DE102021105566A1

DE102021105566A1 - Drehgeber

Info

Publication number: DE102021105566A1
Application number: DE102021105566.0A
Authority: DE
Inventors: James C. Falk; Keith D. Larson
Original assignee: Honeywell International Inc
Current assignee: Honeywell International Inc
Priority date: 2020-03-24
Filing date: 2021-03-08
Publication date: 2021-09-30
Also published as: FR3108717A1; FR3134889A1; US11898885B2; US20240125625A1; FR3134888A1; US20210302203A1; FR3108717B1; CN113447048A

Abstract

Es wird eine Sensorbaugruppe für einen Drehgeber bereitgestellt. Die Sensorbaugruppe umfasst ein Sensorgehäuse, eine Sensorabschirmung und einen Sensor. Das Sensorgehäuse definiert einen Hohlraum. Die Sensorabschirmung ist innerhalb des Hohlraums des Sensorgehäuses angeordnet und definiert einen Schlitz entlang einer Länge der Sensorabschirmung. Die Sensorabschirmung besteht aus einem hochpermeablen Material. Der Sensor ist innerhalb des Hohlraums angeordnet, und mindestens ein Abschnitt des Sensors ist innerhalb des Schlitzes der Sensorabschirmung positioniert. Der Sensor umfasst eine gedruckte Leiterplatte mit einer Vielzahl von Sensorelementen, die entlang eines Innenumfangs der gedruckten Leiterplatte in einer radial nach außen gerichteten Richtung angeordnet sind, und alle Sensorelemente sind in einem gleichen Abstand zueinander positioniert.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beziehen sich allgemein auf Drehgeber und insbesondere auf einen Drehgeber mit mehreren Sensorelementen zum Messen der Position einer Drehwelle.
HINTERGRUND
Drehgeber werden allgemein in Schwermaschinen, wie Kranen, Baggern und Planierraupen, verwendet, um eine Positionsänderung beweglicher Bauteile der Maschinen zu erfassen. Die Positionsänderung wird in Hinblick auf eine Winkelbewegung eines Drehbauteils in Bezug auf ein stationäres Bauteil erfasst. Drehgeber weisen allgemein einen Magnetsensor, der mit dem stationären Bauteil gekoppelt ist, und eine Drehwelle mit einem Permanentmagneten, der mit dem Drehbauteil gekoppelt ist, auf. Im Betrieb wird eine Magnetfeldänderung des Permanentmagneten in Bezug auf den Magnetsensor erfasst und eine entsprechende Positionsänderung für das Drehbauteil bestimmt.
Die Schwermaschinen, an denen diese Drehgeber befestigt sind, weisen allgemein mehrere Eisenbauteile auf, die das Magnetfeld des Magnetsensors und des Permanentmagneten stören. Die Störungen führen zu fehlerhaften und ungenauen Messwerten durch den Magnetsensor.
Der Anmelder hat mehrere technische Herausforderungen in Verbindung mit Sensorbaugruppen von Drehgebern identifiziert. Durch Anstrengungen, Erfindergeist und Innovation wurden viele von diesen identifizierten Herausforderungen überwunden, indem Lösungen entwickelt wurden, die in Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung eingeschlossen sind, von denen viele Beispiele hierin im Detail beschrieben werden.
KURZDARSTELLUNG
Die veranschaulichenden Ausführungsfonnen der vorliegenden Offenbarung beziehen sich auf eine Sensorbaugruppe für einen Drehgeber. Die Sensorbaugruppe schließt ein Sensorgehäuse, eine Sensorabschirmung und einen Sensor ein. Das Sensorgehäuse definiert einen Hohlraum, und die Sensorabschirmung ist innerhalb des Hohlraums angeordnet. Die Sensorabschirmung definiert einen Schlitz entlang einer Länge der Sensorabschirmung, wobei die Sensorabschirmung aus einem hochpermeablen Material besteht. Der Sensor ist innerhalb des Hohlraums derart angeordnet, dass mindestens ein Abschnitt des Sensors innerhalb des Schlitzes der Sensorabschirmung positioniert ist. Der Sensor umfasst eine gedruckte Leiterplatte, wobei die gedruckte Leiterplatte eine Vielzahl von Sensorelementen umfasst, die entlang eines Innenumfangs der gedruckten Leiterplatte angeordnet sind. Die Sensorelemente sind in einer radial nach außen gerichteten Richtung positioniert, und alle Sensorelemente sind in einem gleichen Abstand zueinander positioniert.
In einer beispielhaften Ausführungsform umfasst die Sensorbaugruppe mindestens ein Lager, das innerhalb des Sensorgehäuses angeordnet und angrenzend an den Innenumfang der gedruckten Leiterplatte positioniert ist.
In einer beispielhaften Ausführungsform ist das mindestens eine Lager im Hohlraum angeordnet und steht mit der Drehwelle in Eingriff.
In einer beispielhaften Ausführungsform umfasst die Vielzahl von Sensorelementen magnetoresistive Elemente.
In einer beispielhaften Ausführungsform ist der Sensor elektrisch mit einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung (ASIC) verbunden.
In einer beispielhaften Ausführungsform weisen der Sensor und die Sensorabschirmung die gleiche Form auf. Zum Beispiel können der Sensor und die Sensorabschirmung halbkreisförmig sein.
In einer beispielhaften Ausführungsform wird eine Sensorbaugruppe für einen Drehgeber bereitgestellt. Die Sensorbaugruppe umfasst ein Sensorgehäuse, eine Sensorabschirmung und einen Sensor. Das Sensorgehäuse definiert einen Hohlraum. Die Sensorabschirmung weist eine erste Platte und eine zweite Platte auf, wobei die erste Platte mit einer ersten Seite des Sensorgehäuses gekoppelt ist und die zweite Platte mit einer zweiten Seite des Sensorgehäuses gekoppelt ist. In einem Beispiel besteht die Sensorabschirmung aus einem hochpermeablen Material. Der Sensor umfasst eine gedruckte Leiterplatte, wobei der Sensor innerhalb des Hohlraums des Sensorgehäuses angeordnet ist. In einem Beispiel umfasst der Sensor eine erste Anordnung von Sensorelementen, die entlang eines Innenumfangs der gedruckten Leiterplatte in einer radial nach außen gerichteten Richtung angeordnet sind, wobei die erste Anordnung von Sensorelementen an einer ersten Seite der gedruckten Leiterplatte angeordnet ist. Der Sensor umfasst außerdem eine zweite Anordnung von Sensorelementen entlang des Innenumfangs der gedruckten Leiterplatte und an der ersten Seite der gedruckten Leiterplatte angeordnet.
In einer beispielhaften Ausführungsform ist die Sensorabschirmung innerhalb des Hohlraums des Sensorgehäuses angeordnet.
In einer beispielhaften Ausführungsform sind die erste Anordnung von Sensorelementen und die zweite Anordnung von Sensorelementen elektrisch voneinander isoliert.
In einigen Ausführungsformen umfasst das Sensorgehäuse mindestens ein Lager, wobei das mindestens eine Lager angrenzend an den Innenumfang der gedruckten Leiterplatte positioniert ist.
In einer beispielhaften Ausführungsform ist das mindestens eine Lager konfiguriert, um in eine Drehwelle einzugreifen, wobei die Drehwelle an einem Drehbauteil einer Maschine befestigt ist.
In einigen Ausführungsformen umfasst jede Anordnung der ersten und der zweiten Anordnung von Sensorelementen eine Vielzahl von Sensorelementen. Alle Sensorelemente der Vielzahl von Sensorelementen sind in einem gleichen Abstand zueinander angeordnet.
In einigen Ausführungsformen umfasst jedes Sensorelement ein magnetoresistives Element.
In einigen Ausführungsformen sind die Sensorelemente, für jede von der ersten Anordnung und der zweiten Anordnung, entlang der gedruckten Leiterplatte ausgerichtet, sodass die Sensorelemente einen Winkelbereich von etwa 0° bis 145° definieren.
In einer beispielhaften Ausführungsform ist der Sensor in der Sensorbaugruppe halbkreisförmig und weist einen Durchmesser von etwa 110 Millimeter (mm) auf.
In einer beispielhaften Ausführungsform wird ein Drehgeber zum Erkennen einer Positionsänderung einer Drehwelle bereitgestellt. Der Drehgeber umfasst ein Sensorgehäuse, einen Sensor, ein Lager und die Drehwelle. Das Sensorgehäuse definiert einen Hohlraum. Der Sensor ist innerhalb des Hohlraums angeordnet und umfasst eine gedruckte Leiterplatte, die eine Vielzahl von Sensorelementen umfasst. Die Vielzahl von Sensorelementen ist entlang eines Innenumfangs der gedruckten Leiterplatte in einer radial nach außen gerichteten Richtung angeordnet. Das Lager ist innerhalb des Hohlraums des Sensorgehäuses angeordnet und angrenzend an den Innenumfang der gedruckten Leiterplatte positioniert. Die Drehwelle steht mit dem Lager in Eingriff und ist um eine Drehachse drehbar. Das Sensorgehäuse, das Lager und die Drehwelle sind entlang der Drehachse ausgerichtet.
In einer beispielhaften Ausführungsform umfasst die Drehwelle einen Permanentmagneten, der an einem Ende der Drehwelle angeordnet ist, das dem Sensor am nächsten ist.
In einigen Ausführungsformen umfasst der Drehgeber außerdem einen Drehzapfen, der entlang der Drehachse der Drehwelle mit dem Sensorgehäuse gekoppelt ist.
In einigen Ausführungsformen umfasst der Drehgeber eine Sensorabschirmung, die einen Schlitz entlang einer Länge der Sensorabschirmung definiert, wobei die Sensorabschirmung aus einem hochpermeablen Material besteht.
In einer beispielhaften Ausführungsform ist der Sensor elektrisch mit einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung (ASIC) verbunden.
In einigen Ausführungsformen sind die Sensorelemente an der gedruckten Leiterplatte derart ausgerichtet, dass alle Sensorelemente in einem gleichen Abstand zueinander positioniert sind.
Die obige Zusammenfassung ist lediglich zum Zweck der Zusammenfassung einiger beispielhafter Ausführungsformen vorgesehen, um ein grundlegendes Verständnis einiger Aspekte der Offenbarung bereitzustellen. Dementsprechend versteht es sich, dass die oben beschriebenen Ausführungsformen lediglich Beispiele sind und nicht dahingehend ausgelegt werden sollten, dass sie den Schutzumfang oder Geist der Offenbarung in irgendeiner Weise einschränken. Es versteht sich, dass der Schutzumfang der Offenbarung viele mögliche Ausführungsformen zusätzlich zu den hier zusammengefassten umfasst, von denen einige nachstehend weiter beschrieben werden.
Figurenliste
Die Beschreibung der veranschaulichenden Ausführungsformen kann im Zusammenhang mit den Figuren gelesen werden. Es versteht sich, dass aus Gründen der Einfachheit und Klarheit der Darstellung Elemente, die in den Figuren dargestellt sind, nicht unbedingt maßstabsgerecht gezeichnet sind. Zum Beispiel sind die Abmessungen von einigen der Elemente gegenüber anderen Elementen übertrieben dargestellt. Ausführungsformen, die Lehren der vorliegenden Offenbarung mit einbeziehen, sind in Bezug auf die hierin dargestellten Figuren dargestellt und beschrieben, in denen:

1A-1D verschiedene Außenansichten von Drehgebern gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulichen;
2A und 2B Explosionsansichten verschiedener Drehgeber zum Erkennen einer Positionsänderung einer Drehwelle gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung sind;
3A-3E verschiedene Ansichten von Drehgebern und Bauteilen der Drehgeber gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulichen;
4A und 4B aufgeschnittene Seitenansichten von Drehgebern gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung sind;
5 eine Sensorabschirmung eines Drehgebers gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht und
6 einen Sensor eines Drehgebers gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Einige Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden nun im Folgenden Bezug nehmend auf die beigefügten Zeichnungen genauer beschrieben, in denen einige, aber nicht alle Ausführungsformen gezeigt sind. In der Tat kann die Offenbarung in vielen verschiedenen Formen verkörpert sein und sollte nicht als auf die hierin dargelegten Ausführungsformen begrenzt angesehen werden; vielmehr sind diese Ausführungsformen bereitgestellt, damit diese Offenbarung anwendbare gesetzliche Anforderungen erfüllt. Die Begriffe „oder“ und „optional“ werden hierin sowohl im Sinne einer Alternative als auch im verbindenden Sinne verwendet, sofern nicht anders angegeben. Die Ausdrücke „veranschaulichend“ und „beispielhaft“ werden als Beispiele ohne Angabe eines Qualitätsniveaus verwendet. Gleiche Bezugszeichen beziehen sich durchgehend auf gleiche Elemente.
Die in den Figuren veranschaulichten Bauteile stellen Bauteile dar, die in verschiedenen hierin beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen vorhanden sein können oder nicht, sodass Ausführungsformen weniger oder mehr Bauteile als die in den Figuren gezeigten einschließen können, ohne vom Schutzumfang der Offenbarung abzuweichen.
Nun Bezug nehmend auf die Zeichnungen ist die ausführliche Beschreibung, die unten in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen dargelegt ist, als eine Beschreibung verschiedener beispielhafter Konfigurationen gedacht und soll nicht die einzigen Konfigurationen darstellen, in denen die hierin beschriebenen Konzepte praktisch umgesetzt werden können. Die ausführliche Beschreibung schließt spezifische Details zu dem Zweck ein, ein gründliches Verständnis von verschiedenen Konzepten bereitzustellen, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche Komponenten überall in den verschiedenen Ansichten bezeichnen. Jedoch ist es für einen Fachmann auf dem Gebiet der vorliegenden Offenbarung ersichtlich, dass diese Konzepte ohne diese spezifischen Details praktisch umgesetzt werden können.
In vielen beispielhaften industriellen Arbeitsumgebungen, wie Bergbau, Tunnelbau, Abbau, Schiffsbau, Bau, Schwerindustrie, Energiewirtschaft und Forstwirtschaft, werden Schwermaschinen neben anderen Vorgängen zum Bewegen von Schwerlasten von einem Punkt zu einem anderen verwendet. Diese Maschinen weisen allgemein mehrere bewegliche oder drehbare Bauteile, wie Arme, einen Ausleger, eine Schaufel und eine Kabine, auf. Während des Betriebs der Maschinen werden die Bewegung und die Positionsänderung dieser Drehbauteile durch einen Drehgeber bestimmt, der mit einem Drehbauteil entlang eines Drehpunkts einer Maschine gekoppelt ist. Messwerte, die durch den Drehgeber erfasst werden, unterstützen das Bestimmen, dass die Maschine normal arbeitet. Hierbei können einige vorhandene Drehgeber aufgrund der Wirkung von magnetischer Hysterese und Interferenz von externen Eisenbauteilen in der Maschine beim Erfassen genauer Messwerte nicht effizient sein. Die vorhandenen Drehgeber weisen komplexe Strukturen auf, die das Befestigen des Drehgebers an den Maschinen kompliziert und umständlich machen.
Verschiedene beispielhafte Ausführungsformen, die in der vorliegenden Offenbarung beschrieben sind, beziehen sich auf einen Drehgeber und eine Sensorbaugruppe des Drehgebers zum Erkennen einer Positionsänderung einer Drehwelle während des Betriebs der Maschine. Der Drehgeber weist eine Drehwelle und einen Sensor auf. Die Drehwelle ist mit einem Drehbauteil der Maschine gekoppelt. Die Drehwelle weist einen Permanentmagneten auf, der innerhalb eines oberen Abschnitts der Drehwelle angeordnet ist. Der Sensor weist eine Vielzahl von Sensorelementen auf, die entlang einer Oberfläche des Sensors angeordnet sind. In einem Beispiel ist der Sensor innerhalb einer Sensorabschirmung positioniert, die den Sensor von Störungen im Magnetfeld von benachbarten Eisenobjekten isoliert. Wenn sich die Drehwelle dreht, ändert sich die Position des Permanentmagneten, wodurch eine Änderung im Magnetfeld des Magneten bewirkt wird. Diese Magnetfeldänderung wird von den Sensorelementen als Spannungsänderung erkannt, und die Spannungsänderung wird zur Bestimmung der Positionsänderung der Drehwelle verwendet. In einem Beispiel sind die Sensorelemente magnetoresistive Elemente, die eine hohe Empfindlichkeit aufweisen und in einem breiten Temperaturbereich arbeiten können.
1A-1D veranschaulichen verschiedene Außenansichten eines Drehgebers 100 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Wie gezeigt, kann der Drehgeber 100 ein Sensorgehäuse 102, eine Drehwelle 104 und einen Drehzapfen 106 einschließen. Das Sensorgehäuse 102, wie in 1A-1D gezeigt, ist halbkreisförmig oder bogenförmig. Wenngleich als halbkreisförmig gezeigt, kann das Sensorgehäuse 102 auch andere Formen, wie eine Kreisform oder eine Segmentform, aufweisen. In einem Beispiel wird die Form des Sensorgehäuses 102 basierend auf der Form eines Sensors, der innerhalb des Sensorgehäuses 102 verwendet wird, und einem Winkelbereich zur Positionserfassung variiert. Wenn zum Beispiel der Winkelbereich etwa 0° bis 360° beträgt, kann ein kreisförmiger Sensor verwendet werden, und das Sensorgehäuse 102 kann ebenfalls kreisförmig sein. Das Sensorgehäuse 102 ist in einem Beispiel ein Metallbauteil aus Aluminiumdruckguss. Es versteht sich, dass jedes andere geeignete Leichtmetall, das eine einfache Befestigung ermöglicht, ebenfalls für das Sensorgehäuse 102 verwendet werden kann.
Das Sensorgehäuse 102 weist außerdem drei Befestigungslöcher 108-1, 108-2 und 108-3 auf, um Befestigungsstifte oder -schrauben in den Befestigungslöchern 108-1, 108-2 und 108-3 aufzunehmen. Die Befestigungslöcher 108-1, 108-2 und 108-3 sind kreisförmig. In einem Beispiel werden die Form und der Durchmesser der Befestigungslöcher 108-1, 108-2 und 108-3 basierend auf dem Typ der Befestigungsstifte oder -schrauben ausgewählt. In einem Beispiel kann der Durchmesser der Befestigungslöcher 108-1, 108-2 und 108-3 basierend auf der Dicke oder dem Durchmesser der Befestigungsstifte oder -schrauben variieren. Das Sensorgehäuse 102 weist eine Öffnung 110 auf, um Platz für die Drehung der Drehwelle 104 bereitzustellen. In einem Beispiel können Größe und Breite der Öffnung 110 auf dem Bewegungs- oder Drehgrad der Drehwelle 104 basieren.
Die Drehwelle 104 weist eine Drehachse auf, entlang der sich die Drehwelle 104 drehen kann. Ein Abschnitt der Drehwelle 104 ist in das Sensorgehäuse 102 eingesetzt. Die Drehwelle 104 steht mit einem Lager innerhalb des Sensorgehäuses 102 in Eingriff. In einem Beispiel ist das Sensorgehäuse 102 derart gestaltet, dass sich ein gekrümmter Abschnitt 112 des Sensorgehäuses 102 von dem Sensorgehäuse 102 nach außen erstreckt, um einen Eingriffspunkt des Lagers und der Drehwelle 104 abzudecken. Eine solche Gestaltung des Sensorgehäuses 102 ermöglicht es, das Lager und den Sensor in einem einzelnen Gehäuse anzuordnen, wodurch dem Drehgeber 100 eine unitäre Struktur vermittelt wird.
Die Drehwelle 104 steht mit dem Lager in Eingriff, sodass die Drehwelle 104 eine vertikale Verschiebung oder einen Versatz von 1 Millimeter (mm) aufweist. Mit anderen Worten kann sich die Drehwelle 104, wenn sie mit dem Lager in Eingriff steht, nicht mehr als 1 mm von ihrer Mittelposition verschieben oder bewegen. Eine solche Anordnung der Drehwelle 104 mit dem Lager sorgt für minimale Vibrationen während des Betriebs des Drehgebers 100. Die Drehwelle 104 kann in einem Beispiel ein Bügel mit einem Loch sein, um einen Verbinder aufzunehmen und mit dem Drehbauteil der Maschine verbunden zu werden.
Der Drehzapfen 106 ist an dem Sensorgehäuse 102 befestigt und ist entlang der Drehachse der Drehwelle 104 ausgerichtet. Ein Ende des Drehzapfens 106 weist eine flache Platte auf, die innerhalb des Sensorgehäuses 102 angeordnet ist und an einer Innenwand des Sensorgehäuses 102 angebracht ist. In einem Beispiel ist die flache Platte kreisförmig. Der Drehzapfen 106 unterstützt in einem Beispiel das Lokalisieren eines Punkts zum Befestigen des Drehgebers 100 an der Maschine, und die Befestigungslöcher 108-1, 108-2 und 108-3 ermöglichen eine einfache Befestigung des Drehgebers 100 an der Maschine. In einem zusammengebauten Zustand sind der Drehzapfen 106, die Drehwelle 104 und das Sensorgehäuse 102 entlang der Drehachse der Drehwelle 104 ausgerichtet. Zur Verwendung des Drehgebers 100 in der Maschine ist die Drehwelle 104 mit einem drehbaren oder einem beweglichen Bauteil der Maschine gekoppelt. Zum Beispiel ist der Bügel unter Verwendung des Verbinders an dem Drehbauteil befestigt. Das Sensorgehäuse 102 ist an einem anderen Bauteil der Maschine befestigt, das stationär ist.
In einer beispielhaften Ausführungsform, wie in 1C und 1D gezeigt, kann der Drehgeber 100 auch Schrauben 114-1, 114-2, 114-3 und 114-4 zum Zusammenbauen des Sensorgehäuses 102 aufweisen. Die Schrauben 114-1, 114-2, 114-3 und 114-4 koppeln einen ersten Teil des Gehäuses 102 mit einem zweiten Teil des Gehäuses 102. Der Drehgeber 100 umfasst außerdem eine Kabelverschraubung 116 und ein Kabel 118. Die Kabelverschraubung 116 stellt eine Öffnung in dem Sensorgehäuse 102 des Drehgebers 100 bereit. Ein Abschnitt der Kabelverschraubung 116 befindet sich innerhalb des Sensorgehäuses 102, und ein Abschnitt der Kabelverschraubung 116 befindet sich außerhalb des Sensorgehäuses 102. Das Kabel 118 ist über die Kabelverschraubung 116 elektrisch mit einem in dem Sensorgehäuse 102 angeordneten Sensor verbunden.
Nun Bezug nehmend auf 2A und 2B sind Explosionsansichten des Drehgebers 100 bereitgestellt. In einigen Ausführungsformen weist das Sensorgehäuse 102 zwei Teile auf, einen ersten Teil 202 und einen zweiten Teil 204. Der erste Teil 202 und der zweite Teil 204 sind lösbar aneinander befestigt. In einem Beispiel können der erste Teil 202 und der zweite Teil 204 miteinander verschnappt sein. Der erste Teil 202 definiert die Befestigungslöcher 108-1, 108-2 und 108-3, wie zuvor beschrieben, und der zweite Teil 204 ist eine Abdeckung, die auf den ersten Teil 202 passt. Der erste Teil 202 definiert außerdem eine Öffnung 206, um den Drehzapfen 106 aufzunehmen. In einem Beispiel befindet sich die Öffnung 206 innerhalb des gekrümmten Abschnitts 112 des ersten Teils 202. Im zusammengebauten Zustand definieren der erste Teil 202 und der zweite Teil 204 einen Hohlraum, um Bauteile des Drehgebers 100 aufzunehmen.
Der Drehgeber 100 umfasst außerdem einen Sensor 208 und eine Sensorabschirmung 210. Die Sensorabschirmung 210 definiert einen Schlitz, und der Sensor 208 ist innerhalb des Schlitzes der Sensorabschirmung 210 eingesetzt. In einigen Ausführungsformen, wie in 2B gezeigt, kann die Abschirmung 210 eine erste Platte 210-1 und eine zweite Platte 210-2 aufweisen. Die erste Platte 210-1 ist von einer Außenseite aus an dem ersten Teil 202 des Sensorgehäuses 102 befestigt. Die zweite Platte 210-2 ist von einer Außenseite aus an dem zweiten Teil 204 des Sensorgehäuses 102 befestigt. Der Drehgeber 100 weist außerdem Schrauben 114 zum Koppeln des ersten Teils 202 und des zweiten Teils 204 auf. Der Drehgeber 100 weist außerdem eine Kabelverschraubung 116 und ein Kabel 118 auf, wie gezeigt. Die Kabelverschraubung 116 und das Kabel 118 sind an dem Sensorgehäuse 102 befestigt. Die Drehwelle 104 kann eine Wellenöffnung 212 aufweisen. Die Lager 214-1 und 214-2 sind innerhalb der Wellenöffnung 212 angeordnet und stehen drehbar mit der Drehwelle 104 in Eingriff, sodass die Drehwelle 104 um ihre Drehachse drehbar ist, wenn sie mit den Lagern 214-1 und 214-2 in Eingriff steht. In einer beispielhaften Ausführungsform kann ein oberer Teil der Drehwelle 104 einen Wellenhohlraum definieren, um einen Permanentmagneten 216 und eine Magnetbuchse 218 aufzunehmen. Der Permanentmagnet 216 ist innerhalb des oberen Teils der Drehwelle 104 zusammen mit der Magnetbuchse 218 angeordnet.
Ringe 220-1 und 220-2, die auch als O-Ringe bezeichnet werden, sind an den Lagern 214-1 und 214-2 befestigt, um die Lager 214-1 und 214-2 auf geeignete Weise innerhalb der Wellenöffnung 212 anzubringen. Die Ringe 220-1 und 220-2 können als mechanische Dichtungen oder als Schleife aus biegsamem Material mit scheibenförmigem Querschnitt verstanden werden. In einem Beispiel sind die Ringe 220-1 und 220-2 derart gestaltet, dass sie in einer Nut innerhalb der Wellenöffnung 212 sitzen. Die Ringe 220-1 und 220-2 werden beim Zusammenbau zwischen zwei oder mehr Teilen zusammengedrückt, wodurch eine Dichtung entsteht. Zum Beispiel sind die Ringe 220-1 und 220-2 zwischen den Lagern 214-1 und 214-2 und einer Innenwand der Wellenöffnung 212 angeordnet. Eine solche Anordnung reduziert vertikale Verschiebungen und Vibrationen, die verursacht werden, wenn sich die Drehwelle 104 während des Betriebs dreht oder bewegt, und bewirkt, dass sich die Drehwelle 104 innerhalb des Sensorgehäuses 102 gleichmäßig dreht.
Außerdem halten die Ringe 220-1 und 220-2 die Dichtkontaktkraft durch radiale oder axiale Verformung in der Wellenöffnung 212 zwischen den Lagern 214-1 und 214-2 und der Drehwelle 104 aufrecht. Der Drehgeber 100 weist einen Stift 222 auf. Der Stift 222 ist in einem Hohlraum des Drehzapfens 106 positioniert. In verschiedenen Ausführungsformen kann der Eingriff des Stifts 222 in den Drehzapfen 106 die Drehwelle 104 und den Sensor 208 an dem Sensorgehäuse 102 befestigen und bewirken, dass der Drehgeber 100 als ein unitäres Stück bleibt. In einem Beispiel umfasst der Drehgeber 100 eine Dichtung 224 und ein Printed Circuit Board Assembly-Gehäuse (PCBA-Gehäuse) 226, wie in 2B gezeigt.
3A-3E veranschaulichen verschiedene Ansichten eines Drehgebers 100 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Wie gezeigt, steht die Drehwelle 104 mit den Lagern 214-1 und 214-2 in Eingriff und ist entlang der Drehachse drehbar. Der Sensor 208 umfasst eine gedruckte Leiterplatte, die bogenförmig oder halbkreisförmig ist. In einem anderen Beispiel kann der Sensor 208 auch andere Formen, wie eine Kreisform, aufweisen. In verschiedenen Ausführungsformen ist die Drehwelle 104 an dem Sensor 208 derart ausgerichtet, dass eine Oberkante der Drehwelle 104 angrenzend an einen Innenumfang des Sensors 208 positioniert ist, und wenn die Drehwelle 104 ihre Position ändert, bewegt sich die Oberkante der Drehwelle 104 entlang des Innenumfangs des Sensors 208.
Ein oberer Abschnitt 302 der Drehwelle 104 weist einen Wellenhohlraum auf, der die Magnetbuchse 218 und den Magneten 216 aufnimmt. In einem Beispiel ist die Form des Hohlraums quadratisch oder rechteckig. Basierend auf der Form des Hohlraums wird eine quadratische oder rechteckige Form des Magneten 216 ausgewählt. Der Abstand zwischen dem Sensor 208 und der Oberkante der Drehwelle 104 ist in jeder Position, in der sich die Drehwelle 104 bewegt, konstant. In einem Beispiel ist der Abstand zwischen der Oberkante der Drehwelle 104 und dem Innenumfang des Sensors 208 vordefiniert. Basierend auf dem Abstand zwischen der Oberkante der Drehwelle 104 und dem Sensor 208 kann eine Menge des Magnetflusses des Magneten 216, der den Sensor 208 verkettet, variieren. Wenn zum Beispiel die Oberkante der Drehwelle 104 sehr nahe an dem Sensor 208 platziert ist, geht eine höhere Magnetflussmenge durch den Sensor 208 hindurch. Wenn die Oberkante in einem Abstand von dem Sensor 208 positioniert ist, verringert sich die Menge des Magnetflusses, der den Sensor 208 verkettet. Die Magnitude des Magnetflusses, der den Sensor 208 verkettet, beeinflusst auch die Messwerte, die von dem Sensor 208 erfasst werden.
In einem anderen Beispiel ist auch die Größe des Magneten 216 vordefiniert. Die Größe des Magneten 216 beeinflusst auch die Magnitude des Magnetflusses, der den Sensor 208 verkettet. Ein größerer Magnet 216 weist eine höhere Magnitude des Magnetflusses, der den Sensor 208 verkettet, auf, und ein kleinerer Magnet 216 weist eine niedrigere Magnitude des Magnetflusses, der den Sensor 208 verkettet, auf.
Der Drehzapfen 106 steht, wie gezeigt, aus dem Sensorgehäuse 102 vor, was ein Lokalisieren eines Befestigungspunkts für den Drehgeber 100 unterstützt, wie zuvor beschrieben. In einem Beispiel kann die Länge des Drehzapfens 106 auf dem Typ von Maschinenbauteil der Maschine basieren, an dem der Drehgeber 100 befestigt sein kann. Wie zuvor beschrieben, kann der Drehzapfen 106 zum Befestigen des Drehgebers 100 verwendet werden, und der Drehzapfen 106 unterstützt das Lokalisieren des Befestigungspunkts. Während des Befestigens kann der Drehzapfen 106 am Befestigungspunkt zentriert werden, und die Befestigungslöcher 108-1, 108-2 und 108-3 können unter Verwendung geeigneter Verbinder am Maschinenbauteil angebracht werden.
Außerdem sind die Befestigungslöcher 108-1, 108-2 und 108-3 durch einen Trennwinkel von etwa 90° getrennt. In verschiedenen Ausführungsformen können die Befestigungslöcher 108-1, 108-2 und 108-3 entweder zwei oder mehr als drei betragen und können durch einen anderen Winkel als 90° getrennt sein. Der Abstand zwischen den Befestigungslöchern 108-1, 108-2 und 108-3 und die Anzahl von Befestigungslöchern wird basierend auf der Struktur und Konfiguration des Maschinenbauteils bestimmt, an dem der Drehgeber 100 befestigt ist.
In verschiedenen Ausführungsformen ist der Sensor 208 elektrisch mit einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung (ASIC) (in den Figuren nicht gezeigt) verbunden. In verschiedenen anderen Ausführungsformen kann der Sensor 208 basierend auf der Konfiguration des Sensors 208 elektrisch mit zwei oder mehr ASICs verbunden sein. In Ausführungsformen, in denen zwei oder mehr ASICs zum Verarbeiten von Daten verwendet werden, wird eine ASIC als Master-ASIC verwendet und arbeiten die anderen ASICs als Slave-ASICs. Die Slave-ASICs empfangen Daten von dem Sensor 208. In einem Beispiel können die Daten eine Änderung der Spannungsausgabe sein, wie durch den Sensor 208 erfasst. Nach dem Empfangen der Daten können die Slave-ASICs die Daten verarbeiten, um eine Positionsänderung der Drehwelle 104 zu bestimmen, und jede Slave-ASIC kann die Positionsänderungsdaten an die Master-ASIC weiterleiten. Die Master-ASIC empfängt Daten von allen Slave-ASICs und berechnet die endgültige Positionsänderung der Drehwelle 104.
4A und 4B veranschaulichen Querschnittsansichten des Drehgebers 100, jeweils vorgenommen entlang der Linie B-B jeder Ansicht, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Wie gezeigt, steht die Drehwelle 104 mit den Lagern 214-1 und 214-2 in Eingriff. Die Lager 214-1 und 214-2 stehen mit den Ringen 220-1 und 220-2 in Eingriff. Der Stift 222 weist an einem Ende eine flache Platte und am anderen Ende einen Vorsprung auf. Der Stift 222 ist derart angeordnet, dass das Ende mit der flachen Platte des Stifts 222 in einem zusammengebauten Zustand mit einer Seite der Drehwelle 104 gekoppelt ist und der Vorsprung innerhalb des Hohlraums des Drehzapfens 106 aufgenommen ist. Wie gezeigt, ist der Vorsprung innerhalb eines Abschnitts des Hohlraums des Drehzapfens 106 aufgenommen. Wie zuvor beschrieben, ist das Ende mit der flachen Platte des Stifts 222 an der Innenwand des Sensorgehäuses 102 befestigt. In einem Beispiel greifen der Stift 222 und der Drehzapfen 106 ineinander, sodass der Eingriff der beiden die Drehwelle 104 und die Lager 214-1 und 214-2 an dem Sensorgehäuse 102 befestigt.
Der Sensor 208 ist innerhalb der Sensorabschirmung 210 eingeschlossen. Der Sensor 208, wie gezeigt, ist entweder vollständig innerhalb der Sensorabschirmung 210 eingeschlossen oder kann teilweise innerhalb der Sensorabschirmung 210 eingeschlossen sein. Der obere Teil der Drehwelle 104 weist den Permanentmagneten 216 innerhalb der Magnetbuchse 218 auf. Der Magnet 216 ist, wie oben beschrieben, angrenzend an den Sensor 208 positioniert, sodass der Permanentmagnet 216 in jeder Position der Drehwelle 104 an den Innenumfang des Sensors 208 angrenzt. Die Größe des Magneten 216 und der Abstand des Magneten 216 von dem Sensor 208 sind vordefiniert.
Der Sensor 208 und die Lager 214-1 und 214-2 sind innerhalb eines Sensorgehäuses 102 untergebracht, wodurch ein unitäres Stück des Drehgebers 100 bereitgestellt wird.
5 veranschaulicht eine Sensorabschirmung 210 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Die Sensorabschirmung 210 besteht aus einem hochpermeablen Material. In einem Beispiel ist das hochpermeable Material kaltgewalztes Stahlblech. Der Sensor 208 wird zum Erfassen einer Positionsänderung der Drehwelle 104 basierend auf einer Magnetfeldänderung verwendet. Wenn der Drehgeber 100 implementiert ist, gibt es viele Eisenbauteile der Maschine, wie zuvor beschrieben. Die benachbarten Eisenbauteile mit hoher Permeabilität können das Magnetfeld des Sensors 208 und von dem Sensor 208 erfasste Messwerte beeinflussen, wodurch fehlerhafte Messwerte verursacht werden.
Die Sensorabschirmung 210 mit hochpermeablem Material wirkt als Polschuh, um dem Sensor 208 unabhängig von einer Befestigungsumgebung mit mehreren Eisenbauteilen ein gleichmäßiges Feld bereitzustellen. In einigen Ausführungsformen kann die Sensorabschirmung 210 zwei separate hochpermeable Platten oberhalb und unterhalb des Sensors 208 einschließen. Wie zuvor beschrieben, umschließt die Sensorabschirmung 210 den Sensor 208 entweder teilweise oder umschließt den Sensor 208 vollständig. In einem Beispiel wird basierend auf verschiedenen Faktoren, wie der Anzahl von Eisenobjekten in der Umgebung, in der der Drehgeber 100 befestigt ist, und von solchen Eisenobjekten ausgehenden Störungen, bestimmt, dass die Sensorabschirmung 210 den Sensor 208 teilweise oder vollständig umschließt.
In verschiedenen Ausführungsformen weist die Sensorabschirmung 210 einen Schlitz 502 über die Länge der Sensorabschirmung 210 auf. In einigen Ausführungsformen basiert die Länge des Schlitzes 502 auf der Länge des Sensors 208 und kann basierend auf der Länge des verwendeten Sensors 208 variieren. Die Breite des Schlitzes 502 kann auch basierend auf der Breite des Sensors 208 variieren. Die Breite des Schlitzes 502 kann auch abhängig davon variieren, ob der Sensor 208 vollständig oder teilweise innerhalb der Sensorabschirmung 210 eingesetzt ist. In einem anderen Beispiel ist die Sensorabschirmung 210 innerhalb des Sensorgehäuses 102 geformt, sodass eine separate Sensorabschirmung 210 nicht erforderlich ist. In einem anderen Beispiel weist die Sensorabschirmung 210, wie bereits erörtert, zwei separate Platten auf, eine erste Platte 210-1 und eine zweite Platte 210-2, die extern mit dem Sensorgehäuse 102 gekoppelt sind.
6 veranschaulicht den Sensor 208 des Drehgebers 100 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. In einem Beispiel beträgt ein Durchmesser des Sensors 208 110 Millimeter (mm) und beträgt die Breite des Sensors 208 28 mm. Der Sensor 208 umfasst eine gedruckte Leiterplatte (PCB) 602 und eine Vielzahl von Sensorelementen 604, auch als eine erste Anordnung von Sensorelementen bezeichnet. Die PCB 602, wie in 6 gezeigt, ist bogenförmig oder halbkreisförmig. Die Vielzahl von Sensorelementen 604 ist von einem Ende zu einem anderen Ende der PCB 602 über einen Winkelbereich von etwa 0° bis 145° verteilt. Größe und Form der PCB 602 können basierend auf dem erforderlichen Erfassungsbereich variieren. Zum Beispiel kann in einem Fall eines höheren Erfassungsbereichs von 0° bis 180° oder 0° bis 360° die Form der PCB 602 kreisförmig sein.
Alle Sensorelemente der Vielzahl von Sensorelementen 604 sind gleichmäßig voneinander beabstandet. In einem Beispiel können die Sensorelemente 604 eine geringe Auflösung aufweisen, weil sie eine geringere Anzahl von Sensorelementen mit mehr Raum zwischen jedem Sensorelement aufweisen, oder eine hohe Auflösung aufweisen, weil sie eine größere Anzahl von Sensorelementen mit weniger Raum zwischen den Sensorelementen 604 aufweisen. In einer beispielhaften Ausführungsform weist die PCB 602 eine erste Anordnung von Sensorelementen 604, die an einer ersten Seite der PCB 602 ausgerichtet sind, und eine zweite Anordnung von Sensorelementen 606, die an einer zweiten Seite der PCB 602 angeordnet sind, auf, und die erste Seite kann der zweiten Seite gegenüberliegen. In einem anderen Beispiel sind die erste Anordnung von Sensorelementen 604 und die zweite Anordnung von Sensorelementen 606 an derselben Seite der PCB 602 angeordnet. Die erste Anordnung und die zweite Anordnung sind derart angeordnet, dass die Sensorelemente der ersten Anordnung 604 und der zweiten Anordnung 606 abwechselnd angeordnet sind, wie gezeigt. In einem Beispiel sind die erste Anordnung 604 und die zweite Anordnung 606 elektrisch voneinander isoliert und weisen separate Eingangs- und Ausgangsanschlüsse auf.
Die beiden Anordnungen von Sensorelementen 604 und 606 erhöhen die Zuverlässigkeit des Drehgebers 100 bei Fehlerzuständen. In einem Beispiel werden Messwerte von beiden Anordnungen von Sensorelementen 604 und 606 erfasst und verglichen. Bei einer Nichtübereinstimmung der Messwerte kann der Sensor 208 auf Fehlerzustände getestet werden. Außerdem stellt in Situationen, in denen eine Anordnung von Sensorelementen aufgrund einer Überhitzung oder eines Ausfalls eines Bauteils nicht funktioniert, die andere Anordnung von Sensorelementen einen Messwert für den Drehgeber 100 bereit.
In verschiedenen Ausführungsformen sind die Sensorelemente 604 und 606 anisotrope magnetoresistive Elemente (AMR-Elemente). Die AMR-basierten Sensorelemente 604, 606 weisen eine hohe Empfindlichkeit auf und stellen genaue Messwerte der Positionsänderung der Drehwelle 104 bereit. Zusätzlich kann die Empfindlichkeit der Sensorelemente 604, 606 basierend auf der Dicke einer in den AMR-Elementen verwendeten Folie und der Linienbreite der AMR-Elemente eingestellt werden. Die AMR-basierten Sensorelemente 604 sind kleiner und stellen einen breiten Spannungs- und einen breiten Temperaturbetrieb bereit. Außerdem weisen die AMR-basierten Sensorelemente einen langen Erfassungsabstand und einen niedrigen Gauß-Betrieb auf, weshalb die AMR-basierten Sensorelemente mit kostengünstigen Magneten verwendet werden können.
Während des Betriebs, in einem Fall, in dem das Drehbauteil der Maschine seine Position ändert, ändert die mit dem Drehbauteil gekoppelte Drehwelle 104 ihre Position. Wenn die Drehwelle 104 ihre Position ändert, ändert der Magnet 216, der im oberen Teil der Drehwelle 104 angeordnet ist, seine Position zusammen mit der Drehwelle 104. Der Magnet 216 weist ein Magnetfeld auf, das mit den Sensorelementen 604 und 606 verbunden ist. Zu einem Zeitpunkt kann das Magnetfeld des Magneten 216 mit zwei Sensorelementen verbunden sein. Es versteht sich, dass das Magnetfeld eine Magnitude und eine Vektorkomponente aufweisen kann. Durch die Bewegung des Magneten 216 ändert sich die Vektorkomponente des Magnetfelds, und die Sensorelemente 604 und 606 erfassen die Magnetfeldänderung. Die Sensorelemente 604 und 606 wandeln die Magnetfeldänderung in eine Spannungsänderungsausgabe um und stellen diese Daten der ASIC bereit.
In einer beispielhaften Ausführungsform, wenn eine große Anzahl von Sensorelementen 604 und 606 vorhanden ist, können zwei ASICs verwendet werden, um eine Magnetflussänderung von den Sensorelementen 604 und 606 zu empfangen. Wenn zum Beispiel acht Sensorelemente vorhanden sind, kann eine ASIC verwendet werden, und wenn mehr als acht oder sechzehn Elemente vorhanden sind, können zwei ASICs verwendet werden. In einer solchen Ausführungsform kann eine Master-ASIC vorhanden sein, die verwendet wird, um eine Ausgabe von den zwei ASICs zu verarbeiten. Danach kann die ASIC die Spannungsänderungsausgabe in eine Positionsänderungsdaten umwandeln. Die Positionsänderungsdaten geben die Positionsänderung der Drehwelle 104 an.
Es ist zu beachten, dass, wie in dieser Beschreibung und den beiliegenden Ansprüchen verwendet, die Singularformen „ein“, „eine“, „eines“ und „der“, „die“, „das“ sowie deren Deklinationen Pluralbezugsobjekte einschließen, sofern der Inhalt nicht eindeutig etwas anderes vorgibt.
Verweise in den Spezifikationen auf „eine Ausführungsform“, „Ausführungsformen“ oder „eine oder mehrere Ausführungsformen“ bedeuten, dass eine im Zusammenhang mit der Ausführungsform beschriebene bestimmte Funktion, Struktur oder Eigenschaft in mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung enthalten ist. Das Auftreten derartiger Ausdrücke an verschiedenen Stellen innerhalb der Spezifikation bezieht sich nicht unbedingt in allen Fällen auf dieselbe Ausführungsform, noch schließen sich separate oder alternative Ausführungsformen mit anderen Ausführungsformen gegenseitig aus. Ferner werden verschiedene Funktionen beschrieben, die bei einigen Ausführungsformen dargelegt werden, und bei anderen nicht. In ähnlicher Weise werden verschiedene Anforderungen beschrieben, die Anforderungen für einige Ausführungsformen, aber nicht für andere Ausführungsformen sein können.
Es sollte beachtet werden, dass, wenn sie in der vorliegenden Offenbarung verwendet werden, die Begriffe „umfasst“, „umfassend“ und andere Ableitungen von dem Stammterm „umfassen“ offenendige Begriffe sein sollen, die das Vorhandensein von beliebigen angegebenen Merkmalen, Elementen, ganzen Zahlen, Schritten oder Komponenten spezifizieren und nicht dazu gedacht sind, das Vorhandensein oder Hinzufügen von einem oder mehreren anderen Merkmalen, Elementen, ganzen Zahlen, Schritten, Komponenten oder Gruppen davon auszuschließen.
Wie erforderlich, sind detaillierte Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung hierin offenbart; jedoch versteht es sich, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich beispielhaft sind, die in verschiedenen Formen verkörpert sein können. Daher sind spezifische hierin offenbarte strukturelle und funktionelle Details nicht als einschränkend auszulegen, sondern lediglich als Basis für die Ansprüche und als eine repräsentative Basis, um einem Fachmann den vielfältigen Einsatz der vorliegenden Offenbarung in nahezu jeder auf geeignete Weise detaillierten Struktur zu lehren.
Während es ersichtlich ist, dass die hierin offenbarten veranschaulichenden Ausführungsformen die oben angegebenen Aufgaben erfüllen, versteht es sich, dass zahlreiche Modifikationen und andere Ausführungsformen von einem Fachmann erarbeitet werden können. Dementsprechend versteht es sich, dass die beiliegenden Ansprüche alle Modifikationen und Ausführungsformen abdecken sollen, die unter das Wesen und den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung fallen.

Claims

Sensorbaugruppe für einen Drehgeber, umfassend: ein Sensorgehäuse, das einen Hohlraum definiert; eine Sensorabschirmung, die innerhalb des Hohlraums angeordnet ist, wobei die Sensorabschirmung einen Schlitz entlang einer Länge der Sensorabschirmung definiert, wobei die Sensorabschirmung aus einem hochpermeablen Material besteht; und einen Sensor, der innerhalb des Hohlraums angeordnet ist, wobei mindestens ein Abschnitt des Sensors innerhalb des Schlitzes der Sensorabschirmung positioniert ist, wobei der Sensor eine gedruckte Leiterplatte mit einer Bogenform umfasst, wobei die gedruckte Leiterplatte eine Vielzahl von Sensorelementen umfasst, die entlang eines Innenumfangs der gedruckten Leiterplatte in einer radial nach außen gerichteten Richtung angeordnet sind, wobei alle Sensorelemente der Vielzahl von Sensorelementen in einem gleichen Abstand zueinander positioniert sind.
Sensorbaugruppe nach Anspruch 1, ferner umfassend mindestens ein Lager, das innerhalb des Sensorgehäuses angeordnet und angrenzend an den Innenumfang der gedruckten Leiterplatte positioniert ist.
Sensorbaugruppe nach Anspruch 2, wobei das mindestens eine Lager konfiguriert ist, um mit einer Drehwelle in Eingriff zu stehen.
Sensorbaugruppe nach Anspruch 1, wobei die Vielzahl von Sensorelementen magnetoresistive Elemente umfasst.
Sensorbaugruppe nach Anspruch 1, wobei der Sensor elektrisch mit einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung (ASIC) verbunden ist.
Sensorbaugruppe für einen Drehgeber, umfassend: ein Sensorgehäuse, das einen Hohlraum definiert; eine Sensorabschirmung mit einer ersten Platte und einer zweiten Platte, wobei die erste Platte mit einer ersten Seite des Sensorgehäuses gekoppelt ist und die zweite Platte mit einer zweiten Seite des Sensorgehäuses gekoppelt ist, wobei die Sensorabschirmung aus einem hochpermeablen Material besteht; und einen Sensor, umfassend eine gedruckte Leiterplatte mit einer Bogenform, wobei der Sensor innerhalb des Hohlraums des Sensorgehäuses angeordnet ist, wobei der Sensor umfasst: eine erste Anordnung von Sensorelementen, die entlang eines Innenumfangs der gedruckten Leiterplatte in einer radial nach außen gerichteten Richtung angeordnet sind, wobei die erste Anordnung von Sensorelementen an einer ersten Seite der gedruckten Leiterplatte angeordnet ist; und eine zweite Anordnung von Sensorelementen, die entlang des Innenumfangs der gedruckten Leiterplatte ausgerichtet und an der ersten Seite der gedruckten Leiterplatte angeordnet sind.
Sensorbaugruppe nach Anspruch 6, wobei die Sensorabschirmung innerhalb des Hohlraums des Sensorgehäuses angeordnet ist.
Sensorbaugruppe nach Anspruch 6, wobei die erste Anordnung von Sensorelementen und die zweite Anordnung von Sensorelementen elektrisch voneinander isoliert sind.
Sensorbaugruppe nach Anspruch 6, wobei das Sensorgehäuse mindestens ein Lager umfasst, wobei das mindestens eine Lager angrenzend an den Innenumfang der gedruckten Leiterplatte positioniert ist.
Sensorbaugruppe nach Anspruch 9, wobei das mindestens eine Lager konfiguriert ist, um mit einer Drehwelle in Eingriff zu stehen, wobei die Drehwelle an einem Drehbauteil einer Maschine befestigt ist.
Sensorbaugruppe nach Anspruch 6, wobei jede Anordnung eine Vielzahl von Sensorelementen umfasst, wobei alle Sensorelemente in einem gleichen Abstand zueinander angeordnet sind.
Sensorbaugruppe nach Anspruch 11, wobei jedes Sensorelement ein magnetoresistives Element umfasst.
Sensorbaugruppe nach Anspruch 6, wobei für jede von der ersten Anordnung und der zweiten Anordnung die Sensorelemente an der gedruckten Leiterplatte ausgerichtet sind und einen Winkelbereich von etwa 0° bis 145° definieren.
Sensorbaugruppe nach Anspruch 6, wobei der Sensor halbkreisförmig ist und einen Durchmesser von etwa 110 mm aufweist.
Drehgeber zum Erkennen einer Positionsänderung einer Drehwelle, der Drehgeber umfassend: ein Sensorgehäuse, das einen Hohlraum definiert; einen Sensor, der innerhalb des Hohlraums angeordnet ist, wobei der Sensor eine gedruckte Leiterplatte mit einer Bogenform umfasst, wobei die gedruckte Leiterplatte eine Vielzahl von Sensorelementen umfasst, die entlang eines Innenumfangs der gedruckten Leiterplatte in einer radial nach außen gerichteten Richtung angeordnet sind; ein Lager, das innerhalb des Hohlraums des Sensorgehäuses angeordnet und angrenzend an den Innenumfang der gedruckten Leiterplatte positioniert ist; und die Drehwelle, die um eine Drehachse drehbar ist, wobei die Drehwelle mit dem Lager in Eingriff steht und wobei das Sensorgehäuse, das Lager und die Drehwelle entlang der Drehachse ausgerichtet sind.
Drehgeber nach Anspruch 15, wobei die Drehwelle einen Permanentmagneten umfasst, der an einem Ende der Drehwelle angeordnet ist, das dem Sensor am nächsten ist.
Drehgeber nach Anspruch 15, ferner umfassend einen Drehzapfen, der mit dem Sensorgehäuse entlang der Drehachse gekoppelt ist.
Drehgeber nach Anspruch 15, ferner umfassend eine Sensorabschirmung, die einen Schlitz entlang einer Länge der Sensorabschirmung definiert, wobei die Sensorabschirmung aus einem hochpermeablen Material besteht.
Drehgeber nach Anspruch 15, wobei der Sensor elektrisch mit einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung (ASIC) verbunden ist.
Drehgeber nach Anspruch 15, wobei alle Sensorelemente der Vielzahl von Sensorelementen in einem gleichen Abstand zueinander positioniert sind.