DE10221340A1

DE10221340A1 - Rotation angle measurement arrangement has a magnetic field generating element that generates a field with axial and tangential components relative to a shaft axis, so that field detection sensitivity is improved

Info

Publication number: DE10221340A1
Application number: DE2002121340
Authority: DE
Inventors: Erich Zabler
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2002-05-08
Filing date: 2002-05-08
Publication date: 2003-11-20

Abstract

Sensor arrangement for determining the rotation angle of a shaft (1) using a magnetic field generating magnet element (2) and a magnetic field detecting measurement element (3), whereby the magnet element generates a magnetic field (2a) that has both axial and tangential components relative to the shaft axis.

Description

State of the art

Die Erfindung betrifft eine Sensoranordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, zur Detektierung eines Drehwinkels einer Welle, mit einem ein Magnetfeld aufweisendes Magnetelement und einem ein Magnetfeld erfassendes Messelement. The invention relates to a sensor arrangement according to the preamble of claim 1, for detecting an angle of rotation of a shaft, with a magnetic element having a magnetic field and a a measuring element detecting a magnetic field.

Im Bereich der Technik, insbesondere im Bereich der Kraftfahrzeugtechnik müssen häufig die Drehwinkel von Wellen erfaßt werden. Hierzu bedient man sich Winkelsensoren, welche ein entsprechend der Stellung der Welle unterschiedliches Magnetfeld auswerten. So ist es beispielsweise bekannt, daß die Stellung beziehungsweise der Drehwinkel einer Nockenwelle dadurch bestimmt werden kann, daß an der Stirnseite der Nockenwelle ein Stabmagnet angeordnet wird, dessen Magnetfeld von zwei vertikal und 90 Grad zueinander positionierten Hall-Sensoren erfaßt wird. Hierdurch kann einer der beiden Hall-Sensoren die X- und der andere der beiden Hall-Sensoren die Y-Komponente des Magnetfeldes messen. Bei einer Drehung des Stabmagneten liefern die Hall- Sensoren jeweils eine entsprechende Spannung U_x = A sin (phi) und U_y = A sin (phi + 90°) = A cos (phi). Aus diesen beiden Gleichungen läßt sich der Drehwinkel der Welle zu: phi = arctan (U_y/U_x) berechnen. Die Signalspannungen U_x und U_y entsprechenden den beiden orthogonalen Feldkomponenten. Für eine derartige Signalauswertung gibt es bereits viele digitale und analoge Schaltungsvorschläge, welche teilweise auch als ASICs realisiert sind. In the field of technology, in particular in the field of motor vehicle technology, the angles of rotation of shafts often have to be recorded. For this purpose, angle sensors are used which evaluate a different magnetic field depending on the position of the shaft. For example, it is known that the position or angle of rotation of a camshaft can be determined by arranging a bar magnet on the end face of the camshaft, the magnetic field of which is detected by two Hall sensors positioned vertically and at 90 degrees to one another. As a result, one of the two Hall sensors can measure the X component and the other of the two Hall sensors can measure the Y component of the magnetic field. When the bar magnet rotates, the Hall sensors each supply a corresponding voltage U _x = A sin (phi) and U _y = A sin (phi + 90 °) = A cos (phi). The angle of rotation of the shaft can be calculated from these two equations: phi = arctan (U _y / U _x ). The signal voltages U _x and U _y correspond to the two orthogonal field components. There are already many digital and analog circuit proposals for such a signal evaluation, some of which are also implemented as ASICs.

Wenngleich mittels der beschriebenen Sensoranordnung die Stellung beziehungsweise der Drehwinkel einer Welle auch sehr gut bestimmt werden kann, so haftet ihr dennoch der Nachteil an, daß sie nur dann verwendet werden kann, wenn eine Stirnseite der Welle zugänglich ist. Hierdurch sind die Verwendungsmöglichkeiten der bekannten Sensoranordnung stark eingeschränkt. Denn insbesondere im Automobilbau wird häufig die Stellung beziehungsweise der Drehwinkel einer Welle benötigt, deren Stirnseite nicht frei zugänglich ist. Although by means of the sensor arrangement described Position or the angle of rotation of a shaft is also very good can be determined, you still have the disadvantage that it can only be used if one end of the Shaft is accessible. This makes them Possible uses of the known sensor arrangement are severely restricted. Because The position is often in particular in the automotive industry or the angle of rotation of a shaft required, the end face is not freely accessible.

Aus einem Bericht zur 5. Fachtagung "Sensoren zum Messen mechanischer Größen im Kraftfahrzeug" im Haus der Technik Essen, vom 15. bis 16. Februar 2001, "Low Cost Absolut Längenmeßsystem" ist ein magnetisches Meßsystem zur Bestimmung einer Absolutposition bekannt, welches eine stabförmige Maßverkörperung aufweist, deren Magnetisierungsrichtung in der Ebene ihres Querschnitts liegt. Mittels magnetoresistiver Sensorelemente, die die Richtung des Magnetfeldes in Maßstabsnähe in der Ebene des Querschnitts feststellen, läßt sich eine axiale Verschiebung des Maßstabes bestimmen. Die Magnetisierungsrichtung des Maßstabes ist über die Länge des Maßstabes unterschiedlich. Der Winkel der Magnetisierung kann zur Senkrechten linear mit fortschreitender Position in Meßrichtung zunehmen. From a report on the 5th conference "Sensors for measuring mechanical quantities in the motor vehicle "in the Haus der Technik Essen, from February 15-16, 2001, "Low Cost Absolute Length Measurement System" a magnetic measuring system for determining an absolute position known, which has a rod-shaped measuring standard, their direction of magnetization in the plane of their cross section lies. Using magnetoresistive sensor elements that the Direction of the magnetic field near the scale in the plane of the Determine cross-section, an axial displacement of the Determine the scale. The direction of magnetization of the scale is different over the length of the scale. The angle of the Magnetization can increase linearly with the vertical Increase position in the measuring direction.

Es ist nicht bekannt, das Messsystem zur Bestimmung der Stellung beziehungsweise des Drehwinkels einer Welle zu verwenden. It is not known the measuring system for determining the position or to use the angle of rotation of a shaft.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine eingangs genannte Sensoranordnung derart auszubilden, daß sie zur Bestimmung der Stellung beziehungsweise des Drehwinkels einer Welle geeignet ist, deren Stirnseite nicht frei zugänglich ist. It is an object of the invention, one mentioned Form the sensor arrangement in such a way that it is used to determine the position or the angle of rotation of a shaft is suitable, the Face is not freely accessible.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. The solution to this problem results from the features of characterizing part of claim 1. Advantageous Further developments of the invention result from the subclaims.

Gemäß der Erfindung ist eine Sensoranordnung zur Detektierung des Drehwinkels einer Welle, mit einem ein Magnetfeld erzeugenden Magnetelement und einem ein Magnetfeld erfassenden Messelement, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetelement eine Magnetisierung aufweist, die ein Magnetfeld erzeugt, welches auf die Welle bezogen, im auszuwertenden Messbereich eine axiale Komponente und eine tangentiale Komponente hat. According to the invention is a sensor arrangement for detection of the angle of rotation of a shaft with a magnetic field generating magnetic element and a magnetic field detecting Measuring element, characterized in that the magnetic element is a Has magnetization that generates a magnetic field, which on the Axial in the measuring range to be evaluated Component and has a tangential component.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Dadurch, daß das Magnetelement ein Magnetfeld aufweist, welches eine axiale Komponente und eine tangentiale Komponente hat, läßt sich das Magnetfeld sehr gut von dem ein Magnetfeld erfassendes Messelement, welches beispielsweise ein magnetoresistiver Sensor wie ein Anisotrop-Magnetoresistiver Sensor (AMR-Sensor), Giant- Magnetoresitiver Sensor (GMR-Senosor) oder ein Hall-Sensor sein kann, erfassen. Denn das Messelement kann so in dem Magnetfeld angeordnet werden, daß die durch das Messelement hindurch tretenden Feldlinien parallel zur Hauptfeldlinie verlaufen. Dies wirkt sich sehr günstig auf die Genauigkeit und Linearität der Sensoranordnung aus. Es findet im Prinzip dieselbe Auswertung statt, wie sie bei der eingangs genannten Sensoranordnung, bei der an der Stirnseite der Welle ein Stabmagnet angeordnet ist, stattfindet. In that the magnetic element has a magnetic field which has an axial component and a tangential component the magnetic field is very good from that which detects a magnetic field Measuring element, which for example a magnetoresistive sensor like an anisotropic magnetoresistive sensor (AMR sensor), giant Magnetoresistive sensor (GMR senosor) or a Hall sensor can capture. Because the measuring element can be in the magnetic field be arranged that through the measuring element emerging field lines run parallel to the main field line. This has a very favorable effect on the accuracy and linearity of the Sensor arrangement off. In principle, it finds the same evaluation instead, as in the sensor arrangement mentioned at the beginning a bar magnet is arranged on the face of the shaft, takes place.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Magnetisierung so ist, daß das Magnetfeld im auszuwertenden Bereich keine radiale Komponente hat. Hierdurch kann das gesamte Magnetfeld bei der Auswertung berücksichtigt werden. Durch die axiale Komponente und die tangentiale Komponente des Magnetfelds kann ein Magnetisierungswinkel alpha definiert werden zu: alpha = arctan B_Um-fang/B_axial. Ändert sich der Winkel alpha des Magnetfeldes kontinuierlich mit dem zu messenden Drehwinkel phi der Welle, läßt sich der Drehwinkel der Welle auf einfache Weise auf den Magnetisierungswinkel alpha abbilden. It is particularly advantageous if the magnetization is such that the magnetic field has no radial component in the area to be evaluated. As a result, the entire magnetic field can be taken into account in the evaluation. A magnetization angle alpha can be defined by the axial component and the tangential component of the magnetic field: alpha = arctan B _{circumference} / B _axial . If the angle alpha of the magnetic field changes continuously with the angle of rotation phi of the shaft to be measured, the angle of rotation of the shaft can be easily mapped to the magnetization angle alpha.

Dadurch, daß der Drehwinkel der Welle auf einen Magnetisierungswinkel abgebildet werden kann, kann er mit den bereits erwähnten Messelementen erfaßt werden. Dies in vorteilhafter Weise jedoch nicht an einer Stirnseite der Welle, sondern an einer beliebigen Stelle des Schaftes seitlich von der Welle. Because the angle of rotation of the shaft on a Magnetization angle can be mapped, it can with the already mentioned Measuring elements are detected. However, this is advantageous not on one end of the shaft, but on any one Place the shaft to the side of the shaft.

In vorteilhafter Weise ist das Magnetelement zumindest teilweise am Umfang der Welle angeordnet. So kann es als ein auf der Welle angeordneter magnetisierbarer Ring ausgebildet sein. Es kann aber auch durch die Welle beziehungsweise die Oberfläche der Welle selbst gebildet sein. The magnetic element is advantageously at least partially arranged on the circumference of the shaft. So it can be as one on the wave arranged magnetizable ring can be formed. It can but also by the wave or the surface of the Wave itself.

Die Ausbildung des Magnetelements als magnetisierbarer Ring bringt den Vorteil mit sich, daß der Ring vor dem Aufbringen auf die Welle in einer Präzisionsvorrichtung magnetisiert werden kann. Darüber hinaus läßt sich der Ring auf der Welle verschieben, so daß die Position der Sensoranordnung auf einfache Weise verändert werden kann. In vorteilhafter Weise besteht der Ring aus einem hartmagnetischen Material. Hierdurch ist gewährleistet, daß sich das Magnetfeld aufgrund äußerer Einflüsse im wesentlichen nicht verändert. The formation of the magnetic element as a magnetizable ring has the advantage that the ring before application the shaft can be magnetized in a precision device can. In addition, the ring can be placed on the shaft move so that the position of the sensor arrangement in a simple manner can be changed. The ring advantageously consists made of a hard magnetic material. This is ensures that the magnetic field due to external influences in the essentially not changed.

Durch die Ausbildung des Magnetelements durch die Oberfläche der Welle wird der Vorteil erreicht, daß an der Welle keine unter Umständen störenden hervorstehenden Elemente angeordnet sind. Dies wirkt sich sehr günstig auf die Störanfälligkeit der Sensoranordnung aus. Des weiteren kann eine derartige Sensoranordnung auch dann verwendet werden, wenn baulich bedingt an der Welle keine Elemente angebracht werden können. By forming the magnetic element through the surface of the Wave has the advantage that there is no under on the shaft Disturbing protruding elements are arranged. This has a very favorable effect on the susceptibility to faults Sensor arrangement off. Furthermore, such Sensor arrangement can also be used when structurally connected to the Shaft no elements can be attached.

Bei einer weiteren besonderen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß das Magnetelement dadurch magnetisiert worden ist, daß das Magnetelement an einem Magnetisierungsmagneten vorbeigedreht wird, welcher gleichzeitig entsprechend der gewünschten Winkelabhängigkeit des Magnetfeldes des Magnetelements gedreht wird. Der Magnetisierungsmagnet, welcher ein sehr starker Dauermagnet sein kann, wird sehr nahe an die Welle beziehungsweise das Magnetelement herangebracht. Hierdurch wird das Material der Welle beziehungsweise des Magnetelements magnetisiert. Wird beim Drehen der Welle der Magnetisiermagnet ebenfalls nach einer bestimmten, durch die gewünschte Winkelabhängigkeit vorgegebenen Weise gedreht, so erhält man die gewünschte Richtungsinhomogenität. Die Magnetisierung kann auch mit Hilfe von Stromimpulsen erzeugt werden, wobei die Stromrichtung winkelabhängig zu verändern ist. Als Stromimpulse eignen sich beispielsweise Stromstöße von etwa 1000 Ampere, deren Dauer einige Millisekunden beträgt. In a further special embodiment of the invention provided that the magnetic element has been magnetized thereby is that the magnetic element on a magnetizing magnet is turned over, which at the same time corresponds to the desired angular dependence of the magnetic field of the magnetic element is rotated. The magnetizing magnet, which is a very strong one Permanent magnet can be very close to the shaft or brought the magnetic element. This will Material of the shaft or the magnet element magnetized. If the magnetizing magnet also turns when the shaft is turned a certain one, through the desired angle dependency rotated in the given way, you get the desired one Richtungsinhomogenität. The magnetization can also be done with the help of Current pulses are generated, the direction of the current depending on the angle is changing. Suitable as current pulses are, for example Current surges of about 1000 amps, the duration of which is some Is milliseconds.

Die Inhomogenität des Magnetfeldes des Magnetelements kann so gewählt werden, daß der Drehwinkel dem Richtungswinkel der Hauptfeldlinie des Magnetisierungsmagneten entspricht. Es könnte aber auch eine Abbildung des Drehwinkels der Welle auf den Magnetisierungswinkel erzeugt werden, bei der der Magnetisierungswinkel jeweils der Hälfte des Drehwinkels der Welle entspricht. Hierdurch könnten auch AMR-Sensoren, welche nur einen Winkelbereich von 180° erfassen können, zur Messung eines Vollkreises verwendet werden. Sehr vorteilhaft ist jedoch eine Abbildung des Drehwinkels der Welle auf den Magnetisierungswinkel, bei der sich der Drehwinkel der Welle direkt aus dem Quotienten der beiden Meßspannungen U_y und U_x ergibt. Hierdurch würde sich die Berechnung der arctan-Funktion erübrigen. The inhomogeneity of the magnetic field of the magnetic element can be chosen so that the angle of rotation corresponds to the directional angle of the main field line of the magnetizing magnet. However, a mapping of the angle of rotation of the shaft to the magnetization angle could also be generated, in which the magnetization angle corresponds in each case to half the angle of rotation of the shaft. As a result, AMR sensors, which can only detect an angular range of 180 °, could also be used to measure a full circle. However, it is very advantageous to map the angle of rotation of the shaft to the magnetization angle, in which the angle of rotation of the shaft results directly from the quotient of the two measuring voltages U _y and U _x . This would eliminate the need to calculate the arctan function.

Bei einer weiteren besonderen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß das Magnetelement mehrere in axialer Richtung der Welle nebeneinander angeordnete, jeweils ein eigenständiges Magnetfeld aufweisende Magnetspuren aufweist. Eine derartige Ausführungsform hat den Vorteil, daß der Drehwinkel in codierter Form erfaßt werden kann. Dies wirkt sich sehr vorteilhaft auf die Zuverlässigkeit der Sensoranordnung aus. In a further special embodiment of the invention provided that the magnetic element several in the axial direction the wave arranged side by side, each an independent Has magnetic fields having magnetic tracks. Such Embodiment has the advantage that the angle of rotation in coded Form can be grasped. This has a very beneficial effect the reliability of the sensor arrangement.

In vorteilhafter Weise weist die Magnetisierungsrichtung des Magnetfeldes jeweils nur zwei stark unterschiedliche Richtungen auf. Hierdurch lassen sich die Werte 0 oder 1 eines Digitalcodes darstellen. The direction of magnetization of the Magnetic field only two very different directions on. This enables the values 0 or 1 of a digital code represent.

Mittels der erfindungsgemäßen Sensoranordnung ist es möglich, das bekannte, sehr vorteilhafte Winkelmeßverfahren, welches bisher in der eingangs beschriebenen Weise nur am Wellenende anwendbar ist, an beliebiger Stelle eines Wellenschaftes verwendet werden kann. Dies ist beispielsweise im Falle einer Messung des Lenkwinkels des Steuerrads eines Kraftfahrzeuges sehr vorteilhaft, da hier das Wellenende nur sehr bedingt zur Verfügung steht. Des weiteren ist es ein großer Vorteil der erfindungsgemäßen Sensoranordnung, daß das Meßergebnis - unter der Voraussetzung einer gewissen Mindestfeldstärke - im wesentlichen unabhängig vom Luftspalt zwischen dem Messelement und dem Magnetelement ist, da die Winkelinformation nur aus der Feldrichtung, nicht aber aus der Feldintensität gewonnen wird. Mechanische Toleranzen und Spiele sowie der Temperaturgang des Messelements spielen nahezu keine Rolle. By means of the sensor arrangement according to the invention, it is possible the well-known, very advantageous angle measuring method, which So far only in the manner described at the beginning of the shaft is applicable, used anywhere on a shaft can be. This is for example in the case of a measurement of the Steering angle of the steering wheel of a motor vehicle very much advantageous because the shaft end is only available to a very limited extent stands. Furthermore, it is a great advantage of the sensor arrangement according to the invention that the measurement result - under the Requirement for a certain minimum field strength - essentially regardless of the air gap between the measuring element and the Magnetic element is because the angle information is only from the field direction, but not from the field intensity. mechanical Tolerances and clearances as well as the temperature response of the measuring element play almost no role.

Die erfindungsgemäße Sensoranordnung läßt sich beispielsweise bei einem Kraftfahrzeug sehr gut bei der Bestimmung des Lenkradwinkels, der Pedalwinkel, des Nockenwellenwinkels, des Kurbenwellenwinkels und des Drosselkappenwinkels verwenden. The sensor arrangement according to the invention can be used, for example in a motor vehicle very good at determining the Steering wheel angle, the pedal angle, the camshaft angle, the Use the crankshaft angle and the throttle cap angle.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines besonderen Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Further details, features and advantages of the present Invention result from the following description of a particular embodiment with reference to the Drawing.

drawing

Es zeigt It shows

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Sensoranordnung, Fig. 1 is a schematic representation of a first embodiment of a sensor arrangement according to the invention,

Fig. 2 eine Zerlegung einer magnetischen Hauptfeldlinie in ihre axiale und tangentiale Komponente, Fig. 2 shows a decomposition of a main magnetic field line in its axial and tangential component,

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Sensoranordnung, Fig. 3 is a schematic representation of a second embodiment of a sensor arrangement according to the invention,

Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Magnetisierungsvorgangs der Oberfläche einer Welle zur Erzeugung eines Magnetfeldes in einer ersten Richtung und Fig. 4 is a schematic representation of a magnetization process of the surface of a wave for generating a magnetic field in a first direction and

Fig. 5 eine schematische Darstellung eines Magnetisierungsvorgangs der Oberfläche einer Welle zur Erzeugung eines Magnetfelds einer zweiten Richtung. Fig. 5 is a schematic representation of a magnetization process of the surface of a wave for generating a magnetic field of a second direction.

Description of the embodiments

Wie Fig. 1 entnommen werden kann, ist auf einer Welle 1, deren Drehwinkel erfaßt werden soll, ein als Ring 2 ausgebildetes Magnetelement angeordnet. Der Ring 2 besteht aus einem hartmagnetischen Material und ist in Richtung seines Umfangs unterschiedlich magnetisiert. Das Magnetfeld des Rings 2, welches durch Feldlinien 2a angedeutet ist, hat in dem für die Messung ausgenutzten Bereich keine Komponente in radialer Richtung der Welle 1 sondern lediglich eine Komponente in axialer Richtung 4 der Welle 1 und eine Komponente in Richtung des Umfangs 5 des Rings 2, wie dies in Fig. 2 schematisch dargestellt ist. Die aus der axialen Komponente 4 und der tangentialen Komponente 5 gebildete magnetische Hauptfeldlinie 6, entspricht in etwa der in Fig. 1 dargestellten oberen Feldlinie 2b des Magnetfelds des Rings 2. Mit dem Bezugszeichen 7 ist der Magnetisierungswinkel der magnetischen Hauptfeldlinie 6 bezeichnet. As can be seen in FIG. 1, a magnetic element designed as a ring 2 is arranged on a shaft 1 , the angle of rotation of which is to be detected. The ring 2 consists of a hard magnetic material and is magnetized differently in the direction of its circumference. The magnetic field of the ring 2 , which is indicated by field lines 2 a, has in the area used for the measurement no component in the radial direction of the shaft 1 but only one component in the axial direction 4 of the shaft 1 and one component in the direction of the circumference 5 of the Rings 2 , as shown schematically in Fig. 2. The main magnetic field line 6 formed from the axial component 4 and the tangential component 5 corresponds approximately to the upper field line 2 b of the magnetic field of the ring 2 shown in FIG. 1. Reference number 7 denotes the magnetization angle of the main magnetic field line 6 .

Unmittelbar über der Oberfläche des Rings 2 ist ein ein Magnetfeld erfassendes Messelement 3 angeordnet. Die vom Messelement 3 ausgegebenen Signale werden in einer Auswerteelektronik 8 verarbeitet. A measuring element 3 that detects a magnetic field is arranged directly above the surface of the ring 2 . The signals output by measuring element 3 are processed in evaluation electronics 8 .

Dadurch, daß die Feldlinien des Magnetfelds des Rings 2 eine axiale Komponente 4 und eine tangentiale Komponente 5 besitzen, haben die Feldlinien, die das Messelement 3 durchdringen, eine Richtung, die parallel zu den Hauptfeldlinien 2a verlaufen. Characterized in that the field lines of the magnetic field of the ring 2 have an axial component 4 and a tangential component 5 , the field lines which penetrate the measuring element 3 have a direction which is parallel to the main field lines 2 a.

Wie Fig. 3 entnommen werden kann, kann die Welle 1 Bereiche 10 aufweisen, welche sich ringförmig um die Welle 1 erstrecken und nebeneinander angeordnet sind. In den Bereichen 10 ist die Oberfläche der Welle 1 magnetisiert. Ebenso wie beim Magnetfeld des Ringes 2 weisen die Magnetfelder der Bereiche 10 nur axiale und tangentiale Komponenten auf. Die Richtung des Magnetfeldes von nebeneinanderliegenden Stellen der Bereiche 10 ist unterschiedlich. As can be seen in FIG. 3, the shaft 1 can have regions 10 which extend in a ring around the shaft 1 and are arranged next to one another. The surface of the shaft 1 is magnetized in the regions 10 . As with the magnetic field of the ring 2 , the magnetic fields of the areas 10 have only axial and tangential components. The direction of the magnetic field from adjacent regions 10 is different.

Unmittelbar über der Oberfläche der Welle 1 sind in den Bereichen 10 magnetoresistive Sensorelemente 3' angeordnet. Durch die gleichzeitige Erfassung von vier unterschiedlichen Magnetfeldern läßt sich ein codiertes Signal erzeugen. Immediately above the surface of the shaft 1 , magnetoresistive sensor elements 3 'are arranged in the regions 10 . A coded signal can be generated by the simultaneous detection of four different magnetic fields.

Wie den Fig. 4 und 5 entnommen werden kann, kann die Oberfläche einer Welle 1 dadurch magnetisiert werden, daß sie mit einem starken Dauermagneten 9 in Kontakt gebracht wird. Beim Vorbeidrehen der Welle 1 an dem Dauermagneten 9 wird der Dauermagnet 9 ebenfalls gedreht. Hierdurch ändert sich die Richtung des auf die Welle 1 aufgebrachten Magnetfeldes. Das heißt, das Magnetfeld ist inhomogen. Bei der in Fig. 3 dargestellten Stellung weist das Magnetfeld an der sich momentan unterhalb des Dauermagneten 9 befindlichen Stelle nur eine axiale Komponente auf. Bei der in Fig. 4 dargestellten Stellung wurde die Welle um 45 Grad gedreht. Gleichzeitig wurde der Magnet 9 um 45 Grad gedreht, so daß die Richtung des an der Stelle auf die Welle 1 aufgebrachten Magnetfeldes beziehungsweise der Magnetisierungswinkel dem Drehwinkel der Welle 1 entspricht. As can be seen in FIGS. 4 and 5, the surface of a shaft 1 can thus be magnetized so that it is brought into contact with a strong permanent magnet 9. When the shaft 1 rotates past the permanent magnet 9 , the permanent magnet 9 is also rotated. This changes the direction of the magnetic field applied to the shaft 1 . This means that the magnetic field is inhomogeneous. In the position shown in FIG. 3, the magnetic field has only one axial component at the point that is currently below the permanent magnet 9 . In the position shown in Fig. 4, the shaft was rotated 45 degrees. At the same time, the magnet 9 was rotated by 45 degrees, so that the direction of the magnetic field applied to the shaft 1 at the point or the magnetization angle corresponds to the angle of rotation of the shaft 1 .

Claims

1. Sensor arrangement for detecting the angle of rotation of a shaft ( 1 ), with a magnetic element ( 2 ) generating a magnetic field and a measuring element ( 3 ; 3 ') detecting a magnetic field, characterized in that the magnetic element ( 2 ; 10 ) has magnetization, which generates a magnetic field ( 6 ) which has an axial component ( 4 ) and a tangential component ( 5 ) in relation to the shaft ( 1 ).

2. Sensor arrangement according to claim 1, characterized in that the magnetic field in the area used is not a radial component Has.

3. Sensor arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the magnetic element ( 2 ; 10 ) is at least partially arranged on the circumference of the shaft.

4. Sensor arrangement according to claim 3, characterized in that the magnetic element ( 2 ; 10 ) on the shaft ( 1 ) arranged magnetizable ring ( 2 ).

5. Sensor arrangement according to claim 4, characterized in that the ring ( 2 ) consists of a hard magnetic material.

6. Sensor arrangement according to claim 1, characterized in that the magnetic element ( 10 ) is formed by the shaft itself or the surface of the shaft.

7. The sensor arrangement according to one of claims 1 to 6, characterized in that the magnetic element (2; 10) has been magnetized by the fact that the magnetic element (2; 10) is rotated past a magnetizing magnet (9) which at the same time according to the desired angle dependence of the magnetic field ( 7 ) of the magnetic element ( 2 ; 10 ) is rotated.

8. Sensor arrangement according to one of claims 1 to 7, characterized in that the magnetic element ( 2 ; 10 ) has several in the axial direction of the shaft ( 1 ) arranged side by side each having an independent magnetic field having magnetic tracks ( 10 ).

9. Sensor arrangement according to claim 8, characterized in that the direction of magnetization of the magnetic field is only two has very different directions.