DE202007006955U1 - Device for measuring rotational movements - Google Patents

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Abstract

Vorrichtung (1) zur Messung von Drehbewegungen umfassend eine Aufnahme (2) für mindestens zwei Dauermagnete (2, 3), mindestens zwei Dauermagnete (3, 4) und einen Sensor (5) zur Detektierung einer Änderung der Winkelorientierung mindestens einer Komponente des durch die Dauermagnete (3, 4) verursachten Magnetfeldes, wobei die Aufnahme (2) zusammen mit den Dauermagneten (3, 4) relativ zum Sensor (5) um eine Drehachse drehbar ist, die mindestens zwei Dauermagnete (3, 4) parallel zur Drehachse der Aufnahme (2) in entgegengesetzten Richtungen magnetisch polarisiert sind und exzentrisch zur Drehachse angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Dauermagnete (3, 4) sich parallel zu einer Axialebene der Drehachse erstrecken und die Länge der Dauermagnete (3, 4) in Axialebenenrichtung größer als die Breite senkrecht zur Axialebenenrichtung ist.contraption (1) for measuring rotational movements comprising a receptacle (2) for at least two permanent magnets (2, 3), at least two permanent magnets (3, 4) and a sensor (5) for detecting a change in angular orientation at least one component of the caused by the permanent magnets (3, 4) Magnetic field, wherein the recording (2) together with the permanent magnets (3, 4) is rotatable relative to the sensor (5) about an axis of rotation, the at least two permanent magnets (3, 4) parallel to the axis of rotation of the recording (2) are magnetically polarized in opposite directions and are arranged eccentrically to the axis of rotation, characterized that the permanent magnets (3, 4) parallel to an axial plane of the Axis of rotation extend and the length the permanent magnets (3, 4) in the axial plane direction greater than the width is perpendicular to the axial plane direction.

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Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung von Drehbewegungen umfassend eine Aufnahme für mindestens zwei Dauermagnete, mindestens zwei Dauermagnete und einen Sensor zur Detektierung einer Änderung der Winkelorientierung mindestens einer Komponente des durch die Dauermagnete verursachten Magnetfeldes, wobei die Aufnahme zusammen mit den Dauermagneten relativ zum Sensor um eine Drehachse drehbar ist, die mindestens zwei Dauermagnete parallel zur Drehachse der Aufnahme in entgegengesetzten Richtungen magnetisch polarisiert sind und exzentrisch zur Drehachse angeordnet sind.The The invention relates to a device for measuring rotational movements comprising a receptacle for at least two permanent magnets, at least two permanent magnets and a Sensor for detecting a change the angular orientation of at least one component of the by Permanent magnets caused magnetic field, recording together with the permanent magnets relative to the sensor rotatable about a rotation axis is that at least two permanent magnets parallel to the axis of rotation of the Recording in opposite directions magnetically polarized are and are arranged eccentrically to the axis of rotation.

Entsprechende Vorrichtungen sind als elektromagnetische Drehzahlgeber bekannt. Beispielsweise ist aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 36 19 500 ein elektromagnetischer Drehzahlgeber mit der gattungsgemäßen Anordnung der Dauermagnete bekannt. Als Sensor dient eine Spule mit einem Spulenkern, welcher ortsfest angeordnet ist und sich senkrecht zur Drehachse der Welle, deren Drehung gemessen werden soll, erstreckt, sodass die Dauermagnete ein Magnetfeld im Wesentlichen senkrecht zur Drehachse der Welle im Spulenkern hervorrufen. Bei einer Drehung der Dauermagnete relativ zum Sensor erfolgt in dem bekannten Stand der Technik eine plötzliche Ummagnetisierung des Spulenkerns, sobald bestimmte Koerzitivfeldstärken überschritten werden. Dies erzeugt einen Spannungsstoß in der Spule. Damit kann auf einfache Weise die Drehung der Welle ermittelt werden. Problematisch ist jedoch, dass bei den bisher verwendeten Dauermagneten die Prozesssicherheit beim Messen von Drehungen einer Welle abhängig von der Positioniergenauigkeit der Magnete im Vergleich zum Sensor sowie deren Ausrichtung im Gehäuse ist.Corresponding devices are known as electromagnetic speed sensor. For example, from the German patent application DE 36 19 500 an electromagnetic speed sensor with the generic arrangement of the permanent magnets known. The sensor is a coil with a coil core, which is arranged stationary and perpendicular to the axis of rotation of the shaft whose rotation is to be measured, so that the permanent magnets cause a magnetic field substantially perpendicular to the axis of rotation of the shaft in the coil core. Upon rotation of the permanent magnets relative to the sensor takes place in the prior art, a sudden remagnetization of the coil core, as soon as certain coercive forces are exceeded. This creates a surge in the coil. This can be determined in a simple manner, the rotation of the shaft. The problem, however, is that in the permanent magnets used so far, the process reliability when measuring rotations of a shaft depends on the positioning accuracy of the magnets compared to the sensor and their orientation in the housing.

Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Vorrichtung zur Messung von Drehbewegungen vorzuschlagen, welche robuster gegen Deplatzierung der Magneten ist und eine prozesssichere Messung der Drehbewegungen gewährleistet.Of these, The present invention is based on the object, a generic device to propose for measuring rotational movements, which are more robust against Deplacement of the magnets is and a process-reliable measurement of Rotational movements guaranteed.

Die oben aufgezeigte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Dauermagnete sich parallel zu einer Axialebene der Drehachse erstrecken und die Länge der Dauermagnete in Axialebenenrichtung größer als die Breite senkrecht zur Axialebenenrichtung ist. Es hat sich überraschenderweise gezeigt, dass bereits die geometrische Ausbildung der Dauermagnete einen entscheidenden Einfluss auf die Messgenauigkeit gattungemäßer Vorrichtungen hat. Dadurch, dass die Längserstreckung der Dauermagnete in Axialebenenrichtung größer ist als deren Breite, wird ein homogeneres Magnetfeld, welches senkrecht zur Axialebenenrichtung ausgerichtet ist, im Bereich der Sensoren erzeugt. Deshalb ist die erfindungsgemäße Vorrichtung robuster gegenüber Verschiebungen der Dauermagnete bzw. eine etwas ungenaueren Positionierung des Sensors. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann insofern einfacher hergestellt werden.The The object indicated above is achieved according to the invention in that the permanent magnets are parallel to an axial plane of the axis of rotation extend and the length the permanent magnets in the axial plane direction greater than the width perpendicular to the axial plane direction. It has surprisingly been found that already the geometric design of the permanent magnets a decisive influence on the measuring accuracy of generic devices Has. Due to the fact that the longitudinal extent of the Permanent magnets in the axial plane direction is greater than the width, is a more homogeneous magnetic field which is perpendicular to the axial plane direction aligned, generated in the area of the sensors. That is why the inventive device more robust opposite Shifts of the permanent magnets or a slightly inaccurate positioning of the sensor. The device according to the invention can be made simpler in this respect.

Vorzugsweise entspricht die Länge der Dauermagnete mindestens der Länge des zur Bestimmung der Magnetfeldorientierung verwendeten Messbereichs des Sensors. Hierdurch wird erreicht, dass der Messbereich des Sensors zur Bestimmung der Magnetfeldorientierung durch ein homogenes Magnetfeld vollständig durchsetzt ist, sodass der Sensor die Drehung des Magnetfeldes einfacher detektieren kann.Preferably corresponds to the length the permanent magnets at least the length of the determination of the Magnetic field orientation used measuring range of the sensor. hereby is achieved that the measuring range of the sensor for determining the Magnetic field orientation completely penetrated by a homogeneous magnetic field is, so that the sensor easier to detect the rotation of the magnetic field can.

Hierzu weist die erfindungsgemäße Vorrichtung vorzugsweise als Sensor einen Halleffekt- oder einen GMR-Sensor und/oder einen Spulenkörper mit magnetisierbarem Kern auf. Beim Halleffekt-Sensor werden die Elektronen im Halbleiter aufgrund des Halleffekts im Magnetfeld abgelenkt, sodass eine Hallspannung ermittelt werden kann, die ein Maß für die Ausrichtung des durch die Dauermagneten erzeugtes Magnetfeld ist. Der GMR-Sensor nutzt den Giant-Magneto-Resistant(GMR)-Effekt aus, welcher die Änderung einer Winkelorientierung eines Magnetfeldes durch Widerstandsänderung anzeigt. Sowohl mit dem Halleffekt-Sensor als auch mit dem GMR-Sensor besteht die Möglichkeit die Winkelorientierung auch absolut zu messen. Beim Spulenkörper wird, wie bereits beschrieben, durch das Umschlagen der Magnetisierung bei Drehung des Magnetfeldes ein Spannungsstoß in der Spule erzeugt, welcher detektiert wird. Alle Sensor-Typen profitieren jedoch von der Verbesserung der Magnetfeldhomogenität im Bereich des Sensors deutlich. Dies gilt insbesondere auch für eine Kombination eines Halleffekt-Sensors oder GMR-Sensors mit einem Sensor mit Spulenkörper. Denkbar ist auch andere Effekte, wie beispielsweise den AMR-Effekt (Anisotrope-Magnetoresistiver-Effekt), den CMR-Effekt (Kolosssale-Magnetoresistiver-Effekt) und/oder den TMR (Tunnel-Magnetoresistiver-Effekt) auszunutzen.For this has the device according to the invention preferably as a sensor a Hall effect or a GMR sensor and / or a bobbin with magnetizable core on. The hall effect sensor is the Electrons in the semiconductor due to the Hall effect in the magnetic field deflected, so that a Hall voltage can be determined, the one Measure of alignment of the magnetic field generated by the permanent magnets. The GMR sensor uses the Giant Magneto-Resistant (GMR) effect from which the change an angular orientation of a magnetic field by resistance change displays. Both with the Hall effect sensor and with the GMR sensor the possibility to measure the angular orientation absolutely. When bobbin is, as already described, by turning over the magnetization upon rotation of the magnetic field generates a surge in the coil, which is detected. However, all sensor types benefit from the improvement the magnetic field homogeneity clearly in the area of the sensor. This is especially true for a combination a Hall effect sensor or GMR sensor with a sensor with bobbin. Conceivable is also other effects, such as the AMR effect (anisotropic magnetoresistive effect), the CMR effect (Kolosssale magnetoresistive effect) and / or the TMR (Tunnel Magnetoresistive Effect) exploit.

Gemäß einer weiteren Variante ist im Spulenkörper ein Wiegand-Draht angeordnet. Ein Wiegand Draht wird durch spezielle Nachbehandlung eines Drahtes aus einer geeigneten ferro-magnetischen Legierung hergestellt. Dabei erhält dieser Draht eine äußere magnetisch harte Zone (Schale) und eine innere magnetisch weiche Zone (Kern).According to one Another variant is in the bobbin a Wiegand wire arranged. A Wiegand wire is made by special Post-treatment of a wire made of a suitable ferro-magnetic Alloy made. It receives this wire is an outer magnetic hard zone (shell) and an inner magnetically soft zone (core).

Mit einem kräftigen äußeren Magnetfeld in Drahtrichtung können Schale und Kern in gleicher Richtung magnetisiert werden. Die Magnetisierungsrichtung des magnetisch weichen Kerns kehrt sich um, wenn der Draht relativ schwach entgegengesetzt magnetisiert wird, die Magnetisierungsrichtung der Schale bleibt unbeeinflusst. Bei Erhöhung der magnetischen Feldstärke kehrt sich auch die Polarität der Schale um. Das Umklappen dieser Magnetisierungsrichtungen der einzelnen Bereiche in dem Wiegand-Draht erzeugt in einer Spule, die auf diesen Draht gewickelt ist, einen Spannungsimpuls. Höhe und Breite dieses Impulses werden praktisch nicht von der Änderungsgeschwindigkeit des von außen einwirkenden Magnetfeldes beeinflusst. Der Spannungsstoß kann auf einfache Weise detektiert werden. Zudem können die erzeugten Spannungsstöße auch zur Energieversorgung der Sensoranordnung verwendet werden wobei in diesem Fall vorzugsweise Mittel zur Speicherung der erzeugten Energie vorgesehen sind.With a strong external magnetic field in the wire direction shell and core can be magnetized in the same direction. The magnetization direction of the magnetically soft core reverses, when the wire is relatively weakly magnetized opposite, the magnetization direction of Shell remains unaffected. As the magnetic field strength increases, the polarity of the shell also reverses. The flip-flop of these magnetization directions of the individual regions in the Wiegand wire generates a voltage pulse in a coil wound on this wire. The height and width of this pulse are virtually unaffected by the rate of change of the externally applied magnetic field. The surge can be detected easily. In addition, the generated surges can also be used to supply power to the sensor assembly, in which case preferably means for storing the energy generated are provided.

Idealerweise ist der Sensor symmetrisch zur Drehachse der Aufnahme der Dauermagnete angeordnet.Ideally the sensor is symmetrical to the axis of rotation of the recording of the permanent magnets arranged.

Um den Einfluss von magnetisch leitenden Flächen oder Körpern auf die Messung der Änderung der Winkelorientierung des Magnetfeldes der Dauermagnete mit den Sensoren gering zu halten, besteht gemäß einer nächsten weiteren Ausführungsform der Erfindung die Aufnahme der Dauermagnete aus einem ferromagnetischen Material. Der zwischen den Dauermagneten fließende magnetische Fluss fließt im Bereich der Aufnahme nur durch diese selbst und wird von keiner anderen magnetisch leitenden Fläche oder Körper beeinflusst.Around the influence of magnetically conductive surfaces or bodies on the measurement of change in the Angular orientation of the magnetic field of the permanent magnets with the sensors low, is in accordance with a next another embodiment of the Invention, the inclusion of the permanent magnets of a ferromagnetic Material. The magnetic flux flowing between the permanent magnets flows in the area the recording only by this self and is by no one else magnetically conductive surface or body affected.

Weiter verringert wird der Einfluss magnetisch leitender Flächen dadurch, dass die Aufnahme der Dauermagnete aus einem ferromagnetischen Material besteht und an mindestens zwei Außenflächen der Dauermagnete anliegt. Die neben den Dauermagneten hochgebogene Eisenplatte dient dazu, den Einfluss durch weiter außen liegende magnetisch leitende Flächen (z.B. eiserne Abschirmkappe) auf das Feld am Ort des Sensors zu verringern. In unmittelbarer Magnetnähe wird durch das hochgebogene Blech eine Fläche vorgehalten, die bereits mit einem geringen magnetischen Widerstand das Magnetfeld ableitet. Diese Ableitung ist permanent vorhanden, wodurch die Reluktanzänderung, die durch weiter außen liegende flussleitende Flächen hervorgerufen wird, sich weniger stark auf das Feld am Ort des Sensors auswirkt.Further reduces the influence of magnetically conductive surfaces, that the inclusion of the permanent magnets made of a ferromagnetic material exists and abuts at least two outer surfaces of the permanent magnets. The bent up next to the permanent magnets iron plate is used to the Influence by further outside lying magnetically conductive surfaces (e.g., iron shield) to the field at the location of the sensor reduce. In close proximity to the magnet is through the upturned Sheet a surface held, already with a low magnetic resistance derives the magnetic field. This derivation is permanent, whereby the reluctance change, the through outward lying river-conducting areas is caused to be less strong on the field at the location of the sensor effect.

Schließlich wird die erfindungsgemäße Vorrichtung dadurch weiter verbessert, dass der Abstand der Dauermagnete so gewählt wird, dass im Messbereich des Sensors eine maximale Magnetfeldkomponente senkrecht zur Längserstreckung der Dauermagnete vorherrscht. Dieser Abstand der Dauermagnete gewährleistet, dass die Vorrichtung besonders robust gegenüber Verschiebungen der Aufnahme der Dauermagnete, beispielsweise in Richtung der Drehachse der Aufnahme, ist.Finally will the device according to the invention thereby further improved, that the distance of the permanent magnets so chosen is that in the measuring range of the sensor, a maximum magnetic field component perpendicular to the longitudinal extent the permanent magnets prevails. This distance of the permanent magnets ensures that the device is particularly robust against shifts of the recording the permanent magnets, for example in the direction of the axis of rotation of the recording, is.

Es gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten die erfindungsgemäße Vorrichtung weiterzubilden und auszugestalten. Hierzu wird einerseits verwiesen auf die dem Schutzanspruch 1 folgenden Schutzansprüche, andererseits auf die Beschreibung von drei Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung. In der Zeichnung zeigtIt There are a lot of possibilities now inventive device to further educate and to design. On the one hand, reference is made to this the protection claim 1 following claims, on the other hand to the description of three embodiments in conjunction with the drawing. In the drawing shows

1 in einer schematischen, axialen Schnittansicht ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung, 1 in a schematic, axial sectional view of a first embodiment of the device according to the invention,

2 das Ausführungsbeispiel aus 1 in einer schematischen Draufsicht in Axialrichtung sowie 2 the embodiment 1 in a schematic plan view in the axial direction as well

3a), b) zwei weitere Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer schematischen, axialen Querschnittsansicht. 3a ), b) two further embodiments of the device according to the invention in a schematic, axial cross-sectional view.

1 zeigt nun in einer schematischen Querschnittsansicht eine axiale Schnittebene der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1, welche eine Aufnahme 2 für zwei Dauermagneten 3, 4 und einen Sensor 5 zur Detektierung der Winkelorientierung des durch die Dauermagnete verursachten Magnetfeldes aufweist. Die Aufnahme 2 ist in diesem Ausführungsbeispiel durch eine kreisförmige Platte aus nicht ferromagnetischem Material gebildet. Das durch die Dauermagnete verursachte Magnetfeld ist mit den Magnetfeldlinien 6 angedeutet. Die Aufnahme 2 der Dauermagnete ist üblicherweise über eine Welle 7 gelagert, welche in Verbindung mit dem die Drehbewegung ausführenden Bauteil, welche zu messen ist, steht. Wie durch den Pfeil angeordnet, wird die Welle 7 gedreht. Es ist aber auch denkbar, dass der Sensor 5 mit dem die Drehung durchführenden Teil verbunden ist und insofern gegenüber der feststehenden Aufnahme der Dauermagnete gedreht wird. Aus 1 ist noch zu erkennen, dass die Dauermagnete parallel zur Drehachse magnetisiert sind und eine entgegengesetzte magnetische Polarisierung aufweisen. Die magnetische Polarisierung der Dauermagnete 3, 4 ist durch die Pfeile angedeutet. 1 now shows in a schematic cross-sectional view of an axial sectional plane of the device according to the invention 1 which is a recording 2 for two permanent magnets 3 . 4 and a sensor 5 for detecting the angular orientation of the magnetic field caused by the permanent magnets. The recording 2 is formed in this embodiment by a circular plate made of non-ferromagnetic material. The magnetic field caused by the permanent magnets is with the magnetic field lines 6 indicated. The recording 2 The permanent magnet is usually a shaft 7 stored, which in connection with the rotational movement exporting component, which is to be measured stands. As arranged by the arrow, the shaft becomes 7 turned. But it is also conceivable that the sensor 5 is connected to the rotation of the leading part and thus is rotated relative to the fixed recording of the permanent magnets. Out 1 can still be seen that the permanent magnets are magnetized parallel to the axis of rotation and have an opposite magnetic polarization. The magnetic polarization of the permanent magnets 3 . 4 is indicated by the arrows.

Aufgrund der erfindungsgemäßen Erstreckung der Dauermagnete längs einer Axialebene und dadurch, dass deren Ausdehnung in Axialebenenrichtung größer ist als deren Breite senkrecht zur Axialebenenrichtung, erzeugen die Dauermagnete 3, 4 über deren gesamte Länge ein relativ homogenes Magnetfeld im Bereich zwischen den Dauermagneten 3, 4. In diesem Bereich ist, wie 2 deutlich zeigt, der Sensor 5 zur Bestimmung der Magnetfeldorientierung angeordnet. Die Winkelorientierung des homogenen Magnetfelds zwischen den Dauermagneten 3, 4 ist über den Sensor 5 dann einfacher zu messen. Das Ausführungsbeispiel aus 1 und 2 ist darüber hinaus so ausgebildet, dass die Länge der Dauermagnete mindestens dem Messbereich zur Bestimmung der Magnetfeldorientierung des verwendeten Sensors ist. Der Messbereich entspricht in der schematischen Darstellung in 2 beispielsweise den Abmessungen des Sensors. Der Sensor 5 kann, wie bereits ausgeführt, sowohl als ein Halleffekt-Sensor, ein GMR-Sensor, ein Spulenkörper mit einem magnetisierbarem Kern bzw. mit einem Wiegand-Draht als Kern oder eine Kombination eines Halleffekt- oder GMR-Sensors mit einem Sensor mit einem Spulenkörper mit magnetisierbarem Kern bzw. Wieganddraht ausgebildet sein. Die Kombination der Sensoren ermöglicht nicht nur eine sichere Erkennung der Änderung der Winkelorientierung, sondern auch gleichzeitig dessen exakte Winkelposition. Die vom Wieganddraht erzeugten Spannungsstöße können zudem für die Energieversorgung genutzt werden, wobei vorzugsweise Mittel zur Speicherung der Energie vorgesehen sind.Due to the inventive extension of the permanent magnets along an axial plane and in that their extent in the axial plane direction is greater than the width perpendicular to the axial plane direction, generate the permanent magnets 3 . 4 over its entire length a relatively homogeneous magnetic field in the region between the permanent magnets 3 . 4 , In this area is how 2 clearly shows the sensor 5 arranged to determine the magnetic field orientation. The angular orientation of the homogeneous magnetic field between the permanent magnets 3 . 4 is over the sensor 5 then easier to measure. The embodiment of 1 and 2 is also designed so that the length of the permanent magnets at least the Messbe is rich for determining the magnetic field orientation of the sensor used. The measuring range corresponds in the schematic representation in 2 for example, the dimensions of the sensor. The sensor 5 can, as already stated, both as a Hall effect sensor, a GMR sensor, a bobbin with a magnetizable core or with a Wiegand wire as the core or a combination of Hall effect or GMR sensor with a sensor with a bobbin with be formed magnetizable core or Wieganddraht. The combination of the sensors not only allows a reliable detection of the change in the angular orientation, but also at the same time its exact angular position. The surges generated by the Wiegand wire can also be used for the power supply, wherein preferably means for storing the energy are provided.

Die 3a) und 3b) zeigen nun zwei weitere Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 in einer schematischen Querschnittsansicht entlang einer Axialebene. Das Material der Aufnahme 2 der Magnete ist in den in 3a) und b) dargestellten Ausführungsbeispielen ferromagnetisch, sodass der magnetische Fluss des durch die Dauermagnete 3, 4 erzeugten magnetischen Feldes nur im Bereich der in Richtung des Sensors 5 weisenden Oberflächen der Dauermagnete 3, 4 nach außen dringt. Die Aufnahme 2 liegt an zwei Seitenflächen der Dauermagnete 3, 4 jeweils an. Vorstellbar ist aber auch, dass auch eine dritte Seitenfläche der Dauermagnete 3, 4 durch ferromagnetisches Material abgeschirmt ist, sodass auch von dort aus kein magnetischer Fluss ausgehen kann. Wie bereits ausgeführt wird hierdurch der Einfluss außenliegender, magnetisch leitender Flächen auf das Magnetfeld der Dauermagneten im Bereich Sensors verringert. Aus dem Vergleich der beiden 3a) und 3b) kann darüber hinaus entnommen werden, dass der Abstand der beiden Dauermagnete 3, 4 dazu führt, dass die magnetische Flussdichte 6 ihr Maximum in einer anderen Höhe im Vergleich zur Aufnahme 2 der Dauermagnete 3, 4 hat. Wird der Abstand der Dauermagnete 3, 4 vergrößert, so muss der Abstand des Sensors 5 zur Aufnahme der Dauermagnete vergrößert werden. Umgekehrt, kann ein flacher Aufbau durch einen geringen Abstand der Dauermagnete berücksichtigt werden. Verringert sich der Abstand der Dauermagnete zueinander und des Sensors 5 zur Aufnahme 2 in axialer Richtung kann zudem eine Steigerung der Flussdichte, welche im Sensor gemessen wird, erreicht werden. In den Ausführungsbeispielen der 3a) und 3b) ist der Abstand der Dauermagnete 3, 4 so gewählt, dass im Bereich des Sensors 5 eine maximale Flussdichte im Hinblick auf die senkrecht zur Längserstreckung der Dauermagnete gerichtete Komponente des Magnetfeldes vorliegt.The 3a ) and 3b ) now show two further embodiments of the device according to the invention 1 in a schematic cross-sectional view along an axial plane. The material of the recording 2 the magnets is in the in 3a ) and b) embodiments shown ferromagnetic, so that the magnetic flux through the permanent magnets 3 . 4 generated magnetic field only in the area in the direction of the sensor 5 pointing surfaces of the permanent magnets 3 . 4 penetrates to the outside. The recording 2 lies on two side surfaces of the permanent magnets 3 . 4 each on. But it is also conceivable that a third side surface of the permanent magnets 3 . 4 is shielded by ferromagnetic material, so that even from there no magnetic flux can go out. As already stated, this reduces the influence of external, magnetically conductive surfaces on the magnetic field of the permanent magnets in the region of the sensor. From the comparison of the two 3a ) and 3b ) can also be found that the distance between the two permanent magnets 3 . 4 that causes the magnetic flux density 6 their maximum in a different height compared to the recording 2 the permanent magnets 3 . 4 Has. Will the distance of the permanent magnets 3 . 4 enlarged, so must the distance of the sensor 5 be increased to accommodate the permanent magnets. Conversely, a flat structure can be taken into account by a short distance between the permanent magnets. Reduces the distance between the permanent magnets to each other and the sensor 5 to record 2 In addition, an increase in the flux density, which is measured in the sensor, can be achieved in the axial direction. In the embodiments of the 3a ) and 3b ) is the distance between the permanent magnets 3 . 4 chosen so that in the range of the sensor 5 a maximum flux density with respect to the perpendicular to the longitudinal extent of the permanent magnet directed component of the magnetic field is present.

Claims (8)

Vorrichtung (1) zur Messung von Drehbewegungen umfassend eine Aufnahme (2) für mindestens zwei Dauermagnete (2, 3), mindestens zwei Dauermagnete (3, 4) und einen Sensor (5) zur Detektierung einer Änderung der Winkelorientierung mindestens einer Komponente des durch die Dauermagnete (3, 4) verursachten Magnetfeldes, wobei die Aufnahme (2) zusammen mit den Dauermagneten (3, 4) relativ zum Sensor (5) um eine Drehachse drehbar ist, die mindestens zwei Dauermagnete (3, 4) parallel zur Drehachse der Aufnahme (2) in entgegengesetzten Richtungen magnetisch polarisiert sind und exzentrisch zur Drehachse angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Dauermagnete (3, 4) sich parallel zu einer Axialebene der Drehachse erstrecken und die Länge der Dauermagnete (3, 4) in Axialebenenrichtung größer als die Breite senkrecht zur Axialebenenrichtung ist.Contraption ( 1 ) for measuring rotational movements comprising a receptacle ( 2 ) for at least two permanent magnets ( 2 . 3 ), at least two permanent magnets ( 3 . 4 ) and a sensor ( 5 ) for detecting a change in the angular orientation of at least one component of the by the permanent magnets ( 3 . 4 ) caused magnetic field, wherein the recording ( 2 ) together with the permanent magnets ( 3 . 4 ) relative to the sensor ( 5 ) is rotatable about an axis of rotation, the at least two permanent magnets ( 3 . 4 ) parallel to the axis of rotation of the receptacle ( 2 ) are magnetically polarized in opposite directions and are arranged eccentrically to the axis of rotation, characterized in that the permanent magnets ( 3 . 4 ) extend parallel to an axial plane of the axis of rotation and the length of the permanent magnets ( 3 . 4 ) in the axial plane direction is greater than the width perpendicular to the axial plane direction. Vorrichtung nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der Dauermagnete (3, 4) mindestens der Länge des zur Bestimmung der Magnetfeldorientierung verwendeten Messbereichs des Sensors (5) entspricht.Device according to protection claim 1, characterized in that the length of the permanent magnets ( 3 . 4 ) at least the length of the measuring range of the sensor used for determining the magnetic field orientation ( 5 ) corresponds. Vorrichtung nach Schutzanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (5) ein Halleffekt- oder ein GMR-Sensor ist und/oder einen Spulenkörper mit magnetisierbarem Kern aufweist.Device according to protection claim 1 or 2, characterized in that the sensor ( 5 ) is a Hall effect or a GMR sensor and / or has a bobbin with magnetizable core. Vorrichtung nach Schutzanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Spulenkörper ein Wiegand-Draht angeordnet ist.Device according to protection claim 4, characterized that in the bobbin a Wiegand wire is arranged. Vorrichtung nach einem der Schutzansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (5) symmetrisch zur Drehachse der Aufnahme (2) der Dauermagnete (3, 4) angeordnet ist.Device according to one of the claims 1 to 4, characterized in that the sensor ( 5 ) symmetrical to the axis of rotation of the receptacle ( 2 ) of the permanent magnets ( 3 . 4 ) is arranged. Vorrichtung nach einem der Schutzansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme (2) der Dauermagnete (3, 4) aus einem ferromagnetischen Material besteht.Device according to one of the claims 1 to 5, characterized in that the receptacle ( 2 ) of the permanent magnets ( 3 . 4 ) consists of a ferromagnetic material. Vorrichtung nach Schutzanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme (2) der Dauermagnete (3, 4) an mindestens zwei Außenflächen der Dauermagnete (3, 4) anliegt.Device according to protection claim 6, characterized in that the receptacle ( 2 ) of the permanent magnets ( 3 . 4 ) on at least two outer surfaces of the permanent magnets ( 3 . 4 ) is present. Vorrichtung nach einem der Schutzansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der Dauermagnete (3, 4) zueinander so gewählt wird, dass im Messbereich des Sensors (5) eine maximale Magnetfeldkomponente senkrecht zur Längserstreckung der Dauermagnete (3, 4) vorliegt.Device according to one of the claims 1 to 7, characterized in that the distance of the permanent magnets ( 3 . 4 ) is selected to one another such that in the measuring range of the sensor ( 5 ) a maximum magnetic field component perpendicular to the longitudinal extent of the permanent magnets ( 3 . 4 ) is present.
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009024119A2 (en) 2007-08-17 2009-02-26 Walter Mehnert Linear segment or revolution counter with a ferromagnetic element
DE102008004454A1 (en) 2008-01-15 2009-07-23 Asm Automation Sensorik Messtechnik Gmbh Angle sensor circuit
DE102010010239A1 (en) * 2010-03-03 2011-09-08 Sew-Eurodrive Gmbh & Co. Kg Arrangement for detection of number of rotations of rotatably mounted parts relative to pulse wire sensor or wiegand wire sensor, has permanent magnet arrangement whose effective edge is aligned in angle positions parallel to pulse wire
EP2844955B1 (en) 2012-04-30 2016-05-11 Fritz Kübler GmbH Zähl-und Sensortechnik Energy-autonomous multiple turn rotation sensor and method of determining an unambiguous position of a drive shaft with the multiple turn rotation sensor
DE102016013767A1 (en) 2016-11-19 2018-05-24 Baumer Electric Ag Magnetic shaft encoder
US11555714B2 (en) 2018-10-15 2023-01-17 Electricfil Automotive Method and sensor system for determining a relative angular position between two parts, and method for manufacturing a magnetic body
US11668587B2 (en) 2018-06-15 2023-06-06 Electricfil Automotive Method for determining a relative angular position between two parts

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009024119A3 (en) * 2007-08-17 2009-11-12 Walter Mehnert Linear segment or revolution counter with a ferromagnetic element
WO2009024119A2 (en) 2007-08-17 2009-02-26 Walter Mehnert Linear segment or revolution counter with a ferromagnetic element
DE102007039050B8 (en) 2007-08-17 2024-02-15 Avago Technologies International Sales Pte. Limited Linear segment or revolution counter with a ferromagnetic element
CN101999079B (en) * 2007-08-17 2014-06-25 W·梅纳特 Linear segment or revolution counter with a ferromagnetic element
US8766625B2 (en) 2007-08-17 2014-07-01 Walter Mehnert Linear segment or revolution counter with a ferromagnetic element
DE102007039050B4 (en) 2007-08-17 2023-08-31 Avago Technologies International Sales Pte. Limited Linear segment or revolution counter with a ferromagnetic element
DE102008004454B4 (en) * 2008-01-15 2020-02-13 Asm Automation Sensorik Messtechnik Gmbh Angle sensor circuit
DE102008004454A1 (en) 2008-01-15 2009-07-23 Asm Automation Sensorik Messtechnik Gmbh Angle sensor circuit
CN101487691B (en) * 2008-01-15 2013-04-10 Asm自动传感器测量技术有限公司 Angle sensor circuit
DE102010010239A1 (en) * 2010-03-03 2011-09-08 Sew-Eurodrive Gmbh & Co. Kg Arrangement for detection of number of rotations of rotatably mounted parts relative to pulse wire sensor or wiegand wire sensor, has permanent magnet arrangement whose effective edge is aligned in angle positions parallel to pulse wire
DE102010010239B4 (en) * 2010-03-03 2012-12-27 Sew-Eurodrive Gmbh & Co. Kg Arrangement for detecting the number of revolutions of a rotatably mounted relative to a pulse wire sensor or Wieganddrahtsensor part
EP2844955B1 (en) 2012-04-30 2016-05-11 Fritz Kübler GmbH Zähl-und Sensortechnik Energy-autonomous multiple turn rotation sensor and method of determining an unambiguous position of a drive shaft with the multiple turn rotation sensor
DE102016013767A1 (en) 2016-11-19 2018-05-24 Baumer Electric Ag Magnetic shaft encoder
US11668587B2 (en) 2018-06-15 2023-06-06 Electricfil Automotive Method for determining a relative angular position between two parts
US11555714B2 (en) 2018-10-15 2023-01-17 Electricfil Automotive Method and sensor system for determining a relative angular position between two parts, and method for manufacturing a magnetic body

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