (beliebig) vorgegebenen „idealen“ Wert. In der Praxis ist als idealer Wert zumeist ein linear mit der Position variierender Wert wünschenswert (Linearisierung). Abweichend davon könnte im konkreten Anwendungsfall jedoch auch eine andere mathematische Funktion zur Beschreibung einer „idealen“ Messsystemcharakteristik wünschenswert sein.The relative error "err" to be eliminated or at least reduced by means of the characteristic curve compensation can in principle be freely defined as the ratio between the "real" value represented by the sensor signal (e.g. digital value) and a (arbitrarily) specified "Ideal" value. In practice, a value that varies linearly with the position is usually desirable as an ideal value (linearization). In contrast to this, however, a different mathematical function for describing an “ideal” measuring system characteristic could also be desirable in the specific application.

Der relative Fehler „err“ bzw. dessen positionsabhängiger Verlauf „err(pos)‟ kann z. B. in empirischer Weise ermittelt werden. Sodann kann eine z. B. digitale Repräsentation dieses Verlaufes in einer Einrichtung zur Kennlinien-Kompensation, z. B. einer (insbesondere z. B. programmgesteuerten) digitalen Signalverarbeitungseinrichtung abgespeichert werden, insbesondere als eine durch mehrere Stützpunkte definierte Fehlerkurve (vgl. 9 oben), die sodann im Betrieb des betreffenden Positionsmesssystems als eine Kompensationskurve (oder zur Ermittlung einer Kompensationskurve) verwendet werden kann.The relative error "err" or its position-dependent progression "err (pos)" can e.g. B. be determined empirically. Then a z. B. digital representation of this course in a device for characteristic compensation, z. B. a (in particular e.g. program-controlled) digital signal processing device can be stored, in particular as an error curve defined by several interpolation points (cf. 9 above), which can then be used as a compensation curve (or to determine a compensation curve) in the operation of the relevant position measuring system.

Im Betrieb des Positionsmesssystems kann dann jeder vom Magnetfeldsensor bei dessen Magnetfeldmessung erzeugte Messwert unter Verwendung der vorab gespeicherten Stützpunkte bzw. einer daraus sich ergebenden Kompensationskurve so modifiziert (korrigiert) werden, dass der modifizierte Wert exakt(er) dem „idealen“ Wert entspricht. Hierzu kann z. B. jeder vom ursprünglichen Sensorsignal repräsentierte Wert mit einem aus einer Kompensationskurve für diesen Wert sich ergebenden Korrekturfaktor multipliziert werden.When the position measuring system is in operation, each measured value generated by the magnetic field sensor during its magnetic field measurement can be modified (corrected) using the previously stored support points or a compensation curve resulting therefrom so that the modified value corresponds exactly (more) to the "ideal" value. For this purpose, z. B. each value represented by the original sensor signal can be multiplied by a correction factor resulting from a compensation curve for this value.

9 zeigt im unteren Teil eine beispielhafte Auftragung des relativen Fehlers „err“ für ein in dieser Weise modifiziertes (korrigiertes) Sensorsignal in Abhängigkeit vom normierten Positionsparameter „pos“. Wie ersichtlich wurde der relative Fehler vorteilhaft drastisch reduziert. 9 shows in the lower part an exemplary plot of the relative error “err” for a sensor signal modified (corrected) in this way as a function of the normalized position parameter “pos”. As can be seen, the relative error has advantageously been drastically reduced.

In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Kennlinien-Kompensation ganz oder zumindest teilweise durch den Magnetfeldsensor durchgeführt wird, der in diesem Fall mit entsprechender Elektronik, insbesondere z. B. mit digitaler Signalverarbeitungselektronik, auszustatten ist. Alternativ kann die Kennlinien-Kompensation jedoch auch in einer separat vom Magnetfeldsensor eingesetzten (z. B. programmgesteuerten elektronischen) Auswerteeinrichtung erfolgen, welcher (wenigstens) ein vom Magnetfeldsensor erzeugtes (und z. B. für einen Winkel der Magnetfeldrichtung repräsentatives) Sensorsignal zugeführt wird und welche daraus das entsprechend modifizierte Sensorsignal erzeugt und gegebenenfalls z. B. weiter auswertet (abhängig vom Zweck der Positionsm essung).In one embodiment it is provided that the characteristic curve compensation is carried out entirely or at least partially by the magnetic field sensor, which in this case is equipped with appropriate electronics, in particular z. B. is equipped with digital signal processing electronics. Alternatively, however, the characteristic curve compensation can also take place in an evaluation device (e.g. program-controlled electronic) used separately from the magnetic field sensor, which (at least) one of the Magnetic field sensor generated (and z. B. for an angle of the magnetic field direction representative) sensor signal is supplied and which generates the correspondingly modified sensor signal therefrom and optionally z. B. further evaluates (depending on the purpose of the position measurement).

10 zeigt in einem Blockschaltbild ein Ausführungsbeispiel eines für ein Positionsmesssystem der hier beschriebenen Art einsetzbaren Magnetfeldsensors 16. Der dargestellte Magnetfeldsensor 16 kann somit insbesondere z. B. bei jedem der vorstehend mit Bezug auf die 1, 4, 6, 7 und 8 beschriebenen Systeme verwendet werden. 10 shows in a block diagram an embodiment of a magnetic field sensor that can be used for a position measuring system of the type described here 16 . The magnetic field sensor shown 16 can thus in particular z. B. in each of the above with reference to the 1 , 4th , 6th , 7th and 8th systems described are used.

Der Magnetfeldsensor 16 weist zwei magnetoresistive Sensoreinheiten 30-1 und 30-2 auf, die dazu ausgebildet sind, zwei orthogonal zueinander orientierten Richtungen zugeordnete Magnetfeldkomponenten des Magnetfeldes zu messen, d. h. zwei jeweils eine dieser Komponenten repräsentierende analoge elektrische Signale „x“ und „y“ bereitzustellen.The magnetic field sensor 16 has two magnetoresistive sensor units 30-1 and 30-2 which are designed to measure magnetic field components of the magnetic field assigned to two orthogonally oriented directions, ie to provide two analog electrical signals “x” and “y” each representing one of these components.

Die Signale x und y werden im dargestellten Beispiel jeweils mittels eines von zwei Verstärkern 32-1 und 32-2 verstärkt und mittels eines jeweiligen A/D-Wandlers 34-1 bzw. 34-2 in digitale Signale gewandelt.In the example shown, the signals x and y are each generated by means of one of two amplifiers 32-1 and 32-2 amplified and by means of a respective A / D converter 34-1 or. 34-2 converted into digital signals.

Die digitalen Signale werden einer Winkelberechnungseinheit 36 zugeführt, in welcher aus den beiden Komponentensignalen die Richtung (Winkel) des Magnetfeldes berechnet wird.The digital signals become an angle calculation unit 36 supplied, in which the direction (angle) of the magnetic field is calculated from the two component signals.

Der von der Winkelberechnungseinheit 36 berechnete Winkel des Magnetfeldes wird mittels einer Kennlinien-Kompensations-Einheit 38 korrigiert, und der somit korrigierte Winkel über eine Schnittstelleneinheit 40 ausgegeben.The one from the angle calculation unit 36 The calculated angle of the magnetic field is made by means of a characteristic compensation unit 38 corrected, and the thus corrected angle via an interface unit 40 issued.

Die Winkelberechnungseinheit 36 und die Kennlinien-Kompensations-Einheit 38 können insbesondere z. B. als funktionale Teile einer Berechnungseinheit implementiert sein, die in Form einer programmgesteuerten elektronischen Rechnereinrichtung (z. B. Mikrocontroller) ausgebildet ist. Für die Kennlinien-Kompensation erforderliche Daten können vorab in einer Speichereinheit 42 abgespeichert werden, auf welche die Kennlinien-Kompensations-Einheit 38 bei der Korrektur des Winkels zugreift.The angle calculation unit 36 and the characteristic compensation unit 38 can in particular z. B. implemented as functional parts of a computing unit, which is designed in the form of a program-controlled electronic computing device (z. B. microcontroller). The data required for the characteristic curve compensation can be stored in advance in a memory unit 42 to which the characteristic curve compensation unit 38 when correcting the angle.

Zusammenfassend ist der in 10 gezeigte Magnetfeldsensor 16 dazu ausgebildet ist, zwei Magnetfeldkomponenten des Magnetfeldes zu messen und daraus ein von der Richtung des Magnetfeldes abhängiges, hierbei jedoch vorteilhaft linearisiertes Sensorsignal bereitzustellen.In summary, the in 10 shown magnetic field sensor 16 is designed to measure two magnetic field components of the magnetic field and to provide therefrom a sensor signal that is dependent on the direction of the magnetic field but is advantageously linearized in this case.

Die 11 bis 17 zeigen Ausführungsbeispiele von Positionsmesssystemen 10e (11 und 12), 10f (13 und 14) und 10g (15 bis 17) zur Veranschaulichung der im Rahmen der Erfindung für bestimmte Anwendungsfälle interessanten Ausführungsform, bei welcher ein ringförmig, hier kreisringförmig geschlossener Verlauf einer Messstrecke radial außerhalb eines parallel dazu und hier somit ebenfalls kreisringförmig geschlossen verlaufenden Permanentmagneten 12e, 12f bzw. 12g vorgesehen ist.The 11 to 17th show exemplary embodiments of position measuring systems 10e ( 11 and 12th ), 10f ( 13th and 14th ) and 10g ( 15th to 17th ) to illustrate the embodiment, which is interesting within the scope of the invention for certain applications, in which an annular, here circularly closed course of a measuring section radially outside of a permanent magnet that runs parallel to it and here also circularly closed 12e , 12f or. 12g is provided.

Eine weitere vorteilhafte Gemeinsamkeit dieser Ausführungsbeispiele besteht darin, dass sowohl ein unteres (erstes), unterhalb der Messstrecke sich erstreckendes Flussleitstück 20e-1, 20f-1 bzw. 20g-1 als auch ein oberes, (zweites), überhalb der Messstrecke sich erstreckendes Flussleitstück 20e-2, 20f-2 bzw. 20g-2 vorgesehen ist, wobei diese Flussleitstücke radial innen jeweils bündig mit einem Innenumfang des Permanentmagneten abschließen.A further advantageous common feature of these exemplary embodiments is that both a lower (first) flux guide piece extending below the measuring section 20e-1 , 20f-1 or. 20g-1 as well as an upper (second) flux guide piece extending above the measuring section 20e-2 , 20f-2 or. 20g-2 is provided, these flux guide pieces each terminating radially on the inside flush with an inner circumference of the permanent magnet.

Die 11 und 12 zeigen eine Ausführung, bei der die Flussleitstücke 20e-1, 20e-2 über den gesamten Verlauf (Umfang) der Messstrecke eine einheitliche seitliche (radiale) Erstreckung besitzen, und sich hierbei wie dargestellt in dieser Radialrichtung z. B. jeweils etwas nach radial außen über die Messstrecke hinaus erstrecken können. Mithin sind die Flussleitstücke 20e-1, 20e-2 jeweils kreisringförmig mit einheitlicher Breite.The 11 and 12th show an embodiment in which the flux guide pieces 20e-1 , 20e-2 have a uniform lateral (radial) extension over the entire course (circumference) of the measuring section, and in this case, as shown, in this radial direction z. B. can each extend somewhat radially outward beyond the measuring section. The flux guide pieces are therefore 20e-1 , 20e-2 each circular with a uniform width.

Eine zur Positionsmessung erforderliche Abhängigkeit der Richtung des Magnetfeldes des Permanentmagneten 12e von der Position (Umfangsposition bzw. Umfangswinkelposition) eines Magnetfeldsensors 16e (12) entlang der Messstrecke wird durch eine inhomogene Magnetisierung, hier eine wendelförmig entlang der Länge (Umfang) des Permanentmagneten 12e variierende Magnetisierung, realisiert.A dependency of the direction of the magnetic field of the permanent magnet required for position measurement 12e from the position (circumferential position or circumferential angular position) of a magnetic field sensor 16e ( 12th ) along the measuring section is caused by an inhomogeneous magnetization, here a helical one along the length (circumference) of the permanent magnet 12e varying magnetization, realized.

Die 12A bis 12D sind Querschnitte an den in 11 eingezeichneten Umfangspositionen „A“ (Umfangswinkelposition = 0°) bis „D“ (Umfangswinkelposition = 270°) und verdeutlichen die entlang des Umfangs wendelförmig variierende Magnetisierung.The 12A to 12D are cross-sections at the in 11 The circumferential positions "A" (circumferential angular position = 0 °) to "D" (circumferential angular position = 270 °) drawn in and illustrate the magnetization that varies helically along the circumference.

Im dargestellten Beispiel variiert eine Magnetisierungsrichtung im Verlauf eines vollen Umfangs (360°) z. B. wenigstens annähernd sinusförmig in einem Bereich von +/- 15° (Abweichung von der Vertikalen). Wie aus den 12A bis 12D ersichtlich ist über den vollen Umfang (360°) betrachtet eine Periode eines Umfangswinkel-abhängigen Verlaufs der Magnetisierungsrichtung vorgesehen. Abweichend von diesem Beispiel könnten jedoch auch mehrere Perioden (z. B. 2, 3, 4 oder mehr) Perioden vorgesehen sein.In the example shown, a direction of magnetization varies over a full circumference (360 °) z. B. at least approximately sinusoidal in a range of +/- 15 ° (deviation from the vertical). As from the 12A to 12D seen over the full circumference (360 °), a period of a circumferential angle-dependent course of the magnetization direction is provided. In a departure from this example, however, several periods (e.g. 2, 3, 4 or more) periods could also be provided.

Die 13 und 14 zeigen eine Ausführung, bei der die Flussleitstücke 20f-1, 20f-2 über den Verlauf (Umfang) der Messstrecke betrachtet eine uneinheitliche seitliche (radiale) Erstreckung besitzen, und sich hierbei wie dargestellt in dieser Radialrichtung jeweils z. B. über einen Teil ihres Umfangs nach radial außen etwas über die Messstrecke hinaus und über einen anderen Teil ihres Umfangs jeweils weniger weit als die Messstrecke erstrecken.The 13th and 14th show an embodiment in which the flux guide pieces 20f-1 , 20f-2 Considered over the course (circumference) of the measuring section have a non-uniform lateral (radial) extension, and in this case, as shown, in this radial direction in each case z. B. extend radially outward over part of its circumference slightly beyond the measuring section and over another part of its circumference less far than the measuring section.

Die zur Positionsmessung erforderliche Abhängigkeit der Richtung des Magnetfeldes des Permanentmagneten 12f von der Position (Umfangsposition bzw. Umfangswinkelposition) eines Magnetfeldsensors 16f (14) entlang der Messstrecke wird in diesem Beispiel durch eine inhomogene Magnetisierung, hier eine wendelförmig entlang der Länge (Umfang) des Permanentmagneten 12f variierende Magnetisierung, realisiert, und durch die uneinheitliche seitliche (radiale) Erstreckung der Flussleitstücke 20f-1, 20f-2 gewissermaßen noch vorteilhaft verstärkt.The dependence of the direction of the magnetic field of the permanent magnet required for position measurement 12f from the position (circumferential position or circumferential angular position) of a magnetic field sensor 16f ( 14th ) along the measuring section is in this example due to an inhomogeneous magnetization, here a helical one along the length (circumference) of the permanent magnet 12f varying magnetization, realized, and by the inconsistent lateral (radial) extension of the flux guide pieces 20f-1 , 20f-2 to a certain extent still beneficially reinforced.

Die 14A bis 14D sind Querschnitte an den in 13 eingezeichneten Umfangspositionen „A“ (Umfangswinkelposition = 0°) bis „D“ (Umfangswinkelposition = 270°) und verdeutlichen die entlang des Umfangs wendelförmig variierende Magnetisierung, die somit genauso wie bei dem Beispiel der 11 und 12 vorgesehen sein kann, also entlang des Umfangs betrachtet z. B. wenigstens annähernd sinusförmig variieren kann und/oder über den vollen Umfang (360°) betrachtet eine oder mehrere Perioden (z. B. Sinusperioden) eines Umfangswinkel-abhängigen Verlaufs vollführen kann.The 14A to 14D are cross-sections at the in 13th circumferential positions "A" (circumferential angular position = 0 °) to "D" (circumferential angular position = 270 °) and illustrate the magnetization that varies helically along the circumference, which is exactly the same as in the example of 11 and 12th can be provided, so viewed along the circumference z. B. can vary at least approximately sinusoidally and / or can perform one or more periods (z. B. sinusoidal periods) of a circumferential angle-dependent course over the full circumference (360 °).

Gemäß einer Abwandlung des in den 13 und 14 gezeigten Beispiels könnte der Permanentmagnet (12f) homogen magnetisiert sein, insbesondere mit einer wenigstens annähernd vertikal orientierten Magnetisierungsrichtung.According to a modification of the 13th and 14th example shown could be the permanent magnet ( 12f) be magnetized homogeneously, in particular with an at least approximately vertically oriented direction of magnetization.

Die 15 zeigt eine Ausführung, bei der ein Permanentmagnet 12g und Flussleitstücke 20g-1, 20g-2 sowie für das Beispiel der 11 und 12 beschrieben gestaltet sind. Abweichend davon könnten der Permanentmagnet 12g und die Flussleitstücke 20g-1, 20g-2 jedoch auch anders gestaltet sein.The 15th shows an embodiment in which a permanent magnet 12g and flux guide pieces 20g-1 , 20g-2 as well as for the example of 11 and 12th are designed as described. The permanent magnet could deviate from this 12g and the flux guide pieces 20g-1 , 20g-2 however, it can also be designed differently.

Vorteilhaft werden bei dem in 15 gezeigten Beispiel zwei Magnetfeldsensoren 16g-1 und 16g-2 verwendet, die jeweils entlang der seitlich (radial) neben dem Permanentmagneten 12g entlang desselben verlaufenden Messstrecke bewegbar angeordnet sind, jedoch im Verlauf der Messstrecke um 90° zueinander versetzt sind. Somit kann die Bestimmung der Position entlang der Messstrecke vorteilhaft unter Verwendung der von beiden Magnetfeldsensoren 16g-1 und 16g-2 gemessenen Magnetfelder realisiert werden.The in 15th Example shown two magnetic field sensors 16g-1 and 16g-2 used, each along the side (radially) next to the permanent magnet 12g are arranged movably along the same running measuring section, but are offset by 90 ° to each other in the course of the measuring section. The determination of the position along the measurement section can thus advantageously be carried out using the two magnetic field sensors 16g-1 and 16g-2 measured magnetic fields can be realized.

Die 16 und 17 zeigen beispielhafte Verläufe der mittels der Magnetfeldsensoren 16g-1 und 16g-2 bestimmten Winkel „ang1“ und „ang2“ der Magnetfeldrichtung bezüglich der Vertikalen in Abhängigkeit von einer Position (Umfangswinkelposition) entlang der Messstrecke.The 16 and 17th show exemplary courses of the by means of the magnetic field sensors 16g-1 and 16g-2 certain angles "ang1" and "ang2" of the magnetic field direction with respect to the vertical depending on a position (circumferential angular position) along the measuring section.

Wenn der Magnetfeldsensor 16g-1 entlang der Messstrecke bewegt wird, so variiert der Winkel „ang1“ im dargestellten Beispiel wie aus 16 ersichtlich wenigstens annähernd sinusförmig, wohingegen der Winkel „ang2“ hierbei wie aus 17 ersichtlich wenigstens annähernd kosinusförmig variiert. Im Beispiel lässt sich aus den beiden gleichzeitig bestimmten Werten von „ang1“ und „ang2“ vorteilhaft eindeutig die Position (Umfangsposition) ermitteln.When the magnetic field sensor 16g-1 is moved along the measuring section, the angle "ang1" varies in the example shown as from 16 can be seen at least approximately sinusoidally, whereas the angle "ang2" here as from 17th evidently varied at least approximately in the shape of a cosine. In the example, the position (circumferential position) can advantageously be clearly determined from the two simultaneously determined values of "ang1" and "ang2".

Die reale Positionsabhängigkeit der Winkel „ang1“ und „ang2“ kann durch eine entsprechend angepasst gewählte Formgestaltung der Flussleitstücke und/oder durch Einsatz einer Kennlinien-Kompensation (wie oben bereits beschrieben) so modifiziert werden, dass die Positionsabhängigkeit exakter durch eine gewünschte mathematische Funktion, hier z. B. eine Sinus- oder Kosinus-Funktion, beschrieben wird, als dies ohne Kennlinien-Kompensation der Fall wäre.The real position dependency of the angles "ang1" and "ang2" can be modified by a suitably adapted shape of the flux guiding pieces and / or by using a characteristic curve compensation (as already described above) so that the position dependency is more exact by a desired mathematical function, here z. B. a sine or cosine function is described than would be the case without characteristic curve compensation.

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • EP 0979988 B1 [0004]EP 0979988 B1 [0004]
  • DE 19910636 A1 [0004]DE 19910636 A1 [0004]
  • EP 1989505 B1 [0004]EP 1989505 B1 [0004]
  • WO 2011/135063 A2 [0004]WO 2011/135063 A2 [0004]

Claims (17)

Positionsmesssystem (10), aufweisend einen Permanentmagneten (12) und einen sich entlang einer seitlich neben dem Permanentmagneten (12) entlang desselben verlaufenden Messstrecke (14) bewegbar angeordneten Magnetfeldsensor (16), um anhand einer mittels des Magnetfeldsensors (16) bestimmten Richtung des Magnetfeldes eine Position des Magnetfeldsensors (16) entlang der Messstrecke (14) bestimmen zu können, dadurch gekennzeichnet, dass das Positionsmesssystem (10) ferner wenigstens ein ferromagnetisches Flussleitstück (20-1, 20-2) aufweist, das sich unterhalb oder überhalb der Messstrecke (14) plattenförmig einerseits in Richtung der Messstrecke (14) und wenigstens einem Teil der Messstrecke (14) folgend und andererseits in seitlicher Richtung erstreckt.Position measuring system (10), comprising a permanent magnet (12) and a magnetic field sensor (16) arranged movably along a measuring section (14) running laterally next to the permanent magnet (12), in order to measure the direction of the magnetic field based on a direction of the magnetic field determined by means of the magnetic field sensor (16) to be able to determine a position of the magnetic field sensor (16) along the measuring section (14), characterized in that the position measuring system (10) furthermore has at least one ferromagnetic flux guide piece (20-1, 20-2) which is located below or above the measuring section ( 14) plate-shaped on the one hand in the direction of the measuring section (14) and following at least part of the measuring section (14) and on the other hand extending in the lateral direction. Positionsmesssystem (10) nach Anspruch 1, wobei der Permanentmagnet (12) als ein langgestrecktes Profil ausgebildet ist.Position measuring system (10) according to Claim 1 , wherein the permanent magnet (12) is designed as an elongated profile. Positionsmesssystem (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Permanentmagnet (12) als ein langgestreckter Körper mit einem über dessen Länge variierenden Querschnitt ausgebildet ist.Position measuring system (10) according to one of the preceding claims, wherein the permanent magnet (12) is designed as an elongated body with a cross section that varies over its length. Positionsmesssystem (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Permanentmagnet (12) homogen magnetisiert ist.Position measuring system (10) according to one of the preceding claims, wherein the permanent magnet (12) is magnetized homogeneously. Positionsmesssystem (10) nach Anspruch 4, wobei der Permanentmagnet (12) als ein langgestrecktes Profil ausgebildet und orthogonal zu einer Profilachse des Profils magnetisiert ist.Position measuring system (10) according to Claim 4 , wherein the permanent magnet (12) is designed as an elongated profile and is magnetized orthogonally to a profile axis of the profile. Positionsmesssystem (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Permanentmagnet (12) inhomogen magnetisiert ist.Position measuring system (10) according to one of the Claims 1 to 3 , wherein the permanent magnet (12) is magnetized inhomogeneously. Positionsmesssystem (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, aufweisend: - ein unteres ferromagnetisches Flussleitstück (20-1, 20-2), das sich unterhalb der Messstrecke (14) plattenförmig einerseits in Richtung der Messstrecke (14) und wenigstens einem Teil der Messstrecke (14) folgend und andererseits in seitlicher Richtung erstreckt, und - ein oberes ferromagnetisches Flussleitstück (20-1, 20-2), dass sich überhalb der Messstrecke (14) plattenförmig einerseits in Richtung der Messstrecke (14) und wenigstens einem Teil der Messstrecke (14) folgend und andererseits in seitlicher Richtung erstreckt.Position measuring system (10) according to one of the preceding claims, comprising: - A lower ferromagnetic flux guide piece (20-1, 20-2), which extends below the measuring section (14) in the form of a plate on the one hand in the direction of the measuring section (14) and at least part of the measuring section (14) and on the other hand in the lateral direction, and - An upper ferromagnetic flux guide piece (20-1, 20-2) that extends above the measuring section (14) in the form of a plate on the one hand in the direction of the measuring section (14) and following at least part of the measuring section (14) and on the other hand in the lateral direction. Positionsmesssystem (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Flussleitstück (20-1, 20-2) sich an wenigstens einer Stelle im Verlauf der Messstrecke (14) in seitlicher Richtung betrachtet bis hin zum Permanentmagneten (12) erstreckt, insbesondere am Permanentmagneten (12) anliegt.Position measuring system (10) according to one of the preceding claims, wherein the flux guide piece (20-1, 20-2) extends at least one point in the course of the measuring path (14) viewed in the lateral direction up to the permanent magnet (12), in particular on the permanent magnet (12) is applied. Positionsmesssystem (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Flussleitstück (20-1, 20-2) sich an wenigstens einer Stelle im Verlauf der Messstrecke (14) in seitlicher Richtung betrachtet bis hin zur Messstrecke (14) oder über die Messstrecke (14) hinaus erstreckt.Position measuring system (10) according to one of the preceding claims, wherein the flux guide piece (20-1, 20-2) is viewed in the lateral direction at at least one point in the course of the measuring section (14) up to the measuring section (14) or over the measuring section ( 14) extends beyond. Positionsmesssystem (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Flussleitstück (20-1, 20-2) über wenigstens einen Teil des Verlaufs der Messstrecke (14) eine variierende seitliche Erstreckung besitzt.Position measuring system (10) according to one of the preceding claims, wherein the flux guide piece (20-1, 20-2) has a varying lateral extent over at least part of the course of the measuring section (14). Positionsmesssystem (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine Verkippung eines Verlaufes der Messstrecke (14) bezüglich eines Verlaufes des Permanentmagneten (12) und/oder des Flussleitstücks vorgesehen ist, derart, dass sich die vertikalen Positionen der beiden Enden der Messstrecke (14) voneinander unterscheiden, so dass die Messstrecke (14) zwischen diesen beiden Enden geneigt bezüglich des Verlaufes des Permanentmagneten (12) bzw. des Flussleitstücks von einem Ende zum anderen Ende verläuft.Position measuring system (10) according to one of the preceding claims, a tilting of a course of the measuring section (14) with respect to a course of the permanent magnet (12) and / or the flux guide piece is provided such that the vertical positions of the two ends of the measuring section (14 ) differ from each other, so that the measuring section (14) between these two ends runs inclined with respect to the course of the permanent magnet (12) or the flux guide piece from one end to the other end. Positionsmesssystem (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der Permanentmagnet (12) als ein ringförmig geschlossen verlaufender Körper ausgebildet ist.Position measuring system (10) according to one of the Claims 1 to 10 , wherein the permanent magnet (12) is designed as an annularly closed body. Positionsmesssystem (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Magnetfeldsensor (16) dazu ausgebildet ist, mindestens zwei Magnetfeldkomponenten des Magnetfeldes zu messen und ein von der Richtung des Magnetfeldes abhängiges Sensorsignal bereitzustellen.Position measuring system (10) according to one of the preceding claims, wherein the magnetic field sensor (16) is designed to measure at least two magnetic field components of the magnetic field and to provide a sensor signal dependent on the direction of the magnetic field. Positionsmesssystem (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, insbesondere wobei der Permanentmagnet (12) homogen magnetisiert ist, insbesondere mit einer im Wesentlichen orthogonal zu einem Verlauf des Permanentmagneten (12) orientierten Magnetisierungsrichtung, insbesondere mit einer im Wesentlichen vertikal orientierten Magnetisierungsrichtung, wobei das Flussleitstück (20-1, 20-2) sich im gesamten Verlauf der Messstrecke (14) in seitlicher Richtung betrachtet bis hin zum Permanentmagneten (12) erstreckt und am Permanentmagneten (12) anliegt, sich an wenigstens einer Stelle im Verlauf der Messstrecke (14) in seitlicher Richtung betrachtet bis hin zur Messstrecke (14) oder über die Messstrecke (14) hinaus erstreckt, und über wenigstens einen Teil des Verlaufs der Messstrecke (14) eine variierende seitliche Erstreckung besitzt.Position measuring system (10) according to one of the preceding claims, in particular wherein the permanent magnet (12) is magnetized homogeneously, in particular with a direction of magnetization that is essentially orthogonal to a course of the permanent magnet (12), in particular with a direction of magnetization that is essentially vertically oriented, the flux guide piece (20-1, 20-2) extends over the entire course of the measuring section (14) viewed in the lateral direction up to the permanent magnet (12) and rests on the permanent magnet (12), at at least one point in the course of the measuring section (14) viewed in the lateral direction as far as the measuring section (14) or beyond the measuring section (14), and has a varying lateral extent over at least part of the course of the measuring section (14). Positionsmesssystem (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Permanentmagnet (12) inhomogen magnetisiert ist, insbesondere mit einer im Wesentlichen orthogonal zu einem Verlauf des Permanentmagneten (12) orientierten und im Verlauf des Permanentmagneten (12) variierenden Magnetisierungsrichtung, wobei das Flussleitstück (20-1, 20-2) im gesamten Verlauf der Messstrecke (14) in seitlicher Richtung betrachtet sich einerseits bis hin zum Permanentmagneten (12) erstreckt und am Permanentmagneten (12) anliegt und sich andererseits bis hin zur Messstrecke (14) oder über die Messstrecke (14) hinaus erstreckt.Position measuring system (10) according to one of the preceding claims, wherein the permanent magnet (12) is magnetized inhomogeneously, in particular with a magnetization direction which is essentially orthogonal to a course of the permanent magnet (12) and which varies in the course of the permanent magnet (12), wherein the flux guide piece (20-1, 20-2) over the entire course of the measuring section (14), viewed in the lateral direction, extends on the one hand up to the permanent magnet (12) and rests against the permanent magnet (12) and on the other hand up to the measuring section (14) ) or extends beyond the measuring section (14). Positionsmesssystem (10) nach Anspruch 15, wobei der Permanentmagnet (12) als ein langgestreckter Körper mit einem über dessen Länge variierenden Querschnitt ausgebildet ist, insbesondere wobei der Querschnitt die Form eines Vierecks besitzt, bei welchem über die Länge des Permanentmagneten (12) die Orientierung einer der Messstrecke (14) zugewandte Seite des Vierecks variiert.Position measuring system (10) according to Claim 15 , the permanent magnet (12) being designed as an elongated body with a cross-section that varies over its length, in particular the cross-section being in the shape of a square, in which the orientation of one of the measuring path (14) faces over the length of the permanent magnet (12) Side of the square varies. Positionsmesssystem (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Permanentmagnet (12) als ein ringförmig geschlossen verlaufender Körper ausgebildet ist und die Messstrecke (14) beispielsweise ebenfalls ringförmig geschlossen seitlich neben dem Permanentmagneten (12) entlang des Permanentmagneten (12) verläuft.Position measuring system (10) according to one of the preceding claims, wherein the permanent magnet (12) is designed as an annularly closed body and the measuring section (14), for example, also annularly closed laterally next to the permanent magnet (12) along the permanent magnet (12).
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